地盤改良工法および棒状体アッセンブリ
【課題】杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を均等にかつ確実に得ることができる地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリを提供する。
【解決手段】この地盤改良工法は、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭Ｐを地盤Ｇ内に造成する地盤改良工法であって、複数の棒状体Ｒを連結部材２により互いに連結させることで、棒状体Ｒが外側方向ｄ１への土圧に均等に抵抗することができ、棒状体の倒れ・開きを確実に防止でき、複数の棒状体の地中への差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる。
【解決手段】この地盤改良工法は、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭Ｐを地盤Ｇ内に造成する地盤改良工法であって、複数の棒状体Ｒを連結部材２により互いに連結させることで、棒状体Ｒが外側方向ｄ１への土圧に均等に抵抗することができ、棒状体の倒れ・開きを確実に防止でき、複数の棒状体の地中への差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂杭や撹拌杭やモルタル杭などを地盤内に造成する地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の改良のため地盤の密度を増加させる締固め工法が公知である。かかる締固め工法として杭を地盤内に造成して地盤の密度を増加させるサンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法や静的圧入締固め工法（コンパクショングラウチング（ＣＰＧ））がある。ＳＣＰ工法は、ケーシングパイプ（中空管）をバイブロハンマで振動させながら地中に貫入し、ケーシングパイプを通して砂を供給し、大径のよく締め固めた砂杭（サンドコンパクションパイル）を地中に造成し地盤を改良する工法である。砂の代わりに砂利や礫を使用することもある（非特許文献１参照）。また、ＣＰＧ工法は、地盤をボーリングマシーンで削孔し、低流動性モルタルを高圧で圧入してモルタル杭を造成し，モルタル杭間の地盤を締固める工法である。砂にポリマーを添加させた供給砂を静的に圧入する工法もある。
【０００３】
上記ＳＣＰ工法やＣＰＧ工法などでは杭の造成により地表面が隆起する問題がある。これに対し、本願の発明者の一人は、先に、他の発明者とともに、杭を地盤内に造成するときの地盤隆起を抑制するために、杭の造成前に杭のまわりの地中に棒状体を差し込んだ後に杭を造成する地盤改良工法を提案した（特許文献１参照）。すなわち、周辺地盤に鉄筋や鋼管や形鋼等の棒状体を貫入させてから、砂杭を地盤に造成することにより増加する側方圧力が棒状体を拘束することで、棒状体の引き抜き抵抗が増加し、隆起しようとする周辺地盤に対して棒状体の引き抜き方向と反対方向に軸力が発生することにより地盤の隆起を効果的に抑制可能である。
【０００４】
砂杭の造成には、通常、振動を利用した方法や回転圧力を利用した方法などがあり、振動を利用した方法では、圧入部の振動増加に伴い、棒状体周辺の拘束圧が比較的小さくなる場合があるので、棒状体による隆起抑止効果は比較的小さい。振動を伴わない回転圧力等を利用した方法では、棒状体周辺の拘束圧の低減はないため、棒状体による隆起抑止効果が比較的大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-6946号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】軟弱地盤対策工法 調査・設計から施工まで現場技術者のための土と基礎シリ−ズ １６ 社団法人 地盤工学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、本発明者等の調査・検討によれば、杭の造成前に杭のまわりに棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合、次の問題があることが判明した。図１（ａ）を参照して説明する。鋼材などの棒状体Ｒを地中に差し込んでから砂杭Ｐが地盤Ｇに造成されると、図１（ａ）のように、その投入された砂により棒状体Ｒ自体に砂杭Ｐ側から外側への外側方向ｄ１に土圧が作用する。このため、この土圧に棒状体Ｒの剛性が耐えきれなくなると、棒状体Ｒが砂杭Ｐの外側に倒れて開いてしまう。その結果、棒状体Ｒの貫入による地盤隆起の抑制効果が減少してしまうのである。
【０００８】
従来例では、砂杭Ｐの外環四隅に棒状体Ｒを配置するが、４本またはそれ以上の棒状体Ｒを配置した場合、砂杭造成による土圧が各棒状体Ｒにばらばらに作用し、全てに土圧が均一に作用しない可能性があるため、棒状体毎に地盤隆起の抑制効果のばらつきが生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を均等にかつ確実に得ることができる地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意検討・研究の結果、図１（ｂ）のように、杭Ｐの造成前に杭Ｐのまわりの地中に差し込まれた複数の棒状体Ｒの上部を互いに連結治具の連結部材２により連結し、各棒状体Ｒが連結部材２により互いに拘束されたことによる抵抗力が、外側方向ｄ１に作用する土圧に抗して、外側方向ｄ１と反対の内側方向ｄ２に作用する。これにより、複数の棒状体Ｒが外側方向ｄ１への土圧に均等に抵抗することができ、棒状体Ｒの倒れ・開きを確実に防止できるという知見を得て、本発明に至ったのである。
【００１１】
すなわち、上記目的を達成するための地盤改良工法は、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を地盤内に造成する地盤改良工法であって、前記複数の棒状体を連結部材により互いに連結させたことを特徴とする。
【００１２】
この地盤改良工法によれば、地中に差し込まれた複数の棒状体が連結部材により互いに連結されているので、その後の杭の造成において棒状体に対し杭側から外側へ土圧が作用しても、その土圧に抗して各棒状体が均等に抵抗力を発揮し、棒状体の倒れ・開きを確実に防止できる。このため、複数の棒状体の地中への差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる。
【００１３】
上記地盤改良工法において前記複数の棒状体を前記連結部材により互いに連結した状態で地中に差し込むことが好ましい。複数の棒状体を連結部材により互いに連結した棒状体アッセンブリを予め製作し、この棒状体アッセンブリを地中に打設することで、互いに連結された複数の棒状体が地中に差し込まれた状態を容易に実現できる。また、杭造成後は、複数の棒状体を一括して引き抜いて簡単に撤去できるとともに、別の杭の造成に用いることができる。
【００１４】
また、前記複数の棒状体を地中に差し込んでから前記連結部材により互いに連結するようにしてもよい。これにより、互いに連結された複数の棒状体が地中に差し込まれた状態を容易に実現できる。
【００１５】
また、前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を直線状の前記連結部材で連結することが好ましい。隣接する棒状体同士を直線状の連結部材で連結することで、各棒状体に作用する連結による、土圧に対する抵抗がより確実となる。
【００１６】
また、前記棒状体が多数の孔を有する円筒管から構成されることが好ましい。これにより、棒状体自体が排水能力を持つことができ、杭造成の施工時に、地中に過剰間隙水圧が発生しても、かかる水圧を減ずることができ、棒状体の周面における摩擦力低下を防止できる。
【００１７】
また、前記棒状体が周面に突き出し部を有するロッドから構成されることが好ましい。これにより、棒状体の周面における摩擦力を増やすことができる。
【００１８】
上記目的を達成するための棒状体アッセンブリは、地中に設置される棒状体アッセンブリであって、地中に先端から差し込まれる複数の棒状体と、前記複数の棒状体を互いに連結させる直線状の連結部材と、を備え、前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を前記連結部材で連結したことを特徴とする。
【００１９】
この棒状体アッセンブリによれば、地中に差し込まれた複数の棒状体が連結部材により互いに連結されているので、たとえば、杭の造成において棒状体に対し杭側から外側へ土圧が作用しても、その土圧に抗して各棒状体が均等に抵抗力を発揮し、棒状体の倒れ・開きを確実に防止できる。このため、複数の棒状体の地中への差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる。棒状体アッセンブリを地中に打設することで、互いに連結された複数の棒状体が地中に差し込まれた状態を容易に実現できる。また、杭造成後は、複数の棒状体を一括して引き抜いて簡単に撤去できるとともに、別の杭の造成に用いることができる。さらに、隣接する棒状体同士を直線状の連結部材で連結することで、各棒状体に作用する連結による、土圧に対する抵抗がより確実となる。
【００２０】
上記棒状体アッセンブリにおいて前記棒状体アッセンブリの吊り下げまたは吊り上げのために着脱自在に構成された吊り部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来例の問題点を説明するために地盤中の砂杭と棒状体を概略的に示す図（ａ）、および、本実施形態における地盤中の砂杭と棒状体と棒状体を連結する連結部材とを概略的に示す図（ｂ）である。
【図２】本実施形態による棒状体アッセンブリの構成例を概略的に示す図であって、棒状体アッセンブリの上面図（ａ）、側面図（ｂ）、図２（ｂ）のＣ部の拡大図（ｃ）および連結部と吊り下げ部とを切り離した状態を示す側面図（ｄ）である。
【図３】図１の棒状体アッセンブリに使用可能な棒状体の例（ａ）〜（ｃ）を示す外観図である。
【図４】図４は、本実施形態の地盤改良工法の工程Ｓ０１〜Ｓ０３を説明するためにフローチャートである。
【図５】図４の工程Ｓ０１〜Ｓ０３に対応した施工工程（ａ）〜（ｃ）を概略的に示す図である。
【図６】本実施形態の地盤改良工法において地盤に造成された砂杭と棒状体の頭部と連結部材を示す平面図である。
【図７】図６のように造成された砂杭と棒状体を示す断面図である。
【図８】本実施形態において地盤改良域内に杭を多数造成する場合、図２の棒状体アッセンブリ１を打設して好ましい位置を示す平面図である。
【図９】図１（ａ）のように棒状体を単独で差し込んだ場合に発生する問題を説明するための概略的な断面図である。
【図１０】本実施形態の棒状体アッセンブリによる地盤隆起の抑制効果を説明するための概略的な断面図である。
【図１１】本実験例で使用した試験装置の側断面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図１２】本実験例および比較例の結果を示すグラフであり、水平方向における隆起分布を示す。
【図１３】本実験例および比較例の結果を示すグラフであり、隆起体積を示す。
【図１４】本実施形態において杭を静的圧入締固め工法（ＣＰＧ工法）により造成する場合を示す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図２は本実施形態による棒状体アッセンブリを概略的に示す図であって、棒状体アッセンブリの上面図（ａ）、側面図（ｂ）、図２（ｂ）のＣ部の拡大図（ｃ）および吊り下げ部とロッド連結部とを切り離した図（ｄ）である。図３は図１の棒状体アッセンブリに使用可能な棒状体の例（ａ）〜（ｃ）を示す外観図である。
【００２４】
本実施形態による棒状体アッセンブリ１の基本的構成は、図１（ｂ）のように、所定長さの複数（例えば、４本）の棒状体Ｒをそれらの頭部またはその近傍で直線状の連結部材２により連結して組み立てられたものである。連結部材２は、各棒状体Ｒの隣り合う同士を互いに連結するように配置され、複数の棒状体Ｒを互いに連結する。この連結のとき、棒状体Ｒの長手方向に対し直交する方向に連結部材２が配置される。複数の棒状体Ｒは、連結部３により連結されることで互いが平行になって延びている。また、各棒状体Ｒがほぼ鉛直方向に地中に差し込まれることで、各連結部材２はほぼ水平方向に位置する。
【００２５】
上述のように、棒状体アッセンブリ１は、複数本の棒状体Ｒと複数本の連結部材２とから組み立てられて一体に構成されるので、複数本の棒状体Ｒを地中へ差し込んで一体に設置することができる。
【００２６】
本実施形態による棒状体アッセンブリの構成例について図２（ａ）〜（ｄ）を参照してさらに説明する。
【００２７】
図２の棒状体アッセンブリ１０は、図２（ａ）（ｂ）のように、４本の棒状体Ｒと、各棒状体Ｒを連結する連結部３と、棒状体アッセンブリ１０の設置や除去のときの吊り下げ・吊り上げのための吊り部４と、を備える。吊り部４は棒状体アッセンブリ１０に対し着脱自在になっている。
【００２８】
連結部３は、四角形の枠体状の連結部材３ａを有し、連結部材３ａの四隅の接合部３ｂで棒状体Ｒと接合されるようになっている。接合部３ｂでの棒状体Ｒとの接合は、ボルトナットや溶接等を用いて行うことができる。連結部材３ａの各側面には、図２（ｂ）〜（ｄ）のように、吊り部４との接続のために複数の孔３ｃを有する。
【００２９】
吊り部４は、図２（ａ）のように、連結部３の連結部材３ａの内側にはまり込み可能な四角形の枠体４ａを有し、枠体４ａを補強するように補強部材４ｂが枠体４ａ内に直交するように取り付けられている。補強部材４ｂの交差部には、台座４ｄを介して吊り部４ｃが設けられている。吊り部４ｃは、棒状体アッセンブリ１０の打設時に、バイブロハンマ１９のチャックに挟み込むことができるように板状になっている。枠体４ａの各側面には、図２（ｂ）〜（ｄ）のように、連結部３との接続のために複数の孔４ｅを有する。
【００３０】
図２の棒状体アッセンブリ１０では、連結部３の連結部材３ａがその四隅の接合部３ｂで各棒状体Ｒと接合されることで、各棒状体Ｒの隣り合う同士を互いに連結する。
【００３１】
また、棒状体アッセンブリ１０の吊り下げまたは吊り上げのために、吊り部４が次のように着脱自在になっている。すなわち、吊り部４の枠体４ａを連結部３の連結部材３ａの内側にはめ込んで各孔３ｃ、４ｅを通して図２（ｃ）のボルト３ｄを差し込みナットにより締め付け、連結部３に吊り部４を取り付けて固定する。棒状体Ｒを地中に差し込んだ後は、ボルトナットを取り外して、連結部３から吊り部４を外して撤去することができる。
【００３２】
また、棒状体Ｒは、図３（ａ）のような鋼管を用いることができるが、鋼管に限定されず、他の棒状の鋼材や硬質プラスチック材料や木材などを用いることができ、断面形状も円形以外に長円形や三角形や四角形等であってもよい。連結部材２，３ａは、例えば、直線状の板鋼や形鋼などの鋼材などを用いることができる。
【００３３】
次に、棒状体Ｒの別の構成例について図３（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。図３（ｂ）の例は、ストレーナー加工等が施されて表面に多数の孔ａのある鋼管を棒状体Ｒに用いるものである。これにより、棒状体Ｒが排水能力を有し、杭造成の施工時に、地中に過剰間隙水圧が発生しても、多数の孔ａを通して排水できるので、かかる水圧を減ずることができ、棒状体Ｒの周面における摩擦力低下を防止できる。
【００３４】
図３（ｃ）の例は、複数の環状の突き出し部ｂを有する節つきロッドを棒状体Ｒに用いるものである。かかる節つきロッドとして、例えば、異形棒鋼などを用いることができる。これにより、棒状体Ｒの周面における摩擦力・抵抗力を増やすことができる。突き出し部ｂは、必ずしも一周になっている必要はなく、突き出ることで、摩擦力・抵抗力が増える構成であればよい。
【００３５】
次に、図２の棒状体アッセンブリ１を用いた地盤改良工法について図４〜図７を参照して説明する。
【００３６】
図４は、本実施形態の地盤改良工法の工程Ｓ０１〜Ｓ０３を説明するためにフローチャートである。図５は、図４の工程Ｓ０１〜Ｓ０３に対応した施工工程（ａ）〜（ｃ）を概略的に示す図である。図６は本実施形態の地盤改良工法において地盤に造成された砂杭と棒状体の頭部と連結部材を示す平面図である。図７は図６のように造成された砂杭と棒状体を示す断面図である。
【００３７】
まず、図２のように連結部３に吊り部４を取り付けた棒状体アッセンブリ１０を、図５（ａ）のように、小型のバイブロハンマ１９を介在させてクレーンＣＲで吊り下げ、バイブロハンマ１９で棒状体アッセンブリ１０を振動させながら地表面Ｓから打設する（Ｓ０１）。かかる打設により、複数の棒状体Ｒが各先端から地盤Ｇ内にほぼ鉛直方向へ貫入する。その後、棒状体アッセンブリ１０から吊り部４を外し撤去する。
【００３８】
上述のようにして、図６のように複数の棒状体Ｒが平面的に杭Ｐの造成位置を包囲するように位置するとともに、図７のように連結部材２によって互いに連結された各棒状体Ｒの頭部が地表面Ｓまたはその近傍に位置する。このように、棒状体アッセンブリ１０としてから打設することで、複数の棒状体Ｒを一回の打設工程で地盤内に設置することができる。
【００３９】
なお、例えば、油圧ショベルの先端に油圧加振機を装着して吊り下げた棒状体アッセンブリ１０を振動させながら同様に地表面Ｓから打設するようにしてもよく（特許文献１参照）、また、これらに限定されず、他の打設手段を用いてもよい。
【００４０】
次に、図５（ｂ）のように、クレーンＣＲでケーシングパイプ１１，ホッパ１２，バイブロハンマ１３等を吊り下げ、バイブロハンマ１３でケーシングパイプ１１を振動させながら地表面Ｓから地盤Ｇへ貫入させ、ケーシングパイプ１１を通して杭材料の砂を地中に供給し圧入し、締め固められた砂杭を地盤Ｇ内に略鉛直方向へ造成する（Ｓ０２）。これにより、図６，図７のように、砂杭Ｐのまわりに４本の棒状体Ｒが差し込まれた状態で砂杭Ｐが地盤Ｇ内に造成され、地盤Ｇの密度が増加する。
【００４１】
なお、工程Ｓ０２における砂杭の造成は、上記杭造成方法に限定されず、例えば、杭材料（砂）を先端部に充填したケーシングパイプを電動モータ等で回転させながら地中に所定の深さまで貫入させ、次に、内部を圧気したケーシングパイプを回転させながら引き抜いて杭材料を所定量排出してからケーシングパイプを回転させて強制貫入して排出した杭材料と周囲の地盤とを締め固めることを繰り返すことで締め固め砂杭を造成するような杭造成方法を用いてもよい。
【００４２】
図６のように砂杭Ｐは、棒状体アッセンブリ１０の複数の棒状体Ｒに包囲された略中心位置に造成されるが、次に、図２の棒状体アッセンブリ１０の連結部３に吊り部４を取り付けてから、図５（ｃ）のように、クレーンＣＲにより棒状体アッセンブリ１０を吊り上げて撤去する（Ｓ０３）。これにより、複数の棒状体Ｒを一括して簡単に撤去することができ、棒状体アッセンブリ１０を別の杭造成位置で再利用できる。
【００４３】
また、図６，図７の砂杭Ｐは、地盤改良域において所定のピッチで多数造成されるが、この場合、例えば、図８のように、実線で囲んだ部分に図２の棒状体アッセンブリ１を打設することで、複数の砂杭Ｐ１〜Ｐ８を棒状体Ｒで包囲した状態にして地盤内に造成することができる。
【００４４】
上述のようにして造成された砂杭Ｐのまわりでは、図１（ａ）、（ｂ）、図６のように、外側方向ｄ１へと砂杭Ｐの外側に向く土圧が発生するため、周辺地盤に対する土圧が増加し、これにより、棒状体Ｒの開き・倒れが発生し、棒状体Ｒの差し込みによる地盤隆起の抑制効果が減少するおそれが生じたが、本実施形態の棒状体アッセンブリ１によりかかる問題の発生を未然に防止できる。
【００４５】
図９，図１０を参照して上記問題の防止メカニズムについて説明する。図９は図１（ａ）のように棒状体を単独で差し込んだ場合に発生する問題を説明するための概略的な断面図である。図１０は本実施形態の棒状体アッセンブリによる地盤隆起の抑制効果を説明するための概略的な断面図である。
【００４６】
棒状体Ｒを砂杭Ｐの造成前に予め地中に差し込んでおく目的は、砂杭Ｐの造成により棒状体Ｒに対する拘束圧力（土圧）が増加し、棒状体Ｒと地盤との間の摩擦力が地盤変形の抵抗となって地盤の隆起を減少させる方向に作用することを期待するためである。
【００４７】
しかし、図９のように、砂杭Ｐの造成により砂杭Ｐの外側方向ｄ１へと生じる土圧は、棒状体Ｒの剛性を超えると、棒状体Ｒを地盤上部で外側に倒し開く状態としてしまう。この結果、棒状体Ｒの摩擦力による地盤変形抵抗が低下し、地盤隆起の抑制効果が作用しにくくなってしまう。このため、砂杭Ｐの周囲において地表面Ｓが隆起し、その隆起部Ｍの隆起量が増えてしまう。
【００４８】
これに対し、図１（ｂ），図２，図６，図７のように複数の棒状体Ｒを連結部材２，３ａで互いに連結することで棒状体Ｒを互いに拘束し、これにより、図１０のように、砂杭Ｐの造成により砂杭Ｐの外側方向ｄ１へと生じる土圧が増加しても、棒状体Ｒの倒れ・開きを防止することができる。この結果、砂杭Ｐの造成により棒状体Ｒに対して増加する土圧は、棒状体Ｒへの拘束圧力を増加させ、当初の目的のとおり、棒状体Ｒに働く摩擦力が地盤変形の抵抗となって地盤の隆起を減少させる方向に作用する。このため、砂杭Ｐの周囲において地表面Ｓが隆起しても、その隆起部Ｍの隆起量を減らすことができる。
【００４９】
また、４本の棒状体Ｒを連結部材３ａにより互い連結することで、各棒状体Ｒは外側方向ｄ１の土圧（図１０）に対し高い抵抗力を均等に発揮するので、各棒状体Ｒの倒れ・開きを確実に防止できるとともに、土圧が各棒状体Ｒに均等に作用するので、地盤隆起の抑制効果が各棒状体Ｒにおいて均等となり、地盤隆起の抑制効果が向上する。
【実験例】
【００５０】
上記地盤改良工法の改良効果を確認するため図１１（ａ）、（ｂ）のような試験装置を用いて遠心載荷模型試験を行い、その効果を検証した。遠心模型実験に用いた図１１（ａ）、（ｂ）の土槽のサイズは、25(cm)×60(cm)×40(cm)であり、模型地盤は深さ25(cm)×60(cm)×30(cm)である。この土槽を20(G)で遠心載荷し杭の打設に伴う周辺地盤の隆起量の計測を行った。縮尺は1/20で構成されており、実際のSCP砂杭は径60〜80(cm)のものを想定している。砂杭に見立てた杭自体のサイズはφ3.0(cm)であり、深さ11.5(cm)まで貫入速度0.26(cm/sec)で貫入させた。また、実験の取扱いが楽になるように検討対象地盤は、飽和砂ではなく乾燥砂を用いた。模型試験材料は、5号硅砂を用いた。この砂を相対密度Dr=78(%)、乾燥状態で模型地盤を作製した。
【００５１】
隆起抑止のための棒状体を模擬したロッドについては次のものを用いた。
実験例１：ロッドとしてφ0.25(cm)、L=200(cm)の針金を４本用い、その頭部を図１１（ｂ）のように同じ針金で互いに連結した（頭繋ぎロッド）。
実験例２：ストレーナー付きロッドとして、75μmフルイ用金網を丸めて、上記針金とほぼ同様の寸法に作製し、その頭部を同様に針金で互いに連結した（頭繋ぎストレーナー）。
実験例３：節付きロッドとして、径2mmの鋼材にハンダを等間隔で盛りたてて上記針金とほぼ同様の寸法に作製し、その頭部を同様に針金で互いに連結した（頭繋ぎ節付）。
比較例１，２，３：実験例１，２，３とそれどれ同じものを使用したが、頭部を連結しなかった。
比較例４：ロッドを配置せず、未対策とした。
【００５２】
上記実験例および比較例の試験結果を次の表１および図１２，図１３に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１，図１２，図１３からわかるように、ロッドを配置せず全くの未対策とした比較例４と比べると、ロッドを配置した各例では、いずれも隆起量（高さ）および隆起体積をかなり抑えることができた。そして、頭部を互いに連結したロッドとした実験例１，２，３は、連結せずに単独のロッドとした比較例１，２，３の場合よりも隆起量および隆起体積を抑えることができた。かかる結果より、ロッド頭部連結による隆起抑制効果の向上を確認することができた。
【００５５】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施形態の地盤改良工法では、図２のような棒状体アッセンブリ１０を予め用意し、これを地盤内に打設したが、本発明はこれに限定されず、各棒状体Ｒを個別に地盤内に打設してから、各棒状体Ｒを連結部材により公知の連結手段や溶接等を用いて連結するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、本発明による地盤改良工法を、サンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法を用いた砂杭造成による地盤改良に適用したが、この工法に限定されず、地盤改良時に周辺地盤の隆起が生じるおそれのある地盤改良工法一般に適用することができる。例えば、原位置で地盤内に深部まで石灰やセメントなどの化学的安定材を添加し、改良対象土と強制的に撹拌混合して強固な杭を造成する深層混合処理工法などの地盤改良工法にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、図１４のように、パイプＰＦを通して送られた低流動性モルタルやポリマー添加砂を圧力装置Ｈで高圧にしてパイプＰＥを通して地盤Ｇ内へ圧入することで、モルタル固化体などからなる杭Ｃを地盤Ｇ内に造成し、杭間の地盤を締固める静的圧入締固め工法（ＣＰＧ工法）にも適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、水底地盤における地盤改良工法にも適用可能である。また、砂杭の杭材料として砂の代わりに砂利や礫を用いてもよい。
【００５９】
また、杭のまわりに予め差し込む棒状体は、本実施形態では４本としたが、これに限定されず、３本であってもよく、また、５本またはそれ以上であってもよい。
【００６０】
また、図２の棒状体アッセンブリ１０は、一構成例であって、これに限定されるものではなく、他の構成であってもよいことはもちろんである。また、複数の棒状体と連結部材との連結位置を、本実施形態では、各棒状体の頭部一箇所としたが、これに限定されず、上下に離れた複数箇所に設け、上下複数箇所で各棒状体を連結部材により互いに連結するようにしてもよい。
【００６１】
また、図４，図５（ｃ）の棒状体アッセンブリ１０の撤去工程を省略し、棒状体アッセンブリ１０を地中に残してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリによれば、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができるので、簡単な構成でありながら地盤改良に伴う地盤隆起を確実に抑制でき、その後の地盤隆起部の除去工程などが不要乃至簡単となり、施工コスト的にも有利である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１０ 棒状体アッセンブリ ２，３ａ 連結部材 ３ 連結部 ４ 吊り部 １１ ケーシングパイプ ａ 多数の孔 ｂ 突き出し部 Ｇ 地盤 Ｐ 杭、砂杭 Ｒ 棒状体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂杭や撹拌杭やモルタル杭などを地盤内に造成する地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の改良のため地盤の密度を増加させる締固め工法が公知である。かかる締固め工法として杭を地盤内に造成して地盤の密度を増加させるサンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法や静的圧入締固め工法（コンパクショングラウチング（ＣＰＧ））がある。ＳＣＰ工法は、ケーシングパイプ（中空管）をバイブロハンマで振動させながら地中に貫入し、ケーシングパイプを通して砂を供給し、大径のよく締め固めた砂杭（サンドコンパクションパイル）を地中に造成し地盤を改良する工法である。砂の代わりに砂利や礫を使用することもある（非特許文献１参照）。また、ＣＰＧ工法は、地盤をボーリングマシーンで削孔し、低流動性モルタルを高圧で圧入してモルタル杭を造成し，モルタル杭間の地盤を締固める工法である。砂にポリマーを添加させた供給砂を静的に圧入する工法もある。
【０００３】
上記ＳＣＰ工法やＣＰＧ工法などでは杭の造成により地表面が隆起する問題がある。これに対し、本願の発明者の一人は、先に、他の発明者とともに、杭を地盤内に造成するときの地盤隆起を抑制するために、杭の造成前に杭のまわりの地中に棒状体を差し込んだ後に杭を造成する地盤改良工法を提案した（特許文献１参照）。すなわち、周辺地盤に鉄筋や鋼管や形鋼等の棒状体を貫入させてから、砂杭を地盤に造成することにより増加する側方圧力が棒状体を拘束することで、棒状体の引き抜き抵抗が増加し、隆起しようとする周辺地盤に対して棒状体の引き抜き方向と反対方向に軸力が発生することにより地盤の隆起を効果的に抑制可能である。
【０００４】
砂杭の造成には、通常、振動を利用した方法や回転圧力を利用した方法などがあり、振動を利用した方法では、圧入部の振動増加に伴い、棒状体周辺の拘束圧が比較的小さくなる場合があるので、棒状体による隆起抑止効果は比較的小さい。振動を伴わない回転圧力等を利用した方法では、棒状体周辺の拘束圧の低減はないため、棒状体による隆起抑止効果が比較的大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-6946号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】軟弱地盤対策工法 調査・設計から施工まで現場技術者のための土と基礎シリ−ズ １６ 社団法人 地盤工学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、本発明者等の調査・検討によれば、杭の造成前に杭のまわりに棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合、次の問題があることが判明した。図１（ａ）を参照して説明する。鋼材などの棒状体Ｒを地中に差し込んでから砂杭Ｐが地盤Ｇに造成されると、図１（ａ）のように、その投入された砂により棒状体Ｒ自体に砂杭Ｐ側から外側への外側方向ｄ１に土圧が作用する。このため、この土圧に棒状体Ｒの剛性が耐えきれなくなると、棒状体Ｒが砂杭Ｐの外側に倒れて開いてしまう。その結果、棒状体Ｒの貫入による地盤隆起の抑制効果が減少してしまうのである。
【０００８】
従来例では、砂杭Ｐの外環四隅に棒状体Ｒを配置するが、４本またはそれ以上の棒状体Ｒを配置した場合、砂杭造成による土圧が各棒状体Ｒにばらばらに作用し、全てに土圧が均一に作用しない可能性があるため、棒状体毎に地盤隆起の抑制効果のばらつきが生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を均等にかつ確実に得ることができる地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意検討・研究の結果、図１（ｂ）のように、杭Ｐの造成前に杭Ｐのまわりの地中に差し込まれた複数の棒状体Ｒの上部を互いに連結治具の連結部材２により連結し、各棒状体Ｒが連結部材２により互いに拘束されたことによる抵抗力が、外側方向ｄ１に作用する土圧に抗して、外側方向ｄ１と反対の内側方向ｄ２に作用する。これにより、複数の棒状体Ｒが外側方向ｄ１への土圧に均等に抵抗することができ、棒状体Ｒの倒れ・開きを確実に防止できるという知見を得て、本発明に至ったのである。
【００１１】
すなわち、上記目的を達成するための地盤改良工法は、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を地盤内に造成する地盤改良工法であって、前記複数の棒状体を連結部材により互いに連結させたことを特徴とする。
【００１２】
この地盤改良工法によれば、地中に差し込まれた複数の棒状体が連結部材により互いに連結されているので、その後の杭の造成において棒状体に対し杭側から外側へ土圧が作用しても、その土圧に抗して各棒状体が均等に抵抗力を発揮し、棒状体の倒れ・開きを確実に防止できる。このため、複数の棒状体の地中への差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる。
【００１３】
上記地盤改良工法において前記複数の棒状体を前記連結部材により互いに連結した状態で地中に差し込むことが好ましい。複数の棒状体を連結部材により互いに連結した棒状体アッセンブリを予め製作し、この棒状体アッセンブリを地中に打設することで、互いに連結された複数の棒状体が地中に差し込まれた状態を容易に実現できる。また、杭造成後は、複数の棒状体を一括して引き抜いて簡単に撤去できるとともに、別の杭の造成に用いることができる。
【００１４】
また、前記複数の棒状体を地中に差し込んでから前記連結部材により互いに連結するようにしてもよい。これにより、互いに連結された複数の棒状体が地中に差し込まれた状態を容易に実現できる。
【００１５】
また、前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を直線状の前記連結部材で連結することが好ましい。隣接する棒状体同士を直線状の連結部材で連結することで、各棒状体に作用する連結による、土圧に対する抵抗がより確実となる。
【００１６】
また、前記棒状体が多数の孔を有する円筒管から構成されることが好ましい。これにより、棒状体自体が排水能力を持つことができ、杭造成の施工時に、地中に過剰間隙水圧が発生しても、かかる水圧を減ずることができ、棒状体の周面における摩擦力低下を防止できる。
【００１７】
また、前記棒状体が周面に突き出し部を有するロッドから構成されることが好ましい。これにより、棒状体の周面における摩擦力を増やすことができる。
【００１８】
上記目的を達成するための棒状体アッセンブリは、地中に設置される棒状体アッセンブリであって、地中に先端から差し込まれる複数の棒状体と、前記複数の棒状体を互いに連結させる直線状の連結部材と、を備え、前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を前記連結部材で連結したことを特徴とする。
【００１９】
この棒状体アッセンブリによれば、地中に差し込まれた複数の棒状体が連結部材により互いに連結されているので、たとえば、杭の造成において棒状体に対し杭側から外側へ土圧が作用しても、その土圧に抗して各棒状体が均等に抵抗力を発揮し、棒状体の倒れ・開きを確実に防止できる。このため、複数の棒状体の地中への差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる。棒状体アッセンブリを地中に打設することで、互いに連結された複数の棒状体が地中に差し込まれた状態を容易に実現できる。また、杭造成後は、複数の棒状体を一括して引き抜いて簡単に撤去できるとともに、別の杭の造成に用いることができる。さらに、隣接する棒状体同士を直線状の連結部材で連結することで、各棒状体に作用する連結による、土圧に対する抵抗がより確実となる。
【００２０】
上記棒状体アッセンブリにおいて前記棒状体アッセンブリの吊り下げまたは吊り上げのために着脱自在に構成された吊り部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができる地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来例の問題点を説明するために地盤中の砂杭と棒状体を概略的に示す図（ａ）、および、本実施形態における地盤中の砂杭と棒状体と棒状体を連結する連結部材とを概略的に示す図（ｂ）である。
【図２】本実施形態による棒状体アッセンブリの構成例を概略的に示す図であって、棒状体アッセンブリの上面図（ａ）、側面図（ｂ）、図２（ｂ）のＣ部の拡大図（ｃ）および連結部と吊り下げ部とを切り離した状態を示す側面図（ｄ）である。
【図３】図１の棒状体アッセンブリに使用可能な棒状体の例（ａ）〜（ｃ）を示す外観図である。
【図４】図４は、本実施形態の地盤改良工法の工程Ｓ０１〜Ｓ０３を説明するためにフローチャートである。
【図５】図４の工程Ｓ０１〜Ｓ０３に対応した施工工程（ａ）〜（ｃ）を概略的に示す図である。
【図６】本実施形態の地盤改良工法において地盤に造成された砂杭と棒状体の頭部と連結部材を示す平面図である。
【図７】図６のように造成された砂杭と棒状体を示す断面図である。
【図８】本実施形態において地盤改良域内に杭を多数造成する場合、図２の棒状体アッセンブリ１を打設して好ましい位置を示す平面図である。
【図９】図１（ａ）のように棒状体を単独で差し込んだ場合に発生する問題を説明するための概略的な断面図である。
【図１０】本実施形態の棒状体アッセンブリによる地盤隆起の抑制効果を説明するための概略的な断面図である。
【図１１】本実験例で使用した試験装置の側断面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図１２】本実験例および比較例の結果を示すグラフであり、水平方向における隆起分布を示す。
【図１３】本実験例および比較例の結果を示すグラフであり、隆起体積を示す。
【図１４】本実施形態において杭を静的圧入締固め工法（ＣＰＧ工法）により造成する場合を示す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図２は本実施形態による棒状体アッセンブリを概略的に示す図であって、棒状体アッセンブリの上面図（ａ）、側面図（ｂ）、図２（ｂ）のＣ部の拡大図（ｃ）および吊り下げ部とロッド連結部とを切り離した図（ｄ）である。図３は図１の棒状体アッセンブリに使用可能な棒状体の例（ａ）〜（ｃ）を示す外観図である。
【００２４】
本実施形態による棒状体アッセンブリ１の基本的構成は、図１（ｂ）のように、所定長さの複数（例えば、４本）の棒状体Ｒをそれらの頭部またはその近傍で直線状の連結部材２により連結して組み立てられたものである。連結部材２は、各棒状体Ｒの隣り合う同士を互いに連結するように配置され、複数の棒状体Ｒを互いに連結する。この連結のとき、棒状体Ｒの長手方向に対し直交する方向に連結部材２が配置される。複数の棒状体Ｒは、連結部３により連結されることで互いが平行になって延びている。また、各棒状体Ｒがほぼ鉛直方向に地中に差し込まれることで、各連結部材２はほぼ水平方向に位置する。
【００２５】
上述のように、棒状体アッセンブリ１は、複数本の棒状体Ｒと複数本の連結部材２とから組み立てられて一体に構成されるので、複数本の棒状体Ｒを地中へ差し込んで一体に設置することができる。
【００２６】
本実施形態による棒状体アッセンブリの構成例について図２（ａ）〜（ｄ）を参照してさらに説明する。
【００２７】
図２の棒状体アッセンブリ１０は、図２（ａ）（ｂ）のように、４本の棒状体Ｒと、各棒状体Ｒを連結する連結部３と、棒状体アッセンブリ１０の設置や除去のときの吊り下げ・吊り上げのための吊り部４と、を備える。吊り部４は棒状体アッセンブリ１０に対し着脱自在になっている。
【００２８】
連結部３は、四角形の枠体状の連結部材３ａを有し、連結部材３ａの四隅の接合部３ｂで棒状体Ｒと接合されるようになっている。接合部３ｂでの棒状体Ｒとの接合は、ボルトナットや溶接等を用いて行うことができる。連結部材３ａの各側面には、図２（ｂ）〜（ｄ）のように、吊り部４との接続のために複数の孔３ｃを有する。
【００２９】
吊り部４は、図２（ａ）のように、連結部３の連結部材３ａの内側にはまり込み可能な四角形の枠体４ａを有し、枠体４ａを補強するように補強部材４ｂが枠体４ａ内に直交するように取り付けられている。補強部材４ｂの交差部には、台座４ｄを介して吊り部４ｃが設けられている。吊り部４ｃは、棒状体アッセンブリ１０の打設時に、バイブロハンマ１９のチャックに挟み込むことができるように板状になっている。枠体４ａの各側面には、図２（ｂ）〜（ｄ）のように、連結部３との接続のために複数の孔４ｅを有する。
【００３０】
図２の棒状体アッセンブリ１０では、連結部３の連結部材３ａがその四隅の接合部３ｂで各棒状体Ｒと接合されることで、各棒状体Ｒの隣り合う同士を互いに連結する。
【００３１】
また、棒状体アッセンブリ１０の吊り下げまたは吊り上げのために、吊り部４が次のように着脱自在になっている。すなわち、吊り部４の枠体４ａを連結部３の連結部材３ａの内側にはめ込んで各孔３ｃ、４ｅを通して図２（ｃ）のボルト３ｄを差し込みナットにより締め付け、連結部３に吊り部４を取り付けて固定する。棒状体Ｒを地中に差し込んだ後は、ボルトナットを取り外して、連結部３から吊り部４を外して撤去することができる。
【００３２】
また、棒状体Ｒは、図３（ａ）のような鋼管を用いることができるが、鋼管に限定されず、他の棒状の鋼材や硬質プラスチック材料や木材などを用いることができ、断面形状も円形以外に長円形や三角形や四角形等であってもよい。連結部材２，３ａは、例えば、直線状の板鋼や形鋼などの鋼材などを用いることができる。
【００３３】
次に、棒状体Ｒの別の構成例について図３（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。図３（ｂ）の例は、ストレーナー加工等が施されて表面に多数の孔ａのある鋼管を棒状体Ｒに用いるものである。これにより、棒状体Ｒが排水能力を有し、杭造成の施工時に、地中に過剰間隙水圧が発生しても、多数の孔ａを通して排水できるので、かかる水圧を減ずることができ、棒状体Ｒの周面における摩擦力低下を防止できる。
【００３４】
図３（ｃ）の例は、複数の環状の突き出し部ｂを有する節つきロッドを棒状体Ｒに用いるものである。かかる節つきロッドとして、例えば、異形棒鋼などを用いることができる。これにより、棒状体Ｒの周面における摩擦力・抵抗力を増やすことができる。突き出し部ｂは、必ずしも一周になっている必要はなく、突き出ることで、摩擦力・抵抗力が増える構成であればよい。
【００３５】
次に、図２の棒状体アッセンブリ１を用いた地盤改良工法について図４〜図７を参照して説明する。
【００３６】
図４は、本実施形態の地盤改良工法の工程Ｓ０１〜Ｓ０３を説明するためにフローチャートである。図５は、図４の工程Ｓ０１〜Ｓ０３に対応した施工工程（ａ）〜（ｃ）を概略的に示す図である。図６は本実施形態の地盤改良工法において地盤に造成された砂杭と棒状体の頭部と連結部材を示す平面図である。図７は図６のように造成された砂杭と棒状体を示す断面図である。
【００３７】
まず、図２のように連結部３に吊り部４を取り付けた棒状体アッセンブリ１０を、図５（ａ）のように、小型のバイブロハンマ１９を介在させてクレーンＣＲで吊り下げ、バイブロハンマ１９で棒状体アッセンブリ１０を振動させながら地表面Ｓから打設する（Ｓ０１）。かかる打設により、複数の棒状体Ｒが各先端から地盤Ｇ内にほぼ鉛直方向へ貫入する。その後、棒状体アッセンブリ１０から吊り部４を外し撤去する。
【００３８】
上述のようにして、図６のように複数の棒状体Ｒが平面的に杭Ｐの造成位置を包囲するように位置するとともに、図７のように連結部材２によって互いに連結された各棒状体Ｒの頭部が地表面Ｓまたはその近傍に位置する。このように、棒状体アッセンブリ１０としてから打設することで、複数の棒状体Ｒを一回の打設工程で地盤内に設置することができる。
【００３９】
なお、例えば、油圧ショベルの先端に油圧加振機を装着して吊り下げた棒状体アッセンブリ１０を振動させながら同様に地表面Ｓから打設するようにしてもよく（特許文献１参照）、また、これらに限定されず、他の打設手段を用いてもよい。
【００４０】
次に、図５（ｂ）のように、クレーンＣＲでケーシングパイプ１１，ホッパ１２，バイブロハンマ１３等を吊り下げ、バイブロハンマ１３でケーシングパイプ１１を振動させながら地表面Ｓから地盤Ｇへ貫入させ、ケーシングパイプ１１を通して杭材料の砂を地中に供給し圧入し、締め固められた砂杭を地盤Ｇ内に略鉛直方向へ造成する（Ｓ０２）。これにより、図６，図７のように、砂杭Ｐのまわりに４本の棒状体Ｒが差し込まれた状態で砂杭Ｐが地盤Ｇ内に造成され、地盤Ｇの密度が増加する。
【００４１】
なお、工程Ｓ０２における砂杭の造成は、上記杭造成方法に限定されず、例えば、杭材料（砂）を先端部に充填したケーシングパイプを電動モータ等で回転させながら地中に所定の深さまで貫入させ、次に、内部を圧気したケーシングパイプを回転させながら引き抜いて杭材料を所定量排出してからケーシングパイプを回転させて強制貫入して排出した杭材料と周囲の地盤とを締め固めることを繰り返すことで締め固め砂杭を造成するような杭造成方法を用いてもよい。
【００４２】
図６のように砂杭Ｐは、棒状体アッセンブリ１０の複数の棒状体Ｒに包囲された略中心位置に造成されるが、次に、図２の棒状体アッセンブリ１０の連結部３に吊り部４を取り付けてから、図５（ｃ）のように、クレーンＣＲにより棒状体アッセンブリ１０を吊り上げて撤去する（Ｓ０３）。これにより、複数の棒状体Ｒを一括して簡単に撤去することができ、棒状体アッセンブリ１０を別の杭造成位置で再利用できる。
【００４３】
また、図６，図７の砂杭Ｐは、地盤改良域において所定のピッチで多数造成されるが、この場合、例えば、図８のように、実線で囲んだ部分に図２の棒状体アッセンブリ１を打設することで、複数の砂杭Ｐ１〜Ｐ８を棒状体Ｒで包囲した状態にして地盤内に造成することができる。
【００４４】
上述のようにして造成された砂杭Ｐのまわりでは、図１（ａ）、（ｂ）、図６のように、外側方向ｄ１へと砂杭Ｐの外側に向く土圧が発生するため、周辺地盤に対する土圧が増加し、これにより、棒状体Ｒの開き・倒れが発生し、棒状体Ｒの差し込みによる地盤隆起の抑制効果が減少するおそれが生じたが、本実施形態の棒状体アッセンブリ１によりかかる問題の発生を未然に防止できる。
【００４５】
図９，図１０を参照して上記問題の防止メカニズムについて説明する。図９は図１（ａ）のように棒状体を単独で差し込んだ場合に発生する問題を説明するための概略的な断面図である。図１０は本実施形態の棒状体アッセンブリによる地盤隆起の抑制効果を説明するための概略的な断面図である。
【００４６】
棒状体Ｒを砂杭Ｐの造成前に予め地中に差し込んでおく目的は、砂杭Ｐの造成により棒状体Ｒに対する拘束圧力（土圧）が増加し、棒状体Ｒと地盤との間の摩擦力が地盤変形の抵抗となって地盤の隆起を減少させる方向に作用することを期待するためである。
【００４７】
しかし、図９のように、砂杭Ｐの造成により砂杭Ｐの外側方向ｄ１へと生じる土圧は、棒状体Ｒの剛性を超えると、棒状体Ｒを地盤上部で外側に倒し開く状態としてしまう。この結果、棒状体Ｒの摩擦力による地盤変形抵抗が低下し、地盤隆起の抑制効果が作用しにくくなってしまう。このため、砂杭Ｐの周囲において地表面Ｓが隆起し、その隆起部Ｍの隆起量が増えてしまう。
【００４８】
これに対し、図１（ｂ），図２，図６，図７のように複数の棒状体Ｒを連結部材２，３ａで互いに連結することで棒状体Ｒを互いに拘束し、これにより、図１０のように、砂杭Ｐの造成により砂杭Ｐの外側方向ｄ１へと生じる土圧が増加しても、棒状体Ｒの倒れ・開きを防止することができる。この結果、砂杭Ｐの造成により棒状体Ｒに対して増加する土圧は、棒状体Ｒへの拘束圧力を増加させ、当初の目的のとおり、棒状体Ｒに働く摩擦力が地盤変形の抵抗となって地盤の隆起を減少させる方向に作用する。このため、砂杭Ｐの周囲において地表面Ｓが隆起しても、その隆起部Ｍの隆起量を減らすことができる。
【００４９】
また、４本の棒状体Ｒを連結部材３ａにより互い連結することで、各棒状体Ｒは外側方向ｄ１の土圧（図１０）に対し高い抵抗力を均等に発揮するので、各棒状体Ｒの倒れ・開きを確実に防止できるとともに、土圧が各棒状体Ｒに均等に作用するので、地盤隆起の抑制効果が各棒状体Ｒにおいて均等となり、地盤隆起の抑制効果が向上する。
【実験例】
【００５０】
上記地盤改良工法の改良効果を確認するため図１１（ａ）、（ｂ）のような試験装置を用いて遠心載荷模型試験を行い、その効果を検証した。遠心模型実験に用いた図１１（ａ）、（ｂ）の土槽のサイズは、25(cm)×60(cm)×40(cm)であり、模型地盤は深さ25(cm)×60(cm)×30(cm)である。この土槽を20(G)で遠心載荷し杭の打設に伴う周辺地盤の隆起量の計測を行った。縮尺は1/20で構成されており、実際のSCP砂杭は径60〜80(cm)のものを想定している。砂杭に見立てた杭自体のサイズはφ3.0(cm)であり、深さ11.5(cm)まで貫入速度0.26(cm/sec)で貫入させた。また、実験の取扱いが楽になるように検討対象地盤は、飽和砂ではなく乾燥砂を用いた。模型試験材料は、5号硅砂を用いた。この砂を相対密度Dr=78(%)、乾燥状態で模型地盤を作製した。
【００５１】
隆起抑止のための棒状体を模擬したロッドについては次のものを用いた。
実験例１：ロッドとしてφ0.25(cm)、L=200(cm)の針金を４本用い、その頭部を図１１（ｂ）のように同じ針金で互いに連結した（頭繋ぎロッド）。
実験例２：ストレーナー付きロッドとして、75μmフルイ用金網を丸めて、上記針金とほぼ同様の寸法に作製し、その頭部を同様に針金で互いに連結した（頭繋ぎストレーナー）。
実験例３：節付きロッドとして、径2mmの鋼材にハンダを等間隔で盛りたてて上記針金とほぼ同様の寸法に作製し、その頭部を同様に針金で互いに連結した（頭繋ぎ節付）。
比較例１，２，３：実験例１，２，３とそれどれ同じものを使用したが、頭部を連結しなかった。
比較例４：ロッドを配置せず、未対策とした。
【００５２】
上記実験例および比較例の試験結果を次の表１および図１２，図１３に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１，図１２，図１３からわかるように、ロッドを配置せず全くの未対策とした比較例４と比べると、ロッドを配置した各例では、いずれも隆起量（高さ）および隆起体積をかなり抑えることができた。そして、頭部を互いに連結したロッドとした実験例１，２，３は、連結せずに単独のロッドとした比較例１，２，３の場合よりも隆起量および隆起体積を抑えることができた。かかる結果より、ロッド頭部連結による隆起抑制効果の向上を確認することができた。
【００５５】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施形態の地盤改良工法では、図２のような棒状体アッセンブリ１０を予め用意し、これを地盤内に打設したが、本発明はこれに限定されず、各棒状体Ｒを個別に地盤内に打設してから、各棒状体Ｒを連結部材により公知の連結手段や溶接等を用いて連結するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、本発明による地盤改良工法を、サンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法を用いた砂杭造成による地盤改良に適用したが、この工法に限定されず、地盤改良時に周辺地盤の隆起が生じるおそれのある地盤改良工法一般に適用することができる。例えば、原位置で地盤内に深部まで石灰やセメントなどの化学的安定材を添加し、改良対象土と強制的に撹拌混合して強固な杭を造成する深層混合処理工法などの地盤改良工法にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、図１４のように、パイプＰＦを通して送られた低流動性モルタルやポリマー添加砂を圧力装置Ｈで高圧にしてパイプＰＥを通して地盤Ｇ内へ圧入することで、モルタル固化体などからなる杭Ｃを地盤Ｇ内に造成し、杭間の地盤を締固める静的圧入締固め工法（ＣＰＧ工法）にも適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、水底地盤における地盤改良工法にも適用可能である。また、砂杭の杭材料として砂の代わりに砂利や礫を用いてもよい。
【００５９】
また、杭のまわりに予め差し込む棒状体は、本実施形態では４本としたが、これに限定されず、３本であってもよく、また、５本またはそれ以上であってもよい。
【００６０】
また、図２の棒状体アッセンブリ１０は、一構成例であって、これに限定されるものではなく、他の構成であってもよいことはもちろんである。また、複数の棒状体と連結部材との連結位置を、本実施形態では、各棒状体の頭部一箇所としたが、これに限定されず、上下に離れた複数箇所に設け、上下複数箇所で各棒状体を連結部材により互いに連結するようにしてもよい。
【００６１】
また、図４，図５（ｃ）の棒状体アッセンブリ１０の撤去工程を省略し、棒状体アッセンブリ１０を地中に残してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の地盤改良工法およびこの工法に使用可能な棒状体アッセンブリによれば、杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を造成する場合に、複数の棒状体の差し込みによる地盤隆起の抑制効果を各棒状体において均等にかつ確実に得ることができるので、簡単な構成でありながら地盤改良に伴う地盤隆起を確実に抑制でき、その後の地盤隆起部の除去工程などが不要乃至簡単となり、施工コスト的にも有利である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１０ 棒状体アッセンブリ ２，３ａ 連結部材 ３ 連結部 ４ 吊り部 １１ ケーシングパイプ ａ 多数の孔 ｂ 突き出し部 Ｇ 地盤 Ｐ 杭、砂杭 Ｒ 棒状体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を地盤内に造成する地盤改良工法であって、
前記複数の棒状体を連結部材により互いに連結させたことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
前記複数の棒状体を前記連結部材により互いに連結した状態で地中に差し込むことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記複数の棒状体を地中に差し込んでから前記連結部材により互いに連結することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を直線状の前記連結部材で連結することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項５】
前記棒状体が多数の孔を有する円筒管から構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項６】
前記棒状体が周面に突き出し部を有するロッドから構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項７】
地中に設置される棒状体アッセンブリであって、
地中に先端から差し込まれる複数の棒状体と、
前記複数の棒状体を互いに連結させる直線状の連結部材と、を備え、
前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を前記直線状の連結部材で連結したことを特徴とする棒状体アッセンブリ。
【請求項８】
前記棒状体アッセンブリの吊り下げまたは吊り上げのために着脱自在に構成された吊り部を備えることを特徴とする請求項７に記載の棒状体アッセンブリ。
【請求項１】
杭の造成前に杭のまわりに複数の棒状体を地中に差し込んだ後に杭を地盤内に造成する地盤改良工法であって、
前記複数の棒状体を連結部材により互いに連結させたことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
前記複数の棒状体を前記連結部材により互いに連結した状態で地中に差し込むことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記複数の棒状体を地中に差し込んでから前記連結部材により互いに連結することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を直線状の前記連結部材で連結することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項５】
前記棒状体が多数の孔を有する円筒管から構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項６】
前記棒状体が周面に突き出し部を有するロッドから構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項７】
地中に設置される棒状体アッセンブリであって、
地中に先端から差し込まれる複数の棒状体と、
前記複数の棒状体を互いに連結させる直線状の連結部材と、を備え、
前記複数の棒状体の互いに隣接する棒状体同士を前記直線状の連結部材で連結したことを特徴とする棒状体アッセンブリ。
【請求項８】
前記棒状体アッセンブリの吊り下げまたは吊り上げのために着脱自在に構成された吊り部を備えることを特徴とする請求項７に記載の棒状体アッセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１８０７０５（Ｐ２０１２−１８０７０５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５２７５（Ｐ２０１１−４５２７５）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００１６６６２７）五洋建設株式会社 (364)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００１６６６２７）五洋建設株式会社 (364)
【Ｆターム（参考）】
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