地盤改良工法
【課題】 掘削ロッドの回転による地盤の掘削と、その掘削土と固化材液との攪拌混合により、地表面寄りに空掘り部を形成しながら地中に地盤改良体を構築する上で、スクリューロッドと固化抑制材を使用することなく確実に空掘り部を形成する。
【解決手段】 固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体Ａの底面の深度に掘削ロッド１の先端が到達するまで掘削ロッド１を掘進させた後、地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させて前記一部区間に地盤改良体A1を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返し、最終的に構築される地盤改良体An上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部Ｂを形成する。
【解決手段】 固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体Ａの底面の深度に掘削ロッド１の先端が到達するまで掘削ロッド１を掘進させた後、地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させて前記一部区間に地盤改良体A1を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返し、最終的に構築される地盤改良体An上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部Ｂを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は掘削ロッドの回転による地盤の掘削と、その掘削土と固化材液との攪拌混合により、地表面寄りに空掘り部を形成しながら地中に地盤改良体を構築する地盤改良工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
掘削土と固化材液との攪拌混合により地中に円柱状の地盤改良体を構築する方法では下端部に掘削刃を有し、その上のロッド周面に攪拌翼を有する掘削ロッドを回転させつつ、固化材液を吐出しながら目標深度まで掘進させた後、掘削ロッドを回転させ、掘削土と固化材液を攪拌しながら引き抜くことにより地盤改良体の構築が行われる（特許文献１参照）。
【０００３】
掘削土と固化材液の攪拌混合の際には掘削土が塊状態で掘削ロッドと共に回転し、固化材と混合されない所謂共回り現象が発生する可能性がある。この共回り現象を防止するために、孔壁中に貫入して掘削ロッドと共に回転しない翼を掘削ロッドに装着し、攪拌効率を向上させる方法がある（特許文献１参照）。この他、掘削ロッドの掘進時と引き抜き時に、あるいは引き抜き時に掘削ロッドを回転させながら上下動（振動）させ、掘削土と固化材の攪拌効率を上げる方法もある（特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
対象地盤の上層に硬質地盤が存在し、その下層が軟弱地盤である場合には掘削ロッドが硬質地盤を超えてから固化材液を吐出して軟弱地盤の地盤改良を行い、一旦、掘削ロッドを地表面付近まで引き上げ、硬質地盤を緩めた後に再度固化材液を吐出しながら掘削ロッドを掘進させて硬質地盤の地盤改良を行う方法がある（特許文献４参照）。
【０００５】
いずれの方法においても地盤改良体の構築には原地盤土に対して多量の固化材液が注入されることから、地盤改良後の地盤改良体の体積が原地盤土の体積より増加する。このため、地盤改良体上に構築される上部構造の基礎を構築する目的で、地表面寄りに固化材を含まない空掘り部を形成する場合に、空掘り部を残して施工を終了しても、地盤改良体が空掘り部中に盛り上がって固結化し、空掘り部がほとんど残らない事態が生ずる。
【０００６】
このような場合、掘削刃と攪拌翼を有する掘削ロッドとして攪拌翼の上方に連続するスクリューを有するスクリューロッドを用い、スクリューの回転を利用することにより注入される固化材液の体積分の掘削土を地上へ排出する方法がある（特許文献５、特許文献６参照）。
【０００７】
また空掘り部を形成すべき地表面寄りの区間に体積の増加によって地盤改良体の一部が突出することに備え、掘削ロッドの最終的な引き抜き工程において固化抑制材を吐出することにより空掘り部を形成すべき区間に軟弱な地盤改良体を構築し、不要部分の除去を容易にする方法がある（特許文献７参照）。
【特許文献１】特公昭58-29374号公報
【特許文献２】特開平9-143981号公報
【特許文献３】特公平5-98631号公報
【特許文献４】特開2002-317435号公報
【特許文献５】特開2000-212950号公報
【特許文献６】特公平5-62167号公報
【特許文献７】特開2003-147764号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献５、６の方法ではスクリューロッドに地上から地盤改良体の底面までの掘削深度の全長に亘る長さを与える必要があるため、それを支持する施工機械に高い揚重能力が要求される他、排土量が多過ぎれば地中に地盤改良体を構築することができなくなり、スクリューロッドの上昇量や回転量の調節によって排土量を調節しながら施工しなければならないため、地中での攪拌混合と排土量のバランスを確保することが難しい。
【０００９】
特許文献７の方法では引き抜き工程の途中から固化材を固化抑制材に切り替えることになるが、同一の供給管を使用した場合には切り替え後も引き続き、固化材が吐出することから、固化抑制材によって固化材が希釈化されるとしても、ある決まった深度において地盤改良体の強度が即座に変化することはないため、空掘り部を形成すべき決まった深度から地表面までの区間に亘って確実に軟弱な地盤改良体が構築されるとは限らず、必ずしも除去作業が容易になるとは言えない。
【００１０】
この発明は上記背景より、スクリューロッドを使用することなく、また固化抑制材の使用もすることなく確実に空掘り部を形成できる地盤改良工法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
地盤改良体は下端部に掘削刃を有し、掘削刃の上に攪拌翼を有する掘削ロッドを用い、掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合することにより地中に構築される。
【００１２】
本発明では最初に、固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後、前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記一部区間に地盤改良体を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返して前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体を構築することにより、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成する。地盤改良体は区分された複数の区間毎に、下方寄りの一部区間から順次その上の一部区間が積み重なる形で構築される。
【００１３】
最初に、構築すべき地盤改良体の底面の深度まで掘削ロッドによって地盤を掘削し、その後に掘削ロッドの一定高さの引き抜きと、固化材液を吐出しながらの下降を交互に繰り返し、地盤改良体の全長の内、下方寄りの一部区間の地盤改良体から上方寄りの一部区間の地盤改良体を構築する工程を繰り返すことで、構築すべき地盤改良体が下方寄りの区間から上方へ向けて順次構築されていくため、固化材液と掘削土の攪拌混合により一部区間の地盤改良体が構築されるときには、常にその上に存在する地表面までの区間の掘削土による荷重、あるいは土圧を地盤改良体に作用させることができる。
【００１４】
構築直後の、固結していない地盤改良体が上方から掘削土による鉛直下向きの圧力を受けることで、構築直後の地盤改良体中の不要な水分が周辺地盤中に浸透するため、その水分量に応じた固化材液による地盤改良体の体積増加が抑制される。
【００１５】
また下方寄りの一部区間の地盤改良体の構築後、その直上の一部区間の地盤改良体の構築が掘削ロッドの下降（押し下げ）により行われることで、構築直後の、固結していない地盤改良体には掘削ロッド下降時の下向きの圧力も加わり、構築直後の地盤改良体中の不要な水分が一層周辺地盤中に浸透し、構築直後の地盤改良体が圧密されるため、掘削ロッドの下降によっても地盤改良体の体積増加が抑制される。
【００１６】
掘削ロッド下降時の下向きの圧力は地盤改良体の周辺地盤にまで分散して作用するため、周辺地盤を圧密させる効果もある。周辺地盤に対する圧密効果により地盤改良体が周辺地盤から拘束を受けた状態になるため、地盤改良体に対する圧密効果と併せ、上部構造を支持したときの地盤改良体の支持力が向上する。
【００１７】
掘削ロッドの一定高さの引き抜きと、固化材液を吐出しながらの下降の繰り返しにより、構築直後の一部区間の地盤改良体の体積増加が抑制されることで、地盤改良体の全長に亘る体積増加も抑制される結果、地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減され、地盤改良体の不要部分の量が削減されるため、不要部分の除去（斫り）作業が容易になる。
【００１８】
地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減されることで、最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成し易くなり、掘削土の地表面への排出量も削減されるため、上部構造の基礎を構築する際の空掘り部の掘り下げ（根切り）作業も簡略化される。
【００１９】
例えば本発明とは逆に、掘削ロッドの引き抜き時に固化材液の吐出を行うとすれば、引き抜きに伴って掘削土が持ち上げられ、掘削土による構築直後の地盤改良体への重しの効果がなくなるため、地盤改良体の体積増加を抑制する効果を得ることができず、地盤改良体の盛り上がりの程度が大きくなる。この結果、空掘り部中に地盤改良体が大きく突出するため、掘削土の排出は促されるものの、地盤改良体の不要部分の除去に多大な労力と時間が割かれることになるのに対し、本発明では不要部分の除去作業が軽減されるため、作業時間の短縮も図られる。
【００２０】
また本発明では固化材液を固化抑制材に切り替える方法のように引き抜き工程の途中から固化材を固化抑制材に切り替える作業を必要とせず、一旦、掘削ロッドの先端を地盤改良体の底面の深度まで下降させた後には掘削ロッドの引き抜きと、固化材液を吐出しながらの下降の２通りの作業しかないため、固化抑制材を用いる方法との対比では作業内容が単純化される。
【００２１】
構築すべき地盤改良体の底面の深度まで掘削ロッドの先端を到達させた後、未改良部を残さないための好ましい手段としては請求項２に記載のように前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、最下部に位置する一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜き、その引き抜き後の深度から前記構築すべき地盤改良体の底面の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記最下部の一部区間に地盤改良体を構築することが行われる。
【００２２】
最下部の一部区間に地盤改良体を構築した後は、既に構築した地盤改良体の上の一部区間に構築すべき地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から前記構築直後の地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させ、前記構築直後の地盤改良体上に地盤改良体を前記一部区間に構築する工程の二つの工程を交互に繰り返すことにより前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体が構築され、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部が形成される。
【００２３】
請求項２のように掘削ロッドの下降時に、構築直後の一部区間における地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させることで、上下に隣接する一部区間の地盤改良体が互いに連続するため、隣接する一部区間の地盤改良体間に未改良部分が残ることがない。
【００２４】
最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成するための精度を高める上では、請求項３に記載のように最後に掘削ロッドを下降させ始めるときの、掘削ロッド下端の深度が空掘り部の最深位置に合わせられる。
【００２５】
この場合、最後に掘削ロッドを下降させ始めるときに、掘削ロッド下端の深度が空掘り部の最深の位置にあることで、最終的に構築される一部区間の地盤改良体の上端の深度が空掘り部の下端の深度に一致するため、最後の一部区間の地盤改良体の構築終了後にその上端の深度から地表面までの区間を空掘り部として残すことが可能になる。
【００２６】
空掘り部の区間の内、下方には地盤改良体の構築終了後に地盤改良体の体積増加分が盛り上がる可能性があるものの、前記のように施工中の圧密効果により体積増加が抑制されていることから、盛り上がり量は僅かであるため、本来形成すべき空掘り部の区間への影響は少ない。
【発明の効果】
【００２７】
固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後、構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記一部区間に地盤改良体を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返すことで、地盤改良体の全長分を構築するため、構築すべき地盤改良体を下方寄りの区間から上方へ向けて順次構築していくことができる。
【００２８】
この結果、固化材液と掘削土の攪拌混合により一部区間の地盤改良体を構築するときに、その上に存在する地表面までの区間の掘削土による荷重、あるいは土圧を地盤改良体に作用させることができ、構築直後の地盤改良体中の不要な水分を周辺地盤中に浸透させることができるため、固化材液による地盤改良体の体積増加を抑制することができる。
【００２９】
また下方寄りの一部区間の地盤改良体の構築後、その直上の区間の地盤改良体の構築が掘削ロッドの下降により行われることで、構築直後の地盤改良体に掘削ロッド下降時の下向きの圧力も加わり、構築直後の地盤改良体中の不要な水分が一層周辺地盤中に浸透するため、構築直後の地盤改良体が圧密され、掘削ロッドの下降によっても地盤改良体の体積増加が抑制される。
【００３０】
この掘削ロッド下降時の下向きの圧力は地盤改良体の周辺地盤にまで分散して作用するため、周辺地盤を圧密させる効果もあり、地盤改良体の圧密効果と周辺地盤の圧密効果により上部構造を支持したときの地盤改良体の支持力が向上する。
【００３１】
掘削ロッドの引き抜きと下降の繰り返しにより構築直後の一部区間の地盤改良体の体積増加が抑制されることで、地盤改良体の全長に亘る体積増加も抑制される結果、地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減されるため、不要部分の除去（斫り）作業が軽減される。
【００３２】
地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減されることで、最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成することができ、併せて掘削土の地表面への排出量も削減されるため、上部構造の基礎を構築する際の空掘り部の掘り下げ作業も簡略化される。
【００３３】
最初の掘削ロッドの掘進時には構築すべき地盤改良体の底面の深度までは固化材液の吐出をすることなく地盤を掘削するため、粘性土地盤に対しても掘進刃が滑ることなく掘削ロッドの掘進を行うことができ、掘削土の共回りが発生する可能性を抑えることができる。また地中に転石等の障害物が存在することを理由に、掘削を継続できない場合にも固化材液の注入がないため、作業を一時中断し、障害物を除去してから掘削を再開することができる。
【００３４】
固化材液は掘削ロッドの下降時にのみ吐出されるため、固化材液が吐出する吐出口を掘削ロッドの下端部にのみ形成すれば足り、引き抜き時にも吐出する場合のように下端部と上端部の２箇所に形成する必要や、固化材液を供給するための管を２重管にする必要もなく、掘削ロッドの内部構造が単純で済む。
【００３５】
請求項２では掘削ロッドの下降時に構築直後の一部区間の地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させることで、上下に隣接する一部区間の地盤改良体を互いに重複させることができるため、隣接する一部区間の地盤改良体間に未改良部分が残ることがない。
【００３６】
請求項３では最後に掘削ロッドを下降させ始めるときの、掘削ロッド下端の深度を空掘り部の最深位置に合わせるため、最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成するための精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
この発明の実施には例えば図２に示すように、下端部に掘削刃４を有し、掘削刃４の上に攪拌翼５を有する掘削ロッド１が用いられる。掘削ロッド１には固化材液を吐出するための吐出口６が設けられている。
【００３８】
この発明では固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体Ａの底面の深度に掘削ロッド１の先端が到達するまで掘削ロッド１を掘進させた後、前記構築すべき地盤改良体Ａの全長を複数の区間の地盤改良体A1……Anに区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間の地盤改良体A1における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させて前記一部区間の地盤改良体A1を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返すことにより前記構築すべき地盤改良体Ａの全区間に地盤改良体A1……Anを構築し、最終的に構築される一部区間の地盤改良体Anの上と地表面との間に空掘り部Ｂを形成する。
【００３９】
最後に掘削ロッド１を下降させ始めるときの、掘削ロッド１下端の深度（最後の一部区間の上端の深度）は空掘り部Ｂの最深位置である。
【００４０】
掘削ロッド１は図２に示すようにロッド本体1Aの下端部に掘削刃４を、掘削刃４の上に攪拌翼５を有する形であれば、特に形態を問わないが、図２ではロッド本体1Aの下端部に掘削刃４と同じ機能を有する掘削爪２を、その直上のロッド本体1Aの周面に掘削刃４を有する掘削翼３を突設し、その上方に攪拌翼５を突設している。掘削翼３と攪拌翼５は水平に張り出しているが、ロッド面に対して傾斜しており、掘削ロッド１は掘進時に掘削翼３の掘削刃４が掘削土中に食い込む向きに回転（正回転）させられる。このとき、攪拌翼５は掘削された土中に食い込む。
【００４１】
ロッド本体1Aの周面から掘削翼３の先端までの距離と、攪拌翼５の先端までの距離は等しいか、ほとんど等しい。掘削翼３と攪拌翼５はロッド本体1Aに関して対称に、同一線上に突設され、それぞれの先端間距離は構築すべき地盤改良体Aの径によって変わるが、例えば1200mm（1.2ｍ）前後程度である。
【００４２】
ロッド本体1Aの下端部にはまた、その内部を通じて供給される固化材液を吐出するための吐出口６が形成される。固化材液は掘削ロッド１の掘進時（降下時）に吐出されるが、掘削孔の全体に行き亘るよう、吐出口６は基本的には水平に、または水平に近い方向に向けられる。
【００４３】
図２ではまた、掘削土の共回りを防止するために共回り防止翼７をロッド本体1Aに遊嵌させ、ロッド本体1Aの回転に対して相対的に回転可能な状態にロッド本体1Aの回りに装着している。ロッド本体1Aの周面から共回り防止翼７の先端までの距離は共回り防止翼７の先端部が掘削孔回りの土中に貫入するよう、掘削翼３や攪拌翼５の先端までの距離より大きい。地盤の土質によっては攪拌翼３によって掘削土が粉砕されるため、必ずしも共回り防止翼７を装着する必要はないが、掘削土の共回りを確実に防止する上では装着する方がよい。
【００４４】
図１−(a)(1）〜10））により施工手順を説明する。(b)は(a)の工程（時間）毎の掘削ロッド１先端の深度を示す。横軸が時間で、縦軸が深度である。1)は掘削ロッド１の芯を掘削対象地盤に合わせた状態、2)は固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を正回転させながら掘進させている状態を示す。
【００４５】
3)に示すように構築すべき地盤改良体Ａの底面の深度に掘削ロッド１の先端が、厳密には図２に示す掘削ロッド１の掘削翼３の下端が到達するまで固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を正回転させながら掘進させた後、4)に示すように固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を回転させながら掘削孔の全長の内、一部の区間の高さまで引き抜く。掘削ロッド１の引き抜き時には掘削土の攪拌効果を上げるために掘削ロッド１を逆回転させることが適当である。
【００４６】
4)で掘削ロッド１が引き抜かれる一部の区間とは、地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分したときの、最下部に位置する地盤改良体A1の一部区間であり、掘削ロッド１は先端（掘削翼３の下端）がその一部区間の上端の深度に到達するまで引き抜かれる。構築すべき地盤改良体Aの底面の深度は掘削孔の径が1.2ｍとして例えば４ｍであり、地盤改良体Ａの上に１ｍの空掘り部Ｂを形成するとすれば地盤改良体Ａの全長は３ｍである。
【００４７】
掘削ロッド１の引き抜き後（4)）、5）に示すようにその引き抜き後の深度から前記地盤改良体Aの底面の深度に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで掘削ロッド１の吐出口６から固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記最下部に位置する一部区間の地盤改良体A1を構築する。このときも掘削土と固化材液との攪拌混合効果を上げるために掘削ロッド１を逆回転させることが適当である。固化材液はセメント系固化材と水を混合した液体であり、対象地盤の性状に応じて添加剤や添加材が添加される。
【００４８】
最下部の一部区間の地盤改良体A1の構築時（5)）には矢印で示すようにその上方に存在する掘削土による鉛直下向きの荷重や土圧が作用しているため、最下部の地盤改良体A1は構築直後から固結するまで圧密される状態に置かれる。
【００４９】
最下部の一部区間の地盤改良体A1を構築した後（5)）、その一部区間の地盤改良体A1上の、更に一部区間の地盤改良体A2の上端深度まで掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程（6)）と、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体A1の上端深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A1上に新たな一部区間の地盤改良体A2を構築する工程（7)）が実施される。
【００５０】
この地盤改良体A1の上端深度まで固化材を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A1上に新たな一部区間の地盤改良体A2を構築する工程（7)）においては掘削ロッド１を逆回転させながら行うことが適当である。掘削ロッド１を逆回転させながら下降させることにより、水平に張り出しながらもロッド面に対して傾斜している掘削翼３と攪拌翼５の翼面から下方の地盤改良体（ソイルセメント）に対して下向きに押さえ付ける力が作用し、構築直後の地盤改良体A1を一層圧密することができるからである。
【００５１】
前記新たな一部区間の地盤改良体A2を構築する工程（7)）が終了した後、引き続き、その一部区間の地盤改良体A2上の、更に一部区間の地盤改良体A3の上端深度まで掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程（8)）と、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体A2の上端深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A2上に新たな一部区間の地盤改良体A3を構築する工程（7)）が実施される。
【００５２】
このようにして一部区間の地盤改良体上の、更に一部区間の地盤改良体の上端深度まで掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体の上端深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体上に新たな一部区間の地盤改良体を構築する工程が交互に繰り返される。
【００５３】
図１では構築すべき地盤改良体Aの全長を３区間に区分し、最下部の地盤改良体A1の構築後、掘削ロッド１の引き抜きと下降を２回ずつ繰り返しているが、全長を２区間に区分し、掘削ロッド１の引き抜きと下降の繰り返し回数をそれぞれ１回で済ませる場合もある。最下部の地盤改良体A1構築後の、掘削ロッド１の引き抜き時にも掘削土と固化材液との攪拌混合効果を上げるために掘削ロッド１を逆回転させることが適当である。
【００５４】
最下部の地盤改良体A1を構築した後に（5)）、掘削ロッド１が引き抜かれる深度は、次に構築すべき一部区間の地盤改良体A2の上端に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達する深度であり（6)）、その深度から最下部の地盤改良体A1の上端の深度に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１が下降させられ、最下部に位置する一部区間の地盤改良体A1の上に次の一部区間の地盤改良体A2が構築される（7)）。
【００５５】
新たな一部区間の地盤改良体A2の構築時（7)）にも矢印で示すようにその上方に存在する掘削土による鉛直下向きの荷重や土圧が新たな地盤改良体A2に作用し、その掘削土による荷重や土圧に加え、新たな地盤改良体A2の荷重が最下部の地盤改良体A1に作用するため、新たな地盤改良体A2は構築直後から固結するまで圧密され、最下部の地盤改良体A1は引き続き、圧密される。
【００５６】
新たな一部区間の地盤改良体A2の構築後（7)）、その一部区間の地盤改良体A2上の更に一部区間の地盤改良体A3の上端に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで掘削ロッド１を回転させながら引き抜き（8)）、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体A2の上端の深度に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A2上に新たな一部区間の地盤改良体A3を構築する（9)）。地盤改良体A3の上端の深度は掘削土のみが存在し、固化材が存在しない空掘り部Ｂの下端の深度であり、図示する場合は前記のように地下１ｍである。
【００５７】
この掘削ロッド１の引き抜き（8)）と下降（9)）も主に逆回転させながら行われ、下降による新たな一部区間の地盤改良体A3の構築時にも矢印で示すようにその上方に存在する掘削土による鉛直下向きの荷重や土圧が新たな地盤改良体A3に作用し、その掘削土による荷重や土圧に加え、新たな地盤改良体A3の荷重がその直下の地盤改良体A2と最下部の地盤改良体A1に作用するため、新たな地盤改良体A3は構築直後から固結するまで圧密され、その直下の地盤改良体A2と最下部の地盤改良体A1は引き続き、圧密される。
【００５８】
新たな地盤改良体A3が地盤改良体Ａの内の最後の区間である場合、その構築後、上下に隣接する地盤改良体A1、A2、及び地盤改良体A2、A3の境界部分が不連続とならないよう、念入りに攪拌混合するために、必要により固化材液を吐出しつつ、逆回転させながら掘削ロッド１を一旦降下させた後に、固化材液の吐出を停止して引き抜くことが行われる。
【００５９】
固化材液の吐出を停止した後、掘削ロッド１は最終的には上記空掘り部Ｂの下端の深度を超え、引き続き、固化材液を吐出することなく、逆回転させたまま地上まで引き抜かれる（10）)。
【００６０】
地盤改良体Ａの構築終了後には掘削土に混合される固化材の体積分、地盤改良体Ａの体積が増加し、掘削土と固化材の混合物であるソイルセメントの盛り上がり（盛上り土）が生ずると考えられるが、地盤改良体Ａは区間毎の施工中、常に圧密されているため、体積増加は僅かであり、10）に示すように空掘り部Ｂの中に盛り上がるソイルセメント（盛上り土）は少量に抑えられる。
【００６１】
地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分し、区分された地盤改良体A1、A2を下方寄りの区間から順次構築する本発明の施工方法による地盤改良体Ａの圧密効果を確認するために、地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分し、区分された地盤改良体を上方寄りの区間から構築する、図３−(a)に示す方法を実施し、その方法による盛上り土の量と図１−(a)に示す方法による盛上り土の量を比較した。
【００６２】
図３−(a)に示す方法は図１−(a)に示す方法と同一の条件、すなわち同一の掘削ロッド１を用い、同一深度（４ｍ）、同一径（1.2ｍ）の掘削孔を形成し、全長が３ｍの地盤改良体を構築し、地下１ｍの深度の空掘り部を形成するように行った。(b)は(a)の工程（時間）毎の掘削ロッド先端の深度を示す。
【００６３】
掘削ロッドの芯合わせ後（1)）、地下１ｍの深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを正回転させながら掘進させ（2)）、地下１ｍの深度から掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを正回転させながら掘進させ（3)）、掘削ロッドの先端が構築すべき地盤改良体の底面の深度（地下４ｍ）に到達した時点で（4)）、固化材液の吐出を停止させ、掘削土と固化材が確実に混合されるよう、掘削ロッドを逆回転させたまま上昇と降下を行った後、逆回転させたまま引き抜いたところ（5)）、空掘り部を形成すべき区間までソイルセメントが盛り上がり、地下１ｍの深度から地表面までの区間にソイルセメントが埋まる形になった（6)）。
【００６４】
この他、図２に示す掘削ロッド１とは共回り防止翼７とその上の攪拌翼５との間に上部の吐出口が設けられている点でのみ相違する掘削ロッドを用い、固化材液を吐出することなく掘削ロッドを正回転させながら地下４ｍ付近まで掘進させた後に、固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを逆回転させながら地下１ｍの深度まで引き上げ、この深度から固化材液の吐出を停止し、掘削ロッドを逆回転させながら地上まで引き上げたところ、図３−(a)の6)と同じ結果となった。
【００６５】
具体的には掘削ロッドの先端が目標深度の地下４ｍに到達したときに上部の吐出口が到達する深度（地下３．数ｍ）に掘削ロッドの先端が到達した時点から地下４ｍの深度まで下部の吐出口から固化材液を吐出しながら掘進させた後、下部の吐出口からの吐出を停止する一方、上部の吐出口から固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを逆回転させながら上部の吐出口が地下１ｍの深度に達するまで引き上げ、この深度から固化材液の吐出を停止し、掘削ロッドを逆回転させながら地上まで引き上げた。
【００６６】
地盤改良体が支持する建築物や橋梁等の上部構造の基礎は根切りされた底面上に構築され、基礎の構築に際しては地表面から基礎底面の深度までの地盤が掘削されることから、地表面から基礎底面の深度までの区間にソイルセメントが存在していれば、ソイルセメントを斫る作業が必要になるため、図３−(a)の6)のようにソイルセメントが地表面まで存在していれば、斫り作業に多大な時間と労力を費やすことになる。
【００６７】
これに対し、図１−(a)に示す本発明では図３−(a)との対比では基礎底面上に存在するソイルセメントの量が極端に少なくて済むため、ソイルセメントの斫り作業が低減される結果、地盤改良体Ａの構築終了から上部構造の基礎の構築までに要する時間が大幅に短縮され、地盤改良体Ａの構築と上部構造の構築を含めた工期が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】(a)は本発明の施工手順を示した立面図、(b)は(a)の時間毎の掘削ロッド先端の深度を示した軌跡図である。
【図２】掘削ロッドの組立例を示した立面図である。
【図３】(a)は地盤改良体の全長を複数の区間に区分し、区分された地盤改良体を上方寄りの区間から構築する、本発明との比較方法の施工手順を示した立面図、(b)は(a)の時間毎の掘削ロッド先端の深度を示した軌跡図である。
【符号の説明】
【００６９】
１……掘削ロッド、1A……ロッド本体、２……掘削爪、３……掘削翼、４……掘削刃、５……攪拌翼、６……吐出口、７……共回り防止翼、
Ａ……地盤改良体の全長、A1，A2，A3……一部区間の地盤改良体、Ｂ……空掘り部
【技術分野】
【０００１】
この発明は掘削ロッドの回転による地盤の掘削と、その掘削土と固化材液との攪拌混合により、地表面寄りに空掘り部を形成しながら地中に地盤改良体を構築する地盤改良工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
掘削土と固化材液との攪拌混合により地中に円柱状の地盤改良体を構築する方法では下端部に掘削刃を有し、その上のロッド周面に攪拌翼を有する掘削ロッドを回転させつつ、固化材液を吐出しながら目標深度まで掘進させた後、掘削ロッドを回転させ、掘削土と固化材液を攪拌しながら引き抜くことにより地盤改良体の構築が行われる（特許文献１参照）。
【０００３】
掘削土と固化材液の攪拌混合の際には掘削土が塊状態で掘削ロッドと共に回転し、固化材と混合されない所謂共回り現象が発生する可能性がある。この共回り現象を防止するために、孔壁中に貫入して掘削ロッドと共に回転しない翼を掘削ロッドに装着し、攪拌効率を向上させる方法がある（特許文献１参照）。この他、掘削ロッドの掘進時と引き抜き時に、あるいは引き抜き時に掘削ロッドを回転させながら上下動（振動）させ、掘削土と固化材の攪拌効率を上げる方法もある（特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
対象地盤の上層に硬質地盤が存在し、その下層が軟弱地盤である場合には掘削ロッドが硬質地盤を超えてから固化材液を吐出して軟弱地盤の地盤改良を行い、一旦、掘削ロッドを地表面付近まで引き上げ、硬質地盤を緩めた後に再度固化材液を吐出しながら掘削ロッドを掘進させて硬質地盤の地盤改良を行う方法がある（特許文献４参照）。
【０００５】
いずれの方法においても地盤改良体の構築には原地盤土に対して多量の固化材液が注入されることから、地盤改良後の地盤改良体の体積が原地盤土の体積より増加する。このため、地盤改良体上に構築される上部構造の基礎を構築する目的で、地表面寄りに固化材を含まない空掘り部を形成する場合に、空掘り部を残して施工を終了しても、地盤改良体が空掘り部中に盛り上がって固結化し、空掘り部がほとんど残らない事態が生ずる。
【０００６】
このような場合、掘削刃と攪拌翼を有する掘削ロッドとして攪拌翼の上方に連続するスクリューを有するスクリューロッドを用い、スクリューの回転を利用することにより注入される固化材液の体積分の掘削土を地上へ排出する方法がある（特許文献５、特許文献６参照）。
【０００７】
また空掘り部を形成すべき地表面寄りの区間に体積の増加によって地盤改良体の一部が突出することに備え、掘削ロッドの最終的な引き抜き工程において固化抑制材を吐出することにより空掘り部を形成すべき区間に軟弱な地盤改良体を構築し、不要部分の除去を容易にする方法がある（特許文献７参照）。
【特許文献１】特公昭58-29374号公報
【特許文献２】特開平9-143981号公報
【特許文献３】特公平5-98631号公報
【特許文献４】特開2002-317435号公報
【特許文献５】特開2000-212950号公報
【特許文献６】特公平5-62167号公報
【特許文献７】特開2003-147764号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献５、６の方法ではスクリューロッドに地上から地盤改良体の底面までの掘削深度の全長に亘る長さを与える必要があるため、それを支持する施工機械に高い揚重能力が要求される他、排土量が多過ぎれば地中に地盤改良体を構築することができなくなり、スクリューロッドの上昇量や回転量の調節によって排土量を調節しながら施工しなければならないため、地中での攪拌混合と排土量のバランスを確保することが難しい。
【０００９】
特許文献７の方法では引き抜き工程の途中から固化材を固化抑制材に切り替えることになるが、同一の供給管を使用した場合には切り替え後も引き続き、固化材が吐出することから、固化抑制材によって固化材が希釈化されるとしても、ある決まった深度において地盤改良体の強度が即座に変化することはないため、空掘り部を形成すべき決まった深度から地表面までの区間に亘って確実に軟弱な地盤改良体が構築されるとは限らず、必ずしも除去作業が容易になるとは言えない。
【００１０】
この発明は上記背景より、スクリューロッドを使用することなく、また固化抑制材の使用もすることなく確実に空掘り部を形成できる地盤改良工法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
地盤改良体は下端部に掘削刃を有し、掘削刃の上に攪拌翼を有する掘削ロッドを用い、掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合することにより地中に構築される。
【００１２】
本発明では最初に、固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後、前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記一部区間に地盤改良体を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返して前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体を構築することにより、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成する。地盤改良体は区分された複数の区間毎に、下方寄りの一部区間から順次その上の一部区間が積み重なる形で構築される。
【００１３】
最初に、構築すべき地盤改良体の底面の深度まで掘削ロッドによって地盤を掘削し、その後に掘削ロッドの一定高さの引き抜きと、固化材液を吐出しながらの下降を交互に繰り返し、地盤改良体の全長の内、下方寄りの一部区間の地盤改良体から上方寄りの一部区間の地盤改良体を構築する工程を繰り返すことで、構築すべき地盤改良体が下方寄りの区間から上方へ向けて順次構築されていくため、固化材液と掘削土の攪拌混合により一部区間の地盤改良体が構築されるときには、常にその上に存在する地表面までの区間の掘削土による荷重、あるいは土圧を地盤改良体に作用させることができる。
【００１４】
構築直後の、固結していない地盤改良体が上方から掘削土による鉛直下向きの圧力を受けることで、構築直後の地盤改良体中の不要な水分が周辺地盤中に浸透するため、その水分量に応じた固化材液による地盤改良体の体積増加が抑制される。
【００１５】
また下方寄りの一部区間の地盤改良体の構築後、その直上の一部区間の地盤改良体の構築が掘削ロッドの下降（押し下げ）により行われることで、構築直後の、固結していない地盤改良体には掘削ロッド下降時の下向きの圧力も加わり、構築直後の地盤改良体中の不要な水分が一層周辺地盤中に浸透し、構築直後の地盤改良体が圧密されるため、掘削ロッドの下降によっても地盤改良体の体積増加が抑制される。
【００１６】
掘削ロッド下降時の下向きの圧力は地盤改良体の周辺地盤にまで分散して作用するため、周辺地盤を圧密させる効果もある。周辺地盤に対する圧密効果により地盤改良体が周辺地盤から拘束を受けた状態になるため、地盤改良体に対する圧密効果と併せ、上部構造を支持したときの地盤改良体の支持力が向上する。
【００１７】
掘削ロッドの一定高さの引き抜きと、固化材液を吐出しながらの下降の繰り返しにより、構築直後の一部区間の地盤改良体の体積増加が抑制されることで、地盤改良体の全長に亘る体積増加も抑制される結果、地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減され、地盤改良体の不要部分の量が削減されるため、不要部分の除去（斫り）作業が容易になる。
【００１８】
地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減されることで、最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成し易くなり、掘削土の地表面への排出量も削減されるため、上部構造の基礎を構築する際の空掘り部の掘り下げ（根切り）作業も簡略化される。
【００１９】
例えば本発明とは逆に、掘削ロッドの引き抜き時に固化材液の吐出を行うとすれば、引き抜きに伴って掘削土が持ち上げられ、掘削土による構築直後の地盤改良体への重しの効果がなくなるため、地盤改良体の体積増加を抑制する効果を得ることができず、地盤改良体の盛り上がりの程度が大きくなる。この結果、空掘り部中に地盤改良体が大きく突出するため、掘削土の排出は促されるものの、地盤改良体の不要部分の除去に多大な労力と時間が割かれることになるのに対し、本発明では不要部分の除去作業が軽減されるため、作業時間の短縮も図られる。
【００２０】
また本発明では固化材液を固化抑制材に切り替える方法のように引き抜き工程の途中から固化材を固化抑制材に切り替える作業を必要とせず、一旦、掘削ロッドの先端を地盤改良体の底面の深度まで下降させた後には掘削ロッドの引き抜きと、固化材液を吐出しながらの下降の２通りの作業しかないため、固化抑制材を用いる方法との対比では作業内容が単純化される。
【００２１】
構築すべき地盤改良体の底面の深度まで掘削ロッドの先端を到達させた後、未改良部を残さないための好ましい手段としては請求項２に記載のように前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、最下部に位置する一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜き、その引き抜き後の深度から前記構築すべき地盤改良体の底面の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記最下部の一部区間に地盤改良体を構築することが行われる。
【００２２】
最下部の一部区間に地盤改良体を構築した後は、既に構築した地盤改良体の上の一部区間に構築すべき地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から前記構築直後の地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させ、前記構築直後の地盤改良体上に地盤改良体を前記一部区間に構築する工程の二つの工程を交互に繰り返すことにより前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体が構築され、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部が形成される。
【００２３】
請求項２のように掘削ロッドの下降時に、構築直後の一部区間における地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させることで、上下に隣接する一部区間の地盤改良体が互いに連続するため、隣接する一部区間の地盤改良体間に未改良部分が残ることがない。
【００２４】
最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成するための精度を高める上では、請求項３に記載のように最後に掘削ロッドを下降させ始めるときの、掘削ロッド下端の深度が空掘り部の最深位置に合わせられる。
【００２５】
この場合、最後に掘削ロッドを下降させ始めるときに、掘削ロッド下端の深度が空掘り部の最深の位置にあることで、最終的に構築される一部区間の地盤改良体の上端の深度が空掘り部の下端の深度に一致するため、最後の一部区間の地盤改良体の構築終了後にその上端の深度から地表面までの区間を空掘り部として残すことが可能になる。
【００２６】
空掘り部の区間の内、下方には地盤改良体の構築終了後に地盤改良体の体積増加分が盛り上がる可能性があるものの、前記のように施工中の圧密効果により体積増加が抑制されていることから、盛り上がり量は僅かであるため、本来形成すべき空掘り部の区間への影響は少ない。
【発明の効果】
【００２７】
固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後、構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記一部区間に地盤改良体を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返すことで、地盤改良体の全長分を構築するため、構築すべき地盤改良体を下方寄りの区間から上方へ向けて順次構築していくことができる。
【００２８】
この結果、固化材液と掘削土の攪拌混合により一部区間の地盤改良体を構築するときに、その上に存在する地表面までの区間の掘削土による荷重、あるいは土圧を地盤改良体に作用させることができ、構築直後の地盤改良体中の不要な水分を周辺地盤中に浸透させることができるため、固化材液による地盤改良体の体積増加を抑制することができる。
【００２９】
また下方寄りの一部区間の地盤改良体の構築後、その直上の区間の地盤改良体の構築が掘削ロッドの下降により行われることで、構築直後の地盤改良体に掘削ロッド下降時の下向きの圧力も加わり、構築直後の地盤改良体中の不要な水分が一層周辺地盤中に浸透するため、構築直後の地盤改良体が圧密され、掘削ロッドの下降によっても地盤改良体の体積増加が抑制される。
【００３０】
この掘削ロッド下降時の下向きの圧力は地盤改良体の周辺地盤にまで分散して作用するため、周辺地盤を圧密させる効果もあり、地盤改良体の圧密効果と周辺地盤の圧密効果により上部構造を支持したときの地盤改良体の支持力が向上する。
【００３１】
掘削ロッドの引き抜きと下降の繰り返しにより構築直後の一部区間の地盤改良体の体積増加が抑制されることで、地盤改良体の全長に亘る体積増加も抑制される結果、地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減されるため、不要部分の除去（斫り）作業が軽減される。
【００３２】
地盤改良体の体積増加による空掘り部への盛り上がり量が低減されることで、最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成することができ、併せて掘削土の地表面への排出量も削減されるため、上部構造の基礎を構築する際の空掘り部の掘り下げ作業も簡略化される。
【００３３】
最初の掘削ロッドの掘進時には構築すべき地盤改良体の底面の深度までは固化材液の吐出をすることなく地盤を掘削するため、粘性土地盤に対しても掘進刃が滑ることなく掘削ロッドの掘進を行うことができ、掘削土の共回りが発生する可能性を抑えることができる。また地中に転石等の障害物が存在することを理由に、掘削を継続できない場合にも固化材液の注入がないため、作業を一時中断し、障害物を除去してから掘削を再開することができる。
【００３４】
固化材液は掘削ロッドの下降時にのみ吐出されるため、固化材液が吐出する吐出口を掘削ロッドの下端部にのみ形成すれば足り、引き抜き時にも吐出する場合のように下端部と上端部の２箇所に形成する必要や、固化材液を供給するための管を２重管にする必要もなく、掘削ロッドの内部構造が単純で済む。
【００３５】
請求項２では掘削ロッドの下降時に構築直後の一部区間の地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させることで、上下に隣接する一部区間の地盤改良体を互いに重複させることができるため、隣接する一部区間の地盤改良体間に未改良部分が残ることがない。
【００３６】
請求項３では最後に掘削ロッドを下降させ始めるときの、掘削ロッド下端の深度を空掘り部の最深位置に合わせるため、最終的に構築される一部区間の地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を確実に形成するための精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
この発明の実施には例えば図２に示すように、下端部に掘削刃４を有し、掘削刃４の上に攪拌翼５を有する掘削ロッド１が用いられる。掘削ロッド１には固化材液を吐出するための吐出口６が設けられている。
【００３８】
この発明では固化材液を吐出することなく、構築すべき地盤改良体Ａの底面の深度に掘削ロッド１の先端が到達するまで掘削ロッド１を掘進させた後、前記構築すべき地盤改良体Ａの全長を複数の区間の地盤改良体A1……Anに区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間の地盤改良体A1における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させて前記一部区間の地盤改良体A1を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返すことにより前記構築すべき地盤改良体Ａの全区間に地盤改良体A1……Anを構築し、最終的に構築される一部区間の地盤改良体Anの上と地表面との間に空掘り部Ｂを形成する。
【００３９】
最後に掘削ロッド１を下降させ始めるときの、掘削ロッド１下端の深度（最後の一部区間の上端の深度）は空掘り部Ｂの最深位置である。
【００４０】
掘削ロッド１は図２に示すようにロッド本体1Aの下端部に掘削刃４を、掘削刃４の上に攪拌翼５を有する形であれば、特に形態を問わないが、図２ではロッド本体1Aの下端部に掘削刃４と同じ機能を有する掘削爪２を、その直上のロッド本体1Aの周面に掘削刃４を有する掘削翼３を突設し、その上方に攪拌翼５を突設している。掘削翼３と攪拌翼５は水平に張り出しているが、ロッド面に対して傾斜しており、掘削ロッド１は掘進時に掘削翼３の掘削刃４が掘削土中に食い込む向きに回転（正回転）させられる。このとき、攪拌翼５は掘削された土中に食い込む。
【００４１】
ロッド本体1Aの周面から掘削翼３の先端までの距離と、攪拌翼５の先端までの距離は等しいか、ほとんど等しい。掘削翼３と攪拌翼５はロッド本体1Aに関して対称に、同一線上に突設され、それぞれの先端間距離は構築すべき地盤改良体Aの径によって変わるが、例えば1200mm（1.2ｍ）前後程度である。
【００４２】
ロッド本体1Aの下端部にはまた、その内部を通じて供給される固化材液を吐出するための吐出口６が形成される。固化材液は掘削ロッド１の掘進時（降下時）に吐出されるが、掘削孔の全体に行き亘るよう、吐出口６は基本的には水平に、または水平に近い方向に向けられる。
【００４３】
図２ではまた、掘削土の共回りを防止するために共回り防止翼７をロッド本体1Aに遊嵌させ、ロッド本体1Aの回転に対して相対的に回転可能な状態にロッド本体1Aの回りに装着している。ロッド本体1Aの周面から共回り防止翼７の先端までの距離は共回り防止翼７の先端部が掘削孔回りの土中に貫入するよう、掘削翼３や攪拌翼５の先端までの距離より大きい。地盤の土質によっては攪拌翼３によって掘削土が粉砕されるため、必ずしも共回り防止翼７を装着する必要はないが、掘削土の共回りを確実に防止する上では装着する方がよい。
【００４４】
図１−(a)(1）〜10））により施工手順を説明する。(b)は(a)の工程（時間）毎の掘削ロッド１先端の深度を示す。横軸が時間で、縦軸が深度である。1)は掘削ロッド１の芯を掘削対象地盤に合わせた状態、2)は固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を正回転させながら掘進させている状態を示す。
【００４５】
3)に示すように構築すべき地盤改良体Ａの底面の深度に掘削ロッド１の先端が、厳密には図２に示す掘削ロッド１の掘削翼３の下端が到達するまで固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を正回転させながら掘進させた後、4)に示すように固化材液を吐出することなく掘削ロッド１を回転させながら掘削孔の全長の内、一部の区間の高さまで引き抜く。掘削ロッド１の引き抜き時には掘削土の攪拌効果を上げるために掘削ロッド１を逆回転させることが適当である。
【００４６】
4)で掘削ロッド１が引き抜かれる一部の区間とは、地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分したときの、最下部に位置する地盤改良体A1の一部区間であり、掘削ロッド１は先端（掘削翼３の下端）がその一部区間の上端の深度に到達するまで引き抜かれる。構築すべき地盤改良体Aの底面の深度は掘削孔の径が1.2ｍとして例えば４ｍであり、地盤改良体Ａの上に１ｍの空掘り部Ｂを形成するとすれば地盤改良体Ａの全長は３ｍである。
【００４７】
掘削ロッド１の引き抜き後（4)）、5）に示すようにその引き抜き後の深度から前記地盤改良体Aの底面の深度に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで掘削ロッド１の吐出口６から固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記最下部に位置する一部区間の地盤改良体A1を構築する。このときも掘削土と固化材液との攪拌混合効果を上げるために掘削ロッド１を逆回転させることが適当である。固化材液はセメント系固化材と水を混合した液体であり、対象地盤の性状に応じて添加剤や添加材が添加される。
【００４８】
最下部の一部区間の地盤改良体A1の構築時（5)）には矢印で示すようにその上方に存在する掘削土による鉛直下向きの荷重や土圧が作用しているため、最下部の地盤改良体A1は構築直後から固結するまで圧密される状態に置かれる。
【００４９】
最下部の一部区間の地盤改良体A1を構築した後（5)）、その一部区間の地盤改良体A1上の、更に一部区間の地盤改良体A2の上端深度まで掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程（6)）と、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体A1の上端深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A1上に新たな一部区間の地盤改良体A2を構築する工程（7)）が実施される。
【００５０】
この地盤改良体A1の上端深度まで固化材を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A1上に新たな一部区間の地盤改良体A2を構築する工程（7)）においては掘削ロッド１を逆回転させながら行うことが適当である。掘削ロッド１を逆回転させながら下降させることにより、水平に張り出しながらもロッド面に対して傾斜している掘削翼３と攪拌翼５の翼面から下方の地盤改良体（ソイルセメント）に対して下向きに押さえ付ける力が作用し、構築直後の地盤改良体A1を一層圧密することができるからである。
【００５１】
前記新たな一部区間の地盤改良体A2を構築する工程（7)）が終了した後、引き続き、その一部区間の地盤改良体A2上の、更に一部区間の地盤改良体A3の上端深度まで掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程（8)）と、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体A2の上端深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A2上に新たな一部区間の地盤改良体A3を構築する工程（7)）が実施される。
【００５２】
このようにして一部区間の地盤改良体上の、更に一部区間の地盤改良体の上端深度まで掘削ロッド１を回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体の上端深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体上に新たな一部区間の地盤改良体を構築する工程が交互に繰り返される。
【００５３】
図１では構築すべき地盤改良体Aの全長を３区間に区分し、最下部の地盤改良体A1の構築後、掘削ロッド１の引き抜きと下降を２回ずつ繰り返しているが、全長を２区間に区分し、掘削ロッド１の引き抜きと下降の繰り返し回数をそれぞれ１回で済ませる場合もある。最下部の地盤改良体A1構築後の、掘削ロッド１の引き抜き時にも掘削土と固化材液との攪拌混合効果を上げるために掘削ロッド１を逆回転させることが適当である。
【００５４】
最下部の地盤改良体A1を構築した後に（5)）、掘削ロッド１が引き抜かれる深度は、次に構築すべき一部区間の地盤改良体A2の上端に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達する深度であり（6)）、その深度から最下部の地盤改良体A1の上端の深度に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１が下降させられ、最下部に位置する一部区間の地盤改良体A1の上に次の一部区間の地盤改良体A2が構築される（7)）。
【００５５】
新たな一部区間の地盤改良体A2の構築時（7)）にも矢印で示すようにその上方に存在する掘削土による鉛直下向きの荷重や土圧が新たな地盤改良体A2に作用し、その掘削土による荷重や土圧に加え、新たな地盤改良体A2の荷重が最下部の地盤改良体A1に作用するため、新たな地盤改良体A2は構築直後から固結するまで圧密され、最下部の地盤改良体A1は引き続き、圧密される。
【００５６】
新たな一部区間の地盤改良体A2の構築後（7)）、その一部区間の地盤改良体A2上の更に一部区間の地盤改良体A3の上端に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで掘削ロッド１を回転させながら引き抜き（8)）、その引き抜き後の深度から構築直後の前記一部区間の地盤改良体A2の上端の深度に掘削ロッド１の先端（掘削翼３の下端）が到達するまで固化材液を吐出しながら掘削ロッド１を下降させ、前記構築直後の一部区間の地盤改良体A2上に新たな一部区間の地盤改良体A3を構築する（9)）。地盤改良体A3の上端の深度は掘削土のみが存在し、固化材が存在しない空掘り部Ｂの下端の深度であり、図示する場合は前記のように地下１ｍである。
【００５７】
この掘削ロッド１の引き抜き（8)）と下降（9)）も主に逆回転させながら行われ、下降による新たな一部区間の地盤改良体A3の構築時にも矢印で示すようにその上方に存在する掘削土による鉛直下向きの荷重や土圧が新たな地盤改良体A3に作用し、その掘削土による荷重や土圧に加え、新たな地盤改良体A3の荷重がその直下の地盤改良体A2と最下部の地盤改良体A1に作用するため、新たな地盤改良体A3は構築直後から固結するまで圧密され、その直下の地盤改良体A2と最下部の地盤改良体A1は引き続き、圧密される。
【００５８】
新たな地盤改良体A3が地盤改良体Ａの内の最後の区間である場合、その構築後、上下に隣接する地盤改良体A1、A2、及び地盤改良体A2、A3の境界部分が不連続とならないよう、念入りに攪拌混合するために、必要により固化材液を吐出しつつ、逆回転させながら掘削ロッド１を一旦降下させた後に、固化材液の吐出を停止して引き抜くことが行われる。
【００５９】
固化材液の吐出を停止した後、掘削ロッド１は最終的には上記空掘り部Ｂの下端の深度を超え、引き続き、固化材液を吐出することなく、逆回転させたまま地上まで引き抜かれる（10）)。
【００６０】
地盤改良体Ａの構築終了後には掘削土に混合される固化材の体積分、地盤改良体Ａの体積が増加し、掘削土と固化材の混合物であるソイルセメントの盛り上がり（盛上り土）が生ずると考えられるが、地盤改良体Ａは区間毎の施工中、常に圧密されているため、体積増加は僅かであり、10）に示すように空掘り部Ｂの中に盛り上がるソイルセメント（盛上り土）は少量に抑えられる。
【００６１】
地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分し、区分された地盤改良体A1、A2を下方寄りの区間から順次構築する本発明の施工方法による地盤改良体Ａの圧密効果を確認するために、地盤改良体Ａの全長を複数の区間に区分し、区分された地盤改良体を上方寄りの区間から構築する、図３−(a)に示す方法を実施し、その方法による盛上り土の量と図１−(a)に示す方法による盛上り土の量を比較した。
【００６２】
図３−(a)に示す方法は図１−(a)に示す方法と同一の条件、すなわち同一の掘削ロッド１を用い、同一深度（４ｍ）、同一径（1.2ｍ）の掘削孔を形成し、全長が３ｍの地盤改良体を構築し、地下１ｍの深度の空掘り部を形成するように行った。(b)は(a)の工程（時間）毎の掘削ロッド先端の深度を示す。
【００６３】
掘削ロッドの芯合わせ後（1)）、地下１ｍの深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを正回転させながら掘進させ（2)）、地下１ｍの深度から掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを正回転させながら掘進させ（3)）、掘削ロッドの先端が構築すべき地盤改良体の底面の深度（地下４ｍ）に到達した時点で（4)）、固化材液の吐出を停止させ、掘削土と固化材が確実に混合されるよう、掘削ロッドを逆回転させたまま上昇と降下を行った後、逆回転させたまま引き抜いたところ（5)）、空掘り部を形成すべき区間までソイルセメントが盛り上がり、地下１ｍの深度から地表面までの区間にソイルセメントが埋まる形になった（6)）。
【００６４】
この他、図２に示す掘削ロッド１とは共回り防止翼７とその上の攪拌翼５との間に上部の吐出口が設けられている点でのみ相違する掘削ロッドを用い、固化材液を吐出することなく掘削ロッドを正回転させながら地下４ｍ付近まで掘進させた後に、固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを逆回転させながら地下１ｍの深度まで引き上げ、この深度から固化材液の吐出を停止し、掘削ロッドを逆回転させながら地上まで引き上げたところ、図３−(a)の6)と同じ結果となった。
【００６５】
具体的には掘削ロッドの先端が目標深度の地下４ｍに到達したときに上部の吐出口が到達する深度（地下３．数ｍ）に掘削ロッドの先端が到達した時点から地下４ｍの深度まで下部の吐出口から固化材液を吐出しながら掘進させた後、下部の吐出口からの吐出を停止する一方、上部の吐出口から固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを逆回転させながら上部の吐出口が地下１ｍの深度に達するまで引き上げ、この深度から固化材液の吐出を停止し、掘削ロッドを逆回転させながら地上まで引き上げた。
【００６６】
地盤改良体が支持する建築物や橋梁等の上部構造の基礎は根切りされた底面上に構築され、基礎の構築に際しては地表面から基礎底面の深度までの地盤が掘削されることから、地表面から基礎底面の深度までの区間にソイルセメントが存在していれば、ソイルセメントを斫る作業が必要になるため、図３−(a)の6)のようにソイルセメントが地表面まで存在していれば、斫り作業に多大な時間と労力を費やすことになる。
【００６７】
これに対し、図１−(a)に示す本発明では図３−(a)との対比では基礎底面上に存在するソイルセメントの量が極端に少なくて済むため、ソイルセメントの斫り作業が低減される結果、地盤改良体Ａの構築終了から上部構造の基礎の構築までに要する時間が大幅に短縮され、地盤改良体Ａの構築と上部構造の構築を含めた工期が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】(a)は本発明の施工手順を示した立面図、(b)は(a)の時間毎の掘削ロッド先端の深度を示した軌跡図である。
【図２】掘削ロッドの組立例を示した立面図である。
【図３】(a)は地盤改良体の全長を複数の区間に区分し、区分された地盤改良体を上方寄りの区間から構築する、本発明との比較方法の施工手順を示した立面図、(b)は(a)の時間毎の掘削ロッド先端の深度を示した軌跡図である。
【符号の説明】
【００６９】
１……掘削ロッド、1A……ロッド本体、２……掘削爪、３……掘削翼、４……掘削刃、５……攪拌翼、６……吐出口、７……共回り防止翼、
Ａ……地盤改良体の全長、A1，A2，A3……一部区間の地盤改良体、Ｂ……空掘り部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部に掘削刃を有し、掘削刃の上に攪拌翼を有する掘削ロッドを用い、掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に地盤改良体を構築する地盤改良工法において、固化材液を吐出することなく、構築すべき前記地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後、前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記一部区間に地盤改良体を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返して前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体を構築し、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
下端部に掘削刃を有し、掘削刃の上に攪拌翼を有する掘削ロッドを用い、掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に地盤改良体を構築する地盤改良工法において、固化材液を吐出することなく、構築すべき前記地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後に、前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、最下部に位置する一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜き、その引き抜き後の深度から前記構築すべき地盤改良体の底面の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記最下部の一部区間に地盤改良体を構築した後、既に構築した地盤改良体の上の一部区間に構築すべき地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から前記構築直後の地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させ、前記構築直後の地盤改良体上に地盤改良体を前記一部区間に構築する工程の二つの工程を交互に繰り返して前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体を構築し、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
最後に掘削ロッドを下降させ始めるときの、掘削ロッド下端の深度は空掘り部の最深位置であることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２記載の地盤改良工法。
【請求項１】
下端部に掘削刃を有し、掘削刃の上に攪拌翼を有する掘削ロッドを用い、掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に地盤改良体を構築する地盤改良工法において、固化材液を吐出することなく、構築すべき前記地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後、前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、未だ地盤改良されていない下方寄りの一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記一部区間に地盤改良体を構築する工程の二つの工程を交互に繰り返して前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体を構築し、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
下端部に掘削刃を有し、掘削刃の上に攪拌翼を有する掘削ロッドを用い、掘削ロッドから固化材液を吐出しつつ、掘削ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に地盤改良体を構築する地盤改良工法において、固化材液を吐出することなく、構築すべき前記地盤改良体の底面の深度に掘削ロッドの先端が到達するまで掘削ロッドを掘進させた後に、前記構築すべき地盤改良体の全長を複数の区間に区分したときの、最下部に位置する一部区間における上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜き、その引き抜き後の深度から前記構築すべき地盤改良体の底面の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させて前記最下部の一部区間に地盤改良体を構築した後、既に構築した地盤改良体の上の一部区間に構築すべき地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出することなく掘削ロッドを回転させながら引き抜く工程と、その引き抜き後の深度から前記構築直後の地盤改良体の上端の深度まで固化材液を吐出しながら掘削ロッドを下降させ、前記構築直後の地盤改良体上に地盤改良体を前記一部区間に構築する工程の二つの工程を交互に繰り返して前記構築すべき地盤改良体の全区間に地盤改良体を構築し、最終的に構築される地盤改良体上と地表面との間に、固化材の存在しない空掘り部を形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
最後に掘削ロッドを下降させ始めるときの、掘削ロッド下端の深度は空掘り部の最深位置であることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２記載の地盤改良工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２８８５４（Ｐ２００６−２８８５４Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０８１１５（Ｐ２００４−２０８１１５）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００１３３８８１）株式会社テノックス (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００１３３８８１）株式会社テノックス (62)
【Ｆターム（参考）】
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