JP3743862B2

JP3743862B2 - Ground reinforcement method

Info

Publication number: JP3743862B2
Application number: JP2002184612A
Authority: JP
Inventors: 浩二野村; 英樹長山; 道祐佐藤
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP2004027603A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤を補強するための地盤補強工法に係り、より詳しくは石炭灰を補強材として用いる地盤補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気事業を始め、一般産業から排出される石炭灰の量は膨大となっており、従来のセメント原料を中心とする有効利用から、他分野への転換が急務となっている。しかるに従来、セメント原料以外への石炭灰の利用は、埋立材、護岸の裏埋材、盛土材、埋戻材等としての利用が主流であり（例えば、特開昭５９−１１８９０８号公報、特開平９−１１０５５４号公報、特開２００２−１１５２３６号公報等）、これらの分野では、浚渫土や建設残土なども多量に使用されることもあって、石炭灰そのものの使用量は期待するほど伸びていないのが現状である。
【０００３】
ところで、石炭灰は、有機質軟弱土の強化用組成物として有用であることが明らかになっており、この特性を利用して、石炭灰を地盤補強（強化）に利用することも種々検討されている。例えば、特公平４−３５５６７号公報には、セメントと石炭灰とを含むスラリーを地盤注入する地盤強化工法が記載され、また、一部では、セメントと石炭灰とを含むスラリーを深層混合処理工法に利用することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特公平４−３５５６７号公報に記載の地盤強化工法または深層混合処理工法によれば、何れもスラリーと軟弱土との攪拌混合を伴うため、得られる改良体（補強層）の品質が安定しない、という問題があった。また、軟弱土との攪拌混合により固化材が希釈されるため、所望の地盤補強（地盤改良）効果を上げるには、固化材としてのセメントの添加量を多くしなければならず、特に特公平４−３５５６７号公報に記載の地盤強化工法では、ベントナイトも添加材として用いることもあって、相対に石炭灰の利用率が低下し、結果として石炭灰の使用量がそれほど伸びない、という問題があった。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、スラリーと軟弱土との攪拌混合を伴うことなく、少ない固化材添加量で効率よく地盤を補強することができ、もって石炭灰の利用率の向上に大きく寄与する地盤補強工法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、下端に開閉蓋を有するケーシング内に予め管体を挿入し、前記ケーシングを回転させながら前記管体と一体に地盤に貫入した後、前記管体の下降により前記開閉蓋を開き、しかる後、石炭灰に固化材と水とを添加混合してなるスラリーを前記管体に挿入したトレミー管を通して前記ケーシングの先端に供給すると共に、前記ケーシングを回転させながら前記管体と一体に上昇させ、前記ケーシングの抜け跡に前記スラリーを充填し、地盤中に補強杭を造成することを特徴とする。
このように行う地盤補強工法においては、ケーシングを利用してその抜け跡に静的にスラリーを充填し補強杭を造成するので、得られる補強杭の品質は安定し、しかも軟弱土との混合で固化材が希釈されることもないので、石炭灰に対する固化材の添加量を低く抑えることができる。
また、上記ケーシング内に予め管体を挿入し、前記管体の下降により前記ケーシングの下端の開閉蓋を開くので、汎用の二重管方式を利用して開閉蓋を簡単かつ確実に開くことができる。しかも、管体に挿入したトレミー管を通してケーシングの先端にスラリーを供給するので、ケーシングの抜け跡にスラリーを確実に充填することができる。
本発明において、上記石炭灰に対する固化材の添加量は任意であるが、あまり少ないと得られる補強杭の強度が不足し、逆に多すぎるとこれと相対に石炭灰の利用率が低下するので、５〜１５ｗｔ％とするのが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜４は、本発明の一つの実施の形態を示したものである。本実施の形態においては、下端に開閉蓋１を有するケーシング２とケーシング２よりも小口径の管体３とを用意する。前記開閉蓋１は、図４によく示されるように、ここではケーシング２の下端にヒンジ４を用いて揺動可能に取付けられた三枚の扇形シュー５からなっており、これら三枚のシュー５は、下方から圧力を受けて相互に側縁を接する円錐形状に合わされるようになっている。前記管体３は、ケーシング２よりもかなり長尺となっており、その上端側には、後述の施工機械１０側のジャッキ１１に連結されるブラケット６と後述のスラリープラント１５側のポンプ（コンクリートポンプ）１６に配管接続されるトレミー管７を導入するための導入管８とが設けられている。
【０００７】
施工機械１０は、図２に示すように、そのリーダ１２に上記ケーシング２の上端部を支持する昇降・回転ユニット１３を備えており、上記管体３のブラケット６に連結されるジャッキ１１は前記昇降・回転ユニット１３の非回転部に搭載されている。一方、スラリープラント１５内には、上記ポンプ１６に加えて、石炭灰を貯留する第１サイロ１７、セメントを貯留する第２サイロ１８、水槽１９、ミキサー２０等が設置されている。ミキサー２０は、第１サイロ１７から定量供給された石炭灰と、第２サイロ１８から定量供給されたセメント（固化材）と水槽１９から定量供給された水とを所定の割合で攪拌混合してスラリーＳ（図１）を製造する機能を有しており、このスラリーＳは、前記ポンプ１６により前記トレミー管７へと圧送される。
【０００８】
施工に際しては、予めケーシング２内に管体３を、その下端が開閉蓋１に干渉しない限度内で十分深く挿入し、さらにこの管体３内にトレミー管７を、同じく開閉蓋１に干渉しない限度内で十分深く挿入する。そして、施工機械１０のリーダ１２を所定の打設位置に直立させ、図１▲１▼に示すように昇降・回転ユニット１３の作動によりケーシング２を所定方向へ回転させながら管体３と一体的に下降させる。この時、ケーシング２の下端の開閉蓋１は土圧により閉じるので、ケーシング２は、その前方の土砂を周辺へ排除しながら地盤Ｇ中に次第に貫入する。
【０００９】
そして、ケーシング２の先端が所定深さまで到達（貫入）したら、ケーシング２の回転を停止し、ジャッキ１１の作動により管体３を一定距離だけ下降させる。すると、図３に破線で示すように、ケーシング２の下端の開閉蓋１を構成する各シュー５がヒンジ４を支点に外側へ揺動し、開閉蓋１が開く。一方、この開閉蓋１の開放に合せて、図１▲２▼に示すように、スラリープラント１５からトレミー管７を通じてケーシング２の先端側へ石炭灰、セメントおよび水を含むスラリーＳを供給し、これとほぼ同時に昇降・回転ユニット１３の作動によりケーシング２を、上記貫入時とは逆方向に回転させながら管体３と一体的に一定速度で上昇させる。すると、図１▲３▼に示すように、トレミー管７の先端から吐出するスラリーＳが、ケーシング２の抜け跡Ｇａ内に流出し、地盤Ｇ中にはスラリーＳの充填層Ｓ´が形成される。このスラリーＳの充填層Ｓ´は、ケーシング２の回転上昇に応じて、図１▲４▼に示すように次第に上方へ拡大し、遂には、図１▲５▼に示すように地盤Ｇの表層部まで到達し、この段階でスラリープラント１５からトレミー管７へのスラリー供給が停止される。
【００１０】
上記したスラリーＳの充填層Ｓ´は、そのまま所定日数養生させることで固化し、これにより、地盤Ｇ中には、図２に示すようにケーシング２とほぼ同径をなす補強杭Ｐが造成される。しかして、このような補強杭Ｐは、上記したようにケーシング２の抜け跡Ｇａに静的にスラリーＳを充填して造成されるので、その品質は安定し、寸法形状精度も優れたものとなる。また、地盤Ｇ中の軟弱土との混合で固化材が希釈されることもないので、石炭灰に対する固化材の添加量を低く抑えても、得られた補強杭Ｐは十分なる強度が発現する。
【００１１】
本実施の形態において、石炭灰に対する固化材の添加量は、５〜１５ｗｔ％の範囲内で、補強すべき対象地盤に応じて適宜の値を選択するのが望ましい。この場合、使用する石炭灰およびセメント（固化材）の種類は任意であり、石炭灰としてはフライアッシュ、クリンカーアッシュ、シンダーアッシュ等を、セメントとしては普通ポルトランドセメント、高炉セメント等を用いることができる。
本実施の形態において、上記補強杭Ｐの造成は、相互にラップするように行っても、所定のピッチで行ってもよいもので、補強杭Ｐを相互にラップするように造成した場合は、地盤Ｇが全面的に補強杭Ｐで置換されるので、地盤強度が著しく増大し、補強杭Ｐを所定のピッチで造成する場合は、短期間で地盤補強を終えることができる。
【００１２】
本地盤補強工法の適用範囲（対象地盤）は任意であり、例えば、図５（Ａ）に示すように、盛土２１による基礎地盤のすべり破壊防止を目的に、盛土２１の周縁部に対応する区域に集中的に補強杭Ｐを造成し、図５（Ｂ）に示すように、盛土２１による基礎地盤の圧密沈下防止を目的に、盛土２１下の全域に補強杭Ｐを造成し、図５（Ｃ）に示すように、擁壁２２の基礎地盤の支持力確保を目的に、擁壁２２の設置区域に集中的に補強杭Ｐを造成し、あるいは図５（Ｃ）に示すように、掘削に伴う法面２３の安定確保を目的に、法面２３の形成域に集中的に補強杭Ｐを造成することができる。
【００１３】
【実施例】
石炭灰としてフライアッシュとクリンカーアッシュとを９：１の割合で含むものを用いると共に、固化材として高炉Ｂ種セメントを用い、石炭灰に対する固化材の割合を５ｗｔ％、１０ｗｔ％、１５ｗｔ％の三水準に設定して、これら石炭灰、固化材および水を表１に示すように配合してスラリー化し、地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」（JGS 0821-2000）に従って供試体を作製し、材令７日および２８日の双方について密度ρt を求めると共に、地盤工学会基準「土の一軸圧縮試験方法」（JGS 0511-2000）に従って一軸圧縮試験を行い、一軸圧縮強度quを求めた。なお、スラリーの湿潤密度は、0.898g/cm³ であった。配合および結果を表１に一括して示すと共に、一軸圧縮試験の結果を図６に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
表１および図６に示す結果より、密度ρt は、何れも1.6〜1.7 g/cm³の高いレベルにあることが分った。また、一軸圧縮強度quは、固化材の添加量が増加にするに従って直線的に増大するが、５％の固化材添加でも500kN/m²以上の高値となっており、補強杭として一般的に必要とされる強度100kN/m²よりも十分大きな強度を発現することが分った。
【００１６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る地盤補強工法によれば、スラリーと軟弱土との攪拌混合を伴うことがないので、石炭灰に対する固化材の添加量を少なくしても十分なる地盤補強効果が得られ、石炭灰の利用率の向上に大きく寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤補強工法の施工手順を模式的に示す断面図である。
【図２】本地盤補強工法の実施状況を、その実施に必要なシステムと共に示す模式図である。
【図３】本地盤補強工法の実施に用いるケーシングおよび管体の使用態様を示す断面図である。
【図４】本地盤補強工法の実施に用いるケーシングの先端の開閉蓋の構造を示す正面図である。
【図５】本地盤補強工法を適用する種々の対象地盤を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例における試験結果を示したもので、一軸圧縮強度に及ぼす固化材添加量の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
１開閉蓋
２ケーシング
３管体
７トレミー管
１０施工機械
１３昇降・回転ユニット
１５スラリープラント
Ｓスラリー
Ｐ補強杭[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a ground reinforcement method for reinforcing soft ground, and more particularly to a ground reinforcement method using coal ash as a reinforcing material.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the amount of coal ash emitted from general industries, including the electric power business, has become enormous, and there is an urgent need to switch from effective use mainly of conventional cement raw materials to other fields. However, conventionally, the use of coal ash for materials other than cement raw materials has been mainly used as landfill materials, revetment backfill materials, embankment materials, backfill materials, etc. (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-118908, (Kaihei 9-110554, JP-A 2002-115236, etc.) In these fields, dredged soil and construction surplus soil are also used in large quantities, and the amount of coal ash used is expected to grow as expected. The current situation is not.
[0003]
By the way, it has been clarified that coal ash is useful as a composition for strengthening organic soft soil, and various studies have been made on the use of coal ash for ground reinforcement (strengthening) using this property. Yes. For example, Japanese Examined Patent Publication No. 4-35567 describes a ground strengthening method in which a slurry containing cement and coal ash is injected into the ground, and in part, a slurry containing cement and coal ash is mixed with a deep layer processing method. It is also used for.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the ground strengthening method or the deep layer mixing method described in the above Japanese Patent Publication No. 4-35567, since both involve stirring and mixing of slurry and soft soil, the quality of the obtained improved body (reinforcing layer) There was a problem that was not stable. In addition, since the solidification material is diluted by stirring and mixing with soft soil, to increase the desired ground reinforcement (ground improvement) effect, the amount of cement added as the solidification material must be increased. In the ground strengthening method described in Japanese Patent No. 4-35567, bentonite may also be used as an additive, so that the utilization rate of coal ash is relatively lowered, and as a result, the amount of coal ash used is not so much increased. there were.
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the problem is that the ground is efficiently reinforced with a small amount of solidifying material added without stirring and mixing the slurry and soft soil. Therefore, it is to provide a ground reinforcement method that greatly contributes to the improvement of the utilization rate of coal ash.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention inserts a pipe body into a casing having an open / close lid at the lower end in advance , penetrates the ground integrally with the pipe body while rotating the casing , and then lowers the pipe body. The opening / closing lid is then opened, and then a slurry obtained by adding and mixing a solidified material and water to coal ash is supplied to the tip of the casing through a tremey tube inserted into the tubular body, and while rotating the casing It raises integrally with the said pipe body , the said slurry is filled with the said slurry, and a reinforcement pile is created in the ground.
In the ground reinforcement method that is performed in this way, the slurry is statically filled with slurry and the reinforcement pile is created using the casing, so that the quality of the obtained reinforcement pile is stable and mixed with soft soil. Since the solidifying material is not diluted, the amount of the solidifying material added to the coal ash can be kept low.
In addition, since the tubular body is inserted into the casing in advance and the opening / closing lid at the lower end of the casing is opened by lowering the tubular body, the opening / closing lid can be easily and reliably opened using a general-purpose double tube system. it can. In addition, since the slurry is supplied to the tip of the casing through the tremy tube inserted into the tubular body, the slurry can be reliably filled in the trace of the casing.
In the present invention, the amount of the solidifying material added to the coal ash is arbitrary, but if the amount is too small, the strength of the reinforcing pile obtained is insufficient, and conversely if too large, the utilization rate of coal ash decreases. 5 to 15 wt% is desirable.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 show an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a casing 2 having an opening / closing lid 1 at the lower end and a tube body 3 having a smaller diameter than the casing 2 are prepared. As shown in FIG. 4, the opening / closing lid 1 is composed of three fan-shaped shoes 5 which are swingably attached to the lower end of the casing 2 by using a hinge 4. 5 is adapted to a conical shape that receives pressure from below and contacts side edges of each other. The pipe body 3 is considerably longer than the casing 2, and a bracket 6 connected to a jack 11 on the construction machine 10 side to be described later and a pump (concrete on the slurry plant 15 side to be described later) are connected to the upper end side thereof. And an introduction pipe 8 for introducing a Tremy pipe 7 connected to the pump 16.
[0007]
As shown in FIG. 2, the construction machine 10 includes a lift / rotation unit 13 that supports the upper end portion of the casing 2 on the leader 12, and the jack 11 connected to the bracket 6 of the pipe body 3 includes the jack 11. It is mounted on the non-rotating part of the elevating / rotating unit 13. On the other hand, in addition to the pump 16, a first silo 17 that stores coal ash, a second silo 18 that stores cement, a water tank 19, a mixer 20, and the like are installed in the slurry plant 15. The mixer 20 stirs and mixes the coal ash quantitatively supplied from the first silo 17, the cement (solidified material) quantitatively supplied from the second silo 18, and the water quantitatively supplied from the water tank 19 at a predetermined ratio. The slurry S has a function of manufacturing (FIG. 1), and this slurry S is pumped to the tremy tube 7 by the pump 16.
[0008]
At the time of construction, the tube body 3 is inserted into the casing 2 in advance sufficiently to the extent that the lower end does not interfere with the opening / closing lid 1, and the tremy tube 7 does not interfere with the opening / closing lid 1 in the tube body 3. Insert deep enough within limits. Then, the leader 12 of the construction machine 10 is brought upright to a predetermined driving position, and the casing 2 is integrated with the pipe body 3 while rotating the casing 2 in a predetermined direction by the operation of the elevating / rotating unit 13 as shown in FIG. To lower. At this time, since the opening / closing lid 1 at the lower end of the casing 2 is closed by earth pressure, the casing 2 gradually penetrates into the ground G while removing the soil in front of the casing 2 to the periphery.
[0009]
And if the front-end | tip of the casing 2 reaches | attains to predetermined depth (penetration), rotation of the casing 2 will be stopped and the pipe | tube body 3 will be lowered | hung only a fixed distance by the action | operation of the jack 11. Then, as shown by a broken line in FIG. 3, each shoe 5 constituting the opening / closing lid 1 at the lower end of the casing 2 swings outward with the hinge 4 as a fulcrum, and the opening / closing lid 1 opens. On the other hand, in accordance with the opening of the opening / closing lid 1, as shown in FIG. 1 (2), the slurry S containing coal ash, cement and water is supplied from the slurry plant 15 to the front end side of the casing 2 through the tremy pipe 7. At substantially the same time, the casing 2 is raised at a constant speed integrally with the tube 3 while rotating in the direction opposite to that of the penetration by the operation of the elevating / rotating unit 13. Then, as shown in FIG. 1 (3), the slurry S discharged from the tip of the tremy tube 7 flows into the trace Ga of the casing 2, and a packed bed S ′ of the slurry S is formed in the ground G. The The packed layer S ′ of the slurry S gradually expands upward as shown in FIG. 1 (4) in accordance with the rotational rise of the casing 2, and finally the surface layer of the ground G as shown in FIG. 1 (5). The slurry supply from the slurry plant 15 to the tremy pipe 7 is stopped at this stage.
[0010]
The packed bed S ′ of the slurry S is solidified by curing for a predetermined number of days as it is, whereby a reinforcing pile P having the same diameter as the casing 2 is formed in the ground G as shown in FIG. The Since such a reinforcing pile P is formed by statically filling the slurry Ga in the trace Ga of the casing 2 as described above, the quality is stable and the dimensional shape accuracy is also excellent. Become. Moreover, since the solidification material is not diluted by mixing with the soft soil in the ground G, the obtained reinforcing pile P exhibits sufficient strength even if the amount of the solidification material added to the coal ash is kept low. .
[0011]
In the present embodiment, it is desirable to select an appropriate value for the amount of solidification material added to the coal ash in the range of 5 to 15 wt% according to the target ground to be reinforced. In this case, the types of coal ash and cement (solidifying material) to be used are arbitrary, and fly ash, clinker ash, cinder ash, etc. can be used as the coal ash, and ordinary Portland cement, blast furnace cement, etc. can be used as the cement. .
In the present embodiment, the reinforcing piles P may be formed so as to wrap each other or at a predetermined pitch. When the reinforcing piles P are formed so as to wrap each other, Since the ground G is entirely replaced with the reinforcing pile P, the ground strength is remarkably increased, and when the reinforcing pile P is formed at a predetermined pitch, the ground reinforcement can be completed in a short period of time .
[0012]
The application range (target ground) of this ground reinforcement method is arbitrary. For example, as shown in FIG. 5 (A), the area corresponding to the peripheral portion of the embankment 21 for the purpose of preventing slippage of the foundation ground by the embankment 21 As shown in FIG. 5 (B), the reinforcing pile P is formed over the entire area below the embankment 21 for the purpose of preventing consolidation settlement of the foundation ground by the embankment 21 as shown in FIG. As shown in C), for the purpose of securing the supporting capacity of the foundation ground of the retaining wall 22, the reinforcing pile P is intensively formed in the installation area of the retaining wall 22, or as shown in FIG. For the purpose of ensuring the stability of the slope 23 accompanying the above, the reinforcing pile P can be intensively formed in the formation area of the slope 23.
[0013]
【Example】
While using coal ash containing fly ash and clinker ash at a ratio of 9: 1, using blast furnace type B cement as the solidifying material, the ratio of solidifying material to coal ash is 5 wt%, 10 wt%, and 15 wt%. The coal ash, solidification material, and water are blended as shown in Table 1 to make a slurry, and the Geotechnical Society standard “Method of making specimens without compaction of stabilized soil” (JGS 0821-2000) ), And the density ρt was calculated for both the 7th and 28th days of the material age, and the uniaxial compression test was conducted according to the Geotechnical Society standard “Soil uniaxial compression test method” (JGS 0511-2000). The compressive strength qu was determined. The wet density of the slurry was 0.898 g / cm ³ . The blending and results are collectively shown in Table 1, and the results of the uniaxial compression test are shown in FIG.
[0014]
[Table 1]

[0015]
From the results shown in Table 1 and FIG. 6, it was found that the density ρt was at a high level of 1.6 to 1.7 g / cm ³ . In addition, the uniaxial compressive strength qu increases linearly as the amount of solidification material added increases, but it is as high as 500 kN / m ² even with the addition of 5% solidification material. It has been found that the strength is sufficiently higher than the required strength of 100 kN / m ² .
[0016]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the ground reinforcement method according to the present invention, it is not necessary to stir and mix the slurry and the soft soil, so it is sufficient to reduce the amount of the solidifying material added to the coal ash. The ground reinforcement effect will be obtained, which will greatly contribute to the improvement of coal ash utilization.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a construction procedure of a ground reinforcement method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an implementation status of the ground reinforcement method together with a system necessary for the implementation.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a usage mode of a casing and a pipe used for carrying out the present ground reinforcing method.
FIG. 4 is a front view showing a structure of an opening / closing lid at the tip of a casing used for carrying out the ground reinforcing method.
FIG. 5 is a schematic diagram showing various target grounds to which the present ground reinforcing method is applied.
FIG. 6 is a graph showing test results in Examples of the present invention and showing the influence of the amount of solidifying material added on uniaxial compressive strength.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Opening / closing lid | cover 2 Casing 3 Tube 7 Tremy tube 10 Construction machine 13 Lifting / rotating unit 15 Slurry plant S Slurry P Reinforcement pile

Claims

After inserting a pipe body into a casing having an open / close lid at the lower end in advance and penetrating into the ground integrally with the pipe body while rotating the casing , the open / close lid is opened by lowering the pipe body, and then coal A slurry obtained by adding and mixing solidified material and water to ash is supplied to the tip of the casing through a tremey tube inserted into the tube, and is raised integrally with the tube while rotating the casing. The ground reinforcement construction method is characterized in that the slurry is filled with the slurry and a reinforcing pile is formed in the ground.

The ground reinforcing method according to claim 1, wherein a solidifying material is added to coal ash in an amount of 5 to 15 wt%.