JP5055186B2 - 地盤補強方法、地盤補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、地盤を削孔して孔を形成し、この孔内に袋体を挿入し、袋体内にグラウトを充填することにより地盤を補強する方法及びこの方法により構築された補強構造に関する。

従来より、地盤を補強する方法として、地盤を削孔して孔を形成し、この孔内に袋体を配置し、袋体内にグラウトを充填する方法が用いられている。このような方法では、地盤を削孔してから袋体内グラウトが充填されるまでの間、孔内に空隙が生じてしまうため、地盤が不安定な状態となってしまう。

そこで、例えば、特許文献１には、地盤を削孔して孔を形成するとともに形成された孔内に保護管を配置し、この保護管内に袋体を挿入し、この袋体内にグラウトを充填した後、保護管を除去する方法が記載されている。かかる方法によれば、保護管が孔内に配置されている間は、保護管により地盤が支持され、安定な状態が保たれる。
特開平１１―１８１７５２号公報

ところで、特許文献１記載の方法では、保護管が孔内に残った状態で袋体に完全にグラウトを充填してしまうと、地盤と袋体に挟まれて保護管を取り除くことが困難になってしまう。そこで、保護管内面と袋体とが密着しない程度にグラウトを充填し、保護管を取り除いた後、再度、袋体内にグラウトを充填している。このため、保護管を除去してから再度袋体内にグラウトを充填するまでの間、袋体と孔の内周面の間に空隙が形成されることとなり、この間、地盤が不安定になってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、地盤に形成された孔内に挿入された袋体内に硬化性の充填材を充填することにより、地盤を補強する方法において、地盤が不安定な状態になることがないようにすることである。

本発明の地盤補強方法は、地盤を補強する方法であって、前記地盤に孔を形成するとともに、一端に部分的に開口した絞り部を備えた保護管を、その外周面が前記孔の内周面に当接するように前記孔内に配置する保護管配置ステップと、一端が閉塞され、他端が開口する筒状の袋体を、前記絞り部を通って前記一端が前記保護管の内部に位置し、前記他端が前記絞り部から前記保護管の外部に突出するように配置する袋体配置ステップと、 前記袋体内に前記開口から硬化性の充填材を加圧充填し、前記充填材を充填する圧力により前記保護管を前記貫通孔の他端側へと押し出す充填ステップと、を備えることを特徴とする。

上記の地盤補強方法において、前記袋体配置ステップは、前記保護管配置ステップの前に行い、前記保護管配置ステップでは、前記袋体の前記一端が内部に配置された前記保護管を前記孔内に配置してもよい。

また、前記保護管配置ステップは、前記地盤に小径の孔を形成する削孔ステップと、 前記小径の孔を拡径手段により拡径するとともに、前記拡径手段に接続された保護管を前記拡径した孔内に引き込む拡径ステップと、からなるものであってもよい。

また、前記保護管配置ステップでは、前記保護管を、その外周面が潤滑液で覆われた状態となるように孔内に配置してもよい。なお、前記潤滑液は、セメント・ベントナイト溶液であってもよい。なお、保護管を、その外周面が潤滑液で覆われた状態となるように孔内に配置する方法としては、予め、保護管の外周面に潤滑液を塗布する方法や、前記拡径手段から潤滑液を排出する方法を用いることができる。

また、前記充填ステップの後に、再度、袋体に前記充填材を加圧充填する再充填ステップを行ってもよく、この際、前記再充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填してもよい。

さらに、前記充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填してもよい。
また、前記絞り部の縁にはローラーが設けられていてもよい。
また、本発明の地盤補強構造は、上記の方法により構築されたことを特徴とする。

本発明によれば、袋体内に充填材を充填するとともに、充填材を充填する圧力により保護管が孔から押し出されるため、地盤は保護管が除去されるとすぐに充填材が充填された袋体により支持されることとなり、地盤が不安定になることを防止できる。

以下、本発明の地盤補強方法を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の地盤補強方法により構築された補強構造１０の一例を示す鉛直断面図である。同図の例では、地盤１００には盛土５０が施されており、盛土５０の上部に紙面に対して垂直方向に延びるように線路５１が敷設されている。地盤１００は例えば、軟弱地盤などの支持力が比較的に低い土砂からなる。また、地盤１００には線路５１の延びる方向に並んで複数の孔１２０が掘削されている。これら孔１２０の一端は地表面に開口しており、他端は線路５１に沿って設けられた溝１１０内に開口している。そして、地盤補強構造１０は、これら孔１２０内に袋体２０を挿入し、この袋体２０内にその表面が孔１２０の内面と密着するまでグラウト３０を充填し、充填したグラウト３０が硬化することによってなるものである。かかる地盤補強構造１０によれば、硬化したグラウト３０が地盤１００を支持することとなり、地盤１００の支持力を向上することができる。なお、グラウト３０内に適宜芯材などの補強部材を埋設する構成としてもよい。

袋体１０は、一端が閉塞されるとともに他端が開口する筒状に形成された可撓性を有する部材であって、例えば、柔軟性及び耐磨耗性を有する麻や合成繊維等からなる織布又は不織布に、アラミド糸や炭素繊維等の引張強度の高い補強繊維を混入したものなどを用いることができる。また、袋体１０は、水分が染み出しにくいように水密加工が施されており、グラウト３０を低い注入圧（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）で充填する際には、外部に水分が染み出すことがなく、グラウト３０を高い注入圧（例えば、０．５ＭＰａ）で充填する際には、外部にグラウトに含まれる水分が染み出すような性質を有する。

以下、地盤補強構造１０の構築方法を説明する。
図２〜図９は、本実施形態の地盤補強構造１０の構築方法を説明するための鉛直方向断面図である。
まず、図２に示すように、盛土５０の脇に、盛土５０に沿って延びるように溝１１０を掘削する。

次に、図３に示すように、ドリルパイプ２１０の先端に取り付けた削孔ビット２００により地盤１００を削孔して小径の孔１２０を形成する。削孔作業は、盛土５０を挟んで溝１１０の反対側の地表から、削孔方向を盛土５０の下方に向けて地盤１００を掘り進み、盛土５０の下方まで到達した後、削孔方向を水平方向に変更し、孔１２０が溝１１０内に到達するまで掘り進むことにより行う。

そして、孔１２０が溝１１０まで貫通したら、図４に示すように、ドリルパイプ２１０の先端に取り付けられた削孔ビット２００を取り外し、ドリルパイプ２１０の先端にリーマー２２０を取り付ける。さらに、リーマー２２０の後部に、ポリエチレンなどからなる可撓性を有する保護管６０を接続し、また、この保護管６０内には、予めその全長に亘って袋体２０を配置しておく。

図１０は、保護管６０のリーマー２２０に接続される側とは反対側の端部の拡大図であり、（Ａ）は軸方向の鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。同図に示すように、保護管６０の端部には、円形に形成され、外周に沿って立設された縁部７０Ａを有する閉塞部材７０が、縁部７０Ａが保護管６０の端部に嵌合することにより取り付けられている。閉塞部材７０は、中心に矩形状の開口７４が設けられており、開口７４の上下の縁に沿ってローラー７２が取り付けられている。なお、この開口７４が特許請求の範囲における絞り部にあたる。

また、閉塞部材７０の保護管６０の内側の面には保護管６０内の袋体２０を開口７４に向けて案内するガイド部材７３が取り付けられている。袋体２０は、閉塞された側の端部がリーマー２２０側に位置し、開口する側の端部が開口７４のガイド部材７３の間から保護管６０の外部へと突出した状態で保護管６０に保持されている。閉塞部材７０に設けられた開口７４は、後述するように、袋体２０の閉塞部材７０の開口７４から外部に突出した部分（以下、突出部という）２０Ａにグラウトを充填した際に、このグラウトが開口７４を通って閉塞部材７０の保護管６０の側にまで到達しないようにその幅が調整されている。

再び、構築方法の説明に戻ると、次に、図５に示すように、リーマー２２０により孔１２０を拡径するとともに、拡径された孔１２０内にリーマー２２０の後部に接続された保護管６０を、その外周面が孔１２０の内周面と当接した状態で引き込む。これにより、地盤１００に形成された孔１２０の内周面が保護管６０により支持されることとなり、孔１２０を拡径しても、地盤１００の安定を保つことができる。なお、保護管６０を孔１２０内に引き込む前に、保護管６０の外周面にベントナイト溶液又はセメント・ベントナイト溶液（以下、ＣＢ溶液とする）などの潤滑液を塗布する、或いは、リーマー２２０から潤滑液を排出することにより保護管６０の外周面が潤滑液で覆われた状態にしておくとよい。これにより、後述するように、保護管６０を孔１２０から押し出す際に、保護管６０の外周面と孔１２０の内周面との間の摩擦が低下し、容易に保護管６０を押し出すことができる。

次に、図６に示すように、リーマー２２０による孔１２０の拡径作業が完了し、保護管６０の端部が溝１１０とは反対側の地表面まで到達したら、リーマー２２０及びドリルパイプ２１０を撤去し、袋体２０の突出部２０Ａにグラウト注入パイプ２３０を接続する。

次に、図７に示すように、グラウト注入パイプ２３０により突出部２０Ａに注入圧を袋体２０から水分が浸み出さない程度の圧力（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）としてグラウト３０を充填する（以下、一次充填という）。この際、上記のように、開口７４の幅がグラウト３０が通過しないように調整されているため、袋体２０の突出部２０Ａにグラウト３０を充填すると、図１１に示すように、グラウト３０の充填圧が閉塞部材７０を孔１２０の軸方向に向かって押圧する力として働く。このため、同図に矢印で示すように、保護管６０が孔１２０の溝１１０の反対側の端部に向かって押し出されることとなる。この際、保護管６０が押し出された部分に、直ちにグラウト３０が充填された袋体２０が位置することとなり、孔１２０の内周面は袋体２０により支持されるため、地盤１００が不安定になることを防止できる。
そして、図８に示すように、保護管６０及び閉塞部材７０が孔１２０から押し出されるまで、袋体２０にグラウト３０を充填する。

次に、図９に示すように、再び、袋体２０内に注入圧を袋体２０から水分が浸み出す程度の圧力（例えば、０．５ＭＰａ程度）としてグラウト３０を充填する（以下、二次充填という）。これにより、グラウト３０内の水分が袋体２０から染み出すため、グラウト３０の強度が向上する。

そして、袋体２０内に充填したグラウト３０が硬化することで、地盤補強構造１０の構築が完了する。なお、上記の保護管２０を孔１２０内に引き込む工程において、保護管２０の外周面にＣＢ溶液を塗布した場合又はリーマー２２０よりＣＢ溶液を排出した場合には、ＣＢ溶液が袋体２０及び地盤１００と一体となって硬化するため、袋体２０と地盤１００との付着強度が向上される。

本実施形態によれば、保護管６０の端部に開口７４を有する閉塞部材７０を設け、袋体２０の閉塞部材７０の開口７４から突出する突出部２０Ａにグラウト３０を充填することとしたため、袋体２０内にグラウト３０を充填するとともに、グラウト３０を充填する圧力により保護管６０が孔１２０から押し出されることとなる。これにより、孔１２０内の保護管６０が除去された部分は、すぐにグラウト３０が充填された袋体２０により支持されることとなるため、地盤１００が不安定になることを防止できる。

また、袋体２０として、グラウト３０を注入圧を低い圧力（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）として充填する際には、外部に水が染み出すことがなく、注入圧を高い圧力（例えば、０．５ＭＰａ）として充填する際には、外部に水が染み出すようなものを用いることで、二次充填の際に水分が排出され、グラウト３０の硬度を向上することができる。なお、上記の実施形態では、袋体２０に水密加工を施すことに代えて、グラウト材に水分の分離を防ぐ混和剤を混入することにより、一次充填の際に外部に水が染み出すことがなく、二次充填の際に水分が排出されるようにしてもよい。

また、保護管２０の外周面に潤滑液を塗布しておく又はリーマー２２０より潤滑液を排出することで、スムーズに孔１２０内に保護管６０を挿入することができ、さらに、潤滑液としてＣＢ溶液を塗布した場合には、このＣＢ溶液が孔１２０の内周面に残り、袋体２０との付着性を向上させる。

なお、上記の実施形態では、保護管６０の端部に、開口７４が形成され、この開口７４の上下にローラー７２を備えた閉塞部材７０を取り付ける場合について説明したが、これに限らず、例えば、図１２に示すように、保護管６０の端部に、内周面の上下に一対の断面円弧状の部材１７１を、これら部材１７１間に開口１７４が形成されるように取り付けることで、保護管６０の他の部位に比べて径の小さな閉塞部１７０を形成することとしてもよい。

また、図１３に示すように、保護管６０の端部の内周面に、中間部から保護管６０の外部側は円弧状に形成され、中間部から保護管６０の内部側は保護管６０の内部側に向かって外部側に比べて緩やかに外周側に広がるような傾斜が形成された部材２７１を、中心に円形の開口２７４が形成されるように環状に取り付けることで、閉塞部２７０を設ける構成としてもよい。なお、中間部から保護管６０の内部側は図１３に示すように保護管６０の外周に向かって凹んだ傾斜を設けることが好ましいが、平坦な傾斜を設けることとしてもよい。

また、上記の実施形態では、削孔ビット２００により孔１２０を削孔した後、リーマー２２０により孔１２０を拡径するものとしたが、削孔ビット２００により保護管６０を挿入可能な径の孔１２０を削孔してもよい。なお、この場合には、削孔ビット２００に保護管６０及び袋体２０を接続しておき、削孔ビット２００により孔１２０を削孔しながら、削孔方向（上記の例では図中左から右方向）に孔１２０内に保護管６０及び袋体２０を引き込む必要がある。

また、上記の実施形態では、一の注入パイプ２３０により一次充填及び二次充填を行うものとしたが、これに限らず、例えば、図１４に示すように、保護管６０を孔１２０内に引き込む際に、袋体２０の突出部２０Ａ内に開口するように第１の注入パイプ２３０を設け、袋体２０の先端部まで到達し、袋体２０内の複数箇所において開口する第２の注入パイプ２４０を設ける構成としてもよい。この場合、図１５に示すように、一次充填は第１の注入パイプ２３０により行い、保護管６０を撤去した後、図１６に示すように第２の注入パイプ２４０を通じて二次充填を行うとよい。上記のように第２の注入パイプ２４０は袋体２０内の複数箇所において開口しているため、この第２の注入パイプ２４０を通してグラウトを充填することにより、袋体２０内に均等な圧力でグラウトを充填することができる。

さらに、図１４〜図１６を参照して説明した実施形態では、一次充填は第１の注入パイプ２３０により行い、保護管６０を撤去した後、第２の注入パイプ２４０により二次充填を行うこととしたが、これに限らず、第２の注入パイプ２４０により一次充填及び二次充填を行うこととしてもよい。すなわち、保護管６０内に袋体２０を配置する際に、この袋体２０内に先端まで延びるように第２の注入パイプ２４０を配置しておく。そして、リーマー２２０により孔１２０を拡径しながら、保護管６０を孔１２０内に引き込んだ後、第２の注入パイプ２４０により袋体２０内にグラウト３０を充填する。この際、図１７に示すように、第２の注入パイプ２４０は閉塞部材７により閉塞されているため、第２の注入パイプ２４０内に供給されたグラウト３０は、袋体２０の閉塞部材７０の開口７４から保護管６０の外部に突出した部分に充填されることとなる。このグラウト３０の充填圧が保護管６０を孔１２０の軸方向に押圧する力として働くため、保護管６０を孔１２０から押し出すことができる。

また、上記の実施形態では、一次充填の際のグラウト３０の充填圧のみにより、保護管６０を孔１２０から押し出すものとしたが、これに限らず、一次充填の際のグラウト３０の充填圧に加えて、保護管６０の地表面に突出した部分を引っ張ってもよい。なお、この場合、保護管６０を引っ張る力が強すぎると、袋体２０の突出部２０Ａにグラウト３０が十分に充填されていない状態で、保護管６０が引き抜かれることとなり、地盤１００を支持できなくなる虞がるため、袋体２０の突出部２０Ａに十分にグラウト３０が充填されている状態を保ちながら、保護管６０を引っ張る必要がある。

なお、本実施形態では、予め、袋体２０が内部に取り付けられた保護管６０の端部をリーマー２２０の後部に接続して孔１２０内に引き込むこととしたが、これに限らず、保護管６０を孔１２０内に引き込んだ後、袋体２０を配置してもよい。

また、上記の実施形態では、一端が地表面に他端が溝１１０内に開口する孔１２０を形成し、この孔１２０内に補強構造１００を構築するものとしたが、これに限らず、両端が地表面に開口する孔や、両端が溝内に開口する孔内に補強構造を構築してもよい。

本実施形態の地盤補強方法により構築された補強構造を示す鉛直断面図である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その１）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その２）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その３）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その４）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その５）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その６）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その７）である。 本実施形態の地盤補強構造の構築方法を説明するための鉛直方向断面図（その８）である。 保護管のリーマーに接続される側とは反対側の端部の拡大図であり、（Ａ）は軸方向の鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。 袋体の突出部にグラウトを充填することで、閉塞部材に押圧力が作用する様子を示す図である。 別の実施形態の閉塞部の構成を示す図であり、（Ａ）は軸方向の鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。 別の実施形態の閉塞部の構成を示す図であり、（Ａ）は軸方向の鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。 ２本の注入パイプを用いてグラウトの充填を行う方法を説明するための鉛直断面図（その１）である。 ２本の注入パイプを用いてグラウトの充填を行う方法を説明するための鉛直断面図（その２）である。 ２本の注入パイプを用いてグラウトの充填を行う方法を説明するための鉛直断面図（その３）である。 第２の注入パイプによりグラウトの一次充填を行う様子を示す鉛直断面図である。

符号の説明

１０ 補強構造
２０ 袋体
２０Ａ 突出部
３０ グラウト
５０ 盛土
５１ 線路
６０ 保護管
７０、１７０ 閉塞部材（閉塞部）
７２ ローラー
７３ ガイド部材
７４ 開口
１００ 地盤
１１０ 溝
１２０ 孔
２００ 削孔ビット
２１０ ドリルパイプ
２２０ リーマー
２３０ （第１の）グラウト注入パイプ
２４０ （第２の）グラウト注入パイプ

Claims (10)

1. 地盤を補強する方法であって、
   前記地盤に孔を形成するとともに、一端に部分的に開口した絞り部を備えた保護管を、その外周面が前記孔の内周面に当接するように前記孔内に配置する保護管配置ステップと、
   一端が閉塞され、他端が開口する筒状の袋体を、前記絞り部を通って前記一端が前記保護管の内部に位置し、前記他端が前記絞り部から前記保護管の外部に突出するように配置する袋体配置ステップと、
   前記袋体内に前記開口から硬化性の充填材を加圧充填し、前記充填材を充填する圧力により前記保護管を前記貫通孔の他端側へと押し出す充填ステップと、
   を備えることを特徴とする地盤補強方法。
2. 前記袋体配置ステップは、前記保護管配置ステップの前に行い、
   前記保護管配置ステップでは、
   前記袋体の前記一端が内部に配置された前記保護管を前記孔内に配置することを特徴とする請求項１記載の地盤補強方法。
3. 前記保護管配置ステップは、
   前記地盤に小径の孔を形成する削孔ステップと、
   前記小径の孔を拡径手段により拡径するとともに、前記拡径手段に接続された保護管を前記拡径した孔内に引き込む拡径ステップと、
   からなることを特徴とする請求項１又は２記載の地盤補強方法。
4. 前記保護管配置ステップでは、
   前記保護管を、その外周面が潤滑液で覆われた状態となるように孔内に配置することを特徴とする請求項１から３何れか１項に記載の地盤補強方法。
5. 前記潤滑液は、セメント・ベントナイト溶液であることを特徴とする請求項４記載の地盤補強方法。
6. 前記充填ステップの後に、再度、袋体に前記充填材を加圧充填する再充填ステップを行うことを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項に記載の地盤補強方法。
7. 請求項６記載の地盤補強方法であって、
   前記再充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填することを特徴とする地盤補強方法。
8. 前記充填ステップでは、端部が前記袋体の先端部まで到達し、前記袋体内に複数箇所において開口する注入パイプを用いて前記充填材を充填することを特徴とする請求項１から７のうち何れか１項に記載の地盤補強方法
9. 前記絞り部の縁にはローラーが設けられていることを特徴とする請求項１から８のうち何れか１項に記載の地盤補強方法。
10. 請求項１から９のうち何れか１項に記載の方法により構築されたことを特徴とする地盤補強構造。

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