JP6672016B2 - 既設構造物直下における地盤改良方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法に関する。

従来、地盤を改良する地盤改良方法としては、図２２に示すように、施工機械にてヘッド３３を備えた管ロッド３２を地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッド３２を回転しながらヘッド３３の噴射ノズル３４からセメントミルクなどの硬化材を高速高圧で噴射する。そして、この硬化材の噴射エネルギーで地盤を切削して噴射した硬化材と地盤とを混合攪拌し、この管ロッド３２を回転しながら上方に引き抜くことにより、地盤中に縦向き円柱状の固結改良体Ｔｃを造成して地盤を改良するものが知られている。

この地盤改良方法において、建物や構築物などの既設構造物Ｋ直下の地盤中に縦向き円柱状の固結改良体Ｔｃを造成して上部の既設構造物Ｋを安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良することがある。これは、図２３に示すように、既設構造物Ｋのごく近くに管ロッド３２を挿入し、ヘッド３３の噴射ノズル３４から硬化材を噴射することにより、既設構造物Ｋ直下の地盤中にも縦向き円柱状の固結改良体Ｔｃの一部を造成し、これを既設構造物Ｋに沿って複数行うことで、既設構造物Ｋ直下の地盤を強固な地盤へと改良するものである。

従来の既設構造物直下における地盤改良方法にあっては、既設構造物Ｋ直下の地盤を改良する際、既設構造物Ｋ直下の地盤中に固結改良体Ｔｃを造成するが、このとき、図２３において斜線を付して示すように、既設構造物Ｋ直下以外の地盤中にも固結改良体Ｔｃが造成され、即ち、既設構造物Ｋ直下の地盤以外の不必要な場所の地盤も改良することから、セメントミルクなどの硬化材を大量に使用するようになる。これにより、地盤改良工事の工費の大幅な高騰を招いたり、あるいは工期の長期化を招いたりするおそれがある。

また、既設構造物Ｋ直下の地盤中に縦向き円柱状の固結改良体Ｔｃを造成することから、この固結改良体Ｔｃが固まるまでは地盤強度が大幅に低下した状態になり、このため、既設構造物Ｋ直下の地盤中に固結改良体Ｔｃを造成するとき、上部の建物や構築物などの既設構造物Ｋが一部沈下するといった既設構造物Ｋの構造物変位が起こるおそれもある。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、既設構造物直下の地盤を改良する際、既設構造物直下に左右両側から平行に並べた複数の壁状の固結改良体を造成することで、既設構造物直下以外の不必要な場所の地盤を改良するのをなくし、地盤改良工事の工費を安価にすると共に、その工期も短縮する既設構造物直下における地盤改良方法を提供することである。

第一の発明は、建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に平行に並べて造成する複数の壁状の固結改良体において、隣り合う固結改良体の間に所定の間隙を空け、この既設構造物直下の左右一方側の地盤中に造成する複数の固結改良体と左右他方側の地盤中に造成する複数の固結改良体とが互いに横にずれるように配置する既設構造物直下における地盤改良方法である。

第二の発明は、建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に平行に並べて造成する複数の壁状の固結改良体において、隣り合う固結改良体の間に間隙を空け、間隔を空けて造成した固結改良体の養生期間経過後、各間隙それぞれに管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を噴射してここに壁状の固結改良体を造成することにより、既設構造物直下すべての地盤中に固結改良体を造成する既設構造物直下における地盤改良方法である。

第三の発明は、建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、地盤中に壁状の固結改良体を造成する施工機械は、自走式小型施工機とし、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に造成する固結改良体周辺の動態観測を行い、動態観測の結果に基づき次に固結改良体を造成する位置である造成目標位置を求め、求めた造成目標位置に自走式小型施工機を移動し、造成目標位置において自走式小型施工機にて壁状の固結改良体を造成する既設構造物直下における地盤改良方法である。

第四の発明は、第三の発明において、次に固結改良体を造成する位置である造成目標位置を求めるための造成目標位置演算データを記憶した演算処理手段を備え、演算処理手段において造成目標位置演算データにより造成目標位置を自動的に演算して求める既設構造物直下における地盤改良方法である。

第五の発明は、建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、既設構造物の左右において不等沈下が生じる場合、既設構造物の沈下量が少ない既設構造物直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体を集中的に造成し、複数の固結改良体を地盤中に集中的に造成することにより、既設構造物の左右一方側を所定の深さまで沈下させる既設構造物直下における地盤改良方法である。

第六の発明は、第五の発明において、既設構造物直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体を集中的に造成するとき、地盤中に造成する固結改良体周辺の動態観測を行い、動態観測の結果に基づきながら地盤中に固結改良体を造成する既設構造物直下における地盤改良方法である。

第七の発明は、第一乃至第六のいずれか一つの発明において、地盤中に壁状の固結改良体を造成するとき、地盤中に挿入した管ロッドをその軸を中心にして揺動しながら噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射する既設構造物直下における地盤改良方法である。

本発明によれば、地盤中への壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行って、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成することで、既設構造物直下の地盤を、上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと改良することができる。しかも、既設構造物直下の地盤を改良する際、壁状の固結改良体のほとんどを既設構造物直下の地盤中に造成することから、既設構造物直下以外の地盤中に固結改良体を造成することがない。これにより、必要な場所のみの地盤を改良することにより、硬化材を大量に使用することをなくし、地盤改良工事の工費を安価にできると共に、その工期も大幅に短縮できる。

また、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に複数の固結改良体を造成するとき、この複数の固結改良体を所定の間隙を空けて平行に並べて造成することから、それぞれの固結改良体の両側には常に地盤が残った状態になり、この固結改良体の両側に残った地盤によって、地盤強度が大幅に低下することがない。これにより、上部の既設構造物が一部沈下するといった既設構造物の構造物変位がほとんど起こることがなく、極めて良好に固結改良体を造成することができる。

既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に間隙を空けて複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成し、この造成した固結改良体の養生期間経過後、各間隙それぞれに管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を噴射してここに壁状の固結改良体を造成することで、既設構造物直下すべての地盤中に隙間なく固結改良体を造成することができ、既設構造物直下の地盤をさらに強固な地盤へと改良することができる。これにより、既設構造物が重量のある構築物や建物などであっても、この既設構造物を安定して支持することができ、既設構造物の一部が沈下して既設構造物が傾くあるいはその一部が破損するといったことを確実に防止できる。

造成目標位置を求めるための造成目標位置演算データを記憶した演算処理手段を備え、この演算処理手段において造成目標位置演算データにより造成目標位置を自動的に演算して求めることで、常に最適な固結改良体を造成する順番を求めて、これをオペレータに伝えることができる。これにより、固結改良体を造成して強固な地盤へと改良する地盤改良工事の作業を簡単かつ良好に行うことができ、その作業効率の向上を図ることができる。

既設構造物の左右において不等沈下が生じる場合、既設構造物の沈下量が少ない既設構造物直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体を集中的に造成し、この複数の固結改良体を地盤中に集中的に造成することにより、既設構造物の左右一方側を所定の深さまで沈下させることで、既設構造物の左右における傾きを是正することができる。これにより、不等沈下によって傾いた既設構造物を正常な状態に戻すことができる。

本発明の既設構造物直下における地盤改良方法において用いる装置の説明図である。 管ロッドの先端に備えたヘッドの正面図である。 管ロッドの先端に備えたヘッドの下面図である。 管ロッドの先端に備えた別のヘッドの下面図である。 （ａ）固結改良体の造成の工程図である。（ｂ）固結改良体の造成の工程図である。（ｃ）固結改良体の造成の工程図である。 （ｄ）固結改良体の造成の工程図である。（ｅ）固結改良体の造成の工程図である。（ｆ）固結改良体の造成の工程図である。 地盤中に造成する壁状の固結改良体の説明図である。 地盤中に造成する別の壁状の固結改良体の説明図である。 （ｄ）別の固結改良体の造成の工程図である。（ｅ）別の固結改良体の造成の工程図である。（ｆ）別の固結改良体の造成の工程図である。 管ロッドを揺動しながら硬化材を噴射して固結改良体を造成する例を示す説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法において地盤中に造成する複数の固結改良体を正面から見た説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法において地盤中に造成する複数の固結改良体を上面から見た説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法において地盤中に造成する複数の固結改良体を斜めから見た説明図である。 地盤中に造成する別の複数の固結改良体を上面から見た拡大説明図である。 地盤中に造成する別の複数の固結改良体を上面から見た説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法において複数の固結改良体を造成する際の造成する順番を示す説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態において地盤中に造成する複数の固結改良体を上面から見た説明図である。 （ａ）既設構造物の不等沈下の説明図である。（ｂ）既設構造物の不等沈下の説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態の一工程を示す説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態の一工程を示す説明図である。 本発明の既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態の一工程を示す説明図である。 従来の地盤を改良する地盤改良方法の説明図である。 従来の既設構造物直下の地盤中に造成する固結改良体を上面から見た説明図である。

本発明の既設構造物直下における地盤改良方法の実施形態について説明する。
この既設構造物直下における地盤改良方法において用いる装置について説明すると、図１に示すように、地盤中に管ロッド２を所定深度まで挿入又は引き抜くための施工機械を備え、この施工機械は自走可能な小型の杭打ち機といった自走式小型施工機１である。ただし、施工機械はこの自走式小型施工機１に限定されるものではなく、地盤改良の施工深度等の改良規模に応じてボーリングマシンや他の大型施工機でも良い。

そして、この自走式小型施工機１にあっては、マスト３を立設し、このマスト３に沿って管ロッド２を縦に向けて取り付けると共に、マスト３の上部に管ロッド２を地盤中に挿入したり引き抜いたりする昇降装置４と管ロッド２を回転させる回転装置５をそれぞれ設ける。管ロッド２はその内側を硬化材や圧縮空気等が通るようになる中空状の鋼管であり、その下端である先端に噴射ノズル２４を設けたヘッド６を備える。

また、自走式小型施工機１の周辺設備は、自走式小型施工機１に取り付けた管ロッド２に硬化材や圧縮空気を供給するための設備である。硬化材はセメントミルクである。ただし、硬化材はこれに限定されるものではなく、セメントミルクに各種の添加剤等を混ぜ合わせたものやその他のものでも良い。そして、圧縮空気を供給するための設備はコンプレッサー１１であり、流量計１２を介してコンプレッサー１１から管ロッド２に圧縮空気を供給する。また、セメントミルクを供給する混合装置１３を備え、この混合装置１３において、セメントサイロ１１４からセメント原料を流入すると共に、水中ポンプ１６を有する水槽１５から水を流入し、これらを混合してセメントミルクを生成する。そして、生成したセメントミルクを流量計１７を介して高圧ポンプ１９を有する硬化材供給装置１８に供給し、この硬化材供給装置１８から管ロッド２にセメントミルクを供給する。なお、各装置には図示していないがそれぞれ発電機を備える。

一方、管ロッドの下端である先端に備えたヘッドは、図２、図３に示すように、その先端側に複数のビット２１を取り付けると共に、左右両側の横に突出する水平翼２２を備え、この水平翼２２の下部にもビット２３を取り付ける。また、水平翼２２には管ロッド２の内側と連通する噴射ノズル２４を横方向に向けて設け、この噴射ノズル２４は水平翼２２の左右にそれぞれ、たとえば横に２個並べて配置し、この２個の噴射ノズル２４は、同一方向に向けており、この２個の噴射ノズル２４から硬化材であるセメントミルクを横方向に平行な状態で噴射する。なお、噴射ノズル２４は、この横に２個並べて配置したものに限定されるものではなく、１個でも良いし、３個以上の複数個にしても良い。また、横に複数個並べて配置しているが、これを、縦に複数個並べて配置しても良いし、さらには、縦横両方向に複数個並べて配置しても良い。また、複数の噴射ノズル２４を縦に並べて配置する場合、水平翼２２を備えることなく、噴射ノズル２４をヘッド６に直接設ける。

また、ヘッド６に設ける噴射ノズル２４は、２個又は複数個の噴射ノズル２４を同一方向に向け、ここからセメントミルクを横方向に平行な状態で噴射するが、この代わりに、図４に示すように、噴射ノズル２４を水平翼の長手方向（左右方向）にわたって横にたとえば３個並べて配置し、この３個の噴射ノズル２４は、中央に位置する噴射ノズル２４を真っ直ぐ前方に向けると共に、その左右両側に位置する噴射ノズル２４を僅かに中央側にずらすようにして前方に向けて、３個の噴射ノズル２４から噴射したセメントミルクが噴射した先の一点で交差するような交差噴射にしても良い。

また、前述のものは、管ロッド２の下端である先端にヘッド６を備え、このヘッド６に噴射ノズル２４を設けているが、このヘッド６を備えることなく、管ロッド２のみの構造としても良く、この場合は管ロッド２に噴射ノズル２４を直接設ける。

次に、このような構成となる装置を用いて行う既設構造物直下における地盤改良方法について説明する。

まず、地盤中に固結改良体Ｔを造成する方法としては、施工機械である自走式小型施工機１を所定の位置に設置し、図５（ａ）に示すように、自走式小型施工機１に取り付けた管ロッド２を回転しなら地盤中に挿入して行く。このとき、図５（ｂ）に示すように、管ロッド２に備えたヘッド６にて地盤を掘削するが、この管ロッド２の挿入を補助するため、ヘッド６の噴射ノズル２４から圧縮空気や水等を噴射しながら行う。そして、図５（ｃ）に示すように、管ロッド２を所定深度まで挿入した後、管ロッド２及びヘッド６の回転を停止する。それから、ヘッド６の噴射ノズル２４から地盤中に硬化材であるセメントミルクを横方向に高速高圧で噴射し、このセメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削して噴射したセメントミルクと地盤とを混合攪拌し、これを管ロッド２を引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体Ｔを造成する。

具体的には、管ロッド２を所定深度まで挿入した後、図６（ｄ）に示すように、管ロッド２に備えたヘッド６の噴射ノズル２４を横方向に向けてから管ロッド２を回転することなく停止した状態又は管ロッド２をその軸を中心にして揺動しながら、管ロッド２に供給したセメントミルクと圧縮空気によって、ヘッドの噴射ノズル２４からセメントミルクを地盤中に高速高圧で直線的に噴射し、このセメントミルクの噴射をたとえば数十秒間行って、セメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削して噴射したセメントミルクと地盤とを混合攪拌して、地盤中に固結改良体Ｔの一段目を造成する。なお、管ロッド２を揺動する場合、その揺動する角度としては４度から１５度程度である。

そして、管ロッド２を数センチから数十センチ引き抜いて上方に移動し、図６（ｅ）に示すように、その上方に移動した位置にてヘッド６の噴射ノズル２４からセメントミルクを地盤中に高速高圧で直線的に噴射し、一段目と同様、固結改良体Ｔの二段目を造成する。さらに、これを繰り返し、固結改良体Ｔの三段目、四段目、五段目と順番に造成して、図６（ｆ）に示すように、所定の位置まで固結改良体Ｔを造成する。このように管ロッド２を引き抜いて上方に順次移動しながらセメントミルクを噴射することで、上方に向かって段階的に固結改良体Ｔを造成する。

これにより、噴射ノズル２４からセメントミルクを地盤中に噴射するとき、管ロッド２を回転することなく停止した状態で行うと、図７に示すように、地盤中に平面視細長長方形の壁状の固結改良体Ｔが造成され、このような壁状の固結改良体Ｔを地盤中に造成して地盤を改良する。また、噴射ノズル２４からセメントミルクを地盤中に噴射するとき、管ロッド２をその軸を中心にして揺動しながら行うと、図８に示すように、地盤中に平面視細長扇形の壁状の固結改良体Ｔが造成され、このような壁状の固結改良体Ｔを地盤中に造成して地盤を改良する。そして、地盤中に壁状の固結改良体Ｔを造成した後、自走式小型施工機１にて管ロッド２を地盤から引き抜き、ここでの作業を完了する。

なお、この壁状の固結改良体Ｔの地盤中への造成については、セメントミルクの地盤中への噴射を、管ロッド２を上方に移動することなく停止した状態で噴射した後、数センチから数十センチ引き抜いて上方に移動してから、再び停止した状態で噴射することで、上方に向かって段階的に固結改良体Ｔを造成するようにしているが、図９（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、このセメントミルクの地盤中への噴射を、管ロッド２を停止することなく上方に低速で移動しながら噴射することで、上方に向かって連続的に固結改良体Ｔを造成するようにしても良い。なお、このときも、管ロッド２を回転することなく停止した状態又は管ロッド２をその軸を中心にして揺動しながら、噴射ノズル２４からセメントミルクを地盤中に噴射する。

また、噴射ノズル２４からセメントミルクを地盤中に噴射するときに管ロッド２をその軸を中心にして揺動（たとえば揺動する角度が４度から１５度程度）しながら行う場合、前述した噴射ノズル２４を横に３個並べて配置し、この３個の噴射ノズル２４から噴射したセメントミルクが噴射した先の一点で交差するような交差噴射となるもの（図４に示す）を用いれば、図１０に示すように、地盤中に極めて良好な平面視細長長方形の壁状の固結改良体Ｔを造成することができる。

そして、このような方法によって地盤中に造成する壁状の固結改良体Ｔを、既設構造物直下の地盤中に造成する。これは、この壁状の固結改良体Ｔの造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体Ｔを平行に並べて造成する。なお、この既設構造物としては、地下道、水路、貯留槽、通信線用地下管路として使用するボックスカルバートＢといった構築物である。ただし、これに限定されるものではなく、貯蔵タンクなどの他の構築物でも良いし、さらには住宅や倉庫などの建物などの他のものでも良い。

これについて具体的に述べると、図１１、１２、１３に示すように、既設構造物であるボックスカルバートＢの左右一方側において、ボックスカルバートＢ直下の地盤中に複数の固結改良体Ｔを平行に並べて造成する。なお、ここでの左右とは、ボックスカルバートＢの長さ方向である長手方向に対して直交する方向のボックスカルバートＢの左右の幅方向である。そして、このとき、隣り合う固結改良体Ｔの間に間隙を空ける。この間隙は、所定の間隙であって、造成する固結改良体Ｔの幅と略同じ寸法にする。また、固結改良体Ｔの長手方向の長さ（噴射ノズル２４から噴射したセメントミルクが到達する距離）は、ボックスカルバートＢの左右の幅の略半分の長さで、ボックスカルバートＢの左右一方側より左右中間部まで達する長さである。そして、この所定の間隙を空けて平行に並べた複数の固結改良体ＴをボックスカルバートＢの左右一方側全体にわたって造成する。

また、ボックスカルバートＢの左右一方側の反対である左右他方側においても、ボックスカルバートＢ直下の地盤中に左右一方側に造成する複数の固結改良体Ｔと向かい合うように複数の固結改良体Ｔを平行に並べて造成する。そして、このときも、隣り合う固結改良体Ｔの間に所定の間隙を空けると共に、この左右他方側に造成する複数の固結改良体Ｔも、左右一方側に造成する複数の固結改良体Ｔと同様のものである。そして、この所定の間隙を空けて平行に並べた複数の固結改良体ＴをボックスカルバートＢの左右他方側全体にわたって造成する。

そして、このボックスカルバートＢ直下の左右一方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔと左右他方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔとが互いに横（図１２の中では縦方向）にずれるように配置する。これにより、ボックスカルバートＢ直下の地盤中には、左右一方側に造成する所定の間隙を空けて平行に並べた複数の固結改良体Ｔと左右他方側に造成する所定の間隙を空けて平行に並べた複数固結改良体Ｔとが互いに横にずれて重ならないように造成される。

なお、このボックスカルバートＢ直下の左右一方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔと左右他方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔとにあっては、互いに横にずれて重ならないようにしているが、これを、図１４に示すように、少し重なるようにしても良い。

また、ボックスカルバートＢ直下の左右一方側又は左右他方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔにおいて、隣り合う固結改良体Ｔの間に空ける間隙については、前述したものではすべて所定の間隙として略同じ寸法にしているが、これに限定されるものではなく、たとえば、図１５に示すように、ボックスカルバートＢの中心部に造成する複数の固結改良体Ｔではその間隙を狭くすると共に、ボックスカルバートＢの中心部より離れたところに造成する複数の固結改良体Ｔではその間隙を広くするといったように、隣り合う固結改良体Ｔの間に空ける間隙を必要に応じて異ならせるようにしても良い。

このように、地盤中への壁状の固結改良体Ｔの造成を、既設構造物であるボックスカルバートＢの左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行って、ボックスカルバートＢ直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体Ｔを平行に並べて造成することで、ボックスカルバートＢ直下の地盤を、上部のボックスカルバートＢを安定して支持できる強固な地盤へと改良することができる。また、このとき、ボックスカルバートＢ直下の左右一方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔと左右他方側の地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔとが互いに横にずれるように配置することで、造成する固結改良体Ｔの先端を含む周囲に他の固結改良体Ｔが存在することはなく常に地盤が存在するようになる。これにより、たとえば、左右一方側に固結改良体Ｔを造成するとき、左右他方側に造成した固結改良体Ｔに悪影響を与えたりあるいは邪魔されたりすることがなく、固結改良体Ｔを良好に造成することができる。

しかも、既設構造物であるボックスカルバートＢ直下の地盤を改良する際、壁状の固結改良体ＴのほとんどをボックスカルバートＢ直下の地盤中に造成することから、ボックスカルバートＢ直下以外の地盤中に固結改良体Ｔを造成することがない。これにより、必要な場所のみの地盤を改良し、不必要な場所の地盤を改良するのをなくすことにより、セメントミルクなどの硬化材を大量に使用することをなくし、地盤改良工事の工費を安価にできると共に、その工期も大幅に短縮できる。

また、既設構造物であるボックスカルバートＢ直下の左右両側それぞれの地盤中に複数の固結改良体Ｔを造成するとき、この複数の固結改良体Ｔを所定の間隙を空けて平行に並べて造成することから、それぞれの固結改良体Ｔの両側には常に地盤が残った状態になり、この固結改良体Ｔの両側に残った地盤によって、地盤強度が大幅に低下することがない。これにより、上部のボックスカルバートＢが一部沈下するといったボックスカルバートＢの構造物変位がほとんど起こることがなく、極めて良好に固結改良体Ｔを造成することができる。

次に、この既設構造物直下における地盤改良方法において、既設構造物であるボックスカルバートＢ直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体Ｔを平行に並べて造成する際の造成する順番について説明する。

この固結改良体Ｔを造成する順番について、図１６に示す。なお、図１６中の丸で囲んだ番号は、その順番を示すものである。

まず、既設構造物であるボックスカルバートＢの左右一方側の両隅に順番に固結改良体Ｔを造成し、その後、ボックスカルバートＢの左右他方側の両隅に順番に固結改良体Ｔを造成し、即ち、ボックスカルバートＢの左右一方側と左右他方側の四隅に順番に固結改良体Ｔを造成する。それから、ボックスカルバートＢの左右一方側の中央の位置に固結改良体Ｔを造成し、その後、ボックスカルバートＢの左右他方側の中央近くの位置に固結改良体Ｔを造成する。そして、ボックスカルバートＢの左右一方側の接近しない２ヶ所に固結改良体Ｔをそれぞれ造成し、その後、ボックスカルバートＢの左右他方側の中央近くの位置に固結改良体Ｔを造成し、そして、その他の位置に固結改良体Ｔをそれぞれ造成する。このように、ボックスカルバートＢの左右一方側と左右他方側において、前に造成した位置と出来るだけ離れた位置に次の固結改良体Ｔを造成することにより、まだ固まっていない養生中の固結改良体Ｔの近くに新たな固結改良体Ｔを造成しないようにする。なお、この固結改良体Ｔの造成については、造成する固結改良体Ｔの大きさなどによって変わるものの、通常、１日に４本から６本程度である。また、造成した固結改良体Ｔが固まって十分な強度を有するまでの養生期間としては、１日から３日程度の日数が必要である。

また、前述のような順番で固結改良体Ｔを造成するとき、施工機械を自走式小型施工機１としていることから、次の固結改良体Ｔを造成する位置が離れた位置であっても、前の固結改良体Ｔを造成した位置から次の固結改良体Ｔを造成する位置まで自走式小型施工機１を容易にしかも短時間に移動することができる。なお、施工機械をボーリングマシンなどの大型施工機としたときは、その移動だけでも大幅に時間がかかることから、出来るだけ効率良く作業を行うため、近接した横隣などの位置に順次移動して固結改良体Ｔを造成し、即ち、養生中の固結改良体Ｔの近くに新たな固結改良体Ｔを造成することもあったが、施工機械を自走式小型施工機１とすることで、この自走式小型施工機１を容易にしかも短時間に移動することができ、これにより、養生中の固結改良体Ｔの近くに新たな固結改良体Ｔを造成することなく、次の固結改良体Ｔを造成する位置において固結改良体Ｔを素早く造成することができ、地盤改良工事の作業を効率良く行うことができる。

また、この固結改良体Ｔを造成する順番にあっては、既設構造物であるボックスカルバートＢ直下に造成する固結改良体Ｔ周辺の動態観測を行い、この動態観測の結果に基づき次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置を求め、この求めた造成目標位置に壁状の固結改良体Ｔを造成するようにしても良い。

これについては、基本的に、前述したように、前に造成した位置と出来るだけ離れた位置に次の固結改良体Ｔを造成することにより、養生中の固結改良体Ｔの近くに新たな固結改良体Ｔを造成することがないようにするが、これと共に、造成する固結改良体Ｔ周辺の動態観測を行う。この動態観測とは、傾斜計による既設構造物の変位、沈下計による既設構造物の沈下量といったものなどをそれぞれ計測して構造物の挙動を把握すると共に、沈下計による地表面の沈下量、傾斜計を多段に設けた地中変位計による地盤中の変位、ひずみセンサーを複数設けた層別沈下計による各層の沈下量といったものなどをそれぞれ計測して地盤の挙動を把握するものである。

そして、この動態観測にて構造物の挙動及び地盤の挙動を把握し、この動態観測の結果に基づき次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置を求める。この求め方としては、動態観測にて把握した構造物の挙動及び地盤の挙動において大きな変化が現れたとき、たとえば、この大きな変化が影響しない離れた範囲の中で、自走式小型施工機１の移動する距離が短い場所を、次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置として求めるようにする。ただし、自走式小型施工機１を複数台使用して地盤改良工事を行う場合などにおいては、全体の作業効率を考慮して、大きな変化が影響しない離れた範囲の中で、自走式小型施工機１の移動する距離が長い他の場所であっても、ここを次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置として求めるようにしても良い。

また、この動態観測にて構造物の挙動及び地盤の挙動を把握し、この動態観測の結果に基づき次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置を求める際、現場技術者がそれまでの経験から動態観測の結果に基づき判断し、造成目標位置を求めても良いが、パーソナルコンピュータなどのコンピュータである演算処理手段を備え、この演算処理手段において造成目標位置演算データにより造成目標位置を自動的に演算して求めるようにする。

これは、演算処理手段において、次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置を求めるための造成目標位置演算データを予め記憶し、この造成目標位置演算データは、現場での実験データや過去に行った地盤改良工事での各種のデータを、動態観測の結果である構造物の挙動及び地盤の挙動に応じて、これらのデータを組み合わせて最適な造成目標位置を求めるものである。

そして、この演算処理手段において、予め記憶した造成目標位置演算データにより、次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置を自動的に演算して求め、この演算処理手段において求めた造成目標位置を自走式小型施工機１に備えたディスプレーに表示する。それから、このディスプレーに表示された造成目標位置を、自走式小型施工機１を操作するオペレータが見て、これに基づいて次の固結改良体Ｔを造成する位置まで自走式小型施工機１を移動し、移動後、ここに次の固結改良体Ｔを造成する。なお、ディスプレーについては、自走式小型施工機１に備えるのではなく、これとは別に単独あるいは他の箇所に備えるようにしても良い。

このように、既設構造物であるボックスカルバートＢ直下に造成する固結改良体Ｔ周辺の動態観測を行い、この動態観測の結果に基づいて、演算処理手段において造成目標位置演算データにより、次に固結改良体Ｔを造成する位置である造成目標位置を自動的に演算して求めて、これをディスプレーに表示することで、常に最適な固結改良体Ｔを造成する順番をオペレータに伝えることができる。これにより、固結改良体Ｔを造成して強固な地盤へと改良する地盤改良工事の作業を簡単かつ良好に行うことができ、その作業効率の向上を図ることができる。

また、ボックスカルバートＢ直下に造成する固結改良体Ｔ周辺の動態観測を行うことで、常に構造物の挙動及び地盤の挙動を把握することができ、何らかのアクシデントなどが発生しても、これを察知し、この動態観測の結果に基づいて次に固結改良体Ｔを造成する位置を変更することにより、アクシデントなどを回避することができる。

次に、前述した既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態について説明する。これは、前述の実施形態では既設構造物としてボックスカルバートＢであったが、このボックスカルバートＢよりもさらに重量のある重量構築物Ｃの場合である。

既設構造物として重量構築物Ｃの場合、上部の重量構築物Ｃを安定して支持できるさらに強固な地盤へと改良にする必要があった。そこで、このような場合、次のような方法で地盤を改良する。

まず、前述の実施形態のように、既設構造物である重量構築物Ｃの左右一方側において、重量構築物Ｃ直下の地盤中に所定の間隙を空けて複数の固結改良体Ｔを平行に並べて造成すると共に、重量構築物Ｃの左右一方側の反対である左右他方側においても、重量構築物Ｃ直下の地盤中に所定の間隙を空けて複数の固結改良体Ｔを平行に並べて造成することにより、重量構築物Ｃ直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体Ｔを平行に並べて造成する。これは、図１２に示すものと同様である。

それから、この重量構築物Ｃ直下の左右両側それぞれの地盤中に間隙を空けて複数の壁状の固結改良体Ｔを平行に並べて造成し、この造成した固結改良体Ｔが固まって十分な強度を有した後、即ち、固結改良体Ｔの養生期間経過後、各間隙それぞれに、前述と同様、管ロッド２に設けた噴射ノズル２４からセメントミルクを横方向に噴射し、これを上方に向かって行うことにより、ここに壁状の固結改良体Ｔを造成し、この固結改良体Ｔをすべての間隙にそれぞれ造成することにより、図１７に示すように、重量構築物Ｃ直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体Ｔを間隙を空けることなく平行に並べて造成し、即ち、重量構築物Ｃ直下すべての地盤中に隙間なく固結改良体Ｔを造成する。

このように、既設構造物である重量構築物Ｃ直下すべての地盤中に隙間なく固結改良体Ｔを造成することで、重量構築物Ｃ直下の地盤をさらに強固な地盤へと改良することができる。これにより、既設構造物が重量のある重量構築物Ｃであっても、この重量構築物Ｃを安定して支持することができ、重量構築物Ｃの一部が沈下して重量構築物Ｃが傾くあるいはその一部が破損するといったことを確実に防止できる。

また、本発明の既設構造物直下における地盤改良方法の別の実施形態について説明する。この実施形態では、既設構造物が住宅や倉庫などの建物Ｒであり、この既設構造物である建物Ｒの左右において不等沈下が生じる場合に行うものである。ただし、既設構造物はこれに限定されるものではなく、構築物などの他のものでも良い。また、施工機械は自走式小型施工機１であるが、これに限定されるものではなく、ボーリングマシンや他の大型施工機でも良い。

この既設構造物である建物Ｒの不等沈下とは、地表面が不均等に沈んで建物Ｒが傾いてしまうもので、その原因はいろいろであるが、たとえば、図１８（ａ）に示すように、地盤中の軟弱層Ｓの厚さが異なっていると、軟弱層Ｓが厚い部分ほど沈下量が大きくなり、これにより、地表面が不均等に沈むことで、建物Ｒが傾いてしまう。また、図１８（ｂ）に示すように、軟弱地盤の上に建てた建物Ｒが、重量バランスが偏った建物Ｒであると、建物Ｒの重くなる部分の沈下量が大きくなり、これにより、地表面が不均等に沈むことから建物Ｒが傾いてしまう。

そして、このような建物Ｒの左右において不等沈下が生じる場合、図１９に示すように、建物Ｒの沈下量が少ない建物Ｒ直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体Ｔを平行に並べて集中的に造成する。この複数の固結改良体Ｔを集中的に造成する際、隣り合う固結改良体Ｔの間に間隙を空けながら、あるいは間隔を空けることなく、複数の固結改良体Ｔを地盤中に造成する。なお、この固結改良体Ｔの間に間隔を空ける場合、その間隔を前述した所定の間隔としても良いし、また間隔を狭いものにしても良い。

この建物Ｒの沈下量が少ない建物Ｒ直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体Ｔを平行に並べて集中的に造成することで、地盤中に造成する複数の固結改良体Ｔが固まるまで、その地盤強度を低下した状態にし、即ち、一時的に地盤を緩めた状態にすることにより、建物Ｒの左右一方側を沈下させることができる。

そして、このとき、前述の実施形態で行う動態観測と同様、地盤中に造成する固結改良体Ｔ周辺の動態観測を行い、この動態観測の結果に基づきながら地盤中に固結改良体Ｔを造成する。これは、建物Ｒ直下の左右一方側の地盤中に固結改良体Ｔを造成するとき、動態観測を行って、建物Ｒの沈下量を把握し、これに基づいて、図２０に示すように、この建物Ｒにおいて、その左右一方側の沈下量がその左右他方側の沈下量と同じになる所定の深さまで、建物Ｒ直下の左右一方側の地盤中に固結改良体Ｔを造成して、建物Ｒの左右一方側を沈下させる。

そして、建物Ｒの左右一方側を所定の深さまで沈下させたら、一旦固結改良体Ｔの造成作業を停止する。それから、この建物Ｒ直下の左右一方側の地盤中に集中的に造成した複数の固結改良体Ｔが固まって十分な強度を有した後、図２１に示すように、建物の左右一方側の反対である左右他方側において、前述の実施形態と同様、その建物Ｒ直下の地盤中に複数の固結改良体Ｔを造成する。

このように、建物Ｒの沈下量が少ない建物Ｒ直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体Ｔを集中的に造成し、この建物Ｒの左右一方側を所定の深さまで沈下させることで、建物Ｒの左右における傾きを是正することができ、これにより、不等沈下によって傾いた建物Ｒを正常な状態に戻すことができる。しかも、これと共に、上部の建物Ｒを安定して支持できる強固な地盤へと改良することができる。

１…自走式小型施工機、２…管ロッド、３…マスト、４…昇降装置、５…回転装置、６…ヘッド、１１…コンプレッサー、１２…流量計、１３…混合装置、１４…セメントサイロ、１５…水槽、１６…水中ポンプ、１７…流量計、１８…硬化材供給装置、１９…高圧ポンプ、２１…ビット、２２…水平翼、２３…ビット、２４…噴射ノズル、３２…管ロッド、３３…ヘッド、３４…噴射ノズル

Claims (7)

1. 建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、
   施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、
   既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に平行に並べて造成する複数の壁状の固結改良体において、隣り合う固結改良体の間に所定の間隙を空け、この既設構造物直下の左右一方側の地盤中に造成する複数の固結改良体と左右他方側の地盤中に造成する複数の固結改良体とが互いに横にずれるように配置することを特徴とする既設構造物直下における地盤改良方法。
2. 建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、
   施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、
   既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に平行に並べて造成する複数の壁状の固結改良体において、隣り合う固結改良体の間に間隙を空け、間隔を空けて造成した固結改良体の養生期間経過後、各間隙それぞれに管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を噴射してここに壁状の固結改良体を造成することにより、既設構造物直下すべての地盤中に固結改良体を造成することを特徴とする既設構造物直下における地盤改良方法。
3. 建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、
   施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、
   地盤中に壁状の固結改良体を造成する施工機械は、自走式小型施工機とし、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に造成する固結改良体周辺の動態観測を行い、動態観測の結果に基づき次に固結改良体を造成する位置である造成目標位置を求め、求めた造成目標位置に自走式小型施工機を移動し、造成目標位置において自走式小型施工機にて壁状の固結改良体を造成することを特徴とする既設構造物直下における地盤改良方法。
4. 次に固結改良体を造成する位置である造成目標位置を求めるための造成目標位置演算データを記憶した演算処理手段を備え、演算処理手段において造成目標位置演算データにより造成目標位置を自動的に演算して求めることを特徴とする請求項３記載の既設構造物直下における地盤改良方法。
5. 建物や構築物などの既設構造物直下の地盤中に固結改良体を造成して上部の既設構造物を安定して支持できる強固な地盤へと地盤を改良する既設構造物直下における地盤改良方法であって、
   施工機械にて管ロッドを地盤中の所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドに設けた噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射し、硬化材の噴射を管ロッドを引き抜きながら上方に向かって行うことにより、地盤中に壁状の固結改良体を造成し、壁状の固結改良体の造成を、既設構造物の左右一方側とその反対である左右他方側との左右両側から行うことにより、既設構造物直下の左右両側それぞれの地盤中に左右向かい合うように複数の壁状の固結改良体を平行に並べて造成すると共に、
   既設構造物の左右において不等沈下が生じる場合、既設構造物の沈下量が少ない既設構造物直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体を集中的に造成し、複数の固結改良体を地盤中に集中的に造成することにより、既設構造物の左右一方側を所定の深さまで沈下させることを特徴とする既設構造物直下における地盤改良方法。
6. 既設構造物直下の左右一方側の地盤中に複数の固結改良体を集中的に造成するとき、地盤中に造成する固結改良体周辺の動態観測を行い、動態観測の結果に基づきながら地盤中に固結改良体を造成することを特徴とする請求項５記載の既設構造物直下における地盤改良方法。
7. 地盤中に壁状の固結改良体を造成するとき、地盤中に挿入した管ロッドをその軸を中心にして揺動しながら噴射ノズルから硬化材を横方向に噴射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の既設構造物直下における地盤改良方法。

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