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技術 地盤改良工法及びそれに用いる杭造成用挿入体

出願人 株式会社大林組
発明者 秋野矩之清広歳
出願日 1997年9月26日 (24年1ヶ月経過) 出願番号 1997-279926
公開日 1999年4月13日 (22年6ヶ月経過) 公開番号 1999-100836
状態 特許登録済
技術分野 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化
主要キーワード 螺旋状突起 設置本数 サンドパイル 変形抑制 支持基盤 サンドドレーン工法 締め固め効果 地盤領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年4月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

設置本数を減らすとともに掘削による排土をなくす。

解決手段

本発明の地盤改良工法においては、まず、軟弱地盤内に該軟弱地盤を押し拡げるようにして杭造成挿入体を挿入する(ステップ101)。次に、杭造成用挿入体の押し拡げ作用による脱水が終了したを見計らって、電熱ヒータ通電し、中空本体を加熱する(ステップ102)。このようにすると、中空本体に加えられた熱は、周囲の軟弱地盤に伝導し、該地盤内の水が蒸発して軟弱地盤が乾燥固化する。そして、軟弱地盤は、上述した締め固めと相まってさらに強度が改善される。次に、挿入したときと逆方向に杭造成用挿入体を回転させて少しずつ引き抜きながら、固化材圧送ホースを介して固化材であるセメントモルタル固化材吐出口から吐出し、該セメントモルタルを軟弱地盤内に形成された空間に充填して杭を造成する(ステップ103)。

概要

背景

強度が小さく圧縮しやすい軟弱な土層から成り立っている地盤土木構造物建造すると、地盤の破壊や過大な沈下によって構造物自体被害を生じるだけでなく、周辺地域にまで被害が及ぶことがある。

したがって、このような軟弱な地盤に対しては、その上に載荷される土構造の荷重制御脱水締固めあるいは固結による地盤自体の改良、地中構造物構築による構造物化といったさまざまな改良工法を適宜選択して適切な対策を講じる必要がある。

ここで、構造物化の一手法として、軟弱地盤深層である場合に適用され、主として、沈下減少と地盤の変形抑制を目的とした杭工法がある。

概要

設置本数を減らすとともに掘削による排土をなくす。

本発明の地盤改良工法においては、まず、軟弱地盤内に該軟弱地盤を押し拡げるようにして杭造成挿入体を挿入する(ステップ101)。次に、杭造成用挿入体の押し拡げ作用による脱水が終了したを見計らって、電熱ヒータ通電し、中空本体を加熱する(ステップ102)。このようにすると、中空本体に加えられた熱は、周囲の軟弱地盤に伝導し、該地盤内の水が蒸発して軟弱地盤が乾燥固化する。そして、軟弱地盤は、上述した締め固めと相まってさらに強度が改善される。次に、挿入したときと逆方向に杭造成用挿入体を回転させて少しずつ引き抜きながら、固化材圧送ホースを介して固化材であるセメントモルタル固化材吐出口から吐出し、該セメントモルタルを軟弱地盤内に形成された空間に充填して杭を造成する(ステップ103)。

目的

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、杭の設置本数を減らすとともに掘削による排土をなくすことが可能な地盤改良工法及びそれに用いる杭造成用挿入体を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

軟弱地盤内に該軟弱地盤を押し拡げながら造成挿入体を挿入し、次いで、前記杭造成用挿入体を引き抜いた後に前記軟弱地盤内に形成された空間に固化材充填して杭を造成することを特徴とする地盤改良工法

請求項2

前記杭造成用挿入体を挿入する際、前記軟弱地盤の押し拡げ作用によって該地盤内から浸出した水を該杭造成用挿入体に形成された通水孔を介して該杭造成用挿入体の中空内部に流入させる請求項1記載の地盤改良工法。

請求項3

前記杭造成用挿入体の外周面螺旋状突起突設した請求項1記載の地盤改良工法。

請求項4

前記杭造成用挿入体が前記軟弱地盤に埋設された状態にて該杭造成用挿入体を加熱する請求項1記載の地盤改良工法。

請求項5

前記固化材を前記杭造成用挿入体を引き抜きながらその先端から前記空間内に圧入する請求項1記載の地盤改良工法。

請求項6

前記杭造成用挿入体を引き抜く際、該杭造成用挿入体を振動させる請求項5記載の地盤改良工法。

請求項7

円筒状に形成された中空本体と該中空本体の先端に形成された円錐状端部とからなり、前記中空本体の外周面に螺旋状突起を突設するとともに該螺旋状突起の間に通水孔を形成し、前記円錐状端部の先端に固化材吐出口を形成するとともに前記中空本体内に配設した固化材圧送ホースを該固化材吐出口に接続したことを特徴とする杭造成用挿入体。

請求項8

前記中空本体に加熱手段を設けた請求項7記載の杭造成用挿入体。

技術分野

0001

本発明は、軟弱地盤の改良に特に適した地盤改良工法及びそれに用いる造成挿入体に関する。

背景技術

0002

強度が小さく圧縮しやすい軟弱な土層から成り立っている地盤土木構造物建造すると、地盤の破壊や過大な沈下によって構造物自体被害を生じるだけでなく、周辺地域にまで被害が及ぶことがある。

0003

したがって、このような軟弱な地盤に対しては、その上に載荷される土構造の荷重制御脱水締固めあるいは固結による地盤自体の改良、地中構造物構築による構造物化といったさまざまな改良工法を適宜選択して適切な対策を講じる必要がある。

0004

ここで、構造物化の一手法として、軟弱地盤が深層である場合に適用され、主として、沈下減少と地盤の変形抑制を目的とした杭工法がある。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、かかる杭工法は、地盤自体の強度を改善するのではなく、専ら支持基盤に杭を打ち込むことによる該杭の支持力をもって軟弱地盤全体の沈下減少と変形抑制を達成しようとするものであるため、その設置本数はかなりの数に昇り経済性に優れた工法とは言えないという問題や、埋込み杭あるいは場所打ち杭とする場合には、掘削によって生じた排土の処理に労力やコストが掛かり、特に、発生土産業廃棄物となる場合にはその処分コストが割高になるという問題を生じていた。

0006

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、杭の設置本数を減らすとともに掘削による排土をなくすことが可能な地盤改良工法及びそれに用いる杭造成用挿入体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

0007

上記目的を達成するため、本発明の地盤改良工法は請求項1に記載したように、軟弱地盤内に該軟弱地盤を押し拡げながら杭造成用挿入体を挿入し、次いで、前記杭造成用挿入体を引き抜いた後に前記軟弱地盤内に形成された空間に固化材充填して杭を造成するものである。

0008

また、本発明の地盤改良工法は、前記杭造成用挿入体を挿入する際、前記軟弱地盤の押し拡げ作用によって該地盤内から浸出した水を該杭造成用挿入体に形成された通水孔を介して該杭造成用挿入体の中空内部に流入させるものである。

0009

また、本発明の地盤改良工法は、前記杭造成用挿入体の外周面螺旋状突起突設したものである。

0010

また、本発明の地盤改良工法は、前記杭造成用挿入体が前記軟弱地盤に埋設された状態にて該杭造成用挿入体を加熱するものである。

0011

また、本発明の地盤改良工法は、前記固化材を前記杭造成用挿入体を引き抜きながらその先端から前記空間内に圧入するものである。

0012

また、本発明の地盤改良工法は、前記杭造成用挿入体を引き抜く際、該杭造成用挿入体を振動させるものである。

0013

また、本発明の杭造成用挿入体は請求項7に記載したように、円筒状に形成された中空本体と該中空本体の先端に形成された円錐状端部とからなり、前記中空本体の外周面に螺旋状突起を突設するとともに該螺旋状突起の間に通水孔を形成し、前記円錐状端部の先端に固化材吐出口を形成するとともに前記中空本体内に配設した固化材圧送ホースを該固化材吐出口に接続したものである。

0014

また、本発明の杭造成用挿入体は、前記中空本体に加熱手段を設けたものである。

0015

本発明の地盤改良工法及びそれに用いる杭造成用挿入体においては、まず、軟弱地盤内に該軟弱地盤を押し拡げるようにして杭造成用挿入体を挿入する。次に、杭造成用挿入体を引き抜き、その後に軟弱地盤内に形成された空間内に固化材を充填し、杭を造成する。

0016

このようにすると、杭造成用挿入体による押し拡げによって軟弱地盤に含まれている水が追い出され、該地盤中の含水比が低下するとともに地盤自体も締め固められるので、軟弱地盤の沈下特性や強度あるいは安定性は、杭造成用挿入体の挿入空間に造成された杭によって改善されることはもちろんであるが、それに加えて該杭の周囲に拡がる地盤自体の含水比の低下や締固めによって、一層改善されることとなる。

0017

杭造成用挿入体の材質や形状は任意であり、本体部分は円筒状として先端のみを円錐状にらせるような形状としてもよいし、全体を円錐状に形成してもよい。ここで、前記杭造成用挿入体を挿入する際、前記軟弱地盤から浸出してきた水を該杭造成用挿入体に形成された通水孔を介して該杭造成用挿入体内に流入させるようにすれば、押し拡げによる軟弱地盤からの浸出水をスムーズに排水することが可能となる。

0018

また、杭造成用挿入体の外周面に螺旋状突起を突設しておくと、該杭造成用挿入体の挿入の際、ねじ込み操作によって杭造成用挿入体を容易に挿入することができるのみならず、螺旋状突起によって押し拡げ作用がさらに促進されるとともに、かかる螺旋状突起の跡として形成される溝を介して固化材を軟弱地盤中に広く浸透させることができる。

0019

また、杭造成用挿入体が軟弱地盤に埋設された状態にて該杭造成用挿入体を加熱するようにすると、杭造成用挿入体に接触している軟弱地盤が乾燥してさらに含水比が低下するので、軟弱地盤自体の改良をさらに進めることができる。

0020

また、杭造成用挿入体を引き抜きながらその先端から固化材を圧入するようにするならば、固化材の注入圧によって固化材を軟弱地盤中に広く浸透させることができる。

0021

また、杭造成用挿入体を引き抜く際、該杭造成用挿入体を振動させるようにするならば、該振動が軟弱地盤に伝達され、固化材の浸透が促進される。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下、本発明に係る地盤改良工法及びそれに用いる杭造成用挿入体の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

0023

図1は、本実施形態の地盤改良工法の手順を示したフローチャートである。本実施形態の地盤改良工法においては、同フローチャートにしたがって、まず、軟弱地盤内に該軟弱地盤を押し拡げるようにして図2に示す杭造成用挿入体1を挿入する(ステップ101)。杭造成用挿入体1の挿入に際しては、図示しないオーガマシンなどを使って回転させながら軟弱地盤にねじ込むようにすればよい。

0024

杭造成用挿入体1は、円筒状に形成された例えば鋼製の中空本体2と、該中空本体の先端に形成された同じく鋼製の円錐状端部3とからなり、中空本体2の外周面には螺旋状突起4を突設するとともに該螺旋状突起の間には通水孔5を形成してある。

0025

一方、円錐状端部3の先端には固化材吐出口6を形成し、該固化材吐出口に中空本体2内に配設した固化材圧送ホース7を接続してある。また、中空本体2の内面には加熱手段としての電熱ヒータ8を取り付け、図示しない電源に接続することによって中空本体2及びその周囲に拡がる軟弱地盤を加熱することができるようになっている。

0026

杭造成用挿入体1を軟弱地盤内に押し拡げるようにして挿入すると、図3に示すように、杭造成用挿入体1の押し拡げ作用によって軟弱地盤11内から浸出してきた水が同図矢印に示すように通水孔5を介して中空本体2内に流入し、円錐状端部3の底に溜まる。そして、杭造成用挿入体1の周囲に拡がる軟弱地盤11は、脱水されたことと杭造成用挿入体1の押し拡げ作用によって締め固めが行われた状態となる。

0027

次に、杭造成用挿入体1の押し拡げ作用による脱水が終了したを見計らって、電熱ヒータ8に通電し、中空本体2を加熱する(ステップ102)。

0028

このようにすると、中空本体2に加えられた熱は、周囲の軟弱地盤11に伝導し、該地盤内の水が蒸発して軟弱地盤11が乾燥固化する。そして、軟弱地盤11は、上述した締め固めと相まってさらに強度が改善される。

0029

杭造成用挿入体1の周囲に拡がる軟弱地盤11が十分に乾燥固化したならば、今度は、挿入したときと逆方向に杭造成用挿入体1を回転させて少しずつ引き抜きながら、図4に示すように、固化材圧送ホース7を介して固化材であるセメントモルタル21を固化材吐出口6から吐出し、該セメントモルタルを軟弱地盤11内に形成された空間22に充填して図5に示すような杭31を造成する(ステップ103)。

0030

ここで、空間22の内面には、杭造成用挿入体1の螺旋状突起4の跡が溝23として残っており、かかる溝23は、軟弱地盤11の乾燥固化によっていたるところにクラック24が入っている。

0031

したがって、固化材吐出口6から吐出されたセメントモルタル21は、空間22に充填されるとともに、その吐出圧力によってクラック24にも浸透し、図5に示すように、クラック24を介してセメントモルタル21が浸透した地盤領域32が地盤改良範囲となる。

0032

以上説明したように、本実施形態に係る地盤改良工法及びそれに用いる杭造成用挿入体1によれば、軟弱地盤11に杭造成用挿入体1を挿入することによって該地盤を押し拡げて脱水及び締め固めを行うとともに、それに引き続いて杭造成用挿入体1の周囲を加熱して乾燥固化させ、かかる状態で、杭造成用挿入体1を少しずつ引き抜きながらセメントモルタル21を軟弱地盤11に形成された空間22内に充填するようにしたので、杭造成用挿入体1が挿入されることによって形成された空間内に図5に示すように杭31を造成することができるとともに、その周りの地盤領域32を、十分に脱水及び乾燥固化させて強度を向上させることができる。また、領域32内では、クラック24を介してセメントモルタル21が広く浸透しているので、該領域内の地盤強度を大幅に増加させることができる。

0033

すなわち、軟弱地盤11の沈下特性や強度あるいは安定性は、杭造成用挿入体1の挿入空間に造成された杭31によって改善されることはもちろんであるが、それに加えて該杭の周囲に拡がる地盤領域32自体の含水比の低下や締固め及びセメントモルタル21の浸透による強度増加によって、一層改善されることとなる。

0034

したがって、従来のように多数の杭を造成せずとも、軟弱地盤の沈下特性や強度あるいは安定性を十二分に改善することが可能となる。なお、かかる方法においては、掘削土砂が一切発生しないで、従来のように発生土の処分に労力や手間がかかる懸念がなくなる。

0035

また、本実施形態によれば、杭造成用挿入体1を引き抜きながらセメントモルタル21を圧入するようにしたので、該セメントモルタルを広い範囲にわたって周辺地盤に浸透させることが可能となり、地盤改良範囲を一層拡げることが可能となる。

0036

また、本実施形態によれば、杭造成用挿入体1を挿入する際、軟弱地盤11の押し拡げ作用によって該地盤内から浸出した水を該杭造成用挿入体に形成された通水孔5を介して該杭造成用挿入体の中空内部に流入させるようにしたので、軟弱地盤からの浸出水をスムーズに排水して杭造成用挿入体1の周辺に拡がる軟弱地盤を確実に脱水することが可能となる。

0037

また、本実施形態によれば、杭造成用挿入体1の外周面に螺旋状突起4を突設したので、ねじ込み操作によって杭造成用挿入体1を容易に軟弱地盤11内に挿入することができるのみならず、円筒本体2のみの場合よりも押し拡げ作用を高めて脱水及び締め固め効果を向上させるとともに、杭造成用挿入体1を引き抜いた後に螺旋状突起4の跡として形成される溝23を介してセメントモルタル21を周辺地盤に広く浸透させることが可能となる。

0038

また、本実施形態によれば、杭造成用挿入体1が軟弱地盤11に埋設された状態にて該杭造成用挿入体を電熱ヒータ8で加熱するようにしたので、杭造成用挿入体1の周囲に拡がる地盤を乾燥固化させることができるとともに、クラックをより多く発生させることによってセメントモルタルを広い範囲に浸透させることが可能となる。

0039

本実施形態では、杭造成用挿入体1を引き抜きながらセメントモルタル21を圧入するようにしたが、かかる圧入によらずともセメントモルタル21が周囲の地盤内に十分にあるいは所望の程度浸透するのであれば、杭造成用挿入体1を完全に引き抜いた後でセメントモルタル21を該挿入体によって形成された孔内に流し込むようにしてもよい。

0040

また、本実施形態では、杭造成用挿入体1に形成された通水孔5を介して軟弱地盤11から浸出した水を回収するようにしたが、かかる浸出水については別の方法、例えばサンドドレーン工法と併用することによってサンドパイル側へ逸散させるようにしてもよい。

0041

また、本実施形態では、杭造成用挿入体1の外周面に螺旋状突起4を突設するようにしたが、該突起がなくても所望の押し拡げ作用とセメントモルタルの浸透が得られるのであれば、これを省略してもよい。

0042

また、本実施形態では、杭造成用挿入体1に加熱手段である電熱ヒータ8を設けるようにしたが、該挿入体による押し拡げ作用だけで十分な脱水が行われるのであれば、かかる加熱手段を省略してもよい。

0043

また、本実施形態では、特に言及しなかったが、杭造成用挿入体1を引き抜く際、該杭造成用挿入体を振動させるようにしてもよい。かかる構成によれば、該振動が軟弱地盤に伝達され、セメントモルタルの浸透が促進される。

発明の効果

0044

以上述べたように、請求項1に係る本発明の地盤改良工法によれば、軟弱地盤の沈下特性や強度あるいは安定性を、杭造成用挿入体の挿入空間に造成された杭によって改善することができることはもちろん、それに加えて該杭の周囲に拡がる地盤領域自体の含水比の低下や締固め及びセメントモルタルの浸透によって、なお一層改善することができる。したがって、従来のように多数の杭を造成せずとも、軟弱地盤の沈下特性や強度あるいは安定性を十二分に改善することが可能となる。また、その際、掘削土は一切発生しない。

0045

また、請求項2に係る本発明の地盤改良工法によれば、軟弱地盤からの浸出水をスムーズに排水して杭造成用挿入体の周辺に拡がる軟弱地盤を確実に脱水することが可能となるという効果も奏する。

0046

また、請求項3に係る本発明の地盤改良工法によれば、ねじ込み操作によって杭造成用挿入体を容易に軟弱地盤内に挿入することができるのみならず、円筒本体のみの場合よりも押し拡げ作用を高めて脱水及び締め固め効果を向上させるとともに、杭造成用挿入体を引き抜いた後に螺旋状突起の跡として形成される溝を介してセメントモルタルを周辺地盤に広く浸透させることが可能となるという効果も奏する。

0047

また、請求項4に係る本発明の地盤改良工法によれば、杭造成用挿入体の周囲に拡がる地盤を乾燥固化させることができるとともに、クラックをより多く発生させることによってセメントモルタルを広い範囲に浸透させることが可能となるという効果も奏する。

0048

また、請求項5に係る本発明の地盤改良工法によれば、固化材を広い範囲にわたって周辺地盤に浸透させることが可能となり、地盤改良範囲を一層拡げることが可能となるという効果も奏する。

0049

また、請求項6に係る本発明の地盤改良工法によれば、振動が軟弱地盤に伝達され、セメントモルタルの浸透が促進されるという効果も奏する。

0050

また、請求項7に係る本発明の杭造成用挿入体よれば、軟弱地盤の沈下特性や強度あるいは安定性を、その挿入空間に造成された杭によって改善することができることはもちろん、それに加えて該杭の周囲に拡がる地盤領域自体の含水比の低下や締固め及びセメントモルタルのクラックへの浸透作用によって、なお一層改善することができる。したがって、従来のように多数の杭を造成せずとも、軟弱地盤の沈下特性や強度あるいは安定性を十二分に改善することが可能となる。

0051

また、請求項8に係る本発明の杭造成用挿入体よれば、杭造成用挿入体の周囲に拡がる地盤を乾燥固化させることができるとともに、クラックをより多く発生させることによってセメントモルタルを広い範囲に浸透させることが可能となるという効果も奏する。

0052

図面の簡単な説明

0053

図1本実施形態に係る地盤改良工法の手順を示したフローチャート。
図2本実施形態に係る地盤改良工法に用いる杭造成用挿入体を一部を断面で示した側面図。
図3杭造成用挿入体を軟弱地盤内に挿入した様子を示した断面図。
図4挿入された杭造成用挿入体を引き抜きつつ、セメントモルタルを先端から吐出している様子を示した詳細図。
図5軟弱地盤内に造成された杭を示した断面図。

--

0054

1杭造成用挿入体
2中空本体
3円錐状端部
4螺旋状突起
5通水孔
6固化材吐出口
7固化材圧送ホース
8電熱ヒータ(加熱手段)
11軟弱地盤
21セメントモルタル(固化材)
22 軟弱地盤内に形成された空間
23 溝
24クラック
31 造成された杭
32地盤改良された領域

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