地盤補強方法、地盤補強構造
【課題】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。
【解決手段】地盤100に孔120を形成するとともに、一端に閉塞部材70が取り付けられた保護管60を、その外周面が孔120の内周面に当接するように挿入し、また、一端が閉塞され、他端が開口する袋体20を、保護管60の閉塞部材70の開口を通って、他端が開口から保護管60の外部に突出するように配置し、袋体20内に閉塞部材70よりも一端側からグラウト30を加圧充填し、グラウト30を充填する圧力により保護管60を孔120の他端側へと押し出す。
【解決手段】地盤100に孔120を形成するとともに、一端に閉塞部材70が取り付けられた保護管60を、その外周面が孔120の内周面に当接するように挿入し、また、一端が閉塞され、他端が開口する袋体20を、保護管60の閉塞部材70の開口を通って、他端が開口から保護管60の外部に突出するように配置し、袋体20内に閉塞部材70よりも一端側からグラウト30を加圧充填し、グラウト30を充填する圧力により保護管60を孔120の他端側へと押し出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【特許文献1】特開平11―181752号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】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。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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。
【図16】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。
【図17】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】
【0037】
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
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【特許文献1】特開平11―181752号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】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。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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。
【図16】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。
【図17】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】
【0037】
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
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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
【請求項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。
【請求項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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2009−249827(P2009−249827A)
【公開日】平成21年10月29日(2009.10.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−95353(P2008−95353)
【出願日】平成20年4月1日(2008.4.1)
【出願人】(000000549)株式会社大林組 (1,758)
【出願人】(000117135)芦森工業株式会社 (447)
【出願人】(390036504)日特建設株式会社 (99)
【出願人】(508100055)日本ノーディッグテクノロジー株式会社 (3)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年10月29日(2009.10.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年4月1日(2008.4.1)
【出願人】(000000549)株式会社大林組 (1,758)
【出願人】(000117135)芦森工業株式会社 (447)
【出願人】(390036504)日特建設株式会社 (99)
【出願人】(508100055)日本ノーディッグテクノロジー株式会社 (3)
【Fターム(参考)】
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