JP2811038B2 - 大径曲げ引張り補強体とその築造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、緩斜面の急勾配化を図
ったり、或いは切土斜面の安定化を図る地盤の補強技術
に関し、より詳細には、地盤補強を目的とした大径曲げ
引張り補強体（以下「補強体」という）とその築造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】断面略台形を呈する鉄道や道路の緩斜面
を切り取って急斜面にして、土地の有効利用を図ること
が提案されている。この場合、切土斜面の崩落防止工が
重要となってくる。切土斜面の安定化を図る工法として
は、例えば地盤に複数の鉄筋を打ち込み補強する鉄筋補
強土工法等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】従来の地盤の補強技
術にあっては、つぎのような問題点がある。

【０００４】＜イ＞ 使用される鉄筋が３０mm程度の小
径であるため、土砂との摩擦面積を大きく確保できな
い。また削孔グラウトタイプでも削孔径が７０mm程度で
あり、土砂との付着面積を大きくとれない。そのため鉄
筋の単位長さの当たりの引き抜き抵抗が小さく、十分な
地盤の補強効果を得難い。

【０００５】＜ロ＞ 使用鉄筋本数が多く補強コストが
高くつく。

【０００６】＜ハ＞ 鉄筋の使用本数の低減を図る方法
としては、長尺の鉄筋を使用して一本当たりの打設長を
長くする方法が考えられる。しかながら鉄筋の全長が長
くなるほど鉄筋の打設作業が困難、かつ不経済となる。

【０００７】＜ニ＞ 鉄筋は抵抗曲げモーメントが比較
的小さいことから、地盤の補強効果に限界がある。

【０００８】

【本発明の目的】本発明は以上の点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、地盤に対する補強効果
の高い補強体とその築造方法を提供することにある。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】すなわち本発明は、掘
削翼と攪拌翼を有する掘削攪拌装置により斜面の地盤を
横方向から柱状に掘削して得られた掘削土と前記掘削攪
拌装置の先端部から吐出された固化材液とを原位置で撹
拌混合して形成された柱状の改良体と、該改良体中に挿
入された中空の筒状の芯材とを有し、芯材の内外周面を
改良体に付着させて改良体と芯材との合成構造を築造し
て斜面の地盤を補強する、大径曲げ引張り補強体にあ
る。

【００１０】さらに本発明は、中空ロッドの先端部付近
に配置された掘削翼と攪拌翼でもって斜面の地盤を横方
向から柱状に掘削すると共に、掘削された掘削土と中空
ロッドから吐出された固化材とを撹拌混合して改良体を
形成し、中空ロッドを改良体から取り出し、未硬化の改
良体内に中空の筒状の芯材を挿入し、芯材の内外周面を
改良体に付着させて改良体と芯材との合成構造を築造し
て斜面の地盤を補強する、大径曲げ引張り補強体の築造
方法にある。

【００１１】さらに本発明は、中空の筒状の芯材を中空
ロッドに外装し、中空ロッドの先端部付近に配置された
掘削翼と攪拌翼でもって斜面の地盤を横方向から柱状に
掘削すると共に、掘削された掘削土と中空ロッドから吐
出された固化材とを撹拌混合して改良体を形成し、更に
芯材を改良体に挿入し、芯材を改良体に残して、中空ロ
ッドを取り出し、芯材の内外周面を改良体に付着させて
改良体と芯材との合成構造を築造して斜面の地盤を補強
する、大径曲げ引張り補強体の築造方法にある。

【００１２】

【作用】このようにして築造した補強体は、改良体に挿
入した筒状の芯材の内外周面が摩擦抵抗面となるので、
補強体の引き抜き抵抗力が増大する。 また筒状の芯材
の抵抗曲げモーメントが同断面積で中実のものと比べて
大きく、しかも改良体の合成効果により、補強体の曲げ
抵抗力及び剪断抵抗力が増大する。加えて補強体の引き
抜きや曲げに対する抵抗力が増大するため、地盤の補強
効果が向上する。補強体の築造中削土を排出することに
なく、削土と固化材を地中で撹拌混合するので、周辺地
盤が緩む心配がない。芯材の外周面に芯ずれ防止用のス
ペーサを設けておけば、芯材の芯ずれを防止できる。ま
た芯材の外周面にスパイラル状の羽根を設けてあると、
芯ずれ防止が図れると共に、芯材の回転挿入作業が容易
となる。また補強体は、掘削撹拌装置で改良体を築造し
つつ、芯材を改良体に挿入又は回転挿入すれば、改良体
を築造した後に芯材を挿入する場合に比べて補強体を効
率良く築造できる。

【００１３】

【実施例１】以下図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。

【００１４】＜イ＞補強体

【００１５】図１に補強体１０を用いて切土斜面２０を
施工する全景を示し、図２に施工後における切土斜面２
０の断面図を示す。補強体１０は切土斜面２０を固化材
を注入しながら撹拌混合して築造した柱状の改良体１１
と、この改良体１１に貫入させた筒状の芯材１２とより
構成する。

【００１６】＜ロ＞芯材

【００１７】芯材１２は改良体１１との引き抜き抵抗の
増大と、改良体１１の曲げ耐力の増大を図る両端開放形
の中空筒で、例えば鋼管等の剛性体で構成されている。
芯材１２の径は改良体１１よりやや小さければよい。ま
た芯材１２の全長は、改良体１１の全長よりやや長く、
その一端が切土斜面２０から突出していればよい。これ
は図２に示すように切土斜面２０を覆う擁壁２２と補強
体１０とを一体化させるためである。一体化を図る方法
としては、補強体１０を構成する芯材１２の端部を擁壁
２２に埋設して直接連結する方法と、擁壁２２を構成す
る鉄筋と芯材１２との間に別途の接続用鉄筋を溶接して
間接的に連結する方法を採用できる。切土斜面２０は補
強体１０によって十分に補強できるから、擁壁工を必要
しない場合は、芯材１２の一端を切土斜面２０から突出
させる必要はない。尚、芯材１２の他端は改良体１１を
貫通する長さであっても良い。

【００１８】

【作動】次に補強体を使用した切土斜面の補強方法につ
いて説明する。

【００１９】＜イ＞部分切土

【００２０】図１に示すように緩斜面２１の上部を所定
の勾配で切り取って切土斜面２０を形成する。緩斜面２
１の切り取り範囲は、切土斜面２０が崩壊しない程度と
する。

【００２１】＜ロ＞補強体の築造

【００２２】露出した切土斜面２０に以下の要領で補強
体１０を築造する。まず、掘削撹拌装置３０を用いて切
土砂面２０に改良体１１を築造する。掘削撹拌装置３０
は、中空の中空ロッド３１の先端に掘削翼３２を有する
と共に、その後方に複数の撹拌翼３３を固着し、掘削翼
３２と撹拌翼３３の間の中空ロッド３１に、掘削翼３２
より長い共回り防止翼３４を回転自在に装着して構成
し、中空ロッド３１の基端から供給したセメントミルク
等の固化材を中空ロッド３１の先端部付近から吐出でき
るようになっている。そして掘削撹拌装置３０に回転を
与え、中空ロッド３１の基端から固化材の供給を開始す
る。中空ロッド３１の回転に伴い掘削翼３２が切土斜面
２０に貫入し、撹拌翼３３が中空ロッド３１の先端から
吐出された固化材と削土とを撹拌混合する。その結果、
円柱状の改良体１１が築造される。

【００２３】＜ロ＞掘削撹拌装置の回収

【００２４】掘削撹拌装置３０を所定の深度まで掘進さ
せたら、掘削撹拌装置３０を逆転させて改良体１１から
抜き取る。この際、中空ロッド３１の先端から固化材を
吐出させ、掘削翼３２で撹拌混合しながら掘削撹拌装置
３０を抜き取る。掘削撹拌装置３０の回収時に固化材を
吐出するのは、掘削撹拌装置３０の回収により発生する
空間を補充して周辺地盤の弛みを回避するためである。
尚、掘削撹拌装置３０の逆転速度と全体の引き抜き速度
を適度に調整することにより、改良体１１の組織をより
圧密化することができる。

【００２５】＜ハ＞芯材の貫入

【００２６】つぎに硬化前の改良体１１に筒状の芯材１
２を貫入して補強体１０を得る。以上の緩斜面２１を上
位から部分的に切り取る工程と、切土斜面２０に補強体
１０を築造する工程を繰り返す。

【００２７】＜ニ＞擁壁工

【００２８】最後に全切土斜面２０に配筋した後にコン
クリートを打設して擁壁２２を構築する場合もある。
この場合、各補強体１０は全切土斜面２０に露出する各
補強体１０の芯材１２の一端が擁壁２２に連結して一体
構造化する。

【００２９】＜ホ＞補強体の機能について

【００３０】図２において、各補強体１０には水平方向
の土圧による軸方向の引張力と、縦方向の曲げ力が作用
する。軸方向の引張力に対しては、主に芯材１２の強度
が抵抗するが、特に改良体１１が筒状の芯材１２の内外
周面と付着して広い接触面積を確保しているので、芯材
１２の強度を有効に活用でき、補強体１０の引き抜き抵
抗力が大きくなる。また縦方向の曲げ力に対しては、芯
材１２が筒体であるため断面積が等しい中実のものと比
べると曲げ抵抗が大きく、しかも強度が改良体１１との
断面合成効果が大きいことから、補強体１０の抵抗曲げ
モーメントが大きくなる。

【００３１】

【実施例２】図３に示すように筒状の芯材１２の外周面
にその円周方向に沿って複数のスペーサ１３を取り付け
てもよい。このスペーサ１３は芯材１２の軸線方向に沿
って所定の間隔を隔てて設けておくと良い。本実施例に
あっては、芯材１２を改良体１１に挿入する際、或いは
挿入後に、改良体１１に対する芯材１２の降下（芯ず
れ）を防止できる利点がある。

【００３２】

【実施例３】図４に示すように芯材１２ａは円柱状に配
置した複数の主筋１２ｂの周囲をフープ筋１２ｃで拘束
した鉄筋籠であってもよい。

【００３３】

【実施例４】図５及び図６に改良体１１の築造と筒状の
芯材１２の挿入作業を一回の作業工程で行う他の実施例
を示す。

【００３４】［構成］まず主要な機材について説明す
る。

【００３５】＜イ＞芯材

【００３６】筒状の芯材１２ｅはその先端外周面に一枚
又は二枚以上のスパイラル状の羽根１４を具備してい
る。羽根１４は芯材１２ｅを回転させて改良体１１への
貫入を容易にするためと、スペーサと同様に芯材１２ｅ
の降下を阻止する機能を併有する。尚、芯材１２ｅに既
述した各実施例の芯材を使用することも可能である。

【００３７】＜ロ＞掘削撹拌装置

【００３８】本実施例では図６に示すような掘削撹拌装
置４０を使用する。掘削撹拌装置４０は、中空ロッド４
１の先端に掘削翼４２を有すると共に、掘削翼４２の後
方の中空ロッド４１に、共回り防止翼４３を回転自在に
装着している。また共回り防止翼４３の後方の中空ロッ
ド４１に撹拌翼５０を装着している。 さらに、中空ロ
ッド４１の途上には、中空ロッド４１を筒状の芯材１２
ｅの軸芯に位置させる内部スペーサ４４を遊嵌してい
る。中空ロッド４１の先端部には、セメントミルク等の
固化材を吐出できる吐出口４５を形成し、この吐出口４
５には吐出した固化材の逆流を阻止する逆止弁機能が付
与されている。各翼４２、４３、５０は支軸４６，４
７，５１により軸支されている共に、支軸４６，４７，
５１より低強度の止めピン４８，４９，５２により揺動
が拘束されていて、止めピン４８，４９、５２の損壊に
より各翼４２、４３、５０が支軸４６，４７、５１を中
心に揺動して芯材１２ｅの内径より小さく縮径できるよ
うになっている。

【００３９】［補強体の築造方法］

【００４０】＜イ＞補強体の築造

【００４１】図５の（Ａ）に示すように、筒状の芯材１
２ｅに内挿した掘削撹拌装置４０の先端付近から固化材
を吐出させながら、掘削撹拌装置４０と芯材１２ｅとに
夫々逆方向に回転を与えて、切土斜面２０へ貫入させ
る。掘削翼４２の回転により掘削した削土を撹拌翼５０
が回転して固化材と混合撹拌しながら改良体１１を築造
していく。改良体１１の築造と並行して、筒状の芯材１
２ｅが改良体１１内を回転しながら貫入して、補強体１
０が徐々に延長される。このように本実施例では、掘削
撹拌装置４０と芯材１２ｅの貫入を同時に行うことで、
改良体１１の築造と芯材１２ｅの回転貫入とを同時に行
うことができる。 また、芯材１２ｅが羽根１４を具備
していない場合は、芯材１２ｅに回転を与えずに挿入し
てもよい。

【００４２】＜ロ＞掘削撹拌装置の回収

【００４３】図５の（Ｂ）に示すように掘削撹拌装置４
０と芯材１２ｅを所定の深度まで貫入させたら、図５の
（Ｃ）に示すように掘削撹拌装置４０のみを抜き取り、
改良体１１内に芯材１２ｅのみを残置する。すなわち図
６に示すように、芯材１２ｅを抜け出ないように保持し
た状態で、掘削撹拌装置４０を抜き取ると、芯材１２ｅ
の端部に撹拌翼５０が当接した後、止めピン５２を破損
させて撹拌翼５０が閉じて芯材１２ｅ内に導入される。
これと同様に共回り防止翼４３、掘削翼４２が閉じて芯
材１２ｅ内に導入されて回収される。尚、掘削撹拌装置
４０を抜き取る際、固化材を吐出させつつ回転を与えて
抜き取ることは既述した実施例と同様である。

【００４４】＜ハ＞本実施例の効果

【００４５】本実施例にあっては、補強体１０を一回の
工程で築造できるので、施工効率がよく、工期の短縮と
施工コストの低減を図れる。

【００４６】

【実施例５】以上の各実施例１〜４で使用した芯材１
２，１２ａ，１２ｅを夫々組み変えてもよい。また緩斜
面２１に以上の実施例１〜４で施工し、緩斜面２１自体
を補強しても良い。

【００４７】

【発明の効果】本発明はつぎの特有の効果を奏する。

【００４８】＜イ＞ 改良体に挿入する筒状の芯材の内
外周面を摩擦抵抗面として活用できるので、補強体の引
き抜き抵抗力が増大する。

【００４９】＜ロ＞ 筒状の芯材の抵抗曲げモーメント
が中実のものと比べて大きく、しかも改良体との合成効
果により、補強体の曲げ抵抗力及び剪断抵抗力が増大す
る。

【００５０】＜ハ＞ 補強体の引き抜きや曲げに対する
抵抗力が増大するため、高い地盤の補強効果が得られ
る。

【００５１】＜ニ＞ 削土を排出せずに地中で固化材と
撹拌混合するので、周辺地盤が緩む心配がない。

【００５２】＜ホ＞ 芯材の外周面にスペーサを一体に
設けることで、芯材の自重に起因した芯ずれを効果的に
防止できる。

【００５３】＜ヘ＞ 芯材に鉄筋篭を用いた場合、主筋
の付着抵抗とフープ筋の支圧抵抗との協働により、芯材
の引き抜き抵抗力が増大する。また鋼管の場合と比較し
て、材料費及び運搬費の点で経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１に係る補強体の説明図

【図２】 施工後における切土斜面の断面図

【図３】 スペーサ付きの芯材を用いた実施例２の説明
図

【図４】 芯材として鉄筋篭を用いた実施例３の説明図

【図５】 補強体を一工程で築造する実施例４の説明図

【図６】 実施例４で使用する掘削撹拌装置の先端部の
拡大図

【符号の説明】

１０ 補強体 １１ 改良体 １２ 芯材 １２ａ 鉄筋篭製の芯材 １２ｅ 羽根付きの芯材 １３ スペーサ １４ スパイラル状の羽根 ２０ 切土斜面 ２１ 緩斜面 ２２ 擁壁 ３０ 掘削撹拌装置 ３１ 中空ロッド ３２ 掘削翼 ３３ 撹拌翼 ３４ 共回り防止翼 ４０ 掘削撹拌装置 ４１ 中空ロッド ４２ 掘削翼 ４３ 共回り防止翼 ４４ 内部スペーサ ４５ 吐出口 ４６ 掘削翼を軸支する支軸 ４７ 共回り防止翼を軸支する支軸 ４８ 掘削翼を軸支する止めピン ４９ 共回り防止翼を軸支する止めピン ５０ 撹拌翼 ５１ 撹拌翼を軸支する支軸 ５２ 撹拌翼を軸支する止めピン

フロントページの続き (72)発明者 館山 勝 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人 鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 田村 幸彦 神奈川県横浜市緑区桂台２−22−15− 106 (72)発明者 福田 厚生 東京都港区赤坂二丁目４番１号 株式会 社テノックス内 (72)発明者 吉田 茂 東京都港区赤坂二丁目４番１号 株式会 社テノックス内 (72)発明者 上 周史 東京都港区赤坂二丁目４番１号 株式会 社テノックス内 (56)参考文献 特開 昭60−238515（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−304119（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−323496（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 17/00 E02D 5/50 E02D 17/20 E21D 9/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削翼と攪拌翼を有する掘削攪拌装置に
   より斜面の地盤を横方向から柱状に掘削して得られた掘
   削土と前記掘削攪拌装置の先端部から吐出された固化材
   液とを原位置で撹拌混合して形成された柱状の改良体
   と、該改良体中に挿入された中空の筒状の芯材とを有
   し、 芯材の内外周面を改良体に付着させて改良体と芯材との
   合成構造を築造して斜面の地盤を補強する、 大径曲げ引張り補強体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の大径曲げ引張り補強体
   において、 芯材の外周面に少なくとも一つの芯ずれ防止用のスペー
   サを設けたことを特徴とする、 大径曲げ引張り補強体。
3. 【請求項３】 請求項１乃至請求項２のいずれかに記載
   の大径曲げ引張り補強体において、 芯材の外周面にスパイラル状の羽根を設けたことを特徴
   とする、 大径曲げ引張り補強体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の大径曲げ引張り補強体において、 芯材の基端が斜面を覆う覆工材と一体に連結しているこ
   とを特徴とする、 大径曲げ引張り補強体。
5. 【請求項５】 中空ロッドの先端部付近に配置された掘
   削翼と攪拌翼でもって斜面の地盤を横方向から柱状に掘
   削すると共に、掘削された掘削土と中空ロッドから吐出
   された固化材とを撹拌混合して改良体を形成し、 中空ロッドを改良体から取り出し、 未硬化の改良体内に中空の筒状の芯材を挿入し、 芯材の内外周面を改良体に付着させて改良体と芯材との
   合成構造を築造して斜面の地盤を補強する、 大径曲げ引張り補強体の築造方法。
6. 【請求項６】 中空の筒状の芯材を中空ロッドに外装
   し、 中空ロッドの先端部付近に配置された掘削翼と攪拌翼で
   もって斜面の地盤を横方向から柱状に掘削すると共に、
   掘削された掘削土と中空ロッドから吐出された固化材と
   を撹拌混合して改良体を形成し、更に芯材を改良体に挿
   入し、 芯材を改良体に残して、中空ロッドを取り出し、 芯材の内外周面を改良体に付着させて改良体と芯材との
   合成構造を築造して斜面の地盤を補強する、 大径曲げ引張り補強体の築造方法。
7. 【請求項７】 請求項５乃至６のいずれかに記載の大径
   曲げ引張り補強体の築造方法において、 外周面にスパイラル状の羽根を備えた芯材を回転しなが
   ら改良体に挿入することを特徴とする、 大径曲げ引張り補強体の築造方法。