JP3742417B2

JP3742417B2 - 改良柱体の造成方法

Info

Publication number: JP3742417B2
Application number: JP2004115608A
Authority: JP
Inventors: 博史三木; 秀俊小橋; 一司古本; 真希大野; 光夫野津; 政敬大谷; 最一阪上
Original assignee: Public Works Research Institute
Current assignee: National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: JP2005299174A

Description

本発明は、例えば、軟弱地盤におけるソイルセメントコラム等の改良柱体の造成方法に関する。

この種の改良柱体の造成方法による軟弱地盤改良の一例として、図７に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。この軟弱地盤改良では、図７に示すように、軟弱地盤１中に複数の杭５の各下端部５ａを該軟弱地盤１の下方の支持層２に達する位置まで造成する。さらに、軟弱地盤１の上面と複数の杭５の各杭頭の上面５ｂに砂を敷設してサンドマット３を形成すると共に、該サンドマット３上に沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材４を盛土して成る。
特開平１０−２９２３６０号公報特開２００３−６４６５７号公報

しかしながら、前記従来の軟弱地盤改良では、軟弱地盤１の各杭５，５間の未改良部分の沈下量が大きく、この未改良部分において盛土材４の沈下や破壊等が発生し易かった。これに対処するには、杭５の本数を増やさなければならず、その分、工期が長くかかると共にコスト高になった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、改良柱体の本数を減らしても地盤の各改良柱体間の未改良部分の沈下量を大幅に抑制することができる安価な改良柱体の造成方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、地盤中に改良柱体の下端部を該地盤の支持層に達する位置まで造成すると共に、該地盤の上面と該改良柱体の杭頭の上面とを略面一になるように形成し、かつ、前記地盤の上面と前記改良柱体の杭頭の上面に盛土材を盛土して成る改良柱体の造成方法において、前記改良柱体の杭頭の上面の周縁に対する前記盛土材内のせん断角をθ、前記盛土材の内部摩擦角をφとした場合に、θ＝９０°−φの式を満たすように設定したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の改良柱体の造成方法であって、前記盛土材内のせん断角θを６０°前後の範囲にしたことを特徴とする。

請求項３の発明は、地盤中に改良柱体の下端部を該地盤の支持層に達しない位置まで造成すると共に、該地盤の上面と該改良柱体の杭頭の上面とを略面一になるように形成し、かつ、前記地盤の上面と前記改良柱体の杭頭の上面に盛土材を盛土して成る改良柱体の造成方法において、前記改良柱体の杭頭の上面の周縁に対する前記盛土材内せん断角をθ、前記盛土材の内部摩擦角をφとした場合に、θ＞９０°−φの式を満たすように設定したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の改良柱体の造成方法であって、前記盛土材内のせん断角θを６０°以上の範囲にしたことを特徴とする。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、改良柱体の下端部を地盤の支持層に達する位置まで造成する着底方式の改良柱体の造成方法において、改良柱体の杭頭の上面の周縁に対する盛土材内のせん断角をθ、盛土材の内部摩擦角をφとした場合に、θ＝９０°−φの式を満たすように設定したことにより、地盤の各改良柱体間の未改良部分の沈下量を抑制することができると共に、改良柱体の本数を減らすことができる。これにより、地盤の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。

請求項２の発明によれば、着底方式の改良柱体の造成方法において、盛土材内のせん断角θを６０°前後の範囲にしたことにより、地盤の各改良柱体間の未改良部分の沈下量を抑制することができると共に、改良柱体の本数を減らすことができる。これにより、地盤の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。

請求項３の発明によれば、改良柱体の下端部を地盤の支持層に達しない位置まで造成するフローティング方式の改良柱体の造成方法において、改良柱体の杭頭の上面の周縁に対する盛土材内せん断角をθ、盛土材の内部摩擦角をφとした場合に、θ＞９０°−φの式を満たすように設定したことにより、地盤の各改良柱体間の未改良部分の沈下量を抑制することができると共に、改良柱体の本数を減らすことができる。これにより、地盤の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。

請求項４の発明によれば、フローティング方式の改良柱体の造成方法において、盛土材内のせん断角θを６０°以上の範囲にしたことにより、地盤の各改良柱体間の未改良部分の沈下量を抑制することができると共に、改良柱体の本数を減らすことができる。これにより、地盤の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。

図１に示すように、軟弱地盤（地盤）１０中にソイルセメントコラム（改良柱体）１５の下端部１５ｂを該軟弱地盤１０の下方の支持層１１に達する所定の位置まで造成してある。さらに、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとを略面一になるように形成し、かつ、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａに沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土してある。

次に、この着底方式のソイルセメントコラム１５の造成方法による軟弱地盤１０の地盤改良の手順について説明する。

まず、軟弱地盤１０中にソイルセメントコラム１５をその下端部１５ｂが支持層１１に達する所定の位置まで造成する。この造成の際に、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとが略面一になるように施工する。

次に、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａに沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土する。この際、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、
(数１)
θ＝９０°−φ
上記の数１の式を満たすように設定する。

この時、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム（改良柱体）１５，１５間の未改良部の沈下量Ｓｃ（ｍ）は、下記の数２の式によって求められる。
(数２)
Ｓｃ＝Ｓ_０・（ΔＰｃ／ΔＰ）
ここに、Ｓ_０：無処理での沈下量（ｍ）、ΔＰｃ：未改良部に作用する盛土荷重（ｋＮ／ｍ^２）、ΔＰ：全盛土荷重（ｋＮ／ｍ^２）、である。

また、ΔＰ、ΔＰｃは、下記の数３、数４、数５の各式より求められる。
(数３)
ΔＰ＝Ｖ・γ／（λ＋ｄ）^２
ここに、Ｖ：全盛土体積（ｍ^３）｛＝（λ＋ｄ）^２×Ｈ｝、γ：盛土の密度（ｋＮ／ｍ^３）、λ：改良柱体間の距離（ｍ）、ｄ：改良柱体の直径（ｍ）、Ｈ：盛土の高さ（ｍ）、である。

ここに、Ｖｃ：未改良部に荷重を作用させる盛土体積（ｍ^３）、である。

さらに、Ｖｃは、下記の数５の式より求められる。

また、ソイルセメントコラム（改良柱体）１５の沈下量Ｓｐは、下記の数６の式によって求められる。
(数６)
Ｓｐ＝（ΔＰｐ／Ｅ）・Ｌ
ここに、ΔＰｐ：改良柱体に作用する盛土荷重（ｋＮ／ｍ^２）、Ｅ：改良柱体の変形係数（ｋＮ／ｍ^２）、Ｌ：改良柱体の長さ（ｍ）、である。

また、改良柱体に作用する盛土荷重ΔＰｐは、下記の数７，数８、数９の各式より求められる。
(数７)
Ｅ＝１００・ｑｕ
(数８)
ΔＰｐ＝Ｖｐ・γ／（ｄ／４）^２π
(数９)
Ｖｐ＝Ｖ−Ｖｃ
ここに、ｑｕ：改良柱体の一軸圧縮強さ（ｋＮ／ｍ^２）、Ｖｐ：改良柱体に荷重を作用する盛土体積（ｍ^３）、である。また、このとき常に、ΔＰｐ＜ｑｕである。

さらに、深層混合処理改良されたソイルセメントコラム（改良柱体）１５と各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の不同沈下量ΔＳ（ｍ）は、ソイルセメントコラム１５の杭頭の沈下量Ｓｐと各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃより下記の数１０の式によって求められる。
(数１０)
ΔＳ＝Ｓｃ−Ｓｐ
このように、ソイルセメントコラム１５の下端部１５ｂを軟弱地盤１０の下方の支持層１１に達する所定の位置まで造成する着底方式の改良柱体の造成方法において、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、前記数１のθ＝９０°−φの式を満たすように設定したことにより、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃを抑制することができると共に、ソイルセメントコラム１５の本数を減らすことができる。これにより、軟弱地盤１０の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。特に、盛土材１２内のせん断角θを６０°に設定すると、軟弱地盤１０の地盤改良をより効果的に行うことができる。

図２は本発明の第２実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。

図２に示すように、軟弱地盤（地盤）１０中にソイルセメントコラム（改良柱体）１５の下端部１５ｂを該軟弱地盤１０の下方の支持層１１に達する所定の位置まで造成してある。さらに、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとを略面一になるように形成し、かつ、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａに敷砂を敷設してサンドマット１３を形成すると共に、その表面をシート１４で覆って表層を強化した後で、沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土してある。

まず、軟弱地盤１０の上面１０ａに敷砂を敷設してサンドマット１３を形成する。次に、軟弱地盤１０中にソイルセメントコラム１５をその下端部１５ｂが支持層１１に達する所定の位置まで造成する。この造成の際に、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとが略面一になるように施工する。

次に、軟弱地盤１０の上面１０ａに敷設されたサンドマット１３上をシート１４で覆ってその表層を強化した後で、該シート１４上に沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土する。この際、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対するサンドマット（敷砂）１３内のせん断角をθ′及び盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、
(数１１)
θ′＜θ＝９０°−φ
上記の数１１の式を満たすように設定する。

このように、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する敷砂１３内のせん断角をθ′及び盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、上記の数１１のθ′＜θ＝９０°−φの式を満たすように設定したことにより、前記第１実施形態と同様に、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃをより一段と抑制することができると共に、ソイルセメントコラム１５の本数をより一段と減らすことができる。これにより、軟弱地盤１０の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。特に、盛土材１２内のせん断角θを５５°〜６０°の範囲に設定すると、軟弱地盤１０の地盤改良をより効果的に行うことができる。

図３は本発明の第３実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。

前記第２実施形態ではサンドマット（敷砂）１３の表層をシート１４で覆うことにより強化したが、この第３実施形態の改良柱体の造成方法では、サンドマット（敷砂）１３の表層（全層でも良い。原地盤を含んでも良い。）１３ａを、例えばセメントや生石灰等の図示しない固化材で固化した点のみが異なる。尚、前記第２実施形態と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

この第３実施形態でも、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する敷砂１３内のせん断角をθ′及び盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、上記の数１１のθ′＜θ＝９０°−φの式を満たすように設定したことにより、前記第１実施形態と同様に、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃをより一段と抑制することができると共に、ソイルセメントコラム１５の本数をより一段と減らすことができる。これにより、軟弱地盤１０の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。特に、盛土材１２内のせん断角θを５５°〜６０°の範囲に設定すると、軟弱地盤１０の地盤改良をより効果的に行うことができる。

図４は本発明の第４実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。

図４に示すように、軟弱地盤（地盤）１０中にソイルセメントコラム（改良柱体）１５の下端部１５ｂを該軟弱地盤１０の下方の支持層１１に達しない所定の位置まで造成してある。さらに、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとを略面一になるように形成し、かつ、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａに沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土してある。

次に、このフローティング方式のソイルセメントコラム１５の造成方法による軟弱地盤１０の地盤改良の手順について説明する。

まず、軟弱地盤１０中にソイルセメントコラム１５をその下端部１５ｂが支持層１１に達しない所定の位置まで造成する。この造成の際に、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとが略面一になるように施工する。

次に、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａに沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土する。この時、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、
(数１２)
θ＞９０°−φ
上記の数１２の式を満たすように設定する。

このように、ソイルセメントコラム１５の下端部１５ｂを軟弱地盤１０の下方の支持層１１に達しない所定の位置まで造成するフローティング方式の改良柱体の造成方法において、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、上記数１２のθ＞９０°−φの式を満たすように設定したことにより、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃを抑制することができると共に、ソイルセメントコラム１５の本数を減らすことができる。これにより、軟弱地盤１０の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。特に、盛土材１２内のせん断角θを８２°〜８４°に設定すると、軟弱地盤１０の地盤改良をより効果的に行うことができる。

図５は本発明の第５実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。

図５に示すように、軟弱地盤（地盤）１０中にソイルセメントコラム（改良柱体）１５の下端部１５ｂを該軟弱地盤１０の下方の支持層１１に達しない所定の所定の位置まで造成してある。さらに、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとを略面一になるように形成し、かつ、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａに敷砂を敷設してサンドマット１３を形成すると共に、その表面をシート１４で覆って表層を強化した後で、沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土してある。

まず、軟弱地盤１０の上面１０ａに敷砂を敷設してサンドマット１３を形成する。次に、軟弱地盤１０中にソイルセメントコラム１５をその下端部１５ｂが支持層１１に達しない所定の位置まで造成する。この造成の際に、軟弱地盤１０の上面１０ａとソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａとが略面一になるように施工する。

次に、軟弱地盤１０の上面１０ａに敷設されたサンドマット１３上をシート１４で覆ってその表層を強化した後で、該シート１４上に沈下の虞の少ない良質な土砂等の盛土材１２を盛土する。この際、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対するサンドマット（敷砂）１３内のせん断角をθ′及び盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、
(数１３)
θ′＜θ＞９０°−φ
上記の数１３の式を満たすように設定する。

このように、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する敷砂１３内のせん断角をθ′及び盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、上記の数１３のθ′＜θ＞９０°−φの式を満たすように設定したことにより、前記第４実施形態と同様に、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃをより一段と抑制することができると共に、ソイルセメントコラム１５の本数をより一段と減らすことができる。これにより、軟弱地盤１０の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。特に、盛土材１２内のせん断角θを７５°〜８２°の範囲に設定すると、軟弱地盤１０の地盤改良をより効果的に行うことができる。

図６は本発明の第６実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。

前記第５実施形態ではサンドマット（敷砂）１３の表層をシート１４で覆うことにより強化したが、この第６実施形態の改良柱体の造成方法では、サンドマット（敷砂）１３の表層（全層でも良い。原地盤を含んでも良い。）１３ａを、例えばセメントや生石灰等の図示しない固化材で固化した点のみが異なる。尚、前記第５実施形態と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

この第６実施形態でも、ソイルセメントコラム１５の杭頭の上面１５ａの周縁に対する敷砂１３内のせん断角をθ′及び盛土材１２内のせん断角をθ、盛土材１２の内部摩擦角をφとした場合に、上記の数１３のθ′＜θ＞９０°−φの式を満たすように設定したことにより、前記第４実施形態と同様に、軟弱地盤１０の各ソイルセメントコラム１５，１５間の未改良部分の沈下量Ｓｃをより一段と抑制することができると共に、ソイルセメントコラム１５の本数をより一段と減らすことができる。これにより、軟弱地盤１０の地盤改良を短期間かつ低コストで行うことができる。特に、盛土材１２内のせん断角θを７５°〜８２°の範囲に設定すると、軟弱地盤１０の地盤改良をより効果的に行うことができる。

尚、前記各実施形態によれば、ソイルセメントコラムで改良柱体を構成したが、ソイルセメントコラム以外の改良柱体に前記各実施形態を適用できることは勿論である。

本発明の第１実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。本発明の第２実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。本発明の第３実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。本発明の第４実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。本発明の第５実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。本発明の第６実施形態の改良柱体の造成方法により造成された地盤の断面図である。従来の軟弱地盤の改良構造を示す断面図である。

符号の説明

１０軟弱地盤（地盤）
１０ａ上面
１１支持層
１２盛土材
１３サンドマット（敷砂）
１４シート
１５ソイルセメントコラム（改良柱体）
１５ａ杭頭の上面
１５ｂ下端部

Claims

地盤中に改良柱体の下端部を該地盤の支持層に達する位置まで造成すると共に、該地盤の上面と該改良柱体の杭頭の上面とを略面一になるように形成し、かつ、前記地盤の上面と前記改良柱体の杭頭の上面に盛土材を盛土して成る改良柱体の造成方法において、
前記改良柱体の杭頭の上面の周縁に対する前記盛土材内のせん断角をθ、前記盛土材の内部摩擦角をφとした場合に、
θ＝９０°−φ
の式を満たすように設定したことを特徴とする改良柱体の造成方法。
請求項１記載の改良柱体の造成方法であって、
前記盛土材内のせん断角θを６０°前後の範囲にしたことを特徴とする改良柱体の造成方法。
地盤中に改良柱体の下端部を該地盤の支持層に達しない位置まで造成すると共に、該地盤の上面と該改良柱体の杭頭の上面とを略面一になるように形成し、かつ、前記地盤の上面と前記改良柱体の杭頭の上面に盛土材を盛土して成る改良柱体の造成方法において、
前記改良柱体の杭頭の上面の周縁に対する前記盛土材内せん断角をθ、前記盛土材の内部摩擦角をφとした場合に、
θ＞９０°−φ
の式を満たすように設定したことを特徴とする改良柱体の造成方法。
請求項３記載の改良柱体の造成方法であって、
前記盛土材内のせん断角θを６０°以上の範囲にしたことを特徴とする改良柱体の造成方法。