本发明涉及一种地基改良方法。
背景技术：
一直以来，作为地基改良施工方法的1种，已知有使用了地螺钻的施工方法。例如，专利文献1中公开了如下施工方法：一边使地螺钻正转、一边形成规定深度的挖掘孔，之后，使地螺钻以低速反转，并且施加垂直方向的轴向力，对利用地螺钻从地表部投入的骨料施加水平方向的力，将挖掘孔的周围和挖掘孔内压紧。该地基改良施工方法中，使用包含生石灰的骨料，对环境的适合性优异，能够将挖掘孔的周围有效地压紧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-357898号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
然而，在河川区域周边的地面等含有比较多腐殖土的地基中，来源于腐殖土所含的腐殖酸的成分阻碍地基的压紧效果，因此，通过专利文献1中记载的方法无法得到充分的压紧效果。
本发明解决上述技术问题，其目的在于提供一种即使是含有腐殖土的地基，也能够得到充分的地基的压紧效果的地基改良施工方法。
用于解决技术问题的手段
本发明的一个实施方式所涉及的地基改良方法包括：一边使地螺钻正转、一边形成规定深度的挖掘孔，之后，从地表部向所述挖掘孔投入含有腐殖土的骨料和含有硫酸铝的固化材料，使所述地螺钻反转，并且施加垂直方向的轴向力，由此对所述骨料和所述固化材料施加水平方向的力，将挖掘孔的周围和挖掘孔内压紧的工序。
发明的效果
根据本发明的实施方式，能够提供一种即使是含有腐殖土的地基，也能够得到充分的地基的压紧效果的地基改良施工方法。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的地基改良施工方法中挖掘开始初期的地表周边的截面图。
图2是本实施方式所涉及的地基改良施工方法中形成了挖掘孔的状态的地表周边的截面图。
图3是本实施方式所涉及的地基改良施工方法中使地螺钻反转并投入了骨料的状态的地表周边的截面图。
图4是本实施方式所涉及的地基改良施工方法中使地螺钻反转并投入了固化材料的状态的地表周边的截面图。
图5是本实施方式所涉及的地基改良施工方法中使地螺钻反转并进行了压紧操作的状态的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。
对于本发明的优选的实施方式，一边参照附图一边进行详细地说明。此外，以下说明的实施方式并不是来限定权利要求所记载的本发明的内容。另外，以下说明的构成不一定全都是本发明的必需要件。
(地螺钻的结构例)
以下，参照图1来说明本实施方式所涉及的地螺钻的概略结构例。本实施方式所涉及的地螺钻5连接于例如拖车等工作车上使用。更具体而言，如图1所示，在拖车等工作车的动臂1的前端连结在垂直方向上延伸的导杆2的一端侧。并且，该导杆2的另一端侧直立设置于地表部3。在导杆2的上方侧可移动地设有带减速机的旋转单元4，在该旋转单元4可转动地垂直设置有地螺钻5。地螺钻5具有筒部6、和设置于该筒部6的外周的螺旋螺钉状的挖掘翼7。并且，在地螺钻5的下端侧设有尖锐的圆锥部8。
(地基改良施工方法的步骤例)
接下来，参照图1～图5说明使用了本实施方式所涉及的地螺钻5的地基改良施工方法的步骤例。
本实施方式所涉及的地基改良施工方法是对于含有腐殖土的地基特别有效的地基改良施工方法，但即使是不含腐殖土的地基也能够适用。一般而言，含有腐殖土的地基中，由于来源于腐殖土所含的腐殖酸的成分阻碍地基的压紧效果，因此，地基改良变得困难。如后述的实施例所示，本实施方式所涉及的地基改良施工方法即使是全部量为腐殖土也能够发挥压紧效果，因此，即使是不含腐殖土的地基也发挥同样以上的效果。
同样地，本实施方式所涉及的地基改良施工方法中，作为骨料也能够使用含有腐殖土的骨料，例如，能够以相对于骨料总量为50重量％以上的比例使用腐殖土，更优选能够将骨料全部量设为腐殖土。例如，能够直接使用通过地螺钻的挖掘而排出的腐殖土，因此，能够控制地基改良施工方法的费用。
本实施方式所涉及的地基改良施工方法中，首先，在进行地基改良的地表部3，进行试钻(boring)并从地下采取样品，进行规定的试验。由此，计算出后述的各种数据。
接下来，通过使地螺钻5在挖掘方向上旋转，如图1和图2所示，形成规定深度的挖掘孔11。之后，如图3所示，使地螺钻5以低速反转，从地表部3向该挖掘孔11投入至少含有腐殖土12的骨料。此时，将施加于地螺钻5的垂直载荷w的轴向力设为2～3吨左右，将地螺钻5的转速设为每分钟25转以下、优选为每分钟20转左右。
通过将施加于地螺钻5的垂直载荷w和转速设为上述值，腐殖土12和固化材料14能够有效地获得朝向水平方向的力，从而能够有效地压紧挖掘孔11的周围的地基。此外，在包括地螺钻5和旋转单元4的自重为2～3吨左右时，该例中，不额外设置负重等，而能够获得垂直载荷w。另外，在将垂直载荷w设定得较大时，在旋转单元4设置未图示的负重、或者通过在旋转单元4连结未图示的线材等并将该线材卷绕等来附加向下的载荷即可。
腐殖土12例如能够使用通过地螺钻5的挖掘而排出的腐殖土。
作为腐殖土12的投入量，为改良地基容积的6％左右至低于10％，优选为6％左右至7％左右。此外，改良地基容积是指改良地基之处的面积乘以挖掘孔11的挖掘深度所得到的值。
如此投入腐殖土12后，一边使地螺钻5反转、一边投入规定量的腐殖土12，然后，如图4所示，将固化材料14投入到挖掘孔11。固化材料14通过反转的地螺钻5的螺旋传输作用而输送至挖掘孔11的下部，遍及挖掘孔11的深度方向整体。固化材料14的投入结束后，也通过使地螺钻5反转，增大由所投入的腐殖土12和固化材料14产生的横向应力，产生挖掘孔11周围的超孔隙水压力并促进排水，由此促进压紧。此外，也可以在投入能够堵塞挖掘孔11的程度的腐殖土12之后，投入规定量的固化材料14，之后，追加投入腐殖土12。
如果使地螺钻5反转，则对于腐殖土12和固化材料14，在挖掘孔11内，主要是粒径大的固化材料14向外周侧移动。这与液体中的颗粒的沉降速度在其粒径越大时越快的现象类似，换个例子来说，是与泥石流时越大的颗粒越在前面出现类似的现象。另外，由于粒径大，与水分的反应需要时间，因此，容易移动至外侧。
作为固化材料14的种类，能够使用将硫酸铝和生石灰、高炉矿渣、水泥以规定的分量混合而得到的材料。对于固化材料14的详细内容，在后详述。
作为固化材料14的投入量，通常相对于腐殖土整体为7重量％左右。
固化材料14的粒径优选大于腐殖土12的粒径，具体而言，为30mm以上60mm以下，优选为40mm以上50mm以下。固化材料14的粒径小于30mm时，有时固化材料14向外侧的移动不充分。此外，是由于固化材料14的粒径超过50mm时难以作为市售品获得的经济上的方面、以及超过50mm时施加于地螺钻5的挖掘翼7的阻力变大而难以传输至挖掘孔11的底部。
(地基改良施工方法的作用)
对于上述说明的本实施方式所涉及的地基改良施工方法的作用进行说明。搅拌粘性土时，粘性土液状化。如果将粘性土以该状态放置，则失去液性的性质而成为硬的状态，但在该搅拌为无规且以接近静态(接近静态土压力系数的状况)的应力加压时，结构排列从不完全取向结构变为取向结构。该现象已知为触变现象。
另一方面，在高速公路等的填土试验中，观察到实际的位移值与理论值之间有差异，该差异被解释为因各向异性压紧引起的剪切强度的增加。即，研究地基中的因素时，各向同性压紧为特殊的情况，通常情况下有效土覆盖压和横向的约束压力的值不同。地基中的形变仅在铅垂(垂直)方向上发生，而在水平方向上不发生形变。因此，将符合这样的地基中的应力和形变的条件的压紧试验称为现在k0试验。静态土压力系数k0的值与0.95－sinφ′近似(φ′为土中的内部摩擦角)。
并且，通过一边以与静态土压力系数接近的力施加大致水平方向的应力、一边缓慢加压，从而在地基内几乎均匀地发生应力的增加。该加压能够通过使地螺钻5反转并控制其重量和转速来调节。
如此，通过使贯穿到地基中的地螺钻5反转，将腐殖土12压入软土地基中，在地基中做成土桩15并促进压紧效果，并且利用由该土桩15周边的固化剂、孔隙水和土颗粒引起的一系列的化学反应，大范围促进地基的压紧效果(物理效果)，并且能够长期持续粘结(cementation)(化学效果)。
物理上，通过土桩15的制成，使横向应力增大并产生超孔隙水压力而促进排水，由此促进压紧。土桩15本身几乎不发生固结沉降并且支撑力也大，因此，有助于增大地基的支撑力。
(固化材料)
作为本实施方式所涉及的地基改良施工方法中的固化材料14的种类，能够使用将硫酸铝和生石灰、高炉矿渣、水泥以规定的分量混合而得到的材料。
《硫酸铝》
一般而言，在腐殖土的地基中，通过上述说明的使用地螺钻的地基改良施工方法无法得到地基的压紧效果。这是由于来源于腐殖土所含的腐殖酸的成分阻碍地基的压紧效果。
然而，通过将硫酸铝用作固化材料的一成分，使腐殖土凝结，减小表面积，由此能够抑制因腐殖酸引起的反应的阻碍。另外，硫酸铝为弱酸性，发挥抑制固化处理后土壤的ph上升并且保持为中性的作用。
此外，作为硫酸铝，可以列举无水铝、硫酸铝14～18水合物等，本发明在这方面没有限定，但从获取性的观点考虑，优选使用硫酸铝16水合物。
硫酸铝的含量优选相对于固化材料的总重量设为3重量％～5重量％的范围内。硫酸铝的含量低于3重量％时，存在对于腐殖土的效果减弱的担忧，另外，超过5重量％时，有可能对生石灰的放热反应带来不良影响。
《生石灰》
生石灰以石灰石(caco3)为原料，通过在900℃以上的高温进行烧成引起脱碳作用(脱co)来生成。
生石灰cao生成腐殖土中的水分和熟石灰ca(oh)2。在该反应中，例如生石灰10kg变成熟石灰时，使土中的孔隙水约4.3kg的水变成结晶水。另外，所产生的热促进孔隙水的蒸发。在腐殖土等高含水比的土中，含水比的下降大大有助于强度表现。
生石灰的含量优选相对于固化材料的总重量设为30重量％～35重量％的范围内。生石灰的含量低于30重量％时，降低含水比的能力减弱，有可能强度表现降低，另外，超过35重量％时，生石灰饱和，有可能降低改良土的强度。
《高炉矿渣》
高炉矿渣是指将利用钢厂的高炉制造生铁时副产生的矿渣进行微粉碎而得到的物质。高炉矿渣具有起因于与水泥中的石膏的水合反应而产生的氢氧化钙而发生固化的特性，由此提高土壤的强度。
作为高炉矿渣，可以列举缓冷矿渣、粒状高炉矿渣(granulatedblastfurnaceslag)等，从粒径小且与其他成分均匀混合的观点考虑，优选使用粒状高炉矿渣。
高炉矿渣的含量优选相对于固化材料的总重量设为30重量％～35重量％的范围内。高炉矿渣的含量低于30重量％时，存在强度不足的担忧，超过35重量％时，有可能对水泥的作用带来不良影响。
《水泥》
水泥是指：将对包含石灰石、粘土、硅石等的原料进行干燥、粉碎、混合而得到的物质在窑内进行烧成，骤冷而制成熟料，在熟料中添加石膏和其他材料并进行微粉碎而得到的物质。
该水泥中所含的石膏是以硫酸钙为主成分的矿物，通过与上述的高炉矿渣反应而固化，从而提高腐殖土的强度。作为石膏的种类，在本发明中并不限定，能够使用无水石膏、半水石膏、二水石膏等。
作为能够使用的水泥的种类，没有特别限定，能够使用jisr5210中规定的硅酸盐水泥、jisr5211～5213中规定的混合水泥、jisr5204中规定的生态水泥等。
水泥的含量优选相对于固化材料的总重量设为25重量％～30重量％的范围内。水泥的含量低于25重量％时，对于腐殖土的强度表现有可能降低，另外，超过30重量％时，对与生石灰·高炉矿渣的反应带来影响，有可能强度不足。
此外，在本实施方式中，作为优选的固化材料的实施方式使用了水泥，但也可以使用石膏，而不是水泥。
(实施例)
为了确认本实施方式所涉及的地基改良施工方法的效果，使用各种固化材料的种类，对于通过上述的方法进行地基改良之后的已经压紧的土壤实施土的单轴压缩试验。此外，土的单轴压缩试验通过按照jisa1216的方法实施。
对于所实施的空白材料和固化材料的种类，示于表1中。空白材料全部量设为腐殖土。此外，水泥使用jisr5210中规定的普通硅酸盐水泥。
[表1]
此外，对于实施例1和比较例1至3，分别制作3个试样，试样的养护设为20℃±2℃，养护天数设为9天。
将单轴压缩试验的结果示于表2中。
[表2]
如表2所示，本实施方式所涉及的地基改良施工方法通过使用含有硫酸铝的固化材料，从而即使是腐殖土也能够充分压紧。
另外，对于本实施例，作为空白材料仅使用腐殖土进行了实施。因此，认为通过在包含山砂等的地基等实施，更能够预计到地基的改良效果。
符号的说明
3地表部
4旋转单元
5地螺钻
11挖掘孔
12腐殖土
14固化材料
15土桩
w垂直载荷
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种地基改良施工方法，其特征在于，
包括：一边使地螺钻正转、一边形成规定深度的挖掘孔，之后，从地表部向所述挖掘孔投入含有腐殖土的骨料和以3重量％～5重量％的范围内的比例含有硫酸铝的固化材料，使所述地螺钻反转，并且施加垂直方向的轴向力，由此对所述骨料和所述固化材料施加水平方向的力，将挖掘孔的周围和挖掘孔内压紧的工序，
所述骨料全部量为通过所述挖掘孔排出的腐殖土。
2.如权利要求1所述的地基改良施工方法，其特征在于，
所述固化材料还含有生石灰、高炉矿渣和水泥。
3.如权利要求2所述的地基改良施工方法，其特征在于，
所述固化材料以30重量％～35重量％的范围内的比例含有所述生石灰、以30重量％～35重量％的范围内的比例含有所述高炉矿渣、以25重量％～30重量％的范围内的比例含有所述水泥。
4.(删除)