JP2005146609A

JP2005146609A - 地盤改良方法

Info

Publication number: JP2005146609A
Application number: JP2003384233A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Mannami; 一朗万波; Toshimori Kojima; 利司小嶋; Mitsuo Wada; 光夫和田
Original assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Current assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】スラッジの処理問題の解決および有効利用による地盤改良。
【解決手段】粒状物３は、スラッジに１重量％以上の生石灰または石灰系固化材を混合し造粒された粒状物からなっている。ケーシング１を水面７下の軟弱地盤６中に埋設する。ケーシング１を所定の深さまで埋設する。ホッパー２からケーシング１内に粒状物３を投入する。投入が完了したらケーシング１の底部の蓋４を開け、ケーシング１を上昇せしめる。粒状物３は、ケーシング１の下端から地盤６中に排出し、地盤改良パイル５が形成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、土木建設工事の軟弱地盤の改良工法、特にサンドドレーン工法に関し、軟弱地盤にパイル状に打設し、間隙水の排水によって軟弱地盤や液状化地盤を改良する地盤改良方法に関するものである。

軟弱地盤にパイルを打設する地盤改良方法としてサンドドレーン工法が知られている。この工法の代表的な作業工程は以下の通りである。下端の蓋を閉じたケーシングを軟弱地盤中に土を押しのけながら埋設して地盤中に内部が空のケーシングによる孔を穿孔する。内部が空の該ケーシング内に砂礫、砂利およびスラグ等を主成分とする粒状材料からなるドレーン材を投入し充填する。充填完了したケーシングの下端の蓋を開け、投入したドレーン材を押さえながらケーシングを上方に引抜く。このような工程により、地盤中にサンドドレーンがパイル状に打設される。

また、軟弱地盤にパイルを打設する他の工法としてサンドコンパクションパイル工法（「ＳＣＰ」という）が知られている。我々はＳＣＰのパイルの打設材料としてスラッジからなる粒状物を開発し特許文献１を提案している。

特開２００２−１０５９４４号公報（特願２０００−２９６０６５号）

特許文献１は、スラッジに生石灰または生石灰系の改良材を添加し混合して造粒された粒状物を用いてサンドコンパクションパイル工法（ＳＣＰ）に適用し剪断力の向上を期待する方法である。粒状物の製造方法についても開示している。その内容は、上記のスラッジからなる粒状物を用い、起振機やロッド等により突き固めながらケーシングを引き上げて、軟弱地盤中に締め固めた状態のパイルを打設するものである。投入されたスラッジからなる粒状物同士が生石灰の硬化反応によって結合力が大きくなり、パイル自身の剪断強度の増加を図ることができる。また、スラッジからなる粒状物を製造する方法として我々は特許文献２を提案している。

特開２０００−３３４４９５号公報（特願平１１−１４９１３２号）

サンドドレーン工法においてドレーン材として使用される砂や砂利（「砂材」という）は粒度規定が厳粛で、特に細粒分の管理が難しい。良品質の砂は枯渇傾向にあるため非常に高価であり、調達困難な状況にある。サンドドレーン工法の信頼性はひとえに砂材の品質に掛かっており、不良砂材を使用するとドレーン効果が減少し、目的の地盤改良効果が発揮されない。また、品質の良い砂材を得るためには細粒分を水洗により除去する必要がある。このときに多量のスラッジが発生する。このスラッジは産業廃棄物として処理する必要があるため、処理費用が材料価格のコスト高を招いている。更に、処分地の確保が困難になりつつあり環境への影響も問題がある。

この発明は、サンドドレーン工法の改良に関し、スラッジの有効利用に着目し、パイル自身の剪断強度の増加を図ることができ、工事の信頼性を損なわずに材料価格のコストを下げることができ、資源の有効利用を図ることができる地盤改良方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、内部が空になるようにしてケーシングを地盤中に埋設し、埋設された前記ケーシング内にドレーン材を投入し、投入完了した前記ケーシングを引抜くことにより地盤改良パイプを形成する地盤改良方法において、前記ドレーン材としてスラッジに生石灰または生石灰系固化材を添加し混合して造粒された粒状物を用いることに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、内部が空になるようにしてケーシングを地盤中に埋設し、埋設された前記ケーシング内にドレーン材を投入し、投入完了した前記ケーシングを引抜くことにより地盤改良パイルを形成する地盤改良方法において、前記ドレーン材として、スラッジに生石灰または生石灰系固化材を添加し混合して造粒された粒状物と、砂礫、砂利およびスラグのうちの少なくとも１つを主成分とする粒状物とを混合して得られた粒状物を用いることに特徴を有するものである。

スラッジに生石灰または生石灰系固化材を添加してなる粒状物、あるいは、該粒状物と砂礫、砂利やスラグ等とを混合した粒状物をドレーン材として用いるため、軟弱地盤中にサンドドレーン工法によりパイル状に打設された粒状物は、打設による細粒化や変形がなく、水中においても崩壊することがなく、粒状物同士間に隙間を保つため、透水性の高い鉛直方向の排水路、サンドドレーンを造成することができる。

本発明に用いる粒状物は、ドレーン材の粒度規定範囲に調整可能であり、生石灰または生石灰系固化材を含有するため、細粒化および水中崩壊のない固結塊の材料を得ることができ、構築されたパイルは生石灰等の硬化反応により長期にわたり強度増加作用があるため耐久性に優れている。

本発明に用いる粒状物は、フィルタープレス等により脱水したそのままの含水比状態のスラッジに生石灰等の改良材を混合するので、含水比調整を実施するための乾燥工程を省略でき、また、混合する固化材料が少なく製造コストが安価になる。

粒状物を構成するスラッジは、各工場において含水比、粒度や成分等の品質が安定であり、且つ、工場内の管理されたプラントにおいて生石灰等の固化材を混合し造粒するため品質が安定したドレーン材を構築することができる。

本発明に用いる粒状物は砂状でありハンドリング性が良好で、砂を用いた場合と同様の施工機械によりパイルに打設することができる。

スラッジを資源化することができるため、品質の良い砂材の製造コスト高騰の抑制および資源の有効活用が可能になり、スラッジの処理に関する費用、堆積場所および環境等の問題を解決することができる。

次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

まず、本発明に用いる粒状物について説明する。本発明においては、サンドドレーン工法のドレーン材の材料としてスラッジから造粒される粒状物を用いる。スラッジは、通常産業廃棄物として排出されるものであり下記に例示されるもの等をいう。
（１）砕石現場において、砕石の破砕時に砕石に付着した微粉分（岩石粉、粘土粉等）を、水を用いて洗い流した場合の水洗い後に発生する微粉分を含むスラッジ。
（２）砂や砂利の採石場において、砂や砂利を得るために粘土等の微粉分を水洗により除去するときに発生した微粉分を含むスラッジ。

上記（１）、（２）に示される砕石、砂や砂利の洗石時に発生するスラッジに、少量（１重量％以上）の生石灰または石灰系固化材を混合し造粒した粒状物（以下、「粒状物Ａ」という）を製造する。例えば、フィルタープレス等により脱水したそのままの含水状態のスラッジに対して生石灰等を混合して造粒する。粒状物Ａの製造法方として特許文献２に開示のスラッジの細粒化処理方法等を用いる。この粒状物Ａは最大粒径２０ｍｍ、７５μｍ未満（−７５μｍ）の細粒分の含有率を１０％以下に調整された砂状とするのが好ましい。このような粒状物を調製することによりハンドリング性能が非常に良好なものとなる。

また、上記粒状物Ａを、サンドドレーン工法のドレーン材として従来から用いられている砂礫、砂利およびスラグ等からなる粒状材料に１重量％以上混合して粒状物Ｂとし、ドレーン材として用いることもできる。

更に、上記粒状物ＡおよびＢは、製造後の養生期間を持つことにより、粒状物自身の硬化反応が進み、結束度の大きい粒状物となる。

粒状物ＡあるいはＢをドレーン材として用いサンドドレーン工法によって軟弱地盤中にパイル状に打設すると、粒状物は打設による細粒化や変形がなく、また、水中においても崩壊することがなく、粒状物同士間に隙間を保つため、１×１０^-2ｃｍ／ｓｅｃ以上の透水性を有する、透水性の高い鉛直方向の排水路、サンドドレーンが造成できる。

図１は、この発明の実施の形態に係るサンドドレーン工法の施工順序を示す説明図である。図１に示す粒状物３は、上記に述べたスラッジに１重量％以上の生石灰または石灰系固化材を混合し造粒された粒状物からなっている。また、この粒状物を、従来からドレーン材として用いられている砂礫、砂利およびスラグのうちの少なくとも１つを主成分とする粒状物に１重量％以上の割合で混合してなる粒状物を用いても良い。

ケーシング１の底部の蓋４は閉塞されている。ケーシング１の上部にはホッパー２が配されている。ケーシング１を所定の埋設および吊上げ手段（図示せず）により水面下の軟弱地盤６中に埋設する。７は水面である。ケーシング１を所定の深さまで埋設したら停止する。底部の蓋４が閉塞されているのでケーシング１は内部が空になった状態で埋設される。かくして、ケーシング１によって孔が穿孔される。次いで、ホッパー２からケーシング１内に粒状物３を、投入した粒状物３の上端面がケーシング１の上端部まで達するように投入する。

投入が完了したら、ケーシング１の底部の蓋４を開け、ケーシング１内に堆積した粒状物３の上端面（天端）を押さえながらケーシング１を上昇せしめる。粒状物３は、ケーシング１の下端から地盤６中に排出し、地盤改良パイル５が形成される。ケーシング１内の粒状物３は、自重および圧縮手段８、あるいは、圧縮空気の圧力などにより地盤に排出される。

なお、サンドドレーン工法には、図２〜５に示す、振動打込み式、振動打込み式（袋詰め）、ウオータージェット式、オーガー式など種々の工法があり、本発明を適用することができる。これらの工法では、ケーシングとして、ケーシングパイプ、マンドレル、袋などが種々適用される。

サンドドレーン工法は、ケーシングを引き上げるときにケーシング内に投入したドレーン材を、起振機やロッド等で突き固めるいわゆる締め固め打設をしない点がサンドコンパクションパイル工法と異なる。

この発明の実施の形態に係るサンドドレーン工法の施工順序を示す説明図である。サンドドレーン工法の１例である振動打込み式の施工順序を示す説明図である。サンドドレーン工法の１例である振動打込み式（袋詰め）の施工順序を示す説明図である。サンドドレーン工法の１例であるウオータージェット式の施工順序を示す説明図である。サンドドレーン工法の１例であるウオーガー式の施工順序を示す説明図である。

符号の説明

１ケーシング
２ホッパー
３粒状物
４蓋
５地盤改良パイル
６軟弱地盤
７水面
８圧縮手段

Claims

内部が空になるようにしてケーシングを地盤中に埋設し、埋設された前記ケーシング内にドレーン材を投入し、投入完了した前記ケーシングを引抜くことにより地盤改良パイルを形成する地盤改良方法において、前記ドレーン材としてスラッジに生石灰または生石灰系固化材を添加し混合して造粒された粒状物を用いることを特徴とする地盤改良方法。
内部が空になるようにしてケーシングを地盤中に埋設し、埋設された前記ケーシング内にドレーン材を投入し、投入完了した前記ケーシングを引抜くことにより地盤改良パイルを形成する地盤改良方法において、前記ドレーン材として、スラッジに生石灰または生石灰系固化材を添加し混合して造粒された粒状物と、砂礫、砂利およびスラグのうちの少なくとも１つを主成分とする粒状物とを混合して得られた粒状物を用いることを特徴とする地盤改良方法。