JP2006118297A - 土壌改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は工法が極めてシンプルな為、工期も短縮できて、施工時費用は安価であるなどの優れた利点を有する土壌改良工法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は土壌改良すべき地盤面に間隔をおいて溝条を掘削し、溝条内の土壌に、略灰状をなす粉状炭化物と略灰状をなす粉状炭化物とを略７対３の割合で混合し、土壌改良材を加えて掻き混ぜ、改良土壌を溝条内に埋め戻し、土壌改良を行うべき地盤全体を溝条の深さより浅く掘削し、かつ掘削した土壌に土壌改良材を加えて掻き混ぜ、掻き混ぜ後の改良土壌を掘削した箇所に埋め戻し、埋め戻した土壌改良材入り土壌上を必要に応じて地固めすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土壌改良工法に関するものである。

水はけの悪い地盤の雨水対策、あるいは下水道工事関係で生ずる汚泥処理問題、あるいは公園等内の池などで生ずる汚泥対策、さらには埃対策に課題のある運動用グランドの土質改善など土壌改良の必要性が多々指摘されており、従来より各種の土壌改良工法が提案されている。


特開平８−２６９４５１号公報

しかしながら、前記従来の土壌改良工法では、排水性、すなわち抜群の透水機能（吸水力）を発揮し、雨水を自然のまま速やかに地中に浸透させ、また、冬季の霜柱が発生しにくくなり、さらに、保水性、すなわち含水量の変化に対して土壌の性状変化を抑え、常に一定の含水比に維持安定させる機能を有し、かつ、安全性、すなわち土壌改良材そのものに有害物質は一切含まれておらず、また発熱することがなく、しかも臭気・有機物を封じ込めた状態で再溶出を防止でき、固化性、すなわち高含水による軟弱土壌や泥土処理が固化機能によって再利用が可能となり、持続性、すなわち処理後の土壌は劣化したり、また処理前の土質に戻ることもなく、さらには、低コスト性、すなわち通常客土の搬入等が全く必要なく、粘土質・シルト質・有機質土など各種土質に効果的なので、現場の土をそのまま使用化でき、しかも工法が極めてシンプルな為、工期も短縮できて、施工時費用は安価であるなどの利点を有するものではなかった。

かくして、本発明は前記の課題に対処すべく創案されたものであり、排水性、すなわち抜群の透水機能（吸水力）を発揮し、雨水を自然のまま速やかに地中に浸透させ、また、冬季の霜柱が発生しにくくなり、さらに、保水性、すなわち含水量の変化に対して土壌の性状変化を抑え、常に一定の含水比に維持安定させる機能を有し、かつ、安全性、すなわち土壌改良材そのものに有害物質は一切含まれておらず、また発熱することがなく、しかも臭気・有機物を封じ込めた状態で再溶出を防止でき、固化性、すなわち高含水による軟弱土壌や泥土処理が固化機能によって再利用が可能となり、持続性、すなわち処理後の土壌は劣化したり、また処理前の土質に戻ることもなく、さらには、低コスト性、すなわち通常客土の搬入等が全く必要なく、粘土質・シルト質・有機質土など各種土質に効果的なので、現場の土をそのまま使用化でき、しかも工法が極めてシンプルな為、工期も短縮できて、施工時費用は安価であるなどの優れた利点を有する土壌改良工法を提供することを目的とするものである。

本発明による土壌改良工法は、
土壌改良すべき地盤に間隔をおいて溝条を掘削し、
掘削した溝条内の土壌に、木製廃材を燃焼して形成した略灰状をなす粉状炭化物とペーパースラッジを燃焼して形成した略灰状をなす粉状炭化物とを略７対３の割合で混合し、該混合材を主材料として形成した土壌改良材を加えて掻き混ぜ、
前記掻き混ぜ後の前記土壌改良材入り土壌を溝条内に埋め戻し、
次いで、土壌改良を行うべき地盤全体を前記溝条の深さより浅く掘削し、かつ掘削した土壌に前記土壌改良材を加えて掻き混ぜ、掻き混ぜ後の土壌を前記掘削した箇所に埋め戻し、
埋め戻した土壌改良材入り土壌上を必要に応じて地固めする、
ことを特徴とするものである。

かくして、本発明による土壌改良工法であれば、排水性、すなわち抜群の透水機能（吸水力）を発揮し、雨水を自然のまま速やかに地中に浸透させ、また、冬季の霜柱が発生しにくくなり、次に、保水性、すなわち含水量の変化に対して土壌の性状変化を抑え、常に一定の含水比に維持安定させる機能を有し、次に、安全性、すなわち土壌改良材そのものに有害物質は一切含まれておらず、かつ発熱することがなく、しかも臭気・有機物を封じ込めた状態で再溶出を防止でき、固化性、すなわち高含水による軟弱土壌や泥土処理が固化機能によって再利用が可能となり、持続性、すなわち処理後の土壌は劣化したり、また処理前の土質に戻ることもなく、さらには、低コスト性、すなわち通常客土の搬入等が全く必要なく、粘土質・シルト質・有機質土など各種土質に効果的なので、現場の土をそのまま使用化でき、しかも本発明の工法は極めてシンプルな為、工期も短縮できて、施工時費用は安価であるなどの各種優れた効果を奏する。

従って、本発明による土壌改良工法で改良された改良土壌においては、少雨でもぬかるんだり、また水はけが劣悪で降り止んだ後もしばらく水が引かないことがなく、グランド等の改良土壌においても空気の乾燥時や風などによって土ほこりが舞上がったりすることなく、さらには、軟弱土壌である仮設道路や造成地等の土壌改良が効率よくできて土壌が安定し、また、護岸法面等の工事にも使用できて法面流出を防止でき、その他、駐車場・遊歩道・テニスコート・乗馬パドック等の土壌整備（特に泥土処理・固化）が効率よくできるのである。

以下本発明にかかる土壌改良工法を図に基づいて説明する。

まず、本発明で使用される土壌改良材６につき説明する。

本発明の土壌改良材６は、主として木製廃材を使用するものであり、例えば木製廃材のチップ等を高温状態で燃焼し、いわゆるフライアッシュ（灰化）化させる。すると比重が0.60〜0.65の微細な灰色の無機質の粉状炭化物が生成できる。そして、本発明では木製廃材を主に使用するものであるから、該材料は大量に存在し、もって土壌改良材６の製造コストをきわめて安価にすることが出来る。

また、いわゆるペーパースラッジをも高温状態で燃焼し、いわゆるフライアッシュ（灰化）化させる。するとやはり比重が0.60〜0.65の微細な灰色の無機質の粉状炭化物が生成できる。該材料も大量に存在し、やはり本発明による土壌改良材６の製造コストをきわめて安価にすることが出来る。

しかして、この木製廃材の粉状炭化物とペーパースラッジの粉状炭化物と所定の接着用物質など、例えばアルカリ調整剤・緩衝剤・固化助剤などの添加物を混合して本発明の土壌改良材６が製造される。
ここで、木製廃材の粉状炭化物とペーパースラッジの粉状炭化物と接着用物質との混合割合は、木製廃材の粉状炭化物が略７０％、ペーパースラッジの粉状炭化物が略２０％、接着用物質が略１０％とされる。

しかし、これはあくまで標準的な混合比率であり、改良すべき土壌の性状によっては木製廃材の粉状炭化物が略９０％から４０％の範囲で、ペーパースラッジの粉状炭化物が略４０％から５％の範囲で、また接着用物質が略２０％から数％の範囲内で割合比率を変化させて混合させても構わない。

ここで、前記木製廃材の粉状炭化物とペーパースラッジの粉状炭化物の製造プロセスを説明すると、まず、木製廃材や例えば粘土状ペーパースラッジを乾燥する工程、次いで昇温工程、そして高温での焼成処理等により微細な粉状の炭化物に加工する炭化工程よりなる。

また、その物理特性については、土壌透水性の向上、土壌硬度の低下などの効果が認められており、それはペレット状態（団塊状態）の土壌より粉砕物、粘質土壌において大きい効果が得られると認められている。

次に、化学特性については、酸性土壌の矯正効果が期待される。前記粉状炭化物はアルカリ性であるため、酸性土壌を中性化し、例えば本発明による土壌改良により各種農作物の良好な発育も期待できる。

この粉状炭化物の孔隙は無機物に由来する数ナノメートルほどの小さな孔をあわせ持つとも考えられており、この粉状炭化物は吸水性に優れ、脱臭、吸着などの高い機能性を有し、安価で製造することができる。

しかも、本発明の土壌改良材６は、その主体がいわゆるフライアッシュ（高温熱焼した灰）であるということが大きいものとなっている。すなわち粉状の炭化物は、比重の小さな微細な無機質粉体であり、それが土とよく混合することによって土壌の団粒化を促進し、ひいては多孔質な土粒子を形成するものとなるのである。

次に本発明による土壌改良工法の概略につき説明する。

各図に示す様な溝条２を土壌改良を行うべき施工敷地面（地盤１面）に掘削する。当該溝条２の掘削に際しては、通常幅が略６０センチメートル程度、深さが略５０センチメートル程度とする。

尚、前記深さについては、グランド地面が周りの土地よりも高い、あるいは低い場合によって変更する。すなわち、低いほど深く掘るのが好ましい。なぜなら、当該溝条２で、地中の排水機能を安定・向上させる為のいわゆる浸透桝の役割を果たさせるためである。

尚、溝条２と溝条２との間の幅は、その現場の広さ等の諸状況によるが、約４乃至８メートル程間隔をあけるものとする。

さらに改良すべき地盤１の発生表探さ略３０センチメートル程度部分を全面均等に堀り、溝条２部分の土壌も含めて、これら改良すべき土壌に、若干の水分を与え、その総量の３乃至５％の本発明による前記土壌改良材６を散布する。

その後、例えば所定機材を使って丁寧に攪拌し、均等にいきわたる様土壌に土壌改良材６を混ぜ合わせる。

こうして改良処理された土を、溝条２の部分及び地表面に再び改良土壌を戻し、振動ローラーなどで地表全面に転圧成処理し、これで作業は全て終了する。

次に、上記の詳細を説明する。

図１から理解されるように、まず、土壌改良をすべき地盤１において、その面方向へ間隔をおいて溝条２を掘削する。ここで、該溝条２は図１に示すように、土壌改良すべき地盤１を囲むようにして縦長の略長方形状枠状に掘削する。さらに長方形状の枠内において幅方向へ溝条２、２を平行間隔をおいて掘削する。

この掘削作業は機械による掘削あるいは人力による掘削など何ら限定されるものではないが、図に示すようにいわゆるバックホウ３等の重機を使用することによりスピーディーに掘削作業を行うことが出来る。

そして、該溝条２の掘削深さについても何ら限定されるものではないが、略５０センチメートル程度の深さに掘削するのが好ましい。

しかして、掘削した後、バックホウ３のバケット４内などで掘削土壌に前記土壌改良材６を掘削土壌の約３乃至５％程度量を散布し、そのバケット４内で攪拌し、均一に土壌改良材６を行きわたらせる。そして、土壌改良材６を均一に行きわたらせた後、溝条２内に埋め戻していく。

図１に示す溝条２の全ての土壌につき前記の作業を行った後に、次は土壌を改良すべき地盤１のエリア全体を掘削する。

この掘削の深さは前記溝条２の掘削深さより浅くて構わない。前記溝条２の掘削深さは略５０センチメートルであったが、全体的にはその２分の１程度の３０センチメートル程度の深さで構わない。

そして、掘削した土壌にその掘削土壌容量の約３乃至５％程度量の土壌改良材６を散布する。

この散布方法についても何ら限定されないが、バックホウ３のバケット４に土壌改良材入り袋５を引っ掻け、それを土壌の上で揺動させることにより袋から土壌改良材６を散布するなどで行う。

散布後はよく攪拌して土壌改良材６を均一に土壌内に行き渡らせる。

しかして、前記深く掘削した溝条２の土壌には約５０センチメートルの深さで土壌改良材６が混在し、前記の深さでの土壌改良が行われる。

また、土壌改良をすべき地盤１のエリア全体にわたっては約３０センチメートルの深さで土壌改良が行われる。

この二段階の土壌改良方法により、全体のエリアを約５０センチメートルから約２０センチメートル掘削し、かつそのエリア全体に約３乃至５％の土壌改良材６を散布したのと同等あるいはそれ以上の土壌改良が出来る。

さらに、前記約５０センチメートルの深さで掘削し、土壌改良材６が混在された溝条２内は地盤に浸透した地中雨水の浸透桝ともなり、土壌改良された地盤１のエリア全体にわたって雨水等水の排水効率を大幅に向上させることが出来る。

図２には図１より比較的狭いエリアあるいは土壌改良するエリアが正方形をなす場合における溝条２の掘削例を示してあり、図３は図２よりさらに狭いエリアにつき土壌改良を行う場合の溝条２掘削例を示してある。

図１より広いエリアでの土壌改良に際しては図４に示す溝条２掘削例が好ましい。

さらに、現場の状況あるいは現場地盤の性状にあわせては図５、図６の溝条掘削例が考えられる。

また、特に土壌改良した地盤エリアにおいて、その中央部分の地中内に雨水等水の排水を集中させたい場合には、あえて外枠の溝条２は掘削せず、中央部分に図７、図８、図９等に示すような所定の形状に溝条２を掘削することも可能である。

しかして、外枠状に溝条２を掘削せず、前記図７、図８、図９等に示すような所定の形状にのみ溝条２を掘削することは、何らかの事情で外枠状に溝条２を作らない場合、あるいは作れない場合にも有効となる。

ここで、本発明による土壌改良工法は斜面あるいは斜面状の法面地盤にも適用される。その例を図１０、図１１、図１２、図１３に示す。

これら図１０、図１１、図１２、図１３に示すように、斜面あるいは斜面状の法面地盤においては斜線状に溝条２を掘削するものとする。

このように、斜線状に溝条２を掘削しておくと、斜めに掘削した溝条２が土留めの機能を果たし山崩れなどの斜面崩壊を防止することも出来るのである。

改良土壌を埋め戻した後は、必要に応じ地固めを行う。当該地固めは通常、振動ローラーなどで転圧することにより行えばよい。

そして、転圧の程度は改良土壌面の使用の種類、あるいは改良土壌の性状によって変えられる。ここで、締め固めの強度により支持力を23(kgf/cm²)以上でCBR値104以上を出すことが出来るが、それだけの支持力を必要とする場所がそれほどなく、4(kgf/cm²)の支持力でも雨・水等により土が流出しなければ、植生には非常によく、締め固め強度を調整すれば多種多様な改良土壌の使い方が出来る。

尚、本発明の土壌改良材６は、微細な粉体の炭化物からなり、強力な吸水性・吸着性を有している。

ちなみにその吸着性は活性炭の作用に近似しており、有機物・無機物ともに臭気・溶存有害物質（重金属類など）をまとめて吸着させ、固化させてしまうため周囲に流出することもない。

さらに、排水性・保水性については、該土壌改良材６における微細粉体の性質上、土に沁み込んでくる雨水を容積一杯まで取り込み、一度飽和状態にしてしまう。そして余った水は、逆に下層に向けてストレートに排出するのである。

その後、新たな雨水がなければ、ある一定の水分保有量で落ち着き、さらに可能な限りその状態を保持する。

恐らく地盤の表面層が自然蒸発に見舞われても、強い吸水性により毛細管現象の様に深層部の水分までも、下から徐々に吸い上げることができる。

尚、処理土壌の透明性が保たれるので、土壌改良後の緑化が求められる所に最適に機能する。さらには、建築物の基礎地盤の土壌改良にも適用でき、軒下での脱湿、脱臭など有効に作用する。

このように、本発明の土壌改良工法は、適用範囲が広く、しかも早期強化性があり、処理対象土質の変化による大幅な添加量の変化もなく優れた工法となっている。
さらに、前記したように本発明で使用される土壌改良材６の比重は小さく、重量が軽いため、セメント系固化剤などと比べて安定剤本体の重量にも差が生じて輸送コストの面でも大きな利点がある。

そして、本発明による土壌改良工法は、官・民を問わず水資源の開発途上で発生する土壌処理の分野や農業用地・畜産業に関する土壌、高濃度汚泥処理の分野や上水・下水、工業用水処理の関連で発生する高度汚泥処理の分野や法面の造成・修復に代表されるような場合での応用分野、さらには処理土壌の水浸透性機能を生かした分野（緑化事業・グランド・スポーツ施設整備事業等）、遊歩道・道路等の自然を大事にする分野（河川敷・山道等の道に使用）で適用出来る。

本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その１）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その２）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その３）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その４）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その５）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その６）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その７）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その８）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その９）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その１０）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その１１）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その１２）である。 本発明による土壌改良工法の構成を説明する構成説明図（その１２）である。 本発明による土壌改良工法での掘削状態を説明する説明図である。 本発明による土壌改良工法の攪拌状態を説明する説明図である。

符号の説明

１ 地盤
２ 溝条
３ バックホウ
４ バケット
５ 袋
６ 土壌改良材

Claims (1)

1. 土壌改良すべき地盤面に間隔をおいて溝条を掘削し、
   掘削した溝条内の土壌に、木製材を燃焼して形成した略灰状をなす粉状炭化物とペーパースラッジを燃焼して形成した略灰状をなす粉状炭化物とを略７対３の割合で混合し、該混合材を主材料として形成した土壌改良材を加えて掻き混ぜ、
   前記掻き混ぜ後の改良土壌を溝条内に埋め戻し、
   次いで、土壌改良を行うべき地盤全体を前記溝条の深さより浅く掘削し、かつ掘削した土壌に前記土壌改良材を加えて掻き混ぜ、掻き混ぜ後の改良土壌を前記掘削した箇所に埋め戻し、
   埋め戻した土壌改良材入り土壌上を必要に応じて地固めする、
   ことを特徴とする土壌改良工法。
   

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