JP2007239253A

JP2007239253A - ソイルセメント連続地中壁の施工法

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Publication number: JP2007239253A
Application number: JP2006060918A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Onodera; 秀隆小野寺
Original assignee: MARUTOKU KIGYO KK; Marutoku Kigyo Co Ltd
Current assignee: MARUTOKU KIGYO KK; Marutoku Kigyo Co Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】余分な水を使用することもなく、産業廃棄物残土をほとんど発生させず、芯材挿入時間の短縮を図ることができる連続地中壁の施工方法を提供する。
【解決手段】第一段階削孔として削孔全長に対して３５％〜４５％の硬化液未注入区間と、その下方の第二段階掘削である硬化液注入区間、その後、第一段階削孔箇所に硬化液を注入しながら攪拌する第三段削孔である再攪拌区間の三区間構成でソイルセメント連続地中壁が造成されるものであり、セメントとベントナイトと水を練り混ぜた硬化液に代わりに、セメントとベントナイトと古紙を再生するときに生じる産業廃棄物であるペーパースラッジによる繊維質物質と水を下記割合で配合してなる硬化液を使用する。対象とする原位置土１ｍ^３に対して、セメント１４０ｋｇ〜１８０ｋｇ、ベントナイト４〜１２ｋｇ繊維質物質８〜１２ｋｇ、水５００リットル以下。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソイルセメント連続地中壁の施工法に関するものである。

ソイルセメント連続地中壁は、アースオーガによる掘削時に、掘削土とセメントミルク等の硬化材とを攪拌してソイルセメントの杭体を地中に製作し、かかる杭体を重ね合わせた柱列杭壁を施工してなるものである。

図６にかかるソイルセメント連続壁を施工するための従来の掘削工法を示すと、図中１はオーガで、これは周知のごとく、油圧モータ等の駆動装置２により回転駆動されるスクリュー掘削軸３の先端を掘削ヘッド４とし、このスクリュー掘削軸３の内部を通過するセメントミルク等の硬化材を掘削ヘッド４から注入できるようにしている。なお、図示は省略するが、駆動装置２はベースマシン８のリーダマスト７から昇降自在に吊り下げられ、また、スクリュー掘削軸３は適宜継ぎ足して長尺とすることができる。また、スクリュー掘削軸３は連続するスクリューではなく、攪拌翼による不連続のものでもよい。

オーガ１の位置決めを行い（Ａ）、オーガ１のスクリュー掘削軸３の掘削ヘッド４を正転させ、削孔を開始する。その際、セメントミルク等の硬化液５とエアーを掘削ヘッド４から出して孔内に注入する（Ｂ）。

このように正転しながら所定深さまで注入、削孔を継続したならば（Ｃ）（Ｄ）、引き上げを開始し、その際も硬化液５を注入する。この引き上げは正転と逆転を交互に繰り返す、正転・逆転による（Ｅ）。

ある程度引き上げたならば、再度、正転・逆転で掘削および攪拌を行い（Ｆ）、最後に逆転しながら引き上げを行う（Ｇ）。

このようにしてソイルセメントによる連続地中壁を施工するには、図７に示すように多軸掘削機での掘削孔を一つ置きの間隔（多軸の場合はその軸数の連続した孔が形成される）を存して形成されるように先行掘削を行い、その後にこの先行掘削間を後行掘削する方法と、図示は省略するが一本一本順次端から重ね合わせながらつなげて行く方法とがある。

また、図示は省略するが、ソイルセメントが硬化する前に応力負担材であるＨ形鋼等を芯材として適宜間隔に挿入する。

ところで、下記特許文献１には、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂との混合物及び製紙スラッジをソイル柱打設時のベントナイトの代替物として再利用して産業廃棄物の処理量及び処理コストの低減を図るとともにソイル柱材使用量の節減をはかるもの提案されている。
特開２００４−１９７３５６

この特許文献１は、セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質と、からなるソイル柱材及びソイル柱であり、自然界から調達して処理され、その混合物が産業廃棄物となるベントナイトに代えて、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂との混合物の乾燥粉末と、製紙工場で紙をすくった後に残る繊維のカス、すなわち、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質が利用される。したがって、ソイル柱列全体として産業廃棄物としての処理量及び廃棄コストの低減を図ることができる。

特許文献１によれば、前記ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂との混合物の乾燥粉末（以下「ソイル粉末」と言う。）は、その水硬性（反応性）が小さいため、コンクリート・モルタル用の結合材及び混和材料としての使用には問題があるが、ソイルセメント用のベントナイト微粉及び結合材の一部として使用することは、十分可能であることが実験によって確認されており、その再利用を図るものであるとされる。

特許文献１の請求項３では、セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質及び水を混合してソイル柱を打設することを特徴とするソイル柱造成方法が挙げられ、ベントナイトを攪拌混合するものでないため、地上に排出された固結材と土砂の混合物は、泥土として取り扱う必要性がなくなるものと考えられる。したがって、産業廃棄物としての処理量及び廃棄コストの低減が図られるとされる。

前記特許文献１によれば、使用する固結材はソイル柱造成時に地上に排出されたものを使用するものであり、これを再度造成地の原位置土が攪拌混合ために戻す作業が必要となる。

また、硬化液は時間経過とともにベントナイトの架橋効果が低下するため、ソイルセメントの構成物質である土粒子が下方に分離沈降し、土留壁の応力負担材であるＨ形鋼等が挿入困難となる事例がある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地上に排出するものがなく、穿孔と同時の一連の作業で施工を行うことができ、また、余分な水を使用することもないので、産業廃棄物残土をほとんど発生させずに施工でき、工費も低廉ですむとともに、水の使用量を抑えて土粒子の団粒状態による流動性（分離沈降）を防止し、土粒子の架橋・吸着効果に優れている繊維質物質を使用することにより、Ｈ形鋼等の挿入性を向上させるとともに、芯材挿入時間の短縮を図ることができるソイルセメント連続地中壁の施工法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、第一段階削孔として削孔全長に対して３５％〜４５％の硬化液未注入区間と、その下方の第二段階掘削である硬化液注入区間、その後、第一段階削孔箇所に硬化液を注入しながら攪拌する第三段削孔である再攪拌区間の三区間構成でソイルセメント連続地中壁が造成されるものであり、セメントとベントナイトと水を練り混ぜた硬化液に代わりに、セメントとベントナイトと古紙を再生するときに生じる産業廃棄物であるペーパースラッジによる繊維質物質と水を練り混ぜた硬化液であり、下記割合で配合してなる硬化液を使用することを要旨とするものである。
対象とする原位置土１ｍ^３に対して、セメント１４０ｋｇ〜１８０ｋｇ、ベントナイト４〜１２ｋｇ繊維質物質８〜１２ｋｇ、水５００リットル以下。

本発明によれば、第一段階削孔として削孔全長に対して３５％〜４５％の硬化液未注入区間とすることで、この第一段階削孔の先行掘削で地上に排土するのは原土としての一般残土であり、これは産業廃棄物とせずに処分できる。そして、セメントミルク等の硬化材と掘削土との混合は、硬化材はこの排土された部分に充填したものであり、掘削土は先行掘削の後の後行掘削する際に発生するものを利用し、かかる硬化材と掘削土との混合でソイルセメント杭体を構築するものであるから、産業廃棄物残土を発生させずに施工できる。また、セメントミルク等の硬化材は排土とともに捨てられることがないので、無駄のない経済的な利用となる。
第二段階掘削である硬化液注入区間、その後、第一段階削孔箇所では、硬化液を注入するのに、土粒子の架橋・吸着効果に優れている繊維質物質（ペーパースラッジ）をベントナイトに加えてベントナイトの代わりに使用することにより、Ｈ形鋼等の挿入性を向上させ、芯材建込み時間の短縮が可能となる。本発明のおいて水の量は特に重要である。繊維質物質（ペーパースラッジ）をベントナイトに加えてベントナイトの代わりに使用することにより、この繊維質物質が水を含むことで対象とする原位置土１ｍ^３に対して、使用する水の量を５００リットル以下とすることができ、混練されたソイルセメントの地盤中への漏れ出しを防止するのに効果的である。

また、繊維質物質の添加により、従来の発現強度を上回るソイルセメントが形成されることと、ピーク応力後も大きな残留強度が維持されるため、ソイルセメントのひび割れによる漏水が減少する。

繊維質物質の添加により、硬化液のセメント量を削減できるため、排泥量が従来方法より減少する（６６．４％〜７９．６％）。従来から地盤を掘削する際に発生する泥土やセメント混合泥土は投棄処理されており、処理費用がかかると共に、環境を悪化させる原因となっていたが、地盤を掘削する際に発生する泥土を再利用して投棄処理する泥土量を減らすようにできる。

繊維質物質の添加により、削孔区間構成の第三段削孔である再攪拌区間距離が短くなるため、壁造成のための全体削孔時間が低減され、工程の短縮が可能となる（再攪拌時間の短縮が６６．４％〜７９．６％）。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図３はソイルセメント連続地中壁の施工法の説明図で、図１は砂質土の場合、図２はシルトの場合、図３は粘性土の場合で、本発明は、第一段階削孔として削孔全長に対して３５％〜４５％の硬化液未注入区間と、その下方の第二段階掘削である硬化液注入区間、その後、第一段階削孔箇所に硬化液を注入しながら攪拌する第三段削孔である再攪拌区間の三区間構成でソイルセメント壁が造成されている。

なお、ソイルセメント壁の造成については、前記図６、図７に示す従来例と同じであり、詳細説明は省略する。

本発明は、硬化液５は、従来、セメント＋ベントナイト＋水を練り混ぜたものを骨材である原位置土（土粒子）に注入し、攪拌スクリューにより混合攪拌してソイルセメントを造成しているのに対して、土粒子の架橋・吸着効果に優れている繊維質物質（ペーパースラッジ）をベントナイトに加えてベントナイトの代わりに使用する。

繊維質物質（ペーパースラッジ）は、製紙工程において排出された製紙原料を含む懸濁液であり、パルプ繊維、填料の他、紙力増強剤、填料歩留まり向上剤、サイズ剤等の製紙用各種薬品等を含有する。その成分や濃度は一定ではないが、パルプ繊維を含有し、植物の生育を阻害する有害物を含んでいないものに限られる。

繊維質物質（ペーパースラッジ）は、古紙破砕物をもってなることもあり、好適な例としては、新聞紙を挙げることができるが、特にこれに限定されるものではなく、広告紙や普通紙であってもよい。

まず、新聞紙等を破砕して古紙破砕物とする。次に、この古紙破砕物に水を加えて撹拌する。これにより水が古紙破砕物に吸収される。すなわち、古紙破砕物に水が含浸される。水の量は、古紙破砕物の含水率が飽和する程度とすればよく、古紙破砕物が５０ｋｇであれば、約４９８ｋｇとすることができる。

この混合物にセメントとベントナイトを入れて撹拌することにより、スラリー状の硬化液５が得られるに至る。

本発明によれば、内部に繊維質物質を含むソイルセメントが形成されるため、従来の一般的なソイルセメント強度０．５N/mm²（σ28）を上回る発現強度となる。加えて、ピーク応力後も大きな残留強度が維持されるため、ソイルセメントのひび割れによる漏水等が減少する。

下記表１に対象土１ｍ^３当りの硬化液５の配合量とソイルセメント発現強度を示す。

前記表１は一例であり、対象とする原位置土１ｍ^３に対して、セメント１４０ｋｇ〜１８０ｋｇ、ベントナイト４〜１２ｋｇ繊維質物質８〜１２ｋｇ、水５００リットル以下の範囲で許容できる。

従来の施工方法では強度発現をセメントのみに依存していたが、改善方法では繊維質物質を添加することにより土粒子周りの水分が繊維質物質に吸水され、見掛けの含水比が低下することと、セメント材料のひび割れを横断する繊維質物質により架橋される引張力が大きくなることから、硬化液５のセメント量を削減しても、従来施工法による発現強度は確保される。

また、硬化液５のセメント量を削減できるということは注入区間に注入する対象土１m³当りの硬化液量が減少することであり、これにより排泥量が従来方法より減少することとなる。この現象を計算した説明図を図１〜図３に示し、結果一覧を下表２に示す。図４、図５は従来の硬化液にベントナイトを使用した場合の比較例である。

［図１の場合］

［図２の場合］
排泥量試算-２

［図３の場合］
排泥量試算-３

前記図１〜図３の場合の比較として、ベントナイト使用の場合の排土量の試算を下記に示す。
［図４の場合］
排泥量試算-４

［図５の場合］
排泥量試算-５

注入区間に注入する対象土１m^３当りの硬化液量が減少するということは、硬化液注入による体積膨張を利用して未注入区間の土砂を地上に押し上げるということを考えれば、当然に硬化液の注入範囲を拡大する必要がある。その結果、未注入範囲が減少することとなる。このことは、削孔区間構成の第三段削孔である再攪拌区間距離が短くなることを示す。従って、壁造成のための全体削孔時間が低減されるため、工程の短縮が可能となる。この現象を計算した結果を前記排泥量試算-1〜排泥量試算-5に示し、結果一覧を下表３に示す。

本発明のソイルセメント連続地中壁の施工法の砂質土の場合の説明図である。本発明のソイルセメント連続地中壁の施工法のシルトの場合の説明図である。本発明のソイルセメント連続地中壁の施工法の粘性土の場合の説明図である。本発明との比較例と示すものとして、ベントナイト使用の砂質土の場合の説明図である。本発明との比較例と示すものとして、ベントナイト使用の粘性土の場合の説明図である。ソイルセメントによる連続地中壁の施工で使用する多軸オーガの側面図である。ソイルセメントによる連続地中壁の施工手順の説明図である。

符号の説明

１…オーガ２…駆動装置
３…スクリュー掘削軸４…掘削ヘッド
５…硬化液７…リーダマスト
８…ベースマシン

Claims

第一段階削孔として削孔全長に対して３５％〜４５％の硬化液未注入区間と、その下方の第二段階掘削である硬化液注入区間、その後、第一段階削孔箇所に硬化液を注入しながら攪拌する第三段削孔である再攪拌区間の三区間構成でソイルセメント連続地中壁が造成されるものであり、セメントとベントナイトと水を練り混ぜた硬化液に代わりに、セメントとベントナイトと古紙を再生するときに生じる産業廃棄物であるペーパースラッジによる繊維質物質と水を練り混ぜた硬化液であり、下記割合で配合してなる硬化液を使用することを特徴としたソイルセメント連続地中壁の施工法。
対象とする原位置土１ｍ^３に対して、セメント１４０ｋｇ〜１８０ｋｇ、ベントナイト４〜１２ｋｇ繊維質物質８〜１２ｋｇ、水５００リットル以下。