JP2008169563A

JP2008169563A - 地盤改良工法

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Publication number: JP2008169563A
Application number: JP2007001676A
Authority: JP
Inventors: Harumi Ono; 晴巳大野; Nobuyoshi Haga; 伸喜芳賀; Akira Sasaki; 彰佐々木
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】各種地盤の表層改良工事に用いられ、特に都市部や住宅集積地域などの居住地域における地盤改良工事において、セメントタンク、水タンク及び混合攪拌装置などの大型の設備や装置を据付ることなく、優れた施工性を有しつつ粉塵発生を確実に防止でき、さらに地盤単位容積当たりの固化材添加量のバラツキを大幅に抑制できる地盤改良工法を提供する。
【解決手段】地盤表面に、地盤表面を掘削して複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部１２を設ける工程と、水硬性成分を含む固化材と水とを混練して調製した固化材スラリー１４組成物を前記の複数の溝部及び／又は複数の穴部１２に打設する工程と、前記溝部及び／又は穴部の固化材スラリー１４組成物と地盤の土砂とを混合攪拌する工程と、前記混合攪拌された土砂と固化材スラリー組成物との混合物表面を均した後、硬化させる工程とを有することを特徴とする地盤改良工法に関する。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種地盤の表層改良工事に用いられる地盤改良工法であって、特に都市部や住宅集積地域などの居住地域における地盤改良工事において、粉塵抑制効果に極めて優れ、さらに施工効率が高く優れた施工性を発揮する地盤改良工法に関する。

低層マンションや戸建住宅などを建築する場合、地震対策として地盤の状況に合わせた地盤改良工事が行われるケースが増加している。
地盤の表層改良工事で最も一般的に行われる工法として、地盤の上にクレーンなどを用いてセメント系固化材や石灰系固化材が充填されたフレコンを吊り下げ、フレコン下部の開口部から粉状の固化材を落下・撒布したのち、バックホウなどの重機で土砂と固化材とを攪拌・混合し、固化材と地盤中の水分とを反応させて地盤改良を行っている。
しかしながら、都市部や住宅密集地域などで地盤改良工事を行う場合、粉状の固化材を落下・撒布した際や地盤上に撒布された固化材が風で飛散することがあり、工事現場周辺の居住環境に悪影響を及ぼすことがある。
このような課題に対して、粉状の固化材を顆粒状にして飛散性を低下させる方法が考案され、特許文献１、２等に開示されている。
また、地盤改良現場が比較的広い面積を有する場合には、現場内に土砂と固化材と水とを攪拌・混合する大型設備を設けて、現位置で地盤改良処理を行って改良土を埋め戻すことによって、現場での粉塵発生を回避する工法が行われている。

特開２００４−５１７６７号公報特開２００５−１５４５９０号公報

本発明は、各種地盤の表層改良工事に用いられ、特に都市部や住宅集積地域などの居住地域における地盤改良工事において、セメントタンク、水タンク及び混合攪拌装置などの大型の設備や装置を据付ることなく、優れた施工性を有しつつ粉塵発生を確実に防止でき、さらに地盤単位容積当たりの固化材添加量のバラツキを大幅に抑制できる地盤改良工法を提供することを目的とする。

本発明者らは、地盤改良に用いられる粉体状の固化材を水と混練してスラリー化して地盤上に供給することにより粉体の飛散を回避でき、また、改良対象である地盤表面に予め複数の溝部を所定の間隔に設けておき、前記の溝部に固化材スラリーを打設し、地盤の土砂と混合攪拌することによって、単位面積当たりの固化材配合量のバラツキを低減して地盤改良効果の変動を抑制できることを見出した。
さらに、本発明者らは、固化材を貯蔵するタンクを備えた固化材スラリー組成物調製・施工用トラックを使用し、トラックに搭載したミキサーを用いて、固化材と水とを連続的に混練して固化材スラリー組成物を調製して、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して固化材スラリー組成物を連続的に供給・打設することにより、大型の地盤改良関連設備を据付ることなく施工現場の面積が小規模な場合にも対応可能で、安定した品質の固化材スラリーが得られ、極めて優れた施工性をも実現できることを見出して本発明を完成した。

即ち、本発明は、
地盤表面に、地盤表面を掘削して複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部を設ける工程と、
水硬性成分を含む固化材と水とを混練して調製した固化材スラリー組成物を前記の複数の溝部及び／又は複数の穴部に打設する工程と、
前記溝部及び／又は穴部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とを混合攪拌する工程と、
前記混合攪拌された土砂と固化材スラリー組成物との混合物表面を均した後、硬化させる工程とを有すること
を特徴とする地盤改良工法に関する。
さらに、本発明は、
地盤表面に、地盤表面を掘削して複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部を設ける工程と、
水硬性成分を含む固化材を貯蔵するタンクを備えた固化材スラリー組成物調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、固化材と水とを混練して固化材スラリー組成物を連続的に調製する工程と、
前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して、前記の複数の溝部及び／又は複数の穴部に固化材スラリー組成物を供給・打設する工程と、
前記溝部及び／又は穴部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とを混合攪拌する工程と、
前記混合攪拌された土砂と固化材スラリー組成物との混合物表面を均した後、硬化させる工程とを有すること
を特徴とする地盤改良工法に関する。

本発明の地盤改良工法の好ましい態様を以下に示す。好ましい態様は複数組み合わせることができる。
１）地盤表面を掘削して設ける複数の平行な溝部は、隣り合う溝部の中央間の長さが０．５〜１．５ｍであり、溝部の深さ（掘削前の地盤表面の高さから溝部中央の最も深い部分までの鉛直方向の深さ）が０．２〜０．７ｍであること。
２）地盤表面を掘削して設ける複数の穴部は、隣り合う穴部の中央間の長さが０．５〜１．５ｍであり、穴部の深さ（掘削前の地盤表面の高さから穴部中央の最も深い部分までの鉛直方向の深さ）が０．２〜０．７ｍであること。
３）水硬性成分がポルトランドセメント及び／又はアルミナセメントを含むこと。
４）固化材と水との配合割合は、水（質量部）／固化材（質量部）＝０．５〜４であり、固化材スラリー組成物のフロー値は、１５０〜３００ｍｍであること。
５）地盤に設けた複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とをバックホウ及び／又はクラムシェルを使用して混合攪拌すること。
６）前記固化材スラリー組成物を用いて改良された改良土の圧縮強度は、材齢７日で５００〜１０００ｋＮ／ｍ^２であること。

本発明は、地盤改良に用いられる粉体状の固化材を水と混練してスラリー化して地盤に設けた溝部及び／又は穴部に供給するため、施工時の粉体の飛散を回避でき、都市部や住宅集積地域などの居住エリアにおいても粉塵による環境の悪化をほぼ完全に回避することが可能である。
また、改良対象である地盤表面に予め複数の溝部及び／又は複数の穴部を所定の間隔に設けておき、地盤の溝部及び／又は穴部に固化材スラリーを適正量打設して地盤の土砂と混合攪拌するため、単位面積当たりの固化材配合量のバラツキを抑制でき、地盤改良効果の変動をも低減できる。
さらに、固化材を貯蔵するタンク、固化材と水とを連続的に混練できるミキサー、固化材スラリーを吐出するポンプなどを搭載した固化材スラリー組成物調製・施工用トラックを使用することにより、安定した品質の固化材スラリーが得られ、固化材スラリー組成物を連続的に改良地盤に効率的かつ安定して供給・打設でき、極めて優れた施工性をも実現できる。（図１、図２）

本発明は、地盤表面に、地盤表面を掘削して複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部を設ける工程と、
水硬性成分を含む固化材と水とを混練して調製した固化材スラリー組成物を前記の複数の溝部及び／又は穴部に打設する工程と、
前記溝部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とを混合攪拌する工程と、
前記混合攪拌された土砂と固化材スラリー組成物との混合物表面を均した後、硬化させる工程とを有すること
を特徴とする地盤改良工法である。

本発明の地盤改良工法では、まず改良対象となる地盤の表面に複数の平行した溝部及び／又は穴部を設ける。地盤の掘削にはバックホウやクラムシェルなどの重機を用いることができる。

地盤表面を掘削して複数の平行な溝部を設ける場合（図１）、隣り合う溝部の中央間の長さａが、好ましくは０．５〜１．５ｍ、さらにこの好ましくは０．６〜１．４ｍ、より好ましくは０．７〜１．３ｍ、特に好ましくは０．８〜１．２ｍの間隔であり、溝部の深さｂ（掘削前の地盤表面の高さから溝部中央の最も深い部分までの鉛直方向の深さ）が、好ましくは０．２〜０．７ｍ、さらに好ましくは０．３〜０．７ｍ、より好ましくは０．４〜０．７ｍ、特に好ましくは０．５〜０．７ｍの深さが地盤改良の効果を充分に引きだせることから好ましい。
地盤表面を掘削して設ける溝部の断面形状は、特に制限されるものではなく、逆三角形の断面、四角形の断面、逆台形の断面、半楕円形の断面および半円形の断面から選ばれるいずれの形状でも選択することができる。
地盤表面を掘削して設ける溝部の長さは、地盤改良する区画の幅いっぱいまで掘削することが好ましいが、施工面で制約を受けることもあるため、区画幅の外端から溝部の外縁までの長さｃが０．３ｍまで、さらに好ましくは０．５ｍまで、特に好ましくは０．７ｍまで溝部を設けることが好ましい。

地盤表面を掘削して複数の穴部を設ける場合、（図２）、隣り合う穴部の中央間の長さｄが、好ましくは０．５〜１．５ｍ、さらにこの好ましくは０．６〜１．４ｍ、より好ましくは０．７〜１．３ｍ、特に好ましくは０．８〜１．２ｍの間隔であり、溝部の深さｅ（掘削前の地盤表面の高さから穴部中央の最も深い部分までの鉛直方向の深さ）が、好ましくは０．２〜０．７ｍ、さらに好ましくは０．３〜０．７ｍ、より好ましくは０．４〜０．７ｍ、特に好ましくは０．５〜０．７ｍの深さが地盤改良の効果を充分に引きだせることから好ましい。
地盤表面を掘削して設ける穴部の断面形状は、特に制限されるものではなく、逆三角形の断面、四角形の断面、逆台形の断面、半楕円形の断面および半円形の断面から選ばれるいずれの形状でも選択することができる。
地盤表面を掘削して設ける穴部は、地盤改良する区画にほぼ規則的に設けることが好ましく、図２に示すように格子状或いは千鳥格子状に設けることが好ましい。
地盤表面を掘削して設ける穴部は、地盤改良する区画の幅いっぱいまで配置することが好ましいが、施工面で制約を受けることもあるため、区画幅の外端から穴部の外縁までの長さｆが０．３ｍまで、さらに好ましくは０．５ｍまで、特に好ましくは０．７ｍの位置まで穴部を設けることが好ましい。

本発明の地盤改良工法では、一般に市販されているセメント系固化材、石灰系固化材、石膏系固化材などを使用でき、特に、地盤改良効果が安定して高いセメント系固化材を好適に使用できる。

本発明で用いる固化材は、必要に応じてさらに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカなどの無機成分を含むことができる。
セメント系固化材としては、前記無機成分とセメントとを含む高炉セメント、フライアッシュセメント及びシリカセメントなどの混合セメントを好適に使用でき、また、ポルトランドセメント系の汎用固化材、アルミナセメント系やポルトランドセメントとアルミナセメントを併用した速硬性の固化材を好適に使用できる。

本発明では、固化材（Ｃ）と水（Ｗ）とを質量比（Ｗ／Ｃ）が好ましくは０．２〜４の範囲、さらに好ましくは０．３〜３．５の範囲、特に好ましくは０．４〜３の範囲になるように配合して混練し、固化材スラリー組成物を調整し、予め地盤に設けた溝部に供給・打設する。
固化材スラリー組成物のＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３に準拠したフロー試験値は、好ましくは１５０〜３００ｍｍ、さらに好ましくは１６０〜２８０ｍｍ、より好ましくは１７０ｍｍ〜２７０ｍｍ、特に好ましくは１８０ｍｍ〜２６０ｍｍの範囲であることが好ましい。
フロー試験値が１５０ｍｍより小さい場合、固化材スラリーと土砂とをバックホウなどの重機を用いて混合・攪拌した場合に充分な混合状態を得られないことがあることから好ましくなく、３００ｍｍを超えると固化材スラリーの流動性が高すぎて地盤に設けた溝部からヒビ割れなどを通じて溝部から漏れることがあることから好ましくない。

本発明では、添加剤として必要に応じて細骨材、流動化剤、増粘剤、凝結調整剤、消泡剤などを適宜選択して配合することができ、これらの添加剤は、予め使用する固化材にプレミックスして使用でき、また、固化材と水とを混練する時に添加して使用することが出来る。

本発明の地盤改良工法では、固化材スラリーの品質安定性確保、優れた施工効率と良好な施工性、周辺環境への配慮などから、固化材スラリーの調整・供給・打設には、固化材を貯蔵するタンクを備えた固化材スラリー調製・施工用トラックを使用することが好ましい。
固化材スラリー調製・施工用トラックを用いた前記スラリー組成物の調製および施工手順について説明する。

固化材を貯蔵するタンクを備えた固化材スラリー調製・施工用トラックのタンク内に、前記の固化材を充填して地盤改良工事の現場近傍に運び、そこで固化材スラリー調製・施工用トラックに備え付けられたミキサーにより固化材と水とを混練して固化材スラリー組成物を調製し、前記トラックに搭載されたスラリーポンプによって、スラリーホースを介して固化材スラリーを供給して予め設けた地盤表層の複数の溝部に施工する。

固化材スラリー調製・施工用トラックの一例を模式図として図３に示す。図３（ａ）は背面図であり、図３（ｂ）は側面図である。

図３に示す固化材スラリー調製・施工用トラック３１は、上部に供給口３２が設けられた固化材タンク３３を有している。そして、固化材スラリー調製・施工用トラック３１は、固化材と水とを混練して固化材スラリー３４を製造できるように、混練装置（ミキサー）３５と、固化材タンクからホッパー３６を介し、混練装置３５に必要量の固化材３７を供給するためのスクリューフィーダー３８を有する。
さらに、固化材スラリー調製・施工用トラック３１は、混練用の水を輸送、供給するために、水タンク３９を備えており、タンク内の水は、水供給ポンプ４０により、水供給パイプ４１を通って混練装置３５に供給される。

固化材スラリー調製・施工用トラックを使用した施工手順の一例を以下に示す。
本発明では予め地盤改良の対象となる区画の地盤に複数の平行する溝部及び／又は複数の穴部を設ける。

図３に示す固化材スラリー調製・施工用トラック３１は、排出口を閉じた状態で、供給口３１からタンク３３内に固化材３７が供給される。そして、所定量の固化材をタンク３３内に入れた後、供給口３２を閉じて地盤改良現場まで移動する。施工現場に到着後、必要時に固化材タンク３３下部の排出口を開け、そこから固化材を取り出す。

固化材は次いで、スクリューフィーダー３８により制御されて、混練装置３５に導入される。この混練装置３５には、ほとんど同時に混練用の水が、供給水量を調整しながら、水タンク３９から供給される。混練装置３５で固化材と水とを所定の割合で混合攪拌して固化材スラリー３４を調製し、固化材スラリータンク４２に滞留させる。スラリータンク４２は、実際に固化材スラリーを施工するまで、スラリータンク内でスラリーの撹拌を続けられるようになっている。
固化材スラリーの品質（流動性）は、スラリータンク４２から固化材スラリー３４をハンドビーカー４３で採取して、ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３のスラリー試験器を用いて、固化材スラリーを実際に施工する直前から評価を実施し、好ましくは３０分毎に、さらに好ましくは２０分毎に、特に好ましくは１５分毎に流動性試験を実施し、試験結果を踏まえて固化材と水との混合割合を適宜調整する。
固化材スラリー３４はスラリーポンプ４４によってスラリータンク４２からスラリーホース４５を通って施工箇所（図３ｃ-１、ｃ−２）に供給し、予め地盤表層に設けた複数の平行する溝部及び／又は穴部に固化材スラリーを打設（流込）施工する。

本発明では、固化材スラリー組成物の施工量は、地盤改良の対象となる地盤の特性、地盤改良の深さ、さらに改良後の設計地盤強度によって異なり、適宜適正なスラリー施工量を選択することが好ましい。
本発明では、地盤１ｍ^３当たり固化材固形分換算で好ましくは５０〜３００ｋｇ、さらに好ましくは６０〜２５０ｋｇ、より好ましくは７０〜２００ｋｇ、特に好ましくは８０〜１５０ｋｇを混合・攪拌するように固化材スラリー組成物を供給する。

本発明の地盤改良工法では、地盤の設けた溝部及び／又は穴部に打設した固化材スラリーと溝部及び／又は穴部の周辺部の土砂とを混合攪拌するためにバックホウ、クラムシェルなどの重機を使用する。
バックホウを用いて固化材スラリーと土砂とを混合混合して地盤改良を行う工程について、その一例を模式図（図４、工程１〜工程５）に基づいて説明する。
固化材スラリーと土砂とを攪拌混合するにあたっては、まず固化材スラリーが打設された溝部及び／又は穴部に、前記溝部及び／又は穴部を掘削した際に発生した土砂を投入するとともに、溝部及び／又は穴部の周辺近傍の土砂と固化材スラリーとを混合攪拌する。（工程１）
続いて該溝部及び／又は該穴部のさらに外縁部の土砂と先に混合攪拌した固化材スラリーと土砂との混合物とを混合攪拌して、溝部及び／又は穴部の周辺部を地盤改良土とする。（工程２）
次に、先に地盤改良した箇所の隣の部分の溝部又は隣の穴部について、前記と同様に固化材スラリーと土砂とを混合攪拌し地盤改良土とし（工程３）、この混合攪拌操作を繰り返して地盤改良を進める。（工程４）
地盤改良処理を終えた部分の地盤上にバックホウなどの重機が乗る場合で、地盤改良土の支持力が小さい時には、改良済地盤の上に鋼板や合板などを敷き詰めて重機の自重を支える措置をとることが好ましい。
地盤改良区画全体の地盤表層を固化材スラリーと土砂との混合物として処理（工程５）した後、地盤の凹凸を均して地盤改良を完了する。

本発明の地盤改良工法で地盤改良した改良土の圧縮強度は、材齢７日で好ましくは５００〜１０００ｋＮ／ｍ^２、さらに好ましくは５５０〜１０００ｋＮ／ｍ^２、特に好ましくは６００〜１０００ｋＮ／ｍ^２あることが、工期短縮効果が高く、長期に渡って安定した地盤改良効果が得られることから好ましい。

固化材スラリーを打設するための複数の平行した溝部を設けた地盤の一例を示す模式図（上面図、部分断面図）である。固化材スラリーを打設するための複数の穴部を設けた地盤の一例を示す模式図（上面図、部分断面図）である。固化材スラリー調製・施工用トラックの一例を示す模式図（ａ，ｂ）と、固化材スラリー調製・施工用トラックを用いて固化材スラリーを地盤の設けた複数の穴部に打設する施工方法の一例を示す模式図（ｃ）である。地盤に設けた複数の穴部に打設した固化材スラリーを、穴部周辺地盤と混合攪拌して地盤改良するプロセスの一例を示す模式図である。

符号の説明

１１：地盤改良区画
１２：地盤に設けた溝部又は穴部
１３：地盤に溝部又は穴部を設けた時に発生した掘削土砂
１４：地盤に設けた溝部又は穴部に打設された固化材スラリー
１５：固化材スラリーと地盤に設けた穴部周辺の土砂とを混合攪拌して調製された改良地盤（固化材スラリーと土砂の混合物）
１６：バックホウ
３１：水硬性スラリー調製・施工用トラック
３２：水硬性組成物の供給口
３３：水硬性組成物タンク
３４：水硬性スラリー
３５：混練装置（ミキサー）
３６：ホッパー
３７：水硬性組成物
３８：スクリューフィーダー
３９：水タンク
４０：水供給ポンプ
４１：水供給パイプ
４２：水硬性スラリータンク
４３：ハンドビーカー
４４：スラリーポンプ
４５：スラリーホース

Claims

地盤表面に、地盤表面を掘削して複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部を設ける工程と、
水硬性成分を含む固化材と水とを混練して調製した固化材スラリー組成物を前記の複数の溝部及び／又は複数の穴部に打設する工程と、
前記溝部及び／又は穴部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とを混合攪拌する工程と、
前記混合攪拌された土砂と固化材スラリー組成物との混合物表面を均した後、硬化させる工程とを有すること
を特徴とする地盤改良工法。
地盤表面に、地盤表面を掘削して複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部を設ける工程と、
水硬性成分を含む固化材を貯蔵するタンクを備えた固化材スラリー組成物調製・施工用トラックに搭載したミキサーを用いて、固化材と水とを混練して固化材スラリー組成物を連続的に調製する工程と、
前記トラックに搭載されたスラリーポンプによりスラリーホースを介して、前記の複数の溝部及び／又は複数の穴部に固化材スラリー組成物を供給・打設する工程と、
前記溝部及び／又は穴部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とを混合攪拌する工程と、
前記混合攪拌された土砂と固化材スラリー組成物との混合物表面を均した後、硬化させる工程とを有すること
を特徴とする地盤改良工法。
地盤表面を掘削して設ける複数の平行な溝部は、隣り合う溝部の中央間の長さが０．５〜１．５ｍであり、溝部の深さ（掘削前の地盤表面の高さから溝部中央の最も深い部分までの鉛直方向の深さ）が０．２〜０．７ｍであること
を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
地盤表面を掘削して設ける複数の穴部は、隣り合う穴部の中央間の長さが０．５〜１．５ｍであり、穴部の深さ（掘削前の地盤表面の高さから穴部中央の最も深い部分までの鉛直方向の深さ）が０．２〜０．７ｍであること
を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
水硬性成分がポルトランドセメント及び／又はアルミナセメントを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
固化材と水との配合割合は、水（質量部）／固化材（質量部）＝０．２〜４であり、固化材スラリー組成物のフロー値は、１５０〜３００ｍｍであること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
地盤に設けた複数の平行な溝部及び／又は複数の穴部の固化材スラリー組成物と地盤の土砂とをバックホウ及び／又はクラムシェルを使用して混合攪拌すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
前記固化材スラリー組成物を用いて改良された改良土の圧縮強度は、材齢７日で５００〜１０００ｋＮ／ｍ^２であること
を特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の地盤改良工法。