JP2015098699A - 遅延硬化型流動化処理土及び地下空洞の充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】亜炭鉱廃坑等の大規模な地下空洞を流動化処理土で充填する際に、できるだけ少数の打設孔から流動化処理土を打設できるようにし、手間、コスト及び工期を削減する。さらにそれ以外の用途にも広く使用できるものとする。【解決手段】遅延硬化型流動化処理土は、被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合及び混合してなり、混合直後の日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときのＪＩＳ Ａ １２１６に準拠して測定した一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ2以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ2となるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、地下空洞の充填、建設施工後の埋め戻し、構造物への裏込め等に使用する流動化処理土に関するものである。

建設残土などの被処理土に、その組成に対応して選択・調整された、粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含む泥水を混合して流動性を高め、強度上の必要に応じて水とセメント系あるいは石灰系の固化材を補填的に添加した、流動化処理土が知られている（特許文献１）。この流動化処理土は、それ以前に知られていた被処理土に水とセメント系あるいは石灰系の固化材とを混合した流動化処理土と比べて、ブリージングが減少し、高価なセメント系等の固化材を節減でき、産業廃棄物である泥水を活用できるという利点を有している。そのため、上記の流動化処理土は、建設現場の埋め戻し、構造物への裏込め、地下空洞部への充填等に広く使用されており、もはや一般的なものとなっている。

ところで、日本各地に存在する亜炭鉱廃坑は、採掘が終了してから現在までほとんど放置状態であったため、陥没する事故が頻発して問題となっている。しかも、近年は兵庫県南部地震（阪神淡路大震災）、東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）のような最大震度階級の地震が起き、今後も東海地震、東南海地震、南海地震等の大規模地震の周期的到来が予測されているため、亜炭鉱廃坑の陥没防止対策が急務となっている。

そこで、現在、本出願人も参加する流動化処理工法研究機構中部支部により、亜炭鉱廃坑の地下空洞に流動化処理土を充填することによって陥没を防止することが検討されており、平成２４年１１月より岐阜県可児郡御嵩町の亜炭鉱廃坑でその実験が行われ、同年１２月１３日には報道陣にも公開されている（非特許文献１）。

同実験は、亜炭鉱廃坑上の地盤に地下空洞（内法高さ約２ｍ）まで到達する打設孔を形成するとともに、地下空洞を仕切板によって約１００ｍ² の底面積に試験的に仕切り、打設孔に打設用ポンプ車のパイプを通し、同パイプから仕切った地下空洞に前記従来の一般的な流動化処理土を約２日かけて約１００ｍ³ 打設するというものである。その結果、前記流動化処理土は、仕切った地下空洞の下半分である高さ約１ｍによく充填し、打設終了の翌日には人が歩けるくらいの強度を発現する固体となり、実用可能性を示すものであった。

特許第２７２８８４６号公報 特開平１１−２１７５６３号公報 特開平２００５−２７２５１０号公報

中日新聞 平成２４年１２月１４日の「御嵩町の亜炭廃坑 埋め戻し新たな一歩」と題する記事

しかし、本発明者がさらに検討したところ、前記従来の一般的な流動化処理土では、亜炭鉱廃坑のような大規模な地下空洞を充填する場合に、次のような問題があることが分かってきた。亜炭鉱廃坑は、底面積が数百ｍ² 以上に連続した所が多く、内法高さが２〜１５ｍもあるというきわめて大規模な地下空洞である。このような大規模な地下空洞を上記のような仕切板で仕切らないで流動化処理土で充填するには、当然１日では充填作業が終わらず、次のような手順で何日もかけて行うことになると予想される。すなわち、図９及び図１０に示すように、地盤５１に地下空洞５２まで到達する打設孔５３を形成し、打設孔５３に打設機械５４のパイプ５５を通し、同パイプ５５から地下空洞５２に上記の一般的な流動化処理土５６を打設することを想定する。なお、打設作業は、１日終了時に中断し、翌日に再開されるものとする。

まず、図９に示すように、地下空洞５２の空洞高さが高く、１日の打設量で流動化処理土が空洞天盤まで届かない場合には、１箇所の打設孔５３のパイプ５５から打設した流動化処理土５６は、流動の途中で硬化も開始するため、その流動範囲は地下空洞５２のごく一部にとどまる。そして、翌日以降に続いて打設される流動化処理土５６は、前日の流動化処理土５６を押し潰すことなくその上に山なりに堆積し（堆積層に付した数字は流動順序を示している。）、やがて打設孔５３の高さまで到達し、また下層から硬化も進行するため、打設が続行できなくなる。そこで、打設可能な近傍箇所に次の打設孔５３，５３，・・・を形成し、その打設孔にパイプ５５を通し直して打設を再開し、これを広範囲にわたって繰り返すことになる。

次に、図１０に示すように、地下空洞５２の空洞高さが低く、１日の打設量で流動化処理土が空洞天盤まで届く場合には、１箇所の打設孔５３のパイプ５５から打設した流動化処理土５６は、当日中にあまり流動しないうちに山なりに堆積してパイプ５５に達し、また硬化も進行するため、それ以上は打設できなくなる。そこで、直ぐ近傍箇所に次の打設孔５３，５３，・・・を形成し、その打設孔にパイプ５５を通し直して打設を再開し、これを広範囲にわたって繰り返すことになる（堆積山に記した丸付き数字は打設順序を示している。）。

よって、図９及び図１０のいずれの場合であっても、次のような問題があった。
（１）打設孔の形成数が多くなるため、その形成の手間、時間、コストが大きい。
（２）打設孔を替えて打設を再開するたびに、段取り替えの手間と時間がかかる分、日打設量が少なくなり、工期が長くなる。
（３）上記のとおり、一般的な流動化処理土は打設した翌日にはかなり硬化し、それはパイプ内でも同様なので、１日の作業終了時においてパイプの清掃が必要となり、その手間、時間、コストもかかる。
（４）上記のとおり、従来の一般的な流動化処理土は粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含むため、それを含まない流動化処理土と比べると、高価なセメント系あるいは石灰系の固化材の添加量を節減できるが、それでも大規模な地下空洞を充填するには多量の流動化処理土が必要となるため、セメント系あるいは石灰系の固化材に要するコストは大きくなる。

なお、特許文献２には、土壌と地盤改良材との混合が均一になされない場合において、高炉スラグ粉末及び石膏粉末と、ポルトランドセメントとを含む固化材を水中に分散して固化材ミルクを調製するに際し、この固化材ミルクに凝結遅延剤をさらに含有せしめ、この混合ミルクを、土壌に混合し固化させることが開示されている。しかし、この混合ミルクを混合した土壌は、本発明のようなフロー値を備える流動化処理土ではなく、強度発現の遅延についての記載はあるが、本発明と同列に論じることはできない。

また、特許文献３には、水砕スラグ， 二水石膏， 消石灰またはセメントから成る土質固化主剤に水を加え， これに塩化カリウム等と， クエン酸等から成る固化助剤を添加して混合し， この土質固化剤と建設残土などの土類とを混合し， 固化させる土質固化工法が開示されている。しかし、この土質固化剤を混合した土類も、本発明のようなフロー値を備える流動化処理土ではない。

そこで、本発明の目的は、亜炭鉱廃坑等の大規模な地下空洞を流動化処理土で充填する際に、できるだけ少数の打設孔から流動化処理土を打設できるようにして、打設孔の形成、流動化処理土の打設、段取り替え、パイプ清掃等にかかる手間、コスト及び工期を削減し、また固化材のコストも削減し、さらにそれ以外の用途にも広く使用することができる新規な遅延硬化型流動化処理土を提供することにある。

本発明者は、亜炭鉱廃坑等の大規模な地下空洞を多量の流動化処理土で充填するには、流動化処理土が打設した翌日に固体とならないで流動体を保つようにし、それにより１箇所の打設孔に通したパイプから連続的に打設していくことが、工程的、コスト的にメリットがあると考えた。そのためには、１日以上（好ましくは２〜７日程度）は流動性を有し、その後、徐々に硬化していく遅延硬化型の流動化処理土の新規開発が必要となり、後述するように試験・研究を重ね、本発明に至った。

本発明の遅延硬化型流動化処理土は、被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合及び混合してなり、混合直後の日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときのＪＩＳ Ａ １２１６に準拠して測定した一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ² となるものであることを特徴とする。

ここで、ＪＩＳ Ａ １２１６による一軸圧縮強度の測定方法は、拘束圧を受けない状態で自立する所定寸法の供試体を一軸圧縮試験機に設置し、毎分１％の圧縮ひずみが生じる割合を標準として連続的に供試体を圧縮したときの圧縮応力の最大値である。この一軸圧縮強度が０．０２Ｎ／ｍｍ² ｍ²）である土は、静的には崩れないが、上方や側方から弱く圧縮しただけで崩れて流動しうる軟弱なものであり、同測定方法による測定下限値に近い。このため、０．０２Ｎ／ｍｍ² 未満の値を同測定方法によって測定することは困難である。但し、０．０２Ｎ／ｍｍ² ｍ²） の値は同測定方法によって測定できるから、０．０２Ｎ／ｍｍ² ｍ²）以下であるか否かの判別は同測定方法によって可能である。

なお、０．０２Ｎ／ｍｍ² 未満の一軸圧縮強度を測定したい場合には、後述する貫入試験の結果から換算して求めることができる。

そして、前記１日経過時の一軸圧縮強度が（後述する貫入試験の実験値で）０．０１Ｎ／ｍｍ² 以下であることが好ましく、（後述する貫入試験の推定値で）０．００４Ｎ／ｍｍ² 以下であることがより好ましく、０．００２Ｎ／ｍｍ² 以下であることが最も好ましい。また、硬化をさらに長く遅延させたい場合には、一軸圧縮強度が、２日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であることが好ましい。特に硬化を長く遅延させたい場合には、一軸圧縮強度が、５日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であることが好ましい。

次に、ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２（シリンダー法による測定）によるフロー値の測定方法は、内直径８０ｍｍ×縦８０ｍｍの円筒形の筒に材料（ここでは流動化処理土）を入れ、筒を引き上げたときの材料の拡がりを見るものである。このフロー値が８０ｍｍであるとは、材料の自重によっては材料の拡がりがないということであるが、これは必ずしも流動性がないことを意味しない。外部から弱く圧縮されれば流動性がある場合があるからである。上記のとおり、本発明では混合後１日経過時の一軸圧縮強度が０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であること、すなわち、上方や側方から弱く圧縮しただけで崩れて流動しうる軟弱なものであることを規定しているから、なおさら混合直後には（フロー値が８０ｍｍであったとしても）外部から弱く圧縮されれば流動性がある状態である。そして、初期流動性をさらに高めたい場合は、混合直後のフロー値が８５〜２８０ｍｍであることが好ましい。

さて、被処理土に、従来のようにセメントを配合した場合には遅延硬化性にできず、本発明のように鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合した場合に遅延硬化性にできるのは、次のようなメカニズムによるものと考えられる。

（ｉ）従来の一般的な流動化処理土に固化材として配合されている普通セメントは、主な化合物が３ＣａＯ・ＳｉＯ₂（エーライト；Ｃ３Ｓ）と２ＣａＯ・ＳｉＯ₂（ビーライト；Ｃ２Ｓ）であり、ＣａＯ／ＳｉＯ₂比は約３である。つまりＳｉＯ₂に比べＣａＯが過剰なので、これらの化合物が水和反応すると、普通セメントに含まれるＣａだけで全てのＳｉと珪酸カルシウム水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈ）を生成することができ、さらに過剰分のＣａでＣａ（ＯＨ）₂が生成される。よって、普通セメントが水和反応すると直ちに水硬性が発現し、たとえ普通セメントの配合量を減らしたとしても、最終的な硬化の程度が低くなるだけで、その硬化までの時間が遅延することにはならない。

（ii）一方、鉄鋼スラグは、潜在的にはＣ−Ｓ−Ｈを生成するためのＣａＯとＳｉＯ₂を含んでいるが、ＣａＯ／ＳｉＯ₂比が１．２程度と低いため、鉄鋼スラグのみでセメントほどの水硬性を発揮することはできず（潜在水硬性）、添加したアルカリ刺激剤による刺激により反応が促進される。またこのとき、鉄鋼スラグに含まれるＣａだけでは全てのＳｉとＣ−Ｓ−Ｈを作り出すには十分でないため、アルカリ刺激剤にＣａが含まれる場合には、そのＣａとポゾラン反応が生じてＣ−Ｓ−Ｈを生成する。よって、鉄鋼スラグに対するアルカリ刺激剤の配合の調整により、反応促進の程度を変化させて適度な遅延硬化性にでき、また、被処理土に対する鉄鋼スラグ及びアルカリ刺激剤の配合の調整により、最終的な固化の程度を変化させることができると考えられる。

次に、本発明の地下空洞の充填方法は、前記の遅延硬化型流動化処理土を使用し、地盤に地下空洞まで到達する打設孔を形成し、打設孔に打設機械のパイプを通し、同パイプから地下空洞に遅延硬化型流動化処理土を、当日に打設し、翌日にも打設し、翌日に打設する遅延硬化型流動化処理土が、当日に打設した遅延硬化型流動化処理土を下方へ押し潰して流動させることを特徴とする。

また、別の本発明の地下空洞の充填方法は、前記の遅延硬化型流動化処理土を使用し、地盤に地下空洞まで到達する打設孔を形成し、打設孔に打設機械のパイプを通し、同パイプから地下空洞に遅延硬化型流動化処理土を、当日に打設し、翌日にも打設し、翌日に打設する遅延硬化型流動化処理土が、当日に打設した遅延硬化型流動化処理土を側方へ押し流すことを特徴とする。

本発明の遅延硬化型流動化処理土は、亜炭鉱廃坑等の大規模な地下空洞を流動化処理土で充填する際に、できるだけ少数の打設孔から流動化処理土を打設できるようにして、打設孔の形成、流動化処理土の打設、段取り替え、パイプ清掃等にかかる手間、コスト及び工期を削減し、また固化材のコストも削減し、さらにそれ以外の用途にも広く使用することができる、という優れた効果を奏する。

試料１〜５，７の流動化処理土の一軸圧縮強度と養生日数の関係を示すグラフ図である。 試料１０〜１８の流動化処理土の一軸圧縮強度と養生日数の関係を示すグラフ図である。 試料６，８，９，１９〜２３の流動化処理土の一軸圧縮強度と養生日数の関係を示すグラフ図である。 貫入試験の説明図である。 貫入試験で（１目盛以下の低い）貫入抵抗値と一軸圧縮強度の関係を示すグラフ図である。 実施例の遅延硬化型流動化処理土による高い地下空洞の充填方法の説明図である。 実施例の遅延硬化型流動化処理土による低い地下空洞の充填方法の説明図である。 実施例の遅延硬化型流動化処理土の他の用途例の説明図である。 従来の一般的な流動化処理土による高い地下空洞の充填方法の想定図である。 従来の一般的な流動化処理土による低い地下空洞の充填方法の想定図である。

遅延硬化型流動化処理土は、被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合及び混合してなり、混合直後の日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときのＪＩＳ Ａ １２１６に準拠して測定した一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ² となるものである。

各構成要素の態様を、以下に例示する。
１．被処理土
被処理土は、特に限定されず、土木工事や建築工事で発生した余剰の土砂（建設発生土）、土採取所で採取した粘土、山砂等を例示できる。
被処理土は、粘土、シルト、ベントナイト又はローム程度の細粒土を含むものであることが好ましいが、それに限定されるものではない。

２．水
水は、特に限定されず、水または、粘土、シルト、ベントナイト又はローム程度の細粒土を配合した泥水を例示できる。

３．固化材としての鉄鋼スラグ
鉄鋼スラグは、鉄鋼を作るときに発生する副産物であり、高炉段階で発生する高炉スラグと、製鋼段階で発生する製鋼スラグに大別でき、いずれも前記潜在水硬性を有するので、本発明に使用することができる。
高炉スラグは、高炉に入れた原料（鉄鉱石、コークス、石灰石）から生まれるせん鉄以外の成分を回収したものであり、溶融スラグの冷却の方法によって、水砕スラグと、徐冷スラグとがあり、さらに水砕スラグを粉砕加工してなる高炉スラグ微粉末がある。
製鋼スラグには、転炉に入れた原料（せん銑、スクラップ鉄、石灰石）から生まれる鋼以外の成分を回収したものである転炉系スラグと、電気炉に入れた原料（スクラップ鉄、コークス、石灰石）から生まれる鋼以外の成分を回収したものである電気炉系スラグとがある。

鉄鋼スラグは、被処理土への分散性と硬化反応のための一定以上の表面積とが必要となるので、水砕スラグのように粒状であるか、水砕スラグを粉砕加工した高炉スラグ微粉末のように粉末状であることが好ましい。徐冷スラグや製鋼スラグのように岩石状のものは、粒状又は粉末状に加工して使用することが好ましい。鉄鋼スラグの粉粒径は、小さいほど硬化反応は早くなると考えられ、要求される遅延性に応じて適宜選択することができる。

４．アルカリ刺激剤
アルカリ刺激剤は、特に限定されず、水酸化カルシウム（消石灰）、酸化カルシウム（生石灰）、トリエタノールアミン（前記水砕スラグを粉砕加工して高炉スラグ微粉末とする際に加えられる粉砕助剤）、水酸化ナトリウム溶液（苛性ソーダ）、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム（重曹）、セメント（ポルトランドセメント等）、アンモニア水等を例示できる。

以下、本発明の実施例について、比較例とともに説明する。被処理土として、下の表１に示す粘土と山砂とを使用した。

この粘土と山砂に、下の表２に示すとおり、水と固化材とアルカリ刺激剤（試料９，１８，２３を除く）とを、種々の配合量で配合及び混合して、流動化処理土の試料１〜２３を作製した。試料１〜８，１０〜１７，１９〜２２は本発明の実施例である。試料９，１８，２３は比較例であり、表２の試料Ｎｏ．に＊印を付した。

水として、水道水を使用した。
固化材として、試料１〜８，１０〜１５，２３では水砕スラグを使用し、試料９では高炉セメントを使用し、試料１６，１８では製鋼スラグを使用し、試料１７では徐冷スラグを使用し、試料１９〜２１では水砕スラグと高炉スラグ微粉末との混合を使用し、試料２２では高炉スラグ微粉末を使用した。
アルカリ刺激剤として、試料１〜８，１０〜１７では消石灰を使用し、試料１９〜２２ではトリエタノールアミンを使用し、試料９，１８，２３では特に使用しなかった。トリエタノールアミンは、固化材として使用した高炉スラグ微粉末に、高炉スラグ（水砕スラグ）１トンに対して８０グラムの割合で、既に含まれていたものである。すなわち、前述のとおり高炉スラグ微粉末は高炉スラグ（水砕スラグ）を粉砕加工したものであるが、この粉砕の際の粉砕助剤として同割合で加えられたものがトリエタノールアミンである。

上記の混合は、まず粘土と水とを混合して泥水とし（その密度を表２に示す）、その泥水に他の成分を加えさらに混合して（その湿潤密度を表２に示す）行った。配合条件は、混合直後において次の３条件を満たすことであったが、表２に示すとおり、いずれの試料１〜２３もこの配合条件を満たした。
・湿潤密度が１．５ｇ／ｃｍ³ 以上
・日本道路公団基準ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍ
・土木学会基準「プレパックトコンクリートの注入モルタルのブリージング率及び膨張試験法」（ＪＳＣＥ−１９８６）に準拠して測定したブリージング率が３％未満

そして、混合後の試料１〜２３について凝結試験を行った。すなわち、混合直後（σ０）と、混合後に２０℃の環境下に静置（養生）して１日経過時（σ１）〜５１日経過時（σ５１）に、一軸圧縮強度を測定して経時的な凝結状況を調べた。その一軸圧縮強度の結果を、下の表３とそれをグラフ化した図１〜図３に示す。

上述したとおり、一軸圧縮強度は、０．０２Ｎ／ｍｍ² 以上である場合には、ＪＩＳ Ａ １２１６（土の一軸圧縮試験）に準拠して測定した。供試体の寸法は、直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍとした。

また、一軸圧縮強度は、０．０２Ｎ／ｍｍ² 未満である場合は、同方法によらず、次に述べる貫入試験の結果から一軸圧縮強度を換算して求めた。貫入試験は、図４に示すように、ビーカー１１に試料Ｓを２リットル入れ、プッシュプルゲージ１３（型番：ＫＮ３１０５３４４、シャフト断面積３．１４ｍｍ² 、最大秤量１．１Ｎ）のシャフトを、試料Ｓに貫入させた時のケージ目盛を読み取った。このプッシュプルゲージの１目盛（最小目盛）は０．０２Ｎであるから、一軸圧縮強度が０．０２Ｎ／ｍｍ² 未満の場合を測定するということは、１目盛内における表示針の振れを貫入抵抗値として読み取り、それを一軸圧縮強度に換算するということである。貫入抵抗値（１目盛内における表示針の振れの百分率）と一軸圧縮強度との関係を、下の表４とそれをグラフ化した図５に示す。

貫入抵抗値が５０〜９０％のとき、ビーカー１１の試料Ｓは固体（但し外部からエネルギーを加えると流動する）であり、表５で換算される一軸圧縮強度は実験値ということができる。貫入抵抗値が１０〜４０％のとき、ビーカー１１の試料Ｓはゲル状であり、表５で換算される一軸圧縮強度は推定値である。上の表３における０．０２Ｎ／ｍｍ² 未満の一軸圧縮強度は、こうして貫入試験から表４で換算したものであり、それが推定値である場合には太字で示している。

固化材として高炉セメントを使用した試料９（比較例）は、一軸圧縮強度が１日経過時に０．０４１６Ｎ／ｍｍ² となり、流動性がほぼなくなった。
これに対し、固化材として鉄鋼スラグを使用した試料１〜８，１０〜２３は、一軸圧縮強度が１日経過時にも２日経過時にも０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、流動性があった。さらに、試料１〜４，１０，１１，１７〜２３は、一軸圧縮強度が５日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、流動性があった。

次に、固化材として鉄鋼スラグを使用しながらもアルカリ刺激剤を加えなかった試料１８，２３（比較例）は、一軸圧縮強度が５１日経過時に０．０３８Ｎ／ｍｍ² に達せず、凝結（固化）しなかった。
これに対し、固化材として鉄鋼スラグを使用してアルカリ刺激剤を加えた試料１〜８，１０〜１７，１９〜２２（実施例）は、一軸圧縮強度が遅くとも５１日経過時に０．０３８Ｎ／ｍｍ² 以上となり、凝結（固化）した。

以上の実験結果から、次のことが分かった。
（１）被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグ（水砕スラグ、徐冷スラグ、高炉スラグ微粉末、製鋼スラグ）とアルカリ刺激剤（消石灰、トリエタノールアミン）とを配合及び混合することにより、混合直後のフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときの一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ² となるものを調整できることを確認した。
（２）固化材として高炉セメントを使用すると、遅延硬化性が得られず、１日後に硬化する。なお、高炉セメントを使用した場合にさらに超遅延剤を添加することも試みたが、添加量を増やしても、本発明で狙ったような遅延硬化性は得られなかった。また、超遅延剤は高価なので、添加量が多くなると経済的にも使用が難しい。
（３）消石灰は、アルカリ刺激剤として作用するほか、増粘効果がありブリージングの抑制になる。

以上説明した実施例の遅延硬化型流動化処理土を使用し、亜炭鉱廃坑のような大規模な地下空洞を次の方法で充填することができる。図６及び図７に示すように、地盤１に地下空洞２まで到達する打設孔３を形成し、打設孔３に打設機械４のパイプ５を通し、同パイプ５から地下空洞２に実施例の遅延硬化型流動化処理土６を打設する。なお、打設作業は、当日に打設し、その日の終了時に中断し、翌日に打設が再開されるものとする。すなわち、打設作業は、２４時間以内の休止時間をおいて断続的に行う。

まず、図６に示すように、地下空洞５２の空洞高さが高く、１日の打設量で流動化処理土が空洞天盤まで届かない場合には、１箇所の打設孔３のパイプ５から打設した遅延硬化型流動化処理土６は、上記の遅延硬化性を有するため、当日に打設された遅延硬化型流動化処理土６は、その日に続いて打設された遅延硬化型流動化処理土６によって、また、翌日に打設される遅延硬化型流動化処理土６によって、押し潰されて流動をし続け、図９に示した従来の一般的な流動化処理土５６に比べて、水平に近い緩い勾配で流動する。このため、遅延硬化型流動化処理土６が堆積して打設孔３の高さまで到達するまでに、広い範囲に行き渡る（堆積層に記した数字は流動順序を示している。）。よって、その打設孔３に対して遠く離れた所に次の打設孔３を形成し、その打設孔３にパイプ４を通し直して打設を再開し、これを繰り返せばよい。

次に、図７に示すように、地下空洞５２の空洞高さが低く、１日の打設量で流動化処理土が空洞天盤まで届く場合には、１箇所の打設孔３のパイプ５から打設した遅延硬化型流動化処理土６は、上記の遅延硬化性を有するため、図１０に示した従来の一般的な流動化処理土５６に比べて、当日に広く流動したうえでパイプ５に達する。そして、翌日以降に続いて打設される遅延硬化型流動化処理土６は、前日のまだ流動性のある遅延硬化型流動化処理土６を側方へ（周囲へ）押し流しながら、地下空洞５２に充填される（堆積山に付した数字は打設した土の順序を示している。）。やがて何日か経って、最初に充填した遅延硬化型流動化処理土６が硬化すると、この押し流しながらの充填はできなくなる。そこで、その打設孔３に対して遠く離れた所に次の打設孔３を形成し、その打設孔３にパイプ４を通し直して打設を再開し、これを繰り返せばよい。

この地下空洞の充填方法によれば、図６及び図７のいずれの場合であっても、次の効果が得られる。
（１）打設孔３の形成数が、図９及び図１０と比べて少なくて済むため、その形成の手間、時間、コストを削減できる。
（２）打設孔３を替えて打設を再開するたびに必要な段取り替えが減り、その段取り替えの手間と時間を削減できるため、日打設量が多くなり、工期が短くなる。
（３）遅延硬化型流動化処理土６は一日経過してもパイプ内でほとんど硬化しないため、１日の作業終了時においてパイプ５の清掃が不要となり、その手間、時間、コストも削減できる。
（４）安価な鉄鋼スラグを使用するので、高価なセメント系あるいは石灰系の固化材の添加量を節減でき、大規模な地下空洞を充填する場合でも、流動化処理土のコストを小さくできる。

なお、打設作業は、１日終了時に中断しないで、打設できなくなるまで連続的に行ってもよく、その場合にも上記と同様の効果が得られる。

さらに、実施例の遅延硬化型流動化処理土は、亜炭鉱廃坑のような大規模な地下空洞の充填のみならず、小規模な地下空洞の充填、建設施工後の埋め戻し、構造物への裏込め等の広い用途に使用することができる。例えば、図８に示すように、建物等の床下空洞２１の充填、地中配管廻り２２の埋め戻し、地下鉄の路盤下２３の充填、道路下空洞２４の充填、共同溝周囲２５の埋め戻し、擁壁背面２６の埋め戻し、山留め２７の埋め戻し、さらには、図示しないが地下水路ボックス周囲の充填、新設トンネルの裏込め、廃止されたトンネルの充填等、広い用途に使用することができる。

１ 地盤
２ 地下空洞
３ 打設孔
４ 打設機械
５ パイプ
６ 流動化処理土

Claims (5)

1. 被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合及び混合してなり、混合直後の日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときのＪＩＳ Ａ １２１６に準拠して測定した一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ² となるものであることを特徴とする遅延硬化型流動化処理土。
2. 前記一軸圧縮強度が、２日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下である請求項１記載の遅延硬化型流動化処理土。
3. 前記一軸圧縮強度が、５日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下である請求項２記載の遅延硬化型流動化処理土。
4. 被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合及び混合してなり、混合直後の日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときのＪＩＳ Ａ １２１６に準拠して測定した一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ² となる遅延硬化型流動化処理土を使用し、
   地盤に地下空洞まで到達する打設孔を形成し、打設孔に打設機械のパイプを通し、同パイプから地下空洞に遅延硬化型流動化処理土を、当日に打設し、翌日にも打設し、翌日に打設する遅延硬化型流動化処理土が、当日に打設した遅延硬化型流動化処理土を下方へ押し潰すことを特徴とする地下空洞の充填方法。
5. 被処理土に水と固化材としての鉄鋼スラグとアルカリ刺激剤とを配合及び混合してなり、混合直後の日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３−１９９２に準拠して測定した２０℃におけるフロー値が８０〜２８０ｍｍであり、混合後に２０℃の環境下に静置したときのＪＩＳ Ａ １２１６に準拠して測定した一軸圧縮強度が、１日経過時に０．０２Ｎ／ｍｍ² 以下であり、５１日経過時に０．０３８〜５Ｎ／ｍｍ² となる遅延硬化型流動化処理土を使用し、
   地盤に地下空洞まで到達する打設孔を形成し、打設孔に打設機械のパイプを通し、同パイプから地下空洞に遅延硬化型流動化処理土を、当日に打設し、翌日にも打設し、翌日に打設する遅延硬化型流動化処理土が、当日に打設した遅延硬化型流動化処理土を側方へ押し流すことを特徴とする地下空洞の充填方法。

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