JP2017048515A - 地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルカリ強度が高い地盤であっても、薬液の過剰酸量を適切に調整することができ、所望のゲルタイムを確保することができ、必要な地盤改良強度を得ることのできる地盤改良工法を提供すること。【解決手段】アルカリ性の地盤Ｇに薬液１０を注入することにより、地盤Ｇを改良する地盤改良工法であって、地盤Ｇを掘削して薬液注入用の注入孔１を形成する形成工程と、薬液１０を調合する調合工程と、調合された薬液１０を地盤Ｇへと注入する注入工程とを有し、調合工程が、注入孔１の近傍位置から地盤Ｇの土壌サンプルを取得し、土壌サンプルの酸消費量の算出を行う算出工程と、酸消費量の算出結果に基づき、注入孔１内から地盤Ｇに注入する薬液の酸度を調整する調整工程とを有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良工法に係り、特にアルカリ性土壌における地盤改良工法に関する。

従来より、地盤を改良する工法として、地面を掘削し、その掘削孔に注入管を挿入して地盤に薬液を注入する、いわゆるダブルパッカー工法等が利用されてきた（例えば、特許文献１を参照）。この工法によれば、地盤に改良材としての薬液を注入することで、地盤内に球状の固化体を形成している（例えば、特許文献２を参照）。注入薬液としては、例えば水ガラス系のグラウトに反応剤を添加するものや、非アルカリ又は酸性シリカゾル、セメント微粒子懸濁液等が適用され、注入後に薬液がゲル化することで固化体が形成される。固化体の耐久性や、薬液の浸透性等の観点から、現在、酸性シリカゾル薬液が多く使用されている。

特開２０１１−１３２６７１号公報 特開２００９−２０３６７８号公報

地盤のアルカリ強度が高い場合には、地盤による酸消費量が大きくなってしまう。非アルカリ又は酸性シリカゾルを薬液として用いる場合に、その酸度（過剰酸量）が少ないと、薬液が早期にゲル化してしまい、所望のゲルタイムを確保することが難しいという課題がある。所望の大きさの固化体を得ることも難しくなり、地盤の改良強度も充分に得難いという課題がある。

一方、薬液の過剰酸量が過大な場合は、逆にゲルタイムが必要以上に長くなってしまう。それにより、作業効率の低下、薬液の流出等の不具合を生じる場合がある。また、酸による土壌汚染も懸念される。

本発明が解決しようとする主たる課題は、アルカリ強度が高い地盤であっても、薬液の過剰酸量を適切に調整することができ、所望のゲルタイムを確保することができ、必要な地盤改良強度を得ることのできる地盤改良工法を提供することにある。

この課題を解決した本発明は、以下の趣旨に基づく。

［趣旨１］
アルカリ性の地盤に薬液を注入することにより、当該地盤を改良する地盤改良工法であって、
前記地盤を掘削して前記地盤に向けて前記薬液を注入するための注入孔を形成する形成工程と、
前記薬液を調合する調合工程と、
調合された前記薬液を前記地盤へと注入する注入工程と、を有し、
前記調合工程が、
前記注入孔の近傍に位置するサンプル取得箇所から前記地盤の土壌サンプルを取得し、当該土壌サンプルの酸消費量の算出を行う算出工程と、
前記酸消費量の算出結果に基づき、前記注入孔内から前記地盤に注入する薬液の酸度を調整する調整工程と、を有することを特徴とする、地盤改良工法。

［趣旨２］
前記注入孔が少なくとも第１の注入孔及び第２の注入孔を有して複数であり、
当該複数の注入孔の近傍に位置する第１のサンプル取得箇所から土壌サンプルを取得して前記算出工程を実行し、
当該第１の注入孔内からの土壌サンプルを用いた算出結果に基づき、前記第１の注入孔と異なる第２の注入孔内から前記地盤に注入する薬液の酸度を調整する調整工程を実行する、ものであってもよい。

［趣旨３］
前記算出工程において、
前記土壌サンプルに対して質量比で５倍以上１０倍以下の純水を加えた分析対象に対し、メチルオレンジ溶液等のｐＨ呈色液、及び、ｐＨ計測装置のうち少なくともいずれか一方を用いてｐＨを計測しつつ、第１の酸性溶液を滴定した滴定量に基づき前記酸消費量を算出することを特徴とする、ものであってもよい。

［趣旨４］
前記算出工程における算出結果が、０．５ｅｑ／ｋｇ以上の場合にのみ前記調整工程を実行することを特徴とするものであってもよい。

［趣旨５］
前記調整工程において、
前記薬液の過剰酸量が、前記土壌サンプルの酸消費量の０．２倍以上かつ０．４倍以下となるように、当該薬液に対して第２の酸性溶液を加えることを特徴とする、ものであってもよい。

［趣旨６］
前記注入孔が複数であり、
当該複数の注入孔が、前記地盤表面において等間隔で二次元的に配置され、かつ、特定の注入孔の周囲を囲むように隣接してＮ個の注入孔が配置されている場合に、前記特定の注入孔と当該特定の注入孔に最も近い注入孔との間の距離をＰ、当該特定の注入孔に隣接するＮ個の注入孔のうち前記調合工程に基づき調整された薬液が注入済みの注入孔の個数をｎ、影響係数をＣ１としたとき、
以下式により算出された調整係数Ｃ２を前記算出された土壌サンプルの酸消費量に乗じて土壌サンプルの酸消費量を更新することを特徴とする、ものであってもよい。
Ｃ１＝０．１×（ｎ／Ｎ）×｛Ｐ／（２＋Ｐ）｝
Ｃ２＝１−Ｃ１

［趣旨７］
アルカリ性の地盤に薬液を注入することにより、当該地盤を改良する地盤改良工法であって、
前記地盤を掘削して前記地盤に向けて前記薬液を注入するための注入孔を形成する形成工程と、
前記薬液を調合する調合工程と、
調合された前記薬液を前記地盤へと注入箇所から注入する注入工程と、を有し、
前記調合工程が、
前記注入孔の近傍に位置するサンプル取得箇所から前記地盤の土壌サンプルを取得し、当該土壌サンプルの酸消費量の算出を行う算出工程と、
前記酸消費量の算出結果に基づき、前記注入孔内から前記地盤に注入する薬液の酸度を調整する調整工程と、を有し、
前記注入箇所が少なくとも複数であり、
当該複数の注入箇所が、前記地盤において等間隔で配置され、かつ、特定の注入箇所の周囲を囲むように隣接してＮ個の注入箇所が配置されている場合に、前記特定の注入箇所と当該特定の注入箇所に最も近い注入箇所との間の距離をＰ、当該特定の注入箇所に隣接するＮ個の注入箇所のうち前記調合工程に基づき調整された薬液が注入済みの注入箇所の個数をｎ、影響係数をＣ１としたとき、
以下式により算出された調整係数Ｃ２を前記算出された土壌サンプルの酸消費量に乗じて土壌サンプルの酸消費量を更新することを特徴とする、地盤改良工法。
Ｃ１＝０．１×（ｎ／Ｎ）×｛Ｐ／（２＋Ｐ）｝
Ｃ２＝１−Ｃ１

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、アルカリ強度が高い地盤であっても、薬液の過剰酸量を適切に調整することができ、所望のゲルタイムを確保することができ、必要な地盤改良強度を得ることのできる地盤改良工法を提供することができる。

実施形態に係る地盤改良工法を施工する施工現場における地盤の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。 注入孔の配置を示す配置図である。 注入孔の配置の別例を示す配置図である。 薬液の配合例を示す図である。 実施形態に係る地盤改良工法の手順を説明するフローチャートである。 調合工程の手順を説明するフローチャートである。 変形例１を説明する図であって、特定注入孔にて注入した薬液の周囲注入孔への影響を説明する図面である。 変形例２を説明するための図である。

＜地盤改良工法の概略説明＞
以下、実施形態に係る地盤改良工法について説明する。本実施形態の地盤改良工法は、特にアルカリ性の強い地盤Ｇに薬液（地盤改良材）１０を注入する地盤改良工法である。図１に施工現場における地盤Ｇの平面図及び断面図を示すように、この実施形態では、地盤Ｇに対して薬液１０を注入するための複数の注入孔１を形成し、各注入孔１に対して薬液１０を注入することで、地盤Ｇ内部に固化体を形成し、地盤Ｇを改良する。地盤Ｇへの具体的な施工方法としては、例えばダブルパッカー工法等を適用することができる。

図１では、典型的な円形断面の注入孔１を示しているが、もちろん断面形状は施工の都合に応じて自由に設定可能である。図１（ａ）は、地盤Ｇを上方から矢視しており、注入孔１は、図１（ｂ）に示すように、地中方向に向けて長く延びている。

複数の注入孔１は、地盤Ｇの表面において等間隔で二次元的に配置され、かつ、特定の注入孔の周囲を囲むように隣接してＮ個の注入孔が配置されている。ここで、「地盤Ｇの表面において等間隔で二次元的に配置され」とは、複数の注入孔１が一定間隔で並んで配置されている状態であって、直線的な配置でなく平面的な広がりをもって配置されていることを意味する。また、「特定の注入孔の周囲を囲むように隣接してＮ個の注入孔が配置されている」点については、図２を用いて説明する。

図２は、実施形態での注入孔１の配置を示す配置図である。実施形態では、複数の注入孔１が方形状に配置されている。すなわち、４個の注入孔１が正方形の各頂点に位置するように配置されている。図２において、特定の注入孔を注入孔１ａ（以下、特定注入孔という。）とした場合、特定注入孔１ａの周囲を囲むように隣接配置される注入孔は８個（注入孔１ｂ〜１ｉ、以下、これらを周囲注入孔という。）である。したがって、実施形態では、Ｎ＝８となる。なお、この場合において、特定注入孔１ａに最も近い周囲注入孔１ｂと特定注入孔１ａとの間の距離（所定間隔）Ｐは、本実施形態では、１ｍである。この距離Ｐは、特定注入孔１ａ〜周囲注入孔１ｄ間、特定注入孔１ａ〜周囲注入孔１ｆ間、特定注入孔１ａ〜周囲注入孔１ｈ間も等距離である。もちろん、距離Ｐは施工の都合に応じて設定変更可能な値であり、例えば２ｍとすることもできる。

なお、図３に注入孔１の配置の別例を示す。この図３に示す配置では、複数の（３個の）注入孔１が正三角形の各頂点に位置するように配置されている。この場合において、特定注入孔１ａの周囲を囲むように隣接配置される周囲注入孔は６個（注入孔１ｂ〜１ｇ）であり、Ｎ＝６となる。

＜薬液の説明＞
本実施形態で用いる薬液１０の配合例を図４に示す。薬液１０としては、酸性シリカゾル溶液（Ａ液）６そのものであってもよい。Ａ液６に対して別の希釈水ガラス（Ｂ液）８を混合したものを薬液１０として、注入管周囲のシール及び地盤の粗詰め用瞬結薬液として使用することもできる。アルカリ性のＢ液８を加えたり、酸５をさらに添加したりすることで、薬液１０のｐＨを調整することができる。薬液１０のｐＨを調整することで、薬液１０のゲルタイムを調整することができるため、Ａ液６へのＢ液８の混合の有無、そのＢ液８のシリカ濃度等により、薬液１０を瞬結材とすることも長結材とすることも可能である。

Ａ液６の生成に使用される水ガラス２としては、珪酸ソーダ（ＸＮａ_２Ｏ・ＹＳｉＯ_２）を用いることができるが、高モル比の水ガラス２であることが好ましい。水ガラス２は、中和剤たる酸５と配合（混合）してＡ液６を生成する前に、水３と配合して希釈し希釈水ガラス４としておくのが好ましい。水ガラス２を水３で希釈しておくことで、酸５と配合した際におけるゲル化を防止することができる。

酸５としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ギ酸、クエン酸等を例示することができる。ただし、コストの観点からは硫酸を用いるのが好ましく、安定性の観点からは塩酸を用いるのが好ましい。

なお、希釈水ガラス４と酸５とを混合したＡ液６を含む薬液１０に対し、更にアルカリ性溶液（Ｂ液）を混合してもよい。アルカリ性溶液を混合することにより、薬液１０のｐＨを調整し、ゲルタイムを調整することができる。薬液１０にアルカリ性溶液をぶつけることで、瞬結性を獲得することもできる。なお、アルカリ性溶液としては、種々のものを用いることができ、例えば苛性ソーダ溶液を用いることができ、希釈水ガラスを用いることもできる。

＜地盤改良工法の手順＞
図５は、本実施形態に係る地盤改良工法の手順を説明するフローチャートである。地盤改良工法は、形成工程、調合工程、注入工程を有しており、調合工程は、更に算出工程と調整工程とを有している。

まず地盤Ｇに対して所定の大きさ（例えば、直径５０ｍｍ）の注入孔１を形成する（Ｓ１、形成工程）。本実施形態では、地盤Ｇに対して複数の注入孔１を方形状に配置して形成し、特定の注入孔１ａに対して周囲に８個の周囲注入孔１ｂ〜１ｉが配置されるようにする。注入孔の削孔の手法としては、公知のボーリング工法等を用いることができる。なお、複数の注入孔１は、施工の当初において数カ所まとめて、又はすべてを一括して形成してもよいし、特定注入孔１ａを形成し、調合工程、注入工程を経た後に周囲注入孔１ｂを形成する等、１つの注入孔に対する調合工程と注入工程とを完了した後に次の注入孔を形成する方法であってもよい。

特定注入孔１ａの内部（例えば、地中数ｍの箇所。）から土壌サンプルを取得したことに基づき、特定注入孔１ａ内から地盤Ｇへと注入する薬液１０の配合を調整する（Ｓ２、調合工程）。この実施形態では特定注入孔１ａの内部をサンプル取得箇所としてそこから土壌サンプルを取得しているが、特定注入孔１ａに近い別の箇所をサンプル取得箇所とし、そのサンプル取得箇所から土壌サンプルを取得してももちろんよい。すなわち、サンプル取得箇所は、特定注入孔１ａを含むその近傍位置であればよい。サンプル取得箇所においては、ボーリング又は掘削等を行って地盤Ｇの内部から土壌サンプルを取得してよい。調合工程の詳細については、後述する。調合工程により配合が調整された薬液１０を特定注入孔１ａ内の注入箇所から地盤Ｇへと注入する（Ｓ３、注入工程）。薬液の注入方法としては、公知のダブルパッカー工法等を用いることができる。

特定注入孔１ａから地盤Ｇへの注入が完了したら、隣接する他の注入孔（例えば、周囲注入孔１ｂ）について、土壌サンプルを取得して調合工程を実行する（Ｓ４）。この調合工程において、周囲注入孔１ｂ内から取得した土壌サンプルの酸消費量に基づいて、周囲注入孔１ｂ内から地盤Ｇへと注入する薬液１０の配合を変更するか否かの判断を行う（Ｓ５）。すなわち、特定注入孔１ａ内から取得した（前回取得の）土壌サンプルの酸消費量と周囲注入孔１ｂ内から取得した（今回取得の）土壌サンプルの酸消費量との差が所定基準値（酸消費量基準値）未満であれば、薬液１０の配合を変更しない（Ｓ６）。一方、両土壌サンプルの酸消費量の差が所定基準値以上であれば、薬液１０の配合を変更する（Ｓ７）。そして、周囲注入孔１ｂ内から地盤Ｇへと薬液１０の注入を行う注入工程を実行する（Ｓ８）。

以下、隣接する注入孔に対して順次、調合工程、注入工程を繰り返す。最終的に、すべての注入孔１に対して、その注入孔１における地盤Ｇの酸消費量に応じて適切な過剰酸量とされた薬液１０を注入することにより、地盤改良を完了させる。

＜調合工程＞
図６は、調合工程の手順を説明するフローチャートである。調合工程は、算出工程と調整工程とを有している。算出工程は、注入孔１内から地盤Ｇの土壌サンプルを取得し、土壌サンプルの酸消費量の算出を行う工程である。調整工程は、算出工程での酸消費量の算出結果に基づき、注入孔１内から地盤Ｇに注入する薬液１０の酸度を調整する工程である。ここでは、特定注入孔１ａでの調合工程を例として説明するが、もちろん他の注入孔１（例えば、周囲注入孔１ｂ〜１ｉ。）においても同様の工程を実行することとなる。

＜算出工程＞
算出工程は、具体的には例えば以下の手順で実行される。特定注入孔１ａの内部から土壌サンプルを取得する（Ｓ２１）。一定重量の土壌サンプルを計量してコニカルビーカ内に投入する（Ｓ２２）。そして、コニカルビーカ内に土壌サンプルの重量の５〜１０倍の重量の純水を加えた分析対象を撹拌し、所定時間待機する（Ｓ２３）。

続いて、コニカルビーカ内にｐＨ呈色液としてのメチルオレンジ溶液を数滴滴下して混合する（Ｓ２４）。コニカルビーカ内のメチルオレンジ色素が、土壌に吸着されず、上澄み水が十分に着色されているか否かを観察する（Ｓ２５）。上澄み水が充分に着色されている場合には、メチルオレンジ溶液による滴定を実施する（Ｓ２６）。すなわち、第１の酸性溶液を加えつつ上澄み水の液色が黄色から赤になるまで滴定する。これにより、土壌サンプルの単位重量当たりの酸消費量が算出される（Ｓ２７）。第１の酸性溶液としては、濃度が規定された酸性溶液が用いられ、例えば、１ｍｏｌ／Ｌの塩酸が適用可能である。

一方、メチルオレンジ色素が土壌に吸着されてしまい、上澄み水が充分に着色されない場合には、メチルオレンジ溶液を用いた滴定に代わってｐＨ計測装置を用いた滴定を行う（Ｓ２８）。コニカルビーカ内にｐＨ計測装置の計測電極を投入し、マグネティックスターラを用いる等によって撹拌しつつ第１の酸性溶液を加えながら計測結果としてのｐＨ値が４〜５になるまで滴定する。これにより、土壌サンプルの単位重量当たりの酸消費量が算出される（Ｓ２９）。

上記の実施形態では、まずメチルオレンジ溶液を「メチルオレンジ溶液での滴定が可能か否か」の判定に利用し、その後、メチルオレンジ溶液での滴定が可能であると判定した場合にはそのままメチルオレンジ溶液での滴定を行っている。一方メチルオレンジ溶液での滴定が困難であると判定した場合には、ｐＨ計測装置での滴定を行っている。すなわち、メチルオレンジ溶液に、「判定のため」と「滴定のため」との２つの機能を実現させるべく利用している。もちろん、当初からメチルオレンジ溶液を用いることなくｐＨ計測装置によって滴定を行うことも可能である。

＜調整工程＞
土壌サンプルの酸消費量を算出した後、その算出結果に基づき特定注入孔１ａ内から地盤Ｇへと注入する薬液１０の酸度を調整する調整工程を実行する。調整工程においては、薬液１０（Ａ液６又はＡ液６とＢ液とを混合したもの）に対し、第２の酸性溶液を加えることにより、薬液１０の酸度を調整する（Ｓ３０）。

ここで、薬液１０の酸度は、その過剰酸量が、算出工程で算出した土壌サンプルの単位重量当たりの酸消費量の０．２倍以上かつ０．４倍以下となるよう調整することが好ましい。例えば、算出工程により算出された土壌サンプルの酸消費量が１．０ｅｑである場合に、薬液１０の過剰酸量が０．２ｅｑ〜０．４ｅｑとなるよう、薬液１０に対して第２の酸性溶液を加えることが好ましい。なお、第２の酸性溶液としては、例えば酸５と同様に、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ギ酸、クエン酸等を用いることができる。

＜調整工程の計算根拠＞
以下に、薬液１０の過剰酸量が土壌サンプルの酸消費量の０．２〜０．４倍となるように薬液１０の酸度を調整する理由について説明する。一般的に、飽和砂の湿潤密度は１．８〜１．９ｇ／ｃｍ^３程度である。ここで、単位体積当たりの湿潤砂の重量を１．８ｋｇ／Ｌとし、薬液の砂への注入率を４０％とすると、単位体積（１Ｌ）の薬液が注入される湿潤砂の重量は、１．８／０．４＝４．５ｋｇとなる。

一般的な地盤における酸消費量が０．１ｅｑ／ｋｇ程度であり、その地盤に一般的に薬液として用いられる酸性シリカゾル溶液の過剰酸量が０．１５ｅｑ／Ｌ程度であるときに、薬液の地盤内でのゲルタイムが数１０分〜数時間程度となり良好である。湿潤砂４．５ｋｇに対し、薬液１Ｌが注入されるので、この場合において、地盤の酸消費量が０．４５ｅｑ程度に対し、薬液の過剰酸量が０．１５ｅｑ程度となる。これより、地盤の酸消費量に対し薬液の過剰酸量が０．１５／０．４５＝０．３３程度となることが最も良好なゲルタイムを呈すると考えられ、一定の幅をもって、土壌サンプルの酸消費量に対し、０．２〜０．４倍の過剰酸量となるように薬液１０の酸度を調整することが好ましいと考えられる。なお、一般的な地盤の酸消費量が０．４５ｅｑ程度であり、そのときの良好な薬液の過剰酸量が０．１５ｅｑ程度であることから、土壌サンプルの酸消費量が０．５ｅｑ以下である場合には、調整工程を実行する必要がないと考えられる。

以上のように、本実施形態では、特定注入孔１ａに対して、形成工程、調合工程を実行した後、酸度が調整された薬液１０を特定注入孔１ａに対して注入箇所から注入する注入工程を実行する。これにより、特定注入孔１ａ周囲の地盤Ｇが高いアルカリ性を呈する場合であっても、その酸消費量に応じた薬液１０の酸度を調整することができ、良好なゲルタイムを呈する薬液１０とすることができる。そして、特定注入孔１ａの注入が完了した後に、周囲注入孔１ｂでの調合工程を実行し、その後注入工程を実行する。周囲注入孔１ｂの周囲の地盤Ｇの酸消費量に応じた薬液１０の酸度を調整することができる。これを順次繰り返すことにより、各注入孔１のそれぞれにおいて良好なゲルタイムを呈する薬液１０の過剰酸量を調整することができる。

［変形例１］
上記実施形態では、各注入孔１ごとに土壌サンプルを取得し、その酸消費量に応じて薬液１０の過剰酸量を調整した。しかしながら、例えば、特定注入孔１ａにおいて注入した薬液１０の周囲への影響を見積もることで、周囲注入孔１ｂ〜１ｉにおいては土壌サンプルを取得せずに、各周囲注入孔１ｂ〜１ｉにおける薬液１０の酸度を適切に調整することが可能である。

＜周囲注入孔への影響＞
図７は、特定注入孔（第１の注入孔）１ａにて注入した薬液１０の周囲注入孔１ｂ（第２の注入孔）への影響を説明するための図面である。実施形態の場合と同様に、特定注入孔１ａ内から土壌サンプルを取得し、土壌サンプルの酸消費量を算出したうえで、その酸消費量に基づき特定注入孔１ａから地盤Ｇへ注入する薬液１０の過剰酸量を調整する。そして、その薬液１０を特定注入孔１ａから地盤Ｇへと注入する。

この変形例１では特定注入孔１ａの内部を第１のサンプル取得箇所としてそこから土壌サンプルを取得しているが、特定注入孔１ａに近い別の箇所を第１のサンプル取得箇所とし、その第１のサンプル取得箇所から土壌サンプルを取得してももちろんよい。すなわち、第１のサンプル取得箇所は、特定注入孔１ａを含むその近傍位置であればよい。第１のサンプル取得箇所においては、ボーリング又は掘削等を行って地盤Ｇの内部から土壌サンプルを取得してよい。

ここで、特定注入孔１ａと特定注入孔１ａに最も近い周囲注入孔１ｂとの距離をＰ（本変形例１では、Ｐ＝１．０ｍとする。）、特定注入孔１ａに隣接する注入孔の数をＮ（本変形例１では、実施形態と同様に複数の注入孔１が方形状に配置されており、Ｎ＝８であるとする。）としたときに、影響係数Ｃ１を以下式１に基づき算出する。

（式１）
Ｃ１＝０．１×（ｎ／Ｎ）×｛Ｐ／（２＋Ｐ）｝
ｎは、ある注入孔１に隣接する８個の注入孔１のうち、すでに薬液１０が注入済みである注入孔１の数である。例えば、周囲注入孔１ｂに隣接する８個の注入孔１のうち、すでに薬液１０が注入済みである注入孔１が特定注入孔１ａのみである場合は、周囲注入孔１ｂについてｎ＝１となる。ここで算出される影響係数Ｃ１は、注入済みの隣接する注入孔からの薬液１０が、これから薬液１０を注入しようとする注入孔１周囲の地盤Ｇの酸消費量に対しどの程度影響するかを指標する指標値である。より具体的には、隣接する注入孔１で注入された薬液１０が、その注入孔１を中心とする半径Ｐ／２の距離以上に漏出する体積分率を指標する値である。なお、各周囲注入孔１ｃ，１ｅ，１ｇ，１ｉと特定注入孔１ａとの距離は実際にはＰより大きくなるが、計算の簡便のため、ここでは、いずれの周囲注入孔１ｂ〜１ｉと特定注入孔１ａとの距離もＰであると仮定する。

例えば、Ｐ＝１．０ｍ、Ｎ＝８の場合に、特定注入孔１ａに注入工程を実行して薬液１０を注入した場合に、その薬液が周囲注入孔１ｂに与える影響を影響係数Ｃ１として算出すると、ｎ＝１であるので、Ｃ１＝０．１×１／８×（１／３）＝０．００４１６、すなわち０．４１６％となる。つまり、特定注入孔１ａに注入した薬液１０の全量のうち、０．４１６％の薬液量が、周囲注入孔１ｂに対して影響する（周囲注入孔１ｂからＰ／２の距離以内に侵入してくる。）と考えられる。

したがって、初期の地盤Ｇ全体のアルカリ度（酸消費量）が均一であるという前提において、周囲注入孔１ｂで薬液１０を注入する際に、周囲注入孔１ｂでの土壌サンプル取得を行わず、特定注入孔１ａにおける調整工程で調整した薬液１０に対し、
（式２）
Ｃ２＝１−Ｃ１
なる調整係数Ｃ２を考慮すればよい。具体的には、特定注入孔１ａで取得した土壌サンプルの酸消費量に対して調整係数Ｃ２を乗じることで、周囲注入孔１ｂ用の新たな酸消費量として更新し、この更新された酸消費量に応じた過剰酸量となるように周囲注入孔１ｂ用の薬液１０を調整すればよい。

［変形例２］
上記の変形例１では、特定注入孔１ａにおいて薬液１０を注入した場合の周囲注入孔１ｂへの影響を見積り、周囲注入孔１ｂにおける薬液１０の酸度を適切に調整する手法について説明した。変形例１は、地盤Ｇ表面で二次元的に等間隔に配置された複数の注入孔１同士の関係についての手法であるが、同様の手法を地盤Ｇの深さ方向における複数の注入箇所について適用することができる。

図８は、変形例２における考え方を説明するための図面である。図８は、図７と似ているが、図７では地盤Ｇの表面を平面視していたのに対し、図８は地盤Ｇの垂直断面を示している。つまり、図８では図中上方向が地盤Ｇの表面側であり、図中下方向が地盤Ｇの地中深さ方向である。図８では、例示的に注入孔１ｆ，１ａ，１ｂを通る断面を示している。

本実施例２では、符号１ｆ１，１ｆ２，１ｆ３は各々注入孔１ｆにおける薬液１０の注入箇所であり、最も地表側に注入箇所１ｆ１、最も地中深い側に注入箇所１ｆ３、その中間位置に注入箇所１ｆ２が等間隔で配置されている。同様に、符号１ａ１，１ａ２，１ａ３は各々注入孔１ａにおける薬液１０の注入箇所であり、最も地表側に注入箇所１ａ１、最も地中深い側に注入箇所１ａ３、その中間位置に注入箇所１ａ２が等間隔で配置されている。符号１ｂ１，１ｂ２，１ｂ３は各々注入孔１ｂにおける薬液１０の注入箇所であり、最も地表側に注入箇所１ｂ１、最も地中深い側に注入箇所１ｂ３、その中間位置に注入箇所１ｂ２が等間隔で配置されている。

実施例２では、深さ方向における注入箇所同士の距離がＰである。また、注入孔１ｆ，１ａ，１ｂ間の距離も実施例１と同様にＰである。

例えば、注入孔１ａにおける注入箇所１ａ２の近傍位置をサンプル取得箇所としてそこから土壌サンプルを取得し、土壌サンプルの酸消費量を算出したうえで、その酸消費量に基づき注入位置１ａ２から地盤Ｇへ注入する薬液１０の過剰酸量を調整する。そして、その薬液１０を注入箇所１ａ２から地盤Ｇへと注入する。

例えば、注入箇所１ａ２への薬液注入の後に、又は注入箇所１ａ２への薬液注入とともに注入箇所１ａ３へも薬液注入を行う場合に、注入箇所１ａ３の近傍位置において土壌サンプルを取得せず、実施例１の場合と同様の以下の式１及び式２を用いて調整係数Ｃ２を算出する。注入箇所１ａ２の近傍位置で取得した土壌サンプルの酸消費量に対して調整係数Ｃ２を乗じて注入箇所１ａ３用の新たな酸消費量として更新し、この更新された酸消費量に応じた過剰酸量となるように注入箇所１ａ３用の薬液１０を調整すればよい。

（式１）
Ｃ１＝０．１×（ｎ／Ｎ）×｛Ｐ／（２＋Ｐ）｝
（式２）
Ｃ２＝１−Ｃ１
ここで、影響係数Ｃ１は、注入箇所１ａ２からの薬液１０が、注入箇所１ａ３周囲の地盤Ｇの酸消費量に対しどの程度影響するかを指標する指標値である。ｎは、ある注入箇所に隣接する８個の注入箇所のうち、すでに薬液１０が注入済みの、又は、それと同視し得る（すなわち、薬液１０の注入が予定されていて隣接する注入箇所にその薬液１０が影響すると考えられる）注入箇所の数である。Ｎは、注入箇所１ａ２に隣接する注入箇所の数であり、変形例２ではＮ＝８である。

以上、実施の形態及び変形例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、注入工程において、薬液１０を注入箇所から地盤Ｇに注入する場合において、１度の注入工程で地盤Ｇのアルカリ度の改善と固化体の形成とを並行して行う方法も考えられるし、注入工程を１次注入と２次注入とを含む２回以上の工程に分け、１次注入で地盤Ｇのアルカリ度の改善を行い、２次注入で地盤Ｇへの固化体の形成を行う方法も考えられる。

本発明に基づく調合工程によって薬液１０の過剰酸量を調整することで、地盤Ｇのアルカリ度の改善を行うことができる。１次注入に用いる薬液１０においては、調合工程による過剰酸量の調整を行う一方、ゲル化が殆ど生じないか又はゲルタイムが長くなるように調整することで、１次注入では地盤Ｇのアルカリ度の改善が行われるが、固化を生じないようにすることができる。２次注入に用いる薬液においては、本発明に基づく調合工程を不要として過剰酸量の調整を行わない一方、適切なゲルタイムとなるようにｐＨを調整することで、２次注入で固化体が形成されるようにすることができる。

また、実施の形態及び変形例では、注入孔を地盤Ｇの表面に二次元的に等間隔で配置された場合について説明したが、注入孔の配置はそれに限られない。例えば、いわゆる格子状地盤改良と呼ばれる工法における注入孔の配置であっても本発明を適用することができる。なお、格子状地盤改良での注入孔の配置とは、等間隔に複数が隣接配置された注入孔の直線配列を地盤Ｇにおいて格子状に配置し、注入孔同士の距離が短いものと長いものとが存在するような配置を意味する。

以下、酸消費量が１．０２ｅｑ／ｋｇの湿潤砂に対し、数種の過剰酸量を呈する薬液１０を作成し、ゲルタイムを計測した結果について示す。表１は、３種類の過剰酸量を呈する薬液１０の配合表である。表２は、その３種類の薬液１０を上記の湿潤砂に注入した場合のゲルタイムの計測結果を示す表である。

Ｇ…地盤
Ｐ…距離（所定間隔）
１…注入孔
１ａ…特定注入孔（第１の注入孔）
１ｂ…周囲注入孔（第２の注入孔）
１ｃ〜１ｉ…周囲注入孔
１ａ１〜１ａ３，１ｂ１〜１ｂ３，１ｆ１〜１ｆ３：注入箇所
２…水ガラス
３…水
４…希釈水ガラス
５…酸（中和剤）
６…酸性シリカゾル溶液（Ａ液）
８…希釈水ガラス（Ｂ液）
１０…薬液

Claims (7)

1. アルカリ性の地盤に薬液を注入することにより、当該地盤を改良する地盤改良工法であって、
   前記地盤を掘削して前記地盤に向けて前記薬液を注入するための注入孔を形成する形成工程と、
   前記薬液を調合する調合工程と、
   調合された前記薬液を前記地盤へと注入する注入工程と、を有し、
   前記調合工程が、
   前記注入孔の近傍に位置するサンプル取得箇所から前記地盤の土壌サンプルを取得し、当該土壌サンプルの酸消費量の算出を行う算出工程と、
   前記酸消費量の算出結果に基づき、前記注入孔内から前記地盤に注入する薬液の酸度を調整する調整工程と、を有することを特徴とする、地盤改良工法。
2. 前記注入孔が少なくとも第１の注入孔及び第２の注入孔を有して複数であり、
   当該第１の注入孔の近傍に位置する第１のサンプル取得箇所から土壌サンプルを取得して前記算出工程を実行し、
   当該第１のサンプル取得箇所からの土壌サンプルを用いた算出結果に基づき、前記第１の注入孔と異なる第２の注入孔内から前記地盤に注入する薬液の酸度を調整する調整工程を実行する、ことを特徴とする、請求項１に記載の地盤改良工法。
3. 前記算出工程において、
   前記土壌サンプルに対して質量比で５倍以上１０倍以下の純水を加えた分析対象に対し、ｐＨ呈色液、及び、ｐＨ計測装置のうち少なくともいずれか一方を用いてｐＨを計測しつつ、第１の酸性溶液を滴定した滴定量に基づき前記酸消費量を算出することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の地盤改良工法。
4. 前記算出工程における算出結果が、０．５ｅｑ／ｋｇ以上の場合にのみ前記調整工程を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の地盤改良工法。
5. 前記調整工程において、
   前記薬液の過剰酸量が、前記土壌サンプルの酸消費量の０．２倍以上かつ０．４倍以下となるように、当該薬液に対して第２の酸性溶液を加えることを特徴とする、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の地盤改良工法。
6. 前記注入孔が複数であり、
   当該複数の注入孔が、前記地盤表面において等間隔で二次元的に配置され、かつ、特定の注入孔の周囲を囲むように隣接してＮ個の注入孔が配置されている場合に、前記特定の注入孔と当該特定の注入孔に最も近い注入孔との間の距離をＰ、当該特定の注入孔に隣接するＮ個の注入孔のうち前記調合工程に基づき調整された薬液が注入済みの注入孔の個数をｎ、影響係数をＣ１としたとき、
   以下式により算出された調整係数Ｃ２を前記算出された土壌サンプルの酸消費量に乗じて土壌サンプルの酸消費量を更新することを特徴とする、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の地盤改良工法。
   Ｃ１＝０．１×（ｎ／Ｎ）×｛Ｐ／（２＋Ｐ）｝
   Ｃ２＝１−Ｃ１
7. アルカリ性の地盤に薬液を注入することにより、当該地盤を改良する地盤改良工法であって、
   前記地盤を掘削して前記地盤に向けて前記薬液を注入するための注入孔を形成する形成工程と、
   前記薬液を調合する調合工程と、
   調合された前記薬液を前記地盤へと注入箇所から注入する注入工程と、を有し、
   前記調合工程が、
   前記注入孔の近傍に位置するサンプル取得箇所から前記地盤の土壌サンプルを取得し、当該土壌サンプルの酸消費量の算出を行う算出工程と、
   前記酸消費量の算出結果に基づき、前記注入孔内から前記地盤に注入する薬液の酸度を調整する調整工程と、を有し、
   前記注入箇所が少なくとも複数であり、
   当該複数の注入箇所が、前記地盤において等間隔で配置され、かつ、特定の注入箇所の周囲を囲むように隣接してＮ個の注入箇所が配置されている場合に、前記特定の注入箇所と当該特定の注入箇所に最も近い注入箇所との間の距離をＰ、当該特定の注入箇所に隣接するＮ個の注入箇所のうち前記調合工程に基づき調整された薬液が注入済みの注入箇所の個数をｎ、影響係数をＣ１としたとき、
   以下式により算出された調整係数Ｃ２を前記算出された土壌サンプルの酸消費量に乗じて土壌サンプルの酸消費量を更新することを特徴とする、地盤改良工法。
   Ｃ１＝０．１×（ｎ／Ｎ）×｛Ｐ／（２＋Ｐ）｝
   Ｃ２＝１−Ｃ１
   

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