JP2017119954A - ソイルセメント硬化体の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚泥の発生量の低減を図りながら、セメントミルクに対して芯材を所望の深さまで挿入させて、適切なソイルセメント硬化体を構築する。【解決手段】地盤の掘削とセメントミルク５の注入と攪拌とが可能な掘削注入具２を用い、流動化剤を添加して含水量を抑えた設定量のセメントミルク５と掘削土砂とを地盤中で混合してソイルセメントを調合した後、芯材６を挿入してソイルセメントを硬化させることにより、地盤中にソイルセメント硬化体７を構築する方法において、セメントミルク５の設定量のうち、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と、掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量との配分であるセメントミルク注入配分を調整することで、芯材６を挿入する時のソイルセメントの性状を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤中にソイルセメント硬化体を構築するソイルセメント硬化体の構築方法に関する。

上記ソイルセメント硬化体の構築方法では、地盤中に注入したセメントミルクと掘削土砂とを地盤中で混合してソイルセメントを調合した後、芯材を挿入してソイルセメントを硬化させることにより、地盤中にソイルセメント硬化体を構築する。

セメントミルクの注入方法として、掘削注入具を用いて、セメントミルクを地盤中に注入しながら掘削し、そのセメントミルクと掘削土砂とを地盤中で混合してソイルセメントを調合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記注入方法では、地盤中にセメントミルクを注入すると、注入したセメントミルクと略同量の汚泥が建設廃棄物として排出されることから、汚泥の発生量を低減することが望まれている。そこで、流動化剤をセメントミルクに添加することで、セメントミルクの含水量を低減させて、汚泥の発生量を低減する方法が取られている（例えば、特許文献２参照。）。

特公平６−７６７８７号公報 特許第４０４６７２９号公報

上記特許文献１の注入方法では、掘削注入具を地盤中に掘削貫入させる時に、設定量よりも少ない量のセメントミルクを注入し、掘削注入具を地盤中から引き抜く時に、設定量に対して不足している量だけのセメントミルクを注入して、設定量のセメントミルクを地盤中に注入している。また、上記特許文献２に記載の如く、流動化剤をセメントミルクに添加したときでも、同様にして、設定量のセメントミルクを地盤に注入することが考えられる。

しかしながら、上記特許文献２に記載の方法では、流動化剤をセメントミルクに添加してセメントミルクの粘性を調整するが、このようにしても、地盤によっては、セメントミルクに対して芯材を挿入する場合に、芯材を所望の深さまで挿入できず、芯材が高止まりすることがあった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、汚泥の発生量の低減を図りながら、セメントミルクに対して芯材を所望の深さまで挿入させて、適切なソイルセメント硬化体を構築する構築方法を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、地盤の掘削とセメントミルクの注入と攪拌とが可能な掘削注入具を用い、流動化剤を添加して含水量を抑えた設定量のセメントミルクと掘削土砂とを地盤中で混合してソイルセメントを調合した後、芯材を挿入して当該ソイルセメントを硬化させることにより、地盤中にソイルセメント硬化体を構築するソイルセメント硬化体の構築方法であって、
前記セメントミルクの前記設定量のうち、前記掘削注入具を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と、掘削注入具を地盤中から引き抜く時の注入量との配分であるセメントミルク注入配分を調整することで、前記芯材を挿入する時の前記ソイルセメントの性状を調整する点にある。

本構成によれば、セメントミルク注入配分を調整して、芯材を挿入する時のソイルセメントの性状を調整するので、セメントミルクに流動化剤を添加した場合であっても、芯材を所望の深さまで挿入可能な性状にソイルセメントの性状を調整できる。よって、汚泥の発生量の低減を図りながら、セメントミルクに対して芯材を所望の深さまで挿入させて、適切なソイルセメント硬化体を構築できる。

本発明の第２特徴構成は、前記セメントミルク注入配分を、施工する地盤に応じて調整する点にある。

本構成によれば、芯材を所望の深さまで挿入可能なソイルセメントの性状が地盤によって異なる場合でも、その地盤に適したソイルセメントの性状に調整できる。よって、施工する地盤に適した性状のソイルセメントに調整して、芯材を所望の深さまで適切に挿入させ、適切なソイルセメント硬化体を構築できる。

本発明の第３特徴構成は、前記掘削注入具を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量が、掘削注入具を地盤から引き抜く時よりも多くなるように、前記セメントミルク注入配分を調整する点にある。

本構成によれば、掘削注入具を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量を多くすると、セメントミルクに対する攪拌時間を長くでき、掘削土砂とセメントミルクとの混合を好適に行える。したがって、地盤によっては、芯材を所望の深さまで挿入できる好適な性状にソイルセメントの性状を調整できる。

セメントミルク硬化体の施工手順を示す概略図

本発明に係るソイルセメント硬化体の構築方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、この構築方法に用いる掘削注入具２について説明する。
図１に示すように、掘削作業機１に取り付けられた掘削注入具２には、注入ホース３の一端部が接続され、その注入ホース３の他端部が、セメントミルク供給部４に接続される。セメントミルク供給部４は、設定配合率に調整されたセメントミルクに所定量の流動化剤を添加して調合されたセメントミルクを供給自在に構成される。セメントミルク供給部４からのセメントミルクは、注入ホース３を介して掘削注入具２に供給自在に構成されている。図示は省略するが、掘削注入具２は、その内部の中空空間がセメントミルクの注入管に構成され、その先端部から地盤中に流動化剤が添加されたセメントミルクを注入可能に構成されている。

この構築方法では、セメントミルク供給部４において、設定配合率のセメントミルクに対して所定量の流動化剤を添加してセメントミルクを調合することで、セメントミルクの含水量を低減させて、汚泥の発生量を低減させる。そして、施工手順としては、掘削注入具２を用いて、地盤の掘削及び地盤中へのセメントミルク５の注入を行い、その掘削箇所にソイルセメントを調合した後、芯材６を挿入してソイルセメントを硬化させることにより、地盤中にソイルセメント硬化体７を構築する。

まず、図１（ａ）に示すように、掘削作業機１にて掘削注入具２を回転駆動させて掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる。次に、図１（ｂ）に示すように、掘削注入具２にてある程度掘り進んで、掘削注入具２が注入範囲に到達すると、掘削注入具２の先端部から地盤中に流動化剤が添加されたセメントミルク５を注入しながら掘削を進め、複数の掘削注入具２を繋ぎ合わせながら所望深さまで掘削する。このとき、掘削注入具２によりセメントミルク５を攪拌して掘削土砂とセメントミルクとを混合する。掘削注入具２が所望深さに到達すると、図１（ｃ）に示すように、掘削注入具２の先端部から地盤中にセメントミルク５を注入しながら掘削注入具２を引き上げ、地盤中から掘削注入具２を引き抜く。このときも、掘削注入具２によりセメントミルク５を攪拌して掘削土砂とセメントミルクとを混合する。注入範囲よりも上方側に掘削注入具２を引き上げたときに、掘削注入具２の先端部から地盤中へのセメントミルク５の注入を停止する。その後、図１（ｄ）に示すように、図外の作業機にて掘削箇所にＨ型の鋼材等の芯材６を挿入してソイルセメントを硬化させ、ソイルセメント硬化体７を構築する。

図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、地盤中へのセメントミルク５の注入は、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時と掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の両方で行う。掘削貫入時と引き抜き時との合計の注入量を設定量として、セメントミルク５を地盤中に注入する。そして、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と、掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量との配分であるセメントミルク注入配分を調整して、芯材６を挿入する時のソイルセメントの性状を調整する。ここで、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量をＫ１とし、掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量をＫ２とすると、セメントミルク注入配分がＫ１：Ｋ２となる。

セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を調整するに当たり、下記の表１に示すように、施工する地盤に対して試験施工を事前に行う。

この試験施工では、試験１として、セメントミルクの設定配合率や流動化剤の添加量等を調整した調合ケースＡのセメントミルクを地盤中に注入する。その注入において、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量とを同じ又は略同じとし、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を１：１として試験施工を行った。この試験１では、芯材６を挿入したときに、芯材６を所望の深さまで挿入できない高止まりとなった。

試験２として、調合ケースＡのセメントミルクを地盤中に注入するに当たり、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量を、掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量よりも多くし、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を４：１として試験施工を行った。この試験２では、芯材６を挿入したときに、芯材６を所望の深さまで挿入でき、高止まりを防止して適切に芯材６を挿入できた。

試験３として、調合ケースＡのセメントミルクを地盤中に注入するに当たり、再度、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量を、掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量よりも多くし、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を４：１として試験施工を行った。この試験３は試験２の確認試験であり、試験２と同様に芯材６を所望の深さまで挿入でき、高止まりを防止して適切に芯材６を挿入できた。よって、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を４：１とすることで、適切に芯材６を挿入できることが確認できた。

試験４として、セメントミルクの設定配合率や流動化剤の添加量等を調合ケースＡとは異なる状態に調整した調合ケースＢのセメントミルクを地盤中に注入する。その注入において、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量とを同じ又は略同じとし、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を１：１として試験施工を行った。この試験４では、芯材６を挿入したときに、芯材６を所望の深さまで挿入できない高止まりとなった。

試験５として、再度、調合ケースＢのセメントミルクを地盤中に注入するに当たり、掘削注入具２を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と掘削注入具２を地盤中から引き抜く時の注入量とを同じ又は略同じとし、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を１：１として試験施工を行った。この試験５は試験４の再試験であり、試験４と同様に芯材６を挿入したときに、芯材６を所望の深さまで挿入できない高止まりとなった。

試験施工では、汚泥の飛散状況についてもどのような状況であったかを試験しており、試験１〜３のいずれの場合でも、セメントミルク等がそれほど飛散することなく、汚泥の飛散の程度が設定範囲内に抑えられていた。それに対して、試験４及び試験５では、セメントミルク等がかなり飛散され、汚泥の飛散の程度が設定範囲を越えていた。

試験１については、汚泥の飛散の程度は設定範囲内であるものの、芯材６の高止まりが生じるので、芯材６に振動を加えて、芯材６を所望の深さまで挿入する工事が必要となり、追加工事となる等のデメリットがあることから、総合評価は△とした。試験２及び試験３については、汚泥の飛散の程度は設定範囲内であり、芯材６の高止まりを防止して適切に芯材６を挿入できたので、総合評価は○とした。試験４及び試験５については、汚泥の飛散の程度が設定範囲を越えており、芯材６の高止まりが生じることから、総合評価は×とした。

この実施形態では、上述の試験施工の結果に応じて、セメントミルクの調合、及び、セメントミルクの注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を調整する。上記試験施工では、セメントミルクの調合について、調合ケースＢにおいて、総合評価が×となっていることから、調合ケースＡを採用する。そして、調合ケースＡのセメントミルクを地盤中に注入するに当たり、掘削注入具２を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量を、掘削注入具２を地盤から引き抜く時よりも多くし、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を４：１に調整する。

掘削注入具２を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量を多くすると、セメントミルクに対する攪拌時間を長くでき、掘削土砂とセメントミルクとの混合を好適に行える。よって、この地盤では、芯材６を所望の深さまで挿入できる好適な性状にソイルセメントの性状を調整できた。しかも、汚泥の飛散の程度も設定範囲内に抑えられ、施工性の向上を図りながら、適切なソイルセメント硬化体を構築できる。

セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）については、施工する地盤に応じて調整できる。例えば、施工する地盤毎に事前に試験施工を行い、その試験施工の結果に応じて、セメントミルク注入配分を調整できる。また、施工する地盤ではなくても、その地盤と同等の条件（例えば、地盤の硬軟や地質が同等）で事前に実施した試験施工や本施工の結果に応じて、セメントミルク注入配分を調整することもできる。これにより、セメントミルクの性状を地盤に応じて適切な性状に調整でき、芯材６の高止まりを防止して適切なセメントミルク硬化体を構築できる。

掘削注入具２を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量を、掘削注入具２を地盤から引き抜く時よりも多くする際に、セメントミルク注入配分（Ｋ１：Ｋ２）を４：１に調整するものに限らず、例えば、各種の条件に応じて、セメントミルク注入配分であるＫ１：Ｋ２を２：１〜６：１の範囲で調整することもできる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、掘削注入具２を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量を、掘削注入具２を地盤から引き抜く時よりも多くする。これに代えて、逆に、掘削注入具２を地盤から引き抜く時の注入量を、掘削注入具２を地盤に掘削貫入させる時よりも多くすることもできる。

（２）上記実施形態では、試験施工の結果に応じて、セメントミルク注入配分を調整するが、試験施工を行わずに、地盤に関するその他の条件等に応じて、セメントミルク注入配分を調整することもできる。

２ 掘削注入具
５ セメントミルク
６ 芯材
７ ソイルセメント硬化体

Claims (3)

1. 地盤の掘削とセメントミルクの注入と攪拌とが可能な掘削注入具を用い、流動化剤を添加して含水量を抑えた設定量のセメントミルクと掘削土砂とを地盤中で混合してソイルセメントを調合した後、芯材を挿入して当該ソイルセメントを硬化させることにより、地盤中にソイルセメント硬化体を構築するソイルセメント硬化体の構築方法であって、
   前記セメントミルクの前記設定量のうち、前記掘削注入具を地盤中に掘削貫入させる時の注入量と、掘削注入具を地盤中から引き抜く時の注入量との配分であるセメントミルク注入配分を調整することで、前記芯材を挿入する時の前記ソイルセメントの性状を調整するソイルセメント硬化体の構築方法。
2. 前記セメントミルク注入配分を、施工する地盤に応じて調整する請求項１に記載のソイルセメント硬化体の構築方法。
3. 前記掘削注入具を地盤に掘削貫入させる時のセメントミルクの注入量が、掘削注入具を地盤から引き抜く時よりも多くなるように、前記セメントミルク注入配分を調整する請求項１又は２に記載のソイルセメント硬化体の構築方法。

Images