JP2020514574A - エアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法 - Google Patents
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Abstract
エアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法であって、排水体(1)、下敷(2)及び排水溝(3)、ケーシング又は穿孔通路(4)を設置した後、噴射管(8)にケーシング又は穿孔通路(4)を通り抜けさせて、エアロゾル発生装置(7)中の液体又は固体エアロゾル原材料を霧化してエアロゾルを形成して、土体の内部に高圧噴射する。
Description
本発明は地盤処理方法に関し、軟土地盤の処理に適用し、具体的にエアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法に関し、土木工事技術分野に属する。
軟土は中国では東南沿海に多く存在しており、地質起源によって、軟土は更に臨海環境堆積、海陸移行環境堆積(三角州堆積)、河川環境堆積、湖沼環境堆積及び沼沢環境堆積に分けられる。人間社会の発展及び人口密度の持続増加に従って、ますます多くの軟土が建物の地盤とされていく。軟土は地盤又は他の用途とされるとき、補強処理を施す必要があり、軟土が高含水量、高間隙比及び高可塑性等の性質を有するため、現在、このような工程に対して、排水固結法はよく使用される地盤処理方法である。その原理は、サンドドレーン又はプラスチック製排水板等の垂直な排水体を設置することにより、土層中の間隙水を主に水平方向から垂直な排水体を通って排出させ、それにより土層の排水手段を追加し、排水距離を短縮し、荷重作用によって、土体の排水固結を加速し、土体を短時間に大幅に沈降させ、それにより土体強度を向上させ、施工後沈降を低減するという目的を実現することである。
堆積(真空)予圧排水固結法は、比較的経済的且つ効果的な軟土地盤処理方法であるが、より大きく制限されており、主に以下のように表現される。
第一としては、軟土の性質が変化しない。
関連研究及びエンジニアリング実践によれば、軟土の浸透係数が極めて低く、そのオーダが10−7〜10−8であり、その主な影響は、
深層土体が排水できず、堆積による追加応力が深さに従って変化する指数減少関数であるため、排水固結法の有効処理深さが10m以下であり、
工期がより長く、上部堆積を完了した後、長時間予圧しなければ支持力に対する要件を満足できず、
施工後沈降がより大きく、施工後に建物の荷重作用を受け、深層土体が長期間圧縮されるため、クリープ沈降が生じることである。
深層土体が排水できず、堆積による追加応力が深さに従って変化する指数減少関数であるため、排水固結法の有効処理深さが10m以下であり、
工期がより長く、上部堆積を完了した後、長時間予圧しなければ支持力に対する要件を満足できず、
施工後沈降がより大きく、施工後に建物の荷重作用を受け、深層土体が長期間圧縮されるため、クリープ沈降が生じることである。
第二としては、水平な排水通路を増設しない。
排水板が垂直な排水体であり、砂下敷が水平な排水体であるが、地下軟土中に水平な排水層がない。
第三としては、堆積後に排水施設を強化することが困難である。
排水板の打設及び砂下敷の敷設が完了し、堆積し始めた後、排水施設が故障すれば、補修しにくい。
本発明の解決しようとする技術的問題は、従来技術における排水固結堆積予圧法の欠陥に対して、エアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法を提供することであり、該方法は、軟土地盤の深層土体内にエアロゾルを噴射することにより、土体の固結速度を加速し、土体の処理深さを増加し、土体の長期間クリープを低減することができる。
上記目的を実現するために、本発明は以下の技術案を用いる。
エアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法は、
処理すべき軟土地盤を≪建築地盤処理技術仕様≫の要件に従って測定・墨出し、処理面積の決定、用地の平坦化を行い、次に複数の垂直な排水体を必要な深さまで打設し、前記排水体(1)の最上部を前記軟土地盤の表層に露出させ、複数の排水体を三角形に配列又は正方形に配列し、すべての排水体の設置を完了すれば、排水通路の設置を完了し、すべての排水体を排水通路と総称し、
前記排水体をプラスチック製排水板又は袋詰サンドドレーンとし、
前記袋詰サンドドレーンの直径(dw)を70mm〜120mmとし、前記プラスチック製排水板の直径を等価直径dp(つまり水力半径に等しい円管直径)とし、dP=2(b+δ)/π、dpがプラスチック製排水板の等価換算直径(mm)であり、bがプラスチック製排水板の幅(mm)であり、δがプラスチック製排水板の厚さ(mm)であり、
前記排水体の有効排水直径をdeとし、排水体は、等辺三角形に配列されるとき、de=1.05L、正方形に配列されるとき、de=1.13L、Lが排水体同士の距離であり、Lを好ましくは0.7−1.5mとし、
前記排水体のサンドドレーンの有効作動半径とサンドドレーン半径との比率n=de/dw(n=15〜22)、dwが排水体の直径であり、プラスチック製排水板に対して、dw=dpにするという排水通路を垂直に設置するステップ(1)と、
ステップ(1)に記載の排水体の設置を完了した後、排水体の最上部を被覆するように処理すべき軟土地盤の表層に二層の下敷を均一に敷設し、下層下敷の厚さを30cmとし、二層の下敷の総厚さを少なくとも50cmとし、前記下敷を曲げて砂下敷中に埋めるように前記排水体の最上部を下層下敷から延出して水平面以上の長さを少なくとも50cmとし、水を用地から排出するように処理すべき軟土地盤の周りに排水溝を掘設し、
前記下敷を砂下敷又は砕石下敷とし、前記砂下敷中の砂を中粗砂とし、粘土含有量≦3%(砂材料に少量の50mm以下の粒径の砂礫を含有してもよい)、前記砂下敷の乾燥密度>1.5t/m3、浸透係数>1×10−2cm/s、
前記排水溝の深さを少なくとも1.0mとし、溝底部で極細粒径のスラグを埋め戻し、埋め戻し深さを少なくとも50cmとするという下敷を設置し及び排水溝を掘設するステップ(2)と、
ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中にケーシングを埋設し、
又は、ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷上に堆積体を敷設し、次に穿孔工程で堆積体、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中に穿孔通路を打設し、
前記ケーシングは、長さが下敷を通り抜けて、少なくとも軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10−15cmであり、
前記穿孔通路は、深さが堆積体及び下敷を通り抜けて、少なくとも軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10−15cmであり、
前記堆積体(5)は、堆積予圧方式を用いるとき、一般的にスラグとし、一層目を敷設するとき、一般的に極細粒径スラグを用い、含泥率<5%、且つ締固め度>90%のように要求し、その総堆積高さを地盤処理支持力の要件、工期によってチェック・計算し、計算式を
処理すべき軟土地盤を≪建築地盤処理技術仕様≫の要件に従って測定・墨出し、処理面積の決定、用地の平坦化を行い、次に複数の垂直な排水体を必要な深さまで打設し、前記排水体(1)の最上部を前記軟土地盤の表層に露出させ、複数の排水体を三角形に配列又は正方形に配列し、すべての排水体の設置を完了すれば、排水通路の設置を完了し、すべての排水体を排水通路と総称し、
前記排水体をプラスチック製排水板又は袋詰サンドドレーンとし、
前記袋詰サンドドレーンの直径(dw)を70mm〜120mmとし、前記プラスチック製排水板の直径を等価直径dp(つまり水力半径に等しい円管直径)とし、dP=2(b+δ)/π、dpがプラスチック製排水板の等価換算直径(mm)であり、bがプラスチック製排水板の幅(mm)であり、δがプラスチック製排水板の厚さ(mm)であり、
前記排水体の有効排水直径をdeとし、排水体は、等辺三角形に配列されるとき、de=1.05L、正方形に配列されるとき、de=1.13L、Lが排水体同士の距離であり、Lを好ましくは0.7−1.5mとし、
前記排水体のサンドドレーンの有効作動半径とサンドドレーン半径との比率n=de/dw(n=15〜22)、dwが排水体の直径であり、プラスチック製排水板に対して、dw=dpにするという排水通路を垂直に設置するステップ(1)と、
ステップ(1)に記載の排水体の設置を完了した後、排水体の最上部を被覆するように処理すべき軟土地盤の表層に二層の下敷を均一に敷設し、下層下敷の厚さを30cmとし、二層の下敷の総厚さを少なくとも50cmとし、前記下敷を曲げて砂下敷中に埋めるように前記排水体の最上部を下層下敷から延出して水平面以上の長さを少なくとも50cmとし、水を用地から排出するように処理すべき軟土地盤の周りに排水溝を掘設し、
前記下敷を砂下敷又は砕石下敷とし、前記砂下敷中の砂を中粗砂とし、粘土含有量≦3%(砂材料に少量の50mm以下の粒径の砂礫を含有してもよい)、前記砂下敷の乾燥密度>1.5t/m3、浸透係数>1×10−2cm/s、
前記排水溝の深さを少なくとも1.0mとし、溝底部で極細粒径のスラグを埋め戻し、埋め戻し深さを少なくとも50cmとするという下敷を設置し及び排水溝を掘設するステップ(2)と、
ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中にケーシングを埋設し、
又は、ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷上に堆積体を敷設し、次に穿孔工程で堆積体、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中に穿孔通路を打設し、
前記ケーシングは、長さが下敷を通り抜けて、少なくとも軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10−15cmであり、
前記穿孔通路は、深さが堆積体及び下敷を通り抜けて、少なくとも軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10−15cmであり、
前記堆積体(5)は、堆積予圧方式を用いるとき、一般的にスラグとし、一層目を敷設するとき、一般的に極細粒径スラグを用い、含泥率<5%、且つ締固め度>90%のように要求し、その総堆積高さを地盤処理支持力の要件、工期によってチェック・計算し、計算式を
とし、
がt時間の地盤の平均固結度であり、
がi段荷重の載荷速度(kPa/d)であり、ΣΔpが各段荷重の累加値(kPa)であり、Ti、Ti−1がそれぞれi段荷重の載荷開始時間及び終了時間(夜中の12時から計時し、単位をdとする)であり、α、βがパラメータであって、地盤土の排水固結条件に基づいて計算・選択使用され、真空予圧を用いるとき、堆積体が密封膜を選択使用し、一回で最大圧力まで連続真空排気する載荷方式を用いてもよく、真空予圧された膜下真空度を86.7kPa(650mmHg)以上に安定して維持すべきであり、密封膜が耐老化性に優れ、靱性に優れ、耐破壊性に優れた気密材料を用いるべきであり、
総堆積高さの計算式は計算しにくいため、一般的に設計・計算時に常にエンジニアリング経験によるものであり、そして、α、βパラメータに関わる公式及びパラメータが多いというケーシング又は穿孔通路を設置するステップ(3)と、
ステップ(3)におけるケーシング又は穿孔通路の設置を完了した後、噴射管にケーシング又は穿孔通路を通り抜けさせて、処理すべき軟土地盤中に押し込み又は潜り込み、噴射管を3−5mおきに1本設置し、噴射管を排水体の外部に位置し、排水体を軟土地盤中に三角形又は正方形に配置し、噴射管を排水体の外部に位置するが、三角形又は正方形の内部に位置し、好ましくは中央に位置し、
前記噴射管の材質を剛性材料とし、管壁上に噴射孔を均一に配置し、一般的に噴射孔の直径を2−5mmとし、その大きさ及び配置密度を設計によって自発的に調整でき、設計要件に従って噴射管の長さ≦排水体の軟土中に埋入された深さにするという噴射配管(8)を設置するステップ(4)と、
噴射管をエアロゾル噴射装置に接続し、次に噴射管の吸気口を配管によってエアポンプの排気口に接続して、エアポンプの吸気口をエアロゾル発生装置の材料排出口に接続し、次に固体又は液体形態のエアロゾル原材料に水を加えてエアロゾル溶液に調製した後、エアロゾル発生装置に入れ、エアロゾル発生装置及びエアロゾル噴射装置のスイッチをオンにして、エアロゾル溶液がエアロゾル発生装置で高圧作用によってエアロゾルを形成し、エアロゾルを圧力作用によって噴射管に導入し、噴射管が処理すべき軟土地盤にエアロゾルを高圧噴射し、噴射が設計範囲に達して、噴射設計時間に達した後、噴射配管を次の設計深度に持ち上げて噴射し続け、すべての噴射作業が完了するまで、低いから高いまで1段ずつ噴射し、
前記エアロゾル原材料をポリアクリルアミド系の化学材料とし、
前記エアロゾル溶液では、エアロゾル原材料の質量濃度を6/10000−9/10000とし、
前記エアロゾル発生装置を本分野の従来技術における又は市販されるエアロゾル発生機能を有するエアロゾル発生装置とし、好ましくは工業用高圧霧化容器とし、
前記エアロゾル噴射装置を本分野の従来技術における又は市販されるエアロゾル噴射機能を有する装置とし、好ましくは高圧ジェットグラウトによる施工設備とし、
前記エアロゾルを圧力作用によって噴射管に導入し、圧力を少なくとも0.6MPaとし、好ましくは0.8−1MPaとし、
前記噴射管がエアロゾルを噴射するとき、噴射速度を2s/回転以下とし、噴射半径を少なくとも3mとし、噴射時間を少なくとも600秒/孔とし、噴射速度を好ましくは1−1.5s/回転とし、噴射半径を好ましくは4−5mとし、噴射時間を好ましくは650−700秒/孔とするというエアロゾルを噴射するステップ(5)と、を含む。
総堆積高さの計算式は計算しにくいため、一般的に設計・計算時に常にエンジニアリング経験によるものであり、そして、α、βパラメータに関わる公式及びパラメータが多いというケーシング又は穿孔通路を設置するステップ(3)と、
ステップ(3)におけるケーシング又は穿孔通路の設置を完了した後、噴射管にケーシング又は穿孔通路を通り抜けさせて、処理すべき軟土地盤中に押し込み又は潜り込み、噴射管を3−5mおきに1本設置し、噴射管を排水体の外部に位置し、排水体を軟土地盤中に三角形又は正方形に配置し、噴射管を排水体の外部に位置するが、三角形又は正方形の内部に位置し、好ましくは中央に位置し、
前記噴射管の材質を剛性材料とし、管壁上に噴射孔を均一に配置し、一般的に噴射孔の直径を2−5mmとし、その大きさ及び配置密度を設計によって自発的に調整でき、設計要件に従って噴射管の長さ≦排水体の軟土中に埋入された深さにするという噴射配管(8)を設置するステップ(4)と、
噴射管をエアロゾル噴射装置に接続し、次に噴射管の吸気口を配管によってエアポンプの排気口に接続して、エアポンプの吸気口をエアロゾル発生装置の材料排出口に接続し、次に固体又は液体形態のエアロゾル原材料に水を加えてエアロゾル溶液に調製した後、エアロゾル発生装置に入れ、エアロゾル発生装置及びエアロゾル噴射装置のスイッチをオンにして、エアロゾル溶液がエアロゾル発生装置で高圧作用によってエアロゾルを形成し、エアロゾルを圧力作用によって噴射管に導入し、噴射管が処理すべき軟土地盤にエアロゾルを高圧噴射し、噴射が設計範囲に達して、噴射設計時間に達した後、噴射配管を次の設計深度に持ち上げて噴射し続け、すべての噴射作業が完了するまで、低いから高いまで1段ずつ噴射し、
前記エアロゾル原材料をポリアクリルアミド系の化学材料とし、
前記エアロゾル溶液では、エアロゾル原材料の質量濃度を6/10000−9/10000とし、
前記エアロゾル発生装置を本分野の従来技術における又は市販されるエアロゾル発生機能を有するエアロゾル発生装置とし、好ましくは工業用高圧霧化容器とし、
前記エアロゾル噴射装置を本分野の従来技術における又は市販されるエアロゾル噴射機能を有する装置とし、好ましくは高圧ジェットグラウトによる施工設備とし、
前記エアロゾルを圧力作用によって噴射管に導入し、圧力を少なくとも0.6MPaとし、好ましくは0.8−1MPaとし、
前記噴射管がエアロゾルを噴射するとき、噴射速度を2s/回転以下とし、噴射半径を少なくとも3mとし、噴射時間を少なくとも600秒/孔とし、噴射速度を好ましくは1−1.5s/回転とし、噴射半径を好ましくは4−5mとし、噴射時間を好ましくは650−700秒/孔とするというエアロゾルを噴射するステップ(5)と、を含む。
本発明方法において、エアロゾルを噴射するとき、2つの噴射範囲がある程度重なる必要があり、それにより噴射領域全体をすべて噴射して(図面では、大円が噴射範囲を示し、小円が2つの噴射範囲の重なりを示す)、噴射深さを排水体の深さ以下にするように確保する。
本発明方法において、エアロゾルが元々固体又は液体形態の化学材料(例えばポリアクリルアミド)であり、設計濃度で溶液に調製し(最大飽和濃度で調製するように勧める)、一定量の無機高カチオン性材料が沈泥に接触した後、その表面に中和反応が起こり得て、沈泥が硬化していない構造を形成し、初期微小隙間を提供し、機能性材料系の両親媒性高分子ポリマー材料は沈泥の表面性質を変化させ、沈泥を親水性から疎水性に変え、沈泥中の微小排水表面を形成し、それらが相互作用し、沈泥の微小表面排水系を効率的に形成し、見掛けの現象は沈泥の浸透係数が増加し、土体強度が向上することである。
本発明方法は、土体内に噴射すべき液体を霧化してエアロゾルを形成して、土体の内部に高圧噴射する。このプロセスの作用は、ガス内の化学成分を噴射範囲内の土体に均一に作用して化学反応が起こる一方、土体中に微小厚さの水平切断面を形成し、水平な排水通路を増設し、排水距離を短縮し、迅速に排水する効果を実現することである。
本発明方法は従来技術に比べて、以下の利点を有する。
第一としては、元の軟土を別種の「土」に変え、一定量の無機高カチオン性材料が沈泥に接触した後、その表面に中和反応が起こり得て、沈泥が硬化していない構造を形成し、初期微小隙間を提供し、機能性材料系の両親媒性高分子ポリマー材料は沈泥の表面性質を変化させ、沈泥を親水性から疎水性に変え、沈泥中の微小排水表面を形成し、それらが相互作用し、沈泥の微小表面排水系を効率的に形成し、それにより沈泥の浸透係数を増加させ、土体強度を向上させる。
エアロゾルは、更に、
グリーンで環境にやさしく、環境を破壊せず、沈泥に一定方向で吸着した後、最終的に土壌中に存在し、水中に残ることがなく、プロセスが安全で環境にやさしく、
製造プロセスが簡単であり、製品の品質が制御されやすくて安定し、
水中に溶解しやすくて、溶解度がより高く、
効率的で、添加量が極めて少なく、低コストを確保でき、
機能性材料を加えることにより、土体の浸透性を迅速に向上させ、土体強度を向上させることができ、迅速で安定し、施工工期を延長せず、施工後沈降を増加しないという特徴を有する。
グリーンで環境にやさしく、環境を破壊せず、沈泥に一定方向で吸着した後、最終的に土壌中に存在し、水中に残ることがなく、プロセスが安全で環境にやさしく、
製造プロセスが簡単であり、製品の品質が制御されやすくて安定し、
水中に溶解しやすくて、溶解度がより高く、
効率的で、添加量が極めて少なく、低コストを確保でき、
機能性材料を加えることにより、土体の浸透性を迅速に向上させ、土体強度を向上させることができ、迅速で安定し、施工工期を延長せず、施工後沈降を増加しないという特徴を有する。
第二としては、処理深さを増加させ、工期を短縮し、施工後沈降を低減し、地盤処理の目標要件に従ってエアロゾルの噴射濃度、圧力、速度、半径、噴射時間を設計してもよいこととは、地盤の処理深さ、工期を自発的に制御できることを意味する。エアロゾルの作用によって、地盤土体の浸透係数を増加させることができ、それにより迅速に排水し、地盤土体の固結を加速することで、工期短縮の目的を実現する。エアロゾルの噴射深さによって地盤の深層土体を処理することができ、処理深さを増加させ、施工後沈降を低減する。
第三としては、水平な排水通路を増設し、エアロゾルを噴射することにより、土体中に微小厚さの水平切断面を形成し、水平な排水通路を増設し、排水距離を短縮し、迅速に排水する効果を実現する。
第四としては、堆積後に排水施設を強化することが困難であり、工期が終了するまで埋設されたケーシングを除去するため、工期内にいつでもエアロゾルによる軟土地盤処理案を修正することができる。
第五としては、コストを制御でき、エアロゾルは効率的で添加量が極めて少なく、コストが低くて施工設備が普及されるため、本発明方法で地盤を処理するコストが制御可能になり、そして、工期の短縮によって地盤の処理コストを大幅に削減することができる。
従って、本発明方法の地盤処理効果は従来方法より遥かに高く、独特な新方法である。
以下、本発明の技術案の具体的な実施形態を詳しく説明するが、本発明は以下の説明内容に限らない。
本発明方法において、排水体及び下敷がいずれも土中に残され、取り出される必要がなく、一般的に堆積体を取り外して現送せず、立坪を設計標高に平衡化すればよく、ケーシングがエアロゾルの噴射に使用されるものであり、地盤の処理に影響せず、地盤の処理が完了した後に取り出されてもよく、エアロゾルの再噴射に備え、一般的に処理時間を3−4ヶ月とする。
実施例1
ある埋め立て項目における軟土地盤を処理し、その軟土層の厚さが20−25mに達し、表層が3−5m厚さの吹き埋め土であり、該軟土地盤の設計パラメータは下記表に示される。
ある埋め立て項目における軟土地盤を処理し、その軟土層の厚さが20−25mに達し、表層が3−5m厚さの吹き埋め土であり、該軟土地盤の設計パラメータは下記表に示される。
エアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法は、
地盤箇所の排水通路を≪建築地盤処理技術仕様≫に従って設計し、設計に基づいて測定・墨出しを行い、軟土地盤処理領域を決定し、用地を平らにし、複数の垂直な排水体を設計深度まで打設し、排水体1の最上部を前記軟土地盤の表層に露出させ、
前記排水体がプラスチック製排水板を用い、排水体を軟土地盤に打込した深さを18mとし、排水体の規格をSPB−B型とし、プラスチック製排水板の等価直径dpを66.8mmとし、複数の排水体を正方形に配列し、排水体の有効排水直径deを1.356mとし、Lを1.2mとするという排水通路を垂直に設置するステップ(1)と、
ステップ(1)に記載の排水体の設置を完了した後、排水体の最上部を被覆するように処理すべき軟土地盤の表層に二層の下敷2を均一に敷設し、下層下敷の厚さを30cmとし、二層下敷の総厚さを60cmとし、前記排水体の最上部を下層下敷から延出した長さを少なくとも50cmとし、水を用地から排出するように処理すべき軟土地盤の周りの2〜5m範囲内に排水溝3を掘設し、
前記下敷を砂下敷とし、砂下敷中の砂を中粗砂とし、粘土含有量≦3(砂材料に少量の50mm以下の粒径の砂礫を含有してもよい)、前記砂下敷の乾燥密度>1.5t/m3、浸透係数>1×10−2cm/s、
前記排水溝3の深さを1.5m以上とし、溝底部で極細粒径のスラグを埋め戻し、埋め戻し深さを50cmとするという下敷を設置し及び排水溝を掘設するステップ(2)と、
ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の施工を完了した後、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中にケーシング4を埋設し、ケーシングは、長さが下敷を通り抜けて、軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10cmであるというケーシングを設置するステップ(3)と、
ステップ(3)におけるケーシングの設置を完了した後、噴射管にケーシングを通り抜けさせて、処理すべき軟土地盤中に押し込み又は潜り込み、噴射管を、3−5mおきに1本設置し、排水体の外部に位置して正方形の内部に位置し、設計要件に従って噴射管の長さを排水体の軟土中に埋入された深さ以下にし、
前記噴射管の材質を剛性材料とし、管壁上に噴射孔を均一に配置し、一般的に噴射孔の直径を2−5mmとし、その大きさ及び配置密度を設計によって自発的に調整できるという噴射配管8を設置するステップ(4)と、
噴射管8をエアロゾル噴射装置6に接続し、次に噴射管の吸気口を配管によってエアポンプの排気口に接続して、エアポンプの吸気口をエアロゾル発生装置7の材料排出口に接続し、次に固体又は液体形態のエアロゾル原材料に水を加えてエアロゾル溶液に調製した後、エアロゾル発生装置に入れ、エアロゾル発生装置及びエアロゾル噴射装置のスイッチをオンにして、エアロゾル溶液がエアロゾル発生装置で高圧作用によってエアロゾルを形成し、エアロゾルを1.0MPaの圧力作用によって噴射管に導入し、噴射管が処理すべき軟土地盤にエアロゾルを高圧噴射し、噴射速度を1.5s/回転、噴射半径を4m、噴射時間を650秒/孔とし、噴射設計時間に達した後、噴射配管を次の設計深度に持ち上げて噴射し続け、すべての噴射作業が完了するまで続き、
前記エアロゾル原材料をポリアクリルアミドとし、エアロゾル溶液では、ポリアクリルアミドの濃度を6/10000とし、
前記エアロゾル発生装置を工業用高圧霧化容器とし、
前記エアロゾル噴射装置を高圧ジェットグラウトによる施工設備とするというエアロゾルを噴射するステップ(5)と、を含む。
地盤箇所の排水通路を≪建築地盤処理技術仕様≫に従って設計し、設計に基づいて測定・墨出しを行い、軟土地盤処理領域を決定し、用地を平らにし、複数の垂直な排水体を設計深度まで打設し、排水体1の最上部を前記軟土地盤の表層に露出させ、
前記排水体がプラスチック製排水板を用い、排水体を軟土地盤に打込した深さを18mとし、排水体の規格をSPB−B型とし、プラスチック製排水板の等価直径dpを66.8mmとし、複数の排水体を正方形に配列し、排水体の有効排水直径deを1.356mとし、Lを1.2mとするという排水通路を垂直に設置するステップ(1)と、
ステップ(1)に記載の排水体の設置を完了した後、排水体の最上部を被覆するように処理すべき軟土地盤の表層に二層の下敷2を均一に敷設し、下層下敷の厚さを30cmとし、二層下敷の総厚さを60cmとし、前記排水体の最上部を下層下敷から延出した長さを少なくとも50cmとし、水を用地から排出するように処理すべき軟土地盤の周りの2〜5m範囲内に排水溝3を掘設し、
前記下敷を砂下敷とし、砂下敷中の砂を中粗砂とし、粘土含有量≦3(砂材料に少量の50mm以下の粒径の砂礫を含有してもよい)、前記砂下敷の乾燥密度>1.5t/m3、浸透係数>1×10−2cm/s、
前記排水溝3の深さを1.5m以上とし、溝底部で極細粒径のスラグを埋め戻し、埋め戻し深さを50cmとするという下敷を設置し及び排水溝を掘設するステップ(2)と、
ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の施工を完了した後、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中にケーシング4を埋設し、ケーシングは、長さが下敷を通り抜けて、軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10cmであるというケーシングを設置するステップ(3)と、
ステップ(3)におけるケーシングの設置を完了した後、噴射管にケーシングを通り抜けさせて、処理すべき軟土地盤中に押し込み又は潜り込み、噴射管を、3−5mおきに1本設置し、排水体の外部に位置して正方形の内部に位置し、設計要件に従って噴射管の長さを排水体の軟土中に埋入された深さ以下にし、
前記噴射管の材質を剛性材料とし、管壁上に噴射孔を均一に配置し、一般的に噴射孔の直径を2−5mmとし、その大きさ及び配置密度を設計によって自発的に調整できるという噴射配管8を設置するステップ(4)と、
噴射管8をエアロゾル噴射装置6に接続し、次に噴射管の吸気口を配管によってエアポンプの排気口に接続して、エアポンプの吸気口をエアロゾル発生装置7の材料排出口に接続し、次に固体又は液体形態のエアロゾル原材料に水を加えてエアロゾル溶液に調製した後、エアロゾル発生装置に入れ、エアロゾル発生装置及びエアロゾル噴射装置のスイッチをオンにして、エアロゾル溶液がエアロゾル発生装置で高圧作用によってエアロゾルを形成し、エアロゾルを1.0MPaの圧力作用によって噴射管に導入し、噴射管が処理すべき軟土地盤にエアロゾルを高圧噴射し、噴射速度を1.5s/回転、噴射半径を4m、噴射時間を650秒/孔とし、噴射設計時間に達した後、噴射配管を次の設計深度に持ち上げて噴射し続け、すべての噴射作業が完了するまで続き、
前記エアロゾル原材料をポリアクリルアミドとし、エアロゾル溶液では、ポリアクリルアミドの濃度を6/10000とし、
前記エアロゾル発生装置を工業用高圧霧化容器とし、
前記エアロゾル噴射装置を高圧ジェットグラウトによる施工設備とするというエアロゾルを噴射するステップ(5)と、を含む。
本発明方法で処理された軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が大幅に増加し、各パラメータが時間とともに変化する様子は図2、図3、図4に示される。
領域全体の噴射が完了した後、ケーシングを取り出し、約3−4ヶ月経て、軟土地盤の各項指標が処理要件を満足できる。
実施例2
軟土地盤の処理方法は実施例1と同様であり、相違点は、ステップ(1)では、前記排水体を袋詰サンドドレーンとし、直径dwを100mmとし、排水体を正方形に配列し、排水体の有効排水直径deを1.356mとし、Lを1.2mとすることである。本発明方法で処理された軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が大幅に増加し、各パラメータが時間とともに変化する様子は実施例1とほぼ同様である。
軟土地盤の処理方法は実施例1と同様であり、相違点は、ステップ(1)では、前記排水体を袋詰サンドドレーンとし、直径dwを100mmとし、排水体を正方形に配列し、排水体の有効排水直径deを1.356mとし、Lを1.2mとすることである。本発明方法で処理された軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が大幅に増加し、各パラメータが時間とともに変化する様子は実施例1とほぼ同様である。
領域全体の噴射が完了した後、ケーシングを取り出し、約3−4ヶ月経て、軟土地盤の各項指標が処理要件を満足できる。
実施例3
軟土地盤の処理方法は実施例1と同様であり、相違点は、ステップ(3)では、下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷上に堆積体を敷設し、次に穿孔工程で堆積体、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中に穿孔通路を打設し、前記穿孔通路は、深さが埋め戻し土及び下敷を通り抜けて、軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10cmであることである。
軟土地盤の処理方法は実施例1と同様であり、相違点は、ステップ(3)では、下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷上に堆積体を敷設し、次に穿孔工程で堆積体、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中に穿孔通路を打設し、前記穿孔通路は、深さが埋め戻し土及び下敷を通り抜けて、軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10cmであることである。
前記堆積体は堆積予圧を用い、材質をスラグとし、堆積高さを3mとし、二回に分けて堆積し、一層目を1.5m敷設し、極細粒径スラグを用い、含泥率<5%、且つ締固め度>90%のように要求し、その総埋め戻し高さを地盤処理支持力の要件によって計算する。
本発明方法で処理された軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が大幅に増加し、各パラメータが時間とともに変化する様子は実施例1とほぼ同様である。
領域全体の噴射が完了した後、約3−4ヶ月経て、軟土地盤の各項指標が処理要件を満足できる。
実施例4
軟土地盤の処理方法は実施例3と同様であり、相違点は、ステップ(3)では、堆積体を密封膜とし、一回で最大圧力まで連続真空排気し、圧力の大きさを100kPaとすることである。本発明方法で処理された軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が大幅に増加し、各パラメータが時間とともに変化する様子は実施例1とほぼ同様である。
軟土地盤の処理方法は実施例3と同様であり、相違点は、ステップ(3)では、堆積体を密封膜とし、一回で最大圧力まで連続真空排気し、圧力の大きさを100kPaとすることである。本発明方法で処理された軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が大幅に増加し、各パラメータが時間とともに変化する様子は実施例1とほぼ同様である。
領域全体の噴射が完了した後、密封膜を引き剥がし、約3−4ヶ月経て、軟土地盤の各項指標が処理要件を満足できる。
比較例1
軟土地盤の処理方法は実施例1と同様であり、相違点は、ステップ(5)では、噴射するエアロゾルを高圧空気で代替し、地盤土攪乱の目的を実現することであり、処理後の軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が増加せず、各パラメータが時間とともに変化する様子は図2、図3、図4に示され、領域全体の噴射が完了した後、ケーシングを取り出し、約6−9ヶ月経て、軟土地盤の各項指標が処理要件を満足できる。
軟土地盤の処理方法は実施例1と同様であり、相違点は、ステップ(5)では、噴射するエアロゾルを高圧空気で代替し、地盤土攪乱の目的を実現することであり、処理後の軟土地盤は、浸透係数が2オーダ増加し、間隙比が減少し、ベーン剪断強度が増加せず、各パラメータが時間とともに変化する様子は図2、図3、図4に示され、領域全体の噴射が完了した後、ケーシングを取り出し、約6−9ヶ月経て、軟土地盤の各項指標が処理要件を満足できる。
図2、図3、図4から分かるように、沈泥軟土は構造性が高い土であり、攪乱された後、強度を回復するために長時間がかかり、堆積予圧時にそれを攪乱すると、沈降が安定化しにくくなり、沈降量を増加できるが、長時間続く必要がある。しかしながら、エアロゾルを混入することにより、攪乱された土の強度を迅速に回復させることができ、且つ、更に土体強度を大幅に向上させ、沈降を迅速に安定化させることができる。
上記実施例は本発明の技術構想及び技術的特徴を説明するためのものであって、本発明の保護範囲を制限するためのものではない。本発明の本質に基づき行った等価変換や修飾は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
1 排水体
2 下敷
3 排水溝
4 ケーシング(又は穿孔通路)
5 堆積体
6 エアロゾル噴射装置
7 エアロゾル発生装置
8 噴射管
◇ 軟土地盤のデータ
□ 比較例1の方法で処理された地盤のデータ
△ 実施例1の方法で処理された地盤のデータ
大円が噴射範囲を示し、小円が2つの噴射範囲の重なりを示し、噴射深さを排水体の深さ以下にする
2 下敷
3 排水溝
4 ケーシング(又は穿孔通路)
5 堆積体
6 エアロゾル噴射装置
7 エアロゾル発生装置
8 噴射管
◇ 軟土地盤のデータ
□ 比較例1の方法で処理された地盤のデータ
△ 実施例1の方法で処理された地盤のデータ
大円が噴射範囲を示し、小円が2つの噴射範囲の重なりを示し、噴射深さを排水体の深さ以下にする
Claims (10)
- エアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法であって、
処理すべき軟土地盤を≪建築地盤処理技術仕様≫の要件に従って測定・墨出し、処理面積の決定、用地の平坦化を行い、次に複数の垂直な排水体(1)を軟土中に打設し、前記排水体(1)の最上部を前記軟土地盤の表層に露出させ、前記排水体を排水通路と総称するという排水通路を垂直に設置するステップ(1)と、
ステップ(1)に記載の排水体の設置を完了した後、排水体の最上部を被覆するように処理すべき軟土地盤の表層に下敷(2)を均一に敷設し、水を用地から排出するように処理すべき軟土地盤の周りに排水溝(3)を掘設するという下敷を設置し及び排水溝を掘設するステップ(2)と、
ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中にケーシングを埋設し、
又は、ステップ(2)に記載の下敷及び排水溝の設置を完了した後、下敷上に堆積体(5)を敷設し、次に穿孔工程で堆積体、下敷を通り抜けて処理すべき軟土地盤中に穿孔通路(4)を打設するというケーシング又は穿孔通路を設置するステップ(3)と、
ステップ(3)におけるケーシング又は穿孔通路の設置を完了した後、噴射管(8)にケーシング又は穿孔通路を通り抜けさせて、処理すべき軟土地盤中に押し込み又は潜り込むという噴射配管(8)を設置するステップ(4)と、
噴射管(8)の吸気口をエアロゾル発生装置(7)の材料排出口に接続し、次に固体又は液体形態のエアロゾル原材料に水を加えてエアロゾル溶液に調製した後、エアロゾル発生装置に入れ、エアロゾル発生装置及びエアロゾル噴射装置のスイッチをオンにして、エアロゾル溶液がエアロゾル発生装置で高圧作用によってエアロゾルを形成し、エアロゾルを圧力作用によって噴射管に導入し、噴射管が処理すべき軟土地盤にエアロゾルを高圧噴射し、噴射が設計範囲に達して、噴射設計時間に達した後、噴射配管を次の設計深度に持ち上げて噴射し続け、すべての噴射作業が完了するまで、低いから高いまで1段ずつ噴射するというエアロゾルを噴射するステップ(5)と、を含むことを特徴とするエアロゾルで軟土地盤を攪乱処理する方法。 - ステップ(1)では、複数の前記排水体を三角形に配列又は正方形に配列し、各排水体同士の距離Lを0.7−1.5mとし、前記排水体をプラスチック製排水板又は袋詰サンドドレーンとし、前記袋詰サンドドレーンの直径dwを70mm〜120mmとし、前記プラスチック製排水板の直径を等価直径dpとし、dp=2(b+δ)/л、bがプラスチック製排水板の幅であり、δがプラスチック製排水板の厚さであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(2)では、前記下敷(2)を二層とし、下層下敷の厚さを30cmとし、二層の下敷の総厚さを少なくとも50cmとし、前記排水体の最上部を下層下敷から延出して水平面以上では少なくとも50cmとし、前記下敷を砂下敷又は砕石下敷とし、前記排水溝(3)の深さを少なくとも1.0mとすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(3)では、ケーシングを設置するとき、前記ケーシングは、長さが下敷を通り抜けて、少なくとも軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10−15cmであり、又は、穿孔通路を設置するとき、前記穿孔通路は、深さが堆積体及び下敷を通り抜けて、少なくとも軟土地盤に50cm入るように確保し、直径が10−15cmであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(3)では、前記堆積体(5)は堆積予圧方式を用いるとき、材質をスラグとし、又は、真空予圧を用いるとき、堆積体の材質が密封膜を用いることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(4)では、軟土地盤中の前記噴射管を3−5mおきに1本設置し、前記噴射管の管壁に噴射孔を均一に配置し、噴射孔の直径を2−5mmとし、噴射管の長さ≦排水体の軟土中に埋入された深さにすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 排水体を軟土地盤中に三角形又は正方形に配置し、前記噴射管を排水体の外部に位置して三角形又は正方形の内部に位置することを特徴とする請求項6に記載の方法。
- ステップ(5)では、前記エアロゾル原材料をポリアクリルアミドとし、前記エアロゾル溶液では、エアロゾル原材料の質量濃度を6/10000−9/10000とすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記噴射管(8)をエアロゾル噴射装置(6)に接続し、次に噴射管の吸気口を配管によってエアポンプの排気口に接続して、エアポンプの吸気口をエアロゾル発生装置(7)の材料排出口に接続することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(5)では、前記エアロゾルを少なくとも0.6MPaの圧力作用によって噴射管に導入し、前記噴射管が処理すべき軟土地盤にエアロゾルを高圧噴射するとき、噴射速度を2s/回転以下とし、噴射半径を少なくとも3mとし、噴射時間を少なくとも600秒/孔とすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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