JP2021161860A - 埋設杭の埋め戻し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固化物質が産業廃棄物とならない埋め戻し方法を提供する。【解決手段】埋設杭を引き抜くことで生成される埋没孔に埋め戻し材を注入する埋め戻しにおいて、前記埋め戻し材として、固化後に中性域を示す中性固化材を使用する。【選択図】図１

Description

本発明は、埋設杭の埋め戻し方法に関する。

建造物の建て替えの際には、既存建造物の解体撤去や、地中に埋設された杭の引抜き工事が行われる場合がある。埋設杭を引き抜く工法として、杭抜き工法（フライヤー工法）がある。杭抜き工法では、例えば、埋設杭周囲の地盤の削孔と、埋設杭の引抜きと、埋設杭を引き抜いた後に残る孔（以下、埋没孔という）の埋め戻しが行われる。

埋め戻しは、例えば、埋没孔に埋め戻し材を流し込むことで行われる。埋め戻し材は、埋没孔内の泥土と混合し、所定時間が経過することで固化する。このように、埋没孔に埋め戻し材を注入し、泥土を固化させることで、埋没孔の孔壁が崩落して工事現場周囲の地盤が沈下することを防止する。埋め戻し材は、例えば、セメント類とベントナイトを含有するＣＢ液（セメントベントナイト液）や、流動化処理土が用いられる。

埋め戻しに関する技術としては、以下の特許文献１がある。

特開2019-214826号公報

しかし、ＣＢ液や流動化処理土の性質は、ｐＨ（ペーハー）が１３程度のアルカリ性である。そのため、埋め戻し材としてＣＢ液を使用した場合、固化した物質がアルカリ性を示す場合がある。アルカリ性を示す固化物質は、ｐＨの値によっては、産業廃棄物として取り扱われる場合がある。

産業廃棄物は、廃棄管理、廃棄方法、廃棄場所などが、法律や条例で定められているため、一般廃棄物と比べ廃棄に手間やコストがかかる。そのため、ＣＢ液や流動化処理土を埋め戻し材として使用した固化物質は、取り出して廃棄するためのコストが増大する場合がある。

そこで、一開示は、固化物質が産業廃棄物とならない埋め戻し方法を提供する。

埋設杭を引き抜くことで生成される埋没孔に埋め戻し材を注入する埋め戻しにおいて、前記埋め戻し材として、固化後に中性域を示す中性固化材を使用する。

一開示によれば、固化物質が産業廃棄物とならない埋め戻し方法を提供することができる。

図１は、引き抜き工程の例を示す図である。 図２は、埋め戻し工程の例を示す図である。 図３は、本実験で使用する中性固化材の例を示す図である。 図４は、実験結果の例を示す図である。 図５は、実験結果のグラフの例を示す図である。

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

杭抜き工法において、例えば、引き抜き工程や埋め戻し工程が行われる。

＜引き抜き工程＞
図１は、引き抜き工程の例を示す図である。引き抜き工程は、埋設杭を埋没孔から引き抜く工程である。

引き抜き工程は、例えば、図１に示すように２台の重機（クレーン車など）１０，１１で行われる。重機１０、１１は、共吊りでワイヤを介して、埋設杭３０を上方に吊り上げる。ワイヤは、吊り上げることにより接続が外れないよう、十分な強度で埋設杭３０の上端部に接続されて（くくりつけられて）いる。

そして、重機１０、１１による埋設杭３０の吊り上げに合わせ、スタンドパイプ４０内に埋め戻し材１００を注入（打設）する。埋め戻し材１００の注入は、図示しない作業員や他の重機によって行われる。

スタンドパイプ４０は、埋設杭３０より十分に大きい半径を持つ筒状のパイプであり、例えば、金属製である。スタンドパイプ４０は、埋設杭３０の上端部を囲むように設置され、大部分が地中に埋められる。

スタンドパイプ４０内や埋没孔内は、例えば、引き抜き工程で埋設杭３０の引き抜きを円滑にするために投入する水や、地下水などにより、泥土が存在する。埋め戻し材１００は、スタンドパイプ４０や埋没孔内に存在する泥土と混合し、所定時間が経過した後、固化し固化物質となる。これにより、埋没孔は固化物質で埋められることとなる。

なお、埋め戻し材は、例えば、併設されたプラントなどの施設内で生成され、当該施設内に設置または当該施設に併設されたポンプを使用し、ポンプに接続されたホースを介してスタンドパイプ４０内に注入されてもよい。

＜埋め戻し工程＞
図２は、埋め戻し工程の例を示す図である。埋め戻し工程は、例えば、引き抜き工程で埋め戻しただけでは埋没孔が固化物質で満たされない場合や、引き抜き工程で埋め戻しを行わない場合など、引き抜き工程後に埋め戻し材１００を埋没孔に注入する工程である。埋設杭３０が引き抜かれた後、図２に示すように、重機（油圧ショベル機など）１２が、スタンドパイプ４０内に埋め戻し材１００を投入する。なお、このとき、重機１２は、埋め戻し材１００とあわせ、残土などの土砂等を投入してもよい。埋め戻し材１００は、スタンドパイプ４０や埋没孔内に存在する泥土と混合し、所定時間が経過した後、固化し固化物質となる。これにより、埋没孔は固化物質で埋められることとなる。

なお、埋め戻し材は、引き抜き工程と同様に、併設されたプラントなどの施設内で生成され、当該施設内に設置または当該施設に併設されたポンプを使用し、ポンプに接続されたホースを介してスタンドパイプ４０内に注入されてもよい。

＜埋め戻し材＞
埋め戻し材が固化した固化物質は、産業廃棄物として扱われないために、Ｐｈ５．８〜８．６の中性域を示す必要がある。また、固化物質は、地盤の安定のために、ある程度の強度（圧縮強度）が求められる。固化物質は、例えば、作業現場において１５０ｋＮ／ｍ２（キロニュートン毎平方メートル）の強度が必要であるものとする。なお、作業現場で１５０ｋＮ／ｍ２の強度を確保するため、以下の実験においては、室内において３００ｋＮ／ｍ２の強度（以降、必要強度と呼ぶ場合がある）が必要であるものとする。

そこで、埋め戻し材として適している中性固化材を探索するため、実験を行った。以下、実験について説明する。

＜１．候補となる中性固化材＞
本実験においては、石膏系の中性固化材Ｙと、マグネシウム系の中性固化材Ｘを使用する。図３は、本実験で使用する中性固化材の例を示す図である。中性固化材Ｘは、マグネシウム系の素材で構成され、ｐＨは約８．１である。一方、中性固化材Ｙは、石膏系の素材で構成され、ｐＨは約７．４である。

石膏系の素材は、例えば、焼き石膏が含まれる。焼き石膏は、例えば、石膏（ＣａＳＯ_４／２Ｈ_２Ｏ）を加熱し、結晶水の３/４を脱水させ、白色粉末状の半水石膏（ＣａＳＯ
_４／１／２Ｈ_２Ｏ）となったものである。焼き石膏は、水を加えると、元の石膏に戻るときに凝結して固まる性質がある。焼き石膏は、結晶構造の差異によってα型とβ型があるが、本実験においては、β型を使用する。一般的に、α型焼き石膏が水中で焼成することで得られるのに対し、β型焼き石膏は、大気中で焼成して得られる。

＜２．実験方法＞
中性固化材Ｘ，Ｙそれぞれを、擬似泥土と混合し、材令７日（混合した日を含め８日）経過するのを待ち、ｐＨ及び強度を測定する。埋め戻し材は、現場において泥土と混合されるため、実験環境では擬似泥土と混合させるものとする。

擬似泥土は、粉状の粘土に水（水道水）を混合させることで作成する。擬似泥土は、例えば、含水比が１００％（粘土と水が同量）、湿潤密度が１.４９７g/cm3、ｐＨが７.２
である。

中性固化材Ｘ，Ｙは、ソイルミキサーを用いて、粉体で擬似泥土と混合させる。埋め戻し材は、現場において、水を加えてプラント練りすることでスラリー状とし、埋没孔にポンプで送ることで泥土と混合させる場合がある。本実験においては、粉体での混合となるが、固化物質の強度やｐＨは、現場におけるスラリー状での混合と同程度であるものと想定する。

中性固化材は、３パターンの添加量で行う。添加量のパターンは、それぞれ３００、６００、９００（ｋｇ／ｍ３）とする。添加量の単位は、擬似泥土の量に対する中性固化材の重さの割合を示す。

＜３．実験結果＞
図４は、実験結果の例を示す図である。

中性固化材Ｘの固化物質の強度は、添加量が３００、６００、９００（ｋｇ／ｍ３）において、それぞれ３、２９、１８６（ｋＮ／ｍ２）であった。いずれの添加量でも、中性固化材Ｘは、必要強度である３００ｋＮ／ｍ２を満たすことはできなかった。また、中性固化材Ｘの固化物質は、添加量によらずｐＨが１０．６となり、中性域であるＰｈ５．８
〜８．６よりアルカリ性を示した。すなわち、中性固化材Ｘは、いずれの添加量においても、中性域を示さず、強度も不足しており、埋め戻し材としては不適切であった。

中性固化材Ｙの固化物質の強度は、添加量が３００、６００、９００（ｋｇ／ｍ３）において、それぞれ９７、８０４、１５７９（ｋＮ／ｍ２）であった。添加量６００及び９００（ｋｇ／ｍ３）場合、必要強度である３００ｋＮ／ｍ２を満たすものであった。また、中性固化材Ｙの固化物質は、添加量が３００、６００、９００（ｋｇ／ｍ３）において、ｐＨが７．１、７．２、７．２となり、いずれも中性域であるＰｈ５．８〜８．６の範囲内であった。すなわち、中性固化材Ｙは、添加量が６００（ｋｇ／ｍ３）以上である場合、中性域を示し、強度も必要強度を満たしており、埋め戻し材としては適切であった。

図５は、実験結果のグラフの例を示す図である。図５（Ａ）は、強度（圧縮強度）に関するグラフの例であり、図５（Ｂ）は、ｐＨに関するグラフの例である。

図５（Ａ）によると、中性固化材Ｘ，Ｙともに、添加量の増加に伴い、強度が大きくなっている。中性固化材Ｙは、必要強度３００（ｋＮ／ｍ２）を超えるのは、添加量が約３８０（ｋｇ／ｍ３）であることが、グラフより想定される。すなわち、４００ｋｇ/ｍ３
程度添加すれば、中性域を示し、強度も必要強度を満たすことが想定される。中性固化材Ｘも、添加量をより増加させることで、必要強度を超えることが可能であると想定される。

図５（Ｂ）によると、中性固化材Ｘ、Ｙともに、添加量の変化によってｐＨの大きな変化は見られない。すなわち、中性固化材Ｘ，Ｙともに、ある程度の量まで添加量を増加させても、ｐＨは大きく変化しないことが想定される。なお、図５（Ｂ）の中性固化材の添加量が０の場合のｐＨは、擬似泥土のｐＨを示す。

すなわち、中性固化材Ｙを所定量（６００ｋｇ／ｍ３ または３８０ｋｇ／ｍ３）加えることで、中性域を示し、かつ必要強度を超える固化物質を形成できるため、当該中性固化材Ｙは、埋め戻し材として使用することができる、という結論が得られる。

なお、実際の現場での作業と実験との差異としては、例えば、中性固化材の形状（現場はスラリー状であるのに対して、実験室は粉体）や、水分量（現場での水分量はより多いことが推定される）が挙げられる。これらの差異があるため、現場での中性固化材Ｙの添加量は、実験結果における最適値とは異なることが想定される。しかし、添加量の差異は生じるものの、中性固化材Ｙが、現場作業において、産業廃棄物とならない、かつ所定の強度を有する埋め戻し材となることは、実験結果より明らかである。

なお、中性固化材Ｙ（焼き石膏）は、酸化エチレン系及びシリコン系の添加剤の少なくとも一方が加えられることにより、圧縮強度がさらに向上する。

１０ ：重機
１１ ：重機
１２ ：重機
３０ ：埋設杭
４０ ：スタンドパイプ
１００ ：埋め戻し材

Claims (5)

1. 埋設杭を引き抜くことで生成される埋没孔に埋め戻し材を注入する埋め戻しにおいて、前記埋め戻し材として、固化後に中性域を示す中性固化材を使用する
   埋め戻し方法。
2. 前記中性固化材は、焼き石膏を含む
   請求項１記載の埋め戻し方法。
3. 前記中性固化材は、固化後に所定以上の強度を有する
   請求項２記載の埋め戻し方法。
4. 前記埋め戻しは、前記埋設杭を引き抜きながら前記中性固化材を注入する工程を含む
   請求項２記載の埋め戻し方法。
5. 前記埋め戻しは、前記埋設杭を引き抜いた後、前記中性固化材を注入する工程を含む
   請求項２記載の埋め戻し方法。

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