JP2021169735A - 地盤の改質方法および地盤改質体 - Google Patents
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Abstract
Description
汚染地盤からの汚染物質の流出を防止することを目的として、汚染物質を含有する領域に対して薬液注入を行い、地盤を固化することで地下水の浸透および汚染物質の流出を防止する場合がある。地盤の固化を目的とした薬液注入では、セメントなどの水硬性の材料を含む薬液を注入するのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。
ところが、薬液注入により形成された固化体に亀裂が生じると、地下水が浸透し、汚染物質が流出してしまうおそれがある。
また、本発明の地盤改質体は、ひも状ミセルを含む水性組成物を含有し、周辺地盤の地下水よりも高い水頭を有している。
本発明によれば、ひも状ミセルにより粘性を有した水分を含有する地盤改質体が形成される。地盤改質体内の水分は、その粘性により地盤改質体内にとどまり、周辺地盤よりも高い水頭を有しているため、当該領域への地下水の浸入(浸透)が防止される。また、地盤改質体は、固化材などにより固化するものではなく、ひも状ミセルにより粘性を有した水分を介した集合体として形成されるため、それ自体に亀裂等が生じることがない。このような地盤改質体を汚染物質を含有する地盤に形成すれば、汚染物質などの流出を防止することができる。ひも状ミセルは、圧力を加えると圧力方向に沿って流動し、圧力を解除するとその場にとどまる性質を有しているため、所望の範囲に対して注入することが可能で、また、周囲の地盤の地下水よりも水頭が高い場合であっても流出することがない。
所定の範囲に注入剤を注入することで、建物1の周囲には、ひも状ミセルを含む水性組成物を含有する地盤改質体2が形成される。地盤改質体2は、地盤Gの地下水Wの水頭(地下水水頭WLW)よりも高い水頭(改質体水頭WL2)を有している。
注入剤作成工程S1では、増粘剤と水とを混合して注入剤を作成する。本実施形態では、増粘剤として、水性ゲル形成剤を使用する。増粘剤は、水性ゲル形成剤の他、中性子吸収材および酸化防止剤を含んでいる。注入剤の作成には、200L縦型二槽式のミキサ3(図3(b)参照)を使用する。まず、水をミキサ3に投入し、次に攪拌しながら増粘剤を水に添加する。増粘剤の水への添加量は1〜10%とする。増粘剤の添加量は、室内試験を行い、現地地盤(岩盤)の透水性を考慮して決定する。なお、増粘剤の添加量の決定方法は限定されるものではなく、適宜決定すればよく、例えば、過去の実績や地質調査データに基づいて決定してもよい。また、増粘剤を構成する材料は、水に添加することで水の粘度を高める性質を有する物であれば限定されるものではない。さらに、ミキサ3の構成は限定されるものではなく、例えば、横型二槽式であってもよい。
水性ゲル形成剤としては、例えば、アニオン性の界面活性剤とカチオン性の界面活性剤を含有し、界面活性剤同士の分子間相互作用により高次構造体(ひも状ミセル)を形成するものがある。ここで、ミセルとは、分子間力による多数の分子の集合体である。このような界面活性剤の組み合わせとして、例えば、アルキルアリルスルフォン酸塩(例えば、花王株式会社製ビスコトップ100A)およびアルキルアンモニウム塩(例えば花王株式会社製ビスコトップ100B)を使用可能である。アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩の混合物は、固形分に吸着することなく水中でひも状ミセルを形成する性質を有しているため、水の粘弾性の調整、すなわち、水のレオロジー特性を制御することを可能としている。また、このような水性ゲル形成剤を含む注入剤は、酸性からアルカリ性まで、幅広いpH域の水や海水にも適用可能である。
本実施形態の注入孔5は内径46mmとする。本実施形態では、1サイクル毎の注入孔5の削孔深さを5mとする。なお、注入孔5の1サイクル毎の削孔深さは5mに限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、注入孔5の内径も46mmに限定されるものではない。
注入管7は、管壁を貫通する複数の貫通孔が形成されたいわゆる有孔管からなり、ミキサー3から圧送された注入剤6が貫通孔から排出されることで、地盤Gに注入剤6が注入される。また、注入管7の外面には、注入剤6の注入範囲(深さ)を規制するためのパッカー10が固定されている。注入剤6を地盤G注入する際には、パッカー10を膨らませることで、注入孔5と注入管7との隙間を遮蔽し、注入剤6が当該隙間を通って注入対象領域以外の領域に流出することを防止する。本実施形態では、注入管7の先端部と上部にそれぞれパッカー10が設けられており、注入対象対象の下端部と上端部において注入管7と注入孔5との隙間を遮蔽した状態で、注入剤6の注入を行う。なお、パッカー10の数および配置は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
本実施形態では、複数の注入孔5に対して注入剤6を注入する順番を設定しておき、注入孔5毎の注入圧を測定するものとし、注入の順に応じて注入圧が上昇していることを確認する。例えば、図4(b)に示すように、3本の注入孔5(5a〜5c)に対して、注入孔5a,5b,5cの順で注入剤6の注入を行う場合に、後から注入した注入孔5の注入圧が先に注入した注入孔5の注入圧よりも高いこと(注入孔5aよりも注入孔5bの方が注入圧が高く、注入孔5bよりも注入孔5cの方が注入圧が高いこと)が確認できれば、施工中において注入剤6によって粘性が高い領域が形成されていること(地下水Wが注入剤6に置き換えられて、地盤改質体2が形成されていること)が確認できる。
そして、図1に示すように、建物1の周囲において地盤の改質をして、ひも状ミセルを含む水性組成物を含有し、地盤Gの地下水Wの水頭(地下水水頭WLW)よりも高い水頭(改質体水頭WL2)を有した地盤改質体2を形成する。
また、地盤改質体2は、固化材などにより固化するものではなく、ひも状ミセルにより粘性を有した水分を介した集合体として形成されるため、地盤改質体2自体に亀裂等が生じることがない。そのため、汚染物質を含有する地盤Gにこのような地盤改質体2を形成すれば(すなわち、地盤Gの地下水Wを注入剤6に置き換えて地盤改質体2を形成すれば)、汚染物質などの流出を防止することができる。その結果、従来の止水工(凍土壁、固化材等を利用した地盤改良)のみでは防げなかった漏水を抑制することが可能である。また、凍土壁等に比べて、維持管理に要する手間や費用を低減することができる。
また、本実施形態の地盤の改質方法をグラウチング工法等と組み合わせることにより、止水効果がより高まる。
例えば、前記実施形態では、建物1の周囲に地盤改質体2を形成するものとしたが、地盤改質体2を形成する場所は限定されるものではなく、例えば、工場や廃棄物処分場の周囲等に形成してもよい。
また、地盤改質体2を形成する領域(注入剤6を注入する領域)の周囲を予め連続地中壁(例えば鋼矢板)等により囲ってもよい。
地盤改質体2は、建物1の周囲を囲うように平面視ロ字状に形成してもよいし、建物1の下側の地盤Gに対しても注入剤6を注入して建物1の側面及び底面を囲うように形成してもよい。
また、前記実施形態では、削孔工程と注入工程とを繰り返すことにより、地表面側から地盤改質体2を形成する(注入剤6を注入する)場合について説明したが、地盤改質体2の形成方法は限定されるものではなく、例えば、ダブルパッカー工法等により、深い位置から注入剤6を注入してもよい。
また、注入管6の構成は限定されるものではなく、必ずしもパッカー10を有する必要はなく、また、必ずしも有孔管である必要もない。
前記実施形態では、注入剤作成工程S1を削孔工程S2の前に実施する場合について説明したが、注入剤作成工程S1を実施するタイミングは注入工程S3の前であれば限定されるものではなく、例えば、削孔工程S2と同時に実施してもよいし、削孔工程S2の後に実施してもよい。
2 地盤改質体
3 ミキサー
4 ボーリングマシン
5 注入孔
6 注入剤
7 注入管
8 ポンプ
9 圧送管
10 パッカー
S1 注入剤作成工程
S2 削孔工程
S3 注入工程
Claims (3)
- 水中でひも状ミセルを形成する注入剤またはひも状ミセルを含む注入剤を地盤に注入することで、周辺地盤の地下水よりも高い水頭の領域を形成することを特徴とする地盤改質方法。
- 地盤を削孔して注入孔を形成する削孔工程と、前記注入孔から注入剤を注入する注入工程と、を繰り返すことで所定の深さ範囲に注入剤を注入することを特徴とする、請求項1に記載の地盤改質方法。
- ひも状ミセルを含む水性組成物を含有し、周辺地盤の地下水よりも高い水頭を有していることを特徴とする地盤改質体。
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