JP2817085B2 - 凍結工法 - Google Patents
凍結工法Info
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- JP2817085B2 JP2817085B2 JP5253552A JP25355293A JP2817085B2 JP 2817085 B2 JP2817085 B2 JP 2817085B2 JP 5253552 A JP5253552 A JP 5253552A JP 25355293 A JP25355293 A JP 25355293A JP 2817085 B2 JP2817085 B2 JP 2817085B2
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- Japan
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- ground
- freezing
- water
- frozen
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Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、凍結面積を極小域と
することができ、その結果凍結に伴う地盤の隆起や解凍
に伴う地盤の沈下等の問題が殆ど起こらないようにした
凍結工法に関するものである。
することができ、その結果凍結に伴う地盤の隆起や解凍
に伴う地盤の沈下等の問題が殆ど起こらないようにした
凍結工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トンネル工事等の建設工事に於いては、
従来から凍結工法が使用されている。この凍結工法は、
地盤を一時的に凍結させ、その間に必要な建設工事を行
い、工事終了後、凍結を元の状態に戻す仮設工法であ
る。この従来の凍結工法で地盤を凍結させる方法として
は、ブライン方式と低温液化ガス方式とが使用されてお
り、前者は沸点が極めて低い液化ガスを直接地中に放出
したり、或は地中に埋設された凍結管内を循環させる方
法であり、後者は冷凍機で冷却したブラインを地中に埋
設した凍結管内に循環させる方法である。
従来から凍結工法が使用されている。この凍結工法は、
地盤を一時的に凍結させ、その間に必要な建設工事を行
い、工事終了後、凍結を元の状態に戻す仮設工法であ
る。この従来の凍結工法で地盤を凍結させる方法として
は、ブライン方式と低温液化ガス方式とが使用されてお
り、前者は沸点が極めて低い液化ガスを直接地中に放出
したり、或は地中に埋設された凍結管内を循環させる方
法であり、後者は冷凍機で冷却したブラインを地中に埋
設した凍結管内に循環させる方法である。
【０００３】しかしながら、この従来の地盤改良工法に
於ける凍結工法は、凍結土の一軸圧縮強度は高い値が得
られるが、凍結管布設作業並びに凍結作業等に多大な工
期と費用がかかり、プラント設置にも広大な用地を必要
とする問題があった。そればかりか、従来の凍結工法
は、大断面の地盤を凍結させなければならなかったの
で、凍結による地盤隆起と解凍後の地盤沈下が常に大き
な問題となり、これに対する対策をこうじる必要があっ
た。
於ける凍結工法は、凍結土の一軸圧縮強度は高い値が得
られるが、凍結管布設作業並びに凍結作業等に多大な工
期と費用がかかり、プラント設置にも広大な用地を必要
とする問題があった。そればかりか、従来の凍結工法
は、大断面の地盤を凍結させなければならなかったの
で、凍結による地盤隆起と解凍後の地盤沈下が常に大き
な問題となり、これに対する対策をこうじる必要があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な従来の問題点を一挙に解消した凍結工法を提供しよう
とするものであり、凍結に伴う地盤の隆起や解凍に伴う
地盤の沈下等の問題が起こり難くした凍結工法を提供す
ることを目的とする。
な従来の問題点を一挙に解消した凍結工法を提供しよう
とするものであり、凍結に伴う地盤の隆起や解凍に伴う
地盤の沈下等の問題が起こり難くした凍結工法を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者は鋭意研究の結果、地盤を凍結する前処理とし
て、球状高吸水性樹脂を地盤中に注入することによっ
て、該球状高吸水性樹脂が凍結による膨張を緩衝する効
果があることから、凍結に伴う地盤の隆起や解凍に伴う
地盤の沈下等の問題が起こり難くなることを見いだし、
本発明に到達した。即ち本発明は、地盤を強制的に凍結
させて地盤改良をし、必要な建設工事を行う凍結工法に
於いて、予め球状高吸水性樹脂の水懸濁液をエアー及び
／または高圧ジエット水と共に改良すべき地盤中に注入
し、ついで該地盤を凍結させることを特徴とする。
本発明者は鋭意研究の結果、地盤を凍結する前処理とし
て、球状高吸水性樹脂を地盤中に注入することによっ
て、該球状高吸水性樹脂が凍結による膨張を緩衝する効
果があることから、凍結に伴う地盤の隆起や解凍に伴う
地盤の沈下等の問題が起こり難くなることを見いだし、
本発明に到達した。即ち本発明は、地盤を強制的に凍結
させて地盤改良をし、必要な建設工事を行う凍結工法に
於いて、予め球状高吸水性樹脂の水懸濁液をエアー及び
／または高圧ジエット水と共に改良すべき地盤中に注入
し、ついで該地盤を凍結させることを特徴とする。
【０００６】本発明に使用する球状高吸水性樹脂は、水
を多量に吸水した状態で均一に水に分散する状態となる
から、凍結させた場合の強度が著しく高くなる。このよ
うな球状高吸水性樹脂としては、イソブチレン−無水マ
レイン酸系の合成高分子を原料として製造されるクラレ
ケミカル（株）からアクアビーズの商品名で市販のも
の、三洋化成工業（株）からビスカーエイトＳＰの商品
名で市販のもの及び栗田工業（株）からＭＯＰＳの商品
名で市販のものが好適に使用される。このような球状高
吸水性樹脂を使用した場合は、凍結工法が終了し解凍し
た後、強酸、強アルカリの添加若しくは塩析により、球
状高吸水性樹脂を脱水させ、生じた空隙にセメント等を
充填することができる。
を多量に吸水した状態で均一に水に分散する状態となる
から、凍結させた場合の強度が著しく高くなる。このよ
うな球状高吸水性樹脂としては、イソブチレン−無水マ
レイン酸系の合成高分子を原料として製造されるクラレ
ケミカル（株）からアクアビーズの商品名で市販のも
の、三洋化成工業（株）からビスカーエイトＳＰの商品
名で市販のもの及び栗田工業（株）からＭＯＰＳの商品
名で市販のものが好適に使用される。このような球状高
吸水性樹脂を使用した場合は、凍結工法が終了し解凍し
た後、強酸、強アルカリの添加若しくは塩析により、球
状高吸水性樹脂を脱水させ、生じた空隙にセメント等を
充填することができる。
【０００７】本発明に於いては、凍結すべき地盤中に、
球状高吸水性樹脂で前処理することを特徴とするもので
あるが、前処理は、エアーと高圧ジエット水とで切削
後、球状高吸水性樹脂の水懸濁液を高圧ジエット水と共
に改良すべき地盤中に注入して、人工的な水タンクを造
成することにより行う。本発明に使用する球状高吸水性
樹脂と水との混合割合は、球状高吸水性樹脂の種類、地
盤中の水分含有量、目的とする工事の種類等に応じて広
範囲に変化させることができる。
球状高吸水性樹脂で前処理することを特徴とするもので
あるが、前処理は、エアーと高圧ジエット水とで切削
後、球状高吸水性樹脂の水懸濁液を高圧ジエット水と共
に改良すべき地盤中に注入して、人工的な水タンクを造
成することにより行う。本発明に使用する球状高吸水性
樹脂と水との混合割合は、球状高吸水性樹脂の種類、地
盤中の水分含有量、目的とする工事の種類等に応じて広
範囲に変化させることができる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図１０は、本発明の第一実施例を示す断面
図である。まず、図１に示すように、削孔機１に装着し
た多重管ロッド２を破線で囲まれた凍結する地盤３内に
垂直に挿入する。この際、多重管ロッド２の先端から
は、エアー若しくは超高圧水４を下方に噴出させて削孔
しながら挿入する。ついで、エアー若しくは超高圧水４
を水平方向に噴出させて地盤を切削した後、多重管ロッ
ド２を抜き取り、代わりに多重管ロッド２よりも径の大
きなケーシングパイプ５を装着し、エアー若しくは超高
圧水４を下方に噴出させながら、ケーシングパイプ５を
同様に地盤中に挿入し、図２に示す状態とする。
する。図１〜図１０は、本発明の第一実施例を示す断面
図である。まず、図１に示すように、削孔機１に装着し
た多重管ロッド２を破線で囲まれた凍結する地盤３内に
垂直に挿入する。この際、多重管ロッド２の先端から
は、エアー若しくは超高圧水４を下方に噴出させて削孔
しながら挿入する。ついで、エアー若しくは超高圧水４
を水平方向に噴出させて地盤を切削した後、多重管ロッ
ド２を抜き取り、代わりに多重管ロッド２よりも径の大
きなケーシングパイプ５を装着し、エアー若しくは超高
圧水４を下方に噴出させながら、ケーシングパイプ５を
同様に地盤中に挿入し、図２に示す状態とする。
【０００９】それから、図２に示すように、ケーシング
パイプ５内にスリーブパイプ６を挿入し、図３の矢印で
示すように、セメントをスリーブパイプ６とケーシング
パイプ５との間に導入し、シールグラフトする。セメン
ト硬化後、図４に示すように、ケーシングパイプ５を抜
き取り、図５に示すように、スリーブパイプ６中に挿入
する噴出管８を先端に嵌合したダブルパッカー７を使用
して、高吸水性材料の水溶液をエアー及び高圧ジエツト
水４′と共に地盤中に噴出させた。高吸水性材料の水溶
液は、噴出管８の先端からスリーブパイプ６に外嵌した
ゴムリング９を押し拡げて地盤中に噴出され、地盤にク
ラッキングを起こすと同時に地盤中に均一に注入され
る。噴出管８を順次上昇させて行くことにより、凍結す
る地盤３内に高吸水性材料の水溶液が均一に注入され
る。この実施例に於いては、高吸水性材料の水溶液とし
て、クラレケミカル（株）から“アクアビーズ”の商品
名で市販の球状高吸水性材料を重量で２０〜３０倍の水
に溶解させたものを使用した。
パイプ５内にスリーブパイプ６を挿入し、図３の矢印で
示すように、セメントをスリーブパイプ６とケーシング
パイプ５との間に導入し、シールグラフトする。セメン
ト硬化後、図４に示すように、ケーシングパイプ５を抜
き取り、図５に示すように、スリーブパイプ６中に挿入
する噴出管８を先端に嵌合したダブルパッカー７を使用
して、高吸水性材料の水溶液をエアー及び高圧ジエツト
水４′と共に地盤中に噴出させた。高吸水性材料の水溶
液は、噴出管８の先端からスリーブパイプ６に外嵌した
ゴムリング９を押し拡げて地盤中に噴出され、地盤にク
ラッキングを起こすと同時に地盤中に均一に注入され
る。噴出管８を順次上昇させて行くことにより、凍結す
る地盤３内に高吸水性材料の水溶液が均一に注入され
る。この実施例に於いては、高吸水性材料の水溶液とし
て、クラレケミカル（株）から“アクアビーズ”の商品
名で市販の球状高吸水性材料を重量で２０〜３０倍の水
に溶解させたものを使用した。
【００１０】このようにして、図６に示すように凍結す
る地盤内に、水を多量に吸水した球状高吸水性材料の水
懸濁液が均一に注入された水タンク１０が形成される。
それから、図７に示すように、スリーブパイプ６中に多
重凍結管１１を挿入し、図８の矢印で示すように、ブラ
イン熱交換器１２を通してブラインを循環させ、水タン
ク１０を凍結させる。凍結終了後、図９に示すように、
凍結域の複数の個所に採取パイプ１２を挿入してコアー
を採取し、所望の凍結が得られていることを確認する。
それから、通常の方法により、凍結工法を行う。凍結工
法が終了し、解凍後、図１０に示すように、スリーブパ
イプ６は、埋設のまま凍結管１１を引き抜く。
る地盤内に、水を多量に吸水した球状高吸水性材料の水
懸濁液が均一に注入された水タンク１０が形成される。
それから、図７に示すように、スリーブパイプ６中に多
重凍結管１１を挿入し、図８の矢印で示すように、ブラ
イン熱交換器１２を通してブラインを循環させ、水タン
ク１０を凍結させる。凍結終了後、図９に示すように、
凍結域の複数の個所に採取パイプ１２を挿入してコアー
を採取し、所望の凍結が得られていることを確認する。
それから、通常の方法により、凍結工法を行う。凍結工
法が終了し、解凍後、図１０に示すように、スリーブパ
イプ６は、埋設のまま凍結管１１を引き抜く。
【００１１】図１１〜図１５は、本発明の第二実施例を
示す断面図である。まず、図１１に示すように、削孔機
１に装着した多重管ロッド２′を破線で囲まれた凍結す
る地盤３内に垂直に挿入する。ついで、図１２に示すよ
うに、多重管２′内に凍結管１１を挿入し、図１３に示
すように、凍結管１１は埋設したままで、本発明の球状
高吸水性樹脂の水懸濁液を含有するエアー及び超高圧水
４′を水平方向に地盤中に噴出させ、地盤にクラッキン
グを起こすと同時に地盤中に均一に注入しながら、多重
管２′を引き抜く。このようにして、図１４に示すよう
に、凍結する地盤内に、球状高吸水性樹脂の水懸濁液が
均一に注入された水タンク１０が形成される。それか
ら、前記実施例と同様にして、水タンク１０を凍結さ
せ、凍結終了後、図１５に示すように、凍結域に採取パ
イプ１３を挿入してコアーを採取し、所望の凍結が得ら
れていることを確認する。この第二実施例によれば、前
記第一実施例と比べて作業工程が大幅に短縮される。
示す断面図である。まず、図１１に示すように、削孔機
１に装着した多重管ロッド２′を破線で囲まれた凍結す
る地盤３内に垂直に挿入する。ついで、図１２に示すよ
うに、多重管２′内に凍結管１１を挿入し、図１３に示
すように、凍結管１１は埋設したままで、本発明の球状
高吸水性樹脂の水懸濁液を含有するエアー及び超高圧水
４′を水平方向に地盤中に噴出させ、地盤にクラッキン
グを起こすと同時に地盤中に均一に注入しながら、多重
管２′を引き抜く。このようにして、図１４に示すよう
に、凍結する地盤内に、球状高吸水性樹脂の水懸濁液が
均一に注入された水タンク１０が形成される。それか
ら、前記実施例と同様にして、水タンク１０を凍結さ
せ、凍結終了後、図１５に示すように、凍結域に採取パ
イプ１３を挿入してコアーを採取し、所望の凍結が得ら
れていることを確認する。この第二実施例によれば、前
記第一実施例と比べて作業工程が大幅に短縮される。
【００１２】本発明に於いては、地盤凍結後の凍結工法
自体は、この種従来の凍結工法全てに適用できるが、特
に、次のような用途に好適に適用できる。 （１）開削工法に於ける土留矢板の不連続部分からの地
下水の流出に伴う土砂の崩壊及び地盤沈下の防止。 （２）立坑等の深礎掘削の背面地山の止水及び崩壊の防
止。 （３）各トンネル工法に伴う発進、到達部の坑口部の止
水及び崩壊の防止。 （４）各トンネル工法に伴う一部拡大トンネル部の止水
及び崩壊の防止。 （５）複数のトンネル工事に件う相互干渉の防止。 （６）トンネル工法等による地中接合部の止水及び地山
崩壊防止。 （７）地下工事の一時的な埋設管及び躯体防護
自体は、この種従来の凍結工法全てに適用できるが、特
に、次のような用途に好適に適用できる。 （１）開削工法に於ける土留矢板の不連続部分からの地
下水の流出に伴う土砂の崩壊及び地盤沈下の防止。 （２）立坑等の深礎掘削の背面地山の止水及び崩壊の防
止。 （３）各トンネル工法に伴う発進、到達部の坑口部の止
水及び崩壊の防止。 （４）各トンネル工法に伴う一部拡大トンネル部の止水
及び崩壊の防止。 （５）複数のトンネル工事に件う相互干渉の防止。 （６）トンネル工法等による地中接合部の止水及び地山
崩壊防止。 （７）地下工事の一時的な埋設管及び躯体防護
【００１３】
【作用】上記したように、球状高吸水性樹脂の水懸濁液
は、凍結により地盤が膨張するのを緩衝する作用がある
ことと、凍結域を小さくすることができることから、地
盤が隆起し難くなると共に、解凍に伴う地盤の沈下も殆
ど起こらない。
は、凍結により地盤が膨張するのを緩衝する作用がある
ことと、凍結域を小さくすることができることから、地
盤が隆起し難くなると共に、解凍に伴う地盤の沈下も殆
ど起こらない。
【００１４】
【効果】本発明によれば、次のような効果が得られる。（１）球状高吸水性材料の水懸濁液は、凍結により地盤
が膨張するのを緩衝する作用があることから、地盤が隆
起し難くなると共に、解凍に伴う地盤の沈下も殆ど起こ
らない。 （２）凍結断面が小さくて済むことと、施工地盤を前処
理し、水分の均質状態を保持して凍結するため、凍結時
間が短くなり、工期を短縮できるので、工事費が従来よ
り安価になる。 （３） 凍結断面が小さくて済むことから、冷凍機はパッ
ケージタイプの小さいもので済むので、比較的狭い場所
でも施工が可能となる。（４）球状高吸水性材料の水懸濁液 を介して凍結するも
のであるため、砂質土、粘性土、砂礫土等のあらゆる地
盤に対しても施工が可能になると共に、凍結体は密着性
に優れるので、近接構造物に対しても、その形状に沿っ
た付着改良ができる。（５） 地下水の流れがあっても、球状高吸水性材料によ
って水タンクが形成され、地下水の流れがなくなるの
で、地下水の流れに阻害されることなく凍結することが
できる。
が膨張するのを緩衝する作用があることから、地盤が隆
起し難くなると共に、解凍に伴う地盤の沈下も殆ど起こ
らない。 （２）凍結断面が小さくて済むことと、施工地盤を前処
理し、水分の均質状態を保持して凍結するため、凍結時
間が短くなり、工期を短縮できるので、工事費が従来よ
り安価になる。 （３） 凍結断面が小さくて済むことから、冷凍機はパッ
ケージタイプの小さいもので済むので、比較的狭い場所
でも施工が可能となる。（４）球状高吸水性材料の水懸濁液 を介して凍結するも
のであるため、砂質土、粘性土、砂礫土等のあらゆる地
盤に対しても施工が可能になると共に、凍結体は密着性
に優れるので、近接構造物に対しても、その形状に沿っ
た付着改良ができる。（５） 地下水の流れがあっても、球状高吸水性材料によ
って水タンクが形成され、地下水の流れがなくなるの
で、地下水の流れに阻害されることなく凍結することが
できる。
【００１５】
【図１】多重管ロッドで削孔する状態を示す断面図であ
る。
る。
【図２】スリーブパイプを挿入する状態を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】セメンテーションする状態を示す断面図であ
る。
る。
【図４】セメント硬化後ケーシングパイプを引き抜く状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図５】本発明の高吸水性材料水溶液を地盤中に注入す
る状態を示す断面図である。
る状態を示す断面図である。
【図６】高吸水性材料水溶液注入により水タンクを形成
した状態を示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
【図７】スリーブパイプないに多重凍結管を挿入する状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図８】ブラインを循環させて凍結する状態を示す断面
図である。
図である。
【図９】凍結終了後コアー採取により凍結を確認する状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図１０】解凍後凍結管を引き抜く状態を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】多重管ロッドで削孔する状態を示す断面図で
ある。
ある。
【図１２】多重管内に凍結管を挿入する状態を示す断面
図である。
図である。
【図１３】本発明の高吸水性材料水溶液を地盤中に注入
する状態を示す断面図である。
する状態を示す断面図である。
【図１４】ブラインを循環させて凍結する状態を示す断
面図である。
面図である。
【図１５】凍結終了後コアー採取により凍結を確認する
状態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
１ 削孔機 ３ 凍結する地盤 ４，４′ エアー若しくは超高圧水 １０ 水タンク １１ 凍結管 １２ ブライン熱交換器
Claims (2)
- 【請求項１】地盤を強制的に凍結させて地盤改良をし、
必要な建設工事を行う凍結工法に於いて、予め球状高吸
水性樹脂の水懸濁液をエアー及び／または高圧ジエット
水と共に改良すべき地盤中に注入し、ついで該地盤を凍
結させることを特徴とする凍結工法。 - 【請求項２】前記凍結させた地盤を解凍した後、強酸、
強アルカリの添加若しくは塩析により、球状高吸水性材
料を脱水させ、生じた空隙にセメント等を充填する請求
項１に記載の凍結工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5253552A JP2817085B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 凍結工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5253552A JP2817085B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 凍結工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771183A JPH0771183A (ja) | 1995-03-14 |
| JP2817085B2 true JP2817085B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17252959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5253552A Expired - Fee Related JP2817085B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 凍結工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817085B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3432030B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2003-07-28 | 株式会社精研 | 凍結工法における凍土内に流動域を造成する方法 |
| JP4077341B2 (ja) * | 2003-03-07 | 2008-04-16 | 株式会社錢高組 | シールドマシンの立坑到達工法及びこれに使用する耐圧シール装置 |
| JP4196291B2 (ja) * | 2004-06-07 | 2008-12-17 | 清水建設株式会社 | トンネル先受け工法 |
| CN103726852B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-01-13 | 北京中煤矿山工程有限公司 | 一种斜井步进式冻结施工工艺 |
| JP6699928B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2020-05-27 | ケミカルグラウト株式会社 | 凍結工法 |
| CN106592573B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-06 | 北京科技大学 | 一种无冻结器液氮人工地层冻结方法 |
| JP6775414B2 (ja) * | 2016-12-27 | 2020-10-28 | 鹿島建設株式会社 | 地盤掘削方法 |
| JP6925834B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2021-08-25 | 学校法人早稲田大学 | 地盤凍結工法 |
| JP7398740B2 (ja) * | 2020-04-20 | 2023-12-15 | 大成建設株式会社 | 地盤改良方法と地盤改良システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54132312A (en) * | 1978-04-06 | 1979-10-15 | Seiken Co | Reinforcing method of creating freezed earth in method of freezing construction |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP5253552A patent/JP2817085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0771183A (ja) | 1995-03-14 |
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