JP2831441B2

JP2831441B2 - 安定処理土および安定処理土を用いた工法

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Publication number: JP2831441B2
Application number: JP2160710A
Authority: JP
Inventors: 悟郎久野; 雅男佐藤; 守男高橋; 俊雄今井
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH0452327A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、掘削工事等で発生した残土の中で、再利
用の難しかった粘性土に、水とセメント系固化材とを撹
拌混合して得られる安定処理土と、この安定処理土を、
埋戻し及び空洞充填等に適用した工法に関する。

［従来技術とその課題］一般に、埋戻し充填工法においては、埋戻し材として
掘削残土をそのまま利用できる場合がごく一部に限られ
ている。すなわち、そのまま利用できる掘削残土として
は、一部の良質の砂質土に限られているのである。一
方、他の大部分の場合には、掘削残土に代えて山砂を埋
戻し材として搬入し、これを締め固めて使用するといっ
た工法が採られている。

ところで、このような山砂を用いる工法においては、
以下に述べる不都合があった。

（ａ）材料として安価であるが、人力による投入、締固
めが必要であるため作業性が悪く、その上締固め状態が
品質の良否に及ぼす影響が大きく、したがって品質のバ
ラツキが大となる。

（ｂ）埋設管の管回りや杭回り等の細部を確実に均質充
填することが困難であり、水締めが可能となる場合でも
ブリージングの発生により、空洞上部に空隙が残りやす
い。

（ｃ）締固めが良好な程かさ比重が大きくなり、よって
軟弱地盤上における空洞充填や盛土に適用した場合に
は、砂自身の自重が新たな沈下を促してしまう結果とな
る。

（ｄ）ベースとなる地盤の硬軟が砂の締め固め度に影響
する。

（ｅ）地下空洞細部充填やパイプ中込充填には適用がほ
とんど不可能である。

（ｆ）締固め不十分の部分が、交通荷重、地震等の振動
や地下水の作用により徐々に締まると、所期の充填目的
が達成されないばかりか地下空洞の発生により、舗装表
面に不陸を生じたり、極端な場合には道路陥没を生じ
る。

このような山砂を用いる工法とは別に、モルタルに流
動性を持たせて充填材に適するようにし、これを山砂に
代えて用いることも考えられるが、その場合には材料の
分離が大きくなり、地山並の強度、すなわち圧縮強度１
〜5kg/cm²に制限することが困難である。

また、気泡モルタルを用いた充填工法も見られるが、
この工法においても、現場打ちの気泡モルタルが材料分
離により品質のばらつきが大きくなってしまい、またセ
ルフレベリングする高い流動性を持たせることできず、
さらに地山並の強度に制限することが困難である。

さらに、気泡スチロールのブロックを用いて盛土体を
形成する軽量盛土工法も知られているが、このブロック
のかさ比重が0.03であることから軽量性によるメリット
が大きいものの、不定形部分への盛り立てが難しく、オ
ープンスペース以外の部分での盛り立てにはほとんど適
用不可能であった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、充填時には高い流動性を有し、固化
後には均質で地山並の強度発現性を有する安定処理土
と、これを用いた工法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］このような目的に基づき、本発明者は掘削残土を利用
することを前提とし、打設箇所の地盤状況によりかさ比
重を適宜小さくできる材料について鋭意検討を行った。

その結果、従来は掘削残土の中でも再利用が難しく、
廃棄処分せざるをえなかったローム、粘土、シルト、有
機質粘性土、ピート、へどろ等の粘性土のなかで、土粒
子分のうち粒径75μｍ未満の細粒分が40重量％以上であ
る土を利用し、これに該粘性土の92〜147重量％の水
と、セメント系あるいは石灰系の固化材とを混合撹拌す
ることにより、流動性、固化性および均質性に優れたも
のとなり、またこれに起泡剤によって予め作製したクリ
ーム状の気泡を混入することにより、軽量性をも備えた
安定処理土となることを見いだし、かかる知見に基づい
て本発明を完成した。

すなわち、本発明における請求項１記載の発明の安定
処理土では、粒子径75μｍ未満の細粒分を40重量％以上
含有する粘性土に、該粘性土の92〜147重量％の水と、
固化材とを添加混合して得られ、固化後の圧縮強度が１
〜5kg/cm²であることを上記課題の解決手段とした。
尚、ここで固化後の圧縮強度というのは、材令28日の一
軸圧縮強度のことをいう。

請求項２記載の安定処理土では、請求項１記載の安定
処理土において、起泡剤が発泡機により起泡せしめられ
て生成した微細気泡を含有してなることを上記課題の解
決手段とした。

請求項３記載の安定処理土を用いた工法では、請求項
１又は２記載の安定処理土を、埋設管設置溝等の管回り
への埋戻し充填、擁壁、橋台等の裏込充填に用いること
を上記課題の解決手段とした。

請求項４記載の安定処理土を用いた工法では、請求項
１又は２記載の安定処理土を、軟弱地盤上の構造物の基
礎下に生じた空洞部へ充填することを上記課題の解決手
段とした。

以下、この発明を詳しく説明する。

本発明における請求項１記載の安定処理土は、例えば
後記する第１表に示す組成を有するものであり、またこ
れら安定処理土は第２表に示すような、充填時および硬
化後の特性を有するものである。

これらの表に示したように、該安定処理土は、粒子径
75μｍ未満の細粒分を40重量％以上含有する粘性土に該
粘性土の92〜147重量％の多量の水を加え、さらに固化
材を混合することで、高い流動性すなわち充填性を確保
し、固化後の圧縮強度を１〜5kg/cm²とすることで地山
強度相当の強度発現性をもたせたものである。また、該
安定処理土は、第２表に示したごとくその充填時および
硬化後の諸特性より、充填材として十分な性能を有した
ものである。

この場合に粘性土としては、土粒子のうち粒径が75μ
ｍ未満の細粒分が40重量％以上を占める残土を用いるの
が好ましく、また、このような粘性土としては、乾燥の
進んでいない生土がより効果的であり好ましいが、流体
状のもの、泥水状のものを利用することもできる。

ここで、細粒分（例えば粘土分とシルト分との合計
量）を40重量％以上としたのは、流動性を得るため多量
の水を加えても、材料分離が起こりにくくするためであ
る。なぜなら、細粒となるほど比表面積が大きくなり、
また非表面積の大きな粒子ほど保水性が高くなることか
ら、硬化前の材料分離を防ぐうえで効果的となるからで
ある。

また、特に粘土粒子が多くなると、電気的にも分散効
果が大きくなり効果的である。ちなみに、関東ローム等
の火山灰質粘性土においてはアロフェンやハロサイト
が、また一般の粘性土においてはモンモリナイト等が多
く含まれており、これら粘土鉱物は、特に比表面積が大
きく、水をかなり多く加えて混合しても懸濁状態を長く
保つものである。また、これらの粘土鉱物は、カルシウ
ムイオンとの反応性が高く、セメント系あるいは石灰系
固化材との反応が早期に開始され、材料分離が始まる以
前に硬化する。そして硬化後には材令28日の一軸圧縮強
度が、地山並の１〜5kg/cm²となる。このような粘土分
の特性により、本発明の安定処理土において粘性土とし
て、特に土粒子のうち粒径75μｍ未満の細粒分が40重量
以上を占めるものを用いるのが、均質で、固化後の圧縮
強度が１〜5kg/cm²である硬化体を形成するうえで有効
となるのである。

ここで、粘性土として関東ロームを用いた安定処理土
の含水率と、該安定処理土の充填時における流動性およ
びブリージング率との関係を第１図に、また、同じく関
東ロームを用いた安定処理土の含水率と、該安定処理土
の硬化後の一軸圧縮強度との関係を第２図に示す。な
お、これらの図においてw_Aは、粘性土に水を加えて製造
した泥水における、固形分に対する水分の重量比であ
る。

第１図および第２図より、w_Aの広い範囲にわたってブ
リージングが起こらず、また高い流動性が得られ、さら
に適当な強度発現が得られることが認められる。

また、固化材としては、セメント系あるいは石灰系の
ものなど、公知のものを使用することができる。

このような安定処理土において、予め界面活性剤等の
起泡剤を用い、該起泡剤を発泡機により起泡せしめてク
リーム状の微細気泡を生成させておき、これを混入させ
てもよく、これにより該安定処理土はより軽量なものと
なる。この場合に生成せしめる微細気泡としては、脱泡
しにくい強い気泡で、100μｍ程度の径のものが好まし
い。すなわちこのような微細気孔であれば、均質に混入
することが可能であり、また混入した後には独立気泡と
して存在するからである。このような気泡を混入するこ
とにより、土粒子の沈降分離を抑制することができ、よ
ってブリージングを低下せしめることができる。また、
気泡量を調整することでかさ比重0.7程度までの安定処
理土を得ることができ、よって上述したごとく軽量化は
もちろん、目的に応じて適宜なかさ比重のものを選択使
用することにより、高流動性、地山強度（圧縮強度１〜
5kg/cm²）相当の強度発現性および均質性すなわち材料
不分離性を確保することができる。

なおこの場合、気泡の混入については、上述した本発
明の安定処理土としての性状が損なわれない程度にしな
ければならないのはもちろんである。

このような安定処理土にあっては、以下の優れた利点
を有する。

第２表に示したごとく、Ｐロートによるフロー値で
15秒以下の高い流動性をもち、十分なポンプ圧送性、す
なわち充填性と地山並の強度発現性、すなわち固化後の
圧縮強度が１〜5kg/cm²を有し、しかも第２図に示すよ
うに、流動性を得るために多量の水を加えても、材料分
離性が小さい。

安定処理土はアルカリ性を呈するため、鋼管や杭等
の鋼材を腐食せず、かえって鋼材を腐食から保護する。

起泡剤を起泡せしめて得られた微細な独立気泡を均
質に混入でき、よって高流動性、地山強度相当の強度発
現性、均質性すなわち材料不分離性を確保した上で、軽
量化をも図ることができる。ここで、気泡を均質に混入
できるのは、微粒分、特に粘土分の硬化により気泡が均
等に分散されたまま硬化することによるもので、これに
より気泡を混入した安定処理土はその均質性が保たれ
る。

軽量化した安定処理土を用いることにより、埋戻し
充填の土圧を軽減でき、よって構造物の安定性の増加
や、地盤の再沈下の抑制および防止、さらには構造物部
材断面の縮小によるコスト低下を図ることができる。

気泡を含有した安定処理土にあっては、軽量化とと
もに高い断熱性も付与されることから、床下断熱材とし
て用いることができ、その場合に、床下からの熱の拡散
を抑制し、保温性を向上させてエネルギーコストの低下
を図ることができる。

このような安定処理土の利得を利用し、本発明では請
求項３および請求項４に記載したごとく以下の工法を提
供した。

すなわち、請求項３記載の工法は、上記の安定処理土
を、埋設管設置溝等の管回りへの埋戻し充填、擁壁、橋
台等の裏込充填に用いるものであり、上記で述べたご
とく安定処理土が高い流動性を有していることから充填
作業が用意となり、しかもその際材料分離が小であり、
また充填後の安定処理土が上記で述べたごとく、鋼管
や杭等の鋼材を腐食せず、鋼材を腐食から保護するとい
った効果を奏するものである。

請求項４記載の工法は、上記の安定処理土を、軟弱地
盤上の構造物の基礎下に生じた空洞部へ充填するもの
で、やはり上記より充填作業が容易になるとともに、
地山並の強度発現を有するなどの効果を奏し、また気泡
を混入した安定処理土を用いれば、上記、に述べた
効果にも奏するものとなる。

［実施例］以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。

（実施例１）腐植土を含む厚さ約20mの軟弱地盤上の造成地に、鉄
筋コンクリート造の５階建集合住宅が杭基礎により建設
されている。この集合住宅は、建設後10年経過した時点
で1m程度の地盤沈下を生じ、杭頭部に同程度の深さ空洞
を発生した。

そこで、本発明の安定処理土を用い、これを杭頭部と
床下部とに充填し、基礎の水平抵抗力を建設当時と同じ
状態に回復させた。

用いた充填材（安定処理土）は、固化後に地山並の圧
縮強度（１〜5kg/cm²）を得るため、粘性土として関東
ローム360kg、水528kg、セメント系固化材としてタフロ
ック−3A（商品名；住友セメント株式会社セメント株式
会社製）120kgを混合し、さらにこれに、起泡剤として
スミシールドＡ（商品名；住友セメント株式会社製）を
用いて生成せしめた気泡を210混入したものである。
なお、この処理土の物性については、かさ比重が1.1、
Ｐロートによるフロー値が12秒であり、また硬化後の強
度については、一軸圧縮強度１〜2kg/cm²であり杭に付
着しない強度であった。

次に、この充填材（安定処理土）を充填する工法につ
いて説明するが、これに先立ち、該充填材の製造手順に
ついて説明すると、第３図に示すように、まず、関東ロ
ーム１と水２とを高速回転の解泥ミキサー３にて混合
し、泥水状態にした。なお、この泥水状態にする解泥工
程においては、土の粒子を水中に十分に分散させること
が必要であり、その分散性の良否が充填材自身の特性を
左右するため、該解泥杭は極めて重要な工程である。そ
して、この解泥工程にて泥水の比重を所望する値に調整
し、次に調整されて得られた泥水を混合ミキサー４に移
し、さらに該ミキサー４に固化材５を所定量投入して混
合した。

次いで、ミキサー４にて得られた安定処理土Ａに、発
泡機６にて起泡させたクリーム状の気泡を所定量混入さ
せ軽量化安定処理土Ｂを製造した。

このようにして得られた本発明の（請求項２に記載し
た）軽量化安定処理土Ｂを、ポンプ７により、上述した
集合住宅８の基礎下の杭頭空洞部および床下部９に圧送
充填した。この場合に、軽量化安定処理土は十分な流動
性を有していることから、ポンプ７による圧送充填を良
好に行うことができた。

また、施工後、再沈下はほとんどなく、充填した軽量
化安定処理土Ｂについては、１年経過後も地山並の圧縮
強度が維持されたため人力によるスコップ再掘削が容易
であった。

（実施例２）実施例１で製造した軽量化前（気泡混入前）の安定処
理土Ａを用い、これを第４図に示すように埋設管10回り
に埋戻し充填した。

その結果、この安定処理土は充填性が良いことから、
埋設管10回りの狭いところへも十分に行き渡り、欠陥の
ない均質な埋戻し充填を行うことができた。

また、実施例１で製造した軽量化安定処理土Ｂを用
い、上記と同様に埋設管10回りに埋戻し充填したとこ
ろ、同様に欠陥のない均質な埋戻し充填を行うことがで
き、さらに埋設管10に作用する土圧をかなり軽減して、
発生応力を低く抑えることができた。

また、施工後、充填した安定処理土Ａあるいは軽量化
安定処理土Ｂについては、交通解放後も表面に不陸が発
生することがなく、地山並の圧縮強度が維持されたため
人力によるスコップ再掘削も容易であった。

（実施例３）実施例１で製造した軽量化前（気泡混入前）の安定処
理土Ａを用い、これを第５図に示すように擁壁11の裏込
材として充填した。

その結果、この安定処理土Ａは充填性が良好であるこ
とが確認された。

また、実施例１で製造した軽量化安定処理土Ｂを用
い、上記と同様に擁壁11の裏込材として充填したとこ
ろ、同様に充填性が良好であり、さらに擁壁11に作用す
る土圧をかなり軽減して、発生応力を低く抑えることが
できた。

また、施工後、充填した安定処理土Ａあるいは軽量化
安定処理土Ｂについては、交通解放後も表面に不陸が発
生することがなく、人力によるスコップ再掘削も容易で
あった。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、例えば、掘削工事等で
発生した残土のうち従来再利用の難しかった粘性土等を
利用することにより、要求性能にあった性能の充填材
（安定処理土）を提供するとともに、これを用いること
によて確実かつ有効に埋戻し、裏込、および空洞充填を
行う事が出来るようにしたものである。

すなわち、請求項１記載の安定処理土によれば、高い
流動性を有することから例えばポンプによる圧送が容易
になるなど充填における作業性がよく、また優れた充填
性を有するとともに、地山並の強度発現性を有し、かつ
材料分離性が極めて小である。さらに、アルカリ性を呈
するため、鋼管や杭等の鋼材を腐食せず、かえって鋼材
を腐食から保護することができる。また、起泡剤を起泡
せしめて得られた微細な独立気泡を均質に混入でき、よ
って高流動性、地山強度相当の強度発現性、均質性すな
わち材料不分離性を確保した上で、軽量化を図ることが
できる。

請求項２記載の安定処理土によれば、気泡混入により
軽量化とともに高い断熱性も付与されることから、床下
断熱材として用いることができ、その場合に床下からの
熱の拡散を抑制し、保温性を向上させてエネルギーコス
トの低下を図ることができる。

請求項３記載の安定処理土を用いた工法によれば、請
求項１又は２記載の安定処理土を、埋設管設置溝等の管
回りへの埋戻し充填、擁壁、橋台等の裏込充填に用いる
ことから、充填作業が容易になるとともにその際の材料
分離が小となり、また充填後の安定処理土が鋼管や杭等
の鋼材を腐食せず、鋼材を腐食から保護することができ
る。さらに、請求項２記載の安定処理土を用いれば、埋
戻し充填の土圧を軽減でき、よって構造物の安全性の増
加や、地盤の再沈下の抑制および防止、さらには構造物
部材断面の縮小によるコスト低下を図ることができる。

請求項４記載の安定処理土を用いた工法によれば、請
求項１又は２記載の安定処理土を、軟弱地盤上の構造物
の基礎下に生じた空洞部へ充填することから、充填作業
が容易になるとともに、地山並の強度発現を有するなど
の効果を奏し、また請求項２記載の安定処理土を用いれ
ば、埋戻し充填の土圧を軽減でき、よって構造物の安全
性の増加や、地盤の再沈下の抑制および防止、さらには
構造物部材断面の最小によるコスト低下を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係る図であって、第１図
は粘性土として関東ロームを用いた安定処理土の一例に
おける、調整泥水含水比（W_A）と、該安定処理土の充填
時における流動性およびブリージング率との関係を示す
グラフ、第２図は同じく関東ロームを用いた安定処理土
の一例における、調整泥水含水比（W_A）と、該安定処理
土の硬化後の一軸圧縮強度との関係を示すグラフ、第３
図は軽量化安定処理土の製造プロセス、および該軽量化
安定処理土の、地盤沈下地帯の集合住宅における基礎下
に発生した杭頭空洞部への充填を説明するための図、第
４図は埋設管回りへの充填を説明するための側断面図、
第５図は擁壁裏込部への充填を説明するための側断面図
である。９……基礎下の杭頭空洞部および床下部、 10……埋設管、 11……擁壁Ａ……安定処理土、Ｂ……軽量化安定処理土。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井俊雄東京都台東区柳橋２―19 住友セメント株式会社製品事業部内 (56)参考文献特開平１−312118（ＪＰ，Ａ) 特開平１−137012（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−233115（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/12 E02D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子径75μｍ未満の細粒分を40重量％以上
含有する粘性土に、該粘性土の92〜147重量％の水と、
固化材とを添加混合して得られ、固化後の圧縮強度が１
〜5kg/cm²であることを特徴とする安定処理土。
【請求項２】請求項１記載の安定処理土において、起泡
剤が発泡機により起泡せしめられて生成した微細気泡を
含有してなることを特徴とする安定処理土。
【請求項３】請求項１又は２記載の安定処理土を、埋設
管設置溝等の管回りへの埋戻し充填、擁壁、橋台等の裏
込充填に用いることを特徴とする安定処理土を用いた工
法。
【請求項４】請求項１又は２記載の安定処理土を、軟弱
地盤上の構造物の基礎下に生じた空洞部へ充填すること
を特徴とする安定処理土を用いた工法。