JP3158900B2

JP3158900B2 - 水路等の構造物の施工方法

Info

Publication number: JP3158900B2
Application number: JP27305994A
Authority: JP
Inventors: 五男梅下; 順治中村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 2001-04-23
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH08109629A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固化性混合物を使用し
て構造物を施工する方法に関し、更に詳しくは固化性混
合物を使用して軟弱地盤を固化して壁状物を形成し、更
にこの壁状物間の軟弱地盤を砂状物に変換して各種の用
途、例えば水路、道路等を軟弱地盤部分に効率よく構築
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメント系固化材は、道路の舗装
に際して、現場から発生する土に混ぜることにより道路
の路盤を改良することができるので、路盤改良剤として
知られている。また商店街や民家の隣接する場所で下水
道工事やガス工事等の道路工事を行う際、堀り出した土
が風等で舞い上がるのを防止したり、また埋め戻し時に
土が舞い上がるのを防止するために、これらの土にセメ
ント系固化材を混合することが行われている。更にこの
他セメント系固化材は、高含水粘性土、高有機質土など
の軟弱地盤の改良、ヘドロ、下水処理、有害重金属など
を含有する産業廃棄物の固化処理等の各種の用途に使用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セメン
ト系固化材は、従来、主として路盤改良剤、軟弱地盤の
改良、産業廃棄物の固化処理、飛散防止材等として使用
されているものの、処理土の水浸透性やまき出しの作業
性がいま一つ十分でなく、また反応が緩慢で効果が現れ
るのに時間がかかるという問題があった。そこで、本発
明者等は、これらの問題点について重点的に研究したと
ころ、良好な水浸透性やまき出し時の作業性が得られ、
迅速に固化することができるセメント系固化材を主成分
とした混合物を見出した。更にこのセメント系固化材を
主成分とした混合物は軟弱地盤と混合攪拌することによ
り砂状物ができると共にこれらの混合物は転圧時のエネ
ルギーを増減することによって所定の水活性、強度を得
ることを見出し、この知見に基づいて本発明の構築物の
施工方法を確立するに至った。したがって、本発明の目
的は、軟弱地盤地帯に水路やあぜ道等の構造物が簡単に
構築できる水路等の構造物の施工方法を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記各目的は、
下記の各発明によりそれぞれ達成される。（１）軟弱地盤の所定の場所に、珪酸ソーダ及び珪酸
カリから選択された無機系急結剤、吸水性高分子物
質、生石灰及びセメント系固化材からなる固化性混
合物を混合し、十分転圧することにより、前記軟弱地盤
中に固化壁を形成し、更にこの固化壁を所望部分に構築
し、ついでこれらの固化壁間に存在する軟弱地盤に前記
と同様の固化性混合物を添加し、速やかに混合攪拌する
ことによって軟弱地盤を砂状物に改変した後、この砂状
物を取り出すと共に適宜の場所に再利用することを特徴
とする水路等の構造物の施工方法。（２）構造物が水路である場合、砂状物は水路の両側に
敷設されることを特徴とする前記第１項に記載の水路等
の構造物の施工方法。（３）転圧エネルギーが１０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ³〜３０
ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ³であることを特徴とする前記第１項
又は第２項に記載の水路等の構造物の施工方法。（４）吸水性高分子物質が天然高分子類、合成高分子
類、またはこれらの混合物から選択された少なくとも１
種であることを特徴とする前記第１項乃至第３項のいず
れかに記載の水路等の構造物の施工方法。（５）セメント系固化材が、セメントと、高炉スラグ、
消石灰又は石膏から選択された少なくとも１種との混合
物からなることを特徴とする前記第１項乃至第４項のい
ずれかに記載の水路等の構造物の施工方法。

【０００５】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の水路等の構造物の施工方法は、軟弱地盤の所定の
場所に、珪酸ソーダ及び珪酸カリから選択された無機
系急結剤、吸水性高分子物質、生石灰及びセメン
ト系固化材からなる固化性混合物を混合し、十分転圧す
ることにより、前記軟弱地盤中に固化壁を形成し、更に
この固化壁を所望部分に構築し、ついでこれらの固化壁
間に存在する軟弱地盤に前記と同様の固化性混合物を添
加し、速やかに混合攪拌することによって軟弱地盤を砂
状物に改変した後、この砂状物を取り出すと共に適宜の
場所に再利用することを特徴とするものであって、これ
らの方法により軟弱地盤地帯に簡単に水路、あぜ道、道
路を構築することができるという優れた効果を奏するも
のである。

【０００６】本発明の水路等の構造物の施工方法におい
て、軟弱地盤に固化性混合物を混合した後、転圧を行う
が、この転圧エネルギーとしては、１０〜３０ｋｇ・ｃ
ｍ／ｃｍ³であり、好ましくは１５〜２５ｋｇ・ｃｍ／
ｃｍ³である。この転圧エネルギーが１０ｋｇ・ｃｍ／
ｃｍ³未満のときは、空隙が多く成形されるため、土留
め壁としては固化強度が低く、脆弱な壁となる。また転
圧エネルギーが３０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ³を越えるとき
は、固化強度に大きな向上はなく、転圧に要する時間ば
かりかかり、施工効率上あまり意味がない。また、この
ようにして得られた、固化壁の強度は転圧後少なくとも
３時間で８〜１５ｋｇｆ／ｃｍ²であり、十分水路等の
側壁として耐えることができる。しかしながら、必要に
応じてこれらの固化壁をコンクリートで覆うこともでき
る。また軟弱地盤の凹部の壁面に施設する成形固化物の
ブロックは、そのまま積み上げてもよく、またこれらの
ブロックを接着して積層してもよい。本発明において、
固化壁間乃至固化壁に囲まれた軟弱地盤を砂状物とする
ためには、該軟弱地盤と固化性混合物とを混合後、速や
かに攪拌することが必要であり、これによりさらさらし
た砂状物が形成される。この軟弱土混合物は転圧するこ
とにより不透水性となり、軟弱土混合物が固化した後、
袋詰めした場合には透水性の土嚢となる。

【０００７】本発明において、軟弱地盤を固化又は砂状
化するために用いられる固化性混合物の量は、軟弱地盤
に対して３重量％〜３０重量％であり、好ましくは５重
量％〜２０重量％である。この軟弱地盤に対する固化性
混合物の量が３重量％未満では、砂状化しにくい。また
３０重量％を越えても、固化強度に変化がなく経済的に
不利である。静置時間は３０分〜７日が好ましい。

【０００８】これらの水路等の構造物の施工方法に使用
される固化性混合物は、無機系急結剤、吸水性高分子物
質、生石灰及びセメント系固化材からなるものであり、
これにより土質、特に軟弱な土質と混合すると、砂状の
さらさらした土質に変化し良好な水浸透性が得られ、強
度が高く更に迅速に固化することができるので、極めて
扱い易いものとなる。セメント系固化材は、セメントを
その成分の１つとして含み、更に高炉スラグ、消石灰又
は石膏から選択された少なくとも１種の物質を含むもの
が好ましく使用される。またセメントとしては、ポルト
ランドセメント、Ｃ₂ Ｓ系特殊セメント〔２ＣａＯ・Ｓ
ｉＯ₂ （ベリット）セメントのクリンカー鉱物名〕、超
速硬セメント、カルシウムサルホアルミネート系特殊セ
メントなどが好ましく使用される。本発明に用いられる
無機系急結剤は、速効的、かつ長期的に強度の増強をは
かる作用を有するもので、即ちセメントと容易に反応し
て固化し、急結性・初期強度発現性をもたらす作用を有
するもので、該無機系急結剤としては、珪酸ナトリウ
ム、珪酸カリウム等が好ましく用いられ、特に水ガラス
が好ましい。この水ガラスは、セメントと容易に反応し
て珪酸ゲルを生成し、急結性・初期強度発現性をもたら
す作用を有するものである。前記の無機系急結剤は、こ
れらを単独でも２種以上を併用して用いてもよい。

【０００９】本発明に用いられる吸水性高分子物質とし
ては、天然高分子類、合成高分子類、またはこれらの混
合物から選択された少なくとも１種が用いられ、天然高
分子類としては、デンプン−アクリロニトリルグラフト
重合体加水分解物、デンプン−アクリル酸グラフト重合
体、デンプン−アクリルアミドグラフト重合体等のデン
プン系高分子物質、セルロース−アクリロニトリルグラ
フト重合体等のセルロース系高分子物質、ポリビニルア
ルコール架橋重合体等のポリビニルアルコール系化合
物、アクリル酸ナトリウム架橋体、ポリアクリロニトリ
ル系重合体ケン化物、ヒドロキシエチルメタクリレート
ポリマー等のアクリル系高分子物質、無水マレイン酸系
重合体、ポリエーテル系、エステル系ポリマー等の縮合
系ポリマー等が挙げられる。この吸水性高分子物質を加
えることにより水分を含んだ軟弱地盤等から水分を吸収
してさらさらした土質にする。更に生石灰及びセメント
系固化材を加えることにより土質を粒状化して砂状の土
質に変化させると共にセメント系固化材の作用により砂
状の土質の強度を促進することができる。

【００１０】本発明では、無機系急結剤、吸水性高分子
物質、生石灰及びセメント系固化材の混合割合は、セメ
ント系固化材１００重量部に対して無機塩系急結剤は３
重量部〜１００重量部であり、好ましくは１５重量部〜
５０重量部である。この割合が３重量部未満では実質的
に効果がなく、１００重量部を越えると、効果の割にコ
スト高となり経済的に不利である。またセメント系固化
材１００重量部に対して吸水性高分子物質は０．１重量
部〜１０重量部であり、好ましくは０．３重量部〜５重
量部である。この割合が０．１重量部未満では十分な吸
水効果がなく、また１０重量部を越えると吸水作用にそ
れ以上の効果はなく経済的にも不利である。セメント系
固化材１００重量部に対して生石灰は、１０重量部〜４
００重量部であり、好ましくは４０重量部〜２５０重量
部である。この割合が１０重量部未満ではサラサラした
砂状にはなり難く、また４００重量部を越えると初期強
度発現性、耐久性に支障をきたすので好ましくない。

【００１１】本発明の固化性混合物は、該混合物のまま
使用するものであるが、例えばこの固化性混合物を土質
に混合して使用する時には、その土質１００重量部に対
して、該固化性混合物を３重量部〜３０重量部添加する
ことが好ましく、更に好ましくは５重量部〜２０重量部
である。本発明の固化性混合物には、飛散防止作用をも
たせる場合には、アルコール系化合物、エーテル系化合
物又は炭化水素系化合物、特に流動パラフィンを添加す
ることができる。アルコール系化合物、エーテル系化合
物としては、例えばエチレングリコール、ジエチレング
リコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコ
ール、エチレングリコールジメチルエーテル及びグリセ
リン等が挙げられ、これらは単独に用いても２種以上を
併用して用いてもよい。

【００１２】このアルコール系又はエーテル系化合物の
添加量は、原材料に対して１部〜５部である。また流動
パラフィンとしては、比較的軽質の潤滑油留分、例えば
スピンドル油留分、好ましくは高度に精製した炭化水素
油であり、主としてアルキルナフテン類からなる。この
流動パラフィンの添加量は、原材料に対して１部〜５部
である。更にグリコール系化合物と流動パラフィンとを
混合して用いるときには、いっそうの粉塵の飛散防止効
果が得られ、またその混合割合は１：３〜３：１であ
り、好ましくは３：１のときである。本発明の固化性混
合物は、このような効果を利用して建設泥土の固化、搬
出、再利用に使用され、また道路工事で発生する土の飛
散防止、再埋め立てに利用される。土質の改良、地盤の
改良、ヘドロ質の改良、産業廃棄物の固化処理等に使用
される。

【００１３】

【作用】本発明の水路等の構造物の施工方法において、
軟弱地盤地帯に水路等の構造物を施工する場合、この水
路等の側壁を形成するのに、軟弱地盤の表面に固化性混
合物を深さ方向に十分浸透させた後、圧力をかけて静置
することにより、該固化性混合物が浸透した軟弱地盤の
固化が促進される。また軟弱地盤に固化性混合物を混合
して攪拌することにより該軟弱地盤は固化すると共に粒
状化を促進するので、砂状物となる。前記固化性混合物
は、無機系急結剤を加えることによりセメント系固化材
と反応し、珪酸ゲルの生成による初期強度発現をもたら
す。またセメント系固化材の水和反応、セメント系固化
材と生石灰中のカルシウム分と土中のシリカ、アルミニ
ウム分とのポラゾン反応によりカルシウムシリケート、
カルシウムアルミネート等の水和物が長期的に生成し強
度を増強し、水の浸食に対しても安定した粒子を作る。
一方吸水性高分子物質は水分を含んだ軟弱地盤等から水
分を吸収することで、液状の土質を塑性状態の土質に変
える。更に生石灰とセメント系固化材を加えることによ
り前記作用と共に更に土質を粒状化してサラサラした砂
状の土質に変化し水浸透性が良好になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて更に詳しく説
明するが、本発明は、この実施例によって限定されるも
のではない。

【００１５】実施例１以下の各成分を混合して本発明の施工方法に使用される
固化性混合物を製造した。無機系急結剤：水ガラス２５．４部吸水性高分子：カルボキシル基を有する水溶性重合体（分子量、５００万以上のデンプン−アクリル酸グラフト重合体）１．８１部生石灰：ＪＩＳＲ９００１の１号品５５部セメント系固化材：スタビライトＭ１５（三菱マテリアル（株）製、セメント系固化材）１００部

【００１６】上記各成分を十分混合して固化性混合物を
製造した。図１は、本発明で施工される軟弱地盤を示す
断面図であり、図２は、この軟弱地盤４に本発明の施工
方法で形成された水路を示す断面図であり、前記の固化
性混合物を使用して軟弱地盤地帯４に構築された水路１
である。この水路１は図３乃至図４に示される順序で構
築したもので、水路１が断面図で示されている。図３の
ａは、水路を構築するために両側に固化壁を形成する態
様を示した断面図である。図２においてまず両側に堤防
である固化壁２３、２４を形成するために、軟弱地盤
４、４に堤防の幅の矢板６１、６２をそれぞれ設置す
る。ついでこの矢板６１、６２の内側の軟弱土を掘削
し、掘削した軟弱土に固化性混合物を混合する。この固
化性混合物の混合割合は軟弱地盤の１００重量部に対
し、１０重量部の割合である。この軟弱土混合物５４を
軟弱地盤４、４中に転圧の層厚に応じて埋め戻す。つい
で、ランマ（衝撃式の打撃エネルギー方式）を用いて軟
弱土混合物５４に転圧Ｐをかけ、固化した。即ち、軟弱
土混合物５４を埋め戻した後、転圧エネルギー２５ｋｇ
・ｃｍ／ｃｍ³でランマ７、７による転圧を行った。３
時間後、軟弱土混合物５４は、固化した。図３のｂ及び
ｃに示されるように、この操作を繰り返して軟弱土混合
物５４を固化し、所望の高さの水路壁５１を形成した。
図４のｄに示されるように、水路壁２３、２４から矢板
６１、６２を取り外した後、該固化壁間にある軟弱地盤
４中に前記と同様の固化性混合物５３を入れ、混合攪拌
した。攪拌直後、軟弱地盤４は、図４のｅに示されるよ
うに、さらさらした砂状物４１に改変するので、それを
確認してから、この砂状物４１を取り出し固化壁２３、
２４の外側に敷設する（矢印参照）。図４のｆに示され
るように、固化壁２３、２４の間には、凹部が形成さ
れ、これが水路になると共に固化壁２３、２４の両側に
は砂状物４１が敷設されて歩道が形成される。本発明の
施工方法で構築される水路は、底部は、固化していない
が、更に図５に示されるように、底部にも固化部２５を
形成してもよい。

【００１７】参考例１実施例１用いたものと同様に製
造した固化性混合物を軟弱土と混合して、図６に示され
るように、固化ブロックを形成し、これを壁又は及び底
部に施設して水路を構築した。図６において、水路形成
部の軟弱地盤を取り出し、これに前記の固化性混合物５
３を添加混合した後、該添加混合物をブロック用型枠に
入れて、転圧エネルギー２５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ³ で固化
成形し、得られた成形固化物を符号２６、２７、２８に
示されるように水路の壁部、底部及び両側の平坦部に施
設した。これらのブロック間はセメントモルタル接着剤
で接着してもよい。このようにして得られた水路は、簡
易水路として十分その役目を果たすことができる。

【００１８】参考例２図７は、本発明の方法により形
成した水路を示す断面図である。図８及び図９は、本発
明の水路の施工方法を示す断面図であり、図８のａは、
固化性混合物５３を軟弱土４に混合攪拌して得られた砂
状物３１が示されている。ここでは含水量３８％の粘性
土からなる軟弱地盤４において、水路幅と裏込め厚さ部
分３３を含めた範囲の粘性土に８重量％の固化性混合物
５３を添加した後、混合攪拌して軟弱地盤４を砂状物３
１に改変した。ついで図８のｂに示されるように、水路
１を形成するために水路幅に砂状物３１を掘削し、裏込
め部分３３の一部と底部３４を残して砂状物３１を取り
出し仮置き（３２）する。次に図８のｃに示されるよう
に、矢板６１で水路壁の外側を作り、ついで底部２３を
転圧２０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ³ の圧力で打撃して固化し、
続いて側壁を形成するために側壁となる内側に矢板６３
を設け、この中に前記仮置き（３２）した砂状物３１を
充填し転圧する。この側壁の作製は、１回の厚さを１０
ｃｍずつランマで砂状物３１を転圧エネルギー２０ｋｇ
・ｃｍ／ｃｍ³ で突き固めて所定の高さにする。

【００１９】図９は、矢板６１、６２、６３、６４を使
用して水路の側壁枠を作り、その中に砂状物３１を充填
した後、転圧したところを示しており、側壁にはところ
どころに排水孔２２を設けて裏込め材を通過した浸透水
を排出すると同時に側壁背面の土圧を和らげる。最後に
砂状物３１を裏込め部分の空隙に充填した後、水路脇に
敷きつめて道路３５として図７に示される如き構造の水
路となる。このようにして得られた水路の側壁部及び底
部において、転圧後、３時間を経過した改良土の強度は
１０ｋｇｆ／ｃｍ²であり、２８日養生後のそれは３２
ｋｇｆ／ｃｍ²であり、砂と同等の値を示した。更に図
１０は、水路の底部及び側壁を土嚢５６を積み上げて施
工したところを示す断面図であり、この土嚢５６は固化
する前に砂状物３１を袋に入れ、転圧して不透水性とな
し、排水孔２２を設ける。ここで土嚢間をセメントモル
タルで補強しても透水性は良好に保たれる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の水路等の構造物の施工方法は、
軟弱地盤に固化性混合物を浸透させた後、転圧固化して
構造物の施工を行うので、固化物の初期強度が大きいば
かりでなく長期間後にも優れた増強効果を有する。また
軟弱地盤を粒状化してサラサラした砂状物に形成するこ
とができるので、この砂状物は凹部形成後の取り出しが
容易で、しかも掘り出し後の砂状物は、廃棄することな
く更に水路側壁の裏込材や水路脇に敷設して歩道や車道
を作るために使用される。また本発明の水路等の構造物
の施工方法は、軟弱地盤に固化性混合物を混合して成形
し、成形固化物を作る場合には、これを軟弱地盤の凹
部、即ち側面及び底面等に施設することにより軟弱地盤
地帯に簡単に凹部等の水路を構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水路等の構造物の施工方法を用いて構
築される軟弱地盤の断面図である。

【図２】本発明の水路等の構造物の施工方法を用いて構
築された水路の断面図である。

【図３】本発明の水路等の構造物の施工方法を断面図で
示しており、ａは側壁部に転圧して固化するところを示
し、ｂは側壁を完成したところを示し、ｃはｂで示され
る側壁を転圧しているところを示す断面図である。

【図４】図３に続く本発明の水路等の構造物の施工方法
を断面図で示しており、ｄは軟弱地盤に固化性混合物を
添加しているところを示し、ｅは添加後、混合攪拌して
砂状物としたところを示し、更にｆは砂状物を掘削して
水路脇に置いて道路としたところを示す。

【図５】水路の底部も固化した状態を示す断面図であ
る。

【図６】成形固化物を使用した別の水路を示す断面図で
ある。

【図７】成形固化物を使用した更に別の水路を示す断面
図である。

【図８】水路等の構造物の施工方法で構築された水路の
断面図であり、ａは固化性混合物を加えて混合攪拌し、
砂状物としたところを示し、ｂは一部を掘り出して仮置
きしたところを示し、またｃは水路形成部分に転圧によ
り固化するところを示す。

【図９】図６の方法で施工された水路を示す断面図であ
る。

【図１０】成形固化物を詰めた土嚢袋を使用した更に別
の水路を示す断面図である。

【符号の説明】

１水路１２凹部２１固化部２２排水管２３、２４固化壁２５底部の固化物２６、２７、２８成形固化物３１４１砂状物３２砂状物仮置き３３裏埋め部３４底部３５砂状物歩道４軟弱地盤５１、５２軟弱土混合物５３固化性混合物５４軟弱土混合物の転圧固化５６土嚢６１、６２枠又は矢板Ｐ転圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12 E02B 5/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軟弱地盤の所定の場所に、珪酸ソーダ及
び珪酸カリから選択された無機系急結剤、吸水性高分
子物質、生石灰及びセメント系固化材からなる固化
性混合物を混合し、十分転圧することにより、前記軟弱
地盤中に固化壁を形成し、更にこの固化壁を所望部分に
構築し、ついでこれらの固化壁間に存在する軟弱地盤に
前記と同様の固化性混合物を添加し、速やかに混合攪拌
することによって軟弱地盤を砂状物に改変した後、この
砂状物を取り出すと共に適宜の場所に再利用することを
特徴とする水路等の構造物の施工方法。
【請求項２】構造物が水路である場合、砂状物は水路
の両側に敷設されることを特徴とする請求項１に記載の
水路等の構造物の施工方法。
【請求項３】転圧エネルギーが１０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ
³〜３０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ³であることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の水路等の構造物の施工方
法。
【請求項４】吸水性高分子物質が天然高分子類、合成
高分子類、またはこれらの混合物から選択された少なく
とも１種であることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の水路等の構造物の施工方法。
【請求項５】セメント系固化材が、セメントと、高炉
スラグ、消石灰又は石膏から選択された少なくとも１種
との混合物からなることを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の水路等の構造物の施工方法。