JP3649657B2 - 土壌改良方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポーツグラウンド、路床などの土壌改良方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スポーツグラウンドや路床などにおいては、土壌の団粒構造の形成と維持、および透水性の確保が重要な問題である。とくに、沖縄の赤黄色土や関東ローム層に代表されるような赤土からなる土壌の場合、赤土は微粒子粘性土壌で透水性が著しく低いので、降雨による侵食を受けて流出しやすいという問題がある。
【０００３】
従来赤土のような土壌に対しては、土壌に石灰、セメント類の固化材を混合撹拌し、転圧や突き固めをすることにより地盤を強化していた。ところが、このような処理をした土壌には透水性はほとんどなく、表面にはひび割れが発生しやすいという問題がある。また道路の場合は、この地盤の上に砂や砕石を敷き詰めて路盤とし、さらにその上にインターロッキングや樹脂舗装を施していた。しかし、このような道路においては、表面水はインターロッキングや樹脂舗装中に浸透するが地盤は不透水性になっているので、路盤材が水を含んで流動性を生じるとともに強度が低下して、表面舗装が壊れやすくなるという問題がある。
【０００４】
一方、土壌の改良法として、高分子土壌改良材を用いた土壌改良方法があり、たとえば特公昭４７−５７８０号公報、特開昭４９−１１７２４０号公報、特開昭５０−４８７０８号公報、特開平５−５９３６３号公報に開示されている。
【０００５】
特公昭４７−５７８０号公報に記載の方法は、粘土質土壌に陽性反応高分子土壌改良材を混合して粘土質土壌を耐水性団粒構造に転換し、ついでこの耐水性団粒構造に転換された土地にセメントあるいは石灰を混合し、この混合されたものを路上に敷き加圧する路床形成方法である。この形成方法によって造られた路床は、表面流水によって殆ど侵されず、水は殆ど浸透せず、ひび割れが殆ど生じないから非常に堅牢で安定している、とされている。
【０００６】
特開昭４９−１１７２４０号公報に記載の方法は、土壌にポリアミド・エピクロロヒドリン樹脂を適用し、ついで陰イオン基と陽イオン基をそれぞれ複数個ずつ含有する両性高分子化合物を適用するか、または両者を同時に適用する土壌の改良方法である。この土壌改良方法によれば、大粒の土壌団粒が形成され、かつそれが団粒破壊的に作用する種々の力に対しても強く維持される、という効果があるとされている。
【０００７】
特開昭５０−４８７０８号公報に記載の方法は、ホウ酸および尿素を含有せしめた水溶液および尿素分解酵素ないしはこの酵素を放出し得る物質を含有せしめた水溶液のいずれか、または両方の水溶液に水酸基を有する水溶性高分子化合物を含有せしめた二液型土質安定化処理用薬液を地盤に対して注入または散布する土質安定化方法である。この方法に用いる薬液は毒性がなく、注入管中でゲル化しても弱酸性温水を通すことにより除去することができ、土中に充分注入、散布された時点で強固なゲルとなるので、土質をより安定化させることができる、とされている。
【０００８】
特開平５−５９３６３号公報に記載の方法は、カルボキシル基を有する水溶性重合体（アクリルアミド系重合体）とフライアッシュ、石灰を土壌に混合させる方法である。この方法により、土壌は固化および造粒されるため流動性が付与され、粘着性および水中での膨潤性がなくなり、地盤支持力が向上する、とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のほかにも高分子土壌改良材を用いた土壌改良方法があるが、いずれの方法においても土壌の団粒構造の形成と維持、および透水性の確保の両方の要求を充分に満足する土壌改良材および土壌改良方法はまだ得られていない。
【００１０】
前記の特公昭４７−５７８０号公報に記載の路床形成方法において使用される土壌改良材は、マレイン酸スチレン−イタコン酸スチレン共重合体の誘導体であり、この土壌改良材を約１５％の水溶液となし、これを粘土質の土壌上に散布した後掘り起こして混合すると、土壌改良材の結合作用によって粘度粒子が互いに結合し合い、粘度質土壌は強固な団粒構造に改良される。しかし、この土壌改良材によって得られる団粒構造物は耐水性すなわち表面流水、浸透水などによってほとんど浸食されない性質を有するものとなる。このことから、この土壌改良材は、表面流水によっておかされにくく、また水を浸透しにくい路床を形成するのに適した土壌改良材であるといえる。
【００１１】
また特開昭４９−１１７２４０号公報に記載の土壌改良方法において使用される土壌改良材は、ポリアミド・エピクロロヒドリン樹脂、および陰イオン基と陽イオン基をそれぞれ複数個ずつ含有する両性高分子化合物であり、両者を順にまたは同時に適用することにより、長期にわたって土壌の団粒状態を維持することができるというものである。しかし、この改良方法においては、排水性の維持は土壌下層の砂や礫に頼っており、土壌の改良は外圧や風雨によって解粒されにくい土壌を得ることにあり、土壌自体の透水性が向上するわけではない。
【００１２】
また特開昭５０−４８７０８号公報に記載の工法において使用される土壌改良材は、二液型土質安定化処理用薬液であり、土壌中に注入された薬液が土壌中に浸透して強固なゲルとなり、望ましい程度の固さと粘りを有する土壌に改良するというものである。しかしこの改良方法は、注入された薬剤が強固なゲルになるというだけで、土壌自体の団粒構造や透水性が改善されるわけではない。
【００１３】
また特開平５−５９３６３号公報に記載の方法は、アクリルアミド系重合体とフライアッシュ、石灰を併用するものであり、土壌の造粒固化とともに透水性も付与されるが、石灰を使用することにより反応生成物は強塩基性となり、接触する雨水のｐＨが強アルカリ性を呈するということから、環境上の問題がある。
【００１４】
本発明において解決すべき課題は、高分子土壌改良材を用いた土壌改良方法において、土壌の団粒構造を形成するとともに透水性を向上させる土壌改良方法を確立することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高分子土壌改良材を用いた土壌改良方法であって、土壌にセメント系固化材を混合し撹拌する工程、土壌改良材としての高分子化合物を含む水溶液を土壌に散布して撹拌する工程、敷き均しおよび転圧を行う工程、前記転圧後、前記高分子化合物を含む水溶液を散布する工程を含むことを特徴とする。ここで、前記高分子化合物として、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を用いることができる。
【００１６】
前記のアクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物は、鎖状の極めて長い分子長の有機高分子がへリックス状の分子構造を形成した高分子化合物である。この高分子化合物は、強い電荷作用を有している、すなわち、各分子が強い正の電荷をもっているため、これを土壌改良材として使用したときには、負の表面電荷を有する粒状体や粉状体と混合するとこれらの粒子群と瞬時に反応し、粒子同士を結合して集合体を形成し、さらに、これらの集合体を連結、架橋して立体網目構造を形成する団粒化作用を有している。この高分子化合物の添加により形成される立体網目構造体は優れた強度、安定性、持続性を発揮する。なお、この高分子化合物を土壌改良材として使用するにあたり、高分子化合物に界面活性剤を添加して土壌とセメント系固化材との混合物に土壌改良材が浸透しやすいようにすることもできる。
【００１７】
この高分子化合物の一般的特性は、外観がほぼ透明の無色の粘稠液体であり、粘度３０００〜９０００ｃｐ（２５℃）、ｐＨ５．０〜７．０であり、水と任意の割合で混合することができる。なお、この高分子化合物としては、たとえば有限会社グローバル研究所発売のＧＢ−２０００（商品名）を使用することができる。また、この高分子化合物に界面活性剤を添加したものとしては、同じく有限会社グローバル研究所発売のエコＣＧ−２０００（商品名）を使用することができる。
【００１８】
この高分子化合物を土壌改良材として使用するには、原液を３０〜７０倍に希釈した水溶液として土壌に散布する。この水溶液は、土壌に接触すると前記団粒化作用により、土壌の粒子が互いに結合して立体網目構造が形成され、時間経過に伴い、さらに、結合、連結が進行し、大小の間隙を有する多孔質状の粗大粒子が形成され、最終的に、これらの粗大粒子が固化材により強固に固化された構造となるため、通気性、透水性、保水性に優れた土壌に改良することができる。
【００１９】
ここで、高分子化合物の原液の希釈率を３０〜７０倍とすることにより、透水性と地盤強度のバランスに優れた団粒構造を形成することができる。原液の希釈率が３０倍より濃いと土粒子の結合が早すぎて粗大粒子が得られず、７０倍より濃くなると結合した粒子が大きくなりすぎるので、上記範囲とするのが望ましい。固化材としてのセメント系固化材は従来公知のものを使用することができる。
【００２０】
土壌改良材の使用量は、土壌１立方メートルあたり水溶液７０〜１００リットルとするのが好ましい。水溶液の使用量が土壌１立方メートルあたり７０リットル未満だと土壌の団粒化の程度が低く、通気性、透水性、保水性が不十分となり、１００リットルを超えて使用しても団粒化の効果は飽和するので、使用量はこの範囲が好ましい。
【００２１】
セメント系固化材の使用量は、改良対象の土壌によって要求される固化の程度が異なるので、改良対象の土壌に応じて適正な量を使用する。たとえばスポーツグラウンドの場合は土壌１立方メートルあたり３０〜５０ｋｇとするのが好ましく、歩道の場合は土壌１立方メートルあたり５０〜１００ｋｇ、車道の場合は土壌１立方メートルあたり１００〜１５０ｋｇとするのが好ましい。
【００２２】
土壌にセメント系固化材を混合し撹拌した後、土壌改良材としての高分子化合物の希釈水溶液を土壌に散布して撹拌する。これにより、前記した作用によって粗大粒子が固化材により強固に固化された構造となり、通気性、透水性、保水性に優れた土壌に改良される。この後、敷き均しおよび転圧を行って基面整生を行う。この転圧によって、表層部の土壌は粉砕されてもとの細粒状態に戻ってしまう。そこで本発明においては、転圧後に再度高分子化合物の希釈水溶液を土壌に散布する。これにより、細粒状態になった表層部の土壌が再び団粒化して、転圧後の土壌全体が通気性、透水性、保水性に優れた土壌となる。この後適当な時間養生して団粒化した土壌を充分に固化させる。実際の養生時間は施工場所の土壌に応じて異なるが、土壌の含水比や一軸圧縮強さが目標値となる時点をもって養生完了とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を路床の土壌改良に適用した実施形態における施工手順を示すフロー図であり、図２は施工の各段階における土壌の団粒化の状態を模式的に示す図である。
【００２４】
本実施形態の路床の土壌改良工事における施工工程は、図１に示すように、既設の路床を掘削し、固化材、土壌改良材を混合撹拌して敷き均し転圧する第１工程（ステップＳ１０１〜Ｓ１０６）と再度土壌改良材を散布して養生する第２工程（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）に大別される。第１工程の施工手順自体は、土壌改良材として特定の高分子化合物を使用すること以外は、従来の土壌改良方法の施工手順と基本的には同じである。第２工程は本発明の土壌改良方法においてあらたに付加される工程である。
【００２５】
まず、撹拌用アタッチメントを装備したバックホウを用いて道路面を計画路床の深さ（路盤）まで掘削する（ステップＳ１０１）。つぎに、バックホウを用いて掘削した土砂にセメント系固化材を混合し撹拌（ステップ１０２）した後、土砂表面に土壌改良材としてのエコＣＧ−２０００（商品名、有限会社グローバル研究所発売）の希釈水溶液を散布し（ステップＳ１０３）、撹拌する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
本実施形態では、ステップＳ１０２においてセメント系固化材を土砂１立方メートルあたり４０ｋｇ使用し、ステップＳ１０３において土壌改良材としてのエコＣＧ−２０００の４０倍希釈水溶液を土砂１立方メートルあたり８０リットル使用する。ステップＳ１０４の後において土壌は図２の（ａ）に示すように、土壌改良材の団粒化作用により立体網目構造Ａを形成している。
【００２７】
この後、ブルドーザを用いての敷き均し（ステップＳ１０５）とローラを用いての転圧（ステップＳ１０６）を行う。敷き均しと転圧は道路の基面整正のために行うものである。この敷き均しにより、図２の（ａ）の状態にあった土壌は同図の（ｂ）に示すように立体網目構造が壊れ、さらに転圧により、同図の（ｃ）に示すように表層部の土壌は粉砕されてもとの細粒Ｂ状態に戻ってしまう。
【００２８】
そこで本実施形態においては、ステップＳ１０６の転圧後に再度土壌改良材を散布し（ステップＳ１０７）、一定時間の養生を行う（ステップＳ１０８）。土壌改良材はステップＳ１０３と同じくエコＣＧ−２０００の４０倍希釈水溶液を土砂１立方メートルあたり８０リットル使用する。土壌改良材の再散布により、土壌表層部の細粒Ｂは図２の（ｄ）に示すように再び団粒化して図２の（ｄ）に示すような団粒Ｃとなる。これにより、土壌全体が通気性、透水性、保水性に優れた土壌となる。
【００２９】
なお、以上の実施形態は路床の土壌改良についての適用例であるが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、スポーツグラウンドなどの透水性を要する土地の土壌改良に広く適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
（１）土壌にセメント系固化材を混合し撹拌する工程、高分子化合物を含む水溶液からなる土壌改良材を土壌に散布して撹拌する工程、敷き均しおよび転圧を行う工程、転圧後、土壌改良材を散布する工程を含むことにより、転圧によってもとの細粒状態に戻ってしまった表層部の土壌を再び団粒化させて、通気性、透水性、保水性に優れた土壌に改良することができる。
【００３１】
（２）土壌改良材としてアクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含む水溶液を使用することにより、土壌の粒子が効率的に団粒化され、形成された立体網目構造体が優れた強度、安定性、持続性を発揮するとともに、優れた通気性、透水性、保水性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を路床の土壌改良に適用した実施形態における施工手順を示すフロー図である。
【図２】 施工の各段階における土壌の団粒化の状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
Ａ 立体網目構造
Ｂ 細粒
Ｃ 団粒

Claims (2)

1. 高分子土壌改良材を用いた土壌改良方法であって、土壌にセメント系固化材を混合し撹拌する工程、土壌改良材としての高分子化合物を含む水溶液を土壌に散布して撹拌する工程、敷き均しおよび転圧を行う工程、前記転圧後、前記高分子化合物を含む水溶液を散布する工程を含むことを特徴とする土壌改良方法。
2. 前記高分子化合物が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物である請求項１記載の土壌改良方法。

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