JP3682551B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は軟弱地盤改良工法のうち液状化対策として、また、不透水性の地盤浸透注入することができる適応性のある注入工法の改良改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術分野】
軟弱地盤の改良工法のうち、注入工法に用いられる注入材は溶液型と懸濁液型とがあり、前者の溶液型は浸透性を有するが耐久性にとぼしい。また、後者の懸濁液型は耐久性を有するが浸透性にとぼしい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の浸透性の問題を解決するために、浸透性の良い注入材として超微粒子セメントを用いることが提案されている。
超微粒子セメントを注入材として使用する場合、従来、水セメント比を１００〜４００％，分散剤を超微粒子セメントに対し０．１〜１．３％添加してなる懸濁液型注入材を地盤中に注入しているが、この注入材は透水係数が１０^-2cm／secより不透水性の地盤に浸透注入させることができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決するために、超微粒子セメントの水セメント比を７００〜１３００％，好ましくは９００〜１１００％、分散剤を超微粒子セメントに対して５〜１５％，好ましくは９〜１１％を添加してなる懸濁液型注入材を作り、透水係数が１０^-1〜１０^-4cm／sec の不透水性の軟弱地盤中に注入してなる地盤改良工法である。
【０００５】
また、上記地盤改良工法に用いる超微粒子セメントを平均粒径４μｍ，最大粒径１０μｍ，残分３％以下、ブレーン比表面積７０００〜１００００cm² ／ｇ無機質化合物とし、また、前記注入材に用いる分散剤としてナフタレンスルフォン酸塩系のものをもちいたことである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を以下の実施例に基づき説明する。
実施例
１．試料および実施方法
注入材は超微粒子セメント（比重３．０，平均粒径４μｍ，Ｇ₈₅＝８μｍ，ブレーン比表面積９０００cm² ／ｇ以上）を用い、試料砂は超微粒子セメント懸濁液の注入限界に近いとされている粒度分布を有する東北珪砂７号（細粒分Ｆｃ＝２〜５％，Ｄ₅₀＝０．１〜０．２mm，Ｄ₁₅＝０．１１mm，ＧＲ＝Ｄ₁₅／Ｇ₈₅＝１４，ＧＲ＜１１：注入不可）を用いた。
東北珪砂７号の粒度分布は図１に示すとおりである。
一次元浸透注入実験は、長さ２ｍ，内径５０mmのアクリルパイプ内に、気乾試料砂を数層に分けて投入し、層ごとに水平打撃により相対密度Ｄｒ＝５０％になるように締め固めたのち、ＣＯ₂ を通過させ脱気水で飽和させた供試体（供試体長１９２cm，フィルター材４cm＋４cm）を用いた。
長期耐久性実験は、長さ２０cm，内径５０mmのアクリルパイプ内に同様の処置を行った供試体（供試体長さ２３cm，フィルター材１cm＋１cm）を用いた。
注入材の注入はモールドの下部より行った。
注入条件を以下表１〜３に示す
【表１】

【表２】

【表３】

【０００７】
表−１に示す実験は浸透性の面で最適な分散剤の種類を求めることを目的とし、代表的な分散材剤を注入材に混入し、一定圧力及び水セメント比のもと、注入量が小さくなり供試体の色調の変化か見られなくなるまで注入（以後限界注入と呼ぶ。）を行った。
表−２に示すケース１〜１０の実験は最適の水セメント比を求めるため、一定圧力のもと、水セメント比を２５０〜３０００％の範囲まで変化させて注入を行った。ケース１１〜１４の実験は最適な分散剤混入率を求めるため、分散剤混入率をＢ／Ｃ（分散剤と注入材の比）＝６〜１２％の範囲で変化させた。
表−３に示す実験は分散剤混入率をＢ／Ｃ＝１〜１２％の範囲で変化させた場合の長期強度を確認するために行った。
【０００８】
実施結果
(１）最適分散剤
表−１の注入条件のもとで行った結果を、図２に示す。
β−ナフタレン系分散剤（ナフタレンスルフォン酸塩に超微粒子注入材の遅延剤を混合したものの略記）およびナフタレン系分散剤（ナフタレンスルフォン酸塩の略記）は、混合率が少ないにもかかわらず、他の分散剤より浸透性が良いことがわかる。
特に、β−ナフタレン系分散は混入率が１．２％でも浸透性が良く、ナフタレン系分散剤にしても混入率を３％にした場合、β−ナフタレン系と同様に懸濁液が２ｍモールドを通過した。
すなわち、分散剤中に遅延剤を含有させなくとも、３％以上の添加量があれば、十分浸透性を確保することができる。
【０００９】
（２）最適水セメント比
前記の表−２に示すケース１〜１０の実験結果を図３に示す。
この図から水セメント比が大きくなるとともに固結長は長くなるが、Ｗ／Ｃ＝１０００％を超えＷ／Ｃ＝３０００％になると固結長は短くなることがわかる。
また、分散剤の混入率を増やすことで固結長はながくなる。
【００１０】
分散剤混入率が４％，５％の場合の２ｍモールド通過時の注入時間と注入量の関係、注入量と注入速度の関係を図４及び図５に示す。
これらの図から水セメント比が大きくなるほど注入量が多くなり、長時間注入を継続した後注入速度が低下しないことが判る。また、分散剤の混入率が変わっても、同一水セメント比では同じ注入経路をたどっている。
なお、水セメント比が１０００％を超えると図３に示すように固結長が短くなり、他方図４に示すように注入量は単調に増え続けている。
従って、固結長および浸透特性から、注入材の最適水セメント比Ｗ／Ｃ＝１０００％付近であると言える。
【００１１】
（３）最適分散剤混入率
前記表−２に示すケース１１〜１４（ケース４，９も含む）の実験結果を図６及び図７に示す。
分散剤混入率が３％を超えると懸濁液は２ｍモールドを通過するので、これらの図のデータは注入開始から２ｍモールド通過時までのものである。分散剤の混入率を変えても注入経路は変わらないが、分散剤を増やすほどより少ない注入量で懸濁液が通過しており、浸透効果が良くなることが判る。
【００１２】
浸透効率を検討するにあたり充填比（注入量を固結長の注入前空隙体積で除したもので、充填比が１に近いほど浸透率が良い）に基づいて検討を行う。図８に前記表２のケース４，９，１１〜１４から得られた充填比を示す。分散剤の混入率を増やすほど充填比は下がり、１０％付近で頭打ちとなる。
上記の浸透効率から最適分散剤混入率は８〜１０％であると言える。
【００１３】
【発明の効果】
この発明は、上述のように超微粒子セメントの水セメント比を７００〜１３００％，好ましくは９００〜１１００％、分散剤を超微粒子セメントに対して５〜１５％，好ましくは９〜１１％を添加してなる懸濁液型注入材を用いることにより注入材の浸透注入が困難とされている１０^-1〜１０^-4程度の透水係数を有する地に対しても浸透率の良い注入材を得ることができる。
従って、既設の地中構造物や基礎構造物を対象とした液状化対策として、それら構造物の地盤の間隙へ圧入し固結させる注入材としては、広範囲に効率よく注入するので好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の地盤改良工法の実施例のための試料砂（東北珪砂７号）の粒度分布図である。
【図２】この発明の地盤改良工法の実施例における分散剤と固結長の関係を示す図である。
【図３】この発明の地盤改良工法の実施例におけるＷ／Ｃと分散剤の変化に伴う固結長を示す図である。
【図４】この発明の地盤改良工法の実施例における２ｍモールド通過時の注入時間と注入量の関係を示す図である。
【図５】この発明の地盤改良工法の実施例における２ｍモールド通過時の注入量と注入速度の関係を示す図である。
【図６】この発明の地盤改良工法の実施例における２ｍモールド通過時の注入量と注入量の関係を示す図である。
【図７】この発明の地盤改良工法の実施例における２ｍモールド通過時の注入量と注入速度の関係を示す図である。
【図８】この発明の地盤改良工法の実施例における分散剤混入率と充填率の関係を示す図である。

Claims (4)

1. 透水係数が１０^-1〜１０^-4cm／sec 程度の地盤の改良にあたり、超微粒子セメントの水セメント比が７００〜１３００％，好ましくは９００〜１１００％に、分散剤を前記超微粒子セメントに対して５〜１５％，好ましくは９〜１１％を添加してなる懸濁液型注入材を、前記地盤中に注入することを特徴とする地盤改良工法。
2. 透水係数が１０^-1〜１０^-4cm／sec 程度の地盤の改良にあたり、平均粒径４μｍ，最大粒径１０μｍ，残分３％以下、ブレーン比表面積７０００〜１００００cm² ／ｇの超微粒子セメントの水セメント比を７００〜１３００％，好ましくは９００〜１１００％に、分散剤を前記超微粒子セメントに対して５〜１５％，好ましくは９〜１１％を添加してなる懸濁液型注入材を、前記地盤中に注入することを特徴とする地盤改良工法。
3. 前記分散剤がナフタレンスルフォン酸塩系のものであることを特徴とする請求項１〜２記載の地盤改良工法。
4. 前記分散剤がナフタレンスルフォン酸塩系に超微粒子セメントの注入材の遅延剤を混合したのものであることを特徴とする請求項１〜２記載の地盤改良工法。

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