JP4672213B2

JP4672213B2 - 斜面安定化方法

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Publication number: JP4672213B2
Application number: JP2001261252A
Authority: JP
Inventors: 和夫木内; 和徳前田
Original assignee: 岡部株式会社
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003074068A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良用の固結材を用いて地盤表層部を固化するとともに、アンカーに固定した受圧板により斜面を押圧する斜面安定化方法に関する。なお、斜面とは、自然斜面および切取り法面を総称していう。また、受圧板は、法枠等も含めて斜面上に設置される斜面安定化用のコンクリート又は鋼製や樹脂製の構造物を総称して指すものとする。
【０００２】
【従来の技術】
受圧板や法枠等のコンクリート構造物を用いて斜面を押圧して安定化させる工法の１つとして、地山にロックボルトを打込み、その頭部に受圧板等を装着し、このロックボルト頭部をナット等で受圧板に固定して受圧板底面により斜面を押圧し地山の崩落等を防止するロックボルト工法による斜面安定化方法が用いられている。
【０００３】
同様に受圧板等を用いる工法として、グラウンドアンカーを地山に打込んでその先端部側を地盤に定着し、グラウンドアンカー頭部に受圧板等を装着し、このグラウンドアンカーにジャッキ等によりプレストレスを付与して緊張させ、この緊張状態でくさび等によりグラウンドアンカーを受圧板に固定してこの受圧板底面により斜面を押圧し、地山の崩落等を防止するグラウンドアンカー工法による斜面安定化方法が用いられている。
【０００４】
このような受圧板を用いた斜面安定工法が特開平８−１９９５８５号公報に記載されている。この公報記載の斜面安定工法では、小さい受圧板で脆弱地盤を安定化させるために、受圧板底面に突起物を設けて摩擦抵抗を大きくしたり斜面表層部に固化材を注入して地盤改良を図っている。
【０００５】
また、特開平９−１００４７１号公報では、地盤強化等のために、セメントと組合せてゲルタイム及び固結体の強度を任意に調整可能とすることを図った地盤改良用注入材を開示している。
【０００６】
また、特開平１１−１２４８４８号公報では、地盤表層部にグラウトを注入する法面安定化工法が開示されている。この公報記載の法面安定化工法では、法面地盤にグラウトを注入することにより、支圧部材（受圧板）による地盤支持の効果を向上させるとともに、グラウト注入作業を作業者によらず一定かつ容易にできるようにするために、支圧部材の底板に孔をあけ、この孔にグラウト注入管を嵌合させて、このグラウト注入管にホースからグラウトを圧送して地盤表層部にグラウトを注入している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の地盤改良用の固化材や注入材（グラウト）等の固結材については、いずれも材料素材成分の粒径について考慮してなく、また上記特開平８−１９９５８５号公報、特開平１１−１２４８４８号公報には具体的な固化材やグラウトの材料成分の記載がなく、特開平９−１００４７１号公報の注入材等と組み合わせても、軟弱地盤に対する浸透性が充分に得られないことが考えられる。このような点を確認するために実際の従来材料を用いて、自然斜面の表層部に堆積している腐葉土や砂質土等にセメントミルクやウレタン及びシリカレジン等の固結材を注入して実験したところ、従来の固結材は地盤に充分浸透せず、実質的な地盤改良ができなかった。
【０００８】
したがって、従来の固結材を用いた受圧板による斜面安定化方法では、軟弱な地盤表層部を充分に固化することができず、地盤に打込んだロックボルトやグラウンドアンカー（以下これらを単にアンカーという）をその先端部側を地盤に定着させ、このアンカーを介して受圧板により地山斜面を押圧しても、特に軟弱表層部で受圧板が地山に確実に支持されないため、十分な斜面安定効果が得られない。また、地盤が充分に固化されないため、アンカー挿通用の孔壁が崩れアンカー定着用のグラウト材が注入できなくなる場合があった。
【０００９】
すなわち、従来技術の問題点として：
（１）従来のセメントミルクやウレタン等のグラウトは粒径が比較的大きく（１５μｍ程度）、このため粘性が強く地盤への浸透性が低いため、表層部に形成される固結体が充分大きくならない。したがって、地盤表層部による支持力が充分に向上されない。
（２）従来のグラウト材では浸透性が低いため、固結体がロックボルト等の先端にしか形成されない場合があり、充分な定着性が得られない。
（３）ロックボルト等を打込んだ後にグラウトを注入するため、ロックボルトの打込み時に表層部が軟弱な場合、孔壁が崩れグラウトが確実に充填されずロックボルトの性能に問題が生じる。
（４）崖錐等の空隙の多い地盤や亀裂の発達している地盤においては、注入したグラウトが注入部に均一に充填されず逸走し、所定の範囲に良好な固結体を形成することができず、地盤の支持力が不充分となる。
【００１０】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、軟弱な斜面表層部を充分に固化して地盤を改良し、アンカーの孔壁を崩すことなく自立させてアンカーを確実に定着させ、アンカーを受圧板に固定した状態で受圧板の押圧力を斜面に確実に作用させて崩落等を抑止する斜面安定化方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、アンカーを地山内に打込んでその先端部側を地盤に定着し、該アンカーの頭部を地山の斜面上に設置した受圧板に固定する斜面安定化方法において、前記地山の表層部に対して、比表面積５０００ｃｍ ^２／ｇ以上の超微粒子セメント、アルカリ金属珪酸塩及び水を必須成分とし、固形分含量１０〜５０重量％の水性スラリーからなる固結材を注入することにより前記アンカー頭部側の受圧板設置領域の地盤表層部を改良するという技術手段を採用した。
【００１２】
この構成によれば、地盤の固結材として比表面積５０００ｃｍ ^２／ｇ以上の超微粒子セメントを主成分とした超微粒子スラリー（懸濁型グラウト材）を用いるため、地盤に対する浸透性が向上し、安定して均一に速やかに地盤表層部に浸透し、腐葉土や砂質等の軟弱地盤及び空隙や亀裂の多い崖錐層等において固結材を逸走させることなく、所定の受圧板設置位置の地盤を充分に改良して固化させることができる。
【００１３】
前記固結材の好ましい構成例としては、超微粒子セメントの割合が固結材１リットル当り１００〜５００ｇの範囲であり、かつアルカリ金属珪酸塩の割合が該アルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ _２分として固結材１リットル当り２０〜２００ｇの範囲である。さらに、前記アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ _２／Ｍ _２Ｏ：但しＭはアルカリ金属を表す）が２．０〜４．０の範囲であれば、より好ましい固結材となる。
【００１４】
このような構成の固結材により、前述のように、地盤内に充分に浸透し表層部を確実に固化することができる。
【００１５】
本発明ではさらに、地盤改良用の固結材を斜面の表層部に注入するための注入管を地山に打設する工程と、前記注入管から請求項１ないし３のいずれか一項に記載の固結材を注入する工程と、前記斜面にアンカーを打設する工程と、前記アンカー頭部に受圧板を設ける工程と、前記アンカーを前記受圧板に固定して該受圧板で斜面を押圧する工程とを備える斜面安定化方法を提供する。
【００１６】
この構成によれば、地盤の固結材として比表面積５０００ｃｍ ^２／ｇ以上の超微粒子セメントを主成分とした超微粒子スラリーを用いるため、地盤に対する浸透性が向上し、安定して均一に速やかに地盤表層部に浸透し、腐葉土や砂質等の軟弱地盤及び空隙や亀裂の多い崖錐層等において固結材を逸走させることなく、所定の受圧板設置領域の表層部の地盤を充分に改良して固化させることができる。これにより、アンカー頭部を受圧板に固定した状態で地山表層部が受圧板を確実に支持し、受圧板による信頼性の高い斜面安定化作用が得られる。
【００１７】
なお、本発明において、受圧板は、法枠等も含めてコンクリート又は鋼製や樹脂製の斜面安定化用構造物を総称して指すものとする。
【００１８】
また、本発明のアンカーは、ジャッキ等で緊張力を付与して受圧板に固定するグラウンドアンカー工法に限らず、特に緊張力を付与することなくナット等の締結力による緊張作用のみでアンカーを受圧板に固定するロックボルト工法のいずれにも適用可能であり、さらに建築の基礎強化工法にも適用可能である。
【００１９】
好ましい構成例では、前記アンカー頭部を受圧板に固定する前に、前記注入管を受圧板に固定して一体化することができる。
【００２０】
この構成によれば、注入管を通して表層部に固結材を注入し受圧板を装着した後、アンカー頭部を受圧板に固定する前に、注入管を受圧板に対し固定して一体化するため、この注入管を介して固結改良された部分の表層地盤が受圧板と一体化され、受圧板面積が実質上大きくなって、斜面安定化作用が高められる。これにより、受圧板自体を大型化することなく、充分大きな斜面押圧作用が得られ、周囲環境を自然に近い状態に維持し、景観の保持や周囲緑化を図りながら斜面の安定化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１から図７は、本発明の実施形態に係るロックボルトによる斜面安定化方法の各工程での要部断面を順番に示す説明図である。まず、図１に示すように、改良すべき軟弱表層部を有する地山１の改良範囲に複数（この例では４本）の鋼管又はＦＲＰ管或は塩ビ管等の樹脂管からなる注入管２を打込む。この場合、ハンマーによる打込みでもよいし、又は削岩機に取付けて削孔しながら打込んでもよい。
【００２２】
次に、図２に示すように、注入管２から固結材を注入する。この例では固結材は、比表面積５０００ｃｍ ^２／ｇ以上の超微粒子セメントを主成分とする水性スラリー状の主剤Ａと、アルカリ金属珪酸塩の水溶液からなる硬化剤Ｂの２液反応型の固結材であり、１．５ショット法により、注入アダプター４を介してＡ液Ｂ液をそれぞれ別に圧送して注入直前で合流して混合し、地山１の表層部に注入する。この固結材は、浸透性の高いゲル化特性をもつ無機系の超微粒子懸濁液であり、超微粒子セメントの粒径は６μｍ以下である。注入圧力が大きい場合には、（III）に示すように、埋設した注入管２の地山表面の口元部分にウエス又はウレタン系樹脂のコーキング５を設けておく。
【００２３】
このような固結材を注入することにより、改良地盤６が形成され、軟弱な地盤表層部が固化される。なお、（II）のＢ−Ｂ断面では、３本の注入管２からの固結材により地盤が改良された後、４本目の注入管２（図左側）から固結材を注入する直前の状態を示している。
【００２４】
超微粒子懸濁液からなる固結材の注入方法は、１．５ショット法に限らず、微粒子材料や改良条件等に応じて、１本の注入管から注入する１ショット法又は２液を別々の注入管から注入して地盤中で混合する２ショット法を用いることもできる。
【００２５】
次に、図３に示すように、改良地盤６部分に中空の鋼管又はＦＲＰ管或は塩ビ管等の樹脂管からなるロックボルト７を打込む。ロックボルト７の打込みは、図の例のように、ロックボルト７の先端にビット８を取付けてそのまま穿孔しながら打込む方式（自穿孔方式）でもよいし、あるいはビットを備えた削孔ロッドにより先に穿孔し、穿孔後、削孔ロッドを引抜いてからロックボルトを挿入する方式（他穿孔方式）のいずれでもよい。
【００２６】
次に、図４に示すように、ロックボルト７から通常のセメントミルク又はモルタルからなるグラウト２０を注入する。このとき、グラウト２０の注入圧力が大きい場合には、（II）に示すように、埋設したロックボルト７の地山表面の口元部分にウエス又はウレタン系樹脂のコーキング５を設けておく。
【００２７】
次に、図５に示すように、底板１０に予め注入管２の位置に挿通孔が形成された受圧板９を、その底板１０に各注入管２の頭部を挿通させるとともに中央部にロックボルト７の頭部を挿通させて地山１の改良地盤６上に設置する。
【００２８】
次に、図６に示すように、各注入管２及びロックボルト７の頭部をそれぞれナットにより受圧板９に締結固定し、キャップ１１を被せてグリース又は防錆オイル等を充填して頭部処理を施す。これにより、地山１の表層部の改良地盤６上にこの改良地盤６と結合され一体化された状態で受圧板９が設置される。
【００２９】
この場合、注入管２とロックボルト７を同じ材料で構成すれば、改良地盤との一体化が確実になる。
【００３０】
なお、頭部処理を施す場合、ロックボルト頭部に表面処理等の防錆コーティングがされている場合には、ナットの締結のみでよい。錆の可能性がある場合に防錆キャップ装着やグリース等の塗布処理を行う。この場合、受圧板９、注入管２及びロックボルト７について、非金属製の部材を適宜組込んで構成することにより、防錆に対し特別な処理をする必要がなくなり、構成が簡単になり施行も容易にできるとともに酸性雨等の影響による劣化も抑制できる。
【００３１】
本実施形態によれば、軟弱な地盤表層部が改良され、この改良地盤と受圧板が一体化して受圧板による斜面の押圧作用が高まるとともに地山側からの受圧板の支持力が高まり安定して大きな信頼性の高い斜面安定効果が得られる。また、改良地盤部分の形状が受圧板底面積より大きくなり、この大きな改良地盤が受圧板の作用を発揮するため、受圧板の形状を小さくしても、大きな斜面安定効果が得られる。このため、草木等の伐採を最小限に抑えて、周囲環境を充分に保全したまま斜面を安定化することができる。
【００３２】
なお、注入管と受圧板とを一体化しない場合であっても、一体化したときと同様に、ロックボルト打込み時の孔壁保護及び地盤沈下防止、さらに受圧板底板による表層土の洗掘防止の効果が得られる。一体化しない場合には、注入管２の頭部処理は不要である。この場合、注入管の露出した頭部を切断してもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では注入管２を先に打込んでその後ロックボルト７を打込んでいるが、順序を逆にして、先にロックボルト７を打込んでその後注入管２を打込んでもよい。
【００３４】
図７は、上記図４の工程の別の実施形態を示す。すなわち、ロックボルト７を通して、通常のグラウト２０を注入する代わりに、図２と同様に、本発明の超微粒子スラリーからなる固結材を注入する。これにより、ロックボルト７の先端部分の地盤に対する定着部の地盤改良が行われる。
【００３５】
これは、特に地盤に空隙が多い場合や亀裂が発生している場合に、通常のグラウトを注入したのではグラウトが逸走し所定の範囲に注入できない場合に有効である。このような場合、本発明の超微粒子固結材を用いれば、浸透性が高く速やかに周囲均等に注入ゲル化され、従来のグラウト材のような逸走はなく、所定の範囲内を確実に固結してロックボルト７の定着性を高めることができる。
【００３６】
図８は、さらに別の実施形態を示す。この実施形態は、注入管２が受圧板９の底板１０を挿通しない位置に打込んで固結材を注入し、注入管２と受圧板９とを分離した例を示す。
【００３７】
図９は、さらに別の実施形態を示す。この実施形態は、地質状況に応じて、注入管を用いずに、ロックボルト７のみを打込んで、このロックボルト７を通して本発明の超微粒子固結材を注入した例を示す。これにより、受圧板９の下面側の表層部からロックボルト先端部まで地盤全体を改良することができる。
【００３８】
図１０は、さらに別の実施形態を示す。この実施形態はグラウンドアンカー工法に適用した例である。受圧板又は法枠等のコンクリート構造物１２にアンカー１３が設置される。アンカー１３は、シース１４で覆われたＰＣ鋼材等からなる引張材１５を地山１に埋設したものであり、防錆キャップ１１が被されたアンカー頭部１３ａと、引張り力が作用する自由長部１３ｂと、地盤への定着部１３ｃとにより構成される。例えば法枠等のコンクリート構造物１２の両側に注入管（不図示）を打込み、その注入管から本発明の超微粒子固結材を注入して表層部に改良地盤６を形成する。
【００３９】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、削岩機による削孔手順の一例を示す。（Ａ）に示すように、削岩機１６の先端にスイベル１７が取付られ、その先にロッド１８が取付られる。ロッド１８の先端にビット１９が備わる。これらを（Ｂ）に示すように結合し、（Ｃ）に示すように地山１を穿孔する。
【００４０】
図１２は、粒径加積曲線の一例を示す。図の例は、Ｄ_５０（通過質量百分率５０％の粒径）で１５μｍの粒径の従来のグラウト材を示している。本発明では、Ｄ_５０で６μｍ以下、好ましくは後述の実験で用いたように、Ｄ_８５（通過質量百分率８５％の粒径）で６μｍ以下の超微粒子セメントを主成分とした固結材を用いる。なお、Ｄ _５０とは、ＪＩＳＺ８８０１で規定された網ふるいで篩分けを行った時の５０質量％累積粒径で、平均粒径と称されることもある。
【００４１】
本発明の超微粒子固結材の特徴は以下のとおりである。
（１）平均粒径４μｍの超微粒子懸濁型（セメントの微細粒子が水溶液中に浮遊分散した状態）の注入材である。このため浸透性が高い。
（２）無機系材料であり、人体への影響や地下汚染がなく安全である。
（３）シリカ水溶液（アルカリ金属珪酸塩水溶液）のゲル化により限定注入ができ、またブリージング（ゲル化不充分による懸濁粒子の分離）を抑制できる。
（４）ゲルタイムの調整が可能である。
（５）強度の発現が早い。（実験では２〜３分でゲル化して流動停止し、１日で約３ＭＮ／ｍ^２の１軸圧縮強度が得られた。）
（６）高強度である。（通常のグラウト材が０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ^２であるのに対し、本発明の超微粒子グラウト材は、約３０ｋｇ／ｃｍ^２である。）
（７）水中でも固結体が形成される。
【００４２】
以下、上記特徴を有する本発明の超微粒子固結材についてさらに説明する。本発明で用いる地盤固化用の固結材は、粒径が比表面積で表わした場合５０００ｃｍ^２／ｇ以上の超微粒子セメントと、アルカリ金属珪酸塩と、水とを必須成分とし、固形分含量１０〜５０重量％の水性スラリーである。
【００４３】
この場合、セメントの種類は特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種セメントを使用することができ、また必要に応じて石灰、石膏、ドロマイトプラスター、フライアッシュ、高炉水砕スラグ等の添加剤を加えることもできる。これらセメントは粒子径が比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ以上（Ｄ _５０で６μｍ以下）であり、好ましくは１００００ｃｍ^２／ｇ以上とする。
【００４４】
セメント粒子の比表面積が大きいほど粒子径が小さくなり地山の砂の間隙や岩のクラック間に浸透していく可能性が向上して、より強固にアンカーを定着させることができる。しかし、この比表面積が極端に大きすぎると固結材スラリーとしたときに凝集しやすくなり、またコスト的な面から工業的に不利となるので、１００００〜１５０００ｃｍ^２／ｇの範囲内とすることが最も好ましい。
【００４５】
次に、本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩としては、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム等が挙げられるが、工業的に入手しやすいことを考慮すると珪酸ナトリウムが好ましい。
【００４６】
本発明の地盤改良用固結材は、これら微粒子セメント、アルカリ金属珪酸塩および水を必須成分とするものであって、固形分含量１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４０重量％の水性スラリーである。固形分含量が多すぎると注入操作が困難であり、逆に少なすぎると固結材の硬化自体が困難となる。
【００４７】
本発明に使用する上記微粒子セメントの使用量は地盤の固結強度を考慮するとなるべく多くするのが好ましいが、多くすればするほど配合液の粘度が増加してしまうデメリットもある。強度と粘度のバランスを考慮するとセメントの使用量は、固結材１リットル当り、好ましくは１００〜５００ｇ、より好ましくは１５０〜３５０ｇの範囲の割合とする。
【００４８】
本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩の使用量は、アルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ_２分が、固結材１リットル当り、好ましくは２０〜２００ｇ、より好ましくは６０〜１３０ｇの範囲とする。このアルカリ金属珪酸塩の使用量が少ないと、注入後流動停止はするが、明確なゲルとならず湧水に対して流出しやすくなる。一方、アルカリ金属珪酸塩の使用量が多く２００ｇを超えると固形分が多くなり、セメントが分散しにくくなる。なお、１３０ｇを超えてもコスト的な観点から工業的に不利となりやすい。
【００４９】
本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩は、アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ：但しＭはアルカリ金属原子を示す）が、２．０〜４．０の範囲であることが固結材の流動停止時間の観点から好ましい。即ち、本発明の固結材は中空注入管を通して地山表層部に注入され、地山の亀裂部や砂質地盤内に浸透されるものであるが、流動停止時間が短すぎると固結材が充分浸透する前に流動停止してしまい、本発明の効果が不十分となることがある。また、流動停止時間が極端に長い場合も注入材の効果範囲が不明確となり、的確な領域の地盤固化ができない場合がある。本発明ではアルカリ金属珪酸塩の成分比の調整によりゲルタイムの調整が可能である。
【００５０】
すなわち、本発明の固結材は、アルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ_２分の割合と、アルカリ金属珪酸塩におけるモル比を特定の範囲内とすることにより、流動停止時間がより適切となり、且つ、流動停止時点において明確なゲル体となり、地山から湧水のある場合でも固結材が流されることなく的確に地盤表層部を固化することができる。
【００５１】
この特定の範囲内とは、アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ：但しＭはアルカリ金属原子を示す）をｘ，固結材１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ_２分の割合をｙとしたとき、次式(１)〜(５)、（１）ｙ≦２００（２）ｘ≧２．４（３）ｘ≦４．０（４）ｙ≧１２０ｘ−２６０（但し２．４≦ｘ≦３．０）
（５）ｙ≧１００（但し３．０≦ｘ≦４．０）
で表される関係を満足する範囲である。より好ましくは、上記式(１)〜(５)に加え、次式(６)及び(７)、（６）ｙ≧１２０ｘ−２３０（２．４≦ｘ≦３．０）
（７）ｙ≧−１０ｘ＋１６０（３．０≦ｘ≦４．０）
で表される関係をも満足する範囲である。
【００５２】
本発明の固結材はその他の成分として、固結性能を阻害しない程度にベントナイト、フライアッシュ等の増量剤や、クエン酸ソーダや酒石酸ソーダ等のカルシウム補足剤もしくはゲル化コントロール剤、ＡＥ剤や減水材等の改質材、アルミ粉等の発泡剤等の添加剤を加えることができる。
【００５３】
次に本発明の固結材の製造方法について具体的に説明する。
【００５４】
本発明の固結材の製造方法は、比表面積５０００ｃｍ^２／ｇ以上の超微粒子セメントを必須成分とする水性スラリーであるI液と、アルカリ金属珪酸塩を必須成分とする水溶液であるII液とを固形分含量が１０〜５０重量％内となるように混合するものである。
【００５５】
上記方法により得られる固結材はセメント成分とアルカリ金属珪酸塩成分とが混合されると直ちに反応が開始し、流動停止に向かうので、セメント成分とアルカリ金属珪酸塩成分とは混合した後、直ちに注入することが必要となる。ここで、セメント成分とアルカリ金属珪酸塩成分とを混合した後、水を加えて水性スラリーにしたり、或は、いずれか成分を水性スラリー又は水溶性とした後に他の成分を混合して更に水を加えて固形分量を調節する場合、実用上支障のない程度に均質にするのに時間を要し、このように時間を要した状態で注入を行うと、充分に浸透しない間に流動停止してしまうことになる。従って、本発明の方法においては、上記超微粒子セメントを必須成分とする水性スラリーであるI液と、アルカリ金属珪酸塩を必須成分とする水溶液であるII液とを、混合物の固形分含量が１０〜５０重量％の範囲内となるように混合する。ここで、固形分量を限定する理由は、上述の固結材の説明の通りである。
【００５６】
本発明の固結材の製造方法において、I液とII液の混合方法については特に限定されるものではないが、例えば、通常地盤注入工法などで注入材の混合と注入を行う際に用いられる１ショット法、１．５ショット法２ショット法などを用いるとタイムロスが少なく、製造後直ちに注入に利用できるので好ましい。
【００５７】
１ショット法は例えば、I液及びII液を合わせてグラウトミキサー等で混合して固結材とし、グラウトポンプの吸入口から該固結材を吸入し、グラウトポンプの吐出口から注入管内に吐出する方法である。
【００５８】
１．５ショット法は、I液の水性スラリー、II液の水溶液をそれぞれグラウトミキサー等で調整しておき、吸入口及び吐出口を２つ有するグラウトポンプの各吸入口からI液の水性スラリー、II液の水溶液を、Ｙ字状の注入アダプターにそれぞれ吐出し、Ｙ字部でこれらを混合して固結材とし、注入管へ注入する方法である。
【００５９】
２ショット法は、I液の水性スラリー、II液の水溶液をそれぞれグラウトミキサー等で調整しておき、吸入口及び吐出口を２つ有するグラウトポンプの各吸入口からI液の水性スラリー、II液の水溶液をそれぞれ吸入し、該グラウトポンプの吐出出口からI液の水性スラリー、II液の水溶液を２重中空注入管にそれぞれ吐出し、２重中空注入管の吐出部でこれらを混合して固結材とし、注入する方法である。
【００６０】
本発明で用いる超微粒子セメントのスラリーとアルカリ金属珪酸塩水溶液からなる固結材の効果を確認するために、従来材料と比較した実験を行なった。実験は、以下の表１及び表２のとおりNo.1〜No.13までの１３本のロッドを地山に埋設してそれぞれ注入材を注入して試験体とし、２日間養生した後、試験体を掘り起こしてその状態を比較した。地山は細砂であり、ロッド長は３ｍで、削孔角度は上向き約５°で穿孔した。
【００６１】
【表１】

【００６２】
【表２】

【００６３】
No.1,No.4,No.7及びNo.10〜No.13が本発明の実施例であり、注入材は２液反応型の超微粒子セメントを主成分とするグラウト材であり、ゲルタイムは３分である。
【００６４】
これに対する比較例として、No.2及びNo.3は従来のセメントミルクの注入材による比較例（イ）であり、No.5及びNo.6は従来のウレタン系の注入材による比較例（ロ）であり、No.8及びNo.9は従来のシリカレジン系の注入材による比較例（ハ）である。
【００６５】
図１３〜図１６は、それぞれ試験体の掘り起こし状態を示す。図１３は本発明の実施例（No.4）の試験体、図１４は比較例（イ）（No.2）の試験体、図１５は比較例（ロ）（No.5）の試験体、図１６は比較例（ハ）（No.8）の試験体の掘り起こし状態を示す。他の試験体についてもそれぞれの種類に応じてほぼ同様の形状であった。
【００６６】
実験結果を示す各図から分かるように、本発明の実施例は、比較例と比べ、周囲の地盤に充分に浸透して固結一体化して体積が大きく膨らみ、地盤改良注入材として有効であることが確認された。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、地盤の固結材として比表面積５０００ｃｍ ^２／ｇ以上の超微粒子セメントのスラリーを用いるため、地盤に対する浸透性が向上し、安定して均一に速やかに地盤表層部に浸透する。しかも、注入後に短時間でゲル化してその流動性が消失するので、地盤表層部の所定域に止まり、特に腐葉土や砂質等の軟弱地盤及び空隙や亀裂の多い崖錐層等において固結材を逸走させることなく、所定の受圧板設置領域の表層部の地盤を充分に改良して確実に固化させることができる。これにより、アンカー頭部を受圧板に固定した状態で地山表層部が受圧板を確実に支持し、受圧板による信頼性の高い斜面安定化作用が得られる。
【００６８】
また、地山へのアンカー打込み時に、アンカーの孔壁が強固に保護され孔壁の崩れが抑えられ孔壁の自立機能が高まる。したがって、アンカー定着のためのグラウト注入が確実にでき、信頼性の高いアンカー機能が得られ、斜面安定効果が高められる。
【００６９】
また、アンカーに緊張力を付与する場合、表層部地盤が強固に固結されているため、受圧板が地盤内に食込んで埋没しにくくなり、アンカーに設計通りの必要な緊張力を付与でき、斜面を確実に安定化できる。
【００７０】
また、超微粒子固結材の注入により改良された部分の表層地盤と受圧板とを一体化することにより、受圧板面積が実質上大きくなって、斜面安定化作用が高められる。これにより、改良地盤を受圧板として利用できるので、鋼製、樹脂製、コンクリート製またはこれらの混合物からなる受圧板形状を小さくでき、受圧板自体を大型化することなく、充分大きな斜面押圧作用が得られる。
【００７１】
このように受圧板自体を小型化できるとともに、斜面表層部が腐葉土や砂質土等の軟弱地盤であっても斜面安定化が充分達成されるため、天然木などを伐採することなく周囲環境を自然に近い状態に維持したまま、景観の保持や周囲緑化を図りながら斜面の安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工手順の最初の工程の説明図。
【図２】図１の次の工程の説明図。
【図３】図２の次の工程の説明図。
【図４】図３の次の工程の説明図。
【図５】図４の次の工程の説明図。
【図６】図５の次の工程の説明図。
【図７】本発明の施工方法の別の実施形態の説明図。
【図８】本発明の施工方法の別の実施形態の説明図。
【図９】本発明の施工方法の別の実施形態の説明図。
【図10】本発明の施工方法の別の実施形態の説明図。
【図11】削岩機による削孔手順の説明図。
【図12】セメント材料の粒径加積曲線のグラフ。
【図13】本発明の実施例に係る実験試験体の形状図。
【図14】実験の比較例の試験体形状図。
【図15】実験の別の比較例の試験体形状図。
【図16】実験の別の比較例の試験体形状図。
【符号の説明】
１：地山、２：注入管、３：固結材、４：注入アダプター、５：コーキング、６：改良地盤、７：ロックボルト、８：ビット、９：受圧板、１０：底板、１１：キャップ、１２：コンクリート構造物、１３：アンカー、１３ａ：アンカー頭部、１３ｂ：自由長部、１３ｃ：定着部、１４：シース、１５：引張材、１６：削岩機、１７：スイベル、１８：ロッド、１９：ビット、２０：通常のグラウト。

Claims

アンカーを地山内に打込んでその先端部側を地盤に定着し、該アンカーの頭部を地山の斜面上に設置した受圧板に固定する斜面安定化方法において、前記地山の表層部に対して、比表面積５０００ｃｍ ^２／ｇ以上の超微粒子セメント、アルカリ金属珪酸塩及び水を必須成分とし、固形分含量１０〜５０重量％の水性スラリーからなる固結材を注入することにより前記アンカー頭部側の受圧板設置領域の地盤表層部を改良することを特徴とする斜面安定化方法。
前記固結材における超微粒子セメントの割合が固結材１リットル当り１００〜５００ｇの範囲であるとともに、アルカリ金属珪酸塩の割合が該アルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ _２分として固結材１リットル当り２０〜２００ｇの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の斜面安定化方法。
前記アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ _２／Ｍ _２Ｏ：但しＭはアルカリ金属を表す）が、２．０〜４．０の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の斜面安定化方法。
地盤改良用の固結材を斜面の表層部に注入するための注入管を地山に打設する工程と、前記注入管から請求項１ないし３のいずれか一項に記載の固結材を注入する工程と、前記斜面にアンカーを打設する工程と、前記アンカー頭部に受圧板を設ける工程と、前記アンカーを前記受圧板に固定して該受圧板で斜面を押圧する工程とを有することを特徴とする斜面安定化方法。
前記アンカーを固定する前に、前記注入管を前記受圧板に固定して一体化することを特徴とする請求項４に記載の斜面安定化方法。