JP4692701B2

JP4692701B2 - Compaction method

Info

Publication number: JP4692701B2
Application number: JP2001008526A
Authority: JP
Inventors: 常太郎岩淵; 道三市原
Original assignee: 常太郎岩淵; 道三市原
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002212940A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設現場、特に水道管やガス管などの地中埋設管工事の施工後の埋戻しや、共同溝やトンネルなどの構造物への裏込め、空洞部への充填に供した土砂の締め固めを行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる締め固めは、通常機械的な方法により行われるが、特に共同溝やトンネルと周辺地盤との間や、地中埋設管などの周囲のような狭い空間に埋め戻された土砂を機械的に締め固めることは困難である。そこで、こうした箇所には水締め工法と呼ばれる方法が用いられる場合がある。
【０００３】
水締め工法とは、埋め戻した土砂（主として砂質土）中に大量の水を流して土粒子間の間隙を飽和させ、土粒子相互間に存在する水の表面張力による見掛けの粘着力を除去して土粒子の相互移動を容易にし、その後強制排水あるいは自然排水によって余剰の水を排出することにより締め固めを行うものである。
【０００４】
しかし、こうした機械的な締め固めや水締め工法によって締め固めを行っても、土砂が雨水の浸透や地下水流などにより洗い流されて施工箇所に空洞が生じたり（洗掘）、また、特に砂質土は地震の際に液状化する可能性が高いため、埋め戻しや裏込め等に供した土砂の土粒子間の粘着力を強めて（こう結作用）、その強度を高くする必要がある。
【０００５】
さらに、従来の水締め工法には、前述した如く余剰の水を排出する工程があり、そのための設備（ポンプ、配水管等）や人員ならびに作業時間が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、埋戻しや構造物への裏込め、空洞部への充填に供した土砂の強度を高めることができ、しかも作業工程の簡素化と工期の短縮化をも可能とする締め固め工法を提案するものである。
【０００７】
すなわち本発明による締め固め工法は、埋め戻し、構造物への裏込め、空洞部分への充填に供する土砂の締め固めを行うに際し、土砂の体積を水の体積とほぼ等しいか、あるいはそれ以上とする前記土砂を、吸水により固化する石膏と水との混合物と混合させた後、施工箇所に供することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明による締め固め工法は、埋め戻し等に供する土砂と、水分を吸収して固化する性質を有する石膏と水との混合物とを混合させた後に、施工箇所に供することを特徴とするものである。この石膏によって土粒子間のこう結作用を強め、強度を高めることができ、その結果、埋め戻し等に供した土砂の洗堀や液状化を防ぐことが可能となる。
【０００９】
また、埋め戻し等に供する土砂を予め流動化させて施工を行うことから、共同溝や埋設管の周辺と言った狭い空間にも容易に施工を行うことができ、さらに予め土砂中に石膏を充分に分散させた状態で施工に供することが可能であるため、より強いこう結作用が発揮し得ることとなる。
【００１０】
本発明による締固め工法に供する、土砂と石膏と水との混合物は、比較的高い密度を有し、またせん断変形に対して体積が膨張すると言う挙動を示し、一方圧縮変形に対しては、その変形は僅かのものとなる、と言う性質を有している。それゆえ、埋め戻しや裏込め、充填などに供するものとして十分な性能を有している。
【００１１】
本発明による締め固め工法においては、水分を吸収して固化する性質を有する石膏を用いていることから、適切な配合で石膏と水との混合物を作成することにより、余剰の水を排出させる工程が必要なくなる。
【００１２】
したがって、本締め固め工法により、施工後の十分な強度を維持しつつ、作業の簡素化や工期の短縮化を図ることが可能となる。
【００１３】
本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、前記土砂が主として砂または砂質土含むものであることが望ましい。本工法は、特に洗堀や液状化が発生し易い砂質土に対して高い効果を発揮するからである。また砂質土は、粘土質を多く含む細粒土と比較して入手が比較的容易であることから、埋め戻し等の作業に要するコストを低減させることも可能である。
【００１４】
本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、石膏を用いることが望ましい。石膏は中性であるため、セメント系固化材のように周辺地盤や地下水に対するアルカリ汚染を防ぐことができる。さらに、石膏は、通常、水と混合してから１〜２時間程度で固化するため、道路工事や地下鉄工事の際の埋め戻しのように、施工後直ちに復旧が望まれる場合に非常に好適である。
【００１５】
本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、土砂の体積を、水の体積とほぼ等しいか、あるいはそれ以上とすることが望ましい。それによって余剰の水を排出する必要が無くなる。
【００１６】
また本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、土砂と、石膏と、水との混合物の湿潤密度が１．８ｇ／ｃｍ^３以上とすることが望ましい。それによって、埋め戻しや裏込め、充填のどに供するものとして十分な力学的特性を確保することができる。
【００１７】
さらに本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、前記混合物に混和剤を混入することにより、前記混合物の固化時間を調整可能とする、あるいは前記混合物に余剰の水をさらに添加することにより、前記混合物の固化を停止可能としても良い。それによって、施工状況に応じた固化時間の調整や、さらには必要に応じて施工のやり直し等も可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明による締め固め工法の一実施形態を示すものであり、掘削により形成したビット内に地下構造物（例えば共同溝）２を設置し、この地下構造物２の周辺に石膏と水とを混合した土砂を打設する場合を示している。
【００２０】
次に、本発明による締め固め工法に供する、砂または砂質土に石膏と水を添加した混合物の特性に関する試験結果を示す。
【００２１】
表1は、固化材の量を一定とした場合において、水および砂の体積比の異なる複数の試料について、固化したか否かを調べた結果である。なお、ここでは固化材として石膏を用いている。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表より、水と砂の体積がほぼ等しいか、砂の体積が水の体積以上である場合に固化することがわかる。なお、それ以外の場合は余剰の水が浸み出して固化しなかった。
【００２４】
図2は、砂に固化材と水を添加した混合物の三軸圧縮強度試験の結果を示すグラフであり、この時の混合物の湿潤密度は1.8g/cm³以上としている。図示のグラフは、本発明による締め固め工法に供する混合物が剪断変形に対して体積膨張し、それによって剪断力に抗していることを示す。
【００２５】
次に図３は、日本建築学会「建築基礎構造設計指針」における、地盤の支持力を示す指標の一つであるＮ値と砂の単位体積重量との関係を示すグラフである。
一方、図４は、日本道路公団の設計要領における、砂の圧力と間隙比との関係を前記Ｎ値毎にプロットしたグラフである。図より、例えば砂の湿潤密度を１．８ｇ／ｃｍ^３とした場合、図３における「地下水位以浅の砂」に相当し、Ｎ値は１０〜３０となり、これは図４における「中ぐらいに締まった砂」に相当する。また砂の湿潤密度を１．９ｇ／ｃｍ^３以上とした場合には、図３に示すようにＮ値は３０〜５０、あるいはそれ以上となり、図４における「締まった砂」または「非常に締まった砂」に相当するものとなる。これは、圧縮に対する変形が僅かなものであることを示す。以上のことから、本発明においては、砂または砂質土に石膏と水を添加した混合物の湿潤密度を１．８〜２．０ｇ／ｃｍ^３としている。
【００２６】
図５は、水を添加した石膏の時間に伴う温度変化を示すグラフであり、図中丸印は温度変化を、実線は温度差の変化をそれぞれ示すものである。石膏は水と反応して固化する際、温度上昇することが従来より知られているが、図より６０分〜１２０分で固化することが理解される。したがって、本発明による締め固め工法に供する、土砂と水と石膏の混合物は、混合して施工に供した後、短時間で固化し、所望の共同が発現することとなる。
【００２７】
本発明による締め固め工法においては、石膏の固化を調整するための混和剤を混入することにより、土砂と水と石膏の混合物が固化するまでの時間を調整することも可能である。以下、混和剤の添加量による固化時間の調整実験の結果を示す。
【００２８】
表2は、実験に供した試料の配合比を示すものであり、表3は各試料に対して測定したフロー値を時間経過毎に示すものである。ここで、フロー値は、日本道路公団基準「エアモルタル及びエアミルクの試験方法(JHS A 313)」に準拠して行っている。
【００２９】
【表２】

【００３０】
【表３】

【００３１】
表３において「流動」とは試料が流動してしまったためフロー値が測定できなかったことを、「固化」とは石膏が完全に固化してしまい、フロー値が測定できなかったことをそれぞれ示す。表３に示す結果より、混和剤を適切に添加することにより、本工法に供する土砂と水と石膏の混合物が固化する時間を調整することが可能であることが理解される。なお、ここで用いた混和剤は、一般にセメントや石膏、モルタルの固化時間を調整するために利用されている市販の製品である。
【００３２】
以上説明したように、本発明による締め固め工法は、埋め戻し等に供する土砂と、水分を吸収して固化する性質を有する石膏と水との混合物とを混合させた後に、施工箇所に供するものである。この石膏によって土粒子間のこう結作用を強め、強度を高めることができ、その結果、埋め戻し等に供した土砂の洗堀や液状化を防ぐことが可能となる。
【００３３】
特に本発明においては、土砂を流動化させることにより施工を容易化するとともに、石膏として、短時間で固化し、かつ中性の石膏または石灰を用いることにより、作業時間の短縮化のみならず、周辺地盤や地下水のアルカリ汚染をも防止するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による締め固め工法の一実施形態を概略示す図である。
【図２】本工法に供する、砂に固化材と水を添加した混合物の三軸圧縮強度試験の結果を示すグラフである。
【図３】地盤の支持力を示すＮ値と砂の単位体積重量との関係を示すグラフである。
【図４】砂の圧力と間隙比との関係をＮ値毎にプロットしたグラフである。
【図５】水を添加した石膏の時間に伴う温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ピット
2 地下構造物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to earth and sand used for backfilling in construction sites, especially underground pipe work such as water pipes and gas pipes, backfilling to structures such as joint grooves and tunnels, and filling in hollow parts. It is related with the method of performing compaction.
[0002]
[Prior art]
Such compaction is usually performed by a mechanical method. In particular, the earth and sand buried back in a narrow space, such as between a common ditch or tunnel and the surrounding ground, or the surrounding underground pipe, is mechanically It is difficult to compact. Therefore, there is a case where a method called a water-tightening method is used in such a place.
[0003]
The water-tightening method is a method in which a large amount of water is poured into the backfilled soil (mainly sandy soil) to saturate the gaps between the soil particles, and the apparent adhesive force due to the surface tension of the water existing between the soil particles. It removes to facilitate mutual movement of soil particles, and then compacts by discharging excess water by forced drainage or natural drainage.
[0004]
However, even if compaction is performed by such mechanical compaction or water-tightening method, the earth and sand can be washed away by rainwater infiltration or groundwater flow, creating cavities in the construction site (scouring), and especially sandy Since soil is highly likely to liquefy in the event of an earthquake, it is necessary to increase the strength of the adhesion between soil particles of earth and sand used for backfilling and backfilling (caking action) to increase its strength.
[0005]
Furthermore, the conventional water-tightening method has a process of discharging surplus water as described above, and equipment (pumps, water pipes, etc.), personnel, and work time are required for that purpose.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems, can increase the strength of earth and sand used for backfilling, backfilling to structures, and filling of cavities, and also simplifies the work process and shortens the work period. It proposes a compaction method that makes it possible.
[0007]
That is, in the compaction method according to the present invention, the volume of the earth and sand is almost equal to or more than the volume of water when backfilling, backfilling the structure, and compacting the earth and sand used for filling the cavity. The earth and sand to be mixed is mixed with a mixture of gypsum and water that is solidified by water absorption, and then provided to a construction site.
[0008]
The compacting method according to the present invention is characterized in that it is used for a construction site after mixing earth and sand to be used for backfilling etc. with a mixture of gypsum and water having the property of absorbing moisture and solidifying. is there. This gypsum can strengthen the caking action between the soil particles and increase the strength. As a result, it is possible to prevent scouring and liquefaction of earth and sand used for backfilling and the like.
[0009]
Also, since the earth and sand used for backfilling are fluidized in advance, construction can be easily performed in narrow spaces such as the joint grooves and the surroundings of buried pipes, and gypsum is added to the earth and sand in advance. Since it can be used for construction in a sufficiently dispersed state, a stronger caking action can be exhibited.
[0010]
The mixture of earth and sand, gypsum and water used in the compaction method according to the present invention has a relatively high density and exhibits a behavior that the volume expands with respect to shear deformation, while for compression deformation, The deformation has the property of becoming a slight one. Therefore, it has sufficient performance for backfilling, backfilling, filling, and the like.
[0011]
In the compaction method according to the present invention, since gypsum having the property of absorbing and solidifying moisture is used, a step of discharging excess water by creating a mixture of gypsum and water with an appropriate blending Is no longer needed.
[0012]
Therefore, the main compaction method can simplify the work and shorten the work period while maintaining sufficient strength after the construction.
[0013]
In a preferred embodiment of the compacting method according to the present invention, it is desirable that the earth and sand contain mainly sand or sandy soil. This is because this method is particularly effective for sandy soil that is prone to scouring and liquefaction. Moreover, since sandy soil is relatively easy to obtain compared to fine-grained soil containing a large amount of clay, it is possible to reduce the cost required for operations such as backfilling.
[0014]
In a preferred embodiment of the compaction method according to the present invention, it is desirable to use gypsum . Since gypsum is neutral, it can prevent alkaline contamination of the surrounding ground and groundwater like a cement-based solidified material. Furthermore, gypsum usually solidifies in about 1 to 2 hours after mixing with water, so it is very suitable for cases where restoration is desired immediately after construction, such as backfilling during road construction and subway construction. is there.
[0015]
In a preferred embodiment of the compacting method according to the present invention, it is desirable that the volume of earth and sand is approximately equal to or larger than the volume of water. This eliminates the need to drain excess water.
[0016]
In a preferred embodiment of the compacting method according to the present invention, it is desirable that the wet density of the mixture of earth and sand, gypsum , and water is 1.8 g / cm ³ or more. As a result, sufficient mechanical properties can be secured for use in backfilling, backfilling, and filling.
[0017]
Furthermore, in a preferred embodiment of the compacting method according to the present invention, by mixing an admixture with the mixture, the solidification time of the mixture can be adjusted, or by adding excess water to the mixture. The solidification of the mixture may be stopped. Thereby, it is possible to adjust the solidification time according to the construction status, and to re-execute the construction as necessary.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 shows an embodiment of a compacting method according to the present invention, in which an underground structure (for example, a common groove) 2 is installed in a bit formed by excavation, and gypsum and This shows a case where earth and sand mixed with water is placed.
[0020]
Next, the test result regarding the characteristic of the mixture which added the gypsum and water to the sand or sandy soil used for the compacting method by this invention is shown.
[0021]
Table 1 shows the results of examining whether or not a plurality of samples having different volume ratios of water and sand were solidified when the amount of the solidified material was constant. Here, gypsum is used as the solidifying material.
[0022]
[Table 1]

[0023]
It can be seen from the table that solidification occurs when the volume of water and sand is approximately equal or the volume of sand is greater than or equal to the volume of water. In other cases, excess water leached and did not solidify.
[0024]
FIG. 2 is a graph showing the results of a triaxial compressive strength test of a mixture obtained by adding a solidifying material and water to sand, and the wet density of the mixture at this time is set to 1.8 g / cm ³ or more. The illustrated graph shows that the mixture subjected to the compaction method according to the present invention undergoes volume expansion against shear deformation, thereby resisting shear forces.
[0025]
Next, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the N value, which is one of the indexes indicating the bearing capacity of the ground, and the unit volume weight of sand in the “Architecture Basic Design Guidelines” of the Architectural Institute of Japan.
On the other hand, FIG. 4 is a graph in which the relationship between the sand pressure and the gap ratio is plotted for each N value in the design guidelines of the Japan Highway Public Corporation. From the figure, for example, when the wet density of sand is 1.8 g / cm ³ , it corresponds to “sand below groundwater level” in FIG. 3, and the N value is 10-30. Equivalent to “tight sand”. Further, when the wet density of the sand is 1.9 g / cm ³ or more, the N value is 30 to 50 or more as shown in FIG. 3, and “tight sand” or “very tight” in FIG. Equivalent to “sand”. This indicates that the deformation for compression is slight. From the above, in the present invention, the wet density of the mixture obtained by adding gypsum and water to sand or sandy soil is set to 1.8 to 2.0 g / cm ³ .
[0026]
FIG. 5 is a graph showing a temperature change with time of gypsum to which water has been added. In the figure, a circle indicates a temperature change, and a solid line indicates a temperature difference change. It has been conventionally known that gypsum increases in temperature when it reacts with water and solidifies, but it is understood from the figure that it solidifies in 60 to 120 minutes. Therefore, the mixture of earth and sand, water, and gypsum used for the compacting method according to the present invention is mixed and used for construction, and then solidifies in a short time, and the desired cooperation is developed.
[0027]
In compaction method according to the present invention, by incorporating the admixture to adjust the solidification of gypsum, it is also possible to a mixture of soil and water and gypsum to adjust the time until solidification. Hereinafter, the result of the experiment for adjusting the solidification time depending on the amount of admixture added is shown.
[0028]
Table 2 shows the mixing ratio of the samples used in the experiment, and Table 3 shows the flow values measured for each sample over time. Here, the flow value is determined in accordance with the Japan Highway Public Corporation Standard “Testing Method for Air Mortar and Air Milk (JHS A 313)”.
[0029]
[Table 2]

[0030]
[Table 3]

[0031]
In Table 3, “flow” indicates that the flow value cannot be measured because the sample has flowed, and “solidification” indicates that the plaster has completely solidified and the flow value cannot be measured. . From the results shown in Table 3, it is understood that by appropriately adding an admixture, it is possible to adjust the time during which the mixture of earth, sand, water, and gypsum used in the present construction method is solidified. The admixture used here is a commercially available product that is generally used to adjust the setting time of cement, gypsum, and mortar.
[0032]
As described above, the compacting method according to the present invention is used for the construction site after mixing the earth and sand to be used for backfilling, etc. with a mixture of gypsum and water having the property of absorbing moisture and solidifying. It is. This gypsum can strengthen the caking action between the soil particles and increase the strength. As a result, it is possible to prevent scouring and liquefaction of earth and sand used for backfilling and the like.
[0033]
In particular, in the present invention, the construction is facilitated by fluidizing the earth and sand, and, as gypsum , solidifies in a short time, and by using neutral gypsum or lime, not only shortening the working time, Alkaline contamination of the surrounding ground and groundwater can also be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a compacting method according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of a triaxial compressive strength test of a mixture obtained by adding a solidifying material and water to sand for use in the present construction method.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the N value indicating the bearing capacity of the ground and the unit volume weight of sand.
FIG. 4 is a graph in which the relationship between sand pressure and gap ratio is plotted for each N value.
FIG. 5 is a graph showing a temperature change with time of gypsum added with water.
[Explanation of symbols]
1 pit
2 Underground structure

Claims

When backfilling, backfilling the structure, and compacting the earth and sand for filling the cavity, the earth and sand whose volume is almost equal to or greater than the volume of water is solidified by water absorption. A compacting method characterized in that after being mixed with a mixture of gypsum and water, it is applied to a construction site.

The sediment volume of sediment or approximately equal to the volume of water, or to be more of, mainly comprising sand or sandy soil, compaction method of claim 1, wherein.

The compacting method according to any one of claims 1 and 2 , wherein a solidification time of the mixture can be adjusted by mixing an admixture with the mixture.

The compacting method according to any one of claims 1 and 2 , wherein the solidification time of the mixture can be stopped by further adding excess water of the mixture.