JP6470886B2

JP6470886B2 - 港湾の地盤を改良する方法

Info

Publication number: JP6470886B2
Application number: JP2015546671A
Authority: JP
Inventors: 展和松藤; 川口　宏二; 宏二川口; 直道田村
Original assignee: UPCON CORPORATION
Current assignee: UPCON CORPORATION
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-11-06
Also published as: WO2015068760A1; JPWO2015068760A1

Description

本発明は、発泡ウレタン等の膨張性樹脂を用いて地盤を改良する方法に関する。

今日の経済成長に伴い、工場、倉庫、店舗、住宅等の建築構造物や、道路、公園、橋、空港、港湾等の土木構造物が日本の至る所に構築されているが、近年、様々な原因に基づく地盤沈下により、これらの構造物の基礎構造体が影響を受けて生じる被害が問題になっている。例えば、軟弱な地盤帯からの工場用水としての地下水の大量の汲み上げ、地下トンネルの開発による大量の湧水、海域埋立地や大規模造成地における土壌の締め固め不足等により、広範囲な地盤沈下が多くの地域で発生している。構造物が構築されている一帯で地盤沈下が発生した場合、例えば、住宅等が傾いたり、段差により車両の走行に悪影響を与えたりするといった問題がある。その他、構造物や基礎構造体が地盤沈下により傾くと、構造物内に設置した機械動作に影響を与えたり、構造物内の棚が傾くことにより荷役作業に悪影響を与えたりするといった問題がある。また、基礎構造体が傾いたりしない場合であっても、基礎構造体と地盤との間に空隙を生じた場合には、無視できない振動を発生したりするといった問題がある。このような問題を解消するため、従来から、発泡ウレタン等の膨張性樹脂を改良が必要な地盤の内部に充填して膨張させる方法が採用されている（例えば特許文献１）。

特開２００６−１４４２６９号公報

膨張性樹脂は軽量であり、地盤の内部に充填して膨張させることで、固化した樹脂が建造物等の支持力の一部として機能するとともに周辺地盤の圧密効果を発揮するが、膨張後の膨張性樹脂の強度や密度が十分でない場合がある。膨張後の膨張性樹脂の強度や密度の向上は、樹脂の特性を改善することで行うことができるが、向上の程度には限界がある。また、こうした方法では、改良が必要な地盤に応じて膨張後の膨張性樹脂の強度や密度の向上の程度を調節するといったことはできない。
そこで本発明は、簡易な方法で膨張後の膨張性樹脂の強度や密度を向上させて地盤を改良する方法を提供することを目的とする。

上記の点に鑑みてなされた本発明の港湾の地盤を改良する方法は、請求項１記載の通り、膨張後の発泡ウレタンの密度を向上させるための第三成分を、発泡ウレタン１に対して０．１〜５０．０の重量比で加えた発泡ウレタン（ただしセメントは含まない）を、改良が必要な港湾の地盤の内部に充填して膨張させ、地盤の内部における膨張後の発泡ウレタンの密度を１０００〜１２００ｋｇ／ｍ ^３に向上させることによって地盤を改良することを特徴とする。
また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、第三成分が膨張後の発泡ウレタンよりも密度が高い粒状および／または粉末状の固形物質であることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な方法で膨張後の膨張性樹脂の強度や密度を向上させて地盤を改良することができる。本発明の方法では、改良が必要な地盤に応じて膨張後の膨張性樹脂の強度や密度の向上の程度を調節することができる。

本発明の地盤を改良する方法は、膨張後の膨張性樹脂の強度および／または密度を向上させるための第三成分を加えた膨張性樹脂を改良が必要な地盤の内部に充填して膨張させることを特徴とするものである。

本発明において、膨張性樹脂は、従来から地盤の改良のために用いられている発泡ウレタン等であってよい。中でも地球温暖化を引き起こすことなく環境に優しいノンフロン系膨張性樹脂が望ましい。ノンフロン系膨張性樹脂としては、フロンガスを発生することなく反応して発泡ウレタンとなる、ポリオールとイソシアネートからなる市販のもの等が挙げられる（具体的には日本パフテム株式会社のノンフロンポリオールＦＦ５０２０−ＵＣと同社のイソシアネートＮＰ−９０の組み合わせが例示される）。ノンフロン系膨張性樹脂は、ポリオールとイソシアネートからなるものの他、水とイソシアネートとの反応で炭酸ガス発泡するもの、液化炭酸ガスを利用して発泡させるもの、発泡特性を有する炭化水素系のもの等であってもよい。また、膨張した後に地盤よりも熱伝導率が低い特性を有するノンフロン系膨張性樹脂を用いることで、地盤の熱伝導率を低下させて断熱効果を獲得することもできる。

本発明において、膨張性樹脂に加える第三成分は、膨張性樹脂に加えることで膨張後の膨張性樹脂の強度や密度を向上させることができるものであれば材質や形状に特段の制限はない。その具体例としては、鉄鋼スラグ、鉄粉などの金属粉、土、砂、礫等の膨張後の膨張性樹脂よりも強度や密度が高い粒状や粉末状の固形物質（膨張性樹脂と反応性を有しないもの）が挙げられる。これらは膨張性樹脂のスコーチ（焦げ）の発生を抑制することができる点においても利点を有する。安価な第三成分を用いれば、膨張性樹脂の使用量の削減が可能になることで施工コストの削減を図ることができることに加え、その有効利用を図ることができる点において都合がよい。

膨張性樹脂に対する第三成分の添加は、例えば膨張性樹脂として上記のポリオールとイソシアネートからなるノンフロン系発泡ウレタンを用いる場合、通常、施工現場において、ポリオールとイソシアネートを１：０．８〜１．５の重量比で２０〜７０℃にて要時混合し、地盤の内部に充填して膨張させるので、ポリオールとイソシアネートを混合する際や混合した後に行えばよい。膨張性樹脂と第三成分は、改良が必要な地盤に応じて、例えば１：０．１〜５０．０の重量比で、膨張後の膨張性樹脂が所望する強度や密度となるように、具体的には例えば強度が５０〜２０００ｋＮ／ｍ^２になるようにや密度が２０〜１５００ｋｇ／ｍ^３になるように混合すればよい。第三成分を含む膨張後の膨張性樹脂は、例えば建築構造物の地盤の改良に用いる場合には強度が５０〜３００ｋＮ／ｍ^２が望ましく、道路の地盤の改良に用いる場合には強度が１３０〜１４００ｋＮ／ｍ^２が望ましく、港湾の地盤の改良に用いる場合には密度が１０００〜１２００ｋｇ／ｍ^３が望ましい。第三成分の膨張性樹脂に対する添加割合が少なすぎると膨張後の膨張性樹脂の強度や密度を向上させることができない恐れがある一方、添加割合が多すぎると膨張性樹脂の膨張に悪影響を及ぼす恐れがある。

第三成分を加えた膨張性樹脂を改良が必要な地盤の内部に充填して膨張させる方法は、自体公知の方法であってよい（例えば特許文献１）。第三成分を加えた膨張性樹脂は、改良が必要な地盤の内部において袋体に注入して膨張させてもよい（特開２００９−２９３２７７号公報）。

実施例１：
（実験の方法と結果）
日本パフテム株式会社のノンフロンポリオールＦＦ５０２０−ＵＣと同社のイソシアネートＮＰ−９０を常法に従って混合することで調製したノンフロン系発泡ウレタンに対し、第三成分として高炉水砕スラグを１：１の重量比で添加してよくかき混ぜてから発泡させたところ、得られた発泡後のウレタン（固化したウレタン）は、強度が約１９００ｋＮ／ｍ^２、密度が約３４０ｋｇ／ｍ^３であり、高炉水砕スラグを添加せずに発泡させたウレタンと比較すると、強度が約１．３倍、密度が約２．３倍であった。得られた発泡後のウレタンは、内部に高炉水砕スラグが分散したものであって、スコーチの発生は認められなかった。なお、発泡ウレタンに対して高炉水砕スラグを１：３０の重量比で添加しても、発泡ウレタンの発泡性に支障をきたすことはなく、発泡後のウレタンの強度と密度のさらなる向上を図ることができた。また、第三成分として高炉水砕スラグのかわりに珪砂を用いた場合、高炉水砕スラグを用いた場合と異なる程度で強度と密度の向上を図ることができた。いずれの第三成分を用いた場合でも、特許文献１に記載の方法に従って改良が必要な地盤の内部に充填して膨張させることで、地盤を改良することができた。
（まとめ）
膨張性樹脂に加える第三成分の種類と添加量の選択により、膨張後の膨張性樹脂の強度や密度の向上とその程度の調節を行うことができることがわかった。

実施例２：
特開２００９−２９３２７７号公報に記載の方法に従って地盤を改良した。具体的には、地盤に所定の孔径の穴を所定の深さ分だけ掘り、その穴に容量が穴の容量と同程度の麻袋または合成樹脂袋を袋体としてその開口部を上に向けて挿入した。袋体の開口部を縛った後、日本パフテム株式会社のノンフロンポリオールＦＦ５０２０−ＵＣと同社のイソシアネートＮＰ−９０を常法に従って混合することで調製したノンフロン系発泡ウレタンに対し、第三成分として高炉水砕スラグを１：１の重量比で添加してよくかき混ぜたものを、袋体に注入してその中で膨張させたところ、発泡ウレタンの膨張圧力は上方に逃げず、発泡ウレタンが袋体の中で膨張して穴全体が満遍なく膨張した発泡ウレタンで充填され、さらに発泡ウレタンを袋体の容量以上に膨張させることで、周辺地盤との密着性を高めて施工を完了した。

本発明は、簡易な方法で膨張後の膨張性樹脂の強度や密度を向上させて地盤を改良する方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。

Claims

膨張後の発泡ウレタンの密度を向上させるための第三成分を、発泡ウレタン１に対して０．１〜５０．０の重量比で加えた発泡ウレタン（ただしセメントは含まない）を、改良が必要な港湾の地盤の内部に充填して膨張させ、地盤の内部における膨張後の発泡ウレタンの密度を１０００〜１２００ｋｇ／ｍ^３に向上させることによって地盤を改良することを特徴とする港湾の地盤を改良する方法。
第三成分が膨張後の発泡ウレタンよりも密度が高い粒状および／または粉末状の固形物質であることを特徴とする請求項１記載の方法。