JP6683905B1 - 地盤改良工事の施工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(d)前記(c)にて求めたセメントスラリの純加水量が同じになる水セメント比のセメントスラリを、複数のセメント添加量にて前記試料土に対し添加・撹拌混合処理した安定処理土による供試体を作製し、その供試体による強度試験より得られたセメント添加量と当該安定処理土の強度との相関より、前記安定処理土の強度を前記地盤改良工事の目的に適う強度へと増加させるに必要なセメント添加量を求める工程。
(f)前記(d)にて求めたセメント添加量と前記(e)にて求めたセメントスラリの全添加水量を下記式に代入して、撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値が前記目標流動値となるセメントスラリの水セメント比を求める工程。
(g)前記(d)にて求めたセメント添加量と、前記(f)にて求めた水セメント比によるセメントスラリにて、前記地盤改良工事の施工をする工程。
・セメントスラリ:粉体状のセメントと水が混練りされたスラリ状の固化材をいう。
一般的に言われているセメント(紛体状の固化材)の吸水率は、セメントと水の混練りに始まり、セメントの水和反応が概ね終了するまでの期間(約30日〜60日)に吸水する吸水量より求めた吸水率であって、セメント重量の概ね36%〜40%と言われている。
ここで述べるセメントの短時間吸水率を求める試験は、水とセメントを混練りしたセメントスラリの製造から、混練り後のセメントスラリと試料土を攪拌混合処理した安定処理土の、攪拌混合処理直後の流動値を測定するまでの概ね5分〜15分の短時間に当該セメントが吸水した吸水量(短時間吸水量)を求め、その短時間吸水量より前記短時間吸水率を求める試験である。
湿潤密度:1.543g/cm3
含水比:80.8%
・セメントの種類:A社製高炉セメント
・セメント添加量:100kg/m3、150kg/m3、200kg/m3、250kg/m3による、複数の添加量(4添加量)とする。
前記複数のセメント添加量にて、撹拌混合処理直後の安定処理土のTF値が120mm(目標流動値)になると思われる水セメント比を推定し、その水セメント比を包含する複数の水セメント比における安定処理土の、撹拌混合処理直後のテーブルフロー試験(以下、「TF試験」と言う。)を行い、前記複数のセメント添加量ごとの水セメント比に対するそれぞれのTF値を測定する。なお、このTF値の測定に要した時間(セメントスラリの製造からTF値の測定を終えるまでの時間)は、一試料あたり、10分から12分であった。前記流動値の測定結果は、表1に示す。
=100×(190/100)=190リットル/m3
(3)セメントの短時間吸水率の検証
前記セメントの短時間吸水率試験の結果より、前記短時間吸水率を36%と仮定したうえで、前記短時間吸水率を検証する。
以下にて、前記全添加水量(表3参照)より、前記短時間吸水率を36%と仮定したときの短時間吸水量と純加水量を求める。前記純加水量は、前記全添加水量から当該セメントが短時間に吸水した吸水量(短時間吸水量)を差し引いた吸水量であって、下記式2より求められる。
前記式2および式3にて求めた、複数のセメント添加量(それぞれのセメント添加量)ごとにおける複数の短時間吸水量(それぞれの短時間吸水量)と複数の純加水量(それぞれの純加水量)を、表4に示す。
純加水量=190−36=154リットル/m3
・前記複数のセメント添加量ごとによる、それぞれの純加水量の差の総和を求める。
前記式4に、前述にて求めたそれぞれの純加水量(表4参照)を代入すると以下のようになる。
・短時間吸水率の検証
前述のそれぞれの純加水量ごとの差の総和は、88リットル/m3となった。これは、当該セメントの短時間吸水率が、先に仮定した36%よりも小さいことを示すものである。例えば、仮定した短時間吸水率と当該セメントの短時間吸水率が合致もしくは概ね近似していれば、それぞれの純加水量ごとの差の総和はゼロ(0)もしくは限りなくゼロ(0)に近い値となる。すなわち、それぞれの純加水量ごとの差の総和がゼロ(0)もしくは限りなくゼロ(0)に近い値となることは、それぞれの純加水量ごとの差の総和が0(ゼロ)を含む極小の値となることを意味する。
前記式4に式5を代入すると、それぞれの純加水量ごとの差の総和を示す式は、以下のように表わされる。
前記式6に、TF値が120mm(任意の目標流動値)となるときのセメント添加量ごとによるそれぞれの全添加水量(表3参照)と、その時のそれぞれのセメント添加量を代入すると、以下の式となる。
={3(190−100x)+2(204−150x)+(206−200x)}−{(204−150x)+2(206−200x)+3(220−250x)}
=500x−92
前述のそれぞれの純加水量ごとの差の総和がゼロ(0)となる式は、以下に示す式となる。
式7より、xを求める。
上記より、この度の試験に供したA社製の高炉セメントの短時間吸水率は、18.4%となる。
前記(4)にて求めた短時間吸水率(18.4%)の検証を以下にて行う。
前記短時間吸水率を18.4%とした場合、それぞれの純加水量ごとの差の総和は−0.2リットル/m3となった。この値を、小数点以下第一位にて四捨五入するとゼロ(0)となり、限りなくゼロ(0)に近く、概ねゼロ(0)となる値と言える。よって、前記A社製の高炉セメントの短時間吸水率は概ね18.4%と求められる。
A社、B社、C社の三社が出荷している三種類のセメント(高炉セメント、特殊土用固化材、高有機質土用固化材)について、前述同様に撹拌混合処理直後の安定処理土のTF試験を行い、表6に示す結果が得られた。
セメントと水を混練りしたセメントスラリを原地盤中に吐出して、そのセメントスラリと原地盤との撹拌混合処理にて原地盤の強度増加を図る地盤改良工事の施工に先立って実施する配合試験にて、前記短時間吸水率(25%)を引用した実施例を以下に示す。なお、実施例にて使用する試料土(原土)とセメントは、前述の短時間吸水率試験にて使用した試料土(埼玉県大宮市産、粘性土)およびセメント(A社製高炉セメント)とする。
安定処理土の目標強度:一軸圧縮強さにて500kN/m2(σ28)
上記条件より、この配合試験での暫定添加量は、150kg/m3とする。
前記暫定添加量(150kg/m3)にて当該安定処理土の撹拌混合処理直後のTF値が概ね120mmになると思われる水セメント比を推定し、その水セメント比を包含する複数の水セメント比(130%、180%、230%)によるセメントスラリにて、前記試料土に前記暫定添加量(150kg/m3)相当量のセメント添加量を添加・撹拌混合処理したうえで、その安定処理土による攪拌混合処理直後の安定処理土の流動試験(TF試験)を行う。前記TF試験の結果を表8に示す。
・セメント添加量150kg/m3における短時間吸水量を、当該セメントの短時間吸水率を25%として求める。
・純加水量を求める。
以上より、前記試料土の攪拌混合処理直後の安定処理土の目標流動値を、TF値にて120mmとするに必要なセメントスラリの純加水量は166.5リットル/m3となる。
以下にて、前記純加水量(166.5リットル/m3)を一定とする配合試験の実施例を述べる。
100kg/m3添加の場合:100×(25/100)=25.0リットル/m3
150kg/m3添加の場合:150×(25/100)=37.5リットル/m3
200kg/m3添加の場合:200×(25/100)=50.0リットル/m3
250kg/m3添加の場合:(250×(25/100)=62.5リットル/m3
・前記複数のセメント添加量におけるそれぞれの全添加水量を求める。
100kg/m3添加の場合:166.5+25.0=191.5リットル/m3
150kg/m3添加の場合:166.5+37.5=204.0リットル/m3
200kg/m3添加の場合:166.5+50.0=216.5リットル/m3
250kg/m3添加の場合 166.5+62.5=229.0リットル/m3
前記それぞれの全添加水量における水セメント比を求める。
100kg/m3添加の場合:(191.5/100)×100≒192%
150kg/m3添加の場合:(204.0/150)×100=136%
200kg/m3添加の場合:(216.5/200)×100=108%
250kg/m3添加の場合:(229.0/250)×100=92%
・純加水量を一定とする配合試験
前記式10で求めた複数のそれぞれの水セメント比(192%、136%、108%、92%)によるセメントスラリにて、当該試料土に、100kg/m3、150kg/m3、200kg/m3、250kg/m3のセメント添加量を添加・撹拌混合処理した安定処理土による一軸圧縮試験用の供試体を作製し、所定の標準養生後、一軸圧縮試験を行う、純加水量を一定とする配合試験を、以下に述べる。なお、この配合試験における安定処理土の撹拌混合処理直後のTF値は、前記いずれのセメント添加量においても概ね120mmとなる。
=166.5+{178×(25/100)}≒211リットル/m3
水セメント比=(全添加水量/セメント添加量)×100‥‥(12)
=(211/178)×100=118.5≒119%
上記より、前記試料土(原土)と水セメント比119%のセメントスラリにて178kg/m3のセメント添加量を添加・撹拌混合処理することで、当該安定処理土の攪拌混合処理直後のTF値(流動値)は概ね120mmとなり、且つ、所定養生後の一軸圧縮強さは、概ね500kN/m2となる。
(1)水セメント比を一定とする配合試験
前述の実施例では、純加水量を一定とする配合試験例を述べたが、以下では、水セメント比を一定とする配合試験例について述べる。
いずれのセメント添加量(100kg/m3、150kg/m3、200kg/m3、250kg/m3)においても、前記暫定添加量(150kg/m3)にて、撹拌混合処理直後の流動値が目標流動値となる水セメント比を、先に求めた水セメント比(136%)によるセメントスラリにて、添加・撹拌混合処理した安定処理土による一軸圧縮試験用の供試体を作製し、所定時間の標準養生後、一軸圧縮試験を行うべく、水セメント比を一定とする配合試験を、以下に述べる。
・撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値(TF値)
試料土と水セメント比136%のセメントスラリにて、全てのセメント添加量で撹拌混合した結果、撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値は、以下に示すTF値となった。
150kg/m3の場合のTF値;120mm
200kg/m3の場合のTF値:126mm
250kg/m3の場合のTF値 132mm
撹拌混合処理直後の目標TF値は120mmであったが、セメント添加量が100kg/m3時には目標TF値よりも低い114mmとなり、セメント添加量が200kg/m3および250kg/m3時では目標TF値よりも高いTF値を示す結果となり、撹拌混合処理直後のTF値は、114mm〜132mmの範囲にばらつく結果となった。
純加水量を一定とする配合試験と水セメント比を一定とする配合試験による試験結果を、表11に示す。
先に求めた純加水量を一定とする配合試験の水セメント比(119%)と、水セメント比を一定とする配合試験の水セメント比(136%)による、撹拌混合処理直後の安定処理土のTF値は、前者は120mm、後者は127mmとなった。純加水量を一定とする配合試験は目標流動値となったが、水セメント比を一定とする配合試験では目標流動値を大きく上回る結果となった。
安定処理土の目標強度を得るに必要なセメント添加量は、純加水量を一定とする配合試験は178kg/m3、水セメント比を一定とする配合試験は204kg/m3となり、適切な短時間吸水率を適用した純加水量を一定とする配合試験を行うことにより、経済的なセメント添加量の決定が可能となった。
Claims (5)
- セメントと水を混練りしたセメントスラリを原地盤中に吐出して、そのセメントスラリと原地盤との撹拌混合処理にて安定処理土を造成する地盤改良工事の施工方法において、
前記地盤改良工事は、セメントスラリと原地盤との撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値について予め目標流動値を定めておいてその施工を行うものである一方、
前記撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値を前記目標流動値にするセメントスラリの水セメント比と、前記安定処理土の強度を前記地盤改良工事の目的に適う地盤強度へと増加させるのに必要なセメント添加量を、前記地盤改良工事の施工に先立って実施する配合試験にて求めるものであり、
前記地盤改良工事の施工は、次の(a)〜(g)に示す工程を含むことを特徴とする地盤改良工事の施工方法。
(a)前記原地盤より採取した試料土の土質性状と前記地盤改良工事の施工に使用予定のセメントより、前記安定処理土の強度を前記地盤改良工事の目的に適う地盤強度へと増加させるに必要と思われるセメント添加量を前記配合試験での暫定添加量とする工程。
(b)前記暫定添加量のもとで前記試料土に対し複数の水セメント比によるセメントスラリを添加・撹拌混合処理した安定処理土の撹拌混合処理直後の流動値を測定し、前記複数の水セメント比と前記測定した流動値との相関より、その流動値が前記目標流動値となるときの水セメント比を求める工程。
(c)前記暫定添加量と、前記(b)にて求めた水セメント比と、水とセメントを混練りしたセメントスラリの製造から、そのセメントスラリと原地盤より採取した試料土を撹拌混合処理した安定処理土の撹拌混合処理直後の流動値を測定するまでの短時間に当該セメントが吸水する短時間吸水量と、より求めたセメントの短時間吸水率を、それぞれ下記式に代入して、撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値が前記目標流動値となるときのセメントスラリの純加水量を求める工程。
セメントスラリの純加水量={暫定添加量×(水セメント比/100)}−{暫定添加量×(セメントの短時間吸水率/100)}
(d)前記(c)にて求めたセメントスラリの純加水量が同じになる水セメント比のセメントスラリを、複数のセメント添加量にて前記試料土に対し添加・撹拌混合処理した安定処理土による供試体を作製し、その供試体による強度試験より得られたセメント添加量と当該安定処理土の強度との相関より、前記安定処理土の強度を前記地盤改良工事の目的に適う強度へと増加させるに必要なセメント添加量を求める工程。
(e)前記(c)にて求めたセメントスラリの純加水量と、前記(d)にて求めたセメント添加量と、前記セメントの短時間吸水率を、それぞれ下記式に代入して、セメントスラリの純加水量が同じになる当該セメントスラリの全添加水量を求める工程。
セメントスラリの全添加水量=純加水量+{セメント添加量×(セメントの短時間吸水率/100)
(f)前記(d)にて求めたセメント添加量と前記(e)にて求めたセメントスラリの全添加水量を下記式に代入して、撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値が前記目標流動値となるセメントスラリの水セメント比を求める工程。
セメントスラリの水セメント比=(全添加水量/セメント添加量)×100
(g)前記(d)にて求めたセメント添加量と、前記(f)にて求めた水セメント比によるセメントスラリにて、前記地盤改良工事の施工をする工程。 - セメントと水を混練りしたセメントスラリを原地盤中に吐出して、そのセメントスラリと原地盤との撹拌混合処理にて安定処理土を造成する地盤改良工事の施工方法において、
前記地盤改良工事は、セメントスラリと原地盤との撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値について予め目標流動値を定めておいてその施工を行うものである一方、
前記撹拌混合処理直後の安定処理土の流動値を前記目標流動値にするセメントスラリの水セメント比と、前記安定処理土の強度を前記地盤改良工事の目的に適う地盤強度へと増加させるのに必要なセメント添加量を、前記地盤改良工事の施工に先立って実施する配合試験にて求めるものであり、
前記配合試験は、水とセメントを混練りしたセメントスラリの製造から、そのセメントスラリと原地盤より採取した試料土を撹拌混合処理した安定処理土の撹拌混合処理直後の流動値を測定するまでの短時間に当該セメントが吸水する短時間吸水量より求めたセメントの短時間吸水率を用いて、前記水セメント比とセメント添加量を求めるものであって、
前記セメントの短時間吸水率は、次の(h)〜(m)に示す工程にて求めることを特徴とする地盤改良工事の施工方法。
(h)任意の原地盤から採取した試料土とセメントスラリを撹拌混合処理した安定処理土の撹拌混合処理直後の流動値を測定するにあたり、
その流動値の目標流動値を任意の値に設定したうえで、前記試料土と複数の水セメント比のセメントスラリを複数のセメント添加量にて添加・撹拌混合処理した安定処理土のそれぞれについて撹拌混合処理直後の流動値を測定する工程。
(i)前記(h)における複数の水セメント比と前記(h)で測定した流動値に基づいて、前記任意に設定した目標流動値となるときの水セメント比を前記複数のセメント添加量ごとに求める工程。
(j)前記(h)における複数のセメント添加量と前記(i)で求めた複数の水セメント比によるセメントスラリの全添加水量を前記複数のセメント添加量ごとに求める工程。
(k)前記(j)で求めた複数の全添加水量と、前記複数のセメント添加量およびセメントの吸水率を下記式に代入して、前記複数のセメント添加量ごとのそれぞれの純加水量を個別に求める工程。
それぞれの純加水量=全添加水量−(セメント添加量×セメントの吸水率/100)
(l)前記(k)で求めたそれぞれの純加水量より、それぞれの純加水量ごとの差の総和を求め、その差の総和が0(ゼロ)を含む極小の値となるときのセメントの吸水率を求める工程。
(m)前記(l)で求めたセメントの吸水率を百分率(%)で表した値を当該セメントの短時間吸水率とする工程。 - 前記(l)におけるセメントの吸水率を求めるにあたり、
前記それぞれの純加水量について、セメント添加量aの純加水量はa、セメント添加量bの純加水量はb、セメント添加量cの純加水量はc、セメント添加量dの純加水量はdとしたとき、
下記式にて、前記それぞれの純加水量ごとの差の総和が0(ゼロ)を含む極小の値となるときの吸水率を求め、その吸水率を百分率(%)で表したうえで当該セメントの短時間吸水率とすることを特徴とする請求項2に記載の地盤改良工事の施工方法。
それぞれの純加水量の差の総和=(純加水量a−純加水量b)+(純加水量a−純加水量c)+(純加水量a−純加水量d)+(純加水量b−純加水量c)+(純加水量b−純加水量d)+(純加水量c−純加水量d) - 前記(l)におけるセメントの吸水率を求めるにあたり、
前記複数のセメント添加量をそれぞれa、b、c、dとし、当該セメントの吸水率の1/100をxとしたとき、下記式におけるそれぞれの純加水量の差の総和が0(ゼロ)を含む極小の値となるときのxの値を求め、その値を百分率(%)で表した数値を当該セメントの短時間吸水率とすることを特徴とする請求項2に記載の地盤改良工事の施工方法。
それぞれの純加水量ごとの差の総和={(aの全添加水量−a×x)−(bの全添加水量−b×x)}+{(aの全添加水量−a×x)−(cの全添加水量−c×x)}+{(aの全添加水量−a×x)−(dの全添加水量−d×x)}+{(bの全添加水量−b×x)−(cの全添加水量−c×x)}+{(bの全添加水量−b×x)−(cの全添加水量−c×x)}+{(cの全添加水量−c×x)−(dの全添加水量−d×x)} - 前記セメントの短時間吸水率を、当該セメントの重量あたり17%〜30%相当量とすることを特徴とする請求項1または2に記載の地盤改良工事の施工方法。
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