JP7265691B2 - 地盤改良方法 - Google Patents

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Description

本発明は、地盤改良方法、掘削スラリー用逸液防止材、掘削スラリー、掘削スラリーの土壌の掘削への使用及び掘削スラリーの製造方法に関する。
背景技術
建造物を建設する基礎を地盤改良する方法として、コンクリート製又は鋼管製の地盤改良コラムを地盤に打ち込む地盤改良方法や、地盤を掘削しながらセメントミルクなどのセメント系固化材を注入し、掘削土と前記セメントミルクなどのセメント系固化材とが混じり合って形成されるコラム状の地盤改良体を地盤中に直接形成する地盤改良方法が知られている。
また、基礎を地盤改良する方法の一つとして、地盤を掘削して縦穴を作製し、そこに鉄筋性の籠を挿入し、さらにコンクリートを注入することで地中にコンクリート杭を形成する場所打ち杭工法が知られている。
また、基礎杭を築造する基礎杭施工方法の一つに、プレボーリング根固め工法がある。これは、掘削液を注入しながら土壌をオーガで所定深度（支持層）まで掘削した後、根固め液を掘削先端部へ注入し、その後、オーガを引き上げながら杭周固定液を注入し、杭をこの掘削孔に建て込み、圧入又は軽打により根固め液中に定着させ、根固め液と杭周固定液の硬化によって杭と地盤を一体化させる方法である。
特開２０１８－１９３５１５号公報には、有機質軟弱地盤を改良するための腐植土用固化材が、セメントと高炉スラグと無水石膏とを含むこと、この高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が８０００ｃｍ２／ｇ以上であること、が開示されている。
発明の概要
地盤改良方法が土壌の掘削を伴う場合、土壌掘削時等に、土壌に供給されたスラリー（例えば、セメントミルクなどの固化材や掘削液など）が周辺の地盤に流出すると、より多くのスラリーが必要となり、経済的にも掘削作業効率的にも好ましくない。また、スラリーを有効に機能させる観点から、スラリーが掘削部の周囲地盤へ流出することは好ましくない。上記の特開２０１８－１９３５１５号公報に開示された技術は、掘削部の周囲地盤へのスラリー流出を抑制することに対しては十分とはいえない。
本発明は、土壌掘削時等に土壌に供給されたスラリーが掘削部の周囲地盤に流出することを抑制する地盤改良方法、掘削スラリー用逸液防止材、掘削スラリー、掘削スラリーの土壌の掘削への使用及び掘削スラリーの製造方法を提供する。
本発明は、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌を、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を含むスラリーを用いて掘削すること、を行う地盤改良方法であって、粉体（Ｐ）は、（Ａ）ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下の無機粉体〔以下（Ａ）成分という〕を含み、粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の割合が１０質量％以上であり、前記スラリーの水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が、７０質量％以上１５０質量％以下である、地盤改良方法に関する。
また、本発明は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で含む掘削スラリーに粉体（Ｐ）として用いられ、当該掘削スラリーが掘削部の周囲の地盤に流出することを防止する掘削スラリー用逸液防止材であって、（Ａ）成分を含み、（Ａ）成分が、粉体（Ｐ）に対して１０質量％以上の割合で用いられる、掘削スラリー用逸液防止材に関する。
また、本発明は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で含み、粉体（Ｐ）は、（Ａ）成分を１０質量％以上含む、掘削スラリーに関する。
また、本発明は、上記の掘削スラリーの、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌の掘削への使用に関する。
また、本発明は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で配合し、粉体（Ｐ）として、該粉体（Ｐ）に対して１０質量％以上の割合で（Ａ）成分を配合する、掘削スラリーの製造方法に関する。
本発明によれば、土壌掘削時に土壌に供給されたスラリーが掘削部の周囲地盤に流出することを抑制する地盤改良方法、掘削スラリー用逸液防止材、掘削スラリー、掘削スラリーの土壌の掘削への使用及び掘削スラリーの製造方法が提供できる。
図１は、実施例３－１ａ～３－１ｈにおける、粉体（Ｐ）中の（Ａ）成分の配合比と、比較例３－１ａのスラリー通過率（基準値）に対するスラリー通過率の割合との関係を示すグラフである。
発明を実施するための形態
本発明の地盤改良方法において、土壌に供給されたスラリーの流出が抑制される機構は定かではないが、スラリーに含まれる粉体（Ｐ）が、（Ａ）ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下の無機粉体〔以下（Ａ）成分という〕を含み、粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の割合が１０質量％以上であることで、この無機粉体が物理的に土壌の隙間を即座に封鎖してスラリーの逸液を抑制していると考えられる。特に、発明者らは、水に対して粉体（Ｐ）が少ない場合、スラリー中の粒子の運動性が高いことから、（Ａ）成分が素早く移動し、効率的に土壌の隙間を封鎖できることから、（Ａ）成分によるスラリーの逸液抑制効果が高くなることを見出した。そして、水に対して粉体（Ｐ）が少ない場合であっても、粉体（Ｐ）の量が所定の範囲を外れると、（Ａ）成分を用いてもスラリーの逸液抑制効果が向上しないことを見出した。一方で、発明者らは、水に対して粉体（Ｐ）が多い場合、一般にスラリーの粘性が高く、内部の粒子の運動性が低いことから、（Ａ）成分が効率的に土壌の隙間まで到達することができず（Ａ）成分による逸液抑制効果が発現しにくいことを見出した。すなわち、空気又は水分で満たされた空隙の多い土壌に対して、粉体（Ｐ）中の特定比表面積の無機粉体（Ａ）が土壌の隙間を封鎖し、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（（Ｗ）／（Ｐ））が特定範囲で無機粉体（Ａ）を効率的に土壌の隙間に到達させることができる。その結果として、スラリーの掘削部の周囲地盤への流出が抑制されると推察される。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものであり、所定の水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）のスラリーを用いた場合において、スラリーの硬化を待つことなくスラリーの逸液が抑制されるので、掘削時におけるスムーズな施工が可能となる。
本発明の地盤改良方法、掘削スラリー用逸液防止材、掘削スラリーは、比較的水の多いスラリーの流出抑制に有効であり、スラリーの流出を抑制することで、スラリーを有効に機能させることができる。
＜地盤改良方法＞
本発明の地盤改良方法は、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌を、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を含むスラリーを用いて掘削すること、を行う地盤改良方法であって、粉体（Ｐ）は、（Ａ）成分を含み、粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の割合が１０質量％以上であり、前記スラリーの水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が、７０質量％以上１５０質量％以下である。本発明の地盤改良方法に用いるスラリーとして、後に詳述する本発明の掘削スラリー用逸液防止材と水とを配合してなるスラリーが挙げられる。なお、本発明において質量比を「質量％」で表す場合、分母を１００とした場合の分子の比率を意味する。
水（Ｗ）は、清水や海水など、地盤改良の分野において使用される水が挙げられる。水（Ｗ）は、例えば、地下水、水道水、河川水、湖沼水、海水などが挙げられる。
粉体（Ｐ）は、無機粉体が挙げられる。粉体（Ｐ）は、スラリー中に固体として存在する。粉体（Ｐ）は、土木一般で使用される無機粉体、例えば、後に詳細に説明する（Ａ）成分で列挙された（１）～（４）の無機粉体が挙げられる。また、粉体（Ｐ）は、２０℃の水１００ｃｍ３に対する溶解度が、５以下の無機粉体が挙げられる。溶解度は、２０℃の水１００ｃｍ３に溶解し得る粉体（Ｐ）の質量（ｇ）の最大値である。（Ａ）成分の溶解度及び後述する（Ｂ）成分の溶解度も、粉体（Ｐ）の場合と同様の方法で求められる。
粉体（Ｐ）は、（Ａ）成分を含む。粉体（Ｐ）は、スラリーの逸液防止材として（Ａ）成分を含む。（Ａ）成分である無機粉体としては、特に限定されないが、以下の（１）～（４）の無機粉体から選択される１種以上の無機粉体を用いることができる。
（１）セメント、石膏などの水硬性粉体
（２）フライアッシュ、シリカフューム、火山灰、木質系バイオマス燃焼灰、けい酸白土などのポゾラン作用を持つ粉体
（３）石炭灰、高炉スラグ、けい藻土などの潜在水硬性粉体
（４）カオリン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルク、マイカ、ケイ酸カルシウム、セリサイト、ベントナイトなどのケイ酸塩
（Ａ）成分は、土壌への添加に対して安全でかつ工業的に安定して入手可能なものである観点から、前記（１）～（４）から選択される１種以上の無機粉体が好ましく、（３）石炭灰、高炉スラグ、けい藻土などの潜在水硬性粉体から選択される１種以上の無機粉体がより好ましく、高炉スラグがさらに好ましい。高炉スラグは、高炉水砕スラグ、高炉時徐冷スラグなどがある。
（Ａ）成分は、効率的に地盤の空隙を封鎖する観点から、ＢＥＴ比表面積が、１．２ｍ２／ｇ以上であり、好ましくは１．５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１．７ｍ２／ｇ以上、そして、スラリーの流出量抑制の観点から、５ｍ２／ｇ以下であり、好ましくは４．５ｍ２／ｇ以下、より好ましくは４ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは２ｍ２／ｇ以下、より更に好ましくは１．８ｍ２／ｇ以下である。ＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ流動法（１点法／多点法）、「JISZ8830:2013 ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」に基づいた方法により算出される。具体的には、ＢＥＴ比表面積は、MOUNTECH Co.,LTD製全自動比表面積測定装置「Macsorb」により算出される。（Ａ）成分は、地盤の隙間を物理的に閉塞してスラリーの地盤への流出を抑制する観点から、スラリーの混錬からスラリーが地盤に注入されるまでの時間（例えば、最大１時間程度）、ＢＥＴ比表面積が大きく変化しないものが好ましい。
（Ａ）成分の２０℃の水に対する溶解度は、土壌の間隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは５以下、より好ましくは３以下、更に好ましくは１以下である。
（Ａ）成分の平均粒子径は、スラリーが土壌に浸透することなく効率的に土壌の空隙を充填する観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、更に好ましくは１μｍ以上、そして、多数の粒子で緻密に土壌の空隙を充填する観点から、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下である。（Ａ）成分の平均粒子径は、HORIBA製 LA-920 レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置により算出される値である。なお、測定溶媒はエタノールである。
（Ａ）成分として、例えば、粒度分布が正規分布の粉体を用いることができ、変動係数が５０以下の粉体を用いることができる。
（Ａ）成分は、非多孔質粉体であることが好ましい。ここでいう非多孔質粉体とは、粒子表面が平滑であり、空孔等の微細構造が無いものをいう。一例として、クリンカーを粉砕して得られるセメント、高炉スラグを粉砕して得られる高炉スラグ微粉末など、産業上数センチ以上の大粒径で得られる原料を粉砕し、粉末化して製品化されたものが該当する。
粉体（Ｐ）は、（Ａ）成分に加えて、任意に（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が０．４ｍ２／ｇ以上１．０ｍ２／ｇ以下の無機粉体〔以下（Ｂ）成分という〕を含むことができる。
（Ｂ）成分である無機粉体としては、特に限定されず上記の（Ａ）成分で列挙された（１）～（４）の無機粉体から選択される１種以上の無機粉体を用いることができる。
（Ｂ）成分は、土壌への添加に対して安全でかつ工業的に安定して入手可能なものである観点から、（１）セメント、石膏などの水硬性粉体、（２）フライアッシュ、シリカフューム、火山灰、木質系バイオマス燃焼灰、けい酸白土などのポゾラン作用を持つ粉体、（３）石炭灰、高炉スラグ、けい藻土などの潜在水硬性粉体、（４）カオリン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルク、マイカ、ケイ酸カルシウム、セリサイト、ベントナイトなどのケイ酸塩から選択される１種以上の無機粉体が好ましい。（Ｂ）成分は、汎用的に入手できる観点から、例えば、セメント、石膏などが好ましく、セメントがより好ましい。セメントは、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、ビーライトセメント、中庸熱セメント、早強セメント、超早強セメント、耐硫酸塩セメントなどがある。
（Ｂ）成分は、（Ａ）成分との粉体混合性を確保する観点から、ＢＥＴ比表面積が、０．４ｍ２／ｇ以上であり、好ましくは０．５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは０．６ｍ２／ｇ以上、そして、土壌の比較的大きい空隙を効率的に封鎖する観点から、１．０ｍ２／ｇ以下であり、好ましくは０．９ｍ２／ｇ以下、より好ましくは０．８ｍ２／ｇ以下である。ＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ流動法（１点法／多点法）、「JISZ8830:2013 ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」に基づいた方法により算出される。具体的には、ＢＥＴ比表面積は、MOUNTECH Co.,LTD製全自動比表面積測定装置「Macsorb」により算出される。
（Ｂ）成分の２０℃の水に対する溶解度は、土壌の間隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは５以下、より好ましくは３以下、更に好ましくは１以下である。
（Ｂ）成分として、例えば、粒度分布が正規分布の粉体を用いることができ、変動係数が５０以下の粉体を用いることができる。
（Ｂ）成分は、非多孔質粉体であることが好ましい。ここでいう非多孔質粉体とは、粒子表面が平滑であり、空孔等の微細構造が無いものをいう。
スラリーは、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を含む。スラリー中、粉体（Ｐ）に対する水（Ｗ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）は、施工時のポンプ圧送性を確保し、かつスラリー中の粉体（Ａ）の運動性を高める観点から、７０質量％以上であり、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、そして、スラリー注入に伴う施工時間、材料費等の経済的な観点から、より少ないスラリー調製量で逸液防止を行う必要があるため、１５０質量％以下であり、好ましくは１４０質量％以下、より好ましくは１３０質量％以下、更に好ましくは１１０質量％以下である。このスラリーの水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）は、［〔スラリー中の水（Ｗ）の含有量（質量）〕／〔スラリー中の粉体（Ｐ）の含有量（質量）〕］×１００で算出される。また、この質量比（Ｗ）／（Ｐ）は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の配合量に基づいて算出できる。
粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の割合は、土壌の細かな空隙を効率的に封鎖する観点から、１０質量％以上であり、好ましくは２５質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、更に好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上、より更に好ましくは５５質量％以上、そして、様々な土壌に広く適用する観点から、１００質量％以下であり、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下である。粉体（Ｐ）として、例えば、粉体（Ｐ）中の（Ａ）成分の割合が１００質量％、すなわち、（Ａ）成分からなる粉体を用いることができる。なお、本発明では、（Ａ）成分や（Ｂ）成分等の配合量を、粉体（Ｐ）やスラリー中におけるそれぞれの含有量と見なすことができる（以下、同様である）。
また、粉体（Ｐ）は、（Ａ）成分と任意に（Ｂ）成分を含み、粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計割合は、土壌の細かな空隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上、そして、様々な土壌に広く適用する観点から、１００質量％以下であり、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下である。粉体（Ｐ）として、例えば、粉体（Ｐ）中の（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計割合が１００質量％、すなわち、（Ａ）成分と（Ｂ）成分からなる粉体を用いることができる。
スラリーが（Ｂ）成分を含む場合、（Ａ）成分の含有量と（Ｂ）成分の含有量の質量比（Ｂ）／（Ａ）は、土壌中の様々な空隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは０．４以上、より好ましくは０．６以上、更に好ましくは１以上、そして、土壌の大きい空隙と細かな空隙の両方を効率的に封鎖する観点から、好ましくは２．３以下、より好ましくは２以下、更に好ましくは１．５以下である。
スラリーは、逸液防止効果を確保する観点から、スラリー中の（Ａ）成分の含有量が、好ましくは６質量％以上、より好ましくは１２質量％以上、更に好ましくは１７質量％以上、そして、好ましくは５５質量％以下、より好ましくは５０質量％以下、更に好ましくは４４質量％以下である。
スラリーが（Ａ）成分と（Ｂ）成分を含む場合、スラリーは、逸液防止効果を確保する観点から、スラリー中の（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計含有量が、好ましくは６質量％以上、より好ましくは１２質量％以上、さらに好ましくは１７質量％以上、そして、好ましくは５５質量％以下、より好ましくは５０質量％以下、更に好ましくは４４質量％以下である。
スラリーは、施工時のスラリーのポンプ圧送性の確保及びスラリーによる閉塞を避ける観点から、ファンネル粘性（５００ｍｌ／５００ｍｌ）が、好ましくは１８０秒以下、より好ましくは１５０秒以下、更に好ましくは１２０秒以下である。ここで、ファンネル粘性とは、５００ｍｌの漏斗形の容器に入れたスラリーが５００ｍｌ吐出するに要した流出時間(秒)によって粘性を測定するマーシュファンネル粘度計を用いて測定された粘性である。ファンネル粘性は、例えば、マーシュファンネルビスコメーター(ファンネル)粘度計（型式：KS-192、メーカー：関西機器製作所、容量：５００ｍＬ）を用いたスラリー全量（５００ｍＬ）の流出時間によって測定できる。ファンネル粘性は、例えば、２０℃における測定値である。また、スラリーは、施工時のスラリーのポンプ圧送性を確保する観点から流出時間は短いほど好ましい。
スラリーは、更にその他の成分も含むことができる。例えば、ＡＥ剤、遅延剤、起泡剤、増粘剤、発泡剤、防水剤、流動化剤、分散剤などが挙げられる。スラリーは、水に溶解する成分を含んでもよい。
スラリーとして、例えば、地盤掘削時に土壌に供給される掘削スラリーが挙げられ、より具体的には、土壌の掘削時に用いられるベントナイト泥水や、掘削された土壌と混合される固化材スラリー（例えば、セメントミルクなど）などが挙げられる。
本発明の地盤改良方法として、例えば、スラリーを用いた土壌の掘削を伴う地盤改良方法が挙げられる。
本発明の地盤改良方法は、中層混合処理工法、深層混合処理工法、パワーブレンダー工法、既製杭の埋め込み工法、場所打ち杭工法などの工法といった、スラリーを用いて土壌を掘削することを行う工法に好ましく適用できる。本発明の地盤改良方法は、スラリーが掘削部の周囲地盤に流出することを抑制できる観点から、中層混合処理工法、深層混合処理工法、パワーブレンダー工法及び既製杭の埋め込み工法から選ばれる工法において更に好適に用いることができる。
例えば、中層混合処理工法の場合には、掘削潤滑及び硬化作用を有するスラリーの逸液を防止して、コラム状の地盤改良体を地盤中に直接形成できる。
また、例えば、既製杭の埋め込み工法の場合には、土壌掘削時のスラリーの逸液が防止され、根固め液及び杭周固定液の逸液を防止して、地盤に基礎杭を形成できる。
本発明の地盤改良方法は、土壌掘削中に、土壌に供給されたスラリーが掘削部から周囲の土壌に流出することを抑制するものであるから、空気又は水分で満たされた空隙の多い土壌に適する。施工機械が進入できる程度の硬さを持った土壌としての観点から、掘削対象とする土壌の密度は、０．４ｇ／ｃｍ３以上であり、そして、スラリーの流出がより顕著となる程度の空隙が存在する土壌である観点から、２．５ｇ／ｃｍ３以下である。土壌の密度は、０．４ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．６ｇ／ｃｍ３以上、更に好ましくは１．５ｇ／ｃｍ３以上、そして、２．５ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは２．０ｇ／ｃｍ３以下である。土壌の密度は、ＪＩＳ Ａ １２２５「土の湿潤密度試験方法」により測定される。本発明の地盤改良方法によれば、具体的に、砂礫や、有機物と水分を多量に含む泥炭土壌といった、構造的に隙間が多く、スラリーが流出しやすい土壌の掘削でも有効にスラリー又はスラリー中の液体成分が掘削部から周囲の土壌に流出することを抑制できる。
＜掘削スラリー用逸液防止材＞
本発明は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で含む掘削スラリーに粉体（Ｐ）として用いられ、当該掘削スラリーが掘削部の周囲の地盤に流出することを防止する掘削スラリー用逸液防止材であって、（Ａ）成分を含み、（Ａ）成分が、粉体（Ｐ）に対して１０質量％以上の割合で用いられる、掘削スラリー用逸液防止材（以下、逸液防止材という）を提供する。
本発明の逸液防止材は、任意に（Ｂ）成分を含んでもよい。また、本発明の逸液防止材として、例えば、（Ａ）成分を配合した逸液防止材又は（Ａ）成分と（Ｂ）成分を配合した逸液防止材が挙げられる。本発明では、逸液防止材を調製する際の（Ａ）成分及び（Ｂ）成分等の配合量を、粉体（Ｐ）や掘削スラリー中におけるそれぞれの含有量と見なすことができる（以下、同様である）。
本発明の逸液防止材における、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び粉体（Ｐ）等の具体例、好ましい態様は、本発明の地盤改良方法で述べたものと同じであり、粉体（Ｐ）に対する（Ａ）成分の使用割合、掘削スラリーの好ましい水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）等は、本発明の地盤改良方法のスラリーで述べたものと同じである。なお、本発明の逸液防止材を含んだ掘削スラリーが適用される土壌は、本発明の地盤改良方法で述べた土壌に対して有効であるが、対象とする土壌の密度や対象地盤は、上記のものに限定されるものではない。
本発明の逸液防止材中、（Ａ）成分の含有量は、土壌の細かな空隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上、そして、様々な土壌に広く適用する観点から、好ましくは１００質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下である。本発明の逸液防止材として、例えば、（Ａ）成分の含有量が１００質量％、すなわち、（Ａ）成分からなる逸液防止材を用いることができる。
また、本発明の逸液防止材は、（Ａ）成分と任意に（Ｂ）成分を含み、該逸液防止材中、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計含有量は、土壌の細かな空隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上、そして、様々な土壌に広く適用する観点から、１００質量％以下であり、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、更に好ましくは９５質量％以下である。本発明の逸液防止材として、例えば、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計含有量が１００質量％、すなわち、（Ａ）成分と（Ｂ）成分からなる逸液防止材を用いることができる。
本発明の逸液防止材が（Ｂ）成分を含む場合、（Ａ）成分の含有量と（Ｂ）成分の含有量の質量比（Ｂ）／（Ａ）は、土壌中の様々な空隙を効率的に封鎖する観点から、好ましくは０．４以上、より好ましくは０．６以上、更に好ましくは１以上、そして、土壌の大きい空隙と細かな空隙の両方を効率的に封鎖する観点から、好ましくは２．３以下、より好ましくは２以下、更に好ましくは１．５以下である。
本発明の逸液防止材は、従来のセメント分散剤、水溶性高分子化合物、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張材、防水剤、遅延剤、急結剤、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、防腐剤などの成分〔（Ａ）成分及び（Ｂ）成分に該当するものを除く〕を含むことができる。
本発明の逸液防止材は、水等に逸液防止材を混合した液体の状態、粉体などの固体の状態のいずれでもよく、粉体がより好ましい。
＜掘削スラリー＞
本発明は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で含み、粉体（Ｐ）は、（Ａ）成分を１０質量％以上含む、掘削スラリーを提供する。
本発明の掘削スラリーは、任意に（Ｂ）成分を含んでもよい。また、本発明の掘削スラリーとして、例えば、本発明の掘削スラリー用逸液防止材を配合してなる掘削スラリーを用いることができる。
本発明の掘削スラリーにおける（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び粉体（Ｐ）等の具体例、好ましい態様は、本発明の地盤改良方法で述べたものと同じであり、掘削スラリーの好ましい水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）や粘度等は、本発明の地盤改良方法のスラリーで述べたものと同じである。
本発明の掘削スラリーは、地盤改良用、杭基礎工事用、トンネル工事用などのいずれの分野においても有用である。本発明の掘削スラリーは、中層混合処理工法、深層混合処理工法、パワーブレンダー工法、既製杭の埋め込み工法、場所打ち杭工法といった工法に好適に用いることができる。本発明の掘削スラリーは、ペーストを注入する観点から、中層混合処理工法、深層混合処理工法、パワーブレンダー工法及び既製杭の埋め込み工法から選ばれる工法において更に好適に用いることができる。
また、本発明の掘削スラリーは、スラリーが掘削部の周囲地盤に流出することを抑制できる観点から、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌の掘削に対して使用することが好ましい。
すなわち、本発明は、上記本発明の掘削スラリーの、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌の掘削への使用を提供する。
〔掘削スラリーの製造方法〕
本発明は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で配合し、粉体（Ｐ）として、該粉体（Ｐ）に対して１０質量％以上の割合で（Ａ）成分を配合する、掘削スラリーの製造方法を提供する。
本発明の掘削スラリーの製造方法として、（Ａ）成分と（Ａ）成分以外の粉体（Ｐ）と水を混合する掘削スラリーの製造方法が挙げられる。本発明の掘削スラリーの製造方法として、本発明の掘削スラリー用逸液防止材と水を配合する、掘削スラリーの製造方法が挙げられる。
本発明の掘削スラリーの製造方法に用いられる（Ａ）成分、（Ｂ）成分、粉体（Ｐ）等の具体例、好ましい態様は、本発明の地盤改良方法で述べたものと同じであり、掘削スラリーの好ましい水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）や粘度等は、本発明の地盤改良方法のスラリーで述べたものと同じである。本発明の地盤改良方法のスラリーで述べた好ましい含有量は、本発明の掘削スラリーの製造方法の好ましい配合量である。更に、本発明の掘削スラリーの製造方法として、例えば、（Ａ）成分と任意の（Ｂ）成分と、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分以外の粉体（Ｐ）とを混合して、（Ａ）成分と任意の（Ｂ）成分とを含む掘削スラリーを製造する掘削スラリーの製造方法が挙げられる。
本発明の掘削スラリーの製造方法では、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）との混合は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び掘削スラリーの性能を低下させない範囲で任意の方法で行うことができる。
実施例
実施例又は比較例で用いた成分を以下に示す。
・（Ａ）成分
（Ａ１）高炉スラグ微粉末（日鉄セメント株式会社製 スピリッツ８０００）：ＢＥＴ比表面積１．７８ｍ２／ｇ
（Ａ２）高炉スラグ微粉末（日鉄セメント株式会社製 スピリッツ６０００）：ＢＥＴ比表面積１．２５ｍ２／ｇ
なお、ＢＥＴ比表面積はＢＥＴ流動法（１点法／多点法）、「JISZ8830:2013 ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」に基づいた方法によって直接求めることができるが、ブレーン比表面積とＢＥＴ比表面積の関係から間接的に求めることができる。一例として、高炉スラグ微粉末では、（Ａ１）、（Ａ２）及び下記の（Ｂ２）成分のブレーン比表面積とＢＥＴ比表面積の値の測定値に基づいて、以下のような線形近似式を導出し、この線形近似式によりブレーン比表面積からＢＥＴ比表面積を求めることができる。
・スピリッツ４０００：ブレーン比表面積＝４０００ｃｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積＝０．９４ｍ２／ｇ
・スピリッツ６０００：ブレーン比表面積＝６０００ｃｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積＝１．２５ｍ２／ｇ
・スピリッツ８０００：ブレーン比表面積＝８０００ｃｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積＝１．７８ｍ２／ｇ
ブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）＝４５９３．８×ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）－９４．４
・（Ｂ）成分
（Ｂ１）普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）：ＢＥＴ比表面積０．７２ｍ２／ｇ
（Ｂ２）高炉スラグ微粉末（日鉄セメント株式会社製 スピリッツ４０００）：ＢＥＴ比表面積０．９４ｍ２／ｇ
＜ＢＥＴ比表面積＞
（Ａ）成分及び（Ｂ）成分等のＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ流動法（１点法／多点法）、「JISZ8830:2013 ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」に基づいた方法により算出した。具体的には、MOUNTECH Co.,LTD製全自動比表面積測定装置「Macsorb」により、各成分のＢＥＴ比表面積を算出した。
＜実施例及び比較例＞
表１～３に示す組成の掘削スラリーをそれぞれ調製し、下記のスラリー通過率（％）及びスラリー通過率の割合（％）に基づいて掘削スラリー用逸液防止材の逸液防止効果の評価を行った。なお、表２、３において、配合比は、粉体（Ｐ）中の（Ａ）成分又は（Ｂ）成分の割合（質量％）に相当する。
〔掘削スラリーの調製方法〕
表１～３に示す配合比及び水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）となるように、水に（Ａ１）成分、（Ａ２）成分、（Ｂ１）成分又は（Ｂ２）成分を配合し、市販のハンドミキサーを用いて１分間混錬し、掘削スラリーを得た。
〔スラリー通過率〕
まず、内径２５ｍｍ、高さ４００ｍｍのガラス製カラムにガラスフィルターＧ１（ＪＩＳ細孔の大きさ；１００～１２０μｍ）のフィルターとコックを取り付けた。このカラムに３号珪砂を１００ｇ詰めた。珪砂の密度を、ＪＩＳ Ａ １２２５「土の湿潤密度試験方法」にしたがって測定したところ、２．０ｇ／ｃｍ３であった。
次に、カラムのコックを閉めた状態で、カラムに表１～３に示す組成で調製された掘削スラリーを１００ｇ添加し、添加後コックを開いた。コックを開いた時点を計測開始時間とし、計測開始時間から１０分間にコックから流れ出た掘削スラリーの質量（ｇ）を計測した。そして、カラムに添加された掘削スラリーの質量（ｇ）に対する、１０分間にコックから流れ出た掘削スラリーの質量（ｇ）の割合（質量％）を算出し、この割合をスラリー通過率（％）とした。結果を表１～３に示す。スラリー通過率が低いほど、逸液防止材による掘削スラリーの逸液防止効果が高い。そして、各実施例のスラリーは、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が、掘削スラリーに適した粘度（例えば、ファンネル粘性（５００ｍｌ／５００ｍｌ）が１８０秒以下）を達成しやすい質量比でありながら、逸液防止効果が高く、使用した粉体（Ｐ）も掘削スラリーとして用いられる成分であるので、土壌の掘削時の掘削スラリーとしてその機能を損なわずに使用できると考えられる。
また、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が同じ掘削スラリーにおいて、（Ａ）成分を含まない掘削スラリーのスラリー通過率を基準値として、この基準値に対する掘削スラリー通過率の割合（％）をそれぞれ算出した。スラリー通過率の割合（％）を表２～３に示す。また、表３の比較例３－１ａのスラリー通過率を基準値とした場合の、粉体（Ｐ）中の（Ａ）成分の配合比と、この基準値に対する実施例３－１ａ～３－１ｈのスラリー通過率の割合との関係を図１に示す。
表２、３のスラリー通過率の割合（％）の結果より、本発明の逸液防止材は、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が同じ掘削スラリーでも、（Ａ）成分の影響によりその逸液が効果的に防止されることがわかる。例えば、図１に示すように、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が１００の掘削スラリーにおいて、（Ａ）成分の配合比が０の場合（比較例３－１ａ、基準値）と比較して、（Ａ）成分の配合比が１０質量％の場合（実施例３－１ｈ）は、基準値に対するスラリー通過率の割合が大幅に減少した。したがって、実施例３－１ａ～３－１ｈの掘削スラリーを用いることで、掘削部周囲地盤への掘削スラリーの流出を抑制し、掘削時におけるスムーズな施工ができると考えられる。
Figure 0007265691000001
Figure 0007265691000002
Figure 0007265691000003

Claims (15)

  1. 密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌を、水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を含むスラリーを用いて掘削すること、を行う地盤改良方法であって、
    粉体（Ｐ）は、（Ａ）ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下の無機粉体〔以下（Ａ）成分という〕を含み、
    粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の割合が１０質量％以上であり、
    前記スラリーの水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ）／（Ｐ）が、７０質量％以上１５０質量％以下である、
    地盤改良方法。
  2. 粉体（Ｐ）は、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が０．４ｍ２／ｇ以上１．０ｍ２／ｇ以下の無機粉体〔以下（Ｂ）成分という〕を含む、請求項１に記載の地盤改良方法。
  3. （Ｂ）成分は、セメントである、請求項２に記載の地盤改良方法。
  4. 粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計含有量が７０質量％以上である、請求項２又は３に記載の地盤改良方法。
  5. 粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の含有量と（Ｂ）成分の含有量の質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．４以上２．３以下である、請求項２～４のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  6. スラリー中の（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計含有量が１２質量％以上５５質量％以下である、請求項２～５のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  7. 前記地盤改良方法は、中層混合処理工法又は深層混合処理工法である、請求項１～６のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  8. 粉体（Ｐ）中、（Ａ）成分の割合が３０質量％以上である、請求項１～７のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  9. （Ａ）成分は、高炉スラグである、請求項１～８のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  10. スラリー中の（Ａ）成分の含有量が、６質量％以上５５質量％以下である、請求項１～９のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  11. 中層混合処理工法、深層混合処理工法、パワーブレンダー工法及び既製杭の埋め込み工法から選ばれる工法である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の地盤改良方法。
  12. 水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で含む掘削スラリーに粉体（Ｐ）として用いられ、当該掘削スラリーが掘削部の周囲の地盤に流出することを防止する掘削スラリー用逸液防止材であって、
    （Ａ）ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下の無機粉体〔以下（Ａ）成分という〕を含み、
    （Ａ）成分が、粉体（Ｐ）に対して１０質量％以上の割合で用いられる、
    掘削スラリー用逸液防止材。
  13. 水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で含み、
    粉体（Ｐ）は、（Ａ）ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下の無機粉体を１０質量％以上含む、
    掘削スラリー。
  14. 請求項１３に記載の掘削スラリーの、密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下の土壌の掘削への使用。
  15. 水（Ｗ）と粉体（Ｐ）を、７０質量％以上１５０質量％以下の質量比（Ｗ）／（Ｐ）で配合し、
    粉体（Ｐ）として、該粉体（Ｐ）に対して１０質量％以上の割合で（Ａ）ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下の無機粉体を配合する、
    掘削スラリーの製造方法。
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