JP7402836B2 - Method for producing aerated cement milk - Google Patents

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Description

この発明は、気泡含有セメントミルクの生成方法に関する。 The present invention relates to a method for producing aerated cement milk.

建設工事等の工事現場においては、地盤の掘削作業時に工事現場の隣接地側から工事現場側へ土砂が崩壊するのを防止する土留め壁を構築するための柱列杭や、建物を支持するための支持杭が形成される。この杭の施工方法として、例えば下記特許文献1に示す方法がある。この施工方法においては、地盤に掘削した掘削穴の中に、セメント、水、及び、ベントナイトを主成分とするセメントミルクを注入し、掘削に伴って生じた掘削土とセメントミルクを撹拌混合したソイルセメントからなる柱状体を形成する。そして、このソイルセメントが固化する前に掘削穴にH形鋼などの芯材を挿入して、芯材が埋設された柱状体を構築している(特許文献1の段落0017~0037、図1~図3など参照)。 At construction sites, pillar piles are used to construct earth retaining walls to prevent soil from collapsing from adjacent land to the construction site during ground excavation work, and to support buildings. Support piles are formed for this purpose. As a construction method for this pile, for example, there is a method shown in Patent Document 1 below. In this construction method, cement, water, and cement milk, whose main ingredients are bentonite, are poured into an excavated hole in the ground, and the excavated soil produced during the excavation is mixed with the cement milk. Forms columns made of cement. Then, before this soil cement solidifies, a core material such as an H-shaped steel is inserted into the excavated hole to construct a columnar body in which the core material is buried (paragraphs 0017 to 0037 of Patent Document 1, Figure 1 (See Figure 3, etc.)

特開2012-107444号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-107444

特許文献1に係る土留め壁の構築方法においては、セメントミルク中の水分が掘削穴の内壁に吸収されることによってその内壁が緩みやすく、その一部が柱状体側に崩壊することがある。この崩壊が生じると、ソイルセメントが固化した後の柱状体の強度が不足したり、掘削穴の底部に崩壊した土砂が堆積して、掘削穴への芯材の挿入が困難となったりする等の問題が生じ得る。 In the method for constructing an earth retaining wall according to Patent Document 1, moisture in cement milk is absorbed into the inner wall of the excavated hole, which tends to loosen the inner wall, and a part of the wall may collapse toward the columnar body. When this collapse occurs, the strength of the columnar body may be insufficient after the soil cement has solidified, or the collapsed earth and sand may accumulate at the bottom of the excavation hole, making it difficult to insert the core material into the excavation hole. problems may arise.

そこで、この発明は、掘削穴の内壁が柱状体側に崩壊するのを防止することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to prevent the inner wall of the excavated hole from collapsing toward the columnar body.

上記の課題を解決するため、この発明は、地盤に所定深さの掘削穴を形成する掘削工程と、起泡剤によって生成した気泡を含む気泡含有セメントミルクを前記掘削穴に注入しながら前記掘削工程に伴って生じた掘削土と撹拌混合して、前記気泡を含むソイルセメントからなる柱状体を形成する柱状体形成工程と、を有し、前記気泡の内圧を前記掘削穴の内壁に作用させて、該掘削穴の内壁の前記柱状体側への崩壊を防止した杭施工方法を構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes an excavation process of forming an excavation hole of a predetermined depth in the ground, and an excavation step in which aerated cement milk containing air bubbles generated by a foaming agent is injected into the excavation hole. a columnar body forming step of forming a columnar body made of soil cement containing air bubbles by stirring and mixing with the excavated soil generated in the process, and causing the internal pressure of the air bubbles to act on the inner wall of the excavation hole. Thus, a pile construction method was constructed that prevented the inner wall of the excavated hole from collapsing toward the columnar body.

ソイルセメント中に導入された気泡は、その直径が小さいほど、この気泡の周囲の圧力に対する内圧(ゲージ圧)が高い状態で安定的に保持することができる性質を有している。掘削穴の内壁は、この内壁と接触する気泡の内圧によって径方向外向きに押圧されている。このため、この押圧によって掘削穴の内壁が柱状体側に崩壊するのを防止することができる。 The smaller the diameter of the air bubbles introduced into the soil cement, the more stable the internal pressure (gauge pressure) relative to the surrounding pressure of the air bubbles can be maintained. The inner wall of the excavated hole is pressed radially outward by the internal pressure of the bubble in contact with the inner wall. Therefore, it is possible to prevent the inner wall of the excavated hole from collapsing toward the columnar body due to this pressing force.

前記構成においては、前記気泡の直径が、20μm以上500μm以下の範囲であるのが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the diameter of the bubbles is in a range of 20 μm or more and 500 μm or less.

このようにすると、掘削穴の内壁の崩壊防止に必要な押圧力を気泡からその内壁に向かって作用させることができる。 In this way, the pressing force necessary to prevent the inner wall of the excavated hole from collapsing can be applied from the bubbles toward the inner wall.

また、この発明においては、大気圧よりも高圧の圧縮気体と起泡剤によって気泡を生成する気泡生成工程と、前記気泡を微細化手段に通して微細化する第一微細化工程と、微細化された前記気泡をその内圧で破裂させてさらに微細な気泡とする第二微細化工程と、前記第二微細化工程によって微細化された気泡とセメントミルクとを混合する混合工程と、を有する気泡含有セメントミルクの生成方法を構成した。 Further, in this invention, a bubble generation step of generating bubbles using a compressed gas having a pressure higher than atmospheric pressure and a foaming agent, a first micronization step of passing the bubbles through a micronization means and micronization, and a second refining step in which the bubbles are ruptured by their internal pressure to become even finer bubbles; and a mixing step in which the air bubbles refined in the second refining step are mixed with cement milk. A method for producing containing cement milk was constructed.

上記の杭施工方法においては、既述の通り、気泡の直径を小さくするほど気泡の内圧が高い状態で安定的に保持することができるが、微細な気泡を形成するのは容易ではない。そこで、第一微細化工程と第二微細化工程の2工程を順次行った後にセメントミルクを混合することによって、微細な気泡が混合されたセメントミルクを容易に形成することができる。 In the above pile construction method, as described above, the smaller the diameter of the bubbles, the more stable the internal pressure of the bubbles can be maintained, but it is not easy to form fine bubbles. Therefore, by sequentially performing the two steps of the first micronization step and the second micronization step and then mixing the cement milk, cement milk mixed with fine air bubbles can be easily formed.

前記構成においては、前記第二微細化工程後の気泡の直径が、20μm以上500μm以下の範囲であるのが好ましい。 In the above structure, it is preferable that the diameter of the bubbles after the second refinement step is in the range of 20 μm or more and 500 μm or less.

このようにすると、既述の通り、掘削穴の内壁の崩壊防止に必要な押圧力を気泡からその内壁に向かって作用させることができる。 In this way, as described above, the pressing force necessary to prevent the inner wall of the excavated hole from collapsing can be applied from the bubbles toward the inner wall.

また、この発明においては、起泡剤によって生成した気泡を含む気泡含有セメントミルクと、地盤の掘削によって生じた掘削土とを撹拌混合した柱状体を有し、前記気泡の直径が、20μm以上500μm以下の範囲である杭を構成した。 Further, the present invention has a columnar body made by stirring and mixing aerated cement milk containing air bubbles generated by a foaming agent and excavated soil generated by excavating the ground, and the diameter of the air bubbles is 20 μm or more and 500 μm or more. A pile with the following range was constructed.

このようにすると、この杭の施工の際に掘削穴の内壁の崩壊が生じず、掘削穴の底まで均質なソイルセメントからなる柱状体を構築することができるため、この杭の十分な強度を確保することができる。 By doing this, the inner wall of the excavated hole will not collapse during the construction of this pile, and a columnar body made of homogeneous soil cement can be constructed all the way to the bottom of the excavated hole, so that the sufficient strength of this pile can be maintained. can be secured.

この発明は、杭施工方法を、地盤に所定深さの掘削穴を形成する掘削工程と、起泡剤によって生成した気泡を含む気泡含有セメントミルクを前記掘削穴に注入しながら前記掘削工程に伴って生じた掘削土と撹拌混合して、前記気泡を含むソイルセメントからなる柱状体を形成する柱状体形成工程と、を有し、前記気泡の内圧を前記掘削穴の内壁に作用させて、該掘削穴の内壁の前記柱状体側への崩壊を防止するようにしたので、ソイルセメント中に導入された気泡による径方向外向きの押圧によって、掘削穴の内壁が柱状体側に崩壊するのを防止することができる。 The present invention provides a pile construction method that includes an excavation step of forming an excavation hole of a predetermined depth in the ground, and a step of injecting aerated cement milk containing air bubbles generated by a foaming agent into the excavation step. a columnar body forming step of forming a columnar body made of soil cement containing air bubbles by stirring and mixing with the excavated soil produced by Since the inner wall of the excavated hole is prevented from collapsing toward the columnar body, the inner wall of the excavated hole is prevented from collapsing toward the columnar body due to outward pressure in the radial direction by the air bubbles introduced into the soil cement. be able to.

この発明に係る杭施工方法の工程を示す断面図であって、(a)は掘削穴を形成した状態、(b)は気泡含有セメントミルクを注入しつつ撹拌混合を行い、ソイルセメントからなる柱状体を形成している状態、(c)は柱状体が完成した状態2 is a cross-sectional view showing the steps of the pile construction method according to the present invention, in which (a) shows a state in which an excavated hole has been formed, and (b) shows a state in which aerated cement milk is injected and stirred and mixed to form a columnar structure made of soil cement. The state in which the body is formed, (c) the state in which the columnar body is completed 図1(c)中のA部の拡大図Enlarged view of section A in Figure 1(c) 杭施工方法の工程を示す断面図であって、(a)は柱状体に1枚目の鋼矢板を挿入しつつある状態、(b)は1枚目の鋼矢板の挿入が完了した状態、(c)は1枚目の鋼矢板の隣に新たに柱状体を形成した状態、(d)は新たに形成した柱状体に、2枚目の鋼矢板を挿入しつつある状態、(e)は2枚目の鋼矢板の挿入が完了した状態It is a sectional view showing the process of the pile construction method, (a) is a state in which the first steel sheet pile is being inserted into the columnar body, (b) is a state in which insertion of the first steel sheet pile is completed, (c) shows a state where a new columnar body has been formed next to the first steel sheet pile, (d) shows a state where a second steel sheet pile is being inserted into the newly formed columnar body, and (e) shows a state where a second steel sheet pile is being inserted into the newly formed columnar body. The state in which the second steel sheet pile has been inserted is complete. この発明に係る気泡含有セメントミルクの生成方法に用いる気泡含有セメントミルクの生成装置を示す概略図A schematic diagram showing an apparatus for producing aerated cement milk used in the method for producing aerated cement milk according to the present invention.

この発明に係る杭施工方法の各工程を図1(a)~(c)を用いて説明する。この杭施工方法は、掘削工程と柱状体形成工程を主要な構成要素としている。 Each step of the pile construction method according to the present invention will be explained using FIGS. 1(a) to (c). The main components of this pile construction method are an excavation process and a column formation process.

掘削工程は、図1(a)に示すように、地盤Gに所定深さの掘削穴10を形成する工程である。オーガ11の下端側には掘削刃12が取り付けられており、このオーガ11を回転駆動すると掘削刃12によって地盤Gが掘削される。 The excavation process is a process of forming an excavation hole 10 of a predetermined depth in the ground G, as shown in FIG. 1(a). An excavation blade 12 is attached to the lower end side of the auger 11, and when the auger 11 is driven to rotate, the ground G is excavated by the excavation blade 12.

柱状体形成工程は、図1(b)に示すように、気泡13を含む気泡含有セメントミルク14を掘削刃12の下端に設けられたノズルから噴射するとともに、掘削刃12を回転しながら複数回上下動することにより、掘削穴10内の掘削土15と気泡含有セメントミルク14を撹拌混合して、気泡13を含むソイルセメントからなる柱状体16を形成する工程である。 As shown in FIG. 1(b), the columnar body forming process involves injecting a bubble-containing cement milk 14 containing air bubbles 13 from a nozzle provided at the lower end of the excavation blade 12, and repeating the process multiple times while rotating the excavation blade 12. This is a step of stirring and mixing the excavated soil 15 in the excavated hole 10 and the bubble-containing cement milk 14 by moving up and down, thereby forming a columnar body 16 made of soil cement containing bubbles 13.

気泡含有セメントミルク14の生成に用いられるセメントミルク17(図4参照)は、セメントと水を主成分とする。この主成分の配合割合(配合量)は、例えば、セメント:水=200kg:300kgとされる。この配合割合のとき、水セメント比(水/セメント×100)は150となる。このセメントミルク17に、起泡剤によって生成した気泡13が、例えば約200L導入され、上記の配合量の場合、気泡13を含む気泡含有セメントミルク14の総体積は約550~600Lとなる。このとき、気泡含有セメントミルク14の総体積に占める気泡13の割合(気泡注入率)は約0.35となり、その比重は約0.91となる。この実施形態においては、起泡剤として界面活性剤(商品名:エマール(花王株式会社製))を使用した。 The cement milk 17 (see FIG. 4) used to generate the aerated cement milk 14 has cement and water as its main components. The blending ratio (blending amount) of the main components is, for example, cement:water=200kg:300kg. At this mixing ratio, the water-cement ratio (water/cement x 100) is 150. For example, about 200 L of air bubbles 13 generated by the foaming agent are introduced into this cement milk 17, and in the case of the above-mentioned blending amount, the total volume of the aerated cement milk 14 including the air bubbles 13 is about 550 to 600 L. At this time, the ratio of the bubbles 13 to the total volume of the bubble-containing cement milk 14 (bubble injection rate) is about 0.35, and its specific gravity is about 0.91. In this embodiment, a surfactant (trade name: Emar (manufactured by Kao Corporation)) was used as a foaming agent.

この実施形態に用いられる気泡含有セメントミルク14は、気泡13の発生に伴う体積増加に対応して、通常のセメントミルク(例えば、水セメント比が250)よりも水分量を少なめに調整されている。このため、この気泡含有セメントミルク14を用いて生成されたソイルセメントは、通常のソイルセメントよりも高い粘度を有している。このように、気泡含有セメントミルク14の水分量を減らすことにより、気泡含有セメントミルク14から地盤Gへの水分の吸収量が減少する。このため、地盤Gが水分の吸収によって緩み、掘削穴10の内壁がソイルセメントからなる柱状体16側に向かって崩壊するのを防止する効果が一層高まる。 The bubble-containing cement milk 14 used in this embodiment has a water content adjusted to be lower than that of normal cement milk (for example, water-cement ratio is 250) to accommodate the increase in volume due to the generation of bubbles 13. . Therefore, soil cement produced using this aerated cement milk 14 has a higher viscosity than normal soil cement. In this way, by reducing the amount of water in the bubble-containing cement milk 14, the amount of moisture absorbed from the bubble-containing cement milk 14 into the ground G is reduced. Therefore, the effect of preventing the ground G from loosening due to moisture absorption and the inner wall of the excavated hole 10 from collapsing toward the columnar body 16 made of soil cement is further enhanced.

起泡剤には、生成した気泡13を安定化させるための添加剤を適宜添加することが許容される。この添加剤として、例えば、気泡含有セメントミルク14の粘性を高める高分子化合物を採用することができる。 Additives for stabilizing the generated bubbles 13 may be appropriately added to the foaming agent. As this additive, for example, a polymer compound that increases the viscosity of the bubble-containing cement milk 14 can be employed.

なお、石や砂が多く内壁が崩壊しやすい土質の場合は、セメントミルク17に若干量のベントナイト(例えば、セメント200kgに対してベントナイト25kg)を添加することも許容される。このように、ベントナイトを添加するとその粘土質成分が内壁に浸透してこの内壁を保護するため、この内壁の崩壊をより確実に防止することができる。 Note that if the soil has a lot of stones and sand and the inner wall is likely to collapse, it is also permissible to add a small amount of bentonite to the cement milk 17 (for example, 25 kg of bentonite to 200 kg of cement). In this way, when bentonite is added, the clay component penetrates into the inner wall and protects the inner wall, making it possible to more reliably prevent the inner wall from collapsing.

柱状体形成工程が完了すると、図1(c)に示すように、掘削穴10の中に、気泡含有セメントミルク14と掘削土15が撹拌混合され、気泡13が均等に導入されたたソイルセメントからなる柱状体16が形成される。 When the columnar body formation process is completed, as shown in FIG. 1(c), the air-filled cement milk 14 and the excavated soil 15 are stirred and mixed in the excavated hole 10, and the air bubbles 13 are evenly introduced into the soil cement. A columnar body 16 is formed.

図1(c)中のA部の拡大図を図2に示す。柱状体16の内部には、高密度に気泡13が導入されている。気泡13の平均直径は、例えば、約500μmとすることができる。この気泡13の一部は、掘削穴10の内壁と接している。なお、図2においては、各気泡13を独立気泡のように図示したが、実際には、多数の気泡13が連結した連続気泡となっていることが多く、この連続気泡が掘削穴10の内壁の広い範囲に亘って接触している。 FIG. 2 shows an enlarged view of section A in FIG. 1(c). Air bubbles 13 are introduced into the interior of the columnar body 16 at a high density. The average diameter of the bubbles 13 can be, for example, about 500 μm. A portion of this bubble 13 is in contact with the inner wall of the excavated hole 10. Although each bubble 13 is shown as an independent bubble in FIG. 2, in reality, a large number of bubbles 13 are often connected to form a continuous cell, and this continuous cell forms the inner wall of the excavation hole 10. are in contact with a wide range of areas.

この気泡13は、後述する気泡含有セメントミルクの生成装置18(図4参照)に接続された圧縮気体の送出装置(図示せず)から送出される高圧気体(例えば0.7MPa(約7気圧))によって生成される。この高圧気体の体積と、気泡含有セメントミルク14の体積増加分(気泡含有セメントミルク14と元のセメントミルク17との体積差。図4中のΔV参照。)は、ほぼ同じであり、かつ、気泡含有セメントミルクの生成装置18からの高圧気体の漏れはないことから、気泡13の内圧は、元の高圧気体の圧力と同程度であると推定できる。このように、高い内圧の気泡13を掘削穴10の内壁に作用させることにより(図2参照)、その内壁が柱状体16側に崩壊するのを防止することができる。 The bubbles 13 are generated by high-pressure gas (for example, 0.7 MPa (approximately 7 atm)) delivered from a compressed gas delivery device (not shown) connected to a bubble-containing cement milk production device 18 (see FIG. 4), which will be described later. ) is generated by. The volume of this high-pressure gas and the volume increase of the bubble-containing cement milk 14 (volume difference between the bubble-containing cement milk 14 and the original cement milk 17, see ΔV in FIG. 4) are almost the same, and Since there is no leakage of high-pressure gas from the bubble-containing cement milk production device 18, it can be estimated that the internal pressure of the bubbles 13 is approximately the same as the pressure of the original high-pressure gas. In this way, by acting the high internal pressure bubbles 13 on the inner wall of the excavated hole 10 (see FIG. 2), it is possible to prevent the inner wall from collapsing toward the columnar body 16.

一般的に、気泡13の内外の圧力差Δpは、次に示すYoung-Laplaceの式から導出される。
Δp=p-p’=2γ/R
ここで、pは気泡内部の圧力、p’は気泡外部の圧力、γは表面張力、Rは気泡半径である。
Generally, the pressure difference Δp between the inside and outside of the bubble 13 is derived from the Young-Laplace equation shown below.
Δp=pp'=2γ/R
Here, p is the pressure inside the bubble, p' is the pressure outside the bubble, γ is the surface tension, and R is the bubble radius.

Young-Laplaceの式は、表面張力γが大きいほど、あるいは、気泡半径Rが小さいほど、気泡13の内外の圧力差Δpが高くなることを示している。例えば、起泡剤(界面活性剤)の表面張力γが50mN/mとすると、気泡半径Rが250μm(直径が500μm)のとき圧力差Δpは約400Pa(0.004気圧)となる。この圧力差Δpは、圧縮気体の送出装置から送出される高圧気体の圧力(例えば0.7MPa)と比較すると非常に小さい。この理由は明らかではないが、例えば、セメントミルク17の見かけ上の表面張力が、起泡剤の表面張力よりも非常に大きく、高い内圧の気泡13を維持し得るようになっていること等が考えられる。 The Young-Laplace equation indicates that the larger the surface tension γ or the smaller the bubble radius R, the higher the pressure difference Δp between the inside and outside of the bubble 13. For example, if the surface tension γ of the foaming agent (surfactant) is 50 mN/m, the pressure difference Δp will be approximately 400 Pa (0.004 atm) when the bubble radius R is 250 μm (diameter is 500 μm). This pressure difference Δp is very small compared to the pressure of high-pressure gas (for example, 0.7 MPa) delivered from the compressed gas delivery device. The reason for this is not clear, but for example, the apparent surface tension of the cement milk 17 is much larger than that of the foaming agent, making it possible to maintain the bubbles 13 at a high internal pressure. Conceivable.

気泡13の直径は特に限定されないが、20μm以上500μm以下の範囲とするのが好ましい。直径が20μmより小さい気泡13を生成するのは難しく、作業コストの上昇の虞があるため好ましくない。また、直径が500μmより大きい気泡13は、掘削穴10の内壁の崩壊を防止し得る十分な内圧pを維持することが難しいため好ましくない。気泡13の直径は、100μm以上500μm以下の範囲とするのがより好ましい。 Although the diameter of the bubbles 13 is not particularly limited, it is preferably in the range of 20 μm or more and 500 μm or less. It is difficult to generate bubbles 13 with a diameter smaller than 20 μm, which is not preferable because there is a risk of increasing work costs. Moreover, bubbles 13 having a diameter larger than 500 μm are not preferable because it is difficult to maintain a sufficient internal pressure p that can prevent the inner wall of the excavated hole 10 from collapsing. The diameter of the bubbles 13 is more preferably in the range of 100 μm or more and 500 μm or less.

ソイルセメントからなる柱状体16には、図3(a)~(e)に示すように芯材19が埋設される。この実施形態では、芯材19として鋼矢板を採用した。まず、未固化状態の柱状体16に、掘削穴10aの底部に至るまで1枚目の鋼矢板19aを挿入する(図3(a)(b)参照)。1枚目の鋼矢板19aを挿入し終えたら、その鋼矢板19aに隣接する掘削穴10bを形成し、その掘削穴10bに新たに柱状体16を形成する(図3(c)参照)。そして、その新たに形成した柱状体16に2枚目の鋼矢板19bを挿入する。1枚目の鋼矢板19aと2枚目の鋼矢板19bは、各鋼矢板19a、19bの横幅方向両端部に形成されたジョイントによって互いに連結される(図3(d)(e)参照)。図3(c)~(e)に示す作業を繰り返すことによって、必要枚数の鋼矢板(芯材19)を連結した土留め壁20が構築される。 A core material 19 is embedded in the columnar body 16 made of soil cement, as shown in FIGS. 3(a) to 3(e). In this embodiment, steel sheet piles are used as the core material 19. First, the first steel sheet pile 19a is inserted into the unsolidified columnar body 16 until it reaches the bottom of the excavated hole 10a (see FIGS. 3(a) and 3(b)). After inserting the first steel sheet pile 19a, an excavated hole 10b adjacent to the steel sheet pile 19a is formed, and a new columnar body 16 is formed in the excavated hole 10b (see FIG. 3(c)). Then, the second steel sheet pile 19b is inserted into the newly formed columnar body 16. The first steel sheet pile 19a and the second steel sheet pile 19b are connected to each other by joints formed at both ends in the width direction of each steel sheet pile 19a, 19b (see FIGS. 3(d) and (e)). By repeating the operations shown in FIGS. 3(c) to 3(e), an earth retaining wall 20 in which the required number of steel sheet piles (core material 19) are connected is constructed.

このようにして構築された杭(土留め壁20)は、柱状体16の内部に直径が、20μm以上500μm以下の範囲の直径の気泡13を含んでおり、この気泡13の高い内圧pが掘削穴10(10a、10b)の内壁を径方向外向きに押圧する。このため、杭の施工の際に掘削穴10(10a、10b)の内壁の崩壊が生じず、掘削穴10(10a、10b)の底まで均質な柱状体16を構築することができ、この杭の十分な強度を確保することができる。 The pile (earth retaining wall 20) constructed in this way contains air bubbles 13 with a diameter in the range of 20 μm or more and 500 μm or less inside the columnar body 16, and the high internal pressure p of the air bubbles 13 causes the excavation. The inner walls of the holes 10 (10a, 10b) are pressed radially outward. Therefore, during the construction of the pile, the inner wall of the excavated hole 10 (10a, 10b) does not collapse, and a homogeneous columnar body 16 can be constructed to the bottom of the excavated hole 10 (10a, 10b). sufficient strength can be ensured.

ここでは、鋼矢板19a、19bを用いた土留め壁20を例示して説明したが、この発明は、建物の地盤改良杭などにも適用することができる。また、芯材19は鋼矢板19a、19bに限定されず、H形鋼などの他形状のものも採用することができる。 Although the earth retaining wall 20 using steel sheet piles 19a and 19b has been described here as an example, the present invention can also be applied to ground improvement piles for buildings, etc. Further, the core material 19 is not limited to the steel sheet piles 19a and 19b, and other shapes such as H-shaped steel can also be adopted.

このように、ソイルセメントに気泡13を導入することにより、柱状体16とこの柱状体16に挿入される芯材19との間の摩擦力が低下する。このため、柱状体16への芯材19の挿入、及び、土留め壁20の用済み後における柱状体16からの芯材19の引き抜きをスムーズに行うことができるというメリットもある。 In this way, by introducing the air bubbles 13 into the soil cement, the frictional force between the columnar body 16 and the core material 19 inserted into the columnar body 16 is reduced. Therefore, there is an advantage that the core material 19 can be smoothly inserted into the columnar body 16 and the core material 19 can be smoothly pulled out from the columnar body 16 after the earth retaining wall 20 is used up.

気泡含有セメントミルク14は、以下において説明する気泡含有セメントミルクの生成方法によって生成される。この気泡含有セメントミルクの生成方法は、気泡生成工程、第一微細化工程、第二微細化工程、及び、混合工程を有する。 Aerated cement milk 14 is produced by the method for producing aerated cement milk described below. This method for producing aerated cement milk includes a foaming step, a first refining step, a second refining step, and a mixing step.

気泡生成工程は、大気圧よりも高圧の圧縮気体と起泡剤によって気泡13を生成する工程である。この気泡生成工程においては、高圧の圧縮気体と気泡13の総体積がほぼ同じとなるように工程管理されており、気泡13の内圧は、圧縮気体の圧力とほぼ同じと推定される。圧縮気体の圧力は、0.1MPa以上1.0MPa以下の範囲内とするのが好ましく、0.3MPa以上0.9MPa以下の範囲内とするのがさらに好ましく、0.5MPa以上0.8MPa以下の範囲内とするのがさらに好ましい。この圧縮気体として、圧縮空気、圧縮窒素などの種々の気体を採用することができる。 The bubble generation process is a process of generating bubbles 13 using compressed gas at a pressure higher than atmospheric pressure and a foaming agent. In this bubble generation process, the process is controlled so that the total volume of the high-pressure compressed gas and the bubbles 13 are approximately the same, and the internal pressure of the bubbles 13 is estimated to be approximately the same as the pressure of the compressed gas. The pressure of the compressed gas is preferably in the range of 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less, more preferably 0.3 MPa or more and 0.9 MPa or less, and 0.5 MPa or more and 0.8 MPa or less. More preferably, it is within this range. Various gases such as compressed air and compressed nitrogen can be used as this compressed gas.

第一微細化工程は、起泡剤によって生成した気泡13を微細化手段に通して微細化する工程である。混合工程によって生じた気泡13の中には、直径が数mm以上の大きなものも混在している。このように大きな気泡13は、その内圧をあまり高くすることができないため、掘削穴10の内壁を押圧する効果は低い。そこで、大きな気泡13を第一微細化工程で微細化することにより、高い内圧の気泡13が高密度に形成され、掘削穴10の内壁を効果的に押圧することができる。 The first pulverization step is a step in which the bubbles 13 generated by the foaming agent are passed through a pulverization means to be pulverized. Among the bubbles 13 generated by the mixing process, there are also large bubbles with a diameter of several mm or more. Since the internal pressure of such large bubbles 13 cannot be increased very much, the effect of pressing against the inner wall of the excavated hole 10 is low. Therefore, by refining the large bubbles 13 in the first refining step, the bubbles 13 with high internal pressure are formed at a high density and can effectively press the inner wall of the excavated hole 10.

第二微細化工程は、第一微細化工程によって微細化された気泡13を自己破裂させてさらに微細な気泡13とする工程である。第一微細化工程によって大部分の気泡13は微細化されているが、一部の気泡13は十分に微細化されていないことがある。このとき、十分に微細化されていない気泡13の内圧は、その直径からすると過大で不安定な状態となっている。この微細化されていない気泡13は、しばらく放置しておくとその内圧で自己破裂し、これにより微細な気泡13が高密度に生成される。第二微細化工程によって得られた気泡13の総体積は、気泡生成工程で使用された高圧の圧縮気体の体積とほぼ同じである。このため、この気泡13の内圧も、圧縮気体の圧力とほぼ同じと推定される。 The second refinement process is a process in which the bubbles 13 made fine by the first refinement process are made to self-rupture to become even finer bubbles 13 . Although most of the bubbles 13 are refined by the first refinement step, some of the bubbles 13 may not be refined enough. At this time, the internal pressure of the bubbles 13, which have not been sufficiently miniaturized, is excessive and unstable considering their diameter. If these unrefined air bubbles 13 are left for a while, they will self-rupture due to their internal pressure, thereby generating fine air bubbles 13 at a high density. The total volume of the bubbles 13 obtained by the second refinement step is approximately the same as the volume of the high-pressure compressed gas used in the bubble generation step. Therefore, the internal pressure of this bubble 13 is also estimated to be approximately the same as the pressure of the compressed gas.

混合工程は、起泡剤によって生成した気泡13とセメントミルク17を混合する工程である。この混合工程によって、内部に気泡13が取り込まれた気泡含有セメントミルク14が生成される。この気泡含有セメントミルク14の体積は、セメントミルク17と第二微細化工程で得られた気泡13の体積の合計とほぼ同じである。このため、気泡含有セメントミルク14中の気泡13の内圧も、圧縮気体の圧力とほぼ同じと推定される。 The mixing step is a step of mixing the bubbles 13 generated by the foaming agent and the cement milk 17. This mixing process produces aerated cement milk 14 in which air bubbles 13 are incorporated. The volume of this bubble-containing cement milk 14 is approximately the same as the total volume of the cement milk 17 and the bubbles 13 obtained in the second refinement step. Therefore, the internal pressure of the bubbles 13 in the bubble-containing cement milk 14 is estimated to be approximately the same as the pressure of the compressed gas.

上記の一連の気泡含有セメントミルクの生成方法を実現する気泡含有セメントミルクの生成装置18の一例を図4に示す。この気泡含有セメントミルクの生成装置18は、複数の気泡生成部21と、気泡生成部21同士を接続する接続管22と、最上流側の気泡生成部21の上流側に接続された気体導入管23及び起泡剤導入管24と、最下流側の気泡生成部21の下流側に接続された排出管25と、排出管25の下流側に設けられたミキサー26とを有している。 FIG. 4 shows an example of an aerated cement milk production device 18 that implements the above series of methods for producing aerated cement milk. This bubble-containing cement milk generation device 18 includes a plurality of bubble generating sections 21, a connecting pipe 22 that connects the bubble generating sections 21 to each other, and a gas introduction tube connected to the upstream side of the bubble generating section 21 on the most upstream side. 23 and a foaming agent introduction pipe 24, a discharge pipe 25 connected to the downstream side of the foam generating section 21 on the most downstream side, and a mixer 26 provided downstream of the discharge pipe 25.

気泡生成部21は一方向に向かって流体を流動させることが可能な管状となっている。この気泡生成部21の内部には、球状(ビーズ状)の撹拌部材27が充填されており、さらに、流体の流動方向に対して垂直に、複数のフィルタ28が互いに離間して設置されている。この撹拌部材27とフィルタ28が既述の微細化手段に対応する。気体導入管23には、圧縮気体の送出装置(図示せず)が、起泡剤導入管24には、起泡剤タンク(図示せず)がそれぞれ接続されており、この気体導入管23を通って高圧の圧縮気体(この実施形態では圧縮空気)が、起泡剤導入管24を通って起泡剤がそれぞれ最上流側の気泡生成部21に送り込まれる。 The bubble generating section 21 has a tubular shape that allows fluid to flow in one direction. The bubble generating section 21 is filled with a spherical (bead-shaped) stirring member 27, and furthermore, a plurality of filters 28 are installed spaced apart from each other perpendicular to the fluid flow direction. . The stirring member 27 and the filter 28 correspond to the aforementioned micronization means. A compressed gas delivery device (not shown) is connected to the gas introduction pipe 23 , and a foaming agent tank (not shown) is connected to the foaming agent introduction pipe 24 . A high-pressure compressed gas (compressed air in this embodiment) passes through the foaming agent introduction pipe 24, and the foaming agent is fed into the bubble generation section 21 on the most upstream side.

圧縮気体と起泡剤の混合に伴って気泡13が生成し、その気泡13は、撹拌部材27の間の隙間、及び、フィルタ28を通過する際に微細化される(第一微細化工程)。複数の気泡生成部21を直列配置することにより、気泡13を所定の直径までスムーズに微細化することができる。撹拌部材27のサイズや充填量、フィルタ28の目の粗さや枚数等は、微細化後の気泡13の直径に対応して適宜変更される。また、気泡生成部21の連結数も適宜変更することが可能である。第一微細化工程によって微細化された気泡13は、最下流側の気泡生成部21の下流側から排出管25に送られる。 Bubbles 13 are generated as the compressed gas and the foaming agent are mixed, and the bubbles 13 are made fine as they pass through the gap between the stirring members 27 and the filter 28 (first atomization step). . By arranging a plurality of bubble generating units 21 in series, the bubbles 13 can be smoothly miniaturized to a predetermined diameter. The size and filling amount of the stirring member 27, the coarseness of the filters 28, the number of filters, and the like are changed as appropriate depending on the diameter of the bubbles 13 after micronization. Further, the number of connected bubble generating units 21 can also be changed as appropriate. The bubbles 13 made fine by the first making process are sent to the discharge pipe 25 from the downstream side of the bubble generation section 21 on the most downstream side.

なお、図4に示した気泡含有セメントミルクの生成装置18の気泡生成部21は、撹拌部材27とフィルタ28の両方を併用したが、いずれか一方のみを採用した構成とできる場合もある。また、撹拌部材27やフィルタ28の代わりに、他の微細化手段を採用できる場合もある。また、この構成においては、4台の気泡生成部21を直列配置したが、この台数は適宜増減することもできる。 Although the bubble generating unit 21 of the bubble-containing cement milk generating device 18 shown in FIG. 4 uses both the stirring member 27 and the filter 28, it may be possible to employ only one of them. Further, in place of the stirring member 27 and the filter 28, other micronization means may be adopted. Further, in this configuration, four bubble generating units 21 are arranged in series, but this number can be increased or decreased as appropriate.

排出管25は、その長さが数メートルから20メートル程度の可撓性ホースである。気泡生成部21から送出された気泡含有セメントミルク14が排出管25を通過するには、数秒から数十秒程度を要する。そして、その通過の間に、気泡生成部21を通過する間に十分に微細化されなかった気泡13をその内圧で自己破裂させて微細な気泡13を生成する(第二微細化工程)。これにより、ほとんどの気泡13が十分微細化され、この気泡13の高い内圧pによって径方向外向きに掘削穴10の内壁を押圧することによって、この内壁の崩壊を防止することができる。 The discharge pipe 25 is a flexible hose with a length of several meters to about 20 meters. It takes several seconds to several tens of seconds for the bubble-containing cement milk 14 sent out from the bubble generating section 21 to pass through the discharge pipe 25. Then, during the passage, the bubbles 13 that were not sufficiently refined while passing through the bubble generation section 21 are self-ruptured by their internal pressure to generate fine bubbles 13 (second refinement step). As a result, most of the bubbles 13 are sufficiently miniaturized, and the high internal pressure p of the bubbles 13 presses the inner wall of the excavated hole 10 radially outward, thereby preventing the inner wall from collapsing.

ミキサー26は、気泡含有セメントミルク14を生成し一時的に貯めておくための容器である。このミキサー26には、予め少量のセメントミルク17が充填されており、このセメントミルク17中に排出管25の先端が挿入されている。排出管25から気泡13を供給すると、この気泡13がセメントミルク17中に取り込まれてその体積が増加し(図4中の白抜き矢印参照)、気泡含有セメントミルク14が生成される。 The mixer 26 is a container for producing and temporarily storing the aerated cement milk 14. This mixer 26 is filled with a small amount of cement milk 17 in advance, and the tip of the discharge pipe 25 is inserted into this cement milk 17. When the air bubbles 13 are supplied from the discharge pipe 25, the air bubbles 13 are taken into the cement milk 17, its volume increases (see the white arrow in FIG. 4), and the air bubble-containing cement milk 14 is produced.

上記の実施形態において示した杭施工方法、気泡含有セメントミルクの生成方法、及び、杭はあくまでも例示であって、掘削穴10の内壁が柱状体16側に崩壊するのを防止する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、杭施工方法及び気泡含有セメントミルクの生成方法の工程の一部や、杭の構成の一部に変更を加えることができる。 The pile construction method, the method for producing aerated cement milk, and the pile shown in the above embodiments are merely examples, and this invention prevents the inner wall of the excavated hole 10 from collapsing toward the columnar body 16 side. As long as the problem can be solved, it is possible to make changes to part of the steps of the pile construction method and the method of producing aerated cement milk, and to part of the structure of the pile.

10(10a、10b) 掘削穴
11 オーガ
12 掘削刃
13 気泡
14 気泡含有セメントミルク
15 掘削土
16 柱状体
17 セメントミルク
18 気泡含有セメントミルクの生成装置
19 芯材
19a、19b 鋼矢板
20 土留め壁
21 気泡生成部
22 接続管
23 気体導入管
24 起泡剤導入管
25 排出管
26 ミキサー
27 撹拌部材
28 フィルタ
G 地盤
10 (10a, 10b) Drilled hole 11 Auger 12 Drilling blade 13 Bubbles 14 Bubbles-containing cement milk 15 Excavated soil 16 Column 17 Cement milk 18 Bubbles-containing cement milk generating device 19 Core material 19a, 19b Steel sheet pile 20 Earth retaining wall 21 Bubbles generating section 22 Connection pipe 23 Gas introduction pipe 24 Foaming agent introduction pipe 25 Discharge pipe 26 Mixer 27 Stirring member 28 Filter G Ground

Claims (2)

大気圧よりも高圧の圧縮気体と起泡剤によって気泡(13)を生成する気泡生成工程と、
前記気泡(13)を微細化手段に通して微細化する第一微細化工程と、
微細化された前記気泡(13)をその内圧で破裂させてさらに微細な気泡(13)とする第二微細化工程と、
前記第二微細化工程によって微細化された気泡(13)とセメントミルク(17)とを混合する混合工程と、
を有し、
前記微細化手段が、球状の撹拌部材(27)と、流体の流動方向に対して垂直に互いに離間して設置された複数のフィルタ(28)によって構成された気泡含有セメントミルクの生成方法。
a bubble generation step of generating bubbles (13) using compressed gas at a pressure higher than atmospheric pressure and a foaming agent;
a first refining step of passing the bubbles (13) through a refining means;
a second micronization step of bursting the micronized air bubbles (13) with their internal pressure to form even smaller air bubbles (13);
a mixing step of mixing the air bubbles (13) refined by the second refinement step with cement milk (17);
has
A method for producing aerated cement milk, wherein the atomization means is constituted by a spherical stirring member (27) and a plurality of filters (28) installed spaced apart from each other perpendicular to the flow direction of the fluid.
前記第二微細化工程後の気泡(13)の直径が、20μm以上500μm以下の範囲である請求項1に記載の気泡含有セメントミルクの生成方法。 The method for producing aerated cement milk according to claim 1, wherein the diameter of the air bubbles (13) after the second refinement step is in the range of 20 μm or more and 500 μm or less.
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