JPH0657250A

JPH0657250A - 軟弱土の改良方法

Info

Publication number: JPH0657250A
Application number: JP21501992A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mori; 賢治森; Satoshi Nishijima; 敏西島
Original assignee: TOKYO KANKYO SERVICE KK; Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: TOKYO KANKYO SERVICE KK; Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: JP3402374B2

Abstract

(57)【要約】【構成】スランプ値が４ｃｍを越える軟弱土の表層
に、該表層発生現地においてカルボキシル基含有水溶性
重合体粉末を添加混合し、次に、石灰を添加混合するこ
とを特徴とする軟弱土の改良方法。【効果】軟弱の土質を現場にて改良し、再利用するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱土の改良法に関す
る。詳しくは、軟弱土層の表層の土質を、該表層が発生
する現地において改良する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各地で発生した軟弱土は、産業廃
棄物として廃棄処分されている。廃棄処分の殆どは埋立
てであるが、その一方、産業廃棄物の処理費を免れるた
め違法投棄をする業者が後を絶たず、社会問題となって
いる。また、軟弱土の種類によっては流動性が大きいた
め、通常のダンプカーによる搬出ができない場合もあ
り、公開特許公報平２−１９４８９１には、トンネル工
事現場等から発生する５ｃｍ以上のスランプ値を示す流
動性のある含水掘削残土を、アニオン性アクリル性ポリ
マー分散液と石灰またはセメントを添加混練して流動性
を消失させる手法が述べられている。

【０００３】しかしながら、該手法の主目的は、残土を
改質し、投棄場所へのダンプカーによる搬出を可能とす
ることにあり、軟弱土の強度の向上を計るためには充分
ではない。一方、多くの宅地造成現場や道路工事現場に
おいては、土層が作業中に地下水等により水田のように
軟弱となり、作業の継続が困難となる場合がある。かか
る場合、天日乾燥すると、通常、数日作業を中止しなけ
ればならない。また、作業を継続する手段として、土層
の表層に石灰、セメントなどを添加混合し、土質の強度
を高める方法も実施されているが、効果が充分とはいえ
ない。従って、一般的には、軟弱土の多くは良質土と入
替え、搬出した軟弱土の多くを、前述のように産業廃棄
物として廃棄処分している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記の実状に鑑み、軟弱土の土質を、その
発生現地において改良し、従来、その多くを廃棄してい
た軟弱土を有効利用し、更に、現場作業の効率化を図る
点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題の解決方法につき鋭意検討した結果、軟弱土に特定成
分を添加混合することにより、短時間に土層の強度が発
現し、土を入替えることなく再利用できることを見い出
し、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、スラン
プ値が４ｃｍを越える軟弱土の表層に、該表層発生現地
において、カルボキシル基含有水溶性重合体粉末を添加
混合し、次に、石灰を添加混合することを特徴とする軟
弱土の改良方法に存する。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける軟弱土の改良とは、軟弱土を再利用できるよう
に、その貫入強度の向上を図るとともに水中で膨潤しな
いように固化処理することである。本発明の改良対象と
なる軟弱土は、スランプ値が４ｃｍを越えるもの、特に
スランプ値が５〜２５ｃｍの流動性に富んだ、高含水比
の軟弱土であって、そのままでは工事に支障をきたすよ
うな土である。該土は、含水比が、通常、４０〜２００
％、特に６０〜１５０％程度であるが、同じ軟弱土でも
土質により含水比は多様である。例えば、砂質系の土で
は４０〜６０％の比較的低い含水比でも軟弱であり、純
粋な関東ローム層でも地域、場所により異なり、１００
〜１５０％で軟弱になるものもある。また、腐食土や腐
泥を多く含んだシルト質では１５０％以上の軟弱土もあ
る。

【０００７】ここに、スランプ値とは、ＪＩＳＡ１１
０１（コンクリートのスランプ試験方法）により測定し
た流動性の尺度であり、実際には底面２０φｃｍ、上面
１０φｃｍ、高さが３０ｃｍで上下の面が空いた“スラ
ンプコーン”を平板に置き、上から土を突き固め、スラ
ンプコーンを上方に引抜いた後の、上面（３０ｃｍ）か
らの高さの変化をｃｍで表したものである。また、含水
比とは、１１０℃の炉乾燥によって失われる土中水の質
量の、土の炉乾燥質量に対する比を百分率で表した値で
あり、ＪＩＳＡ１２０３（含水比試験方法）によって
測定される値である。

【０００８】本発明の対象となる軟弱土としては、主に
上下水道工事、道路工事、宅地造成工事などの一般の土
木、建設工事で発生する軟弱土が一般的である。また、
浚渫工事、シールド掘削工事等で発生する凝集泥の埋立
て土なども含まれる。本発明に使用する水溶性重合体
は、通常、少なくとも１００ｍｌの水に１ｇ以上溶解す
る重合体である。該重合体は、親水基としてカルボキシ
ル基を有するものであり、重合体を構成する全単量体単
位のうちカルボキシル基を有する単量体が、通常１〜８
０％モル％、好ましくは５〜６０モル％含まれる。ま
た、カルボキシル基は、遊離酸または塩の形のどちらで
存在してもよい。

【０００９】塩の種類としては、例えばナトリウム、カ
リウムなどのアルカリ金属の塩、カルシウム、マグネシ
ウムなどのアルカリ土類金属の塩、アンモニウム塩、炭
素数１〜１８のアルキルアミン、アルカノールアミンな
どのアミン塩、およびこれら２種以上の混合物がある
が、好ましくはアルカリ金属の塩である。かかる水溶性
重合体としては、（メタ）アクリル酸又はその塩と（メ
タ）アクリルアミドとの共重合体、マレイン酸またはそ
の塩と酢酸ビニルとの共重合体、イタコン酸またはその
塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体などがある
が、好ましくは（メタ）アクリル酸またはその塩と（メ
タ）アクリルアミドとの共重合体である。（メタ）アク
リル酸またはその塩を含有する（メタ）アクリルアミド
系重合体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と
（メタ）アクリルアミドを共重合したもののほか、（メ
タ）アクリルアミドの単独重合体を部分加水分解したも
のでもよい。また、以上に示したような単量体を組合せ
て共重合したものでもよい。

【００１０】更に、上記の重合体には、親水性基として
スルホン酸基を含む単量体、例えばビニルスルホン酸、
アリルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプ
ロパンスルホン酸およびこれらの塩などを含めて共重合
したものでもよい。また、水溶性を阻害しない程度の量
であればオレフィン、アクリル酸エステル、ビニルエス
テルのような疎水性単量体を含んでいてもよい。

【００１１】本発明で使用される水溶性重合体の分子量
は、通常１００万以上、好ましくは５００万以上であ
る。製法は特に限定されないが、一般にラジカル重合法
であり、水または低級アルコールなどを溶媒とした溶液
重合が採用される。単量体の濃度は、通常１０重量％以
上、好ましくは１５〜６０重量％である。重合開始剤は
水溶媒で重合する場合、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウムなどの過酸化物、およびそれらを用いたレドック
ス系開始剤、Ｎ，Ｎ′−アゾビス−（２−アミジノプロ
パン）・２塩酸塩、４，４′−アゾビス−（４−シアノ
吉草酸）−２−ナトリウムなどの水溶性ラジカル重合開
始剤が好ましい。ラジカル重合開始剤の使用量は、共重
合可能な単量体の混合物の重量に対して、通常０．００
５〜５重量％、好ましくは０．０５〜０．５重量％であ
る。

【００１２】重合方法は特に制限されないが、水溶液重
合では、攪拌下重合する方法、容器中で静置し断熱状態
で重合する方法、シート状で除熱しつつ重合する方法、
油中水型エマルジョンまたは分散状態で重合する方法が
例示される。静置して重合する方法としては、所定の単
量体水溶液に窒素ガスを通じて酸素を除いた後、所定温
度とし、ラジカル重合開始剤を添加し均一に混合後、窒
素ガス気流下、所定温度に保持する方法が例示される。
重合温度は、通常１０〜１５０℃の範囲で目的の重合物
の分子量に応じて選択されるが、好ましくは４０〜９０
℃である。

【００１３】かくして得られた重合体はそのまま乾燥器
で乾燥、または脱水剤で処理した後、乾燥、粉砕して、
粉末状にしたものを使用する。一般に、重合体をエマル
ジョン及び分散液状にした製品も多く市販されている
が、かかるものについては、粉末品と比較して、軟弱土
への改良効果が充分に認められない。また、本発明にお
いては、以上の水溶性重合体の粉末の、平均粒径が０．
０５〜０．４ｍｍ、好ましくは、０．１〜０．３ｍｍの
ものを使用する。更に、操作性などを考慮すると、粒径
０．４ｍｍを越える粒子と粒径０．０５ｍｍ未満の粒子
が、各々、全粒子１５重量％以下、好ましくは１０重量
％以下となるような粒径分布の整ったものを使用すると
よい。かかる範囲内の粉末を得るためには、必要に応じ
て篩分、混合などが行われる。粒径が０．４ｍｍを越え
る場合は、改良効果の発現に時間がかかり、一方、粒径
が０．０５ｍｍ未満では吸湿により粒子同士が付着し塊
状となりやすく、同様に改良効果の発現により時間がか
かるので好ましくない。

【００１４】本発明に使用する石灰は、生石灰または消
石灰であるが、好ましくは生石灰である。生石灰として
は、通常、市販品を使用すればよいが、一般の食品工業
や家庭から発生した魚貝類の骨殻、および発電所などの
冷却管に付着した貝殻などを焼いて粉砕して得た物を生
石灰として用いることもできる。以上のような、本発明
における含水土壌への添加物の使用量としては、改良の
対象となる含水土壌（残土）の含水比により異なるた
め、特に限定されないが、残土に対してカルボキシル基
含有水溶性重合体が、通常０．００１〜１重量％、好ま
しくは０．０１〜０．５重量％である。また、石灰の添
加量は、軟弱土に対して、通常０．２〜２０重量％、好
ましくは０．５〜１０重量％である。

【００１５】水溶性重合体と石灰の混合重量比として
は、通常１：１〜１：５００、好ましくは１：２〜１：
２５０である。更に、必要に応じて、軟弱土中に初めに
細骨材またはフライアッシュを添加混合したものを被処
理軟弱土として、本発明の方法を採用すると、土の強
度、もしくは土盤支持力が相乗的に改善されるもので特
に好ましい。

【００１６】本発明で使用できる細骨材は、平均粒径
が、通常０．０２〜１０ｍｍ、好ましくは０．１〜５ｍ
ｍの骨材である。細骨材としては、コンクリート破砕
物、砂、砂利、砕石などの粒状の材料が例示される。天
然の骨材としては、深成岩のほか、安山岩、玄武岩、砂
岩などから得られるものが好ましい。これら細骨材は、
比重が、通常２．０〜３．０ｇ／ｃｍ³、また、ＪＩＳ
Ａ１１０４の標準試験による単位容積重量が、通常１
５００〜２０００ｋｇ／ｃｍ³である。

【００１７】また、本発明で使用できるフライアッシュ
とは、一般的に定義されている、微粉炭燃焼ボイラーの
煙導ガスから採取されるフライアッシュであるが、通
常、石炭火力発電所で発生する石炭灰が用いられる。フ
ライアッシュの組成は、原料の石炭により多少異なる
が、構成成分として、通常、Ｓｉｏ₂を５０〜７０重量
％、Ａｌ₂Ｏ₃が１０〜４０重量％、その他Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯなどが含まれている。

【００１８】以上の細骨材またはフライアッシュを使用
する場合は、使用量としては、軟弱土に対して、通常
０．５〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％であ
る。本発明に使用される軟弱土への添加物としては、基
本的には上記のものであるが、その他の任意成分とし
て、水硬性セメント、石コウおよび高吸水性樹脂を併用
することにより、改良効果を調整することができる。

【００１９】次に、本発明における上記の軟弱土の改良
成分の具体的な使用方法について説明する。本発明にお
いては、被処理軟弱土層に、該表層発生現地において、
初めにカルボキシル基含有水溶性重合体を添加混合し、
次に、石灰を混合することを特徴とする。なお、被処理
軟弱土としては、前述のように、細骨材またはフライア
ッシュを添加混合したものを使用してもよい。

【００２０】また、改良成分の軟弱土への添加混合処理
において、軟弱土を該表層発生現地より搬出する必要は
なく、現地において、軟弱土の表層に重合体を直接散布
すればよい。ここに、軟弱土の層における表層とは、特
に限定して解されるものではないが、通常１〜５ｍの深
度にある部分を意味する。該添加混合処理において使用
する装置については、混合効率が優れていれば特に制限
はない。

【００２１】例えば、通常のバックホウを使用すること
もできるが、先端のアタッチメントを鋤状のものにする
と混合及び造粒がより効率的であり、また、場合により
回転式の攪拌機を装着するのも有効である。その他に通
常の耕運機などを使用することもできる。いずれにおい
ても、初めに重合体を充分に混合できれば、次第に泥土
が造粒され土塊が無くなってくる。造粒が充分であれ
ば、次の石灰を添加混合する工程は効率的で非常に短時
間で処理できるようになる。また、上記の処理後の改良
土の強度は、処理直後から発現するが、経時的に強度が
向上し、通常、半日以上、特に３日以上養生することが
好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００２３】（評価方法）建設省土木研究所考案の、土
研式貫入試験機により土試料の貫入強度を測定した。脚
長２００ｃｍの三脚で、円錐底部直径が３０ｍｍで先端
角度が６０度の先端コーンが付いた２５ｍｍφで１００
ｃｍの貫入ロッドの上部に、５０ｃｍの高さから５ｋｇ
のハンマーを落下させ、１０ｃｍ貫入する落下回数を測
定した。打撃回数が多い程、地盤強度が大きいことを示
す。また、改良土の状態を経日的に目視観察した。

【００２４】（使用重合体）使用した重合体を表−１に
示した。尚、使用した重合体は全て粉末である。なお、
表中の還元粘度ηＳＰ／Ｃは、１規定の食塩水で重合体
を０．１ｇ／ｄｌの濃度に溶解した溶液を２５℃でオス
トワルド粘度計で測定した値である。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例１および比較例１〜３神奈川県相模原市相原の宅地造成現場において、バック
ホウによる現地施工試験を実施した。造成地に縦幅３ｍ
で横幅１２ｍ、深さ０．５ｍの桝を堀り隣の敷地より発
生した関東ローム層が主体の軟弱土を運び入れた。横幅
方向に４分割し、１区画が９ｍ²で軟弱土は４．５ｍ³
（約６ｔ）として土質改良処理を行った。尚、軟弱土の
スランプ値は１９ｃｍ、含水比は９２％であった。

【００２７】改良方法は、０．７ｍ³のバックホウを用
いた混合処理であり、実施例１は６ｋｇの重合体Ａを約
１／３散布し１０分間混合後、更に１／３散布を繰返す
と混合終了時には土粒子が会合し造粒して、さらさらし
た状態となった。未処理の区画では長靴を履いて入ると
底まで沈むが、この区画では沈まず、人が充分歩ける状
態にまで改質された。次に、生石灰１８０ｋｇを表面に
撒き、更にバックホウで１５分混合し、先端のバケット
で軽く表面を押えた。

【００２８】比較例１は、生石灰単独処理で３０分間混
合した場合の結果であり、比較例２は、重合体Ａ単独処
理の例であり、生石灰を加えない以外は実施例１と同様
に処理を行った。また、比較例３として原料土の区画の
物性も示した。貫入強度の測定は試験直後と４日後に行
った後、０．７ｍ³のバックホウで全体を踏固めて転圧
した後に行った。尚、試験の翌日早朝に雨が降ったが、
実施例１の区画は、他と比べ水はけが良好であった。

【００２９】試験結果をまとめて表−２に示した。表中
の数字は１０ｃｍ貫入するのに要したハンマーの打撃回
数を表す。数字が大きい程、地盤強度が高く、改良効果
が優れていることを示している。また、転圧後の結果を
みると、実施例１は地盤の表面より２０ｃｍ貫入する打
撃回数が、１０ｃｍ貫入時の約２倍となって、下方まで
転圧が均等に掛かっていることを表しており、一方、比
較例１の生石灰処理の場合は表面のみ転圧がかかるが、
内部は固くならないことを示している。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例１の７日後の改良土を用いて、ＪＩ
ＳＡ１２１０（突き固めによる土の締め固め試験方
法）に従い、内径１５ｃｍのモールドに改良土を３層に
分けて、夫々、４．５ｋｇのランマーで９２回突き固め
て、突き固め試験を行った。次に、ＪＩＳＡ１２１１
（ＣＢＲ試験方法）に従って、ＣＢＲ（California Bea
ring Ratio) 試験器により荷重−貫入量曲線を求め、貫
入量２．５ｍｍに於ける荷重（貫入強度）を求めたとこ
ろ、１１．５ｋｇ／ｃｍ²であった。

【００３２】実施例２〜５および比較例４〜９八王子市尾崎町の、水田を埋立てて道路を造るための造
成現場に於いて、実施例１と同様にバックホウを用いた
改良試験を実施した。原料土のスランプ値は５ｃｍ、含
水比は９５．２％であり、土質は水田の土に関東ローム
層が混合された粘性の高い土であった。

【００３３】試験の１区画の規模も実施例１と同じにし
て直接改良試験を行った。実施例２は重合体Ａを用いた
試験結果であり、実施例３〜５は夫々、重合体Ｂ，Ｃ，
Ｄを用いた試験結果である。比較例４，５は重合体Ｅ，
Ｆを用いた場合の試験結果である。比較例６は実施例１
の重合体Ａの代りに、三井サイアナミッド社の「アコフ
ロックＬＡＥ−１３０Ｅ」３０重量％エマルションポリ
マーでアクリルアミド／アクリル酸ナトリウム＝７０．
６／２９．４モル比、還元粘度２７．２の試料を１８ｋ
ｇ使用する以外は同様に改良処理を行った結果である。
比較例７，８は生石灰単独処理、及び重合体Ａ単独処理
の結果である。比較例９は未処理土の物性である。貫入
試験は直後と３日後、及び７日後に行い、更に転圧をか
けての測定も行った。試験結果をまとめて表３に示し
た。

【００３４】

【表３】

【００３５】実施例６および比較例１０，１１実施例６は、実施例２の試験区画（約６ｔ）に、平均粒
径が１．７ｍｍの細骨材１．２ｔを予め混合した以外は
実施例２と同様に、重合体Ａと生石灰で改良試験を行っ
た結果であり、比較例１０は重合体Ａを使用しなかった
以外は実施例６と同様に処理を行った場合であり、比較
例１１は細骨材を混合しただけの未処理の結果である。
貫入試験は直後と３日後に行ない、更に転圧をかけての
測定も行った。試験結果をまとめて表−４に示した。

【００３６】

【表４】

【００３７】実施例７および比較例１２，１３実施例７は、実施例６と同様に６００ｋｇのフライアッ
シュを予め混合した以外は実施例６と同様に、重合体Ａ
と生石灰で改良試験を行った結果であり、比較例１２は
重合体Ａを使用しなかった以外は実施例７と同様に処理
を行った場合である。比較例１３はフライアッシュを混
合しただけの未処理の結果である。貫入試験は直後と３
日後に行い、更に転圧をかけての測定も行った。試験結
果をまとめて表−５に示した。

【００３８】

【表５】

【００３９】

【発明の効果】従来の技術では、工事が困難なため、良
質土と入れ替えて、軟弱土は産業廃棄物として埋立て処
分、または一部で不法投棄の対象となっていた利用不可
能な軟弱土が、本発明の改良方法を用いることにより、
搬出することなくその場で改良し、資源として再利用す
ることができ、かつ、作業の効率が大幅に向上する。ま
た、現在処理に困っている細骨材や、陶器、更には火力
発電所で発生するフライアッシュをも資源として利用す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西島敏東京都八王子市尾崎町336番地東京環境サービス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スランプ値が４ｃｍを越える軟弱土の表
層に、該表層発生現地において、カルボキシル基含有水
溶性重合体粉末を添加混合し、次に、石灰を添加混合す
ることを特徴とする軟弱土の改良方法。
【請求項２】スランプ値が４ｃｍを越える軟弱土の表
層に、該表層発生現地において、細骨材またはフライア
ッシュを添加混合し、次に、カルボキシル基含有水溶性
重合体粉末を添加混合し、更に、石灰を添加混合するこ
とを特徴とする軟弱土の改良方法。