JPH07207655A - 地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的低強度で均質な改良地盤を得る。 【構成】 撹拌装置２０を駆動して、そのビット２２で
地盤を堀進すると共に撹拌翼２３で地盤土を撹拌する。
起泡装置１５には、起泡剤や増粘剤を混合した安定材の
懸濁液を送給すると共に、コンプレッサー１０から圧縮
空気を供給する。この安定材の懸濁液が起泡装置１５を
通過することによって気泡状安定材が生成され、気泡装
置１５の吐出口から地盤内に吐出される。発生した気泡
状安定材は、気泡の周囲を無数の安定材微粒子が取り囲
んでいるので、地盤中にあっても気泡と安定材が分離し
にくく、また、気泡が具えているベアリング効果によっ
て地盤を効率的に撹拌することができ、地盤中に安定材
が均質に分布する。この結果、改良地盤は安定した強度
を有することになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟弱地盤の改良方法に関
し、特に、改善された化学的安定処理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年、多数の地盤改良方
法が考案、開発されているが、その一つとして、セメン
トや石灰等の化学的安定材と原位置の地盤土を強制的に
撹拌混合することにより、その化学的固結作用で地盤を
強化する深層撹拌混合工法や、液状モルタル等を注入す
る地盤注入工法等の化学的安定処理方法が知られてい
る。

【０００３】例えば、特開昭６３−７５２１４号公報に
は、撹拌装置の軸先端部から気泡を噴出しつつ撹拌翼を
回転かつ下降させて、地盤内の土砂と気泡を混合流動化
させた後、軸先端部より安定材を噴出して地盤を固化処
理する深層撹拌混合方法が開示されている。しかしなが
ら、当該方法は安定材と気泡を地盤中に別々に送給する
ため、改良地盤内における安定材の分布が不均質にな
り、均等な地盤強度を得ることが難しい。

【０００４】また、特開平４−１５３４０６号公報に
は、撹拌混合処理において安定材と共に径が０．１ｍｍ
以下の気泡を供給するか、または、予め安定材に径が
０．１ｍｍ以下の気泡を混入したものを地盤中に供給す
る方法が開示されている。この方法において、安定材と
気泡を別系統で供給する場合には、前記特開昭６３−７
５２１４号公報公報記載の方法と同様、安定材が地盤改
良範囲に均質に分布しにくい。また、予め気泡を安定材
に混入した場合には、安定材と気泡のなじみが悪く、均
質な気泡と安定材の混合物を製造することが困難とな
る。

【０００５】更に、軟弱地盤における築堤工法として、
特開平４−２９３８０８号公報には、撹拌翼を備えた撹
拌軸より気泡セメントを軟弱地盤に混入して改良土を形
成し、築堤する工法が開示されている。同公報において
気泡セメントとは、セメント、水、気泡の混合物を意味
するものであるが、その組成や製造方法については明ら
かにされていない。

【０００６】

【発明の目的】この発明の目的は、化学的安定材と気泡
とが分離しにくい気泡状安定材を地盤中に導入すること
により、比較的低強度で均質な改良地盤とする方法を提
供するものである。

【０００７】

【構成】本発明の地盤改良方法は、改良すべき地盤近傍
に起泡装置を配置し、化学的安定材及び起泡剤の混合懸
濁液と、圧縮空気とを該起泡装置に供給することにより
気泡状の安定材を生成させ、この気泡状安定材を地盤中
に導入することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】起泡装置で発生した気泡状安定材は、気泡の周
囲を無数の安定材微粒子が取り囲んでいるので、地盤中
にあっても気泡と安定材が分離しにくい性質を有してい
る。また、気泡が具えているベアリング効果によって地
盤土を効率的に撹拌することができ、地盤中に安定材が
均質に分布する。この結果、改良地盤は安定した強度を
有することになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の地盤改良方法を深層撹拌混合
工法に適用した実施例について、図１を参照しつつ説明
する。図１は、本発明方法を実施する装置の全体概要図
であり、図面の上半部には原料系の各種タンクとコンプ
レッサー１０が示され、下半部には撹拌装置が表されて
いる。

【００１０】撹拌機付きの安定材タンク１１には、微粒
子状の安定材が懸濁した水溶液が貯留されている。安定
材としては、セメント、生石灰、フライアッシュ等、一
般に用いられているものを使用する。但し、安定材の粒
径は、後述する気泡装置内で流路を閉塞させることがな
いように、なるべく小さいものがよい。具体的には、平
均粒径３〜１０μｍの超微粒子セメント、または、普通
セメントやフライアッシュ等を平均粒径３〜１５μｍ程
度に粉砕した微粒子を、単独でまたは混合して用いるこ
とができる。安定材の配合割合は、所要の強度を発現さ
せる上からは、水セメント比が５０〜２００％の範囲が
好ましく、また、気泡状安定材を製造する上では、水セ
メント比が１００〜１５０％の範囲が特に好ましい。

【００１１】起泡剤タンク１２には、起泡剤が用意され
ており、セルロース系、アルキルサルフェート系のもの
を用いることができる。配合量は、安定材量の０．１〜
１重量％程度が好ましい。

【００１２】増粘剤タンク１３には増粘剤が満たされ
る。増粘剤は必要に応じて用いられるものであが、発生
する気泡状安定材に剛性を持たせ、気泡の安定性を増す
と同時に、起泡前の懸濁液に安定性を付与するために用
いる。増粘剤としては、セルロース系、アクリル系のも
のなどを用いることができる。増粘剤の配合量は、安定
材量の０．１〜１重量％程度が好ましい。

【００１３】撹拌装置２０は、軸方向に上昇下降可能な
撹拌軸２１を有し、その下端部にビット２２を、その上
方に撹拌翼２３を夫々備えている。撹拌軸２１の下端部
には、軸方向に起泡装置１５が設けられている。起泡装
置１５は撹拌軸２１の内部に装着するようにしてもよ
い。

【００１４】起泡装置１５としては、種々のタイプのも
のを用いることができるが、本実施例ではカラム内に直
径２ｍｍ程度のガラスビーズやストローを充填したもの
を用いる。起泡装置１５は、前記安定材、起泡剤及び増
粘剤の混合懸濁液と、圧縮空気とを受け入れて、吐出口
からシェービングクリーム状の気泡状安定材を排出する
ものである。

【００１５】次に、この実施例による地盤改良方法を説
明する。改良対象となる地盤上で撹拌装置２０を駆動し
て、そのビット２２で地盤を堀進すると共に撹拌翼２３
で地盤土を撹拌する（図１（ａ）参照）。

【００１６】一方、起泡装置１５には、起泡剤や増粘剤
を混合した安定材の懸濁液を送給すると共に、コンプレ
ッサー１０から圧縮空気を供給する。この安定材の懸濁
液が起泡装置１５を通過することによって気泡状安定材
が生成され、気泡装置１５の吐出口から地盤内に吐出さ
れる。改良地盤中に送給すべき安定材の量や気泡量、並
びに、これらの割合は、安定材懸濁液の発泡倍率を調整
することにより、正確に制御することができる。

【００１７】発生した気泡状安定材は、気泡の周囲を無
数の安定材微粒子が取り囲んでいるので、地盤中にあっ
ても気泡と安定材が分離しにくい性質を有している。ま
た、気泡が具えているベアリング効果によって地盤を効
率的に撹拌することができ、地盤中に安定材が均質に分
布する。この結果、改良地盤は安定した強度を有するこ
とになる。なお、地盤土の流動性が高まりトルクが減少
することによって、撹拌装置２０その他の施工機械の小
型化や、施工コストの削減化が可能となる。

【００１８】撹拌装置２０で地盤改良の必要な深度まで
堀進し、地盤土を撹拌、混合したら撹拌軸２１を逆回転
させて引き上げる（図１（ｂ）参照）。上記した作業を
地盤改良の対象となる領域内で繰り返し行う。

【００１９】以上、深層撹拌混合工法における地盤改良
について説明したが、本発明は地盤注入工法その他、以
下に述べるような目的、用途の地盤改良にも適用するこ
とができる。

【００２０】（１）杭基礎を有する構造物の表層地盤の
液状化防止（図２（１）） 一般に、液状化を起こさないための目安となる一軸圧縮
強度は１kgf/cm² 以上であるといわれている。本発明方
法の気泡状安定材によって改良された地盤は、一軸圧縮
強度が５kgf/cm² 以下といった比較的低強度で、均質な
改良地盤を造成することができる。そこで、図２（１）
に示すように、地上の構造物３０周辺の表層部分が液状
化し易い緩い砂層３１である場合、周辺部４０に対して
本発明方法の地盤改良を行うことにより、固結化して難
液状化させることができる。

【００２１】また、気泡状安定材によって改良された地
盤の単位体積重量は改良前の地盤よりも減少する。この
ため、地盤の慣性力も小さくなり地震時の応答特性が改
善される。なお、構造物３０の荷重は杭基礎３２によっ
て下部の支持層３３に伝えられているから、改良された
周辺部４０の静的強度は問題とならない。

【００２２】（２）開削工事におけるボイリングおよび
盤膨れの防止（図２（２）） 本発明方法では気泡状安定材を混合することによって地
盤の透水性を下げることができる。そこで、遮水目的と
して様々な施工法が可能となる。例えば、トンネルや都
市部の地下構造物の構築工法の一つである開削工法にお
いて、本発明方法を適用し、止水壁３５の底面に位置す
る水平方向の遮水工を改良地盤４０とすることにより、
被圧地下水による工事への障害を除去することが可能と
なる。

【００２３】（３）止水壁への適用（図２（３）） また、前記（２）と同様に遮水工を目的として、地下連
続壁工法などにおいて、垂直方向に地盤改良を行い、そ
の改良部４０を止水壁として利用することもできる。

【００２４】（４）超軟弱地盤の地盤改良（図２
（４）） 気泡状安定材で改良された人工地盤は、前記したように
軽量で、しかも、所要の強度を有している。そこで、本
発明方法を地盤沈下の問題を生じ易い超軟弱地盤３６に
適用することにより、この問題を回避し、工期を短縮す
ることができる。改良地盤４０以深の地盤が沈下しやす
い地盤の場合にも、改良地盤４０の質量が小さくなるた
めに沈下の心配がなくなり、本発明方法のメリットが大
きい。

【００２５】（５）外部振動に対する制御壁としての利
用（図２（５）） 本発明方法を、精密機械工場等の振動を嫌う構造物３０
の周辺地盤に壁状に施工することによって改良地盤４０
を形成し、外部振動の影響を軽減することができる。

【００２６】（６）擁壁の裏込めとしての利用（図２
（６）） 従来、発泡スチロール土木工法（ＥＰＳ工法）などによ
り土圧を軽減し、擁壁の小型化が図られているが、擁壁
３８の背面に本発明方法を適用することにより、現場の
土をそのまま利用して、軽量でかつ所定の強度をもつ地
盤４０を造成することができる。

【００２７】

【実験例】

（実験方法と実験条件）始めに、水セメント比が１００
％の懸濁液を準備し、起泡装置により発泡倍率を２倍、
３倍、４倍、６倍と変化させて気泡状安定材を発生させ
た。図３は、気泡状安定材の経時的な安定性を示すグラ
フであり、縦軸は、気泡状安定材の初期高さに対する所
定時間経過後の高さの比を表している。

【００２８】試料土として、単位体積重量が１．９ton/
m³の飽和した砂試料を用い、発泡倍率が２倍の気泡状安
定材を試料土に混入、撹拌して、気泡状安定材の混合割
合を変化させたときの、試料土の単位体積重量の変化お
よび一軸圧縮強度を測定した。図４は、改良土の７日後
の一軸圧縮強度を示すグラフであり、Ｗ／Ｃ（水セメン
ト比）を５０％、１００％、１５０％としたいずれの改
良土も、気泡状安定材の混合割合の増加により、強度が
大きくなっている。

【００２９】（実験結果と評価）水セメント比が１００
％の懸濁液を用い、発泡倍率が２倍の気泡状安定材を試
料土の体積の０．４４倍（試料土の間隙体積に相当す
る。）混入した改良土の構成を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】このとき、試料土の単位体積重量は、１．
９ton/m³から１．５５ton/m³になり、２割程度減少し
た。また、一軸圧縮強度も２．４kgf/cm² あり、低強度
の地盤改良が可能であることが分かる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、地盤近傍に配置した起泡装置
において化学的安定材の懸濁液から直接起泡させること
により、気泡と安定材との分離が少ない理想的な気泡状
安定材を地盤中に導入するので、均質で安定性の高い地
盤改良が可能である。

【００３３】特に、今まで難しいとされていた比較的低
強度の地盤改良が可能となり、表層地盤の難液状化、水
平方向の遮水工の形成、止水壁への適用、超軟弱地盤の
地盤改良など、様々な分野、用途の地盤改良に利用する
ことができる。

【００３４】また、前記気泡状安定材の有するベアリン
グ効果によって地盤土が効率的に撹拌、流動化され、撹
拌装置等の小型化や、施工コストの削減化が可能となる
など、優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する装置の全体概要図であ
る。

【図２】本発明の地盤改良方法の適用例を示す説明図で
ある。

【図３】気泡状安定材の経時的安定性を示すグラフであ
る。

【図４】気泡状安定材の混合割合を変化させたときの試
料土の一軸圧縮強度を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ コンプレッサー １１ 安定材タンク １２ 起泡剤タンク １３ 増粘剤タンク １５ 起泡装置 ２０ 撹拌装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙頭 紀明 茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１ 株式会社熊谷組技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改良すべき地盤近傍に起泡装置を配置
   し、化学的安定材及び起泡剤の混合懸濁液と、圧縮空気
   とを該起泡装置に供給することにより気泡状の安定材を
   生成させ、この気泡状安定材を地盤中に導入することを
   特徴とする地盤改良方法。