JPH08199553A - 凍結工法における凍土内に流動域を造成する方法 - Google Patents

凍結工法における凍土内に流動域を造成する方法

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JPH08199553A
JPH08199553A JP7031868A JP3186895A JPH08199553A JP H08199553 A JPH08199553 A JP H08199553A JP 7031868 A JP7031868 A JP 7031868A JP 3186895 A JP3186895 A JP 3186895A JP H08199553 A JPH08199553 A JP H08199553A
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頼 孝 博 生
Hisao Izuta
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 凍結工法において、工事完了後の凍結管の抜
去抵抗を減少させて抜去を容易且つ安全にできるばかり
でなく、凍結膨張による変位を自在に吸収して既設構造
物に損傷を与えるおそれがないように、凍結域内に流動
域を造成する方法を提供する。 【構成】 凍結工法において、凍結管2を埋設した後、
該凍結管2の周囲の空隙に、解凍後に流動性が高い注入
材を充填し、凍結工事中または工事終了後に、凍結管2
に温水を循環させることにより、前記注入材3を融解し
て流動域を造成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、凍土域内に流動域を造
成することにより、凍結工法や液化ガス貯蔵タンクにお
いて、凍結管などのパイプの抜去抵抗を減少させたり、
周辺構造物への変形や内部応力の増加を減少させるため
の凍土内に流動域を造成する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】凍結工法にあっては、工事完了後に凍結
管及び測温管を抜去する必要がある。而して、従来、上
記の凍結管等を抜去する方法としては、凍結管や測温管
に高温のブラインを循環させ管周辺の凍結地盤を解凍さ
せて、油圧ジャッキやクレ−ンなどで引き抜いている
が、地盤の凍結膨張が大きい工事では、凍結膨張による
凍結管や測温管の曲がりが大きく、それら管の許容引っ
張り応力を越える場合もあって、多大な時間と大型の機
械の導入を必要とするばかりでなく、管を破損する危険
性などの問題もあった。
【0003】また、凍結工法や液化ガス貯蔵タンク周辺
では地盤が凍結し、凍結膨張により周辺の既設構造物に
変位や応力を生じさせて損傷を与える場合がある。而し
て、従来、凍結膨張による変位を吸収するために、凍土
の周辺の地盤の土を抜き取っているが、抜き取りによる
変位吸収の設計は難しく、凍結工事前の膨張対策の設計
は経験的に行われていたに過ぎないため、万全を期する
ことは不可能であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術に鑑み、凍結工事完了後の凍結管の抜去抵抗
を減少させて抜去を容易且つ安全にできるばかりでな
く、凍結膨張による変位を自在に吸収して既設構造物に
損傷を与えるおそれがないように、凍結域内に流動域を
造成する方法を提供することを、その課題とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
することを目的としてなされたもので、その構成は、凍
結工法において、凍結管を埋設した後、該凍結管の周囲
の空隙に、解凍後に流動性が高い注入材を充填し、凍結
工事終了後に、凍結管に温水を循環させることにより、
前記注入材を融解して流動域を造成することを特徴とす
るものである。
【0006】即ち、本発明の発明者等は、上記の目的を
達成するため、実験,研究を重ねた結果、凍結前の凍結
管周辺の孔又は溝に充填する注入材として、凍結前の強
度は現地盤と同等であり、凍結時には耐力壁の凍土と同
程度の強度を持ち、解凍後には流動する性質を有するも
のを用いればよいことを知得し、本発明を成し遂げたの
である。尚、解凍後に流動性の高い注入材料としては、
本配合の水ガラス系の注入材のほかに、セメント系の注
入材においてセメント量を通常の配合量の1/5〜1/10に
してベントナイトを添加したものや、低強度の高分子系
注入材なども可能である。
【0007】
【作用】本発明によれば、凍結前の凍結管の周囲の空隙
に、解凍後に流動性が高い充填材を充填し、凍結工事完
了後に、凍結管に温水を循環させ前記充填材を融解して
流動域を造成するようにしたことにより、凍結管の抜去
に際して抜去加重が小さくなり、容易に抜去することが
できる。
【0008】また、液化ガス貯蔵タンクの周囲の凍結対
象地盤に、凍結前に溝又は孔を掘削して、その中に前記
の解凍後の流動性が高い注入材を充填するか、または、
前記対象地盤の一部を置換工法により前記注入材で置換
し、凍結工事中に、地盤の凍結による膨張変位を吸収す
る必要が生じた場合、凍結管に高温のブラインを循環さ
せて注入材の必要量を融解させ、凍土内に流動域を造成
して、凍結膨張圧又は適宜の手段により融解した注入材
を排出すれば、膨張変位は吸収されて、前記液化ガス貯
蔵タンクへの変形や応力増加を軽減できる。
【0009】
【実験例】次に本発明の基礎となった実験例について説
明する。実験例の試料の作製には、以下の水ガラス,セ
メント,ベントナイトを用いた 。 水ガラス(珪酸ソ−ダ) : JIS3号珪酸ソ−ダ セメント : 普通ポルトランドセメント ベントナイト : Na−ベントナイト 250メッシュ なお、以下では、配合量を出来上がり200リットル当た
りの容積又は重量で表している。
【0010】試料の作製方法 試料は、水ガラスのみからなるA液(100リットル)と、
水(96リットル)に適量のベントナイト(4kg)を撹拌した
後、セメント(11kg)を入れて撹拌したB液(100リット
ル)とを混合して作製した。この試料は、水ガラス量が
多くセメント量が少ないものであるが、これを塩化ビニ
ル容器に流し込んでラップし、室温で7日間養生した
後、下記の実験に用いた。また、比較試料として、通常
用いられている水ガラス量が少なくセメント量が多い注
入材を用いた。
【0011】1)凍結前の強度:各試料を前記容器から
取り出し、整形して一軸圧縮試験を行った。その結果を
図1に示す。通常用いられる注入材は、図中丸印及び破
線で示すように、強度が5〜30 kgf/cm2であったのに対
し、セメント量を1/2〜1/5にし、その代わりに水ガラス
を2倍にした本発明に適用すべき注入材(以下、本注入
材という)は、図中四角印及び実線で示すように、強度
は1〜3 kgf/cm2と小さかった。しかし、本注入材の強
度は未凍結地盤と同等であり、充分な強度であった。
【0012】2)凍結後の強度:各試料を前記容器に入
れたまま、冷凍庫内で−15℃に保ったブラインにつけて
凍結させた。凍結後、低温室内で充分に−10℃になじま
せてから、一軸圧縮試験を行った。その結果を図2に示
す。凍結後の強度は通常の注入材と本注入材との間に差
はほとんどなく、凍結地盤と同程度であった。
【0013】3)解凍後の強度:上記2)において凍結
完了後、容器に入れたまま、室温で約1日放置した後、
一軸圧縮試験を行った。その結果を図3に示す。通常の
注入材は解凍後も一軸圧縮強度が0.5〜2 kgf/cm2もあ
ったのに対し、本注入材は0〜0.3kgf/cm2と極めてわず
かであった。
【0014】4)解凍後の流動性:解凍後の流動性を確
認するため、スランプ試験を行った。その結果を図4に
示す。解凍による供試体の高さの低下量(スランプ量)
は、通常の注入材では上記の解凍後の強度を反映して、
0mmであったのに対し、本注入材は解凍後の強度の低下
を反映して、1〜7mmの低下量が生じ、流動性の高いこ
とが確認された。
【0015】以上の実験結果から、凍結前及び凍結後は
充分な強度があり、且つ、解凍後は流動性に富んだ注入
材を決めることが可能になった。尚、注入材の配合は、
地盤の構成によって適宜変更するものとする。
【0016】
【実施例】本発明方法の実施例を図により説明する。図
5は本発明方法を適用した凍結工事において、凍結完了
後に凍結管を抜去する状態を示す縦断面図、図6は同じ
く本発明方法を適用した、立坑からシ−ルド機を発進さ
せるための凍結工事において、地盤の凍結膨張による立
坑の変形を抑制する状態を示す縦断面図である。
【0017】実施例 1 図5において、1は立坑のコンクリ−ト壁、2は該コン
クリ−ト壁1を貫通させて挿入した凍結管、3は該凍結
管2の周辺に凍結前に充填した、解凍後に流動性が高い
注入材、4は凍結管2に冷却したブラインを循環させて
造成した凍土であって、凍結工事完了後、凍結管2を抜
去するためには、まず、凍結管2の中に60℃程度に加熱
したブラインを所定時間循環させて、凍結管2の周辺の
注入材3を融解させ、流動化させたところで、凍結管2
を引き抜くようにすれば、凍結管2が曲がっていても僅
かな引っ張り力で抜去することができる。
【0018】実施例 2 図6において、5はシ−ルド機、6は該シ−ルド機5を
発進させるため、立坑のコンクリ−ト壁1の撤去すべき
部分であり、その他の符号で図5の符号と同一のものは
同一部分を示すが、この例における凍結工事は、シ−ル
ド機5の発進のためにコンクリ−ト壁1の撤去すべき部
分6の後側の地盤に必要な範囲に亘って凍土4,4aを造
成する工事であり、そのため、凍結兼加熱管7は地上か
ら埋設されている。
【0019】而して、実施例1の場合と同様にして凍結
工事を施工すると、地盤の凍結膨張による凍土4の圧力
により前記立坑のコンクリ−ト壁1は変形されるおそれ
が生じるが、これを抑制するには、実施例1と同様に、
凍結兼加熱管7の中に60℃程度に加熱したブラインを所
定期間循環させて、凍結兼加熱管7の周辺の注入材3を
融解し流動化させれば、凍土4の圧力により、地盤の非
凍結部分に排出されて、地盤の凍結膨張変位はコンクリ
−ト壁1にまで及ばないようになり、コンクリ−ト壁1
の変形を防止でき、また、発生していた内部応力を減少
させることができる。その後、凍結兼加熱管7に冷却し
たブラインを循環させることにより、立坑に大きな内部
応力を生じさせることなく、コンクリ−ト壁1の撤去す
べき部分の撤去に際して必要な凍土の造成が可能となる
のである。
【0020】
【発明の効果】本発明は上述のとおりであって、凍結工
事に際して埋設する凍結管の周辺に解凍後に流動性が高
い注入材を充填し、凍結工事終了後に前記注入材を融解
して流動域を造成することにより、凍結管の抜去に際し
て抜去加重が小さくなり、凍結管を容易に抜去すること
ができる。
【0021】また、上記実施例に示したような、立坑か
らシ−ルド機を発進させる場合や、液化ガス貯蔵タンク
の周囲の凍結対象地盤に、凍結前に溝又は孔を掘削し、
その中に解凍後の流動性が高い注入材を充填してから凍
結兼加熱管を埋設して凍結すれば、地盤の凍結による膨
張変位を吸収する必要が生じた場合、凍結兼加熱管に高
温のブラインを循環させて注入材の必要量を融解させ、
凍土内に流動域を造成して、凍結膨張圧により、又は適
宜の手段によって、融解した注入材を排出するようにす
れば、膨張変位は吸収されて前記立坑や液化ガス貯蔵タ
ンクへの変形や応力増加を軽減できる。
【0022】更に、本発明方法を大深度の、例えば、海
底トンネル建設に際しての凍結工法に適用すれば、一般
に曲がりが生じやすいとされている凍結管の工事完了後
の抜去を実施例1の場合と同様に容易に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基礎となった実験における本発明に使
用する注入材と従来の注入材との凍結前の強度を示す図
表。
【図2】図1の注入材の凍結後の強度を示す図表。
【図3】図1の注入材の解凍後の強度を示す図表。
【図4】図1の注入材の解凍後の流動性を示す図表。
【図5】本発明方法を適用した凍結工事において、凍結
完了後に凍結管を抜去する状態を示す縦断面図。
【図6】本発明方法を適用した、立坑からシ−ルド機を
発進させるための凍結工事において、地盤の凍結膨張に
よる立坑の変形を抑制する状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
1 立坑のコンクリ−ト壁 2 凍結管 3 解凍後に流動性の高い注入材 4 凍土 5 シ−ルド機 6 立坑のコンクリ−ト壁の撤去すべき部分 7 凍結兼加熱管
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】(実験例)次に本発明の基礎となった実験
例について説明する。実験例の試料の作製には、以下の
水ガラス,セメント,ベントナイトを用いた。 水ガラス(珪酸ソーダ) : JIS3号珪酸ソーダ セメント : 普通ポルトランドセメント ベントナイト : Na−ベントナイト250メッシュ なお、以下では、配合量を出来上がり200リットル当
たりの容積又は重量で表している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凍結工法において、凍結管を埋設した
    後、該凍結管の周囲の空隙に、解凍後に流動性が高い注
    入材を充填し、凍結工事終了後に、凍結管に温水を循環
    させることにより、前記注入材を融解して流動域を造成
    することを特徴とする凍結工法における凍土内に流動域
    を造成する方法。
  2. 【請求項2】 凍結工法や液化ガス貯蔵タンクなどの凍
    結対象地盤に凍結前に溝又は孔を掘削して、その中に解
    凍後の流動性が高い注入材を充填するか、または、前記
    対象地盤の一部を置換工法により前記注入材で置換し、
    凍結中に、前記溝又は孔の凍結した前記注入材を必要量
    融解して流動域を造成することを特徴とする凍土内に流
    動域を造成する方法。
  3. 【請求項3】 解凍後に流動性が高い注入材は、注入時
    には流動性を持ち、一定時間経過後及び凍結後は必要強
    度があり、且つ解凍後は流動する、珪酸ナトリウム,セ
    メント,水及びベントナイトの適宜な配合から成るも
    の、または、セメント量が少ないセメント系注入材であ
    る請求項1又は2に記載の方法。
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