JPH1150444A - 水底地盤改良用注入材及びそれを用いた水底地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水底での地盤改良工法において、注入材の注入
にともなって水底に湧出するスライムが、水中に懸濁し
て水質汚濁の原因となることを防止し得る注入材および
その工法を提供する。 【解決手段】注入材は、固化材、地盤から水中へ排出さ
れるスライム中の粒子が水中へ分散するのを防止し得る
量の水可溶性ポリマー、分散剤ならびに調合水を必須成
分とするものであり、水底地盤に該注入材を注入するこ
とにより、水質汚濁を招くことなく水底地盤を改良する
工法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水底地盤改良用注
入材およびこれを用いた水底地盤改良工法に関し、特に
注入材の圧入に伴って生じるスライムからセメント等の
粒子が水中へ分散して水質汚濁するのを防止して水質保
全を図る水底地盤改良用注入材とその工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川や海洋の水底にある地盤改良工事の
ために、セメント、スラグ等の強度発現材（以下、「固
化材」という。）等を、水に分散させてスラリー状とし
た注入材（以下、「注入材」という。）を調合し、これ
を注入管を用いて地盤中に圧入し固化させる地盤改良工
法が実用化されている。この工法は各種の態様で実施さ
れているが、代表的な手法として、ジェットグラウト工
法がある。

【０００３】この工法は、注入材調合、削孔、注入の各
工程からなるが、地盤に対する改良体の強度やその他の
特性をかなり広い範囲で任意に選択でき、また工事を比
較的簡単に行え、しかも無騒音・無振動で実施できる等
の利点を有するので、広く採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の工法
は、その反面で、注入材の注入にともなって水底地盤上
に土砂、セメント、水の混ざった排出物（以下、「スラ
イム」という。）が、注入量の１〜１．６倍量も湧出し
てくるという欠点があった。

【０００５】また、このスライムは、船舶のスクリュー
の回転等で水が流動するときに一緒に水中で流動し、水
中に懸濁するので、水質汚濁の原因となり問題視されて
いる。

【０００６】従来は、スライムによる汚濁の防止のた
め、工事場所と他の海域の間にシートを懸垂させるなど
の二次的な対策の工夫がされている。

【０００７】しかしながら、発生するスライムそのもの
の物理性状を改善することは至難であった。

【０００８】その理由としては、地盤改良の施工条件と
改良場所の土質条件によって、湧出してくるスライムの
性状が時々刻々に変化してくることにある。即ち、多く
の場合、水底地盤は砂質土層と粘性土層が互層になって
いるケースがほとんどであり、たとえば、前記の工法で
粘性土層を改良しているときは、セメント、粘土などの
コロイド質を含む水分の多い粘調なスライムが湧出し、
また、砂質土層を改良しているときは、セメントと砂を
多く含む水分の少ない、サラリとした、水質汚濁を起こ
し易いスライムが湧出してくる。

【０００９】このように土質条件の変化にともなうスラ
イムの性状変化に十分に追随できる解決方法の開発は至
難であった。

【００１０】したがって、このような現状下において、
水質汚濁を生じない水底地盤改良工法の開発が望まれて
いた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、注入材の
注入に伴うスライムによる水質汚濁の防止方法について
鋭意研究の結果、注入材中に水可溶性ポリマーを配合す
ることによって、水可溶性ポリマーが改良地盤中の注入
材の固化物性を損なうことなく、しかもこの注入材の注
入により湧出するスライム中に一定量の水可溶性ポリマ
ーを存在させることにより、スライムの水中への分散が
抑制できることを知見し、かかる知見を元に本発明を完
成するに至った。

【００１２】即ち、本発明は前記の課題の解決のため
に、水可溶性ポリマー、固化材、分散剤および調合水よ
りなる新規な水底地盤改良用注入材を提供するものであ
り、また該注入材を水底地盤中に注入することにより地
盤から水中へ湧出するスライム中の粒子が水中へ分散す
るのを防止し得る水底地盤改良工法を提供するものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の注入材を構成する
各成分について詳細に説明する。

【００１４】本発明において、水可溶性ポリマーは、セ
ルロース系またはアクリル系化合物よりなる水可溶性の
高分子化合物が好適に使用できる。具体的に例示すれ
ば、メチルセルロース、エチルセルロースなどのアルキ
ルセルロース類；ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース
などのヒドロキシアルキルセルロース類；ヒドロキシエ
チルエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセル
ロースなどのヒドロキシアルキルセルロース類の非イオ
ン性セルロースエーテル；カルボキシメチルヒドロキシ
エチルセルロースなどのイオン性セルロースエーテル；
又は、アクリル系のポリアクリルアミドの部分加水分解
物、若しくはアクリルアミドとアクリル酸ソーダの共重
合体等が挙げられる。

【００１５】その中でもセルロース系化合物であるヒド
ロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
スなどのヒドロキシアルキルセルロース類が好適に使用
できる。

【００１６】また、該水可溶性ポリマーの２％水溶液の
２５℃における粘度は、１０，０００センチポイズ以
上、好ましくは２０，０００センチポイズ以上であるこ
とが、発生するスライムからの固化材粒子や地盤中の土
粒子の分離を防止するために好ましい。

【００１７】該水可溶性ポリマーの配合量は、水底地盤
に前記水底地盤改良用注入材を注入した際に水底地盤か
ら水中に湧出するスライム中の粒子が水中に分散するの
を防止し得る量であることが好ましく、その量は、スラ
イム中の粒子の濃度、施工環境上の要請と施工条件、施
工作業性、特に水質汚濁への適合条件によって、適宜決
定される。

【００１８】本発明者らが一般的な条件下において、水
可溶性ポリマー、固化材、分散剤及び調合水を配合した
水底地盤改良用注入材で施工試験した結果、水質汚濁を
防止するための分離防止効果を良好に保ち、かつ注入材
の粘性の増大による施工性悪化をさけるため、水可溶性
ポリマーの配合量は、調合水１００重量部に対して０．
５ないし５重量部が好ましい範囲であり、経済性と効果
の上から勘案すると１ないし２重量部が特に好ましい。

【００１９】また、本発明において、地盤から水中へ湧
出するスライム中の粒子が水中へ分散するのを防止する
ための、該水可溶性ポリマーの働きは定かではないが以
下のように推定している。

【００２０】該水可溶性ポリマーを調合水に配合して水
溶液とした場合、該水可溶性ポリマーは、水素結合によ
って調合水の一部を結合水としてその周囲に引きつけた
形で分子分散する。そして、水溶液中の結合水以外の残
りの調合水（自由水）は分子分散した水可溶性ポリマー
のネットワーク中に閉じこめられた状態となり、結果と
して、水可溶性ポリマーの水溶液の粘度は高くなる。

【００２１】同様に、本発明の地盤改良注入材を地盤へ
注入した際、固化材粒子や注入材が連行してくる地盤中
の土粒子も、この高粘度の水可溶性ポリマーのネットワ
ーク中に包まれた状態になる。その後、外部の水と接触
しても固化材粒子や地盤中の土粒子が水可溶性ポリマー
のネットワーク中から分離せず、結果として、水中での
高い分離抵抗性を有すると考えられる。

【００２２】本発明で使用する固化材は、特に制限され
ないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポル
トランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸
熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメン
ト、混合セメントとしての高炉セメント（Ａ種、Ｂ種、
Ｃ種）、フライアッシュセメント（Ａ種、Ｂ種、Ｃ
種）、及びシリカセメント（Ａ種、Ｂ種、Ｃ種）、また
はセメント・石灰複合系およびセメント・石膏系等を挙
げることができる。これらは一種または二種以上を組み
合わせて用いることができる。

【００２３】該固化材の配合量は、特別の制約を受ける
ものではないが、固化材の分散性や硬化速度、或いは得
られる注入材の施工時における流動性やブリーディング
を勘案すると、好ましくは調合水１００重量部に対し
て、３０ないし４００重量部であり、６０ないし２００
重量部がより好ましい。

【００２４】また、特に本発明のように水可溶性ポリマ
ーと固化材とを調合水に配合する場合において、固化材
を調合水に好適に分散させるため、分散剤が使用され
る。

【００２５】該分散剤としては、本発明の効果を阻害し
ないものが、何ら制限なく使用できる。具体的に例示す
れば、アニオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、
両性界面活性剤等のＡＥ剤、リグニンスルホン酸塩及び
その誘導体、オキシカルボン酸塩、ポリオール誘導体、
ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル誘導体、ア
ルキルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物等の減水
剤及びＡＥ減水剤、リグニンスルホン酸系、メラミンス
ルホン酸塩ホルマリン縮合物、ポリカルボン酸系高分子
化合物等の高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤などが挙
げられる。

【００２６】その中でも特に、メラミンスルホン酸塩ホ
ルマリン縮合物やポリカルボン酸系高分子化合物等の高
性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤が好適である。

【００２７】該分散剤の配合量は、特に制限されない
が、固化材の分散性や注入材の流動性を勘案すると、固
化材１００重量部に対し、０．０１ないし５重量部が好
ましく、特に０．０５ないし３重量部が好ましい。

【００２８】本発明の水底地盤改良注入材を構成する各
成分の配合順序や配合方法は、特に制限されないが、水
可溶性ポリマーおよび固化材の分散を容易にするため、
水可溶性ポリマーを調合水に添加・撹拌した後直ちに固
化材を添加して撹拌する方法、水可溶性ポリマーと固化
材をあらかじめ混合してから、その混合物と調合水とを
混合し撹拌する方法が好適に採用される。

【００２９】また、分散剤の配合順序は、特に制限され
ず、他の成分を混合する前に予め調合水に配合する方
法、固化材と同時に配合する方法が好適に採用される。

【００３０】本発明の水底地盤改良用注入材は、施工性
を勘案すると、Ｊロートによる流下時間が１００秒以下
が好ましく、６０秒以下がより好ましい。

【００３１】本発明の地盤改良工法の具体的方法は、特
に制限されるものではなく、従来の各種の態様の地盤改
良方法が使用できるが、特にジェットグラウト工法が好
適に採用できる。

【００３２】このジェットグラウト工法の中で、水を噴
射して地盤を切削しながら注入材などを供給する注入管
を目的深度まで挿入する切削工程と、注入管をゆっくり
回転させながら、それぞれの管路から水と必要に応じて
空気を高圧で噴射して、地盤中の土砂を切削撹拌しなが
ら、その切削した土砂の部分を別の管路から送入した注
入材で順次置換する注入工程からなり、注入管を引き上
げながらこれらの工程を繰り返して、最終的に柱状の改
良体を造成する方法が好適に採用される。

【００３３】本発明の注入材を施工するときには、本工
法で一般に使用する注入材の代わりに本発明の注入材を
使用すればよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明の注入材を使用した水底地盤改良
工法は、水可溶性ポリマーを配合することにより、スラ
イム粒子の水中への分散を抑制できるので、スライムの
水中への分散による水質汚濁を防止して水質を保全する
上で顕著な効果がある。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。

【００３６】＜実施例１＞調合水１００重量部に水可溶
性ポリマーとしてヒドロキシエチルセルロース（２％水
溶液２５℃における粘度３００００センチポイズ）１．
０重量部を添加し、直ちに分散剤としてメラミンスルホ
ン酸塩ホルマリン縮合物系高性能減水剤（商品名「レオ
ビルドＵＣ−１５０」、（株）エヌ・エム・ビー製）１
重量部と、普通ポルトランドセメント１００重量部を混
合し、ミキサープラントで３分間混合して注入剤を調合
した。

【００３７】この注入剤のＪロートによる流下時間は８
秒（土木学会基準・ＰＣグラウト試験方法・コンシステ
ンシー試験）であった。

【００３８】この注入剤を用いて、海面下５ｍの砂質地
盤（Ｎ値 ４５（ＪＩＳ Ａ１２１９）、透水係数６．
７×１０^-2ｃｍ／ｓｅｃ）の海底において、縦１９ｍ×
横９ｍの区画で、海底から２１ないし２９ｍの深さで、
直径１ｍのコラム１１２本をジェットグラウト工法によ
り施工した。

【００３９】この施工手順を図１で説明する。海洋の水
１の底にある地盤Ｇを改良するため、注入剤４を圧入し
て地盤Ｇ中で固化させる水底地盤改良工法において、ま
ず地盤Ｇ中にガイドパイプ２を設け、その中に複数の流
路を持つ注入管３を削孔液を流しながら、海底から２９
ｍの深さまで挿入した。

【００４０】次いで注入管３を矢印Ｒのように５ｒｐｍ
でゆっくり回転させるとともに白矢印Ｕのように上昇さ
せながら、その下端において、加圧水および加圧空気を
水ジェットおよび空気ジェットとして噴出させる。そし
て、地盤中の土砂がこれらのジェットにより切削されて
軟化した部分に、注入剤４を０．１ｍ³／分で注入管３
より地盤へ注入した。

【００４１】一方、切削された土砂は、水ジェットの水
および一部飛散した注入材４成分と混ざってスライム５
となり、矢印Ｓのようにガイドパイプ２と注入管３との
間を介して地盤Ｇの上へ排出される。

【００４２】そして、加圧水、加圧空気および注入材４
の圧入を続けながら、注入管３を一定ストローク０．０
５ｍ／分で引き上げ、注入材４で地盤中の土砂を順次置
換して円柱状の改良体６を形成した。

【００４３】この工程を繰り返して、注入管を海底から
２１ｍの深さまで引き上げて、改良体６を密接して列状
に形成させて、最終的に改良体６の壁を構築した。

【００４４】この時、海底に発生したスライムによる水
質汚濁の状態を、潜水して目視で観察したが、水流によ
っても汚濁はなかった。また、注入管の横２ｍ、海底か
ら１．５ｍ付近の場所の海水を採取して濁度（濁度計：
東亜電波工業製、ＭｏｄｅｌＴＢ−１Ａ）を測定した結
果を表１に示す。

【００４５】＜実施例２ないし６＞実施例１と隣接した
場所において、水可溶性ポリマーの添加量を表１の実施
例２、３、４、５、６のように変化した以外は、実施例
１と同様に行なった。測定結果を表１に併せて示す。

【００４６】＜実施例７＞実施例１と隣接した場所にお
いて、分散剤をメラミンスルホン酸塩ホルマリン縮合物
系高性能減水剤（商品名「サンフローＭＳ」、サンフロ
ー（株）製）に変更した以外は、実施例１と同様に行な
った。測定結果を表１に併せて示す。

【００４７】＜実施例８＞実施例１と隣接した場所にお
いて、分散剤をポリカルボン酸高分子化合物系高性能Ａ
Ｅ減水剤（商品名「レオビルドＳＰ８Ｎ」、（株）エヌ
・エム・ビー製）に変更した以外は、実施例１と同様に
行なった。測定結果を表１に併せて示す。

【００４８】＜比較例１＞実施例１と隣接した場所にお
いて、水可溶性ポリマーを添加しなかったこと以外は、
実施例１と全く同様に行なった。測定結果を表１に併せ
て示す。

【００４９】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水底地盤改良用注入材を用いて、ジェ
ットグラウト方式の水底地盤改良を行う工法の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 水 ２ ガイドパイプ ３ 注入管 ４ 注入材 ５ スライム ６ 改良体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水可溶性ポリマー、固化材、分散剤および
   調合水を含むことを特徴とする水底地盤改良用注入材。
2. 【請求項２】請求項１記載の水底地盤改良用注入材を水
   底地盤に注入することを特徴とする水底地盤改良工法。