JPS62112812A - 液状化混合処理工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、砂質地盤に対する地盤改良工法の一種で、次
の場合、１）−なわち建築物の基礎工事における直接基
礎を建造ずろ場合、砂質地盤に対し遮水壁を建造ずろ場
合、砂質地盤の地震時液状化を１＋Ｉ：　１１−ナスす
一１１ｑ鳶臼１　トらジオＡ巴企　箋に本１１用されろ
液状化混合処理工法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、軟質あるいは砂質地盤に遮水壁や柱列山留壁、あ
るいは建造物の直接基礎などを建造する場合、シートパ
イルや鋼管、あるいはコンクリート抗などを地盤に打設
したり、掘削機で地盤を穿孔し、ここにコンクリートや
モルタル、地盤安定液と固化材の混合物を打設４−る、
という方法がとられていた。

ところが、これらの方法は、掘削された土砂の処分を行
わなければならないため、大変コストが高くつき、最近
では、コストの低減を図るため、原地盤の土砂そのもの
を固結せしめたり、間隙を減少さＵ”て難透水化さ什る
工法がとられるようになってきた。

そうした地盤改良工法の例として、深層混合処理工法、
あるいは薬液注入工法がある。

深層混合処理工法は、回転９：（の付いた注入管を回転
さ什なりくら地盤にらみ込み、回転す２近傍からセメン
トミルクを噴射して回転翼を回転させ一つつ上下して地
盤の土砂と、セメントミルクを混合撹拌することにより
、土を化学的に固結させるというものである。

また、薬液注入工法は、注入管を地盤にポーリングによ
って貫入し、固化材を高圧ないしは低圧で噴射して地盤
の間隙を埋めたり、土砂を高圧で排除した部分に固化材
塊を造成するというものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、施工能力と工費の点を考えると、前記深層混
合処理工法は、地盤が軟弱粘性土なら、回転翼の撹拌に
よって強度が低下するので回転翼を比較的容易に地盤に
ｎ人できるが、砂質地盤では、それより高い撹拌抵抗を
受けるので、回転翼の直径を大きくできず、施工能率を
高くできないという問題がある。

また、薬液注入工法は、非常に高価であり、通常はごく
狭い範囲の地盤改良にのみ用いられ、大規模な工事に適
用するには、コストが高すぎるだけでなく、施工速度が
著しく遅いという点で不向きである。

［問題点を解決するための手段３ 本発明は、砂質地盤に対し、低コスト、高能率で地盤改
良し得る、全く新規な工法を提供するものであり、その
特徴は、砂質地盤に振動を与えて液状化させ、その液状
化した地盤中下部において高圧（または低圧）水流また
は高圧（または低圧）気流を噴射し、それにより液状化
地盤中に上昇流及び下降流を発生させ、その流れの中に
、液体状または粉体状の固化材ないしは細粒土を投入し
て、前記液状化した地盤の土砂と、前記固化材ないしは
細粒土とを混合撹拌する点にある。

固化材または細粒土は、前記高圧（または低圧）流体と
ともに地盤中下部において一緒に噴射してもよいが、液
状化した（または液状化しようとする）地盤の表面に散
布してもよい。

詳しく述べると、たとえば、まず頂部に振動機を設置し
、下端が開放の振動中空管を地盤中に所定深度まで打ち
込み、振動中空管を加振して振動中空管の内部の砂地盤
を液状化させる。

この振動中空管には、振動中空管の内壁あるいは外壁に
沿い、振動中空管先端付近でその内側へ上向きになった
ノズルを持つ複数の注入管が予め装備されている。なお
、注入管を振動中空管と独立分離させておき、地盤を液
状化させた後で注入管を砂地盤中に挿入するようにして
もよい。そして、高圧（または低圧）流体とともに固化
材等を噴射する場合は、セメント、石灰、石膏、高分子
凝固剤などの固化材を水に溶いたスラリーを、前記ノズ
ルから振動中空管内に噴射する。

この際、出来上がった壁の両側とも掘削せず、単に広い
敷地を遮断するだけの遮水壁のように、砂質地盤の大き
な強度増加を要求しないような用途に本発明の方法を用
いる場合は、上記注入管を通して廃棄ベントナイト泥水
、あるいは付近で発生ずる粘土、シルト、火力発電所か
ら排出されるフラッンユアイ等の細粒土を水に溶いたス
ラリーを噴射するようにしてもよい。

また、撹拌混合を急速に行いたい場合は、注入管から、
前記のようにスラリーてなく、圧縮空気で移送した粉体
状のままの固化材あるいは細粒土を噴射するようにする
ことが望ましい。

また、上記の場合は、固化材等を高圧（または低圧）流
体とともに地盤中下部において噴射する場合であったが
、固化材等は液状化させた（または液状化しようとする
）地盤の表面に散布するようにしてもよい。

［作用コ 上記の方法を実行した場合、振動中空管内部の砂質地盤
は、中空管から伝達される激しい振動によって数秒のう
ちに間隙水圧が上昇し、強度を全く失って、比重２．０
前後の液状体になる。

ここで、注入管先端のノズルから固化材等のスラリーを
噴射する場合、噴射するスラリーか、水セメント比６０
％〜７０％のセメントミルクならば比重が１．７４〜１
．６７、また石）１、高分子凝固剤、石灰などのスラリ
ーならば比重はさらに小さい。また、廃棄ベントナイト
、粘土、シルト、フラッノユアイなどの細粒土のスラリ
ーならば、水固形分比６０％以」二とすると比重は１５
以下となる。

このため、噴射されたスラリーは、液体状の砂質土との
比重の差によって、振動中空管下部から上部に向って激
しい勢いて上昇し、この上昇流近傍の液体状砂質土は液
体の剪断力によってスラリーの上昇流に引きずられるよ
うに上昇する。上昇するスラリーは、上昇中に液体状砂
質上の中へ拡散し、振動中空管上部に到達するまでに、
スラリーと液体状砂質土とは均質に混合する。

一方、振動中空管下部の、スラリーの上昇に引きずられ
る液体状砂質土から離れた位置では、上昇した分の液体
状砂質土に見合う体積相当分の液体状砂質土が上方から
下方に向って降下する。すなわち、物質の温度差に伴う
対流と同様な流動が振動中空管内部で生ずる。したがっ
て、振動中空管上部で均質に混合した固化材と砂質土は
再び下降し、新たなスラリーと再度混合され、この現象
が数分間で継続して繰り返されることによって、振動中
空管内の砂質土は、すべてスラリーと均質に混合された
混合体に変わる。

また、噴射されるものかスラリーでなく、圧縮空気によ
って噴射した粉体状固化材または細粒土の場合は、空気
の上昇流の勢いがスラリーより格段に激しいため、より
一層急激に対流的流動が振動中空管内で生じる。このた
めに、スラリーより急速に上記混合体が出来上がる。

また、固化材等を高圧（または低圧）流体とともに噴射
せず、表面に散布する場合ら、土砂の上昇流、下降流に
より上記とほぼ同様に混合撹拌される。すなわち、液状
化した地盤中下部において高圧（または低圧）流体を噴
射すると、液状化地盤内には、あたから温度差による対
流のような流れが発生する。このとき、砂質液状体上面
に散布された固化材等は、この対流的流体運動に巻き込
まれて、その流れに乗って振動中空管内全体に拡散し、
拡散しなから砂質液状体と次第に混合され、ついには均
一に混合される。

［実施例］ 以Ｆ、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

まず、第１図に示すように、スラリープラント（まｆこ
は粉体整流プラント）ｌをもつ櫓やクレーン２などで支
持した振動機（バイブロハンマーなど）３により、下端
開放の振動中空管４を砂質地盤Ｓ中所定深度まで打ち込
む。振動中空管４の直径は任意であり、たとえば５０ｃ
ｍ〜２００ｃｍ程度のものを用いる。なお、この振動中
空管４の外周には、円周４箇所に注入管５を付設してお
き、その注入管５の先端は振動中空管４内の下部にノズ
ル６として開口させておく。ノズル６は振動中空管４の
内周に沿って設けられ、上を向いている。

振動中空管４を所定深度まで貫入したら、第２図に示す
ように、振動中空管４を矢印（イ）の如く上下に振動さ
せる。そうすると、数秒から士数秒で振動中空管４内の
砂質土Ｓｔは下端から上端まで一様に液状化する。なお
も、振動を継続すると、継続時間中を通じて液状化の状
態が保たれる。このとき、この液状体の比重は、砂質土
の湿潤単位体積重Ｍに等しくなる。第３図に液状化評価
のた口、＋−：Ｑｉｎｌｌｎｕ’Ｔ’ｂ、ｕ口：Ｌしｔ
ｒ）Σｔｎ”＝６ガｄドｌレスーｆｌ１２１ナー）ｉＡ
の３つの例を示すか、この図に示すように、比重は、２
．０’０８〜２．１４の間にあり、残留過剰間隙水圧比
はほぼ１．０に近く、完全に液状化している。

次に、このように液状化している振動中空管４内砂質上
Ｓｉ中に、振動中空管４内に突き出したノズル６から上
向きに混合材スラリーまｆこは圧縮空気によって移送し
た混合材粉体７を噴射する。

数十秒間噴射を続け、この間振動中空管４の振動も継続
しておくと１，１１合材スラリーまたは混合材粉体７と
液体状砂質上Ｓ１は、矢印（ロ）、（ハ）の如く上界及
び下降し、均一に混合される。

噴射しながら、振動を続け、ノズル６が地表面に出てく
るまで振動中空管４を引き抜く。引き抜いている間にら
常にノズル６より上方では、液体状砂質土８１と混合オ
スラリ−または混合１扮体７の混合か続く。

そして、噴射を止め、振動中空管４を完全に引き抜いて
作業を終了中る。そうすると、振動中空管４を引き抜、
き後数抄間で、中空管４内地盤の水圧は静水圧まで低下
し、ｌ混合材が固化材料の場合は固化が終わり、その後
、長期にわたり強度が増加する。

以上においては、固化（Ａ等を高圧流体とともに地盤中
下部において噴射するようにした場合を説明したか、次
に液状化地盤の表面に固化材等を散布する場合の実施例
を第４図を参照して説明する。

この場合は、振動中空管４の上部にホッパー８を（１市
え、振動中空管４内に固化材等の混合材９を投入できる
ようにしてあり、まずホッパー８の弁を開き、混合材９
を振動中空管４内の地表面に散布する。振動中空管４内
の砂地盤の水位が地表面よりかなり低い場合は、液状化
を容易に発生させるため、地表面がかくれるまで水を注
入し、そして振動機３を作動させて振動中空管４内の砂
地盤を液状化させる。

液状化さ仕たら、その段階で注入Ｗ５の先端のノズル６
から、圧力１　ｋｇｆ／　ｃｍ”　〜４００　ｋｇｆ／
　ｃｍ”の範囲の低圧〜高圧水または圧力１０　ｋｇｆ
／　ａｍ”何役の中圧空気を噴出する。振動と噴出をｌ
Ｏ薮秒間続けろと、振動中空管・１内に対流的流動か盛
んに生じ、混合材９と砂質液状体か均一に混合さ１する
。噴射を続けながら、ノズル６が地表面に出てくるまで
振動中空管４を引き抜くと、引き抜き後数時間で振動中
空管４内の水圧は静水圧に戻り、混合材９か固化材の場
合は固化が終了する。その後、長期にわたり強度か増加
する。

［発明の効果］ 以上の説明から、本発明によれば、次のようなすぐれた
効果を奏する。

■地盤を振動させて液状化さＨ−１その地盤中下部にお
いて高圧または低圧流体を噴射し、砂質液状体に上昇流
及び下降流を発生させるとと乙に、その流れの中に固化
材等を役人する、という簡単な手段で、地盤の砂と、同
化材や細粒土のような混合材を、地盤の深い部分まで均
質に混合することができるので、施工コストが極めて安
くすむ。

■地盤を液状化させて、その液状化した地盤の下方から
流体を噴射するので、振動中空管内に対流的な自然発生
流か生じたり、噴射によって急激な流動が生じる。この
ため、エネルギ消費が極めて少ない状態で、数十秒とい
う極めて短時間で固化材等と土砂が均質に撹拌混合され
る。したがって、施工費が圧倒的に安くすむ。

■本発明により、施工された混合体地盤は、混合材とし
て、セメント、石灰、石膏、高分子凝固材を用いた場合
は、特に強度が大きく、通常数に９ｆ／ａｍ２の圧縮強
度になるから、第５図に示すように、タンクなど重量構
造物１０の直接基礎１１となる。また、施工費が安くす
むので、広い幅の壁体か安価に建造でき、第６図に示す
ように、掘削工事における自立式山留壁１２として用い
ることができる。また、混合材として、粘土や細粒の産
業廃棄物（たとえば廃棄ベントナイト）を用いた場合は
、強寞は大きくならないが、透水性を小さくでき、遮水
壁として用いることができろ。さらに、どこにでもある
粘土やンルトを、混合材として用いた場合は、地盤の平
均粒径を小さくすることができ、また砂質土に粘性をも
たせることができるの変えることができろ。すなわら、
地震時の砂地盤の液状化を防ぐ極めて安価な方法として
適用できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するために示す側面図
、第２図は振動中空管内の土砂等の流動状態を示す側断
面図、第３図は時間を１苗輔、残留間隙水圧比を縦軸に
とった液状化評価のための間隙水圧比の経時変化を示す
図、第４図は本発明の他の実施例を説明するために示す
側面図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の適用例を
示す側断面図である。 １・・・・・・スラリープラント、３・・・・・振動機
、４・・・・・振動中空管、５・・・・注入管、６・・
・・・ノズル、７・・・・・混合はスラリーあるいは混
合材粉体、８・・・・・・ポツパー、９・・・・・混合
（才、Ｓ・・　・砂質地盤、Ｓｌ・・・・砂質土。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 砂質地盤に振動を与えて液状化させ、その液状化した地
   盤中下部において高圧または低圧流体を噴射し、それに
   より液状化地盤中に上昇流及び下降流を発生させ、その
   流れの中に、液体状または粉体状の固化材ないしは細粒
   土を投入して、前記液状化した地盤の土砂と、前記固化
   材ないしは細粒土とを混合撹拌することを特徴とする液
   状化混合処理工法。