JPS63268812A

JPS63268812A - 地盤の安定化法

Info

Publication number: JPS63268812A
Application number: JP10205887A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Tazawa; 田沢　俊介; Katsuhiko Kurihara; 勝彦栗原; Tadanori Ito; 伊藤　忠則; Shigetaka Suzuki; 重孝鈴木
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd; Nitto Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd; Eneos Corp
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1988-11-07
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0813966B2

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〕本発明は地盤の安定化法に関する。詳しくは、セメント
系土質安定剤を硬化材として、高圧噴射工法によって地
盤を安定化する方法に関する。

〔従来技術〕

土質安定剤を用いて、軟弱地盤の強化や漏水地盤の止水
など地盤を安定化する工法の一つとして高圧噴射工法が
ある。この工法には、噴射撹拌方式と呼ばれる、土質安
定剤を高圧で地盤中に噴射し、そのエネルギーで地盤を
切削撹拌することによって土質安定剤を土と混合して充
填し、地盤内に土砂固結体を造成する工法がある。

この方式には硬化材として、土質安定剤液のみを噴射す
る方法（ＣＣＰ工法、ジエノトクリート工法など）と、
土質安定剤液と空気などの気体とを併用する方法（ＪＳ
Ｇ工法、パネルジエ・ント工法。

コラムジェット工法など）がある。

従来、これら工法に使用されている土質安定剤としては
、セメントと水からなるセメントスラリー、セメントと
水ガラスとを組み合わせてなるもの、セメントとセメン
トの硬化促進剤および抑制剤を組み合わせたものなどが
挙げられるが、通常は、セメントと水とからなるセメン
トスラリーが多用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高圧噴射工法に用いられている土質安定剤としては、前
述のようにセメントと水とからなるセメントスラリーが
主流を占めてはいるが、次のような問題点がある。

１）　セメントを単に水に分散させて得られたスラリー
は、静置すると短時間のうちにセメントと水とが分離し
てしまう、いわゆるブリージング（固液分離）現象を起
こすので、該スラリーを撹拌しながらポンプで圧送して
も輸送管内や噴射用モニター内でセメント粒子が徐々に
沈降し、遂には管内を閉塞してしまい、短時間のうちに
作業を中断せざるを得なくなる。

２）　ブリージング率が５０％を超えるようなスラリー
を用いた場合は、地盤内で固結していない箇所や固結強
度の小さい箇所を生じたり、逆に、ブリージングによっ
てセメントが分離沈降して形成されるセメントに冨んだ
硬化体の強度は極めて大きいので、固結強度の極めて大
きい箇所を生じるなど一定な強度の固結体が得られない
ばがりが、固結効率が小さく、地盤安定化が不確実とな
る。

３）　セメントの比率を高めていくとブリージングは抑
えられる傾向を示す。しかし、セメントの比率を高くし
てブリージングを抑えた場合に得られる硬化体の強度は
極めて大きくなるため、地盤安定化後に行う掘削作業に
長時間を費したり、シールド工事における掘進作業が困
難になる。

また、あまりにもセメントの比率を高めると、スラリー
の流動性が低下する。

〔問題点を解決するための手段］本発明は、流動性は失うことなくブリージング率が小さ
く、固結効率の高いセメント系土質安定剤を硬化材とし
て用い、地盤安定化後に行う掘削作業やシールド工事に
おける掘進作業の能率を低下させない適度の抑制された
強度を有する硬化体を造成し得る地盤の安定化法を提供
することを目的とする。

本発明者らは前記問題点を改善し上記目的を達成するた
め鋭意研究を行い、セメントに水不溶性の石灰質または
珪酸質の化合物または鉱物、ないし粘土質鉱物を配合し
て得られる組成物−セメント系土質安定剤の水スラリー
を硬化材として用いることにより、前記問題点を改善す
ることができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、「セメントと水を含んでなるセメ
ントスラリーを硬化材として地盤中に噴射し土と撹拌混
合して硬化させ地盤を安定化させる方法に於いて、セメ
ント、水および水不溶性の石灰質、珪酸質および粘土質
物質からなる群から選ばれた添加材の１種ないし２種以
上を配合してなる硬化材を用いることを特徴とする地盤
の安定化法」を要旨とする。

本発明で用いられるセメントは、普通ポルトランドセメ
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・低熱ポルトランドセメント・硫酸塩
ポルトランドセメント・高酸化鉄型ポルトランドセメン
ト・白色ポルトランドセメントなどの各種ポルトランド
セメント類、高炉セメント・シリカセメント・フライア
ンシュセメント・メーソンリーセメント・膨張セメント
などの混合セメント類・アルミナセメント・超速硬セメ
ント・油井セメント・グラウト用セメント・ヘドロ固化
剤・有害物質固化処理用セメント・高硫酸塩スラグセメ
ントなどの特殊セメント類を挙げることかでき、これら
は、一種ないし二種以上を混合して使用してもよい。

また、これらのセメントの一部を水硬性を有するフライ
アンシュ、シリカフニーム、高炉水砕スラグ、■型態水
石こうなどで置き換えたものを、使用することができる
。

本発明で用いられるセメントの粒子径は、１００μｍ以
下のものがよい。通常の市販品でそのまま使用すること
ができるものもある。

粒子径が１００μｍを超えるセメントは、短時間でブリ
ージングを起すので好ましくない。なお、粒子径が１μ
ｍ未満であるセメントはブリージングを起し難くてよい
が、高価である。

本発明では、硬化材１ｒｒＩ当りのセメントの使用量は
、１５０〜５００　ｋｇ、好ましくは２００〜４５０　
ｋｇ。

更に好ましくは２５０〜４００ｋｇの範囲とする。

地盤安定化をより確実に安全に行い、かっ、その安定化
した箇所の掘削作業やシールド工事における掘進作業な
どの能率を低下させることのないよう、造成する硬化体
の圧縮強度は、１０〜ｌｏｏｋｇｆ／Ｃ娼、好ましくは
１５〜６０ｋｇｆ／ｃＪ、更に好ましくは２０〜５０　
ｋｇｆ　／　ｃ＋ａの範囲とするのがよい。

硬化材１ボ当りのセメントの使用量が１５０ｋｇ未満で
は、得られる硬化体の圧縮強度が安全上必要な１０ｋｇ
ｆ　／　ｃｉ　ニ達しない。また、５００　ｋｇを超え
ると、得られる硬化体の圧縮強度が１００ｋｇｆ　／　
ｃ＋ａ以上となり、掘削作業やシールド工事における掘
進作業の能率が低下するので好ましくない。

本発明では、前述の目的を達成するためにセメントに対
して以下に述べる添加材を配合する。

本発明で用いられる添加材は、水不溶性の石灰質、珪酸
質および粘土質物質からなる群から選ばれた１種ないし
２種以上の物質で、水不溶性の石灰質または珪酸質の化
合物または鉱物、ないし粘土質鉱物が挙げられる。

本発明の添加材として用いられる物質の具体例としては
；ｌ）　石灰質化合物または鉱物としては：炭酸カルシウ
ム、方解石（カルサイト）、霞石（アラブナイト）、珪
灰石、螢石、骨灰などカルシウムを主成分とするもの。

２）　珪酸質の化合物または鉱物としては：珪酸、ホワ
イトカーボン、トリジマイト、クリストバライト、オパ
ール、石英、珪藻土、ランダンナイト、フリント、珪石
、珪砂、川砂、海砂。

山砂などシリカ（ＳｉＯ□）を主成分とするもの。

３）　粘土質鉱物としては：カオリン、木節粘土・蛙目粘土のような可塑性粘土、耐
火粘土、フリントクレー、せっ器粘土。

エナメル、クレー、ヘントナイト、セリサイト粘土、蝋
粘土などアルミノ珪酸塩を主成分とするものをそれぞれ
挙げることができる。これらの添加材は一種または二種
以上が用いられる。

これら添加材の使用量（合計量）は、硬化材１イ当り　
１００〜１０００ｋｇ、好ましくは１５０〜８００ｋｇ
。

更に好ましくは２００〜５００　ｋｇの範囲とする。

添加材の使用量が１００ｋｇ未満では、プリージング改
善効果が小さく、得られる硬化体の圧縮強度がｌＯｋｇ
ｆ／ｃ＋ａ未満である。また、使用量が１０００ｋｇを
超えるとプリージングの改善と硬化体圧縮強度は目的と
するものが得られるが、硬化材の流動性が低下し取扱性
が悪くなるので好ましくない。

本発明で使用する添加材の最大粒子径は、１ｆｆＩＩ１
１以下とする。粒子径が０．１〜５００　μｍ、好まし
くは１〜１００μｍ１更に好ましくは１〜５０μｍの範
囲のものを用いるのがよい。

粒子径が１面を超えるものは、プリージングの傾向が大
きくて硬化体の圧縮強度が過大となり、また噴射ノズル
を閉塞するので好ましくない。

０．１　　μｍ未満の場合は、少ない添加量でプリージ
ングを改善させ得るが、粉砕に手間がががり、見掛は密
度が大きく、輸送コストが高くなるなど経済的には好ま
しくない。

本発明ではその他の添加剤として、通常、セメントコン
クリート用混和剤として使用される減水剤を用いること
ができる。具体的にはたとえば、リグニンスルホン酸塩
、ポリアルキルアリルスルホン酸高縮合物、オキシカル
ボン酸、ポリオール複合体、β−ナフタレンスルホン酸
酸槽縮合物タレオソート油スルホン酸縮合物、メラミン
ホルマリン樹脂スルホン酸塩などが挙げられる。

これらの減水剤の添加量は、硬化材１ｒｒｒ当り、０．
５〜１５ｋｇ、好ましくは１〜１０ｋｇ、更に好ましく
は２〜６　ｋｇの範囲とする。

また、更に、水溶性ポリマーや高分子ラテックスを添加
することができる。

水溶性ポリマーとしては、ポリ（メタ）アクリル酸また
はその塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール
、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドンなど
合成高分子系のもの、またメチルセルロースなど天然系
のものが挙げられ、高分子ラテックスとしては、酢酸ビ
ニル樹脂系。

アクリル共重合体系などのビニルポリマー系、また、Ｓ
ＢＲなど合成ゴム系のものが挙げられる。

水溶性ポリマーの使用量は、硬化材１　ｎ？当り、０．
２〜１０ｋｇ、好ましくは０．５〜６ｋｇ、更に好まし
くは１〜４　ｋｇの範囲とする。

高分子ラテックスの使用量は、固形分として、硬化材１
ポ当り、１．５〜９０ｋｇ、好ましくは５〜７０−２更
に好ましくは１５〜６０ｋｇの範囲とする。

本発明で使用する水の量は、硬化材１ｒｒｒ当り、５０
０〜９００　Ｎの範囲とする。

氷の使用量が、５００１未満では、ブリージングは改善
されるが、注入材の流動性が低下して取扱性が悪く、得
られる硬化体の強度が１００ｋｇｆ　／　ｃＪを超える
ので好ましくない。　□ 一方、水の使用量が９００　ｆｆを超え、ブリージンク
率カ大きい場合には、分離沈降したセメントに富む硬化
体の強度が１００ｋｇｆ　／　ｃｒＡを超えることがあ
り、また、プリージング率が小さい場合は、得られる硬
化体の圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌに達しないので
好ましくない。

本発明の施工態様としては、適宜の調合装置を用い、所
定の比率で水、セメントおよび本発明の添加材、更に必
要に応じてその他の添加剤を加えて混合しスラリー状の
硬化材を調製する。

また、別の態様として、所定の比率でセメントと本発明
の添加材を予め配合したものを、所定の比率で水と、更
に必要に応じてその他の添加剤を加えて、混合し、調製
することもできる。

このようにして得られた硬化材を公知の高圧噴射撹拌工
法によって地盤中に噴射し、土と撹拌混合して硬化させ
地盤を安定化させる。

〔本発明の効果〕

従来のセメント系土質安定剤を用いる方法と比較して次
の様な効果がある。

本発明の配合になる硬化材を用いると、スラリーのブリ
ージング（固液分離）率が小さく、固結効率が高くて安
全かつ確実で、しかもその安定化した箇所の掘削作業や
シールド工事における掘進作業などの能率を低下させる
ことのない適度の抑制された圧縮強度を有する硬化体を
造成することができ、これにより、より安全に、より確
実に、より作業性の良い地盤の安定化ができる。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明
する。

調合装置を用いて、水、セメント、粉砕して１ｍの篩を
通過させた添加材、その他の添加剤を表１に記載した量
比で混合し、スラリー状の硬化材を得た。

得られた硬化材のそれぞれについて、次の３つの評価項
目について試験した。

■）　ブリージング率；メスシリンダー（ｌＯＯｍｆ）−に得られたスラリー１
００ｍ　ｊ！を仕込み、静置して６０分後の上澄液量（
ＡｍＮ）を測定し、次式によりプリージング率を求めた
。　プリージング率＝　　Ａ／１００　ｘｌｏｏ。

２）　硬化体の圧縮強度；塩化ビニル樹脂製円筒枠（直径５０ｍ、高さ５００１ｎ
Ｉ１１）にスラリーを流し込んで密閉し、２０±２　’
Ｃに保持した恒温器中で一昼夜放置した後脱型し、得ら
れた高さ１００　ｍｍの成型体を２０±２　”Ｃの水中
で２８日間養生した後の圧縮強度を測定した。

３）　固結効率；ガラス管（直径２３ｍ）にスラリーを２４０Ｍの高さに
仕込み、水分が蒸発しないように上部を密閉して２０°
Ｃに保持した恒温器中で２４時間養生後、得られた硬化
体の容積を測定した。

スラリーの仕込み容積に対する硬化体の容積の百分率を
求め固結効率とした。

各々の配合処方と試験の結果を表１に示す。

尚、表１において°“その他添加剤゛の種類の欄に記載
した記号は、それぞれ次のものを示す。

〈減水剤〉（ａ）・・・リグニンスルホン酸塩系。

「ホゾリスＮα８」　（ホゾリス物産）。

（ｂ）・・・メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系。

ｒ　ＳＭＦ−ＰＤ　Ｊ　　（８産化学）。

（Ｃ）・・・ポリアルキルアリルスルホン酸高縮合物「
マイティー１５０Ｊ　　（花王石けん）。

く水溶性ポリマー〉（ｄ）・・・メチルセルロース。

「マーポローズ」　（松本油脂製薬）。

く高分子ラテックス〉（ｅ）・・・アクリル系ラテックス。

「タフタンク２００Ｊ　　（出隅国策パルプ）。

表１について説明する。

比較例１〜７：水とセメントのみの組合せにおいては、硬化材１　ｒｄ
当りのセメント量が１５０〜１０００ｋｇの範囲におい
て、セメント量が多くなるにつれて、ブリージング率は
低下し固結効率は向上するが、なお不足であり、また、
ブリージング率が大きいときにも小さいときにも、いづ
れも得られた硬化体の圧縮強度は１７５〜５２０ｋｇｆ
　／　ｃ４と極めて大きく、本発明の目的に適さない。

比較例８：硬化材１ボ当りのセメント！　６００ｋｇに対して、貝
殻を添加したところブリージング率と固結効率は改善さ
れたが、硬化体の圧縮強度が３６５ｋｇｆ　／　ｃ＋＋
１と極めて大きく、本発明の目的に適さない。

比較例９：硬化材１ボ当りのセメントｉｔ　１５０ｋｇに対して、
炭酸カルシウム１５０ｋｇを配合したが、得られた硬化
体の圧縮強度は１０ｋｇｆ／ｃ［Ｉｌに達しない。

比較例１０：硬化材１ボ当りのセメント５１１５０ｋｇに対して、セ
メント・コンクリートを製造するνＮに通常用いられる
細骨材（５ｆｆｌＩ１１通過品）を１５００ｋｇと多く
用いて、更に減水剤と水溶性ポリマーを併用したところ
、ブリージング率と固結効率は改善されたが、硬化体の
圧縮強度は６．５ｋｇｆ／ｃＴＡで不足である。

比較例１１：硬化材１％当りのセメント！　１５０ｋｇに対して、末
節粘土２５ｋｇを配合したところ、ブリージング率と固
結効率は改善されたが、得られた硬化体の圧縮強度は１
０ｋｇｆ／ｃＪに達しない。

実施例１〜１２；本発明の目的に適した、ブリージング率が小さく、固結
効率は大きく、かつ、硬化体の圧縮強度が１０〜１００
ｋｇｆ／ｃＪの範囲のものが得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

セメントと水を含んでなるセメントスラリーを硬化材と
して地盤中に噴射し土と撹拌混合して硬化させ地盤を安
定化させる方法に於いて、セメント、水および水不溶性
の石灰質、珪酸質および粘土質物質からなる群から選ば
れた添加材の１種ないし２種以上を配合してなる硬化材
を用いることを特徴とする地盤の安定化法。