【手続補正書】
【提出日】平成16年4月23日(2004.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡スチロールを人工軽量資材として、軽量埋戻し、軽量裏込めおよび軽量盛土を含む地盤安定化工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる軽量埋戻し、軽量裏込めおよび軽量盛土を含む地盤安定化工法としては、発泡スチロールブロックを盛土材料、裏込材料として用い、道路や土地造成、埋戻し、構造物の背面裏込を行うＥＰＳ（Expanded poly-Styrol) 工法が広く普及している。
【０００３】
周知のごとくＥＰＳ工法は、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、規定寸法の発泡スチロールブロック３０、３０…（２ｍ×１ｍ×０.１ｍと２ｍ×１ｍ×０.５ｍとがある。）を密に配列積層して使用するものであり、これによって所定の圧縮強度を確保し、また供用後の圧縮変形を防止するものである。
【０００４】
発泡スチロールは、石油精製によって生じるスチレンモノマーの重合から得られるポリスチレンと、これに添加される発泡材とを主原料とするもので、超軽量性、耐圧縮性、耐候性、耐薬品性に優れるなどの物理・力学特性を有しており、土木用軽量資材等として好適に使用できるとともに、積み重ねた場合の自立性、大型重機を必要としないなどの施工上の利点を備えているため、荷重軽減や土圧軽減を目的とする地盤安定化工法には非常に好適な地盤土代替資材ということができる。
【０００５】
しかるに、ＥＰＳ工法は、所定圧縮強度の確保および供用後の圧縮変形防止を図るべく、規定寸法の発泡スチロールブロックを密に配列積層して使用するため、土圧軽減や上載荷重軽減効果により、軟弱地盤上構造物の沈下抑制、隣接する構造物規模の縮小化などの多大な利点を有するものの、埋め戻しや盛土単独の施工単価を比較すると、通常の土砂埋立よりも費用が嵩むなどの問題がある。
【０００６】
一方で、発泡スチロールは、超軽量性に加えて優れた断熱性、クッション性および易成形性を有しているため、今日においては生鮮魚介類などの食料品収容箱や電気機器などの梱包、各種イベント会場での催し物など、多方面で不可欠な資材となっているが、一般的に１度使用されるとそのまま廃棄されるのが普通であって、回収再利用されることは殆どなく、その廃棄量は膨大である。また、発泡スチロールの食料品収容箱や梱包材などを製作するときにそれぞれ不合格品が発生し、これがそのまま廃材となっている。しかも、この発泡スチロールは合成樹脂であることから、焼却すると煙の発生量が多く公害原因となることから、焼却処理にも特別な処理コストを必要とすることが多い。
【０００７】
そこで、本出願人の一人は、先の特願平７−３４４３２２号、特願平７−３４４３２３号において、所定サイズの発泡スチロール破砕片を土木用軽量骨材として使用する発明を提案した。一般的に、発泡スチロールは、点的な圧縮に対しては脆弱であるが、全体または一定面積に対して面的な圧縮荷重に対しては大きな抵抗力を示す。従来のＥＰＳ工法が、大型ブロック形状の発泡スチロールを密に配列積層するのは、この点に理由があるわけであるが、仮に礫または玉石サイズの発泡スチロール破砕片を軽量埋戻し資材として使用した場合には、スチロール片同士が面で接触する部分と、点で接触する部分とが存在し、耐圧縮強度はそれ程大きくはない。また、空隙率が５０％前後と高いため、上載荷重による沈下が大きいなどの問題がある。もちろん、大きな上載荷重が生じない箇所での単なる埋戻し置換材として使用されるのであれば問題はないが、所定の荷重が載荷されるような場所での使用に当たっては、それに耐え得る圧縮強度を確保するとともに、埋立または盛土後の沈下を実用上支障のない程度まで改善することが要求されるようになる。
【０００８】
かかる要求に鑑み、本出願人らは先の特願平８−２３１５７６号（特開平１０−７７６３１号公報）において、発泡スチロール破砕片を代替材とするとともに、バラバラの状態の発泡スチロール破砕片を埋め戻しまたは裏込め部位や盛土部位に対して投入し或いは敷き均し、これら配置した破砕片を圧縮変形させて、その圧縮変形物を埋戻し物とする地盤安定化工法を提案した（以下、先行例という）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バラバラの状態の発泡スチロール破砕片は、その取り扱いが難しいという問題点があった。例えば、施工時に風がある程度強く吹いている場合には、発泡スチロール破砕片の投入あるいは敷き均しに際して、破砕片が風に流されたり、飛んだりしてしまい、思うような投入作業あるいは敷き均し作業ができない。
【００１０】
そこで本発明の主たる課題は、発泡スチロール破砕片を使用して埋戻し、裏込および盛土を行うに当り、施工後の地盤沈下を実用上問題がない程度まで低減し得るとともに、所定の圧縮強度を確保するようにしうるとともに、発泡スチロール破砕片の取り扱いを容易にする、地盤安定化工法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明のうち、請求項１記載の発明は、発泡スチロール材を使用して、埋戻し、裏込めまたは盛土を行う地盤安定化工法において、
発泡スチロール破砕片を封入させた袋体を、埋戻し部位、裏込め部位または盛土部位に対して配置するとともに、配置した袋体の上面に対して圧力を加え、発泡スチロール破砕片を前記袋体に封入させた状態で圧縮変形させ、
その圧縮変形物を、埋戻し部位に対する埋戻し物、裏込め部位に対する裏込め物または盛土部位に対する盛土物とすることを特徴とする地盤安定化工法である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、発泡スチロール材を使用して、埋戻し、裏込めまたは盛土を行う地盤安定化工法において、
圧縮変形した発泡スチロール破砕片が封入されている袋体を、埋戻し部位に対する埋戻し材、裏込め部位に対する裏込め材または盛土部位に対する盛土材として、埋戻し、裏込めまたは盛土を行うことを特徴とする地盤安定化工法である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記埋戻しを行った埋戻し、裏込めまたは盛土した地盤上に構造物を構築する場合に、
前記軽量袋体の圧縮変形を、前記構造物設計荷重以上の荷重を載荷して行う請求項１または２記載の地盤安定化工法である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記発泡スチロール破砕片を封入させた袋体内における少なくとも発泡スチロール破砕片間の空隙部に対して、硬化材液を注入し充填する請求項１〜３のいずれか１項記載の地盤安定化工法である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記発泡スチロール破砕片間の空隙部に対する硬化材液の注入は、前記発泡スチロール破砕片を封入させた袋体内に吐出口を臨ませた注入パイプを通じて行う請求項４記載の地盤安定化工法である。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記配置した袋体の外側における袋体間の空隙部に対して、硬化材液を注入し充填する請求項１〜５のいずれか１項記載の地盤安定化工法である。
【００１７】
請求項７記載の発明は、前記配置した袋体の外側における袋体間の空隙部に対する硬化材液の注入は、前記配置した袋体の外側に吐出口を臨ませた注入パイプを通じて行う請求項６記載の地盤安定化工法である。
【００１８】
請求項８記載の発明は、前記硬化材液を注入する場合において、前記圧縮変形を行わないようにした請求項４〜７のいずれか１項記載の地盤安定化工法である。
【００１９】
請求項９記載の発明は、前記袋体として、不透液性シート、透液性シート、伸縮変形可能なシート、ネット、ならびにジオグリッドおよびジオネットを含むジオテキスタイルよりなる群から選ばれた１または２以上の材料により形成された袋体を用いる請求項１〜８のいずれか１項に記載の地盤安定化工法である。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、前記発泡スチロール破砕片として、発泡スチロール廃材を破砕したものを使用する請求項１〜９のいずれか１項記載の地盤安定化工法である。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、前記発泡スチロール破砕片とともに、またはこれに代えて、他の発泡樹脂破砕片を使用する請求項１〜１０いずれか１項記載の地盤安定化工法である。
【００２２】
＜作用＞
本発明の主要構成は、発泡スチロール破砕片を袋体に封入させている点にある。かかる構成により、発泡スチロール破砕片をバラバラの状態で取り扱うのと異なり、多数の破砕片を袋体内に封入した１つのブロック状物として取り扱うことができるので、施工も容易になる。
【００２３】
また、発泡スチロール破砕片を用いるメリットも併せもつことになる。すなわち、従来は産業廃棄物扱いとなっていた発泡スチロール廃材の再資源化が可能になり、また材料コストも低くなる。
【００２４】
また、従来使用されていた大型ブロックの場合には、配置箇所の形状に合わせて隙間なく充填するため、発泡スチロールブロックの切断等を行いながら、発泡スチロールブロックを積み重ねて配置しなければならなかったが、発泡スチロール破砕片を封入した袋体は各破砕片が自由に移動できる状態にあるため容易に任意の形状に変形させることができ、また充填性にも優れる。
【００２５】
これらの利点を有する一方で、発泡スチロール破砕片を袋体に封入させたものを所定個所に単に配置するだけでは、発泡スチロール破砕片間の空隙が大きい、隣接する破砕片が点接触となっているなどの理由から地盤沈下が大きく、圧縮強度が確保できないなどの問題が生じることになる。しかし、本発明では先行例と同様に、発泡スチロール破砕片を封入した袋体を荷重載荷、転圧等により圧力を加えて圧縮変形させたり、袋体の内外に硬化材液を注入充填することによりこの問題を解決している。これら圧縮変形や硬化材液の注入充填は、袋体の配置前でも配置後でも可能である。
【００２６】
他方、硬化材液を注入する構成に関し、特に袋体内に注入すると、各破砕片は比重が軽いものの袋体内に封入され拘束されているため、注入した硬化材液と発泡スチロールとが袋体内において分離した層構成となることがない利点がある。また特にこの袋体内注入の後に、袋体外に硬化材液を注入すると、袋体が硬化材液により重くなっているので破砕片封入袋体と注入硬化材液とが分離した層構成となることもない。これによって発泡スチロール破砕片と接着性の良い硬化材がリブ構造を形成し、地盤沈下が少なくかつ圧縮強度の高い埋戻し物等を構築することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて詳述する。
＜裏込め例＞
図１は本発明方法に従って裏込めを行った裏込め部位の縦断面を示している。本例の裏込め部位は、擁壁１などの耐土圧構造物と原地盤９とにより実質的に周囲が拘束された凹空間であり、かかる部位に対して裏込めを行うには、例えば、先ず発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…を封入した袋体２，２…を所定の裏込め高さの中間まで積上げ充填し、破砕片封入袋体２，２…よりなる第一の層３を形成する。好適には続いてその上面に透水性シート５Ａを敷設し、更にその上面に土砂５Ｂ等を敷き均して被覆層４を形成する。しかる後、この被覆層４の上からショベルなどの掘削重機やローラなどの転圧重機などにより上載荷重を掛けるようにする。発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…は袋体２，２…内にそれぞれ封入拘束され、第一の袋体層３は側面および底面を擁壁１および原地盤９により取り囲まれ拘束されているので、発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…は圧縮され間隙率が小さくなるとともに、塑性圧縮変形して圧縮強度が増加する。なお、図示例のように第一の袋体層３上面を被覆層４により被覆拘束していると、さらに圧縮変形させ易い利点がある。
【００２８】
次いで、被覆層４の上に更に発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…をそれぞれ封入した袋体２，２…を所定の裏込め高さより表層土７分低い位置まで積上げ配置して破砕片封入袋体２，２…の第二の層６を形成する。しかる後、ショベルなどの掘削重機やローラなどの転圧重機などにより表層土となる土砂７を展開、転圧しながら所定の裏込め高さまでの埋め戻しを行い、破砕片封入袋体２，２…よりなる第二の層６を圧縮変形させるようにする。前記掘削重機や転圧重機に代えて、クレーンにより吊り上げた重錘などによって圧縮荷重を与えることもできる。
【００２９】
本例では、擁壁１が高いため施工を二分割し、破砕片封入袋体２，２…よりなる第一の層３と第二の層６とに分けて、それぞれをシリーズ工程で圧縮変形させるようにしたが、もちろん擁壁１の高さが低い場合には、１回の施工工程とすることができる。
【００３０】
裏込めした地盤上に建築物などの構造物が構築される場合には、構造物設計荷重以上の先行荷重を与えるため、この荷重に相当する盛土８を造成し、圧密を先行させることもできる。通常の粘土層を対象とする圧密は、圧縮荷重によって間隙水圧を上昇させ強制排水を行うもので、数カ月から数年を要するのに対して、対象が発泡スチロール破砕片層３，６である場合には、空隙率の低下、発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…の塑性圧縮変形、時効歪などを狙うものであり、１週間程度の載荷期間で十分である。
【００３１】
ここに、上述および後述の例で使用する発泡スチロール破砕片２Ｆおよび袋体２等について説明する。
発泡スチロール破砕片２Ｆとしては、発泡スチロール廃材が主として使われることは言うまでもないが、サイズは、縦、横、長さ寸法のいずれかが５００mmを超えるようなものは、袋体２内への封入操作性上難点があるとともに、空隙率が大きくなるため、５００mm以下、好ましくは３５０mm以下のものが好適に使用される。一方、縦、横、長さ寸法のいずれかが５mm未満の細粒片は、破砕などの手間が余計に掛かるとともに、大きな発泡スチロール破砕片の間に収まるのみで強度発現などにも余り寄与し得ないため効果的でない。さらに、後述する硬化材液の注入に際しても、却って注入を阻害する要因となるため、最小寸法としては５mm以上、好ましくは１０mm以上の破砕片とするのが良い。
【００３２】
発泡スチロール廃材から本発明に係る破砕片を得るためには、打撃等を与えて破砕することもできるが、裁断用ニクロム線などを使用した裁断機などを通して裁断するようにすれば、破砕面が平滑なものを多く得ることができるし、また破砕屑などを発生させることもなく、適切な大きさの破砕片を多く得ることができる。なお、本発明では発泡スチロール破砕片２Ｆとともに、またはこれに代えて、他の発泡樹脂破砕片を使用することもできる。
【００３３】
本発明では、かかる発泡スチロール破砕片２Ｆが袋体２内に封入される。袋体２への破砕片２Ｆの封入は、発泡スチロールの破砕とともに工場で行うことができるが、施工現場でも行っても良い。袋体２としては、不透液性シート、特に後述の硬化材液に関して不透液性を示すシート、透液性シート、特に後述の硬化材液に関して透液性を示すシート、ゴム製シートなどの伸縮変形可能なシート、破砕片よりも小径の透孔を有するネット、ならびにジオグリッドおよびジオネットを含むジオテキスタイルよりなる群から選ばれた１または２以上の可撓性材料により形成したものを使用できる。袋体２の形状・サイズは適宜定めることができるが、例えば前述ＥＰＳ工法における発泡スチロールブロックと同サイズ、たとえば２m ×1m×0.5mの直方体形状とすることができる。形状・サイズの異なる袋体２’，２’を使用することもできる。
【００３４】
上述のように、本発明では前述の特願平８−２３１５７６号と同様に被覆層４を形成することができる。この被覆層４としては、透水性シート単独、土砂単独とすることもできるし、あるいはネット、ジオグリッドやジオネットなどのジオテキスタイルとすることもできる。いずれにしても第一の袋体層３の上面を被覆拘束できるものが使用される。
【００３５】
＜盛土例＞
次に、本発明方法に従って盛土地盤を構築する場合について説明する。図２に示すように、先ず側方法面部分に植生土嚢１０、１０…を所定高さ、図示の例では３段分まで積み上げて側方を拘束した状態で、発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…を封入した袋体２，２…を積上げ充填して、破砕片封入袋体２，２…よりなる第一の層１２を形成し、かつその上面に土砂１１を敷き均して被覆層１３を形成し、この被覆層１３の上からローラなどの転圧重機などにより転圧を行い、前記土砂１１の締固めとともに、破砕片封入袋体層１２を圧縮変形させる。
【００３６】
次いで、再び側方法面に植生土嚢１０、１０…を積み上げて側方を拘束したならば、被覆層１３の上にさらに発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…を封入した袋体２，２…を積み上げて破砕片封入袋体２，２…よりなる第二の層１４を形成し、その上に土砂１１を敷き均してその上から転圧する。この場合、破砕片封入袋体層１２、１４の積上げ厚は概ね３０〜１００cm程度とし、被覆層１３の厚さは１０〜３０cm程度とするのがよい。なお、盛土長手方向は、半無限長域と見做せるため構造的な側方拘束は行っていない。
【００３７】
被覆層１３としては、土砂１１の下層面に透水シートやネットなどを合わせて布設することもできるし、ジオグリッドやジオネットなどのジオテキスタイルを単独、または土砂と併用で使用することもできる。
【００３８】
他方、以下では上載荷重の載荷、転圧などを一切行わずに袋体内または袋体外に硬化材液を注入する例について説明する。しかし、本発明では上記例のように上載荷重の載荷、転圧などにより破砕片封入袋体を圧縮変形させる場合であっても、袋体の内外に硬化材液を注入することができる。
＜硬化材液を注入する盛土例＞
図３に示す盛土例では、先ず側方法面に植生土嚢１０、１０…を３段まで積み上げて側方を拘束した状態で、その高さまで発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…を封入した袋体２，２…を積上げ充填して破砕片封入袋体２，２…よりなる第一の層１２を形成する。しかる後、好適には、その上面にジオグリッド１７を敷いて第一の層１２を被覆するとともに、その両側を固定して各破砕片封入袋体２，２…が移動しないように拘束する。次に、この拘束状態のままで、第一の層１２の底部側位置における、袋体２外側の袋体間空隙Ｓ１に吐出口１５Ｈを臨ませた注入パイプ１５によりゆっくりと硬化材液１６を注入して、第一の層１２領域を固化させる。
【００３９】
次いで、再び側方に植生土嚢１０、１０…を積み上げて側方拘束したならば、発泡スチロール破砕片２Ｆ，２Ｆ…を封入した袋体２，２…を積上げてそれら破砕片封入袋体２，２…よりなる第二の層１４を形成するとともに、注入パイプ１５を上方に引上げ、第二の層１４の底部側位置における袋体２外側の袋体間空隙Ｓ１に吐出口１５Ｈを臨ませてゆっくりと硬化材液１６を注入して、第二の層１４領域を固化させる。後は、最上層に被覆土２０を被せ転圧して締め固める。
【００４０】
かかる硬化材液１６の注入に関し、上述例では注入パイプ１５の吐出口１５Ｈを袋体２，２…の外側に位置させており、このため硬化材液１６は主に袋体間空隙Ｓ１に注入充填されていくことになる。ただし、袋体２が硬化材液１６に関して透液性を示すシートやネット等により形成されていると、図４に示すように、注入した硬化材液１６は袋壁を通り、袋体２内の発泡スチロール破砕片間の空隙Ｓ２にも注入充填される。さらに、発泡スチロール破砕片自体が透液性を有する場合には発泡スチロール破砕片２Ｆ内にも浸透する。
【００４１】
逆に、袋体２が硬化材液１６に関して不透液性を示す材料により形成されていると、図５に示すように、注入した硬化材液１６は袋体壁を透過せず、硬化材液１６が袋体２内の発泡スチロール破砕片間の空隙Ｓ２に注入充填されない。しかし、次のようにすることで、硬化剤液１６を袋体２内の発泡スチロール破砕片間の空隙Ｓ２に注入充填することができる。すなわち、たとえば袋体２，２…の積上げに際し、配置後の各袋体２，２…（または配置前の袋体２であっても良い）に対して、たとえば図６に示すように、先端が鋭利な注入パイプ１５’を突き刺してその吐出口１５Ｈ’を袋体２内部に臨ませた状態で、この注入パイプ１５’を介して袋体２内に硬化材液１６を注入充填させる。配置後の各袋体に対して硬化材液１６を注入する場合には袋体２，２…を一段並べる毎に注入を行えば良い。かくして、袋体２を硬化材液１６に関して不透液性を示す材料により形成した場合であっても、硬化材液１６を袋体２内の発泡スチロール破砕片間の空隙Ｓ２に注入充填することができる。この直接注入方法は、袋体２が透液性材料で形成されている場合にももちろん適用できる。また、かかる袋体２内への直接注入とともに、前述したように袋体２外側の袋体間空隙Ｓ１への注入を行うことができる。
【００４２】
なお、本発明の硬化材液としては、たとえば土と水、あるいはこれにベントナイトなどの流動化材を加えた泥水と固化材とを混合したもの、モルタル、気泡セメントペースト、石炭灰と固化材とを混合したもの、これらに気泡剤を加えたものなど適宜のものが使用できる。
【００４３】
＜硬化材液を注入する擁壁型盛土例＞
図７に示される擁壁型盛土の場合には、施工を高さ方向に３分割として行った点およびジオグリッド１７の地山側端部をアンカー１８によって固定した点がことなるのみで基本的施工手順は同様である。鉛直壁が擁壁２０である点で構造は異なるが、擁壁型盛土の埋戻し手順を図８（Ａ）〜（Ｄ） に示す。なお、図８の例では表層に盛土１９を造成してプレロードを与えている。
【００４４】
＜その他＞
本発明では、圧縮変形した発泡スチロール破砕片が封入されている袋体を、埋戻し部位に対する埋戻し材、裏込め部位に対する裏込め材または盛土部位に対する盛土材とすることもできる（請求項２記載の発明）。この場合において、圧縮変形した発泡スチロール破砕片が封入した袋体は、主に２通りの方法により製造できる。すなわち、第１の方法は、袋体への封入に先だって発泡スチロール破砕片を圧縮変形させておき、これを袋体内に封入させる方法であり、第２の方法は、袋体へ発泡スチロール破砕片を封入したものを、施工対象部位への配置に先だって予め圧縮変形させておく方法である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、発泡スチロール破砕片の取り扱いを容易としながらも、発泡スチロール破砕片を使用して埋戻し、裏込および盛土を行う場合であっても、施工後の地盤沈下を実用上問題がない程度まで低減し得るとともに、所定の圧縮強度を確保することができる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１…擁壁、２…袋体、２Ｆ…発泡スチロール破砕片、３・１２…第１の発泡スチロール破砕片層、４・１３…被覆層、５Ａ…透水性シート、５Ｂ・７・１１…土砂、６・１４…第２の発泡スチロール破砕片層、８…盛土、１０…植生土嚢、１５…注入パイプ、１５’…先端鋭利な注入パイプ、１７…ジオグリッド、１８…アンカー。