(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液注入工法において適切な注入率を、原地盤を再現できる供試体作製装置と現場より採取した砂を用いた室内配合試験により決定する注入率決定方法であって、
乾燥状態の試料と飽和状態の試料に薬液を注入することにより作製した供試体のシリカ含有量を測定することにより、間隙水による希釈（吸着水）の影響を考慮した注入率を決定することを特徴とする注入率決定方法。
【請求項２】
薬液注入工法において適切な注入率を、原地盤を再現できる供試体作製装置と現場より採取した砂を用いた室内配合試験により決定する注入率決定方法であって、
乾燥状態の試料と飽和状態の試料に薬液を注入することにより作製した供試体の一軸圧縮強度を測定し、飽和状態におけるシリカ濃度の低下割合から間隙水による希釈（吸着水）の影響を考慮した注入率を決定することを特徴とする注入率決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薬液注入工法における事前配合試験および設計法に係り、シリカ含有量試験または一軸圧縮強度試験を用いて適切な注入率を決定することにより経済的な地盤改良を行うことを可能とする注入率決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の仮設を目的とした薬液注入工法の設計において、地盤に薬液を注入する量Ｑは改良対象土量Ｖと注入率λ、重要度Ｊを用い、次式にて求めている。
Ｑ＝Ｖ×λ×Ｊ
【０００３】
この注入率は間隙率ｎと重点率αによって求めており（λ＝ｎ×α）、地盤の間隙は水と空気で占められる部分を示しているが、ここでは空気の割合は微量であることより、間隙水についてのみ考えている。なお、間隙水は自由水と吸着水から成り立っており、自由水とは薬液注入材にて置換えることが可能な水である。一方、吸着水とは薬液を注入しても薬液に置換えることが出来ない水である。よって、注入率は自由水の占める割合を対象とし、これを有効間隙率としている。
【０００４】
この有効間隙率は土質調査によって実測することが望ましいが、実測が困難であるため、実際には経験的に類似の地盤における施工実績から決定している。
【０００５】
一方、近年開発された耐久性のある注入材を用いた本設を目的とする薬液注入工法では、間隙を完全に薬液に置き換えるように設計するため、注入率＝間隙率としている。
【０００６】
このような場合、仮設を目的とした注入設計では注入量が足りないために目的を満足しない場合や、注入量が過剰であるために地表部へリークする要因となる。一方、本設を目的とした注入設計では吸着水を考慮していないため、注入量が過剰となり、地表部へのリークの要因となる可能性がある。以上のことより、適切な注入率の設定手法が必要となっていた。
特許文献１には、薬液注入工法の試験配合試験において改良強度や浸透性の検討を行うための薬液注入供試体を作製する装置及び方法について記載されている。
特許文献２には、溶液型シリカグラウトを用いた薬液注入の地盤改良効果の確認するために、改良地盤中の固結土中のシリカ含有量を求めて注入対象地盤への薬液の填充率を把握する方法に関して、所定のシリカ含有量と強度との計算式により填充率を求める方法が記載されている。
特許文献３には、砂質地盤の液状化対策のために、その地盤を薬液注入により硬化させて強度を高める安定化処理工法において、注入する薬液の濃度を選定するための方法と、その方法に用いられる薬液浸透供試体を作る装置について記載されている。
特許文献４には、地盤に所定濃度の薬液を注入して液状化防止するに際し、供試体の一軸圧縮強度所定の段階を経る方法により薬液濃度を決定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８４１６１０号公報
【特許文献２】特許第４４８６５６４号公報
【特許文献３】特許第４４５０３０１号公報
【特許文献４】特許第４６２５２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
薬液注入工法におけるトラブル事例として、注入材の地表部へのリークや改良効果が不足であることなどが挙げられる。これらの要因としては、以下の要因などが挙げられる。
・注入率、注入速度、注入工法、ゲルタイム、粘性、グラウタビリティー、ｅｔｃ。
このうち、施工に関わるものは現場で対応することが可能であり、ゲルタイムやグラウタビリティーなどについては事前に検討を行うことが出来る。しかし、注入率については経験的な手法が一般的であるため、トラブルの要因となる可能性がある。
特許文献１〜４は、薬液の填充率や濃度を決定する方法であるが、薬液の注入率について決定する方法ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の室内配合試験で行う注入率決定方法は、上載圧加えた状態に水または薬液を注入することが可能な供試体作製装置であって原地盤を再現できるものを使用し、現場より採取した砂を用いて決定することを特徴とする。
本発明の方法は、上記の供試体作製装置を用い乾燥状態の試料に注入材を注入した供試体と、飽和した状態に注入材を注入した供試体を作製し、シリカ含有量を測定し、これを比較することにより有効間隙率を求めるものである。
本発明の方法は、上記の供試体作製装置を用い、乾燥状態の砂に異なるシリカ濃度の注入材を注入した供試体と、飽和した状態の試料に注入した供試体を作製し、乾燥状態の試料における一軸圧縮強度を測定し、シリカ濃度と一軸圧縮強度の関係を求め、飽和した供試体に注入した場合の供試体の一軸圧縮強度と比較することにより、飽和した試料でシリカ濃度が低下する割合から有効間隙率を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、適切な注入率を求める方法を提供し、トラブルの要因となる過剰設計、または過少設計を事前に室内配合試験にて求めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に用いる供試体作製装置を示す模式図である。
【図２】試料状態と注入量が一軸圧縮強度に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】シリカ含有量と一軸圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図４】シリカ含有量と一軸圧縮強度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の注入率決定方法は、薬液注入工法において適切な注入率を、原地盤を再現できる供試体作製装置と現場より採取した砂を用いた室内配合試験により決定する。この決定する手段は、乾燥状態の試料と飽和状態の試料に薬液を注入することにより作製した供試体のシリカ含有量を測定することにより、間隙水による希釈（吸着水）の影響を考慮した注入率を決定することが好ましい。または決定する別の手段は、乾燥状態の試料と飽和状態の試料に薬液を注入することにより作製した供試体の一軸圧縮強度を測定し、飽和状態におけるシリカ濃度の低下割合から間隙水による希釈（吸着水）の影響を考慮した注入率を決定することが好ましい。
本発明に用いる供試体作製装置を図１に示す。図１の供試体作製装置１０は、供試体作製モールド１１を備えている。この供試体作製モールド１１は、円筒状を有し、上端及び下端がそれぞれ上部フランジ１２、下部フランジ１３に固定されている。供試体作製モールド１１内には砂などの試料Ｓが投入される。この供試体作製モールド（以下、単に「モールド」ともいう。）１１内において、試料の上には、昇降可能な載荷板１４が設置される。供試体作製モールド１１の上部に、空気圧（正・負圧）を調整する圧力調整装置１５が接続されている。また、供試体作製モールド１１の下部と、薬液（グラウト，注入材）Ｇを注入する薬液タンク１６が接続されている。薬液タンク１６は、空気圧（正・負圧）を調整する圧力調整装置１７が接続されている。圧力調整装置１５、１７は、切換弁１８を通じてコンプレッサ１９及び真空ポンプ２０と接続されている。切換弁１８を負圧側にして真空ポンプ２０により圧力調整装置１７を通して薬液タンク１６内を負圧にすることにより、薬液タンク１６内の薬液Ｇを、あらかじめ脱気することができる。また、切換弁１８を正圧側にしてコンプレッサ１９から圧力調整装置１５に正圧が加えられることにより、圧力調整装置１５は、供試体作製モールド１１内の載荷板１４を介して試料に所定の拘束圧（上載圧）ＣＰを加えることができる。また、コンプレッサ１９から圧力調整装置１７を介して薬液タンク１６内に所定の正圧が加えられることにより、薬液タンク１６内の薬液Ｇを所定の注入圧（ＩＰ）で供試体作製モールド１１内に注入することができる。また、図示しないが供試体作製モールド１１の下部に接続する炭酸ガス注入装置や脱気水注入装置を設けることができ、これにより、薬液タンク１６から薬液Ｇを注入する前に、炭酸ガスを供試体作製モールド１１内に注入し、その後、脱気水を注入することができる。供試体作製モールド１１から余剰の水や薬液、すなわち総称して廃液Ｗは、メスシリンダ２１に排出される。このような供試体作製装置１０は、原地盤を再現できるものである。
試験に用いる試料は、現場より採取した砂で、異なる細粒分含有率・密度・均等係数・土中ゲルタイムなどで実施する。
【００１３】
シリカ含有量による検討の試験は、現場より採取した砂を乾燥し、モールドに所定の密度となるように投入し、乾燥した状態に薬液を注入するケースと、脱気水を通水したのちに薬液を所定量注入するケースを実施する。
【００１４】
乾燥した状態に注入材を注入する条件は、間隙を１００％薬液に置換できる状態であり、現行の設計法で行なっている注入率の算出に近い状態で作製をすることが可能である。
【００１５】
一方、脱気水を通水したのちに薬液を注入する条件では、実地盤の浸透状況に近い条件となり、希釈や吸着水の影響を受ける状態となる。なお、この条件下では注入量を変化させることにより、注入材の歩留まり具合を観察する。
【００１６】
このように作製した供試体は所定期間養生したのちに、一軸圧縮試験を実施し、一軸圧縮試験を行なった供試体のシリカ含有量を測定する。
【００１７】
表１、図２、図３は試験結果の例である。ケース１は乾燥状態の試料であり、ケース２〜４は飽和状態の試料である。各ケースについて２回ずつ試験を行い、表１、図３の一軸圧縮強度の値は、各ケースについて２回の試験の平均値を示した。図３は、図２の結果をシリカ含有量と一軸圧縮強度との関係で示したものである。図３から、シリカ含有量が増えると、一軸圧縮強度が直線的に増加することが分かる。そして、シリカ含有量の比率から自由間隙率、すなわち有効間隙率を算出し、間隙水による希釈（吸着水）の影響を考慮した注入率を決定する。この様なデータにより、土の諸特性が注入率に及ぼす影響を把握する。
【００１８】
次に、一軸圧縮強度の測定により注入率を決定する方法について説明する。この検討のための試験は、図１に示す供試体作製装置を用い、乾燥状態の試料に濃度の異なる注入材を注入した供試体と、飽和状態の試料に注入した供試体を作製し、一軸圧縮試験を実施する。
【００１９】
図４に示すように、乾燥状態の試料に注入した供試体のシリカ濃度と一軸圧縮強度の関係を求め、さらに、飽和した状態に注入した供試体の一軸圧縮強度をプロットする。この交点より飽和した状態に注入された注入材の濃度を求め、吸着水の割合を算出し注入率を求める。表２は算出した例である。このようにして、飽和状態におけるシリカ濃度の低下割合から間隙水による希釈（吸着水）の影響を考慮した注入率を決定する。この様なデータにより、土の諸特性が注入率に及ぼす影響を把握する。
【００２０】
【表１】
0005403451.tif 000002
【００２１】
【表２】
0005403451.tif 000003
＊１  ｘ＋ｙ＝間隙率×２００ｃｍ３
（６％×１．０７６（薬液比重×ｘ）／（ｘ＋ｙ）＝５．５％
ｘ：薬液体積、ｙ：吸着水量
＊２  注入率＝（２００×間隙率−吸着水量）／２００
【符号の説明】
【００２２】
１０  供試体作製装置
１１  供試体作製モールド
１２  上部フランジ
１３  下部フランジ
１４  載荷板
１５、１７  圧力調整装置
１６  薬液タンク
１８  切換弁
１９  コンプレッサ
２０  真空ポンプ
２１  メスシリンダ
ＣＰ  拘束圧
ＩＰ  注入圧
Ｗ  廃液
【図１】
0005403451.tif 000004
【図２】
0005403451.tif 000005
【図３】
0005403451.tif 000006
【図４】
0005403451.tif 000007