(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを水に分散させてセメントミルクとし、そのセメントミルクをグラウトとして圧力が付与された状態で地盤に注入するに際し、前記セメントミルクのセメントとして、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントを使用し、
（ａ'）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が２００〜１２００％であること、
（ｂ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％となった時点において、累積セメント注入量が全セメント注入量の６０〜１００質量％であること、
を満たすように、注入するグラウトの水セメント比を注入開始後に段階的または連続的に変化させる地盤強化工法。
【請求項２】
セメントを水に分散させてセメントミルクとし、そのセメントミルクをグラウトとして圧力が付与された状態で地盤に注入するに際し、前記セメントミルクのセメントとして、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントを使用し、
（ａ'）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が２００〜１２００％であること、
（ｂ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％となった時点において、累積セメント注入量が全セメント注入量の６０〜１００質量％であること、
を満たすように、注入するグラウトの水セメント比を、注入開始後に注入流量の低下あるいは注入圧力の増大を監視しながら段階的または連続的に変化させる地盤強化工法。
【請求項３】
最終的にセメントミルクに代えてセメント無添加の水または水溶液をグラウトとして注入する請求項１または２に記載の地盤強化工法。
【請求項４】
セメントミルク注入開始後、全セメント注入量に到達する前の中間段階において一時的に、セメントミルクに代えてセメント無添加の水または水溶液をグラウトとして注入する請求項１または２に記載の地盤強化工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントミルクを使用したグラウトを地盤に注入する地盤強化工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメントミルクを地盤（本明細書では岩盤を含めて地盤と呼ぶ）に注入するグラウチング（高圧噴射撹拌工法等の地盤とセメント系材料とを撹拌するものは除く）は、基礎補強、耐震補強、液状化防止、止水、護岸河川堤防の地盤改良、ダムやトンネルの基礎強化などの工事において広く使用されている。その際、地盤内の広範囲を効率的に強化させるためには、地盤を構成する粒子の間隙にセメント粒子が浸透しやすい条件でグラウチングを行うことが有利となる。
【０００３】
そのような条件を実現するための手法として、セメントミルクの注入を「貧配合」から順次「富配合」へと切り替えていく手法をとることが一般的に行われている。これは、注入初期にセメント粒子による地盤の目詰まりが生じることを防止するための措置である。注入初期に目詰まりが生じると、注入圧力が急激に上昇して早期にセメントミルクの注入が不可能になってしまう。そこで、注入開始時は水セメント比の大きい「貧配合」のセメントミルクを注入し、ある時間が経過しても注入圧力の異常な上昇が認められない場合、あるいは注入流量の異常な減少が認められない場合に、セメントミルクを段階的に「富配合」へと切り替えていき、注入の効率化を図るものである。
【０００４】
一方、セメントミルクのセメントとして、セメント粒子径の小さいものを使用することによっても、地盤を構成する粒子間にセメント粒子が浸透しやすくなる。特許文献１には、最大粒径が１８μｍで、２.２μｍ通過量が４０％以下の超微粒子セメントが開示されている。しかし、細粒成分（特にシルト以下）の含有率が高い地盤になると、この程度の超微粒子では必ずしも良好な浸透性を呈するとは限らない。
【０００５】
特許文献２には、粒径１〜５μｍの粒子量が６０〜８０体積％である極超微粒子セメントを用いた注入材が開示されている。これによれば、従来、溶液タイプの薬液型注入材を用いなければ十分な浸透を実現させることが難しかった緻密な地盤に対しても、セメント系材料の適用可能性が期待される。セメント系材料は、溶液タイプの薬液型注入材と比べ強度面で有利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２３９１３号公報
【特許文献２】特開２００７−２３８４２８号公報
【特許文献３】特開平８−３１１８５５号公報
【特許文献４】特開平６−２１２６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の「貧配合」から「富配合」に順次切り替えていく注入手法では、注入口からの距離が遠くなるほど地盤内に入り込むセメントの濃度が低下するという、本質的な問題が避けられない。このため、地盤内での強度に不均一が生じやすい。地盤内のできるだけ広い範囲で一定レベル以上の強度（すなわち一定以上のセメント濃度）を確保するためには、例えば以下のような措置が必要となる。
（i）セメントミルク注入地点（注入口）の配置をできるだけ高密度とする。
（ii）セメントミルク注入地点（注入口）の配置数を抑制したい場合は、必要な強度レベルが得られる範囲が注入口からできるだけ遠い位置まで拡がるように、セメント注入量を増大させる。
【０００８】
しかし、上記（i）の注入地点を高密度化する手法は、作業の工程を増大させ、工期の長期化やコスト増を招く。（ii）のセメント注入量を増大させる手法では、注入口から近い位置でセメント濃度が過剰になることを避けられない。このため、セメント使用量の無駄が多くなる。
【０００９】
一方、極超微粒子セメントを用いたセメントミルクを使用すれば、地盤への浸透性が向上し、緻密な地盤に対しても適用が可能となる。しかし、上記（i）（ii）の問題は、多少の改善効果はあるものの、依然として解消するには至らない。特に極超微粒子セメントは高価であることから、セメント使用量の無駄を軽減することが一層重要となる。
【００１０】
本発明はこのような現状に鑑み、セメントミルクを地盤に注入する地盤強化工法において、所定の強度レベルが得られる地盤領域を、できるだけ少ないセメント使用量で注入口からできるだけ広範囲に安定して形成する手法を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らの詳細な研究の結果、セメントミルクを地盤に注入する際、従来一般的な手法とは逆に「富配合」から「貧配合」へと切り替える手法を採用することが、注入口を中心とした広い領域を、できるだけ少ないセメント量で効率的に高強度化するうえで極めて有効であることがわかった。注入開始時のセメントミルクとして、当該地盤に目詰まりせずに浸透する範囲で、できるだけ水セメント比を小さくしたもの（つまり、できるだけ「富配合」としたもの）を使用し、その後、水セメント比を大きくしていくと（つまり、「貧配合」に変えていくと）、注入口からの距離が近い領域でセメント濃度が過度に高くなる現象が抑止され、しかも注入するセメント量が少ない割には遠い領域まで適度に高いセメント濃度が維持されるのである。その結果、少ないセメント量で効率的に高強度化することが可能となる。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【００１２】
すなわち本発明では、セメントを水に分散させてセメントミルクとし、そのセメントミルクをグラウトとして圧力が付与された状態で地盤に注入するに際し、注入するグラウトの水セメント比を注入開始後に段階的または連続的に変化させることにより、注入前期の「富配合」から注入後期の「貧配合」へと移行させていく地盤強化工法が提供される。最終的にセメントミルクに代えてセメント無添加の水または水溶液をグラウトとして注入することもできる。また、セメントミルク注入開始後、全セメント注入量に到達する前の中間段階において一時的に、セメントミルクに代えてセメント無添加の水または水溶液をグラウトとして注入してもかまわない。本明細書では、グラウトがセメント無添加の場合の水セメント比を「無限大」と表記することがある。ここで、「セメント無添加の水溶液」は水溶媒に薬剤等の成分を配合したものである。
【００１３】
より具体的には、注入するグラウトの水セメント比変化パターンとして、
（ａ）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が１２００％以下であること、
（ｂ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％となった時点において、累積セメント注入量が全セメント注入量の６０〜１００質量％であること、
を満たす条件を採用することができる。
【００１４】
細粒成分の多い緻密な地盤に対しては、前記セメントミルクのセメントとして、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントを使用することが極めて効果的である。ここで、粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により求まる体積基準の粒子径である。
【００１５】
また本発明では、上記の地盤強化工法において、種々の地盤に対して特に汎用性の高い手法として、前記セメントミルクのセメントが、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントであり、注入するグラウトの水セメント比変化パターンとして、
（ａ'）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が２００〜１２００％であること、
（ｂ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％となった時点において、累積セメント注入量が全セメント注入量の６０〜１００質量％であること、
を満たす条件を採用する地盤強化工法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、セメントミルクを地盤に注入する地盤強化工法において以下のようなメリットが得られる。
（１）従来のセメントミルク注入工法で問題となっていたセメント粒子の目詰まり、および地盤内のセメント濃度の不均一が大幅に軽減される。
（２）従来のセメントミルク注入工法と比べ、使用するセメント量が同じであればより広範囲で一層の高強度化が実現できる。また、一定の強度レベルを確保するために必要なセメント量が少なくて済み、セメントの節約になる。
（３）極超微粒子セメントを使用すれば、従来、非セメント系材料が適用されていた緻密な地盤にも本発明の工法が適用可能となり、例えば水ガラス系注入材で問題となりやすかった長期耐久性や、特殊シリカ系の溶液型注入材で問題となりやすかった強度不足などを改善することができる。
（４）高圧噴射撹拌工法（ジェットグラウト）等の地盤とセメント系材料とを撹拌する大がかりな手法によらなければセメント系材料を用いた地盤強化が困難であった緻密地盤に対しても、より簡便且つ低コストな手法として本発明の適用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例で使用したグラウト注入試験装置の構成を模式的に示した図。
【図２】グラウト注入試験における試験体採取位置と一軸圧縮強さの関係を例示したグラフ。
【図３】グラウト注入試験における試験体採取位置と一軸圧縮強さの関係を例示したグラフ。
【図４】グラウト注入試験における試験体採取位置と一軸圧縮強さの関係を例示したグラフ。
【図５】グラウト注入試験における試験体採取位置と一軸圧縮強さの関係を例示したグラフ。
【図６】グラウト注入試験における試験体採取位置と一軸圧縮強さの関係を例示したグラフ。
【図７】グラウト注入試験における試験体採取位置と一軸圧縮強さの関係を例示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の地盤強化工法では、地盤に注入するセメント系グラウトの水セメント比を、注入開始後に段階的または連続的に変化させ、注入前期では平均的に「富配合」とし、注入後期では平均的に前期より「貧配合」とする。注入を開始すると、セメント粒子が地盤を構成する粒子（以下「土粒子」という）の間隙に沈殿したり付着したりするので、グラウトが浸透した領域の土粒子の間隙は次第に狭くなる。その間隙が過度に狭くなるとセメント粒子の通過が困難となり、それ以上のグラウト注入を継続することができなくなる。ところが、発明者らの詳細な検討によれば、セメント粒子の通過が十分に可能な段階でグラウトの水セメント比を大きくする、すなわち「貧配合」に変えることによって、セメント粒子は狭くなった間隙を通ってより遠くまで運ばれ、その結果、注入口から近距離の領域で早期に目詰まりすることなく、遠方まで均一化されたセメント粒子の存在領域を形成することが可能となることがわかった。
以下、本発明の好ましい態様について説明する。
【００１９】
〔注入開始時のグラウト〕
本発明を適用するにあたっては、セメント系グラウトを「富配合」とする注入初期の段階において、土粒子の間隙が大きいあいだに、地盤のできるだけ広範囲に、できるだけ多くのセメント粒子を注入してしまうことが特に有効である。そのためには、注入開始時のグラウトとして、できるだけ目詰まりが生じにくいものを用いることが望まれる。目詰まりの生じやすさは、対象となる地盤の土粒子（岩盤の場合は亀裂）の間隙の程度（緻密性の程度）、グラウトに使用するセメントの粒子径、および水セメント比に依存する。同じ地盤であれば、セメント粒子径が小さいほど、また水セメント比が大きいほど、目詰まりは生じにくい。種々検討の結果、注入開始時のグラウトとしては、「対象となる地盤に当該グラウトを連続注入した場合に、注入口から少なくとも５００ｍｍ（より好ましくは９００ｍｍ）の地盤内領域にセメント粒子が到達するまでは目詰まりが生じないセメントミルク」を使用することが望ましい。そのようなセメントミルクは、対象となる地盤に応じて、セメント粒子径を小さく且つ水セメント比を大きくコントロールすることにより実現できる。注入開始時のグラウトは全注入過程を通じて最も「富配合」とすることが好ましい。水セメント比があまり大きいと、用途によっては十分な強度が得られない場合がある。種々検討の結果、下記（ａ）の条件を採用することが特に好ましい。
（ａ）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が１２００％以下であること。
【００２０】
使用するセメントは、上述のように対象となる地盤の緻密性に応じて適切なものを選択する必要があり、緻密性の低い地盤であれば例えば普通ポルトランドセメント（セメント粒子の平均径は概ね２０μｍ程度）や超微粒子セメントを用いることも可能である。ただし、種々の地盤に適用可能な汎用性の高いセメント系グラウトを得るためには、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントを使用することが極めて効果的である。注入開始時だけでなく注入過程で使用する全てのセメントミルクに極超微粒子セメントを使用することが一層効果的である。
【００２１】
より具体的には、例えば、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントを使用し、且つ上記（ａ）に代えて下記（ａ'）の条件を採用することが極めて効果的である。（ａ''）の条件を採用することが一層効果的である。
（ａ'）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が２００〜１２００％であること。
（ａ''）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が４００〜１２００％であること。
【００２２】
「富配合」のセメントミルクは高い水中不分離性を有しているので、初期の段階を「貧配合」とする従来のグラウチングと比べ、地下水や湧水に対してセメントが流されるのを抑止する効果も得られる。
【００２３】
〔水セメント比の変化パターン〕
本発明では前述のように、注入開始時の水セメント比を、対象となる地盤に浸透可能である範囲で、できるだけ小さくする（「富配合」とする）ことにより、注入初期の段階において、できるだけ多くのセメントを地盤中に注入してしまう。そして、グラウトの注入を開始した後、注入するグラウトの水セメント比を段階的または連続的に変化させ、注入後期では前期に比べ「貧配合」となるようにする。水セメント比を変化させて「貧配合」としていくことにより、土粒子の間隙がある程度小さくなった後に、目詰まりが効果的に防止され、注入口から遠方の地盤領域までセメント粒子が到達しやすくなる。なお、水セメント比を段階的に切り替える場合、全注入過程における切り替え回数は１回でもよいし複数回でもよい。
【００２４】
注入開始後に水セメント比を増大させていく変化パターンとすることにより、目詰まりを起こさずに注入が継続できる限り、同じトータルセメント使用量で比較した場合の強度レベルの向上効果および地盤内強化領域の拡大効果を得ることができる。ただし、発明者らの詳細な検討によれば、下記（ｂ）のような条件を採用することにより、同じトータルセメント使用量で比較した場合の強度レベルの向上効果および地盤内強化領域の拡大効果を一層安定して顕著に得ることが可能となる。
（ｂ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％となった時点において、累積セメント注入量が全セメント注入量の６０〜１００質量％であること。
【００２５】
ここで、「全グラウト注入量」および「全セメント注入量」は、それぞれ注入開始から注入終了までに注入されるトータルのグラウト体積およびセメント質量を意味する。「累積グラウト注入量」および「累積セメント注入量」は、それぞれ注入開始から注入終了前のある時点までに注入されたグラウト体積およびセメント質量を意味する。また、上記（ｂ）において「累積セメント注入量が全セメント注入量の１００質量％」である場合は、少なくともそれより後に注入されるグラウトがセメント無添加の水または水溶液（水セメント比：無限大）であることを意味する。なお、累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％に到達するより前に、累積セメント注入量が全セメント注入量の１００質量％となっていても構わない。例えば、累積グラウト注入量が全グラウト注入量の２５体積％となった時点で、グラウトを「富配合」のものからセメント無添加の水または水溶液に切り替えるようなパターンも想定される。
【００２６】
目詰まりを防止するためには、グラウト注入の途中の段階で、一時的にセメントミルクに代えてセメント無添加の水または水溶液をグラウトとして注入することが有効である。例えば、注入の進行に伴って地盤中の間隙（土粒子の間隙や岩盤中の亀裂の間隙）が狭くなってくると、圧力一定制御の場合は流量が低下し、流量一定制御の場合は圧力が増大する。そのような状況変化を検出することにより、目詰まりが生じる前に、グラウトを一時的にセメント無添加の水または水溶液に変える。そして、地盤中の間隙を回復させた後に、再度グラウトをセメントミルクに変えて注入を継続するというパターンを採用することができる。このような中間段階での水グラウトの注入は、全注入過程で１回行ってもよいし、複数回行ってもよい。注入口を「セメントミルク用」および「水または水溶液用」と分けて設置しておけば両者間の切り替えが速やかに行える。中間段階で注入されるセメント無添加の水または水溶液は、本発明でいう「グラウト」として扱われ、上記（ｂ）での累積グラウト注入量、全グラウト注入量の算出に加算される。なお、最初にセメントミルクを注入する前に、予めセメント無添加の水または水溶液のみを注入する場合も考えられるが、最初のセメントミルク注入前に注入される水または水溶液は、本発明における「グラウト」としては扱わない。
【００２７】
〔水セメント比の変化パターンの別態様〕
水セメント比の変化パターンを規定する別の態様として、注入途上における水セメント比を、注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0に対する増大比で表すことも可能である。すなわち、上記（ａ）、（ｂ）に変わる別の条件として、
（ｐ）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0を１２００％以下とすること、
（ｑ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の少なくとも２０％に達するまでは、水セメント比が[Ｗ／Ｃ]0以上２[Ｗ／Ｃ]0以下に維持されること、
（ｒ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の８０％に達するまでに、水セメント比が１.２[Ｗ／Ｃ]0以上（無限大である場合を含む）となっていること、
（ｓ）累積グラウト注入量が全グラウト注入量の２０％および８０％に達したときの水セメント比をそれぞれ[Ｗ／Ｃ]20および[Ｗ／Ｃ]80とするとき、[Ｗ／Ｃ]20≦[Ｗ／Ｃ]80であること、
を満たす条件を採用することもできる。
【００２８】
この場合も先に述べた場合と同様、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメントを使用し、且つ上記（ｐ）に代えて下記（ｐ'）の条件を採用することが極めて効果的である。（ｐ''）の条件を採用することが一層効果的である。
（ｐ'）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が２００〜１２００％であること。
（ｐ''）注入開始時の水セメント比[Ｗ／Ｃ]0が４００〜１２００％であること。
【００２９】
「富配合」を維持した注入をある程度継続して行う方が、「できるだけ多くのセメントを地盤中に注入してしまう」という作用を引き出しやすい。また、「富配合による高い水中不分離性を活かして地下水や湧水によりセメントが流されるのを抑止する」という効果（前述）も得られやすい。上記（ｑ）の規定はこの点を考慮したものである。
【００３０】
一方、「富配合」を維持した注入をいつまでも続けていると、「富配合」から「貧配合」へと変えていくことによって得られる「セメント粒子が狭くなった間隙を通ってより遠くまで運ばれる」という作用が十分に発揮されないまま、注入を終了することとなる。上記（ｒ）の規定はこの点を考慮したものである。
【００３１】
ただし、この態様では[Ｗ／Ｃ]20≦[Ｗ／Ｃ]80の条件が要求される。ここで、[Ｗ／Ｃ]20および[Ｗ／Ｃ]80は、それぞれ累積グラウト注入量が全グラウト注入量の２０％および８０％に達したときの水セメント比を意味する。つまりこの場合、[Ｗ／Ｃ]20の上限は２[Ｗ／Ｃ]0まで許容され、[Ｗ／Ｃ]80の下限は１.２[Ｗ／Ｃ]0まで許容されるが、[Ｗ／Ｃ]20≦[Ｗ／Ｃ]80の条件によって、水セメント比の増大パターンは拘束を受ける。上記（ｓ）の規定はこの点を考慮したものである。
【００３２】
〔注入方法〕
地盤へのグラウトの注入方法は、セメントミルクを圧力が付与された状態で地盤に注入する従来の地盤改良工事で行われている手法が適用できる。一般的には、先端に注入口を有するノズル管や、長手方向の途中に複数の注入口を有する注入管を地盤中に挿入してグラウトを注入する方法が採用される。二重管ダブルパッカー工法（特許文献３）や、二重管複相式ストレーナ工法（特許文献４）を適用してもよい。注入流量および注入圧力を監視できる装置を使用することが好ましい。注入開始後、注入流量の低下あるいは注入圧力の増大が過度にならないように監視しながら、グラウトを注入前期の「富配合」から注入後期の「貧配合」に段階的または連続的に切り替えることが望ましい。
【実施例】
【００３３】
硅砂７号５０部と、硅砂８号５０部を均一に混合したもの（以下「供試土」という）を用意した。前記「部」は質量基準である。
図１に示すように、内径５ｃｍの透明アクリル製筒体１を鉛直に立てた容器内に前記供試土を詰め、両端をそれぞれフィルター材２１および３１を介して下蓋２および上蓋３で塞ぐことにより模擬地盤４を構築した。下蓋２には注入口２０があり、上蓋３には排出口３０がある。フィルター材２１と模擬地盤４の間、および模擬地盤４とフィルター材３１の間には、それぞれ隙間がないように供試土が充填されている。模擬地盤４の長さ（フィルター材２１の上端とフィルター材３１の下端の距離）は９７.５ｃｍである。
この容器の内容積から供試土粒子の実体積を差し引いた体積（すなわち容器内に存在する間隙の全体積）を、ここでは「設計注入量」と呼ぶ。
【００３４】
注入口２０は注入管２２によりグラウトタンク４０に繋がっている。グラウトタンク４０は密閉可能な蓋付き容器であり、グラウト４１を撹拌するためのミキサー４２を備え、外部から所定の圧力Ｐを付与することにより、グラウトタンク４０内のグラウト４１を注入口２０より模擬地盤４中に注入できるようになっている。排出口３０は排出管３２により外部に繋がっており、排出口３０から排出された流体の量をメスシリンダー３３にて計測できるようになっている。
【００３５】
グラウトに使用するためのセメントとして、粒子径１〜５μｍの粒子が５０体積％以上を占める粉体からなる極超微粒子セメント（日鐵セメント株式会社製）を用意した。これを水と混合して種々の水セメント比のセメントミルクからなるグラウトを作製した。また、セメントを添加していない水からなるグラウトも用意した。
【００３６】
最初に、この模擬地盤４に水を注入口２０から一定圧力で注入し、その水が模擬地盤４の土粒子の間隙を通って上部の排出口３０に接続されている排出管３２から流れ出る状態とし、土粒子の間隙を水で満たした。
次に、全グラウト注入量が前記の設計注入量に等しくなるように、グラウトタンク４０内のグラウト４１を注入口２０から一定圧力で注入する実験を行った。グラウト４１の注入量は、排出される水の量をメスシリンダー３３で計測することにより把握することができる。注入に際し、ここでは一部の例を除き、累積グラウト注入量が設計注入量の５０％となった時点で１回、グラウト４１の種類を注入開始時の「富配合」のものから「貧配合」のものに切り替えた。ここでは、注入開始時の「富配合」のグラウトを「初期グラウト」、切り替え後の「貧配合」のグラウトを「２次グラウト」と呼ぶ。比較のため、最初から最後まで初期グラウトのみを注入した例も設定した。初期グラウトと２次グラウトの組み合わせは表１中に示してある。
【００３７】
設計注入量に等しい量のグラウトを注入した後、透明アクリル製筒体１を目視観察することにより、注入口２０側のフィルター材２１の上端位置（容器底部）からセメント粒子が到達した最先端の位置までの距離（以下「浸透長」という）を調べた。また、注入終了後、約４８ｈ経過した後に透明アクリル製筒体１ごと模擬地盤４を長手方向９等分に切断し、浸透長の範囲内の位置から採取された模擬地盤４の試験体サンプルｎ個（ｎ≦９）を全数取り出して、２０℃、６０％Ｒ.Ｈ.の大気環境下で養生した。そして、各試験体について材齢７日における一軸圧縮強さを測定し、各位置から採取されたｎ個の試験体についての一軸圧縮強さの総和を測定個数ｎで除することにより、一軸圧縮強さの平均値（ｋＮ／ｍ2）を求めた。また、それらｎ個の測定値について標準偏差σを求めた。
【００３８】
これらの結果を表１に示す。また、図２〜図７に、試験体採取位置（試験体Ｎｏ.）と一軸圧縮強さの関係を例示する。試験体Ｎｏ.は、最も注入口２０に近い採取位置から順に１、２、・・・、９となっている。
表１中には、累積グラウト注入量が全グラウト注入量の５０体積％となった時点での、全セメント注入量に占める累積セメント注入量の割合（セメント注入割合）を示す。また、平均水セメント比、単位セメント量、例Ｎｏ.１を基準とした場合のセメント使用量を併せて示す。
【００３９】
【表１】
0005530736.tif 000002
【００４０】
図２には、初期グラウトの水セメント比が４００％である場合の結果を例示する。図２からわかるように、例Ｎｏ.１では一軸圧縮強さが注入口に近い位置で高く、遠方に行くほど低くなっている。これに対し、「富配合」から「貧配合」に切り替えた例Ｎｏ.２、３では、セメント使用量が大幅に低減しているにもかかわらず、注入口から遠方でも高い強度レベルが維持された。
【００４１】
図３には、初期グラウトの水セメント比が６００％である場合の結果を例示する。図３からわかるように、この地盤の場合には、初期グラウトの水セメント比を６００％としたときに一軸圧縮強さに及ぼす水セメント比増大パターンの影響が小さくなり、いずれのパターンでも遠方まで比較的均一な強度レベルが実現された。したがって、２次グラウトの水セメント比を小さくすることは、セメント量を削減するうえで極めて有効である。
【００４２】
図４、図５、図６に、それぞれセメント使用量が同じ場合における水セメント比増大パターンの影響を例示する。セメント使用量が同じであれば、「富配合」から「貧配合」に切り替えることにより強度レベルを向上させることができる。これは、地盤中の間隙が大きい初期の段階で積極的に「富配合」のグラウトを注入することにより、安定してより多くのセメント粒子を地盤中の間隙に留めることができ、しかも地盤中の間隙が狭くなった後は「貧配合」とすることにより目詰まりを起こさずにセメント粒子を遠方まで運搬することができるためであると考えられる。特に平均水セメント比が大きい場合は、強度レベルの向上とともに、より遠方まで強度発現領域を拡大させる効果が顕著となる（図６参照）。
【００４３】
図７に、初期グラウトの水セメント比が６００％である場合において、比較的早期に「貧配合」への切り替えを行った場合の結果（例Ｎｏ.１８）を例示する。初期グラウトの水セメント比が同じであれば、早期に「貧配合」に切り替えると強度レベルは低下し、強度発現領域も縮小する傾向にあるが、セメント使用量は大幅に低減される。したがって、高い強度レベルを重視する用途ではなく、強化すべき範囲も比較的狭いような場合には、早期に「貧配合」へ切り替えることがコスト的に有利となりうる。
【符号の説明】
【００４４】
１    透明アクリル製筒体
２    下蓋
３    上蓋
４    模擬地盤
２０    注入口
２１    フィルター材
２２    注入管
３０    排出口
３１    フィルター材
３２    排出管
３３    メスシリンダー
４０    グラウトタンク
４１    グラウト
４２    ミキサー
【図１】
0005530736.tif 000003
【図２】
0005530736.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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