(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削した後に掘削土と注入材とを置換する置換工程を有する注入材の充填方法において、チキソトロピー性の材料を付加した注入材を充填するに際し、固化材噴射用のノズルと、前記チキソトロピー性の材料噴射用のノズルと、切削用の流体及びそれを包囲するエアを交差噴流として噴射する一対のノズル、とを設けた４重管を用いて前記置換工程を行い、チキソトロピー性の材料は固化材の上方で且つ交差噴流の下方に噴射されることを特徴とする注入材の充填方法。
【請求項２】
地盤を掘削した後に掘削土と注入材とを置換する置換工程を有する注入材の充填方法において、水に溶解し難い性質の注入材として不分離性コンクリートを充填することを特徴とする注入材の充填方法。
【請求項３】
地盤を掘削した後に掘削土と注入材とを置換する置換工程を有する注入材の充填方法において、注入材層と泥水層との間に、大量の微細気泡で構成され且つその浮上速度が注入材層の浮上速度よりも小さい微細気泡層を介在させたことを特徴とする注入材の注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、地盤を掘削する工程と、該掘削工程の後に行われて、掘削土と注入材とを置換する置換工程、とを有する全ての工法、例えばジェットグラウト工法、連壁工法、掘削工法等に適用される注入材の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掘削孔の壁面や掘削溝の壁面を、そこに作用する土圧や水圧に対抗して保全するために、注入材、例えば、セメントミルク等を充填していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の注入材であるセメントミルクは、比重が１．５程度であり、泥水と容易に混合してしまう。そして、泥水とセメントミルクとの混合物は、スラリーとして地上に溢れ出る。そのため、産業廃棄物としての処理が必要であると共に、地上に溢れ出た分のセメントミルクが浪費されて無駄になっている、という問題が存在する。
【０００４】
本発明は、その様な問題に鑑みて提案されたもので、産業廃棄物の処理が不要であると共に、注入材を無駄に浪費することが無い注入材の充填方法の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の方法は、地盤を掘削した後に掘削土と注入材とを置換する置換工程を有する注入材の充填方法において、チキソトロピー性の材料を付加した注入材を充填するに際し、固化材噴射用のノズルと、前記チキソトロピー性の材料噴射用のノズルと、切削用の流体及びそれを包囲するエアを交差噴流として噴射する一対のノズル、とを設けた４重管を用いて前記置換工程を行い、チキソトロピー性の材料は固化材の上方で且つ交差噴流の下方に噴射されるようにしている。
【０００６】
ここで、チキソトロピー性とは、流動している状態の際には粘性が低いが、流動していない状態になると粘性が高くなって凝集する性質を意味している。
【０００７】
チキソトロピー性の材料の組成としては、例えば、ＳｉＯ２  が３１−３３％、Ａｌ２  Ｏ３  が１２−１６％、ＣａＯが３９−４４％、ＭｇＯが３−６％、Ｆｅ２  Ｏ３  が２−４％、Ｎａ２  Ｏが１−２％、Ａｌ２  （ＳＯ４  ）３  が０−１％、Ｃａ  （ＯＨ）２  が０−５％、Ｎａ２  ＣＯ３  が０−２％、ＳＯ３  が０−２％、ＣＭＣ  （セルローズ誘導体：  Ｃ５  Ｈ５  （ＯＨ）２  ・Ｏ・ＣＨ２  ＯＣＨ２  ＣＯＯＮａ：Ｃａｒｂｏｘｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を０−１％、とするのが好ましい。また、この中から幾つかの組成物を取り除き（以下、該幾つかの組成物を「取り除かれた原料」といい、残りのチキソトロピー性の材料を「主成分」という）、施工に際して取り除かれた組成物を主成分に添加するのが好ましい。上述した組成物を予め混合して水に溶解すると、短時間に流動性が失われる。
【０００８】
本発明の第１の方法の施工に際しては、上述した複数の組成物の内の幾つかを主成分から取り除いておいて、チキソトロピー性の材料の水溶液を製造する際に前記取り除かれた組成物を添加すれば良い。
或いは、前記取り除かれた組成物及びそれを除いた主成分を圧送するに際して、前者を後者に添加すれば良い。
或いは、圧送の最後の過程（先端ノズルの出口部分）で、前記取り除かれた組成物を主成分に添加すれば良い。
また、前記取り除かれた組成物と、それを除いた主成分とを別々のノズルから施工される地盤中に噴射し、該地盤において両者が混合されて短時間後に流動性を喪失する様に構成しても良い。
或いは、前記取り除かれた組成物と、それを除いた主成分とを別々のノズルから噴射する際に、それぞれのノズルからの噴流を所謂「クロスジェット」とせしめ、該クロスジェットの衝突地点において両者が十分に混合される様に構成しても良い。
【０００９】
本発明の第２の方法は、地盤を掘削した後に掘削土と注入材とを置換する置換工程を有する注入材の充填方法において、水に溶解し難い性質の注入材として不分離性コンクリートを充填するようにしている。
【００１０】
本発明の第３の方法は、地盤を掘削した後に掘削土と注入材とを置換する置換工程を有する注入材の充填方法において、注入材層と泥水層との間に、大量の微細気泡で構成され且つその浮上速度が注入材層の浮上速度よりも小さい微細気泡層を介在させるようにしている。
以上の本発明の実施に際して、注入材としては、例えばセメントミルクを用いることが出来る。
【００１１】
【作用】
本発明の第１の方法によれば、注入材（例えばセメントミルク）はチキソトロピー性を有するので、注入材は、掘削孔或いは掘削溝内に噴射或いは注入されるまでは粘性が低く流動状態にある。しかし、掘削孔或いは掘削溝内に注入された後は粘性が高くなって凝集するので、掘削孔或いは掘削溝内に止まり、泥水と共に地上に溢れ出ることは無い。その結果、注入材は泥水に混入せず、地上に溢れ出るのは泥水のみとなる。そのため、産業廃棄物の処理の問題は発生することが無く、注入材の無駄な浪費も防止される。
【００１２】
そして、固化材噴射用のノズルと、前記チキソトロピー性の材料噴射用のノズルと、切削用の流体及びそれを包囲するエアを交差噴流として噴射する一対のノズル、とを設けた４重管を用いて前記置換工程を行い、チキソトロピー性の材料は固化材の上方で且つ交差噴流の下方に噴射される様に構成し、チキソトロピー性の材料が噴射された領域よりも下方の領域には、切削された土砂の一部と固化材とチキソトロピー性の材料のみが存在することとなり、直ちに凝固する。
【００１３】
一方、チキソトロピー性の材料が噴射された領域よりも上方の領域には、切削用の流体（例えば水）とエアと切削された土砂の一部のみが存在する。そして、切削用の流体とそれを包囲するエアとをジェットとして噴射することにより所謂「エアーリフト効果」が生じてスライムが地上に溢れ出しても、該スライムはチキソトロピー性の材料が噴射された領域よりも上方の領域に存在する物質から成るものであるため、その量は比較的少ない。また、そのスライムの組成物は、切削用の流体（例えば水）とエアと切削された土砂の一部のみであり、固化材を含有しないので、産業廃棄物とはならない。さらに、固化材が地上に溢れ出ることが防止される結果、固化材使用量が減少する。
すなわち、この方法を採用すれば、スライム量、固化材使用量、処理が必要な産業廃棄物の生成量が減少するのである。
【００１４】
本発明の第２の方法によれば、水に溶解し難い性質の注入材として不分離性コンクリート（例えば、商品名：ハイドロクリート）は水中で分離し難いので泥水と混合することが無い。そのため、泥水だけが地上に溢れ出て、産業廃棄物の処理問題や注入材の無駄な浪費という問題は生じない。
【００１５】
さらに、本発明の第３の方法によれば、注入材層と泥水層との間に微細気泡層を介在させたので、注入材（例えば不分離性コンクリート：ハイドロクリート）の層は該微細気泡層により泥水層と分離される。ここで、微細気泡層の浮上速度は注入材層の浮上速度よりも小さいため、注入材が充填されても常にその上方境界には微細気泡層が存在する。この状態で注入材の充填或いは注入が行われると、微細気泡層により注入材層と分離されたままの状態で泥水層のレベルが上昇し続け、泥水だけが地上に溢れ出る。そのため、産業廃棄物を処理する必要が無く、注入材の浪費も防止される。
【００１６】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１には、本発明をジェットグラウト工法に実施した態様が示されている。地中に削孔されたガイド孔１（掘削孔）には、注入装置１０が挿入されている。その注入装置１０は、図示の例では回転しながら引き上げられ、上部ノズル１１から水ジェット１２を噴射して掘削し、ガイド孔１を大径孔２に拡径し、続いて、下部ノズル１３から注入材ジェット１４を噴射し、掘削土を注入材と置換しつつ、大径孔２に充填している。
【００１８】
第１実施例、すなわち本発明の第１の方法においては、注入材として、チキソトロピー性の材料を付加したチキソトロピー性セメントミルクＭ２が用いられる。このセメントミルクＭ２は、流動している間は粘性が低いが、一度流動しなくなると、粘性が高くなって凝集する。従って、チキソトロピー性セメントミルクＭ２は、下部ノズル１３から注入材ジェット１４として噴射され、掘削土を注入材と置換する際には、従来技術で用いられる通常のセメントミルクと同等に作用する。しかし、このセメントミルクＭ２が大径孔２に充填され、流動していない状態となると、粘性が高くなって凝集する。その結果、層Ｂの泥水は、凝集したセメントミルクＭ２と混合すること無く、凝集したセメントミルクＭ２により押し上げられる様な態様で地上に溢れ出す。そして、泥水はセメントミルクＭ２とは混合していないので、産業廃棄物処理の問題は発生しない。そして、使用されたセメントミルクＭ２は地上に漏れ出すことが無く、無駄に浪費されることが防止される。
【００１９】
本発明の第２実施例（第２の方法）においては、注入材として、水に分散しないセメントミルクである不分離性コンクリート（例えば商品名「ハイドロクリート」）として市販されている水中セメントミルクＭ３が用いられる。このセメントミルクＭ３は水に分散しないので、溶解することが無い。そして、このセメントミルクＭ３から成る下層Ａと、泥水の上層Ｂとは完全に分離される。そして、このセメントミルクＭ３の充填或いは注入を行えば、最終的には、上層Ｂの泥水だけが溢れ出る。その他の構成や作用効果は第１実施例と概略同様である。
【００２０】
本発明の第３実施例（第３の方法）を連壁溝３に実施した例が、図２に示されている。
【００２１】
本発明の第３の方法（第３実施例）においては、中間層Ｃは、大量の微細気泡Ｌ２で形成されている。そして、この微細気泡Ｌ２の浮上速度は、粒径を調節することにより、セメントミルクＭのレベルの上昇速度より小さくなるようにしている。したがって、セメントミルクＭの注入され、下層Ａの上部境界のレベルが上昇すると共に、微細気泡から成る中間層Ｃが上昇する。その結果、上層Ｂの泥水は下層ＡのセメントミルクＭと中間層Ｃとにより押し上げられる様な態様で、セメントミルクＭと完全に分離した状態で、地上に溢れ出る。その他の構成、作用効果については、第１、２実施例と概略同様である。
【００２２】
再び、本発明の第１の方法について、より具体的に説明する。
チキソトロピー性の材料として、ＳｉＯ２  が３１−３３％、Ａｌ２  Ｏ３  が１２−１６％、ＣａＯが３９−４４％、ＭｇＯが３−６％、Ｆｅ２  Ｏ３  が２−４％、Ｎａ２  Ｏが１−２％、Ａｌ２  （ＳＯ４  ）３  が０−１％、Ｃａ（ＯＨ）２  が０−５％、Ｎａ２  ＣＯ３  が０−２％、ＳＯ３  が０−２％、ＣＭＣ０−１％、とする。この中から幾つかの組成物を取り除き（以下、該幾つかの組成物を「取り除かれた原料」といい、残りのチキソトロピー性の材料を「主成分」という）、施工に際して取り除かれた組成物を主成分に添加する。
【００２３】
また、図３で示す様に、注入装置として、４重管４０にノズル４２、４４、４６、４８を設け、ノズル４６、４８は交差噴流を噴射する一対のノズルとする。そして、ノズル４２からは通常の固化材を噴射し（ジェットＪ３）、ノズル４４からはチキソトロピー性の材料を噴射し（ジェットＪ４）、ノズル４６、４８からは切削用の水及びそれを包囲するエアを交差噴流（Ｊ５、Ｊ６）として噴射する。ここで、交差噴流Ｊ５、Ｊ６はエアを噴射するので、所謂エアーリフト効果により４重管４０の周囲からはスラリＳが溢れ出す。しかし、チキソトロピー性の材料Ｊ４の層が形成されるため、スラリＳは水と切削させた土砂の１部と空気のみから組成され、固化材（Ｊ３）は含有しない。そのため、スラリＳは産業廃棄物とはならず、適当に処理すれば良い。
【００２４】
そして、スラリＳは水と切削させた土砂の１部と空気のみから組成されているため、従来の方法に比較してその量が少ない。また、固化材Ｊ３はスラリＳとして地上に排出することが無いので、その使用量は大幅に減少する。さらに、処理すべき産業廃棄物の量が激減する。その結果、施工コストが節約される。
【００２５】
なお、図示の実施例はジェットグラウト工法に適用した例が示されているが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。上述した通り、本発明は地盤を掘削する工程と、該掘削工程の後に行われ、掘削土と注入材とを置換する置換工程、とを有する全ての工法、例えばジェットグラウト工法、連壁工法、掘削工法等に適用可能なのである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、注入材を含有しない泥水のみが地上に溢れ出るので、従来の産業廃棄物の処理が不要になると共に、注入材の無駄を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第２実施例を説明する縦断面図。
【図２】本発明の第２実施例を説明する縦断面図。
【図３】本発明の１実施例の４重管の詳細例を示すブロック図。
【符号の説明】
Ａ・・・下層
Ｂ・・・上層
Ｃ・・・中間層
Ｍ・・・普通のセメントミルク
Ｌ１・・・・中間比重溶液
Ｌ２・・・微細気泡
Ｍ２・・・チキソトロピー性セメントミルク
Ｍ３・・・水中モルタル
１・・・ガイド孔
２・・・大径孔
３・・・連壁溝
１０・・・注入装置
１１・・・上部ノズル
１２・・・水ジェット
１３・・・下部ノズル
１４・・・注入材ジェット
４２、４４、４６、４８・・・噴射用ノズル
Ｊ３・・・固化材の噴流
Ｊ４・・・チキソトロピー性材料の噴流
Ｊ５、Ｊ６・・・交差噴流（クロスジェット）
４０・・・４重管
【図１】
0003627760.tif 000002
【図２】
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【図３】
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