(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔機を正転しながら所定深さの掘削孔を形成し、発生残土を地上へ掘り出す掘削工程と、
その掘削工程により掘り出した前記発生残土に粉末状のセメント組成物を散布し、攪拌するセメント混合工程と、
そのセメント混合工程により得られたセメント混合土に、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを含む硬化補助組成物の水溶液を散布し、攪拌する硬化補助組成物混合工程と、
前記穿孔機を逆回転させ、前記硬化補助組成物混合工程により得られた改良混合土を、転圧をかけながら前記掘削孔に埋め戻す埋戻工程とを備えていることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
前記埋戻工程により埋め戻された改良混合土の天端部分を、測量機計を用いて設計高さに調節する調節工程を更に備えていることを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記シロキサン結合形成性側鎖は、下記式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項１又は２記載の地盤改良工法。
【化１】
0003668477.tif 000016
（式中、Ｍ、Ｍ’、及びＭ''は、同一または異なっても良く、それぞれ独立して、Ｃ１-Ｃ１２アルキル基、Ｈ、Ｎａ、又はＫを示す。）
【請求項４】
前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーを、総重量に対して０．１〜１０．０重量％含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項５】
前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーを、総重量に対して１．０〜３．０重量％含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項６】
前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーは、下記構造単位（IIa）〜（IIc）を有するポリマーであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の地盤改良工法。
【化２】
0003668477.tif 000017
（式中、Ｒ１はＣ１-Ｃ４アルキル基であり、Ｍ、Ｍ’、及びＭ''は、同一または異なっても良く、それぞれ独立して、Ｃ１-Ｃ１２アルキル基、Ｈ、Ｎａ、又はＫを示す。また、ｍ＋ｎ＞ｌかつｍ＞ｎである。）
【請求項７】
前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーは、下記構造単位（IIIa）〜（IIIc）を有するポリマーであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の地盤改良工法。
【化３】
0003668477.tif 000018
（式中、ｍは１０００〜１２００であり、ｎは２８０〜４５０であり、ｌは６０〜１２０である。）
【請求項８】
前記塩は、金属塩化物、アンモニウム塩、金属炭酸塩、金属重炭酸塩、及び金属水酸化物からなる群から選択され、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項９】
前記塩は、塩化コバルト（II）、塩化アンモニウム、アルカリ金属塩化物、及びアルカリ金属炭酸塩からなる群から選択され、少なくとも塩化コバルト（II）と塩化アンモニウムとを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１０】
前記塩として、総重量に対して、０．００１〜４．０重量％の前記塩化コバルト（II）と、０．００３〜１２．０重量％の前記塩化アンモニウムとを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１１】
前記塩として、総重量に対して、０．０５〜０．８重量％の前記塩化コバルト（II）と、１．３〜２．５重量％の前記塩化アンモニウムとを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１２】
前記塩として、総重量に対して、塩化ナトリウム５．０〜７．５重量％、炭酸ナトリウム５．５〜１０．０重量％、炭酸カリウム４．５〜８．０重量％を更に含むことを特徴とする請求項１０又は１１記載の地盤改良工法。
【請求項１３】
前記ノニオン性界面活性剤は、親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）値が８〜２０であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１４】
前記ノニオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレンＣ１２-Ｃ１８アルキルエーテル、ポリオキシエチレンＣ８-Ｃ９アルキルフェノールエーテル、及び、ポリオキシエチレンソルビタンＣ１２-Ｃ１８脂肪酸エステルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１５】
総重量に対して、０．０５〜２．０重量％の前記ノニオン性界面活性剤を含む請求項１４記載の地盤改良工法。
【請求項１６】
前記ノニオン性界面活性剤は、総重量に対して、０．４〜１．２重量％のポリオキシエチレンラウリルエーテル、０．１〜０．７重量％のポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、又は０．１〜０．８重量％のポリオキシエチレンソルビタンオレエートのいずれかであることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１７】
総重量に対して０．５〜４．０重量％のエチレングリコール又はプロピレングリコールを更に含むことを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１８】
前記硬化補助組成物は、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを混合することにより得られることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項１９】
前記塩が水溶液の形態で混合されることを特徴とする請求項１８記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤改良工法に関し、特に、掘削孔の形成により生じた発生残土にセメントと水溶液形態の硬化補助組成物とを混合し、掘削孔へ埋め戻すことにより、高強度のパイル状の硬化体を造成し、地盤を改良する工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、掘削孔の形成により生じた発生残土に地盤固化剤を混合した後、掘削孔に埋め戻しパイル状の硬化体を造成する地盤改良工法が知られている。
【０００３】
例えば、穿孔機により掘削孔を形成し、掘削孔の形成により発生した発生残土に、石膏と高炉スラグとポルトランドセメントと硬化促進剤とを含む粉末状の地盤固化剤を混合し、その地盤固化剤混合土を掘削孔に締め固めつつ埋め戻し、パイル状の硬化体を造成する工法がある（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２２４０３号公報（例えば、請求項１）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる工法では、発生残土と混合される地盤改良剤は、粉体であるために発生残土との混合物は不均一になりがちである。地盤改良材の混合具合が不均一であると、得られた硬化体の内部で強度にバラツキがでるため、部分的に脆弱な部分が生じてしまう。一般に、このような地盤改良工法は、その上に建造物を施工するために行うので、パイル状硬化体に脆い部分があることは問題となる。また、この工法で用いられる地盤固化剤は、発生残土中の水分を利用して硬化作用を得るものであるので、非常に吸水性があり、取り扱いの困難なものである。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、掘削孔の形成により生じた発生残土にセメントと水溶液形態の硬化補助組成物とを混合し、掘削孔へ埋め戻すことにより、パイル状の硬化体を造成し、地盤を改良する工法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１記載の地盤改良工法は、穿孔機を正転しながら所定深さの掘削孔を形成し、発生残土を地上へ掘り出す掘削工程と、その掘削工程により掘り出した前記発生残土に粉末状のセメント組成物を散布し、攪拌するセメント混合工程と、そのセメント混合工程により得られたセメント混合土に、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを含む硬化補助組成物の水溶液を散布し、攪拌する硬化補助組成物混合工程と、前記穿孔機を逆回転させ、前記硬化補助組成物混合工程により得られた改良混合土を、転圧をかけながら前記掘削孔に埋め戻す埋戻工程とを備えている。
【０００７】
請求項１記載の地盤改良工法によれば、まず、穿孔機を正転させることによって所定深さの掘削孔が形成されると共に、発生残土が地上へ掘り出される。次いで、その掘り出された前記発生残土に粉末状のセメント組成物が散布され、攪拌混合されることによって、セメント混合土が得られる。そのセメント混合土に、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを含む硬化補助組成物の水溶液が散布され、攪拌混合されることにより、改良混合土が得られる。更に、前記穿孔機を逆回転させることにより、その改良混合土が転圧をかけられながら前記掘削孔に埋め戻される。硬化補助組成物は水溶液の形態で発生残土に散布されるため、発生残土と硬化補助組成物との混合を均一に行うことができる。
【０００８】
請求項２記載の地盤改良工法は、請求項１記載の地盤改良工法において、前記埋戻工程により埋め戻された改良混合土の天端部分を、測量機計を用いて設計高さに調節する調節工程を更に備えている。
【０００９】
請求項２記載の地盤改良工法によれば、請求項１記載の地盤改良工法と同様に作用する上、前記埋戻工程により埋め戻された改良混合土の天端部分が、測量機計を用いて設計高さに調節される。
【００１０】
請求項３記載の地盤改良工法は、請求項１又は２記載の地盤改良工法において、前記シロキサン結合形成性側鎖が、下記式（Ｉ）で表されるものである。
【００１１】
【化４】
0003668477.tif 000002
（式中、Ｍ、Ｍ’、及びＭ''は、同一または異なっても良く、それぞれ独立して、Ｃ１-Ｃ１２アルキル基、Ｈ、Ｎａ、又はＫを示す。）
請求項４記載の地盤改良工法は、請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーを、総重量に対して０．１〜１０．０重量％含むものである。
【００１２】
請求項５記載の地盤改良工法は、請求項１から４のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーを、総重量に対して１．０〜３．０重量％含むものである。
【００１３】
請求項６記載の地盤改良工法は、請求項１から５のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーが、下記構造単位（IIa）〜（IIc）を有するポリマーであるものである。
【００１４】
【化５】
0003668477.tif 000003
（式中、Ｒ１はＣ１-Ｃ４アルキル基であり、Ｍ、Ｍ’、及びＭ''は、同一または異なっても良く、それぞれ独立して、Ｃ１-Ｃ１２アルキル基、Ｈ、Ｎａ、又はＫを示す。また、ｍ＋ｎ＞ｌかつｍ＞ｎである。）
請求項７記載の地盤改良工法は、請求項１から６のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記シロキサン結合性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーが、下記構造単位（IIIa）〜（IIIc）を有するポリマーであるものである。
【００１５】
【化６】
0003668477.tif 000004
（式中、ｍは１０００〜１２００であり、ｎは２８０〜４５０であり、ｌは６０〜１２０である。）
請求項８記載の地盤改良工法は、請求項１から７のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記塩は、金属塩化物、アンモニウム塩、金属炭酸塩、金属重炭酸塩、及び金属水酸化物からなる群から選択され、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含むものである。
【００１６】
請求項９記載の地盤改良工法は、請求項１から８のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記塩が、塩化コバルト（II）、塩化アンモニウム、アルカリ金属塩化物、及びアルカリ金属炭酸塩からなる群から選択され、少なくとも塩化コバルト（II）と塩化アンモニウムとを含むものである。
【００１７】
請求項１０記載の地盤改良工法は、請求項１から９のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記塩として、総重量に対して、０．００１〜４．０重量％の前記塩化コバルト（II）と、０．００３〜１２．０重量％の前記塩化アンモニウムとを含むものである。
【００１８】
請求項１１記載の地盤改良工法は、請求項１から１０のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記塩として、総重量に対して、０．０５〜０．８重量％の前記塩化コバルト（II）と、１．３〜２．５重量％の前記塩化アンモニウムとを含むものである。
【００１９】
請求項１２記載の地盤改良工法は、請求項１０又は１１記載の地盤改良工法において、前記塩として、総重量に対して、塩化ナトリウム５．０〜７．５重量％、炭酸ナトリウム５．５〜１０．０重量％、炭酸カリウム４．５〜８．０重量％を更に含むものである。
【００２０】
請求項１３記載の地盤改良工法は、請求項１から１２のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記ノニオン性界面活性剤が、親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）値が８〜２０であるものである。
【００２１】
請求項１４記載の地盤改良工法は、請求項１から１３のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記ノニオン性界面活性剤が、ポリオキシエチレンＣ１２-Ｃ１８アルキルエーテル、ポリオキシエチレンＣ８-Ｃ９アルキルフェノールエーテル、及び、ポリオキシエチレンソルビタンＣ１２-Ｃ１８脂肪酸エステルからなる群から選択されるものである。
【００２２】
請求項１５記載の地盤改良工法は、請求項１４記載の地盤改良工法において、総重量に対して、０．０５〜２．０重量％の前記ノニオン性界面活性剤を含むものである。
【００２３】
請求項１６記載の地盤改良工法は、請求項１から１５のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記ノニオン性界面活性剤が、総重量に対して、０．４〜１．２重量％のポリオキシエチレンラウリルエーテル、０．１〜０．７重量％のポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、又は０．１〜０．８重量％のポリオキシエチレンソルビタンオレエートのいずれかであるものである。
【００２４】
請求項１７記載の地盤改良工法は、請求項１から１６記載の地盤改良工法において、総重量に対して０．５〜４．０重量％のエチレングリコール又はプロピレングリコールを更に含むものである。
【００２５】
請求項１８記載の地盤改良工法は、請求項１から１７のいずれかに記載の地盤改良工法において、前記硬化補助組成物が、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを混合することにより得られるものである。
【００２６】
請求項１９記載の地盤改良工法は、請求項１８記載の地盤改良工法において、前記塩が水溶液の形態で混合されるものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
［地盤改良工法］本発明の地盤改良工法の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例における地盤改良工法の作業工程の一部を模式的に示した図である。図１（ａ）は、掘削機を正転することにより地盤（地面）に掘削孔が形成された状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、地盤の掘削により生じた発生残土にセメントと硬化補助組成物を添加した改良混合土を、掘削機を逆回転しながら埋め戻す工程を示す模式図である。
【００２８】
本発明の地盤改良工法は、まず、図１（ａ）に示すように、予め決定されたパイル状硬化体を造成すべき場所の地盤（地面）５に、アースオーガー（掘削機）１０を使用して掘削孔２を形成させる。掘削孔２の形成は、アースオーガー１０のスクリュー１を矢印Ｘ方向に正転させつつ、軸心方向に所定の速度で降下させて、地盤５に掘削孔２を形成する。
【００２９】
次いで、この掘削孔形成作業において掘り出された発生残土３に粉末状セメント組成物が散布され混合される。発生残土３に散布される粉末状セメント組成物は、少なくともセメント（例えば、ポルトランドセメント等）を含み、必要に応じて強化補助剤（例えば、無機充填剤、岩石粉砕物、鉱滓、スラグ、汚泥、焼却灰、土砂、砂、顔料等）を含む組成物である。本発明の地盤改良工法において使用される粉末状セメント組成物は、発生残土３の土質の状態、性状、及び量に応じて、予め設定されている添加量で使用される。なお、発生残土３へのセメント組成物の散布及び混合は、種々の方法が利用でき、例えば、特公平１−２２４０３号公報（「現地土固化パイルの造成方法」）に記載されるように、アースオーガーのスクリュー部分を正転させることによる掘進と、発生残土に混合されるべき物質の散布とを段階的に繰り返すことによって攪拌、混合する方法が利用できる。また、掘削孔２から全ての発生残土３を掘り出してから、発生残土３の量に対する規定量のセメント組成物を散布し、専用の攪拌混合機で攪拌混合してもよい。
【００３０】
更に、発生残土３とセメント組成物とを混合により得られたセメント混合土に、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを含む硬化補助組成物の水溶液を散布し、混合を行う。
【００３１】
ここで、前記硬化補助剤は、（１）シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、（２）少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、（３）ノニオン性界面活性剤とを含むものである。この硬化補助組成物をセメント組成物に混合して用いると、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを少なくとも含む塩との相溶性及び安定性が、ノニオン性界面活性剤により保たれ、その結果、シロキサン結合形成性側鎖に基づくビニルアルコール系ポリマーの三次元網目構造化による効果と、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とから生成されるアンミン系コバルト錯化合物による効果との相乗効果により、強度の高いセメント硬化物を得ることができるものである。
【００３２】
なお、本発明の地盤改良工法においては、前記硬化補助組成物は水溶液の形態で散布される。硬化補助組成物が水溶液の形態で散布されるため、発生残土３と均一に混合することが容易である。発生残土３と硬化補助組成物とが均一に混合されることにより、高強度のパイル状硬化体が造成できる。よって、地盤の強度を十分に改良することができる。
【００３３】
前記硬化補助組成物は、発生残土３の土質の状態、性状、及び量に応じて、予め設定されている添加量で使用される。なお、セメント混合土への硬化補助組成物水溶液の散布及び混合は、種々の方法が利用できる。例えば、発生残土３を、一旦、掘削孔２に埋め戻し、上述した発生残土３とセメント組成物との混合と同様に、特公平１−２２４０３号公報（「現地土固化パイルの造成方法」）に記載される方法が利用できる。また、発生残土３の量に対する規定量のセメント組成物をセメント混合土に散布し、専用の攪拌混合機で攪拌混合してもよい。
【００３４】
セメント混合土と硬化補助組成物とが混合された後、図１（ｂ）に示すように、アースオーガー１０のスクリュー１を矢印Ｙ方向に逆回転させつつ、改良混合土４を順次掘削孔に戻す。ここで、スクリュー１を矢印Ｙ方向に逆回転させつつ、ゆっくり引き上げることによって、改良混合土４が転圧によって締め固められる。
【００３５】
改良混合土４が掘削孔２へ埋め戻された後、その天端部分が測量機計を用いて設計高さに調節される。これにより、パイル状硬化体を地盤に精度良く造成できる。
【００３６】
なお、上記のようなパイル状硬化体の造成は、予め設定された各施工位置において同じ作業で行われる。
【００３７】
［硬化補助組成物］本発明の地盤改良工法で使用される硬化補助組成物は、（１）シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、（２）少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、（３）ノニオン性界面活性剤とを含むものである。この硬化補助組成物によれば、少なくともセメントを含むセメント組成物に混合された場合、ノニオン性界面活性剤の添加によって、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを少なくとも含む塩との混合物に相溶性及び安定性が提供される。その結果、シロキサン結合形成性側鎖に基づくビニルアルコール系ポリマーの三次元網目構造化による効果と、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とから生成されるアンミン系コバルト錯化合物による効果との相乗効果を得ることができ、強度の高いセメント硬化物を得ることができる。
【００３８】
前記硬化補助組成物は、水溶液の形態であることが好ましい。水溶液であることにより、前記硬化補助組成物を、少なくともセメントを含むセメント組成物と混合する場合、均一に混合することが容易となり、その結果として、シロキサン結合形成性側鎖に基づく三次元網目構造がセメント硬化体において均一に生成され、強度の高いセメント硬化体を得ることができる。なお、硬化補助組成物の水溶液は、溶存する各成分の溶存状態に影響を与えない程度の有機溶媒を含んでいても良い。
【００３９】
前記硬化補助組成物に、必要に応じて、総重量に対して、０．５〜４．０重量％程度（好ましくは２．０〜２．５重量％程度）のエチレングリコール又はプロピレングリコールを耐寒剤として添加してもよい。耐寒剤を添加することによって、前記硬化補助組成物を寒冷地においても不都合なく使用することができる。
【００４０】
前記硬化補助組成物は、（１）シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、（２）少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、（３）ノニオン性界面活性剤とを混合することによって製造される。好ましくは、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩の水溶液にノニオン界面活性剤を溶解したものと、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーを溶解した水溶液とを混合することによって製造される。
【００４１】
［シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマー］前記硬化補助組成物に含まれるシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーは、ビニルアルコール系ポリマー主鎖に下記式（Ｉ）
【００４２】
【化７】
0003668477.tif 000005
（式中、Ｍ、Ｍ’、及びＭ''は、同一または異なっても良く、それぞれ独立して、Ｃ１-Ｃ１２アルキル基、Ｈ、Ｎａ、又はＫを示す。）
で表されるシロキサン結合性側鎖を有する（シロキサン結合性側鎖で修飾された）ポリマーである。前記硬化補助組成物を少なくともセメントを含むセメント組成物に混合すると、シロキサン結合性側鎖の加水分解重縮合によりポリマーが三次元網目状に架橋され、得られるセメント硬化体に十分な強度を付与することができる。
【００４３】
なお、式（Ｉ）のシロキサン結合性側鎖において、好ましいＭ、Ｍ’、及びＭ''は、Ｃ１-Ｃ４アルキル基又はＨであり、より好ましくは、Ｃ１-Ｃ２アルキル基又はＨである。最も好ましいシロキサン結合性側鎖は、下記式（IV）である。
【００４４】
【化８】
0003668477.tif 000006
また、ビニルアルコール系ポリマー主鎖とは、ビニルエステル（酢酸ビニルなど）の単独又は共重合体をケン化することにより得られるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルエステル（酢酸ビニルなど）と他の共重合性モノマーとの共重合体（酢酸ビニル系共重合体など）などをケン化することにより得られる変性ポリビニルアルコール（変性ＰＶＡ）などが含まれる。上記ポリビニルアルコールとしては、例えば、クラレ（株）製「ポバール」（重合度５００〜６００）等が挙げられる。
【００４５】
前記シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーは、上記ビニルアルコール系ポリマーに対し、一般的方法を用いてシロキサン結合形成側鎖を修飾することによって得ることができる。
【００４６】
前記硬化補助組成物において、好ましいシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーは、下記式（IIa）〜（IIc）で表される構造単位を有する。
【００４７】
【化９】
0003668477.tif 000007
ここで、上記式において、Ｒ１はＣ１-Ｃ４アルキル基（好ましくはＣ１-Ｃ２アルキル基）であり、Ｍ、Ｍ’、及びＭ''は、同一または異なっても良く、それぞれ独立して、Ｃ１-Ｃ１２アルキル基（好ましくはＣ１-Ｃ４アルキル基、より好ましくはＣ１-Ｃ２アルキル基）、Ｈ、Ｎａ、又はＫを示す。また、ｍ＋ｎ＞ｌかつｍ＞ｎである。
【００４８】
特に好ましいシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーは、下記構造単位（IIIa）〜（IIIc）を有するポリマーであるものである。
【００４９】
【化１０】
0003668477.tif 000008
ここで、上記式において、ｍは１０００〜１２００であり、ｎは２８０〜４５０であり、ｌは６０〜１２０である。
【００５０】
前記硬化補助組成物において、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーの量は、総重量に対して、０．１〜１０．０重量％で使用でき、好ましくは０．５〜８．０重量％であり、より好ましくは１．０〜５．０重量％であり、更に好ましくは１．０〜３．０重量％である。シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーの量が０．１重量％より少ないと、セメント組成物と混合した場合に、セメント硬化体の強度向上にほとんど影響しない。一方、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーの量が１０．０重量％を越えると、このポリマーが高度にゲル化するため、硬化補助剤としての使用が困難となる。
【００５１】
［塩］前記硬化補助組成物に含まれる塩としては、金属塩化物、アンモニウム塩、金属炭酸塩、金属重炭酸塩、及び金属水酸化物等が使用でき、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを必須として含む。 前記硬化補助組成物を、少なくともセメントを含むセメント組成物に混合した場合、塩化コバルト（III）とアンモニウム塩とにより形成されるアンミン系コバルト錯化合物（錯体、錯塩）の作用により、得られるセメント硬化体の強度を向上させることができる。
【００５２】
金属塩化物の例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩化物、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等のアルカリ土類金属塩化物、塩化コバルト（II）、塩化コバルト（III）、塩化クロム（III）等の重金属塩化物、錯化合物（錯体、錯塩）の塩化物（例えば、クロロヘキサアンミンコバルト（III）、クロロペンタアンミンコバルト（III）等）等が挙げられる。
【００５３】
アンモニウム塩の例としては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等の、アンモニアと酸とにより形成される塩が挙げられる。
【００５４】
金属炭酸塩の例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩等が挙げられる。
【００５５】
金属重炭酸塩の例としては、重炭酸水素ナトリウム、重炭酸水素カリウム等のアルカリ金属重炭酸塩、重炭酸マグネシウム、重炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属重炭酸塩等が挙げられる。
【００５６】
金属水酸化物の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物等が挙げられる。
【００５７】
なお、必要に応じて、金属硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等のアルカリ金属硫酸塩等のアルカリ土類金属硫酸塩等）、金属亜硫酸塩（例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩等）、金属硝酸塩（例えば、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等のアルカリ金属硝酸塩等）、金属リン酸系塩（例えば、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム等のアルカリ金属リン酸塩、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム等のアルカリ金属リン酸一水素塩、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム等のアルカリ金属リン酸二水素塩等）を使用してもよい。
【００５８】
前記硬化補助組成物に含まれる塩は、好ましくは、塩化コバルト（II）と塩化アンモニウムとアルカリ金属塩化物とアルカリ金属炭酸塩との組み合わせたものであり、より好ましくは、塩化コバルト（II）と塩化アンモニウムと塩化ナトリウムと塩化カリウムと炭酸ナトリウムと炭酸カリウムとの組み合わせたものである。
【００５９】
前記硬化補助組成物において、必須とされる塩化コバルト（II）の量は、硬化補助組成物の総重量に対して、０．００１〜４．０重量％程度で使用できる。好ましくは、０．０１〜２．０重量％程度、より好ましくは０．０１〜１．５重量％程度、更に好ましくは０．０２〜１．０重量程度、最も好ましくは０．０５〜０．８重量％程度である。塩化コバルト（II）が４．０重量％を越えると、セメント硬化体の強度へ与える効果は塩化コバルト（II）の量にほとんど依存しなくなるので、これ以上の量の添加は不経済である。
【００６０】
また、第２の必須塩であるアンモニウム塩のうち、塩化アンモニウムは、硬化補助組成物の総重量に対して、０．００３〜１２．０重量％程度の量で使用でき、好ましくは０．０３〜６．０重量％程度、より好ましくは０．０５〜５．０重量％程度、更に好ましくは０．０８〜４．０重量％程度、最も好ましくは、１．３〜２．５重量％程度である。
【００６１】
上述のような量の塩化コバルト（II）及び塩化アンモニウムと共に、総重量に対して、５．０〜７．５重量％程度（好ましくは５．５〜７．０重量％程度、より好ましくは５．５〜６．５重量％程度）の塩化ナトリウム、５．５〜１０．０重量％程度（好ましくは６．０〜９．０重量％程度、より好ましくは６．５〜８．０重量％程度）の炭酸ナトリウム、４．５〜８．０重量％程度（好ましくは５．０〜７．５重量％程度、より好ましくは５．５〜７．０重量％程度）の炭酸カリウムを加えることが好ましい。
【００６２】
［ノニオン性界面活性剤］前記硬化補助組成物に含まれるノニオン性界面活性剤は、三次元網目構造を提供するシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを少なくとも含む塩との混合物において相溶性及び安定性を付与する。更に、前記硬化補助組成物を、少なくともセメントを含むセメント組成物と混合して用いた場合に、セメント組成物の硬化速度と、シロキサン結合形成性側鎖に基づくシロキサン結合形成速度とのバランスを制御し、高強度のセメント硬化体を提供することができる。
【００６３】
このような優れた効果を提供するために使用されるノニオン性界面活性剤としては、親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）の値が８〜２０程度、好ましくは１０．０〜１９．５程度のノニオン性界面活性剤を使用できる。
【００６４】
好ましいノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンＣ１２-Ｃ１８アルキルエーテル（例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等）、ポリオキシエチレンＣ８-Ｃ９アルキルフェノールエーテル（例えば、ポリオキシエチレンオクタフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等）、及び、ポリオキシエチレンソルビタンＣ１２-Ｃ１８脂肪酸エステル（例えば、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンオレエート（ポリオキシエチレンソルビタンオレインエステル）等）等のポリオキシエチレン系ノニオン性界面活性剤が挙げられる。なお、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルは、モノエステルであってもトリエステルであってもよく、例えば、ポリオキシエチレンソルビタンオレエートは、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート及びポリオキシエチレンソルビタントリオレエートを含む。
【００６５】
更に好ましいノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンオレエートが挙げられる。
【００６６】
なお、ポリオキシエチレン系ノニオン性界面活性剤において、好ましいエチレンオキサイド付加モル数は１０〜４０モル程度、より好ましくは１２〜３５モル程度である。
【００６７】
前記硬化補助組成物において、ノニオン性界面活性剤は、総重量に対して、０．０５〜２．０重量％程度の量で含まれる。好ましい量は、０．１〜１．５重量％程度である。ノニオン性界面活性剤の量が２．０重量％を越えると、硬化補助組成物の安定性を却って低下させる。
【００６８】
前記硬化補助組成物において、総重量に対して、０．１〜１．５重量％程度（好ましくは０．２〜１．２重量％程度、より好ましくは０．４〜１．２重量％程度）のポリオキシエチレンラウリルエーテル、０．１〜０．７重量％程度（好ましくは０．１５〜０．６重量％程度、より好ましくは０．２〜０．５重量％程度）のポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、又は、０．１〜０．８重量％程度（好ましくは０．１５〜０．７重量％程度、より好ましくは０．２〜０．６重量％程度）のポリオキシエチレンソルビタンオレエートが好ましく用いられる。
【００６９】
［セメント硬化体］前記硬化補助組成物を、少なくともセメントを含むセメント組成物と混合して用いると、得られるセメント硬化物の強度を高めることができる。セメントとしては、各種セメントを用いることができるが、代表的にはポルトランドセメントが挙げられる。セメント組成物におけるセメントの量は、好ましくは１０〜６０重量％で使用される。また、セメント組成物には、強化補助剤としては、無機充填剤（例えば、ゼオライト、ベントナイト、パーライト、珪石、けい藻土等）、岩石粉砕物（例えば、岩石粉等）、鉱滓、スラグ（例えば、水砕スラグ等）、汚泥（例えば、界面活性汚泥等）、焼却灰、土砂、砂、顔料等が利用できる。好ましい強化補助剤としては、砂、水砕スラグ、岩石粉、ゼオライト等である。これらの強化補助剤は、その粒径が０．０２〜２．０ｍｍの範囲内にあれば、単一分布の粒子のものであっても、広範囲の粒径分布を有する粒子のものであってもよい。
【００７０】
また、前記硬化補助組成物は、セメント組成物に対して、１０〜３０重量％程度の量で添加されることが好ましい。前記硬化補助組成物の量が、１０重量％より少ないと十分な強度を付与することができず、３０重量％を越えるとセメント組成物の粘性が高まりセメントの取り扱い性が低下する。
【００７１】
なお、本発明の硬化補助組成物は、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを混合して１液としたものを使用してもよいし、少なくとも塩化コバルト（II）及びアンモニウム塩を含む塩の水溶液と、ノニオン界面活性剤とシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーとの水溶液との２液を別々にセメント組成物に添加し、混合して使用してもよい。
【００７２】
セメント硬化体は、前記硬化補助組成物とセメント組成物とを混合し、硬化させることによって得られる。このように得られたセメント硬化体に対し、前記硬化補助組成物に含まれるシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーを単独で含む水溶液、又は、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、合成樹脂エマルジョン、天然又は合成ゴムラテックス、エチレン酸ビニル、共重合ラテックス、シリコンエマルジョン、ワックスエマルジョン、水溶性繊維素誘導体、ポリビニルアルコール、又は、ポリアクリル酸ナトリウム等の補助剤の中から一種又はそれ以上とを混合した水溶液を用いて、浸積、塗布、又は噴霧などによる後処理を行ってもよい。このような後処理を行うことにより、セメント硬化体の強度を一層高めることができる。
【００７３】
後処理を行うためにシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマー水溶液を用いる場合、その濃度は０．５〜１２．０重量％程度であればよい。
【００７４】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に基づいて限定されるものではない。
【００７５】
なお、下記試験により試験片の物性を評価した。
（圧縮強度試験）ＪＩＳ  Ａ−１１０８に準じて、コンクリート供試体（直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）に対して圧縮荷重を加え、破壊するまでの強度を測定した。なお、試験は３本の供試体に対して行い、その平均値を求めた。
（吸水試験）ＪＩＳ  Ａ−１４０４に準じて行い、コンクリート供試体（直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）の質量測定後、試験体の充填面を上面として、下部２ｃｍを浸水させ、各実施例毎に設定した時間後に取り出し、表面水をふき取った後、質量を測定した。試験は３本の供試体に対して行い、その平均値を求めた。
【００７６】
［実施例１及び比較例１〜３］本発明の地盤改良工法で使用される硬化補助組成物を含むセメント硬化体の圧縮強度及び吸水率を評価した。なお、実施例１及び比較例１〜２で使用する硬化補助組成物の組成及び調製方法を下記に示す。
【００７７】
0003668477.tif 000009
上記量の塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化アンモニウム、及び塩化コバルト（II）と、水５５重量部とを混合して第１液を調製した。一方、上記量のポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマー、及び水酸化ナトリウムと、水２１．１５重量部とを混合し、この混合物を８５℃まで加熱し透明溶液とした後、常温に戻し、第２液を調製した。第１液と第２液とを攪拌、混合して、処理液Ａを調製した。処理液ＡのｐＨは１１．９であった。
【００７８】
0003668477.tif 000010
上記の組成に従って混合し、処理液Ｂを調製した。
【００７９】
0003668477.tif 000011
上記（１）の組成に従って混合し、その混合物を８０℃で加熱すると透明溶液とした後、常温に戻し、第１液とした。一方、上記（２）の組成に従って混合物を調製し、第２液とした。第１液と第２液を上記割合で混合し、処理液Ｃを調製した。処理液ＣのｐＨは１０．２であった。
【００８０】
表１の組成に従ってセメント組成物（水セメント比０．５）を調製し、円筒（直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）に入れ、１０日間養生に供した後、セメント硬化体の圧縮強度及び吸水率（６時間後、１２時間後、２４時間後）を測定し評価した。また、セメントと砂と水から作成した供試体について比較例３で評価した。なお、比較例２では、硬化促進剤として水ガラス（珪酸ソーダ（Ｎａ２Ｏ：ＳｉＯ２＝１：３．１））を添加した。
結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
0003668477.tif 000012
表１の結果から明らかなように、本発明の地盤改良工法で使用される硬化補助組成物を含むセメント硬化体は、従来の硬化補助組成物を用いた場合に比べ、より高い圧縮強度及びより低い吸水率（吸水性）を示した。
【００８２】
［実施例２及び比較例４〜５］本発明の地盤改良工法で使用される硬化補助組成物を含む界面活性汚泥含有セメント硬化体の圧縮強度及び吸水率を評価した。なお、実施例２及び比較例１〜２で使用する硬化補助組成物の組成及び調製方法を下記に示す。
【００８３】
0003668477.tif 000013
上記量の塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化アンモニウム、及び塩化コバルト（II）と、水５５重量部とを混合して第１液を調製した。一方、上記量のポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマー、及び水酸化ナトリウムと、水２１．３重量部とを混合し、この混合物を８５℃まで加熱し透明溶液とした後、常温に戻し、第２液を調製した。第１液と第２液とを攪拌、混合して、処理液Ｄを調製した。
【００８４】
0003668477.tif 000014
上記の組成に従って混合し、処理液Ｅを調製した。
【００８５】
表２の組成に従って界面活性汚泥含有セメント組成物（水セメント比０．５５）を調製し、円筒（直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）に入れ、４週間養生に供した後、圧縮強度及び７２時間後の吸水率を評価した。
結果を表２に示す。
【００８６】
［実施例３］本発明の硬化補助組成物を含む界面活性汚泥硬化体を、２．８重量％のシロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと１５％重量％エチレン酸ラテックスを含む水溶液に浸積して後処理し、その後の圧縮強度及び７２時間後の吸水率を評価した。
【００８７】
表２の組成に従って界面活性汚泥含有セメント組成物を調製（水セメント比０．５５）し、円筒（直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）に入れ、２週間養生に供した後、後処理液に数秒間浸積した。後処理を行った硬化体を、室温で表面を乾燥させた後、さらに２週間養生した。
結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
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表２の結果から明らかなように、本発明の硬化補助組成物を用いて作製された界面活性汚泥含有セメント硬化体は、従来の硬化補助組成物を用いた場合に比べ、より高い圧縮強度及びより低い吸水率を示した。また、本発明の硬化補助組成物を含む界面活性汚泥含有セメント硬化体を、本発明の硬化補助組成物を含む水溶液で後処理することによって、更に高い圧縮強度と低い吸水率（吸水性）を有する硬化体が得られた。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の地盤改良工法によれば、まず、穿孔機を正転させることによって所定深さの掘削孔が形成されると共に、発生残土が地上へ掘り出される。次いで、その掘り出された前記発生残土に粉末状のセメント組成物が散布され、攪拌混合されることによって、セメント混合土が得られる。そのセメント混合土に、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、少なくとも塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを含む塩と、ノニオン性界面活性剤とを含む硬化補助組成物の水溶液が散布され、攪拌混合されることにより、改良混合土が得られる。更に、前記穿孔機を逆回転させることにより、その改良混合土が転圧をかけられながら前記掘削孔に埋め戻される。硬化補助組成物が水溶液の形態で散布されるため、発生残土との混合を均一に行うことができる。よって、パイル状硬化体に脆弱な部分ができることなく、高強度のパイル状硬化体が造成できる。
【００９０】
また、前記硬化補助剤は、ノニオン性界面活性剤は、シロキサン結合形成性側鎖を有するビニルアルコール系ポリマーと、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とを少なくとも含む塩との混合物に対して相溶性及び安定性を提供する。よって、シロキサン結合形成性側鎖に基づくビニルアルコール系ポリマーの三次元網目構造化による効果と、塩化コバルト（II）とアンモニウム塩とから生成されるアンミン系コバルト錯化合物による効果との相乗効果により、強度の高いセメント硬化物を得ることができる。
【００９１】
請求項２記載の地盤改良工法によれば、請求項１記載の地盤改良工法と同様に作用する上、前記埋戻工程により埋め戻された改良混合土の天端部分が、測量機計を用いて設計高さに調節される。よって、精度の高いパイル状硬化体を地盤に造成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例における地盤改良工法の作業工程の一部を模式的に示した図である。（ａ）は、掘削機を正転することにより地盤（地面）に掘削孔が形成された状態を示す模式図であり、（ｂ）は、地盤の掘削により生じた発生残土にセメントと硬化補助組成物を添加した改良混合土を、掘削機を逆回転しながら埋め戻す工程を示す模式図である。
【符号の説明】
２                        掘削孔
３                        発生残土
４                        改良混合土
１０                      アースオーガー（穿孔機）
【図１】
0003668477.tif 000019