(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ系の水溶液型薬液を砂地盤中に注入することにより砂地盤中に団結体を形成させる砂地盤の液状化防止工法において、調製された薬液を曝気させた後に砂地盤に注入することを特徴とする、砂地盤の液状化防止工法。
【請求項２】
調製された薬液を乱流的に流下させることにより曝気して薬液貯蔵タンクに導いた後に砂地盤に貫入された注入部材を通じて砂地盤中に薬液を圧入することを特徴とする、請求項  １  に記載の砂地盤の液状化防止工法。
【請求項３】
薬液調製装置から注入設備迄の間に薬液曝気装置を備えていることを特徴とする、砂地盤の液状化防止装置。
【請求項４】
薬液曝気装置が凹凸状の傾斜薬液流下路を備えていることを特徴とする、請求項  ３  に記載の砂地盤の液状化防止装置。
【請求項５】
薬液曝気装置が散布式、噴霧式又は自然落下式のものであることを特徴とする、請求項  ３  に記載の砂地盤の液状化防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は砂地盤の液状化防止工法及びその装置に係り、殊にシリカ系の水溶液型薬液を注入することにより団結体を形成させて砂地盤の液状化を防止する工法及びその装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
砂地盤は地震等により液状化現象を生じ易く、その対策としてセメントミルクやシリカ系の水溶液型薬液を注入する方法が提案されている。これらの内でシリカ系水溶液型薬液としては所謂「水ガラス」製造用の原料である  Ｎａ２Ｏ／ｎＳｉＯ２  又は  Ｋ２Ｏ／ｎＳｉＯ２  とその硬化剤である無機塩類、有機塩類、金属酸化物、金属水酸  化物、無機酸、有機酸、酸性塩、塩基性塩等とを組み合わせて調製したもの並びにシリカ微粒子とその硬化剤、例えば旭電化工業株式会社製のパーマロック  ＮＳ  （商標）  とを組み合わせて調製されたもの等がある。
【０００３】
これらの薬液は、改良すべき砂地盤に立設された盲穴タイプの注入部材に送られ、該注入パイプの周面に形成されている注入孔を経て砂地盤中に圧入され、薬液が浸透した領域の砂地盤を団塊状に固化させることにより砂地盤の液状化を阻止する。
【０００４】
砂に剪断変形を与えるとダイレンタンシー現象で体積が変化するが、変形が相当量進むと体積変化も剪断抵抗の変化もなくなる状態となる。この状態以外の砂、即ち或る程度水で飽和した砂を剪断すると、排水して体積が減少する。一方、非排水状態で剪断が行われるならば、間隙水圧が過剰となり、有効応力が減少して砂の抵抗が低下するので液状化による砂地盤の破壊が起こり易くなる。
【０００５】
換言すれば、砂地盤の飽和度を低下させれば液状化現象は起こり難くなる訳であり、特公平  ７  −  ２１１７９  号公報には水と共に微小な気泡を砂地盤中に注入する  ことにより飽和度を低下させる、砂地盤の液状化防止方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】
上記の特公平  ７  −  ２１１７９  号公報に開示されている方法は、攪拌翼を有する圧  力容器内に水を送ると共にコンプレッサーにより空気を圧入し、攪拌翼を回転させることにより圧力容器内の水に飽和量以上の空気を溶け込ませ、次いで圧力容器内の水を減圧容器に送り、該減圧容器の減圧弁を開くことにより生成した微小気泡含有水を砂地盤に立設した注入部材  （注入パイプ）  にポンプで圧入するものであり、種々の付帯設備を必要としている。尚、該公告公報に開示されている発明は砂地盤を固化させようとするものではない。
【０００７】
上記のような先行技術に対して、本発明の目的は、格別な付帯設備を必要とせず、曝気により溶存空気量を増加させた薬液を砂地盤に注入して固化させ、これによって砂地盤の液状化を防止する工法及びそのための装置を提供することにある。使用する薬液に安定性のあるものを使用することにより砂地盤の飽和度の低下、即ち液状化に対する強度をほぼ恒常的に維持することができる。
【０００８】
【課題を解決し目的を達成する手段】
本発明によれば、上記の課題はシリカ系の水溶液型薬液を砂地盤中に注入することにより砂地盤中に団結体を形成させる砂地盤の液状化防止工法において、調製された薬液を曝気させた後に砂地盤に注入することを特徴とする、砂地盤の液状化防止工法により解決されると共に、既述の目的が達成される。
【０００９】
本発明による砂地盤の液状化防止工法は、調製された薬液を乱流的に流下させることにより曝気して薬液貯蔵タンクに導いた後に砂地盤に貫入された注入部材を通じて砂地盤中に薬液を圧入することにより実施することができる。
【００１０】
一方、本発明による砂地盤の液状化防止装置は薬液調製装置から注入設備迄の間に薬液曝気装置を備えていることを特徴としている。本発明による砂地盤の液状化防止装置において、薬液曝気装置は凹凸状の傾斜薬液流下路を備えていることができる。尚、薬液曝気装置は散布式又は噴霧式のものであることができ、更には自然落下式のものであっても差し支えはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施例に代わる試験例により本発明を更に詳細に且つ具体的に説明す
る。尚、試験例において使用された薬液は超微粒シリカ  ［旭電化工業株式会社製の「パーマロック  ＡＴ」（商標）  の  １０  重量％  水分散液と、硬化剤  ［旭電化工業株式会社製の「パーマロック  ＮＳ」（商標）  を水に添加溶解させた硬化剤水溶液とをそれぞれ調製し、両液を混合することにより調製されたものであり、超微粒シリカ水分散液と硬化剤水溶液との重量比は  １  ：  ２  であって、硬化剤水溶液におけ  る硬化剤と水との重量比は  １  ：  ７５  である。この薬液のゲルタイムは約  ７  日で  あり、設定一軸圧縮強度は  １００ｋＰａ  である。
【００１２】
試験装置例  １
試験装置  １０  は図  １  に概要が示されている通りのものであり、支台  １２２  上に設置された薬液調製装置  １２  と、床上に配置された薬液貯蔵タンク  １４  と、上記の薬液調製装置と薬液貯蔵タンクとの間に配置された薬液曝気装置  １６  とを備えている。勿論のことながら、圧送ポンプ  Ｐ  の設けられた配管が薬液貯蔵タンク  に取り付けられており、該配管の遊端は薬液注入部材  （図示せず）  に接続されている。支台  １２２  における頂面迄の高さは約  ３ｍ  である。薬液曝気装置  １６  は樋  状部材であり、その内底面はステップ・ウエッジ  （ｓｔｅｐ−ｗｅｄｇｅ）  状の凹凸を呈してしており、樋状部材の傾斜角は約  ４５  度に設定されており、薬液調製装置  １２  により調製された薬液  （図示せず）  が薬液貯蔵タンク  １４  に向かって樋状部材内を流下する場合に薬液が乱流状態を呈し、周囲の空気を取り込むようになされている。
【００１３】
試験装置例  ２
図  ２  には図  １  に示されている装置  １０  と若干異なる装置  １０Ａ  が示されてい  る。この装置によれば、薬液は地上に配置された薬液調製装置  １２Ａ  からポンプ  Ｐ１  により高所に配置された薬液の一次貯留タンク  Ｔ  に汲み上げられ、次いで図１  に示されている装置と同様に薬液は薬液曝気装置  １６Ａ、薬液貯蔵タンク  １４Ａ、圧送ポンプ  Ｐ２  及び薬液注入部材  （図示せず）  を経て砂地盤中に圧入される。
試験例  １
槽内に水を入れ、基本特性が砂分  ９９％、細粒分  １．０％、比重  ２．６４４、最大乾燥  密度  １．５４５  ｇ／ｃｍ３、最小乾燥密度  １．１８４  ｇ／ｃｍ３、平均粒径  ０．３１ｍｍ、均等係数２．３３  の新潟産海砂を  ０．５ｍ３  毎に水中自由落下させて槽内に堆積させた後に振動棒により締め固めて最大間隙比  １．１３５、最小間隙比  ０．６６４、乾燥密度  １．４９２ｇ／ｃｍ３、平均相対密度  ７７％、間隙比  ０．７７２  の模型砂地盤を作成し、槽の中央部にストレーナ型薬液注入部材をセットした。この模型砂地盤の飽和度  （Ｂ  値）  は９５％  以上である。
【００１４】
既述の試験装置例に記載されている通りの装置を用い、高所に配置された薬液調製装置から薬液曝気装置を経てて薬液貯蔵タンクに導入された直後の薬液を薬液注入部材を経て上記の模型砂地盤に注入した。注入圧力を  ７５ｋＰａ  に設定し、  初期の段階では約  １０  リットル／分  程度で、砂地盤表面からの薬液の漏洩が認  められた後には注入速度を  ６  −  ２  リットル／分  の範囲内に低下させた。
【００１５】
薬液の注入完了後に  ２８  日間放置して養生し、次いで槽構成枠を解体して現出した砂塊にノズルから水をジェット噴射して未固化の砂部分を除去し、固化塊状体を得た。この塊状体に関して、中心部を通る垂直方向切断により  ４  分割し、  更にこれらを解体して多数のサンプル・ブロックを採取し、これらの各サンプルに関して一軸圧縮強度  ［ｑｕ  （ｋＰａ）］  を  ＪＩＳ  Ａ  １２１６−５８  （土の一軸圧縮試験方法）  に準じて測定し、又繰り返し  ３  軸圧縮試験を実施して載荷回数  ２０  回における  剪断応力比  （Ｒｌ  ２０）  を求め、該剪断応力比を液状化に対する強度比として該値  と一軸圧縮強度との関係を調べた。
【００１６】
結果は図  ３  のグラフにおいて、楕円にて示されている領域であり、サンプル  の一軸圧縮強度が約  ４５ｋＰａ  −  約  ９２ｋＰａ  であって、液状化に対する強度比が０．５０  −  １．１０  の領域であった。このことは、砂地盤の飽和度が当初の  ９５％  以上  から  ７０  −  ４０％  程度にに低下したことを推測させるものである。
【００１７】
比較試験例  １
試験例  １  と同様の条件で、但し床面に配置された薬液調製装置において調製  した薬液を曝気装置に導かずに薬液注入部材を経て模型砂地盤に注入し、該砂地盤を養生し、試験例  １  と全く同様にしてサンプル・ブロックを得て一軸圧縮強  度を測定し、又繰り返し  ３  軸圧縮試験を実施して載荷回数  ２０  回における剪断  応力比を求め、該剪断応力比を液状化に対する強度比として該値と一軸圧縮強度との関係を調べた。
【００１８】
結果は図  ３  のグラフにおいて、直線にて示されている通りであり、サンプル  の一軸圧縮強度は約  ５５ｋＰａ  −  約  ９０ｋＰａ  であるが、液状化に対する強度比は  ０．３−  ０．６  に過ぎず、砂地盤に対する飽和度の低下効果は殆ど認められなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、シリカ系の水溶液型薬液を砂地盤中に注入することにより砂地盤中に形成させて砂地盤の液状化を防止するものであり、この場合に調製された薬液を曝気させた後に砂地盤に注入するが、これにより砂地盤の飽和度が有意に低下して液状化が起こり難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による砂地盤の液状化防止工法に使用される装置の一例を示す略図である。
【図２】本発明による砂地盤の液状化防止工法に使用される装置の他の一例を示す略図である。
【図３】模型砂地盤に曝気した又は曝気しない薬液を注入することにより形成された砂塊を解体してサンプル・ブロックを採取し、液状化に対する強度比と一軸圧縮強度との関係を調べた結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  及び  １０Ａ  ：  試験装置
１２  及び  １２Ａ  ：  薬液調製装置
１４  及び  １４Ａ  ：  薬液貯蔵タンク
１６  及び  １６Ａ  ：  薬液曝気装置
Ｐ  及び  Ｐ１  ：  圧送ポンプ
Ｔ  ：  薬液一次貯留タンク
【図１】
0003561645.tif 000002
【図２】
0003561645.tif 000003
【図３】
0003561645.tif 000004