(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増粘剤と該増粘剤を溶解させる溶剤とを含有し、粒状材料と混合されて流動化充填材を形成し、該流動化充填材で地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法に用いられる注入剤において、
前記増粘剤は、中性水溶性高分子であり、
前記注入剤は、前記地盤への注入前にＪＩＳＺ８８０３に準拠して測定された粘度が１００〜５０００ｍＰａ・ｓに設定され、前記地盤への注入後に地盤内で前記増粘剤と金属イオンとが結合して金属錯体を生成し、前記増粘剤の分子サイズが一定のまま前記溶剤に対する前記増粘剤の親和性が低下し前記増粘剤が分解されて前記粘度が低下して、前記流動化充填材を塑性化させることを特徴とする地盤改良工法に用いられる注入剤。
【請求項２】
前記粘度は、１００〜４００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法に用いられる注入剤。
【請求項３】
前記粘度は、２００〜３００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項２記載の地盤改良工法に用いられる注入剤。
【請求項４】
前記増粘剤の平均分子量が、５万以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の地盤改良工法に用いられる注入剤。
【請求項５】
前記増粘剤の平均分子量が、２００万以上であることを特徴とする請求項４記載の地盤改良工法に用いられる注入剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を締め固めて密度を増加させることで液状化の発生を抑制する地盤改良工法に用いられる注入剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
臨海部等の軟弱な地盤は地震に伴って液状化が発生し得ることが知られている。このような液状化の発生を抑制するものとして、地盤内に注入剤を圧送し、注入剤の体積増加の分だけ注入剤の周辺が締め固められて地盤の密度が増大する地盤改良工法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１記載の地盤改良工法は、注入剤としてモルタルを用いている。注入剤は、振動や衝撃を加えられることなく、地盤に注入され、地盤内で球根状の固結体を形成する。固結体が形成されて体積が増加した分だけ周辺の地盤が圧縮され、締め固められる。
【０００４】
特許文献２記載の地盤改良工法は、水と流動化剤と遅行性塑性化剤とを含む注入剤を用いている。注入剤は、砂と混合された上で地盤内に圧入され砂杭を形成することにより、周辺の地盤が締め固められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１５６３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようなモルタルの注入剤は、地盤中に固結体が残存し続けるため、配管敷設工事等で地盤を掘り起こしたり掘削する場合には、固結体が工事を阻害するという問題があった。
【０００７】
流動化材と遅行性塑性化材とを含む注入剤は、別々に保管された流動化剤と遅行性塑性剤とを施工直前に混合しなければならない上、流動化材と遅行性塑性化材とを均等に混合するために長時間撹拌し続けなければならず、施工現場での作業負担が重いという問題があった。
【０００８】
そこで、作業効率に優れ、地盤内で塑性化可能な地盤改良工法に用いられる注入剤を実現するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、増粘剤と該増粘剤を溶解させる溶剤とを含有し、粒状材料と混合されて流動化充填材を形成し、該流動化充填材で地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法に用いられる注入剤において、前記増粘剤は、中性水溶性高分子であり、前記注入剤は、前記地盤への注入前にＪＩＳＺ８８０３に準拠して測定された粘度が１００〜５０００ｍＰａ・ｓに設定され、前記地盤への注入後に地盤内で前記増粘剤と金属イオンとが結合して金属錯体を生成し、前記増粘剤の分子サイズが一定のまま前記溶剤に対する前記増粘剤の親和性が低下し前記増粘剤が分解されて前記粘度が低下して、前記流動化充填材を塑性化させるＰａ・ｓに設定され、前記地盤への注入後に前記地盤内で分解されて粘性が低下する地盤改良工法に用いられる注入剤を提供する。
【００１０】
この構成によれば、注入剤の粘度が１００〜５０００ｍＰａ・ｓに設定されることにより、注入剤と粒状材料とを混合した流動化充填材を地盤内に圧送する際に、配管の目詰まりを抑制可能な流動性を確保することができる。また、増粘剤が地盤中で分解されて注入剤の粘性が低下して、流動化充填材が地盤中で塑性化することにより、地盤内に固化物が残らないため、施工後に工事等で地盤を掘り起こしたり掘削する場合であっても、流動化充填材が障害となり工事等を妨げることを回避することができる。さらに、増粘剤と溶剤とを混合して成る注入剤を粒状材料と混練することにより、砂が均一に練り混ぜられた流動化充填材を得ることができる。
【００１２】
また、中性水溶性高分子から成る増粘剤が、地盤中で金属錯体を生成して分子サイズが変化することなく分解されることにより、注入剤が分解されて溶剤を排出するため、工事等で地盤を掘り返す場合であっても、流動化充填材が障害となり工事等を妨げることを回避することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記粘度は、１００〜４００ｍＰａ・ｓである地盤改良工法に用いられる注入剤を提供する。
【００１４】
この構成によれば、流動化充填材を地盤に圧送する際に配管の目詰まりを更に抑制することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記粘度は、２００〜３００ｍＰａ・ｓである地盤改良工法に用いられる注入剤を提供する。
【００１６】
この構成によれば、流動化充填材が配管内で目詰まりすることなく、ポンプが流動化充填材を地盤にスムーズに圧送可能なため、流動化充填材を更に円滑に圧送することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の発明において、前記増粘剤の平均分子量が、５万以上である地盤改良工法に用いられる注入剤を提供する。
【００１８】
この構成によれば、注入剤の粘度が注入剤の平均分子量に比例して上がるため、注入剤中の増粘剤濃度に係らず、流動化充填材を圧送する際に好ましい流動性を確保することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記増粘剤の平均分子量が、２００万以上である地盤改良工法に用いられる注入剤を提供する。
【００２０】
この構成によれば、注入剤の粘度が上がるため、注入剤中の増粘剤濃度が低濃度であっても、流動化充填材を圧送する際に好ましい流動性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、地盤内に圧送し易い流動化充填材の流動性を確保すると共に、注入剤が地盤中で塑性化されて、流動化充填材が障害となり工事等を妨げることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る注入剤を用いる地盤改良工法の地盤改良装置の構成を示す模式図。
【図２】増粘剤の平均分子量と粘度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る地盤改良工法に用いる注入剤は、作業効率に優れ、地盤内で塑性化可能な地盤改良工法に用いられる注入剤を提供するという目的を達成するために、増粘剤と増粘剤を溶解させる溶剤とを含有し、粒状材料と混合されて流動化充填材を形成し、流動化充填材で地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法に用いられる注入剤において、増粘剤は、中性水溶性高分子であり、注入剤は、地盤への注入前にＪＩＳＺ８８０３に準拠して測定された粘度が１００〜５０００ｍＰａ・ｓに設定され、地盤への注入後に地盤内で増粘剤と金属イオンとが結合して金属錯体を生成し、増粘剤の分子サイズが一定のまま溶剤に対する増粘剤の親和性が低下し増粘剤が分解されて粘度が低下して、流動化充填材を塑性化させることで実現した。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の一実施例に係る注入剤を用いる地盤改良工法の地盤改良装置１について、図面に基づいて説明する。なお、以下において、「上」、「下」の語は、上下方向における上方、下方に対応するものとする。
【００２５】
図１は、地盤改良装置１を示す模式図である。図１に示すように、地盤改良装置１は、ミキシングプラント２と、圧送手段としての圧送ポンプ３と、ボーリングマシン４、を備えている。
【００２６】
ミキシングプラント２は、サイロ２ａから供給される増粘剤と溶剤タンク２ｂから供給される溶剤とを混合して、注入剤としての流動化剤を製造する。また、ミキシングプラント２は、流動化剤と投入される粒状材料Ｍとを混練して、流動化充填材を製造する。このように、増粘剤と溶剤とを混合して成る流動化剤を粒状材料Ｍと混練することにより、粒状材料Ｍが均一に練り混ぜられた流動化充填材を得ることができる。なお、流動化剤の生成は、ミキシングプラント２内で行われるものに限定されず、例えば、増粘剤と溶剤とを予め混合して生成された流動化剤をミキシングプラント２に投入しても構わない。
【００２７】
圧送ポンプ３は、ミキシングプラント２とボーリングマシン４との間に連結されており、ミキシングプラント２内の流動化充填材をロッド４ａに圧送するものである。圧送ポンプ４は、流動化充填材をボーリングマシン４に供給可能なものであればよく、例えば、コンクリートポンプ等が考えられるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
ボーリングマシン４は、図示しないロータリーパーカッションドリル等で削孔された縦孔内に挿通される中空のロッド４ａを備えており、ロッド４ａの先端から流動化充填材が縦孔内に流入する。地盤Ｇ内の所望の位置に球根状の塊状体Ｌが造成されたら、ロッド４ａを上方に引き抜き、再度流動化充填材を縦孔内に流入させる。これにより、地盤Ｇ内に上下方向に沿って流動化充填材から成る塊状体Ｌを造成する。
【００２９】
次に、流動化剤について説明する。流動化剤は、増粘剤と溶媒とを含有している。流動化剤は、粒状材料Ｍと混合されることにより、流動化充填材に成る。溶媒は、増粘剤を溶解させるものであり、例えば、水、有機溶媒である。粒状材料Ｍは、従来の地盤改良工法で用いられていた公知の材料であり、例えば、砂、シルト若しくは礫を含む土、砕石、再生砕石、ガラス砂又はスラグ等である。
【００３０】
増粘剤は、溶媒に溶かした状態で所望の粘度を得られ、かつ、地盤Ｇ中で分解されて粘度が低下するものであれば良い。増粘剤に中性水溶性高分子を用いることにより、増粘剤は地盤Ｇ中で金属イオンと反応して金属錯体を生成する。これにより、増粘剤は分解される。
【００３１】
増粘剤として用いられる中性水溶性高分子としては、例えば、ポリエチレンオキサイド（明星化学工業株式会社製、商品名：アルコックス）が考えられるが、これらに限定されるものではない。なお、ポリエチレンオキサイドは、ポリエチレンオキサイドより低分子量のポリエチレングレコールと比較すると、良好な粘性、曳糸性及びすべり性を示す。ポリエチレンオキサイドの粘性、曳糸性、すべり性により、流動化充填材がロッド４ａ内をスムーズに圧送される。
【００３２】
増粘剤としてポリエチレンオキサイドを採用した場合には、流動化充填材におけるポリエチレンオキサイドが地盤Ｇ中の金属イオンと結合して、金属錯体を生成することにより、ポリエチレンオキサイドが分解される。具体的には、金属錯体を形成したポリエチレンオキサイドは、分子サイズが変化することなく溶剤との親和性が低下することにより、流動化充填材中の溶剤が吐き出されるため、粘性、曳糸性及びすべり性が低下し、流動化充填材が塑性化する。最終的には、砂等の無害な粒状材料Ｍだけが地盤Ｇ内に残る。
【００３３】
図２は、ポリエチレンオキサイドの平均分子量とポリエチレンオキサイドを水に溶解させて得られた流動化剤の粘度との関係を示すものである。なお、流動化物の粘度は、ＪＩＳＺ８８０３に準拠して、Ｂ型粘度計を用いて測定されたものである。なお、図２中の枠で囲まれた数字は、流動化剤の濃度を示し、図２中の線分は、流動化剤の各濃度における近似式を示す。なお、ここで「平均分子量」とは、数平均分子量をいう。
【００３４】
図２に示すように、同一濃度においては、増粘剤の平均分子量の増加に伴って、粘度も増加する。即ち、平均分子量が高い増粘剤は、低濃度でも所望の粘度を得られる。圧送ポンプ３の吐出圧、ロッド４ａの管路摩擦等を考慮すると、流動化剤の粘度は、１００〜５００００ｍＰａ・ｓに設定される。なお、流動化剤の粘度は、１００〜４００ｍＰａ・ｓに設定されるのが好ましい。さらに好ましくは、流動化剤の粘度は、２００〜３００ｍＰａ・ｓに設定される。これにより、流動化充填材の圧送に適した粘度が確保されるため、流動化充填材がロッド４ａ内で目詰まりすることを抑制すると共に、流動化充填材が地盤Ｇ内へ効率的に圧送される。
【００３５】
増粘剤の平均分子量は、５万以上に設定される。増粘剤の平均分子量は、３０万以上であるのが好ましい。さらに好ましくは、増粘剤の平均分子量は、２００万以上である。これにより、低濃度のポリエチレンオキサイドでも所望の粘度を確保できるため、低コストで流動化剤を得られる。
【００３６】
上述したように、本発明に係る地盤改良工法に用いられる流動化剤は、粘度１００〜５０００ｍＰａ・ｓに設定されることにより、流動化物を圧送する際に、ロッド４ａ内での目詰まりを抑制可能な流動性を確保することができる。また、増粘剤が地盤Ｇ中で分解されて流動化剤の粘性が低下することにより、流動化充填材が地盤Ｇ中で塑性化するため、施工後に工事等で地盤Ｇを掘り起こしたり掘削する場合であっても、流動化充填材が障害となり工事等を妨げることを回避することができる。
【００３７】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなることができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ・・・  地盤改良装置
２  ・・・  ミキシングプラント
３  ・・・  圧送ポンプ
４  ・・・  ボーリングマシン
４ａ・・・  ロッド
【図１】
0005967840.tif 000002
【図２】
0005967840.tif 000003