(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法において、
中性水溶性高分子の増粘剤を溶剤に溶解させて、粘性の流動化剤を得る工程と、
前記流動化剤に粒状材料を混合して、流動化充填材を得る工程と、
前記流動化充填材を前記地盤内に圧送して、塊状体を造成する工程と、
前記増粘剤が前記地盤中の金属イオンと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、前記増粘剤の粘性が低下する工程と、
前記増粘剤の分解によって前記流動化充填材が前記地盤内で塑性化する工程と、
を含むことを特徴とする地盤改良工法。
【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及び地盤改良装置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。このような地盤を性状改良して液状化の発生を抑制するものとして、地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法が知られている。一般的な地盤改良工法であるサンドコンパクションパイル工法に用いられる地盤改良装置は、大型であるため、供用中の施設や既設構造物の直下等、狭隘な作業スペースしか確保できない現場には適用し難い。
【０００３】
狭隘な作業スペースに適用可能な地盤改良工法としては、地盤内に注入剤を圧入し、注入剤の体積増加の分だけ注入剤の周辺の地盤が締め固められて地盤が圧縮強化されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１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、砂と混合した上で地盤に注入し、地盤内に砂杭を形成する。砂杭が形成されて体積が増加した分だけ、周辺の地盤が締め固められて密度が増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】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、特許文献１記載のような地盤改良工法は、注入剤の流動性を確保しつつ塑性化までの時間を制御するために、流動化剤と遅行性塑性化剤との混合比を厳密に管理しなければならず、注入剤の品質管理に要する負担が煩雑であるという問題があった。
【０００７】
そこで、狭隘な作業スペースでも施工可能で、且つ、容易に施工可能な地盤改良工法及び地盤改良装置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】
【０００８】
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、地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法において、中性水溶性高分子の増粘剤を溶剤に溶解させて、粘性の流動化剤を得る工程と、前記流動化剤に粒状材料を混合して、流動化充填材を得る工程と、前記流動化充填材を前記地盤内に圧送して、塊状体を造成する工程と、前記増粘剤が前記地盤中の金属イオンと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、前記増粘剤の粘性が低下する工程と、前記増粘剤の分解によって前記流動化充填材が前記地盤内で塑性化する工程と、を含む地盤改良工法を提供する。
【０００９】
この方法によれば、流動化剤の粘性で流動化充填材を圧送する際の適度な粘度を確保しつつ、流動化充填材が地盤内で分解されて粘性が低下する、即ち、流動化充填材が地盤中で塑性化するため、流動化剤等の煩雑な品質管理を必要とせずに地盤の密度増大を実施することができる。また、流動化充填材を地盤に圧入するため、小型の地盤改良装置で施工可能なため、狭隘な作業スペースでも施工することができる。
【００１０】
さらに、流動化充填材が地盤内で分解されて、流動化充填材が塑性化するため、施工後に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。
【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、流動化充填材内の水が吐き出されて、流動化充填材が地盤内で塑性化するため、所望の塑性化時間に応じて流動化剤の組成を厳密に管理する必要がなく、煩雑な品質管理を必要とせずに地盤の密度増大を実施することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、小型の地盤改良装置で施工可能なため、狭隘な作業スペースでも施工することができ、また、流動化剤の粘性で流動化充填材を圧送する際の適度な粘度を確保しつつ、流動化充填材が地盤中で塑性化するため、流動化剤等の煩雑な品質管理を必要とせずに地盤の密度増大を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る地盤改良装置の構成を示す模式図。
【図２】図１の地盤改良装置を用いた地盤改良工法の工程を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る地盤改良工法は、狭隘な作業スペースでも施工可能で、且つ、容易に施工可能な地盤改良工法を提供するために、地盤を締め固めて密度を増加させる地盤改良工法において、中性水溶性高分子の増粘剤を溶剤に溶解させて、粘性の流動化剤を得る工程と、前記流動化剤に粒状材料を混合して、流動化充填材を得る工程と、前記流動化充填材を前記地盤内に圧送して、塊状体を造成する工程と、前記増粘剤が前記地盤中の金属イオンと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、前記増粘剤の粘性が低下する工程と、前記増粘剤の分解によって前記流動化充填材が前記地盤内で塑性化する工程と、を含むことで実現した。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例に係る地盤改良装置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。
【００２３】
図１は、地盤改良装置１の構成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、ミキサーとしての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。
【００２４】
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、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。即ち、ミキシングプラント２は、増粘剤と溶剤を混合して流動化剤を生成した後に、流動化剤と粒状材料Ｍとを混練して流動化充填材を生成する。これにより、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。
【００２５】
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３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。
【００２６】
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Ｓを連続して造成する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）や、ポリエチレンオキサイドより分子量の小さいポリエチレングレコールが考えられるが、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、良好な粘性、曳糸性及びすべり性を示す。ポリエチレングレコールは粘性を得られるものの、ポリエチレンオキサイドと比べると、曳糸性、すべり性が極端に低下する。
【００３０】
増粘剤としてポリエチレンオキサイドを用いた場合には、流動化物中のポリエチレンオキサイドの濃度が同一であれば、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。例えば、増粘剤の濃度を０．５ｗｔ％とし、増粘剤の平均分子量を４００万とすると、粘度２００ｍＰａ・ｓの流動化剤を得ることができる。圧送ポンプの吐出圧、ロッドの管路摩擦等を考慮すると、ＪＩＳＺ８８０３に準拠してＢ型粘度計を用いて測定された流動化剤の粘度は、１００〜５００００ｍＰａ・ｓに設定されるのが好ましい。なお、ここで「平均分子量」とは、数平均分子量をいう。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、地盤改良装置１を用いた地盤改良工法について図１、２に基づいて説明する。図２は、地盤改良工法の工程を示すフローチャートである。以下、増粘剤にポリエチレンオキサイドを採用した場合を例に説明する。
【００３３】
まず、パーカッションドリル等で地盤Ｇに縦孔を削孔する（Ｓ１）。
【００３４】
次に、縦孔内にロッド４ａを挿通する（Ｓ２）。
【００３５】
ミキシングプラント２内で増粘剤と溶剤とを混合して流動化剤を得る（Ｓ３）。流動化剤の粘度は、上述したように増粘剤の濃度と増粘剤の平均分子量に応じて変更可能である。
【００３６】
次に、ミキシングプラント２内に粒状材料Ｍを投入し、流動化剤と粒状材料Ｍとを混練して流動化充填材を得る（Ｓ４）。
【００３７】
次に、圧送ポンプ３で圧送された流動化充填材がロッド４ａの先端から縦孔内に注入される。流動化充填材の周囲の地盤は、流動化充填材の体積の分だけ圧縮されて強化される（Ｓ５）。流動化充填材は、ポリエチレンオキサイドに由来する粘性、曳糸性及びすべり性を示すため、ロッド４ａ内をスムーズに送られる。所望の深さに塊状の塊状体Ｌが造成されると、ロッド４ａを上方にスライドし、ロッド４ａの先端を新たに塊状体Ｌを造成する深さに調整して、再び流動化充填材を圧送する。以下、同様の作業により、塊状体Ｌを規定深度まで造成する。
【００３８】
次に、流動化充填材中の増粘剤は地盤内で分解されて、粘性が低下する（Ｓ６）。流動化充填材におけるポリエチレンオキサイドが地盤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、無害な粒状材料Ｍのみが残置される。したがって、本工法の施工後に工事等で地盤Ｇを掘り返したり掘削することができる。
【００３９】
上述したように、本発明に係る地盤改良工法及び地盤改良装置１は、流動化剤の粘性で流動化充填材を圧送する際の適度な粘度を確保しつつ、流動化充填材が地盤Ｇ内で分解されて粘性が低下する、即ち、流動化充填材が地盤Ｇ中で塑性化するため、所望の塑性化時間に応じて流動化剤の組成を厳密に管理する必要がなく、煩雑な品質管理を必要とせずに地盤の密度増大を実施することができる。
【００４０】
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】
【００４１】
１  ・・・  地盤改良装置
２  ・・・  ミキシングプラント（ミキサー）
３  ・・・  圧送ポンプ
４  ・・・  ボーリングマシン
４ａ・・・  ロッド
【要約】      （修正有）【課題】狭隘な作業スペースでも施工可能で、且つ、容易に施工可能な地盤改良工法及び地盤改良装置を提供する。【解決手段】増粘剤を溶剤に溶解させて粘性の流動化剤を得る工程Ｓ３と、流動化剤に粒状材料を混合して流動化充填材を得る工程Ｓ４と、流動化充填材を地盤内に圧送して塊状体を造成する工程Ｓ５と、増粘剤が地盤中で分解されて増粘剤の粘性が低下する工程Ｓ６と、を含む地盤改良工法。【選択図】図２【図１】
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【図２】
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