(57)【要約】【課題】液状化対策の地中連続遮水壁の築造方法（地盤改良工法）を提供する。【解決手段】本工法は、低透水性土質系材料を用いた液状化対策の地中連続遮水壁の築造方法に関するものである。施工にあたっては、施工機を用いて所定深度まで掘削を行い、低透水性土質系材料のベントナイトとセメントミルクを含んで構成される固化材を地盤に低圧注入するとともに、該固化材と原位置土を混合攪拌して、遮水壁（遮水性を有する壁状の固化体）を地中に築造する。この遮水壁は液状化対策をする区域の周辺に築造する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化対策として地中に遮水壁を築造する工法であって、低透水性土質系材料を含む固化材を地盤に注入し、該固化材と原位置土を混合攪拌して、遮水壁を地中に築造することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
前記低透水性土質系材料はベントナイトであることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項３】
液状化対策をする区域の周辺に前記遮水壁を築造することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記固化材を低圧で地中に注入することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工法に関するものであり、具体的には、低透水性土質系材料を用いた液状化対策の地中連続遮水壁の築造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、東日本大震災で激甚な液状化被害を受けた地区では、道路と宅地の一体的な市街地液状化対策事業として地下水位低下工法を採用し、液状化対策をする区域の周辺に対して地下水位低下の影響をなくすために鋼矢板による遮水壁を設置している。
【０００３】
しかし、鋼矢板の設置は、周辺への騒音や地盤の亀裂等の影響が大きいといった問題がある。また、解析によると、矢板からの地震力が入り液状化に及ぼす影響も懸念されている。すなわち、鋼矢板による遮水壁の設置（鋼矢板打設工法）は、無対策に比べて液状化しなくなり効果があることが分かっているが、設置した矢板付近では液状化しやすくなるといった問題がある。この理由としては、矢板を打設することにより、下部からの地震動を早く地表面に伝達し、地表面の増幅を大きくしていることが考えられる。
【０００４】
このことから、矢板地中連続遮水壁の課題点を解消するためには、現況地盤と同様に矢板や地盤改良等の剛性が高いものでなく、かつ遮水効果が期待できるものを新たに構築する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、従来の鋼矢板打設工法よりも優れた、液状化対策の地中連続遮水壁の築造方法（地盤改良工法）を提供することにある。より具体的には、遮水性能、変形追随性、安全性、経済性に優れた地中連続遮水壁の築造方法（地盤改良工法）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的は、
液状化対策としての遮水壁を地中に築造する工法であって、低透水性土質系材料を含む固化材を地盤に注入し、該固化材と原位置土を混合攪拌して、遮水壁（遮水性を有する壁状の固化体）を地中に築造する、ことを特徴とする地盤改良工法によって達成される。
【０００７】
すなわち、前述した目的は、
液状化対策としての遮水壁を地中に築造する工法において、攪拌ヘッドを具備する施工機を用いて所定深度まで掘削を行い、低透水性土質系材料を含む固化材を地中に注入するとともに、前記攪拌ヘッドで該固化材と原位置土を混合攪拌して、壁体を地中に造成することで構成される遮水壁（地中連続遮水壁）を地中に築造する、ことによって達成される。
【０００８】
施工にあたっては、液状化対策をする区域の周辺の地中に前記遮水壁を築造する。
【０００９】
前記低透水性土質系材料は例えばベントナイトである。
【００１０】
施工に用いる固化材は、具体的には、低透水性土質系材料のベントナイトとセメントミルクを含んで構成される。
【００１１】
上記地盤改良工法では、固化材を低圧で地中に注入することが好ましい。
【００１２】
また、上記地盤改良工法で用いる施工機は、一又は複数の攪拌翼を具備している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次の優れた効果が達成される。
【００１４】
(1) 十分な遮水性能
透水試験の結果から、優れた遮水性能を有していることが分かった。
【００１５】
(2) 変形追随性
従来の鋼矢板打設工法に比較して壁体自体が変形追随性を有するため、クラック等の亀裂が生じにくい、安全性に優れた壁体性能を有している。
【００１６】
(3) 安全性
強度試験の結果から、地盤の変形を生じることなく安全性を有していることが分かった。
【００１７】
(4) 経済性
スラリー系攪拌では、 注入量の60~70% の余剰土(盛り上がり土)が発生するが排泥が発生しないため、排泥処理費が生じないことから経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る地盤改良工法で利用可能な施工機の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る地盤改良工法で利用可能な施工機の他の例を示す図である。
【図３】本発明に係る地盤改良工法で利用可能な施工機の他の例を示す図である。
【図４】本発明に係る地盤改良工法の施工手順を概略的に示す図である。
【図５】本発明により築造した遮水壁（地中連続遮水壁）の一例を示す図である。
【図６】透水係数ｋの目安を示す図である。
【図７】各配合パターンでの材齢7日一軸圧縮試験と透水試験の関係を示す図である。
【図８】各配合パターンでの材齢28日一軸圧縮試験と透水試験の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（地盤改良工法の概要）
本発明に係る地盤改良工法は、地下水位低下工法における止水及び地盤の緩み防止を目的とした補助工事の位置付けになり、具体的には、スラリー状のセメント及び低透水性土質系材料のベントナイトを原位置に低圧で注入し、原位置土とセメントミルク及び低透水性土質系材料のベントナイトを機械的に混合攪拌することにより地盤中に安定した遮水壁を造成し、止水性を確保しようとする地盤改良工事に関するものである。改良深度は特に限定されないが例えばGL-10.0m程度である。
【００２０】
（地盤改良工法の特徴）
本実施形態の地盤改良工法には、以下の特徴がある。
【００２１】
(1) 狭い道路や住宅密集地での施工が可能
地下水位低下工法を行う周辺の鋼矢板打設工法を行う場所は、狭い道路や住宅密集地が多く、地盤が緩いために近隣家屋に影響が出るなど、工事を行う上で困難な条件がある。
これに対し本実施形態の地盤改良工法は小型で小規模の施工機を使うため、例えば道路幅が3.0m程度でも施工可能で、道路の占有する区間も短くて済み、周辺住民の人の通行の妨げにならないで柔軟に対応できる。
【００２２】
(2) 近隣家屋の敷地や道路への亀裂等の影響がない
液状化する緩い地盤における鋼矢板打設工法は、打設中に近隣家屋の敷地や道路への亀裂等の影響が発生することがある。
これに対し本実施形態の地盤改良工法では、セメントミルクを注入・攪拌し土壌を補強・安定化させ連続した壁構造を地中に作るので、近隣家屋の影響を最小限にとどめ、打設中に発生しやすい宅地や道路の亀裂事故を未然に防ぐことができる。
【００２３】
(3) 周辺地盤からの遮水
鋼矢板打設工法は、矢板の隙聞からの外部からの流入の恐れがあり、止水目的の薬液注入工等の補助工事が必要となる。
これに対し本実施形態の地盤改良工法では、セメントミルクを低圧で注入し機械攪拌を行うため、高圧注入工法のような地面を持ち上げる心配がなく、家屋や塀に隣接した場所でも工事が可能である。
【００２４】
(4) 安く施工速度が速い止水監の構築
矢板打設工法よりも安く施工速度が速い止水壁を構築することができる。小型機械の地中壁工法を用いた止水壁の構築は、例えば100m当りで鋼矢板打設工法が650万円に対して550万円となり、鋼矢板工打設工法より15%程度安くなる。
【００２５】
（施工機・施工手順の概要）
図１は、本実施形態の実施に用いる施工機の一例である。図１に例示する施工機は、機械攪拌工法などで用いる施工機と同様に、リーダに昇降可能に支持されたロッドや該ロッドの下端側に設けられた攪拌ヘッド、ロッドを回転させるための回転駆動装置などを具備している。なお、本発明の実施に用いる施工機は、低騒音・低振動での施工が可能になるように電動の重機であることが好ましい。また、狭い道路や住宅密集地で施工できるように、小型の重機を用いることが好ましい。
【００２６】
また、図１には本実施形態で利用可能な施工機の一例として、ロッドを３本具備する三軸機タイプの改良機を示しているが、ロッドの本数は特に限定されず、図２に例示するような一軸機タイプの改良機でもよく、或いは、二軸又は四軸以上の改良機であってもよい。すなわち壁体を１本ずつ順番に造成してもよく、あるいは、１台の施工機で複数本の壁体を同時に造成してもよい。また、図３に例示するようなバックホウタイプの改良機を施工機として利用することも可能である。
【００２７】
図４は、通常施工時の手順を示す。図４に示すとおり、施工機により所定深度まで空堀で掘削し、ロッドの引上げ時に、該ロッドを介して固化材を地中に注入するとともに、引上げの過程で攪拌ヘッドから該固化材を吐出し原位置土と混合攪拌する。注入する固化材はスラリー状のセメント及び低透水性土質系材料のベントナイトを含んで構成される。固化材の注入圧は低圧であることが好ましい。
【００２８】
図４に示す手順で掘削・注入・攪拌を実施することで、壁体（柱状の固結体）が地中に造成される。そして、この手順で位置をずらして繰返し実施することで、壁体が複数体造成され、また、複数の壁体が壁状に連なって構成される遮水壁（地中連続遮水壁）が地中に築造される。なお、遮水壁の築造にあたっては、図５に示すように、複数本の壁体をラップ配置となるように造成する。
【００２９】
図５は、液状化対策の地中連続遮水壁の施工図である。本発明に従って壁体（柱状の固結体）を繰返し造成することで、図５に示すような地中連続遮水壁が地中に築造される。このような遮水性を有する壁状構造物を、液状化対策をする区域の周辺の地中に築造することで、地下水位低下の影響をなくすことができる。
【００３０】
次に本発明の具体的実施例について説明する。
【実施例】
【００３１】
１．固化材試験
本発明の効果を確認するために固化材試験を実施した。
固化材試験の内容は次のとおりである。
【００３２】
1.1 試験目的
本試験は、液状化対策工事における千葉市の原位置土とベントナイトとセメントの混合を想定し、その混合土の透水係数及び一軸圧縮強度を調査し、地中連続遮水壁の検討を行った。
【００３３】
1.2 試験試料
固化材量条件は、10-7cm/secオーダーの透水係数を要し、粘着性を有し地盤変異に対して追従するベントナイトを主として原位置土と混合し、条件に合致する配合を試験する。
【００３４】
試験試料は、母材として実際に液状化が発生した千葉市磯辺地区内現場土(シル卜混じり細砂:浚渫土)に低透水性土質系材料のベントナイト(クニゲルV1)とセメン卜(高炉B)と水を混合して行った。
【００３５】
1.3 試験方法
試験方法は、以下の手順で行った。
(1) 容量3,000mlのポリビーカーに水道水を投入し、ミキサー(ディスパー)に設置する。
(2) ミキサーを700rpmで回転させ、固化材を投入し3分間攪拌する。
(3) ベントナイトを投入し5分間攪拌後、セメントミルク作液完了とする。
(4) 浚渫土1m3に対し、セメントミルクを注入する。
(5) ミキサー(モルタルミキサー)にて5分間攪拌する。
(6) 一軸圧縮強度測定用モールドへ投入し、20±0.5℃の恒温槽にて所定期間養生する。
(7) 変水位透水試験用モールドに充填し、透水係数を測定する。
(8) 7日および28日養生後の一軸圧縮強度を測定する。
【００３６】
1.4 配合条件
(1) 固化材の添加量条件
固化材の添加量条件は、 表１に示すようにベントナイトの添加量(kg/m3)が140と150の2パターン、高炉Bセメント(kg/m3)が150と300の2パターン、水(kg/m3)が897と844の2パターン、セメントミルク注入量(L/m3)が200と300の2パターンを組み合わせた A, B, C, D の4種類パターンで実施した。水比は一般のスラリー攪拌工法と異なるが、水比20〜30 %でも原位置攪拌が可能になるようにプラントの改良あるいは材料自体をスラリー状で搬入させるなどの工夫を考えている。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
(2) 母材  (シルト混じり細砂)
千葉市の液状化した原位置で採取した試料の母材(シルト混じり細砂)には、大量の貝殻片が混入していたため、混合前に貝殻片の除去調整を行い所定の添加量で混合し、10cmモールドに仕込んだ。10cmモールドの充填方法は、貝殻があるのと流体ではないため隙聞がでないようにすり鉢を使用して充填した。
【００３９】
1.5 透水試験  (変水位法 JIS A 1218 / JGS 0311)
透水試験は、比較的に透水性が低い粘性士・シルト質土に用いられる変水位法 JIS A 1218 / JGS 0311 の試験方法を用いた。本試験は、一定の径と長さを持つスタンドパイプの水頭圧によって、試料中に水を透水させ、それによって生じるスタンドパイプ内の水位の降下とその経過時間との関係を計測した。地中連続遮水壁の目標値は、図６に従い10-7cm/secオーダーとした。表２の透水係数ではA, Bパターンで10-7cm/secオーダー、C, Dパターンで10-8cm/secオーダーの値が出ることが明らかとなった。
【００４０】
1.6 強度試験  (一軸圧縮試験 JIS A 1216 / JGS 0511)
本試験は、粘性士の供試体の一軸圧縮強度を求めるものである。試験は、4種類の配合パターンで混合された試料を材齢7日及び材齢28日の養生期間を設けて一軸圧縮強度測定器を用いて行った。表２の強度は、この試験を実施した結果である。C, Dパターンでは材齢7日間で210kN/m2、材齢28日間で460 kN/m2と非常に大きな値となることから、セメント配合によって地中連続壁として地下水位低下した際に偏土圧を受けても影響のない強度を確保することが容易にできることが明らかとなった。
【００４１】
1.7 試験結果
今回採取した試料をもとに各配合パターンで一軸圧縮強度試験と透水試験を実施した。その結果を表２に示す。図７は各配合パターンでの材齢7日一軸圧縮試験と透水試験の関係で、図８は各配合パターンでの材齢28日一軸圧縮試験と透水試験の関係である。
試験結果は、当然セメントの配合量が多いほど一軸圧縮強度が大きくなっている。しかし、同配合状態で水比が20%と30%を比較すると水比30%の方が、僅かではあるが強度が高く透水係数も小さくなっている。これは、水比が多い分攪拌能力が上がった差とも考えられる。
今回の目的とする止水壁は、強度で粘性土程度、透水係数で10-7cm/secオーダーを目標としていることからC, D配合でも十分許容できることが推定できた。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
２．まとめ
試験の結果から、本発明によれば以下の効果が達成されることが明らかとなった。
【００４４】
(1) 十分な遮水性能
透水試験の結果から透水係数は、透水試験の結果から4パターンのいずれでもk = 1 x 10-7cm/sオーダー以上と優れた遮水性能を有している。
【００４５】
(2) 変形追随性
従来の鋼矢板打設工法に比較して壁体自体が変形追随性を有するため、クラック等の亀裂が生じにくい、安全性に優れた壁体性能を有していると考えられる。
【００４６】
(3) 安全性
強度試験の結果から、C, Dパターンでは地下水位低下後に偏土圧を生じるが強度を要するために地盤の変形を生じることなく安全性を有している。
【００４７】
(4) 経済性
スラリー系攪拌では、 注入量の60~70% の余剰土(盛り上がり土)が発生するが排泥が発生しないため、排泥処理費が生じないことから経済性に優れている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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