(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下構造物に生じた欠損箇所を補修する地下構造物の補修方法において、
地下構造物の欠損箇所に近接する地下構造物の周辺地盤に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体を造成することにより、当該地盤改良体を地下構造物の欠損箇所に接着し、
当該地盤改良域の全部又は一部に粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤を含む場合に、前記固化材に膨張材を混和し、前記膨張材配合の固化材と前記粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤を撹拌混合して、前記地盤改良体の全部又は一部を膨張させる、
ことを特徴とする地下構造物の補修方法。
【請求項２】
膨張材に、ＣＳＡ（カルシウム・サルフォ・アルミネート）系膨張材若しくはカルシウム系膨張材又はＣＳＡ系膨張材とカルシウム系膨張材併用の膨張材を採用し、１ｍ3当たり２０〜５０ｋｇを配合する請求項１に記載の地下構造物の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物の補修方法に関し、特に、地盤改良域に固化材、原地盤を撹拌混合して地盤改良体を造成する高圧噴射撹拌工法を利用する地下構造物の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、砂地盤や粘性土地盤などの軟弱地盤を改良する方法として、高圧噴射撹拌工法が知られている。
この高圧噴射撹拌工法は、ロッドの先端から削孔水をロッドの軸方向に高圧噴射して地盤を切削しながらロッドを所定の深度まで挿入した後、ロッドの先端からセメントミルク等の固化材をロッドの半径方向に高圧噴射し、ロッドをその軸周りに回転させながら徐々に引き上げつつ、固化材、地盤を撹拌混合して、地盤中に円柱状又は扇形柱状の地盤改良体を造成するもので、かかる施工により、砂地盤や粘性土地盤などの軟弱地盤を安定化することができる。
この種の工法が例えば特許文献１などにより開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７５７９７公報（段落０００２−段落０００６及び図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時、本願発明者らは、地下コンクリート構造物の壁面に生じたひび割れなどの欠損箇所に対して、地下水の浸入を防止すること、耐久性の向上を図ることを目的として、当該欠損箇所の補修方法について鋭意検討を重ねた結果、当該欠損箇所に近接するコンクリート躯体の周辺地盤に高圧噴射撹拌工法により地盤改良体を造成し、当該欠損箇所に接着することを創案し、その地盤改良域に地盤改良工事を実施した。
この場合の固化材の配合（以下、現状配合という。）を表１に示す。
【表１】
0005788744.tif 000002
表１に示すとおり、この現状配合では、セメント（一般に高炉セメントＢ種）とセメントの分散及び固化材の流動性改善のための混和剤（ＰＤフロー）が使用された。
施工の結果、地盤改良域の原地盤が砂質土の場合、地盤改良体とコンクリート躯体の境界面の止水性（透水係数目標値１０-7ｍ／ｓｅｃ以下）が確保されるが、原地盤が粘性土の場合、止水性を確保できないことが判明した。
【０００５】
この原因を明らかにするため、室内試験を行った。この試験では、小型ミキサを用いて改良対象土（砂質土、粘性土）と固化材を練り混ぜ、内寸法５００ｍｍ×５００ｍｍ×高さ７００ｍｍのコンクリート製の枡に打ち込み、この改良土の内部のひずみの経時変化を測定した。
その結果を図５、図６に示す。これら図５及び図６から明らかなように、粘性土の場合、砂質土に比べて大きい収縮（乾燥収縮）が生じることが分かった。このことから、粘性土の場合、コンクリートと改良土の密着度の低下、あるいは剥離が生じ、所要の止水性が得られなかったものと考えられる。
【０００６】
本発明は、このような高圧噴射撹拌工法を利用した地下構造物の補修方法において、地盤改良体と地下構造物の補修箇所との密着性を向上させること、特に、地盤改良体と地下構造物との接着面で透水試験を行い、透水係数が１０-7ｍ／ｓｅｃ以下を確保すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、地下構造物に生じた欠損箇所を補修する地下構造物の補修方法において、地下構造物の欠損箇所に近接する地下構造物の周辺地盤に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体を造成することにより、当該地盤改良体を地下構造物の欠損箇所に接着し、当該地盤改良域の全部又は一部に粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤を含む場合に、前記固化材に膨張材を混和し、前記膨張材配合の固化材と前記粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤を撹拌混合して、前記地盤改良体の全部又は一部を膨張させる、ことを要旨とする。
この場合、膨張材に、ＣＳＡ（カルシウム・サルフォ・アルミネート）系膨張材若しくはカルシウム系膨張材又はＣＳＡ系膨張材とカルシウム系膨張材併用の膨張材を採用し、１ｍ3当たり２０〜５０ｋｇを配合することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の地下構造物の補修方法によれば、地下構造物の欠損箇所に近接する地下構造物の周辺地盤に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体を造成することにより、当該地盤改良体を地下構造物の欠損箇所に接着し、地盤改良域の全部又は一部に粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤を含む場合に、固化材に膨張材を混和し、この膨張材配合の固化材と粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤を撹拌混合して、地盤改良体の全部又は一部を膨張させるので、地盤改良体に膨張性を付与して、地盤改良体と地下構造物の補修箇所との密着性を高め、地盤改良体と地下構造物との接着面での透水係数を１０-7ｍ／ｓｅｃ以下まで低減して、止水性を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による地盤改良工法のイメージを示す図
【図２】同工法の室内試験における同工法による改良土の収縮ひずみの経時変化を示す図
【図３】本発明による地下構造物の補修方法のイメージを示す図
【図４】同方法を地下に埋設されたボックスカルバートのひび割れの補修工事に適用し、ボックスカルバート周辺の地盤改良を行った状態を示す図
【図５】従来の高圧噴射撹拌工法を用いた地盤改良工法の室内実験における同工法による改良土の収縮ひずみの経時変化を示す図（改良対象土が粘性土の場合）
【図６】従来の高圧噴射撹拌工法を用いた地盤改良工法の室内実験における同工法による改良土の収縮ひずみの経時変化を示す図（改良対象土が砂質土の場合）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１に地盤改良工法のイメージを示している。図１に示すように、この地盤改良工法は、地盤改良域に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体を造成する工法で、特に、この工法では、地盤改良域の全部又は一部に粘性土その他乾燥収縮性を有する原地盤を含む場合に、固化材に膨張材を混和し、膨張材配合の固化材と粘性土その他の乾燥収縮性を有する原地盤（以下、単に粘性土という。）を撹拌混合して、地盤改良体の全部又は一部を膨張させるものである。
また、この工法では、膨張材に、ＣＳＡ（カルシウム・サルフォ・アルミネート）系膨張材若しくはカルシウム系膨張材又はＣＳＡ系膨張材とカルシウム系膨張材併用の膨張材を採用し、１ｍ3当たり２０〜５０ｋｇの範囲で配合することが好ましく、この場合、ＣＳＡ系膨張材を１ｍ3当たり３０ｋｇ配合するものとする。
【００１２】
この工法の具体的な手順は次のとおりである。なお、この場合、説明の便宜上、地盤中の地盤改良域全体が粘性土であるものとする。
（１）まず、図１（１）に示すように、ロッド１の先端から削孔水をロッド１の軸方向に向けて高圧噴射して地盤を切削しながらロッド１を所定の深度まで挿入する。
（２）ロッド１が所定の深度まで達すると、次に、図１（２）に示すように、ロッド１の先端から膨張材を配合したセメントミルク等の固化材１０をロッド１の半径方向に向けて高圧噴射する。
（３）続いて、図１（３）に示すように、ロッド１をその軸周りに回転させながら徐々に引き上げつつ、膨張材配合の固化材１０、粘性土１１を撹拌混合する。
（４）このようにして地盤改良域全域に亘り膨張材配合の固化材１０を高圧噴射し、膨張材配合の固化材１０、粘性土１１を撹拌混合して、図１（４）に示すように、地盤中に円柱状又は扇形柱状の地盤改良体１２を造成する。
【００１３】
この工法の結果、膨張材の作用により、固化材の体積が所定の膨張量まで膨張し、地盤中の地盤改良域に造成された円柱状又は扇形柱状の地盤改良体１２全体が膨張することで、所定の設計径を確保することができる。
【００１４】
本願出願人は以上の地盤改良工法について室内試験を行った。表２に膨張材を使用した固化材の配合を示す。
【表２】
0005788744.tif 000003
この試験では、小型ミキサを用いて改良対象土（砂質土、粘性土）と膨張材配合の固化材を練り混ぜ、内寸法５００ｍｍ×５００ｍｍ×高さ７００ｍｍのコンクリート製の枡に打ち込み、この改良土の内部のひずみの経時変化を測定した。また、改良土の固化後、改良土とコンクリート製の枡との間の透水試験を行い、透水係数を測定した。この場合、比較のため、砂質土と現状配合についても同様の試験を併せて実施した。
図２に改良土の内部のひずみの経時変化を示す。図２に示すように、改良対象土が粘性土の場合でも、改良土に膨張性が付与されているので、収縮ひずみが生じていないことが分かった。
表３に透水試験結果を示す。
【表３】
0005788744.tif 000004
表３に示すとおり、改良対象土を砂質土とした場合、現状配合では、目標値（１０-7ｍ／ｓｅｃ以下）を満足する透水係数が得られた。改良対象土を粘性土とした場合、現状配合では、目標値（１０-7ｍ／ｓｅｃ以下）を満足する結果は得られなかったが、膨張型配合、すなわち膨張材を混和した固化材の配合では、透水係数は、目標値（１０-7ｍ／ｓｅｃ以下）を満足する結果であった。
これらの試験結果により、改良土の内部ではコンクリート壁面側への膨張が生じてコンクリート壁面に対して圧力（プレストレス力）が働き、改良土とコンクリート壁面に強固な付着応力が生じて、その結果が透水試験の数値に表れたものと考えられる。
【００１５】
以上説明したように、この地盤改良工法では、地盤改良域に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体を造成する工法において、地盤改良域の全部又は一部に粘性土を含む場合に、固化材に膨張材を混和し、この膨張材配合の固化材と粘性土を撹拌混合して、地盤改良体の全部又は一部を所定の膨張割合で膨張させるようにしたので、地盤改良体の設計径を確保することができる。
【００１６】
図３にこの地盤改良工法を用いた地下構造物の補修方法のイメージを示している。図３に示すように、この地下構造物の補修方法は、地下構造物Ｂの欠損箇所に近接する地下構造物Ｂの周辺地盤に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体１２を造成することにより、当該地盤改良体１２を地下構造物Ｂの欠損箇所に接着する工法で、当該地盤改良域の全部又は一部に粘性土１１を含む場合に、固化材に膨張材を混和し、この膨張材配合の固化材１０と粘性土１１を撹拌混合して、地盤改良体１２の全部又は一部を膨張させるものである。
また、この方法では、上記の地盤改良工法と同様に、膨張材に、ＣＳＡ系膨張材を１ｍ3当たり３０ｋｇ配合するものとする。
【００１７】
この方法の具体的な手順は次のとおりである。なお、この場合、説明の便宜上、地下構造物Ｂの欠損箇所に近接する地下構造物Ｂ周辺の地盤改良域全体が粘性土１１であるものとする。
（１）まず、図３（１）に示すように、ロッド１の先端から削孔水をロッド１の軸方向に高圧噴射して地盤改良範囲の中心を切削しながらロッド１を所定の深度まで挿入する。
（２）ロッド１が所定の深度まで達すると、次に、図３（２）に示すように、ロッド１の先端から膨張材を配合したセメントミルク等の固化材１０をロッド１の半径方向に向けて高圧噴射する。
（３）続いて、図３（３）に示すように、ロッド１をその軸周りに回転させながら徐々に引き上げつつ、膨張材配合の固化材１０、粘性土１１を撹拌混合する。
（４）このようにして地盤改良域全域に亘り膨張材配合の固化材１０を高圧噴射し、膨張材配合の固化材１０、粘性土１１を撹拌混合して、図３（４）に示すように、地盤中に円柱状又は扇形柱状の地盤改良体１２を造成し、この地盤改良体１２を地下構造物Ｂの欠損箇所に接着する。
【００１８】
この補修方法の結果、膨張材の作用により、固化材の体積が所定の膨張量まで膨張し、地盤中の地盤改良域に造成された円柱状又は扇形柱状の地盤改良体１２全体が膨張することで、所定の設計径を確保するとともに、地盤改良体１２と地下構造物Ｂの補修箇所との密着性が向上し、地盤改良体１２と地下構造物Ｂとの接着面での透水係数が１０-7ｍ／ｓｅｃ以下まで低減される。
【００１９】
本願出願人は以上の地下構造物の補修方法を、地下に埋設された断面５．５ｍ×４．８ｍのボックスカルバートのひび割れの補修工事に適用し、図４に示すように、ボックスカルバート周辺の地盤改良を行った。図４中にボックスカルバート周辺の地盤改良範囲をハッチングを付けて示す。
施工後、現位置においてコアを採取し、透水試験を実施して、品質の確認を行った。透水試験の結果、１．１×１０-9ｍ／ｓｅｃ、１．０×１０-9ｍ／ｓｅｃの透水係数が得られ、目標値（１０-7ｍ／ｓｅｃ以下）を満足する結果となった。また、コア採取供試体により、改良体とコンクリート躯体の一体性が確認された。
この膨張型配合では、セメントが固化する際にエトリンガイド（針状結晶）を生成して、セメントが固化する際に生成される空隙を減少させる効果、セメントが固化するまでの時間において体積を膨張させる効果、セメントの水和反応を遅くする効果、セメント自体の水和熱を低下させる効果などがあり、膨張材の効果としては、初期材齢に膨張ひずみを導入するとともに、乾燥などに伴って発生する収縮を膨張ひずみの発現によって補償する働きがあると考えられる。
【００２０】
以上説明したように、この地下構造物の補修方法では、地下コンクリート構造物の欠損箇所に近接する地下構造物の周辺地盤に、高圧噴射撹拌工法により、固化材、原地盤を撹拌混合して、地盤改良体を造成することにより、当該地盤改良体を地下構造物の欠損箇所に接着し、当該地盤改良域の全部又は一部に粘性土を含む場合に、固化材に膨張材を混和し、この膨張材配合の固化材と粘性土を撹拌混合して、地盤改良体の全部又は一部を膨張させるものとし、地盤改良体に膨張性を付与したので、地盤改良体とコンクリート躯体との密着性を改善して、地盤改良体とコンクリート躯体間の透水係数を低減でき、コンクリート躯体への漏水を防止又は可及的に低減することができる。
【００２１】
なお、上記各実施の形態では、膨張材に、ＣＳＡ（カルシウム・サルフォ・アルミネート）系膨張材若しくはカルシウム系膨張材又はＣＳＡ系膨張材とカルシウム系膨張材併用の膨張材を採用するものとしたが、これに代えて、アルミニウム系の膨張材（アルミニウム粉末）を使用することが考えられる。この場合、地盤改良体の膨張量が１〜２％程度となるように、膨張材の添加量を適宜選定することを要する。
【符号の説明】
【００２２】
１  ロッド
１０  膨張材配合の固化材
１１  粘性土
１２  地盤改良体
Ｂ  地下構造物
【図１】
0005788744.tif 000005
【図２】
0005788744.tif 000006
【図３】
0005788744.tif 000007
【図４】
0005788744.tif 000008
【図５】
0005788744.tif 000009
【図６】
0005788744.tif 000010