(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主剤であるブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上の微粒子スラグと、促進剤である平均粒子径が８μｍ以下の微粒子消石灰と、分散剤であるポリカルボン酸塩系高分子と、残部の水とからなる地盤改良材を用いて行う砂質地盤の液状化対策用ジェットグラウト工法であって、
前記微粒子スラグと前記ポリカルボン酸塩系高分子と水とからなる第１液と、前記微粒子消石灰と水とからなる第２液とを、１つの造成管内に設けられた個別の送管によりそれぞれ圧送し、前記造成管の先端に設けられた個別の噴射装置によりそれぞれ噴射し、前記第１液と前記第２液を地盤中で混合させ、
混合された混合物である前記地盤改良材の硬化時間が８時間以上であり、かつ、前記地盤改良材の砂ゲル強度が相対密度６０％のときかつ材令２８日において２．５Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする液状化対策用ジェットグラウト工法。
【請求項２】
前記地盤改良材１ｍ３当たりの配合として、主剤である前記微粒子スラグが６０〜３８０ｋｇ、促進剤である前記微粒子消石灰が７．５〜１００ｋｇ、分散剤である前記ポリカルボン酸塩系高分子が５〜３０ｋｇ、水が７９０〜９７０ｋｇであることを特徴とする
請求項１に記載の液状化対策用ジェットグラウト工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工法に関し、特に砂質地盤における液状化を防止するための液状化対策用ジェットグラウト工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砂質地盤では大きな地震が発生した際に液状化現象が起こることが予想される。液状化現象は建造物やインフラ等に大きな影響を与えるおそれがあるため、液状化を事前に防ぐ必要がある。
【０００３】
液状化対策のための地盤改良工法としては、通常、薬液注入工法による浸透注入が採用される。しかし、対象地盤の細粒分含有率（Ｆｃ）が２０％以上の場合は慎重な対応が必要であり、４０％以上の場合は浸透工法の適用は不可能であった。
【０００４】
細粒分含有率が高い場合はジェットグラウト工法が採用される。しかし、一般的なジェットグラウト工法では材料がセメント系であることから、改良体強度が必要以上に大きくなることや、粘度が大きいために浸透し難く改良範囲がジェット噴射範囲に限定されているという問題があった。また、多量の排泥も発生していた。
【０００５】
特許文献1で提案されている地盤固結工法は、セメントを用いないジェットグラウト工法である。スラグとｐＨ９以上のアルカリ材とを主成分とする地盤固結材を用いて地盤の固結を行う地盤固結工法であり、有機質土や粘性土等を改良できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の地盤固結工法は改良体の強度が非常に大きいことから、地盤改良後の掘削等の施工の支障となる場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、液状化が予想される砂質地盤を改良して液状化を防止する地盤改良工法の一つであるジェットグラウト工法において、地盤の細粒分に影響されることなく、必要以上の強度ではない低強度でかつ広範囲の改良が可能なジェットグラウト工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１０】
本発明の第１の態様は、  主剤であるブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上の微粒子スラグと、促進剤である平均粒子径が８μｍ以下の微粒子消石灰と、分散剤であるポリカルボン酸塩系高分子と、残部の水とからなる地盤改良材を用いて行う砂質地盤の液状化対策用ジェットグラウト工法であって、
前記微粒子スラグと前記ポリカルボン酸塩系高分子と水とからなる第１液と、前記微粒子消石灰と水とからなる第２液とを、１つの造成管内に設けられた個別の送管によりそれぞれ圧送し、前記造成管の先端に設けられた個別の噴射装置によりそれぞれ噴射し、前記第１液と前記第２液を地盤中で混合させ、
混合された混合物である前記地盤改良材の硬化時間が８時間以上であり、かつ、前記地盤改良材の砂ゲル強度が相対密度６０％のときかつ材令２８日において２．５Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする。
【００１１】
上記の態様において、前記地盤改良材１ｍ３当たりの配合として、主剤である前記微粒子スラグが６０〜３８０ｋｇ、促進剤である前記微粒子消石灰が７．５〜１００ｋｇ、分散剤である前記ポリカルボン酸塩系高分子が５〜３０ｋｇ、水が７９０〜９７０ｋｇであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液状化対策用ジェットグラウト工法によれば、砂質地盤において、地盤の細粒分に影響されることなく、必要以上の強度ではない低強度でかつ広範囲の地盤改良を行うことができる。
【００１８】
本発明の液状化対策用ジェットグラウト工法によれば、微粒子スラグ、微粒子消石灰、ポリカルボン酸塩系高分子の配合により、改良体強度及び硬化時間を調整できるため、対象地盤に適した材料を供給することができる。
【００１９】
さらに、従来技術に比べ排泥の発生量が低減されるため、環境負荷や処分コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、液状化対策用ジェットグラウト工法の一般的な施工手順の例を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参考にしつつ、本発明による液状化対策用ジェットグラウト工法について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、液状化対策用ジェットグラウト工法の一般的な施工手順の例を模式的に表した図である。
【００２３】
液状状化対策用ジェットグラウト工法では、まず（ａ）の設置工程において、対象の砂質地盤の地上に地盤改良装置１０を設置する。次に（ｂ）の削孔工程において、目的の深度まで造成管１１により削孔し、造成管１１を建て込む。造成管１１の中には、地盤改良材１２を圧送するための送管が設けられ、送管は造成管１１の先端に設けられた噴射孔に連通している。（ｃ）の造成工程において、造成管１１を回転させつつ引き上げると同時に、造成管１１の先端の噴射孔から地盤改良材１２を高圧噴射する。地盤改良材１２は砂質地盤中に浸透していく。所定の深度において噴射を停止し、造成管１１を引き上げる。地盤改良材１２と砂質地盤が混合され固化すると（ｄ）に示すように円柱状の地盤改良体１３が造成される。
【００２４】
以下に説明する本発明の地盤改良材１２を用いることにより、必要以上の強度ではない低強度でかつ従来よりも広範囲の地盤改良体１３が得られる。
【００２５】
本発明の第１の態様の液状化対策用ジェットグラウト工法に用いられる地盤改良材は、主剤である微粒子スラグと、促進剤である微粒子消石灰と、分散剤であるポリカルボン酸塩系高分子とを成分として含み、さらに水と混合されたスラリー状のものである。
【００２６】
地盤改良材１ｍ３当たりの配合として、主剤である微粒子スラグが６０〜３８０ｋｇであることが好ましい。微粒子スラグが６０ｋｇ以下では材令２８日における地盤改良体の強度発現が起きず、３８０ｋｇ以上では粘度が大きくなりすぎるため砂質地盤への浸透が阻害される。
【００２７】
地盤改良材１ｍ３当たりの配合として、促進剤である微粒子消石灰が７．５〜１００ｋｇであることが好ましい。微粒子消石灰が７．５ｋｇ以下では微粒子スラグの強度発現に寄与せず、１００ｋｇ以上ではやはり砂質地盤への浸透が阻害される。
【００２８】
地盤改良材１ｍ３当たりの配合として、分散剤であるポリカルボン酸塩系高分子が５〜３０ｋｇであることが好ましい。ポリカルボン酸塩系高分子が５ｋｇ以下では微粒子スラグ及び微粒子消石灰に対する水の分散効果が小さく、３０ｋｇ以上入れても分散効果は変わらない。
【００２９】
地盤改良材１ｍ３当たりの配合として、水が７９０〜９７０ｋｇであることが好ましい。水は、地盤改良材１ｍ３当たり、上述した主剤である微粒子スラグ、促進剤である微粒子消石灰及び分散剤であるポリカルボン酸塩系高分子の３成分を適切に配合し、その残部として加える。
【００３０】
本発明に用いる主剤である微粒子スラグの種類は特に限定しないが、高炉における製鋼により排出される融解スラグとして一般的に知られているものを使用できる。
【００３１】
微粒子スラグは、セメントと異なり粘度が低いことから、砂質地盤への浸透性に優れる。高圧噴射による撹拌範囲よりさらに広く地盤改良材を浸透させるためには、より微粒子の微粒子スラグを用いることが好ましい。よって微粒子の大きさの目安として、好適にはブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上であり、さらに好適には８０００ｃｍ２／ｇ以上である。ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇより小さいと砂質地盤への浸透が低下する。８０００ｃｍ２／ｇ以上のものを用いると、細粒分含有率（Ｆｃ）が２０％以上の地盤へも浸透が可能となる。ブレーン比表面積はブレーン空気透過法により求められる。
【００３２】
微粒子スラグを、高圧噴射による撹拌範囲よりさらに広い範囲に浸透させることにより、セメントを用いた従来の場合よりも大きな改良体が造成され、改良範囲が拡大する。さらに、セメントを用いた従来の地盤改良材よりも、地盤中により多く浸透するため、排泥の発生量が低減する。
【００３３】
本発明に用いる微粒子消石灰についても、高圧噴射による撹拌範囲よりさらに広く地盤改良材を浸透させるために、より微細なものが好ましい。篩い分級による平均粒子径８μｍ以下であることが好ましく、さらに好適には４μｍ以下である。平均粒子径が８μｍより大きいと砂質地盤への浸透が低下する。平均粒子径が４μｍ以下のものを用いると、細粒分含有率（Ｆｃ）が２０％以上の地盤への浸透が可能となる。
【００３４】
本発明に用いる分散剤であるポリカルボン酸塩系高分子は、高性能ＡＥ減水剤として知られている公知のポリカルボン酸塩系高分子を使用することができる。例えばポリカルボン酸ナトリウム、ポリカルボン酸アンモニウム等がある。ポリカルボン酸塩系高分子は、微粒子スラグ及び微粒子消石灰の分散性を向上させるだけでなく、微粒子スラグの硬化を阻害しない点で好適である。セメントの分散剤に一般的に用いられるオキシカルボン酸塩やリグニンスルホン酸塩系は、微粒子スラグの硬化を阻害するため好ましくない。
【００３５】
本発明の第２の態様の液状化対策用ジェットグラウト工法では、主剤である微粒子スラグと、分散剤と、水とからなる第１液と、促進剤である微粒子消石灰と、水とからなる第２液を用いる。例えば図１に示した造成管１１内に第１液と第２液を個別に圧送するための２本の送管が設けられており、各送管は個別に設けられた２つの噴射孔にそれぞれ連通している。第１液と第２液は、造成管１１の先端の２つの噴射孔から個別に噴射され、地盤中で混合されることになる。
【００３６】
本発明の地盤改良材は、これを用いて固化した砂ゲルのゲル強度が、相対密度６０％の場合かつ材令２８日において、２．５Ｎ/ｍｍ２以下であることが好ましい。ここでの砂ゲルは、本発明の地盤改良材と６号珪砂を混合した混合物である。
【００３７】
相対密度は以下の式で求められる。
相対密度＝［最大間隙比−間隙比］／［最大間隙比−最小間隙比］
間隙比は、以下の式で求められる。
間隙比＝［気相＋液相の部分の体積］／［固相部分の体積］
なお最大間隙比及び最小間隙比は公知の試験法により求められる。
【００３８】
本発明の地盤改良材の硬化時間は、上述した成分及びその成分量の範囲内で作製した場合、８時間以上である。
【実施例】
【００３９】
以下、具体的な実施例についての試験結果を示す。
（１）試験１
＜試験方法＞
本発明に用いる地盤改良材とセメント系の地盤改良材の地盤への浸透性を比較するために、表１に示す実施例１、２及び比較例１の地盤改良材を作製した。また、内径３ｃｍの塩化ビニル管に５号珪砂を間隙率４０％となるように詰め、深さ３０ｃｍの仮想地盤を作製した。実施例１、２及び比較例１の地盤改良材を仮想地盤の上部からそれぞれ自然浸透させ、３０ｃｍの仮想地盤を通過する時間を比較した。
【００４０】
実施例１、２に用いた微粒子スラグ及び微粒子消石灰の特性は以下のとおりである。
微粒子スラグＡ：ブレーン比表面積８０００ｃｍ２／ｇ
微粒子スラグＢ：ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
微粒子消石灰Ａ：平均粒子径４μｍ
微粒子消石灰Ｂ：平均粒子径８μｍ
【００４１】
【表１】
0006584354.tif 000002
【００４２】
なお、実施例１、２を地盤改良材１ｍ３当たりに換算すると以下の通りとなる。
・主剤３７５ｋｇ、促進剤３５ｋｇ、分散剤１０ｋｇ、水８５０ｋｇ
比較例１の分散剤はナフタレンスルフォン酸系界面活性剤である。
【００４３】
＜試験結果＞
実施例１の地盤改良材は、３０ｃｍの仮想地盤を２分３０秒で通過した。
実施例２の地盤改良材は、３０ｃｍの仮想地盤を５分間で通過した。
実施例３の地盤改良材は、３ｃｍ程度で浸透が止まった。
微粒子スラグを主剤とした地盤改良材はセメントを主剤とした地盤改良材に比較して地盤への浸透性が良好であった。実施例２に比べてより微細な微粒子スラグ及び微粒子消石灰を使用した実施例１の場合にさらに浸透性が良好であった。
【００４４】
（２）試験２
＜試験方法＞
微粒子スラグの量や分散剤の種類が地盤改良材の硬化に与える影響について比較するために、表２に示す実施例１、３及び比較例２の地盤改良材を作製した。直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍのモールドに相対密度が６０％になるように、それぞれの地盤改良材及び６号珪砂を用いて供試体を作製し、２８日後の一軸圧縮強度を測定した。
【００４５】
【表２】
0006584354.tif 000003
【００４６】
なお、実施例３を地盤改良材１ｍ３当たりに換算すると以下の通りとなる。
・主剤１８８ｋｇ、促進剤３５ｋｇ、分散剤１０ｋｇ、水８５０ｋｇ
比較例２のグルコン酸ナトリウムは３３％溶液である。
【００４７】
＜試験結果＞
実施例１の地盤改良材では、一軸圧縮強度が２．００Ｎ／ｍｍ２であった。
実施例３の地盤改良材では、一軸圧縮強度が１．１０Ｎ／ｍｍ２であった。
比較例２の地盤改良材では、固化しなかった。
【００４８】
オキシカルボン酸塩であるグルコン酸ナトリウムは微粒子スラグを主剤とする地盤改良材の硬化を阻害する。また、微粒子スラグの含有率が少ないほど低強度となる。
【００４９】
（３）試験３
実際の地盤を対象に以下の条件で試験を行った。
・地盤改良材：実施例１、比較例１
・対象地盤  ：砂質土
・噴射圧力  ：４０ＭＰａ
・噴射量    ：１００Ｌ／分
・造成時間  ：４分／ｍ
・噴射方法  ：２方向噴射
【００５０】
＜試験結果＞
造成された地盤改良体の直径及び強度の測定結果を表３に示す。
【００５１】
【表３】
0006584354.tif 000004
【００５２】
微粒子スラグを使用した実施例１の地盤改良体は、セメント系を使用した比較例１のものと比較すると１．５倍の大きさが得られた。これは、高圧噴射による地盤切削による撹拌範囲よりさらに外側に微粒子スラグ系材料の浸透範囲が加わったためと考えられる。また実施例１の地盤改良体強度は、比較例１のものより低く、必要以上に高強度となっておらず、液状化対策としては十分な強度を有している。
【符号の説明】
【００５３】
１０  地盤改良機
１１  造成管
１２  地盤改良材
１３  改良体
【図１】
0006584354.tif 000005