(57)【要約】【課題】地中連続壁などのソイルセメント構造物を構築するにあたり、簡易な工程又は構成で、先行エレメントと後行エレメントとの境界部が止水性及び強度を保持可能なソイルセメント構造物及びその構築方法を提供する。【解決手段】遮水壁１０を構築する方法は、少なくとも後行エレメントＢを施工するにあたり、高炉スラグ、フライアッシュ、ベントナイト及び水を含む掘削液３０を用いて掘削孔２８を掘削し、掘削された掘削孔２８に、セメント、ベントナイト及び水を含む固化液３２を注入して、固化液３２と掘削液３０と掘削土とを混合し、これら混合された固化液３２と掘削液３０と掘削土とを硬化させる。【選択図】図４
2008057117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工対象領域を複数のエレメントに分け、先行して施工する先行エレメントと、その先行エレメントと一部ラップし、後行して施工する後行エレメントとを連続させて、地中にソイルセメント構造物を構築する方法であって、
少なくとも前記後行エレメントを施工するにあたり、高炉スラグ、ベントナイト及び水を含む掘削液を用いて前記後行エレメントを構築するための孔を掘削し、
前記掘削した孔に、セメント、ベントナイト及び水を含む固化液を注入して、当該固化液と前記掘削液と掘削土とを混合し、
前記混合された固化液と掘削液と掘削土とを硬化させることを特徴とするソイルセメント構造物を構築する方法。
【請求項２】
フライアッシュを配合した前記掘削液を用いることを特徴とする請求項１に記載のソイルセメント構造物を構築する方法。
【請求項３】
水９００重量部に対し、前記高炉スラグ１５０〜２５０重量部、前記フライアッシュ３０〜６０重量部、及び前記ベントナイト１０〜３０重量部の配合比で配合した前記掘削液を用いることを特徴とする請求項２に記載のソイルセメント構造物を構築する方法。
【請求項４】
水７５０重量部に対し、前記セメント６００〜７００重量部、及び前記ベントナイト１０〜３０重量部の配合比で配合した前記固化液を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のソイルセメント構造物を構築する方法。
【請求項５】
施工対象領域を複数のエレメントに分け、先行して施工する先行エレメントと、その先行エレメントと一部ラップし、後行して施工する後行エレメントとを連続させて地中に構築されるソイルセメント構造物であって、
少なくとも前記後行エレメントは、高炉スラグ、ベントナイト及び水を含む掘削液を用いて前記後行エレメントを構築するための孔を掘削し、前記掘削した孔に、セメント、ベントナイト及び水を含む固化液を注入して、当該固化液と前記掘削液と掘削土とを混合し、前記混合された固化液と掘削液と掘削土とを硬化させてなることを特徴とするソイルセメント構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソイルセメント構造物及びその構築方法に係り、特に分割されて施工される先行エレメントと後行エレメントとの施工目地の止水性及び強度を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土留め壁や地下タンクの外壁などの構築に、先行して施工を行う先行エレメントと、その後、後行して施工を行う後行エレメントとに工程を分割し、先行エレメントと後行エレメントの一部をラップさせて地中連続壁を構築する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、多軸オーガ掘削機で所定間隔に掘削孔を掘削し、オーガロッドから抽出するセメントミルクと掘削土砂とを攪拌してソイルセメントを掘削孔内に充填してエレメントを順次形成し、次に先行するエレメント間を単軸オーガで端部をラップさせて掘削し、連続するエレメントを形成して地中連続壁を構築する方法が開示されている。これは、先行エレメント間を連続させるための後行エレメントを構築する際に、後行エレメントの造成にともなう産業廃棄物扱いとなる土の量を削減するものである。
【特許文献１】特開２００２−３３９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような地中連続壁を構築するにあたり、施工対象の地盤が硬質である等のために地盤の掘削に時間を要する場合に、セメントミルクなどの固化液を注入しながら掘削すると、掘削が未完了の段階にソイルセメントが硬化してしまい、十分な深度のソイルセメント構造物を構築できなくなることがある。このような場合には、先ず、掘削時において孔壁の崩落防止を主目的とした掘削中に硬化しない掘削液を注入し、掘削完了後、掘削土及び掘削液の混合物に固化液を混入することで、地中連続壁を構築する方法が用いられる。
【０００５】
このような施工方法では、掘削完了後に、掘削液と掘削土の混合物に固化液を混入する段階で、固化液を掘削孔内で十分に攪拌させて、固化液を孔内の隅々まで行き渡らせ、掘削液と混合又は置換させることが必要となる。
【０００６】
しかしながら、掘削孔内に注入された固化液を、専用機械等を用いて十分に攪拌したとしても、掘削孔の孔壁面に付着したり、孔壁面下に浸透したりする掘削液まで完全に混合又は置換させることは困難である。また、例えば、掘削液が孔壁に浸透している層までを、掘削に用いた掘削ビットやカッターユニットを用いて削り取る等の処理を行って強制的に、孔壁に付着又は浸透する掘削液を除去しようとしても、孔壁の全ての面を処理するには手間及び時間を要することになり、ひいては除去処理を実施中にソイルセメントが硬化するおそれがあるため、その適用も困難である。
【０００７】
その結果、この先行エレメントと後行エレメントとの境界部に掘削液が残置されることとなり、その部分の硬化が不十分となって止水性や強度が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、地中連続壁などのソイルセメント構造物を構築するにあたり、簡易な工程又は構成で、先行エレメントと後行エレメントとの境界部が止水性及び強度を保持可能なソイルセメント構造物及びその構築方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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は施工対象領域を複数のエレメントに分け、先行して施工する先行エレメントと、その先行エレメントと一部ラップし、後行して施工する後行エレメントとを連続させて、地中にソイルセメント構造物を構築する方法であって、
少なくとも前記後行エレメントを施工するにあたり、高炉スラグ、ベントナイト及び水を含む掘削液を用いて前記後行エレメントを構築するための孔を掘削し、
前記掘削した孔に、セメント、ベントナイト及び水を含む固化液を注入して、当該固化液と前記掘削液と掘削土とを混合し、
前記混合された固化液と掘削液と掘削土とを硬化させることを特徴とする（第１の発明）。
【００１０】
本発明によるソイルセメント構造物を構築する方法によれば、掘削液に高炉スラグを用いることにより、高炉スラグを含む掘削液は、固化液に含まれるセメントによるアルカリ刺激を受け、自ら硬化する性質を有するため、先行エレメントと後行エレメントとの境界部の止水性及び強度を保持できる。これにより、全体として止水性及び強度に優れたソイルセメント構造物を構築することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、フライアッシュを配合した前記掘削液を用いることを特徴とする。  
本発明によるソイルセメント構造物を構築する方法によれば、先行エレメントと後行エレメントとの境界部の止水性及び強度をさらに向上させることができる。これは、フライアッシュを構成するシリカやアルミナが、セメント中の遊離石灰と結合して不溶性の固い物質を作り、ソイルセメントの組織を緻密にして、その止水性を向上させるためである。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、水９００重量部に対し、前記高炉スラグ１５０〜２５０重量部、前記フライアッシュ３０〜６０重量部、及び前記ベントナイト１０〜３０重量部の配合比で配合した前記掘削液を用いることを特徴とする請求項２に記載のソイルセメント構造物を構築する。
【００１３】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、水７５０重量部に対し、前記セメント６００〜７００重量部、及び前記ベントナイト１０〜３０重量部の配合比で配合した前記固化液を用いることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、施工対象領域を複数のエレメントに分け、先行して施工する先行エレメントと、その先行エレメントと一部ラップし、後行して施工する後行エレメントとを連続させて地中に構築されるソイルセメント構造物であって、少なくとも前記後行エレメントは、高炉スラグ、ベントナイト及び水を含む掘削液を用いて前記後行エレメントを構築するための孔を掘削し、前記掘削した孔に、セメント、ベントナイト及び水を含む固化液を注入して、当該固化液と前記掘削液と掘削土とを混合し、前記混合された固化液と掘削液と掘削土とを硬化させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地中連続壁などのソイルセメント構造物を構築する際にあたり、簡易な工程又は構成で、先行エレメントと後行エレメントとの境界部が止水性及び強度を保持可能なソイルセメント構造物及びその構築方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。本実施形態は、地中連続壁のうちダムやドックなどの遮水壁を構築するために、ＣＳＭ（Ｃｕｔｔｅｒ  Ｓｏｉｌ  Ｍｉｘｉｎｇ）工法を用いた施工例である。
【００１７】
図１は、ＣＳＭ工法によって構築される遮水壁１０の施工手順を説明するための斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、ＣＳＭ工法では、横方向に連続して延長する遮水壁１０を構築するにあたり、一度に施工可能な領域（以下、エレメントという）を単位として、遮水壁１０が施工される領域を複数のエレメントに分割して施工する。具体的には、先に施工されるエレメントＡ（以下、先行エレメントＡという）と、後に施工されるエレメントＢ（以下、後行エレメントＢという）とに分割される。なお、これらのエレメントの掘削幅は、後述するカッターユニットの幅に相当し、その領域は、互いのエレメントの端部を一部ラップするように設定される。
【００１９】
先行エレメントＡは、例えば、番号１から３に示すように所定の間隔Ｍを隔てながら施工される。このとき、間隔Ｍは後述するカッターユニットの幅よりも短く設定される。
【００２０】
そして、先行エレメントＡの施工後、後行エレメントＢは、番号４と５に示すように、先行エレメントＡ間の間隔Ｍの未施工領域だけでなく、その間隔Ｍの領域の両側に位置する、先に施工済みの先行エレメントＡの端部を含めて施工される。
【００２１】
このように互いのエレメントの端部を一部ラップするように施工することにより、未施工領域を残すことなく連続した遮水壁１０が構築される。すなわち、施工される遮水壁１０の先行エレメントＡと後行エレメントＢとの境界は、図中の施工目地Ｘとなる。
【００２２】
なお、エレメントの施工順序は、同図に示すように、例えば、先ず、先行エレメントＡを番号順に１から３まで構築し、その後、後行エレメントＢを番号順に４から５を構築することを１サイクルとして、このサイクルを施工方向に順次繰り返していくことによって遮水壁１０を構築してもよいが、これに限らず、隣り合うエレメント同士が一部ラップされて連続するように施工されるのであれば、先行エレメント同士及び後行エレメント同士の施工順序は問わない。
【００２３】
上記のような個々のエレメントを構築するにはＣＳＭ機を使用する。図２は、ＣＳＭ工法を実施するために用いられるＣＳＭ機の立面図である。
【００２４】
図２に示すように、ＣＳＭ機２０は、キャタピラを備える移動部２２と、移動部２２より支持された鉛直に延びるケリーバー２４と、ケリーバー２４の下端に取り付けられた水平多軸の回転カッターからなるカッターユニット２６とを備えている。移動部２２により任意の施工対象位置に移動し、カッターユニット２６を回転させながらケリーバー２４を昇降することで、地盤を矩形状に掘削するとともに掘削された土や注入される掘削液又は固化液を攪拌できるようになっている。
【００２５】
図３は、ＣＳＭ機２０を用いてエレメントを構築する施工順序を示す説明図である。
【００２６】
図３に示すように、エレメントは掘削工程Ｓ１００及び造成工程Ｓ２００の２パス施工からなる。
【００２７】
掘削工程Ｓ１００では、構築するエレメントの近傍位置にＣＳＭ機２０を移動させ（Ｓ１１０）、カッターユニット２６を回転させながらケリーバー２４を下降させて地表から所定の深度まで掘削液３０を注入及び攪拌しながら掘削し（Ｓ１２０）、目標深度まで掘削したらケリーバー２４を上昇させてカッターユニット２６を地表に引き上げる（Ｓ１３０）ことで、掘削液３０と掘削土との混合物で満たされた矩形の掘削孔２８を形成する。なお、この掘削液３０には、高炉スラグ、フライアッシュ及びベントナイトの粉体材料と水とを混合したものを用いる。
【００２８】
高炉スラグは、溶鉱炉で鉄鉱石を加熱し、鉄を取り出した後に残る産業副産物であって、潜在水硬性を有しており、セメント等と混合する事で水酸化カルシウムや硫酸塩の作用により硬化を促進する性質（以下、ポゾラン反応という）を備えるものである。掘削液には、例えば、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６に準拠するコンクリート用高炉スラグ微粉末を用いる。
【００２９】
フライアッシュは、火力発電所などのボイラーで微粉炭燃焼後に灰として産出される副産物であり、セメントを混合することにより、セメント中の遊離石灰とフライアッシュのシリカやアルミナが結合して、不溶性の固い物質を作り、ソイルセメントの組織を緻密にして、その止水性を向上させる性質を備えるものである。掘削液には、例えば、ＪＩＳ  Ａ  ６２０１に準拠するものを用いる。
【００３０】
ベントナイトは、可塑性に富んだモンモリロナイト質粘土（火山灰の変成物）であり、掘削孔の壁面を保護する性質を有する。掘削液には、例えば、Ｎａ型のものを用いる。
【００３１】
次に、造成工程Ｓ２００では、掘削工程Ｓ１００で掘削され、掘削液３０と掘削土との混合物で満たされた掘削孔２８に固化液３２を注入しながら、カッターユニット２６を回転させて再び地表から掘削孔２８へ挿入し（Ｓ２１０）、掘削孔２８の底部まで移動させる（Ｓ２２０）。そして、注入される固化液３２が掘削孔２８内で十分に攪拌されるように、掘削孔２８の底部において、カッターユニット２６を複数回上下に往復移動させ（Ｓ２３０）、その後地表に引き上げる（Ｓ２４０）。この固化液３２には、セメント、ベントナイト及び水を混合したものを用いる。セメントには、例えば、汎用のポルトランドセメントを用い、ベントナイトには掘削液３０と同様のものを用いる。
【００３２】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ掘削液３０及び固化液３２を構成する各材料の配合の一例を示す表である。
【００３３】
図４に示すように、掘削液３０は１０００リットル当たり、高炉スラグ１７２ｋｇ、フライアシュ５５ｋｇ、ベントナイト２７ｋｇ及び水９０７リットルを含む。また、固化液３２は１０００リットル当たり、セメント６９２ｋｇ、ベントナイト２３ｋｇ及び水７５１リットルを含む。なお、同図に示すように、固化液３２は、必要に応じて膨張材や増粘材を配合してもよい。
【００３４】
このようにして掘削工程Ｓ１００及び造成工程Ｓ２００の後、掘削孔内の固化液が混合された混合物を十分に硬化させることにより、エレメントが構築される。
【００３５】
以上説明した本実施形態による遮水壁１０の構築方法によれば、掘削工程Ｓ１００で用いる掘削液３０に高炉スラグを配合することにより、後行エレメントＢの構築の際に、先行エレメントＡとの目地に掘削液３０が付着していても、固化液３２と混合されることによって、掘削液３０に含まれる高炉スラグが固化液３２に含まれるセメントとポゾラン反応を起こして硬化するため、先行エレメントＡと後行エレメントＢとの施工目地Ｘの止水性及び強度を保持できる。これにより、全体として止水性及び強度に優れた遮水壁１０を構築することができる。
【００３６】
また、本実施形態による遮水壁の構築方法によれば、掘削工程Ｓ１００で用いる掘削液３０にフライアッシュを配合することにより、先行エレメントＡと後行エレメントＢとの施工目地Ｘの止水性及び強度をさらに向上させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態における掘削液３０は、高炉スラグ、フライアッシュ及びベントナイトの粉体材料と水とを混合したものによって構成されるものとしたが、これに限らず、この掘削液３０にセメントを少量であれば配合してもよい。これにより、掘削液３０の粘度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＣＳＭ工法によって構築される遮水壁の施工手順を説明するための斜視図である。
【図２】ＣＳＭ工法を実施するために用いられるＣＳＭ機の立面図である。
【図３】ＣＳＭ機を用いてエレメントを構築する施工順序を示す説明図である。
【図４】掘削液及び固化液を構成する各材料の配合の一例を示す表である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  遮水壁
２０  ＣＳＭ機
２２  移動部
２４  ケリーバー
２６  カッターユニット
２８  掘削孔
３０  掘削液
３２  固化液
Ａ  先行エレメント
Ｂ  後行エレメント
Ｘ  施工目地
Ｓ１００  掘削工程
Ｓ２００  造成工程
【図１】
2008057117.tif 000003
【図２】
2008057117.tif 000004
【図３】
2008057117.tif 000005
【図４】
2008057117.tif 000006