(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸透性の異なる固結材を併用しての地盤中に注入する地盤固結工法であって、前記浸透性の異なる固結材のうちの浸透性の悪い方の固結材として、
（1）シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）
（2）カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）
（3）流動性調整材（Ａ材）
（4）水（Ｗ材）
のうち、（1）と（2）と（4）、又は（1）と（2）と（3）と（4）を有効成分として含み、
圧入時のテーブルフローが１２ｃｍ以上３０ｃｍ未満、及び／又はスランプが５ｃｍより大きく２８ｃｍ以下、及び／又はシリンダーによるフローが８ｃｍより大きく２８ｃｍ未満であって、地盤中への圧入前又は圧入中に可塑状ゲルに至る流動性可塑状ゲル注入材を用い、浸透性の良い方の固結材、すなわち前記流動性可塑状ゲル注入材より流動性・浸透性の良い注入材で土粒子間浸透を図って地盤を一体化し、浸透性の悪い方の固結材、すなわち前記流動性可塑状ゲル注入材で可塑状ゲルによる塊状固結体を形成して周辺地盤を拘束し高密度化することを特徴とする地盤固結法。
【請求項２】
請求項１において、該可塑状ゲル注入材は、脱水率３０パーセント以内で可塑状ゲルに至り、地盤中で脱水によって流動性を失って塊状体を形成し、周辺地盤と同等又はそれ以上の強度を発現する注入材である地盤固結法。
【請求項３】
請求項１又は２において、注入孔間隔を０．５ｍ〜３ｍとし、注入孔間の地盤密度を高めて地盤を強化する地盤固結法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）がフライアッシュ、スラグ、焼却灰、焼成過程を経た粉状体及び／又は粘土や土砂のいずれかを有効成分とする地盤固結法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）がセメント、石灰、石膏およびスラグの群から選択される一種または複数種である地盤固結法。
ただし、スラグは非硬化性粉状体がスラグの場合に硬化発現材から除外する。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、可塑状ゲル注入材が硬化発現材比１〜４０重量パーセントである地盤固結法。
ただし、硬化発現材比＝Ｃ／（Ｆ＋Ｃ）×１００（％）であり、Ｆ、Ｃはいずれも重量を示す。
【請求項７】
請求項６において、可塑状ゲル注入材が硬化発現材比１〜２０重量パーセントよりも小さい地盤固結法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項において、可塑状ゲル注入材が水紛体比を２０〜２００重量パーセントである地盤固結法。
ただし、水紛体比＝Ｗ／（Ｆ+Ｃ）×１００（％）であって、Ｆ、Ｃ、Ｗはいずれも重量を示す。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項において、可塑状ゲル注入材はゲル化促進剤、ゲル化遅延剤、増粘剤、保水材、解こう剤、気泡剤、或は流動化材等の流動性調整材のいずれかを添加材として含む地盤固結法。
【請求項１０】
請求項９において、流動化調整材は可塑状ゲル注入材にあらかじめ混合されて地盤に圧入されるか又は該可塑状ゲル注入材の圧入と可塑状ゲル注入材と流動性調整材の合流注入が併用されて地盤に注入される地盤固結法。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項において、可塑状ゲル注入材は添加材としてアルミニウム塩をアルミニウム比が０．１〜３．０重量パーセント含むか水ガラス又は水ガラスと酸の混合液をシリカが濃度ＳｉＯ2換算で０．２〜７．０重量パーセント含む地盤固結法。
ただし、アルミニウム比＝アルミニウム塩／（Ｆ+Ｃ）×１００（％）であって、ここでアルミニウム塩は重量を表わす。
【請求項１２】
請求項９において、流動性調整材が粘土、シルト、高分子系増粘剤、吸水性樹脂のいずれかを含む地盤固結法。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項において、複数の注入流路を持つ注入管を地盤中に設置し、一方の注入流路から上記流動性可塑状ゲル（浸透性の悪い方の固結材）を注入して、注入管周囲の空隙及び注入管まわりの粗い部分を可塑状ゲルによる塊状固結体で填充し、他方の流路から浸透性の良い方の固結材を注入して土粒子間浸透を図って地盤を一体化する地盤固結法。
【請求項１４】
請求項１〜１２の何れか一項において、地盤中に注入外管と注入内管からなる注入管を設置し、注入内管から上記流動性可塑状ゲルを注入管周囲又は注入管周りの粗い部分に注入して可塑状ゲルによる塊状固結体を形成する地盤固結法。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか一項において、浸透性の異なる固結材のうち、浸透性の良い方の固結材は、懸濁型注入材又はシリカ系溶液型注入材である地盤固結法。
【請求項１６】
請求項１〜１２の何れか一項において、スラグに加える硬化発現材は、使用する粉状素材中の５０重量％未満、水粉対比は２０〜２００重量％であり、ゲル化促進材を加える場合は注入材に含まれる粉体の総量に対してアルミニウム塩をアルミニウム比が０．１〜３．０重量％練り混ぜることにより、テーブルフロー１２ｃｍ以上３０ｃｍ未満、ゲルタイムが３分以内から数１００分、可塑状保持時間が数時間から１０時間以上、ブリージング率が１０％以内、スランプが５ｃｍより大きく２８ｃｍ以下、シリンダーによるフローが８ｃｍより大きく２８ｃｍ未満となるようにしたものであることを特徴とする地盤固結法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浸透性の異なる固結材を併用する地盤固結工法に係り、浸透性の悪い固結材としてシリカ系非硬化性粉状体、及びカルシウム系粉状硬化発現材と必要に応じて添加される流動性調整材から選んだ素材を有効成分とする流動性可塑状ゲル注入材を地盤中の粗い部分や空隙部分に注入して時間の経過と共に、或は加圧脱水により可塑状ゲルからなる塊状体を地盤の空隙中に填充し、或は地盤中に拡大しながら形成して地盤を拘束し、さらに浸透性の良い方の地盤固結材の注入を併用して地盤強化を図る地盤強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等の対象地盤中に固結材を注入して地盤を強化する方法として、従来、以下のような一次注入として、瞬結性注入材やセメントベントナイトを注入し、二次注入として、緩結注入材を注入する工法が知られている。
【０００３】
（1）セメントを主体とする注入材は瞬結注入材として用いると強度発現が早いため、一次注入材注入後に同じ注入孔から二次注入材を注入する場合、二次注入材の注入を阻害する。
また、セメントベントナイトを一次注入材として用いた場合、硬化待ちのために１日以上必要とし、工期が長くなるという問題があった。
【０００４】
（2）２つの注入液流路をもつ二重管ロッドを用いて一次注入と二次注入を行う工法では、始めに一次注入材のＡ液（主剤）とＢ液（瞬結反応剤）を注入管先端部で二つの流路を経て合流し注入した後、ニ次注入材のＡ液（主剤）とＣ液（緩結反応剤）の混合液に切り替える為、注入工程が複雑になる。
【０００５】
又トンネルや立坑、護岸等地下水の水圧が高かったり水位が変動したり、地下水流がある場合、しばしば瞬結グラウトで粗い部分や空隙を填充した上で浸透性の良い注入材を注入する方法がとられるが、瞬結性グラウトはそれが懸濁型であれ溶液型であれ、大きな空隙や地盤中の粗い部分しか固結せず、しかも粗い空隙の土粒子の表面を覆って固結するのみである。即ち流動性が無いため、粗い部分の表面を薄く填充するのみであって、厚い固結層を形成できない。
【０００６】
ところで護岸の裏込めのように地下水位が上下したり、地下水が海と陸地間を往復して流動したり、トンネルや立坑のように水圧がかかって長期間継続して地下水が動く条件下では、上述した瞬結グラウトによる固化物は地下水の動きによって破損したり劣化したりして比較的短期間のうちにその止水固結効果を失う。なぜならばそのような地盤は比表面積が小さいため瞬結グラウトによって互いに接着されている土粒子の表面積（単位体積当たりの表面積）が小さく、かつその固結体の厚みが薄くなっているので容易に水圧或は水流によって自由空間側にゲル化物が押し流されて固結効果を失いやすいからである。
【０００７】
（3）一次注入において瞬結性注入材が溶液型の場合、強度が弱いため瞬結グラウトが侵入し得る粗い部分や空隙は強度の弱い溶液のゲルのみで填充されるため、やはり水圧や水流で簡単に押し出されてしまう。また、瞬結性注入材が懸濁型の場合、吐出口および注入管の周囲には大きな強度で薬液が固結するため、二次注入の浸透を阻害する。
【０００８】
（4）二重管ダブルパッカ工法の場合、通常、一次注入にセメントベントナイト（以後ＣＢ）を用いるが、ＣＢは固結時間に１日かかり、又、二次注入はその後に注入しなければならないため、工程に時間がかかる。又、ＣＢはゲル化時間が無いため逸脱しやすく拘束効果が不十分であり、又、地下水が流動している場合は固結する前に流出してしまう等の問題点があった。また、可塑状グラウトを大きな空隙の填充や圧入することによって地盤を強化する方法が提案されているが、小さな土粒子間には浸透しないので地盤全体の改良は困難である。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１０８４４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９４６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は流動性の異なる固結材を併用して一体化した改良地盤を形成することを目的とし、浸透性の悪い方の固結材として可塑状ゲル注入材を用いることを特徴とする。
【００１１】
さらに可塑状ゲル注入材として産業副生品であるフライアッシュやスラグや焼却灰や粘土、現場発生の土砂や珪砂等を主材としこれを所定の流動特性が得られるように配合し、或は流動性をよくし或は保水性をよくすることにより脱水を低減して地盤中において固化する迄に塊状体を拡大するために粘土やベントナイト、シルト、増粘剤、解こう材、気泡材等の流動性調整材を加え、これに少量のセメント又は石灰や石膏やスラグ等のカルシウム系硬化発現材と水を所定比率で配合し、所定の条件下で地盤中に圧入し、地盤中に塊状体或は可塑状ゲルによる塊状固結体を造成して、地盤強化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述本発明の課題を解決するため、本発明の地盤固結法によれば、浸透性の異なる固結材を併用して地盤に注入する地盤固結工法であって、浸透性の悪い方の固結材として、流動性可塑状ゲル注入材を用いることを特徴とする。この可塑状ゲル注入材は、時間とともに、或いは脱水によって流動性を失って地盤中に注入材そのものの塊状体を形成し、次の成分（1）と（2）と（4）、又は（1）と（2）と（3）と（4）を有効成分として含む。
（1）シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）
（2）カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）
（3）流動性調整材（Ａ材）
（4）水（Ｗ材）
【発明の効果】
【００１３】
本発明は浸透性の悪い固結材としてシリカ系非硬化性粉状体、及びはカルシウム系粉状硬化発現材と必要に応じて添加される流動性調整材から選んだ素材を有効成分とする流動性可塑状ゲル注入材を地盤中の粗い部分や空隙部分に注入して時間の経過とともに、或いは加圧脱水により流動性のある可塑状ゲルから流動性の低減した可塑状ゲルからなる塊状体を地盤の空隙中に填充し、或いは地盤中に拡大しながら形成し、粒子を周辺に押しやり、地盤中に可塑状ゲル固結体そのものの塊状体を形成して地盤を拘束し、さらに、浸透性の良い方の地盤固結材の注入を併用して地盤強化を図る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面を用いて具体的に詳述する。
【００１５】
本発明は、地盤強化のためには単なる可塑状ゲルの空隙充填と異なって、地盤中に可塑状ゲルを圧入して地盤を拘束状態にし、浸透性の良い注入液で土粒子間浸透を図って地盤を一体化して地盤改良にすることを可能にするものである。これには流動性を有する可塑状ゲルが重要になる。本発明にかかわる可塑状ゲルについて以下に説明する。
【００１６】
このような拘束効果を得る為には、可塑状注入材が土粒子間浸透する事なく、又注入範囲外へ逸脱する事なく、所定の受け持ち領域内の弱い部分、或いは大きな空隙に塊状に形成され、かつ塊状体が塊状を保ったまま拡大して地盤を密に拘束状態をつくることが必要である。
【００１７】
そこで本発明者は種々の研究を重ねた結果、流動性可塑性グラウトの特徴に着目し上記問題を解決して本発明を完成した。
【００１８】
本発明では、可塑状ゲルとは配合後可塑状を呈するグラウトをいう。配合後可塑状を呈した時間をゲル化時間というが、可塑状ゲルはゲル化後も力が加えられれば流動する。即ち、可塑状保持時間を有する。そのまま時間が経てば、或いは脱水によって非可塑性になって、固化して力を加えても流動しなくなる、という特徴を持つ。即ちゲル状態でも流動性をもつため、本発明では「流動性可塑状ゲル注入材」と表現した。また、この他、本願では、可塑状ゲル注入材、流動性可塑状グラウト、流動性可塑性グラウト、可塑状グラウト、可塑性グラウト、流動性可塑状ゲル、可塑状ゲル、可塑状注入材などとも記載した。
【００１９】
（1）流動性可塑状グラウトは経時的のみならず脱水によってその流動性が低下していく。又、地盤中に圧入されている間はそれがゲル状でありながら、流動性を有し、圧入を停止すると流動性がなくなり再度注入圧を加えると先行したゲルは再び流動し、これを繰り返すことができる。地盤中に圧入された可塑状ゲルは地盤中の空隙あるいは弱い部分で塊状体となりながら長い流動保持時間を保って大きな空隙を填充し、或いは土粒子を周辺に押しやり、地盤中に塊状体を形成し、経時的に或いは加圧脱水によって流動性が低減し、ついには非可塑性となって硬化し、地盤を強化する。
【００２０】
（2）可塑状グラウトはゲル状のまま力を加えれば流動するため、地盤中の大きな空隙のみに充填され、細かい土粒子間には入らない。
【００２１】
（3） 可塑状グラウトは脱水されないと強度発現は緩やかだが、加圧によって脱水すると、水粉対比が小さくなって非流動性となり、急激に強度を発現することができる。
【００２２】
（4）地盤の透水性により可塑状グラウトに圧力が加わると、脱水して流動性が失われ、非可塑性ゲルとなり、力を加えても流動しなくなる。また、大きな空隙に填充されたゲルは注入圧力を加えられれば、流動性を有するゲル状のままであっても（可塑状保持時間）、地下水の流れや地下水位の上下にも流動することなく抵抗し、時間と共に硬化して流動性を失う（非可塑状となる）。
【００２３】
（5） 可塑状グラウトは１液式も１．５ショットも、２ショットでも注入が可能であり、地上部から注入管の吐出口に至る流路の中で長時間流動性を保持することができる（注入管内では脱水されない状態なので、長い可塑状保持時間を有する）。
【００２４】
上述したように、本発明における浸透性の異なる固結材を用いる地盤固結法において、浸透性の悪い方の固結材で注入管周りの空隙を填充するシール効果、注入管周りの粗い部分や弱い部分に圧入して強化するための一次注入材としての効果、あるいは二次注入材を注入中に逸脱してきた場合に注入する逸脱防止効果を得る目的のための可塑状ゲル注入材としては、素材（1）シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）、（2）カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）、（3）流動性調整材（Ａ材）および（4）水（Ｗ材）、又は（1）と（2）と (4)を用いて効果的に適用し得、弱い部分の強化や基礎の下の大きな空隙の填充と強化、あるいは護岸等の吸出し防止部分の閉塞と強化のために可塑状ゲルの塊状体を拡大しながら大きくしていく方法や、弱い部分をそのまま押し広げて弱い部分の強化も兼ねることもできる。
【００２５】
この場合の注入は一本の注入管から浸透性の悪い方の固結材と浸透性の良い方の固結材の併用注入も可能であるが、別々の注入管からそれぞれ注入することもできる。
【００２６】
地盤中の土粒子を押し広げて、地盤中に逸脱する事なく塊状ゲルを拡大して地盤を強化し、かつ浸透性の優れた土粒子間での浸透によって地盤を一体化して強化することを可能にする本発明にかかわる可塑状ゲルは（1）と（2）と（3）と（4）又は（1）と（2）と（4）からなる。
【００２７】
流動性可塑状ゲルは細い砂の間隙には填充されないが、大きな空隙全体をゲルで填充する。更に、注入圧力をもって圧入する事によりゲルのまま流動し、その填充範囲を拡大して厚いゲルによる填充層を形成する。更に、圧入して脱水すれば、或は時間と共に流動性が低下し、非可塑性となって硬化する。このため、注入管まわりの空隙や粗い部分を填充して、短時間のうちに注入対象地盤を拘束状態にする。
【００２８】
又、このような特性から護岸等のシートが破れ、吸い出しが生じて大きな空隙ができた裏込め内の注入孔から注入した場合、自由空間方向にそのまま逸脱してしまう事がなく、可塑状グラウトはゲル状になるが（可塑状ゲル）、流動性がなくなるまで可塑状態を保つ（可塑状保持時間を持つ）ことより、丁度火山の溶岩が温度が低下すると共に少しずつ流動性を失いながら圧力を加えている間は壁状に立ったまま固結範囲を拡大していくと同様な現象が起こって、海側の置石内、並びに裏込め内に生じた大きな空隙に塊状ゲルを拡大しながら吸出し部を全体的に填充して広範囲に固化する。このため海水水位の上昇、降下や水の流動にも固結部分は崩壊されない。
【００２９】
その上で裏込土側に浸透性の良い方の固結材を注入すれば、地下水が浸透し得る空隙は全て固結してしまうため、完全にかつ永続的に裏込土の吸出し防止が可能になる。同じ事はトンネルや立坑の止水においても同様である。即ち、瞬結性グラウトの瞬間的止水効果の欠点を解決できる。
【００３０】
又、以上の特徴をもっている流動性可塑状グラウトを、浸透性に優れた注入材を地盤中に注入するに当って生じやすい注入範囲外への逸脱、特に地表面の逸脱の防止に用いると極めて有効である事を発明者は見出した。
【００３１】
１）二重管注入工法への適用
二重管注入工法は複数の流路を有する二重管ロッドを用いて所定の位置まで削孔後、瞬結グラウトで注入管まわりの空隙の填充と所定の注入ステージの粗い部分を填充した後、緩結グラウトを注入して細い部分を固結する方法である。この場合、瞬結グラウトは主剤Ａ液と瞬結用反応剤Ｂ液をそれぞれ別の流路から送液して先端部で合流して瞬結グラウトを注入した後、Ａ液と緩結用反応剤Ｃ液を混合又は合流して緩結グラウトの注入に切りかえて注入する。以上を交互に切りかえながら注入ステージを下から上に移動して注入する工法である。
【００３２】
ところで、この瞬結グラウトの代わりに可塑性グラウトを注入すると極めて簡便にかつ効果的に二重管注入工法が可能になる。
【００３３】
（1）二重管ロッドの一方の管路を一次注入材として可塑ゲルの送液管路とし、一方の管路を緩結性の二次注入材とする。まず可塑状ゲルが圧入されると注入管まわりの所定注入ステージを中心として削孔空間が可塑状ゲルで填充される。又粗い部分や弱い部分を中心として可塑状ゲルが圧入される。そして、二重管の吐出口の付近は脱水され非可塑状ゲルとなる。圧力が伝達されにくい空隙では可塑状ゲル状態を保持している。その後注入された二次注入材はゲルを破って可塑状ゲルの入らない細かい部分に注入される。
【００３４】
（2）次の注入ステージに注入管を引き上げると、注入管内は脱水されていないため可塑状グラウト送液流路内では可塑状をたもったままである。注入管吐出口付近では注入材が脱水して硬化しているが、後続する管内の可塑状ゲルの圧入によって押し出され、可塑状ゲルは注入管まわりのまだ流動性のある可塑状ゲルを押しやって填充される。
【００３５】
（3）注入圧力によって可塑状ゲルの脱水により管周辺にパッカが形成されるため、その後注入された二次注入材は上部に逸脱することなく、その注入ステージでの地盤細部に注入することができる。
【００３６】
（4）一次注入材となる可塑状グラウトは注入管流路内では数時間の流動性を保持できるので、二次注入材と共にそれぞれの注入管内流路から送液する事で一次注入と二次注入を交互に注入すればよく、作業性に優れ、かつ注入工程が短縮される。
【００３７】
このようにして一次注入の可塑状グラウトは、地盤中の粗い空隙を埋め、或は地盤が弱ければゲルで押し広げて塊状固結体を形成して強化し、二次注入材が細かい部分に浸透することで、大きな改良効果が得られる。又、二次注入材を中に地表面からの逸脱が生じたら直ちに可塑状ゲルを送液して容易に二次注入材の逸脱経路を塞いで逸脱を防止することができる。
【００３８】
２）ダブルパッカ工法（マルチパッカ工法）への適用
流動性可塑状グラウトをダブルパッカ工法のシールグラウトや一次注入材として使用する事ができる。可塑状グラウトの場合ＣＢと違って、シールグラウトや一次注入材の硬化待ちする必要がないため直ちに二次注入材を注入できるので、工程を短縮させることができる。
【００３９】
従来のダブルパッカ工法では、注入管まわりと一次注入にはＣＢを注入していた。しかしＣＢは固結に時間がかかり、ほぼ１日は固化待ちしてから二次注入をする必要がある。又それ自体ゲル化する機能がないから地表面に逸脱したら地盤の拘束効果がなくなり、二次注入材は前述と同じく地表面や注入領域範囲外へ逸脱しやすくなる。
【００４０】
それに対して流動性可塑状グラウトはそれ自体流動性がありながら、地盤中に注入されている間に脱水して流動性が低下して逸脱しやすい部分に填充されて地盤を拘束する。しかも脱水によって急速に硬化発現し、かつ、ゲルであるからブリージングを生じにくく、可塑状ゲルの固化物と地盤の間にすき間を生じないので、二次注入材に対する拘束効果に優れている。それに対してＣＢは注入液全体が均等にゲル化して固化するのではなく、固形分が沈降して固化するので二次注入材の拘束効果が少ない。
【００４１】
又、実施例６，７のマルチパッカ注入管を用いて、所定の注入ステージ毎に注入内管の２つの注入液流路の一方から流動性可塑状グラウトを注入して一次注入を行って注入外管まわりの空隙とその注入ステージにおける粗い部分の粗詰め注入を行い、続いて一方の流路から長いゲル化時間の浸透注入を二次注入として行う工程を各注入ステージに移動しながら行えば、通常のＣＢによるシールグラウトの注入と硬化待ちを行う必要がないため、極めて工程を短縮できる。しかも一方の管路からの二次注入材の地表面への逸脱が生じたら、直ちに他方の注入流路から流動性可塑状グラウトを注入する事により、簡単に逸脱を防ぎ、地盤を拘束する事が出来る。
【００４２】
近年、液状化防止注入工法において、注入孔の間隔（２〜４ｍ）を大きくして１孔から十数時間の長いゲル化時間の注入液を数時間から十時間以上送り続けて２〜４ｍの大きな径の固結体を形成する方法がとられているが、この場合、当然ゲル化時間の長い注入液は地表面や注入範囲外に逸脱しやすくなり、逸脱し始めたら全く注入効果は期待出来なくなる。
【００４３】
ところで、このように浸透性注入液が逸脱し始めたら直ちに一方の管路から可塑性グラウトを注入すれば、その注入液はその逸脱経路に沿って地盤中を流動しながら脱水によって急激に流動性を失い、その逸脱経路を填充してしまうと共に、強度発現するため、その後直ちに浸透性注入液を注入しても逸脱する事なく所定注入領域に浸透固結するという優れた逸脱防止効果を生ずる。
【００４４】
本発明にかかわる流動性可塑状ゲル（浸透性の悪い方の固結材）は、注入液が地盤に注入されるまでの流動性と地盤中における流動性の保持と土粒子間浸透することなく空洞充填や塊状固結体の形成と大経への成長という効果を有するため、次に浸透性の良い方の固結材で改良する地盤に拘束効果を与えるのに有効である。本発明者はシリカ系非硬化性粉状体とカルシウム系硬化発現材と水の混合物が、あるいはシリカ系非硬化性粒状体とカルシウム系硬化発現材と流動性調整材と水の混合物が地盤中における脱水という工程で流動性を保持しながらゲル化物の塊状体が拡大し、脱水の進行に伴い低減して、地盤中で塊状体を形成し、地盤を強化することに着目した。そして地盤中における注入液の以上の流動特性を示す指標として
（1）流動性を示すフロー（テーブルフロー及び／又はシリンダーフロー）とスランプ値
（2）可塑状ゲルによるゲル化時間
（3）可塑状保持時間
（4）非可塑状になる固化時間
に着目した。
【００４５】
このうちゲル化時間とは配合後テーブルフローが２０ｃｍになる時間とし、可塑状保持時間とはゲル化後、外力を加えても流動しなくなる時間、即ち貫入抵抗値が０．０１ＭＮ／ｍ2を超えた時点迄の時間としてそれを硬化時間とした。そしてこれらが地盤中における圧入脱水という現象による水粉体比の変化によって大きな影響をうける事に着目した。
【００４６】
又、更に硬化発現材の量が少なければ強度が低いため、土中で流動性を保ちながら割裂注入される事なく塊状に大きく拡大して注入材自体による塊状固結体が形成されることを見出した。
【００４７】
この場合、硬化物の強度が比較的低いため、施工後地盤中にセメント固結体のような高強度の杭を形成する事がない。このため地震による振動にも応力集中による破壊を生じにくく、周辺地盤と一体化を保つことが出来ることに着目した。
【００４８】
本発明者は、上記課題を解決するために種々の研究を行った結果、以下のことが判った。
1）シリカ系非硬化性粉状体、特にスラグやフライアッシュや焼却灰等の焼却過程を経たシリカ粉状体は、セメントや石灰等のＣａ組成物の少量と反応して、ポラゾン化反応によって初期の段階で表面にＣａを吸着して電気的化学的反応を起こし、バインダーとなって擬似的な流動性の低下を生じ、更に脱水をともない水粉体比が小さくなると可塑状ゲルを形成し、更に非可塑状ゲル化物を経て固化する。
【００４９】
このような現象は、地盤中で脱水によって加速し、形成された塊状体が周辺地盤より強度が高ければ充分本発明効果を得る。又、硬化発現材を加えなくてもその流動特性をフロー或はスランプで特定し、或は水粉体比で水分量を特定する事により地盤中で土粒子間に浸透したり、或は脈状に拡散する事なく地盤中に塊状体を形成し、圧入を続ける事により塊状体が拡大する。そしてその地盤中における脱水した塊状体が周辺の圧縮された地盤と同じ強度或はそれよりも大きな強度を保っている限りは地盤強化の役を果たす事を本発明は見出した。
【００５０】
2）テーブルフロー、スランプ、シリンダーによるフローは、シリカ系粉状体に硬化発現材を加えた注入液の流動性を示し、テーブルフローが１５ｃｍ〜２５ｃｍの範囲でスランプは１０ｃｍ〜２８ｃｍの範囲、シリンダーによるフローが約１０〜２６ｃｍの範囲にあり、テーブルフローが２０ｃｍ付近、スランプが２１ｃｍ付近、シリンダーによるフローが１５ｃｍ付近で可塑状ゲルになり経時的に或は脱水による水粉体比の低下と共にフローとスランプは低下する。
【００５１】
シリカ系非自硬性粉状素材と粉状のカルシウム系硬化発現材からなる粉状体の水紛体比、全紛体中の硬化発現材比を調整する事により、上記地盤注入材の地盤中における可塑状流動特性や地盤中における可塑状ゲル化物の拡大を調整して、更に、この可塑状ゲルに到る迄のゲル化時間や可塑状ゲル保持間を促進剤又は遅延剤や流動化剤、解こう剤、気泡材等の添加剤を用いる事によって調整して、作業性や可塑状ゲルの大きさを調整できる。水粉体比が小さすぎたり、硬化発現材比が大きすぎると脱水によって地盤中で塊状ゲルの拡大が阻害されるため、その比率が重要である。
【００５２】
特に、硬化発現材比が大きいと地盤中で脱水によって急速に大きな強度となりすぎ、ゲルの拡大を防ぐのみならず、周辺土に対して大きなコンクリート体が出来たと同様になり、地盤全体の一体化が妨げられ、地震時に局部的な大きな応力を生じ破壊するため、改良地盤の耐震性が低下する。
【００５３】
又、地盤中で脱水により塊状体を形成するシリカ系粉状体からなる流動性注入液は、上述した人工の粉状素材のみならず掘削土砂や珪砂等を素材とし、それに粘土や増粘材や保水材を添加して流動化土として所定の流動特性、即ちテーブルフローやスランプ値とし、かつ所定の水粉体比を示すように調整し、かつ脱水してフローが２０ｃｍ以下になれば可塑状ゲルとなって、土粒子間浸透せず、亀裂逸脱しないように注入する事により周辺地盤がより密になり、これにより、所定の地盤改良する事が出来る。勿論、上記素材として更に硬化発現材を加えれば強度は増加する。
【００５４】
3）該地盤注入材の混練や圧送並びに地盤中への圧入に適したワーカビリティは、テーブルフローで１２ｃｍ以上、好ましくは１５ｃｍ以上、３０ｃｍ以内、スランプ５ｃｍ以上、好ましくは１０ｃｍ以上、２８ｃｍ以内、シリンダーフローで８ｃｍより大きく好ましくは約１０ｃｍ以上、２６ｃｍ以内である。スランプやフローを支配する水粉体比の決定が、ワーカビリティや土中における塊状体の形成と拡大に大きく影響する。時間と共に逐次変化するこれらの流動性を的確に判断し、フローによって水粉体比と硬化発現材比を管理して迅速に配合並びに水紛体比を調整することが地盤中に塊状の可塑状ゲルを形成しかつ拡大するために重要である。
【００５５】
4）添加剤を添加すると添加量に応じた可塑状ゲルを形成するゲルタイムの調整ができる。促進材として水ガラスや硫酸アルミニウム塩を添加することにより容易にフローを小さくしたり、ゲル化時間を短縮する事が出来る。又、スランプを２０ｃｍ付近から１０ｃｍ以下に減少させる事が出来る。又地盤中における脱水と共に可塑性ゲルを形成させ、かつそのゲルが可塑状を保持する時間を長くして圧入を継続する事により、塊状ゲルが成長し地盤中に大きな塊状ゲル化物を形成し、更に非可塑状ゲルを経て硬化体に変化させる事が出来る。
【００５６】
この場合、シリカ系粉状体にカルシウム系硬化発現材の混合物をＡ液とし、水ガラス等の溶液性シリカやアルミニウム塩をＢ液として合流混合する事により、小さなフローや低スランプの可塑状グラウトを注入する事が出来る。しかし、空洞填充の場合は低いフロー値、低スランプの可塑状グラウトの注入は可能であるが、地盤への圧入工法の場合は地盤中で生ずる脱水によって急速に流動性が失われるため、塊状ゲルの拡大による周辺地盤の圧縮が困難になる。このため合流注入しても注入管吐出口から地盤に注入される時点では、合流液のテーブルフローは１２ｃｍ以上、スランプは５ｃｍより大きく、シリンダーによるフローは８ｃｍより大きい事が必要である。
【００５７】
5）骨材として粘土、土砂等の現場発生土、珪砂を加えることが出来る。骨材は増量材として役立つのみならず、固結強度や流動性の調整にも役立つ。一般に、粉体中の骨材の比率が多くなれば強度は小さくなり、骨材の粒径が大きくなればその流動性は低下する。
【００５８】
ベントナイト等の粘土や現場発生土における粘土や、シルトやローム等細粒分や、高分子剤や、増粘材等は保水性や増粘剤としてすぐれ、地盤中に圧入された圧入材の脱水を遅らせ、粉状体に対するバインダーとして作用して擬似的結合性のある流動体として作用し、分離分散することなく塊状ゲルを形成し、その拡大に役立つ。
【００５９】
6）硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩や水ガラス（水ガラスと酸を混合して得られた酸性水ガラスも含むものも本発明では水ガラスとしてみなすものとする）を添加するとスランプの減少、フローの減少、粘性の増大を生ずる。地盤中で地盤注入材が脈状に割裂する事なく、可塑状ゲルが地盤中に形成して塊状ゲルが大きく成長するには、硬化材発現比、水紛体比、アルミニウム比、フロー値、スランプ値の範囲、シリカ溶液からのシリカ濃度等、の選定適用方法が重要となる。
【００６０】
7) セメント系懸濁型グラウトはただでさえ粘性が大きいのにそれを可塑状にすれば地盤中に開口する注入管の注入口からの圧入抵抗並びに注入口に到る迄の送液管の送液抵抗が極めて大きく、かつ送液管やポンプの中で詰まりやすいという問題がある。このため送液を容易にするために薄い配合を用いると地盤中で脈状になる。このため先願技術では裏込め注入と同じように流動性の良いセメント系懸濁液と可塑材を注入管に送液される前の時点で合液して、瞬時に可塑状にして地盤中に圧入後スランプ５ｃｍ未満にして圧入する方法が提案された。
【００６１】
しかし、注入管の前で可塑状になったセメント系可塑状グラウトが地盤中で脱水によって直ちに高強度になるため、大きな塊状ゲルに成長するのは困難であり、又、大きな注入圧力を必要として注入不能になるか、地盤を破壊して逸脱する。
【００６２】
本発明者は研究の結果、地盤中で圧入材が割裂によって逸脱せず、かつ大きな塊状ゲルに成長するための以下の必要条件並びに塊状ゲル化物の生成とその拡大のメカニズムを見出した。
【００６３】
１．該地盤注入材は、地盤中に注入される迄は流動性があるが、地盤中に注入された後は、地盤を割裂して逸脱しない事。
【００６４】
２．該地盤注入材は、地盤中に注入される前の段階で可塑状ゲルに到っているか、地盤中に注入されて加圧脱水によって流動性が低減して可塑状ゲルの塊状体を形成する事。
【００６５】
３．塊状体は地盤中で可塑状を保持し、その塊状体はその内部に後続して圧入される可塑状ゲルによって押し拡げられて、塊状体は拡大する。塊状体の外周部では押し拡げられる結果、更に脱水されて非可塑状となり流動性を失い、時間と共に外周部から固化帯を形成して大きな塊状固結体が形成されると共に、その周辺部の土砂の空隙を減少させて押し拡げて、静的に予め固める。
【００６６】
４．塊状体の内部は可塑状を保持している事により、更に該地盤注入材の圧入があれば塊状体の外周部の固化ゾーンがいくつか破れ、可塑状ゲルがその周辺部に押し出されて脱水して非可塑状となり、固化帯が拡大する。固化帯が或る程度以上に硬くなると通常のポンプ圧ではそれをつき破る事が困難になり、圧入不能になる。その時点が塊状固化物の大きさとなる。
【００６７】
本発明者は研究の結果、送液中の送液管中の抵抗圧やポンプ中における詰まりが生ずる事なく、地盤中に設置された注入管の先端部から地盤中に圧入された後でも流動性を有し、脱水されても可塑状を呈する該地盤注入材を圧入する事によって、地盤中で可塑状保持時間（加圧されれば流動状態になる時間）を有する可塑状ゲルを形成し、更に塊状体が成長する事を見出し、本発明を完成したものである。
【００６８】
例えば、表１に示すように同一の硬化発現材比１８．５０％で水粉体比が３５％の配合１、水粉体比が３０％の配合２は配合後可塑状ゲルになる迄のゲル化時間はそれぞれ４８０分、３００分を要する。これが水粉体比が２５％になるとゲル化時間は２分になる。この事は配合時、地盤中に注入される前迄は可塑状に至っていない注入材が地盤中においては、脱水によって水紛体比が３５％から３０％（脱水率約１５％）さらに２５％（脱水率３０％）に低下するにつれてゲルタイムが２分迄減少し、可塑状ゲルとなり塊状体を形成する。
【００６９】
しかもゲル化時では可塑状保持時間は７．５時間であるから塊状ゲルは拡大しブリージングが小さく、粘性が増大して拡散しにくくなり固化物は大きな強度となる。このような特性は従来知られていなかった。
【００７０】
即ち、流動性注入材は地盤中に圧入されてから水粉体比が３５％から２５％迄脱水する迄はゲル化に到らず、２５％（脱水率約３０％）になって２分後には、可塑状ゲルを形成し、その時点での可塑状保持時間は７．５時間であって、圧入が続くにつれゲル状のまま大きく生成し、更に脱水或は硬化現象の進行にともない、非流動性ゲルとなり固化する事を物語っている。
【００７１】
従って、このように注入時点で可塑状を呈していなくても地盤中の脱水によって可塑状になり得る。このような流動性注入液の注入においては配合液を一液のまま注入しても紛状体注入液をＡ液とし、アルミニウム、水ガラス等のゲル化促進材をＢ液とし、合流注入しようと、或はＡ液を可塑状ゲルとし、Ｂ液を水ガラス等のゲル化促進剤としようとその手段は問わないで施工する事が出来る。
【００７２】
以上の本発明者による研究の結果、以下のようにして可塑状ゲル注入材（浸透性の悪い方の固結材）を圧入して地盤中に大きな塊状体を形成して強度増加して、さらに浸透性の良い方の固結材を注入することにより地盤を一体化して設計可能な信頼性のある地盤改良工法を可能になった。
【００７３】
１．注入液そのものはポンプによる流動性があるが、地盤中に注入したものが脈状に割裂を生じて不特定に浸透して固結しないようにする。なぜならば、それぞれの注入孔の受け持ち範囲内でゲル化物による塊状固結体が形成されて初めてその受け持ち範囲における土粒子間隙が減少し、塊状固結体周辺の注入孔間の地盤の密度増加が確実に期待できるからである。
【００７４】
２．地盤中に注入したものが土粒子間浸透しないようにして複数の注入孔間の地盤の土粒子を塊状体で押しのけるようにする。なぜならば、土粒子間に注入液が浸透したのでは、複数の注入孔の間の地盤を圧縮することが出来ず、注入孔の受け持ち範囲における地盤の圧縮による密度増加が確実に期待できないからである。
【００７５】
３．地盤中に圧入されたゲルが塊状に固結体を形成し、なおかつ大径の固結塊に成長するようにする。このためには（1）〜（5）のようにする。
【００７６】
（1）該注入材として非硬化性シリカ系粉状体と水の混合物をスランプ５ｃｍより大きく、及び／又はテーブルフロー１２ｃｍ以上及び／又はシリンダーによるフローが８ｃｍよりも大きく、或は更にスランプ２８ｃｍ以内及び／又はテーブルフローが３０ｃｍ未満及び／又はシリンダーによるフローが２８ｃｍ未満である流動性地盤注入材、又はこれにカルシウム系粉状硬化発現材とを混合した地盤注入材とを用い、これを地盤中に圧入して脱水して形成される注入材そのものからなる塊状体の拡大によって土粒子を周辺に押しやり、地盤中に塊状固結体を造成して地盤強化を図る。
【００７７】
（2）該地盤注入材は脱水によってテーブルフローが２０ｃｍ以下に達し得る。ここでテーブルフローが２０ｃｍになった時点を可塑状ゲルになった時点とみなす。
【００７８】
（3）該地盤注入材は脱水が進むにつれ可塑状ゲルを経て非可塑状となって固化する。
【００７９】
（4）該地盤注入材は硬化性流動化土、又は非硬化性流動化土であって、脱水によって流動性を失ってフローが２０ｃｍ以下に達し、周辺地盤と同等又はそれ以上の強度を発現する配合とする。
【００８０】
（5）該地盤注入材は水粉体比が３０％以内で可塑状ゲルになる配合とし、地盤中に圧入し続ければ可塑状ゲルとなって塊状固結体が形成される。
【００８１】
可塑状ゲルによる塊状体が地中で大きく成長して固結体になるには以下の条件が好ましい。
〔硬化発現材比  Ｃ／（Ｆ＋Ｃ）×１００（％）〕：
１重量％以上５０重量％未満、好ましくは１〜４０重量％、更に好ましくは１〜２０重量％
〔水粉体比  Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）×１００（％）〕：
２０〜２００重量％、好ましくは２０〜１００重量％、更に好ましくは２０〜５０重量％
〔アルミニウム比  アルミニウム塩／（Ｆ＋Ｃ）×１００（％）〕：
Ａｌ2Ｏ3換算で０．０１〜０．５２％
〔水ガラス〕：
シリカ分で０〜７．０重量％
〔スランプ（ｃｍ）〕：
注入時のスランプが５ｃｍ以上、好ましくは５〜２８ｃｍ、更に好ましくは１０〜２８ｃｍ
〔フロー（ｃｍ）〕：
注入時のテーブルフローが１２ｃｍ以上３０ｃｍ未満、好ましくは１５〜２８ｃｍ
注入時のシリンダーフローが８ｃｍ〜２８ｃｍ未満、好ましくは約１０〜２６ｃｍ
〔ブリージング〕：
１０％以下、好ましくは５％以下                        
上のような条件において更に、可塑状ゲルあるいは水粉体比が３０％以内の減少で可塑状ゲルすなわちテーブルフローが２０ｃｍ以内になる配合を用いる。
【００８２】
可塑状ゲルを呈する迄の時間を短縮するには、水ガラスやアルミニウム塩を加える事により調整出来る。即ち、これらはゲル化促進剤として作用する。水ガラスと硫酸等の酸を混合して水ガラスのアルカリを除去した酸性水ガラスを用いるときわめて早くゲルが形成される。本発明では酸性水ガラスも水ガラスとして扱う。この場合、重曹や炭酸ナトリウムを併用することによりゲル化時間を調整できる。又、リグニンスルフォン酸塩等のゲル化遅延剤を用いる事も出来る。
【００８３】
本発明に用いる流動性可塑状ゲルの代表的例として、懸濁液を構成する非硬化性シリカ系粉体に加えるセメント又は消石灰或はスラグ或は石膏等からなる粉状の硬化発現材は使用する粉状素材中の５０重量％未満、好ましくは１〜４０重量％、更に好ましくは１〜２０重量％、また水粉対比は２０〜２００重量％、好ましくは２０〜１００重量％である。
【００８４】
ゲル化促進材を加える場合は注入材に含まれる粉体、つまり主材と硬化発現材の総量に対してアルミニウム塩をアルミニウム比が０．１〜３．０重量％（Ａｌ2Ｏ3換算で０．０１〜０．５２％）練り混ぜることにより、テーブルフロー１２以上３０ｃｍ未満、好ましくは１５〜２８ｃｍ、ゲルタイムが３分以内から数１００分、可塑状保持時間が数時間から１０時間以上、ブリージング率が１０％以内、好ましくは５％以内、スランプが５ｃｍより大きく２８ｃｍ以下、好ましくは１０〜２８ｃｍ、シリンダーによるフローが８ｃｍより大きく２８ｃｍ未満好ましくは約１０〜２６ｃｍの注入材となる。
【００８５】
本発明のこのような特性により、又、ゲル化促進材として水ガラスや酸性水ガラス等のシリカ分を加えるとゲルタイムも可塑状保持時間も大幅に減少させる事が出来、又、ブリージングもスランプも更にフローも小さくなる。本発明地盤注入材は地盤中に圧入されて可塑状ゲルとなり、土粒子を周辺に押しやり、地盤中で大きな塊状固結体に成長し、地盤強化を図ることが出来る。
【００８６】
本発明に使用する流動性可塑状ゲルは上述のとおり、非硬化性シリカ系粉体にそれより少ないカルシウム系硬化発現材を加えた懸濁液を用いるが、使用する粉粒素材の種類と組み合わせ、および特定の配合比率で配合することにより、目的に応じて流動性、固結特性を呈する所望の注入材を地盤中に圧入して、地盤中に塊状固結体を造成することにより注入孔に囲まれた地盤の土粒子を周辺に押しやり、地盤強化を図ることができる。
【００８７】
地盤中に塊状に固結するには、加圧することにより流動できるものの、土粒子間には浸透せず、かつ脈状に割裂しない程度の可塑状ゲルを形成する可塑状グラウトであって、テーブルフローで現すと１２ｃｍ以上３０ｃｍ未満、好ましくは１５〜２８ｃｍ、スランプでは５ｃｍより大きく、好ましくは１０〜２８ｃｍ、シリンダーによるフローでは８ｃｍより大きく２８ｃｍ未満、好ましくは１０〜２６ｃｍの範囲を示す可塑状グラウトであることが好ましい。
【００８８】
又、地盤中にて加圧地盤脱水による可塑状ゲルの形成を考慮して注入前に可塑状ゲルになっているもの或いは水粉体比が３０％以内減少で可塑状ゲル（テーブルフローでほぼ２０ｃｍ以内）になる場合であることが好ましい。フロー値やスランプがこれ以下になると、地盤中で可塑状ゲルの塊状固結体の成長が困難になり、これ以上だと脱水しきる前に脈状や亀裂状に割裂注入され塊状体を形成されにくい。
【００８９】
本発明の流動性可塑状ゲルは、
（1）シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）、
（2）カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）、
（3）流動性調整材（Ａ材）、
（4）水（Ｗ材）
のうち、（1）と（2）と（4）、又は（1）と（2）と（3）と（4）を用いる。
使用する素材の種類と組合せ、および特定の配合比率で配合することにより、目的に応じた流動特性、固結特性を呈する所望の注入材を地盤中に圧入して、注入管周りの空隙を填充し、或は地盤中に塊状固結体を造成することにより、注入孔に囲まれた地盤の土粒子を周辺に押しやり、地盤強化を図ることができる。
【００９０】
地盤中で塊状に固結するには、加圧することにより流動できるものの、土粒子間には浸透せずかつ脈状に割裂しない程度の可塑状ゲルを形成する地盤注入材であって、テーブルフローで現すと１２ｃｍ以上３０ｃｍ未満、好ましくは１５ｃｍ〜２８ｃｍ、スランプでは５ｃｍより大きく、好ましくは１０〜２８ｃｍ、シリンダーによるフローでは８ｃｍより大きく２８ｃｍ未満、好ましくは１０〜２６ｃｍの範囲を示す地盤注入材であることが好ましい。又、地盤中にて加圧脱水による可塑状ゲルの形成を考慮して注入前に可塑状ゲルになっているもの、或いは水粉体比が３０％以内減少で可塑状ゲル（テーブルフローでほぼ２０ｃｍ）になる場合であることが好ましい。
【００９１】
フロー値やスランプがこれ以下になると、地盤中で可塑状ゲルの塊状固結体の成長が困難になり、これ以上だと脱水しきる前に脈状や亀裂状に割裂注入されたり、逸脱したりして塊状体やシール状の固結を形成しにくい。
【００９２】
流動性可塑状ゲルの流動特性、固結特性を調節方法として以下のことが挙げられる。
（1）シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）
本発明におけるシリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）として、粉粒素材の主材として非硬化性シリカ系粉状体、焼却灰、粘土、土砂のような現場発生土、および珪砂の１種又は複数種が挙げられる。
【００９３】
（2）カルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）、
本発明におけるカルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）として、セメント、石灰、石膏、スラグ、のいずれか又は複数の一群が挙げられる。ただし、非硬化性シリカがスラグの場合は硬化材としてのスラグは除外する。なお、上記にてスラグは通常の４０００（ｃｍ2/ｇ）のブレーン等の一般品でもよいし、それ以上６０００〜１５０００（ｃｍ2/ｇ）ブレーン等の超微粒子スラグでもよい。
【００９４】
（3）硬化発現剤比、水粉体比
硬化発現材比とはＣ／（Ｆ＋Ｃ）×１００［％］であり、また、水粉体比とはＷ／（Ｆ＋Ｃ）×１００［％］であり、Ｆ、Ｃ、Ｗはそれぞれ重量である。硬化発現材比は５０重量％未満、好ましくは１〜４０重量％、更に好ましくは１〜２０重量％、また１〜１０重量％の配合でも極めて優れた効果がある。
【００９５】
また、硬化発現材として石膏、又は石膏とセメント、石灰、スラグ、のいずれか又は複数の一群（Ｇ）と、水（Ｗ）を混合する場合は、石膏比、および石膏の混合物を用い、ここで、石膏比、石膏の混合物比とはＧ／（Ｆ＋Ｇ）×１００（％）であり、また、水粉体比とはＷ／（Ｆ＋Ｇ）×１００（％）である。Ｇは重量を表す。石膏比、石膏の混合物比は１〜４０重量％、好ましくは１〜２０重量％、水粉体比を20〜７０重量％とする。
【００９６】
硬化発現材比は５０重量％未満、好ましくは１〜４０重量％、更に好ましくは１〜２０重量％、また１〜１０重量％の配合でも極めて優れた効果がある。硬化発現材が０の場合はスランプ並びにフローが上記条件を満たすと共に脱水して地盤に圧入された塊状体が周辺地盤と同等又はそれよりも高い強度を有する事が必要である。
【００９７】
この場合の配合や水粉体比の選定は上下にポーラスストーン又はロ紙を敷いたモールド中に注入材を填充し、想定した注入圧力相当する圧力でシリンダーにて加圧して脱水させてえられた供試体の強度を測定して注入したあとの周辺土の平均的な土の密度に対応した強度と同程度又はそれよりも大きな強度になるように設定する事が出来る。勿論、硬化発現材を少量加えた場合も同様に配合を設定できる。
【００９８】
水粉体比は２０〜２００％、好ましくは２０〜１００％の配合である。ただし、非硬化性シリカがスラグの場合、水粉体比は更に好ましくは３０〜８０％の配合である。
【００９９】
石膏、または、石膏混合物を用いる場合は、石膏比、石膏の混合物比は１〜４０重量％、好ましくは１〜２０重量％、水粉体比を２０〜７０重量％とする。このような配合液は混合すれば、水粉体比が小さければそのままで、水粉体比が大きい場合は地盤中で脱水することにより遅かれ早かれ塊状体になる。
【０１００】
可塑状ゲルは力を加えれば流動するが静止すれば流動を停止する。可塑状ゲルとなるゲルタイムはテーブルフローがほぼ２０ｃｍになった時点とする。上記水粉体比、フロー、スランプを呈する流動性可塑状ゲル注入材はそのままで或は添加材を加えて地盤中で加圧脱水する事により水粉体比が大きい場合でも可塑状ゲルを地盤中に形成することが出来る。
【０１０１】
地盤中において形成された塊状体は流動性が少ない状態でありながら出来るだけ広範囲に拡大されて大きな塊状固結体を形成する必要がある。このためにはフローやスランプや水粉体比（または、石膏比、石膏の混合物比）が重要であるし、更に硬化発現材比や添加材も重要である。
【０１０２】
硬化発現材比が過大であると、セメント等を主材とするモルタルグラウトの特性が強くなり、水が分離してブリージングが大きくなり、可塑状ゲルになりにくく、かつ脱水によって可塑状ゲルでなく、非可塑性ゲルとなって短時間のうちに固化して高強度固結体を形成する。このため割裂して逸脱するか固化して注入不能になる。
【０１０３】
硬化発現材比が５０％未満、好ましくは１〜４０％、更に好ましくは１〜２０％の間で、最も好ましくは１〜１５％であって、地盤中で可塑性ゲルを経て大きく成長した塊状固化物が形成される。特に硬化発現材比は１〜２０％、或は更に、１〜１０％程度だと強度が低く、地中での可塑状ゲル保持時間が長いため拡大しやすく、又改良された地盤も均等な強度になり密度が上昇した周辺地盤と一体化して耐震性にすぐれる。
【０１０４】
（4）流動性調整剤（Ａ材）
a）アルミニウム塩
さらに、本発明はシリカ系粉状体と、硬化発現材としてセメント、石灰、石膏、スラグ、のいずれか又は複数の一群と、水からなる硬性懸濁液が、可塑性を発現する時間を調整するために流動性調整剤として、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩を含むこともできる。
【０１０５】
この場合、好ましくは硬化発現材比を２重量％以上、５０重量％未満、水粉体比２０〜６０重量％およびアルミニウム比を２．０重量％以下、好ましくは０．１〜１．０重量％、Ａｌ2Ｏ3換算で０．０１〜０．３５重量％である配合グラウトとする。ここで、アルミニウム比とはアルミニウム材／（Ｆ＋Ｃ）×１００［％］である。アルミニウム材は重量を表す。
【０１０６】
なお、上記において流動性調整剤としてゲル化促進剤としてのアルミニウム塩や水ガラスは、シリカ系粉状体、硬化発現材と混合してポンプで地盤に圧入しても良いし、注入管中、或は注入管の近くで合流混合しても良いし、或はシリカ系粉状体と硬化発現材とゲル化促進剤の混合液を注入する過程で更にゲル化促進剤を合流混合して注入しても良い。
【０１０７】
ｂ）発泡剤、気泡剤
流動性調整剤として発泡剤や起泡剤を加えて流動性を上げ、かつ軽量化を図ることが出来る。たとえば、粘土としてベントナイトやさらに高分子系増粘剤すなわちポリビニルアルコールや、カルボキシメチルセルローズ（ＣＭＣ）や、メチルセルローズ等を添加することにより水に対する分散性を抑制し、沈殿を少なくし、ワーカビリティの改善効果或は保水材として又上記主材となる粉粒素材のバインダーとしての役をし、擬似ゲル状にして流動性を保持しながら分散しにくい構造を持つ流動体を形成する。この結果地盤中における脱水を低減し、塊状性の拡大を促進する。
【０１０８】
本発明における二次注入材に用いられる注入材は、セメントベントナイトや、溶液型シリカ固結材を用いた水ガラス系注入材でもよいが、当然、耐久性の優れた固結材が好ましく、水ガラスからイオン交換樹脂またはイオン交換膜により脱アルカリ処理、または酸による中和処理によって得られた水溶性シリカ化合物を主成分とする注入材が好ましい。
【０１０９】
このような水溶性シリカ化合物を主成分とする注入材としては、コロイダルシリカ系注入材（コロイダルシリカに無機塩等の硬化剤を添加してゲル化させる注入材）、活性シリカ系注入材（活性シリカまたは弱アルカリ性シリカにｐＨ調整材および必要に応じて無機塩類を添加してゲル化させる注入材）、およびシリカゾル系注入材（弱アルカリ性〜中性、酸性）が好ましい。
【０１１０】
なお、コロイダルシリカ系注入材の場合には、少量の酸類を添加して固結体のｐＨを下げた方がより耐久性が良好となる。他方、酸性シリカゾルの場合、あるいはコロイダルシリカ、活性シリカ系でも同様であるが、弱アルカリ性懸濁型注入材のｐＨの影響によりゲル化時間が大幅に短縮することがあるので、酸性シリカゾルに燐酸化合物及び／又は金属封鎖剤を含有させたものを用いるのが望ましい。
【０１１１】
このような化合物としては、燐酸、燐酸１ソーダ、燐酸２ソーダ、燐酸３ソーダ、ピロ燐酸ソーダ、酸性ピロ燐酸ソーダ、トリポリ燐酸ソーダ、テトラポリ燐酸ソーダ、ヘキサメタ燐酸ソーダ、酸性メタ燐酸ソーダ等が挙げられる。
【０１１２】
溶液型シリカ固結材のゲル化時間は、対象地盤が極めて粗であり、しかも一次注入材の注入量が少ない場合には、瞬結でも構わないが、通常１〜６０分が好ましく、大量注入する場合には、ゲル化時間が１日以上のものも使用可能である。なお、このゲル化時間は土中ゲル化時間に相当するものであり、溶液型シリカ固結材の型により大きく異なる。例えば、活性シリカ系注入材は、配合液単位でのゲル化時間が数日程度と長くても、地盤に注入するとゲル化時間が土との接触により１日以内ともなり得る。
【０１１３】
本発明の固結材を使用する場合、その注入比率は、注入する地盤の状況により異なるが、可塑状グラウト１に対し、溶液型シリカ固結材１〜５（体積比）の比率とするのが好ましい。
【０１１４】
本発明における可塑状グラウトは単に空隙を填充するのみではなくて、空隙内或いは弱い部分を押し広げることもできる。その際、脱水を伴って非可塑状となり、ついには固化する。
【０１１５】
そのような経過を経て、初めて注入管周りのパッカ効果を有する填充あるいは護岸の吸出し部分の填充とその後の浸透性グラウトの土粒子間浸透、或は、浸透性グラウトの逸脱時の逸脱流路の填充が可能になる。これは流動性可塑状グラウトを用いることにより可能である。以下に本発明に用いる流動性可塑状グラウトを実施例で詳述する。
【実施例１】
【０１１６】
使用材料
(1) フライアッシュ
火力発電所より排出される石炭灰：ＦＡ、シリカ系非硬化性粉状体、
密度１．９〜２．３ｇ／ｃｍ3、粒度分布０．１ｍｍ以下が９０％以上
(2) セメント
普通ポルトランドセメント：ＰＣ、硬化発現材
(3) 硫酸バンド
硫酸アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3＝１７．２％、ゲル化促進剤
(4) 水ガラス
JIS３号水ガラス、ＳｉＯ2＝２９．０％、Ｎａ2Ｏ＝９．０％、モル比３．３、ゲル化促進剤
(5) 消石灰
工業用水酸化カルシウム、ゲル化促進剤および硬化発現材
(6) スラグ
スラグ８０００ブレーン値、硬化発現材およびシリカ系非硬化性粉状体
(7) 石膏
半水石膏、硬化発現材
(8) 焼却灰
ごみ焼却炉より排出される焼却灰、シリカ系非硬化性粉状体
密度２．５〜２．７ｇ／ｃｍ3
(9) ベントナイト
保水材および増粘材
(10) 起泡剤
事前発泡型エア発生剤
【０１１７】
配合例１〜３
フライアッシュ、セメント、水を練り混ぜる。フライアッシュとセメントの配合量は同様にして水の配合量のみを変化させた。このようにして得られた配合例１〜３の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表１に示す。
【０１１８】
【表１】
0004689556.tif 000002
【０１１９】
表１において、ゲル化時間とは配合後可塑性ゲルを呈するまでの時間を云い、テーブルフローがほぼ２０ｃｍとなった時点をゲルタイム（ゲル化時間）とする。又、可塑性保持時間とは静止しておけばゲル状を保持するが、力を加えると流動する状態を呈している時間を云う。配合例３に示すように水粉体比が小さくなると配合液はただちに可塑状となる。よって配合例１，２のように配合直後は流動性のある懸濁液も地盤中に注入される過程で脱水され、配合例３に示す可塑状ゲルとなる。
【０１２０】
表１に示すように同一の硬化発現材比８.０５％で水粉体比が３５％の配合１、水粉体比が３０％の配合２は配合後可塑状ゲルになる迄のゲル化時間はそれぞれ４８０分、３００分を要する。水粉体比が２５％になるとゲル化時間は２分になる。この事は配合時、地盤中に注入される前迄は可塑状に到っていない注入材が地盤中においては、脱水によって水紛体比が３５％から３０％（脱水率約１５％）さらに２５％（脱水率３０％）に低下するにつれてゲルタイムが２分迄減少し、可塑状ゲルとなり、塊状体を形成する。しかもゲル化時では可塑状保持時間は７．５時間であるから、塊状ゲルは拡大しブリージングが小さく、粘性が増大して拡散しにくくなり固化物は大きな強度となる。
【０１２１】
このような特性は従来知られていなかった。即ち、流動性注入材は地盤中に圧入されてから水粉体比が３５％から２５％迄脱水する迄はゲル化に至らず、２５％（脱水率約３０％）になって、２分後には、可塑状ゲルを形成し、その時点での可塑状保持時間は７．５時間であって、圧入がつづくにつれゲル状のまま大きく生成し、更に脱水、或は硬化現象の進行にともない非流動性ゲルとなり、固化する事を物語っている。
【０１２２】
従って、このように注入時点で可塑状を呈していなくても地盤中の脱水によって可塑状になり得る。このような流動性注入液の注入においては配合液を一液のまま注入しても紛状体注入液をＡ液としアルミニウム、水ガラス等のゲル化促進材をＢ液とし、合流注入しようと、或はＡ液を可塑状ゲルとし、Ｂ液を水ガラス等のゲル化促進剤としようと、その手段は問わないで施工する事が出来る。
【０１２３】
配合例４〜６
フライアッシュ、セメント、水を練り混ぜる。水の配合量は同様にしてフライアッシュとセメントの配合量を変化させた。このようにして得られた配合例４〜６の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表２に示す。
【０１２４】
【表２】
0004689556.tif 000003
【０１２５】
表２より、硬化発現材比が大きくなるとブリージング率が大きくなり、可塑状保持時間が短くなって、初期粘性も高くなる。よって圧送において高い圧力が必要となり、又粉体と水が均等に送れず注入管内で詰まりを起こしやすい。或は、ゲル化調整剤を添加するとしても脱水によって急速に水粉体比が低下し、脈状に割裂注入されやすくなる。よって、硬化発現材比は５０％より少なく、好ましくは１〜２０％、さらに好ましくは１〜１５％、最も好ましくは１〜１０％が適している。なお本発明において、ポルトランドやセメントでなくても高炉セメント、アルミナセメント、早強セメント、スラグセメント、その他任意のセメントを用いる事が出来る。
【０１２６】
配合例７，８
表１の配合例１、２に硫酸バンドを添加し、ゲル化を促進させた。ここでゲル化を促進するとは配合後可塑性を呈するまでの時間を短縮し、或はフローを小さくすることを云う。このようにして得られた配合例７、８の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表３に示す。
【０１２７】
【表３】
0004689556.tif 000004
【０１２８】
表３より、硫酸バンドを添加することで、ゲルタイムが短縮されるが、可塑状保持時間はそれ程短縮されず、またブリージング率も減少する。表１の配合例３のようにフライアッシュ、セメント、水の配合においても直ちにゲル化させることも可能であるが、現場における作業性を考慮するとゲル化調整剤を用いた方が効率が良い。ただし、硫酸バンドには強度発現を低下させる性質のあるため、粉体に対して添加量は２．０％以内、好ましくは１．０％以内を用いる。
【０１２９】
可塑性グラウトとしての要因と条件
（１）硬化発現材比
グラウトに含まれる粉体、つまりフライアッシュと、セメントの含有量に対するセメントの含有量：セメント（硬化発現材）重量／｛フライアッシュ（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋セメント（硬化発現材）重量｝×１００［％］
【０１３０】
セメントは硬化発現材であり、かつフライアッシュの可塑材という事も出来る。フライアッシュはセメントと混合することによりポゾラン反応を起こし固結強度を得る。しかし硬化発現材比を大きくすることにつれ、可塑状グラウトとしての特性が低下する。即ち、沈殿してブリージングが大きくなり沈殿したものは流動しにくく可塑状ゲルになりにくいため、硬化発現材比は５０％未満とするが、その好ましい範囲は硫酸バンド（ゲル化促進剤）添加しない場合１〜２０％、好ましくは１〜１５％、さらに好ましくは１〜１０％である。また硫酸バンドを添加する場合は２〜４０％、好ましくは２〜２０％である。
【０１３１】
（２）水粉体比
グラウト中の粉体に対する水の含有量：水重量／｛フライアッシュ（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋セメント（硬化発現材）重量｝×１００［％］
【０１３２】
この値が小さいと可塑状になりやすい。即ち配合後可塑状ゲルになる時間が短くなり、かつフロー値が小さくなる。しかし、水粉体比が小さすぎると作業性を損なうため、その範囲は２０〜２００％、好ましくは２０〜１００％、更に好ましくは２０〜５０％（重量比）とする。
【０１３３】
しかし水ガラスを促進剤として用いる場合は、水粉体比は大きくとることができる。その他、混合条件、環境、また材料により、グラウトの性状は異なってくるため、後に示すブリージング率、フロー値、強度の測定が重要となる。
【０１３４】
（３） 硫酸バンド添加量
グラウト中の粉体に対する硫酸バンドの添加量：硫酸バンド重量／｛フライアッシュ（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋セメント（硬化発現材）重量｝×１００［％］
【０１３５】
硫酸バンドはゲル化促進剤であり、フライアッシュとセメントの流動性ある状態の中に添加すると、ゲル化を促進させ、可塑状ゲルになる時間を早める。ただし、硫酸バンドには固結強度を低下させる作用もあるので、その添加量は２．０％以下、好ましくは０．１〜１．０％とする。
【０１３６】
（４）ゲルタイム
ここでは一般的な水ガラス系グラウトにみられるような固化状となる化学的ゲル化を意味するのではなく、配合後、自重による流動性がなくなり、力を加えると流動する可塑状ゲルとなるまでの物理的ゲル化時間をゲルタイムと表現する。一般の水ガラスを主材とするグラウトと違って、明確なゲル化時間を示すことはできない。よってテーブルフローを用いてその値が２０ｃｍ以下になった時をゲル化とみない、これをゲルタイムとした。
【０１３７】
（５）可塑状保持時間
アスファルト針入度試験方法JIS K 2530-1961に準じて総質量２３０ｇ、先端角度１５度、３６ｍｍの貫入コーンを用いて静的貫入抵抗を測定し、貫入抵抗値が０．０１ＭＮ／ｍ2を越えた時非可塑状ゲルとなって、固結または硬化とみなし、ゲル化から固結に至るまでの時間を可塑状保持時間とした。
【０１３８】
（６）ブリージング率
配合後、グラウトを充分に混合させ、次いで、２００ｍｌメスシリンダにグラウトを入れて静止密閉し、１時間経過後にブリージング水量（上ずみ液）を測定し、次式よりブリージング率を求める。（ブリージング水量／メスシリンダ容量）×１００［％］
【０１３９】
ここでは１時間経過後のブリージング率を示す。１時間経過後のブリージング率が１０％以上の配合では、注入液が分離しやすく脈状または亀裂状に注入されやすい。その後、時間が経過すると更にブリージング率が増大するので、従って１時間経過のブリージング率は１０％以下、好ましくは５％以内の配合が好ましい。図１に、表１，３における硫酸バンドの有無による水粉体比とブリージング率の関係を示す。
【０１４０】
（７）フロー値
フロー試験（JIS R 5201テーブルフロー）に基づき、グラウトに１５秒間に１５回の落下運動を与え、その広がりを測定した。可塑状グラウトとしては約１８〜１９ｃｍが適しているとされているが、本発明ではフロー値が２０ｃｍ以下になる時点で自重による流動性がなくなったものとして、ゲルタイムとした。本発明における流動性注入材は地盤中に注入して加圧脱水によって水粉体比が低下してテーブルフローが２０ｃｍ以下に至る配合が用いられる。
【０１４１】
またシリンダーによるフローは、高さ８ｃｍ、直径８ｃｍの円筒にグラウトを詰め、円筒を取り除いたときのグラウトの広がりを測定するものである。その場合の適切な範囲はおよそ８〜１８ｃｍであり、さらにシリンダーを取り除いた後にテーブルフローと同様の１５回の落下運動を与えた場合はおおよそ１３〜２２ｃｍである。上述のテーブルフローよりも簡易に測定できるため現場などで用いられることが多いが、簡易であるため人為的な誤差が生じる可能性がある。図１２にテーブルフローとシリンダーフローのおおよその関係を示す。
このような配合では、水粉体比が大きな配合でも脱水によって地盤中で水粉体比が２０％以下になり可塑状ゲルから非可塑状ゲルを経て固化する。
【０１４２】
（８）初期粘性
Ｂ形粘度形を用いて配合直後の配合液の粘度を計測した。混合直後は流動性があるため計測できたが、ゲル化すると100000cps以上となり、測定不可となる。図２に、表１、３における硫酸バンドの有無による水粉体比と粘度の関係を示す。
【０１４３】
（９）一軸圧縮強度
配合後、充分に混合したグラウトを直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍのモールドにつめ、静止した状態で１日養生し、一軸圧縮強度を測定した。図３に、表１、３における硫酸バンドの有無による水粉体比と一軸圧縮強度の関係を示す。図３によると、硫酸バンドの添加により強度が低下している。また水粉体比が多いと固結するまでの時間が長くなるため、水粉体比が小さいものよりも強度発現が遅くなる。
【０１４４】
配合例９〜１１
フライアッシュ、セメント、消石灰、水を混合した懸濁液に水ガラスを混合する。このようにして得られた配合例９〜１１の地盤注入材の調製条件および物性値を下記の表４に示す。
【０１４５】
【表４】
0004689556.tif 000005
【０１４６】
（1）消石灰添加量
グラウト中の粉体に対する消石灰の添加量
消石灰添加量／｛フライアッシュ（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋セメント（硬化発現材）重量｝×１００〔％〕
【０１４７】
消石灰はゲル化促進剤であり、セメントと同様フライアッシュと混ぜるとポラゾン反応を起す。ただし、セメントほど固結強度は得られない。ここでは可塑状とするため、その保持時間を有するためのゲル化促進剤として用いた。その範囲はセメント添加量にもよるが３〜１５％が好ましい。
【０１４８】
（2）シリカ濃度
グラウト中のＳｉＯ2量：水ガラスのＳｉＯ2％×（水ガラス重量／グラウト重量）〔％〕
本出願人による実験によれば、グラウトを可塑状、あるいは固結させるためには、その他の材料の配合比率にもよるが、シリカ濃度は０．２〜７．０％とする。ただし３号水ガラスのモル比以下の低モル比水ガラスを用いる場合は３．０〜７．０％が好ましい。勿論、高モル比の水ガラスや粉状水ガラスを用いる事も出来る。また水ガラスと酸を混合してなる酸性水ガラスもゲル化促進剤として用いることができる。この場合も本発明では水ガラスと表現する。
【０１４９】
（3）特性および比較
表４の配合の特徴としてゲルタイムの調製がしやすく、また可塑状保持時間はやや短いが早期強度の発現は顕著であることが挙げられる。よって早期強度の発現を重要視する場合に適している。可塑状グラウトをＡ液として、水ガラス水溶液をＢ液としてＡ液のゲルタイムを短縮させることができる。また、グラウトをゲル化後よく練り混ぜることによって、早期強度の発現は低下するが、可塑状保持時間を長くすることができる。よってゲル化後よく練り混ぜたものを注入することにより長時間の注入を要する目的やインターバル注入により、一度注入した注入ポイントに再度注入をくり返して、注入体を拡大する地盤改良に適している。
【０１５０】
配合例１２，１３
フライアッシュ、セメント、水、ゲル化促進剤を配合し、経時的に可塑状となり、固結する上述の配合例７にさらゲル化促進剤を添加し、ゲルタイムを早めた。ゲル化する前の流動性がある状態の配合例７に、硫酸バンド水溶液、ならびに水ガラスを水で希釈した水溶液を添加した。配合比率は配合例７のグラウトが２０に対し、可塑剤の水溶液を１とした。このようにして得られた配合例１２、１３の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表５，６に示す。
【０１５１】
【表５】
0004689556.tif 000006
【０１５２】
【表６】
0004689556.tif 000007
【０１５３】
（1）配合例１２、１３の特性および比較
可塑状グラウトである配合例７に、水ガラスを水で希釈した水溶液を添加した場合、ゲルタイムは極めて短くなり、また可塑状保持時間も短くなり、強度発現は顕著となる。よって、早期強度の発現を重要視する場合に適している。またＡ液が可塑状グラウトで、Ｂ液が水ガラス水溶液の場合、Ａ液・Ｂ液の混合注入管によって塊状ゲルの形成が容易である。
【０１５４】
配合例１４
フライアッシュ、セメントに、増粘剤としてベントナイトを混合した。その配合例１４の地盤注入材の調製条件および物性値を下記の表７に示す。
【０１５５】
【表７】
0004689556.tif 000008
【０１５６】
配合例１５
フライアッシュ、セメントに細骨材（山砂）を混合した。その配合例１５の地盤注入材の調製条件および物性値を下記の表８に示す。
【０１５７】
【表８】
0004689556.tif 000009
【０１５８】
配合例１６
フライアッシュとセメントを泥水で混合した。その配合例１６の地盤注入材の調製条件および物性値を下記の表９に示す。
【０１５９】
【表９】
0004689556.tif 000010
【０１６０】
（1）水粉体比
グラウト中の粉体に対する水の含有量：水重量／（フライアッシュ重量＋セメント重量＋ベントナイト重量、細骨材重量、粘土重量）×１００〔％〕
ここではフライアッシュとセメント以外の粉状体にゲル化調整剤としてベントナイト、細骨材を用いた。また混合水として粘土を含む泥水を使用した。これらゲル化調整剤はグラウト中の粉状体とみなした。  
【０１６１】
（2）配合例１４の特性および比較
増粘剤としてベントナイトを添加したものは、グラウトの粘性が上がるため同量のセメントのみを用いたときよりも早く可塑状となる。しかし、ベントナイトを添加することでセメントの添加量を減らすと固結強度が低下するので、ＰＣ添加量は３％以上として、ベントナイトは増粘剤として用いることによって流動性を調整する事ができる。硬化発現材比は５０％未満、好ましくは１〜２０％、水粉体比は２０〜１５０％が好ましい。
【０１６２】
（3）配合例１５の特性および比較
フライアッシュ、セメントに増量材として細骨材（山砂）を混合することができるが、細骨材が多いとブリージング率が大きくなる傾向があるので、よって細骨材添加量８０％以下が好ましい。また硬化発現材比は５０％未満、好ましくは１〜２０％、水粉体比は２０〜１５０％が好ましい。
【０１６３】
（4）配合例１６の特性および比較
フライアッシュとセメントを泥水で混合したものは、泥水に含まれる粘土により増粘され、かつ流動性や保水性が向上するため、増粘材、または流動化材、または保水材としての効果があり、土中における可塑状ゲルの拡大に効果がある。よって泥水中に含まれる粘土の含有量によりグラウトの性状を調節することができる。硬化発現材比は５０％未満、水粉体比は２０〜１５０％が好ましい。
【０１６４】
配合例１７、１８
エア発生剤として事前発泡型の起泡剤と事後発泡型のアルミニウム粉末をフライアッシュとセメントのモルタルに混合した。その配合例１７、１８を表１０、表１１に示す。エア発生剤は固結体の密度を小さくする事の他に流動性を向上させる効果がある。
【０１６５】
【表１０】
0004689556.tif 000011
【０１６６】
【表１１】
0004689556.tif 000012
【０１６７】
（1）流動性調整材：起泡剤添加量
グラウト中に含まれるセメントに対する起泡剤の含有量を起泡剤重量／（セメント重）×１００〔％〕とすると
起泡剤添加量は０.５〜１．５％（対セメント重量比）が好ましい。
【０１６８】
（2）流動性調整材：アルミニウム粉末添加量
アルミニウム粉末はセメント等のアルカリに反応して水素ガス（起泡）を発生する。グラウト中に含まれる粉末に対するアルミニウム粉末の含有量をアルミニウム比：アルミニウム粉末重量／粉状体重量×１００〔％〕とするとアルミニウム比０．０１％程度が効果的である。
【０１６９】
（3）配合例１７、１８の特性および比較
エア発生剤には固結体の密度を小さくすることの他に流動性を向上させる効果がある。
【０１７０】
配合例１９、２０
本発明の注入材の主材となるシリカ系非硬化性粉状体として、焼却灰、火山灰を使用した。焼却灰はフライアッシュと１対１の量で配合し、火山灰はフライアッシュと１対３の量で配合した。このようにして得られた配合例１９、２０の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表１２，１３に示す。
【０１７１】
【表１２】
0004689556.tif 000013
【０１７２】
【表１３】
0004689556.tif 000014
【０１７３】
（1）水粉体比
グラウト中の粉体に対する水の含有量：水重量／（フライアッシュ、焼却灰、火山灰、（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋セメント重量）×１００〔％〕
ここでは硬化発現材とフライアッシュ以外の非硬化性粉状体として焼却灰、火山灰を用いた。その他にも現場発生土や珪砂等を用いることができる。
【０１７４】
（2）配合例１９、２０の特性および比較
表１２の配合例１９と、表１の配合例３を比較すると、焼却灰を混合した配合例１９の方がブリージング率は減少し、フロー値が小さくなった。また表１３の配合例２０と、表１の配合例１を比較しても同様の結果が得られた。焼却灰や火山灰を混合すると、フライアッシュのみの場合よりも流動性を失いやすく、また強度発現も低下する傾向にあると考えられる。ただし可塑状保持時間は長いため、これとゲル化調整剤を混合することで流動性や固結強度の調整が可能となる。硬化発現材比は５０％未満、好ましくは１〜２０％、水粉体比は２０〜１５０％が好ましい。
【０１７５】
配合例２４
本発明の注入材の主材となるシリカ系非硬化性粉状体としてスラグを使用し、セメント、水と混合する。このようにして得られた配合例２１，２２の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表１４に示す。
【０１７６】
【表１４】
0004689556.tif 000015
【０１７７】
（1）水粉体比
グラウト中の粉体に対する水の含有量：水重量／（スラグ（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋セメント重量）×１００〔％〕
【０１７８】
（2）配合例２１、２２の特性および比較
主材として、フライアッシュを使用した場合とスラグを使用した場合を比較すると、スラグの方がセメントとの反応が良好であり、配合例２と比較すると、硬化発現材比は同様で、水粉体比が倍になっているにもかかわらず、ゲルタイムは早く、また強度発現も顕著である。これにゲル化調整剤を加えることも可能である。ただしスラグ、セメント、水のみの配合でも強度発現が急速であるため、ゲル化調整剤に促進剤を用いた場合、硬化が促進し可塑状保持時間が短くなることが考えられる。硬化発現材比は５０％未満、更には１〜２０％、また水粉体比は２０〜１５０％、更には３０〜８０％が好ましい。
【０１７９】
配合例２３，２４，２５
硬化発現材として消石灰、スラグ、石膏を使用し、フライアッシュ、水と混合した。このようにして得られた配合例２３，２４，２５の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表１５，１６，１７に示す。
【０１８０】
【表１５】
0004689556.tif 000016
【０１８１】
【表１６】
0004689556.tif 000017
【０１８２】
【表１７】
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【０１８３】
（1）硬化発現材比
グラウトに含まれる粉体の含有量に対する硬化発現材の含有量：硬化発現材重量／（フライアッシュ（シリカ系非硬化性粉状体）重量＋硬化発現材重量）×１００［％］
それぞれ硬化発現材として消石灰、スラグ、石膏を使用したので、硬化発現材重量とは消石灰添加量、スラグ添加量、石膏添加量を意味する。
【０１８４】
（2）配合例２３の特性および比較
硬化発現材として消石灰を用いた場合、セメントと同様フライアッシュに添加するとポゾラン反応を起こすが、この反応は非常に緩慢であるため可塑状にはなるが、固結には時間がかかり、また充分な固結強度を得るためには数週間かかる。よって消石灰は硬化発現材よりも増粘材として有効である。よって配合例９，１０，１１のようなセメントとの併用やゲル化促進剤と混合することにより優れた効果が期待できると考える。
【０１８５】
（3）配合例２４の特性および比較
硬化発現材としてスラグを用いた場合、セメントよりも若干早くゲル化し、可塑状保持時間は長くなるが、セメントに類似した結果となる。よって、ゲル化調整剤を混合することでゲル化時間、流動性の調整が可能となるが、同量のセメントを混合したときよりもスラグの場合、強度発現が遅れるので強度低下作用があるゲル化調整剤を多量に混合することは好ましくない。
【０１８６】
（4）配合例２５の特性および比較
硬化発現材として石膏を用いる場合、石膏は反応が早いため可塑状にもなりやすいが、
強度発現も早いため可塑状保持時間が極めて短くなる。よって遅延剤等を用いることにより、ゲル化時間を調整することが好ましい。或は早急に強度を高めたい場合、促進剤の使用も可能である。
【実施例２】
【０１８７】
本発明の特徴である塊状固結体（球状固結体）の造成について、野外注入実験を行った。配合液は表１８の配合を用い、対象とした地盤はおよそＮ値が７、相対密度が４０％、細粒分含有率が２０％未満である砂質土地盤である。比較例として従来の水ガラス系懸濁型瞬結配合（以下、瞬結配合）の比較例１、３は瞬結配合（ゲル化時間１０秒、可塑状保持時間なし）であり、比較例２はＬＷ（ゲル化時間１分、可塑上保持時間なし）、比較例４はセメント系注入材（ゲル化時間数秒、可塑状保持時間なし）である。比較例１、比較例２、比較例３、比較例４の配合はそれぞれ表１９、表２０、表２１、表２２に示す。又実施例１の配合例を用いた実施例を表１８に示す。配合液の混合と可塑状ゲルの生成と圧入状況についても区分をＡ〜Ｆに示す。掘削調査における固結状況をＩ〜VIに示す。
【０１８８】
表１８より区分Ａによる圧入ではシリカ系非硬化性粉状体、カルシウム系粉状硬化発現材、水からなる懸濁液および可塑状ゲル、或はゲル化調整剤を混合し可塑状ゲルとしてそのまま設定圧力で圧力不能になる迄圧入した場合、可塑状ゲル化物によるほぼ球状の固結体を形成する。ゲル状塊状体の成長は可塑状保持時間が長く強度が大きくない水粉体比、硬化発現体比配合が大きな塊状体をつくる。
【０１８９】
区分Ｂによる圧入では、混合後、可塑状ゲルにならないうちに注入を開始して注入過程中で可塑状ゲルに到り、そのまま設定圧力で注入不能になる迄圧入した場合、形状が不定形になるが、注入対象範囲内に塊状固結体を形成した。これは圧入初期において流動性が充分ある配合液が地盤の圧入抵抗の小さく弱い方向に圧入され脱水と共に流動性が低下し、更に可塑状になった注入材が圧入されて塊状体が拡大して固化したものと思われる。この場合、球状体でなくとも弱い部分を中心に締固めたものであるから、改良効果は充分得る事が出来る。
【０１９０】
区分Ｃによる圧入では混合後、そのステージの圧入が完了する迄は可塑状ゲルには至らないが、圧入時間と共に圧力が上昇し最終的に注入量がゼロになって注入が不能になったもので、掘削結果の調査では注入初期では流動性が大きいため、一部受持ち範囲外迄脈状に割裂注入されるものの、地盤中で脱水によって流動性が失われ受持ち範囲内で可塑状ゲルの形成と共に塊状ゲルが大きく成長し、周辺地盤を圧縮強化する効果が得られる。
【０１９１】
区分Ｄによる注入では、ゲル化液可塑状保持時間のない通常の水ガラスグラウトであってゲル化と共に圧力は上昇するが、更に注入すれば脈状に割裂して受持ち範囲以外迄逸脱して脈状に固結する。このため対象地盤を高密度化する効果は殆どない。
【０１９２】
区分Ｅによる注入では、一般の可塑状を呈さない配合液であって注入中に初圧のまま圧力上昇を示さず、注入対象範囲外へ逸脱して改良効果は殆ど生じない。
【０１９３】
区分Ｆによる圧入では、地盤注への注入時点においてすでに流動性が殆どないから注入管吐出口から地盤に吐出されるとすぐに吐出口の外側で脱水が生じ、吐出口の内側の注入材が脱水し、更に加圧するにつけ注入管内の注入材の脱水が注入管内の上方に及び、ついには注入管全体が固化して注入不能に陥る事がわかった。
【０１９４】
これが流動性の少ない可塑性グラウトを地盤中に注入すると、いくらポンプ圧を上げても注入不能になり、亀裂注入も生じないという現象が生ずる理由でもある。
【０１９５】
区分Ａ，Ｂ，Ｃにおいては、注入後の掘削調査において固結体の体積と注入量を測定したところ、その脱水量はほぼ３０％以内であった。これより上記流動範囲の注入材を注入不能になる迄加圧脱水して地盤注に圧入すれば、脱水率がほぼ３０％以内で流動不能な塊状ゲルが地盤注に形成される事がわかった。
【０１９６】
これらの現象も含めて種々の野外圧入実験より、該注入液の注入時の配合液が注入時点で可塑状ゲルに至っているか、或はその時点では可塑状ゲルになっていなくても注入中に地盤に注入される前の段階で、可塑状ゲルに到るか、或は配合液から３０％以内の脱水によって可塑状ゲルが注入中に形成されるように配合を設定すれば地盤中で塊状ゲルが形成されることがわかった。
【０１９７】
実施例２は、Ｎ値が１０以下の地盤における改良効果の例である。例えば具体的には配合例３の場合、配合後５分間混合し毎分吐出量５ｌ／ｍｉｎ、初期圧力１．０ＭＮ／ｍ2、最径圧力３．０ＭＮ／ｍ2、注入速度がゼロになり不能になった。全注入量が５０ｌ圧入した掘削調査の結果、ほぼ３５ｌ（脱水率３０％）の塊状ゲルが形成されている事がわかった。
【０１９８】
可塑状の圧入工法の改良効果は、地盤中で流動性の低下する可塑状ゲルの圧入であるから、ポンプ圧で圧入出来る範囲のゆるい地盤が対象となり、通常Ｎ値が１５以下、最も好ましくはＮ値が１０以下の軟弱地盤である。しかし、液状化防止や基礎の補強にあってはＮ値が１５以上、或は２０以上の地盤を更に改良する必要がある。このような地盤条件と目的では本発明者はいくつかの野外注入試験で実験２の区分Ｂ，Ｃによる手法がきわめて効果的である事がわかった。
【０１９９】
このような地盤では配合３をＡ区分のように注入した場合、注入後１ＭＮ／ｍ2から２分以内に注入圧を３ＭＮ／ｍ2に上昇し圧入が困難になって、例２の配合を３時間混合後、毎分吐出量５ｌ／minで初期圧力０．１ＭＮ／ｍ2で注入したところ、５分後１．０ＭＮ／ｍ2となり更に最大圧力２．０ＭＮ／ｍ2を限界圧として全注入量が５０ｌになるように圧入した。同塊状固化体の先行部に一部亀裂が認められ、中心部側が亀裂を中心に大きな厚さの塊状固化体が形成された。
【０２００】
これより注入時に可塑状ゲルの状態の圧入はＮ値が１５以内でも地盤中で可塑状ゲルが、成長し拡大するが、地盤のＮ値が１５以上になると可塑状ゲルのまま圧入しつづける事が困難となる。しかし、注入初期において可塑状ゲルでない状態の配合液を地盤に注入する事によりＮ値が１５以上の大きな地盤でも脈状に亀裂を形成しながら割裂し、脱水可塑状ゲルになると、流動性が低下し亀裂中でゲルとなり、そのゲルを中心に塊状ゲルが拡大して大きな塊状ゲルに成長する。この球状体ではないが、受持ち範囲内で周辺地盤の密度を上昇させ、地盤の高強度化が可能になる。
【０２０１】
このような結果は、注入初期において流動性のよい溶液型グラウトを注入して亀裂注入を行ってのち、可塑状ゲルの圧入にきりかえて注入する事によって可塑状ゲルを圧入するには地盤密度が高いか、地盤改良を必要とする地盤改良のためにきわめて効果的な手段である事を見出した。
【０２０２】
従来のセメントグラウトやＬＷグラウトのみでは単に脈状に逸脱するのみであるが、途中で可塑状ゲルに到る注入材或は可塑性ゲル状の注入材の圧入を行う事により、可塑状ゲル圧入工法の適用範囲が飛躍的に拡大する事がわかった。
野外注入実験
【０２０３】
【表１８】
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【０２０４】
上記における固結状況の説明
掘削調査における固結体の形状
Ｉ      直径３０〜７０ｃｍのほぼ球体の大きな塊状固結体形成
II      形状が球状でなく不定形であるが、直径２０〜５０ｃｍ塊状固結体形成
III     一部の先端部は注入範囲外迄脈状もみられたが、受持範囲内で直径２０〜５０ｃｍ塊状固結体形成
IV      厚さ１〜１０ｃｍの脈状注入範囲外へ逸脱
Ｖ      厚さ１〜５ｃｍの脈状注入範囲外へ逸脱
VI      注入孔の大きさの固結体のみ
【０２０５】
【表１９】
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【０２０６】
【表２０】
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【０２０７】
【表２１】
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【０２０８】
【表２２】
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【実施例３】
【０２０９】
本発明における図４に示す試験施工による研究の結果、以下のように注入設計することにより地盤強化効果を得ることが判った。
【０２１０】
図４において注入間隔は０.５〜３．０ｍとする。改良率は５〜４０％とする。ここで改良率とは１注入孔の分担改良面積１ｍ2当りに換算して固結塊の断面積に相当し、改良率５〜４０％とは０．０５〜０.４ｍ2を意味する。又、この改良率は改良対象地盤のＮ値と改良目標Ｎ値から１孔当りの受持面積のうちの間隙の減少量が算出され、その減少量がゲル化物に置き換えられる面積に対応することから算出される。
【０２１１】
以下、表２３に本発明における地盤強化として有効な設計例を示す。これは実施例２で砂地盤にて行った実験例に基づくものであり、注入配置は図４（ロ）に示す正方形配置、注入間隔は１ｍ、２ｍ、また改良率は５％、１０％、１５％、２０％である。
【０２１２】
【表２３】
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【実施例４】
【０２１３】
複数の流路をもつ二重管ロッドを用い、その流路から一次注入に可塑状ゲルを注入し、他方の流路から二次注入に溶液型シリカグラウトを用いる方法を図５に示す。
【０２１４】
本発明において、二次注入材は一次注入材よりも浸透性が良ければよく、地盤状態によって浸透出来る。例えば、溶液型シリカグラウトの外に懸濁型の可塑状を呈さないセメントグラウト、超微粒子セメントグラウトでも良い。又、可塑状グラウトであるが、一次注入材よりも浸透性の高い物ならば良い。
【０２１５】
（1） 薬液
一次注入材には実施例の配合２を用い、二次注入材は溶液型非アルカリ性シリカグラウトを用いた。この、溶液型非アルカリ性シリカグラウトは水ガラスをイオン交換により脱アルカリして得られる活性シリカ（ＳｉＯ2濃度４ｗｔ％）をベースとし、それに水ガラスと酸（リン酸）によって所定のシリカ濃度６％とｐＨ４．０に調整した酸性シリカ溶液である。ここで、二次注入材として水ガラスと酸を加えて水ガラスのアルカリを除去して得られた酸性シリカゾルからなる酸性シリカ溶液を用いてもよい。
【０２１６】
図５において、所定深度まで削孔した後、一次注入材として可塑状ゲルを注入管周りの空隙と地盤の粗い部分に注入する。続いて、二次注入材として溶液型シリカグラウトを注入し、地盤の細かい空隙に浸透し、地盤を強化する。注入管を引き上げ次のステップを同様に繰り返した。
【０２１７】
１ヵ月後、掘削したところ柱状に浸透注入されており、シリカ溶液の固結体（サンドゲル）の強度を測定したところ、０.４ＭＮ／ｍ2であった。又、可塑状ゲルの固結体を測定したところ１．２３ＭＮ／ｍ2であった。
【０２１８】
結果より、地盤中に注入した一次注入材の可塑状ゲルは、ミキサー内での配合では水粉体比が３０％でゲルタイムが３００分である為、ゲル化に時間を要し、また、可塑状保持時間も１１時間あることから流動性を長時間保ち、ポンプからの送液が可能であるが、地盤中に注入され後続の注入材により地盤中で圧密され、脱水されることで、水粉体比が低下し、配合例３を経てゲル化する。そのため、地盤中に注入された可塑状ゲルはゲルタイム及び可塑状保持時間が短くなり、水粉体比が低下することで固結強度が上がり、可塑状ゲルの実験値での強度より高く、実際の水粉体比よりも低い配合での固結強度となる。また、二次注入材として溶液型シリカグラウトを用いることで、地盤中の細部まで注入される。
【０２１９】
実際の施工において、地盤の特性、及び期待強度により一次注入と二次注入の組み合わせは、上記に示した一次注入に可塑状グラウト、二次注入に溶液型グラウトの組み合わせの他に、一次注入に可塑状グラウト、二次注入にスラグ、セメントベントナイト等を配合した懸濁型グラウトを用いてもよい。
【０２２０】
また、地盤に粗い空隙が多く、地盤を強固に改良する場合、一次注入に可塑状グラウトを用い、二次注入には一次注入より流動性の高い可塑状グラウトを用いることもできる。このとき、一次注入材、二次注入材の流動性の調整には、流動性調整剤として硫酸アルミニウム、水ガラス、スラグ、ベントナイト、石膏、等を用い、ゲル化時間及び可塑状保持時間を調整することで、地盤への浸透性を変化させることができる。尚、上記において可塑状ゲルは配合例２をＡ液として、流動性調整剤をＢ液として合流した上で、一次注入の注入管経路に相液してもよい。
【実施例５】
【０２２１】
地盤中に圧入し、土粒子を周辺に押しやって塊状に固結しながら周辺土砂を押しやって地盤強化を図る、重ね合わせて注入方法を示す。このような可塑性注入材の注入に当たり、初期注入圧力を低くして先行注入物の脱水を図りながら注入圧力を段階的に高め、或は、最初流動性の大きな可塑状グラウトを注入し、続いて流動性の低い可塑状グラウトを圧入することにより、流動性の大きな可塑状グラウトを細かい空隙に押し込むことにより、水流や水圧に耐える厚い固化層を形成し得る。
【０２２２】
あるいは、注入と中断を繰り返して間欠的に加圧しながら注入し、これにより可塑性を呈するゲル化物の土粒子間浸透と地盤の割裂による逸脱を防ぎながら土粒子を周辺に押し広げて、地盤の密度を増大させながら固結してもよい。或は、矢板や、護岸の欠損部に流動性の低い可塑状グラウトを少しずつ押し広げながら圧入して脱水と共に非可塑状を経て固化に至らしめることができる。（図６（a）、（b）、（c））
しかも、この注入は複数の注入ポイントからの同時注入方式、別の注入ポイントへの切り替え注入、即ち図６(b)のような連続注入方式、１つの注入ポイントから他の注入ポイントに移行して注入してから再び戻ってきて繰り返し注入するインターバル注入方式、またはこれら方式の組み合わせで行われる。
【０２２３】
さらに、本発明にかかる地盤注入材は複数の注入ポイントから注入して注入ポイント間の地盤を拘束し、注入管間の地盤密度を増大して地盤を固結することもできる。このような効果を期待出来るのは複数の注入管を０.５ｍ以上３ｍ以内の間隔で地盤に設置するのが望ましい。この上で、同一注入孔から或は別の注入孔から浸透性注入材を注入して、全体を一体化した注入を行うことができる。
【０２２４】
上述の注入は例えば次の（a）、（b）、（c）に示す注入管を用いて行われる。
（a）先端部に削孔部又は吐出口がある注入管。
（b）軸方向に複数の吐出口を有する注入管を用いて注入する。
（c）外管に少なくとも一つの袋体パッカを備えた注入管。
【０２２５】
軟弱地盤等の強度を大幅に向上させるために、多量の可塑性ゲルを一度に過大の量を地盤中に形成すると、地盤表面に隆起が生じたり、側方向に地盤を破壊し、逸脱して当該地盤の強度が設定通りに向上しない事態が生じやすい。このため本地盤注入材の特性を生かし、注入初期には低吐出量で注入し、徐々に注入圧力を上げて所定の注入圧の範囲で圧入しつづけて注入量の増大をはかるのが望ましい。注入前の地盤の強度（Ｎ値等）注入深度（上載圧）注入圧力、注入量、１本当りの受け持ち面積から注入後の改良強度を把握出来る。
【０２２６】
或は更に、地盤変位を加味すれば更に正確となる。又注入中は流動性があり、注入を停止すると、流動性が停止してゲル化或は加圧脱水して擬固状態が現出することから、対象注入土層に少量ずつインターバル方式（時間の間隔をあけて注入する）で反復注入して擬固せしめ、注入された地盤を破壊することなく圧密し、排除された水分は周辺の土粒子間に分散させ、地盤側方に対する圧密と脱水を行い、ゲル化物による固結径を大きくし、或はこれらのグラウトを一定のタイムラグ（時間差）をもって注入する事も効果的である。
【０２２７】
例えば、縦方向の注入にあっては、インターバル方式により回を重ねて、注入を行い、先行して注入された地盤注入材に対し、重ねて、該地盤注入材を圧入して、当該地盤を割裂する事なく、地盤注入材を反復的に圧入することにより、当該地盤の側方に対する圧密脱水を行い、地盤強化が行わる。
【０２２８】
或は，当該地盤の所定エリアに所定数の削孔を形成し、各削孔に対し、地盤注入材は所定タイムラグを介し、一か所で設計量を一挙に地盤注入材の注入が行われないように、設計注入量をいくつかに分割して注入することも出来る。
【０２２９】
このようにして各削孔の可塑性グラウトを相互に所定タイムラグで各土層、又は、ステージ毎にインターバル方式により注入し、先行して注入した可塑性グラウトが周辺地盤を圧密し、又は、自ら、又は、注入液が脱水することをもって、追い討ち的に重ね注入をすることにより、当該所定数の多数の削孔内に注入する地盤注入材が各削孔の地盤に対し土層又はステージ毎に、同様に側方に圧密脱水作用を行い、強度をアップし、全体的に変位を抑制し、当該所定エリアの地盤の強度を増強する事が出来る。
【０２３０】
例えば、所定深度まで先端に吐出口のある注入管を挿入し、注入管の引き上げステップを非可塑状ゲルになる前の可塑状ゲルの範囲内に吐出口が位置するようにステップアップしながら可塑状ゲルの塊状体を拡大せしめて圧入する。
【０２３１】
更には、削孔に挿入する注入管に袋体を地表面近くの領域にセットし、内部に懸濁型グラウトを圧入して袋を周辺に膨張させて周辺地盤を圧密することにより、地表面に可塑性注入材を逸脱する事なく地表面を改良し、かつ該袋体より下方から本地盤注入材を圧入する事により、該袋体硬化体に対する可塑性ゲルの乗り越えがなく、該袋体による拘束効果により地盤の隆起等の変位がなく、地盤脱水作用による強度が全体に、及び、強度向上が全領域的に図れるようにする事が出来る。
【０２３２】
この場合、袋体の設置領域は地表面に近い深度、例えば３ｍ範囲（特に１．５ｍ範囲）内にあるようにするのが好ましい。なぜならこの領域は可塑状ゲルといえども地表面に逸脱しやすいからである。又、同じ理由でこの地表面に近い領域には注入孔を密に設置することにより地表面の圧縮の均等化を図り、かつ地表面隆起を防ぐ事が出来る。なぜならば地表面に近い深度例えば３ｍ以内（特に１．５ｍ以内）の領域では一本の注入孔から多量の注入を行うと、土被りが少ないために地表面に逸脱しやすく、かつ地盤隆起を起こしやすいからである。
【０２３３】
従って、この領域は注入孔を深度の大きい領域よりも密にして、一本当りの注入量を少なくする事によって、地表面付近を均等に強化出来る。又、地表面の地盤改良は上載圧が少ないために地盤隆起を起こしやすく、地盤隆起は地表面数ｍ径に及ぶ。従って、注入する注入孔を隣接する注入孔へ移行するのではなく、地盤隆起の影響範囲外の注入孔に移行して注入し、地盤隆起が治まった時点で隣接する注入孔の注入を行うのが望ましい。
【０２３４】
又、地表面に近い領域においては上部から下方に注入ステップを移行して本地盤注入材を圧入して地表面付近の地盤を圧縮してから改良地盤の最下部まで注入管を挿入し、下部から上方に注入ステップを移行して注入することにより、地表面の地盤隆起を低減して、或は上部の拘束効果により、それより下の確実な改良が可能になる。
【０２３５】
更に、本地盤注入材の当該地盤に対する注入において、土中水分が排除されるように、排水用のドレーン材を併設して、間欠的（時間をあけて注入する）な排水効果（注入を中断している間に脱水する）による地盤の側方圧密脱水効果を促進させ、或は可塑性注入材の脱水を促進する事が出来る（このドレーン材の適用は粘性土層の地盤強化に適している）。
【０２３６】
或は排水管を設置して地下水を排除し、当該圧密による速度を向上させるようにする。なお注管側面に吐出口の他に吸水口を設ける事によって吐出口から注入材を圧入しながら吸水口から注入材の過剰水や土中水を注入圧で吸い上げてドレーン効果を可能にする。
【０２３７】
更に地盤の隆起等の変化を計測するためにレーザー等のセンサーにより、リアルタイムで当該変化を測定し、地盤の圧縮量を把握し、或は、当該変化が設計的に異常を生じた時には、即応的に可塑性グラウトの注入を調整し、或は、注入装置の制御装置を介し、注入量や注入深度の変更を行い、或は注入液の比重や注入量やインターバル時間等を自動的に切り換え的に調整して、所定変位を超えないうちに他のステージに移行し、設計通りの圧密脱水による地盤強度の向上が確実に行うことが出来、上記地盤の変位測定は地表面における地盤隆起の測定の他、ストレンゲージを張った計測棒を地盤中にセットして測定方向への地盤の部位の変化を知ることが出来、又、地盤中に間隙水圧計を設けて、圧密脱水状況を把握することが出来る。
【０２３８】
この発明は、本地盤注入材を注入管から軟弱地盤に低速で圧入すると、注入圧力を加えている間は流動性を呈する可塑性ゲルが塊状ゲルの範囲を拡げるが、地盤中の注入材の先進部では注入圧力による周辺土粒子への脱水によってグラウトの含水量が低減して流動性が失われ、可塑状ゲルから非可塑性ゲルになる。このようにして注入孔間の土の密度が増大して地盤の強度が増加し、地盤を強化する。注入孔間隔は上質や目標改良度や土かぶりの大きさに応じ０．５〜３．０ｍが有効である。
【０２３９】
次に、本発明を図６に従って説明すれば以下の通りである。この場合の注入は図６(a)のようにロッド注入管を用いて下から上、又は上から下に順次注入する。或は二重管ダブルパッカ注入外管を設置し内管から複数の吐出口を経て注入してもよい。この場合は地盤における可塑状ゲルが非可塑状ゲルになる前の状態になっている範囲にその吐出口が位置するようにステージが移動するようにするのがゲル化物を拡大する上に好ましい。
【０２４０】
図６(b)、(c)はインターバル方式の基本的態様を示すものであり、所定の軟弱地盤３、同様に在来態様同様の形式により所定ピッチの横方向に介して削孔４を所定深度に形成し、注入管９を該削孔４に挿入し、地上の図示しない注入装置から懸濁型の可塑性グラウトを所定のタイムラグでインターバル方式により、注入管９の所定ステージに変換しながら、連ねながら注入し、又、所定ステップアップ、或はステップダウンを介し、反復して、注入を地盤３のゾーンごとに反復して追い討ち式に行っていく。この場合、注入管は注入管ロッドを用いてもよいし、注入外管内に注入内管を挿入して注入ステージを移向して注入してもよい。
【０２４１】
この場合、各サイクルに於ける注入は注入初期にあっては逸脱しないように低圧で注入し、地盤３内の排水を行いながら、或は注入液の脱水を行いながら注入し、所定タイミングの後、圧送を停止すると、前述の如く流動性を失って経時的に固化し、後注入する地盤注入材は先行して形成されている可塑状ゲルを内側から側方向に押しやり、上側の地上方向には逸脱せず、追い討ち的に横方向に重合する方式で注入され、側方地盤の圧密脱水を図り、注入部位の外用部に於ける脱水が図られて可塑状ゲルの硬化物による硬化帯が形成され、後注入の地盤注入材による可塑状ゲル化物が重なって大きな塊に増大していく。
【０２４２】
この場合、地盤３の所定エリアに対し、横方向所定間隔で設定数多数の削孔４を形成させ、各削孔に対し、各別個に注入管９を挿入し、所定タイムラグでバルブ５、ポンプを介し而して注入装置に接続し、本地盤注入材をコンピューターを有するコントローラー６により所定のプログラムを介して、削孔４に対する注入タイミングをコンピューターを介してずらして、横方向に並列的に形成された削孔４に対し、バルブ５、コントローラー６を介して所定タイムラグで、インターバル方式により、本地盤注入材を注入して地盤の相隣る削孔４の側方地盤の全領域的な圧密脱水を行って、結果的に全領域的な地盤の強度の向上を図ることが出来る。
【０２４３】
すなわち、改良地盤は注入孔を介し、一度に多量の本地盤注入材を圧入すると、周辺土が充分な範囲を圧密する前に破壊したり、地盤隆起したりしてしまう。しかし、全注入量を分割してインターバルで圧入すると、可塑性であるがために注入の中断により流動が停止し、その位置に保持され、その周辺土は圧密脱水される時間と、可塑性グラウトの脱水の時間が与えられ、順次塊状可塑性ゲルによる固結体の大きさが成長し、柱状固結体とその柱状固結体にはさまれた密度の増加した複合地盤となる。
【０２４４】
もちろん、当該態様にあっては、所定のインターバル方式をとることにより、所定タイミングで全削孔４を一巡した後は、初期の削孔４に戻ることが可能であり、該管のインターバルの本地盤注入材の注入において、形成された可塑状ゲルの塊状体は固化し、地盤３に対する圧密状態を維持する。即ち、改良地盤は注入孔を介し、所定の領域に一度に多量の本地盤注入材を圧入すると、周辺土が充分の範囲を圧密する前に破壊してしまうが、全注入量を分割してインターバルで圧入すると、可塑性であるがため注入の中断により流動が停止し、その位置に保持され、その周辺土は圧密脱水される時間と、可塑状ゲルの脱水の時間が与えられ、順次塊状可塑性ゲルによる固結体の大きさが成長し、柱状固結体とその柱状固結体にはさまれた密度の増加した領域の複合地盤となる。
【０２４５】
このため、注入圧力は地盤隆起に作用するよりも側方向への圧密作用が生ずる。尚、削孔４の軸方向上方向には所定タイムラグで注入する可塑状ゲルの機能により、変位が垂直方向よりも水平方向に起こり易く、従って、地盤３の上方への隆起は避けられる。
【実施例６】
【０２４６】
図７、図８は流路に一次注入材の可塑状ゲルを注入し、他方の流路から二次注入材として溶液型シリカグラウトまたは、懸濁型グルウト、またはゲル化時間、可塑状保持時間が一次注入より長い可塑状グラウトを注入することができる。一次注入材の可塑状ゲルは注入外管周りの空隙、及び注入ステージの粗い部分の粗詰めを行い、二次注入材は地盤中の細かい部分に浸透する。外管ゴムスリーブは間隔をあけて設けることで、深度の深いところから浅い部分に段階的に注入することが可能である。
【０２４７】
また、二次注入材が逸脱し、上部への逃げ道を作る場合、従来は、二次注入材の固結を待つため、一日程度注入を中止し、逃げ道の二次注入材が固結した後、注入を再開したが、本発明では一次注入材の可塑状ゲルに切り替えて注入することで、容易に逃げ道を塞ぎ二次注入の逸脱を防ぐ事ができ、一次注入材の固結を待たなくても再度注入でき、工程を短縮でき、かつ二次注入材を地盤中に確実に浸透させることができる。
【０２４８】
図７においては可塑状グラウトを一次注入後、浸透性シリカグラウトを二次注入することを繰返しながら、注入内管を引き上げていく。又、二次注入材が注入中に地表面に逸脱した場合、一次注入材を注入すれば、二次注入材の逸脱流路を閉塞して逸脱を防止することができる。
【０２４９】
図８では、一次注入材を注入後、二次注入材を注入することを、注入ステージを引き上げながら繰り返す。或いは、二次注入を注入中に地表面に逸脱したら、一次注入材を注入して二次注入材の逸脱流路を閉塞する。
【実施例７】
【０２５０】
流動性を変化させながら注入する方法
流動性可塑状ゲルの流動性を変化させながら、地盤条件に合わせて注入する方法として、流動性の低い可塑状ゲルを注入した後、後続の可塑状ゲルで圧入することで、先に注入した可塑状ゲルは流動性が低下しているものの、後続の注入材の圧入により、流動性が出て、地盤中の細かい部分に圧入することができる。
【０２５１】
また、先に流動性の高い可塑状ゲルを送り、その後流動性の低い可塑状ゲルを送ることで、先に注入された可塑状ゲルを細かい空隙に圧入して、圧入範囲を拡大しかつ圧入、脱水によって、流動性が低下することによって流動性の高い可塑状ゲルの逸脱を防ぐ事ができる。
【０２５２】
図９の注入装置を使用する方法では、一方の管より成分（1）と（2）と（4）、或いは（1）と（4）、或いは（2）と（4）を注入し、もう一方の管より（2）または（3）を注入し、管内で混合することで、流動性を調整して、可塑状ゲルを注入することができる。また、いずれの流路の配合液に（3）を混合しておくことで流動性を調整することもできる。
【０２５３】
さらに図９の注入装置を使用し、可塑状ゲルを一方の管よりＡ液として注入し、もう一方の管よりＢ液を注入して、管内で混合して、注入することもできる、この場合、Ａ液とＢ液の送液量を調整し、配合比率を変えることで、ゲル化時間及び流動性保持時間を調整して可塑状ゲルを注入することが可能である。
【０２５４】
なお、上記にて一方の流路から可塑状ゲルを送液して地盤中に注入し、他方の流路より浸透性グラウトを同時に、或いは時間差をおいて注入することにより、異なる浸透性を有する注入材を併用して注入することができる。
【実施例８】
【０２５５】
注入領域により注入材を分け併用する方法
上記に示したような、同じ地盤において一次注入と二次注入を注入する他に、隣り合った地盤領域に可塑状ゲルと二次注入材を注入することで有効な効果を得ることができる。
【０２５６】
図１０、図１１に示すような既設護岸において潮位の干満により吸出し防止の欠損部からの護岸背面土砂の吸出し現象が生じ、これに伴う護岸の沈下及び傾斜、さらに道路面の陥没現象が生じた。
【０２５７】
このとき、欠損部分の修復工事において、シートの欠損部分に一次注入材として可塑状ゲルを注入し、シート欠損部を粗くふさぎことで、その後地盤の細部を固結強化するため注入する二次注入材の海水等の周辺の流動水による希釈を防ぐ事ができ、従来の流動水による注入薬液の濃度低下を防ぐ事ができる。
【０２５８】
このとき、一次注入材に用いる可塑状ゲルは、瞬結配合を用いると、地盤中で加圧脱水され、急速に固結され、粗い部分や置石の表面しか固結しないため、水流や地下水の上下で容易に破損してしまい、裏込により浸透型シリカ液で固めてもその強度が弱いため、地下水で自由空隙側に洗い出されて吸出し防止効果をえられない。
【０２５９】
しかし、流動性可塑状グラウトを用いることにより、可塑状保持時間中は徐々に塊状ゲルの範囲を広げ脱水を伴い、流動水の多い地盤でも水粉体比を低下することができ、ゲル化時間の短縮、可塑状保持時間の低下、により非可塑状を経て固化するため、空隙を強固に埋めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２６０】
本発明は浸透性の異なる固結材を併用して地盤に注入し、地盤を固結するに際し、浸透性の悪い方の固結材として、シリカ系非硬化性粉状体（Ｆ材）とカルシウム系粉状硬化発現材（Ｃ材）、流動性調整材（Ａ材）、また上記Ｆ材とＣ材、Ａ材に加えて水（Ｗ材）を有効成分とする流動性可塑状ゲル注入材を用い、時間とともに、あるいは脱水により流動性を失って、地盤中に注入材そのものの塊状体を形成するようにしたから、地盤中の空隙を填充し、あるいは地盤中で拡大しながら土粒子を周辺に押しやって地盤を拘束し、浸透性の良い方の地盤固結材を併用して地盤強化を図るものであり、土木建築分野において利用の可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【０２６１】
【図１】硫酸バンドの有無によるブリージング率の違いを表したグラフである。
【図２】硫酸バンドの有無による初期粘性の違いを表したグラフである。
【図３】硫酸バンドの有無による強度発現の違いを表したグラフである。
【図４】可塑性グラウト圧入による地盤強化モデル図であり、（イ）は改良対象領域に対する可塑性グラウトによる固結体の配置を示す柱取り合い断面図であり、（ロ）、（ハ）は平面図および可塑性注入材の注入配置図である。（ロ）は正方形配置図であり、（ハ）は三角形配置図である。
【図５】二重管複合注入工法において、一次注入に可塑状ゲルを用い、二次注入に溶液型非アルカリ性シリカグラウトを用いる工法の説明図である。
【図６】（a）は所定エリアの地盤に相隣って削孔した可塑状ゲルのロッド注入管による下から上への引上げ注入の態様の断面図であり、（b）は所定エリアの地盤に相隣って注入外管を設置し、注入内管から可塑状ゲルを圧入する例を示した断面図であって、１つのポンプからバルブ５をきりかえながらインターバル方式による態様の断面図であり、（c）は引張強度のある注入管の所定設置に間隔をあけて可塑状ゲルによる固結体を形成し、又注入管の引張強度を固体による地盤の高密度体による補強効果を示す断面図である。
【図７】二重管ダブルパッカ工法において一次注入材には可塑状ゲルの実施例の配合１を用い、二次注入材は表１示す溶液型非アルカリ性シリカグラウトを用いる工法の説明図である。
【図８】外観ゴムスリーブを通過して注入する工法の説明図である。
【図９】二重管ダブルパッカを用いて、可塑状ゲルの流動性を変化させる工法の説明図である。
【図１０】防水シートに沿って裏込め土に可塑状ゲル、二次注入を注入する工法において、防水シートの破損部分周辺に可塑状ゲルを注入し、防水した上で、二次注入を行う方法の説明図である。
【図１１】護岸の吸出し防止シート欠損部に裏込め土に可塑状ゲル、二次注入を注入する工法において、防水シートの破損部分周辺に可塑状ゲルを注入し、防水した上で、二次注入を行う工法の説明図である。
【図１２】テーブルフローとシリンダーフローの関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【０２６２】
３  地盤
４  削孔
５  バルブ
６  コントローラー
７  コンピューター
８  ゴムスリーブ（逆止弁）
９  注入管
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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