(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を注入して一定強度に改良しようとする砂地盤の浸透固化処理工法において、
注入孔からの所定個所における薬液の浸透速度Ｖは、
Ｖ＝Ｋ・Ｖ０・（１−浸透距離比（Ｒ／Ｒｍａｘ））：
ここで  初期注入速度（Ｖo）、
不良域の発生率に関する係数（K）、
不良域の発生率％は、１００％−（目標とする薬液の充填範囲に対する実際
に充填された範囲の面積比％）であり、
係数Ｋは、目標とする不良域の発生率に応じて設定される係数、
薬液の浸透面の位置（R）、
目標とする改良半径（Rmax）、
で算出し、所定箇所における薬液の浸透速度となるように、注入孔から一定濃度の薬液を初期注入速度（Ｖo）で地盤に注入すること、
を特徴とする砂地盤の浸透固化処理工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は砂地盤の浸透固化処理工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
砂地盤の液状化対策として浸透固化処理工法が用いられている。これは砂地盤における注入孔から溶液型の薬液を浸透注入させて、注入孔からの所定箇所を一定の強度に改良しようとするものである。しかし、これは土粒子の間隙に充填される薬液の希釈現象により、注入孔からの距離が大きくなるにしたがって固化強度が低下するという問題があった。この問題を解決するために、注入孔からの設定浸透距離に応じて、薬液の濃度調整をおこなう特開平１０−１２１４５７号公報の発明が考えられている。
【特許文献１】特開平１０−１２１４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の浸透固化処理工法は、均一な強度の固化体は得られるが、地盤の性状にに応じた改良率をコントロールすることが困難であり、どのような地盤であっても画一的な改良率しか得ることができなかった。
【０００４】
また、これまでの薬液注入による地盤改良において改良強度と範囲に関する目標は、設計項目であったが、改良強度のバラツキを設定する設計法はなく、改良体の平均あるいは改良端部での強度が設定されているだけであった。このようなものでも液状化対策として使用する場合は、間隙水を薬液で置換することに主眼があるため、強度のバラツキが比較的大きくても間隙水が薬液で置換されていれば、有効な改良効果が認められていた。
しかし、杭基礎の支持力補強や護岸背面の吸い出し防止などに用いる場合、均一な強度が求められるが、これを満足する施工法がないのが現状であった。
【０００５】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用する用途により不良域の発生率が設定でき、かつ地盤の性状に応じた改良率をコントロールすることができる砂地盤の浸透固化処理工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の砂地盤の浸透固化処理工法は、薬液を注入して一定強度に改良しようとする砂地盤の浸透固化処理工法において、
注入孔からの所定個所における薬液の浸透速度Ｖは、
Ｖ＝Ｋ・Ｖ０・（１−浸透距離比（Ｒ／Ｒｍａｘ））：
ここで  初期注入速度（Ｖo）、
不良域の発生率に関する係数（K）、
不良域の発生率％は、１００％−（目標とする薬液の充填範囲に対する実際
に充填された範囲の面積比％）であり、
係数Ｋは、目標とする不良域の発生率に応じて設定される係数、
薬液の浸透面の位置（R）、
目標とする改良半径（Rmax）、
で算出し、所定箇所における薬液の浸透速度となるように、注入孔から一定濃度の薬液を初期注入速度（Ｖo）で地盤に注入することである。
【発明の効果】
【０００７】
使用用途により設定した改良後の不良域の発生率と、初期における注入速度（vo）と、不良の発生率に関する係数（K）、薬液の浸透面の位置（R）、目標とする改良半径（Rmax）を用いた K・vo・（1-R/Rmax）で算出した所定箇所における薬液の浸透速度とにより、この注入速度に応じて一定濃度の薬液を地盤に注入することにより、薬液の希釈による濃度低下を阻止し、不良改良域の発生を、設定した不良発生率にコンクリートロールすることができるので、地盤の性状に応じた改良率を達成することができ、非常に経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の砂地盤の浸透固化処理工法の実施の形態について説明する。本発明においては、薬液の浸透速度を、初期における注入速度（vo）と、不良域の発生率に関する係数（K）と、薬液の浸透面の位置（R）と、目標とする改良半径（Rmax）を用いて、 K・vo・（1-R/Rmax）の式で算出する。
【０００９】
また不良域の発生率（不良発生率）は使用用途、例えば杭基礎の支持力補強などに応じて設定するものであり、図１に示すように、浸透距離比（R/Rmax）と薬液の充填濃度（％）との関連図上において、目標とする薬液の充填範囲に対して、実際に充填された面積比で表される。例えば、目標とする薬液の充填範囲の全てに薬液が充填された場合は、不良域の発生率は0％であり、95％充填された場合は5％、90％充填された場合は10％、84％充填された場合は16％、78％充填された場合は22％の不良域の発生率となる。
【００１０】
この不良域の発生率は、上記に式において、不良域の発生率に関する係数（K）により左右され、例えば、これを２に設定すると、上記の不良域の発生率5％が算出でき、３に設定すると不良域の発生率10％が、４に設定すると不良域の発生率16％が、５に設定すると不良域の発生率22％をそれぞれ算出することができる。しかし、この不良域の発生率に関する係数（K）を小さくしすぎると、施工時間が長くなってコストかかるという不具合がある。
【００１１】
したがって、目標とする薬液の充填範囲が95％の場合（不良発生率5％）は、不良域の発生率に関する係数Kを２以下に、90％の場合（不良発生率10％）は３に、84％の場合（不良発生率16％）は４に、78％の場合（不良発生率22％）は５にそれぞれ設定する。
【００１２】
ただし、希釈の程度は、土粒子間を通過する薬液の流速（実流速）に比例して大きくなるため、この実流速は、土の締まり具合、すなわち間隙量の大きさの相違によって影響を受ける。
【００１３】
一般的な砂の間隙率は、締まった砂で40％、緩い砂で50％程度である。注入速度は、同じでも、砂の締まり具合により、土粒子間を通過する薬液の流速（実流速）は、vo/0.4〜vo/0.5程度異なる。
【００１４】
すなわち、同じ速度（vo）で注入を行っても、緩い砂では、締まった砂に注入した場合より25％ほど、間隙を流れる実流速は遅くなる。この間隔の大きさの違いにより、不良域の発生率に関する係数Ｋは±0.25程度変化する。
【００１５】
このため、対象とする地盤から採取した砂を、現位置と同じ密度に締め固めて作成した、模型砂地盤に薬液を浸透させ、その充填の具合を確認することにより、不良域の発生率に関する係数Kの精度を向上させる。
【００１６】
次に、実施例に代わる試験例により、本発明を詳細に説明する。まず、図２に示される大型槽（幅3m×奥行き3m×高さ1.5m）Ａ内に、新潟産海砂を0.5m３毎に水中落下で堆積させるとともに、これを振動棒で締め固めて模型砂地盤Ｂを作成する。
【００１７】
上記の模型砂地盤Ｂは、容積が13.5m３、平均間隙比が0.49、平均相対密度が77〜75％である。また上記の新潟産海砂の基本特性は、砂分94％、細粒分6％、比重2.644、最大乾燥密度1.545、最小乾燥密度1.184、平均粒径0.23mm、均等係数2.33である。
【００１８】
また模型砂地盤Ｂの中央部には、ストレーナー型薬液注入部材Ｃをセットしたが、このストレーナ部分Ｄの長さは40cmであり、その底部は砂層の上面から35cmの深さに位置しており、ストレーナ部分Ｄにおける各注入孔の直径は5cmである。
【００１９】
また砂地盤改良用の注入薬液としては、活性シリカ（シリカ分濃度5％）を使用した。また硬化剤としては、燐酸水溶液（濃度0.5〜1.3％）を使用した。
【００２０】
この薬液は水溶性であり、ｐｈは5.6、ゲル化時間は16時間程度に設定している。上記の配合による固化後の一軸圧縮強度は、活性シリカの場合、80KN/m２であった。これらの薬液を攪拌後、均一な状態として、注入孔から模型砂地盤Ｂ内に注入した。また、砂地盤における薬液の浸透向きは、図３において、矢印に示されている通りであり、基本的にはストレーナ部分Ｄを中心とする放射状の向きである。
【００２１】
本実験では、目標とする薬液の充填範囲を95％（不良発生率5％）、すなわち不良域の発生率を５％に設定し、不良域の発生率に関する係数Kを２にする。そして、各浸透位置における浸透速度を K・vo・（1-R/Rmax）で算出して、以下の表１のように設定し、自動制御によって地盤へ注入した。
【００２２】
初期注入速度voに関しては、初期地盤へ水を注入し、表面への吹き上げがないことを確認できた上限値を用いた。現位置において施工する場合も、同様に地表面への吹き出しのない範囲で、できるだけ大きい初期注入速度を用いることが望ましい。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
この薬液の注入後、２８日間養生した後、土槽を解体し、ブロックサンプリングを行い、注入中心部からの距離と、シリカ分含有量とを所定の方法で測定をした。またシリカ分含有量の測定は、まず少量の乾燥資料（5g）を、乳体を用いて、すりつぶさない程度に混合する。そして改良土から薬液成分だけを分離するために、調整した試料に水酸化カルシウム溶液（2H-KOH）を加え、湯浴中で攪拌しながら１時間加熱する。そして濾紙で濾過させた後、この濾紙を精製水で十分に洗浄する。そして、洗液と濾液とを合わせて100mlに定容した試料溶液を作成し、溶液中のSiO２を原子吸光法で定量し、乾燥資料中に含まれるSiO２の量を算定した。この結果、得られた薬液の充填状況を、濃度と距離の関係で表したものが、図４に示すものである。
【００２５】
上記の図４に示すように、実測された固化体内のシリカ分含有量は、ほぼ予定の理論曲線と一致した値が得られ、一定の濃度の薬液を注入しても、先端部で希釈の影響が予想通り小さくなり、不良発生率5％、すなわち目標とする薬液の充填範囲の95％にまで薬液が充填されていることを確認することができた。よって、地盤の性状に応じた改良率をコントロールすることができる。
【００２６】
また、上記の実験より、不良発生率10％、14％、22％の設置の場合も同じ結果を確認することができ、地盤の性状に応じた改良率を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】薬液の充填濃度と浸透距離との関係図である。
【図２】模型地盤作成用の槽の斜視図である。
【図３】薬液注入部材の配置態様を示す断面図である。
【図４】本発明の方法で薬液を注入した場合の到達距離と充填率との関係図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  大型槽
Ｂ  模型砂地盤
Ｃ  薬液注入部材
Ｄ  ストレーナ部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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