(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋戻し、構造物への裏込め、空洞部への充填に供する土砂の締め固めを行うに際し、土砂の体積を水の体積とほぼ等しいか、あるいはそれ以上とする前記土砂を、吸水により固化する石膏と水との混合物と混合させた後、施工箇所に供することを特徴とする締め固め工法。
【請求項２】
土砂の体積を水の体積とほぼ等しいか、あるいはそれ以上とする前記土砂が、主として砂または砂質土を含むことを特徴とする、請求項１記載の締固め工法。
【請求項３】
前記混合物に混和剤を混入することにより、前記混合物の固化時間を調整可能としたことを特徴とする、請求項１及び２のいずれか１項記載の締め固め工法。
【請求項４】
前記混合物の余剰の水をさらに添加することにより、前記混合物の固化時間を停止可能としたことを特徴とする、請求項１及び２のいずれか一項記載の締め固め工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設現場、特に水道管やガス管などの地中埋設管工事の施工後の埋戻しや、共同溝やトンネルなどの構造物への裏込め、空洞部への充填に供した土砂の締め固めを行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる締め固めは、通常機械的な方法により行われるが、特に共同溝やトンネルと周辺地盤との間や、地中埋設管などの周囲のような狭い空間に埋め戻された土砂を機械的に締め固めることは困難である。そこで、こうした箇所には水締め工法と呼ばれる方法が用いられる場合がある。
【０００３】
水締め工法とは、埋め戻した土砂（主として砂質土）中に大量の水を流して土粒子間の間隙を飽和させ、土粒子相互間に存在する水の表面張力による見掛けの粘着力を除去して土粒子の相互移動を容易にし、その後強制排水あるいは自然排水によって余剰の水を排出することにより締め固めを行うものである。
【０００４】
しかし、こうした機械的な締め固めや水締め工法によって締め固めを行っても、土砂が雨水の浸透や地下水流などにより洗い流されて施工箇所に空洞が生じたり（洗掘）、また、特に砂質土は地震の際に液状化する可能性が高いため、埋め戻しや裏込め等に供した土砂の土粒子間の粘着力を強めて（こう結作用）、その強度を高くする必要がある。
【０００５】
さらに、従来の水締め工法には、前述した如く余剰の水を排出する工程があり、そのための設備（ポンプ、配水管等）や人員ならびに作業時間が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、埋戻しや構造物への裏込め、空洞部への充填に供した土砂の強度を高めることができ、しかも作業工程の簡素化と工期の短縮化をも可能とする締め固め工法を提案するものである。
【０００７】
すなわち本発明による締め固め工法は、埋め戻し、構造物への裏込め、空洞部分への充填に供する土砂の締め固めを行うに際し、土砂の体積を水の体積とほぼ等しいか、あるいはそれ以上とする前記土砂を、吸水により固化する石膏と水との混合物と混合させた後、施工箇所に供することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明による締め固め工法は、埋め戻し等に供する土砂と、水分を吸収して固化する性質を有する石膏と水との混合物とを混合させた後に、施工箇所に供することを特徴とするものである。この石膏によって土粒子間のこう結作用を強め、強度を高めることができ、その結果、埋め戻し等に供した土砂の洗堀や液状化を防ぐことが可能となる。
【０００９】
また、埋め戻し等に供する土砂を予め流動化させて施工を行うことから、共同溝や埋設管の周辺と言った狭い空間にも容易に施工を行うことができ、さらに予め土砂中に石膏を充分に分散させた状態で施工に供することが可能であるため、より強いこう結作用が発揮し得ることとなる。
【００１０】
本発明による締固め工法に供する、土砂と石膏と水との混合物は、比較的高い密度を有し、またせん断変形に対して体積が膨張すると言う挙動を示し、一方圧縮変形に対しては、その変形は僅かのものとなる、と言う性質を有している。それゆえ、埋め戻しや裏込め、充填などに供するものとして十分な性能を有している。
【００１１】
本発明による締め固め工法においては、水分を吸収して固化する性質を有する石膏を用いていることから、適切な配合で石膏と水との混合物を作成することにより、余剰の水を排出させる工程が必要なくなる。
【００１２】
したがって、本締め固め工法により、施工後の十分な強度を維持しつつ、作業の簡素化や工期の短縮化を図ることが可能となる。
【００１３】
本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、前記土砂が主として砂または砂質土含むものであることが望ましい。本工法は、特に洗堀や液状化が発生し易い砂質土に対して高い効果を発揮するからである。また砂質土は、粘土質を多く含む細粒土と比較して入手が比較的容易であることから、埋め戻し等の作業に要するコストを低減させることも可能である。
【００１４】
本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、石膏を用いることが望ましい。石膏は中性であるため、セメント系固化材のように周辺地盤や地下水に対するアルカリ汚染を防ぐことができる。さらに、石膏は、通常、水と混合してから１〜２時間程度で固化するため、道路工事や地下鉄工事の際の埋め戻しのように、施工後直ちに復旧が望まれる場合に非常に好適である。
【００１５】
本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、土砂の体積を、水の体積とほぼ等しいか、あるいはそれ以上とすることが望ましい。それによって余剰の水を排出する必要が無くなる。
【００１６】
また本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、土砂と、石膏と、水との混合物の湿潤密度が１．８ｇ／ｃｍ３以上とすることが望ましい。それによって、埋め戻しや裏込め、充填のどに供するものとして十分な力学的特性を確保することができる。
【００１７】
さらに本発明による締め固め工法の好適な実施形態においては、前記混合物に混和剤を混入することにより、前記混合物の固化時間を調整可能とする、あるいは前記混合物に余剰の水をさらに添加することにより、前記混合物の固化を停止可能としても良い。それによって、施工状況に応じた固化時間の調整や、さらには必要に応じて施工のやり直し等も可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明による締め固め工法の一実施形態を示すものであり、掘削により形成したビット内に地下構造物（例えば共同溝）２を設置し、この地下構造物２の周辺に石膏と水とを混合した土砂を打設する場合を示している。
【００２０】
次に、本発明による締め固め工法に供する、砂または砂質土に石膏と水を添加した混合物の特性に関する試験結果を示す。
【００２１】
表1は、固化材の量を一定とした場合において、水および砂の体積比の異なる複数の試料について、固化したか否かを調べた結果である。なお、ここでは固化材として石膏を用いている。
【００２２】
【表１】
0004692701.tif 000002
【００２３】
表より、水と砂の体積がほぼ等しいか、砂の体積が水の体積以上である場合に固化することがわかる。なお、それ以外の場合は余剰の水が浸み出して固化しなかった。
【００２４】
図2は、砂に固化材と水を添加した混合物の三軸圧縮強度試験の結果を示すグラフであり、この時の混合物の湿潤密度は1.8g/cm3以上としている。図示のグラフは、本発明による締め固め工法に供する混合物が剪断変形に対して体積膨張し、それによって剪断力に抗していることを示す。
【００２５】
次に図３は、日本建築学会「建築基礎構造設計指針」における、地盤の支持力を示す指標の一つであるＮ値と砂の単位体積重量との関係を示すグラフである。
一方、図４は、日本道路公団の設計要領における、砂の圧力と間隙比との関係を前記Ｎ値毎にプロットしたグラフである。図より、例えば砂の湿潤密度を１．８ｇ／ｃｍ３とした場合、図３における「地下水位以浅の砂」に相当し、Ｎ値は１０〜３０となり、これは図４における「中ぐらいに締まった砂」に相当する。また砂の湿潤密度を１．９ｇ／ｃｍ３以上とした場合には、図３に示すようにＮ値は３０〜５０、あるいはそれ以上となり、図４における「締まった砂」または「非常に締まった砂」に相当するものとなる。これは、圧縮に対する変形が僅かなものであることを示す。以上のことから、本発明においては、砂または砂質土に石膏と水を添加した混合物の湿潤密度を１．８〜２．０ｇ／ｃｍ３としている。
【００２６】
図５は、水を添加した石膏の時間に伴う温度変化を示すグラフであり、図中丸印は温度変化を、実線は温度差の変化をそれぞれ示すものである。石膏は水と反応して固化する際、温度上昇することが従来より知られているが、図より６０分〜１２０分で固化することが理解される。したがって、本発明による締め固め工法に供する、土砂と水と石膏の混合物は、混合して施工に供した後、短時間で固化し、所望の共同が発現することとなる。
【００２７】
本発明による締め固め工法においては、石膏の固化を調整するための混和剤を混入することにより、土砂と水と石膏の混合物が固化するまでの時間を調整することも可能である。以下、混和剤の添加量による固化時間の調整実験の結果を示す。
【００２８】
表2は、実験に供した試料の配合比を示すものであり、表3は各試料に対して測定したフロー値を時間経過毎に示すものである。ここで、フロー値は、日本道路公団基準「エアモルタル及びエアミルクの試験方法(JHS A 313)」に準拠して行っている。
【００２９】
【表２】
0004692701.tif 000003
【００３０】
【表３】
0004692701.tif 000004
【００３１】
表３において「流動」とは試料が流動してしまったためフロー値が測定できなかったことを、「固化」とは石膏が完全に固化してしまい、フロー値が測定できなかったことをそれぞれ示す。表３に示す結果より、混和剤を適切に添加することにより、本工法に供する土砂と水と石膏の混合物が固化する時間を調整することが可能であることが理解される。なお、ここで用いた混和剤は、一般にセメントや石膏、モルタルの固化時間を調整するために利用されている市販の製品である。
【００３２】
以上説明したように、本発明による締め固め工法は、埋め戻し等に供する土砂と、水分を吸収して固化する性質を有する石膏と水との混合物とを混合させた後に、施工箇所に供するものである。この石膏によって土粒子間のこう結作用を強め、強度を高めることができ、その結果、埋め戻し等に供した土砂の洗堀や液状化を防ぐことが可能となる。
【００３３】
特に本発明においては、土砂を流動化させることにより施工を容易化するとともに、石膏として、短時間で固化し、かつ中性の石膏または石灰を用いることにより、作業時間の短縮化のみならず、周辺地盤や地下水のアルカリ汚染をも防止するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による締め固め工法の一実施形態を概略示す図である。
【図２】  本工法に供する、砂に固化材と水を添加した混合物の三軸圧縮強度試験の結果を示すグラフである。
【図３】  地盤の支持力を示すＮ値と砂の単位体積重量との関係を示すグラフである。
【図４】  砂の圧力と間隙比との関係をＮ値毎にプロットしたグラフである。
【図５】  水を添加した石膏の時間に伴う温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1  ピット
2  地下構造物
【図１】
0004692701.tif 000005
【図２】
0004692701.tif 000006
【図３】
0004692701.tif 000007
【図４】
0004692701.tif 000008
【図５】
0004692701.tif 000009