(57)【要約】【課題】  セメント系固化材を用いた柱状改良工法において、より六価クロムの溶出を抑制できるような柱状改良工法を提供する。【解決手段】  地盤４ａ、４ｂに柱状孔１を形成し、この柱状孔１にセピオライトを含むセメント系固化材と土壌とを混合させた混合材２を注入し、この混合材２を固化させて地中に改良柱状杭を形成する。このようなセピオライトを混合する場合、セメント系固化材に対して０．１重量パーセント〜１．０重量パーセントの割合で混合する。このようにすれば、セピオライトの性質である粘性によって混合材に適度な粘性を持たせることができ、土壌との接触面積が小さくなって六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に柱状孔を形成し、この柱状孔にセピオライトを含むセメント系固化材と土壌とを混合させた混合材を注入し、この混合材を固化させて地盤に改良柱状杭を形成することを特徴とする柱状改良工法。
【請求項２】
前記セピオライトが、セメント系固化材に対して０．１重量パーセント〜１．０重量パーセントの割合で混合させたものである請求項１に記載の柱状改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害物質である六価クロムの溶出を抑制することができる地盤改良工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、比較的軟弱な地盤やバランスの悪い地盤を効果的に補強する工法として、以下のようなものが存在する。
（ａ）表層地盤改良工法
（ｂ）柱状改良工法（ソイルコラム工法）
（ｃ）小口径鋼管杭工法
【０００３】
このうち（ａ）表層地盤改良工法は、図４（ａ）に示すように、地表面近傍（約１ｍ程度）に硬い地盤４ｃが存在しているような場合に、その地表面から硬い地盤４ｃまでの間に、土壌と固化材を混ぜた硬い地盤を設けるようにしたものである。また、（ｂ）柱状改良工法は、図４（ｂ）に示すように、地表面から順に柔らかい地盤４ａ、中間層４ｂ、硬い地盤４ｃなどのような地盤が存在している場合に、地表面から中間層４ｂまでの間に、土壌とセメントミルクを混ぜ合わせた直径４０ｃｍ〜１００ｃｍの柱状の杭（以下、「改良柱状杭」と称する）を形成し、その改良柱状杭と土壌との摩擦抵抗によって建築物を支えるようにしたものである。また、（ｃ）小口径鋼管杭工法は、図４（ｃ）に示すように、硬い地盤４ｃが地中奥深く存在するような場合に、その硬い地盤４ｃまでの間に、約１０ｃｍ〜１６ｃｍ径の鋼管杭を打ち込んで建築物を支えるようにしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような工法のうち、柱状改良工法などのようにセメントを土壌内に注入するような工法では、その注入されたセメントから有害物質である六価クロムが溶出してしまうことがある。
【０００５】
このため、近年では、六価クロムの溶出を防止すべく、下記の非特許文献１に示すような、セメント系固化材を用いて地盤の補強を行うことが多い。このようなセメント系固化材を用いれば、使用される土壌が高含水比性粘土や高有機質土であっても容易に固化させることが可能となり、また、セメント内の有害物質である六価クロムを封じ込めて土壌汚染を抑制することが可能となる。
【非特許文献１】「セメント及びセメント系固化材の地盤改良への使用及び改良土の再利用に関する当面の措置について」の運用について（建設省技調発第４９号  建設省営建発第１０号  平成１２年３月２４日）
【０００６】
しかしながら、このようなセメント系固化材を用いた工法であっても、土壌内に含まれる水分の含有率によっては、固化までの時間が長くなり、その間セメント系固化材から六価クロムが溶出してしまう可能性がある。また、そのセメント系固化材が固化した場合であっても、そのセメント系固化材が土壌内の隙間に奥深く浸透した状態であると、土壌との接触面積が大きくなってしまうため、その接触部分から逆に土壌内の水分が浸透してしまい、そこから六価クロムが溶出する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、セメント系固化材を用いた柱状改良工法において、六価クロムの溶出をより抑制できるような柱状改良工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、地盤に柱状孔を形成し、この柱状孔にセピオライトを含むセメント系固化材と土壌とを混合させた混合材を注入し、この混合材を固化させて地中に改良柱状杭を形成するようにしたものである。
【０００９】
通常、セピオライトは、溶媒中で激しく撹拌するとその溶媒に粘性をもたらすという性質を有する。このため、セメント系固化材にセピオライトを混合させて、これを激しく撹拌すると、その混合材に粘性を持たせることができ、この粘性を用いて、土壌の細部までへの混合材の浸透を防止し、土壌との接触面積を小さくすることにより六価クロムの溶出を抑制する。また、セメント系固化材本来の特性である、セメント内の有害物質である六価クロムを封じ込めて土壌汚染を抑制するという効果と相俟って、六価クロムの溶出をより抑制することができるようになる。
【００１０】
また、このようなセピオライトを混合する場合、セメント系固化材に対して０．１重量パーセント〜１．０重量パーセントの割合で混合する。
【００１１】
このような割合で混合すれば、混合材に適度な粘性を持たせることができ、接触面積の低減による六価クロムの溶出の抑制と、改良柱状杭と土壌との喰い込み量の適度な確保を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、地盤に柱状孔を形成し、この柱状孔にセピオライトを含むセメント系固化材と土壌とを混合させた混合材を注入し、この混合材を固化させて地中に改良柱状杭を形成ようにしたので、セピオライトによって混合材に適度な粘性を持たせることができ、この粘性によって土壌との接触面積を小さくして六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。また、セメント系固化材の特性である、セメント内の有害物質である六価クロムを封じ込めて土壌汚染を抑制するという効果と相俟って、より六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態において使用されるセメント系固化材は、セメントに石膏、その他の混和材料を混合して生成されるもので、酸化カルシウム、二酸化珪素、二酸化アルミニウム及び三酸化硫黄を成分として含むものである。また、このようなセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、若しくは、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメントを用いる。
【００１４】
そして、本実施の形態では、例えば、セメント系固化材として、商品名「ジオセット２００」（製造元：太平洋セメント株式会社）なるものを用い、このセメント系固化材に対して一定の割合でセピオライトを混合する。このセピオライトは、含水マグネシウム珪酸塩と称されるもので、その化学構造式は「（ＯＨ２）４（ＯＨ２）４Ｍｇ８Ｓｉ１２Ｏ３０・８Ｈ２Ｏ」によって示されるものである。このセピオライトとしては、例えば、商品名「ミラセピア」（登録商標）（製造元：近江工業株式会社）なるものを用いる。このセピオライトは、やわらかいチャンネル状の結晶構造を有し、溶媒中で激しく撹拌するとその結晶を繊維状に解束し、その解束された繊維によって溶媒に高い粘性をもたらすという性質を有する。また、その溶媒に顕著な揺変性をもたらすとともに、水で良く混練させた後に乾燥させると、元の原石に近い強度にまで固結させることができるという性質を有する。
【００１５】
このような性質を有するセピオライトをセメント系固化材に混合して激しく撹拌する。すると、溶媒であるセメント系固化材内で解束された繊維状の結晶によって、そのセメント系固化材に高い粘性が得られることになる。このように粘性を得るようになった混合材を、地盤に設けられた柱状孔に注入すると、その粘性によって、柱状孔及びその周囲の土壌内にのみ混合材が充填され、土壌内の奥深くに浸透することがなくなる。ここで、セピオライトを混合しない状態のセメント系固化材、すなわち、粘性の低いセメント系固化材を柱状孔に注入した場合は、図３に示すように、柱状孔１のみならず、その柱状孔１の内壁を経て土壌内の奥深い場所にまでセメント系固化材が浸透してしまい、土壌との接触面積が大きくなってしまう。このため、セメント系固化材が固化するまでの間における六価クロムの溶出を抑制することができず、また、固化した後においても、土壌内に含まれる水分がその表面積の大きい部分から浸透してしまい、混合材が溶解して土壌内に六価クロムが溶出する可能性がある。これに対して、粘性の高い混合材を使用した場合は、図１及び図３の破線で示すように、土壌内に形成された柱状孔１およびその周囲の土壌にのみ浅く混合材２を浸透させることができるので、土壌との接触面積を相対的に小さくすることができ、六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。また、セメント系固化材本来の効果である、セメント内の有害物質である六価クロムを封じ込めて土壌汚染を抑制することができるという効果と相俟って、より六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。
【００１６】
なお、このようなセピオライトの混合割合を高くすると、混合材の粘性を高くすることができるが、混合割合を高くし過ぎると、土壌内への浸透割合が小さくなってしまい、土壌との摩擦が小さくなって、上からの大きな荷重に耐えることができなくなってしまう。また、粘性が高くなりすぎると、圧送ポンプからセメント系固化材を送出する際に大きな圧力が必要となってスムーズな送出が困難となる。このため、セメント系固化材に対してセピオライトを０．１量パーセント〜１．０重量パーセントの割合（より好ましくは、０．１量パーセント〜１．０重量パーセントの割合）で混合する。このような割合でセピオライトを混合すれば、適度な粘性を持たせることによって土壌との喰い込み量を大きくすることができ、また、表面積を小さくすることによる六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。
【００１７】
次に、このようにセピオライトを混合したセメント系固化材を用いた柱状改良工法について図２を用いて説明する。
【００１８】
このような柱状改良工法を実施するに際しては、まず、地盤改良材である混合材を用意する必要があるが、その際、あらかじめ地盤調査によって中間層４ｂまでの深さを測定し、その深さに対応した量のセメント系固化材を用意する。そして、これにセピオライトを０．１重量パーセント〜１．０重量パーセントの割合で混合するとともに、土壌や水を所要の割合で混合して混合材を生成する。この土壌としては、施工現場において地面の表層部を一定深さまで掘削除去するいわゆる根切り作業によって生じた土砂を使用する。また、セメント系固化材としては、酸化カルシウム、二酸化珪素、二酸化アルミニウム及び三酸化硫黄を主成分としたもの、例えば、「ジオセット２００」（製造元：太平洋セメント）を使用する。そして、このように生成された混合材をミキサーによって激しく撹拌し、セピオライトの結晶組織を繊維状に解束して高い粘性を持たせる。
【００１９】
そして、このように生成された混合材を用いて地盤補強を行う場合、地盤の適所に直径４０ｃｍ〜１００ｃｍの中間層４ｂまでの柱状孔を形成する。この柱状孔の形成は、周囲にスパイラル状の刃部５ａを有する掘削ドリル５を用いて行う。この掘削ドリル５は、一般に、図２に示すように、混合材を送出するための導管部５ｂと、その導管部５ｂの先端から混合材を排出するための排出部５ｃとを具備してなるもので、この導管部５ｂに圧送ポンプ６からミキサーで激しく撹拌された混合材を排出する。この掘削ドリル５によって形成された柱状孔１に混合材を注入する場合、掘削ドリル５の抜き取り作業と同時に行い、掘削ドリル５を逆回転させることによって中間層４ｂとの間に形成された空間にその混合材を注入する。この注入作業は、この掘削ドリル５の排出部５ｃが地表に引き上げられるまで続けられ、その排出部５ｃが地表に引き上げられた時点で圧送ポンプ６からの注入を停止する。
【００２０】
このように地盤中に注入された混合材は、土壌内の水分を吸収し、固化することによって硬い改良柱状杭を形成することになるが、その際、掘削ドリル５の抜き取り時に形成されたスパイラル状の側面近傍の土壌内に混合材が浸透し、比較的浸透の浅い状態で固化される。そして、このように浸透を浅くすることによって土壌との接触面積を小さくし、六価クロムの溶出を防止するとともに、セメント系固化材の本来の性質である六価クロムの溶出の抑制と相俟って、より六価クロムの溶出を抑制する。この状態を図１及び図３で模式的に示す。粘性を有する混合材２を柱状孔１に注入すると、その柱状孔１の周囲に混合材２が浸透するが（図３の破線領域）、粘性のないセメント系固化材だけを注入する状態であると、それよりも広い範囲にそのセメント系固化材が浸透する。実際には、混合材２やセメント系固化材は、地盤４ａ、４ｂを形成する土壌３の細かい隙間内に浸透するので、図３に示す面積以上に土壌との接触面積が大きくなる。そして、このように土壌との接触面積を小さくすることによって六価クロムの溶出を抑制する。
【００２１】
このように上記実施の形態によれば、地盤４ａ、４ｂに柱状孔１を形成し、この柱状孔１にセピオライトを含むセメント系固化材と土壌とを混合させた混合材２を注入し、この混合材を固化させて地中に改良柱状杭を形成するようにしたので、セピオライトによって混合材２に粘性を持たせることができ、土壌との接触面積を小さくすることによる六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。また、セメント系固化材の本来の効果である、セメント内の有害物質である六価クロムを封じ込めて土壌汚染を抑制することができるという効果と相俟って、より六価クロムの溶出を抑制することができるようになる。
【００２２】
更に、このようなセピオライトを混合する場合、セメント系固化材に対して０．１重量パーセント〜１．０重量パーセントの割合で混合するようにしたので、混合材２に適度な粘性を持たせることができ、土壌への喰い込み量の確保と六価クロムの溶出のバランスを保つことができるようになる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００２４】
例えば、上記実施の形態では、セピオライトをセメント系固化材に対して０．１重量パーセント〜１．０重量パーセントの割合で混合するようにしているが、厳密にこの範囲に限定されるわけではなく、土壌の水分含有率や土壌の成分などに応じて適宜その混合割合を変化させるようにしても良い。
【００２５】
また、上記実施の形態では、例えば、「ミラセピア」（登録商標）なる商品を用いる場合について説明したが、これに限らず、セピオライトを含む他の商品を用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態における柱状孔に混合材を注入した場合の浸透状態を示す図
【図２】本実施の形態における柱状改良杭を形成する状態を示す図
【図３】従来の混合材を柱状孔に注入した場合の浸透状態を示す図
【図４】従来の地盤改良工法を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１・・・柱状孔
２・・・混合材
３・・・土壌
４・・・地盤
４ａ・・・やわらかい地盤
４ｂ・・・中間層
４ｃ・・・硬い地盤
５・・・掘削ドリル
５ａ・・・スパイラル状の刃部
５ｂ・・・導管部
５ｃ・・・排出部
６・・・圧送ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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