(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象地盤を先行削孔した後に、本削孔を行い、同削孔内へ応力材を建て込んで構築するソイルセメント壁構築工法において、
前記先行削孔は、下記に示す流動化剤の助剤を配合したセメント系懸濁液を注入して掘削した原位置土と混練してソイルセメントを形成し、
前記本削孔は、下記に示す流動化剤の主剤を配合したセメント系懸濁液を注入して掘削した原位置土と混練してソイルセメントを形成し、
前記本削孔したソイルセメント中へ応力材を建て込むことを特徴とする、ソイルセメント壁構築工法。
流動化剤の助剤：アルカリ性無機アルカリ金属塩の中から選ばれる１つ又は２つ以上。
流動化剤の主剤：重量平均分子量が１５００〜５００００のポリカルボン酸ビニル重合体の塩の中から選ばれる１つ又は２つ以上。
【請求項２】
流動化剤の助剤を土壌１ｍ３当たり０．５〜１５ｋｇ、かつ流動化剤の主剤を土壌１ｍ３当たり１〜１０ｋｇの割合となるよう配合したセメント系懸濁液を使用するものである、請求項１に記載したソイルセメント壁構築工法。
【請求項３】
アルカリ性無機アルカリ金属塩が第二リン酸ナトリウム又は炭酸ナトリウムである、請求項１又は２に記載したソイルセメント壁構築工法。
【請求項４】
ポリカルボン酸ビニル重合体の塩が炭素数３〜５のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のアルカリ金属塩又はポリアクリル酸塩である、請求項１〜３のいずれか一に記載したソイルセメント壁構築工法。
【請求項５】
ポリカルボン酸ビニル重合体の塩が炭素数３〜５のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のナトリウム塩とポリアクリル酸ナトリウムとの混合物である、請求項１〜４のいずれか一に記載したソイルセメント壁構築工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流動化剤を配合したセメント系懸濁液を注入、混練して対象地盤の先行削孔と本削孔を行い、本削孔したソイルセメント中へ応力材を建て込んでソイルセメント壁を構築する工法の技術分野に属し、更に云うと、先行削孔は流動化剤の助剤を配合したセメント系懸濁液を注入して行い、本削孔は流動化剤の主剤を配合したセメント系懸濁液を注入して行い、流動化剤の助剤と主剤の各流動特性を効果的に発揮させるソイルセメント壁構築工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソイルセメント壁構築工法（又はソイルセメント柱列壁工法とも云う）の施工において、ソイルセメント壁のラップ部分の連続性を確保し、削孔時のオーガーマシンのロッドのブレを防止して精度の高いソイルセメント壁を構築するために、先ず、対象地盤に一定間隔で単軸のオーガーマシンによる先行削孔を行い、その後、３軸又は５軸のオーガーマシンによる本削孔を前記先行削孔を前提として行い、本削孔内のソイルセメント中へ応力材を建て込む工法が広く実用に供されている。
【０００３】
上記工法に使用されるセメント系懸濁液には、上記応力材を本削孔内のソイルセメント中へ建て込む作業を、応力材の自重で挿入できるようにする流動性が必要とされる。従来、前記流動性を確保する手法として、セメント系懸濁液を構成するセメント系固化剤と水の重量比（Ｗ／Ｃ比とも云う。）を１５０〜２５０％以上とし、掘削土１ｍ３に対する注入率を６０〜９０％の高い比率にすることが慣例的に行われてきた。しかし、前記手法によると、注入したセメント系懸濁液に相当する大量の建設汚泥が発生することになり、その汚泥処理に多額の処理費用を必要とするほか、環境に悪影響を与えるという問題点が指摘されている。
【０００４】
上記の問題点を鑑み、セメント系懸濁液に添加する水の量を減量させ、その注入率を低減しても、流動性を発揮する流動化剤が下記の特許文献１及び２に開示されている。この流動化剤は、主剤と助剤の２種類を組み合わせて、砂質土のみならず粘性土に対しても流動化の効果を向上させた点に特徴がある。粘性土は、粘土鉱物などの電荷を持った微細粒を多く含み、微細粒同士が電荷により吸着して綿毛化した土粒子塊を形成している。助剤には、この土粒子塊の電荷による凝集を緩和させる効果を持たせ、主剤には、凝集緩和した土粒子塊を更に分散して流動化させる効果を持たせたものである。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５５４４９６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３１６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び２に記載の流動化剤は、そもそもセメント系懸濁液に添加する主剤と助剤で成ることを特徴とする技術であり、これらの流動化剤を効果的に用いるソイルセメント壁構築工法の開発は将来的な課題となっている。
【０００７】
そこで、本出願人は、上記特許文献２に記載された流動化剤を使用した流動実験を以下のように行った。
前記流動実験に用いた助剤は、第二リン酸ナトリウムであり、親水特性があり、セメント系粒子や掘削土の粒子の分離、中和を促す凝集緩和効果を発揮する。
一方主剤は、炭素数３〜５のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のナトリウム塩であり、前記助剤により分離、中和された粒子を更に分散する分散、流動化効果を発揮する。
（実験１）上記の助剤と主剤の両方を添加したセメント系懸濁液を、対象土として砂質土（粘土分３割、砂分７割）および粘性土（粘土分７割、砂分３割）のそれぞれと攪拌混合して複数の試験体を形成した。そして、経過時間０分、３０分、６０分、１２０分を経過させた双方の試験体のモルタルフロー値を計測した。いわゆるＪＩＳＲ５２０１に準拠したモルタルフロー試験である。
（実験２）主剤のみを添加したセメント系懸濁液を、砂質土および粘性土のそれぞれと攪拌混合して複数の試験体を形成し、経過時間０分、３０分、６０分、１２０分を経過させた双方の試験体のモルタルフロー試験を行った。
【０００８】
上記実験１、２の結果、砂質土、粘性土ともに、混合攪拌された直後（０分）の試験体と３０分を経過した試験体とは、主剤のみ（実験２）の方が助剤と主剤を同時に添加した場合（実験１）の値よりも一時的には流動性が良いものの、その後の値は、助剤と主剤を添加した場合（実験１）の方が流動性が良く、助剤の効果が表れている。このことから、前記助剤と主剤を同時に添加した場合（実験１）は、攪拌直後において、主剤が有する分散、流動効果が助剤の凝集緩和効果を阻害して流動性を低下させていると考えられる。したがって、主剤と助剤を同時に添加する手法（実験１）は、それぞれの剤が有する流動特性を効果的に発揮できないという問題点が確認された。
また、同様にして、特許文献１に記載された流動化剤、すなわち、助剤として炭酸ナトリウム、主剤としてポリアクリル酸ナトリウムを使用した場合も、同様な傾向が認められることを本発明者らは確認した。
【０００９】
よって、本発明の目的は、助剤と主剤とで成る流動化剤を用いたソイルセメント壁構築工法において、流動化剤の助剤と主剤の使用方法を考究して流動特性をより効果的に発揮させる工法を提供し、セメント系懸濁液に添加する水の量を減量して、建設汚泥の発生を削減できるソイルセメント壁構築工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るソイルセメント壁構築工法は、
対象地盤を先行削孔した後に、本削孔を行い、同削孔内へ応力材を建て込んで構築するソイルセメント壁構築工法において、
前記先行削孔は、下記に示す流動化剤の助剤を配合したセメント系懸濁液を注入して掘削した原位置土と混練してソイルセメントを形成し、
前記本削孔は、下記に示す流動化剤の主剤を配合したセメント系懸濁液を注入して掘削した原位置土と混練してソイルセメントを形成し、
前記本削孔したソイルセメント中へ応力材を建て込むことを特徴とする。
流動化剤の助剤：アルカリ性無機アルカリ金属塩の中から選ばれる１つ又は２つ以上。
流動化剤の主剤：重量平均分子量が１５００〜５００００のポリカルボン酸ビニル重合体の塩の中から選ばれる１つ又は２つ以上。
【００１１】
本発明のソイルセメント壁構築工法（以下、本発明の工法と略記）において、流動化剤の助剤は土壌１ｍ３当たり０．５〜１５ｋｇ、好ましくは、２〜８ｋｇ、流動化剤の主剤は土壌１ｍ３当たり１〜１０ｋｇ、好ましくは、２〜８ｋｇの割合となるよう配合したセメント系懸濁液を使用する。
【００１２】
本発明の工法において、流動化剤の助剤として使用するアルカリ性無機アルカリ金属塩
は、第二リン酸アルカリ金属塩、第三リン酸アルカリ金属塩、炭酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ金属塩、ケイ酸アルカリ金属塩等が挙げられ、アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム、リチウム等が使用できるが、ナトリウムが好ましい。更に、これらのアルカリ性無機アルカリ金属塩の中でも、第二リン酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムが本目的とする優れた効果を発揮する点で好ましい。
【００１３】
本発明の工法において、流動化剤の主剤として使用する重量平均分子量が１５００〜５００００のポリカルボン酸ビニル重合体の塩は、炭素数３〜５のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のアルカリ金属塩、或いは、ポリアクリル酸塩を単独で使用することができる。また更に、これら水溶性ビニル共重合体のナトリウム塩とポリアクリル酸ナトリウムとの混合物としても使用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るソイルセメント壁構築工法によれば、先行削孔として、流動化剤の助剤を配合したセメント系懸濁液を注入し、掘削した原位置土と混練してソイルセメントを形成すると、上記助剤の凝集緩和効果によりソイルセメント内のセメント系粒子と掘削土の粒子が分離、中和され、次いで、本削孔として、流動化剤の主剤を配合したセメント系懸濁液を注入しながら掘削した原位置土と混練してソイルセメントを形成すると、主剤が前記助剤により分離、中和されたソイルセメント内の両粒子を更に分散、流動化させて高い流動性を発揮させる。
【００１５】
つまり、助剤と主剤のそれぞれの流動特性を段階的に発揮させる事でセメント系懸濁液の流動性を効果的に向上できる。斯くすると、掘削土１ｍ３に対するセメント系懸濁液の注入率を低減でき、同セメント系懸濁液の大部分を占める水の量を大幅に減量できる。もっては、建設汚泥の発生を現状の４７％〜７０％に削減することができる。
また、セメント系懸濁液に添加する水の量の減量により、ソイルセメントが高密度化するため、強度や止水性が向上する。
更に、上記建設汚泥の削減に伴い大量の汚泥の仮置きスペース（汚泥ピット）が縮小できるので、作業スペースが拡大し作業効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、対象地盤１を先行削孔５した後に、本削孔７を行い、同削孔７内へ応力材９を建て込んで構築するソイルセメント壁構築工法である。
前記先行削孔５は、流動化剤の助剤２０を配合したセメント系懸濁液Ｘを注入して掘削した原位置土と混練してソイルセメント６を形成する。
前記本削孔７は、流動化剤の主剤２１を配合したセメント系懸濁液Ｙを注入して掘削した原位置土と混練してソイルセメント８を形成する。
前記本削孔７したソイルセメント８中へ応力材９を建て込む。
【実施例１】
【００１７】
本発明に係る流動化剤を用いたソイルセメント壁構築工法を、以下、図面に基づいて説明する。
本発明は、対象地盤１を先行削孔５した後に、本削孔７を行い、同削孔７内へ応力材９を建て込んで構築するソイルセメント壁構築工法に好適に実施される。
本実施例に使用する流動化剤の助剤と主剤は、前記したように、流動化剤の助剤としては、第二リン酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムを使用して実施した。また、流動化剤の主剤としては、炭素数３〜５のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のナトリウム塩及びポリアクリル酸ナトリウムを使用して実施した効果を確認した。主剤としては、ポリカルボン酸ビニル重合体の塩が炭素数３〜５のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のアルカリ金属塩又はポリアクリル酸塩も好適に使用できることを付言する（請求項４記載の発明）。
【００１８】
先ず、先行削孔５は、通例のソイルセメント壁構築工法と同様に、図１Ａに示すように、単軸のオーガーマシン３により対象地盤１を掘削するが、その際、セメント注入剤４と流動化剤のうち助剤２０を配合したセメント系懸濁液Ｘを同地盤１内へ注入し、原位置土と混練してソイルセメント６を形成する。
前記先行削孔５は、１本置きの間隔で行い、後述する本削孔により構築されるソイルセメント柱列壁の各ソイルセメント柱のラップ部分を連続させて止水性と強度を確保させることが好ましい。
前記セメント系懸濁液Ｘの具体的内容は、６ｋｇ／土１ｍ３の助剤２０と、ベンナイト２０ｋｇ／土１ｍ３、セメント５０ｋｇ／土１ｍ３、水４００ｋｇ／土１ｍ３で成りＷ／Ｃ比が８００％の貧配合としたセメント系注入剤４とを調合して成り、その注入率を４２．５％／土１ｍ３とした。              
先行削孔５は、地盤１に注入したセメント系懸濁液Ｘを１週間放置する。その間、助剤２０は、削孔５のソイルセメント６内のセメント系粒子と粘性土の粒子に対して高い凝集緩和効果を発揮し、それぞれの粒子を分離、中和させて親水化を図る。前記地盤１に注入されたセメント系懸濁液Ｘを放置する期間としては、２日目以上になると、助剤２０の凝集緩和効果が現れ始め、その効果は１４日目まで発揮されることが確認されている。したがって、前記１週間(７日間）の限りではなく、２日〜１４日の間であればよく、より好ましくは３日〜１０日の放置期間をおいて後述する本削孔７が実施される。
【００１９】
次に、本削孔７として、図１Ｂに示すように、３軸とするオーガーマシン３’の両端のロッド（１番目と３番目）を２本の先行削孔５、５の中心部に向かって挿入すると共に、セメント注入剤４’と流動化剤のうち主剤２１を配合したセメント系懸濁液Ｙを注入しながら混練してソイルセメント８を形成する。
前記セメント系懸濁液Ｙは、６ｋｇ／土１ｍ３の主剤２１と、ベンナイト１０ｋｇ／土１ｍ３、セメント２００ｋｇ／土１ｍ３、水３５０ｋｇ／土１ｍ３で成りＷ／Ｃ比が１７５％とするセメント系注入剤４’とを調合して成り、その注入率を４２．０％／土１ｍ３とした。
【００２０】
前記本削孔７が終了すると、直ちに削孔７のソイルセメント８中にＨ型鋼とする応力材９を、予め用意した建込用定規１０、１０に垂直にセットし、Ｈ型鋼９の自重により削孔７内へ挿入して建て込む。このとき主剤２１は、前記助剤２０により分離、中和されたセメント系粒子と掘削土の粒子を更に分散、流動化するので、応力材９を自重によりスムーズに挿入させ建込精度を向上できる。また、一定時間経過後は、セメントに対する凝結促進効果が十分に発揮されて品質の高いソイルセメント壁の構築に寄与する。
【００２１】
上述した先行削孔５及び本削孔７を対象地盤１へ連続して施工して、ソイルセメント壁１１を構築する。図示例では、全てのソイルセメント柱に応力材９を建て込んでいるが、この限りではなく、ソイルセメント壁が受ける側圧が低い場合には、一本置き又は二本置きに建て込むことも好適に実施される。この場合にも、主剤を配合したセメント系懸濁液を用いることで良質なソイルセメント壁を構築できる。
しかる後に、汚泥ピット（図示省略）に借り置きした建設汚泥を固結させて運搬、処理を行う。
【００２２】
本実施例によるソイルセメント壁構築工法を実施すると、助剤と主剤が持つそれぞれの流動特性をそれぞれ段階的に発揮させることで高い流動効果が得られ、掘削土１ｍ３に対するセメント系懸濁液の注入率を低減でき、同セメント系懸濁液の大部分を占める水の量を大幅に減量できる。斯くすると、従前に比べてソイルセメント壁１ｍ３あたりの建設汚泥が約４７〜７０％に削減できるのである。
【００２３】
以下に、本発明に係るソイルセメント壁構築工法の流動効果を実験した結果を示す。この実験は上述したＪＩＳＲ５２０１に準拠したモルタルフロー試験である。
本実験は、ソイルセメント壁構築工法において、より流動性が求められる粘性土に対してのみ行った。室内調合試験に用いた材料を下記の表１に示す。資料土は、東京都大田区蒲田においてΟＰ−２．５ｍ付近で採取した粘性土（砂質シルト）である。
【表１】
0005179940.tif 000002
【００２４】
セメント系懸濁液の調合を表２に示す。流動化剤の量は、主剤、助剤共に６ｋｇ／土１ｍ３である。
【表２】
0005179940.tif 000003
【００２５】
（実施例１）
表２に示すセメント系懸濁液の調合に基づいて、ホーバートミキサーを使用し、全材料を投入後、５分間攪拌してソイルセメントを形成した。先行削孔から本削孔までの期間は１週間おいた。試験パラメータを下記の表３に、試験結果を下記の表４に示す。
【００２６】
（実施例２及び実施例３）
実施例１と同様にして、下記の表４に示す実施例２及び実施例３の結果を得た。
【００２７】
（比較例１〜４）
実施例１と同様にして、下記の表４に示す比較例１〜４の結果を得た。
【００２８】
【表３】
0005179940.tif 000004
【００２９】
【表４】
0005179940.tif 000005
【００３０】
表４において、
＊１：以下に示す主剤及び助剤を使用した。また、いずれも表２に示すセメント系懸濁液の調合で、主剤、助剤共に６ｋｇ／土１ｍ３を使用した。
主剤１：重量平均分子量が２０３００の炭素数４のα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合物を加水分解したビニル共重合体のナトリウム塩
主剤２：重量平均分子量が５０００のポリアクリル酸ナトリウム塩
主剤３：主剤１と主剤２の重量比が１：１の混合物
助剤１：第二リン酸ナトリウム
助剤２：炭酸ナトリウム
＊２：各例いずれも、先行練り混ぜ（先行削孔相当）終了後１週間経過した後に、本削孔に相当する練り混ぜを開始してソイルセメントスラリーを作成した。
＊３：いずれも表１に示す粘性土（砂質シルト）を使用した。
【００３１】
試験の結果を表４に示すように、助剤と主剤の両方を添加して本削孔した場合に比べて、助剤を先に入れ、主剤を後からセメント系注入剤へ入れ攪拌混合した場合の方が流動性が良く、２０６ｍｍ以上の値を安定して得られることが一目瞭然である。したがって、本実施例に示したソイルセメント壁構築工法を実施すれば、主剤と助剤それぞれの有する流動特性を十分に発揮させて飛躍的に流動性を高めることができ、もってはセメント懸濁液に添加する水のＷ／Ｃ比を相当に減量させて、建設汚泥の低減を図ることができる。
例えば、表２が示すとおり上記実験における本削孔時の注入率は４２．０％であり、この注入率がおおよその建設汚泥の発生量とされている。従来工法の注入率は本願段落番号０００３に示すとおり６０〜９０％である。したがって、本実施例による建設汚泥は、４２／９０×１００＝４７％〜４２／６０×１００＝７０％に低減することができる。
【００３２】
以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】Ａ〜Ｃは本発明に係るソイルセメント壁構築工法の手順を示した立面図である。
【００３４】
１              対象地盤
２０            助剤
２１            主剤
３、３’        オーガーマシン
４、４’        セメント系注入剤
５              先行削孔
６、８          ソイルセメント
７              本削孔
９              応力材
１０            建込用定規
１１            山留め壁
【図１】
0005179940.tif 000006