(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設残土と、固化材を含有するスラリーとを混合攪拌し、前記建設残土を前記スラリーにより固化させて、永久的な埋立土ないしは盛立土とする建設残土の利用方法において、
前記スラリーは、水セメント比を６０％未満に設定するとともに、遅硬性粘性低減剤を添加することを特徴とする建設残土の利用方法。
【請求項２】
前記スラリーは、水セメント比を４０％に設定することを特徴とする請求項１記載の建設残土の利用方法。
【請求項３】
前記遅硬性粘性低減剤は、前記スラリーの粘性が、放置時間１時間後において２０００ＣＰ以下になるようその添加量を設定することを特徴とする請求項１記載の建設残土の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤掘削土砂などの建設残土の利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
宅地や道路などの造成に用いられる盛立材料や、ダムや堤防などの築堤材料などの大半は土質材料であり、この種の土質材料は、通常、これらの工事現場で調達されている。
【０００３】
ところで、近時、都市部に地下鉄トンネルを構築する際に採用されているシールド工事では、地盤を掘削した際に掘削残土が発生する。このような掘削残土は、その性状が軟弱土，良質土など千差万別であって、良質土は、その性状を改良することなく、埋立土や盛立土として再利用されている。
【０００４】
一方、軟弱土などの不良質土は、産業廃棄物として高価な処分費用を要することから、セメントや石灰などの固化材を含むスラリーを添加混合することにより、性状を改良して、埋立土や盛立土として再利用することが考えられているが、このような建設残土の利用方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、軟弱土などの不良質土を固化材を含むスラリーにより固化させる場合には、固化物の強度が低いので、その適用範囲が非常に狭くなり、実用的な適用が困難になるという問題がある。
【０００６】
この場合、高い強度発現を実現しようとすると、例えば、スラリーの固化材量を多くする方法があるが、固化材の量を多くするとスラリーの粘性が増加して、ポンプ圧送する際などの施工性が悪くなる他、固化体の性状そのものが不均一になるなど別の問題が発生する。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、施工性の低下を回避しつつ、適用範囲を拡大することができる建設残土の利用方法を堤供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、建設残土と、固化材を含有するスラリーとを混合攪拌し、前記建設残土を前記スラリーにより固化させて、永久的な埋立土ないしは盛立土とする建設残土の利用方法において、前記スラリーは、水セメント比を６０％未満に設定するとともに、遅硬性粘性低減剤を添加するようにした。
前記建設残土には、地盤掘削残土，コンクリート構造物の解体により発生した建設排土が含まれる。前記固化材には、セメントが含まれる。前記永久的な埋立土ないしは盛立土には、下水管やボックスカルバートなどの地下構造物築造時における埋め戻し土、擁壁背面の裏込め土、シールドトンネルのインバート充填材料、タンク，建物などの永久構造物の基礎工、ダムや堤防などの築堤材料が含まれる。
このように構成した建設残土の利用方法によれば、建設残土と、セメントを含むスラリーとを混合攪拌し、建設残土をスラリーにより固化させて作製する永久的な埋立土ないしは盛立土は、スラリーの水セメント比が６０％未満に設定されている。この場合、これと同時に、単位体積当たり４ＫＮ以上固化材を添加すると、単位面積あたりの強度が大きくなり、その適用範囲が広がる。
また、スラリーの水セメント比を６０％未満に設定すると、スラリーの粘性が大きくなって施工性の低下や、混合が不均一になり、固化体の性状が安定しないといった懸念があるが、本発明では、スラリーに遅硬性粘性低減剤を添加するので、粘性増加に伴なう施工性の低下や、固化体の不均一性を回避することができる。
前記スラリーの水セメント比は、より具体的には、６０％未満の４０％に設定することができる。
前記遅硬性粘性低減剤は、前記スラリーの粘性が放置時間１時間後において２０００ＣＰ以下になるようその添加量を設定することができる。
この構成によれば、スラリーの水セメント比を６０％程度とする従来工法と同等の施工性を確保することができる。
以上のことから、本発明では、従来以上の高強度と均一性を有する固化体を造成することができる。また、補強繊維を添加することにより、固化体に靭性を付与させることも可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第１実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、路盤１０の下に埋設される下水管などの地下構造物１２の築造時における埋め戻し土１４に適用した場合を示している。
【００１０】
地下構造物１２は、路盤１０の下に開削工法などにより所定幅の溝１６を掘削し、掘削された溝１６の底面上に設置される。地下構造物１２の設置が終了するとその外周を取り囲むようにして溝１６内に埋め戻し土１４が充填される。充填された埋め戻し土１４が固化すると、施工が完全に終了する。
【００１１】
この場合、埋め戻し土１４は、施工現場で発生した掘削土砂に建設残土やスラグなどを部分的に加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００１２】
建設残土には、例えば、他の工事現場で発生した地盤掘削残土や、コンクリート構造物の解体により発生した建設廃土などを用いることができる。建設廃土を用いる場合には、コンクリート塊などは、破砕して、粒径を整える方が望ましい。なお、建設残土は、例えば、施工現場で発生する掘削土砂がそれだけで間に合うのであれば、掘削土砂の単独使用でもよいし、建設廃土単独で用いることもできる。
【００１３】
ここで、建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。
【００１４】
このような構成のスラリーを用いると、水セメント比を６０％未満に設定し、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加するので、埋め戻し土１４が固化すると、その単位断面積当たりの強度が大きく、かつ、均一になる。
【００１５】
この場合、スラリーの水セメント比を６０％未満にすると、スラリーの粘性が大きくなって、これをポンプ圧送する際などで施工性の低下や、混合が不均一になり固化体の性状が安定しないといった懸念があるが、本実施例では、スラリーに遅硬性粘性低減剤を添加するので、粘性増加に伴なう施工性の低下や、固化体の不均一性を回避することができる。
【００１６】
遅硬性粘性低減剤は、例えば、固化材の粘性が、放置時間１時間後において、２０００ＣＰ以下になるようにその添加量を設定することができ、このように粘性値を設定すると、後述する粘性試験からも明らかなように、スラリーの水セメント比を６０％程度とする従来工法と同等の施工性を確保することができる。
【００１７】
また、本実施例のように、地下構造物１２の上方の埋め戻し土１４として利用する際には、構造物１２に対しては、軽量,高強度,かつ均一性の高い埋め戻し材料となるので、構造物１２を構成する部材の軽減化が可能になり、経済性において有利となる。
【００１８】
従来の埋め戻し材料、例えば、建設残土,山砂の場合は、不均一で締め固めが必要であり、単位重量が大きい。また、流動化処理土の場合は、締め固めは不要であるが、強度的には本発明に劣る。
【００１９】
気泡モルタルの場合は、軽量であるが、その施工性、特に、水に対する問題など、個々の材料に特有の問題があるが、本発明に気泡など軽量化材料を混合させて前記と同様の使用を行なうことにより、従来の埋め戻し材料の問題を回避しつつ、必要とする目的の達成が可能となる。
【００２０】
図２は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第２実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、トンネル１８の上部に充填される埋め戻し土１４ａに本発明を適用した場合である。
【００２１】
この場合、埋め戻し土１４ａは、上記第１実施例と同様に、施工現場で発生した掘削土に建設残土やスラグを一部加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００２２】
建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。
【００２３】
このような埋め戻し土１４ａに本発明を適用すると、上記実施例の作用効果に加えて、埋め戻し土１４ａが固化すると、トンネル１８に加わる上載荷重を低減することができる。
【００２４】
図３は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第３実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、擁壁２０の背面側に充填される裏込め土２２に本発明を適用した場合である。
【００２５】
この場合、裏込め土２２は、上記第１実施例と同様に、施工現場で発生した掘削土に建設残土やスラグを一部加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００２６】
建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。
【００２７】
このような裏込め土２２に本発明を適用すると、上記実施例の作用効果に加えて、裏込め土２２が固化すると、擁壁２０に加わる側圧を低減することができる。
【００２８】
図４は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第４実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、セグメント２４で画成されたシールドトンネル２６のインバート充填材料２８に本発明を適用した場合である。
【００２９】
この場合、インバート充填材料２８は、上記第１実施例と同様に、施工現場で発生した掘削土に建設残土やスラグを一部加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００３０】
建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。
【００３１】
このようなインバート充填材料２８に本発明を適用すると、シールド工事で発生する掘削残土を有効に活用することができ、産業廃棄物の量を大幅に低減させることが可能になる。
【００３２】
図５は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第５実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、建物３０の基礎工３２に本発明を適用した場合である。
【００３３】
基礎工３２は、上記第１実施例と同様に、施工現場で発生した掘削土に建設残土やスラグを一部加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００３４】
建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。このような基礎工３２に適用した場合でも上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００３５】
図６は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第６実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、ダムや堤防などの築堤材料３６に本発明を適用した場合である。
【００３６】
築堤材料３６は、上記第１実施例と同様に、施工現場で発生した掘削土に建設残土やスラグを一部加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００３７】
建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。このような築堤材料３６に適用した場合でも上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００３８】
図７は、本発明にかかる建設残土の利用方法の第７実施例を示している。同図に示した建設残土の利用方法は、低盛土また高盛土の盛土材料３８に本発明を適用した場合である。
【００３９】
盛土材料３８は、上記第１実施例と同様に、施工現場で発生した掘削土に建設残土やスラグを一部加え、これらとセメントなどの固化材を含むスラリーとを攪拌混合することにより作製される。
【００４０】
建設残土などと混合するスラリーは、水セメント比が６０％未満に設定されているとともに、遅硬性粘性低減剤が添加され、かつ、固化材を単位体積当たり４ＫＮ以上添加している。このような築堤材料３８に適用した場合でも上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００４１】
また、本実施例の場合には、高強度の盛土材料３８の特性を生かすことにより、低盛土の場合には、法面の防護工を行なうことなく、用地境界を有効に利用した盛土が可能になる。
【００４２】
また、高盛土の場合には、簡単な法面防護工を行なうことにより、用地境界を有効に利用した盛土が可能となる。さらに、従来の盛土工法のように締め固めの必要がないことから、盛土部分の圧密による地盤沈下がなく、高品質の盛土が可能になる。
【００４３】
図８〜図１０は、本発明の作用効果を確認するために行なった実験の結果を示している。図８および図９は、水セメント比が４０％のスラリーを用いた場合の固化体の強度試験の結果を示しており、図８が材齢２８日で、図９が材齢９０日一軸圧縮強度の測定結果である。
【００４４】
固化体の強度試験では、固化材として、▲１▼．ＪＩＳ  Ｒ５２１０普通ポルトランドセメント（Ｎと称する）、▲２▼．ＪＩＳ  Ｒ５２１１高炉セメントＢ種（ＢＢと称する）、▲３▼．セメント系固化材１（住友大阪セメント株式会社製、タフロックＢ、商品名、ＴＬＢと称する）、▲４▼．セメント系固化材２（太平洋セメント株式会社製、ジオセット２３、商品名、ＧＳ２３と称する）、▲５▼．セメント系固化材３（太平洋セメント株式会社製、ジオセット新、商品名、ＧＳ新と称する）、▲６▼．セメント系固化材４（宇部三菱セメント株式会社製、ユースタビラー３０、商品名、ＵＳ３０と称する）、▲７▼．セメント系固化材５（太平洋セメント株式会社製、ジオセットＡ、商品名、ＧＳＡと称する）、▲８▼．セメント系固化材６（太平洋セメント株式会社製、ジオセットＢ、商品名、ＧＳＢと称する）の８種類を準備した。
【００４５】
なお、本実施例でセメント系固化材と示称しているものは、セメントと、スラグ,フライアッシュなどのポゾラン物質と、硫酸，塩化カルシウムなどの無機質化合物とを含むこれらの混合物の総称である。
【００４６】
建設残土に対応させた土質材は、▲１▼．砂、▲２▼．シルト、▲３▼．粘土、▲４▼．ロームの４種類を準備した。
【００４７】
各固化材の添加量は、５．０ＫＮ／ｍ3とし、水セメント比は、４０％になるようにした。そして、各スラリーに１８Ｎの遅硬性粘性低減剤（プロトパウダー、三菱レイヨン株式会社製、商品名）を添加した。
【００４８】
供試体の作製は、ＪＧＳ  Ｔ８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」に準拠し、強度試験は、ＪＩＳ  Ａ１２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して行なった。
【００４９】
図８,９に示した強度試験結果から明らかなように、建設残土に相当する土質がロームを除いて、砂,シルト,粘土のそれぞれに対して、固化材を選択することにより、１０Ｎ／ｍｍ2以上の一軸圧縮強度が得られることが確認された。
【００５０】
この一軸圧縮強度の大きさは、従来の深層混合処理工法では、陸上施工で０．１〜０．４Ｎ／ｍｍ2、海上施工で０．５〜２．５Ｎ／ｍｍ2となっていた設計基準強度の２倍以上の値であり、また、高圧噴射攪拌工法での設計強度基準、砂質土の１．０〜３．０Ｎ／ｍｍ2、粘性土の１．０Ｎ／ｍｍ2よりも、いずれも大きな値になることが確認された。
【００５１】
図１０は、本発明の利用方法で用いるセメントなどの固化材を含むスラリーに遅硬性粘性低減剤を添加した場合の粘性の経時的な変化を測定した際の測定結果を示している。
【００５２】
この粘性試験では、遅硬性粘性低減剤として、プロトパウダー（三菱レイヨン株式会社製、商品名）を使用した。
【００５３】
スラリ−の固化材として普通ポルトランドセメントを用い、水セメント比を４０％に設定した。遅硬性粘性低減剤の添加量は、以下の表に示すように設定した。また、この粘性試験では、比較のために、遅硬性粘性低減剤を添加しないスラリーの粘度も合わせて測定した。
【００５４】
【表１】
0004027572.tif 000002
【００５５】
各スラリーは、セメントミキサーを用いて、表１に示した配合で作製し、攪拌時間は３分とした。そして、時間の経過に従って、Ｂ型粘度計で粘度を測定した。
【００５６】
図１０は、粘性試験の結果であり、この図に示した結果から明らかなように、プロトパウダーを０．０５〜０．１０ＫＮ／m3の範囲内で添加すると、水セメント比が４０％であっても、放置時間１時間前後において、スラリーの粘度が約２０００ＣＰ程度になることが判った。
【００５７】
この約２０００ＣＰ程度の粘度は、図１０に示した、遅硬性粘性低減剤を添加しない水セメント比が６０％のスラリーと同等であり、従来の深層混合処理工法の室内配合試験標準仕様で、水セメント比が６０から１２０％に設定されている範囲内にも合致しており、粘度を約２０００ＣＰ程度にすると、水セメント比を６０％にした場合と同等の施工性を確保することができることが確認された。
【００５８】
以上の試験結果からいえることは、各種の土にスラリーを混合攪拌して、土をスラリーで固化させる際に、スラリーの水セメント比を６０％未満にしても、遅硬性粘性低減剤を適量添加することにより、施工性の低下を招くことなく、固化した場合の単位面積あたりの強度を大きくすることができる。
【００５９】
従って、下水管やボックスカルバートなどの地下構造物１２の埋め戻し土１４、擁壁２０背面の裏込め土２２、シールドトンネル２６のインバート充填材料２８、タンク，建物などの永久構造物の基礎工３２、ダムや堤防などの築堤材料３６など永久的な埋立土ないしは盛立土とする建設残土の利用方法の適用範囲を大きく拡大することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる建設残土の利用方法によれば、施工性の低下や固化体の不均一性を回避しつつ、適用範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる建設残土の利用方法の第１実施例を示す断面説明図である。
【図２】本発明にかかる建設残土の利用方法の第２実施例を示す断面説明図である。
【図３】本発明にかかる建設残土の利用方法の第３実施例を示す断面説明図である。
【図４】本発明にかかる建設残土の利用方法の第４実施例を示す断面説明図である。
【図５】本発明にかかる建設残土の利用方法の第５実施例を示す断面説明図である。
【図６】本発明にかかる建設残土の利用方法の第６実施例を示す断面説明図である。
【図７】本発明にかかる建設残土の利用方法の第７実施例を示す断面説明図である。
【図８】本発明にかかる建設残土の利用方法で用いるスラリーを各種土質に適用した際の材齢２８日における一軸圧縮強度の測定値を示すグラフである。
【図９】本発明にかかる建設残土の利用方法で用いるスラリーを各種土質に適用した際の材齢９０日における一軸圧縮強度の測定値を示すグラフである。
【図１０】本発明にかかる建設残土の利用方法で用いるスラリーに遅硬性粘性低減剤を添加した際の粘度の経時的な変化の測定値を示すグラフである。
【符号の説明】
１０          路盤
１２          下水管
１４          埋め戻し土
１８          トンネル
２０          擁壁
２２          裏込め土
２４          セグメント
２６          シールドトンネル
２８          インバート充填土
【図１】
0004027572.tif 000003
【図２】
0004027572.tif 000004
【図３】
0004027572.tif 000005
【図４】
0004027572.tif 000006
【図５】
0004027572.tif 000007
【図６】
0004027572.tif 000008
【図７】
0004027572.tif 000009
【図８】
0004027572.tif 000010
【図９】
0004027572.tif 000011
【図１０】
0004027572.tif 000012