(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設現場で発生する建設発生土を用いて地盤改良に用いる地盤改良用粒状材料を製造する方法であって、
前記建設発生土を、凍結させた後に減圧環境下で乾燥させて、フリーズドライ土を生成し、
このフリーズドライ土を前記地盤改良用粒状材料とする
ことを特徴とする地盤改良用粒状材料の製造方法。
【請求項２】
前記フリーズドライ土を、破砕した後に粒径ごとに分別し所定の粒度分布になるように混ぜ合わせる
ことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良用粒状材料の製造方法。
【請求項３】
前記フリーズドライ土を、焼成して前記地盤改良用粒状材料とする
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤改良用粒状材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良用粒状材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良は、軟弱な地盤の強度を高め、沈下や地滑りの抑制を目的に行われるものであって、締固め工法、脱水工法、置換工法等の種々の工法が開発されている。この中でも、締固め工法であるサンドコンパクションパイル工法や、脱水工法であるサンドドレーン工法が多く採用されている。
【０００３】
サンドコンパクションパイル工法は、軟弱地盤中に、振動あるいは衝撃荷重を用いて砂やパイル材（砕石）等の粒状材料を圧入し、直径の大きい圧縮された砂柱を造成するとともに、砂柱周辺の地盤を締め固めて地盤を改良する工法である。一方、サンドドレーン工法は、軟弱地盤中に、砂やサンドパイル等の粒状材料からなる砂杭を打ち込んで鉛直ドレーンを形成し、排水距離を短縮して軟弱地盤の排水を容易にし、圧密沈下を促進させ、併せて地盤のせん断強さの増加を図る工法である。
【０００４】
ところで、近年では、サンドコンパクションパイル工法やサンドドレーン工法に用いられる粒状材料として、リサイクル材料を適用する技術が開発されている。粒状材料として適用が可能なリサイクル材料としては、コンクリート塊、鉄鋼スラグ（製鋼スラグ）、非鉄金属スラグ、石炭灰造粒物、カキ殻等がある。例えば、特許文献１には、コンクリート塊を破砕して得られた粒状材料を用いて締固め杭を形成して地盤改良を行う技術が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３８４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リサイクル材料を地盤改良に用いる粒状材料として適用するには、各工法で求められる粒状材料の特性をよく把握した上で、リサイクル材料を選定する必要がある。また、リサイクル材料は、天然の材料と異なり、水硬性を有するものや溶出水のＰＨが高いものがあるため、利用に際して周辺環境に十分配慮する必要がある。
【０００７】
トンネル掘削現場等の建設現場では、多くの残土（以下、「建設発生土」という場合がある）が発生するが、この建設発生土は、地盤改良に利用する粒状材料としては品質が適合しないので、地盤改良に利用されていないのが現状である。産業廃棄物量の低減といった観点からも、建設発生土の有効な再利用する方法が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は、建設発生土を利用した地盤改良用粒状材料の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために創案された請求項１に係る発明は、建設現場で発生する建設発生土を用いて地盤改良に用いる地盤改良用粒状材料を製造する方法であって、前記建設発生土を、凍結させた後に減圧環境下で乾燥させて、フリーズドライ土を生成し、このフリーズドライ土を前記地盤改良用粒状材料とすることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明者らは、建設発生土をフリーズドライ加工することで、砂と類似する形状および物性の粒状材料に改質できることを見出し、これを地盤改良用粒状材料として利用するようにすることを提案した。
【００１１】
このような方法によれば、建設発生土を地盤改良に用いる地盤改良用粒状材料として使用可能に改質することができるので、従来は廃棄していた建設発生土の有効活用が行えるとともに、処理しなければならない産業廃棄物を低減することができるといった二つの作用効果を同時に得ることができる。また、フリーズドライ土は、多量に水分を吸収する機能を有するので、地盤改良されるべき地盤から水分を吸収して効率的に締固めを行なうことができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記フリーズドライ土を、破砕した後に粒径ごとに分別し所定の粒度分布になるように混ぜ合わせることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良用粒状材料の製造方法である。
【００１３】
ここで、所定の粒度分布とは、分別された各粒径のフリーズドライ土の含有割合を示す。このような方法によれば、各地盤改良に適した粒度分布の地盤改良用粒状材料を得ることができ、効率的な地盤改良を行うことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記フリーズドライ土を、焼成して前記地盤改良用粒状材料とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤改良用粒状材料の製造方法である。
【００１５】
このような方法によれば、水分の吸収機能を抑えた地盤改良用粒状材料を形成することができるので、地下水を排水することを目的とするサンドドレーン工法等に適した地盤改良用粒状材料を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、建設発生土を地盤改良に用いる地盤改良用粒状材料として使用可能に改質することができ、建設発生土の有効な再利用が図れるとともに、処理する産業廃棄物量の低減を図れるといった二つの大きな利益が得られるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第一実施形態）
以下、本発明を実施するための最良の第一の実施形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、締固め工法であるサンドコンパクションパイル工法に用いられる地盤改良用粒状材料を製造する方法について説明する。
【００１８】
サンドコンパクションパイル工法は、杭打機械を用いて、例えば３００ｍｍ〜５００ｍｍ径のケーシング管を軟弱地盤中に貫入させて、その内部に地盤改良用粒状材料を投入した後に、ケーシング管を引き抜いて打ち戻す動作を繰り返すことで、振動あるいは衝撃荷重を用いて地盤改良用粒状材料を圧入し、直径の大きい圧縮された地盤改良用粒状材料による柱部（サンドコンパクションパイル）を造成する。この柱部周辺の地盤から地下水を吸水するとともに排水することで、地盤が締め固められて改良される。
【００１９】
ここで、サンドコンパクションパイル工法に利用される地盤改良用粒状材料には、粒状材料自体が地下水を吸水する吸水機能と、粒状材料で形成した柱部が地下水を排水させる排水機能が要求される。
【００２０】
以下に、前記機能を備える地盤改良用粒状材料の製造方法を説明する。
【００２１】
かかる地盤改良用粒状材料の製造方法は、建設発生土を、凍結させた後に減圧環境下で乾燥させて、フリーズドライ土を生成し、このフリーズドライ土を前記地盤改良用粒状材料とすることを特徴とする。
【００２２】
地盤改良用粒状材料の製造するに際して、具体的には、まず、トンネル掘削現場等の建設現場より、掘削土等の残土（以下、「建設発生土」という）を調達して、この建設発生土をフリーズドライ（真空凍結乾燥）装置に挿入する（Ｓｔｅｐ１）。このとき、必要に応じて、フリーズドライ装置への挿入前に、建設発生土から大型の岩石等を取り除くようにするのが好ましい。そして、フリーズドライ装置を稼動させて、建設発生土をマイナス４０℃〜マイナス３０℃の範囲まで冷却して完全に凍結させる（Ｓｔｅｐ２）。その後、建設発生土を凍結させたままの状態で、フリーズドライ装置の内圧が１／１０００気圧以下まで下がるように、装置内の空気を抜いて真空状態にする（Ｓｔｅｐ３）。そして、建設発生土に少しだけ熱を加えて、凍結させたままの水分子（氷結晶）を固体から気体に変換する「昇華」を行い、建設発生土を乾燥させる（Ｓｔｅｐ４）。
【００２３】
その後、真空凍結乾燥された建設発生土（以下、「フリーズドライ土」という場合がある）をフリーズドライ装置から取り出す（Ｓｔｅｐ５）。フリーズドライ装置は、多量のフリーズドライ土を形成できる大型の装置が用いられている。また、フリーズドライ装置は、食品用装置のような衛生面での設備投資は必要としないので安価である。ここで、取り出されたフリーズドライ土は、粒状に乾燥した状態となっている。フリーズドライ土の品質については、粒度や乾燥度の多少のばらつきは許容される。そして、必要に応じてフリーズドライ土を破砕して細かい粒径状とする（Ｓｔｅｐ６）。その後、このフリーズドライ土を篩に掛けて、粒径ごとに分別し、サンドコンパクションパイル工法に適した粒度分布になるように、各粒径のフリーズドライ土を所定量ずつ混ぜ合わせる（Ｓｔｅｐ７）。
【００２４】
ここで、本実施形態では、締固め工法に利用される地盤改良用粒状材料であって、脱水工法には利用しないので、このままの状態のフリーズドライ土が、地盤改良用粒状材料となる。なお、本実施形態において製造した地盤改良用粒状材料は、サンドコンパクションパイル工法に利用するのに限定されるものではなく、他の工法にでも利用できるのは勿論である。
【００２５】
以上のような製造方法で製造された地盤改良用粒状材料（フリーズドライ土）は、絶乾の状態であって、多量に水分を吸収する機能を有するので、地盤改良されるべき地盤から多くの水分を吸収して効率的に締固めを行なうことができる。また、かかる地盤改良用粒状材料は、砂と類似する形状および物性を呈しており、この地盤改良用粒状材料にて形成したサンドコンパクションパイルによって、その周辺の地盤から効率的に地下水を吸水するとともに排水することができ、地盤が締め固められて改良される。
【００２６】
さらに、本実施形態に係る製造方法によれば、入手が容易な建設発生土に、比較的容易なフリーズドライ加工を施すことによって、地盤改良に用いる粒状材料として使用可能に改質することができる。これによって、建設発生土に対する考え方を根本的に変えることができ、従来は廃棄していた建設発生土の有効活用が行えるとともに、処理しなければならない産業廃棄物を低減することができるといった二つの作用効果を同時に得ることができる。
【００２７】
特に、高含水から低含水までの広い範囲の土砂や粘度質系の土砂であっても、砂と類似する形状および物性の地盤改良用粒状材料に改質することができるので、本製造方法は、非常に有効である。
【００２８】
また、フリーズドライ土を、破砕した後に所定の粒径ごとに分別して地盤改良用粒状材料としているので、各地盤改良工法に適し、精度がより一層高く施工性の高い地盤改良用粒状材料を提供することができ、効率的な地盤改良を行うことができる。
【００２９】
（第二実施形態）
本発明を実施するための最良の第二の実施形態は、脱水工法であるサンドドレーン工法に用いられる地盤改良用粒状材料を製造する方法について説明する。
【００３０】
サンドドレーン工法は、杭打機械を用いて、例えば３００ｍｍ〜５００ｍｍ径のケーシング管を軟弱地盤中に貫入させて、その内部に地盤改良用粒状材料を投入した後に、ケーシング管の投入口を密閉して圧縮空気を送り、ケーシング管の先端から地盤改良用粒状材料を排出しながら、ケーシング管を引き抜いて、地盤改良用粒状材料からなるドレーン（排水路）を造成する。そして、このドレーン周辺の地盤から地下水を排水することで、地盤が締め固められる。すなわち、排水距離を短縮して軟弱地盤の排水を容易にし、圧密沈下を促進させ、併せて地盤のせん断強さの増加を図るようになっている。
【００３１】
ここで、サンドドレーン工法に利用される地盤改良用粒状材料には、粒状材料で形成したドレーンが地下水を流して排水させる排水機能が要求される。
【００３２】
以下に、前記機能を備える地盤改良用粒状材料の製造方法を説明する。
【００３３】
本実施形態に係る地盤改良用粒状材料の製造方法は、第一の実施形態に係る地盤改良用粒状材料の製造方法におけるＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ７まで共通の工程を有している。Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ７までは、同じ工程であるので、その説明を省略する。
【００３４】
本実施形態では、サンドドレーン工法に利用される地盤改良用粒状材料を製造するので、前記Ｓｔｅｐ７までの工程で所定の粒度分布に形成されたフリーズドライ土を焼成する工程をさらに備えている。本工程におけるフリーズドライ土の焼成は、フリーズドライ土の水分が元から少ないので、通常の焼成温度（１１００〜１２００℃）や時間（６０分程度）よりも少ない焼成温度や時間で行われる。なお、フリーズドライ土の焼成は、通常の泥の焼成技術を適用することで行われる。ここで、フリーズドライ土は、焼成されることで、多量に水分を吸収する性質が抑えられて、透水性の高い粒状材料に改質される。そして、焼成されたフリーズドライ土が、サンドドレーン工法に利用される地盤改良用粒状材料となる。
【００３５】
以上のような製造方法で製造された地盤改良用粒状材料（フリーズドライ土）は、透水性が高く、水を吸収せずに、この地盤改良用粒状材料にて形成したサンドドレーンによって、その周辺の地盤から効率的に地下水を吸い流して排水することができ、地盤が締め固められて改良される。なお、本実施形態において、フリーズドライ土を焼成して形成した地盤改良用粒状材料は、サンドドレーン工法に利用するのに限定されるものではなく、他の工法にでも利用できるのは勿論である。
【００３６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記の実施形態では、トンネル掘削現場の建設現場より、建設発生土を調達しているが、この建設発生土の調達現場はこれに限られるものではなく、所定の粒径の建設発生土が得られるのであれば、住宅造成現場やダム造成現場等の種々の建設現場より調達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る地盤改良用粒状材料の製造方法の最良の形態を示したフローチャート図である。
【図１】
0004857303.tif 000002