(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に予め敷設した後、掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法。
【請求項２】
ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に予め掘削したガイド溝内に予め敷設した後、掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法。
【請求項３】
ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に、または、この施工面に予め掘削したガイド溝内に、予め敷設した後、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を地表部または地中に供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法。
【請求項４】
ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に、または、この施工面に予め掘削したガイド溝内に、予め敷設した後、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を前記カッターポスト中に設けられた供給管により地中に供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法。
【請求項５】
固化材液が少なくともセメントとフライアッシュと水との混合物であることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベントナイトが混合された地盤改良体による止水性の高い地中連続壁の築造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、孔壁安定のためにベントナイトは多量の水を使用して流動化させて使用していた。また、セメント等の固化材と併用される場合は、ベントナイトが膨潤，分散，コロイド化する過程で、セメントによる金属イオンがベントナイト粒子の表面に吸着し、ベントナイト粒子のその後の膨潤が妨げられ、沈殿を生じ、所望の粘度や強度のものが得られない。
【０００３】
そこで、例えば、４５０リットルの清水（Ｗ）入りのミキサーに、ベントナイト（Ｂ）を２５Ｋｇ投入し（（Ｗ／Ｂ）×１００＝１８００％）、充分に膨潤したベントナイトを分散，コロイド化させて流動化させ、充分に時間をおいてセメントを所要量、例えば２００Ｋｇ投入し、これにより注入液として使用し得るセメント・ベントナイト注入液としていた。このように、ベントナイトを流動化させた後にセメントを投入することで、セメントよりの金属イオンがベントナイト粒子の表面に吸着しても、もはや悪影響が発生しないようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来技術では、ベントナイトを分散，コロイド化させて流動化させ、充分に時間をおいてセメントを投入していた。しかし、この従来技術では、セメントを投入する前にベントナイトが充分に液状化していることが前提であり、セメントの投入時期を誤ると、ベントナイトの性能を充分に発揮することができない恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、このように取扱に制約があるベントナイトを遮水性能が高い地中連続壁、即ち透水係数値が低い地中連続壁を築造するために使用する際に、ベントナイトを注入可能な状態にすることなく使用でき、遮水性能が高い地中連続壁を確実に、かつ、容易に築造することができる、ベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、ベントナイトの液性限界内、もしくは、液性限界の１．２倍程度の水の含有状態でベントナイトを使用することであり、また、セメント等の固化材は地中連続壁を築造する過程でベントナイトと混合される点にある。
【０００７】
即ち、本発明の請求項１は、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に予め敷設した後、掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法である。
【０００８】
ここで、ベントナイトの液性限界とは、ＪＩＳ  Ａ  １２０５の土の液性限界試験方法に準じている日本ベントナイト工業界標準試験法のＪＢＡＳ−１０９−７７に規定されているベントナイト（粉状）の液性限界測定法により求められた液性限界である。この液性限界は、ある条件で、試料皿の上の試料を２つに分ける溝が埋まるのに必要な衝撃付与回数が２５回のときのベントナイトの含水量であり、そのときのベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値で示される。
【０００９】
このようなベントナイトの液性限界の測定法は、米国でも、ＳＦＳＡ  No. １３Ｔ６５に規定された測定方法があり、英国でも、ＢＳＣＲＡ  No. ３に規定された測定方法がある。いずれも、内容的には同じような測定方法である。
【００１０】
このようなベントナイトの液性限界Ｌは、使用するベントナイトの種類により異なる値を示し、具体的には、液性限界が９００％を超えるベントナイトも、４００％未満であるベントナイトも存在する。膨潤力も高く、一般に入手し易いベントナイトの液性限界は、４５０〜５００％前後程度である。
【００１１】
なお、このような測定方法で測定されることにより明らかなように、ベントナイトは、液性限界の状態でも、液性限界の１．２倍の水の使用状態でも、流動性の乏しいものである。
【００１２】
請求項１では、ベントナイトと水の重量比（（Ｗ／Ｂ）×１００）が、１００％〜１．２Ｌ％（Ｌ：液性限界）のベントナイト混合物を予め地中連続壁の施工面に敷設しておき、その後、掘削攪拌装置で地中連続壁を築造する過程でセメント等の固化材が前記ベントナイト混合物と混合される状態にするため、従来技術のように充分に流動化したベントナイトにセメント等の固化材を加えてセメント・ベントナイト注入液とする場合のように、セメントの投入時期を誤ることがなくなり、ベントナイトの性能を充分に発揮させることができ、遮水性能の高い地中連続壁を確実に、かつ、容易に築造することができる。
【００１３】
なお、ベントナイトと水の重量比（（Ｗ／Ｂ）×１００）の最も好ましい値は、液性限界Ｌと同程度の値であり、その液性限界の値の１．１倍前後の値のものが好適に使用できる。前記重量比が高すぎると、流動性が増加して遮水性能が低下するため、また、低すぎると、ベントナイト混合物が堅い方向になり、敷設するために長時間を要するようになるため、１００％〜１．２Ｌ％の範囲内とする。
【００１４】
本発明の請求項２は、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に予め掘削したガイド溝内に予め敷設した後、掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法である。
【００１５】
この請求項２では、前述した請求項１と同じ作用効果が得られる他、ベントナイト混合物を、予め掘削したガイド溝内に敷設しておくことにより、ベントナイト混合物を掘削攪拌装置で確実に地中に引き込むことができる。
【００１６】
本発明の請求項３は、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に、または、この施工面に予め掘削したガイド溝内に、予め敷設した後、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を地表部または地中に供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法である。
【００１７】
この請求項３では、前述した請求項１、２と同じ作用効果が得られる他、次に示す作用効果が得られる。即ち、掘削攪拌装置としては、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる構成を有する装置が好適であり、このような装置を使用すると、循環する切削部材を有する無端チェーンによりベントナイト混合物が地中に引きずり込まれると同時に、掘削土等とも充分に攪拌混合され、また、固化材液とも攪拌混合され、切削部材を有する無端チェーンの循環により、ベントナイトや掘削土や固化材液等が充分に混合され、均一な状態とすることができ、得られた地中連続壁の性能もより良好なものとなる。
【００１８】
本発明の請求項４は、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に、または、この施工面に予め掘削したガイド溝内に、予め敷設した後、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材液を前記カッターポスト中に設けられた供給管により地中に供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法である。
【００１９】
この請求項４では、前述した請求項１、２、３と同じ作用効果が得られる他、固化材液を地中にて供給するようにすると、それだけベントナイトと固化材液の接触時間が遅れ、ベントナイトは、掘削土とも混合された状態になると共に地中の水分を吸う状態が長く保たれ、ベントナイトの性能を充分に発揮させることができる。
【００２０】
本発明の請求項５は、固化材液が少なくともセメントとフライアッシュと水との混合物であることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法である。
【００２１】
即ち、本発明の地中連続壁の築造方法において、固化材液としては、セメントミルク単独であっても、他の材料を含んでいてもよい。特に、セメントにフライアッシュを併用すると、セメントに比べフライアッシュは安価であるので、使用材料の単価を下げることが可能である。
【００２２】
なお、従来の使用方法で、フライアッシュを添加すると、流動性が増加し、その結果として、特に砂質地盤において、地中連続壁の遮水性能が低下する恐れ、即ち、地中連続壁の透水係数が上昇する恐れがあった。しかし、本発明の地中連続壁の築造方法に従えば、流動性に乏しいベントナイト混合物を使用するため、セメントにフライアッシュを併用しても、充分に実用性がある遮水効果を発揮することができる。
【００２３】
従って、本発明の地中連続壁の築造方法においては、砂質地盤の場合であっても、固化材液は、少なくともセメントとフライアッシュと水との混合物であってもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施形態は、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％から、使用するベントナイトの液性限界の１．２倍までの範囲内であるベントナイト混合物を、地中連続壁を築造する施工面に予め掘削したガイド溝内に予め敷設した後、掘削攪拌装置で該ベントナイト混合物を地中に引き込むと共に、固化材を供給しながら所定の深さまで掘削することにより、所定の深さまでベントナイトと掘削土と固化材液が攪拌混合された状態にすることを特徴とするベントナイトが混合された地中連続壁の築造方法である。
【００２５】
図１は、上記した方法により地中連続壁１（図面では改良部と表示している部分）を築造中の状態を示した図である。この図１において、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との混合物であり、かつ、その重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値が、１００％〜１．２Ｌ％（Ｌ：ベントナイトの液性限界）の範囲内のベントナイト混合物（以下、これを単にベントナイト混合物と表記する。）２を、地表部に予め掘削したベントナイト敷設用のガイド溝３中に敷設する。
【００２６】
このガイド溝３の形状は、図２や図３に示すような形状であり、このガイド溝３の幅は、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる掘削攪拌装置の掘削幅と同じにすることが好ましい。
【００２７】
ガイド溝３の深さは、地中連続壁１の深さにも関係する。即ち、切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる掘削攪拌装置による掘削土の容積に対して添加するベントナイト混合物２の使用時の容積の関係でガイド溝３の深さが決定される。例えば、掘削土の容積に対する使用時のベントナイト混合物２の容積との比が一定であれば、ガイド溝３の深さは、地中連続壁１の深さに比例する。
【００２８】
このガイド溝３は、図３(a) に示すように、例えばバックホウなどを使用して地中連続壁を築造すべき位置に造る。この溝の地盤が軟弱の場合、事前に地盤を固化改良する（破線の部分）。このバックホウなどによる掘削時に発生した土砂は、図３(b) に示すように、ガイド溝３の両側に積み上げて盛土４として、ベントナイト混合物２のガイド溝３への敷設時にベントナイト混合物２が側方にこぼれないようにすることが好ましい。図３(c) は、ベントナイト混合物２をガイド溝３内に敷設した状態を示す図である。このようにガイド溝３内にベントナイト混合物２を敷設した状態は、図１にも示されている。
【００２９】
なお、上記したように流動性が乏しいベントナイト混合物２をガイド溝３内に敷設するためには、回転型液体ポンプの一種であり、ネジ面を形成したローターの回転によって移送可能な一軸型のスクリューポンプであるモノポンプを使用すればよい。
【００３０】
掘削攪拌装置１０は、図１に示すように、切削刃などの切削部材１１を有する無端チェーン１２がカッターポスト１３の周囲で循環する装置である。無端チェーン１２の循環は、図では隠れて見えない駆動ローラ１４とアイドルローラ１５との間に無端チェーン１２が掛け渡されていることによる。この無端チェーン１２の循環方向は、図１に示すように、ガイド溝３に敷設されたベントナイト混合物２が地中に引き込まれる方向とする。
【００３１】
このように無端チェーン１２を循環させることにより、地盤が掘削される。それと共にカッターポスト１３を後で説明する機構により横方向（図１に示した矢印方向）に横行させる。
【００３２】
また、図１では、固化材液は、カッターポスト１３中に存在する注入管１６から供給され、掘削土とベントナイトと固化材液等が無端チェーン１２の循環により、充分に攪拌混合され、カッターポスト１３の横行に伴って改良部１が築造される。この改良部１が地中連続壁となる部分である。
【００３３】
カッターポスト１３は、装置の架台１７とカッターポスト１３との間に架設された油圧シリンダ１８の伸長に伴い、架台１７に沿って移動することにより、横行する。
【００３４】
カッターポスト１３が装置の架台１７の進行方向前方側の端部まで移動してカッターポスト１３の横行が不可能になったら、固化材液の吐出を停止し、カッターポスト１３が地中に挿入されて動かせない状態のまま、クローラなどの走行装置１９によって掘削攪拌装置１０を移動させながら、油圧シリンダ１８を収縮させることにより、カッターポスト１３が掘削攪拌装置１０に対して相対的に進行方向後方側の端部に移動した状態に戻る。そこで、再度、固化材液の注入を開始し、無端チェーン１２を循環させつつ、油圧シリンダ１８を伸長させることによって、カッターポスト１３を横行させ、カッターポスト１３の横行と掘削攪拌装置１０の移動の繰り返しによって地中連続壁が築造される。
【００３５】
固化材液は、図１に示すように、比較的上部の地中から吐出するようにしても、注入管１６の長さを変えて下方のアイドルローラ１５の近辺から吐出できるようにしてもよい。
【００３６】
このように切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる構成を有する装置を使用すると、循環する切削部材を有する無端チェーンによりベントナイト混合物が地中に引きずり込まれると同時に、掘削土等とも充分に攪拌混合され、また、固化材液とも攪拌混合され、切削部材を有する無端チェーンの循環によりベントナイトや掘削土や固化材液等が充分に混合され、均一な状態とすることができ、得られた地中連続壁の性能も良好なものとなる。
【００３７】
【実施例】
ベントナイトとしてクニミネ工業の商品名クニゲルVI相当品を購入して実施した。このベントナイトの液性限界は４５０％であった。このベントナイトを使用し、（Ｗ／Ｂ）×１００の値が５００％となるように、掘削土１ｍ3 当たりベントナイト１５Ｋｇに対し水７５リットルを加え、２０分間混合してベントナイト混合物とした。このベントナイト混合物の容積は８７リットルであり、重量は８０Ｋｇであった。
【００３８】
次に、ポルトランドセメントとフライアッシュを固化材として使用して下記の表１の配合条件となるように混練した。但し、ベントナイトと固化材とは一緒に混練しないで別々に混練して使用する。
【００３９】
【表１】
0003764081.tif 000002
これらベントナイト混合物やセメントとフライアッシュの固化材の固化材液とを使用して築造する地中連続壁の壁厚は５５ｃｍで、深さは２０ｍであるから、地中連続壁の長さ１ｍ当たりの体積は、０．５５×２０×１＝１１ｍ3 となる。これが掘削土の体積に相当するから、ベントナイト敷設用の溝の最低の深さは、ベントナイト１５Ｋｇの体積の８７リットルが、幅５５ｃｍ、長さ１ｍから算出でき、１１×８７×１０００／（５５×１００）＝８７０／５＝１７４ｃｍとなる。そこで、深さ１．８ｍのベントナイト敷設用のガイド溝３を掘ればよい。このガイド溝３は、図２や図３に示すように、ガイド溝３を掘削した土を溝の両側に積み上げて盛土４としている。このガイド溝３内に規定の量になるようにベントナイト混合物２をモノポンプを用いて敷設する。
【００４０】
このベントナイト混合物２が敷設されたガイド溝３に沿って、図１に示した掘削攪拌装置１０を用いて、幅５５ｃｍ、深さ２０ｍの地中連続壁１を形成する。この際、固化材液の注入量は、表１に示した条件を満足するように調整しながら施工する。
【００４１】
このようにして表１の配合条件ａに従って築造した地中連続壁を地中連続壁１ａという。また、表１の配合条件ｂに従って築造した地中連続壁を地中連続壁１ｂという。
【００４２】
施工された地中連続壁の一部を採取して透水係数を測定した。地中連続壁１ａの透水係数は、５．８７×１０-8ｃｍ／秒であり、地中連続壁１ｂの透水係数は、３．４７×１０-7ｃｍ／秒であった。これらの値は、地中連続壁のいずれの部分でもほぼ同じ値を示し、均一に混合された地中連続壁が築造されていた。
【００４３】
なお、フライアッシュを使用せずに、掘削土１ｍ3 当たりセメントを３００Ｋｇ使用した場合の本発明に従って施工した地中連続壁の透水係数は、上記した地中連続壁１ａの値よりも更に低くなり、遮水性能が更に優れたものとなる。
【００４４】
比較のために、表１に示した配合条件で使用する全ての水とベントナイトを混練した後、この混練物にセメントとフライアッシュとを加えて混練粒状物を図１に示したと同じ掘削攪拌装置を使用して地中連続壁を築造した。
【００４５】
セメントとフライアッシュの量比の関係が配合ａと同じ場合の地中連続壁を１ｃとし、セメントとフライアッシュの量比の関係が配合ｂと同じ場合の地中連続壁を１ｄとする。
【００４６】
これらの地中連続壁の一部を採取して透水係数を測定した。地中連続壁１ｃの透水係数は、２．７４×１０-6ｃｍ／秒であり、地中連続壁１ｄの透水係数は、７．７６×１０-6ｃｍ／秒であった。
【００４７】
なお、これらの比較例の場合、１５Ｋｇのベントナイト当たり２４０Ｋｇの水と混合する場合は、ベントナイト（Ｂ）と水（Ｗ）との重量比（Ｗ／Ｂ）×１００の値は、１６００％になる。本発明例は、５００％である。
【００４８】
以上の比較例との対比で明らかなように、本発明に従って築造した地中連続壁の透水係数は低い値を示し、遮水効果が高められている。
【００４９】
なお、以上は、ガイド溝を使用した場合について説明したが、ガイド溝を設けずに、地中連続壁を築造する施工面に直接敷設するようにしてもよい。また、施工装置は、例示したものに限らず、その他の施工装置を使用できることは、言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に従って、ベントナイトの液性限界内、もしくは、液性限界の１．２倍程度の水の状態でベントナイトを使用し、これを施工面や溝内に予め敷設し、セメント等の固化材は地中連続壁を築造する過程でベントナイトと混合される状態にすることにより、次のような優れた効果を発揮する。
【００５１】
(1) 従来技術のように流動化したベントナイトに固化材を加えてセメント・ベントナイト注入液とする場合のように、セメントの投入時期を誤ることがなくなり、ベントナイトの性能を充分に発揮させることができ、遮水性能の高い地中連続壁を確実に築造することができる。
【００５２】
(2) 施工装置として切削部材を有する無端チェーンをカッターポストの周囲で循環させる構成を有する装置を使用した場合は、循環する切削部材を有する無端チェーンによりベントナイトが地中に引きずり込まれると同時に、掘削土等とも充分に攪拌混合され、また、固化材液とも攪拌混合され、切削部材を有する無端チェーンの循環によりベントナイトや掘削土や固化材液等が充分に混合され、均一な状態とすることができ、施工時間も短縮されると共に、得られた地中連続壁の性能も良好なものとなる。
【００５３】
(3) 流動性に乏しいベントナイト混合物を使用するため、固化材としてフライアッシュを併用した場合でも、透水係数が低く、遮水効果の高い地中連続壁とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する装置の１例と本発明の地中連続壁の築造状況を示す装置の側面図である。
【図２】本発明のベントナイト混合物を敷設するための溝の状況を示す斜視図である。
【図３】本発明のベントナイト混合物の敷設用の溝の形成状況を順に示す断面図である。
【符号の説明】
１…地中連続壁（改良部）
２…ベントナイト混合物
３…ガイド溝
４…盛土
１０…掘削攪拌装置
１１…切削部材
１２…無端チェーン
１３…カッターポスト
１４…駆動ローラ
１５…アイドルローラ
１６…注入管
１７…架台
１８…油圧シリンダ
１９…走行装置
【図１】
0003764081.tif 000003
【図２】
0003764081.tif 000004
【図３】
0003764081.tif 000005