JPH0517932A

JPH0517932A - 安定液を用いて掘削した孔壁面の透水化工法

Info

Publication number: JPH0517932A
Application number: JP17380691A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshida; 清司吉田; Akihiko Okamura; 昭彦岡村; Toshiaki Tachibana; 敏明橘
Original assignee: Konoike Construction Co Ltd
Current assignee: Konoike Construction Co Ltd
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】掘削壁面に形成された泥膜の透水抵抗を早期
かつ確実に減少させて、掘削孔からの揚水を容易ならし
める工法を提供すること。【構成】水溶性高分子増粘剤、植物繊維および高吸水
性樹脂を含有する掘削用安定液を用いて孔または溝を掘
削し、掘削終了後安定液に水溶性高分子増粘剤を分解す
る酵素剤を安定液に添加して、掘削壁面に形成された泥
膜の透水抵抗を減少させ、地下水の移動を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建設現場で地下水位を低
下させるため安定液を用いて掘削した孔や溝の壁面に形
成される泥膜の透水抵抗を減少させる透水化工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】我国は欧米に比べると年間降雨量が数倍
で一般に地盤の地下水位が高く、平野部では数ｍ掘削す
ると地下水位に逢着することが多い。地下水位を低下す
ることによって地盤が安定することはよく知られてお
り、このため、湿地帯に開水路を設けて排水を良くした
り、地下に孔を掘り、該孔の中に排水ポンプを設置して
地下水を汲み上げる方法などが行われている。

【０００３】地下水位以下の掘削土工では、掘削面に地
下水流線方向に浸透圧力を受け、いわゆるボイリングや
クイックサンドといわれる現象が起き、建設災害の大き
な原因になる。これを防止するためには、地下水位を低
下させ、掘削底面や掘削側面に浸透圧力が加わらないよ
うにすることが重要である。水位低下法には、開水路、
地中配水管、めくら暗きょ、浅井戸工法、ウエルポイン
ト工法、深井戸工法、真空工法などがあるが、これらの
工法中、深井戸工法では径が30〜100 cm、深さ数10m 以
上の大型井戸を掘削することが多い。このばあい、掘削
には、一般に安定液掘削工法が用いられることが多く、
安定液（泥水ともいう）にはベントナイトを水に懸濁分
散させたベントナイト安定液や、この中には増粘剤およ
び分散剤などを添加したものや、またはカルボキシメチ
ルセルロースナトリウム（以下、ＣＭＣという）などの
水溶性増粘剤を水に溶解したポリマー安定液、さらには
この中にベントナイトや粘土を数％添加したものなどが
現在一般に用いられている。これらの安定液の機能につ
いてはかなり解明されており、それによると、安定液が
掘削壁面に作用し、止水性の泥膜が形成され、この泥膜
が掘削面の剥離や崩壊を防止している。

【０００４】ところで、地中連続壁工事や、アースドリ
ル工事などの安定液掘削工法では、工法を完結するため
には、掘削後の溝や孔にコンクリートを充填して、止水
壁や構造物の一部として利用するのが一般的であるが、
掘削時に使用する安定液で形成される孔壁の泥水膜の透
水性が良いと、止水効果が劣り、安定液が地盤中に逸散
する量が多くなり、孔内の安定液水位が低下するので、
孔壁崩壊の惧れがある。このため、これまで、掘削用安
定液に関する研究は、いかにろ過透水性の少ない安定液
を調製確保するかに集中して行われてきた。現在、一般
に用いられる安定液は、泥膜の止水効果が充分に発揮さ
れることを目的に安定液素材の組み合わせが行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、深井戸工法が機
能するためには、掘削孔の砂質層部に滞留する地下水を
汲み上げることが必要であり、このためには掘削壁面か
ら地下水が充分流入しなければならない。しかしなが
ら、ろ過透水性の小さい安定液の調製に主眼をおいた従
来のベントナイト安定液やポリマー安定液を用いて掘削
したばあい、ベントナイト粒子や粘土粒子が密実強固な
止水泥膜を形成するため、この泥膜を通過して流入する
地下水の流速は小さく、設計通りの排水量をうるために
さらに井戸を増設するなどの経済的負担が生じている。
掘削壁面の透水性を確保する方法としては、掘削後、泥
膜を噴流などの物理的方法によって除去することも考え
られるが、噴流圧力が大き過ぎると掘削壁面が剥離して
掘削孔が崩壊する危険性が伴うなどの問題がある。

【０００６】また、特公昭48-28215号公報には、土壌中
または補助組成物中の微生物または酵素によって安定液
を分解し、その粘性を低下させることが記載されてい
る。

【０００７】しかしながら、揚水が可能になるまでに１
週間程度もの時間を要してしまう。また、有機物分解菌
を安定液組成の一部として用いているが、微生物の分解
活性は、環境条件、すなわち温度、pHなどによって左右
され、必ずしも計画通りに分解が進むことが期待でき
ず、分解のコントロールが困難であるという問題もあ
る。

【０００８】本発明の目的は、安定液を用いて掘削した
のちに、掘削壁面部に形成された泥膜の透水抵抗を速や
かにかつ確実に減少させることができる安定液の透水化
工法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の透水化工法は、
地下水位低下工法において、水溶性高分子増粘剤、植物
繊維および高吸水性樹脂を含有する安定液を用いて孔ま
たは溝を掘削し、掘削終了後安定液に水溶性高分子増粘
剤を分解する酵素剤を安定液に添加して、掘削壁面に形
成された泥膜の透水抵抗を減少させ、地下水の移動を容
易にすることを特徴としている。

【００１０】

【実施例】本発明の透水化工法に用いる安定液は、水溶
性高分子増粘剤、植物繊維および高吸水性樹脂を含有す
ることを特徴としている。

【００１１】一般に、ベントナイト安定液やポリマー安
定液に使用されるベントナイトや粘土粒子の微細固形分
は、砂層の間隙を通過しやすく、このため、ベントナイ
ト濃度やポリマー濃度を増加させ、安定液が粘性抵抗に
より間隙から流出しにくくする方法や、適当な目詰材な
どを添加して安定液が流出しないようにする方法などが
提示されている。従来の安定液は、密実強固な止水性泥
膜を作るためのベントナイトや粘土粒子の無機物を併用
しているが、これに対し、本発明の透水化工法に用いる
安定液の成分はすべて有機物質で、いずれも分解可能な
ものである。かかる安定液によって形成される泥膜の止
水効果は次のようである。

【００１２】まず、砂質層の間隙は植物繊維および自重
の300 〜500 倍に膨張した高吸水性樹脂によって目詰め
され、これら材料相互によってできる間隙は、砂層の間
隙に比べて小さくなるので、水溶性高分子増粘剤の水溶
液は粘性抵抗のため、この小さな間隙を通過しにくくな
り、全体として安定液が掘削壁を通して流出し難くなる
と考えられる。

【００１３】前記水溶性高分子増粘剤の具体例として
は、ＣＭＣ、グアガム、ヒドロキシエチルセルロースナ
トリウム（ＨＥＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、キサ
ンタンガム、ローカストビーンガム、ポバール、ポリア
クリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸
ナトリウム、グルコマンナンなどをあげることができ
る。これらの増粘剤のうち、酵素分解が容易な点よりＣ
ＭＣ、ＨＥＣ、グアガム、キサンタンガム、グルコマン
ナン、ローカストビーンガムを用いるのが好ましい。

【００１４】また、植物繊維としては、アビセル、セル
ロース、パルプ、古紙パルプなどを用いることができ
る。これらの植物繊維のうち、形状、大きさ、経済性な
どの点より古新聞や古雑誌などを原料とした紙粉パルプ
を用いるのが好ましい。植物繊維の大きさは、本発明に
おいてとくに限定されないが、通常、直径15〜80μｍで
長さが600 〜1400μｍのものが用いられる。なお、特公
平2-56475 号公報に記載されているオガクズは高分子水
溶液と混合したのち、加圧脱水器で脱水すると、高分子
水溶液が流亡するので、安定液の目詰材としては不適当
である。また、高吸水性樹脂としては、デンプン系のも
の、アクリル系のものなどが適宜用いられる。

【００１５】前述した各成分の配合は、通常水100 部に
対して水溶性高分子増粘剤0.1 〜1.0 部、植物繊維１〜
５部、高吸水性樹脂0.1 〜0.5 部であり、とくに水100
部に対して水溶性高分子増粘剤0.3 〜0.5 部、植物繊維
３〜５部、高吸水性樹脂0.3 〜0.5 部であるのが逸泥効
果を高めるという点からは好ましい。

【００１６】安定液の調整は、たとえば、水道水に所定
量の水溶性高分子増粘剤を添加し、パドル型ミキサーな
どの撹拌機により24時間程度撹拌して溶解し、この中に
各成分材料を所定量添加し混合することにより行うこと
ができる。

【００１７】つぎに本発明の透水化工法について説明す
る。

【００１８】本発明の透水化工法の特徴は、前述した安
定液を用いて溝や孔を掘削したのちに、前記安定液中の
水溶性高分子増粘剤を分解する酵素剤を安定液中に添加
することを特徴としている。そして、かかる酵素剤を添
加することにより安定液の粘性が低下し泥膜の透水抵抗
が減少し、地下水の掘削壁面からの通水が容易になるの
である。

【００１９】酵素剤としては、植物組織崩壊酵素のセル
ラーゼ、グルコマンナーゼ、ガラクトマンナーゼ、ヘミ
セルラーゼなどを用いることができる。酵素剤は安定液
に対して、通常0.05〜２％（重量％、以下同様）、好ま
しくは0.2 〜0.5 ％添加される。

【００２０】また、前記酵素剤に加えて、ＣａＣｌ₂、
ＭｇＣｌ₂、ＮａＣｌなどの無機塩を安定液に添加する
ようにしてもよい。無機塩を添加することにより高吸水
性樹脂が水をはき出して収縮するため、泥膜の目詰め効
果がなくなり、これにより泥膜の透水性は一層高められ
ることになる。前記無機塩の添加量は、安定液中の高吸
水性樹脂の種類や配合割合、また無機塩の種類により異
なるが、通常、安定液に対して0.5 〜３％用いられる。

【００２１】本発明の透水化工法によれば、酵素剤を添
加してわずか0.5 〜６時間後に透水性が改良されるが、
長期にわたって透水効果を期待するばあい、安定液中の
植物繊維は土中のバクテリアによって除々に分解される
ため、これに伴って透水性はさらに良好になる。

【００２２】つぎに、本発明の透水化工法について、実
験例および実施例に基づき説明する。

【００２３】実験例図１に示す透明な試験カラムの底部に砂層に見たてた図
２に示す粒径の硅砂を充填し、その上に安定液を静かに
流入させ、３kgf/cm²の圧力で加圧し、底部の排出口か
ら流出するろ水量を測定し、ろ水量の少ない安定液ほど
良好な安定液とみなして安定液のろ過透水性を調べた。
結果を図３に示す。

【００２４】なお、図１において、１は透明樹脂製円
筒、２は安定液、３は硅砂、４は加圧空気、５および６
は仕切弁、７は安全弁である。

【００２５】安定液の調製は水道水に所定量のＣＭＣを
添加し、パドル型ミキサーにより24時間撹拌して溶解
し、この中に各成分材料を所定量添加して混合した。安
定液の配合量を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】配合処方Ｉ（水100 部、新聞パルプ（以
下、ＣＰという）５部）およびII（水100 部、ＣＭＣ0.
4 部）の安定液では、瞬時に砂層から流出し、止水効果
は認められないが、配合処方III （水100 部、ＣＭＣ0.
4 部、ＣＰ１部）およびIV（水100 部、ＣＭＣ0.4 部、
ＣＰ３部）の安定液は初期流出量は多いものの止水効果
が認められ、また、これにポリアクリル酸ナトリウム架
橋体（以下、ＷＡＰという）を併用したＶ（水100 部、
ＣＭＣ0.4 部、ＣＰ１部、ＷＡＰ0.1 部）およびVI（水
100 部、ＣＭＣ0.4 部、ＣＰ３部、ＷＡＰ0.1 部）の安
定液はさらにろ水量が減少し、安定液として機能するこ
とが明かとなった。すなわち安定液の成分組成として、
水、ＣＭＣ、ＣＰおよび水、ＣＭＣ、ＣＰ、ＷＡＰを用
い、これらの組み合わせによってえられる安定液のろ過
透水性は小さく、掘削用安定液として利用できることが
わかった。

【００２８】つぎに、この安定液に酵素または塩類を添
加して泥膜の透水化を行った。実験方法はIII 〜VIの安
定液を図１の試験器に各々充填し、３kgf/cm2 の圧力で
加圧したとき、砂層に泥膜が形成され、ろ水量流出速度
が充分小さくなったところ（加圧時間15分）で、一時加
圧をストップし、ろ過流出した液量分の安定液を補充し
たのち、酵素量(E) を0.5 ％になるように添加し、緩く
液を撹拌し再び加圧を開始した。加圧開始時間を０時間
として、加圧時間毎にろ水量を測定すると図４の結果が
えられ、酵素を添加したばあいは、ろ水量が短時間に増
加し、泥膜の透水抵抗は、著しく減少改善された。これ
に対し、酵素を添加しないVIのばあいのろ水量は、時間
が経過しても顕著な増加は認められなかった。

【００２９】酸素の代わりにＣａＣｌ₂またはＮａＣｌ
を添加して、泥膜の透水性を調べた結果を図５に示す。
実験方法は、前述したとおりであるが、酸素添加法に比
べろ水量の増加速度は小さくなったがＣａＣｌ₂、Ｎａ
Ｃｌを添加しないときに比べ、若干泥膜の透水性は良く
なった。また、酵素0.5 ％とＣａＣｌ₂３％を併用して
添加したばあいについても実験を行ったが同様に良好な
結果がえられた。

【００３０】以上の結果から、本発明の透水化工法に用
いられる安定液は掘削用安定液としての機能を充分発揮
し、また、泥膜の透水化には酵素剤またはＣａＣｌ₂の
ような無機塩類を添加することによって実現できること
は明らかである。

【００３１】つぎに本発明の実施例について説明する。

【００３２】実施例ビル建設工事にあたって、当該地盤の地質調査を行った
ところ、この地盤は地下水位が高く、地階部の掘削中
に、湧水、ボイリング現象の起こることが懸念された。
そこで工事を安全に行うために、地下水位の低下工法を
採用することとなった。従来の掘削液を用いたディープ
ウエルでは、充分に地下水位を低下させることが困難で
あると判断されたので、本発明の透水化工法を用いた大
口径ディープウエルを計画し実施した。その概要を図面
を参照しながら説明する。

【００３３】まず、ビル建設敷地周辺にＳＭＷ（Soil M
ixing Wall）による、地下24ｍの土留を施行し、敷地内
に４本のディープウエルを計画した（図６〜７参照）。
図６〜７において、16はＳＭＷ壁をあらわしている。掘
削液として、清水100 部に対し、ＣＭＣ0.4 部、植物繊
維素（新聞パルプ）３部および高吸水性樹脂（ポリアク
リル酸ナトリウム架橋体）0.2 部を加えて撹拌調製した
ものを用い、アースドリル掘削機にて直径1000mmの揚水
孔11を深度16ｍに至るまで掘削した。掘削した揚水孔内
に500 mmの穴開き鋼管12を設置しその中に揚水ポンプ13
をセットした。その周囲に砂利14を充填した。泥膜に酵
素およびＣａＣｌ₂を接触作用させるため、孔内の安定
液を水槽15を通して酵素およびＣａＣｌ₂と共に循環さ
せた。一夜間放置後、揚水を開始し、６時間で地下水位
を根切部の13ｍ以下に下げることに成功し、工事は完全
な施行をみた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明のとおり、本発明の透水化工法
に用いた安定液によれば、砂層などの間隙が、植物繊維
と高吸水性樹脂により構成されるフィルターによりさら
に小さい間隙となるため、増粘剤によって増粘化された
安定液は通水化しにくくなり、これにより脱水量は少な
くなる。

【００３５】また、本発明の透水化工法では、酵素によ
って安定液中の水溶性高分子増粘剤が分解されるため安
定液の粘性が低下し、泥膜の透水性が良くなる。さらに
安定液中にＣａＣｌ₂などの無機塩を添加したばあい
は、該無機塩の多価イオンにより高吸水性樹脂が水をは
き出して収縮するため、目詰効果がなくなり透水性はさ
らに良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透水化工法を砂地盤で実証するための
実験装置の説明図である。

【図２】図１に示される実験装置に充填した硅砂の粒径
分布の説明図である。

【図３】安定液としての効果をあらわす図である。

【図４】本発明の透水化工法による透水化効果をあらわ
す図である。

【図５】無機塩を添加したばあいの透水化効果をあらわ
す図である。

【図６】実施例として行った大口径ディープウエル工法
の概略平面説明図である。

【図７】実施例として行った大口径ディープウエル工法
の概略断面説明図である。

【符号の説明】

２安定液３硅砂 11 揚水孔 12 穴開き鋼管 13 揚水ポンプ 14 砂利 15 水槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地下水位低下工法において、水溶性高分
子増粘剤、植物繊維および高吸水性樹脂を含有する安定
液を用いて孔または溝を掘削し、掘削終了後安定液に水
溶性高分子増粘剤を分解する酵素剤を添加して、掘削壁
面に形成された泥膜の透水抵抗を減少させ、地下水の移
動を容易にすることを特徴とする透水化工法。
【請求項２】安定液にさらに無機塩を添加する請求項
１記載の工法。