JPH0633452A - 地盤安定層造成工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来、地盤安定層の造成はセメントミルク等圧
縮強度を中心とした硬化材が使用され、振動等に対して
弱く、塩分、バクテリアの浸食についても対応がなされ
ていなかった。本願はアスファルト乳剤の特質を活用
し、可撓性、弾性を持ち、塩分、バクテリアの浸食にも
対応できる地盤安定層の造成を目的とする。 【構成】先端側壁に噴射ノズルを設けた注入ロッドを対
象地盤に挿入し、所定深度においてアスファルト乳剤と
セメントミルクを混合した混合溶液を超高圧で噴射しな
がら注入ロッドを後退させて、混合溶液噴流の軌跡にそ
った混合溶液注入層を造成するようにした。また、重合
構造噴射ノズルを活用し、高吸水性物質溶液、エアーを
併用して注入環境に対応できるようにした。 【効果】従来、Ｙ字管等による個別注入に頼っていたア
スファルト乳剤とセメントミルクに対する高吸水性物質
溶液の添加を超高圧注入において可能にし、圧縮強度と
可撓性を調整した弾力的で防水、防腐食、防塩効果を備
えた地盤安定層の造成を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削現場における止水
層、土留層の造成、軟弱地盤の安定、構築物の基礎、地
山の支保等を目的とし、特に軌道敷や道路敷或いはそれ
らに近接した地盤など振動に曝される機会の多い地盤の
安定に有効な地盤安定層造成工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤安定層の造成には、硬化材と
して単純なセメントミルクのみを対象地盤中に注入して
行うのが主流となっており、固結速度や硬化強度の問題
から主剤と助剤の混合によって瞬結する瞬結性硬化材、
ＬＷとして知られる水ガラスとセメントミルクの混合溶
液、アクリルアマイド等の化学硬化材などが提案されて
きている。

【０００３】その後、地震による砂質地盤の流動化現象
に対応してアスファルト乳剤、セメント、高吸水性物質
の混合溶液を硬化材として砂質地盤に注入或いは混合す
る工法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】従来、セメントミル
クなどの硬化材を対象地盤に注入して地盤硬化層を造成
して地盤安定層とする工法は、セメントミルクなど従来
硬化材に硬化後の可撓性や防水性を期待することができ
ないので、軌道敷や道路敷など振動に曝される地盤の安
定層としては必ずしも適切ではなく、振動によって硬化
層にひび割れを生じ、更に雨水がクラックに浸入して振
動との共働によって硬化層の崩壊を招きかねないという
問題がある。また、海浜など塩分やバクテリアの浸食が
行われ易い地域における埋設物の保護については、セメ
ントミルクのみの注入では浸食を防止することができず
アスファルト乳剤のような浸食防止作用のある注入剤の
注入が必要とされる。

【０００５】前記のアスファルト乳剤、セメント、高吸
水性物質の混合溶液を硬化材として砂質地盤に注入或い
は混合する工法は、３つの素材を混合してから管体によ
って地中に圧送して攪拌羽根等によって攪拌するもの
で、混合後は短時間のうちに硬化してしまうという硬化
時間の制約があり、対象も砂質地盤の流動化現象に対応
する個別的な注入処置となっている。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明は、アスファル
ト乳剤とセメントミルクとを混合溶液として、注入硬化
材とすることにより、従来、セメントミルクを主体とし
た硬化材による地盤安定層には期待できなかった弾性や
可撓性、防水性を地盤安定層に与えるようにしたもので
ある。

【０００７】また、アスファルト乳剤とセメントミルク
のみを混合溶液として超高圧噴射により地盤注入するよ
うにしたことにより、硬化時間の制約をクリアして大量
処理を可能とし、超高圧と注入ロッドの作動動作を用い
ることにより混合攪拌を充実させて砂質地盤に限定され
ない多目的の地盤安定層造成を可能とした。

【０００８】更に、硬化時間の短縮など所要の条件に対
応して、必要な場合には注入ロッドの噴射ノズルを、核
ノズルと囲周ノズルから成る重合形態とし、ノズル径の
調整が容易で、噴流中で拡散され易い核ノズルから高吸
水性物質溶液を噴射するようにして高吸水性物質の特性
も活用できるようにした。

【０００９】噴射注入については、アスファルト乳剤、
セメントと地下水の混合により水和反応によって処理し
きれない水分が泥水スラッジとなり、この排出をスムー
ズに行いむらのない地盤安定層を造成するため、噴射ノ
ズルの噴射方向とは接触することのない方向に開口する
スラッジ吸引孔とスラッジ排出路を注入ロッドに設定
し、発生する泥水スラッジを吸引しながら噴射注入する
ようにした。

【００１０】

【作用】アスファルト乳剤と高吸水性物質溶液を混合す
ると、高吸水性物質によってアスファルト乳剤中の水分
が吸水、保水され、ゲル化増粘が開始する。アスファル
ト乳剤には粘性と防水性があるが、セメントミルクには
固結作用のほかに特に粘性と防水性はない。

【００１１】アスファルト乳剤には水、セメント、塩分
と混合されると分解されるものが存在するが、そのよう
な特殊な性質のものを避けてアスファルト乳剤とセメン
トミルクを混合すれば、注入可能な溶液状況として硬化
時間２４時間程度を確保することができる。

【００１２】アスファルト乳剤と高吸水性物質溶液とを
最初に混合すると粘性が発生してセメントミルクの混合
は不可能になり、セメントミルクと高吸水性物質溶液を
最初に混合するのは量の比から不可能である。

【００１３】そこで、アスファルト乳剤供給槽51とセメ
ントミルク供給槽52の合流部に攪拌ミキサー53を置いて
アスファルト乳剤とセメントミルクを充分に混合攪拌し
てから注入ロッド１に圧送して噴射注入することができ
る。

【００１４】アスファルト乳剤とセメントミルクの混合
溶液は、１００キログラムパー平方センチから４００キ
ログラムパー平方センチの超高圧で圧送噴射し、混合溶
液の噴流は注入ロッド１の動作に対応して周辺土壌を切
削攪拌して混合溶液の混入層を造成する。

【００１５】この混合溶液の混入層は、硬化に時間を要
するが固結によって充分な強度と可撓性を保持するの
で、特別の必要がない限りこの混合溶液注入によって地
盤安定を図ることができる。

【００１６】坑内出水に対する止水など、早急な硬化が
必要な場合には重合噴射ノズルを備えた注入ロッド１を
用い、その核ノズル21から高吸水性物質溶液、囲周ノズ
ル22からアスファルト乳剤とセメントミルクの混合溶液
を超高圧噴射すれば、噴流内で高吸水性物質溶液と混合
溶液が混合され、更に周辺土壌と攪拌されて混合溶液中
の水分、土壌の土粒子間の地下水分が高吸水性物質によ
って吸水、保水され、ゲル化増粘が開始し瞬結効果を期
待することができる。

【００１７】混合溶液には、既に多くの水分が構成成分
として存在するので、乾燥砂質土等の乾燥地盤以外で
は、混合溶液の噴射注入によって泥水スラッジが発生し
注入効果を阻害する。

【００１８】そこで独立したスラッジ吸引孔とスラッジ
排出路を注入ロッドに設定し、発生する泥水スラッジを
積極的に吸引しながら噴射注入するようにして対応する
ようにした。

【００１９】更に、外周ノズル23を設けて、そこからエ
アーを噴射すれば、噴流がエアーに抱合されて噴流の噴
射圧力が防護され、穿孔力を維持しつつ周辺土壌を破砕
攪拌するので、噴流の到達距離を伸長すると共に噴流が
所定距離に到達して減衰すると、減衰抱合エアーがエア
リフト効果を発生させ、増粘固結しきれない周辺土壌中
の粘性土や地下水を、泥水スラッジとして孔内圧によっ
て挿入孔のクリアランスを上昇させて排出する。

【００２０】

【実施例】以下図面に従って本発明の実施例を説明す
る。１は注入ロッドで、操作機構３によって支持され、
前進、後退、回転等の作動を与えられると共に、末端は
スイベル４を介して材料供給ホース６から材料供給層５
に連絡する。なお、図示のものは垂直方向に注入ロッド
１を支持し下降掘進させるものを例示したものである
が、横孔など側方に掘進するものは水平方向に注入ロッ
ド１が支持される。

【００２１】注入ロッド１の先端部側壁には、３重重合
形態の噴射ノズル２が設けられ、各材料供給ホース６か
らスイベル４を介して供給を受け、核ノズル21から高吸
水性物質溶液、囲周ノズル22からアスファルト乳剤とセ
メントミルクの混合溶液を、外周ノズル23エアーをそれ
ぞれ地中に噴射する。なお、混合溶液だけを噴射する場
合には重合形態の噴射ノズルを用いる必要は勿論なく、
エアー噴射を行わない場合には２重の噴射ノズルとして
も良いのは勿論である。

【００２２】更に、注入ロッド１には、噴射ノズル２の
背面側に必要に応じてスラッジ吸引孔７が設けられ、内
圧によって横溢するスラッジを吸引し、サクションポン
プ８で吸い上げ排出路71を通じて排出除去する。

【００２３】４はスイベルで、アスファルト乳剤供給槽
51とセメントミルク供給槽52の合流部に設置された攪拌
ミキサー53からの材料供給ホース６を装着し、注入ロッ
ド１を操作機構３によって与えられる回動等の動作に対
して自在に継接する。

【００２４】アスファルト乳剤とセメントミルク、そし
て高吸水性物質溶液の混合割合は、１キログラム中、ア
スファルト乳剤６９４グラムから７５８グラム、セメン
トミルク１８８グラムから２７８グラム、高吸水性物質
溶液は１５グラムから３０グラム程度が適当であり、ア
スファルト乳剤供給槽51とセメントミルク供給槽52の供
給口には計量供給装置が付設される。

【００２５】また、高吸水性物質溶液は高吸水性物質溶
液供給槽54から、混合溶液の材料供給ホース６とは別の
供給ホース61によって注入ロッド１に供給され、混合溶
液の流路とは隔絶された流路によって核ノズル21に導か
れるので、核ノズル21の口径は、囲周ノズル22の関係か
ら上記割合によって計算され、送圧と口径によって供給
調整が行われる。エアーの供給はコンプッサー54により
他の各流路とは隔絶された独自の流路によって行われ
る。

【００２６】アスファルト乳剤としてはＰ−９０、Ｐ−
１７０などノニオン系を用いれば、セメントミルクとし
ては早強セメント、ジェットセメント、ポルトランドそ
の他何を用いても良い。

【００２７】アスファルト乳剤にカチオン系、アニオン
系を用いる場合には、多価イオン物質としてのセメント
の性格を勘案した対応を行わなければならない。

【００２８】高吸水性物質溶液としては高吸水性ポリマ
ーを用いる。また、硬化材としての成分調整として必要
に応じケイ酸ソーダ、ベントナイト、鉱物性石粉などを
添加する。更に、圧縮強度と可撓性を目的によって調整
するためには、アスファルト乳剤とセメントミルクの割
合を増減して対応することになる。

【００２９】更にまた、アスファルト乳剤としては特殊
な、天然もしくは合成のゴムラテックス乳剤を用いるこ
とにより、強力な防水性を地盤安定層に与え、ウォター
フロント開発や海底開発に対応することが可能である。

【００３０】また、高吸水性物質溶液にもデンプン系、
セルロース系、アクリル系、ポリエーテル系など、それ
ぞれの特性を備えたものの使用が可能であり、各種セメ
ントの自硬性、水和性の度合に応じて組み合わせて特性
を活かし特色のある地盤安定層を造成することもでき
る。

【００３１】地盤安定層の造成工程としては、先ず、先
端の噴射ノズル等から清水等適宜の潤滑液を噴出させな
がら、注入ロッド１を操作機構３によって高速回転して
対象地盤に推進挿入する。

【００３２】所定深度において、アスファルト乳剤とセ
メントミルクを攪拌ミキサー53に送り充分に混合攪拌す
ると共に、その混合溶液を１００キログラムパー平方セ
ンチから４００キログラムパー平方センチの超高圧で注
入ロッド１に圧送噴射しながら、注入ロッド１を後退移
動させると噴射ノズル２の移動軌跡にそって地盤にすか
し溝が切られ、混合溶液が充填されて混合溶液による膜
状の止水層が造成される。

【００３３】同時に核ノズル21から高吸水性物質溶液を
噴射すれば、噴射力によって高吸水性物質溶液が混合溶
液に混合攪拌され、その水和反応により土壌の土粒子間
の地下水分が吸水、保水され、ゲル化増粘して瞬結する
ので、坑道出水など早急な止水が必要な場合に対応する
ことができる。

【００３４】その際発生する泥水スラッジは、超高圧噴
射による内圧によって対象地盤内に横溢し、注入ロッド
１の挿入クリアランスから外部に押し出されるが、注入
ロッド１にスラッジ吸引孔７が設けられれば、開放され
た吸引孔７に逃げ、サクションポンプ８による減圧によ
って積極的に吸引され、排出路71を通じて外部に排出除
去される。

【００３５】併せて外周ノズル23からエアー噴射を行え
ば、噴射溶液の到達距離を伸長することができ、注入環
境に応じて泥水スラッジをエアリフトする。

【００３６】また、超高圧による噴射を行いながら、注
入ロッド１に回転等の動作を与えて後退させれば、円柱
状或いは断面扇形の柱状に混合溶液注入層を造成するこ
とができ、これらの柱状注入層を隣接並列させれば地中
構造体を造成することができる。

【００３７】更に、地中埋設物の側部に注入ロッド１を
挿入し、埋設物に向けて所定範囲回動しながら後退させ
れば、地中埋設物の周囲、或いは複数埋設物の間隙を混
合溶液注入層が埋め、可撓性のある硬化層によって地中
埋設物の固定をはかることができ地震、重量車両の往来
等の振動による地中埋設物の破損を防止できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、従
来、混合が難しくＹ字管等による個別注入に頼っていた
アスファルト乳剤とセメントミルクに対する高吸水性物
質溶液の添加を継続的な本格注入にも可能にすると共
に、状況に応じて圧縮強度と可撓性を調整した弾力的で
防水、防腐食、防塩等にも効果のある地盤安定層の造成
を可能としたものである。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で施工状況を示す全体説明図

【図２】注入ロッド先端部の縦断面拡大図

【図３】膜状注入層を用いた施工例の斜視図

【図４】柱状注入層を用いて地中埋設物を固定させた施
工例の斜視図

【図５】柱状注入層を隣接並列させた施工例の斜視図 １ 注入ロッド ２ 噴射ノズル 21 核ノズル 22 囲周ノズル 23 外周ノズル ３ 操作機構 ４ スイベル ５ 材料供給槽 51 アスファルト乳剤供給槽 52 セメントミルク供給槽 53 攪拌ミキサー 54 エアーコンプレッサー ６ 材料供給ホース 61 高吸水性物質溶液の供給ホース ７ スラッジ吸引孔 71 スラッジ排出路 ８ サクションポンプ Ａ 膜状地盤安定層 Ｂ 柱状地盤安定層 Ｋ 地中埋設物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591181986 常盤建設株式会社 大阪府大阪市西区靱本町３丁目１番26号 (72)発明者 中西 渉 東京都町田市三輪緑山１丁目26番地11 (72)発明者 森吉 昭博 北海道札幌市豊平区清田二条１丁目９番地 10号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側壁に噴射ノズルを設けた注入ロッ
   ドを対象地盤に挿入し、所定深度においてアスファルト
   乳剤にセメントミルクを混合した混合溶液を超高圧で圧
   送して、噴射ノズルから混合溶液を高圧高速噴流として
   噴射しながら注入ロッドを後退させることにより、混合
   溶液噴流により周辺土壌を切削するとともに混合溶液を
   注入して、噴流軌跡にそって地盤安定層を造成すること
   を特徴とする地盤安定層造成工法
2. 【請求項２】 注入ロッドを後退させながら、任意の回
   動動作を与えることにより混合溶液噴流が周辺土壌を切
   削、攪拌、混合するようにして、噴流の動作軌跡にそっ
   た形状の地盤安定層を造成するようにした「請求項１」
   記載の地盤安定層造成工法
3. 【請求項３】 噴射ノズルを核ノズルと囲周ノズルから
   なる重合ノズルとし、核ノズルから高吸水性物質溶液、
   囲周ノズルからアスファルト乳剤とセメントミルクの混
   合溶液をそれぞれ噴射するようにした「請求項１」「請
   求項２」記載の地盤安定層造成工法
4. 【請求項４】 噴射ノズルの噴射方向とは接触すること
   のない方向に開口するスラッジ吸引孔とスラッジ排出路
   を注入ロッドに設定し、発生する泥水スラッジを吸引し
   ながら噴射注入するようにした「請求項１」「請求項
   ２」「請求項３」記載の地盤安定層造成工法
5. 【請求項５】 噴射ノズルを核ノズルと囲周ノズル、外
   周ノズルからなる３重の重合ノズルとし、核ノズルから
   高吸水性物質溶液、囲周ノズルからアスファルト乳剤と
   セメントミルクの混合溶液、外周ノズルからエアーをそ
   れぞれ噴射するようにした「請求項１」「請求項２」
   「請求項３」「請求項４」記載の地盤安定層造成工法