JPH073768A - 埋戻し土の安定化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 埋戻し土に固化剤を均一に浸透させて固結
し、透水性を減少させる。 【構成】 水に投入してなる難溶性の平均粒径約８ミク
ロン以下の微粒子水酸化カルシウムを薬液１m³当たり約
2.5〜25kg含有した懸濁液に、水ガラスを加えることに
より、前記水酸化カルシウムの大部分を溶解させた浸透
性薬液を、埋戻し土に散布または注入して固結させるこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地盤を開削または掘
削して地下に上下水道、電気、ガス等の埋設管や地下構
造物（以下、地下構造物という）を築造または敷設した
後、その周辺に土砂を埋め戻すようにした工事におい
て、地下構造物周辺に埋戻した土を安定させるためこれ
に固結薬液を散布または注入して、埋戻し土の強化並び
に透水性を減少させるための埋戻し土の安定化処理方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の埋戻し土の安定化処理方法は、地
盤を開削または掘削して地下に地下構造物を築造（ある
いは敷設）した後、山砂等の砂質土でできるだけ密に突
き固めて埋戻す場合が多く、また埋戻し土にセメント、
石灰等の固化材を添加した上で埋戻す方法もとられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の地下構造物
の周辺の埋戻し土の安定化処理には次のような問題点が
ある。

【０００４】（イ）従来最も多い山砂等の浸透性のある
砂質土そのものを埋戻す方法では、埋戻しする地下構造
物の周辺空隙は非常に幅狭い局部的なものであり、一般
の盛土のように拡がりのある大きな埋立範囲が確保され
ている場合とは異なり、重機などで機械的に転圧するこ
とは困難であって、充分に締固めた埋戻しを期待するこ
とはできない。

【０００５】このため、自動車等の走行車輛の振動や地
震等により地盤沈下が発生し、道路面下では空洞を生じ
たり、あるいは路面まで陥没するという問題がある。

【０００６】特に、上水及び下水道等では、上記路面の
陥没などにより敷設管の接続部が損壊し、漏水あるいは
地下水の浸入が起こり、さらに大きな空洞が発生した場
合には周辺地盤（自然地盤も含めて）の沈下が発生する
という問題がある。

【０００７】（ロ）一方、埋戻し土（砂質土）に小量の
固化材を加える方法では、ある程度の固結強度を高める
ことができるが、固化材が粉体であり、均一に攪拌混合
することは非常に困難であると共に、透水性を減少させ
ることはできないという問題点がある。

【０００８】以上のように、従来の埋戻し土の安定化処
理方法は、多くの問題点を包含しており、このような問
題点を解決するには固結強度、並びに透水性の減少を改
善した安定化処理方法の開発が望まれる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、埋戻し土を
固結させる薬液として、水に投入してなる難溶性の平均
粒径約８ミクロン以下の微粒子水酸化カルシウムを薬液
１m³当たり 2.5〜25kgを含有した懸濁液に、水ガラスを
加えることにより、水酸化カルシウムの大部分を溶解さ
せてなる浸透性薬液を、埋戻し土に散布または注入して
固結させるようにした埋戻し土の安定化処理方法を提案
するものである。

【００１０】

【作用】水酸化カルシウムは水に対する溶解度20℃で
0.165g/水100gで、水に極く僅かしか溶けない難溶性ア
ルカリであるが、水ガラス成分の存在のもとでは実用に
充分な量が溶解し、その添加量に応じたゲルタイムで水
ガラスをゲル化させる。

【００１１】この水酸化カルシウムは、多少添加量がバ
ラツいてもゲルタイムの変化が少なく、ゲルタイムの調
整が（ゲルタイム3〜150分）が容易で施工性に非常に優
れ、またゲル能力が優れており、小量の硬化剤でも固結
させることができる等埋戻し土の固結剤として非常に優
れている。

【００１２】

【実施例】本発明の埋戻し土の安定化処理方法は、従来
懸濁型（非浸透性）薬液として、セメント成分のみでは
瞬結タイプとすることができないという課題に対し、ゲ
ル化促進剤として補助的（単独で使用することはない）
に使われている水酸化カルシウム（粉末）が、水ガラス
との間で特異な反応を起こすことをつきとめ、浸透性薬
液としての性能を充分に満足する薬液を用いることによ
り完成するに至ったものである。

【００１３】即ち、水酸化カルシウムは水に対する溶解
度が20℃で 0.165g/水100gで、水に極く僅かしか溶けな
い難溶性アルカリであることは周知の通りであるが、水
ガラスの成分の存在のもとでは実用に充分な量が溶解す
ることが判った。

【００１４】本発明の水酸化カルシウム粉末が、水ガラ
スの存在のもとで溶ける量は、粉末度、水ガラスの種
類、水ガラスとの接触時間および混合方法等に影響され
るが、なかでも特に粉末度の影響が大である。

【００１５】実施例からみれば水酸化カルシウムの大部
分（50％以上）が溶解される量は、薬液１m³当たり約25
kg程度がある。

【００１６】また、本発明の水酸化カルシウムの粉末度
は、できるだけ微粒化したものが好ましいが、現状での
技術的制約を考慮して平均粒径約８ミクロンより細かい
微粒子を基準とした。

【００１７】本発明はこのような微粒子を用いるため、
薬液中に極く小量の不溶性粒子が存在しても、砂質土に
浸透可能である。

【００１８】即ち、砂の粒子が非常に細かい微細砂であ
って、例え水酸化カルシウム粒子が浸透できなくとも薬
液中に含まれる量が非常に少ないため、溶液部分の浸透
を阻害することはほとんどなく、従来の溶液型と同程度
あるいはそれに近い浸透性を示す。

【００１９】本発明の薬液においてより高強度を求める
場合は、微粒子（平均粒径約８ミクロン以下）の水さい
スラグやセメントを併用することができる。

【００２０】周知の通りスラグは、アルカリ刺激剤（水
酸化カルシウムやセメント）の存在のもとでは早期に硬
化を発揮する。

【００２１】従って、スラグ粒子との併用を考慮すれ
ば、若干の粒子としての水酸化カルシウムは砂質土での
浸透過程でスラグ粒子と同一挙動を起こすため、スラグ
の早期強度の発現からみれば、かえって若干の水酸化カ
ルシウム粒子は必要である。

【００２２】そのため、本発明で使用する水酸化カルシ
ウムの量は、薬液１m³当たり約 2.5〜25kgの範囲として
いる。

【００２３】即ち、水酸化カルシウム量１m³当たり約
2.5kg以下であってもゲル化能力を有しているが、固結
強度があまりにも小さくなるため敢えて本発明より除外
した。

【００２４】一方、逆に水酸化カルシウム量が１m³当た
り約25kg以上になると、溶解分に比べ不溶解分が多くな
る傾向にあり、一定の目安とした。

【００２５】しかし、対象となる埋戻し土の種類によっ
ては、本発明の浸透性薬液としての技術的範囲を充分に
発揮することができる場合には、水酸化カルシウム量が
上記限値より多少越えても本発明の範囲とみなすことが
できる。

【００２６】本発明の水に投入してなる難溶性の微粒子
水酸化カルシウムとは、水に投入した場合に Ca(OH)₂と
いう物質で存在するもので、具体的には消石灰及び生石
灰である。

【００２７】また、本発明は微粒子の従来技術と同様
に、分散剤や必要あれば遅延剤、その他の添加剤を用い
ることができることは勿論である。

【００２８】また、本発明の限定範囲以外の薬液であっ
ても、本発明の薬液と同様の性質を備え、施工的にも充
分満足できる結果が得られるものであれば、本発明の埋
戻し土の固結剤として使用できる。

【００２９】本発明の埋戻し土を固結させるための施工
方法としては特に限定するものではないが、次の２つの
方法を採用することができる。

【００３０】(A) 埋設管等の地下構造物が比較的浅い場
合、管周辺を山砂等の砂質土で密に埋戻した後、ゲルタ
イムが約30分以上と長い薬液（Ａ液として水ガラス、Ｂ
液として微粒子の水酸化カルシウム懸濁液との混合液）
を散布して埋戻し土に浸透させて固結させる。

【００３１】(B) 地下構造物が比較的深い場合、砂質土
を埋戻す時に同時に注入パイプを埋設するか、あるいは
埋戻し後に注入パイプを挿入して薬液を注入する。

【００３２】この場合、特に限定されるのではないが、
薬液のゲルタイムが20〜30分以上の時は１ショット方式
（散布と同様、Ａ、Ｂ液の混合液）を、またゲルタイム
が20〜30分以下の時は 1.5ショット方式（Ａ、Ｂ液を別
々のポンプで圧送し注入パイプの頭部で両液を合流）で
注入して埋戻し土および周辺地山を含めて浸透固結させ
る。

【００３３】また、上記の施工方法において注入パイプ
を用いる場合には、埋戻し土（乱した土）の他に自然地
盤（乱さない土）にも本発明の薬液を浸透させることが
できるのは勿論である。

【００３４】以上のような施工法により、地下構造物周
辺の埋戻し土を薬液を浸透させて固結することにより、
地盤の強度増加と共に透水性を減少させる。

【００３５】このため、車輛等の振動並びに地震、それ
らによる地盤沈下、これに伴なう空洞や路面（道路）の
陥没等を防止でき、その結果埋設管等の地下構造物の破
損等を防止することができ、また仮に上下水道の埋設管
が破損しても漏水が少なく、また管周囲の埋戻し土が固
結しているため、砂の流出は少なく、空洞や陥没等を防
止することができる。

【００３６】以下さらに本発明の薬液について実施例を
挙げて詳しく説明する。

【００３７】実験に用いた水酸化カルシウムは、図１に
示す粒子径（粒径分布）の異なる試料１（平均粒径10.9
μ）、試料２（平均粒径5.3μ）、試料３（平均粒径2.8
μ）の３種類、水ガラスはＪＩＳ号品を用いた。

【００３８】また埋戻し土として下記表１の性質を示す
千葉県産出の山砂を用いた。

【００３９】

【表１】

【００４０】「実験−１」 水に懸濁した微粒子の水酸
化カルシウムが水ガラスの存在のもとに溶解する量を確
認するため、一定時間両者を攪拌混合した後、濾紙（東
洋濾紙製No.2）で吸引濾過により固液分離して溶解量を
測定した。

【００４１】さらに、濾過した溶液（薬液）のゲルタイ
ムを測定し、併せて上記水酸化カルシウムの微粒子と水
ガラスをゲル化に到るまで常時攪拌混合した場合のゲル
タイムを測定した。その結果を表２に示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２の水ガラスに溶解した量の欄におい
て、＊印はＡ、Ｂ両液を３秒攪拌した結果を、＊＊印は
同60秒攪拌した効果を、さらに註）以下の無印は同30秒
攪拌した結果を示す。

【００４４】上記の表２より、水に難溶性（ 0.165g/水
100g）の水酸化カルシウムが水ガラスの存在のもとでは
極めて多量に溶解することがわかり、しかもその溶解量
は水酸化カルシウムの粉末度および攪拌時間に影響さ
れ、なかでも前者の影響が大きいことが判明した。

【００４５】また、ゲル化するまで水ガラスと水酸化カ
ルシウム微粒子を常時混合したゲルタイムに対して、粒
子部分を除いた溶液部分のゲルタイムは遅延されるが、
その度合いは粒子の粉末度に大きく影響され、特に粉末
度が平均粒径10ミクロン（試料１）では差が大きいこと
がわかる。

【００４６】上記の溶解量およびゲルタイムからみて、
本発明で用いる水酸化カルシウムの粉末度は平均粒径約
８ミクロン以下の微粒子が好ましく、本発明の範囲とし
た。

【００４７】「実験−２」 本発明の薬液を山砂に散布
した場合の固結強度並びに透水性の減少をみるため次の
実験を行った。

【００４８】固結強度の試料作成は、底部を密閉した内
径約５cm、高さ15cmの塩化ビニール管（モールド）に山
砂を３層に分けて、一層あたり５回（径 4.8cmのつき棒
を木づちで）強く叩いて密に詰めた。

【００４９】この試料の上部より表２の実施例−２の薬
液（Ａ、Ｂ混合液）をジョウロから充分に散布した固結
させた。

【００５０】１日後に脱枠、高さ10cmに整型して７日間
養生し、一軸圧縮強度を測定したところ1.8kgf/cm²であ
った。

【００５１】また、透水係数は前記と同様な方法で内径
10cm高さ15cmの固結物を作り、JISＡ1218Ｔに準じて測
定したところ、2.5×10-6cm/secであり、未処理の山砂
に比べて透水係数は大幅に減少していた。

【００５２】「実験−３」 本発明の薬液を山砂に注入
した場合の固結強度並びに透水性の実験を行った。

【００５３】固結強度の試料の作成は、実験−２と同様
に内径５cm、高さ15cmのモールドに山砂を密に詰めた。

【００５４】また注入は、表２の実施例−11の薬液
（Ａ、Ｂ混合液）をモールドの下方から圧入した。その
時の注入圧力は約0.5kgf/cm²以下であった。

【００５５】以下実験−２と同様一軸圧縮強度を測定し
たところ3.1kgf/cm²であった。

【００５６】また透水係数も実験−２と同様行ったとこ
ろ 6.8×10-⁷cm/secと透水係数は大幅に減少していた。

【００５７】以上の実験−２及び実験−３に示したよう
に、薬液を散布又は注入することにより、地下構造物周
辺の埋戻し土を地盤強化並びに透水性の減少をもたら
し、安定させることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、地下構造
物周辺の埋戻し土の固結剤として用いる薬液の硬化剤と
して微粒子の水酸化カルシウムを、水ガラスの存在のも
とに大部分を薬液中に溶解させた浸透性薬液で地下構造
物周辺の埋戻し土を固結させることにより、地下構造物
の防護並びその周辺地盤を安定化することができる優れ
た埋戻し土の固結法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実験に用いた水酸化カルシウムの各
試料の粒径分布図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 賢 神奈川県横浜市緑区しらとり台22の２ (72)発明者 富田 茂芳 東京都江東区南砂５−19−16

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水に投入してなる難溶性の平均粒径約８ミクロン以下の
   微粒子水酸化カルシウムを薬液１m³当たり約 2.5〜25kg
   含有した懸濁液に、水ガラスを加えることにより、前記
   水酸化カルシウムの大部分を溶解させた浸透性薬液を、
   埋戻し土に散布または注入して固結させることを特徴と
   する埋戻し土の安定化処理方法。