JP4080962B2

JP4080962B2 - Construction method of hardened ground layer

Info

Publication number: JP4080962B2
Application number: JP2003174988A
Authority: JP
Inventors: 健司澤田; 雅紀小堀; 冬樹村上; 英樹小林; 康晴中西
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: JP2005008767A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構築基礎地盤の強化支保、あるいは地盤の安定化や止水を目的として、対象地盤に地盤硬化材を注入して地盤硬化層を造成する地盤硬化層の造成工法及びこれに用いる地盤硬化材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤の履工支保や強化支保、あるいは止水を目的とする硬化層造成のための地盤硬化材層の造成工法にあっては、地盤硬化材の到達距離を少しでも延長して太径の円柱状の硬化層を造成することを理想とし様々な工夫が凝らされている。その一つとして、中心ノズルとこれを囲繞する環状ノズルから構成された複合噴射ノズルを備えた注入ヘッドを用い、中心ノズルから地盤硬化材を噴出し、環状ノズルから加圧空気を噴出することにより地盤硬化材の噴流を加圧空気で抱合して保護し、地盤硬化材の到達距離を延長する方法（特許文献１参照。）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−１００９３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記先行発明においては、地盤硬化材を地盤に注入して硬化層を造成する際、土質や深度等の施工条件によっては、所望の径の地盤硬化層が得られない場合や、地盤硬化層の径にむらが生じ、対象地盤全体に亘り太さが均一な地盤硬化層を造成できない場合がある。
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち地盤中に均一で十分な大きさの径を有する地盤硬化層を造成でき、これにより、従来に比べて、より確実で効率良く地盤の安定化や止水を行うことができる地盤硬化材とこれを用いた地盤硬化層の造成工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本出願人らは、上述した課題を解決し、土質や深度等の施工条件によらず、均一で所望の大きさの径を有する地盤硬化層が造成できるように鋭意検討を加えた結果、地盤硬化材として、少なくとも水とセメントから構成され、特定の粘度及び消泡時間を有するものとすることで、上述した課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、請求項１に係る発明は、注入ヘッドを対象地盤内に挿入し、注入ヘッドから地盤硬化材を加圧空気で抱合するようにして地盤中に噴射して地盤硬化層を造成する工法であって、前記注入ヘッドには、１以上の複合噴射ノズルが備えられ、この複合噴射ノズルは、地盤硬化材を噴射する中心ノズルと、該中心ノズルを包囲するように設けられ加圧空気を噴射する１以上の周囲ノズルとから構成され、注入ヘッド内に設けられた蓄圧部で蓄圧された加圧空気を周囲ノズルに供給するようになっており、前記地盤硬化材として、少なくとも水とセメントから構成され、粘度調整剤及び／又は消泡剤が更に添加され、粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下、かつ以下によって測定された消泡時間が１分以内であるものを用いることを特徴とする地盤硬化層の造成工法である。
消泡時間：容量１リットルのメスシリンダーの底面からＪロートの流出口までの高さを５０ｃｍに設定し、調製した地盤硬化材５００ｍｌ（２０℃）をＪロートからメスシリンダーに落下させた際、落下終了時からメスシリンダー内の液面上部に発生した泡が消え、液面の一部が見えるまでに要した時間を消泡時間として測定する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の地盤硬化材について、詳細に説明する。
本発明の地盤硬化材は、少なくとも水とセメントから構成される混合物であって、粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下であり、消泡時間が１分以内のものである。
前記セメントとしては、普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，超早強ポルトランドセメン，中庸熱ポルトランドセメント，低熱ポルトランドセメント，硫酸塩ポルトランドセメント，高酸化鉄型ポルトランドセメント，白色ポルトランドセメント等のポルトランドセメント類、高炉セメント，シリカセメント，フライアッシュセメント，メーソンリーセメント，膨張セメント等の混合セメント類、ジェットセメント（超速硬セメント），アルミナセメント，コロイドセメント，スーパーコロイドセメント，高硫酸塩スラグセメント等の特殊セメント類等の通常に市販されているものが挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を用いることができる。
特に、普通ポルトランドセメント、高炉セメントは、入手し易く、また安価で経済的であるため、本発明において好ましく用いることができる。
【０００７】
また、前記セメントには、最大粒径が１ｍｍ以下の混合材が添加されていても構わない。
混合材としては、フライアッシュ、シリカフューム、高炉水砕スラグ、石膏、下水処理汚泥焼却残灰、炭酸カルシウム、方解石（カルサイト）、霰石（アンゴナイト）、珪灰石、螢石、ホワイトカーボン、トリジマイト、クリストバライト、オパール、石英、珪藻土、ランダンナイト、フリント、珪石、珪砂、川砂、山砂、カオリン、木節粘土、蛙目粘土、耐火粘土、フリントクレー、せっ器粘土、エナメル、クレー、ベントナイト、セリサイト粘土、蝋粘土等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を用いることができる。
前記混合材の添加量は、特に限定されず、造成する地盤硬化層の強度により適宜選択される。混合材の添加量を多くすることによって、造成される地盤硬化層の強度を低くすることができる。このため、混合材の添加量を調整することによって、造成される地盤硬化層の強度が所望の値となるように調整できる。
【０００８】
前記セメントと水の混合比は、特に限定されず、造成する地盤硬化層の強度により適宜選択される。地盤硬化材１ｍ^３当りのセメント含有量を多くすることによって、造成される地盤硬化層の強度を高くすることができる。
通常、地盤硬化材１ｍ^３当りのセメント含有量が３００ｋｇ以上となるようにセメントと水の混合比を調整する。前記地盤硬化材１ｍ^３当りのセメント含有量は、好ましくは５００〜１０００ｋｇである。これにより、地盤硬化層として適した強度が実現できる。
【０００９】
本発明の地盤硬化材の粘度と消泡時間は、以下によって測定されたものである。
（１）粘度：ＢＬ型粘度計（ローターNo.１，６回転／分）を用いて、調製直後の地盤硬化材（２０℃）の粘度を測定する。
（２）消泡時間：容量１リットルのメスシリンダーの底面からＪロートの流出口までの高さを５０ｃｍに設定し、調製した地盤硬化材５００ｍｌ（２０℃）をＪロートからメスシリンダーに落下させた際、落下終了時からメスシリンダー内の液面上部に発生した泡が消え、液面の一部が見えるまでに要した時間を消泡時間として測定する。
【００１０】
粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下であり、消泡時間が１分以内の地盤硬化材は、粘度が低いために地盤硬化材の吐出が容易であり、地盤に噴出した際の地盤硬化材の到達距離を延長できる。更に、消泡時間が短く泡立ちが少ないため、地盤硬化材を加圧空気との抱合噴流体として噴射する際、加圧空気の圧力損失が少なく、常に均一な圧力の加圧空気との抱合噴流体として噴射できる。このため、造成される地盤硬化層の径が大きく、かつ地盤硬化層の径の最大値と最小値の差が小さく均一な大きさの地盤硬化層を形成でき、これにより従来に比べて、より確実で効率的に地盤の安定化や止水を行うことができる。
地盤硬化材の粘度が１００ｍＰａ・ｓよりも高い場合、粘度が高いために地盤硬化材のスムーズな吐出ができず、広範囲に地盤硬化材を行き渡らせることが難しくなるため、好ましくない。また、消泡時間が１分以上の場合、地盤硬化材を加圧空気との抱合噴流体として噴射する際、加圧空気の圧力損失が大きくなり、広範囲にかつ均一に地盤硬化材を行き渡らせることが難しくなるため、好ましくない。
【００１１】
地盤硬化材の粘度は、粘度調整剤を添加することによって簡便に調整される。また、地盤硬化材の消泡時間は、消泡剤を添加することによって調整される。
粘度調整剤は、その添加量を多くするほど地盤硬化材の粘度を低くできるものであり、例えば、リグニンスルホン酸，ナフタリンスルホン酸，オキシカルボン酸，ポリカルボン酸，アルキルアリルスルホン酸，メラミンスルホン酸からなる酸類から選択されたもののナトリウム塩等のアルカリ金属塩，カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩等の塩類、前記酸類から選択されたものの誘導体、又は日本工業規格（ＪＩＳ）Ａ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定されるＡＥ剤，減水剤，ＡＥ減水剤，高性能ＡＥ減水剤等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を用いることができる。
【００１２】
前記酸類から選択されたものの誘導体としては、リグニンスルホン酸ポリオール複合体、リグニンスルホン酸ロダン化合物、リグニンスルホン酸塩セルロースエーテル、リグニンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタリンスルホン酸ポリオール複合体、ナフタリンスルホン酸ロダン化合物、ナフタリンスルホン酸塩セルロースエーテル、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物、オキシカルボン酸ポリオール複合体、オキシカルボン酸ロダン化合物、オキシカルボン酸塩セルロースエーテル、オキシカルボン酸ホルマリン縮合物、ポリカルボン酸ポリオール複合体、ポリカルボン酸ロダン化合物、ポリカルボン酸塩セルロースエーテル、ポリカルボン酸ホルマリン縮合物、アルキルアリルスルホン酸ポリオール複合体、アルキルアリルスルホン酸ロダン化合物、アルキルアリルスルホン酸塩セルロースエーテル、アルキルアリルスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ポリオール複合体、メラミンスルホン酸ロダン化合物、メラミンスルホン酸塩セルロースエーテル、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物等が適用できる。
【００１３】
また、消泡剤は、その添加量を多くするほど地盤硬化材の消泡時間を短くできるものであり、例えば、メタノール，エタノール，イソプロパノール，ブタノール，オクチルアルコール等の低級アルコール類、鉱物油の界面活性剤配合品，鉱物油と脂肪酸金属塩の界面活性剤配合品等の鉱物油類、ポリメチルシロキサン，シリコーンエマルジョンあるいはシリコーン樹脂の界面活性剤配合品等のシリコーン樹脂類、有機極性化合物類等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を用いることができる。
【００１４】
前記有機極性化合物類としては、ソルビタンウラリル酸モノエステル，ソルビタンオレイン酸トリエステル等のソルビタン脂肪酸エステル類、エチレングリコール，ジエチレングリコール，２−エチルヘキシルアルコール，シクロヘキサノール等の高級アルコール、アミルアルコール、ジイソブチルカルビノール、トリブチルフォスフェート、オレイン酸、トール油、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、プルロニック型非イオン活性剤、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの末端水酸基にエチレンオキサイドを付加重合したもの、ポリエチレングリコールの末端水酸基にプロピレンオキサイドを付加重合したもの、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダム重合物、ポリプロピレングリコール又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダム重合物の末端水酸基の一つ又は両方をアルキルエーテル化，アルキルエステル化あるいはベンジル化したもの、３官能あるいは４官能ポリグリコールにプロピレンオキサイドを付加重合したもの、３官能あるいは４官能ポリグリコールにエチレンオキサイドを付加重合したもの等が適用できる。
【００１５】
前記した粘度調整剤，消泡剤としては、試薬，工業薬品，コンクリート用混和材料等として、一般に市販されているものが使用できる。
粘度調整剤，消泡剤の添加量は、特に限定されず、地盤硬化材の粘度、消泡時間が所望の値となるように適宜決定される。
例えば、セメントとして普通ポルトランドセメントが用いられ、地盤硬化材１ｍ^３当りのセメント含有量が５００〜８００ｋｇの地盤硬化材を調製する場合、粘度調整剤としてリグニンスルホン酸ナトリウムを、セメントに対して０．５〜２質量％添加し、かつ消泡剤としてエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダム重合物を、粘度調整剤に対して０．１〜２質量％添加することによって、粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下、かつ消泡時間が１分以内の地盤硬化材を調製することができる。
【００１６】
地盤硬化材の調製方法は、特に限定されないが、例えば、まず、造成する地盤硬化層の強度に応じて混合比が調整されたセメント，混合材，水を混合し、得られた混合物の粘度と消泡時間を測定して、粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下、かつ消泡時間が１分以内となるように、粘度調整剤，消泡剤を添加し、地盤硬化材とする方法が挙げられる。
また、予め予備実験等を行い、粘度，消泡時間を所望の値とするための粘度調整剤，消泡剤の添加量を算出しておき、セメント，混合材，水と共に粘度調整剤，消泡剤を一度に添加して混合しても構わない。
この場合、例えば、セメント，粘度調整剤，消泡剤のそれぞれを個別に施工現場へ搬入し、その所定量を現場で計量した後に水へ投入し混合する方法や、粘度調整剤，消泡剤として粉体状のものを選択し、予めセメントに所定量の粘度調整剤，消泡剤を混合しておいたものを現場へ搬入し、現場にて水へ投入して混合する方法等が例示できる。施工現場等で地盤硬化材を製造する際、後者の方法が好ましく適用でき、これにより施工現場での作業を簡略化でき、効率良く地盤硬化材を製造できる。
【００１７】
次に、本発明の地盤硬化層の造成工法について説明する。
本発明の地盤硬化層の造成工法は、対象地盤中に前述した地盤硬化材を注入することによって地盤硬化層を形成するものである。この地盤硬化材を注入する方法としては、例えば、特願２００３−５５５５９に開示されたように、複数の複合噴射ノズルが設けられた注入ヘッドを用いた方法等が適用できる。
図１は、複合噴射ノズルが設けられた注入ヘッドの一例を示す概略図である。
注入ヘッド１は、対象地盤を掘削するロッド管Ｌの一端に設けられたものであり、本体部１１と、本体部１１の側壁１１ａに設けられた１以上の複合噴射ノズル２と、複合噴射ノズル２よりも上方に設けられた清水噴射ノズル３と、本体部１１の内部に設けられた蓄圧部４とから構成されている。
【００１８】
ロッド管Ｌと注入ヘッド１の本体部１１は、３重管から構成され、その中心部に加圧空気供給路１２が設けられ、またその外周に断面形状が環状の地盤硬化材流路１３が設けられ、更にその外周に清水流路１４がそれぞれ設けられている。このため、ロッド管Ｌの他端より送り出された加圧気体，地盤硬化材，清水は、それぞれ加圧空気供給路１２，地盤硬化材流路１３，清水流路１４を通って注入ヘッド１に供給されるようになっている。
また、注入ヘッド１の先端付近に、レシーバタンク等の円柱状の蓄圧部４が設けられており、この蓄圧部４と加圧空気供給路１２とが逆止弁４１を介して接続されている。
【００１９】
複合噴射ノズル２は、地盤硬化材を噴射する中心ノズル２１と、この中心ノズル２１を包囲するように設けられ加圧空気を噴射する１以上の周囲ノズル２２とから構成されている。複合噴射ノズル２は、その中心が上下に１．５〜２．５ｃｍ程度間隔をもって多段放射状に側壁１１ａに設けられている。
中心ノズル２１は、地盤硬化材流路１３に接続されており、地盤硬化材が供給されるようになっている。また、周囲ノズル２２は、加圧空気流路４２を介して蓄圧部４の上面に接続されており、蓄圧部４にて蓄圧された加圧空気が供給されるようになっている。加圧空気流路４２には逆止弁４３が設けられ周囲ノズル２２からの逆流が防止されるようになっている。
また、清水噴射ノズル３は、清水流路１４に接続されており、清水が供給されるようになっている。更に、注入ヘッド１の先端部には、清水噴出孔５が設けられており、この清水噴出孔５は、差圧弁５１を介して清水流路１４に接続されている。差圧弁５１は、常時はスプリング５２により上方に付勢され開口しているが、清水の供給圧力が所定の値以上のとき清水の圧力によってスプリング５２の付勢力に抗して下降され清水噴出孔５を閉塞するようになっている。
【００２０】
次に、前記注入ヘッド１を用いて地盤硬化層を造成する工法を説明する。
注入ヘッド１に清水を供給して、清水噴出孔５と清水噴射ノズル３より清水を噴出しながら、注入ヘッド１を前進、回転等行い、掘削刃（図示省略）と注入ロッド１の回転により注入ヘッド１を対象地盤に向けて推進挿入する。
所定の深度に達したところで、清水の供給圧力を高めてスプリング５２の付勢力に抗して差圧弁５１を下降させて清水噴出孔５を閉塞する。この清水噴出孔５の閉塞によって清水流路１４の清水は蓄圧され、清水噴射ノズル３から高圧噴流として噴射される。この清水噴射ノズル３からの清水の高圧噴流によって、周辺土壌を切削撹拌し、地盤硬化材の到達距離を延長すると共に、地盤硬化材と周辺土壌との混合を促進して均質な地盤硬化層を造成できるようにする。
【００２１】
清水噴射ノズル３から清水を噴射しながら、注入ヘッド１に地盤硬化材と加圧空気を供給し、複合噴射ノズル２の中心ノズル２１から地盤硬化材を噴出し、同時に周囲ノズル２２から蓄圧部４によって畜圧された加圧空気を噴射して、地盤硬化材を加圧空気との抱合噴流体として噴射する。
そして、注入ヘッド１を回転させながら抜去方向に後退させる。この際、清水の高圧噴流によって周辺地盤を切削し土粒子を破砕して、注入ヘッド１の駆動軌跡に沿って円筒状に地盤硬化層を造成する。
【００２２】
本発明では、地盤硬化材として、その粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下、かつ消泡時間が１分以内のものを用いることによって、造成される地盤硬化層の径が大きく、かつ地盤硬化層の径の最大値と最小値の差が小さく均一な大きさの地盤硬化層が形成でき、これにより従来に比べて、より確実で効率的に地盤の安定化や止水を行うことができる。
特に、本発明の地盤硬化材を加圧空気との抱合噴流体として噴射することによって、清水の高圧噴流によって切削された周辺地盤に、均一にかつ広範囲に地盤硬化材を行き渡らせることができる。このため、地盤中に均一で十分な大きさの径を有する地盤硬化層を造成できる。
【００２３】
以下に、具体例を用いて更に本発明について説明するが、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。
表１に示された配合割合でセメント，粘度調整剤，消泡剤，水を混合して地盤硬化材を調製した。
【００２４】
【表１】

【００２５】
そして、前述した地盤硬化層の造成工法によって、粘性土地盤中に地盤硬化材を注入し地盤硬化層を造成した。
ここで、複合噴射ノズル囲周部より吐出させる加圧空気の吐出圧力と吐出量をそれぞれ０．７ＭＰａ，５Ｎｍ^３／分とし、地盤硬化材の吐出圧力と吐出量をそれぞれ４０ＭＰａ，３００ｌ／分とし、注入ヘッド引上げ速度と回転数をそれぞれ２５分／ｍ，１０回転／分に設定した。
【００２６】
表２は、得られた地盤硬化材の物性値（粘度，消泡時間）と、この地盤硬化材を用いて地盤中に造成された地盤硬化層の径（最大値，最小値，均一性（最大値−最小値））と地盤硬化層の圧縮強度の測定結果を示す。
ここで、地盤硬化材の粘度，消泡時間の測定方法は、前述した方法と同一であるため説明を省略する。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表２から明らかなように、地盤硬化材の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下、かつ消泡時間が１分以内であり、本発明の要件を満たす場合（試料No.１〜４）、地盤硬化材が本発明の要件を満たさない場合（試料No.５〜８）に比べて、造成される地盤硬化層の径が十分に大きく、かつ地盤硬化層の径の最大値と最小値の差が小さく、均一な大きさの地盤硬化層が形成できることがわかった。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように発明によれば、地盤硬化材の粘度を１００ｍＰａ・ｓ以下、かつ消泡時間を１分以内とすることによって、地盤中に均一で十分な大きさの径を有する地盤硬化層を造成でき、これにより、より確実で効率的に地盤の安定化や止水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合噴射ノズルが設けられた注入ヘッドの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１‥‥注入ヘッド、２‥‥複合噴射ノズル、４‥‥蓄圧部、２１‥‥中心ノズル、２２‥‥周囲ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for constructing a ground hardened layer and a ground used in the ground for the purpose of strengthening support of the building foundation ground or stabilizing the ground and stopping water by injecting a ground hardener into the target ground to create a ground hardened layer. It relates to a hardener.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the construction method of the ground hardening material layer for the ground support or reinforcement support of the ground, or the hardened layer creation for the purpose of water stopping, the reach of the ground hardening material is extended as much as possible to increase the diameter. Various ideas have been made with the ideal of creating a cylindrical hardened layer. As one of them, by using an injection head having a composite injection nozzle composed of a central nozzle and an annular nozzle surrounding it, the ground hardening material is ejected from the central nozzle, and pressurized air is ejected from the annular nozzle. A method (see Patent Document 1) has been proposed in which a jet of ground hardening material is protected by being compressed with pressurized air to extend the reach of the ground hardening material.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 7-100931 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior invention, when a hardened layer is formed by injecting a ground hardened material into the ground, depending on construction conditions such as soil quality and depth, a ground hardened layer of a desired diameter may not be obtained, or ground hardening In some cases, the layer diameter is uneven, and a ground hardened layer having a uniform thickness over the entire target ground cannot be formed.
The present invention has been made in view of the above circumstances. In other words, it is possible to create a ground hardened layer having a uniform and sufficiently large diameter in the ground, which makes it possible to stabilize and stop the ground more reliably and efficiently than before. It aims at providing the construction method of the ground hardened layer using this.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present applicants have solved the above-mentioned problems and, as a result of earnestly studying so as to create a ground hardened layer having a uniform and desired diameter regardless of construction conditions such as soil quality and depth, It has been found that the above-mentioned problems can be solved by making the curing material at least water and cement and having a specific viscosity and defoaming time, and the present invention has been completed.
That is, the invention provides Note method of inserting the incoming head in the target ground, from the injection head so as to conjugate the ground hardener by pressurized air injected into the ground to be construct a ground hardening layer according to claim 1 The injection head is provided with one or more composite injection nozzles. The composite injection nozzle is provided with a central nozzle for injecting the ground hardening material, and pressurized air is provided so as to surround the central nozzle. It is composed of one or more peripheral nozzles to be sprayed, and is configured to supply pressurized air accumulated in a pressure accumulating portion provided in the injection head to the peripheral nozzles. As the ground hardening material, at least water and cement consists, added viscosity modifiers and / or defoamers further ground curing, which comprises using those viscosity 100 mPa · s or less, and the defoaming time measured by the following is within 1 minute Which is a reclamation method.
Defoaming time: When the height from the bottom of the graduated cylinder with a capacity of 1 liter to the outlet of the J funnel was set to 50 cm, and 500 ml of the prepared ground hardening material (20 ° C.) was dropped from the J funnel to the graduated cylinder, The time taken from the end of dropping until the bubble generated at the upper part of the liquid level in the graduated cylinder disappears and a part of the liquid level is visible is measured as the defoaming time.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the ground hardening material of this invention is demonstrated in detail.
The ground hardening material of the present invention is a mixture composed of at least water and cement and has a viscosity of 100 mPa · s or less and a defoaming time of 1 minute or less.
Examples of the cement include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-early strong Portland cement, moderately hot Portland cement, low heat Portland cement, sulfate Portland cement, high iron oxide Portland cement, Portland cement such as white Portland cement, Special cements such as blast furnace cement, silica cement, fly ash cement, masonry cement, expanded cement, mixed cement, jet cement (super fast cement), alumina cement, colloid cement, super colloid cement, high sulfate slag cement Those which are usually commercially available, such as those, can be mentioned, and one or more of these can be used.
In particular, ordinary Portland cement and blast furnace cement are easily available, inexpensive and economical, and can be preferably used in the present invention.
[0007]
In addition, a mixed material having a maximum particle size of 1 mm or less may be added to the cement.
Mixtures include fly ash, silica fume, blast furnace granulated slag, gypsum, sewage sludge incineration residual ash, calcium carbonate, calcite, olivine, wollastonite, meteorite, white carbon, tridymite, cristobalite , Opal, Quartz, Diatomite, Landanite, Flint, Quartzite, Silica Sand, River Sand, Mountain Sand, Kaolin, Kibushi Clay, Sasame Clay, Fire Clay, Flint Clay, Plaster Clay, Enamel, Clay, Bentonite, Sericite Clay , Wax clay and the like, and one or more of them can be used.
The addition amount of the said mixing material is not specifically limited, It selects suitably by the intensity | strength of the ground hardened layer to produce. By increasing the addition amount of the mixed material, the strength of the ground hardened layer to be formed can be lowered. For this reason, it can adjust so that the intensity | strength of the ground hardened layer formed may become a desired value by adjusting the addition amount of a mixed material.
[0008]
The mixing ratio of the cement and water is not particularly limited and is appropriately selected depending on the strength of the ground hardened layer to be formed. By increasing the cement content per 1 m ^{3 of the} ground hardening material, the strength of the ground hardening layer to be formed can be increased.
Usually, the mixing ratio of cement and water is adjusted so that the cement content per 1 m ^{3 of} the ground hardening material is 300 kg or more. The cement content per 1 m ^{3 of the} ground hardening material is preferably 500 to 1000 kg. Thereby, the intensity | strength suitable as a ground hardened layer is realizable.
[0009]
The viscosity and defoaming time of the ground hardening material of the present invention are measured by the following.
(1) Viscosity: Using a BL-type viscometer (rotor No. 1, 6 rotations / min), the viscosity of the ground hardening material (20 ° C.) immediately after preparation is measured.
(2) Defoaming time: Set the height from the bottom of a 1 liter graduated cylinder to the outlet of the J funnel to 50 cm, and drop the prepared ground hardening material 500 ml (20 ° C) from the J funnel to the graduated cylinder. In this case, the time required from the end of dropping until the bubble generated at the upper part of the liquid level in the graduated cylinder disappears and a part of the liquid level is visible is measured as the defoaming time.
[0010]
The ground hardening material having a viscosity of 100 mPa · s or less and a defoaming time of less than 1 minute is easy to discharge the ground hardening material because the viscosity is low, and the reach of the ground hardening material when ejected to the ground is Can be extended. Furthermore, since the defoaming time is short and there is little foaming, when jetting the ground hardening material as a conjugate jet fluid with pressurized air, the pressure loss of the pressurized air is small and the conjugate jet with the pressurized air always at a uniform pressure Can be injected as a body. For this reason, the diameter of the ground hardened layer to be formed is large, and the difference between the maximum value and the minimum value of the diameter of the ground hardened layer is small and a uniform ground hardened layer can be formed. The ground can be stabilized and water can be stopped reliably and efficiently.
When the viscosity of the ground hardening material is higher than 100 mPa · s, since the viscosity is high, the ground hardening material cannot be discharged smoothly, and it is difficult to spread the ground hardening material over a wide range. In addition, when the defoaming time is 1 minute or more, when the ground hardening material is jetted as a conjugated fluid with pressurized air, the pressure loss of the pressurized air becomes large, and the ground hardening material is spread over a wide range and evenly. This is not preferable because it becomes difficult.
[0011]
The viscosity of the ground hardening material is easily adjusted by adding a viscosity modifier. Moreover, the defoaming time of the ground hardening material is adjusted by adding an antifoaming agent.
The viscosity modifier can lower the viscosity of the ground hardening material as the addition amount increases. For example, lignin sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, oxycarboxylic acid, polycarboxylic acid, alkylallyl sulfonic acid, melamine sulfonic acid Selected from acids consisting of: alkali metal salts such as sodium salts, salts such as alkaline earth metal salts such as calcium salts, derivatives of those selected from the acids, or Japanese Industrial Standard (JIS) A6204 “Chemicals for Concrete AE agent, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance AE water reducing agent and the like specified in “Admixture” can be used, and one or more of these can be used.
[0012]
The derivatives of those selected from the acids include lignin sulfonic acid polyol complex, lignin sulfonic acid rhodan compound, lignin sulfonate cellulose ether, lignin sulfonic acid formalin condensate, naphthalene sulfonic acid polyol complex, naphthalene sulfonic acid rhodan compound , Naphthalene sulfonate cellulose ether, naphthalene sulfonate formalin condensate, oxycarboxylic acid polyol complex, oxycarboxylic acid rhodan compound, oxycarboxylate cellulose ether, oxycarboxylic acid formalin condensate, polycarboxylic acid polyol complex, poly Carboxylic acid rhodan compound, polycarboxylate cellulose ether, polycarboxylic acid formalin condensate, alkyl allyl sulfonic acid polyol complex, alkyl allyl sulfo Acid rhodan compound, alkylallyl sulfonate cellulose ether, alkyl allyl sulfonic acid formalin condensate, melamine sulfonic acid polyol complex, melamine sulfonic acid rhodan compound, melamine sulfonic acid cellulose ether, melamine sulfonic acid formalin condensate can be applied .
[0013]
Further, the antifoaming agent can shorten the defoaming time of the ground hardening material as the amount of the antifoaming agent is increased. For example, the interface between lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, octyl alcohol, and mineral oil. Included are surfactant blends, mineral oils and fatty acid metal salt surfactant blends, silicone oils such as polymethylsiloxane, silicone emulsion or silicone resin surfactant blends, and polar organic compounds. 1 type or 2 types or more can be used among these.
[0014]
Examples of the polar organic compounds include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan uraric acid monoester and sorbitan oleic acid triester, higher alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, 2-ethylhexyl alcohol, and cyclohexanol, amyl alcohol, and diisobutyl carbinol. , Tributyl phosphate, oleic acid, tall oil, polyethylene glycol fatty acid ester, pluronic-type nonionic activator, polypropylene glycol, addition of ethylene oxide to the terminal hydroxyl group of polypropylene glycol, addition of propylene oxide to the terminal hydroxyl group of polyethylene glycol Polymerized, random polymer of ethylene oxide and propylene oxide, polypropylene glycol or ethylene One or both of the terminal hydroxyl groups of a random polymer of oxide and propylene oxide are alkyl etherified, alkyl esterified or benzylated, trifunctional or tetrafunctional polyglycol added with propylene oxide, trifunctional or A tetrafunctional polyglycol obtained by addition polymerization of ethylene oxide can be used.
[0015]
As the above-mentioned viscosity modifier and antifoaming agent, commercially available materials such as reagents, industrial chemicals, and concrete admixtures can be used.
The addition amount of a viscosity modifier and an antifoaming agent is not specifically limited, It determines suitably so that the viscosity of a ground hardening material and an antifoaming time may become a desired value.
For example, when ordinary Portland cement is used as the cement and a ground hardening material having a cement content of 500 to 800 kg per 1 m ³ of the ground hardening material is prepared, sodium lignin sulfonate as a viscosity modifier is added to the cement in an amount of 0. By adding 5 to 2% by mass and adding 0.1 to 2% by mass of a random polymer of ethylene oxide and propylene oxide as an antifoaming agent to the viscosity modifier, the viscosity is 100 mPa · s or less, and A ground hardening material having a defoaming time of 1 minute or less can be prepared.
[0016]
The method of preparing the ground hardening material is not particularly limited. For example, first, cement, a mixing material, and water whose mixing ratio is adjusted according to the strength of the ground hardening layer to be created, and the viscosity of the resulting mixture are mixed. A method of measuring the defoaming time, adding a viscosity modifier and an antifoaming agent so that the viscosity is 100 mPa · s or less and the defoaming time is within 1 minute is used as a ground hardening material.
Preliminary experiments are conducted in advance to calculate the amount of viscosity modifier and defoamer added to achieve the desired values of viscosity and defoaming time. You may add and mix a foaming agent at once.
In this case, for example, each of cement, a viscosity modifier, and an antifoaming agent are individually brought into the construction site, and a predetermined amount is weighed at the site and then mixed into water. As an example, a powdery material is selected, and a cement that has been mixed with a predetermined amount of viscosity modifier and defoamer in advance is brought to the site, and then poured into water at the site and mixed. it can. When the ground hardening material is manufactured at a construction site or the like, the latter method can be preferably applied, whereby the work at the construction site can be simplified and the ground hardening material can be efficiently manufactured.
[0017]
Next, the construction method of the ground hardened layer of the present invention will be described.
The ground hardened layer construction method of the present invention forms the ground hardened layer by injecting the above ground hardened material into the target ground. As a method for injecting the ground hardening material, for example, as disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-55559, a method using an injection head provided with a plurality of composite injection nozzles can be applied.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an injection head provided with a composite injection nozzle.
The injection head 1 is provided at one end of a rod pipe L for excavating the target ground, and includes a main body part 11, one or more composite injection nozzles 2 provided on a side wall 11 a of the main body part 11, and a composite injection nozzle. 2 is composed of a fresh water injection nozzle 3 provided above 2 and a pressure accumulating part 4 provided inside the main body part 11.
[0018]
The rod tube L and the main body portion 11 of the injection head 1 are composed of a triple tube, a pressurized air supply passage 12 is provided at the center thereof, and a ground hardening material passage 13 having an annular cross-sectional shape is formed on the outer periphery thereof. Furthermore, the fresh water flow path 14 is provided in the outer periphery, respectively. For this reason, the pressurized gas, the ground hardening material, and the fresh water sent out from the other end of the rod tube L pass to the injection head 1 through the pressurized air supply path 12, the ground hardening material flow path 13, and the fresh water flow path 14, respectively. It comes to be supplied.
Further, a columnar pressure accumulating portion 4 such as a receiver tank is provided near the tip of the injection head 1, and the pressure accumulating portion 4 and the pressurized air supply path 12 are connected via a check valve 41. .
[0019]
The composite injection nozzle 2 includes a central nozzle 21 that injects the ground hardening material, and one or more peripheral nozzles 22 that are provided so as to surround the central nozzle 21 and inject pressurized air. The center of the composite injection nozzle 2 is provided on the side wall 11a in a multistage radial manner with an interval of about 1.5 to 2.5 cm in the vertical direction.
The center nozzle 21 is connected to the ground hardening material channel 13 so that the ground hardening material is supplied. The peripheral nozzle 22 is connected to the upper surface of the pressure accumulating section 4 via a pressurized air flow path 42 so that the pressurized air accumulated in the pressure accumulating section 4 is supplied. The pressurized air flow path 42 is provided with a check valve 43 so that backflow from the surrounding nozzle 22 is prevented.
Moreover, the fresh water injection nozzle 3 is connected to the fresh water flow path 14, and is supplied with fresh water. Further, a fresh water ejection hole 5 is provided at the tip of the injection head 1, and the fresh water ejection hole 5 is connected to the fresh water flow path 14 via a differential pressure valve 51. The differential pressure valve 51 is normally urged upward by the spring 52 and opened, but when the supply pressure of fresh water is equal to or higher than a predetermined value, the differential pressure valve 51 is lowered against the urging force of the spring 52 by the fresh water pressure. 5 is closed.
[0020]
Next, a method for creating a ground hardened layer using the injection head 1 will be described.
The fresh water is supplied to the injection head 1, while the fresh water is ejected from the fresh water injection hole 5 and the fresh water injection nozzle 3, the injection head 1 is moved forward, rotated, etc. and injected by the rotation of the excavating blade (not shown) and the injection rod 1. The head 1 is propelled and inserted toward the target ground.
When the predetermined depth is reached, the fresh water supply pressure is increased and the differential pressure valve 51 is lowered against the biasing force of the spring 52 to close the fresh water ejection hole 5. The fresh water in the fresh water flow path 14 is accumulated by the blockage of the fresh water ejection holes 5 and is jetted as a high-pressure jet from the fresh water jet nozzle 3. By the high pressure jet of fresh water from the fresh water injection nozzle 3, the surrounding soil is cut and agitated to extend the reach of the ground hardening material and promote the mixing of the ground hardening material and the surrounding soil to form a homogeneous ground hardening layer. Make it possible.
[0021]
While injecting fresh water from the fresh water injection nozzle 3, the ground hardening material and pressurized air are supplied to the injection head 1, and the ground hardening material is ejected from the central nozzle 21 of the composite injection nozzle 2. The ground air is sprayed as pressurized fluid compressed by the pressure and the ground hardened material is ejected as a conjugated fluid with the pressurized air.
Then, the injection head 1 is retracted in the extraction direction while rotating. At this time, the surrounding ground is cut by a high-pressure jet of fresh water to crush the soil particles, and a hardened ground layer is formed in a cylindrical shape along the driving locus of the injection head 1.
[0022]
In the present invention, as the ground hardening material, the viscosity of 100 mPa · s or less and the defoaming time within 1 minute are used, so that the diameter of the ground hardening layer formed is large and the diameter of the ground hardening layer is A ground hardened layer having a small difference between the maximum value and the minimum value and having a uniform size can be formed. This makes it possible to stabilize and stop the ground more reliably and efficiently than before.
In particular, by spraying the ground hardening material of the present invention as a conjugating jet fluid with pressurized air, the ground hardening material can be spread uniformly and widely over the surrounding ground cut by the high pressure jet of fresh water. For this reason, the ground hardened layer which has a uniform and sufficient diameter in the ground can be created.
[0023]
Hereinafter, the present invention will be further described using specific examples, but the present invention is not limited to these specific examples.
Cement, a viscosity modifier, an antifoaming agent, and water were mixed at the blending ratio shown in Table 1 to prepare a ground hardening material.
[0024]
[Table 1]

[0025]
And the ground hardening layer was inject | poured into the viscous ground by the construction method of the ground hardened layer mentioned above, and the ground hardening layer was created.
Here, the discharge pressure and discharge amount of pressurized air discharged from the peripheral portion of the composite injection nozzle are 0.7 MPa and 5 Nm ³ / min, respectively, and the discharge pressure and discharge amount of the ground hardening material are 40 MPa and 300 l / min, respectively. The injection head pulling speed and the number of rotations were set to 25 minutes / m and 10 rotations / minute, respectively.
[0026]
Table 2 shows the physical property values (viscosity, defoaming time) of the obtained ground hardening material, and the diameter (maximum value, minimum value, and uniformity) of the ground hardening layer formed in the ground using this ground hardening material ( Maximum value−minimum value)) and the measurement result of the compressive strength of the ground hardened layer are shown.
Here, since the measuring method of the viscosity of a ground hardening material and a defoaming time is the same as the method mentioned above, description is abbreviate | omitted.
[0027]
[Table 2]

[0028]
As is clear from Table 2, when the viscosity of the ground hardening material is 100 mPa · s or less and the defoaming time is within 1 minute and satisfies the requirements of the present invention (sample No. 1 to 4), the ground hardening material is Compared to the case where the requirements of the present invention are not satisfied (sample Nos. 5 to 8), the diameter of the ground hardened layer to be formed is sufficiently large, and the difference between the maximum value and the minimum value of the diameter of the ground hardened layer is small. It was found that a ground hardened layer having a uniform size can be formed.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention, the ground hardened layer having a uniform and sufficiently large diameter in the ground by setting the viscosity of the ground hardened material to 100 mPa · s or less and the defoaming time to be within 1 minute. As a result, the ground can be stabilized and water can be stopped more reliably and efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an injection head provided with a composite injection nozzle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection head, 2 ... Compound injection nozzle, 4 ... Accumulation part, 21 ... Center nozzle, 22 ... Ambient nozzle

Claims

An injection head is inserted into the target ground, and a ground hardening layer is formed by injecting the ground hardening material from the injection head into the ground so as to be conjugated with pressurized air,
The injection head includes one or more composite injection nozzles,
The composite injection nozzle is composed of a central nozzle that injects the ground hardening material, and one or more peripheral nozzles that are provided so as to surround the central nozzle and inject pressurized air.
The pressurized air accumulated in the pressure accumulating part provided in the injection head is supplied to the surrounding nozzles,
As the ground hardening material, it is composed of at least water and cement, a viscosity modifier and / or an antifoaming agent is further added, the viscosity is 100 mPa · s or less, and the defoaming time measured by the following is within 1 minute. A method for constructing a ground hardened layer, characterized by using a material.
Defoaming time: When the height from the bottom of the graduated cylinder with a capacity of 1 liter to the outlet of the J funnel was set to 50 cm, and 500 ml (20 ° C) of the prepared ground hardening material was dropped from the J funnel to the graduated cylinder, The time taken from the end of dropping until the bubble generated at the top of the liquid level in the measuring cylinder disappears and a part of the liquid level is visible is measured as the defoaming time.