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JP7579741B2 - Ground improvement methods - Google Patents
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Description

本発明は、地盤改良方法に関する。 The present invention relates to a ground improvement method.

特許文献1には、地震による地盤の液状化を抑制するための地盤改良方法が開示されている。この地盤改良方法では、ウレアーゼを水に溶解させた第1溶液と、尿素及びカルシウム塩を水に溶解させた第2溶液と、を地盤に注入するようにしている。第1溶液と第2溶液とは、地盤に対して個別に注入したり、混合した状態で注入したりされる。 Patent Document 1 discloses a ground improvement method for suppressing liquefaction of ground due to earthquakes. In this ground improvement method, a first solution in which urease is dissolved in water and a second solution in which urea and a calcium salt are dissolved in water are injected into the ground. The first and second solutions are injected into the ground separately or in a mixed state.

第1溶液及び第2溶液が注入された地盤では、ウレアーゼによって尿素が加水分解されることによって二酸化炭素及びアンモニアが生じる。そして、その二酸化炭素とカルシウム塩から生じるカルシウムイオンとを反応させることにより、炭酸カルシウムを地盤中に析出させる。これにより、地盤を液状化しにくい性質となるように改質することができる。 In the ground into which the first and second solutions have been injected, urea is hydrolyzed by urease to produce carbon dioxide and ammonia. This carbon dioxide reacts with calcium ions produced from the calcium salt, causing calcium carbonate to precipitate in the ground. This allows the ground to be modified so that it is less susceptible to liquefaction.

特許第5599032号公報Patent No. 5599032

ところで、上記地盤改良方法では、入手が簡単な豆類などの植物を用いて第1溶液を形成することが考えられる。この場合、植物が有するウレアーゼ等の成分を水に抽出することにより第1溶液が形成される。 In the above-mentioned ground improvement method, it is possible to form the first solution using plants such as beans that are easily available. In this case, the first solution is formed by extracting the components contained in the plants, such as urease, into water.

上述したように形成された第1溶液と第2溶液とが混じり合うと、第1溶液に含まれる植物由来の成分が、第2溶液のカルシウム塩の作用によってタンパク質等を含む析出物として析出される。こうした析出物が第1溶液及び第2溶液の地盤への浸透を妨げるため、第1溶液及び第2溶液を地盤に対し広い範囲に浸透させることが困難になる。 When the first and second solutions formed as described above are mixed together, the plant-derived components contained in the first solution are precipitated as precipitates containing proteins and the like due to the action of the calcium salt in the second solution. These precipitates prevent the first and second solutions from penetrating the ground, making it difficult for the first and second solutions to penetrate a wide area of the ground.

その結果、地盤の広い範囲で第1溶液及び第2溶液によって炭酸カルシウムを析出させることが困難になる。従って、その炭酸カルシウムによって地盤の液状化を効果的に抑制することができなくなる。 As a result, it becomes difficult to precipitate calcium carbonate over a wide area of the ground using the first and second solutions. Therefore, the calcium carbonate cannot effectively suppress liquefaction of the ground.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する地盤改良方法では、植物に含まれるウレアーゼを抽出した酵素水溶液にカルシウム化合物を混合したものが第1溶液とされる。酵素水溶液にカルシウム化合物が混合された第1溶液からはタンパク質等の析出物が析出されるため、その析出物が第1溶液から取り除かれる。上記析出物が取り除かれた第1溶液と尿素を水に溶解させた第2溶液とが地盤に注入される。
The means for solving the above problems and their effects will be described below.
In a ground improvement method for solving the above problem, a first solution is prepared by mixing a calcium compound with an enzyme aqueous solution obtained by extracting urease contained in plants. Since the first solution in which the enzyme aqueous solution and calcium compound are mixed causes precipitates such as proteins to be precipitated, the precipitates are removed from the first solution. The first solution from which the precipitates have been removed and a second solution in which urea is dissolved in water are then injected into the ground.

上記方法によれば、植物に含まれるウレアーゼを抽出した酵素水溶液には、植物由来の成分が含まれる。このため、第1溶液を形成する際、酵素水溶液にカルシウム化合物が混合されると、上記植物由来の成分が塩化カルシウムの作用によってタンパク質等を含む析出物として析出される。そして、第1溶液からタンパク質等の析出物が取り除かれた状態で、その第1溶液と第2溶液とが地盤に注入される。このため、上記析出物が第1溶液及び第2溶液の地盤への浸透を妨げることはない。従って、第1溶液及び第2溶液を地盤に対し広い範囲に浸透させることができ、地盤の広い範囲で第1溶液及び第2溶液によって炭酸カルシウムを析出させることができる。その結果、上記炭酸カルシウムによって地盤の液状化を効果的に抑制することができる。 According to the above method, the enzyme aqueous solution obtained by extracting urease contained in a plant contains plant-derived components. Therefore, when a calcium compound is mixed into the enzyme aqueous solution to form the first solution, the plant-derived components are precipitated as precipitates containing proteins and the like by the action of calcium chloride. Then, the first solution and the second solution are injected into the ground with the precipitates such as proteins removed from the first solution. Therefore, the precipitates do not prevent the first and second solutions from penetrating the ground. Therefore, the first and second solutions can be penetrated into a wide area of the ground, and calcium carbonate can be precipitated by the first and second solutions in a wide area of the ground. As a result, the calcium carbonate can effectively suppress liquefaction of the ground.

上記地盤改良方法においては、第1溶液と第2溶液とは混合された状態で地盤に注入されるものとすることが考えられる。
炭酸カルシウムは、第1溶液と第2溶液との混合が進むほど析出しやすい。上記方法によれば、第1溶液と第2溶液とが混合された状態で地盤に注入されるため、地盤での炭酸カルシウムの析出を効率よく行うことができる。
In the above-mentioned ground improvement method, it is considered that the first solution and the second solution are injected into the ground in a mixed state.
The calcium carbonate is more likely to precipitate as the first solution and the second solution are mixed together. According to the above method, the first solution and the second solution are injected into the ground in a mixed state, so that calcium carbonate can be efficiently precipitated in the ground.

上記地盤改良方法においては、第1溶液からの析出物の析出が第1溶液に消泡剤を添加した状態で攪拌することによって行われるものとすることが考えられる。
第1溶液からのタンパク質等の析出物の析出は、酵素水溶液にカルシウム化合物を混合して攪拌することによって行われるため、酵素水溶液及びカルシウム化合物からなる第1溶液が泡立ちやすくなる。しかし、上記方法によれば、第1溶液に消泡剤が添加されているため、上記攪拌時に第1溶液が泡立つことを抑制できる。
In the above-mentioned ground improvement method, it is considered that the precipitation of the precipitate from the first solution is carried out by stirring the first solution in a state in which a defoaming agent has been added.
The precipitation of proteins and other precipitates from the first solution is carried out by mixing the enzyme aqueous solution with a calcium compound and stirring the mixture, which tends to cause foaming of the first solution consisting of the enzyme aqueous solution and the calcium compound. However, according to the above method, since a defoamer is added to the first solution, foaming of the first solution during stirring can be suppressed.

上記地盤改良方法においては、第1溶液及び第2溶液を地盤に注入することによって地盤で炭酸カルシウムが析出する際、地盤の砂質量に対する炭酸カルシウムの析出比が1~4%となるように、上記第2溶液における尿素のモル濃度を予め調整することが考えられる。 In the above ground improvement method, when calcium carbonate precipitates in the ground by injecting the first and second solutions into the ground, it is possible to preliminarily adjust the molar concentration of urea in the second solution so that the calcium carbonate precipitation ratio relative to the sand mass of the ground is 1 to 4%.

上記方法によれば、第2溶液における尿素のモル濃度を上述したように調整することにより、尿素等の材料を少なく抑えつつ、効率よく地盤に炭酸カルシウムを析出させることができる。 According to the above method, by adjusting the molar concentration of urea in the second solution as described above, it is possible to efficiently precipitate calcium carbonate in the ground while keeping the amount of materials such as urea to a minimum.

上記地盤改良方法において、第1溶液及び第2溶液を地盤に注入することによって地盤で炭酸カルシウムが析出する際、その炭酸カルシウムの粒径及び析出量が定められた値となるように、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量を予め調整することが考えられる。 In the above-mentioned ground improvement method, when calcium carbonate precipitates in the ground by injecting the first and second solutions into the ground, it is possible to preliminarily adjust the amount of urease dissolved in the first solution so that the particle size and amount of precipitated calcium carbonate are predetermined values.

上記方法によれば、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量を上述したように調整することにより、地盤で析出する炭酸カルシウムの粒径及び析出量を地盤の液状化抑制にとって適切な値となるように調整することができる。 According to the above method, by adjusting the amount of urease dissolved in the first solution as described above, the particle size and amount of calcium carbonate precipitated in the ground can be adjusted to values appropriate for suppressing liquefaction of the ground.

本実施形態の地盤改良方法で用いられる溶液注入プラントを示す略図。1 is a schematic diagram showing a solution injection plant used in the ground improvement method of this embodiment. 第2溶液における尿素のモル濃度の変化に対する炭酸カルシウムの析出比の変化を示すグラフ。1 is a graph showing the change in the precipitation ratio of calcium carbonate with respect to the change in the molar concentration of urea in a second solution. 第1溶液の形成に用いられるナタマメの量と炭酸カルシウムの析出比の時間変化との関係を示すグラフ。1 is a graph showing the relationship between the amount of sword beans used to form the first solution and the change in calcium carbonate precipitation ratio over time. 溶液注入プラントの他の例を示す略図。1 is a schematic diagram showing another example of a solution injection plant.

以下、地盤改良方法の一実施形態について、図1~図3を参照して説明する。
図1は、液状化を抑制するための溶液を地盤に注入する溶液注入プラントを概略的に示している。図1に示すように、溶液注入プラントは、水槽1,2、ミキサー3,4、グラウトポンプ5,6、流量圧力管理装置7、分流圧力管理装置8、及び混合ユニット9を備えている。混合ユニット9としては、T字管、ミキシングヘッドを有する圧力注入機、又はラインミキサー等を採用することが考えられる。
Hereinafter, one embodiment of the ground improvement method will be described with reference to Figs. 1 to 3.
Fig. 1 shows a schematic diagram of a solution injection plant for injecting a solution for suppressing liquefaction into the ground. As shown in Fig. 1, the solution injection plant includes water tanks 1 and 2, mixers 3 and 4, grout pumps 5 and 6, a flow rate pressure control device 7, a branch pressure control device 8, and a mixing unit 9. As the mixing unit 9, a T-shaped pipe, a pressure injector having a mixing head, a line mixer, or the like may be used.

水槽1は、植物に含まれるウレアーゼを抽出した酵素水溶液を溜めるためのものである。水槽1は水中ポンプ1aを備えている。水中ポンプ1aは、水槽1内の酵素水溶液を汲み上げてミキサー3に供給するためのものである。ミキサー3は、酵素水溶液と塩化カルシウム等のカルシウム化合物とを攪拌して混合する。これにより、ミキサー3内には、酵素水溶液にカルシウム化合物を混合した第1溶液が形成される。グラウトポンプ5は、ミキサー3内の第1溶液を吸い込むとともに、その第1溶液を分流圧力管理装置8に吐出する。この第1溶液は、分流圧力管理装置8及び混合ユニット9を介して地盤に注入される。 The water tank 1 is for storing an enzyme aqueous solution obtained by extracting urease contained in plants. The water tank 1 is equipped with a submersible pump 1a. The submersible pump 1a is for pumping up the enzyme aqueous solution in the water tank 1 and supplying it to the mixer 3. The mixer 3 stirs and mixes the enzyme aqueous solution with a calcium compound such as calcium chloride. As a result, a first solution is formed in the mixer 3, in which the enzyme aqueous solution is mixed with the calcium compound. The grout pump 5 sucks in the first solution in the mixer 3 and discharges the first solution to the diversion pressure management device 8. This first solution is injected into the ground via the diversion pressure management device 8 and the mixing unit 9.

水槽2は、水を溜めるためのものであり、水中ポンプ2aを備えている。水中ポンプ2aは、水槽2内の水を汲み上げてミキサー4に供給するためのものである。ミキサー4は、水と尿素とを攪拌して混合する。これにより、ミキサー4内には、水に尿素を溶解させた第2溶液が形成される。グラウトポンプ6は、ミキサー4内の第2溶液を吸い込むとともに、その第2溶液を流量圧力管理装置7に吐出する。この第2溶液は、流量圧力管理装置7及び分流圧力管理装置8を介して混合ユニット9に供給され、混合ユニット9で第1溶液と混合された状態で地盤に注入される。 The water tank 2 is for storing water and is equipped with a submersible pump 2a. The submersible pump 2a is for pumping up the water in the water tank 2 and supplying it to the mixer 4. The mixer 4 stirs and mixes the water and urea. As a result, a second solution in which urea is dissolved in water is formed in the mixer 4. The grout pump 6 sucks in the second solution in the mixer 4 and discharges the second solution to the flow rate pressure control device 7. This second solution is supplied to the mixing unit 9 via the flow rate pressure control device 7 and the branch pressure control device 8, and is mixed with the first solution in the mixing unit 9 and injected into the ground.

次に、上記溶液注入プラントを用いた地盤改質方法について説明する。この地盤改質方法では、以下のような第1工程、第2工程、及び第3工程が順に行われる。
[第1工程]
この工程は、上述した第1溶液を製造するためのものである。この工程では、粉砕した所定量のナタマメの種子を通水性のある袋に入れ、その袋を水槽1に溜められた水に1~4時間程度つけておく。これにより、ナタマメの種子に含まれるウレアーゼ等の成分が抽出され、水槽1内の水が酵素水溶液となる。なお、水槽1は、ナタマメの種子から抽出された成分の沈殿が生じないよう、酵素水溶液を攪拌するための攪拌設備を有するものとすることが好ましい。
Next, a ground improvement method using the above-mentioned solution injection plant will be described. In this ground improvement method, the following first, second, and third steps are carried out in this order.
[First step]
This step is for producing the first solution described above. In this step, a predetermined amount of crushed sword bean seeds is placed in a water-permeable bag, and the bag is immersed in water stored in a water tank 1 for about 1 to 4 hours. As a result, components such as urease contained in the sword bean seeds are extracted, and the water in the water tank 1 becomes an aqueous enzyme solution. It is preferable that the water tank 1 has a stirring device for stirring the aqueous enzyme solution so as to prevent precipitation of the components extracted from the sword bean seeds.

水槽1内の酵素水溶液は、水中ポンプ1aによってミキサー3に送られる。ミキサー3では、酵素水溶液を攪拌しながら、所定量の塩化カルシウムが投入されるとともに、消泡剤も投入される。このときのミキサー3による攪拌時間は、例えば1分以上とされる。これにより、ミキサー3内では、酵素水溶液に対し塩化カルシウムを混合した第1溶液が形成される。 The enzyme aqueous solution in the water tank 1 is sent to the mixer 3 by the submersible pump 1a. In the mixer 3, a predetermined amount of calcium chloride is added while the enzyme aqueous solution is being stirred, and an antifoaming agent is also added. The stirring time by the mixer 3 at this time is set to, for example, one minute or more. As a result, a first solution is formed in the mixer 3 by mixing calcium chloride with the enzyme aqueous solution.

[第2工程]
この工程は、第1溶液から析出するタンパク質等の析出物を同第1溶液から取り除くためのものである。この工程では、第1溶液がミキサー3内で攪拌される。第1溶液における酵素水溶液と塩化カルシウムとが混合されると、酵素水溶液に含まれる植物由来の成分が、塩化カルシウムの作用によってタンパク質等を含む析出物として析出される。こうして析出したタンパク質等を含む析出物を沈殿させ、その析出物をミキサー3内の第1溶液から取り除く。
[Second step]
This step is for removing precipitates such as proteins that precipitate from the first solution from the first solution. In this step, the first solution is stirred in the mixer 3. When the aqueous enzyme solution and calcium chloride in the first solution are mixed, the plant-derived components contained in the aqueous enzyme solution are precipitated as precipitates containing proteins by the action of calcium chloride. The precipitates containing proteins that have precipitated in this way are allowed to settle, and the precipitates are removed from the first solution in the mixer 3.

なお、上述した第1工程及び第2工程が行われている間、水槽2及びミキサー4を用いて第2溶液が形成される。詳しくは、水槽2に溜められた水が水中ポンプ2aによってミキサー4に送られる。ミキサー4では、水を攪拌しながら、所定量の尿素が導入される。このときのミキサー4による攪拌時間は、例えば1分以上とされる。これにより、ミキサー4内では、水に尿素を溶解させた第2溶液が形成される。 While the above-mentioned first and second steps are being performed, the second solution is formed using the water tank 2 and mixer 4. In detail, water stored in the water tank 2 is sent to the mixer 4 by the submersible pump 2a. In the mixer 4, a predetermined amount of urea is introduced while stirring the water. The stirring time by the mixer 4 at this time is set to, for example, one minute or more. As a result, a second solution in which urea is dissolved in water is formed in the mixer 4.

[第3工程]
この工程は、第1溶液及び第2溶液を地盤に注入するためのものである。この工程では、析出物が取り除かれた後の第1溶液が、ミキサー3からグラウトポンプ5によって分流圧力管理装置8に送られる。また、第2溶液が、ミキサー4からグラウトポンプ6により分流圧力管理装置8に送られる。第1溶液及び第2溶液は、分流圧力管理装置8を介して混合ユニット9に送られ、その混合ユニット9で混合された後に地盤に注入される。
[Third step]
This process is for injecting the first solution and the second solution into the ground. In this process, the first solution from which precipitates have been removed is sent from the mixer 3 to the diversion pressure control device 8 by the grout pump 5. Also, the second solution is sent from the mixer 4 to the diversion pressure control device 8 by the grout pump 6. The first solution and the second solution are sent to the mixing unit 9 via the diversion pressure control device 8, mixed in the mixing unit 9, and then injected into the ground.

次に、上記地盤改良方法で用いられる第2溶液における尿素のモル濃度について説明する。
上記尿素のモル濃度を定めるに当たり、次のような実験を実施した。この実験は、上記尿素のモル濃度の変化に対する地盤での炭酸カルシウムの析出比の変化を調べるためのものである。なお、上記炭酸カルシウムの析出比は、地盤における乾燥した砂の単位質量当たりに含まれる炭酸カルシウムの質量の割合(%)を表している。
Next, the molar concentration of urea in the second solution used in the above-mentioned ground improvement method will be described.
In determining the molar concentration of urea, the following experiment was carried out. This experiment was conducted to investigate the change in the precipitation ratio of calcium carbonate in the ground with respect to the change in the molar concentration of urea. The precipitation ratio of calcium carbonate represents the percentage of the mass of calcium carbonate contained per unit mass of dry sand in the ground.

上記実験では、第1溶液の形成に用いられるナタマメの量を一定とし、且つ、第1溶液における塩化カルシウムと第2溶液における尿素とのモル比を所定値(例えば「1」)に固定した条件のもとで行われる。この実験では、上述した条件のもと、第2溶液における尿素のモル濃度を段階的に変化させつつ、乾いた砂に第1溶液及び第2溶液を注入し、その砂における炭酸カルシウムの析出比を測定する。 In the above experiment, the amount of sword beans used to form the first solution is constant, and the molar ratio of calcium chloride in the first solution to urea in the second solution is fixed at a predetermined value (e.g., "1"). In this experiment, under the above conditions, the first solution and the second solution are injected into dry sand while the molar concentration of urea in the second solution is changed stepwise, and the calcium carbonate precipitation ratio in the sand is measured.

図2は、この実験における実験結果を示している。図2から分かるように、第2溶液における尿素のモル濃度が小さい領域では、炭酸カルシウムの析出比が小さくなる。炭酸カルシウムの析出比が1%未満である場合には、地盤の液状化を抑制できないおそれがある。一方、第2溶液における尿素のモル濃度が大きい領域では、そのモル濃度が大きくなるほど、炭酸カルシウムの析出比が大きくはなる。ただし、上記尿素のモル濃度が大きくなりすぎると、尿素のモル濃度の増加に対する炭酸カルシウムの析出比の増加が鈍くなる傾向がある。そして、炭酸カルシウムの析出比が4%よりも大きくなると、上述した傾向が大きくなる。 Figure 2 shows the results of this experiment. As can be seen from Figure 2, in the region where the molar concentration of urea in the second solution is low, the calcium carbonate precipitation ratio is low. If the calcium carbonate precipitation ratio is less than 1%, there is a risk that liquefaction of the ground cannot be suppressed. On the other hand, in the region where the molar concentration of urea in the second solution is high, the calcium carbonate precipitation ratio increases as the molar concentration increases. However, if the molar concentration of urea becomes too high, the increase in the calcium carbonate precipitation ratio relative to the increase in the molar concentration of urea tends to become slower. And, if the calcium carbonate precipitation ratio becomes higher than 4%, the above-mentioned tendency becomes stronger.

この実験結果から、上記地盤改良方法での第2溶液における尿素のモル濃度については、炭酸カルシウムの析出比が1~4%となるように調整することが、尿素の使用量に対し効率的に炭酸カルシウムを析出させるうえで好ましいことが分かる。従って、上記地盤改良方法では、炭酸カルシウムの析出比が1~4%となるように、第2溶液における尿素のモル濃度が調整される。 These experimental results show that adjusting the molar concentration of urea in the second solution in the above ground improvement method so that the calcium carbonate precipitation ratio is 1-4% is preferable for efficiently precipitating calcium carbonate relative to the amount of urea used. Therefore, in the above ground improvement method, the molar concentration of urea in the second solution is adjusted so that the calcium carbonate precipitation ratio is 1-4%.

次に、上記地盤改良方法で用いられる第1溶液におけるウレアーゼの溶解量について説明する。
上記ウレアーゼの溶解量を定めるに当たり、次のような実験を実施した。この実験は、上記ウレアーゼの溶解量の変化に対する地盤での炭酸カルシウムの析出に要する時間の変化を調べるためのものである。
Next, the amount of urease dissolved in the first solution used in the above-mentioned ground improvement method will be described.
In determining the amount of urease dissolved, the following experiment was carried out to examine the change in the time required for calcium carbonate precipitation in the ground relative to the change in the amount of urease dissolved.

上記実験では、第1溶液における塩化カルシウムと第2溶液における尿素とのモル比を所定値(例えば「1」)に固定し、且つ、第2溶液における尿素のモル濃度を一定とした条件のもとで行われる。この実験では、ウレアーゼの溶解量が異なる複数の第1溶液、すなわちナタマメ30gを用いた第1溶液とナタマメ90gを用いた第1溶液とを用意しておく。そして、上述した条件のもと、それら第1溶液及び第2溶液を乾いた砂に注入し、その砂における炭酸カルシウムの析出比を所定時間経過毎に測定する。 In the above experiment, the molar ratio of calcium chloride in the first solution to urea in the second solution is fixed to a predetermined value (e.g., "1"), and the molar concentration of urea in the second solution is constant. In this experiment, multiple first solutions with different amounts of urease dissolved are prepared, i.e., a first solution using 30 g of sword beans and a first solution using 90 g of sword beans. Then, under the above conditions, the first and second solutions are poured into dry sand, and the calcium carbonate precipitation ratio in the sand is measured at predetermined time intervals.

図3は、この実験における実験結果を示している。図3から分かるように、ナタマメ30gを用いた第1溶液では、ナタマメ90gを用いた第1溶液と比較して、炭酸カルシウムの析出速さが遅くなる。すなわち、ウレアーゼの溶解量の少ない第1溶液の方が、ウレアーゼの溶解量の多い第1溶液よりも、炭酸カルシウムの析出速さが遅くなる。こうした炭酸カルシウムの析出速さは、析出した炭酸カルシウムの粒径に影響を及ぼす。すなわち、炭酸カルシウムの析出速さが遅くなるほど、析出した炭酸カルシウムの粒径が大きくなる。 Figure 3 shows the results of this experiment. As can be seen from Figure 3, the first solution using 30 g of sword beans has a slower rate of calcium carbonate precipitation than the first solution using 90 g of sword beans. In other words, the first solution with a smaller amount of dissolved urease has a slower rate of calcium carbonate precipitation than the first solution with a larger amount of dissolved urease. This rate of calcium carbonate precipitation affects the particle size of the precipitated calcium carbonate. In other words, the slower the rate of calcium carbonate precipitation, the larger the particle size of the precipitated calcium carbonate.

従って、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量が少ないほど、炭酸カルシウムの析出速さが遅くなり、析出する炭酸カルシウムの粒径が大きくなる。このことから、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量が多すぎると、炭酸カルシウムの析出速さが速くなって同炭酸カルシウムの粒径が小さくなるため、その炭酸カルシウムによって地盤の液状化を抑制することが困難になる。一方、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量が少なすぎると、析出する炭酸カルシウムの粒径は大きくなるものの、炭酸カルシウムの析出量が少なくなるため、その炭酸カルシウムによって地盤の液状化を抑制することが困難になる。 Therefore, the less urease dissolved in the first solution, the slower the rate of calcium carbonate precipitation and the larger the particle size of the precipitated calcium carbonate. For this reason, if the amount of urease dissolved in the first solution is too much, the rate of calcium carbonate precipitation will be faster and the particle size of the calcium carbonate will be smaller, making it difficult to suppress liquefaction of the ground with the calcium carbonate. On the other hand, if the amount of urease dissolved in the first solution is too little, the particle size of the precipitated calcium carbonate will be larger, but the amount of calcium carbonate precipitated will be smaller, making it difficult to suppress liquefaction of the ground with the calcium carbonate.

この実験結果から分かるように、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量については、析出する炭酸カルシウムの粒径及び析出量が地盤の液状化を効果的に抑制できる値となるように調整することが好ましい。従って、上記地盤改良方法では、析出する炭酸カルシウムの粒径及び析出量が地盤の液状化を効果的に抑制しうる値となるように、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量が調整される。第1溶液におけるウレアーゼの溶解にナタマメを用いる場合、第1溶液と第2溶液の総量1リットル当たり、例えば5g~90g程度のナタマメを用いることが効果的である。 As can be seen from these experimental results, it is preferable to adjust the amount of urease dissolved in the first solution so that the particle size and amount of precipitated calcium carbonate are values that can effectively suppress liquefaction of the ground. Therefore, in the above-mentioned ground improvement method, the amount of urease dissolved in the first solution is adjusted so that the particle size and amount of precipitated calcium carbonate are values that can effectively suppress liquefaction of the ground. When using sword beans to dissolve urease in the first solution, it is effective to use, for example, about 5 g to 90 g of sword beans per liter of the total amount of the first solution and the second solution.

次に、本実施形態の地盤改良方法の作用効果について説明する。
(1)第1溶液の酵素水溶液は、粉砕したナタマメの種子を水につけることによって形成される。このため、酵素水溶液には植物由来の成分が含まれる。第1溶液は上記酵素水溶液に塩化カルシウムを混合することによって形成される。第1溶液を形成するために酵素水溶液に塩化カルシウムを混合すると、酵素水溶液に含まれる植物由来の成分が、塩化カルシウムの作用によってタンパク質等を含む析出物として析出される。第2工程では、こうして析出したタンパク質等の析出物が第1溶液から取り除かれる。そして、第3工程で、析出物が取り除かれた第1溶液と第2溶液とが地盤に注入される。このため、上記析出物が第1溶液及び第2溶液の地盤への浸透を妨げることはない。従って、第1溶液及び第2溶液を地盤に対し広い範囲に浸透させることができ、地盤の広い範囲で第1溶液及び第2溶液によって炭酸カルシウムを析出させることができる。その結果、上記炭酸カルシウムによって地盤の液状化を効果的に抑制することができる。
Next, the effects of the ground improvement method of this embodiment will be described.
(1) The enzyme aqueous solution of the first solution is formed by soaking crushed jack bean seeds in water. Therefore, the enzyme aqueous solution contains plant-derived components. The first solution is formed by mixing calcium chloride with the enzyme aqueous solution. When calcium chloride is mixed with the enzyme aqueous solution to form the first solution, the plant-derived components contained in the enzyme aqueous solution are precipitated as precipitates containing proteins and the like by the action of calcium chloride. In the second step, the precipitates such as proteins thus precipitated are removed from the first solution. Then, in the third step, the first solution and the second solution from which the precipitates have been removed are injected into the ground. Therefore, the precipitates do not hinder the penetration of the first solution and the second solution into the ground. Therefore, the first solution and the second solution can be permeated into a wide range of the ground, and calcium carbonate can be precipitated by the first solution and the second solution in a wide range of the ground. As a result, the calcium carbonate can effectively suppress liquefaction of the ground.

(2)第3工程で、第1溶液と第2溶液とは混合された状態で地盤に注入される。炭酸カルシウムは、第1溶液と第2溶液との混合が進むほど析出しやすい。このため、上述したように第1溶液と第2溶液とが混合された状態で地盤に注入すれば、地盤での炭酸カルシウムの析出を効率よく行うことができる。 (2) In the third step, the first solution and the second solution are mixed and then injected into the ground. The more the first solution and the second solution are mixed, the easier it is for calcium carbonate to precipitate. Therefore, by injecting the first solution and the second solution in a mixed state as described above into the ground, calcium carbonate can be efficiently precipitated in the ground.

(3)第1工程で第1溶液を形成するに当たり、酵素水溶液に塩化カルシウムを投入するだけでなく消泡剤も導入した状態で攪拌される。続く第2工程では第1溶液から析出されるタンパク質等の析出物が取り除かれ、第3工程では上記第1溶液がグラウトポンプ5により吸い込まれて分流圧力管理装置8及び混合ユニット9に吐出される。第3工程において、第1工程での攪拌に伴って第1溶液が泡立っていると、グラウトポンプ5による第1溶液の吸い込み及び吐出がしづらくなる。 (3) When forming the first solution in the first step, not only is calcium chloride added to the enzyme aqueous solution, but an antifoaming agent is also introduced and the solution is stirred. In the subsequent second step, precipitates such as proteins that precipitate from the first solution are removed, and in the third step, the first solution is sucked in by the grout pump 5 and discharged to the branch pressure control device 8 and the mixing unit 9. In the third step, if the first solution foams due to the stirring in the first step, it becomes difficult for the grout pump 5 to suck in and discharge the first solution.

しかし、第1工程で上述したように消泡剤が投入されるため、グラウトポンプ5で第1溶液を分流圧力管理装置8及び混合ユニット9に圧送する際、第1溶液が泡だった状態になることを抑制でき、上記圧送を行いにくくなることを抑制できる。更に、グラウトポンプ5で圧送された第1溶液が泡だっていないため、その第1溶液と第2溶液とが混合ユニット9で混合されやすくなる。 However, since an antifoaming agent is added in the first step as described above, when the grout pump 5 pressure-feeds the first solution to the branch pressure control device 8 and the mixing unit 9, the first solution is prevented from becoming foamy, and the above-mentioned pressure-feeding is prevented from becoming difficult. Furthermore, since the first solution pressure-feeds by the grout pump 5 is not foamy, the first solution and the second solution are easily mixed in the mixing unit 9.

(4)第1溶液及び第2溶液を地盤に注入することによって地盤で炭酸カルシウムが析出する際、地盤の砂質量に対する炭酸カルシウムの析出比が1~4%となるように、第2溶液における尿素のモル濃度が調整される。これにより、尿素等の材料を少なく抑えつつ、効率よく地盤に炭酸カルシウムを析出させることができる。 (4) When calcium carbonate is precipitated in the ground by injecting the first and second solutions into the ground, the molar concentration of urea in the second solution is adjusted so that the ratio of calcium carbonate precipitated to the mass of sand in the ground is 1 to 4%. This makes it possible to efficiently precipitate calcium carbonate in the ground while keeping the amount of materials such as urea to a minimum.

(5)第1溶液及び第2溶液を地盤に注入することによって地盤で炭酸カルシウムが析出する際、その炭酸カルシウムの粒径及び析出量が定められた値となるように、第1溶液におけるウレアーゼの溶解量が調整される。これにより、地盤で析出する炭酸カルシウムの粒径及び析出量を地盤の液状化抑制にとって適切な値とすることができる。 (5) When calcium carbonate precipitates in the ground by injecting the first and second solutions into the ground, the amount of urease dissolved in the first solution is adjusted so that the particle size and amount of precipitated calcium carbonate are set to predetermined values. This allows the particle size and amount of precipitated calcium carbonate precipitated in the ground to be appropriate values for suppressing liquefaction of the ground.

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図4に示すように、溶液注入プラントの構成を変更してもよい。この溶液注入プラントでは、ミキサー3からの第1溶液の吸引とミキサー4からの第2溶液を吸引とを一つのグラウトポンプ10で行い、そのグラウトポンプ10によって第1溶液及び第2溶液を分流圧力管理装置8に向けて吐出する。第1溶液及び第2溶液は、分流圧力管理装置8を介しての混合ユニット9に供給され、混合ユニット9で第1溶液と混合された状態で地盤に注入される。
The above embodiment can be modified, for example, as follows: The above embodiment and the following modified examples can be combined with each other to the extent that no technical contradiction occurs.
The configuration of the solution injection plant may be changed as shown in Fig. 4. In this solution injection plant, one grout pump 10 sucks the first solution from the mixer 3 and the second solution from the mixer 4, and the grout pump 10 discharges the first and second solutions toward the branch flow pressure control device 8. The first and second solutions are supplied to a mixing unit 9 via the branch flow pressure control device 8, and are mixed with the first solution in the mixing unit 9 and injected into the ground.

・第1溶液と第2溶液とを個別に地盤に注入してもよい。この場合、地盤で第1溶液と第2溶液とが混ざることによって炭酸カルシウムが析出する。
・炭酸カルシウムの析出比が1~4%となるように第2溶液における尿素のモル濃度を調整したが、こうした調整を必ずしも行う必要はない。
The first solution and the second solution may be injected into the ground separately. In this case, the first solution and the second solution are mixed in the ground to precipitate calcium carbonate.
The molar concentration of urea in the second solution was adjusted so that the calcium carbonate precipitation ratio was 1 to 4%, but such an adjustment is not necessarily required.

・第1工程において、必ずしも第1溶液に消泡剤を添加する必要はない。
・酵素水溶液を形成するための植物は、ウレアーゼを多く含む植物であれば何でもよい。例えばナタマメ以外の豆類、例えば大豆、小豆、豌豆といった植物を用いてもよい。また、必ずしも豆類である必要はなく、西瓜、白瓜、真桑瓜、及び甜瓜といったウリ科の植物を用いてもよい。
In the first step, it is not always necessary to add a defoaming agent to the first solution.
The plant for forming the enzyme aqueous solution may be any plant that contains a large amount of urease. For example, beans other than sword beans, such as soybeans, adzuki beans, and peas, may be used. Also, it is not necessary to use beans, and plants of the Cucurbitaceae family, such as watermelon, white melon, Japanese cucumber, and sweet melon, may be used.

・第1溶液を形成するためのカルシウム化合物として、塩化カルシウム以外のカルシウム化合物を用いてもよい。 - A calcium compound other than calcium chloride may be used as the calcium compound for forming the first solution.

1…水槽
1a…水中ポンプ
2…水槽
2a…水中ポンプ
3,4…ミキサー
5,6…グラウトポンプ
7…流量圧力管理装置
8…分流圧力管理装置
9…混合ユニット
10…グラウトポンプ
Reference Signs List 1... Water tank 1a... Submersible pump 2... Water tank 2a... Submersible pump 3, 4... Mixer 5, 6... Grout pump 7... Flow rate pressure control device 8... Branch flow pressure control device 9... Mixing unit 10... Grout pump

Claims (3)

植物に含まれるウレアーゼを抽出した酵素水溶液にカルシウム化合物を混合して第1溶液とし、その第1溶液から析出した析出物を取り除き、その析出物が取り除かれた前記第1溶液と尿素を水に溶解させた第2溶液とを地盤に注入する地盤改良方法。 A ground improvement method in which a calcium compound is mixed with an enzyme aqueous solution extracted from plants to produce a first solution, precipitates are removed from the first solution, and the first solution from which the precipitates have been removed and a second solution in which urea has been dissolved in water are injected into the ground. 前記第1溶液と前記第2溶液とは混合された状態で地盤に注入される請求項1に記載の地盤改良方法。 The ground improvement method according to claim 1, wherein the first solution and the second solution are mixed and injected into the ground. 前記第1溶液からの前記析出物の析出は、前記第1溶液に消泡剤を添加した状態で攪拌することによって行われる請求項1又は2に記載の地盤改良方法。 The ground improvement method according to claim 1 or 2, wherein the precipitation of the precipitate from the first solution is carried out by stirring the first solution in a state in which a defoaming agent has been added.
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