JPH0813966B2

JPH0813966B2 - 地盤の安定化法

Info

Publication number: JPH0813966B2
Application number: JP62102058A
Authority: JP
Inventors: 俊介田沢; 勝彦栗原; 忠則伊藤; 重孝鈴木
Original assignee: 日東化学工業株式会社; 日本基礎技術株式会社
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPS63268812A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は地盤の安定化法に関する。詳しくは、セメン
ト系土質安定剤を硬化材として、高圧噴射工法によって
地盤を安定化する方法に関する。

〔従来技術〕

土質安定剤を用いて、軟弱地盤の強化や漏水地盤の止
水など地盤を安定化する工法の一つとして高圧噴射工法
がある。この工法には、噴射撹拌方式と呼ばれる、土質
安定剤を高圧で地盤中に噴射し、そのエネルギーで地盤
を切削撹拌することによって土質安定剤を土と混合して
充填し、地盤内に土砂固結体を造成する工法がある。

この方式には硬化材として、土質安定剤液のみを噴射
する方法（CCP工法，ジェットクリート工法など）と、
土質安定剤液と空気などの気体とを併用する方法（JSG
工法，パネルジェット工法，コラムジェット工法など）
がある。

従来、これら工法に使用されている土質安定剤として
は、セメントと水からなるセメントスラリー、セメント
と水ガラスとを組み合わせてなるもの、セメントとセメ
ントの硬化促進剤および抑制剤を組み合わせたものなど
が挙げられるが、通常は、セメントと水とからなるセメ
ントスラリーが多用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高圧噴射工法に用いられている土質安定剤としては、
前述のようにセメントと水とからなるセメントスラリー
が主流を占めてはいるが、次のような問題点がある。

１）セメントを単に水に分散させて得られたスラリー
は、静置すると短時間のうちにセメントと水とが分離し
てしまう、いわゆるブリージング（固液分離）現象を起
こすので、該スラリーを撹拌しながらポンプで圧送して
も輸送管内や噴射用モニター内でセメント粒子が徐々に
沈降し、遂には管内を閉塞してしまい、短時間のうちに
作業を中断せざを得なくなる。

２）ブリージング率が50％を超えるようなスラリーを
用いた場合は、地盤内で固結していない箇所や固結強度
の小さい箇所を生じたり、逆に、ブリージングによって
セメントが分離沈降して形成されるセメントに富んだ硬
化体の強度は極めて大きいので、固結強度の極めて大き
い箇所を生じるなど一定な強度の固結体が得られないば
かりか、固結効率が小さく、地盤安定化が不確実とな
る。

３）セメントの比率を高めていくとブリージングは抑
えられる傾向を示す。しかし、セメントの比率を高くし
てブリージングを抑えた場合に得られる硬化体の強度は
極めて大きくなるため、地盤安定化後に行う掘削作業に
長時間を費したり、シールド工事における掘進作業が困
難になる。

また、あまりにもセメントの比率を高めると、スラリ
ーの流動性が低下する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、流動性は失うことなくブリージング率が小
さく、固結効率の高いセメント系土質安定剤を硬化剤と
して用い、地盤安定化後に行う掘削作業やシールド工事
における掘進作業の能率を低下させない適度の抑制され
た強度を有する硬化体を造成し得る地盤の安定化法を提
供することを目的とする。

本発明者らは前記問題点を改善し上記目的を達成する
ため鋭意研究を行い、セメントに水不溶性の石灰質また
は珪酸質の化合物または鉱物、ないし粘土質鉱物を配合
して得られる組成物−セメント系土質安定剤の水スラリ
ーを硬化材として用いることにより、前記問題点を改善
することができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、「セメントと水を含んでなるセ
メントスラリーを硬化材として地盤中に噴射し土と撹拌
混合して硬化させ地盤を安定化させる方法において、下
記量比のセメント、水および下記の水不溶性の添加材の
１種ないし２種以上と、減水剤，水溶性ポリマーおよび
高分子ラテックスからなる群から選ばれた少なくとも１
種を下記量比で配合してなる硬化材を用いることを特徴
とする地盤の安定化法。

添加材が、炭酸カルシウム、方解石（カルサイ
ト），霰石（アラゴナイト），珪石灰，螢石，骨灰；珪
酸，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，海砂，山砂；カオリン，木節粘
土・蛙目粘土などの可塑性粘土，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，蝋粘土からなる群から選ばれた１種な
いし２種以上の、最大粒子径が1mm以下である、石灰
質，珪酸質または粘土質物質である。

硬化材1m³あたりの配合量比が、セメント:150〜500
kgの範囲、水:500〜900の範囲、添加材:100〜1000kg
の範囲である。

硬化材1m³あたりの配合量比が、減水剤:0.5〜15kg
の範囲、水溶性ポリマー:0.2〜10kgの範囲、高分子ラテ
ックス：固形分として1.5〜90kgの範囲である。」を要
旨とする。

本発明で用いられるセメントは、普通ポルトランドセ
メント・（超）早強ポルトランドセメント・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などの各種ポルトランド
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
などの混合セメント類・アルミナセメント・超速硬セメ
ント・油井セメント・グラウト用セメント・ヘドロ固化
剤・有害物質固化処理用セメント・高硫酸塩スラグセメ
ントなどの特殊セメント類を挙げることができ、これら
は、一種ないし二種以上を混合して使用してもよい。

また、これらのセメントの一部を水硬性を有するフラ
イアッシュ，シリカフューム，高炉水砕スラグ,II型無
水石こうなどで置き換えたものを、使用することができ
る。

本発明で用いられるセメントの粒子径は、100μｍ以
下のものがよい。通常の市販品でそのまま使用すること
ができるものもある。

粒子径が100μｍを超えるセメントは、短時間でブリ
ージングを起すので好ましくない。なお、粒子径が１μ
ｍ未満であるセメントはブリージングを起し難くてよい
が、高価である。

本発明では、硬化材1m³当りのセメントの使用量は、1
50〜500kg、好ましくは200〜450kg、更に好ましくは250
〜400kgの範囲とする。

地盤安定化をより確実に安全に行い、かつ、その安定
化した箇所の掘削作業やシールド工事における掘進作業
などの能率を低下させることのないよう、造成する硬化
体の圧縮強度は、10〜100kgf/cm²、好ましくは15〜60kg
f/cm²、更に好ましくは20〜50kgf/cm²の範囲とするのが
よい。

硬化材1m³当りのセメントの使用量が150kg未満では、
得られる硬化体の圧縮強度が安全上必要な10kgf/cm²に
達しない。また、500kgを超えると、得られる硬化体の
圧縮強度が100kgf/cm²以上となり、掘削作業やシールド
工事における掘進作業の能率が低下するので好ましくな
い。

本発明では、前述の目的を達成するためにセメントに
対して以下に述べる添加材を配合する。

本発明で用いられる添加材は、水不溶性の石灰質，珪
酸質および粘土質物質からなる群から選ばれた１種ない
し２種以上の物質で、水不溶性の石灰質または珪酸質の
化合物または鉱物、ないし粘土質鉱物が挙げられる。

本発明の添加材として用いられる物質の具体例として
は；１）石灰質化合物または鉱物としては：炭酸カルシウム，方解石（カルサイト），霰石（アラ
ゴナイト），珪石灰，螢石，骨灰などカルシウムを主成
分とするもの．２）珪酸質の化合物または鉱物としては：珪酸，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，海砂，山砂などシリカ（Si
O₂）を主成分とするもの．３）粘土質鉱物としては：カオリン，木節粘土・蛙目粘土のような可塑性粘土，
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，蝋粘土などアル
ミナ珪酸塩を主成分とするものをそれぞれ挙げることが
できる。これらの添加材は一種または二種以上が用いら
れる。

これら添加材の使用量（合計量）は、硬化材1m³当り1
00〜1000kg、好ましくは150〜800kg、更に好ましくは20
0〜500kgの範囲とする。

添加材の使用量が100kg未満では、ブリージング改善
効果が小さく、得られる硬化体の圧縮強度が10kgf/cm²
未満である。また、使用量が1000kgを超えるとブリージ
ングの改善と硬化体圧縮強度は目的とするものが得られ
るが、硬化材の流動性が低下し取扱性が悪くなるので好
ましくない。

本発明で使用する添加材の最大粒子径は、1mm以上と
する。粒子径が0.1〜500μｍ、好ましくは１〜100μ
ｍ、更に好ましくは１〜50μｍの範囲のものを用いるの
がよい。

粒子径が1mmを超えるものは、ブリージングの傾向が
大きくて硬化体の圧縮強度が過大となり、また噴射ノズ
ルを閉塞するので好ましくない。

0.1μｍ未満の場合は、少ない添加量でブリージング
を改善させ得るが、粉砕に手間がかかり、見掛け密度が
大きく、輸送コストが高くなるなど経済的には好ましく
ない。

本発明ではその他の添加剤として、通常、セメントコ
ンクリート用混和剤として使用される減水剤を用いるこ
とができる。具体的にはたとえば、リグニンスルホン酸
塩，ポリアルキルアリルスルホン酸高縮合物，オキシカ
ルボン酸，ポリオール複合体，β−ナフタレンスルホン
酸高縮合物，クレオソート油スルホン酸縮合物，メラミ
ンホルマリン樹脂スルホン酸塩などが挙げられる。

これらの減水剤の添加量は、硬化材1m³当り、0.5〜15
kg、好ましくは１〜10kg、更に好ましくは２〜6kgの範
囲とする。

また、更に、水溶性ポリマーや高分子ラテックスを添
加することができる。

水溶性ポリマーとしては、ポリ（メタ）アクリル酸ま
たはその塩，ポリアクリルアミド，ポリビニルアルコー
ル，ポリエチレンオキサイド，ポリビニルピロリドンな
ど合成高分子系のもの、またメチルセルロースなど天然
系のものが挙げられ、高分子ラテックスとしては、酢酸
ビニル樹脂系，アクリル共重合体系などのビニルポリマ
ー系、また、SBRなど合成ゴム系のものが挙げられる。

水溶性ポリマーの使用量は、硬化材1m³当り、0.2〜10
kg、好ましくは0.5〜6kg、更に好ましくは１〜4kgの範
囲とする。

高分子ラテックスの使用量は、固形分として、硬化材
1m³当り、1.5〜90kg、好ましくは５〜70kg、更に好まし
くは15〜60kgの範囲とする。

本発明で使用する水の量は、硬化材1m³当り、500〜90
0の範囲とする。

水の使用量が、500未満では、ブリージングは改善
されるが、注入材の流動性が低下して取扱性が悪く、得
られる硬化体の強度が100kgf/cm²を超えるので好ましく
ない。

一方、水の使用量が900を超え、ブリージング率が
大きい場合には、分離沈降したセメントに富む硬化体の
強度が100kgf/cm²を超えることがあり、また、ブリージ
ング率が小さい場合は、得られる硬化体の圧縮強度が10
kgf/cm²に達しないので好ましくない。

本発明の施工態様としては、適宜の調合装置を用い、
所定の比率で水，セメントおよび本発明の添加材、更に
必要に応じてその他の添加剤を加えて混合しスラリー状
の硬化剤を調製する。

また、別の態様として、所定の比率でセメントと本発
明の添加材を予め配合したものを、所定の比率で水と、
更に必要に応じてその他の添加剤を加えて、混合し、調
製することもできる。

このようにして得られた硬化材を公知の高圧噴射撹拌
工法によって地盤中に噴射し、土と撹拌混合して硬化さ
せ地盤を安定化させる。

〔本発明の効果〕

従来のセメント系土質安定剤を用いる方法と比較して
次の様な効果がある。

本発明の配合になる効果材を用いると、スラリーのブ
リージング（固液分離）率が小さく、固結効率が高くて
安全かつ確実で、しかもその安定化した箇所の掘削作業
やシールド工事における掘進作業などの能率を低下させ
ることのない適度の抑制された圧縮強度を有する硬化体
を造成することができ、これにより、より安全に、より
確実に、より作業性の良い地盤の安定化ができる。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説
明する。

調合装置を用いて、水，セメント，粉砕して1mmの篩
を通過させた添加材，その他の添加剤を表１に記載した
量比で混合し、スラリー状の硬化材を得た。

得られた硬化材のそれぞれについて、次の３つの評価
項目について試験した。

１）ブリージング率；メスシリンダー（100ml）に得られたスラリー100mlを
仕込み、静置して60分後の上澄液量（Aml）を測定し、
次式によりブリージング率を求めた。ブリージング率＝
A/100×100, ２）硬化体の圧縮強度；塩化ビニル樹脂製円筒枠（直径50mm,高さ500mm）にス
ラリーを流し込んで密閉し、20±２℃に保持した恒温器
中で一昼夜放置した後脱型し、得られた高さ100mmの成
型体を20±２℃の水中で28日間養生した後の圧縮強度を
測定した。

３）固結効率；ガラス管（直径23mm）にスラリーを240mmの高さに仕
込み、水分が蒸発しないように上部を密閉して20℃に保
持した恒温器中で24時間養生後、得られた硬化体の容積
を測定した。

スラリーの仕込み容積に対する硬化体の容積の百分率
を求め固結効率とした。

各々の配合処方と試験の結果を表１に示す。尚、表１
において“その他添加剤”の種類の欄に記載した記号
は、それぞれ次のものを示す。

〈減水剤〉（ａ）…リグニンスルホン酸塩系，「ポゾリスNo.8」（ポゾリス物産）．（ｂ）…メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系，「SMF−PD」（日産化学）．（ｃ）…ポリアルキルアリルスルホン酸高縮合物「マイティ−150」（花王石けん）．〈水溶性ポリマー〉（ｄ）…メチルセルロース，「マーポローズ」（松本油脂製薬）．〈高分子ラテックス〉（ｅ）…アクリル系ラテックス，「タフタック200」（山陽国策パルブ）．表１について説明する。

比較例１〜7: 水とセメントのみの組合せにおいては、硬化材1m³当
りのセメント量が150〜1000kgの範囲において、セメン
ト量が多くなるにつれて、ブリージング率は低下し固結
効率は向上するが、なお不足であり、また、ブリージン
グ率が大きいときにも小さいときにも、いづれも得られ
た硬化体の圧縮強度は175〜520kgf/cm²と極めて大き
く、本発明の目的に適さない。

比較例8: 硬化材1m³当りのセメント量600kgに対して、貝殻を添
加したところブリージング率と固結効率は改善された
が、硬化体の圧縮強度が365kgf/cm²と極めて大きく、本
発明の目的に適さない。

比較例9: 硬化材1m³当りのセメント量150kgに対して、炭酸カル
シウム150kgを配合したが、得られた硬化体の圧縮強度
は10kgf/cm²に達しない。

比較例10: 硬化材1m³当りのセメント量150kgに対して、セメント
・コンクリートを製造する時に通常用いられる細骨材
（5mm通過品）を1500kgと多く用いて、更に減水剤と水
溶性ポリマーを併用したところ、ブリージング率と固結
効率は改善されたが、硬化体の圧縮強度は6.5kgf/cm²で
不足である。

比較例11: 硬化材1m³当りのセメント量150kgに対して、木節粘土
25kgを配合したところ、ブリージング率と固結効率は改
善されたが、得られた硬化体の圧縮強度は10kgf/cm²に
達しない。

実施例５〜12: 本発明の目的に適した、ブリージング率が小さく、固
結効率は大きく、かつ、硬化体の圧縮強度が10〜100kgf
/cm²の範囲のものが得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントと水を含んでなるセメントスラリ
ーを硬化材として地盤中に噴射し土と撹拌混合して硬化
させ地盤を安定化させる方法において、下記量比のセメ
ント、水および下記の水不溶性の添加材の１種ないし２
種以上と、減水剤，水溶性ポリマーおよび高分子ラテッ
クスからなる群から選ばれた少なくとも１種を下記量比
で配合してなる硬化材を用いることを特徴とする地盤の
安定化法。添加材が、炭酸カルシウム、方解石（カルサイ
ト），霰石（アラゴナイト），珪灰石，螢石，骨灰；珪
酸，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，海砂，山砂；カオリン，木節粘
土．蛙目粘土などの可塑性粘土，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，蝋粘土からなる群から選ばれた１種な
いし２種以上の、最大粒子径が1mm以下である、石灰
質，珪酸質または粘土質物質である。硬化材1m³あたりの配合量比が、セメント:150〜500
kgの範囲、水:500〜900の範囲、添加材:100〜1000kg
の範囲である。硬化材1m³あたりの配合量比が、減水剤:0.5〜15kg
の範囲、水溶性ポリマー:0.2〜10kgの範囲、高分子ラテ
ックス：固形分として1.5〜90kgの範囲である。