軟弱地盤強化方法
【課題】地盤固結剤が浸透する方向を地盤強化対象領域に誘導でき、計画通りの地盤強化を行うことのできる軟弱地盤強化方法を提供する。
【解決手段】強化対象領域Ａの軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ１、地盤固結剤注入パイプ２および真空吸引パイプ３を挿入し、空気圧入パイプ１に空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで地盤固結剤注入パイプ２に地盤固結剤を注入すると同時に真空吸引パイプ３から真空吸引することにより、地盤固結剤注入パイプ２から注入される地盤固結剤を真空吸引パイプ３側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填することにより、強化対象領域Ａの軟弱地盤を強化する軟弱地盤強化方法。地盤固結剤としては、２液混合ポリウレタン樹脂を用いることができる。強化対象領域Ａの地表面に、通気防止シート８を敷いた後に地盤固結剤注入を行うことが望ましい。
【解決手段】強化対象領域Ａの軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ１、地盤固結剤注入パイプ２および真空吸引パイプ３を挿入し、空気圧入パイプ１に空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで地盤固結剤注入パイプ２に地盤固結剤を注入すると同時に真空吸引パイプ３から真空吸引することにより、地盤固結剤注入パイプ２から注入される地盤固結剤を真空吸引パイプ３側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填することにより、強化対象領域Ａの軟弱地盤を強化する軟弱地盤強化方法。地盤固結剤としては、２液混合ポリウレタン樹脂を用いることができる。強化対象領域Ａの地表面に、通気防止シート８を敷いた後に地盤固結剤注入を行うことが望ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液である地盤固結剤を用いて軟弱地盤を強化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を強化するために、特許文献１には、軟弱な地盤に注入孔を削孔し、ポリオールン類、ポリイソシアネート類、硬化剤、およびコロイダルシリカを含有した注入薬液を注入し、地盤中の小さな間隙や岩石の節理に浸透させる工法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、地盤を削孔した後、その掘削孔の中に建て込んだ注入ロッドの下端付近に設けた注入口から地盤中に固化材を注入して団結土を造成し、地盤を強化する工法が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、薬液注入パイプを地中に挿入し、エジェクト装置により空気を薬液に混入して薬液注入パイプに送り込み、薬液を空気とともに地中に満遍なく浸透させるようにした薬液注入工法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６６５３０号公報
【特許文献２】特開平１０−６０８７６号公報
【特許文献３】特開２００３−２１３６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの特許文献１〜３に開示された工法では、硬化剤等を地中に注入する際に、どの方向に硬化剤等が浸透するか分からないため、予定通りの地盤強化ができにくいという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、地盤固結剤（硬化剤）が浸透する方向を地盤強化対象領域に誘導でき、計画通りの地盤強化を行うことのできる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の軟弱地盤強化方法は、強化対象領域の軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプを挿入し、前記空気圧入パイプに空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで前記地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に前記真空吸引パイプから吸引することにより、前記地盤固結剤注入パイプから注入される地盤固結剤を前記真空吸引パイプ側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填することにより、前記強化対象領域の軟弱地盤を強化することを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、強化対象領域の近辺の地盤に挿入した空気圧入パイプに空気を圧入することにより、軟弱地盤中の土砂の粒子間の空隙のごく小さいところに圧力空気を送り、空隙を拡げる。次いで、地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に空気圧入パイプと反対側の真空吸引パイプから真空吸引することにより、空隙を通しやすくして地盤固結剤注入パイプから自然注入される地盤固結剤を真空吸引パイプ側に吸引、誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により拡散、充填して固化する。これにより、強化対象領域の地盤を確実に強化することができる。
空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプの設置間隔や深さは、予め強化対象の軟弱地盤の土質や保水量、透水性等を調査して決定する。
【００１０】
地盤固結剤としては、２液混合ポリウレタン樹脂を用いることができる。地盤固結剤の粘度や硬化速度は、土質、保水量、透水性によって、適当なものを選定して用いる。
【００１１】
強化対象領域の地表面に、通気防止シートを敷いた後に地盤固結剤注入を行うことにより、真空吸引パイプから吸引したときに地表からの空気の流入を遮断して、地盤固結剤の浸透を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、強化対象領域の軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプを挿入し、空気圧入パイプに空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に真空吸引パイプから吸引することにより、地盤固結剤注入パイプから注入される地盤固結剤を真空吸引パイプ側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填する、という手順を行うことにより、地盤固結剤が浸透する方向を地盤強化対象領域に誘導でき、計画通りの地盤強化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の説明図であり、（ａ）は軟弱地盤における強化対象領域の断面図、（ｂ）は平面図である。また、図２は空気圧入パイプおよび真空吸引パイプの構造の例を示す一部切欠斜視図である。
【００１４】
図において、１は空気圧入パイプ、２は地盤固結剤注入パイプ、３は真空吸引パイプ、４はコンプレッサ、５は地盤固結剤注入ポンプ、６は真空吸引ポンプである。空気圧入パイプ１，地盤固結剤注入パイプ２，真空吸引パイプ３はそれぞれ多数の孔が設けられている。
【００１５】
特に、空気圧入パイプ１と真空吸引パイプ３には、図２に示すように、孔１ａ（３ａ）に土砂が入って目詰まりしないように、スクリーン１ｂ（３ｂ）を各パイプの内周に形成しておくことが望ましい。各パイプの上端には、コンプレッサ４，固形剤注入ポンプ５，真空吸引ポンプ６と接続するためのホース７が接続される。
【００１６】
本発明においては、軟弱地盤のそれぞれの特性、例えば粘土の含有量、粘性、透水性等に合わせてその土中に、地盤固化に必要な地盤固結剤を注入する。その注入の際、軟弱地盤の強化対象領域Ａの特性に応じて設置間隔を定めた空気圧入パイプ１，地盤固結剤注入パイプ２，真空吸引パイプ３を地中に挿入し、空気圧入パイプ１からの空気圧入と、真空吸引パイプ３による真空吸引により地盤中の空隙を拡げ、地盤固結剤注入パイプ２から地盤固結剤を注入して、真空吸引パイプ３による真空吸引により地盤固結剤を誘導および浸透させる。
【００１７】
地盤固結剤は、例えば、ドイツのカーボテック社製カーボピュアＮＫ（Ａ液）＋カーボピュア（Ｂ液）の２液を混合して注入する。この地盤固結剤は、規格によると、凝固時間６分３０秒、発泡係数１．６〜２．３、圧縮強度１５Ｎ／ｍｍ2である。
【００１８】
この地盤固結剤は、２液混合ポリウレタン樹脂の一種であり、反応時間が長く、粘性は低いため、地盤の粒子の隙間によく浸透して地盤を一体化し、不等沈下や液状化現象を低減することができる。
【００１９】
１ｍ3の土に５％注入するとして、発泡係数を２．０とすると、必要注入薬の量は、
Ｕ＝１０００リットル×０．０５÷２＝２５リットル
となる。
【００２０】
以下に、施工例について説明する。
（１）地質調査、ボーリングにより、強化対象領域Ａの粒度分析、地層条件を調査する。
【００２１】
（２）粒度分析により、空気圧入パイプ１，地盤固結剤注入パイプ２，真空吸引パイプ３の配置を決定する。
【００２２】
（３）必要に応じて、水槽等に現場の土砂を充填して、空気圧入、真空吸引、地盤固結剤注入実験を行い、パイプの配置や間隔を決定する材料とする。
【００２３】
（４）強化対象領域Ａの地表面に通気防止シート（ビニルシート）８を敷く。
【００２４】
（５）コンプレッサ４により空気圧入パイプ１に圧縮空気を送り、地中に空気を圧入する。真空ポンプ６を駆動して、真空吸引パイプ３により地盤中の空気、水分を吸引する。地盤固結剤注入ポンプ５により、２液混合地盤固結剤を地盤固結剤注入パイプ２に送り、地盤固結剤を地盤中に注入する。このときの地盤固結剤の注入圧力はそれほど高くする必要はなく、真空吸引パイプ３の吸引によって地盤固結剤が移動する量を補う程度の圧入速度、圧力でよい。場合によっては、地盤固結剤は圧入せずに自然落下させて地盤中に注入してもよい。上記の地盤固結剤を用いると、凝固時間が６分３０秒であるので、その凝固時間を考慮に入れて所定の量を注入する。
【００２５】
（６）所定の養生時間が経過した後、注入固結部の強度を確認する。
【００２６】
（７）強度が予定通りであれば、各パイプを撤去し、また通気防止シート８を撤去する。
【００２７】
強化対象領域Ａが広いときは、既に強化処理を行った領域の隣接領域を、同様にして施工する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、軟弱地盤を強化する方法として、埋立地や河川近傍の地盤、造成地の法面、多雨地域などの地盤強化に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の説明図であり、（ａ）は軟弱地盤における強化対象領域の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】空気圧入パイプおよび真空吸引パイプの構造の例を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 空気圧入パイプ
１ａ 孔
１ｂ スクリーン
２ 地盤固結剤注入パイプ
３ 真空吸引パイプ
３ａ 孔
３ｂ スクリーン
４ コンプレッサ
５ 地盤固結剤注入ポンプ
６ 真空吸引ポンプ
７ ホース
８ 通気防止シート
Ａ 強化対象領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液である地盤固結剤を用いて軟弱地盤を強化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を強化するために、特許文献１には、軟弱な地盤に注入孔を削孔し、ポリオールン類、ポリイソシアネート類、硬化剤、およびコロイダルシリカを含有した注入薬液を注入し、地盤中の小さな間隙や岩石の節理に浸透させる工法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、地盤を削孔した後、その掘削孔の中に建て込んだ注入ロッドの下端付近に設けた注入口から地盤中に固化材を注入して団結土を造成し、地盤を強化する工法が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、薬液注入パイプを地中に挿入し、エジェクト装置により空気を薬液に混入して薬液注入パイプに送り込み、薬液を空気とともに地中に満遍なく浸透させるようにした薬液注入工法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６６５３０号公報
【特許文献２】特開平１０−６０８７６号公報
【特許文献３】特開２００３−２１３６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの特許文献１〜３に開示された工法では、硬化剤等を地中に注入する際に、どの方向に硬化剤等が浸透するか分からないため、予定通りの地盤強化ができにくいという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、地盤固結剤（硬化剤）が浸透する方向を地盤強化対象領域に誘導でき、計画通りの地盤強化を行うことのできる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の軟弱地盤強化方法は、強化対象領域の軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプを挿入し、前記空気圧入パイプに空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで前記地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に前記真空吸引パイプから吸引することにより、前記地盤固結剤注入パイプから注入される地盤固結剤を前記真空吸引パイプ側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填することにより、前記強化対象領域の軟弱地盤を強化することを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、強化対象領域の近辺の地盤に挿入した空気圧入パイプに空気を圧入することにより、軟弱地盤中の土砂の粒子間の空隙のごく小さいところに圧力空気を送り、空隙を拡げる。次いで、地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に空気圧入パイプと反対側の真空吸引パイプから真空吸引することにより、空隙を通しやすくして地盤固結剤注入パイプから自然注入される地盤固結剤を真空吸引パイプ側に吸引、誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により拡散、充填して固化する。これにより、強化対象領域の地盤を確実に強化することができる。
空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプの設置間隔や深さは、予め強化対象の軟弱地盤の土質や保水量、透水性等を調査して決定する。
【００１０】
地盤固結剤としては、２液混合ポリウレタン樹脂を用いることができる。地盤固結剤の粘度や硬化速度は、土質、保水量、透水性によって、適当なものを選定して用いる。
【００１１】
強化対象領域の地表面に、通気防止シートを敷いた後に地盤固結剤注入を行うことにより、真空吸引パイプから吸引したときに地表からの空気の流入を遮断して、地盤固結剤の浸透を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、強化対象領域の軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプを挿入し、空気圧入パイプに空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に真空吸引パイプから吸引することにより、地盤固結剤注入パイプから注入される地盤固結剤を真空吸引パイプ側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填する、という手順を行うことにより、地盤固結剤が浸透する方向を地盤強化対象領域に誘導でき、計画通りの地盤強化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の説明図であり、（ａ）は軟弱地盤における強化対象領域の断面図、（ｂ）は平面図である。また、図２は空気圧入パイプおよび真空吸引パイプの構造の例を示す一部切欠斜視図である。
【００１４】
図において、１は空気圧入パイプ、２は地盤固結剤注入パイプ、３は真空吸引パイプ、４はコンプレッサ、５は地盤固結剤注入ポンプ、６は真空吸引ポンプである。空気圧入パイプ１，地盤固結剤注入パイプ２，真空吸引パイプ３はそれぞれ多数の孔が設けられている。
【００１５】
特に、空気圧入パイプ１と真空吸引パイプ３には、図２に示すように、孔１ａ（３ａ）に土砂が入って目詰まりしないように、スクリーン１ｂ（３ｂ）を各パイプの内周に形成しておくことが望ましい。各パイプの上端には、コンプレッサ４，固形剤注入ポンプ５，真空吸引ポンプ６と接続するためのホース７が接続される。
【００１６】
本発明においては、軟弱地盤のそれぞれの特性、例えば粘土の含有量、粘性、透水性等に合わせてその土中に、地盤固化に必要な地盤固結剤を注入する。その注入の際、軟弱地盤の強化対象領域Ａの特性に応じて設置間隔を定めた空気圧入パイプ１，地盤固結剤注入パイプ２，真空吸引パイプ３を地中に挿入し、空気圧入パイプ１からの空気圧入と、真空吸引パイプ３による真空吸引により地盤中の空隙を拡げ、地盤固結剤注入パイプ２から地盤固結剤を注入して、真空吸引パイプ３による真空吸引により地盤固結剤を誘導および浸透させる。
【００１７】
地盤固結剤は、例えば、ドイツのカーボテック社製カーボピュアＮＫ（Ａ液）＋カーボピュア（Ｂ液）の２液を混合して注入する。この地盤固結剤は、規格によると、凝固時間６分３０秒、発泡係数１．６〜２．３、圧縮強度１５Ｎ／ｍｍ2である。
【００１８】
この地盤固結剤は、２液混合ポリウレタン樹脂の一種であり、反応時間が長く、粘性は低いため、地盤の粒子の隙間によく浸透して地盤を一体化し、不等沈下や液状化現象を低減することができる。
【００１９】
１ｍ3の土に５％注入するとして、発泡係数を２．０とすると、必要注入薬の量は、
Ｕ＝１０００リットル×０．０５÷２＝２５リットル
となる。
【００２０】
以下に、施工例について説明する。
（１）地質調査、ボーリングにより、強化対象領域Ａの粒度分析、地層条件を調査する。
【００２１】
（２）粒度分析により、空気圧入パイプ１，地盤固結剤注入パイプ２，真空吸引パイプ３の配置を決定する。
【００２２】
（３）必要に応じて、水槽等に現場の土砂を充填して、空気圧入、真空吸引、地盤固結剤注入実験を行い、パイプの配置や間隔を決定する材料とする。
【００２３】
（４）強化対象領域Ａの地表面に通気防止シート（ビニルシート）８を敷く。
【００２４】
（５）コンプレッサ４により空気圧入パイプ１に圧縮空気を送り、地中に空気を圧入する。真空ポンプ６を駆動して、真空吸引パイプ３により地盤中の空気、水分を吸引する。地盤固結剤注入ポンプ５により、２液混合地盤固結剤を地盤固結剤注入パイプ２に送り、地盤固結剤を地盤中に注入する。このときの地盤固結剤の注入圧力はそれほど高くする必要はなく、真空吸引パイプ３の吸引によって地盤固結剤が移動する量を補う程度の圧入速度、圧力でよい。場合によっては、地盤固結剤は圧入せずに自然落下させて地盤中に注入してもよい。上記の地盤固結剤を用いると、凝固時間が６分３０秒であるので、その凝固時間を考慮に入れて所定の量を注入する。
【００２５】
（６）所定の養生時間が経過した後、注入固結部の強度を確認する。
【００２６】
（７）強度が予定通りであれば、各パイプを撤去し、また通気防止シート８を撤去する。
【００２７】
強化対象領域Ａが広いときは、既に強化処理を行った領域の隣接領域を、同様にして施工する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、軟弱地盤を強化する方法として、埋立地や河川近傍の地盤、造成地の法面、多雨地域などの地盤強化に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の説明図であり、（ａ）は軟弱地盤における強化対象領域の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】空気圧入パイプおよび真空吸引パイプの構造の例を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 空気圧入パイプ
１ａ 孔
１ｂ スクリーン
２ 地盤固結剤注入パイプ
３ 真空吸引パイプ
３ａ 孔
３ｂ スクリーン
４ コンプレッサ
５ 地盤固結剤注入ポンプ
６ 真空吸引ポンプ
７ ホース
８ 通気防止シート
Ａ 強化対象領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化対象領域の軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプを挿入し、前記空気圧入パイプに空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで前記地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に前記真空吸引パイプから吸引することにより、前記地盤固結剤注入パイプから注入される地盤固結剤を前記真空吸引パイプ側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填することにより、前記強化対象領域の軟弱地盤を強化することを特徴とする軟弱地盤強化方法。
【請求項２】
前記地盤固結剤は、２液混合ポリウレタン樹脂である請求項１記載の軟弱地盤強化方法。
【請求項３】
前記強化対象領域の地表面に、通気防止シートを敷いた後に地盤固結剤注入を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の軟弱地盤強化方法。
【請求項１】
強化対象領域の軟弱地盤の土質を調査し、その土質に合わせた間隔で、地中に空気圧入パイプ、地盤固結剤注入パイプおよび真空吸引パイプを挿入し、前記空気圧入パイプに空気を圧入して地盤中の土砂の粒子間の空隙を拡げ、次いで前記地盤固結剤注入パイプに地盤固結剤を注入すると同時に前記真空吸引パイプから吸引することにより、前記地盤固結剤注入パイプから注入される地盤固結剤を前記真空吸引パイプ側に誘導し、土砂間の空隙を地盤固結剤により充填することにより、前記強化対象領域の軟弱地盤を強化することを特徴とする軟弱地盤強化方法。
【請求項２】
前記地盤固結剤は、２液混合ポリウレタン樹脂である請求項１記載の軟弱地盤強化方法。
【請求項３】
前記強化対象領域の地表面に、通気防止シートを敷いた後に地盤固結剤注入を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の軟弱地盤強化方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３０９０５５（Ｐ２００７−３０９０５５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４１７６０（Ｐ２００６−１４１７６０）
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（５０７０４６０２６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（５０７０４６０２６）
【Ｆターム（参考）】
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