JP2002069998A

JP2002069998A - 地盤改良方法

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Publication number: JP2002069998A
Application number: JP2000256709A
Authority: JP
Inventors: Morihide Hashimoto; 守秀橋本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】火山灰や軽石を母材とする土壌で、柱状や表
層の地盤改良工事をする場合でも、硬度及び強度を高め
る。【解決手段】地盤を掘削し、掘削土に、ナトリウム、
カリウム又は窒素のいずれかを粉体などとして添加して
混合攪拌する。その後でセメントを添加してさらに混合
攪拌して地盤を固化させる。火山灰土は、多くが酸性を
示すものであるが、ナトリウムなどを添加することで、
アルカリ性を示すセメントなどの水硬性固化剤の効能を
十分発揮させるため、固化後の硬度、強度が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤を掘削し、掘
削した掘削土と、セメントなどの水硬性固化剤（セメン
ト系又は石灰系の粉体又はスラリー（ミルク又は泥しょ
う））を混合攪拌して地盤を固化（固結）させる地盤改
良方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤は、例えば、掘削軸の下端部に
掘削翼を備えると共にその上に攪拌翼等を備えた地盤改
良装置を用い、掘削軸を回転させて掘削翼や攪拌翼で軟
弱地盤を柱状に掘削し、掘削土を混合攪拌し、掘削軸の
先端から掘削土中に水硬性固化剤としてセメント系スラ
リー（以下、単にスラリーともいう）を吐出し、このス
ラリーと掘削土とを混合、攪拌して地盤を柱状に固化す
ることが行われる。

【０００３】また、表層改良では、バックホーで、表層
の地盤を掘削し、掘削土とセメントなどの水硬性固化剤
を混合攪拌して固化させることで地盤を固化することが
行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、関東ローム
層に代表される、火山灰や軽石を母材（主体）とする土
壌では、こうした地盤改良において地盤の固化（固結）
硬度が上がらず、強度がでないといった問題があった。
これは、火山灰を多く含む土壌は基本的に酸性を示し、
シリカを極めて多く含有しているため、セメント等の水
硬性固化材の効能が低下するためである。同様に風化が
進んだ黒色土（黒ぼく）や酸性の腐植土についても地盤
改良において硬度がでないといった問題があった。

【０００５】このため、こうした土壌、地質における軟
弱地盤の改良では、必要以上の水硬性固化材の添加が行
われており、施工コストの著しいアップを招く要因とな
っていた。しかも、多くの水硬性固化材の添加にもかか
わらず、その割には、地盤の硬度、強度の向上が図られ
ないのが実情であった。こうしたことから、そのような
改良地盤面は、不同沈下が多発するなど建築基礎として
の問題が指摘されていた。

【０００６】本発明は、前記問題点を解消すべくなされ
たもので、火山灰や軽石を母材とする土壌において柱状
や表層の地盤改良工事をする場合において、地盤を掘削
して固化剤とともに混合攪拌して固化させても硬度がで
ないといった上記問題を解消することをその目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の地盤改良方法は、地盤を掘削し、掘
削土に、ナトリウム、カリウム又は窒素のうちの少なく
とも１種を添加して混合攪拌し、その後で水硬性固化剤
を添加してさらに混合攪拌して地盤を固化（固結）させ
ることを特徴とする。

【０００８】本発明において、水硬性固化剤としては、
ポルトランド系セメント、ポルトランド系セメントにフ
ライアッシュやシリカを混合したフライアッシュセメン
ト、高炉セメント、或いはシリカセメントのような混合
セメントをあげることができる。火山灰土は、多くが酸
性を示すものであるが、これを上記物質を添加すること
で、アルカリ性を示す水硬性固化剤の効能を発揮させる
ことから、固化後における硬度、強度の向上が得られ
る。とくに、火山灰土が風化してなる土（土壌）は腐食
物を多く含有しているため、従来の工法では硬度、強度
の向上が得られなかったが、本発明によるときは大きな
効果が期待される。なおナトリウム、カリウム又は窒素
は、いずれか２（種）以上が含まれていても良い。

【０００９】請求項１記載の発明では、ナトリウム、カ
リウム又は窒素（以下、添加物質とも言う）のうちの少
なくとも１種を添加して混合攪拌するものであるが、こ
れらは請求項２に記載の発明のように、粉体又は粒体と
して添加するのが簡易である。ただし、請求項３記載の
発明のように、地盤を掘削し、掘削土に、ナトリウム、
カリウム又は窒素のうちの少なくとも１種を含む水溶液
を添加して混合攪拌し、その後で水硬性固化剤を添加し
てさらに混合攪拌して地盤を固化させることとしてもよ
い。請求項３に記載の発明のように、添加物質を含む水
溶液としておき、これを掘削土に添加して混合攪拌する
こととすれば、より均質に掘削土に混合しやすく、した
がって、均質に固化しやすくなる。

【００１０】また上記いずれの手段においても、請求項
４に記載のように、水硬性固化剤はスラリーとして添加
してもよい。水硬性固化剤は、粉体として添加してもよ
いが、このようにスラリーとして添加することで、より
均質に混じりやすくなるため、好ましい硬度が得られ
る。

【００１１】そして、請求項５に記載の地盤改良方法
は、地盤を掘削し、掘削土に、ナトリウム、カリウム又
は窒素のうちの少なくとも１種と、水硬性固化剤とを混
合してなる添加剤を添加して混合攪拌して地盤を固化さ
せることを特徴とする。

【００１２】このように予め水硬性固化剤と、ナトリウ
ム、カリウム又は窒素のうちの少なくとも１種とで混合
してなる添加剤を調製しておき、これを掘削土に添加し
て混合攪拌することとすれば、工程の単純化が図られ
る。この場合、請求項６に記載の地盤改良方法のよう
に、ナトリウム、カリウム又は窒素のうちの少なくとも
１種と、水硬性固化剤とを混合してなる添加剤をスラリ
ーとしておくとよい。このように、スラリーとしておく
と、水硬性固化剤の固化能力の均質な向上が図られるた
めである。

【００１３】さらに好ましい地盤改良方法は、請求項１
乃至６において、ナトリウム、カリウム又は窒素に加え
て、シリカ（ＳｉＯ_２）と反応する物質を添加すること
にある。ここに、シリカと反応する物質にはマグネシウ
ムが代表的なものとして例示できる。火山灰土には固化
剤の性能を阻害するシリカが多量に含まれている場合が
あるが、このような場合には、シリカに反応しやすいマ
グネシウムを別途添加すると、硬度向上効果が高くなり
好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の方法の
実施の形態を説明する。例えば、表層改良では、地表近
くの地盤をバックホウで掘削し、その掘削土に、ナトリ
ウム、カリウム又は窒素のいずれかを粉体として、まん
べんなく添加して混合攪拌する。このとき、添加する物
質の掘削土に対する重量（比率）は、固化剤を添加して
混合攪拌して固化させた場合に、改良土に所望とする硬
度、強度が得られ程度に適量に設定する。地盤ないし地
質及び添加物質（ナトリウム、カリウム又は窒素）にも
よるが関東ローム層では次のようである。ナトリウムで
は、掘削土１００重量％に対し、０．１〜１．５重量％
の範囲が適切である。また、カリウムでは、掘削土１０
０重量％に対し、０．１〜１．０重量％の範囲が適切で
ある。そして、窒素では、掘削土１００重量％に対し、
０．５〜２．０重量％の範囲が適切である。

【００１５】そして、ナトリウム、カリウム又は窒素の
添加後の混合攪拌は、掘削土と、できるだけ均質になる
ように混合攪拌する。この混合攪拌後、セメント粉末
（スラリーでも良い）を添加し、さらに混合攪拌し、放
置し、固化（固結）させる。なお、セメントの量は、掘
削土に対して通常の土質の場合と同様に適量（例えば掘
削土１ｍ^３に対しセメント粉体８０ｋｇ）に設定すれば
良い。かくして火山灰や軽石を多く含み、酸性を示す土
壌の地盤改良においても、所望とする固結硬度が得られ
高い強度をもつ地盤となる。

【００１６】なお、強度については次のようである。典
型的な関東ローム層における土壌サンプルで、通常の水
硬性固化剤（セメントスラリー）のみで、混合攪拌して
固化させた試験片（直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円
柱体）と、上記実施形態で、ナトリウムを掘削土１００
重量％に対し、１重量％加えて混合攪拌し、その後で通
常の水硬性固化剤（セメントスラリー）で、混合攪拌し
て固化させた試験片とを各３個つくり、ともに４週間養
生した後で１軸圧縮試験をし、その強度を比較した。な
お、セメントスラリーは、セメント粉体１０ｋｇに対し
水８リットルを加えて攪拌したものであり、試験片はこ
のスラリーを掘削土１９６．２５ｃｍ^３に８８．２ｇ加
えることで作った。結果は、通常の水硬性固化剤のみで
混合攪拌してなる試験片では、２〜６ｋｇ／ｃｍ^２程度
の強度であったのに対し、上記実施形態では、１２〜１
８ｋｇ／ｃｍ^２程度の強度であった。ただし、現場での
完成体は２〜６ｋｇ／ｃｍ^２よりも小さく、原土地盤と
略同じ硬度しか得られないのが普通である。

【００１７】前記形態では、ナトリウム、カリウム又は
窒素のいずれかを粉体として添加した場合で説明した
が、これらは水溶液としておいて添加しても良い。この
水溶液はシャワーにして添加すると、作業性も良くまた
掘削土に均質に混合させることができる。また、ナトリ
ウム、カリウム又は窒素を添加して混合攪拌した後、添
加するセメントはスラリーでも良い。

【００１８】さて次に請求項５記載の発明の実施形態に
ついて説明する。このものは、予め、水硬性固化剤と、
添加物質（ナトリウム、カリウム又は窒素）とで混合し
てなる添加剤を調製しておき、これを掘削した掘削土に
添加し、そして掘削土とともに混合攪拌するものであ
る。したがって、添加工程は、掘削土にこの添加剤を添
加する工程だけですみ、工程の単純化が図られる。

【００１９】なおこの添加剤は粉体でも良いが、地盤改
良が柱状改良の場合には、セメント系スラリーに添加し
たものとするのが好ましい。つまり、このようにしてお
けば、火山灰や軽石を多く含み、酸性を示す土壌の柱状
改良においても、所望とする固化硬度、強度が得られる
地盤改良を行うことができる。すなわち柱状に地盤改良
するにあたっては、中空状の掘削軸（回転駆動軸）であ
り、先端に掘削翼を備えると共にその上に攪拌翼を備え
た従来公知の掘削攪拌装置でもって、掘削軸を回転及び
下動及び上動して地盤を掘削する。そして、前記のよう
にして調製した添加剤入りセメント系スラリーをチュー
ブを介して圧送し、掘削軸の中を通してその先端から、
掘削土中に吐出して混合攪拌し、例えば柱状に地盤を固
化させるのである。かくして得られた地盤は、酸性傾向
の高い掘削土であっても添加物質にて中和されつつ固化
しているため、硬度、強度の高いものとなる。

【００２０】因みにこのような添加剤入りセメント系ス
ラリーは次のようにして製造できる。例えば槽に溜めら
れた一定量の水に、添加物質を適量投入して混合し、そ
の水溶液を調製しておく。そして例えばポルトランドセ
メントをミキサーに投入し、この調製水及び要すれば通
常の水を加えて混練ないし混合する。こうすることで、
添加剤入りセメント系スラリーが調製される。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、火山灰や軽石を母材とする土壌における柱状や
表層の地盤改良においても、従来より高い硬度、強度が
得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤を掘削し、掘削土に、ナトリウム、
カリウム又は窒素のうちの少なくとも１種を添加して混
合攪拌し、その後で水硬性固化剤を添加してさらに混合
攪拌して地盤を固化させることを特徴とする地盤改良方
法。
【請求項２】請求項１において、ナトリウム、カリウ
ム又は窒素を粉体又は粒体として添加することを特徴と
する地盤改良方法。
【請求項３】地盤を掘削し、掘削土に、ナトリウム、
カリウム又は窒素のうちの少なくとも１種を含む水溶液
を添加して混合攪拌し、その後で水硬性固化剤を添加し
てさらに混合攪拌して地盤を固化させることを特徴とす
る地盤改良方法。
【請求項４】請求項１、２又は３において、水硬性固
化剤をスラリーとして添加することを特徴とする地盤改
良方法。
【請求項５】地盤を掘削し、掘削土に、ナトリウム、
カリウム又は窒素のうちの少なくとも１種と、水硬性固
化剤とを混合してなる添加剤を添加して混合攪拌して地
盤を固化させることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項６】請求項５において、ナトリウム、カリウ
ム又は窒素のうちの少なくとも１種と、水硬性固化剤と
を混合してなる添加剤をスラリーとしたことを特徴とす
る地盤改良方法。