Title 滞水性地盤の止水法に関する土質化学的研究(Dissertation_全文 )

Author(s) 川地, 武

Citation Kyoto University (京都大学)

Issue Date 1987-01-23

URL https://doi.org/10.14989/doctor.r6137

Right

Type Thesis or Dissertation

Textversion author

Kyoto University

1豆玄盟国l

一 、ー一

~. ." J

S

拝客オ<.'区主主也聾霊の iとオ℃詰去に田昌すーる

ゴニ霊童イt二号室白勺初干多宅

JIl長也 Eた

国 訪ミ

第一部序論

第一章本研究の目的と構成・.

第二章本研究の立場・.

第二部地中連続壁工法における逸泥防止用安定液の開発

第一章地中連続壁工法における安定液と逸泥

1.はじめに・

2.地中連続壁工法・.

3.安定液の機能・

4.安定液の調合と管理・.

. .・ o 0 0 6

. .・・・・・・・・ 6

.・・・・・・・ 9

• 'EA

4EA

• -

• 。

AW --

• 5.逸泥の原因と防止対策・

第二章地中における安定液の浸透

.11

しはじめに・ ー.. ー15

2.実験方法ーー ー15

3. 実験結果・・・・. . • ー17

4.考察・・・・・ • ー21

5.おわりに・・・... . . . .・・ 24

第三章逸泥防止用ポリマ一安定液の開発

1.はじめに・・ 。26

2. GuarGum溶液の性質・・・・・・・・・・・ 0 ・・・・・・・・ 26

3.ゲル化したGuarGum溶液の性質・ o • •• 0 ・・・・ 31

4. GuarGumゲルの逸泥防止効果・・・・・・・・・・・・・・ 0 ・ 37

5.おわりに・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ . 39

第四章逸泥防止用ポリマー安定液の適用例(1)ービルの地下工事

1.はじめに・・ • 40 • 40

• 41

• 45

2.工事概要・・

3.試験工事による逸泥防止対策の検討・. .

4.本工事への適用結果・..

5.おわりに・・・. . .. . ...ー. . .・・ 47

第五章逸泥防止用ポリマ一安定液の適用例(2)ー遊水池の遮水壁工事

1.はじめに・・・. ... . . . c!。・ 48

2.工事慨要・・ ・・・・・・・・・ 48

3.試験工事・・・・ • 0 50

4.本工事における逸泥防止と地下水水質の監視・・・・・・・ 0 ・57

5.お わりに・・・.・・ 61

第三部薬波注入工法における注入効果推定法の開発

第一章本研究の背景とねらい

1.はじめに・・・・.. ・ 63

2.薬波注入工法の現状と課題・・・・・・・・・・・・・・・ 63

3.薬液注入工法における施工管理-効果確認の方法ー・・・・・・・ 68

4.おわりに・・・. . 0 ・・ 70

第二章注入地盤におけるてん充率の測定とその意義

1.はじめに・・・・・・・・・ . 71

2.土中の注入材含有量の測定法・・・・・・ 71

3.室内注入土における注入材の分布・・・. .・・・ 74

4.てん充率と注入効果の関係・. .・・・・・・ 78

5.おわりに・・・・.82

第三章注入地盤における住人材の分布と地盤改良効果(1)

砂地盤の場合

1.はじめに・

2.調査現場・・・・・

3.調査方法・・・・・・-

4.調査結果・・・

5.考察・・・

6.おわりに・

.‘・・・・

-・・・.

-・・・・・. .

-・・・・・

第四章注入地盤における注入材の‘分布と地盤改良効果(2)

滞水性砂れき地盤の場合

o 83

o 83

• 85

・86

。90

• 95

1.はじめに・・・. .. 00 0 0 97

2.工事概要・. .・・・・・・ 97

3.試験直入・.・ ・・・・・・・・・・・ 98

4. シーJレド掘進部の地 盤改良効果・・・. .・・ 103

5.おわりに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ー 106

第五章注入地盤における住人材の分布と地盤改良効果(3)

注入材分布から見た注入工法の比較

1.はじめに・・・・・ 107

2.工事現場の概要・・・・・・・・・・・・・・・ o • 107

3. 試験注入・・・・・~ .・・・・・・・・・ 108

4.シーJレド 掘 進 部 の注入効果・・・・・・・ 113

5.考察・・・・・・・. .・・・・・・・・・ 115

6.あとがき・・. .・・・・・・・・・‘.0 118

第六章温度計測による注入効果推定に関する基礎実験

L はじめに・

2.実験方法・

3，実験結果・・

• • 119

119

121

4.考察・・・・・・・. . . 0 0 126

5.おわりに・・・・・・.・・・・・・・ 0 ・ 128

第七章温度測定による注入効果推定に関する現場適用調査

しはじめに・・・. ... ..・・・・・・・・・ 130

2.調査方法・・. . .・・ 130

3.調査結果・・・ ・・.・・・・・・・・・ 132

4.考察・・・・ 135

5.おわりに・・・. . . . .・・・・・・・ 4 ・・ 138

第四部結論・・・・ • 139

謝辞・・・・・・・・.・・・・・・ 144

.参考文献・. . . .. o ・o 145

損害一一吉巨 ~言命

第一章 本研究の目的と構成

本研究は地盤改良の内，止水法に関する技術開発の基礎的事項を究明するこ

とにより新たな地盤改良技術の確立を意図するものである o

我が国における建設工事のうち，特に地下工事では湧水に悩まされることが

多く工事の成否は濁水対策の良否にかかっているといっても過言ではない。湧

水対策には表一 11に示すように地下水位を低下させる水位低下工法と止水工

法とがある。 止水工法はさらに止水の方法によって表示されたようにいくつ

かの方法に分けられる。これらのうち地下連続壁工法はピルの地下室.LNG

や石油の地下貯蔵タンクの周壁，地下街の側壁，下水処理場の地下壁などの構

築に用いられる工法である。また，薬液注入工法は地下鉄，下水道，電気・電

話の地下ケープルの調道などのように横穴を掘削する場合の止水工法として広

く用いられている。本研究ではこの地下連続壁工法と薬波注入工法の適用範囲

の拡大および施工精度の向上を図ることを研究の目的としている。

従来、このような施工技術の開発あるいは改良は土木工学、土質力学、機械工学、

材料力学などの分野で確立された手法によって取り組まれてきた。しかし、これ

らの手法のみでは解明できない課題も多く、よりミクロな解析手法として材料

化学あるいは土質化学が有効な解析手段となるものと恩われる oそこで、著者は

土壇学の分野で開発されてきた土を構成する粒子あるいは結合物質のレベルか

ら解析する手法を主として採用し、その有効性を確認することも意図した。

本研究は次に示すように大きく二つの部分から構成されている。すなわち.

地下連続壁工法における逸泥防止用安定雄に関するものおよび薬液注入工法に

おける注入効果の推定法に関するものである。前者は滞水性の砂れき地盤に地

下連続壁工法を適用する際に問題となる逸泥とそれによる地下水汚染の防止法

の確立を意図している。また後者では，薬液注入工法の信頼性の向上に不可欠

な地盤中の注入材の挙動を精度よく，かっ簡便に推定する手法の開発を意図し

ている o

l地下連続壁工法における逸泥防止用安定液の開発

・地中における安定液の浸透挙動の解明

・特殊ポリマ一安定液の特性と逸泥防止効果

・特殊ポリマ一安定液の工事現場への適用と逸泥防止効果の確認

.特味ポリマ一安定液を適用した際の地下水水質の監視

2薬波注入工法における注入効果の推定法の開発

-化学分析による土の注入材含有量の測定法の検討

.砂地盤における注入材の分布と注入効果

ー砂れき地盤における注入材の分布と注入効果

.温度計測によるてん充率の推定法の検討

・温度計測によるてん充串の推定法の注入現場への適用

1 ‘九マ t

f、

)¥ .， r

w ・

弓 J

~ I

' 6f門

1

目

I4令ー、H

1

、冒J

-d

， ，

咽，'，、、

、J 1 、， ，

i¥s

貝

‘ h 戸c，

可 r ・、， '

g

¥E

可ヤ

、.. "

‘，

‘

、ム，1 e

R

J A

五 ， "

、l. 】1

z

‘

• 、; t

湧水対策工法

60.8. 50x 2，000

水位低下工法

止水工法

重力排水工法

強制脱水工法

自然脱水工法

凍結工法

「セメント注入工法

注入工法寸~

」薬波注入工法

粘土壁工法

地下壁工法 シート壁工法

矢板壁工法

，地下連続壁工法

圧気工法

表-1.1 調水対策工法の分類

3

J

第二章本研究の立場

本研究では標題にあるように土質化学の立場から止水技術の改良，開発を行

うものである。ここで用いる土質化学の概念は喜回が提起した 2 ものであり，

現在は必ずしも広く受け入れられているものではない。喜田によれば，土質化

学とは“土の物理的・力学的諸性質を解明，改善するため，土の鉱物学的・コロ

イド学的組成，化学的成分，界面化学的性質，および化学的諸反応を研究する科

学"とされる o筆者はこの概念をほぼ踏襲するものであるが，これを少し修正し

次のような概念を与えたいo

“土質化学とは添加材を含む土の鉱物学的・コロイド学的・化学的・徴生物学

的な組成およびこれらによって決まる界面化学的性質と土中の化学反応を究明

することにより土の工学的性質の解析・改良を図る学問分野である。"

この概念を模式的に下に示す。

「一土の組成

土の工学的性質 ! 土の界面化学的性質

」土中の化学反応

一般に土の工学的性質を論じる場合，その組成として土枝子，水.空気を考

え，また土の構造として位度構成.骨格構造(粒子配列) I 水の寄在状態を考

え，これらによって透水，庄密，せん断などを解析しているロしかし，土粒子と

いわれるものも実際には単に鉱物粒子のみならず，コロイド粒子や化学的結合

物質などを含み，これらが土の工学的性質に重要な役割を果たしていることが

広く認識されてきている。いまた，水についても様々なイオンや塩類あるいは有

機物を含み.これらが土のコンシステンシーなどに大きな影響を及ぼすことも知

られつつある九さらに，土を添加材によって改良する場合には，土中で生じるも

ろもろの反応，特に化学反応を無視することは出来ない。このような実態を踏ま

えて提案されたのが土質化学の概念である o

なお、同様な立場から土質力学を体系化する試みが山内Eらによってなされて

おり、図-2.1のように土の物理化学を土質力学のなかに位置ずけている。ここで

いう土の物理化学は著者のいう土質化学とほぼ同義で‘ある o近年、このような立

場からの土質工学へのアプロチが活発になり、土質工学会誌“土と基礎"では土

の物理化学に関する特集号?が発行され、さらに土質工学への化学の応用につい

ての成書も刊行されたoaしかし、土の物理化学を地盤改良などの施工技術の開

発に応用した例は多くはなく、本格的な展開は今後の課題目として残されている。

-4-

図-2.1 土質力学のニつの側面

ところで，土中の化学反応としては酸化・還元，吸着・脱着，イオン交換，溶解・

析出，椿脱・集積，分解・合成，重合・解重合・架橋，発熱・吸熱などが含まれる。

本研究のうち，安定波に関するものでは，吸着，架橋，分解などの反応が，また薬

被住人工法に関するものでは，重合，発熱などの反応が問題解決に関連すると恩

われる o

1

1 +

-5-

貫主二二音区 茸包吋コ是亘議走塁童二仁主長 Eこまヨ Eナる活己記尼

i主方 iと F目当否支E詞支 a:>静冒多岩

第一章地中連続壁工法における安定液と逸泥

しはじめに

第一部の第一章で述べたように本研究で、は地中連続壁工法における逸泥の防

止と薬波注入工法における効果の推定に関する研究成果を述べる。本章では地

中連続壁工法の概要を紹介するとともに，本工法に不可欠な安定液の機能を明

らかにする oさらに，安定説が周辺の地盤に過剰に浸透するいわゆる逸泥現象に

ついて，その発生原因と従来の防止方法を述べる o

2.地中連続壁工法 10

地中連続壁工法は昭和30年代の半ばにヨーロッパから導入された技術であり，

1960年代に無音・無掻動の地下工法として広く普及し，現在では滞水性地盤の

止水技術の代表的なものとなるに至っている。我が国における地中連続壁工法

による施工実績については集計されたものがないが，筆者の所属する(株)大林

組では1980年12月現在約200万討に及び，年間10-20万ドの割合で施工されてド

る。図一1.1に(株)大林組の本工法の施工実績を示す。

この工法の用途は表-1.1に示すように多岐に及んでおり.特にビルの地下室の

側壁，地下タンクの周壁，地下街，地下鉄の壁などにおいては重要な役割を果た

す。これらの適用例について地下部分の概略図を図-1.2lこ示す。

次に，本工法の施工手順を図-1.31こ示す。まず，掘削溝に安定液を充満しつつ、

掘削機によって所定の深さまで掘削する oこの深さは最大100mlこも及ぷ。その後，

鉄筋篭を挿入し，コンクリートを打設し単位長さのパネルを構築する。この作業

をくりかえすことにより，地中に連続した鉄筋コンクリートの壁を造成する oこ

の一連の作業において，掘削溝には安定液と呼ばれる泥水が充満され.溝壁面の

崩壊を防止している。このため地中連続壁工法のことを泥水掘削工法あるいは

安定液掘削工法と呼ぶことがある。掘削の方式にはパケット式のものとドリル

あるいはカッターによる方式のものがあり、後者では安定液を循環させつつ掘削

する oこの工法で用いられる安定液は工法開発の初期には、それまでに長い経験

と豊富な実績を有していた石油ポーリングの分野で開発されていた泥水技術 11

を参考に調合・管理が行われていた。ところが、地中連続壁工法と石油ボ日リン

グとでは対象とする土質、掘削深さ、掘削断面の形状、掘削方式など多くの点で

6

(万川} 40 45 5日 55 60

。

Bi

止il

己己足l

己己足ロ下広予子vl小予子子f~下アγ了了J(LιJ;;;-恒「よ

i4恒「fff.ιι宇副ι子L-ナRhRFERFEErピ定頃吐ごご斗一:;昔.Jτ.JJJJ一、一一「

U

「「{{一一，rJ.Jμべ「一寸寸;--''一1υυ守つ¥ιゴ寸ご式dι針お主主川わ♀与宅fνν?て:L--?〉=-~〉品-J品一h芸内匂主耳若三h泊ミi一設一設設正叫

tf一4円5いJr

一(FE--九一vm刊誌~一首都1

・U一一い号ニ一恒併記而主JU一j‘-IJ:f一足。Ju

と

J活字一hf・-EJh-1柑}-1

市十一日七J1

|』川

J引閉山門副ヨヨ劃一日一

~JJベ叶一Jh苛言

zmdyn--vJ-234占ア-U-Jr-u誠一

hdTwhiny-也

Im--

-

1

」川副叶剖刑判一義司ご川町二%ス哲一弘主

jfi一J11Jr

・-:一市一

hJ2ィ一一守一21一己主一

J川

TTEd--士一日γ

，Ltut----A可一AduihIけ:一台市一一刻広吉宗『一一江戸で一14

汗一

1“一向山一J11M一一行-

d

壮一三一4FfrJ

一千一

UT--一ιιー

It--Ji--山

1H-myJ3一一

JEE--一A-1-γに-一~!ぐ，一三宅一一

41一円一一

7231日

J一手

，4thf-321gMJ32経世一-211ιJt-E一連J

事パ一切晶一ばパ3ptR一一弘子一一一二，λ

』

FTf，一一J…日中一?"九一寸淳一J点一一JVプ一議川一三一f-一以内対FLu-バ

τ号、一415

，ILF4ヰモι一九日一廿冊一明者ッ一抑止」昌弘一dJr

・-均一44・111r

d

，，v』ご一よ

-HI--pp--h代

UTHいH-21hfv--thi---戸内一

H4-ー九百ー

-vru一li--LJhT

aa

，，r-ー

!IVEi一

--Eft-tj，，占圃

IE-url刊1

・e&

一‘

ly-~JTi~Ja・

山

zh

，t!九三一司法ι-u

潟両-一-4UR--

口一-mHAhFr-A14

一一、一千Jr・-13Y一

，Lf2M-72F一昨ι刊行Y一見守-一川品市一'品VE一74u

a

，L一一山-可申

A2HEF'HUFJiEJrι1r一-一ず-Jj，一ーι54wぐ

dFFIH」白骨川

-LEel--'!?一ーも

i-1一ーニ叫

d

，，F:

『リ一一』--一-一一句

-uu-崎町

ι'-、u

AK44

，f-J世

Il--3Tー一品川宏司

rト・ー吋一一九江一一マ一尚早

，EtJpvv-長官

ノJFT一円前理

d

芹苦;

"

20日

!SO

16日

a晶司

内

r』F

内Hu'

地中連続盤施工面積の累計

日日

60

4Q

20

昭和36年 4日 4S‘ 50 55 60

図一1.1(株)大林組の地中連続壁工法の施工実績

表-，1.1地中連続壁の利用例

分掴 'J 用 問

畠礎 Iー銀出築物揖".楓り k う基礎.~兜星間.タシタ畠礎，高

構:111.~[理.サイロ訴四.兜積所~砲など

迫土水E 単独堕 一担喧策物，地下タ νク，立坑.ピヲト.

本 利用 共同海. ポシプ喝.処理唱，慣贈. ~. ，. セ支持

体十る!ft 合府1成理JII

ク，地下鉄，地下向.地下駅，地下駐車場

利 R体 腹水口.at水ロ，地ヒリ防止ぐL・など

m 土水[f~支持 地下ダム，此水~.週水~..1&閉止盟.しない壁 地盤の液状化防止危ど

all!t利用

土寸水心圧壁を支持 1 山留め

しない壁

7

f

GL-28.000

地下訳の断面図(2)

GL-28.0ω

高層ビルの地下断面図(1) 白

0・回

-mEXN'DDE

(4)

地If

国』面

占一断

一場

-水

一浄

‘、hJ

i

n《

urzk

QQ

GL

害ーローロロロロ口市n

G L-28.00。

GL-45.000

GL-S4.000

地中連続竪

地中連続壁の利用概念図図-1.2

叫討<'1.;'1 、

"~-，，.万ザ'.

1>' -〈.

(1) 調削 (2) 紙前かごj.p入 (3) ::1;，<タリート打n

図-1.3地中連続壁工法の施工手順

違いがあり、地中連続壁工法に独自の安定液技術が必要とされた。本工法の安定

液に関する技術開発は各方面で精力的に行われ、とくに喜田は膨大な成果を発

表している。 1.2

3.安定液の機能 13

安定液の機能には次のようなものがある。

①掘削壁面(溝壁〉の安定

②掘削土砂の運搬・保持

③周辺地盤の改良

④掘削ピットの過熱防止

⑤コンクリート打設の際の置換体

これらのうち特に重要な機能は①の壁面安定である。壁面安定の機構は完全に

解明されてはいないが，表-1.2 ~こ示す要素が関与しているとされている。 1 ...なか

でも安定液によって溝壁面に形成される泥壁あるいは泥膜(マッドケーキ〉が不

可欠の要素である。泥壁は図→1.4に示すように，泥膜(マッドケーキ)と浸透沈積

層とで構成される。この泥膜(マッドケーキ〉を介して安定液の液圧が有効に溝壁

面に作用することにより.溝壁面の力学的なバランスが保たれる。一般の地山で

は泥膜はト10mm程度であり，その形成は瞬間的である oまた，その透水係数は10-

B← 10-8cm/secといわれる。 15

ところが，地盤の透水係数が高い砂れき地盤などでは溝壁面に泥膜が形成され

ず安定液が地盤に際限なく浸透し，溝内の液圧を保持することが困難になり溝

壁面の崩壊を招くことがあり，これを逸掘現象と呼んでいる。逸泥の規模は大き

いものでは10m3/Hr以上に及ぶこともあり，安定液の消耗による経済的な損失も

無視できない。さらに，浸透した安定披による地下水の汚染が広範囲に及ぶこと

もあり，環境保全のためにも逸泥の防止が不可欠である白

表-1.2掘削壁面の安定に関与する要因

-・同-、，三雲部分 佳世.!li抱 安 定 1:'関係する E耳東 安定作用 鋼 考

「

(lJ不〈拘 透水 原 安定混と地下作用水をし苧断し.波連的〉 圧をJ塩山zこ 寺せる

「

(，J民としての訟能m持謹ttと夜浪皮によがる生超ず電力で

t、fash〈lmf19ゎ4 (2) 半〈拍理 透) 思

電迫気設 鯛の似l成田の作と用なる。 る。Verder (1961)

化学的 Far川anke (1随:n74 i IレFー伊ーキ ト吉田(1967)

泥虫〉「

(11--プラ;. fJ ー効果 思〈・a面の按視で土佐子の制活を防 Verder (1003)

(b) 滞虫と Lての浪路 ~ i21 拘 京 効 *

強地度山のを明変位す。を少'なくする。盟面 Verder (1003)

『

(1) 安〈調合定問椛官民自〉 体の密度 安定捜lζよるiIJ水Eの窪田

ね}液 密 「

(z) トνl削Y中宇細内沼で土のの安混定入液}宮居 掴位土の混入iこよ弔て10-2¥)% Morgenstern (1侃の(掴 の密度t由加が実測されている。

安 定 夜

(b) 受 動 抵 筑 雲定動液抵の抗七γ断酬に原田ナる問で包体な地山にはさ宮れた完全 Morgenste，rn (l閉め盟位 としての安定夜が受動低 Elso n (lUfJ8) 抗を発問するq

(c) it¥ 皮 謹 局電気昆透lこ起抱t当tすカる浸原透因作用を 進浸透E発生原因こさせる の

(，)地 下 ホ 位 l地山 …作用力の主因 地いt下E水tJのを相与対え水る。位が安定fこ大き

…土の…!?同 主 き さ に主動土庄の大きさを左右する。

地 山

(c) アーチ作用|…ーを同主動土庄の軽減 Piaskowski ClOO!})

Shneebli (1004)

(d) ベた地γ山トのナイ七γト断の漫抵λ抗し 踊安定抵法庇でのt飽由加和された地山のセγ ダイ νイFγターi::'伴う負底i下用1::'よる。

Elson (1船8)

...、

枯主層・~- 、、司旬

-， -・.4 泥膜(マッドケーキ)

図-1.4 .掘削壁画の模式図

57.9. 50X2，OOO 10

4.安定液の調合と管理 18

このように重要な機能を有する安定液は従来，石油掘削ボーリングの分野と同

様にベントナイト，分散剤，増粘剤などを水に懸濁・培解させて調合したベント

ナイト安定液が使用されていた。最近，著者らはベントナイト安定液と同等ある

いはそれ以上の性能を示すポリマー安定液 l引即日を開発・実用化している。この

安定液では主材としてCMC(カルポキシ・メチJレ・セJレロース)などの水培性高分

子を用い，これを水に 0.5%前後の濃度で溶解している oこれらの安定液は表一1.3

に示すような特徴を有し職工条件によって使い分けられている o

表~1. 3安定液の特性比較

種別 ベントナイト安定植 ポリマー安定披

材質 無機物 有機物

機能 膨潤したベントナイト組子が地 水溶性高分子(ポリマー)が粘土盤中に浸透するととも応、掘削壁 と複合体を形成し、複合体が面に不遇水性の泥膜を形成 ベントナイト位子と同様に機能

水質の影響 塩分の多い水ではベントナイトの膨 影響を受けにくい潤が抑制され、漉楠する

主に劣化因子 セメント成分、塩分 土中の微生物(細菌など)

スライム処理 スライムの沈降速度が遅く、 スライムの沈降が早いが、沈降堆積物がルーズになり易い は全量沈降するまで続く

砂地盤白調合例 ベシトナイト 6% ポリマー 0.5-1 % CMC 0.1% 逸拒防止剤 0.5% 分散剤 0.2% 逸泥防止剤 0.5%

安定液は使用中に掘削土や地下水の混入により，またコンクリート打設時には

セメント成分の混入により，さらには徴生物の増殖 20lこより性能が低下する。こ

のため，安定披が所定の性能を示すように品質管理がおこなわれる。その項目に

は粘度.比重，造壁性などがある。造壁性とは，前に述べた溝壁面に泥膜を作る性

質であり，一般には安定披を加圧ろ過して得られるろ過水の量によって評価さ

れる。通常の安定液の品質の範囲は粘度が10-50CP，比重が1.00-1. 20，造壁性が

50cc以下(API規格のろ過試験機によるろ過渡量， 3Kg/cm2.30min)で、ある。掘削中

の安定披の性状変化の例を図-1.521に示す。

5.逸泥の原因と防止対策 22

逸泥とは安定液が地盤内の間隙に際限なく浸透する現象であり、次のような場

合に発生する。

11

ー

ト n n 九 A 吋 P目、DK也八件、。、。。川l~~ιJ 句JJ "d '0"'"

i トOa-O~V小川~OP-O~町

.. .1.15 F ・

重1.1目

. 、，

ijトヘωJヘハ内/0-0-0んへ』伺

I

話la

ld内‘

u

，l12S

--au'

•••. 訂

;{パケヲト式掴削、ポリマー茸定漉使用、矢印It::%;/タリート打程〉

土丹

~九人0. A ~句.crOaP事。唱町 A世句.0~凶

戸~JK

35 1T一「却掘削鵬始慢の目敏

¥， (循環式掴剛、，j(リ守ー安定捜使用、矢田11:1スライム処理)，

図-1.5信用中の安定波の性状変化!

第4バネJν

4 30 ，..

鑓，

A 人

m

J品

川

凪

mmmoua却

盟

笥

unυ却

11h酌

1

1脱.水量

7ァンネル富山

第lパネル

s

，

，

ー

12

①粗砂や砂れきのように地盤の透水係数が高い場合

②地盤に亀裂がある場合

@地盤に空洞がある場合

④周辺で地下水をくみあげている場合

@地下水が流れている場合

@地下水位が低い場合

これらのうち，我が国の沖積層あるいは洪積層の掘削で一般的なのは①のケー

スであり，①と④あるいは⑤の条件が重なった場合には大規模な逸泥が発生す

る。これまでの実績を整理して逸泥規模と地盤の透水係数の関係を図-1.623に

示した。この結果によれば，透水係数が10・ 2cm/secを越えると逸泥規模が著しく

4

cm/sec

5

『

回

つ

ι

逸泥速度

d/H

図-1.6逸泥と地盤の透水係数

なる。このような地盤における逸泥防止の基本手法を表一1.4に示す。ここに示す

ように大別して四つの手法があり，これらは逸泥規模，逸泥の発生位置.掘削機，

コストなどを考慮して採用されている。逸泥防止材による方法は実施例が多く

材料に関する研究Zち25も進んでいるが、適用範囲が中小規模の逸泥に限定され

る。安定液をゲル化させる方法は比較的簡便であるが安定液の劣化が著しく再

使用が困難なため経済的な方法とはいえず、応急処置に限定される。地盤改良に

よる方法は工期，コストの面で問題を残す。，特に，透水係数が川崎 lcm/secをこえ

る地盤における大規模な逸泥に対し有効かっ安価，簡便な防止対策の確立が望

まれている oそこで，著者は地中における安定液の浸透機構を解明するととも

に、ポリマ一安定液を研究・実用化した実績を踏まえ，重合の程度や架橋によっ

て性能，特に流動性状を幅広く制御しうる水椿性高分子を用いた逸泥防止方法

13

'、

について基礎的に研究した。そして，これらの成果を大規模な逸泥が予想され

た工事現場へ適用しその有効性を確認した。

表ー1.4 逸泥ー防止の基本手法

手 法 内 町骨勺 適用範囲

繊維(糸くず，紙くず) 中小規模の逸泥に有効

逸泥防止材の添加 繊維状粘土

粒状物(オガクズ，綿の実など〉

板状物(雲母，セロファンなど〉

安定液のゲjレ化 セメント，石灰の添加 安定被が劣化するので

応急処置に限定

逸泥層への薬波注入 逸泥層が限定される場'

地盤改良 合に有効

逸泥層を良質土により置換 表層での逸泥に有効

なお、逸泥防止は地中連続壁工法と同様に安定液(泥水)を用いて横穴を掘削す

る泥水シールド工法や円形断面の縦穴を掘削するアースドリル工法やリパースサー

キュレーション工法においても重要な課題であり 28、地中連続壁工法と類似の対

策が購じられているが十分とはいえない状態にある。したがって、本研究の成果

はこれらの工法へも適用が可能と考えられるo

14

第二章地中における安定液の浸透川28，2[1

1.はじめに

地中連続壁工法の課題の一つに砂れき地盤のような透水係数の高い地盤にお

ける逸泥の防止がある。この課題は地中連続壁工法と同様に安定液(泥水)を用

いるシールド工法である泥水シールド工法においても重要である。逸泥防止材を

用いた方法についてはすでに，その効果発現のメカニズムを室内実験により明

らかにするとともに，工事現場への適用結果について報告している o2M5ここで

は，安定液の流動特性に着目して地中における安定液の浸透挙動を解明するこ

とにより，従来経験的に有効性が確認されている安定液のゲJレ化による方法の

根拠を明らかにする。更に，ポリマー安定液を用いた新しい逸泥防止方法の可能

性について考察する。

2.実験方法

2.1供試材料

ベントナイト:山形県産の250メッシュのものを用い，安定液にはこれを6-12%

(WメV)の濃度となるように懸濁させたロ

陶土:岐車県産のカオリナイト，ハロイサイトを主要粘土鉱物とする粉末粘土

を用い，その濃度は40%CW/V)までとした。

シルト:東京沖積層のシルト層から採取した粘性土を湿潤状態で使用した。こ

れらの材料の粒径分布を図-2.1に示す。

ポリマー CMC(カJレポキシメチルセルロース，以下，OP-4と呼ぷ)およびGuarGum

(以下，OP-7と呼ぶ)の0.5-1.0%水溶液を使用した。

これらの材料は家庭用のミキサーで混練し，一夜以上放置した後に実験に供した。

ガラス玉:地盤のモデルとして考え，粒径のそろったCO.2mm，O.5mm，l.0mm)もの

を用いた。その透水係数はそれぞれ，8 . 2 x 1 0 -2 C m/ s e c ， 1. 5 x 1 0 -1 C m/ s e c ，

1.1 x 10ocm/secで、ある。

2.2浸透実験装置

図-2.2に概要を示す。この装置では，安定液に加圧して浸透させる。その際の圧

力はO.2Kg/cm2と設定した。

2.3測定項目と方法

安定液の流動特性:ファンネル粘度計(API規格〉およびB型粘度計(東京計器製〕

によった。前者では粘度を流下時間(秒〉で，後者では口『ター回転数が30rpmの時

の粘度で表示する。また，降伏値はB型粘度計による流動曲線から求めた。

15

制掛

J 昔話

官官、3

2

.. ..-.・.・.・・ソ日三子 J戸二τ~._-:

:二tv:ー附 r， 'J1?:.H.ー~ . :1 Jr..U岬 H.t:ー;・.予・7・:・ "_.1，.・-J2.1・司、!.' -.~・・ 1 ・・.'.・・"・:::-:.!やji・;JJ;Y.:J.

一周碍苫匝唱】

，hhAFA占『

F

hト

fEh

『、、

gJ12ve骨

、，

口白山

-o-持....... 吋、、

i聞記

=.， 'Q N ミt;-+1 ー¥誌ー捌4..r

口 l 記ー巾{ま

山 図，

\4fblN~~~- --~

Eコ.・I.!';

一一....

ムムヘふ

、

'・~ •••.••• • Q c)

C可

1 R

Eコ司す・

15 車16旦韓日町

<<:::) 白。一CC円

安定液の浸透距離:図-2.2~こ示す装置にガラス玉を充填し.その上に安定液を

静かに入れ，加圧後の浸透距離を経時的に測定した。その際，安定液に着色し外

から浸透距離が観察じやすいようにした。また，排水量についても経時的に測定

した。

間隙水圧:地盤モデルの各所に水圧測定用のチップをセットし，これをマノメ

ーターにつなぎ間隙水圧を測定した。

3. 実験結果

3.1 安定波の流動特性

図-2.3に流動曲線の例を示す。ズリ応力とズリ速度(ここではロータ一回転数〉が

直韓となりニュートン流を示すものと，直線からずれてピンガム流体的な挙動を

1∞

回

ベシトナイls% 。ト41%

3 0ω 回伝法叩圃

悶"2.3安定誼の流動曲線

示すものとが見られる。ピンガム流体的な挙

動を示すものについては直線部分をズリ応

力軸に延長した点のズリ応力を求め，これを

降伏値とした。各安定液(泥水)の流動特性値

を表-2.11こ示す。いずれの安定液も濃度が高

くなるにつれて粘度が高く，降伏値が発生す

るようになる。特にポリマー安定液COp-7)お

よびシルト泥水では降伏値の発生が著しい。

また，ポリマー安定液(OP-4)は高濃度でもニュ

ートン流体として扱いうる o

表-2.1安定液の流動特性{直

図-2.4にはファンネル粘度とB型粘度計によ

る粘度との関係を示す。図示したように，同一

のファンネル粘度でもB型粘度は著しく異なる。

17

縄

"，，:.o~十H

ベシト十4トトT'X-':lI;

OP4

Op.1

シJ.，.ト

問主

水11ン亭島組墨

S国

6% rr.o 8% 441.1

10~ 個S

12?4 一a1T"a品. ' SU

1% .co.l o.s，~ 38.5

0.7% πs 1% ー15% 2-1.0

20諸 2s./i

zsw ，. 28.0

35% 必5

泊% 19.5

却% 却

f& 1:1: 降伏雌C1II dvne/cm'

12 。118 6.2

. 255 19.8

沼田 I卸S

140 6.5

4%.4 。220 。1ω。 お.0

2四 1出.0

国 04.3

140 10.2

m 泊B

1民副B 1宿.0

“ 4.9

1錨 14.0

、

自 300

シ)1，ト，

250

OP-7

ト.2001-・

。U 田

副主EtV 150 .l-6 ~ ~.

ート

制

空.-100来河ロコ!

I jヂl l/ /

:A J Y二。l"-~淳一予;，，-0""-

1んグ噂〉

ー 20 .30(40

|ファンネJレ粘度

50

sec

図-2.4 ファンネ Jレ粘度と粘度の関係

OP-4.

:60、

-ぞ!

これは，双方の測定の際のズリ速度が異なるために生じるものと思われる oすな

わち，前者では500sec，" 1前後のズリ速度に対し，後者では50sec-1前後の条件で

測定Lている。このため，B型粘度には降伏値の影響がより顕著に表れ，したがっ

で降伏値を有するものでは』型粘度でより大きな値を示すようになる oシJレト

や陶土では粘度が低くても降伏値を有するためB型粘度が高いのにたいし，ポリ

マー(OP-4)では粘度が高くても降伏値が見られないためB型粘度が高くならない。

18

3.2 安定液の浸透特性

図-2.5に浸透距離の経時変化を示す。いずれの安定液の場合も加圧の初期に急

速に浸透し、以後は浸透速度が低下する。ベントナイトやシルトの粒子系の安定

25

:!Il

OP-4 I"~

戸、“

山市選距維

@ーーー----<1)-ーーーーーーーー-!Il-ーーーーーー』占。ベントナイト 10%

r:m

B

t

l

•

5

会Itト 1:'ρA

。ーーーーーーーーー-()ベ〉ト+fト 12%

o 0.5 ムーーーー一一ーーー一ー一一一一一-..一一_.~_ _. __...L._~一-，.1-2 :l ' 01 5

IJlI H:時/I~ mill

図-2.5浸透曲綿の例CO.5mmガラス玉)

液では加圧5分後には浸透がほぼ停止する oポリマー安定液ではその後もゆっく

りと浸透範囲が拡大する。前者では地盤モデルと安定液の界面には粒子による

ろ過膜(マッドケーキ)が形成された

ことを示している。一方，ポリマー安 :¥1)

定披では浸透範囲が徐々に止水化

されていることを示唆している oた

だし .OP-4では浸透範囲の拡大が比

較的速く，逸泥は防止できないo

次に，図ー2.6に浸透距離と地盤モ

デルの透水係数との関係を示す。ポ

リマー安定液では両者は直線的な関

係を示し，この場合の浸透はDarcy

の法則に従っていることを示して

いる。一方，粒子系の安定液では直

線にならず，ある透水係数をこえる

と著しく浸透するこれは，透水係数

岨F

，

川h叱

5分肢のMM辺札

fm

ペントナイ f !I ~'6

，1 (j .•. K 10 ザも

ilf t:. If: t'I: .，，，1，，，・tt 』 Kl133

図一2.6浸透距離と遥;J<係散の関係

19

が低い範囲では含有する粒子による目づまりが有効に作用して浸透が抑制され

ていることを示している。浸透距離が急激に立ち上がる点はベントナイトより

シルトのほうが高い透水係数の側にあり，後者がより粗粒であることと対応し

ている。

また，浸透距離と排水量は直線関係となり，浸透に伴い間隙水を置換したと仮

定して求めた排水量と実測値はほぼ一致する。これは，地盤モデル中の安定液の

希釈や拡散が無視しうることを示している。

3.3間隙水圧

地盤モデル内のある点の間隙水圧の変化を図-2.7に示す。浸透が急激に進み逸

泥が防止できないベントナイト仰の場合，間隙水圧は上昇したままで低下する

ことがない。地盤モデル表面にマッドケーキが形成され浸透範囲が拡大しないシ

ルト 20%の場合，一時的に間隙水圧が増大するがマッドケーキの形成に伴い急激

に低下する。浸透範囲の全体を止水化するタイプのポリマー(OP-7)の場合は両者

"or-.，. +:1[" kRi<閣官

0.05 0.1 0.15

~ ，

向山問附i"1:i!rt1

1

一>!ill

n

H

n

U

巾iv

y

-

9

&

引川

泥水との肺門触山聞からの距附巾

4

4

4

4

曹

川

川

V

4

1

叫

川

川

川

一

二

‘

'

け

か

…

二

一

-

酔

円

相

争

事

寸

時

一

二V

』

↑

ト

¥

』

h

y

-

-

1

、、与

9・

弘

且

Thw

、

11円パ

川

¥

ι

l

J

昨

AFt

川河川川川

iI'J川tI''lほ同M

川時水町'川

一--0-01'ー in.iぺ1

-ー+・四 ~ It 1. ~ll九

O.:!

1¥.:'四hウ可"， 1:

目1115 2 ' 3

rH!O，HIII miM

0.5 。

図-:2.8間隙水圧の分布OJ日EE5mil図--2.7間隙水圧の変化(地盤内 5cm)

の中間的な挙動を示す。いずれにせよ，逸泥防止が可能な場合には間隙水圧が一

旦上昇した後に低下し，水圧低下が開始する時間は加圧後初秒前後であり，この

時閣がマッドケーキの形成あるいは地盤の止水化に要する時間と考えられる。

次に，加圧5分後の間隙水圧の分布を図-2.8lこ示す。浸透の著しい場合には，地

盤モデルの探くまで間隙水圧が高く，浸透範囲が拡大しない場合には，地盤内の

間隙水圧は低い。すなわち，加えられた圧力が地盤モデルの表面のマッドケーキ

あるいは止水ゾーンを介して地盤に有効に伝達されているといえる oなお，間隙

水圧の最小値は粒子系の安定液では地盤モデJレの表面近くに見られ，椿液系(ポ

20

リマー系〉の安定液では表面からかなり入った所に見られる。これは，粒子系の安

定液では表面のマッドケーキにより，椿液系の安定液では浸透による止水ゾーン

により浸透の進行を防止していることを示している。

4. 考察

4.1 安定液の浸透距離と流動特性の関係

各種の安定液について浸透実験を行った結果，浸透範囲を拡大させない方法に

は二つの方法があることが判った。特にポリマー安定液では自づめ作用によるマッ

ドケーキの形成は期待できないものの，境界面の近くの地盤に止水ゾーンを形成

することが可能で、あることが判明した。そこで，安定液の流動特性の制御による

浸透範囲の監大の防止の可能性について検討する。

ところで，粘性流体の細管内の流動に関して，ニュートン流体では(1)式に示す

Hagen-Poiseulleの式が知られている 030地盤内の安定液の浸透現象にこれが適

用できないかと考え，先の浸透実験の結果を検討した。

I:l P=32vQμ/gD2 .・・・・・・・・(1)

ここに. Ll P:損失圧力 g/cm2

v:平均流速 cm/sec

Q:流動距離 cm

g:重力加速度換算係数

D:細管の直径 cm

μ:流体の粘度 g/cm• sec

(1)式を用いるにあたり，I:lPは加えた圧力の200g/cm2，vをO.02cm/sec，Dをガラ

ス玉粒子の間隙径(O.5mmガラス玉 :O.18mm，lmmガラス玉 :O.36mm)とし.この場合

のtとμの関係を計算した。

図-2.9は計算した曲線と実測値をプロットしたものであるoO.5mmガラス玉の

場合，低粘度側では実測値は計算値から大きくずれ，この傾向はシルト系安定液

などの粒子系安定液で顕著である oこれらの安定液では懸濁粒子の目づまり現

象が生じていることを示しているo一方， lmmガラス玉ではいずれの安定液でも

実測値は計算値とよく一致し，この系では浸透距離が安定液の粘度に支配され

ていることを示す。

ところで，ピンガム流体の細管内の流動は次に示す(2)式に従うといわれる os 1

.Q=PR/4τ ・・・・・・・ (2)

ここに， .Q :流動距離 cm

P:圧力 dyne/cm2

R:細管の半径 cm

21

<

t ・l 噌， !，. 凶マ

J ・司'

l ;i

ー， ，・

..目 l

j- ..:

ー

1 iMiJ育江!六

1 、

士三;」10000 I

EAHV

-

内

HU

一nu‘一zd

-

一一川一

a

-

一式:i

、Ji--

ー田上一一-k;!両面! 日Os，1 j i o' o 'ri~i

1iEJj忌I

百四日一'

~lOO

内 iiF11

¥ io-

~ 200.:1

tlt・司、t

I

i

a

-ー，・』'

O.5mmガラス玉+

'・ιIt--i

r

' 「

:100‘

O

'.

唱 1(1)式石;五一る

a

h

4

+

4司

ι

E

2

CJ(J

O

80j

;:E;;叫:書量 1

i匝:

i摺~: ，40，

t-.:I ' E唱

@

• • -. : iOOOO : 1000 ' i 500!

・粘度 cp¥

• 2001 100j iit 20，

図-2.9安定披の粘度と浸透距離 i

，100

; 80

I ~ l.l~~ !濯i一一

1 (2)式による:

: ()'

一φ

一一一一一一~------_.，

幽

01空!己こち~7<<i. -

@，iベントナイト脹樹被:: ，zrf竺塑EJLJで

1}.m~H ギラ子主 『」j-ffHf: : ;畑j耳目 i40

]20

一一…一同ー一一一一一一一一一

110じよJ20 .I50:l lm : 200

|降友E-dine/J77ト

. ，

】巳+一一一一一一一一 一一一一一一←一軒「 司・ ーーー ーーーー 一一団ー ーナ e¥ ...-

51iJ??十一一一三ι三二十一一古川長吉仁 ; 車!1L1131: ー 司 向。 へ@¥ζ

". 11'

二二二二二二二二一一一ι-aJHRL i-J -:¥;:-J-JJalf日三二.二三-J;(Zi r・に JJ;-L??

ー:L:JLJJ-占』.

4L ~入山一一一一一--，-..._~| ! I- e ii「 ::白;;J3下ベーーの市

l ii[14iiifL自;;j古 ;ii百!?1Ei:一斗 i-j司 汁降伏傭 dyne/cm2

:1・.:.+...;.::

l i M I L L i L J ; 1

: 可T千T.:::-γ?了-;~~."!"せ1マ士t士?1tt立[ロ;:2:2:;j;三立1:2江;ここ三三;:1工エ主-ji主じi[じじ乙訂辻斗と己辻斗ゴ土斗:j土泣吐jじu凶:jLih-

一一一斗.鋪Jふ....._i子...._i

iい1い:ill;;i1Tj図悶..2. 1印0安定波の降伏値と浸透距離;土判n-H-川;

斗 一~iL-+---W斗←-"j斗w_斗一Jヱ上一ムL一斗L &1[ti三二ゴr"ごプ?γ!γ円白寸土-~.:-_~Iヒ勺二，，--1'士士r町二了γ:三7寸中寸勺刀']:~:コ立1

JιーL」ーL~ μ

一一一一，.i I 長JiiJー→-斗一一一

1:

'23

τ:流体の降伏値 dyne/cm2

ここで .Rとしてガラス玉の間隙径の半分を用いて計算を行うと図~2.10の実線

が得られる。この図にも実測値をプロットしているが，前の粘度の場合と同様に

O.5mmの場合には実測値と計算値のズレが目立つが .1mmの場合にはかなりよく

一致する。 O.5mmガラス玉におけるズレは前述したような懸崩粒子の目づまりに

由来すると考えられる。

さて，現在特に求められているのは透水係数が10日cm/sec前後の地盤における

逸泥の防止である oしたがって .1mmガラス玉で得られた結果が有効で、あり，この

ように透水係数の高い地盤では安定液の粘度や降伏値の制御により浸透範囲の

拡大すなわち逸泥防止が可能と恩われる。

4.2 安定液のゲJレ化による逸泥防止法の提案

砂れき地盤の透水係数に相当する 10ocm/sec前後の地盤モデルでは，安定液の

浸透距離がその流動特性に支配されることが明らかになったoそこで，地盤の透

水係数に応じて必要な流動特性を予測する手法を検討した。

Hazenによると，透水係数と地盤の有効径D10C10%粒径〉との関係は近似的に次

の(3)式で示される o32

k= CD 102 .・・・・・・・・ (3)

ここに k:透水係数 cm/sec

C:比例定数 l/cm・sec

Dlo: Hazenの有効径 cm

また，粒子径と間隙径との関係は (4)式で示される。

R=O.261Dlo・・・・・・・・ (4)

ここに. R:関隙の半径 cm

これらの式を (2)式に代入し，Cとして一般に用いられている 100.p，こ200g/cm2を

採用すると (5)式が得られる oこれを図示すると図一2.11となる o

Q=1300rk/τ・・・・・・・ (5)

図のように，地盤の透水係数が事前に判れば逸泥防止に必要な降伏値を設定す

ることができる。同様な計算は安定液の粘度についてもすることができ，地盤調

査結果から逸泥防止に必要な安定波の流動特性値を提案することができる。

5.おわりに

ガラス玉を用いた室内実験により，地盤内の安定液の浸透挙動を検討した。そ

の結果，浸透範囲の拡大を防止する要因には，①懸樹粒子の目づまり②安定液

の流動特性があり .10ocm/sec前後の透水係数の地盤では安定液の流動特性を制

御する方法が有効であることが明らかになった。安定液の流動特性は土砂分離

24

の面からも制約を受けるが，ここで得られた結果は逸泥防止を最優先すべき砂

れき地盤の安定液の調合・管理を考える際に貴重なものとなる。

'‘ 4

し t JJ111年tI一占+回

r.

t :ロjRmr::fH('fT1)100ト

k :;R水(.f;数(c:m/s)

z'問 1え (I/((d)'n/円n~)

f2 (i厄水町:O.2kll'r/町内

ili

rrr 離

50 t

(('fT1)

、JH河， ，目'

《[

-un ，、w‘

pトhド1

.、-na-E

IS-

-J

E

ーー 111" 。

関-2.1t通71<.係数と浸透距離の試算例

25

第三章 逸泥防止用ポリマー安定波の開発 33，3""

1.はじめに

第二章におけるモデル地盤を用いた室内実験により.地盤内の安定液の浸透挙

動は細管内の粘性流体の流動挙動と類似することが判明した。すなわち，安定液

の浸透範囲は地盤の透水係数とその粘度あるいは降伏植などの流動特性に支配

される。したがって，逸泥すなわち浸透範囲の際限のない拡大を防止するために

は安定液の流動特性値を制御してやればよ ~'o そこで，ベントナイト安定液に比

べて性状を制調しやすいポリマー安定液のうち特に架橋反応によって流動特性

を広い範囲で調節しうるGuarGum椿液に着目し，その性質および逸泥防止効果

について検討した。

2. Guar Gum捧液の性質

2.1実験方法

j )供試材料

ポリマー GuarGum(市販の粉末ー100メッシュ，文中，OP-7と呼ぶこともある)お

よびCMC(カルポキシメチルセルロース，平均重合度500.エーテル化度0.6のもの，

文中.OP-4と呼ぶこともある)。それぞれの分子構造を図-3.1に示す。図示したよ

うに、GuarGumはガラクトース、マンノースが枝状に重合したもので、ここで供試

したものの平均分子量は200000前後である。

粘土:陶土(粘土拡物としてハロイサイトを主体とする)

掘削土:東京低地の沖積層シルト

変質防止剤 PCMX(パラクロロメタキシレノサレ〉

jj)溶液の作成

ポリマ F は家庭用ミキサーによって0.1-0.閣の轟度になるように椿解し，一夜放

置後.試験に用いた。粘土や掘削土の混入した試料の作成も家庭用ミキサーによっ

ている。

iii)測定項目と方法

粘度:ファンネル粘度計(500/500ml)およびB型粘度計による o

造壁性::b日圧ろ過試験機(API規格.3Kg/cm2 30min)によるろ液量を脱水量とし

て表示した。

濁度:粘土を含むポリマー懸濁液を希釈し .24時間静置後の表面の濁度を吸光

光度計によって測定した。

沈底容積:調度測定の際，沈搬部の容積を測定し固形分の重量に対する体積で

26

日

H

CH20H

Guar Gumの主成分(Guaran)

一一0

0-

n

F

1.8. 50x2，OOO

CII20CH2COONa 。

OH

n

.CMC

図-3.1供試ポリマーの化学構造

開

-ant圃

rf

、

表示したポリマム着量: 粘土を含むポリマー懸濁液を希釈し，この懸濁液を遠心分離

(120nOrpm.20min)して上澄液のポリマー農度を重クロム酸法によって測定した。

この結果から粘土へのポリマー吸着量を算出した。

2.2実験結果

i )粘度および造壁性

ファンネル粘度と脱水量を図-3.2に示す。GuarGum溶液はCMC椿液に比べてか

なり高く，0.5%溶液で45秒前後の値を示し .B型粘度計では300cp前後となる。ま

た，脱水量は溶液では著しく高く，造壁性は劣る。しかし，少量の粘土を添加する

ことにより脱水量は10-20mlとなる o実際の施工では掘削の際に掘削土に由来す

ー.る粘土が混入するので，実用上は特に問題はない。

，

， 〆

治蛍肱

OP・7:シルト5$

!UP幽 i)

脱水量且l

1I帥

， 180

ト

[60

:~O

ーOP 7 0.5$

20

5 J

枯土添加温，S:，

図-3.2GuarGum溶液の粘度，造壁性

ll/!''

ノ/

4

ノ

即

/

/

/ /

/ /

/ /

4

u

枯度

4;j

40

30

Fh

“

司‘u司

白血曲面謀、胃品川

λtnh

25

2U

0.2 0.3 ， o'~i

ポリマ・議tfr~

18

ii)分散性

安定被としてくりかえし使用するためには，使用時に混入する掘削土やセメン

トなどによる劣化を受けにくいことが必要である。そこで，ポリマー・粘土の系

について濁度と沈底容積を測定した。図-3.3に示すように，CMCでは少量の添加

で調度は著しく上昇し，沈底容積は減少する。これに対し GuarGumでは O.05~前

後の添加では濁度は減少し.ポリマーは極集作用を示すが，さらに添加すると CMC

28

-ーーー一一ーー一ーま

J ・OP-4

1 --oー幅 一ー・一ー相付濁度

/ ー← 一一 ttJE't11rt寸2.0~

--1 ....... ー T さ『也、¥" .11.5 ~

唱、ι lf\\~1.0 暫

J- 』司』ー『ーー一ーーーー一一ーー--&-1 l-~

〆ー-~jO.5器0.05 0.1 0.2

200 粘.1:5%

- 15月刊 q

'"、量当

陪 100ヤ判

卑

OP-7

間分子園1.t(%)

凶 ~3.3 粘土贈i周波の水際性高分子による分散

と同様に顕著な分散作用を示すようになる。この差異は図-3.1に構造を示すよ

うにCMCがアニオン性のポリマーであるのにたいし .GuarGumが非イオン性ポリ

マ『であることに起因すると思われ，GuarGum はポリビ‘ニールアルコーJレ35と同様

の挙動を示す。

次に，粘土へのポリマーの吸着量を求め，吸着等温線を図-3.4lこ示す。いずれの

ポリマーも粘土表面に吸着し，その眼着タイフ'はLangmuir型の単分子層吸着であ

ることを示している o吸

着量はCMClこ比べて多い。6.0

このような粘土表面へ5.0

のポリマーの吸着によっ

言て，保護コロイドが形成 ..=. 4.0

されており，被覆するポ R 、-リマーが水椿性のもので 21.0

あるため粘土粒子は厚 g 村『

い水膜でおおわれるこ 申 2.0主主

とになる。このような保

護コロイドは吸着した1.0

水和ポリマ『の立体障害

作用によって高い分散・

安定性を有することが

知られている os白

， OP--4 r ()ト7

--0一一←ー

ー合唱 _y-- ÞII0X10~

自

.....， 戸--，，--J ~ _....‘、

__......~ u 戸〆‘~ -14

......ノ.，-..-，--，~~2

0.1 0.2 0.3

高分子蹟皮 c(%)

図-3.4 服着等温線

29

iii)耐久性

有機性高分子のGuarGumの水溶液を掘削用安定液として用いる場合に問題と

なるのは，その腐敗による性能低下である。図-3.5lこ安定液の粘度および脱水量

の経時変化を示す。この結果によれば，掘削土の混入の有無を間わず粘度は数日

で水と変わらない程度にまで低下し，脱水量は著しく増大し急速に劣化する。養

生中の安定液の細菌教を普通寒天培地混釈法によって測定すると.作成当初の

値は105/ml前後であったものが劣化後には10に 108/mlに及んでいるロこのよう

な現象はCMCの安定液についても認めら 20れており.その対策としてCMCのエ日テ

ル化度の向上が有効である。GuarGumの場合には天然物であるためこのような

対策はとりにくいので，変質防止剤(防腐剤)の添加を検討した。図-3.6(こ示すよ

うに .PCMX(パラクロロメタキシレノール〉の添加はGuarGum椿液の性能低下の防

止に有効である。

具、"

¥

一

・

10

¥

一

一

¥

一

」

i

臥

~i

.

¥

¥

¥

¥

¥

.

e

¥

¥

¥

喝

.

¥

1

1

.

h

¥

¥

1

i

I

、

‘、‘‘‘thE

‘E

ー、、'1-at--t1

立質防止削自民添加

.-@・ー防腐剤{トリアジンl

O，oa1

楠句・『・ー・崎、

PC"~ D ， 02~: ー-0-ー

臣官hu'v

J

ネ.ンY

・Jnh

aH ea

D

E刊

柏

1

レ

I

1

l

i

f

--， ネ

3

ン町。!;・14'll

Y

I

t

s

-情

d

'

d

，

f

r

9

・hr

・-V

冒''・シ

ル-

a

h

a崎町

a

町通帯aR"・晶

nu

t--t411hnotan--ta--allit--

内

Y

'

n

v

'

-

-

A

H

u

nr AU

A

UG

・

脱水量同l

Jon

咋

i2Q十i

11SL¥ 。ι2 : ~

1養生日数

ト.I幽.a， 6変質l防止剤の担i度低ド防止効果 I

'，COP剛70.4% シ Jレ卜 5~) :

-Ea」El

，『「一

t

問

}Ilillit---'ilil--lrk

己一'''回一質

いわ

-If--4童

九

弓」iJ放

lJ

のH

二

一

日

一

桜

田

目

;ij'!bb」

4・

11ーは

-

¥

・

町

同

l

¥

J

F

W

凶

3Sι

25;

20

18

80

'40

20

30

-4白V網

目

、;・

3. ゲル化したGuarGum溶液の性質

3.1実験方法

i )供試材料

2.1で述べた材料のほかに次のような材料を用いた。

ゲlレ化剤:ホウ砂(ホウ酸ナトリウムNa2B.j.07・10H20)

酸:工業用液体硫酸アルミニウム (A1203換算で、8%溶液〉

アルカリ :25%水酸化ナトリウム

掘削土:関東ローム赤土(東京都清瀬市で採取〉

ii)ゲル化の方法

2.1で述べたように作成した溶液あるいは懸濁液に安定液の 0.01-0.1%のホウ

砂を添加し家庭用ミキサーで混練してゲルを作成した。

iii)粘度の測定

B型粘度計および撹はん機によった。後者の場合，撹はん棒にトルクメーターを取

り付け撹はんに伴う抵抗力を測定し，計算により粘度を求めた。

3.2実験結果

i )ゲルの流動特性

Guar Gum溶液にゲル化剤を添加すると写真に示すような流動性のあるゼリー状

のゲルができる。その流動特性は図-3.7に示すように .B型粘度計により低いス

リ速度で測定するとニュートン流体の挙動を示し，かくはん機により測定すると

ビンガム流体の流動曲線を示す。このような流動挙動は網目構造を有する高分

子溶液ではよく見られるもので，これを粘弾性体と呼んでいる。 37粘弾性体を特

徴づける緩和時間(この

時間より短い時間の変

形に対しては弾性体と

して，長い時間の変形に

対しては粘性体として

扱われる時間〉について

は測定していない。とも

かく，逸泥のように比較

的ゆっくりとした浸透

ではこのゲルは粘性体

としてJ及いうるであろ

う。そこで，以後は主に

B型粘度計による粘度に

31

写真 GuarGumゲ、jレの状態

Ollf

一世一一一一一

、-‘・

粘度 x10"'cp

10

噌 8

一一九‘6

:!4():泊

お∞0・・X

~:. 拘 1制問H

r

d，岬"，.，1'2IX刻

島民地

図-3，7

10

j. tllA_

却却.a

ズリ温度 D・・<:"1

ocns

却 。。

OP-'7ゲルの流動曲線{ポ，!).マーO.5-?6，

諜宇はゲル化月IJ温度弼〕

，

グル化期jγ

/ / /

ポリマー_ _..:0 r.lo_

/←， '0.5書!/ 。

ι一一一件一一一一

i j- -P三一一一0 ・

;1 ;，. ~ .'; -'0， 3%

rfpf-77-ー

が._~~， --1-----:_ T

バ 2p~:~_. i，J .o " ¥ ..~....' -，. δ

一-]，引区一一十一←(一一一:一一一「

0.6， 。，0，.025 :0.0:5 f Oy'， ~‘ :iポりマ..%' 予ー ゲJレ化剤自・v

悶-3.ιGuarGilmゲJレの組成と枯度の関係'

4

一一回噂、"ー・宇一一一一一一一一一一 ~_"""r_一一一一一一一 一一ー ・司直一町一・一一四ドヤ・一一「一一ー一~. ---一一}ーム~一---ゐ‘

32

よってこのゲルの流動特性を評価する。

Guar Gumゲルの組成と粘度の関係を図-3.8~こ示す。ゲル化剤の添加濃度が0.1%

までは添加濃度の増大につれて粘度が上昇するが，これ以上の添加では粘度は

頭打ちとなる。ゲル化剤と反応しうるのは図-3.1に示すようにポリマーの含むシ

スOH基といわれ 3日ており，このOH基が飽和されるのがゲル化剤の添加濃度0.1%

に相当するものと恩われる。一方，ポリマー濃度の増大に対しては粘度は直線的

に増大し，例えば0.5揮では50000CP前後にもなる。このようなゲルは手で持つこ

ともできるようになるが，一般のポンプによって輸送することがかなり困難に

なる o

ii)ゲルの粘度低下と回復

i )で述べたように形成されたゲルに多量の掘削土が混入すると図-3.9に示

"n "r

-... ..~戸

E 略、ー唱

'a'tID.

9.0← 冶、 ¥官、¥

-8. 0ト二主二主主七ートへ:一一一一一!ゾ士一e←ーー一...¥..一一一・ 1一一一一円

7.0ト ーす笥 .- ...，......¥ ー枯度 x10‘cp 一一ー一一一守 ー一一一一一一ナー・一一一一一一一一一面一 一

10.0

.. . 一~占. ----._，- 一一一一二一.----苛二千一一三一:一一一一， 5ドてァー¥7一一一一一-J Vi

¥¥ T 司¥も ¥. . 一 ー・一一 ー一

4卜 ¥ ¥T ー 』 ゐゐ一子

¥ ¥. .-硫酸アバニウム ll塩般(52〉3卜 ¥旬、1・ーーや 一一 l-t

関東口 aム¥ ¥シルト h

iト 間一回一 1 ¥-~.， .-

lト e、‘ ...... ¥¥..... I ¥ ¥‘ ¥ ℃ ム弘、¥

ー. 、“、i・‘￥『一一守 、... 晶、-Q)

摘削土混入軍軍 酸添加量11¥1/1

国-3.9土および&1:1二よる解ゲル

33

すように粘度が低下し，その際PHも低下する。このような粘度低下は硫酸や塩酸

のよろな酸や硫酸アルミニウムなどの添加によっても生じる。さらに，図-3.10 ノ

に示十ょうに粘度が低下して液状になフたものに 7'J!.t1Jリを添加すると粘度が

再び上昇するoGuarGumゲルのこのようなゾルゲル転換する性質は実際の施工

にも利用することが可能である。すなわち，掘削時には逸泥防止のためにゲJレ状

態を維持することが必要であるが，コンクリート打設時に回収された安定液に含

まれる土砂を分離するためには安定液の粘度は低いほうが好ましい oしたがっ

て，回収液に少量の酸を加定解ゲル化して土砂を除去し，クリーニングした安定

液にアルカリを添加してゲル化して再び使用することが可能になる。このゾル

ゲJレ転換は図-3.11に示すように，何回もくりかえすことが可能である。GuarGu

mゲルのこの性質は図-3.12のように安定液のPHlこ支配される。すなわち .PHiJq .

5以下ではゾル状態に .PHが8.5以上ではゲル状態を示す。この現象はゲル化剤で

あるホウ酸ナトリウムの解離がPHによって支配されることに起因するとおもわ

、

L.---:l i6

bし

U

返の

数

人

川

Hll間

ljLF1

し

￥

一

・

崎

山

一

く

ゲ

-a7t同

・

・

E&

一

1

・J

聞

トトLFC

上

・

十

「

tul--トド

BElt-iIfli--lilia--

8

1

1

E

M

M

M

M

M

M

M

H

-

枯

帥

川

剛

山

‘

川

ー

釦

.;.14a

!げ

L月明リリリリリ司リリ

1HJWIli--目

-一4!/4Il--F}』

1il--Jιit-

-JIl--114Flit--!lL1十Il--」止附ill1

一

ー

‘

〆

ilii

・

日

，

町

『

一

h

「

〆

心

一

E-Hゲ

1li--B''il--4

・

111lil--A40;…出品

1ijil!i」

1J加

iIR

ri--/トー十し仁川肌トート一上吋ムト

戸

ー

;

ー

一

/lt…uh

司

帥

:

・

一

一

佐

川

，

leol-J-aEOilili--jil--ohRIf--'ム4

L

λ

1

1

/TIf--fJ-一

-

一

;

7

L

M

一

/

/

噌

』

ア

i

p

戸'Ufa--yI一一

it--7

J

f

/

』

!

-

'

J

J

f

t

F

1

'

F

一

明

・

:ilvpji--iノ111141一ji--il囲

:

?114Jf1.戸

i

/

'

-

HV---uVぃdilOLtlj

'5

34

RMr

nu

--ali--all-J皮

fr

山枯

0

••

，ti--lrIb710fAU AHU

れる oなお，ゾJレゲル転換の境界となるPH値は掘削土が混入するとやや高い側に

ずれる傾向にある。

，/O '"' 0 一

ノiJOOJCL ，，"" ， ノ

J Oι/ 1 0-./

;f O ヨ、 ; I ' I

，! 0

: r' 0 : 1 I1 0， !I Q， I

b O l

l J J 1J-n ・1

11九 ufdJ/O a f-

i5iO O d i O .Od-JJ

~O '8

円円Hnr

日

j掘削土混入系

91!10:jEi!

;:1 図l-31;枯れp叩 hi

35

も.

・

度粘

JO

A

H

U

A

H

M

A

n

u

s

a

H

U

AHu，

aHU

AHu

・AHU

Fhu

・，.b

500

I L

100

n

v

n

u

nuo，，，

AU

A

H

V

e

h

H

U

E

d

'

1

4

・'i

4

♀

‘

li--'一!O

'

〆

l『

目

1.jif--1Illi--

-l・t・00/?iぃ

;

lfIBMh・iGao-い〆

.fili--lif--，itali--lili---

〉/片0!oli--EI…414.J一ill-:l

u人目

FJJソーlfhrト

q‘{FTjlll

・

混

リ

111111pf//

4

・目尽;lillit--lili--6ハOlJ川11

・t

，

，

df'V-J-，

メ

，

H

i

l

l

i

-

-

ートい

/OOl--νl-

u

附

-

t

a

/

)

か

111111/(i06 0

0.HUltぺ

nHι

唱

Jmi

!lOO

度ip町

内

Hw-

d冒4

・AHV

向HU

AHV

肉Huv

!la:tili--

••

5000

10000

1000

iii)ゲJレの微生物劣化

ゲJレを室温に養生すると図-.3.13に示すように徐々に粘度が低下する。とくに

掘削土が混入したゲルでは粘度低下が速く，同時にPHも低下する o粘度低下が生

じてすぐに，アルカりを添加してPHを9.0以上に戻すと，図-'3.14のように粘度は

回復するが放置すると再び粘度.PHともに低下する。これをくりかえしていると

PHを高くしても粘度が回復しなくなる。このような状態になった培技の細菌数

を測定すると 10B/mlのオーダーとなっており，ゲJレの劣化も微生物によるもので

あることが判る。粘度が回復しなくなるのは，撒生物によってGuarGumの高分子

鎖が加水分解されて短く，すなわち低分子になるため.PH調節によって架橋が起

こるようにしても分子のからみあいが少なくなるのであろう。

ゲルの微生物劣化の防止についても図-3.14のように変質防止剤のPCMXの添加

は効果的である。

、

10

=ι

ー・"，，，目・ 1・ー・目

一〈ト楓削七鰍混入『ベトーシルト 10$浪人

・・骨伽シルト 5¥;lIl人一.-- シJレト IO%'PCIIX8

5

o. i a 1"'. u

x 封諒

4

2

I

1

1

;

J

4

1

eaa

目、hp

.lト

1hH『町!

↑

f

、句11川'

b

目①

4

1

1

1

1

1

l

i

l

~

k

i

，

、

、

戸

‘

、

‘

lanu--lJUNFIt--『

ili--

hTIll--

e

a

i 14

4 a u

c::>

X

副 .L~ 2 却

U 8 • 10

抗日敗。

図、3.14枯度低下とアルカリ ιよる枯叫:1叶胞のくり返し

。

36

2 4: /j. 8:

「7iてl!iji::;山 !!iil回-3.13ゲルの枯度の続時変化 j |

。

4， Guar Gumゲ)レの逸泥防止効果

4.1実験方法

i )供試材料

ゲル 0.1'-0.5%のGuarGum溶液に 0-0，2%1こιるようにホウ砂を加えてゲJレを

作成した。ゲルには0.02$の変質防止剤(PCMめを添加した。

ベントナイト:群馬県産の250メッシュのものを使用した。

ii )逸泥試験装置

2.2で述べた装置を使用した。地盤モデルとしては表-3.1のように .O.5mm.

1mm.5mmのガラス玉を使用した。

表-3.1 地盤モデル

ガラス玉径 粒径範囲 mm 透水係数 cm/SGC

0.5 mm 0.42-0.59 1.5x10-1

1 mm 1.0-1.4 6.3><10・1

5 mm 4.5.-5.fi 4.4

iii)測定方法

逸泥試験装置にガラス玉を充填し水分飽和としたのち，この上にlOOOmlのゲル

を入れ.O.5Kg/cm2の圧力で加圧し 15min後の排水量および浸透距離を測定した。

4.2実験結果

図-3.15.3.16に逸泥実験の結果を示す。ポリマ-0.5%の場合.ゲル化剤無添加で

はいずれの地盤モデルでも排水量は600mlを越え，浸透距離も 15minで200m以上

となり排水の濁りが著しくなる。ゲJレ化剤が少量添加されるだけで排水量は極

端に減少し逸泥防止効果が明らかになる oまた，ポリマー濃度との関係を見ると

地盤モデルNO.1(0. 5mm)で、はポ.リマー濃度が0.2%でほとんど浸透しなくなり.モ

デルNO.2では0.3弘モデルNO.3では0.5%で同様な現象が見られる。このように，

Guar Gumゲ、jレの加圧下の排水量は地盤モデルの種類すなわち透水係数，ポリマー

濃度.ゲJレ化剤濃度に支配される。そこで、透水係数とゲJレの粘度によって逸泥

の有無を判別することが可能と考え図-3.17のように整理した。図中、逸泥の有

37

1，

、.(1~IlOO)

0四九.(Il∞i

4国600

0.1 0.. 05

t.t: ホ量 4団 h

ーー<>-ー-~包宅子町lNol

関1/15柵ift -ー-cトーー Nn.J

制

凶

帽情ホ量叫

ー目。自由 . Na.2

民間 200

02

図-3.15 逸泥実験の結果(l) 図-3.16逸泥実験の結果(2)

{ポ Hマー0.59民ベγ トナイト1.59百) (ゲル化却]0.1%.ベY トナイト1.596) 、-. "

無の判定基準は排水量50ml/15minとした。この図から、地盤の透水係数が与えら

れれば逸泥防止に必要な枯度を予測することができ、さらに必要なポリマー濃度

やゲル化剤の濃度も推定することも可能になる oまた、従来、安定液のみでは逸

泥防止が不可能と考えられていた10白cm/secのオーダーの透水係数の地盤でもゲ

Jレの粘度の調節によって逸泥の防止が可能であることも明らかである。

なお、このゲルの場合、浸透範囲が20cm以内では排水の濁りはまったく認めら

れないoまた、排水量の測定値は、浸透距離内の間隙水が完全にゲルによって置

換されたとして計算される排水量と一致する。これらの事実は、ゲルが地盤モデ

ル中で希釈、拡散することがなく、したがって、ゲルの浸透した範囲はゲルで完

全に充填され、止水化されると考えられる。

38

粘度 cp

10品

道阜ガ芭士主す=、 O

~X104r O

O

O O X

O 長

1 0 ~ 1- O 地泥あり X 回一時 ，一一

x- 受X 5 X 10:'1

X~ x- ーx

10官

晶、

10・l 100 101

地盤モデjレの透水係数 cm/sec

唱図-3.17逸泥防止に必要な粘度

5. おわりに

ガラクト・マンナンを主成分とする GuarGumの水溶液をホウ砂によって架橋

したゲルの物性および逸泥防止特性を室内実験によって検討した。その結果、

Guar Gumゲ‘Jレは特異な粘弾性流体であり、系のPHを調節することによりゾJレ・

ゲル転換を行うことが可能であり、透水係数が10ocm/secを越える地盤でも逸泥

防止が可能であることなどが明らかになった。これらの特性は、このゲルが砂れ

き地盤を地中連続壁工法によって掘削する際に極めて有効であることを示して

いる。地盤掘削用安定液にはほかにも、安定液の製造方法、輸送方法、コンクリー

トの打設にとって障害とならないかなど考慮すべき点があるが、これらは逸泥

防止に比べれば二次的なものであり、現状の施工技術によって解決は可能で、あ

る。したがって、次の課題はGuarGumゲルを実際の工事現場に適用し、その中で

施工上の問題を解決するとともに、その性能を実証するごとであろう o

39

第四章 逸泥防止用ポリマ一安定液の適用例(1)3 3，3.j.

ピルの地中壁工事

1.はじめに

我が国には内陸部の扇状地に多くの都市が発達している。例えば、札幌、山形、

前橋、甲府、長野、岐車、京都などがあげられる。これらの都市では地盤が砂れき

で構成されることが多く地盤の支持力は大きい。しかし、この地盤を掘削して地

下に構造物を築造する場合には豊富な地下水のために掘削が難渋することが多

い。岐阜市の中心部で地下室を有するピルの建設が計画され、地中連続壁工法に

よる地中壁によって地下水を遮断することとなった。このような場所で地中連

続壁工法を施工する場合には、すでに述べたように逸泥の防止が最大の課題と

なる。そこで、前章で述べた逸泥防止用ポリマ一安定液の適用性について検討す

る試験工事を行うとともに、こ

の結果をふまえて本工事を成日探度調

功させることができた。本章で~.G. L

は検討経過および施工状況を

述べる。

2.工事概要

土質名 。 e島周

』

成

FB『

摘'。一

度

4『

校

官民土

0.29

0.52 "_一一一

2.1地盤および土質条件

現場は付近を流れる長良川の

扇状地に発達した岐阜市街地

の中心に位置し、ほぽ全層が砂

れきで構成される。地下水は豊

富かっ良質であるため、工事現

場の周辺にも20m未満の浅井戸

が飲用をはじめ生活用水とし

て広く利用されている。土質構

成を図-4.1に示すように、玉石

混じりの細粒分をほとんど含

一10

E

9

‘15 司..- . . . .-

司.，_1.. _砂れき h

まない砂れきを主体とし、揖水l司 2QL. "-一一一一

試験による地盤の平均透水係|. ... -.

・ dー・ー~... "". ，

一一一一一一一._-ーー一幽-4.1土質住状国 唱 ぜ;数は9.1X 10-lcm/secである o

特にGL-12m付近では粒径から

40

計算される透水係数がs.7x 10ocm/secに及ぶ。地下水は長良川の流向に沿って

伏流しているといわれ、現場では地下水位がGレ5----6mを上下している。

2.2地中壁工事

工事は地上10階地下2惜の事務所ピルを建設するもので、地下部分の工事をす

る際の地下水の流入を防ぐために鉄筋コンクリートの地中壁をあらかじめ築造

することになった。地中壁は安定液による掘削を行う地中連続壁工法によるも

のとし、その規模は表一4.1に示すようなものである。地中壁工事は昭和50年1月

から 3月にかけて行われたo

2.3施工条件

市街地の工事であるため地中

壁工事の際の溝壁の崩壊によ

る周辺地盤の枕下や陥没は許

されない。また、周辺には生活

用の揚水井戸が多数分布する

ので地下水の汚濁も防止しな

ければならない。このような制

約条件を考えると、溝壁の崩壊

や地下水の汚濁を招く逸泥を

表--4.1地中控工事諸元

掘削深さ 115m

掘削幅 1 50cm

地中壁面積 I 29S3m2

]パネルの長さ 1 5. 4m

掘削機 |パケット式(2台)

防止することが工事を円滑に進行させるカギであると考えられた。

3. 試験工事による逸泥防止対策の検討

3.1試験方法

i )試験の構成と内容

あらかじめ掘削した深礎孔(平均直径 :2m.深さ:10m)の水をポンプで‘排水し、

ここに各種安定液を入れ、逸泥の状況および周辺の地下水の水質を調査する方

法によって行った。探礎孔および観測井の配置を図-4.2に示す。深礎孔は上部4m

に有孔率刊になるように穴をあけ、この深さで逸泥が生じるようにしている。試

験は表-4.21こ示すように、性状の異なる安定液を用いた3ケースについて行った。

各ケースともに揮礎孔に充満した安定液の周辺地盤への浸透状況を18時間前後、

観測した。また、ケースlとケース 2の間隔は2週間としている o

ii)地下水の水質監視

現場内に設けた観測井によって逸泥による地下水の汚濁状祝を調査し、水質監

視項目としては過マンガン酸カリ消費量と調度を採用した。

41

1 I

E一

叩一孔一極探 探礎孔NO.1

、7.50 7. 50 5.00

」

-do

観測井NQ，5 観測井NO.4 観測井NO，3

唱ー一一-観測井NO，2、松

o 2，.20 組側井NO，l(

」・

00-・判~-".~・一一ー 一←

-一一一一一一一一一-一一・』ー一一一

併し80l' ~

γ.~- "1 o 1. 501

ー_ N__.~一・唱・一一ー-一一一一一ー一一寸 ー--1--.1_._-一一・ーー~一一ー_.ー→一一一ー一~一一一一一一ー一一ーー一一ー一-

ーー 10，00

• .闘-4.2探瞳孔の15状と制調11井の配置

l'1 表:-4.2試験内容アナ一 一」明 :

一ーム民LEi-j竺聖主任 ITI之主{明主戸液白人ιι 一一i 1'，:吃(ω0仰Pト-7¥o此ぺベjr トずげイ)-、 1凶需も印，~卒矧質防止司 0;02

L h J | ;謀踏礼NO.1にヂわ試験一~ '.1

l(試験ーlの調合の安定液にゲ)J..化剤 O.oM&を添加)~--; -，

~... I試験2が終了後、安定液をゲゾレ化由主:定波によってJ 試験-3..I -: '1

1 髄換

• 2

巴，

'42

3昏 2 試験結果

各試験の逸泥状況を水位低下曲線によって図-4.31こ示す。ゲル化させないOP-7

安定液の場合深礎孔NO.nに注水したが、安定液を注水しでもなかなか水位が上

昇せず注水中にも逸泥が著し ~)o注水を停止してからも、図中の Aのように水位

雌出 m

G. L c:.::~~-~.---'.:-一一一一一-------一一一一一一一一一一一一一一一一ームー→

-aA

B(実験-2)

-"-2

C(実験←3)・.r_~， _

RAM -

-". -4 崎、し-

i 、ふ~一一一。一一A(実験ーt)

-5 ベコ

' 与地-卜・水位イ

一ー -61 2 8

程過時間 llr

・図-4.3揮礎孔内の植面の変化

18

低下は著しく初期の逸泥速度は11.3m3 /Hrとなる。この値から実際の地中壁の規

模における逸泥量を算出すると約30m3/Hrとなる。このような逸泥に対しては、

一般の安定雄製造設備では対応することができず、波面の低下とそれにもとず

く溝壁の崩壊は避けられない。また、観測井の水質は図-4.4lこ示すような変化を

した。し、ずれの観測井でも注水と同時に濁度が上昇し始め、注水完了後卜2時間

で汚濁がピークに達する。その後の濁度の低下も比較的速く 3日後にはもとのレ

ベルに戻る。濁度の上昇が最も速く、かっ汚濁レベルが最も高いのは注水孔に近

いNO.5の観測井である o

また、観測井水の過マンガン酸カリウム消費量の最大値の対数を注水孔からの

距離に対してプロットすると図-4.5のように直線が得られる。この図から過マ

ンガン酸カリウム消費量が注水前のレベルのO.3mg/lとなる距離を求めると

約30mとなる o即ち、この聞の逸泥量である約26m3の安定液の浸透によって地下

水が汚染される範囲は約30mの範阻である oこの汚染範囲は安定液が地盤内で希

43

調度，

20 観測井NO.5

15 司・ー ・・-・___ WL 戸白「日目・』‘_• .

10

G

1...-1

モ弘、、、令

、ち....~-.......- 組制井NO.1-一一一ー-"'--.eトー一ーーらよニ9

5

注氷 2 8

経過時間 Hrb 18

'・1・

一一一一一一一一一一二一一 関-4.4観測井水の蝿度の経時変化

円 100

{¥凶

E

、、、置、、ーで一 \ζ~~~ ~ ~一

¥、、

¥、思:!101ト♂了、 s

I ・........ ギ寝iiJl ・ i' ・¥:'=' I_:~. -'-1 -~~;'-":一一;一一;ーー ーァ‘氏二一 一一一一:!-明 If .~': • ~ .-T'" 寸-，'. 嶋巨ー l 、 ・、¥ '-v 、1 、: iLqT:

f昔話: 十 1: -:一一いー-lu---:一一一; 一二つ:・~~-. '..:-~同X判一一一一ァー.- "，:，，"'_4ヶー:ト-iy I; ; : (1 : 一.1 ~・ベ三 ;; ; ;Fijif ;[!:!ーヶ:ーペ一一ト γ:.--:-;.-.;:..:，-.:.~:~，~亡~ i一一十-

i'>' ，J I :.: 1; '."， I~ :， .. '1'--'"¥f.72:0¥1 ~. 一一 一一一一寸.~ _.~~.~一一

!摺..，C. • :.1) ‘ '.i.' .¥' " .'.¥:

十 l「 7

jじ三心三乙;'0.い心l<b ---.:上 :'L ):';-'，T .;:!じ; 1 : i i t ド 1 ; i 二..，ハ，0， ...." 喝.;5'.一 i ，~ . 10 与ふ什司

! 主二三ι三己::::;:::!;;::;::1 : ::: ::L;;;一1-"二;;:;:;::i主控呼注控吟叩主空呼!F件手吟±竺伊ミ竺一Ed叩??担仇丹叫戸jんん打戸?われ:1ifII片!i{仁仁，~...一: : :.，1つ!'，図一-4.5過マンガン酸カリ消費彊畳‘ど距離の関係係 '1 胃 J

(非ゲル化安定波の場合); ，

人 ・ー、+司 l、..<・・

30

44

釈、拡散していないと仮定して求めた浸透範囲の約15倍に相当する o

次に、深礎孔NO.1にゲル化したOP-7を注水した。その際、通常の水中ポンプで

はゲルを送ることができないため、プレードレスポンプを用いた。この場合の水

位変化は図-4.3のBの曲線で示される。注水の際の逸泥量は僅か2m3で:あり、注水

後の水位低下も一夜で約1mであり、16時間後には水位低下がほとんど停止する o

試験全体の逸泥量は上述のケースの約20%である。また、この場合の観測井水の汚

濁はまったく認められない。これは、前章の逸泥実験で述べたように、このゲル

が地盤内で希釈、拡散を受けず不動化していることを示唆している o

このようにしてゲルが浸透した探礎孔自O.1に、ゲルと置換するように通常の

安定液cop-4)を注水し、水位低下の様子を見たのが図-4.3のCである o水位は時

間とともに直線的に低下するが、低下速度は曲綜Aの初期の値(約2.5m/Hr)の

1/10以下である oこの事実も、あらかじめ浸透したゲルが地盤内で不動化し、地

盤を止水化していることを意味している。

以上の現場実験の結果、GuarGumゲルを用いることにより極めて透水係数の高

い地盤でも逸泥防止が可能であり、懸念された地下水の汚染も防止しうること

が判明した。そこで、本工事もこのゲルCop-7)を用いて施工することにした。

4.本工事への適用結果

4.1安定液の調合と性状

試験工事の結果にもとずき安定液は表

-4.3の調合とした。ポリマ『濃度を試験工

事より高くしているのは、掘削の際の安

定液の希釈を考慮したためである o安定

液の品質管理項目としては回転粘度計の

一種であるピスコテスター(リヨン科学製)

による見掛け粘度を採用した。この方法に

よる粘度はB型粘度計による粘度の約1/10

表--4.3安定波の調合

ポリマー(0 P --'1) I 0 . o自，

.Jくントナイト | 15

変質防止剤 I 0.029'

ゲ Jレ化布~ I 0.04事

になる oここでは、未使用の良液で2000cp以上、溝内被で、500cp以上を管理基準値

とした。安定液の性状の変化を図-4.6に示す。良液では4000-12000cpの範囲で変

化するが、溝内では500-1200cpへと低下し、地下水による希釈が著しいことを示

している。コンクリート打設時の粘度変化はほとんど認められなかった。

4.2逸泥の状祝

掘削は玉石層で難行したが、掘削機の改造により 2m/Hr前後の能率となった。逸

泥の速度はO.05-0.8m3/Hrの範囲であり、当初予想された約30m3/Hdこ比べて著

しく小さな値にとどまった。また、一夜の安定液の波面低下は20cm未満であり、

45

4人 !良掠 ・¥J・_._.---.- ./・F¥

¥ v/f¥V¥‘...... ¥ι.，.，-.、冶"，'......¥、.

nOOO

h

H

u

n

H

M

A

H

U

A

H

U

A

H

M

A

H

u

hリ

h

'

s

a

(制lhmkhn

出

'--" 5 0 0 !:l. o

州国語

-L

m一

'Eム一 一」

I 8 目 42 6 6 19 10 :8

工事開始からの経過時間(週)

図-4.6安定波の粘度

夜間に安定液を補給する必要はな

かった。このため、掘削壁面の崩壊

や周辺の地下水汚持は全く見られ

なかった。表-4.4に安定液の収支を

示す。この表から計算される平均逸

泥速度は約O.4m3/Hrである。

4.3施工結果

掘削、コンクリート打設ともに順調

に進行し工事は所定期間内に終了

することができた。コンクリート打

設量の設計量に対する増加率も約

20%であり、この種の地盤における

」去ー4.4安定雄の収支

揃削ニL揖

;安定抜作成車

場外持ち出し量

廃棄安定液晶

ー 2160m百

14 'f 01ll:J

:270m~

500m31

逸泥畳一 700m3

-ー白

値としてはかなり低いものとなった。これは、OP-1ゲルが地盤に浸透した場合の

粘結効果により溝壁面の土砂が局部的にも崩落することがなかったことを示す

ものと考えられる o

地中壁の構築後、地下部分の掘削を行った。その際の地中壁からの漏水は全く

46

h

見られず、強度、止水性ともに申し分のないものであった。

5.おわりに

透水係数が10-1-10ocm/secの砂れき地盤でピJレの地下掘削を行うために、土止

め・止水を地中連続壁工法による地中壁が計画された。この地盤では、通常の安

定披では逸泥が激しく掘削が不能に陥ると考えられたので、GuarGum(OP-7)ゲ

ルによる現場実験を行い、逸泥防止効果を確認するとともに、周辺の地下水への

水質影響についても調査した。その結果、OP-7ゲルにより逸泥はほぼ完全に防止

でき、地下水への影響も掘削溝から旬以内に止どめることが可能であることが

判明した。この結果をふまえ本工事を行ったが、逸泥による溝壁の崩壊や周辺の

井戸の汚染などは全く認められず工事は無事終了した。我が国には各地にこの

ような砂れき地盤が分布するので、今回のこの結果は地中連続壁工法の適用範

囲の拡大に役立つものと恩われる。

47

第五章 逸泥防止用ポリマ一安定液の適用例(2)a8

遊水池の遮水壁工事

1.はじめに

第四章では逸泥の懸念された玉石混じり砂れきの地盤のビル工事の地中壁を

逸泥坊止用ポリマー安定液を用いることにより無事成功させた事例を述べた。我

が国には地下水を上水道の水源として利用している地域が全国で15%に及び、特

に関東・東海地方の内陸部では30%をこえる。このような地域での地下工事では

地下水汚染の防止が不可欠であり、このため施工法の選択の範囲が限られる。特

に、安定液による掘削を行う地中連続壁工法は逸泥による地下水汚染の懸念か

ら、その適用は困難であるとされてきた。そこでこの章では、地中連続壁工法に

よる遮水壁の計画された現場のすぐ近くに市民が飲用にも利用している集水井

戸がある場合の、逸泥防止用ポリマー安定液を用いた施工および地下水水質の監

視についての事例を述べる。

2.工事概要

2.1現場周辺の状祝

工事は神奈川県座間市を流れる一級河川の降雨期の氾j監防止を図るための遊

水池の建設に関するものである。この河川は毎年のように梅雨期や台風時期の

大雨によって氾濫するので、これを防止するため洪水時の流水を一時的に貯留

し、流量のピークを過ぎてから徐々に放水するように遊水池が計画された。遊水

油の平面図および断面図を図-5.1、図-5.2に示す。図示したように、遊水池のす

ぐ近くに揚水井戸がある。この井戸は座間市の上水道の主要水諒のひとつであ

り、そめ揚水量は日量5000t前後である。この井戸に洪水時の汚水が流入しない

ように遊水池の地下部分には深さ 23mの遮水壁が構築される。この遮水壁は地中

連続壁工法によって築造されるが、図-5.31こ示すように遮水壁予定位置と揚水

井戸との最近接距離は約20mと極めて近く、さらにこの井戸の構造は放射状にス

トレーナーが伸びた満州井戸といわれるものでありストレーナーの先端との距離は

さらに近くなる。

2.2地盤条件と土質

地盤は現在流れている河川の氾濫原であり地下水は河川の流れと同じ流向で

伏流しており、その流速は揚水井の近くでO.24m/minで、あった。土質柱状図を図-

5.3に併示するように、土質は表土を除いて掘削対象の大部分が砂れきで構成さ

れる。この砂れき層の道水係数は上部が2. 2 x 1 0 -1 C m/ s ec、下部で8.0x 10・2

48

遮水壁

立?

-河川

φ 図"5.2遊水地断面悶

2 .

49

一立す

遮水壁

水制fJt.， ト上T首位状I:;(J

ー、

， ;I!ンプ

.

!!liiil川

~~水符

~ 1: J J.。悶)

-m

nHM司

内

uuw-

qAM

Em，白

も

---l

f

l

f

t

i--

-du"a'

樹HHn""

-l

図-5.3地中壁と水源井の位置関係と土質 1/;:(10

cm/secで、あり、通常の安定液では大規模な逸泥が発生することが予想された。

2.3地中壁工事の内容

地中壁の規模は表--5.1に示すように大規

模なものである。このため工事は昭和59年

から3年をかけて行われ、最初の年には安

定誠による掘削の際の周辺地下水の水質

への影響を調査するための試験工事も行

われた白掘削は逸泥防止用ポリマ'安定液

(0ト7)を用いてパケット式の掘削機(KELLY-40M)によって行われた。

3.試験工事

表-5.1地中壁の規槙

掘削深さ 23m

壁厚 0.6m

壁面積 23000副2

3.1試験工事の方法

i )試験条件の設定

試験は掘削溝の近くで損水しつつ掘削を行い、その際の地下水水質を観測井で

監視するという方法によって行った。すなわち、地下水の流速が本工事の揖水井

戸に最も近い掘削溝の流速と近似するように試験工事の揚水量をlt/minと設定

し、図-5.4のような揖水井戸、観測井戸、掘削溝の配置とした。掘削I乙用いた安定

50

2.50 3.00 3.00 3.00 2.00 2.00 ~.O 日

目 c-.ji -F

、u-戸

b! (:-7i [}-2:

断水井 . IIーl

: /lR 1111 i{~

o

c-~

o C-fo

: 1同和fii~

園田 5.~ 樋削溝と掴測井の配置(0印が観測井)-~一一一一一一一一一一一一一

表-5.2水質試験項目と方法

島咽d‘4

項 目 試験方法{出典)樫:i:下隈値 民蹟方法(慣時)

塩素イオン 上水試験方法 35.2 O.lmg/且 硝酷盟法. 過マンガン直方

上水民験方法 15.2 0.1l1li/且 酷性撞リウム消喪量

pH 上水試験方法 11.3 0.1 ガラス電橿法

臭気の種揮の判臭気 ム水試験方法 .9.2 一 定

味 よ水試験方法 10.2 一 味の種掴の判定.

色度 上水試島方法 7.2 l度白金・コバルト

撞

カJレシウム 上京試盟方撞 45.2 O.lmr/4 原子融先先度撞

金蒸発残留物. 上水試験方法 Z7.2 11唱/4 重量法

ー>-・-..~ ---，司

調度 上水試験方法 6.3.3 l昭/且 誼分球式先度法

E C (25*C) 上水試験方法 6.3.3 lμSI圃 偏位法

51

液、掘削機は本工事で予定したものと同様とした。掘削の規模は深さと壁厚は本

工事と同じとし、掘削パネルの数は5個とした。

ii)地下水水質の監視

水質は掘削期間中および掘削終了後3ヶ月以上にわたり、観測井戸および揚水

井戸について測定した。測定項目と方法は表-5.2に示すように、主に上水の試験

に準じた。なお、水質試験用の試料は観測井戸から真空ポンプによって吸引して

採取したが、一部の水質項目(濁度、PH、電気伝導度)については観測井戸内にセッ

トしたセンサーによって連続自記記録させた。

iii)掘削およびコ νクリート打設

掘削に用いた安定液の調合を表-5.3J

:表-5.3安定棋の調合

に示す。安定波の品質管理はB型粘度

計(東京計器製〉によって行L¥未使用

液の粘度は20000-40000cpの範囲にあ

.ポリマ-(OP口7) 0.5$

変質防止剤(PCMX)，I 0.02%

った。コンクリートの調合および打設白ゲJレ化剤 0.03古

方法は通常の地中連続壁工法の場合

と同様とし、スランプは18-20cmの範囲で‘あった。

3.2試験工事の結果

i )逸泥の状況

顕著な逸泥はほとんど見られず大半がO.2m3/Hr以下であり、最大で1.3m3/Hrで

あった。逸泥量は安定液の-粘度と関係があり、図-5.5に示すように掘削溝内の粘

度が2000cp以下になると極端に多くなる。このため、掘削溝内の粘度は安全を見

てlOOOOcp以上になるように管理した。

ii)掘削溝内の安定液の性状

図-5.6に安定液の粘度、比重、PHを示す。粘度は大半がlOOOOcp以上で‘あったが

時々 5000cp前後になることがあった。この場合、PHが8.0以下になっており、第三

章で述べたように、OP-7のゲルがPH低下によって解ゲルすなわち粘度低下を生

じる現象があらわれている oなお、未使用披のPHは9.0-9.5の範囲にあった。比重

は未使用液では0.97-1.00の範囲にあるが、掘削溝内では1.02-1.08の範囲にあ

り、この値から計算により求められる掘削土砂の混入量は3-1.2%OUわである。

iii) コンクリート打設時に回収される安定液の性状

コンクリート打設時に回収された安定液の粘度、PH、比重を図-5.Hこ示す。この

場合の安定液はミキサー車から打設されるコンクリートによって置換されて押し

上げられる安定液を採取したものである。図示したように、当初に回収される安

定液は比重が小さく、枯度は25000cp-30000cp、PHは9.0前後である oコンクリート

打設が進むにつれPH、比重ともに徐々に増大する。そして、最終コンクリートの段

52

比重

1.10 -r .0

o D 0

1. 05ト ' o n c o つ一一o 0 0

1..00 L Q c.-.J T O

] 0.0，

o 0 o n O o o O o o o-立o6

9.0

8.0

I

pa

.詰度

3

2 o

1.5

占.1.01、、，崎

直:

0

0

0-O

制.摺思 E

靖 0.5

巳n

"'"

部.1パネ 1レ

国-5.6試験工事における安定挫の性状(掴削溝内証J

守i:{ I ~ネ;[-!lI2ベネ lL.-事 1パネ.11.，

国-5.5逸泥と安定説の粘度の関係

‘，

¥ 80

国-5.7コンクリート打設時の回収波の性状(NO.4パネル〕

階では掘削溝の底部にあった安定液が回収されるが、この安定液は比重が1.師、

PHが12近くなるとともに、粘度が5000cp前後に低下するむ比重の増大は溝底に堆

積していた土砂が押し上げられたことを示し、PHの上昇はコンクリートとの接触

によるセメント成分の混入を示している oまた、粘度の低下は土砂混入によるも

のと恩われる。

3.3地下水水質への影響

i )施工中の地下水水質

揚水井および掘削溝に近接した観測井の水質の変化を図-5.8lこ示す。PHおよび

電気伝導度にはほとんど変化が見られないが、濁度には明瞭な変化が見られる o

すなわち、濁度は掘削の際に増大し、とくに掘削溝に近接した観測井では目視で

も明らかな濁りが発生する。しかし、この濁りも掘削が終了しスライム処理やコ

ンクリート打設の際にはほとんど認められなくなる oこのような傾向から考えて、

地下水の濁りは地盤掘削の際のパケットの上下運動による衝撃あるいは水圧の

増大によって一時的に安定液が浸透したために生じたものと理解できょう。な

お当初、コンクリート打設の際には周辺地下水のPHが上昇してアルカリ性になる

ことが懸念されたが、測定値にはこの影響はまったく現れていない。これは、僅

かに周辺地盤に浸透した安定漉が溝壁の回りを止水化していることを示してい

る。

つぎに、水質と掘削溝からの距離との関係を図-5.9に示す。掘削は5パネルにつ

いて行っているが、いずれも類似した傾向を示しており濁度およびCOD'ま掘削溝

54

30

告ぜ .20

君

d!I

. 、

一一一一着手前

6 ¥旨E5.EH定三弐起λhEH入炉開喧

8.0 r'

7.0ド一一ー-冒r ー『一一一ー .二ニτ=士三三士士三---一戸 .-. . -・

6.0 L -.. 30

「ilI「li」

川

v

n

u

n

u

M川内

U

A

U

aitnFu--ι

-盲目¥回弐

ιJ ~

一-a』

..-奄 γ → ι"

‘

控永井

0.0=====ι吋 -0 0

C-7 (:-5 0-2 -C-4 ，D-l

-8

"n hr

II. /'、，ハ/1

1¥ー Jf、とさ，へ9 九日 f 一『、 、、:Ur ι¥¥

j¥: 、¥、

1 咽¥¥‘¥、、一二/、

一\ー斗『で:.:::~三 ¥‘

C-7 t

C-4

一一-0-2

一一一目 20

c:.n 01

--1 ()

-樹霜

2 E

一設一打

同

一

川

一直一一口

比一刊:

一Ja

一-7

h

ス:掘削

図-5.9水質と距般の関係E 回二5_8施工中の観捌井の水質

から6-8mまでに影響が見られる。電気伝導度は図示していないが掘削溝に最も

近い観測井に若干の影響があらわれることがあった。

各観測井i手あらわれた水質影響をまとめると、水質影響が顕著なのは掘削溝か

ら3.5m以内のD-2、C-3、C-4の観測井であり、水質項目としては濁度、過マンガン

酸カリ消費量、CODである?これらの観測井では水道水基準をうわまわる汚染状

態となる。

ii)長期的な水質影響

若干の逸泥とはいえ地中に安定液が浸透したので、この安定液が地中で移動あ

るいは分解して長期的な水質汚染を招くことが懸念される oそこで、試験工事終

了後4カ月聞にわたって水質を監視した。その結果を図-5.10に例示する。掘削時

20

15

副 10

ー・四r且

腸

ー--¥

ーー、~-噌・一ーー「

H 回耳目同

6

過マンガン政力リ消 ~U.Iit叫/1目

211 r

J 5

ーーーーー- (:-~;

ーーーー- C-7目

10

J血 ljl盟工 ll~3J~ 同

月 ; SJ1 日JJ

国-5.10長期水質変化の例(C-4.C-7) •

に汚捷が顕著であったC-4の観測井においても試験工事の終了とともに濁度、過

マンガン酸カリ消費量などは速やかに低下し、工事終了後約1カ月でほぼ工事前

のレベルに回復する。

一方、掘削時の水質変化の少なかったC-7の観測井については、工事終了後も特

に水質が悪化することなく当初懸念した長期的な水質影響はあらわれていない。

iii)水質影響のまとめ

56

水質影響の最も顕著な工事中の観測井の水質監視の結果をまとめ模式的に示

したものが図-5.11である o図のように、水質影響は揚水井の側でやや大きく、掘

揖木津

.彰哲也あるが軽積

'3.0m 司、

ー・ーーー』

図-5.11地下水汚染範囲の模式国

削溝から 3.5mまでの範囲で水道水基準をこえる。軽徴であるが影響を受けるの

は掘削溝から8.5mまでの範囲である。揚水井の反対側では、掘削溝から 3mまでの

範囲が軽微な影響を受ける。以上の試験工事の結果により、本工事でも安定液の

品質を十分に管理することにより、掘削溝から20m離れた揖水井戸の水質を悪化

させることなく近くに地中連続壁を構築しうると判断した。

4.本工事における逸泥防止と地下水水質の監視

4.1地中壁の施工状祝

i )掘削およびコンクリート打設

掘削はパケット式掘削機(KELLY-40M)2台を用いて行われ、安定液は表-5.3~こ示

した調合のものを使用した。この安定液は一回使用したら廃棄するのではなく、

図-5.12にあるようにコンクリート打設時に回収したものをPH調節によって解ゲ

ルし、安定液中の土砂を分離・除去して再びゲル化させ何回も使用した。掘削の

際の溝壁の崩壊はほとんど見られず、コンクリート打設量の設計量に対する割り

増し率も 14-20%の範囲にあり良好な地中壁が築造されていることが示唆された。

なお、掴削の際には座間市の水源井は平常通りに場水を行ったが、最近接部の約

57

無処理安定誼 再処理安定証

良液

安定液供給

掘削溝内安定誼.

一ドμ仏i一ンクリし回収安定波

一一一一一一ー図-5.12安定波の循環Fフロー図

25mの区聞を掘削する時は万全を期して揚水を停止した。

廃液

ii)安定液の性状

安定液の性状の垂直分布の例を図-5.13に示す。粘度は溝底を除いて15000-

40000cpの範囲にあり、湿式燃焼法により測定したポリマー濃度は0.33-0.4%であ

，-個目隠

! 10

Hhd

-

j20

-a??1・

n点"。‘

ー

枯l.ItIO'cp ポリマ噌縫lJl:自 l' PII |雄.入:1:浪度量

2 3 4 : 5j 00.'1: 0，2¥ 0'， 31; O.~18 ，9 10 10 ， 2 4 6 1I

' ' T I • '

15

ー岡-5.13制自IJ溝内の安定械の性状の;議政分布目

58，

主

り、未使用漉の70-85%である。混入土砂量は下部ほど多くなり、逆にPHは上部で

は9.2前後のものが下部では8.2まで低下する。溝底では粘度も低いが、これは多

量の掘削土砂の混入による円Iの低下とポリマー濃度の減少によるものと恩われ

る。

回収した安定液は、第三章に述べ

た OP~7ゲ Jレの pH低下による解ゲル

現象を利用して、酸(硫酸アルミニ

ウム)を添加して粘度を低下させ

て混入土砂を沈降分離した。その

相i度叩'

後に、アルカリ(水酸化ナトリウム JOOOO

)を添加し再びゲル化させて再使

用した。安定漉の再生過程の粘度 5000

変化を図-5.14{こ示すo

4.2逸泥の状況

逸泥量は掘削を中断して掘削溝

の安定液の波面低下量を測定して

求めた。このような測定は何回か

1000 ・・

おこなったが、大半が逸泥量とし 叩ot.

て表示すると O.2m3/Hr以下であっ

た。一方、表一5.4に示すように安定

液の収支から求められる全逸泥量

100 。

3<2.

i 3，.9

2 0 2

は311m3であり、これは作成した安

定液量の7.7協に相当する oこの表

は工事の中間段階で集計したもの 階綿}J[!温 1/川 アルカリ添1111昆J[ 1/冊目

で安定液の作成量、残留量か

ら損失した安定液の量を求め、

損失量は劣化して場外に廃棄

した畳、掘削土砂に混入して場

外に搬出された量、逸泥により

地盤に浸透した量とで構成さ

れるとして逸泥量を計算によ

って求めている。この計算では

土砂に混入して場外搬出され

る量を仮定しているが、いくつ

かの採取試料の測定結果にも

|悶 5.14安定挫の桝ゲル・再Jf)l，

表一5.~ 安定娘の収支(単位はm(l)

A嗣削土.M. 1360

B安定波作成蹟 1300

c残留明 373

D陪車問 515

E土砂とともに場外に搬出した用| 3Jl

V逸泥.;¥(B-'C.-D--E) 101

59

とずさ、撮出土砂の 20%としている oこのようにして求めた逸泥量は全工事期間

の平均的な値と考えられ、この値から作業時間当たりの平均逸泥速度を求める

と0.lm3/Hrとなり、逸泥はほぼ完全に防止できたといえる o

4.3地下水水質への影響

i )水質の監視体制

水源井への影響を監視するため、水調井と掘削位置の聞に 2本の観測井を、また

地中連続壁の内側と外側に観測井を新たに設けるとともに、試験工事に用いた

観測井、揚水井についても定期的に水質を監視した。これらの観測井の配置を図

-5.15に示す。水質監視項目としては濁度、過マンガン酸カリ消費量を中心に適

宜選択した。

ii)一般部施工時の水質

工事着手前の水源井、揖水井の水質を表-5.5lこ示す。当然のことながら、いずれ

の項目も水道水基準を満足している o次に、工事中の各観測井の水質分析結果の

例を表-5.6(こ示す。BW-1を除く観測井では安定液の影響があらわれやすい濁度、

過マンガン酸カリ消費量に変化は見られないが、BW-lでは色度、濁度、過マンガ

ン酸カリ消費量が増大しており、特に色度、調度は水道水基準をやや上回る。こ

60

表-fJ.5工事騎手前の水質 i

水源井 掛水H

1'11 6.7 7.2

過マンガン政カリ消費砧叫/1 1.2 1.2

目制度 。 凶0.5

色皮 。カルシウム M18/1 26.7 29.5

凶塩来イオン叫11 16.4 14，7

ふ全議発設備物皿8/1 273 190

TOC I1g/1 :0.5

ECμS/c皿 270 215

・.* .5.6工事巾の観測}干の水質

. ~;'l ~:. 2 IlW 1 *i!水』よ;t悼

PII 6.'1 '/ . 1 6，7 5，8 ・8.ijι

治マンガン政カリ消貿易tIIg/l 2.. 6.4 5.8 10

制度 1.7 1.5 4，0 2

色度 。 3 自 E

カルシウム皿g/l 32.0 30.0 38.8 一-出議イオン叫/1 12，4 13.7 1，6 200i

回全滅発桟儲物町B/L . J 98 '111 195 500'

『 ; ECμS/c咽 259 198 '250 ' ・一'‘

の原因は不明であるが、B¥'-1の設置された場所がやや低く、雨水や工事排水が溜

まりやすかったためこれらの汚水が流入あるいは浸透したことも考えられた。

iii)水源井近接部を施工した際の水質

水源井に最も近接した部分の約20mの区聞を施工した際には、万全を期して揚

水を停止し、掘削溝と水顕井の閣の二本の観測井目によって水質を監視した。この

区聞の施工には約二カ月を要したが、この間観測井の水質には何の変化も見ら

れなかった。また、施工終了後の揖水再開の際には、当初若干の調度の上昇が見

られたものの、他の水質項目には特に変化は見られず、揖水が定常状態になると

揖水停止前と同様の水質に回復した。

6.おわりに

61

飲用を含む生活用水として地下水が利用されている地域の日量約5000tを揖水

する水顕井の極く近くで施工された地中連続壁工法における地下水水質の汚染

防止の事例を紹介した。ここでは次のような手法を用いて地下水汚染を防止し

た。すなわち一①逸泥防止能力の高~¥ Guar Gumゲルcop-りを採用した。②現場の

条件と近似する条件下での試験工事を行った。@多数の観測井を設けて水質変

化を監視した。④施工の際には、安定披の品質とくに粘度を入念に管理した。そ

の結果、水源井の水質を全く汚染することなく工事を終えることができた。この

事例は今後も予想される地下水の豊富な地域における地中連続壁工事の設計・

施工に大いに参考になるものと思われる。

62

‘巴，

.

も

。

質事三三吾巨 豆寵指定主主 λ、二E記長 Zこ主云 Eナる主主λ、究:b

長畏安佐支Eま去 0-=:>唇胃多量

第一章本研究の背景とねらい

1.はじめに

第一部第一章で述べたように、地盤の止水性、強度を向上させる工法のひとつ

として薬液注入手法は位置づけられ、その簡便さおよび適用範囲の広さによっ

て広く採用されている。本章では薬波注入工法の設計・施工の概要を述べ、本工

法の技術的課題を考察するとともに、本研究でとりあげる注入効果推定法に関

する既往の研究を紹介し、残された課題を明らかにする白

2.薬波注入工法の現況と課題叫 41

2. 1薬液注入工法の用途 42

注入工法には広義にはセメントミルク注入工法なども含まれ、岩盤への注入で

あるダムのカーテングラウトやコンソリデーショングラウトに用いられる。しか

し、本研究では狭義の注入工法である地盤注入工法すなわち薬液注入工法を考

え、現在一般的に用いられている水ガラスを主材とする薬液注入工法について

技術の現状を述べる o本工法は図-1.1に示すように、開削工法の場合の止水、底

盤のヒービング、ボイリングの防止やシールド工法における掘削切羽からの冨水、

土砂流出の防止および地上構造物の詑下・倒壊の防止などを目的とした地盤改

良に用いられている oこの工法は他の工法のような大掛かりな設備・装置を必

要としないため、狭い作業スペースでも施工が可能であり、また効果が早く現れ

るため緊急対策としても有効であるなどの理由から広く普及している。

2.2薬波注入工法における設計・施工の手順

本工法の計画・設計・施工は図-1.2

のようなフローに沿って行われる oまず、

地盤改良の目的を明確にすることに始

まり、改良すべき地盤の状態(土層構成

および連続性、改良対象土の粒度、透水

係数、地下水位など〉、施工条件(作業ス

ペースの広さ、周辺の建物の有無、地下水

利用の状況、改良対象部の深度など)、許

容される期間などを調査する。つぎに、

目的を達成するための地盤改良目標値

63

国-1.2注人工事のヲロ』

、

"，1，: !.U 1'1 I:tlニ，.: 11.5川

土留め不迎続問lの改良・戸縄問 (例) σ: 2-3111

底 ~~U:入の改良町聞(例〉

li-

-Aヤ

•

，，: 2..0-3.0m /，: 1.5"， 以上c: O.5m

地下水位下でi'?I!舵銅削を1fう場合の改良市liUII(例〉

、

-， a .-'

'1\'d r.illlll~1

河川断II-}jilll防護注入(巾口11ジ

ιールドの例〉

.嗣、.-'

I語"

、.、

、、、‘

‘、、、‘、、‘.

-副

V!

吻

u

，・3町内1

1

4

凪胴

U1

叶

EE吋リ

山 .Om-白

b: 1.0 n剛"程量1成主

和古田

ジ【ルドm辺地目躍を強化する防

躍注入 (r/Iロ!歪・ン-)レドのjJlj)

j/>J造物の支持j由自置を強化する

防護注入(中r:11塁手〆ールドの

例〕

H

-.. .. 4酔.

~

薬波注入工法の用途

64

岡田1.1

57 ， 9， 50 X 2. 000

を設定するとともに改良範囲を明確にする oこのように設定された目標を確実

かっ効率的に実現する注入工法、注入材料を選択し、対象土の間隙率および注入

材による間隙のてん充率から次式により注入率を設定する。

λ=n・α・(1+β〉・・・・・・・(1)

ここに、入:注入率(事〉

n:対象土の間隙率(思)

α:注入材による間隙てん充率

β:損失係数

(1)式により得られる注入率を注入対象土量に乗じることにより注入量が求め

られる o注入設計に用いられる n，α，βの例を表ー1.1+3に示す。

表-1.1各土質のてん充率、注入率(参考値)

1貨光ヰlc.t(1 ~.P)(%) il: 人中 11 • f[ ( 1 + fi )(信)

道水係数 Il n~京市土 質 N 他 it入n的)JII iI:人fI的1]11

(cm/s) (財) 注入村田IJII t1:人HI¥fiIJII~l化 11ソド 引Irl: 11: 11¥

一 一!脹栂 i庇系 95 l!l日 !帳 i削減系 013-.¥8 '¥;1-50 砂 ゆるい 4-10 101 45-50 ー-ーーー・・・岨回ーー-品.'・・+~--ー_.-

抱 j皮系 100 tf: 庇系 '15-50 一一一一

酪栂 i皮系 95 版制 j庇系 間.3-:l8.0中位の 10-30 100 35-40

溶液系 90 100 tfI il~ .f{，. :iI.5-30.0 3!i-11O

懸 i制j皮系 90 蝦 j剛被系 21.0-31.5 E匝 留 な 30-50 10-1 30-35

溶液系 90 95 w府系 27.0-31.5 23.日-33.3

砂 ゆるも、 4 -10 10-2 45-50 指摘系 90-05 的 Ir白系 .10.5-41β

質 中位の 10-30 10-2_10-3 40-45 " 90-92 11 30.0-41.4

土 締まった 30-50 10-3-10・4 35-40 " 80-85 11 28.ー0-~r-3-4-1-0e

10ーに10-5 懸栂 j夜系 40 !!! i削減系 24-30 枯 ゆる L、。-4 60-75 ._~ri

溶液系 45 出 il匝系 21-34 性 ._-

10-4_10-6 懸濁 j寵系 30 -一 舷制 i庇系 15-18 一

土 中位の 4-8 50-60 溶液系 30 前 i山系 15-18

一一腐 値 土 0-5 10-2-10-

懸 j錨j直系 60 限 il~ ir~ 系 42-54 70-日目

I容 j慌系 i'if 皮系 70・~!JO

注) 1. 土質調査結果.N悩.透*-係敵.11ft隙串が上裂のIi{分より拠なるJtJ合11. 1I1) ~~iヰiを悩先さL!'る。 I2. 間隙串が不明陪な場合はN随より推定する。3. til失乗数Pは0.1とした悩である.なお.pは現場r:l:入試峨のtli限定めるのがよい。.4. 注入目的の置要J.ftで服売中を考曲する。-5. 他の工法などで施工され乱されている場合11:lil'm光市を大きくするロ

設計された注入工法(工法、材料、注入率など)が妥当なものであり所期の地盤

改良が可能であることを本施工の前に確認する必要がある場合には原位置であ

らかじめ試験注入を行う。この場合、試験注入した地盤でボーリングを行い地盤

の強度や道水係数を調査し、注入前の値と比較することにより注入効果を確認

する。また、すでに対象地盤での施工実績が豊富な場合には試験注入を行わない

で本注入を行う。いずれの場合にも注入による地盤改良効果が十分であること

65

1

1

f

f入シlルグラウト

Lkirth九Tu.J

注入方式の種類

t.E入管の{持f北 i.t 入方式 ゲル化時1¥11 i¥:.人材のilA合方式

J)l 管 ロ プ ，'['，杭11! 廿 1.5・ン冨ツ 1・l)lザ λ トレーナー 〈数分J

二部作ダブルパヲプ2一. (波級10官分i〉 lシaット

多 R 管 二 m 'rf III 111 (政閥10砂抗以下〉 2y'岡 '7 ~

.f} m ザ!u m 間的+{翻 2 シ l + { 1 5 ・ン o '7 I 冨ツ‘ 1シ冒ツト

ー'“ー

-・人111:'.'

:，:'11む

γ." .:: .

.. .. ・.

一札附昨掛

川

11111111411111111

ケーシング

.. 司

1".¥

-目・・

l

，

i

・・・・1

・ー・・回目・ll

・

41

・・i

・

・・・l'ー・ー・・

1

・4

・1

・・・F

1

:

I

F

-

-

-

-

-

E

'

・・+1

・・・-----F114

，‘・i'P町

'

i

l

-

-

-

-

-v

・・・ih---......... ， ••••

4

司

1

・

表-1.2

. 、，

⑥注入I'-J'fr抑入，1.主人

@シール村光てん，ケーシング引此き

@注入外'i"d申入にン

庁〆‘

yン-

リか入

ボよグ

①

r.ID nlHL持Y(]) I'IIJ孔ドIJ~ÍI

ニ抵管ダプルバッカー注入方式による施工順序回

@

① 1次iIl水

(2) 2次注入

B

A・ 1匹t皆目ッド1ヒ入施工順序回

J~ノ問、(e) m 2ぇテップ注入(b)伐材z次注入

(身11ステ・yプ)

多置管復相ll!入方式の|捜念|濁

~ (n)附制 1次il!入U(I 1ステγプ)

入)•••

・1{

) ，

‘， l

ニ爪・汁Ilqrm:入)j:;I.:;!f1i1!入モニターの|白地例

入)--F・I

・-( {1¥)

C

D

!66

各註人工法の注入概念図図'-1.3

57，9， 50 x 2， 000

を確認しながら、次工程すなわち地盤掘削を行う o

2.3注入工法の施工法

注入は基本的には次の工程にしたがって行われる o

①ポーリング機械による削孔

②注入管のセット

③注入薬液の混合・調整

④注入薬液の圧入

これらの工程のうち①と②が同時に行われる場合もあり、また③と④が同時に

進む場合もある。現在普及している注入工法には表-1.2のようなものがあり、注

入材のゲルタイムによって工法が異なる。いくつかの工法について手順あるい

は薬液の混合方式を図-1.31こ示す。

2.4注入薬液の材料

注入薬液の開発は1886年にさかのぼると言われるが、実際に注入工法として施

工に用いられたのは1925年の JoostenCオランダ〉の特許によるものである。この

時の材料は水ガラス(ケイ酸ナトリウム)椿液を塩化カルシウムでゲル化させる

ものであった。以後、硬化剤は各種のものが開発されたが水ガラスを主材とする

ものが主流であり、我が固でも大正年聞から水ガラス系のものが用いられてき

た。水ガラス系の注入材の欠点といわれたシルト、細砂への浸透性の欠如を解決

した白が、アメリカで開発され、昭和30年代に我が国にも普及したアクリルアミ

ド系の注入材である。この注入材は粘性が水とほとんど変わらないため、極めて

すぐれた浸透性を有し、しかもゲル

化時閣の調節が容易であり、耐久性

にもすぐれていた。この材料の出現

に刺激されて、ほかにも尿素系やウ

レタン系などの高分子系注入材が

開発され、広く普及した口

ところが、1970年代になると高分

子系注入材の優れた性能を過信し

て無理な施工を行った結果、未反応

の注入材が周辺の井戸に入り地下

水を汚染する事態が発生し住民の

健康障害を招くに至った。このため

、建設省により『薬波注入工法によ

る建設工事の施工に関する暫定指

針J'"が通達され、これによって我

~- i.l~ガラス系

到しカリ呆

( t! チニト

曹謂型イt!jニトースラゲ

1::<ラナ一石灰

L石Wi"ー吾こう

f醒也反応剖

;苔思型{室君主主反応再l! j1 Jレカリ反応剖l;有栂反応胃l

[癌濁]!l 乙リカソ1しb7-ニト

3F?Jし，j]!J来{(ホずラ::Z，E!也日E司j

li寄躍型{ユリ力 ~nl" )1)し力リ

L!-リ力ソつ仏語橿f1早l

1;'"

図一1.4水ガラス系注入材の分類

67

が国では水ガラス系の注入薬液以外には使用することができなくなり、現在も

この状態が続いている oその後、水ガラス系注入材の改良が進み、現在では図ー1.

4+5に示すように各種のものが開発・実用化されるに至っている oこれらの註人

材は対象地盤、注入工法の種類、必要とされる地盤改良効果などに応じて選択さ

れている。

2.5注入工法の課題叫.1

薬液注入工法は簡便かっ即効性のある地盤改良法として広く普及し、特に最近

では施工法、注入材料の改良も著しい。しかし、この工法はなお多くの課題を残

しており、その代表的なものには次のようなものがある。

①地盤改良効果の確実性の不足

@注入材による地下水の汚染

@注入材からの溶出成分による地中構造物の劣化

④地盤改良効果の持続性あるいは注入材の耐久性の不足

①は注入材の地中での挙動が十分に予測できず、また注入した地盤の改良効果

を確認する適切な方法が確立されていないことに起因している oこのため、改良

を要する所に注入材が十分に浸透していなかったり、あるいは予想外の場所に

注入材が漏出しでも把握できず、その結果期待どおりの効果が得られないとい

う事態が発生する。このような現状を改善することは薬液注入工法の信頼性を

向上させるために不可欠と考えられる o

②および@は注入材料あるいはその培出成分による周辺への影響に関する事

項である。一応、前述の暫定指針によって地下水汚染の少ない水ガラス系の注入

材のみが使用され、また地下水水質の監視が義務づけられているが、より安全性

の高い材料の開発はなお必要である。また、地下のコンクリート構造物などへの

影響“については従来あまり問題にされていないが、注入材に含まれることの

ある硫酸根などは地下水に格出し、濃度によってはコンクリートを侵食するので

注意が必要であり何らかの対策が必要になるものと恩われる。

④は注入による地盤改良を現在のように一時的なものでなく、長期的あるいは

恒久的なものにするためにはネックとなる点である。この点が改良されれば注

入工法は信頼性の高い、より経済的な地盤改良法となろう。そのためには材料、

施工法、施工管理などの多岐にわたる改良が必要とされる o

3薬波注入工法における施工管理一効果確認の方法一

3.1効果確認の意義

いかなる施工法を採用するにせよ、施工が計画どおりに行われ設計で期待した

目標を達成していることを確認するための施工管理が必要がある。例えば、コン

68

クリートを打設する場合にはコンクリート作成プラントでセメント量や空気量が

測定され、現場でもスランプや空気量の試験が行われさらに圧縮強度試験のた

めの抜き取り検査が行われる。薬液注入工法の場合にも地盤改良効果を保証す

るためにはこのような施工管理が期待されるが、注入薬液の浸透および薬液の

硬化反応が地盤内の間隙で生じるため目視することができず試験のための試料

採取も思いどおりには行かない。また、たとえ試験をしても複雑な地盤構成の地

下の全体を代表しうるデータとはならない場合が多い。このため、実際には注入

の際の注入圧、注入した薬液の数量を記録して施工管理の一助としている。この

ため、注入工法は技術ではなく芸術であるとさえ言われている D

このような現状を脱却し薬液注入工法を職人芸から工学に発展させるには注

入効果を確認する手法の確立が不可欠であり、従来から各種の方法が検討され

ているが実用に供しうる手法は未だに見いだされていない。効果確認手法の開

発は実際上は次のような意義を有する o

①注入工法における品質保証(信頼性の向上)

@注入効果不良による事故の防止

③注入工法のコストダウン

④設計，施工の合理化

3.2注入効果の確認に閲する既往の研究日

薬披注入工法の効果を確認する方

法として実用化されているものお

よび提案されているものを表ー1.3

に示す。ここに示された方法のうち

、Bの削孔による方法は注入の後に

ポーリングを行って効果を確認する

ものであり、注入範囲内に多数のポ

ーリングをして各種の試験を行えば

確実な方法である。しかし、実際に

はポーリングおよび試験に要する費

用あるいは工期の制約があり、十分

に行える状態にはない。Cの掘返し

試験についても同様で、ある。したが

って、これらの方法は常時かっ数多

く行う試験ではなく、より簡便な効

果確認方法を補足する試験として

位置付けたほうがよいものと恩われる。

表-1.3薬波注入工法の効果の確認方法

い甲山田方

法

る

方

注

よ

法

る

方

に

方

よ

る

験

る

法

に

法

よ

IRt法

法

方

党

方

法

法

に

法

学

に

方

方

法

る

触

る

方

方

験

方

カ

験

る

方

よ

.

法

・

よ

る

る

成

る

る

拭

よ

世

よ

抗

る

に

方

立

に

よ

よ

形

よ

よ

}

に

口

に

抵

抗

よ

-

る

，

同

時

折

に

に

変

に

に

掴

尚

一

ー

を

比

怨

に

サ

よ

取

・

分

周

殴

匡

周

取

透

サ

υ探

究

気

設

一

に

採

覚

悟

検

拭

加

検

保

{

一

川

気

電

電

性

ν怯

料

視

機

気

入

内

径

料

水

ν

則

電

・

・

抑

ト

磁

政

・

・

電

貫

孔

孔

R透

ト

じ

ィ

ロ

ハ

品

ホ

イ

、

ロ

イ

ロ

ハ

ニ

イ

困

問

，1111111

、EEEEEElrEE14EEJt

，EEEd--ltrJEL

と

の

の

の

の

験

a

b

d

抗日

J

U

J

U

H

H

る

一

る

る

る

忠

克

探

保

原

傑

判

捕

を

肢

を

を

を

る

の

白

鳥

図

性

果

よ

験

世

田

』

限

定

範

特

効

に

粧

品

入

判

入

.

皮

ホ

孔

場

定

注

る

注

強

止

検

問

現

判

よ

拭

・

験

・

現

け

に

λリ

O

A

J

L

R

設

し

孔

h

u

h

い

返

内

非

削

姻

室

A

B

C

D

69

削孔をしない非破壊判定試験には表-1.3の A~こ示す各種のものが提案されている。これらはいずれも薬液の浸透範囲を探る方法であり、注入による地盤改良の

、程度を確認するものではなく間接的な方法といえる。したがって、試験結果と地

盤改良程度とを関連づける必要があり、このために先のBおよびCの試験と併用

することも考えられる。

ここに示した各種の方法の特徴を表←1.4U に整理して示す。ここでは、各方法

の精度、即時性、簡便さの観点から評価をしているが、即時性とは判定がどの時

点で行われるかに着目している。ー

般に、注入による地盤改良は本工事

に先だって行われ、本工事の時点に

は注入用の機材は撤去されること

が多い。したがって、効果判定の結

果、さらに補足注入が必要になった

場合には工事が後戻りすることに

なる。このため、効果判定の結果は

注入工事の最中あるいは直後に判

明することが望ましい。この点では

現在提案されている方法の大半が

即時性に乏しく改良の余地を残し

院先決 測定 19.理 M li 間 I置き 即時性 位合評価

iを It情硝 itt1:itn N帆t'~IÌj 比続的崎県 事強調先月l随時調量JJI

地位(i.J

l' 5 険制P 1ft. s ;a~ /u燭i童Jt

， ， • '

Ii. ~I 険制 背i患のl.iU 間続形H推定Il近距離1.5叫1内

， a 回結形状恨定

ている。

また、これらの方法による判定結

果から地盤改良効果(強度増大、止

比祇tt法 電気眠枕てλ千四1推定"1 電極的埋j主み • l担分の蛸.，，，<J，II が必要

電~\倫明I主人中に推

保It法 電~(I!院 fljU!同検:u 電概背鹿込定量I

R I檎補 M:.合本中*-庁予1注入で11

位制栂~直要 事|色調先mIlUMt

表-1.4注入効果判定法の評価

水性の向上など〉を推定するには、地盤内の注入材の分布(たとえばてん充率の

分布〉が定量的に把握できることが望ましいが、現状では閤難なものが多いo

4おわりに

広lt探H可

捜遺形状権定

乱用性乏い、

我が固における薬液注入工法の現状を概観し、注入材の耐久性の不足とともに

施工管理手法、とくに地盤改良効果の確認方法に適切なものがなく、これらが本

工法の発展のネックとなっていることを述べた。従来、開発あるいは提案されて

いる各種の確認方法についても三つの観点(精度、即時性、簡便さ〉から評価を加

え、さらに改良の余地があることが判明した。これらを本研究の立脚点として、

次章以降には、注入工法による地盤改良の実態、上にあげた三つの観点にたった

新しい注入効果判定法の検討・開発経過、工事現場への適用結果などを述べるロ

70

第二章注入地盤におけるてん充率の測定とその意義 4s，，5 o.. 51~5 :1

lはじめに

注入地盤における地盤改良効果は地盤中の注入材の分布状態に支配されるこ

とが推察される。したがって、地盤改良効果を確認する簡便な方法を開発するに

あたり、まず、注入材の分布を的確に把握することが先決であろう oこの方法に

ついても現状では適切なものはなく、このため注入土に含まれる注入材の測定

法について検討した。幸い、第一章に述べたように現在注入材として使用を許可

されているのは水ガラス系のものだけである。そこで、注入した水ガラス系注入

材に由来し、地盤改良に直接寄与する成分であるケイ酸に着目し、注入材含有量

の測定法を検討した。さらに、ここで確立された方法を室内実験で得た注入国結

体に適用し、注入材の分布状況を明らかにするとともに、注入による効果と薬液

の間隙てん充率との関係を検討した。

2土中の注入材含有量の測定法叫50

2.1原理

水ガラス系注入材は水ガラス(ケイ酸ナトリウム)を各種の硬化剤によってゲ

ル化または硬化させるもので、その反応は例えば次式のように表すことができ

るo

Na20・nSi02+ 2NaHC03 -ーー一) nSi02 + 2Na2C03 + H20

Na20・nSi02+ 2(CHO)2 + 3H20 ----) nSi02 + 2CH20H. COONa

Na20・nSi02+ Ca(OH)2 -ーー一) CaO・nSi02 + 2NaOH

反応によって生成するケイ酸(Si02)あるいはケイ酸カルシウムなどのゲルある

いは不溶性成分が土粒子の間隙を充填することにより土の強度や止水性が向上

することになる。したがって、注入土中の反応生成物の量を測定することができ

れば、その結果は注入による地盤改良効果と密接に関連すると恩われる。

きて、上に示した反応の生成物であるケイ酸などのゲルは非結晶性であるのに

対し、土中に多量に含まれるケイ酸は大半がケイ酸アルミニウムの形態の結晶

性である oしたがって、注入土の非結晶性のケイ酸を精度よく測定することがで

きれば、注入材含有量を求めることが可能であろう o

ところで、土の非結晶性ケイ酸(シリカ)の測定は土壇学の分野では、土の肥沃

度や生成過程を検討するために重要であり、い〈つかの測定方法があるが特に

Jackson • Hashimotoの方法 53が有名である。この方法は非結品性のケイ酸の水

中の祷解度がPHに支配され、PHが10.5以上では溶解度が著しく高くなること 54

71

に着目し、土試料をアルカリによって抽出するものである。

そこで、土をアルカりによって一定条件下で抽出し、抽出液のケイ酸を定量す

ーる方法を検討した。その際、この方法の成否を決める注入前の土で抽出されるシ

リカと注入材から抽出されるシリカの量に大きな差異があるかどうかを着眼点

とした。

2.2土および注入材の非結晶性シリカの定量

i )非結品性シリカの抽出

J ackson • Hashmoto法に準じニとあるいはホモゲルの混潤試料の一定量を取り、

10倍量のO.5N-NaOHを加えて混合したのち、ウォーターパス上に30分間放置して非

結晶性のシリカを抽出した。この方法によりホモゲル中のシリカの全量を抽出

しうることは後に述べる。なお、硬化剤がセメントやアルミン酸ソーダのように

金属イオンを含む場合にはシリカの抽出率が低下するので、アルカリ抽出に先

立って酸による抽出を行い金属イオンを除去した。

ii) シリカの定量

抽出液はろ過(東洋ろ紙NO.5Aによる〉した後、ろ液について原子吸光光度計に

よりシリカの定量を行った。

iii)土および注入材の非結晶性シリカ

各種の土および注入材の測定値を表-2.1に示す。土は各地の砂、砂れき、シルト、

火山反などと人工的に調整した標準砂(豊浦産)、ケイ砂を試料としているが、人

工的な砂では100mg!100g以下、沖積層の砂で150-300mg!10旬、洪積層の砂で200-

表-2.1 土および水ガラス系註人材の非結晶性シリカ含有盟

土 住人材

椋常砂〈盟捕鹿) 47 1 盟F.Jtftをカリウム 10011

けい砂 58 アルミン酸ソーダ 9600

川砂(鬼思川底) 222 硫離水素ナトリウム 8700

戸1I樹砂(東京) 230 エチレンカーポネート 9420

戸l'前砂(大阪) 210 グリオキザール 9300

洪制砂(東京) HO トリアセチン 10400・

供前砂(班京) 380 セメント 13050

シルト(東京〕 500 酸化マグネシウム他 9800

シルト(大阪) 480

砂れき(神戸) 150

砂れき(帯広) 82

火山灰(掠土) 910

単位はmg/l00g

72

400mg!100gである。おなじく沖積層の砂でも試料採取地点や深度によってかな

りのちがいが認められる oこの点は洪積層の砂やシルトでも同様である。なお、

測定した試料のなかで、は火山灰が最大の値を示す。

一方、水ガラス系注入材のホモゲル(硬化体〉については工事現場に出回ってい

る各種のものを供試した。これらは、いずれもJlS3号の水ガラスと硬化剤を反応

させたものであり、水ガラスの濃度は全体に対して25%としている。測定結果を

見ると、セメントを硬化材とするものを除いて、アルカリで抽出されるシリカの

濃度は8000-10000mg!100gの範囲にある。この値は用いた水ガラスに含まれるシ

リカの量にほぼ一致しており、ここで採用した測定法によって注入材中のシリ

カの全体を定量していることを示している oセメントを硬化剤とするものでは

他のものに比べて高い値を示しているが、この場合にはセメント自身にも非結

晶性シリカが含まれるので高い値を示すことになる。

土および注入材の非結晶性シリカを比較すると、砂や砂れきでは注入材の値の

1/100から 1/50程度の値であり、土と注入材の混合物とみなしうる注入土の非結

晶性シリカを測定すれば、その大半は注入材に由来すると考えてよいと恩われ

るo

2.3注入材含有量(てん充率)の計算

土中の注入材の含有量の表示の方法としては単位体積の土に含まれる注入材

の体積すなわち注入材含有率およびてん充率を求めるようにした。前者は注入

設計に用いられる注入率と対応する。計算は次式を用いて行った。

-ーーー

x/ r 1

y= x 100 ・・・・・・(1)

x/γ1 + (1-x)/ r 2

x=a/al -a2/al ・・・・・・・・・・・・・・・ (2)

α=y /n •• • ••• • ・・・・・ (3)

ここに、y:注入材含有率(耳〉

γ1 ，γ2 :注入材、土の比重

a:注入土の非結晶性シリカ (mg/100g)

a 1， a2 :注入材、注入前の土の非結晶性シリカ (mg/l00g)

α:てん充率

n:注入前の土の間隙率(思)

そこで、湿潤土(JI¥砂〉とホモゲル(有機系硬化剤による〉の混合物について非結

品性シリカを測定し(1).(2)の式を用いて注入材含有率を計算した結果を混合

したホモゲルの体積率に対してプロットしたロその結果は図-2.1に示すように、

ほぼ1:1の直線が得られる。この結果は、ここで提案した方法によって注入材含

73

有率あるいはてん充率を測定することが可能なことを示している o

60

~

I 堪-寵 .140，~

間-!4r: 相

~ .-< :出 20

20 40 60

ホモゲル体積率 s

図-2.1検量融

なお、この方法による注入材含有率あるいはてん充率の測定精度は次のような

要因によって決まる。

①シリカの抽出、抽出されたシリカの定量の精度

②(1)式のホモゲルおよび土の密度の精度

@ (2)式の注入前の土の間隙率の精度

これらの要因のうち①②については5%程度、@については10%程度の誤差と考え

られ、得られるてん充率の値はl時程度の誤差を示すと思われる。てん充率のこ

の程度の誤差は、例えばてん充率が50~の場合、プラスマイナス 7.5~の誤差であ

り、注入による地盤改良効果を論じる際には無視しうるといえる。

3 室内注入土における註入材の分布

3.1注入国結体の作成

i )供試材料

砂:川砂(鬼恐川)および標準砂〈豊浦産〉を用いた。それぞれの粒径分布を図-2.

2に示す。

注入材:懸濁型水ガラス系注入材(Lft)および無機溶液型水ガラス系注入材を

使用した。ゲJレタイムは硬化剤の量によって調節し、5秒から 31秒の範囲とした。

74

100

80

l2D

60

..0

叫時合同諸島

10 5 2 0.5 0.1 0.05 0.02 0.01

位t霊園間

図-2.2供試土の粒径分布

、、可唱 司

. ..

・"ト一両∞ー斗. ， .

砂.:.，

込L

-r!ご注入菅

一-

一一「ー寸一

2-凶

75

図-2.3注入装置

ii)注入装置

図-2.3~こ示すように、アクリル製の耐圧モールド(長さ :50cm. 径 :30cm)、定量ポ

ンプ、注入管(先端をストレーナー加工〉によって構成される。

iii)注入条件

注入は注入速度を一定として行った。また、砂は一定の間隙率になるように木

ヅチによって締め固め、あらかじめ水で飽和させている。注入の概要を表-2.2~こ

示す。

iv)固結状況

合計4個の固結体を作成した。図-2.4、表-2.2 ~こ示されるように、薬液が均一に

A.l A.3 C.8 D-12

図-2.4国結体のスケッチ

(上:側面，下:弘切断面)

表-2.2注入結果の概要

NO. A-l A-3 C-8 D-12

対~砂 川 砂 川砂 相t体砂 川 砂

間隙串 37.7% 37.1% 36.5% 37.6%

水ガラス水ガラス

注入村 震炭政ソーダ 1.eに同じ 左に同じ

}A化カリウムセメント

ゲルタイム 9.6干』 31.2秒 5.0秒 22.0秒

注入速度 2~/min 2Mmin 2!!/min 2Mmin

注入庄 l.lkg/cm2 1.2kg/Cm~ 1.9kg/cm2 6.0kg/cm2

注入量(VI) 1.創51.'.' 1.745 t 1.7凹ι 0.555 t

回総f;財布(V2) 6.4団 t 6.871 t 6.2凹4 2.338 t

悶結倍率(V2/VI) 3.91 3.95 3.70 4.22

実胞tt入串(VI/Vz) 自.5% 25.3% 27.0% 23.7%

間続状況 ホモゲル散在 均一皮透 脈 状 脈 有正

76

浸透しているのは川砂にゲルタイムがやや長い薬液を注入したA-3のケースであ

り、ほぽ球形の固結体が得られる Q ゲJレタイムが短い薬液を注入すると、固結体

の中にホモゲルの固まりや脈が見られる。また、懸濁型の注入材を注入した場合

iこは団結体の体積が小さく、太いホモゲルの脈が形成される。

3.2註入材の分布

2で述べた方法によって固結体およびその周辺の砂の注入材含有量を測定した。

結果はてん充率によって表示し、図-2.5にその分布を示す。当然ながら、いずれ

九、Eド A80 ト ~.-'-Þ_仏-0...・

同 I~こ主‘ 『か叫非土:静 In~~~\: ~，vl -'A主ふを企3F4、kLi 1-ー←ーもー0みえて 下{. .... U¥

， -D-1ぷr:f 、¥岳、

20 &¥....‘、¥'y r、--'-t¥¥ば

0， 151 ;10目

民入管からの町i雌(cm)

国一2.5固結体のてん充-率分布

0・ーム115

の場合も注入管の近くで最大のてん充率を示す。そのてん充率は均一な浸透が

生じたA-3で69.5%である。また、脈状注入の生じたC-8およびD-12では、この部分

のてん充率は100揮をこえる。一方、注入管から5cm前後離れた部分ではC-8を除き

50-60%のてん充率を示すのに対し、 C-8では 80~前後の値を示す。さらに、固結部

の外側の非固結部ではてん充率が溶液型で26%以下、懸濁型で15%以下となり、こ

れらの値は砂の固結化に必要な薬液てん充率を示唆している o

なお、各試験体における測定結果の総括表を表-2.31こ示す。ここにはてん充率

表-2.3 てん充事分布総括表・

試験問 A-1 A-3 C..8 ; D. 12・

闘陣中日書 37. 7 37. 1 36.5 37. 6 .

固桔部の間隙てん充端 α 市 '26.2-62.。 30.1-69.5 .27.4-100・ H.6--100

平均間隙てん克率 a% 43.5 52.3: 71. 5 50.8・

揖準偏差 σS 10.3 10.5. 22.7 28.2

変動係敢闘 σ/a 0.236 0.200 0.317 0.555・

77

の標準偏差および変動係数を示しているが、変動係数は浸透注入0)A-3で20%で

あるのに対し、脈状注入のC-8、D-12では31.8耳、55.4%とおおきくなる o

以上の測定結果は、ここで提案している化学分析による注入材含有量あるいは

薬液による間隙てん充率が砂の固結化の状担や注入による砂の強度あるいは止

水性の向上の程度を推定するうえで脊効であることを示唆している。

4てん充率と注入効果の関係 51，.52

4.1供試体の作成

固結体は3.1と同様に作成した。注入の翌日この団結体から各種の試験体(径:

5cm、長さ :10cm)を切り出した。用いた注入材は溶液型のもののみで、ゲルタイム

が5-10秒の瞬結タイプのものと 8-10分の緩結タイプのものとした。いずれの場

合も、水ガラス濃度が25%の薬液を標準とし固結体の薬液によるてん克率を制御

するために薬液を希釈して用いた。また、砂としてはけい砂(L6号〉および川砂を

用いた。

4.2試験項目と方法

i )一軸圧縮試験 土質工学会法 551こ準じてひずみ制御式で行った。

ii)三軸圧縮試験(UU) 側圧をO.5.1.0.2.0kgf/cm2とし、ひずみ制御式で行い、

粘着力および内部摩擦角を求めた。

iii)圧裂引っ張り試験 コンクリート分野で用いられている 118A1113の圧裂法

によって引っ掻り強度を求めた。試験法の概略を図-2.6に示す。

iv)透水試験 側面をゴムスリープでおおった試料を水中で加圧し、浸透水量を

測定した。加えた圧力はlkgf/cm2で、ある。試験の慨略を図-2.6に示す白

コンプレッサーへ

ゴムスリープ トt斗

(司庄裂引眼試験

ミクロビューレットへ

(1) ;垂水試験

図-2.6試験法の概略

78

v )注入材含有量

よって表示した。

4.3固結砂の物性

4.3.1強度特性

2で述べた化学分析による方法によって測定し、てん充率に

i )圧縮強度 固結砂(水ガラス :25%)の三軸圧縮試験の際の変形性状を図-2.7

iこ示す。図中には各側圧における応力・ひずみ曲線を示し、側圧ぜロが一軸圧縮

6.0

E 5.0 u 、、国

毛4.b

~ 3.0 制

32. 'm

1.01

(a)帰結ゲル

5 10 庄縮ひずみ(.) %

10.

5 1LBO

F6.0|

0.5 ~

15

.;:;: 4.0 ・.，

.剖

2.0

(b)詑結ゲル

2.0

5 10 圧縮ぴずみ(，)%

図-2.7三軸圧縮試験における応力・ひずみ曲掠

15

試験に相当する。一軸圧縮の場合には破壊ひずみが1%前後であるのに対し、三軸

圧縮では破壊ひずみが著しくおおきくなる。註人材が瞬結タイプのものでは、ピ

ークが見られず、緩結タイプのものでは、変曲点が二つ現れ二種類の応力・ひず

み曲線を合成したような形となる。緩結タイプではホモゲルの強度が高いため

砂の破壊とは別にホモゲルの破壊が明瞭に現れ破壊が二段階で生じたものであ

ろう。なお、緩結タイプの三軸圧縮における二つの変曲点は1%前後と 7%前後で見

られ、前者は一軸圧縮における破壊ひずみにほぼ一致する。強度関係の結果を表

-2.4~こ示すが、粘着力、内部摩擦角ともに緩結タイプで大きくなる傾向にある o

ii)引っ張り強度 圧裂引っ張り強度はO.25-0.46kgf/cm2k範囲にあり、三軸圧

縮試験による粘着力と近似した値を示す。この場合ももともとはぜロであった

と恩われるので、引っ張り強度はホモゲル自体の強度あるいは接集力に由来す

ると考えられる。

4.3.2止水性

川砂、けい砂の注入前の透水係数はそれぞれ2.3X10-2cm/sec、L6X10-2

cm/secであった。注入後の値は10・仁川-8cm/secの幅広い範囲に分布し、図-2.8

に示すように、注入材の種類、砂の種類によって分布範囲が異なる o特に、注入材

の差は顕著に影響し、瞬結ゲルでは緩結ゲルより高い透水係数を示す傾向にあ

79

、、，

表-2.4強度試験結果一覧

111 砂

崎結 a 結ー 圧縮強度 qukgf/ct 1.伺 1.回柚庄 碇壊ヒズミ c% 1.2 1.1 柑民

変形係位EIOkgf，.bi 118 310 験

tt三 祐部カ Ckgf/c:' 0.33 0.1-1.1 拍圧

内部摩磁角 4 34" -41'50' 42' 10' -49' ro' 投錨

庄裂~1張強度I1r kgf/c:' 0.45 日.46

注入附の問陳平 32.1%

り、またバラツキが大きく同ーの水ガラス

濃度でも試料採取位置によって100倍近い

差を生じる。このように大きなバラツキの

原因は注入材が部分的に脈状に浸透した

ことに起因すると思われ、脈が顕著な試料

では大きな透水係数となった。これに対し

、緩結ゲルでは値が比較的そろっており均

一な浸透が起こっていることを示してい

る。

4，4注入による改良効果とてん充率の関係

4，4，1強度との関係

てん充率は水ガラス濃度が25%の標準配

合の場合には瞬結ゲルで80~前後、緩結ゲ

ルで70%前後の値となった。水ガラス濃度

が低くなるとややてん充率が高くなるが

、土中の非結品性シリカからi標準配合の

注入材のてん充率として換算すると 20%か

ら80%まで幅広く分布するようになる。以

珪 砂

防 結 提 結

1.万 4.23

1.4 0.8

羽5 541

O.おー0.57 。お-0.70

34'20' -41'50' 41・50'-52・g

O.お

1O-J

10-1

sふl凶0ロ巳J

詰誕耳~吾

-占呼4 地10-6

10叶

10・E

0.46

37.5%

20 30 40

水庁ラスi~皮%

時相(111砂)

瞬結(日;砂)

50

図-2.8団結体の透水係数

後、てん充率としてはこの値すなわち標準配合の注入材に換算したてん充率を

用いる。強度とてん充率の関係を考察するに際し、注入材の影響を除外するため

固結砂の強度とホモゲルの強度の比(S/H)を求め、S/Hとてん充率の関係を図-2.

9に示した。図示したように、S/Hはてん充率の増加につれて増大し、両者の関係

はy=ax(a>O， b> 1)で示される。てん充率が0，4-0，5でS/Hが1.。を越え、すなわち砂

の強度がホモゲJレの強度をうわまわるよつになる oなお、強度の増加勾配はけい

80

砂のほうが大きく、瞬結ゲルと緩結ゲルの差は明瞭ではない。

0・/。/~O

00/

J

1116世40i

oH'v

\'-~凶;.:1"

o 9~

00

40

。。v=2.29xlll

r : 0.8~

0

2 ・/'0 .y •

• 00・ ./~o. .^~.・ o

../五

戸....--.‘ 00

1.01

-J，

n，M

ぞの

30' .，... <:'" u、

201

.0

o

U.4 O.b O.tl

てん充rCJtI:c u" 、，t

l

8

uu e

』t

u 4 ¥J.o Fん元1;l/配 C

1) ~

図-2.9強度比(S/H)とてん充率の関係

¥o

vE5LH?な、¥ーセー-6，-0

0てア勺コ瞬結.... 6， A- 0 、、

A. .~ ¥A

¥ぐJ¥グ蹴.... ~ヘ、4具、\A

句 、首、.、、丸川砂

-...・h 珪砂

図-2.10透水係数とてん充率の関係

脈状注入.......戸内-1，. - ~ ~

〆 I

，/' . .

/ ・ !、 j‘、，、.一一一..1 守・ーτ ./

00'-ー--

1.0 0.6 0.8 てん充湿度 C

o

O

ヘー、‘‘、.F

L

0.4 10-&

~ 10-5 IJ) 、、E U

緩い荏

話10-61

10-7

10-3

10-'

4.4.2透水係数との関係

固結砂の透水係数とてん充率の関係を

図-2.10に示す。瞬結ゲJレでは浸透注入と

脈状注入が生じるが、浸透注入ではてん充

率の増大につれて透水係数が低下するが

、脈状注入ではてん充率が100%でも透水係

数は10-"cm/secをうわまわることがあり

、十分な止水性が得られない。一方、緩結ゲ

ルではいずれも浸透注入であり、てん充率

の増大とともに透水係数が低下する o止水

性の目安とされる透水係数が10-5cm/sec

以下となるのに必要なてん充率は瞬結ゲ

ルの浸透注入の場合で50%前後、緩結ゲJレ

の場合ではデータが少ないがほぼ40%前後

と恩われる。脈状注入の場合には透水係数

はてん充率と関係なく比較的大きな値を

示す。これらの結果から止水性の確保が必

要な場合の注入は緩結ゲルの注入が望ま

しく、その際のてん充率は 40~以上が必要

81

であるといえよう。

4.4.3てん充率の範囲の意味

なお、一連の実験において注入材による間隙てん充串は浸透注入の場合でも最

大値で70%となり、間隙の全部を薬液によって置換するわけではないことが判明

した。これは、薬液注入における浸透現象が土中の間隙水を排除しつつ進行する

際に、排除されやすい水と排除されにくい水が存在することを示唆している o同

様な現象は地下水を揚水する場合にも見られ、揖水しうる水は間隙率に係数を

乗じたものとし、この係数を貯留係数とよんでいる oこの値は土の粒度などによっ

て異なるが、砂質土で0.6-0.8としている 580今回の実験によるてん充率はこの

貯留係数に近似している。

5おわりに

注入による地盤改良効果を確認する簡便な方法を開発するのに先立ち、地盤中

の注入材の分布を把握することが重要と考え、まず化学的手法を用いて非結品

性シリカを定量することにより注入材含有量を測定する方法を検討し、この方

法により注入土の測定が可能であり、精度もほぼ満足しうることを確認した。さ

らに、室内で作成した注入国結体についてこの方法によるてん充率と地盤改良

効果の関係を検討した。その結果、十分な地盤改良効果を得るのに必要なてん充

率は注入材によっても異なるが、ほぼ50%前後であることが判明した。今後は実

際の注入現場における注入材の分布を調査するとともに、その結果と地盤改良

効果との関係を明らかにする必要があろう。

82

第三章 注入地盤における注入材の分布と地盤改良効果 57，58(1)

一砂地盤の場合一

lはじめに

第二章では注入地盤における注入材の分布を土の化学分析によって調査する

方法の適用性を室内注入実験によって検討した。従来、注入地盤の注入材の分布

や浸透状態を定量的に把握する方法はなく川、唯一用いられているフェノ-)レフ

タレイシの発色を見る方法にしても注入材の有無を定性的に判定するのみであ

る。したがって、第二章で述べた方法が実際の注入地盤について適用できるなら、

その適用結果は適切な注入工法の設計、施工を行うのに有効に利用することも

可能であろう。特に、この方法では地盤改良効果を支配するてん充率を測定でき

るので、データの蓄積により的確な注入設計が可能になろう。そこで、注入を行っ

た砂地盤の現場にこの方法を適用し、注入材の分布を調査するとともに地盤改

良効果との関係について検討した。

2調査現場

2.1現場概要

調査を行ったのはいずれもシールド工法によって地下に横大状の構造物を構築

するもので、構造物は下水道の管路(現場8，D)、地下鉄の駅舎部(現場C)、共同溝(現

場A)などである oシールドの掘削径は2.8m-10mまで幅広く分布する。また、土被り

は現場A、Cでは30m前後、現場B、Dでは5m前後で、ある。現場A、Cでは水圧の高い洪積

層の止水が、一方、現場A、Cではルーズな沖積層の強度増加が課題となる。

2.2土質

各現場の土質柱状図を図-3.1に示す。シールド掘削の対象となる土層は現場A、cでは標準貫入試験のN値が20未満のゆるい沖積砂層である。現場B、DではN値が50

以上であるが透水係数は10-3cm/secのオーダーの洪積砂層を掘削対象とする。各

砂層の砂の粒径分布を図-3.2に示す。

2.3注入工事

注入工事の概要を衰-3.11こ示す。ここに表示したように、薬液注入工法を採用

した目的と用途は、掘削切羽の安定が十分に確保されない区閣の崩壊防止であ

り、地盤の強度および止水性の向上を期待Lているロ注入工法の種類はゲルタイ

ムの長い注入材を用いる二重管ダブルパッカー工法とゲルタイムが極度に短い

二重管瞬結工法を採用した。注入材はいずれも水ガラス系のものである。また、

設計注入率とは第一章の(1)式によって示されるもので、注入対象の土の体積に

83

H値 :

Oi5 0

1， おT，J

H値iN値I N値

Ol50

m幽

ふ度

・:探

: ， 0

‘r

ー:白U‘

••.

l現場DI

i 現場cl

図-3.1各現場の土質柱状図〈矢印は注入範囲)

一山一潔側一山一一一一切Jr

一一山一一一~一

令 120現場日

!現場A:

一一一一関…戸一JUuv……一一以…

i 30

.-nu

，tEinu--li--'iatt・

-唖

PRU

一

2 0!074

10

y11 o"]τ一一・O.5 -.__. -_....-r--~._-

!粒種 hml

詑人対量土の肱径分布

一ー一一一一，、.・

1100

1凶

器•60

百!分』串:

%

: 20

O. 0.011

40

園

J

・守・下

3

町l

84

国-3.2

調査現場の住人工事の概要

IF水道

表-3.1

D:

|地下鉄

|州HT周

c R A 現場

共同i梓JJJI団対!l

沖前砂制

謹F

肪進発

周

一

期

砂

一

初

前一

r

供一ルシ

1・Jti!土11{

河川柚断防壇

二重官瞬枯工法

シリカゾル系i(5 -J 5砂j

ご置官瞬柏工法

培液型踊同系

(~"l 5f:Þ)

二重官瞬桔工法

ダブルペッカ・工法

出液型陳情系 (2・5r.p)熔液型有機系 (50分)

道路横断防謹住人目的

シリカライザ，工法

シリカゾ.，!，系

(~O .50.$))

住人工怯

位人材

{ゲルタイム)

35.9% 20~ 38.~ ~O$ 設al・住人率

注入断面

. 時

:注入深度 6.6 -9. 6111 . 1127.0-39.&111. mH

nHW

RU --，.

aHU

角点U.; 33.0-~6. Orw

対する注入量の割合であるが、 20S-40~の範囲にある。注入は現場A、 Cでは路上か

ら行い、現場B、Dでは坑内からの水平注入、斜め注入によった。

3.調査方法

3.1注入材の分布

A現場ではシーJレドの発進立坑の中から鏡切りの直後に水平方向に採土管〈長さ

5cm、径 :5cm)をたたきこみプロック状の試料を採取したoまた、他の現場ではシー

ルド掘削の際に切羽からプロックサンプルを採取した。これらの試料は湿潤状

態で保存し化学分析に供した。

これらの試料について非結晶性シリカの含有量、問、電気伝導度を測定した。測

定方法は非結品性シリカについては前章で述べた方法、PH、電気伝導度は土質工

学会法によった。非結品性シリカの値からはてん充率を算出した。

3.2地盤改良効果

85

いずれの現場の場合もブロック試料を採取し、一軸圧縮試験を行った。試料の

大きさは径5cm、長さ 10cmを標準とし、土質試験法(土質工学会編〉に定めるひず

み制御式の試験によった。

また、止水性については、ブロックの透水試験および現場透水試験を行った。

なお、現場B、Dでは試験注入を行い、標準貫入試験も行っている。

4.調査結果

4.1注入地擦の状態

i )現場 A

鏡切りの際に現れた切羽は自立し、場所によっては水がにじみだしていたが、

湧水はなかった。薬液はほぼ均一に浸透していた。

現場 A

現場 C 現場 D

写真切羽の状態

86

ii)現場 B

この現場では注入場所によって注入工法を変え、二重管瞬結工法と二重管ダブ

ルパッカー工法を採用している。二重管瞬結工法の区間の切羽には薬液の固結し

たホモゲルの脈が縦横に走り、脈状注入が生じている o一方、二重管ダブルパッ

カー工法の区間では切羽の砂層にまんべんなく薬液が浸透し積水は全く認めら

れなかった。

iii)現場 C

ここでは三種の三重管瞬結工法を採用しているが、いずれの区間でもホモゲル

の脈が走り、脈は連続した長いものが多かった。圧気が十分に効いて切羽は脱水

状態を呈していた。

iv )現場 D

ここでもホモゲルの脈が見られるが、脈は細く連続性に乏しい。脈の密度は高

く、切羽の全体が細脈で強化されているようであり、浸透注入と脈状注入の両方

が庄じている。以上の各現場の切羽の写真をまとめて示す。

4.2注入材の分布

i )現場 A

化学分析結果6例を表-3.2に示す。 PHは 8.5~10.3の範囲に分布する o使用した

注入材は中性系のシリカゾルであるが注入土のPHは必ずしも中性とはなってい

ない。電気伝導度は1000-2000μS/cmで、注入前の300μS/cm前後に比べてかなり

高くなる。てん充率は6.7-100患の範囲にあり平均値は57.4%と他の現場に比べて

高い。また、標準偏差は24.時、変動係数は0.433であるo

ii)現場 B

化学分析結果の例を表-3.2に示す。PHは8.6-10.2の範囲に分布し、電気伝導度

は二重管瞬結工法で225-2000μS/cm、ダブルパッカー工法で1100-1700μS/cmと

なる oてん充率は瞬結工法で5.4-100耳、ダブルパッカー工法で4.5-88.2%に分布し、

平均値はそれぞれ32.1%、40.8%である oてん充率のばらつき(標準偏差〉は前者で

28.5%、後者で18.2%であり、ダブルパッカー工法の方が均一な浸透がなされてい

る。

iii)現場 c化学分析結果の例を表-3.2~こ示す。ここでは区闘を分けて三種類の二重管瞬結

工法を採用しており、注入材もそれぞれ異なっている。A工区では塩化カリウム

を硬化剤としているが、PHはアルカリ側を示し、てん充率は16-69%を示す。B工区

では中性系のシリカゾルを用いているが、PHが3.0-4.5の酸性を示す土が多く、

計画のような中性領域にはない。てん充率は3.7-83.5%と幅広く分布する。C工区

ではアルミン酸ソーダを硬化剤としているが、PHはアルカリ側の値を示し、てん

87

充率は24.3-78.4%の範囲にある。なお、この現場では非注入部の土のPHが4.0前

後と極めて低 ~'o これは、嫌気的状態にあった砂層が圧気シサレドの高圧空気の

1 吹き込みによって急速に酸化され、土に含まれた硫黄化合物が硫酸に変化した

ことによると恩われる oこのような事例は他の現場でも報告されている 680

iv)現場 D

化学分析結果の例を表-3.2に示す。ここでも二重管瞬結工法を採用し、注入材

は中性系のシリカゾルを用いている。PHは6.9-9.9の範囲にあり弱アルカリ性を

示す。電気伝導度は1000μS/cm'前後、てん充率は2-56%の範囲であり、平均値は37

5、標準偏差は18.問、変動係数は0.5である。

4.3地盤改良効果

現場Aでは切羽に径19mmのインナーロッドで掘削した穴からの濁水を測定した

が濁水量は5l/min以下であった。また、いくつかのプロックの一軸圧縮強度は2.

2-.4. 2Kgf / cm 2の範囲にあった。このため、切羽は完全に自立し、シャベJレでは掘

削ができずプレーカーでようやく掘削が可能な状態であった。

現場Bでは試験注入によって効果を確認している。図-3.31こ注入前後のH値の変

探度(m)

。ー

lY倍

--0-ー住人前 ;

4一瞬桔工法

探度(m)

0.;， r一一寸 1

ー@ーダブルパッカー工法

現場B

N値

10 2o 30 1，40

0..、住人前、守

現場D

図-3.3試験注入における住人前後のH値の変化町

88

50

....

表-3.2化学分析結果の例

現場 注入工法 てん充率15 pH 電気伝専鹿lμS/cm

A ダプJレパッカザ工法 38.4 8.7 900

84.0 9.7 1450

17.8 9. 7 1650

~2.3 g: 5 900

75.3 9.7 t560

B ダブルパッカ，工法 37. 1 10.0 1700

22.6 9.3 1100

73.6 10.2 1400

56.0 9.9 1700

6.5 8.6 1200

瞬結工法 42.3 9.2 1025

26.5 9.3 225 d

8.9 8.6 271

12.8 8.9 900

48.6 9.3 2030

c 瞬結工法 A区 73.7 9.5 1300

57. 0 8.5 850

39.4 10.5 1200 '

B区 3.7 3.0 890

83.5 4.2 460 J

53.2 3.4 1350

C区 36.2 9:.9 900

16.2 9.2 440

68.9 10.1 1750

D 瞬結工法 47.7 9.8 1230

10.5 8.0 920 -

56~1 9.9- 1260

52.5 9.7 1210

21. 5 6.9 1020

89 .

化を示すように、二重管瞬結工法で2-8の増大が、二重管ダブルパッカー工法で10

-20の増大が見られ、後者における効果が著しい。また、現場透水試験の結果でも

注入前に2. 1 X 10 -3 C m/ s e cのものが、瞬結工法で2.0X10田 "cm/sec、ダブルパッカ

ー工法で9.6X 10-5cm/secに低下し、両工法ともにほぼ満足しうる止水効果を示

す。一方、掘削切羽から採取したブロックの圧縮強度はO.5-2.2Kgf/cm2のものが

多かった。

現場Cでは掘削切羽の採取土の圧縮試験

のみを行ったが、いずれの工法の区間でも

O.1-1.8Kgf/cm2の範圏にあり、特に区聞に

よる差は認められなかったo

現場Dでは試験注入を行っている。その際

に得られた透水係数は注入前で5X 10・ 2

cm/secのものが注入後に6.1XIO同 "cm/sec

となった。また、N値は当初15前後のものが 3

25前後に増大した。さらに、掘削中に切羽かさ国

ら採取した試料の圧縮強度は0.5-1刷 /cmI

の値を示すものが大半であった。 迫

なお、いくつかの試料の一軸圧縮試験の

際の応力・ひずみ曲線を図-3.4に示す。

5.考察

3.0

目

-Ji--

+

2.0

1.0

5.1掘削切羽におけるてん充率の分布

各現場のてん充率の分布をヒストグラム

で図-3.51こ示す。また、てん充率分布の総

括表を表-3:31こ示す。各現場それぞれに特

徴のある分布を示すが、特に注入工法によ

る違いが明瞭に現れている oすなわち、現

場Cおよび二重管瞬結工法の現場Bでは、て

ん充率が20-40%に最大値を示すのに対し、二重管ダブルパッカー工法の現場Bお

よび現場Aではてん充率が高い方にずれ、1/3以上がてん充率カ~60%以上に分布す

るoまた、現場Dはこれらの中間に位置している oこれらの測定結果は切羽の観察

結果とも一致し、ホモゲJレの脈の少ない浸透注入ではてん充率が高く、太い脈の

多い脈状注入ではてん充率が低く、細い脈の多い場合にはこれらの中聞になる。

また、てん充率のばらつきを変動係数で示した場合、二重管ダブルパッカー工法

では0.44前後、二重管瞬結工法では0.5-0.887の範囲となり、前者でやや均一性

2 3 4

ひずみ量

5

国-3.4注入土の応力・ひずみ曲線

90

の高い注入が行われていることを示している o

i中(行-J14hEj;中F24法

:..:JH寸?寸?2???寸?f「「A!?掴!!;JUlドH川川f14ギ午吋じIバ-:_.'i止山:_.'i宇木-.'iネホ;Iじ

lU|[:同l同?ji止淵ljほ調;f羽2問2:JjJ:jjl((l(」:;j:j::;;j1::;j1;:iJ;i|ilii:1j肌リ山川肌l山叫lt;(llV日川じ;~\n司同凶;;!)1:1|同問砂.目防J:川!川川川 7 i l円H

: II/l v1 [..1 r/1 k:j • .J!d!I.I!I.III{G，jJEI J I )

: Q • !…門hit-ii!|!??之立iia:?;oral-11ML1141!jo;4!7111

n

15

.10

80

-.

.図-3.5各現場のてん克率分布

現場 工法 試科教

A ダブルパッカーエ法 33

ダ-プルパッカー工法

瞬桔工法

瞬結工法

瞬結工法

山一山

変差問一川

表-3.3各現場のてん克率分布総括衰

吋一山

範囲

6.7-100

0.446 18.2 40.8 4.5-88.2 24 B

0.887 28.3 32.1 5.4-100 32

0.640

0.500

26.6 41. 5 3、7-83.530 c

ところで、注入工法の設計を行う場合、第一章で述べたように土の間隙のてん

充率を設定する。この設計上のてん充率は、表-1.1"3に示したように砂質土では

80-90';の値を採用することが多い。しかし、ここで得られたように、土質および

注入工法の種類によって異なるものの、てん充率の平均値はこれほど高くはな

く、せいぜい5時前後である。このように低い値となるのは、薬液が注入予定範囲

に限定されず、限定註入が可能といわれる二重管工法でさえ、かなりの部分が予

定範囲の外へ逸失していることを示している。これは、注入薬液による間隙水の

排除が不十分なためと恩われ、現在の注入速度(1O-151/mi n)より低い速度で注

入することが必要であることを示唆している D いずれにせよ、注入による地盤改

良程度を予測する場合、てん充率が50~程度の土の強度あるいは止水性しか期待

できないと考えたほうがよいと思われる。なお、第二章で述べたように、住人に

よる効果はてん充率が40-50揮を越えた所で顕著になるので、現場におけるてん

91

18.5 37. 0 2.0・・66.025 D

充串は必ずしも高くないにもかかわらず、かなりの効果が現れているものと思

われる o

ところで、注入材が従来考えられている程には間隙を充填しない理由は次のよ

うに推察される。すなわち、地盤の間隙は一般に地下水によって飽和されている

が、この地下水は容易に流動する部分とそうでない部分とで構成されることが

判明している。地下水を揖水する立場からは間隙率のうち前者の水で満たされ

た間隙を有効間隙率と呼んでいる自由。この有効間隙率は沖積砂層では15-20$、洪

積砂層で30%といわれる。これらの数値の全間隙率に対する割合は、それぞれ50%

前後、80%前後である。注入材の浸透も基本的には地下水の流動と同様と考えら

れるので、間隙のてん充率が必ずしも大きくならないのであろう。

5.2地盤改良効果とてん充率の関係

切羽のブロックについて行った強度試験の結果とてん充率を図-3.61こプロッ

トした。図中、現場Bのデータは二重管ダブルパッカ『工法についてのものである o

この図によれば、各現場とも強度とてん充率はばらつきはあるものの、直線関係

で示すことができる。洪積層の現場

A、Cではてん充率が20%未満の砂の

強度がないが、てん充率がぜロの場

合にも0.5-1.0Kgf/cm2の強度があ

るように思われる。また、沖積層の

現場B、Dではてん充率が30%未満で

は全く強度を示さない。このように

同じてん充率でも注入される砂の

種類によって強度が異なるo

一方、それぞれの直線の勾配も二

つのグ)}，--プに別れる oすなわち、現

場A、Bは現場C、DIこ比べて勾配が大

きい。これは注入材(ホモゲル〉自身

の強度の差に由来すると考えられる。

すなわち、前者ではホモゲJレ強度の

大きな硬化剤を用いており、第二章

で述べたように、同じてん充率であ

ればホモゲル強度の大きな注入材

によるもの強度が大きくなる。

これらの結果は注入地盤の強度は

注入前の砂の種類(締まり具合ある

foil//f

〆

O/Q/

ノ

〈

.JqI山F

・a'

d

d

'

/

唱

a

y

/

/

心

、

〆

/

'

y

，

9Jノ/

/

O

/

/

I

/

t

b

@

J

'

J

ノノ

J'/

a司』岨

J'・〆

，，FF

h

t

'

-刀川

la--

4.0

制眉

U¥』凶同制部梅田審|

』

4

!

•

'

j

i

-

-

l

i

l

i

-

-

-

•

92

80 ! 4 0 .60

(てん克率軍

幽-3.6強度とてん克ヰtの関係

いは強度〉とホモゲlレの強度およびてん充率によって決まることを示している。

なお、強度増大に必要なてん充率は洪積層で20%以上、沖積層で30%以上であり、

第二章の室内実験の結果の40%前後以上に比べてかなり低くても効果を発揮す

る。

なお、現場8の瞬結工法の区間および現場C、Dの一部区閣の切羽で強度不良ある

いは漏水が発生した。その際に土を採取しててん充率を測定したが、いずれも

10%以下の値を示した。

5.3注入管からのてん充率の分布

一般に、薬液の地中での挙動は次の3タイプに分類される 810

①浸透註入(penetra t i on)

②割裂注入Cfracturing)

③境界注入Croofing)

これらのうち、砂地盤で発生するのは①②であり、①では注入材が注入管から同

心円状あるいは球状に分布するといわれ、このような浸透が上下方向あるいは

水平方向に連続して地盤を均一に改良すると仮定している oそこで、この仮定が

実際の注入地盤でも成り立

っているかどうかをてん充

率の分布状態によって検討てん充率引

100 : 0-0

80

60

40

20

目てん克率指

J 1 00

ダブルパッカー工法

瞬結工法:80

現場B

-60

あ2'0

-0-A区

--{t--B区.

現場U

。 20 ，40 60 0 10 20

した。図-3.7に瞬結工法およ

びダブ〕レパッカー工法におけ

るてん充率の注入管からの

分布を示した。ダブルパッカ

ー工法では注入管のごく近く

で最大のてん充率を示すが、

注入管から 50cm離れても 30%

前後の植を維持しており、従

来言われる浸透形式に近い

といえる oところが、瞬結工

法の場合にはてん充率は注

入管からの距離とは無関係

に分布している。そこで¥こ

の場合にはホモゲJレの脈を

中心にしたてん充率の分布

を見たところ、脈から 10cm程

度の範囲に薬液が浸透して

1 注入管からの距雌叩 ! 脈からの距離 cm

!図-3.7注入管、脈の付近のてん克準の分市

93

ι

Td 0' 。H 電気伝導度μSI叩 電気伝導度μS/c圃O

:11 O O 。!800rO11 1800

i現場A 現場B O 現場A00 現場自 O O

O O 1 O O O O O

o 00 ，. 1b 01 。 HOOト O 00 O ] o. 1400

: O 。O O O 。O

も 00 00 O O O

4

' 9.~6' ~O 8

o 100目 O

8 O o . 0 。。 O

O 82b∞ O l t 0， 。

18 O s 600 600 1 。7E E 7 I E '200 I J山|笠

20 ' ~O ・ 60 80 20 '40 60 80 20 '40 60 80‘ 20 40 B由 801

pll pll 電気伝導度μS/c.にD

lHl醐ー}11 O ~

現場C 現場p00

現場D O O G 00 O

1400 O

1400 lDr 0 ]0 O O O o 0 000

. O O o 0

もO O 00

O O 品。♂ f 8 O 1000 .0

回9. Q 1000 匂 O

O 00 O • O O

O O

O O

jO o

~8 卜 。 O 600 O 8. 600

O • 。 雪、・ O •• • 。' O O

j 7l 7 200 200 ム 20・ 40， 60 80 20 40， 60， 80: 20 '40 60 f80・ 20 40 60 80

てん車率1. てん克率軍 てん充率S てん充E幹事:

回-3.8注入土のpHとてん充$ 国-3.9注入土の電気伝導度キτlv充率.

いる。すなわち、瞬結工法の場合には注入管を中心に脈が発生し、この脈から薬

液が浸透していることになり典型的な割裂注入であるといえる oしたがって、こ

の工法によって地盤を均一に改良するためには脈を四方八方に密度高く発生さ

せることが必要であるといえよう。

5.4 PH、電気伝導度とてん充率の関係

ここで述べてきたように、注入地盤の薬液による間隙のてん充率を測定するこ

とは注入による地盤改良効果を推定あるいは管理するうえで有効である。しか

し、この方法は化学分析を伴うため現場で簡便に採用しうる方法とはいいがた

いoそこで、てん充率の測定にかわる簡便な方法によりてん充率を推定できれば

施工管理のうえでおおいにプラスになると考え、比較的簡便なPHおよび電気伝

導度による方法の可能性を検討した。

図-3.81こPHとてん充率の関係を示す。これによれば、シリカゾルを用いた現場A、

DではPHとてん充率には一定の関係は見られない。現場Bでは一応の相関性が見

られるが、ぱらつきが大きく PHから推定されるてん充率には20・-30%の誤差を伴

い、実用に耐えうる精度とはいいがたい。現場Cでも、一応の相関性を示すのは注

入材Aの場合のみであり、ここでも、PHから判定しうるのは注入材の有無程度と

考えられる o

図-3.9には電気伝導度をてん充率に対してプロットした。いずれの現場でも両

者にはとくに一定の関係は認められない。強いていえば、シリカゾル系の薬液で

ない場合、注入前の土では電気伝導度が200μS/cmで‘あるのに対し、多少たりと

も注入材が含まれる土では電気伝導度が500-2000μS/cmの範聞になることであ

ろう。

以上の結果によれば、PHあるいは電気伝導度によっててん充率の概略値を推定

することは困難であり"}jIJの簡便法を検討する必要がある。

6.おわりに

前章で述べた土の非結品性シリカを定量することによる薬液てん充率の測定

法を注入による地盤改良を行った砂地盤に適用した。その結果、現場におけるて

ん充率の分布の実態が定量的に明らかになった。この種の調査はこれまで適当

な方法がないため全く行われておらず、設計の際のてん充率の設定も根拠が明

確ではなかった。今回の調査の結果、てん充率の分布は採用する注入工法によっ

て異なり、均一性の高い浸透註入が可能な二重管ダブルパッカー工法においても、

てん充率は設計に用いている値よりかなり低く、5眼前後であることが判明した。

一方、二重管瞬結工法ではてん充率のばらつきの多い脈状注入が支配的であり、

効果的な注入を行うためには脈の密度を高くする必要がある oいずれの註入工

95

法においても注入材は注入予定範囲の外へかなり逸失しており、限定住人が行

われているとは言いがたい。

また、注入による地盤改良効果とてん充率の関係を検討した結果、強度は注入

前の砂の状態、ホモゲJレの強度、てん充率などに支配されることが判明した。さ

らに、簡便法としてのPHあるいは電気伝導度によるてん充率の推定は困難で、あ

り、これらの手法はごく定性的な用途に限定すべきであることも判明したロ

以上の結果はごく限られた東京の沖積層および洪積層の砂に関する知見であ

り、現時点で一般化することはできない。今後さらに各種の地盤につ，いてデータ

の蓄積を図るとともに、より簡便なてん充率の推定方法について検討する必要

があろう。

.・.

96

.

S2，83.St

第四章 住入地盤における注入材の分布と地盤改良効果 (2)

一一帯水性砂喋地盤の場合一一

1 .はじめに

薬液住入工法による地盤改良では柱入効果の予割方法あるいは判定怯の確立が切

望されており、そのtめの研究が各方面で行なわれているが、実用に耐えうるもの

はいまだ確立されていない。このため、薬鞭柱入の計画、設計する際には現地地盤

で試験柱入を行ない、適正な住入率、材料の決定、注入効果の確認などを行なって

いる。著者~i柱入工法の設計、施工管理をより適切なものにするためには地盤内の

住入材の分布を把握する必要があると考え、化学的手法による住入材分布の調査怯

57.58 を開発し、いくつかの適用例を報告している。先頃、帯水性砂礎屠のシールド掴削

の補助工法として二重管ダブルパッカー工法による全断面薬鞭柱入工法が採用さ

れ、効果確認のための試験柱入とこれにもとづく本註入による地盤改良が行なわ

れ、工事は成功裏に終了した.この工事では試験柱入の際に従来から採用されてい

る現場透水試験、標準貫入試験だけでなく、原位置引壷り試験や固結体の掘り出し

による固結率の測定、注入材分布の調査などを行ない、これらの結果を本柱入に反

映されている.モして、 ν-)レド掘削の段階でほ定期的に切羽の住入材の合有量、

すなわちてん充率を計測し、住入効果が不良の際の対策立案の参考にした.この事

例は、砂喋屠への二重管ダブルパッカー工法の適用を計画する際に有益な示唆を与

えていると思われるので以下に紹介する.

2.工事概要

2.1. v-)レド工事

工事は兵庫県揖保川流域下水道の管渠築造工事であり、一次覆工は無気圧・手

掘り式のv-)レド工法により行なわれる o v-)レド掘削の規模l士径2.64m、延長

593血であり、土被りは13.5......14.5皿である.この工事では掘削対象が帯水性砂

礁のため止水性確保を主目的kした薬鞭注入工法による地盤改良が計画された.

97

2.2. 土質

工事区域は兵庫県姫路市揖保川河口に位置し、その土質構成は図-4.1に示すよ

うに、沖積層l土砂層‘ v)レト層、砂礁屠で構成され、 v-)レド掘削対象はすべて

N値ー

5-6

80

"If細砂 5-1s

加害60

‘砂混りシルト 1-5 寧分 40

結土質砂磁 11-50以上

砂ll: 36-50以よlQ

位盛岡

図-4.1土質桂状図と砂離の粒径分布

沖積砂礁屠である.この砂喋屠lま細粒分が少なし透水係数は10-2C薗/secのオ-

a ダーであり、かつ被圧滞水層を形成しているため崩壊性が大きい.そ乙で、 Uー

Jレド掘削を安全に行なうために透水係数をlO-5c./secのオーダーまで低下させ、

また、切羽を自立しうる程度に強化することが改良目標とされる.

3 .試験住入

3.1. 調査計画

試験住入怯発進竪坑予定地で行なわれ*-.0その際、柱入区を柱入薬鞭の種類

(施工会社〉によって二分し、 A、Bプロックとし、さらに住入深度GL-11.5

皿......11.5皿を二分し、上部、下部とでCBの註入率を変えている.

試験で設定した柱入率を衰-4.1に示す。

調査、試験の項目は各施工段階

追って放のようなものを採用した.

A -rロ ~I タ B -r ロマ タ

CB ヨンソりダーSG CB RSG-]，{

上部 5% 23.6% 15% 国 .6%

下郡 109百 23.6% 10% 担 .6%

表-4.1設定注入率

98

(1)住入作業中

注入圧力、住入量(流量〉、

観測井水の pH、COD

(2)住入作業後(掘削前)

現場透水試験、標準貫入試験、観測井の水質

(3)竪坑掘削時

原位置引張り試験、一軸圧縮試験、簡易通水試験、固結率、てん充率測定。

乙のうち、原位置引張り試験は検出の図-4:.3に示すように、切渠を支点とし

てチェ-~ブロックで径30"'"4:0CIIの園結体を引張り、最大荷重と供試体の自重と

の差を求め、引張り強度を計算した。ま士、一軸圧縮試験も径30.....40c.の供試体

について行なった.固結率比国結体積を実測し、これと住入薬糠量の比で表示し

た.てん充率l士試料土の化学分析によって得た柱入材合有量から計算によって求

めている.

3.2. 住入経過

図-4.2に示すように各ブロック

12末の注入孔を千鳥状に配置し、

注入削孔、':/-)レドグラウト

(C B)の充てん、養生、 CBに

よる一次住入、溶液型注入材によ

る二次住入の順で作業構鞭型を行

なっ士。注入速度比10且/lIinとし

33.3clIの 1ステップとして18

ステップ、 33.3を連続的にステップ

アップする方式で住入した。注入圧

は一次注入で1.5kgf/cnf、二次注入

で広範囲に分布した.これは':/-)レ

グラウトの厚さ、華生日数、一次柱

入のCBの強度のバラツキなどを反

映するものと思われる.

99

- 邑入孔

@ 問盗ポー1)ング位置

04E棚醐採取位置

図--4.2 詰駄注入平副位l

住入時の観測井〈注入位置から最接近距離15皿，合計 4本〉の水質変化はほと

んど見られなかった。すなわち、桟層地下水の pH、CODはそれぞれ7.3，..，，7.

4、U.5......18. 2ppm、砂礁層内の地下水は7.5~7.7 、 7.8 -8. S pp園、の範囲

にあり、住入前の水質に比べて有意な変化は詔られなかった.

3.3. 住入効果

柱入効果試験のうち、掘削前のものは住入後3日以後に、揖削時のものは住入

後30......45日に行なった.これらの結果は衰-40.2に一括して示す。

止水効果は住入前に10-2CII/

secのオーダーの透水係数が透

のオーダーの透水係教が注入後

には10-5cII/secあるいtま10-1CII

/secのオーダーとなり充分に認

められる.ポーりングによる透

水試験は各部3箇所ずつ、合計

1 2箇所で 回復怯によって行

試験項直

注 入 前透水係数 ポーリンタ法

cm/sec 簡易試験法

平均 注 入

N11直 注 入

一軸圧縮強度目ti/m:

引張り強度 tC/m.2

Aプロック B ・7冒ック

上部 下部 よ 部 下部

1. 6X lO-~ 3.5XlO-l

1.7XIO-5 4.8XI0-5 8.2xlO-5 6.2XIo-5

1.7xIO-S 4.6XI0-6 5.5XIo-5 2.8XIO'"

39 86 21 44

153 169 86 133

6.8 2.3 4.4 5.8

O.酉 0.5 0..46 0.15

なったが、 A、'Bプロックと 表~4.2 注入効果一覧表

もに上部で 1箇所ずつ止水効果の不充分な値が得られている.ζれらは共に端部

で得られ士値であり、注入範囲を代表する値とは思われず、大多数のデータが示

す10・5cII/secのオーダーが注入範囲の透水係教といえよう.なお、簡易透水試験

は掘削時に固結部に探さ40c園前後の穴を掘り、住水試験を行なったものであるが

、ー桁低い値が得られている.これは、ボーリング怯では回復接、簡易試験怯で

l土佐水誌で行なっているが、一般に後者で目づまりの影響によって小さな値が得

られるといわれており、今回の試験でも簡易試験の際の孔内水はかなり濁りが残

留しており、この影響比無視できない.

強化効果のうち、 N値については平均値が柱入前に比べて 2......4倍に増大して

いる.玉石混りの砂喋屠のN値については必ずしも信頼性比高くないが、このよ

うなN値の増大は充分な強化効果を示すものと考えてよい.また、一軸圧縮強度

比2.3...... 8.8 t f /nfの範囲であり、 N値から考えて著しく低〈、また掘削時の供試

体の整形にプレーカーを用いらなけれぽならなかったことを考えてもこの値比低

い。これは砂喋への薬鞭の摂透に不均一性があり、同一供試体内でも固結程度に

100

差があるため、試験の際には弱い所で破壊が先行する。その結果、一軸圧縮試験

は予想外に小さな値となっており、これは住入地盤の圧縮強度を過小に評価して

いると思われる。さらに、引張り強度怯O.5tf/nf以下と著しく低い.引張り試験

の際のひずみ曲織を図-(.3に示しているように、引張りの過程で時々引彊り力が

低下し、局部的に破壊が進行すると

とを示唆している。そして、乙の引 制

張り力を供試体の全断面積で除して

いるたんれに極めて小さな値となっ

ていると思われる.

したがって、当現場の地盤のよう

に不均一な地盤に、引張り試験を適

用するには改良の余地を残している

いえよう.

jjl

張

150

力 1∞kgf

以上、止水効果、強化効果ともに 50

各住入区聞に共通した差異は認めら

れず、 CBの住入率の差ほ住入効果

には踊薯な差をもたらしていないと

千品ーンブロマタ

+

0.5 1.0 1~5 2-:0 2.5 3.0 奮位圃

考えられる. 国二4.3 51'張り詰験方法と試験結果

3.4. 固結効果

竪坑の掘削時に薬曜の固結状視を調査した.調査は3固に分けて行ない、第5

次掘削に 1回目、第6故掘削に 2回目、第7次掘削に 3回目の調査を行なってい

る.住入区聞に入ると小型プルトーザーのみによく掘削が困難となり、ブレーカ

ーを用いて砂蝶をほぐしながら掘削するようになった。そこで、高さ50cII程度に

自立する範囲を掘り残し固結範囲とした.このようにして求めt固結範囲は国-4

.4に示すように、 Aプロックでは上部で固結面積が小さく、下部で大きくなるに

に対し、 Bブロックでは上部、下部の差が見られない.

101

tdl因調査 病2回調査 第3臨調査

Aプロック

Bプロザク

⑧醐郎 @半岡鵠節

図-4.4掘削時の間結範囲

これらの値を用いて求めた固結体積を註入薬漉量で除して得た固結率は衰-(.3に

示すように CBの注入率が5%のAプロ

ックの上部で低くなる.次に、国結範囲

から外周への薬液の畏透扶況を示す薬鞭

てん充率の・分布を図-4.5に示すe てん充

は上部すなわち 5次掘削では柱入孔の付

近では80%前後のものが柱入孔から離れ

るにつれて急激に低下するのに対し、下

部 (7次掘削〉では柱入孔から211腫れて

も 40~ 前後の値であり、広い範囲に比較

的均一に薬鞭が分布する。各区の囲結範

囲の平均てん充率を表-4.3に示している

が、三重管ダブルパッカー工法でもてん

充率にはかなりバラツキがあることを考

慮する必要がある。

3.5. 本柱入への反映

試験住入の結果、二重管ダブルパッ

カー工法によって当現場の砂喋屠lま目標

の10-'cm/secのオーダーの透水係数まで

低下させることが可能であり、強化効果

Aブロ・yク Bプロ';.タ測定項目

上甑 下部 上都 下部

回 結 率 2.57 3.62 3.6l 3.53

平均てん充率% 53.1 44.1 57.2 51.0

表-4.3 固結状混一覧表

Aプロック Bプロ・yク

100

n

u

n

u

n

u

n

u

oO

円

b

a

唱

の

五

てん克車%

5次描削¥1-(第l回調査)

80

50 1∞150 200 50 100 150 200

7次掴削(ttl3回調査)

内

U

A

U

A

U

F

D

a

4

n

&

No.12

50 1∞150 200 50 100 150 200 誌入孔からの距離明

堕二ι1掘削時の注入材の分布

102

についても N値および竪坑掘削抵抗から

判断して充分と考えられる。検討した一次註入 CCB)の住入率の差異は薬壊の

固結率の差として現われ、 CBが10%以上ならば3.5前後の固結率となることが

判明した。そこで、本柱入でCBを10%、溶液を23.8%の注入事を採用すること

にした.

次に、住入地盤の住入効果は図-4.8に示すようにおおまかな傾向として地盤内

の薬液てん充率に支配されている。図-4.6(1)本柱入部の値もプロットしている

が透水係数が10-5cm/secの

オーダーを安定して確保す

るにはてん充率が50%以上

を必要とする.また、図

-4.8(2)の固結程度もてん

充率が50%以上では大半が

固結している.したがって、

住入範囲内がてん充率で50%

以上となるように注入する

必要があり、"./-)レド掘削の

際には掘削切羽の土砂につい

て薬糠てん充率を定期的に測定、

刀

C

1

J

E

遣水係政的

10・4

10-5

10'" 10 20 30 .0 50 60 70

てん宏事%

(l);量水係書t

Eコ ~þ悶緒

lZ2l回結

10

2

図-4.6注入効果とてん充平の関係

チェックすることにした.

なお、当初計画では本注入の住入断面は切羽部には註入せず、この周囲に住入

することになっていた。これほ薬液の寝透が1m以上に及び切羽の側部、上部に住

入した薬液が寝透するととを期待している.試験住入の結果でも図-4.5に示され

るように、慢透範囲怯2・に及んでいる.したがって、当初計画の住入断面でも切

羽での柱入効果''1充分に期待しうると判断した.

4. . "./ -)レド掘進部の地盤改良効果

4.1. 柱入工事

管路部の注入比試験柱入の結果を踏まえ、住入事はCBI0%、溶鞭23.6%と

し、全区間を二区に分け、 A区でコンYりyダー SG、B区でRSG-IVを溶

液柱入材として使用した.住入断面は図-4.7に示すタイプとし、施工手順などは

103

試験柱入と同様としたが、~-)レグラウトの養生

日教は 2日以上とした。注入圧は図-4.8に例示す

ように、試験住入の場合と同様にバラツキが大き

し特に二次住入の変動範囲が大きい.注入圧と

ステップとの関係も一様でなし下部で高くなる

孔や途中で高い圧力になる孔がある。周辺の観測

井の水質はpH;が7.S~7.7 、 CODが7.8 ......8.7

pplllの範囲で住入前の値と変らなかった。

L2. 住入効果の確認と掘削

住入後の掘削に先行して

-00.岨

図-~. 7 薬液注入断面

ー次注入 二次注入 ー次注入注入居力 (CBl (j寄波 (CB}

kgf/c:n= 0 2 4 6 810 05 10 15 加 02468100・ B ‘ r--t r寸ーT寸o ・1r

二次注入f海龍)

5 1 0 15 20

補

E

の

は

プ

ホイ

湧

タ

の

鞭

ら

溶

か

は

羽て

切

'v

、

っ

ち

に

わ

分

な

部

すたっ

た

か

し

な

行

し

進

達

にに

調

値

順標

て目

い

ツ

探

現

モ

掘

占

し

叩

1

と

が

除

エ

、

で

・

ド

刊

と

4

、

回

数

を

チ

い

固

た

ル

一

体

叩

り

九

日

係

部

で

な

範

つ

一

L

主

が

あ

四

水

。

一

合

行

の

な

か

G

を

分

に

吋

透

た

は

割

を

血

行

は

る

礎

部

}

刊

で

つ

削

の

グ

ー

を

質

な

砂

大

ダ

X

F」

な

掘

本

y

凶

験

土

と

で

は

一

4

そ

行

ド

1

り

~

試

、

象

血

数

ォ

1

・

を

ル

に

一

J

水

果

対

」

係

の

み

た

入

一

国

ポ

日

逓

結

の

同

水

町

の

つ

住

bv

mク

度

場

の

削

~

透

'

比

例

な

足

γプ歓

A区 B区

図-4.8 注入圧変佑の例(最大値と最小値)

......3立/皿inと少なく、透水係数から予測される濁水量と近似、また強度も硬すぎ

ない程度に充分であり、切羽には住入した薬液のホモゲJレが醸聞に散在していた.

掘削土砂内の薬糠の合有量を求め、これから住入材による間隙てん充率の推移

を見たものが図-4.9である.図中に示したように、 A区、 B区ともに平均てん充

率は50%をうわまわり、当初の目標値を満足している。しかしバラツキがかなり

大きく、所々に極めて低い値も見られる.ともあれ、図-4.7に示したように切羽

104

には直接柱入はしていない

にも拘らず、住入効果の発

現にほぼ充分な薬植が切羽

に慢透している。これは、

ゲルタイムの長い柱入材を

用いる二重管ダブルパッ

カー工怯の選定が当地盤で

は適切であったととを示し

ている。

4. 3. 切羽崩壊事故の原因と対策

上述のように掘削比大半

の区間で順調に進行したが、

一部区間約30mの聞で局部

的な湧水および3回の切羽

崩壊を生じた.原因として

土質の急変、住入時の削孔

精度の不良、薬鞭の硬化不

良などが考えられた。土質については図-(.10に切羽のスケッチを示すように、

100

n

u

n

u

n

u

o

D

P

E

S

地

てん究率%

20

100 150 21∞缶o 3∞ 350 400 440 リング数

100 B区

王:53.3%

σ: 20.6%

20

50 100' 450 500 リング数

600 650 550

官閉二4.9 掘削中の切羽土砂のてん充平

それまでと異なり、砂離を基調とするものの、砂および粘性土塊を合み、しかも

547R 556R

図-4.10 崩壊部の切羽のスケッチ

105

これらは成層せずブロック状に入っている.そして、このうち砂の一部が未固結

であり、薬液てん充率も砂礁の部分は509旨前後であるのに対し、未聞結砂では20

%未満であった.これらの砂、砂礁の粒笹分布を図-4.11に示す.同じような粒

径分布の砂でも固結した砂も

あるが、砂が砂礁に比べて薬

鞭が寝透しに〈いうことは事

実であろう.しかも、当現場 h

では切羽には車接注入をして

いないため、砂への薬植の浸

透が阻害されたものであろう.

他の原因として考えられた

薬鞭の硬化不良については砂

でも薬鞭合有量の多い、すな・

わちてん充率の高いものは固

1.0 10.0 50.0 100 位盛 mm

シルト |細砂 |担砂| 疎

図-4‘11崩壊部自切羽土<J)粒径分布

〈点線は図-10の未園結砂)

結状であることから杏定される.またも削孔精度については試験註入の際の調査

でGL-18皿、付近で最大50c.のズレを示すことから、削孔精度不良3慎重なると

局部的に改良劫呆不良を生じることはありうるが、薬植の擾透性が良野なため、

今回のようなポケット状の未固結よ尾崎部位生じに〈いと考えられる.

以上のような検討結果にもとづき‘他の区間と異なり砂をブロック杭に合む切

羽には路上あるい怯坑内から瞬結性の薬鞭を補足住入した.とれほ、デルタイム

の長い薬液では慢遁性の高い砂礎屠へ薬壊が遁走するため、遁走する前にヂル化

されるためにほ瞬結姓薬鞭の方が有利との判蹄によるものである.その結果、濁

水、崩壊ともに再発することなく掘削工事は終了した.

5 .おわりに

帯水性砂離屠のま，，-)レド掘削の補助工法として、二重管ダブルパッカー工法によ

る全断面薬註を採用した事例について‘試験註入および本柱入の経過と地盤改良効

畏を紹介した.結畏的にほ二重ダブルパッカー工法の適用が成功したといえるが、

当初予期せぬ土質の急変区聞の事故の防止法の確立など改良の余地もある.そのた

めには、注入効果の予測が不可失であり、完全なものでな〈とも、何らかの手法の

開発は急務といえる.

106

65，66，67

第五章 柱入地盤における住入材の分布と地盤改良効果 (3)

一一住入材分布から見た柱入工法の比較一一

1 .はじめに

薬液柱入工法による地盤改良は広〈普及しているが、モの効果の予測方法は現在

各方面で検討されている。筆者ちはこの数年、注入工法の設計、施工を合理的化す

るうえで4 柱入した薬液の地盤内における挙動を明らかにすることが不可失と考え、

住入地盤内の柱入材の分布状況を調査してきた.先般、シールド工法の補助工法と

して薬液註入工法が採用される現場において、施工条件、土質に応じて註入工法が

採用される現場において、施工条件、土質に応じて柱入工法を選択することになっ

た。その際、最新の工法も含まれることもあって試験注入を行ない、各種住入工法

の地盤改良効果だけでなく、地盤内の注入材分布状況を調査した.また、シーJレド

掘削中の掘削切羽の安定、湧水の状祝を調査するとともに切羽における註入材の分

布との関連を検討した。これらの結果は今後の住入工法の設計あるいは施工管理に

貴重と思われるものを含んでいるので、以下に調査の概要を紹介する。

2 .工事現場の概要

2.1. 工事と住入の目的

工事怯下水幹線管渠をき/-)レド工法によって建設するもので、その諸元は吹の

通りである.

"!/-)レド延長 733m

掘削径2.2m、仕上り径1.5m

土披り 8，...10皿

掘削形成式手掘り〈低圧気併用〉

路線は地下鉄、県道、洞川なとを横断し、また地上部には民家が密集しているた

め、構造物の防護、地表枕下の防止は不可失の課題とされた.土質は後述のよう

に透水性の大きい洪積砂層を主体とし、瀬水の防止が必要とされた.これらを考

慮して、砂層、砂離屠掴削区闘では止水性の向上、シJレト貴土居掘削区間では強

度増加を主目的として住入工法を採用した.

107

2.2. 土質

土質l-J:住入区間約 280mのうちで

かなり変動し、図-5.1に示す土質柱

状図のAからDへと変化する。住入

区間の当初比シーJレド切羽の土質は

仲積層の~っ

は低〈、強度増加が求められる。註

入区聞の中盤以後怯柱状図のc、D

となり、扶積層の砂、砂喋が掘削の

対象となる。 これらの屠は透水係数

が10-3CJI/ s ecのオーダーにあり、滞

水層を形成している。'.

2.3. 注入工法

探皮 A B

N!i/[

E

13

5m 4

4

10m B

40

50

c N!r<<.

3

14

4

4

4

5

4

9

18

N他

4

3

'2

9

50

SO

50

so

50

50

ーD

図-ι1J~賀桂状図(矢印は注入範囲)

Nf<<

3

3

9

2

4

5

31

50

50

50

当現場の土質、施工条件の多様性、経梼性等を考慮して、以下に示す4種の住

入工誌の採用を考えた.各住入区間で採用する柱入工法の種類は試験注入の結果

を見て判断することとした.

A.二重管式瞬結工法 (LAG工法〉

B. 二重管式ダプJレパッ力ー工法(~レタンUュ工法〉

c.二重管式交互住入工法〈瞬結性薬鞭 (S)と緩結性薬鞭 (L)を lステッ

プごとに吏互に柱入する工法〉

D.多重管式同時複合注入工怯(住入ロッドの上部吐出口から瞬結性薬液

(S)、下部吐出口から鰻結性薬液 (L)を同時に注入する工法〉

l.試験住入

3.1. 住入計画

試験住入の概要を衰-5.1に示す.衰中にあるように、上述の4工法と比較する

ため単管ロッド住入も行なっている.住入率は38%を中心にしている.住入孔は

4孔あるいは5孔で、中心に貫入試験等を行なう調査孔を設けている，交互柱入

108

注入工法 二重官時結工法 ソレタンシ品工法 究互注入工法 担合注入工法 単管ロッド工法

PC-3 CB エヌタイト 55-1 サイマル l号 エヌタイト 3号

注入村(CT:3秒前後) RSC-lll (CT:5秒前後) (CT: 5秒) (CT2-3分)

(CT:60分間怯) エヌタイト 1 サイマル l号

(CT:3-6分) (GT:3-1Oうト)

注入車 35， 38， 41% C85% 35， 38， 41% 35， 38， 41% 41% RSCIII 38%

注入速度 12 E /min 10E/min lSE/min E綬惇紺柑 84/ /mIn 20e/min 8 t/min

1ステップ長 連続回転(8I'pm) 33.3cm 50cm 25cm 50cm

注入詫間CL CL CL CL GL -8.0-1O.7m -4.856-9.印Om-6.3 -n.044m -6.3-11.044m -・6.3-1l.044m

注入対象土 沖楠砂層(細砂) 供械砂層(組砂).砂時層

注入孔配管 1，0∞ 1，000 1，000 1，000 1，000 -調査孔 Yλ1・脚 日 w ∞〉匂Y ~1，∞o ⑩コアボー

リング干し 1，∞o

表-5.1 詰験注入一覧表

工法、複合住λ工法ではコアポ}リ yグ孔も配している.なお、複合註入工法は

瞬結性薬液と緩結性薬壊の比を任意に設設できるが、今回の試験柱入では 1: 1

および 3:2を採用した.

3.2. 柱入施工

注入時の圧力チャートの例を図-5.2に示す.二重管瞬結工法では柱入深度と無

二重苦鳩結工法 法工。人民丘、目

が品

l

削仙4

0

D

司

d

則

m札

私

自

l

l

法

Ill

.-ーユ-n

B

1

1』

'a

-rm

-J骨川市

F泡

ill

Lv

，，、ソ

4

刷AE'

問削澗

1M合i主入工法 1jl~まロッド工法

明史 s L

一一明札

!().() 1I.3 10.

9.()1

1.0 8.0

6.0 7~()

1Z -hト長4hhbι11L b E io i5 5 10 15 U 1U 却制ー

注入居 kl;f/冊 2

図"'5.2各注入工法の圧力チャートの例(チャートの添字はステップ数).

-.

109

関係にほぼ10kgf/cnfの圧力を示すのに対し、交互注入、担合住入、単管ロッド

住入の各工法ではステップアップするにつれて柱入圧が減少し、土被りの影響を

強〈受けている。 Yレタ Yvュ工法では各ステップ肉、ステップ聞の圧力差が大

きく、ス臼ーブグラウトおよび先行して住入した一次柱入のC.B(セメ y トベン

トナイトミルク)の硬化体を割裂するのに高圧を必要としていることを示してい

る。なお、柱入は4孔あるいは 5孔で行なっているため、当初の住入孔と最終の

注入孔では圧力パターンが変化すると思われるが、このような現象が認められた

のは交互住入、複合住入、単管ロッド注入工法である.乙れらの工法では後行の

住入孔では先行のものより住入圧が高〈なり、隣接住入孔から薬鞭が浸透してき

ていることを示している.

3.3， 柱入効果

(1)標準貫入試験 表-5.2に住入効果をまとめて示している.貫入試験による N

値比住入対象土の土質が工法によって異なるので全工法を比較することはでき

.n ;u 指i担π入試論現場;!水試験 主 tt 民 験

ヱ 法 注入区 fA "J・法人事 N他 土 開 i!水係盤情/Sf!C 土 tt q. ilfiar C ksfl帽

ー

"111帽

シルトtt砂 4-5 砂砲 39X l1 o-2 注入nll 砂町シルト 5 1fL砂 3:9;( io-'.

5.3X 10-4

砂問.也fJiN>臼(75) 8.6X 10-' シルトi即J砂 1.75

A-l 35.6% シルト旬砂 9 シルトI!.lり砂 1.OX 10-' シルト旬砂 0.76 O.お 12.3' 1.72 ニ煎ぜ -2 38.6% シルト伐砂 7 シルト品;")砂 4.2X 10-J シルト町砂 1.37 0.44 25.1' 1.74 附縞工法

-3 41.7% シルトTt砂 7 シルト悦砂 1.2XJO-' 砂!'tシルト 1.05 0.44 9.2' 1.73

ソレ FンB シ品工法

43.1% シルトn砂 13 シルトiI~リ砂 4.0X IO-J シルト il~l) 砂 1.65 0.55 22.9' 1.84

砂nシ/1，.r効t止なし 砂鴫 5.2XIO-J C-l 35.0% l1L 砂 1.03 0.35 30 ? 1.95

砂A.l1L砂 187 担砂 4.IX10-1

r.::互注 砂町シルト効果な L 砂鴎 畠.9XlO-・

入工法-z 調.0% ， O.凶 0.32 28.9・ 1.93

砂硯.机砂 I∞ 組砂 9.4XI0-'

砂Ttシルト 10 砂明 5.5Xl0叶

-3 41.0% ， 1.21 0.41 30.2' 1.99 砂時 m砂 l随 姐砂 7.8XIO-'

砂質シルト 7 砂鴎 3.2X 10-' E骨制(511:S.1 35.0%

6.0X10吋

肌砂 2.03 0.58 32.1' 2.∞ 民側(L)町

砂町，机砂 89 阻砂 比 1:1

砂町シルト 卸 砂問 5.2X 10-ー52""1 泊.0% ， 2.86 0.79 31.5' 2.10 1 : 1

砂四.槌砂 169 組砂 9.0X 10-'

出合注 砂町シルト効恐~t.. 砂.聞 2.2X 10-1

入エ i1;-2 38.096 ， 3.16 0.82 31、l' 2.10 3 : 2

砂時.組砂 125 組砂 4.6Xl0-l • 砂町シルト 9 砂珊 1.3X 10-1

S~l 41.0% ， 3.ω O.凶 32.0' 2.16 1: 1 砂砥制1砂 112 坦砂 6.2X 10-1

砂町シルト効果なL 砂珊 3.4XI0-1 -2 41.0% " 3.n 0.95 32.2・ 2.13 3 : 2

砂時 111砂 165 組砂 3.8X 10-1

単y骨ーで四倍

ヴ 41.0% 組砂 回 相砂 S.3X 10-1 地砂 0.36 0.12 20.3' 1.90

表.0.5.2 注入効果総括表

110

ないが、シルト質砂に対しては二重管瞬結工法、 Yレタンシュ工法が効果があ

り、特に後者ですぐれている。砂質シルトに対しては吏互住入工法、複合住入

工法とも余り効果的とは言えない。洪積層の粗砂、砂離は柱入前からN値が50

以上であるが、換算N値で示せぽ各工怯とも効呆があり、特に複合注入工法の

効果がすぐれている。各工怯ともに、住入効果と註入事との関係は必ずしも明

瞭ではない。

(2)土質試験 住ス前の土質試験データが砂を主体とするため得られないが、 qu

は0.2kgf/crrr以下と思われる.これに対し、住入後はいずれの工怯でもかなり

の値を示し、特に高い値を示すのが複合住入工法、低い値を示すが単管ロッド

工法である。また、三軸圧縮試験の粘着力cは0.12......0.95kgf/cnrと広く分布

し、 qu/Ct土粗砂で2.9......3.9に分布し、平均3.3である.内部摩槙角やは粗

砂で300

前後のものが多い。

(3)現場透水試験 試験怯VJレト混り砂、砂礁の各層で行なった。 VJレト混り砂

は当初から10"""clI/secのオーダーにあるが、二重管瞬結工法では必ずしも十分

な効呆は得られず、これに対し、 Yレタンシュ工法では十分な値と語る.粗砂

に対する住入効果はいずれの工法でも認められるが、単管ロッド工法では目標

の10-15cm/secオーダーには及ぼない。また、砂離に対しても半分以上の区で

10-!5 cm/sec才一ダーまでの低下が見られる.これらの止水効果左往入率の関係

は必ずしも明瞭ではない。

以上の注入効果を総合的に考えると、仲積砂屠の改良を目的に設定した二重管

瞬結工法と Yレタンシュ工法では後者の方がすぐれ、粗砂‘砂礁の改良を目的

とした交互住入工法と複合註入工法では、やや後者がすぐれているといえる.

なお、複合住入工法で強度増大効果が特にすぐれている理由には、本工法で

はホモゲJレ強度の大きい柱入材を用いていることがあげられる.また、複合注

入工法では瞬結性薬液 (5) と緩結性薬液 (L)の比率の影響も検討している

が、 1 : 1と3: 2とでは効果に有意な差は認められない，

3.4. 薬液の寝透状況

今回の試験注入では交互柱入、複合柱入の区ではコアポーりングを行ない、

各土層においける薬液の寝透状況を観察することができた.すなわち、得られ

たコアを二つ割りして内部への脈の入り具合、フェノールフタレイン反応よる

111

薬液の粒子間寝透の有無を観察し、図-5.3のようなスイッチを得たーまた、各

保円Em

5.0

6冒O

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

't(瓦注入エ接 11(合注入工法

械

C-l C-~ C-3 $-1 5Z-1 52-2 53-1 5J-2

図-5.3コアのスケッチ

土層で脈状寝透〈割裂住入を含む)と粒子間寝透の割合を求めて図-5.4に示し

た。

乙れらによれぽ、粗砂、中砂では

粒子間寝透を主体とするが、砂礁、

細砂でほ 両者が平行し、やや眠状

寝透がまさる o V')レト質あるいは有

機質の砂で怯眠状 寝透を主体左し

ている.眠状畏透を主体とする土層

の脈の厚みは 1，..， 15圃/田と 幅が広

いが、むJレト、有機質のもので 3.1.

以上のものが大半を占めるのに対し、

細砂、砂礁では 3圃/圃以下のものを

主体とする.

112

也子問浸透の占める訓合%

。 2o 40 60

*.11 砂駐謹溢血i也æ日:呪@:~

80' r

中 砂 E謹謹謹盈幽~奇:::~~::縦士平:::~:::::祇::~;:::::::~:::!:::!:

+且 i't I担当局窓?黙認将:~;~:::::~:;~::;:;:~;:;:~:;:;:;:;;;:;却:::;:::~::::~::様:::~::~:持:~::;:;:~::::::::::::::!:!::

砂 時([:f:留君ffim:::::::;:!:j

図-5.4各土眉の浸透横式

100

3.5. 薬鞭てん充率の分布

図-5.5に各区のてん充率の垂直分布を示す，瞬結工法と YレタンUュ正法

深I~(m) 20 てん充If1%40 60 i一一一T

80 T

深1J:(m)100 -， 5.0 。

円可剖

司剖詞剖司…-一一，EMf-一一向山一一戸ぺ.に-UソV

・h〕

'』「

E

F

E

』E

E

「

てん光ヰ!9~ 20 40 60 80

ー〈ト交互法人(注状図左)

・・4ト l!l合注入(住状罰右}ーもー』二重官時筒

ー・ベ，ー・ーソレ7ンシュ

ー+ー単管ロ ';1r 6.0

"、

7.0 .圃--

~一-

12.0

、j，

一 A.レイモンドサンプラ一試料・ . B.匂アポーリング試料

図-5.5てん充率の垂直分布の例

. t士、前出(図-5.1)の柱状図A、Bの土質を示すが、前者の工法ではてん充率

のバラツキが著しいのに対し、後者のYレタ yシュ工法では50%前後の安定し

たてん充率分布を示す.単管ロッド工法では土質は柱状図Dに近いが、全般的

にてん充率の値が低〈粘性土層以外でもバラツキが大きい.交互住入と複合住

入の区ではポーリ yグコアについての分析結果を示しているが、いずれの工法

でも GL-71'U8.5皿付近でのてん充率のバラツキが大きく、 ζ の範囲では眠

状浸透を主体としている観察結果と対応している.下部の粗砂層では交互住入

区で平均てん充率が50.8%複合注入区で4:0.1%であり、変動係数はそれぞれ

13.5%、33.1%であり、交互注入区でより安定した分布を示す.なお、各工法

とも住入範囲の上部にも住入材がかなり検出され、上部への逸失を示してい

る。

4. .ν-)レド掘進部の住入効果

4.1. 住入区の設定

本柱入は住入区聞を土質、施工条件、近接構造物の重要度などによって 5区

に分け、それぞれの区に応じて工法を選定した.切羽の湧水の懸念されない粘

性土の区間 (A工区〉では二重管瞬結工法、地下鉄の直上を横断する区間 (B

113

工区)ではYレタ yシュ工法を採用した。また、住宅密集地の下を通過する区

間 (C-1工区〉では沈下防止のためCCPと交互住入工誌を併用し、河川横断

部とその前後 (C-2、D、E工区)では複合住入工法を採用したe 各住入区

の住入断面は後由の衰-5.3に示す.住入率は各区とも38%としている。

..， 工区 注入工法 注入断面 土 目 注入効果と注入村町浸i呈状祝

二 重管 022222Z1 シルト

A O 砂シル七砂層で:;:訓裂眠状注入，層境に太い脈.湖水.

瞬結工法土丹

土砂崩落見られず.

ソレタン~ E'Tttシルト砂町シルト層で11細聴が治'j i$~Jïに入る。砂礎層でI.! 服

B シュ工法 砂時 状註入と粒子問浸透が並行ー切羽からのi勇水.土砂崩

活は会〈見られな~'.

C-l 交互註入園 :CP シルト シルト層て14細眠中心の眠状注入。砂.砂時層でl対立工法 砂から砂聴 子問浸透.切羽からのi縄水.土砂崩落は見られな~'.

C-2 同一切;1;J内で固結状況に宮化。固結部と非団結部が見捜合注入圏 祖砂D

工法 住半砂球 らil. 固桔部は高強度であるが.非団結部から最大120E e/min内湯水.

-戸

表-5.3 各注入区の掘削切羽の状況

4.2. V-)レド掘削時の切羽の状況

ジーJレド掘削の際の切羽の観察結果を表

-5.4に示す.瞬結工法区では切羽より 上部

に柱入されているが、薬鞭の厭が切羽にも見

られ、注入効果が認められ る.

Yレタンクュ工法区で仕切羽lま均等に改

良され、試験柱入の結果とも一致する.複

合注入工怯区では瞬結性薬液と緩結性薬液

の比を 1: 1で住入しているが、一部区間

で予想をうわまわる湧水があり、その原因

と対策を検討した.

4.3. 湧水の発生とその原因

リング一紬圧倒 iB.水保政 てん光中

強12数 kgf/m' cm!sec JnO ，

94i 1.02 4.6Xlu-1 &L4

947 1.76 一 52.6 .

957 0.83 一 32.4

関5 1.15 一 80.9 、

975 自立せず 一 20.9

985 " 一 16.2

988 1.14 8.6XlQ-1 58.i

1.∞o 0.57 6.3X 10-1 羽 .7

1.080 4.41 1.4 X 10・6 61.2

表-5.4 切羽の砂の物性と諜j直一一一一てん充率

図-5.6に示すように、 C-2工区の後半から当初の予想湧水量 (3-4且/

min )をうわまわり、何ケ所かでは濁水だけでなく土砂の琉出を招くに至っ

114

た。切羽の土質は粗砂、砂離が頻繁に現われ、変動が著しい.湧水は切羽の端

部の固結度の低い所から発生しており、このような部分が何リングか連続して

発生する。これらに対する処置として、積水の撮しい所では坑内から瞬結性薬

液を補佐入した。

湯水発生区聞の切羽から採取したプロゥクについて薬液てん充率を求めた結

果を図-5.6に併記しているが、同ーの切羽の中でてん充率の高低差が激しく、

。@Oぞう9;0 9叩 1.日40 I.U60

50r • t 1201 Irn~n) <11'回(Iminl

1ω • • .・40 .-s ーi" •

4200 単9'ヲLE E 水 • 量 30

ーー 土・1 Ilmin ー‘・-.4 • 20

." C-1工区

E

10

850師0810鈍0890∞910920官却 940950調。 9709駒田o 1.010 1，0調 印日 1，070 It削 1，¥10 l.rm叩~ !，GIQ" 1，0咽 L棚 ~I伺

リング位

図-5.6 後半部の濁水量と切羽の土質および薬液てん充率

一部では20%以下となる.とのような所では柱入効果も乏しし砂は固結化し

ていない.

このような未固結部怯何リングか連続する傾向にあった.したがって、濁水の

発生原因は薬鞭の寝透不良にもとづ〈未園結部の発生といえる.

5 .考察

5.1. 住入材の擾透限界

交互注入工法、複合住入を工法の区ではポーリ yグコアについて浸透形態の観

察を行ない、その結果を3.4に述べたo jj(ガラス系薬鞭の慢透限界については各

88 種の文献に紹介されているが、瞬結性薬鞭と結報性菓鞭を併用する工法では調査

115

倒が少ない.そこで、浸透形態と各土居の粒径分布を図-5.7に示す.図中の粒径

分布曲線は控入後の土砂

から薬液を抽出除去して

求めたもので、 10%粒径

(D闘〉が0.00511/.以上

の中砂、粗砂では粒子間

浸透が主体となる.砂礁

はD胞が大きいにもかか

わらず脈状寝透の割合も'

加楠

1∞

百 601r・141 % 40

図~5. 7各土周の浸透様式と粒径分布

高〈なるのは砂礁中のマトリックス部分 t例えば 2_/.以下)でのDIOはかなり

小さくなるからと思われる.一方、細粒分 (<74μ，)が40%以上のケJレト質砂、

砂質vJレトなどでは脈状寝透を主体とする.

5.2. 住入材の分布と住入効果

住入材の分布と注入効果の関係については図-5.8に試験注入の砂層における結

果を示す.透水係数とてんー紬IJ-:I耐強度

充率の関悔は注入工法の種 kftz 類を問わず共通しており、

透水係数を10・!Ic./secの

10-1

i車水

10-

係数

c:m/.cc:

10・

10・

@

国

2U

也統合住入

e交互注入

11'/1〆Pンシュ注入 4.0

-一般ロ νド注入

3.0

e -2.0

e a

Q)IQ) (1 1.0

4U 脱I

てん光事

@

国

@

ー@ 国

ー20 40

てん記事

オーダーとするのに必要な

てん充率は40%前後である.

これは、既報の現場調査室

内実験で得られた結果に比

べるとやや低い値であり、

組砂層が均質に改良された図-5.8注入効果とてん充率の関係(詰験注入)

ことを示唆している.

品

凶

e

60

一方、強度については土居の共通した交互住入工法、複合住入工法では同一て

ん充率では複合注入工法の方が3倍近い値となる.これは、複合注入工法では水

ガラス温度が他工怯の1.5倍とした高強度薬壊を用いていることにも由来する.

表-5.4にはv-)レド切羽〈複合注入工法区〉がアロックサyプルの物性とてん

116

これによれほ、定水位怯で求めたブロックの透水係数は10-6.，...， 10・7

cm/secと低く、試験住入時の現場揚水試験による値の1/10から1/100となってい

る。一方、強度はてん充率が50%以上のもので 1

充率を示す。

kgf/cnf前後と試験注入時の値

なお、てん充率が25%未満では砂は固結状態を維持できなに比べてかなり低い。

む、。

複合住入工怯への適切な対応

当現場では全性入区間の約半分に複合住入工法を適用し、

一部に薬植の浸透不良部が発生した.複合注入工怯では緩結性薬鞭

ほぽ満足できる結果

5.3.

を得たが、

-・AYA

町--

¥

O

¥

¥

¥

O¥¥O

¥

‘，

¥

¥

O

O

C

¥

O

，一一、

、.

~06

・

唱

。

-

/

O

/'・

4

・''fo

』

aτl

ここではS/Lを 1:

てん

( L) と瞬結性薬鞭 (S)の割合が任意に調簡しうるが、

1として施工した。モこで柱入した土砂の S/Lを化学分析によって求め、

充率との関係を求めたのが図-5.9である.100

S/Lを1としているこれによれば、

U(5+1.)

(0:コア;且将 ・:切i河内プロッ 7:.tJl)

図-5.9 注入土のてん充平とS/Lの関係

てもてん充率は低下している.したがって、複合住入工法では最適な S/Lが存

乙の値比土質等で異なると思われるが、当現場では 3: 1前後が妥当であ

加sぽかりの所やLぽ

かりの所が見られる.土塊の粗間隙に

sが畏透し、細かい間隙にはLが寝透

するというのが複合住入工法の特徴で

あるが、今回の調査では必ずしもこの

にもかかわらず、

20

図-5.9によれようになっていない.

11!1，~ (1.)

0，75 0.25 (5) てん充率が最大値を示す時のsのぽ、

0.25)前後割合は75%(L/S +与

Lが多すぎsが多すぎても、であり、

在し、

ったと推察される.

なお、固結砂のS/Lが計画通りになっていない理由として位、先行住入され

るLがsによるホモゲル強度が高すぎて、後に住入される Lがsによる固結士を

sの少ない所へ逸出して榎透していることが考えられる。割裂寝透しないで、

sのホモゲル強度を低下させることも有効と思われる.

117

したがって、

6 .あとがき

土質、施工条件、近接構造は物の種類等が複雑に変化する~-)レド工事におい

て、これら諸条件を考慮した住入工法の選定が望まれ士。そこで、 5種の柱入工

法について試験住入を行ない、各工法の住入効果を確認するだけでなく住入材の

分布性状を調査した.また、本柱入を行なった区間で生じた湧水事故の原因を調

査し、複合注入工法採用に当つての留意点を明らかにした.

118

第六章 温度計測による注入効果推定に関する基礎実験自由.70

1.はじめに

第二章から第五章にのべてきたように、てん充率の測定法として非結品性シリ

カの化学分析による方法を開発し、実際の注入地盤に適用した。その結果、注入

による地盤改良効果は地盤の間隙を充填する注入材の含有量すなわちてん充率

に支配されることが判明した。しかし、この方法はアルカリによるシリカの抽出、

抽出したシリカの化学分析という操作が必要なため工事現場で注入作業中に結

果を得ることは不可能で、ある oすなわち、注入効果判定法に求められる簡便性、

即時性に欠ける。

一方、すでに開発されている電気抵抗による方法 7172、中性子水分計による方

法73などは現場での測定が可能であるが、得られた結果からてん充率のような

地盤改良効果と関係の深い数値を推定することは不可能であり、効果推定の精

度、適用性に問題を残している o

ところで、現在薬波注入工法に用いられる薬液は水ガラス系に限定されている白

水ガラス系注入材のゲJレ化の機構あるいは反応を考えると、硬化する過程で何

等かの熱変化を伴うことが予想される。そこで、市販のいくつかの注入材につい

て反応時の温度変化を測定したところ、かなりの温度上昇を生じることが判明

した。この現象を利用して注入材の浸透状況を推察することができないかにつ

いて、一連の室内実験を行った。

2.実験方法

2.1供試材料

i )注入材

表-6.11こ示す4種類の水ガラス系注入材を用いた。A液の水ガラスはいずれも

原被を2倍に希釈している。

ii )砂

川砂(鬼怒川産、2mm'7)レイ通過部)

2.2模型地盤の造成

i )砂の充填

図-6.1に示す鉄製の注入槽に砂を三層に分けて水締めしつつ充填した。砂は

水分飽和で、平均間隙率は37.8~である。

ji)温度センサーの配置

図-6.1に示すように、注入槽の側面の穴から白金測温抵抗体あるいは熱電対

119

一一一一一一_."酢ーー一一一一一ー一一一一一←晶一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一~-一一一'一一一一一一一一ー一一ー『

供試した注入材

A 液 B 液 グルタイムl記号 分類

A 酷 1踊型 3号水ガラス セメ Y ト時閣液 7分

H 溶液型有機系 ， グりオキザーJレ28分

リン酸

C 溶液型無機系NaHCU1

9秒， KCl

υ 溶液型中性系 特暁水ガラス 希硫酸 60分

表-6.1

排水口

一一ー』ー温度セシ1ナーー一一一(1-4) {l-4)

3.

，，E'

噌

4

(5-8)

側面図g

(9-12) (9-1量)

注入口600

注入口フランジ

宝面図

一ーー注入管l点注入・ ~::吾在b

注入槽の注入皆、温度センサーの配置

120 ;J I ‘i

1 4

3

一圃晶ーー j晶鹿セEサー

図-6.1

(銅・コンスタンタン〉を挿入した。測点は上段、中段、下段とも各4点の合計12点

とした。

iii)注入孔の配置

底部から i本あるいは3本の注入管を挿入した。

2.3注入

i )注入方法

定量ポンプでこ二被を送り、註入口の手前で合流させた。

ii)注入速度 平均a~/rni n

iii )注入量 30-50Q

2.4測定項目と方法

i ) 国結状態の観察

注入の1日後あるいは2日後に注入槽を反転し、砂を削りつつ、フェノサレフタ

レインの発色あるいは切削抵抗によって閤結範囲を求めた。

ii )地盤内の温度

埋め込んだセンサ同は高速打点記録計につなぎ、注入前から注入国結体の掘り

出しまで連続して温度を自動記録させた。また、掘削断面を放射熱赤外線計測

装置であるサーモグラフィー(日本アビオニクス製)によって撮影し、温度分布画E

像を得た。

iii)てん充率

センサ『を埋め込み位置などの砂を採取し化学分析によって住人材含有量を

測定し、てん充率として表示した。

3.実験結果 34r ・

3.1ホモゲルの温度変化

図-6.2にホモゲルの温

度変化を示す。ここでは

室温およびニ披を混合

する前の漉温が異なる

が、いずれも混合直後か

ら混度上昇が始まる。温

度上昇量、上昇ピ E クの

発現時間は薬液によっ

て異なる。温度上昇量の

大きいものはセメント

を硬化剤とするAであり

321-

301-

楓・281-

ur. 26・-

("c)

241-

221-

201-

18・-

(t{tct-l

121

35 40

経過時間 {Hrs)

間-6.2針litl tltl線の例

、次ぎにB、c、Dの順となる oまた、ピーク発現時間はAで7時間後、Bで4時間後、c、Dで3時間後となり、特にゲJレタイムとは対応しない。

なお、各種の注入材の温度上昇量から求めた反応熱は表-6.2のように水ガラス

中のアルカリ換算で500-2200J(ジュール)/8となる。水ガラス中のアルカリの中

表-6.2水ガラス系住人材の反応熱

B

積別 底、化 期1水ガラス換算発需品量 アルカリ換算発熱量

J/g J/g

セメ目ント 21 !i'14 226 7

政化7)レミ・消石灰他 1 02.2 107 6

無機系 7;レミ司ン厳 :J-:JZ・ 66.8 703

Na. HCO.o KC 1 87.2 917

N a. HSO~ 53.1 559

グリ才キザール・りン厳 i 63.6 1722

有機系グリオキザール・トリアセチン 100.9 106 2

トリ 7セチン 4 7. 7 502

炭陵エテレ y ・リ Y蹴 5 8.6 日 16

和熱が約1400J/8である H ことを考えると、注入材の反応熱も硬化剤がセメント

の場合を除き硬化剤による中和にもとずくと考えられる。したがって、ほとんど

の場合さらに温度上昇量を高くすることが可能と恩われる。

3.2注入材の浸透に伴う砂の温度変化

図-6.3lこ注入材Bを中央の注入管から注入した場合の各測点(図-6.1の中段の

もの〉の温度変化を示す。注入孔に近いNO.5.6.8のセンサーでは注入開始直後か

ら極度上昇を始め、開始後1-3時間でピークに達した後、徐々に低下する oNO. 7の

センサーは注入孔から25emの位置にあり、注入槽内の観察結果では、ここへは注-

人材がほとんど浸透していない。したがって、NO.7の温度上昇は注入材の浸透に

よるものではなく、中心部の固結体からの熱伝導によるものと考えられる。各測

点の湿度上昇量のうち、注入孔に近接したNO.5が最高で、約70Cに及んでいる o

次ぎに、注入材Cを用いた場合の温度変化を図-6.4に示す。ここでも、注入孔に

近接したNO.5.6.7のセンサーでは注入開始直後に急激な温度上昇が見られるが、

温度上昇量は注入材Bの場合に比べて少ないロ注入材Cはホモゲルの温度上昇量

も60C前後であり注入材Bの値の約半分であることを考えれば当然の現象といえ

ょう。

注入孔を3ケ所に配置し、注入材Bを1時間づ、つずらして注入した場合の温度変

化を図-6.5lこ示す。まずJ孔の注入とともに近接するセンサーNO.8とNO.13が温

122

24

22・ー

lH 20・ー

度

( 1;) 18

16・ー

14 .-

トー・ 12 E唱

c;.:. o

mF

6

0

8

0

-\-::~;了一一一一一一一

5 10 15 20 注入径の経過時間(Hrs) .・ '1・

25 30

r岡-6.3註人情内の混度変化(犯人材!l，一点注入〉

26

m -鹿 24

(t;)

22

20 o 5:0

10 注入径の経過時間 (Hrs)

回-6.4j主人柵内の極度変化{投入材C、-ー点、注入〉

~.1 20 ・­

IJt

( 1:)

18

24 A，8，C 注入孔

22・→

16・ー

胃Ml

o au 0

• A

14 ・ー

12

注入後の経過時間 (Hrs)

関-s.5a人情内の埠度変化(注入材B、三点注入〉

度上昇を示す。次ぎにB孔の注入が始まると、近接する NO.7の温度が上昇する。さ

らに、3本自の注入孔Cの註入開始とともにNO.5の温度上昇が始まる。この間、中

心のNO.13の温度は上昇し続け、 3本の注入孔のすべての影響を受ける。極度上昇

量は中心のNO.13が最大で約60Cに及び、NO.8.7.5の順に少なくなる oなお、NO.8

の温度はピークが2ケ所に見られるが、このセンサーは注入孔Aとともに他の注入

孔からの注入材の浸透による影響をも受けたことを示している o

3.3砂の固結状態と薬液の浸透状況

i )固結状態

注入槽を解体して温度センサーを埋設した三深度について断面を観察し、固結

範囲をスケッチした。その結果は図-6.61こ示すようであり、注入条件にE よって少

1点ft:入 d:巨人材臼

一一一上限一一一一一中段ーーーーーー下段

1点注入，法人材c

国-6.6間紡体の形状スケッチ

3点草入.注入材B

しづっ異なった固結範囲を示している。比較的球状な囲結体が得られるのは注

入材Bを一点注入した場合である。また、ゲルタイムの短い注入材Cを注入した固

結砂ではホモゲルの脈が散在し、注入材の浸透形式が浸透注入だけでなく割裂

注入も生じていることを示している o三点注入の場合、固結体は球状ではなく注

入孔Cの付近に偏った闇結状態を示した。

ii)てん充率の分布

各断面から5cmのピッチで砂をサンプリングし、化学分析により各点の注入材

含有量を測定した。この値からてん充率を求め、これをコンター図で示したもの

が図-6.7である。この図は注入材Bを一点注入した場合の例であるが、上段では

注入孔の直上のみにわずかな注入材が見られるのに対し、中段、下段では外周を

除く大部分に注入材が浸透している。断面を削る際の抵抗から判断すると、てん

充率が50揮を越える部分が固結範囲かと恩われた。なお、てん充率の分布はいず

れのケースでも註入孔の付近で高くなるが、その最大値は住人材Bの場合で80-85

5、注入材Cの場合で90-100~ となる o

124

U • I 1

、50%'J 25% ....

l上段、 中段

回-6.7回結体のてん充ヰE分布(注人材B、一点注入

iii)各断面の温度分布

ところで、3.2lこ述べたように注入材の浸透によって砂の温度が上昇する。そこ

で、掘削断面の温度分布を見ることにより注入材の分布状況を可視化すること

が可能と考え、掘削断面のサーモグラフィー画像を撮影した。結果は16色の色分布

一点住入

回-6.8困結体断面のサーモグラフイー画像

三点注入

像として得られるが、ここでは図-6.8

のように表示した。表示した例は温度

上昇の大きい注入材Bを用いた場合に

ついてであり、画像は注入の16-20時

間後の中段の掘削断面についてのも

のである o

図のように、いずれの画偉でも断面

の中心部に近いほど温度が高く、中心

では外周部との温度差は2-30

Cに及ん

でいる。そして、温度が周辺より高い

範囲はフェノサレフタレインを吹きつ

けた際の発色範囲とほぼ一致し、注入

サ 22

モグラ 20

1 ia 鹿児

('C) I 0 内

o 0 -

1610~~O 。@

0句も

。コ

∞di

o品部e

百三0.907:.:+1.616

r=0.973

14 16 18 20 22

温度センサー混皮('C)

24

図-6.9両測定法による温度の相関

125

材が浸透した部分であることを示す。一点注入と三点注入の温度分布の差は明

確ではないが、撮影が注入後一昼夜近く経過してから行われたため、相当な熱伝

導が生じ、断面内で温度が平均化されたことを示唆している。なお、例示したこ

例の温度レベルが異なるのは、実験を行った際の外気温の差によるものである o

また、サ h モグラフィーによる温度と挿入した温度センサー(白金測温抵抗体)に

よる温度とは図-6.9'こ示すようにほぼ一致する。

4.考察

4.1温度上昇量によるてん充率の推定{体属} {比鮪) (曹鹿・}

一「Vw Cw fw .

cg fg

v

Vsl Vs Cs' Gs

飽和度100%の土に注入材が浸透する

場合、注入土は土桂子、注入材(ホモゲ

ル)、水で構成されることになる。ここ

ではホモゲルにふくまれる水はホモ

ゲルの一部と考える。そこで、図-6.10

に示すように、土、ホモゲル、水の比熱

をそれぞれCS，Cg，旬、密度をGs，γgr

w、占有体積をVs.Vg，VWとする。注入範

囲の内部では土の境界は断熱されて

いると仮定すると、熱量のつり合いは

次式で示される o

国-6.10詑入土の構成因

( T g -T. )・ Vg"Cg・rg = ( T， -Ts ) ( Vs • Cs • Gs + Vw. Cw ・rw) ・H ・. (1)

ζζ で、 Tg ホ毛グル密化後の楓度('C)

Ts 注入前の地中温度('C)

T，注入後C地中温度 ('C)

間際串 n.てん光事 Aはそれぞれ(2)式、 (3)式で与えられる.

Vv Vg + Vw zーー:::":-r'-....，r--.，..，..- ・H ・(2) .

V -Vs+Vg+Vw ';-'. 1 == ~g ~ --.!.! -一一=ーー-_....・H ・-同-Vv -Vg + Vw

(2)式よ b、Vs=.lニ旦 (Vg+Vw) ..・H ・(4)

n

制). (5)式を(1)式に代入すると、

Vw= 1-:-.1 .' w=一τ一・ Vg (5)

l-n 1 . l-.l ( Tg -T，) . Cg. rg = ( T， -Ts ) (~・寸ー・ Gs ・ Cs 十一l"CW・Tw} •••••• (6)

乙乙で‘ Cg=Cw= 1 rJ./go'C rg== Tw= 1 g/ad と仮定すると、

T， -Ts ，1 -n 1 ーーー一一 (ー一一ー・ Gs• Cs + 1) ...••.••. (η

Tg-Ts

(7)式 Kよb‘Tg， T， ， Ts の測定結呆からてん充翠 (1)を求めるととができる.

126

そこで、Tgをホモゲlレの温度上昇量から求め、各測点の最大値をTtとし、Tsを注

入直前の温度とし、また、nを0.378、Gsを2.6、Csを0.20'15としてセンサー埋設地点

のてん充率を計算した。その結果得られたてん充率は注入材Bの場合、住人孔に

近接した位置で 75~85%、注入材Cの場合80-90%となった。また、てん充率の分布は

、「

i

4宮岡

弘事

&舎

eahι

L叩J"仇H

古日川

-

i110

自

μ、Aru

(

-a且 100

80 ・ー

てん 60・・光

α JIII ・ー

(%)叩

KL円

・司

Sザ

ihf

ι

t

t

h

h

E

B

、喝1

れ恥l

;

i

¥.、、。庄

、、、、

HM

~eo

•

20

日 601凪度法Q. 40

20 ・ー

10 20

il:入孔からの距離

"40

タト締音I~

GO 80

化学法α100

国-6.11温度法、化学訟のてん充率の分布

例えば図~6.11のようになり、中心部では両者はほぼ一致するが、化学法のてん

充率が低い注入孔から離れた非固結部でもかなりのてん充率を示すことがある。

これは、すでに述べたように中心部の囲結体からの熱伝導による温度上昇に起

因するものと考えられる。

4.2推定てん充率と実測てん克率(化学法)の関係

温度測定の結果をもとに(7)式によって求めたてん充率の妥当性を検討するた

め、化学分析によって求めたてん充率との相関性を見たのが図~6.12である。こ

の図では、-温度センサ叫にホモゲルが付着して割裂注入が明らかな注入材Cを用

いた場合のいくつかの測点については前出の (2).(3)式が成立しないと考えて

除外している。したがって、図-6.12は注入材が粒子聞に均一な浸透をした場合

についてのものであるが、両方法の相関性は高く、相関係数は 0.921である o全

般に混度測定によるてん充率が化学法に比べてやや低くなる例が多いが、これ

はてん充率算出の際の仮定条件である、注入範囲の中での断熱条件という前提

127

O

80

O 法人材 U

-注 入材 じ

60 制

自i~Ë O 。Eよゐて40/υ 光

. (.%) z o 0

L/ 20 •

O

O O

O

1

• ・

o ・。。 20 40 60 80 化学分析1'l:J:るてん光率(%)

悶-&.12温度法と化学誌のてん充串の相関

が厳密には成立してい拡いことを示すものかも知れな t'oまた、混度測定による

てん充率は低てん充率側で大きな値を示すことがある点にも注意が必要である o

実際の注入工事の場合には、本来高いてん充率を示すべき注入範囲の内部の予

測が重要であるので、実用上は余り問題にはならないと思われる。

5.おわりに

薬波注入工法における地盤改良効果を簡便かっ即時的に判定あるいは推定す

る手法を確立するためには、住人材による間隙の充填状態を的確に把握する方

法が必要である。そこで、水ガラス系注入材がゲル化する際に発生する反応熱に

着目し、地中温度の測定によるてん充率の推定についてその可能性を検討した。

その結果、現在普及している水ガラス系住人材はいずれもかなりの温度上昇を

示し、これらを注入した模型地盤でも有意な温度上昇が認められたロそして、こ

の方法によるてん充率は先に開発した化学分析によるてん充串とも比較的よく

対応することが明らかになった。この方法は従来の効果推定手法に比べて、注入

作業中あるいは直後に注入効果を予測しうるので、予測結果を即座に施工に反

映させ、注入材の浸透が不十分と推定された位置への再注入を的確に行うこと

128

ができるので、実用上の意味が太きいと思われJる。今後は実際の施工現場t4，適用

し、データの蓄積を図るとともに温度測定結果の解析手法を確立し、予測精度の

向上を目指す必要があるが、現場への適用例については第七章で「述べる。

. ，

F

ー'

、

品.，

:、

ャ 古市.

d ， 、 a 会

1~'2:9\よ ff

，."..，:.. H

76

第七章 温度測定による住入効果推定に関する現場適用調査

1 .はじめに

薬植住入工法による地盤改良効果を推定する手誌の開発は長年の課題として各方

面で検討されている。現在、強度や透水係数を現位置で調査するものを除き、住入

薬液の寝透範囲や固結範囲を推定する手法として開発されているものは第一章に述

べたように多種ある。これらの手法を精度、簡便さ迅速性などで評価すると、現状

では満足すべきものはなく、実用的な手法の開発が望まれている。著者らは水ガラ

ス系注入材がゲル化、硬化する際に反応熱を発生することを見いだし、この現象を

利用することによって住入薬液の農透状現の推定しうることを前章で述べた.前章

では室内の小規模な住入実験の結果であったため、温度測定の方法、測定結果の解

析など現場スケーJレに拡張する際にさらに検討すべき問題が残されていた。そこ

で、地中障害物撤去のために薬液註入工法による地盤改良が実施された現場におい

て、温度測定による注入効果推定怯の適用性を検討した.その結果、測定結果の解

釈などにさらに検討の余地を残すものの、この手法は注入作業中に註入材の慢透状

態を予測するうえで有効であり、予測結果は地盤掘削の際に擦取した土の分析結果

とも比較的良〈一致した.以下に調査の概要を紹介する.

2 .調査方法

2.1. 調査現場の概要

工事ほv-)レド工法による下水道管渠工事を行なうもので、掘削径は3.8皿、

掘削形式は混水加圧式である.掘進途中の地中障害物を撤去するために、一時的

に手掘り式とし、その区聞は薬鞭住入工法による地盤改良を行なった.改良対象

とした地盤は図ー7.1に示すように、砂、砂礁を主体とする.地盤の透水係教は

4.9 X 10-8 ...... 4. 5 X 10--2 clI/secであり、地下水位はGL-2.5皿に位置する。

130

2.2. 注入工事

住入ti主として止水性の向上を

目的とし、均一な地盤改良が可能

とされる二重管ダブルパッカ}工

怯が採用された。詳細はつぎのと

おりである。

住入探度

G L -7.00""ー 19.60皿

改良土量 1159rrf

柱入率 一次注入

(C B :セメントベントナイト) 5%

二次住入

〈有機系水ガラス溶液)37%

i事l宜m

10

1，'

16

18

20

ゲルタイム 有機系水ガラス溶液で薬80分

住入管ピッチ 1m

註入ステップ 3ステップ/lm

注入速度 同時に 5本を並行して注入

住入範囲の平面図、断面

図を図-7.2に示す.この

住入工法では、①削孔、

柱入管の設置、@一次注

入 (CB)@二次注入

(溶鞭)の順に、別の日

に行なわれる.

2.3. 温度測定

温度比地中、住入プラ

~ ~ ，大気中で測定し、

地中温度はさらに柱入管、

住入範囲内、注入範囲外に

f平luit:lll

~f!出入部

3.!号

u:‘J・'，v-J二~f司f1J・sE，u・i;、・~~:・7 ••

i.!，万~:::

暗':マ・U・'・・Z・、.・a正・'-rF・~'・4r•• E y -a •

E主主AJM雪;

~がf4h9JpSUK守1 h ・

・.V.Uf?・・二fーzー，;ー包'ア，・~.. ~:・毛口1ー6.J，・・、J一F・・S.J t " ，J ‘ -

tt匹旦dぺZら過がhちZkh3t t

'土'rtれ N f~( f，'! '~tfl1主 ;:r水Jt(%)

砂時 >50 ~[X~~~f.(~j~:~!' ミ:45 12，-1

n 13 ふリ-り弘~j:.‘!.~:~・t‘』v「守4e2，ρJ=白f~~~よ:fζt;~1J旦s: N巾I眠・ZFh •. ・t'I•• 戸一:."、x-:、+.?.・，: =-z 唱一!.~:~ ‘ 唱引刷l

yル卜品"jj. 庫三豆靭!日:均

rT 20 b恥1E7円::;ヨむ・〆i・主!、tL・~:，主E・"λ干f主JJt，・1Zþ・f:.f:1，t.・U-t・it1-J i・:1J・日1f・i1tI・lffhu之MJfb1 U ~. .' 12，2

砂i比I}柿土 9 ~i;\~f. 枯土i比リ砂 ヨ吾東京泥沼対話

A時r~ii~~令 ・・・43 0-・o<1

砂崎 e ・..1 10.7 =-_k".:: ....':.-;..1' o.O

>50 _-'!'';':f."t...f''..l 0 --I:，:'，;'，，;"，'.i":，，1 0・.・

.10 >50 1日:司:4・、1『.司~、;・ずJ1J-r九.・"，':・Jぷ下;h':;‘:・・:7よ:A.• t・j・・tι.JICh1.:，:・r;t二~it長.ヨ4J1;ZtII-.-e-• 1 20 • 9

団関与E川書 >50 1['_

>50 t:j;::;::}f;，!\:I~ .. Q:': -."::1 13，-1

図..7. 1 土質性状図

図-7.2 注入範囲と温度測定位置

131

分け、合計21点の測定を行なった。センサーには熱電対 (CC)を用い、各熱電

対の配置は図ー7.2に示した。註入範囲内では在入薬植の襲透量が最少と思われる

、住入孔で閉まれた中心部で温度測定を行なった。また、熱電対の探度比シーJレ

ド掘削の際に試料土の採取が可能な場所とし、熱電対を所定の探度にセットした

後にポーリ yグ孔は掘削土砂で埋め戻している。

2.4. 住入による地盤改良効果と在入材合有量

改良効果を確認するために柱入範囲内で事後のポーリングを行ない‘現場透水

試験および標準貫・入試験を行なった。また、住入材の分布状態を把握するため

に、ポーリングによりサンプルリ Yグ試料および障害物撤去の際に切羽から接取

した試料について、第二章の化学分析による方法によって注入材の合有量を掴定

し、てん充率として表示した.

3 .調査結果

3.1. 地中温度

地中温度の測定結果を園田7.3に示すo (A)は柱入管に貼り付けた熱電対の温

度変化を示している.二点の測点lまいずれも柱入前には18"0前後を示すが、一次

世入で若干の、二次注入で顕著な変化を示す.すなわち、この住入孔は 3月30日

広一次柱入、 4月10日:夜間に二次柱入が行なわれ士が、 3月初日には1.5 "0前後

の一時的な温度低下が見られ、これは一次柱入時に~-)レグラウトの割裂に用い

られる圧力水の水温の影響と思われる.一方、二次住入では両測点とも約 600の

温度上昇が見られ、注入管内のホモゲルの発熱を示している.また、温度上昇の

ピークがGL-1S皿の方が約4時間阜く見られるが、これは柱入が下部から上部

へ進むことと対応している.ピークに達した後の温度降下位他の測点に比べて急

であるが、住入後5日では当初の地温より高い2000前後に落ち着く.

(B)、 (C)は住入範囲内の地中温度の変化を示すo (B)は探度14m付近

の変化であり、注入前はいずれも 18"0前後で、 0.500前後の小刻みな変動が見ら

れる。この変動は注入に先行する削孔の際の、削孔水の影響を示すと考えられる.

一次柱入の際にNo. 4孔の測定 (4-14.5皿〉で約 1"0の温度上昇が見られ、乙

の点にはCBが授透していることを示す.一度上昇した地温は急激に下る乙とは

132

26

24 (A)注入孔

-.:kil，入

H 11 、』、ー一一一由 16m

13m

16 3/20 21 22 出

』t

31 4/1 ' 9 10・ 11 . 12 13 14 15 16

24r 一次住入 | 二次臥 |

温 22(B)注入部ー地中

It

'C 20

18

16 3/20 21 2:2 23 !JO 31 ~/I 2 9 10 11 12 13 1~ 15 16

24ド

円寸(C)注入部『地中

1l2a 20 ほささ -=-~色ーE、三_3位-13imm

K』FE --

℃

18

16・ s， レF一一

3/20 21 n 23 30 31 4/1 2 B 10 11 12 13 14 15 16

一一ド laー:.tt~入ムJph

2-~ 定-'-

-12m -I!m

tMt E E L1a 6 ••

"¥，o-l ' 3/20 21 22 23 30 31 4/1 2 9 10 11 12 13 14 15 16

日 H

図斗.3 地中温度の~佑

133

なく、 10日後でも住入前の温度まで回複しない。二次柱入が始まるといずれの測

点でも温度上昇するが、上昇開始時刻、温度上昇こう配、温度上昇量はそれぞれ

ーに異なる.これらの差異は測点付近の住入薬液の寝透量や摂透速度が異なること

を示唆している。このように上昇した温度比急速に低下することはない.

(C)は同ーのポーり yグ孔の探度が異なる割点についての温度変化である。

(B)と同様に一次柱入の前に若干の温度変動が見られ、一次柱入の際には13m

と15皿の点で 100近い温度上昇が見られる.二次註入の際には各探度ともに温度

上昇が見られるが、温度上昇開始時刻、温度上昇量などは探度によって異なる.

これには、探度による士費の差異、個々の測点と柱入孔の距離も削孔精度の差に

よって徴妙に異なる乙とが影響していると思われる.

(D)比非住入部の温度変化である o 2探度で測定しているが、いずれも注入

前の温度が他の測点に比べてやや高い.註入範囲から8.8m離れているので柱入

材の寝透はないと予想していたが、実際には二次住入の際に 1"0弱の温度上昇が

見られ、棺鞭系住入材が寝透してきたことを示唆している.

これら各点の温度上昇量

のうち、住入範囲内の地中

温度の最大値比表-7.1のよ

うにまとめられ、その範囲

は、1.1......3.1 00である.

注更12m

13m

14m

15m 一一.

3.2. 地盤改良効果と柱入材の分布

< 1 2 3 い竺ー 『 1.l'C 12.5m

一 l.S'C 3.1'C 13.Sm

2.3'C 1.6'C 2.S'C 14.Sm

一 O.5'C 1.S'C 15.5m -一一一一一

〆t

表--7. 1各測点の温度よ昇量

4 5

ー 2.2'C

2.3'C 2.1'C

乙o'C 2.0'C

2.3'C 1.S'C

地盤改良効果を確認するために住入範囲内の2箇所でポーリ yグを行なった.透

水試験はGL-13.5，18.5mで行ない、垂水係数はそれぞれ1.0 X 10-5 c./sec、

5. B X 10-6 c./secが得られた.これらの値比住入前の値の約111000であり、十分

な止水効果を示している.標準貫入試験では砂喋屠怯註入前でも N>50のため正

確な比較はできないが、砂層ではN値が10""(0のものが2倍以上の値となり、強

度的にも充分な改良効果を示している.

ポーリ Yグ試料についての註入材合有量から求めた住入材による間隙てん充率

134

は図-7.4に示すように、

i~~

A点

.....L .~.

H主td:jJ::

てん充持!(%) 2o 4口町内向1 ¥1III

s .'.'!~

砂層‘砂礎層で60-90男6

と高い値を示す。また、

シーJレド掘削の際に切羽

から採取した試料につい

も化学怯によるてん充率

を測定した。その結果、

土質ほいずれも砂あるい

は砂礁であり、てん充率

は大半が50~話以上を示し、

平均値52.1%、標準偏差

間~1. 1 ポーリング試料のてん充率(化学法〉

12.1%と同種の工法を砂諜地盤に適用した

62 実績に比べても均一性の高い柱入が行なわれている.

4.考察

温度測定結果から住入材てん充率を推定するための近似式をつぎのように考え

る。

すなわち、飽和度bl00%の土に柱入材が寝透すると、柱入士は土粒子、住入材〈ホ

モヂル)、水で構成される.それぞれの非熱をCs、Cg‘Cw、密度をGs、

rg 、rwとし、住入範囲の内部では土の協会は断熱されていると仮定すると、熱

量の釣合いは次式で示される.

(Tg-T. )・ Vg・Cg・rg

= (T. -Ts) (Vs ・cs • G s + C w. r w)……...・H ・-・(1)

ここで、 Tg :ホモゲル硬化後の温度 COC)

Ts 柱入前の地中温度 (00)

Tt 柱入後の地中温度 (00)

間隙率 n、てん充率αはそれぞれ(2)式‘ (3)式で与えられる，

135

、，

n = ~7V = "1'7 ~ g+Vw 一v-= VS+Vg+VW a-Z与一 v g -VV-Vg+Vw

(2)式より

Vs=汗且 (Vg + V w)

Vw=句皐 .Vg

(4)、(5)式を(1)式へ代入すると

(Tg-T， ) C g. r g

H ・H ・...・H ・..(2)

....・H・...(3)

-……(4)

.……(5)

一一(T， .ー Ts) { 1 -= n • ~. _ G s • C s +.!ーλ }一一一一・-・ Gs・Cs+一一一一Cw.r w} n (x

H ・H ・(6)

ここでCg = C w = 1 ca 1/8 -00

r g = r w= 1 g /crrf

と仮定すると、

TI -T s ，l-n α=T g-T s 〈-1「・~G s ・Cs + 1) ・H ・H ・.....・ H ・(7)

(7)式によって、 Tg、T. 、Tsの測定結果からてん充率aを求めることがで

きる。

そこで、 Tgとして住入プラントで測定した住入材の温度、 Tsを1800、nを

0.35、Gsを2.8、Csを0.20とし、今回の地中温度測定値からてん充率を計算し

136

と

の

、

応

7

こ

が

対

u

、

る

の

仏

し

あ

者

差

取

で

両

偏

採

り

準

を

お

る

標

土

と

き料

の

で

0

試

述

が

制

で

前

と

仏

〈

怯

こ近

果

る

値

の

結

す

均

点

の

較

平

た

そ

比っ・

事1

8

な

る

率

的

行

い

充

札

を

て

ん

~

定

め

て

1

測

求

た

印

度

を

め

仏

祖

率

求

ほ

ほ

充

ら

で

よ

る

者

の

ち

9

つ

学

ん

棋

で

ん

か

ー

に

よ

両

も

う

が

に

化

て

率

査

て

値

寸

法

に

、

い

の

の

の

ー

が

充

調

る

定

図

度

析

り

な

ら

も

も

と

値

ん

の

よ

測

が

温

分

お

し

れ

る

た

る

の

て

固

に

度

の

、

学

て

致

こ

す

し

す

詰

今

析

温

も

は

化

し

一

。

接

接

較

度

果

、

分

の

た

に

と

一

京

が

る

近

近

比

温

結

で

学

述

し

中

率

を

置

い

が

、

を

て

の

。

ろ

化

上

示

図

充

率

位

て

置

が

者

ペ

モ

た

こ

の

と

を

。

ん

充

定

し

位

る

両

比

。

っ

と

料

れ

係

る

て

ん

測

示

定

あ

て

に

た

な

試

こ

関

あ

る

て

の

も

測

点

い

法

充率で10%前後低くなるが、

ほぽ車線的な関係となる.両

~6 ， i拐事日出

E-2: 者の回帰式は次式のようになる. 図-7.5 切羽のてん充車分布(数字はてん充車川)

y = O.842x +0.910

r = 0.865

ここに、 x 化学法によるてん充率(%)

y 温度棋によるてん充率(%)

温度怯によるてん充率が低〈なる理由としては柱入材の発生する熱量が注入材を送

るホースから外気へ、また地中の住入範囲外の地盤へ損失することなどが考えらる.

いずれにせよ、温度測定によりてん充率を推定することは不可能ではないといえよ

• 』フ

…・・(8)

なお、柱入効果推定手法の実用化に必要な条件には、精度以外の即時性、簡便さ

があるが、温度測定による方法は即時性は満足しうる.すなわち、 3.1.で述ベたよ

137

うに温度変化l土佐入作業中に表われ、ある測点への註入材の寝透の有無を時閥単位

で推定することが可能である。

また、簡便さについては温度センサーを多数埋め込む必要がある点、柱入作業の

際のりード線を断線しないように住意が必要なため作業能率がやや低下するかも知

れないなどが問題となろう。

5 .おわりに

薬披注入工法における柱入効果推定手法のーっとして前章でその原理、室内実験

結果を紹介した温度測定による方法について現場への適用例を述べ士。その結果、

この手法は注入材の浸透状況を推定する手法として有効であり、精度、即時性、簡

便さのいずれの点からも一応満足しうることが判明した.ζの手法は住入材による

間隙てん充率を推定することが可能なため、地盤改良効果の推定へ結びつけやすい

と考えられ、この意味でも注入効果推定手法として有効であろう.今後i士、地盤条

件、住入工法、住入材料などを考慮した本手法の適用方法を検討するとともに、得

られた測定結果の解析手法を充実するなどが課題となろう.

138

当吉区日音区 幸吉言命

本研究では、我が国に多く分布する滞水性地盤における建設工事に伴う地下

掴削に不可欠な地下水対策としての、地中連続壁工法および薬液註入工法によ

る止水技術の改良、開発を土質化学の手法および考え方を用いて遂行した成果

を紹介している。以下に、得られた知見の主なものを列記する o

第一部土質化学の概念を述べるとともに土質化学あるいは土の物理化学に関

する既往の研究を紹介した。そして、これらが土質工学上の諸課題の解明に有効

であることを吟味した。

第二部地中連続壁工法における逸泥防止用安定液の開発

①地中連続壁工法においては安定液が不可欠な効果を有する。この安定液に

関する技術は、同じく安定液を用いる石油などのポーリング分野で開発されてき

た技術と共通する部分もあるが、施工場所、掘削目的、掴削断面などからより厳

しい制約を受ける。

②この工法では掘削溝に安定被を充満させる必要があるが、砂れき地盤など

では安定液が周辺地盤に際限なく逸失する逸泥が発生し掘削不能に陥る。逸泥

は地下水汚染をも招くので環境対策上も防止しなくてはならない。

③逸泥防止方法には各種のものがあるが、透水係数が10・Icm/secJ以上の地盤

に効果的なものはいまだに開発されていない。

④ガラス玉を模型地盤として安定披の地中での浸透挙動を実験的に検討した

結果、透水係数がおおよそ3x 10・lcm/sec以上になるとベントナイトやシルトの

懸濁粒子の目詰まりによる逸泥防止は期待できなくなる。

⑤さらに透水係数が大きな地盤では安定漉の流動特性によって逸抱防止が可

能になる。

@逸泥が防止された場合、地盤モデルの表面近くにマッドケ h キあるいは止水

ゾーンが形成され、さらに地盤の内部では間隙水圧が低下する oこのマッドケーキ

あるいは止水ゾーンを介して液圧が地盤に伝達される o

⑦安定液の浸透距離は安定液の粘度と関係づけられ、その関係は細管内のニュ

ートン流体の流動の式であるHagen-Poiseulleの式に従う o

@ピンガム流体では浸透距離は安定液の降伏値と関係づけられ、降伏値を200

dyne/cm2以上にすれば、透水係数が10ocm/secのガラス玉地盤でも逸泥を防止す

ることができる。

@ GuarGum椿液は少量の粘土・シJレトが共存すれば、安定なポリマー・粘土複

合体を形成し、地盤掘削用安定植に必要な粘度、造壁性を示す。

139

⑩この搭波はホウ素によって架橋することができ、粘弾性を示すゲルとなる。

このゲルはGuarGum、ゲル化剤の濃度を調節することにより粘度を100-100000

cpの範囲で、制御することができる。

⑪このゲルは系のpHを調節することにより解ゲル・再ゲル化することができ、

この転換は何回でも可能である。転換点のpHは8.0-8.5であり、これより高いpH

ではゲJレ化する。

⑫このゲルは透水係数が100-101cm/secの地盤モデルでも逸泥防止が可能で、

あり、しかも掘削に支障のない程度の流動性を有する。

⑮肢阜市内の玉石混じり砂れきの地盤での地中連続壁工法によるピルの地下

掘削にGuarGumのゲルを適用した。地盤の平均透水係数は9.1 X 10-1 C m/ s ecであっ

たが、試験工事によって決定した調合のゲルによって逸泥は完全に防止できた。

⑭試験工事では安定液による地下水汚染の範囲も調査した。ゲル化させない

GuarGum安定披では掘削孔から 30mまでの範囲が汚染されるが、ゲル化させるこ

とにより周辺の地下水の汚染は完全に防止できる o

⑮神奈川県の遊水池の遮水壁工事では透水係数が最大2.2x10・1cm/secの砂

れき地盤で地中連続壁工法が計画された。ここでは、現場から約20mの場所に飲

用水を扱み上げる揚水井があり、約5000t/dayの揖水を行っていた。試験用に井

戸を設け、揖水Lつつ近くで安定液による掴削を行う試験工事を行った。試験工

事では安定液としてGuarGumゲルを用い、掘削溝の近くに地下水水質を監視する

観測井を設けた。

⑩掘削の際の逸泥は掘削溝の安定液の粘度と関係し、粘度をlOOOOcp以上に維

持すれば逸泥をほぼ完全に防止することができる o

⑫試験工事の際の地下水汚染の範囲は濁度、pH、電気伝導度、過マンガン酸カ

リウム消費量などによって監視した。掘削中には、掘削溝から8.5mまでの範囲で

わずかな水質変化が見られ、3.5mまでの範囲では濁度、過マンガン酸カリウム消

費量が水道水基準をこえる。

⑩掘削の終了とともに水質汚染は減少し、コンクリート打設の際にも、特に地

下水がアルカリ化することはない。水質が完全に工事前の状態に復旧するのは、

工事終了後約一月の時点である。

⑮試験工事の結果をふまえ本工事を行った。特に、水源井の近くを施工する時

には別に観測井を設け、水質を監視しつつ工事を行った。その結果、逸泥はほぼ

完全に防止でき、水源井の水質を汚染させることなく工事を終了した。

第三部薬液注入工法における注入効果推定法の開発

まず、薬波注入工法の現視を概観し次のような課題を明らかにした。

140

①薬液注入工法は広く採用されているが、地盤改良効果の確実性、効果の持続

性、注入材の耐久性などに欠ける点を改良する必要がある。特に、改良効果の確

実性については改良効果の確認方法の確立が不可欠で、ある o

②改良効果の確認方法はすでにいくつかの方法が提案されているが、精度、簡

便性、即時性などのすべてを満足するものはない。このため、現場の施工管理に

用いられる確認方法の確立が切望されている o

つぎに、化学的手法による注入地盤の注入材分布の調査法を考案し、次のよう

な結果を得た。

①適切な効果確認方法を開発するため、第一段階として住人地盤における直

人材の分布状態を調査する方法を検討した。この方法は注入材に由来する非結

晶性のケイ酸を化学分析によって測定する方法であり、結果はてん充率として

表示することができる。

②この方法を室内注入実験で得た川砂およびけい砂の団結体に適用した。比

較的均一な浸透注入が行われた固結体では、実視，IJてん充率のばらつきが少なく、

平均てん充率は40-50出となった。脈状注入が行われた固結体ではてん充率のば

らつきが大きい。

@室内実験における固結体の強度はてん充率の増大とともに増大する。固結

体の強度がホモゲルの強度より大きくなるのはてん充率が40-50揮をこえる場合

である oまた、固結体の透水係数が10-scm/sec以下となるのも、てん充率が40-50

5をこえる場合である oなお、脈状注入の場合にはてん克率が80-100%となっても

止水効果は現れない。

④化学分析によるてん充率測定法を注入を行った砂地盤に適用した。現場は

いずれもシサレド工法による下水道、地下鉄などの工事であり、地盤の強化ある

いは止水のために注入工法を採用している。ゲルタイムの長い注入材を用いた

ダブルパッカー工法の二現場では均一な浸透注入が、ゲルタイム・の短い注入材を

用いた瞬結工法の三現場では脈状注入が支配的であった。

⑤切羽から採取した試料についててん充率を測定した結果、ダブルパッカー工

法を適用した現場(区間)では平均値が40-60%であり、瞬結工法の現場(区間)で

は平均値が30-40%であった。また、変動係数は前者で0.4、後者で0.5-0.9であり、

ダブルパッカー工法のほうが均一性にすぐれた注入が行われていた。てん充率の

平均値は大きくても 60%であり、従来住入設計に用いている値に比べてかなり低

いoこれは、注入材の浸透しうる間隙が土の全間隙ではないことを示している。

@注入による地盤改良効果とてん充率の関係は十分に認められ、採取したプ

ロックサンプルの圧縮強度はてん充率の増大とともに大きくなる。特に、沖積層

の砂は当初は強度がほとんどないが、てん充率が40揮をこえると 0.5Kgf/cm2以上

141 J、

の強度を示すようになる。

⑦浸透注入の場合には、注入管から 50cm離れでもてん充率は40-50揮を維持す

るが、脈状注入の場合には注入管から 20cm離れた場所でもほとんど住人材が認

められない場合がある oしかし、脈状注入ではホモゲルの脈のまわりに高いてん

充率を示す範囲がある。

@てん克率を間接的に推定する手法として、土のpHあるいは電気伝導度の測

定が考えられたが、これらはてん充率との閣僚が良好ではない。

@滞水性砂れき地盤のシールド工法による掘削に切羽の安定を図るため、二重

管ダブルパッカー工法による注入工法が採用された。その際、適切な注入率を設

定するために発進立坑の中で試験工事を行った。調査した。試験工事では注入に

よる透水係数、N値、引っ揺り強度の変化、固結体の掘り出しによる囲結率などと

同時に注入材の分布状態を調査した。

⑩懸燭型(CB)の注入率の多少によって注入率を三段階に設定したが、いずれ

の区でも透水係数は当初の10・2cm/secから 10・5cm/seclこ低下し、その他の注入

効果にも注入率による顕著な差は認められなかったo固結率(固結体積/注入材

の体積〉は 2.5-3.6~こ分布し、 CBが少ない区 (5~)で小さい値を示した。そこで、本

工事では懸濁型(CB)を10%、溶液型を23.6%とする組み合わせを採用することに

した。

⑪試験注入の際のてん充率の分布は注入範囲の上部ではばらつきが多く、下

部では50%前後で安定している。注入材の浸透範囲は広く、注入管から 2m離れた

位置にも浸透している。地盤改良効果はてん充率が30-40%以上の場合に顕著に

なる o

⑫本工事では10リングに一回の割合で切羽の土を採取し、てん充率を測定し

た。その結果、てん充率は 40-80~の範囲に分布し、変動係数は 0.35前後であった。

また、一部区間で崩壊事故が発生したが、その原因は切羽の砂れきの中にプロッ

ク状に点在する砂に薬液が十分に浸透しなかったことにあることがでん充率制

定の結果から判定された。

⑮砂および砂れきからなる地盤で各種の注入工法を試験注入によって比較し

た際に、一般の土質調査、土質試験とともに注入材の分布を調査した。各工法の

うち、単管ロッド工法では全体的にてん充率が低く、瞬結工法ではてん充率のば

らつきが大きいo一方、二重管ダブルパッカー工法ではてん充率のレベルが50%前

後と高く、ぱらつきが少な ~'o また、交互注入工法および複合注入工法は粗砂崩

では浸透注入であり、平均てん充率は40-50揺を示す。

@本工事のシールド工事では区聞によって注入工法を変えた。一部区間で土砂

の流出が発生したが、その原因は掘削切羽に局部的に薬液が浸透不十分であっ

142

たためである。てん充率が20%以下の所で土砂流出が発生する傾向が見られた。

⑮複合注入工法ではゲルタイムの短い注入材(S)とゲルタイムの長い注入材

(L)を任意の比率に調節しながら注入できるが、その最適な比率は地盤によって

異なる。採取した土の化学分析結果によれば、てん充率が最も高くなるのは、こ

の現場ではこの比率(S!L)が0.75前後の場合であった。

これらの結果をふまえ、さらに簡便なてん充率の推定法として水ガラス系注入

材のゲル化の際の反応熱に着目した、温度計測による方法を検討し以下の結果

を得た。

①水ガラス系注入材はゲル化の際に3-160Cの温度上昇を示す。この温度上昇

は水ガラスと硬化材の混合直後から始まる。

②砂を用いた模型地盤への注入実験でも、注入材が温度センサー埋設位置へ浸

透すると明瞭な温度上昇が見られる o温度のピークは注入後1-2時間までに現れ

るが、一日後でも温度上昇の影響は残留する o

③温度上昇量から注入材による間隙てん充率を計算することができ、この方

法による値は化学分析によるてん充率と高い相関性を示す。

④この方法を砂れき地盤に二重管ダブルパッカー工法によって注入した現場

に適用した。地中に埋設した熱電対(銅・コンスタンタン)は‘注入前には180C前

後の値を示すが、近くで注入が行われると最高3.10Cの温度上昇を示す。

⑤温度上昇から計算されるてん充率は10-70%の範囲となり、化学分析による

てん充率との相関係数は0.865であった。この方法では注入の最中あるいは直後

に注入材の浸透状況が推定できるので、注入工法の施工管理手法のひとつとし

て活用することが可能である。

以上の結果は地中連続壁工法および薬波注入工法の適用分野の拡大、信頼性の

向上に大きく寄与することができると恩われる。また、ここで用いた土質化学的

手法はこれらの工法だけでなく、さらに広範囲の工法の改良、開発あるいは土質

工学的問題の解明に有効であると恩われる。本研究が今後の土質工学、地盤改良

工法の発展の一助となれば幸いである。

143

話貯蓄辛

本研究は著者が勤務する(株)大林組技術研究所において昭和44年から昭和60

年にかけて行ってきた研究成果をまとめたものである o一連の研究は土質化学

の分野の大先輩であり所属する研究室の上司である喜田大三氏(現大林組技術

研究所副所長)の御指導、銅鞭達の元に行ってきた。また、寺沢一夫・前所長およ

び河野彰・現所長には研究の便宜を図って頂くとともに力強い敢励、助言を頂

いた。まず、これらの方々に心から感謝の意をあらわした L、。

また、本研究は化学研究室の同僚に助けられながら実施したものであり、とく

に斎藤裕司、辻博和、炭田光輝の各氏および西村幸江嬢には実験、結果の解析あ

るいは論文の作成の際に大変お世話になった。さらに、本研究に不可欠であった

現場調査では多くの現場関係者の協力を得た。とくに、山内英治氏、坂村卓司氏、

中川金爾氏の現場所長の方々には快く調査に応じて頂くとともに便宜を図って

頂いた。これらの方々にも心からお礼を申し上げたい。

さらに、本論文をまとめるに当たり適切な助言と激励を頂いた久馬一剛・京都

大学農学部教授には学生時代から今日に至るまで研究の基本姿勢をはじめ実に

多くのことを御教示頂いた。心から厚い感謝の意をあらわしたい。

144

護主主コ雪:s<こ南尤

賀喜一一告区

1)最上武雄監修:透水一設計へのアプロ』チ .90，鹿島出版会(1976)

2)喜回大三:土壊構造と結合物質の作用および改良剤の利用に関する研究(学

位論文)，1(1961)

3)山崎・山内監訳:土質工学の基礎.鹿島出版会(1972)

4)安原・山内:土の物理化学と土質工学への応用，土と基礎，Vol.33-12，47-54(19&5)

5)浅川美利:土質工学における粘土構造の問題，表面.Vol.8-12.12-26(1970)

6)山内豊聡:土の物理化学と土質工学への応用.土と基礎，Vol.33-4，79，(1985)

7)土質工学会:小特集土の物理化学的性質一工学へのアプローチ，土と基礎，

Vol.28，No.2(1980)

8)土質工学会編:土質工学における化学の基礎と応用(1978)

9)山内・松原・安原:土の物理化学と土質工学への応用，土と基礎，Vol.34-6，

67-68， (1986)

算室二二書β

10)斎藤二郎:地下連続壁の現混と今後の展望，基礎工 Vo1.8No.ll.2-9.

(1980)

11)沖野文吉:ボーリング用泥水，技報堂(1986)

12)喜回大三:地中連続壁工法(泥水工法〉における地盤掘削用泥水に関する

研究〈学位論文)(1975)

13)喜田・川地:泥水の基本的性質，基礎工 Vol.10No.5.6-14(1982)

14)浅川・吉田:安定液による壁面安定の機構，土と基礎 Vol.21，No.1.31-37

(1973)

15)喜田・中田:OJS・SOLETANCHE工法の泥水の造壁性の現場調査と管理.大林

組技術研究所報.No.4.1D1-106(1970)

16)喜回大三:地中連続壁工法における安定液の調合と管理，土と基礎 Vol.21.

No.l，25-30(1973)

17)喜田・川地:高分子・粘土複合体の泥水工法への適用，土と基礎 Vol.28，

No. 2.23-30 (980)

18)喜田・川地:ポリマー泥水におけるポリマー粘土複合体の役割，第10回土質

工学研究発表会講演集， 1007-1010(1975)

19) T.Kawachi and D.Kita: Development of Slurry Suitable ForDiaphragm

Wall Construction.The First East Asia Conference on Structural

145

Bngineering and Construction，Vol.1.281-289(1986)

20)川地・喜田・辻:ポリマー泥水の変質防止法，第17回土質工学研究発表会講

損集.102ト1024(1982)

21)喜田・川地:安定液の機能と品質管理，建設機械，Vo1.22.No.7.2ト32(1986)

22)日本建設機械化協会編:地下連続壁工法設計・施工ハンドブック， 177-179

(1975)

23)喜四・川地・秋野:講座“施工と水..4 .地中連続壁工法と水，土と基礎，Vol.

27.No.ll.73-80(1979)

24)喜回・川地:アッシュ添加泥水による逸泥防止法の検討，大林組技術研究

所報.No.5.12ト 126(1971)

25)喜回・川地:砂地盤用逸泥防止担水の検討，大林組技術研究所報.No.23.96

-100(1981)

26)田中他:講座シールドと土質 3切羽などの安定と土質(その2)，土と基礎，

Vol.25，No.7，71-76(1977)

27)喜回・川地:泥水シールド工法における泥水に関する研究(その1)-粗粒地

盤における泥壁の形成について:大林組技術研究所報， No.17.76-80(1978)

28)喜回・炭田・川地・辻:泥水シールド工法における泥水に関する研究(その

2)-砂れき地盤における泥水の品質管理一.大林組技術研究所報，No.29，140

-144(1984)

29)喜田・炭田・川地・辻:泥水シールド工法における砂れき地盤の泥水の品

質管理，第19回土質工学研究発表会講詰集，1413-1414(I982)

30)化学工学便覧， 104，丸善(1968)

31) G.K.Jones: Grout and Drilling Muds in Engineering Practice，26.

Butterworths.London(1963)

32)久保田・河野・宇野:透水-設計へのアプローチ .75-79.鹿島出阪会(1976)

33)喜田・川地:泥水工法における泥水管理に関する研究(第21報)-逸泥防止

用ポリマー泥水の開発目，大林組技術研究所報.No.12.93-100(1976)

34)喜回・川地:逸混防止用ポリマー泥水の開発，第10回土質工学研究発表会講

演集.101卜1014(1975)

35)喜田大三:粘土をつなぐ高分子，高分子.Vol.13. (1964)

36) Donald H. Napper:Colloid Stability， lnd. Eng. Chem. Prod. Res.

Develop. . Vol. 9. No. 4(1970)

37)岡小天編著:レオロジ一入門.208-226.工業調査会(1970)

38) Roy L. Whistler:lndustrial Gums，303-321.Academic Press(1973)

39)川地・喜田:地中連続壁工法における地下水汚染の防止ー砂れき地盤におけ

146

る高粘度安定液による逸泥防止ー，大林組技術研究所報，No.32投稿中

穿Z三三音区

40)土質工学会編:薬波注入工法の調査・設計から施工まで， 11-12(1985)

41)森:建設工事における薬液注入の役割，基礎工.10-EX，2-6(1983)

42)工藤他:グラウチングの基礎知識(その1)ーグラウチングの現状と問題点一，

農業土木学会誌，Vol.51，No.12.65-71(1983)

43) 福岡正己編:最新の薬波注入工法の設計と施工例 .40(1983)近代図書

44) 建設省:薬波注入工法による建設工事の施工に関する暫定指針について.

建設省官技発第160号(1974)

45)柴崎:グラウチングの基礎知識(その7)一葉波注入(II)ー，農業土木学会誌，

Vol.52.No.7，51-58(1984)

46)落合他:硫酸イオンを含む地盤における住宅基礎，土と基礎，Vol.34，No.6.

45-50(1986)

47)土質工学会: 薬波注入工法の調査・設計から施工まで， 165-190(1985)

48)川地・喜田:薬波注入工法における施工管理に閲する研究(そのり一温度

測定による注入効果推定に関する現場適用調査一，大林組技衛研究所報

NO.32.72-16(1984)

49)川地・喜田:無公害グラウトに関する研究(その4)ー土中の注入材含有量測

定法の開発とその適用例一，大林組技術研究所報NO.25.80-84(1982)

50)川地・喜田:注入地盤における注入材分布の測定，土木学会第37回年講m，

611-612 (1982)

51)川地・喜田:薬液注入工法における施工管理に関する研究(その3)ー注入

固結体の物性とてん充特性の関係一，大林組技術研究所報NO.28.103-107

(1984)

52)川地・喜田:薬波注入砂のてん充率と注入効果の関係，土木学会第38回年

講m，443-444(1983)

53) Hashimoto.l.and Jackson.M.L. :Clays and Clay Minerals，7，102(1960)

54) Ralph K. Iler :The Chemistry of Silica ，40-49(1979)

55)土質工学会編:土質試験法

56)久保田他:透水ー設計へのアプロ E チ.15-20，鹿島出版会(1976)

51)川地・喜田:薬波注入工法における施工管理に関する研究(その1)ー砂地盤

における注入材の分布と注入効果ー，大林組技術研究所報NO.26，120-125

(1983) 58)川地・喜田:薬液注入工法における施工管理に関する研究(その2)】試験注

人時における注入材の分布と注入効果ー，大林組技術研究所報NO.27.82-86

147

(1983)

59)水収支研究グループ編:地下水資源学.274-276，共立出版社(1973)

60)土木学会編:水理公式集，365(1977)

61)土質工学会; 薬液住人工法の調査・設計から施工まで.65-89(1985)

62)川地・喜田:薬波注入工法における施工管理に関する研究(その4)-滞水性

砂れき地盤における薬波注入の効果ー，大林組技桶研究所報NO.29，134-139

(1984)

63)野・川地・喜田・山内:滞水性砂れき地盤における薬液注入の効果と

注入材の分布，土木学会第39回年講m，279-280(1984)

64)野・川地・喜田・山内:滞水性砂れき地盤における薬波注入の施工例，第

19回土質工学研究発表会講損集.1527-1528(984)

65)川地・喜田:薬液注入工法における施工管理に関する研究(その5)ー注入材

分布から見た注入工法の比較ー，大林組技術研究所報NO.30.117-122(1985)

66)川地・喜田:注入材分布から見た各種注入工法の比較，第20回土質工学研

究発表会講演集，1681-1682(1985)

67)川地・喜田:各種注入工法を適用した事例におけるてん充率の分布，土木

学会第40回年講m.625-626(1985)

68)島田:薬波注入の設計と施工上の問題点とその考え方，基礎工.10-EX.32-44

(1983)

69)川地・喜田:薬波注入工法における施工管理に関する研究(その6)ー温度計

測による注入効果推定に関する基礎実験ヘ大林組技術研究所報NO.31，1l9-

123 (1985)

70)川地・喜田:地中温度計測による薬波注入の効果予測，土質工学シンポジ

ウム発表集.27-32(1986)

71)吉住他:薬波注入における注入範囲の電気的測定，土と基礎.Vol. 24. No.1.

43-50(1976)

72)鈴木:電気抵抗による注入効果の判定について，土木学会第37回年講.m

615-616(1982)

73)有泉他:ほう素をトレーサーとした中性子水分計の薬液注入施工管理代の応

用，第4回土質工学研究発表会講演集.387-390(1969)

74)日本化学会編:化学便覧〈基礎編 II).949.(1975)

75)八幡:土墳の物理，131.東京大学出版会(1975)

76)川地・喜田:薬波注入工法における施工管理に関する研究(その7)一温度測

定による注入効果推定に関する現場適用調査一，大林組技術研究所報NO.32.

72-76 (1986)

148