JP3305274B2

JP3305274B2 - 地盤強化方法

Info

Publication number: JP3305274B2
Application number: JP770499A
Authority: JP
Inventors: 俊介島田; 求三輪; 健二栢原
Original assignee: 強化土エンジニヤリング株式会社
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: JP2000204371A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は傾斜地や大深度地
下の地盤、地下水の存在により流動性を帯びた不安定な
地盤等に対する地盤強化方法に係り、特に、地盤に圧縮
強度およびせん断抵抗力を付与し、これにより地盤の強
化を長期間にわたって確実にするとともに、周辺地盤へ
の環境汚染を長期間にわたって防止し得る地盤の強化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】傾斜地や、大深度地下の地盤、さらに
は、地下水の存在により流動性を帯びた不安定な地盤等
に対する地盤の強化方法として、従来、強化すべき地盤
の所定領域に引張材を複数本挿入するとともに、これら
引張材を固結剤で地盤に固定する方法が採用されてい
た。

【０００３】ここで用いられる固結剤としてはセメント
ミルクや水ガラス−セメント系固結剤、あるいはさら
に、水ガラスとイソシアネートプレポリマーの反応によ
り得られるポリウレタン、ポリエーテルとポリイソシア
ネートの反応により得られるポリウレタン等の発泡性ポ
リウレタン等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セメントミル
クを固結剤として用いる場合には、固結剤が目標地盤外
に逸脱したり、地下水や、海水によって希釈されて硬化
物の強度が著しく低下したり、等の問題があった。

【０００５】また、水ガラス−セメント系固結剤を用い
る場合には、水ガラスのアルカリが固結物から溶脱して
環境汚染を起こすのみならず、硬化物の耐久性も劣ると
いう問題があった。

【０００６】さらに、上述発泡性ポリウレタンを固結剤
として用いる場合には、これが燃えやすいために、作業
の安全性が問題となっていた。

【０００７】そこで、本発明の目的は傾斜地や大深度地
下の地盤、地下水の存在により流動性を帯びた不安定な
地盤等に対し、圧縮強度やせん断抵抗を付与することに
より、該地盤の強化を長期間にわたって確実にするとと
もに、周辺地盤への環境汚染を長期間にわたって防止し
得、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤強化方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明によれば、強化すべき地盤の所定領域に引張
材を挿入するとともに、この引張材を固結剤で地盤に固
定することにより地盤を強化する地盤強化方法におい
て、前記固結剤として脱アルカリシリカおよびセメント
を有効成分として含む固結剤（以下、固結剤（Ａ）とい
う）を用いることを特徴とする。

【０００９】さらに、上述の目的を達成するため、本発
明によれば、強化すべき地盤の所定領域に引張材を挿入
するとともに、この引張材を固結剤で地盤に固定するこ
とにより地盤を強化する地盤強化方法において、前記固
結剤として脱アルカリシリカおよびポリイソシアネート
類を有効成分として含む発泡性固結剤（以下、固結剤
（Ｂ）という）を用いることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に詳述す
る。

【００１１】本発明の地盤強化に適用される地盤は傾斜
地や、大深度地下の地盤、地下水の存在により流動性を
帯びた液状化しやすい不安定な地盤等である。

【００１２】例えば、流動性の帯びた地盤が崩壊に至る
原因は終局的には地盤がせん断抵抗力を失うことにあ
る。本発明では、このような地盤の所定領域に引張材を
挿入するとともに、固結剤によりこの引張材を地盤に固
定し、かつ前記固結剤により土砂を固め、これにより地
盤自体に圧縮強度を付与する。

【００１３】さらに、本発明では、地盤中に引張材、ま
たは注入管と引張材を組み合わせ、一体化したものを埋
設し、これを通じて発泡性の固結剤を地盤中に注入し、
その周辺地盤を圧密強化することにより、さらに発泡性
の固結剤の硬化によって定着した引張材を緊張し、地盤
に圧縮力を導入することにより引張力とせん断力に対す
る抵抗力を与え、膨大な体積をもつ地盤を効果的に強化
する。

【００１４】このような目的で注入される固結剤は、
浸透性が良好であること、限定注入が可能であるこ
と、硬化までの間に成分が分離しないこと、固結強
度が大きいこと、硬化物に耐久性があること等の特性
を有するものでなければならない。

【００１５】固結剤は浸透性が良好であるためには、注
入時には低粘度でなければならないが、その場合には目
標地盤から逸脱する恐れがある。また、低粘度の固結剤
がセメントを含有している場合には、セメントの沈降分
離により強度が不均一になったり、地盤の一体化が阻害
されることになる。

【００１６】そこで、本発明の固結剤として使用できる
ものは、初期には低粘度であり、時間の経過とともに増
粘あるいはさらにゲル化するものが好ましい。本発明で
はこれらの点も脱アルカリシリカを使用し、セメントあ
るいはポリイソシアネート類によりゲル化させることに
より解決されたのである。

【００１７】本発明において使用される引張材は、引張
強度を有する合成樹脂、金属製等の中空管、または中空
管と棒状引張材を組み合わせたものからなる。その内部
を通じて発泡性の固結剤を注入する場合には、注入管の
先端または任意の個所の周面に固結剤を吐出するための
吐出孔が穿設される。また、合成樹脂製パイプ等の引張
強度をさらに大きくするために、鋼棒等の引張材が中空
管の内部に挿入されて、もしくは外部に抱き合わせられ
て中空管に一体化することにより大きな引張強度を有す
る引張材として使用される。また、ボーリング孔に固結
剤を填充してから中空管や鋼棒と注入管を抱き合わせて
ボーリング孔に挿入し、注入しながら注入管のみを引き
抜いてもよい。

【００１８】特に、大深度地下の地盤を強化したり、流
動化しやすい地盤の液状化防止のために中空管とその先
端あるいは任意の個所に任意の数装着される膨脹自在な
袋体とからなる引張材を使用して地盤強化の確実性を上
げることができる。この場合、まず目標地盤全体に固結
剤を注入し、次いで中空管を通じて袋体の内部に固結剤
を充填し、袋体を膨脹させてその周辺地盤を圧密強化さ
せる。あるいは、ボーリング孔に複数の袋体を装置した
中空管を挿入し、中空管に挿入して内管を通して上下の
袋体にセメント等を填充し、地盤を圧密させて中空管を
固定してから、その中間部の外管に設けた吐出口から内
管を通して周辺地盤に注入材を注入することができる。
その場合、上下の袋体はパッカー効果の役を果たし、注
入液が上下に逸脱しないで所定の深度に浸透する。

【００１９】また、引張材の固結対象領域への固定は、
引張材に引張力を加えておこなってもよい。この場合、
引張力を加える時期は固結剤の硬化後が適当である。

【００２０】さらに、引張材は地盤の深さ方向と横方向
に適当な間隔をおいて配置されることにより、土砂との
付着力や摩擦力を増し、地盤自身の一体性の効果を高め
る働きをする。

【００２１】さらにまた、固定した引張材に張力を導入
することにより、固結した地盤に引張材の引張力が伝達
され、圧縮力が加わり、引張力やせん断力に対する抵抗
力が付与される。

【００２２】本発明において使用される発泡性の固結剤
は、主に引張材の内部に圧入され、その先端や周面の吐
出孔から地盤中に吐出され、引張材周辺の削孔内の空隙
に充填されると同時に、地盤中に浸透して発泡し、硬化
する。

【００２３】本発明の固結剤（Ａ）は、固結体の圧縮強
度を主に増大させ、固結剤（Ｂ）は、固結体の靱性を改
良し、引張強度、せん断強度を付与、向上させることが
できる。

【００２４】ここに反応性を調整するために、固結剤に
後記のような触媒、あるいは遅延剤を添加することがで
きる。また、脱アルカリシリカのｐＨが７以下の場合に
は、必要に応じて重曹、炭酸ソーダあるいはアミン類の
ようなアルカリ性のｐＨ調整剤を添加することができ
る。

【００２５】本発明の固結剤（Ａ）は、脱アルカリシリ
カおよびセメントを有効成分とする固結剤である。

【００２６】本発明の脱アルカリシリカは活性化してい
るのでセメントとの反応性が強く、引張材を地盤に強固
に固着させることができる。

【００２７】また、本発明の固結剤（Ｂ）は、地盤注入
が可能な原液性状を持ち、地盤固結に必要な強度を示す
脱アルカリシリカおよびポリイソシアネート類を有効成
分とする固結剤である。水ガラスとイソシアネートプレ
ポリマーから得られるウレタン樹脂にくらべて、本発明
の固結剤（Ｂ）は、アルカリ性が低いのでウレタンの劣
化が少なく強度が持続するのである。

【００２８】本発明において、ポリイソシアネート類と
は、ウレタン構成成分が水、さらには触媒の存在下で反
応してポリウレタン樹脂（ポリイソシアネートが水と反
応した場合には主としてポリ尿素結合ができるが、ここ
ではまとめてポリウレタンとする）となるものをいい、
このようなウレタン構成成分としては、親水性ポリイソ
シアネートと疎水性ポリイソシアネートが挙げられる。

【００２９】親水性ポリイソシアネートの好ましいもの
は、親水性のポリエーテルまたはポリエステルとポリイ
ソシアネートを反応させて得られる親水性イソシアネー
トプレポリマーである。また、疎水性ポリイソシアネー
トの好ましいものは、ポリイソシアネート（これは通常
疎水性である）を疎水性の可塑剤、粘度低減剤（溶剤
等）で希釈したものである。

【００３０】このようなイソシアネートプレポリマーと
しては、後述するようなポリエチレンオキサイド鎖含有
ポリエーテル（下記一般式Ｉで示される）、さらには、
プロピレンオキサイド鎖含有ポリエーテル（ポリエチレ
ンオキサイド鎖は含有していない、下記一般式ＩＩで示
される）とポリイソシアネートの反応により得られるウ
レタンプレポリマーが挙げられる。また、ウレタンプレ
ポリマー（Ａ）単独よりも、ウレタンプレポリマー
（Ｂ）をも含有している方が、発泡性、強度の点から好
ましく、ＮＣＯ含量は1.５〜１６％、好ましくは５〜１
６％である。ここで、ＮＣＯ含量が低いと発泡性、強度
ともに低いが靱性があり、ＮＣＯ含量を高くすると、発
泡性、強度ともに大きくなるが、脆性が強くなる。

【００３１】ここに、ウレタンプレポリマー（Ａ）また
はウレタンプレポリマー（Ｂ）は、以下のとおりであ
る。

【化１】一般式Ｒ〔（ＯＲ₁)_nＯＨ〕_p （Ｉ）で示されるポリエーテルポリオールの一種または二種以
上の混合物をポリイソシアネートと反応せしめて得られ
る末端ＮＣＯ基含量1.５〜１０％のウレタンプレポリマ
ー（Ａ）。

【００３２】式中、Ｒは多価アルコール残基、（ＯＲ₁)
_nは炭素数３〜４のアルキレン基を有するオキシアルキ
レン基とオキシエチレン基とを有するポリオキシアルキ
レン鎖である。ただし、オキシエチレン基の割合は、ポ
リオキシアルキレン鎖全分子量の５０〜９０％を占め
る。ｎはオキシアルキレン基の重合度を示す数で水酸基
当量が１５０〜２０００になるに相当する数、Ｐは２〜
８の数である。

【００３３】

【化２】一般式Ｒ₂〔（ＯＲ₃)_mＯＨ〕_q （ＩＩ）で示されるポリエーテルポリオールの一種または二種以
上の混合物をポリイソシアネートと反応せしめて得られ
る末端ＮＣＯ基含量２〜１６％のウレタンプレポリマー
（Ｂ）。

【００３４】式中、Ｒ₂は多価アルコール残基、（ＯＲ
₃)_mは炭素数３〜４のアルキレン基を有するポリオキシ
アルキレン鎖、ｍはオキシアルキレン基の重合度を示す
数で水酸基当量が１５０〜１００００になるに相当する
数、ｑは２〜８の数である。

【００３５】上記Ｉ、ＩＩ式で示されるポリエーテルポ
リオールのうち好ましいものは、２〜４官能（ｐ、ｑが
２〜４）、分子量が３００〜４０００のものである。

【００３６】疎水性イソシアネートと脱アルカリシリカ
とを反応させる場合には、反応性の良好な末端に１級の
ＯＨ基を有する、低分子量のポリオール（例えば、ポリ
エチレングリコール）、触媒、整泡剤等を添加するのが
好ましい。

【００３７】また、上記ポリイソシアネートとしては、
ジフエニルメタン−４，４′−ジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）を通常使用するが、トリレンジイソシアネート（Ｔ
ＤＩ）を液全体に対し５〜１０％添加すると硬化反応時
の発泡力を高めることが出来る。

【００３８】本発明の親水性イソシアネートにも、必要
に応じて触媒、可塑剤、粘度低減剤、整泡剤、発泡剤等
を添加することが出来る。

【００３９】本発明に用いられる脱アルカリシリカは、
水ガラスから、該水ガラス中に存在するナトリウムの一
部または全部を除去して得られ、具体的には、例えばイ
オン交換樹脂やイオン交換膜で処理して得られる。

【００４０】イオン交換樹脂を用いた脱アルカリ処理と
しては、カラム法、混合法等が用いられる。カラム法は
イオン交換樹脂を塔に充填し、この中を水で希釈した水
ガラスを通過させて脱アルカリ処理を行う方法である。
混合法はイオン交換樹脂と水で希釈した水ガラスとを混
合し、数分経過後に混合液からイオン交換樹脂を沈降さ
せて除去し、あるいは網で掬って除去する方法である。

【００４１】カラム法は活性珪酸の製造に適しており、
混合法は低アルカリシリカの製造に適している。水で希
釈された水ガラスのシリカ濃度は、カラム法の場合１０
％以下が好ましく、また、混合法の場合、粘度が高くな
ると、低アルカリシリカの収率が低下するため、１５％
以下が好ましい。

【００４２】水ガラスを脱アルカリ処理する場合、水ガ
ラスは水によって希釈されることが好ましい。これは活
性珪酸がイオン交換樹脂中でゲル化するのを防ぐためで
あり、さらには、安定な活性珪酸を得るためである。

【００４３】イオン交換膜による処理の場合には、上述
の水で希釈された希釈水ガラスを陰陽両電極間にはイオ
ン交換膜を複数枚、間隔をあけて設置された電気透析槽
に充填し、両電極間に通電して水ガラスの電気透析を行
い、水ガラス中の陽イオンを除去して脱アルカリシリカ
を得る。

【００４４】イオン交換膜を用いた脱アルカリ処理とし
ては、電気透析法が用いられ、これは特に、低アルカリ
シリカの製造に適している。この場合、水で希釈された
水ガラスのＳｉＯ₂濃度は２〜１５％が好ましく、電流
密度は約３アンペア／ｄｍ²程度が好ましい。

【００４５】上述のようにして得られる脱アルカリシリ
カは、ｐＨを例えば次のようにして調整し、工業的に安
定で使用可能なものとする。（１）脱アルカリ処理によって得られるｐＨ２〜４の活
性珪酸およびｐＨ７〜１２の低アルカリシリカを得る。
（２）この活性珪酸に酸類を添加してｐＨ0.５〜４の安
定化した活性珪酸を得る。（３）この活性珪酸にアルカ
リ類を添加してｐＨ７以下の安定化した活性珪酸または
ｐＨ７〜１２の低アルカリシリカを得る。（４）この低
アルカリシリカに酸類を添加してｐＨ７〜１０の低アル
カリシリカを得る。

【００４６】本発明に用いられる脱アルカリシリカは、
ｐＨ値が0.５〜１２、シリカ濃度(原液濃度）が１〜１
０重量％であることが工業的に有利である。とくに、活
性珪酸としてはｐＨ0.５〜４のもの、低アルカリシリカ
としてはｐＨ７〜１２のものが安定性の面から適当であ
る。なお、本発明では、ｐＨあるいはシリカ濃度の異な
る脱アルカリシリカを二種以上混合して所望の脱アルカ
リシリカとすることも出来る。

【００４７】上述低アルカリシリカは脱アルカリ処理の
直後では、原料水ガラスのシリカと同じ分子量であっ
て、活性が高い、アルカリの減少により次第に重合して
安定化する。安定化された低アルカリシリカは脱アルカ
リの程度、シリカの濃度にもよるが、１〜６ケ月間は安
定である。例えば、３号水ガラスを脱アルカリ処理して
得られた、シリカ濃度約６％、ｐＨ１0.９の低アルカリ
シリカはモル比が約１５の高モル比であって、２ケ月以
上も安定である。

【００４８】さらには活性珪酸は、イオン交換樹脂を通
して得られたものそのままでは約１日でゲル化するので
あり、酸類の添加等により安定化されたものが好まし
い。ここに酸類としては、塩酸、燐酸等の無機酸あるい
はその酸性塩、クエン酸、酒石酸等の有機酸あるいはそ
の酸性塩、塩化アルミ等の無機（中性）塩で水中で酸性
を呈するもの等が挙げられる。

【００４９】なお、活性珪酸に特定のアルカリ類を添加
して得られるｐＨ７以下の活性珪酸もまた、安定化され
たものである。

【００５０】脱アルカリシリカの原料である水ガラスと
しては、ＪＩＳ３号水ガラス、工業的に製造市販されて
いるモル比3.５〜4.５の水ガラス等が適している。特
に、モル比3.５〜4.５の水ガラスは、これを前述の混合
法により脱アルカリ処理してｐＨ７〜９の低アルカリを
得、あるいは前述のカラム法で脱アルカリ処理して得ら
れた活性珪酸に水ガラスやコロイダルシリカを添加し、
ｐＨ６〜９の低アルカリシリカを得る。これらはいずれ
も調製が容易であり、安定性も高く、本発明に用いられ
る脱アルカリシリカとして適当である。

【００５１】なお、活性珪酸およびそのｐＨ調整された
ものは、酸性を呈するとはいえ、含有している酸は極め
て少量であり、セメントの強度発現を阻害することはな
いのである。

【００５２】本発明に使用される脱アルカリシリカは、
アルカリ量が少ないほど、得られる硬化物の耐久性が優
れたものとなるのであり、ｐＨ７〜１０の低アルカリシ
リカが好ましく、ゲル化時間調整剤を添加する必要があ
るが、ｐＨ２〜６の活性珪酸も同じく耐久性の面からは
好ましい。

【００５３】また、上記ポリイソシアネート類とくに疎
水性ポリイソシアネートを脱アルカリシリカと反応させ
る場合には、触媒を添加して反応性を調整するのが好ま
しく、このような触媒としては脂肪族アミン、芳香族ア
ミン、有機金属系触媒が挙げられる。これらの触媒は、
ポリイソシアネート類の成分および構造からくる反応性
が小さいものの場合や反応液を低温下で反応させる場合
等に添加される。

【００５４】これらのポリイソシアネート類は、脱アル
カリシリカ、水に対して０.5〜３０（重量）％、好まし
くは５〜２７（重量）％の濃度で希釈して用いるのが好
ましい。すなわち、ポリイソシアネート類を予め水で希
釈して脱アルカリシリカと混合するか、ポリイソシアネ
ート類と脱アルカリシリカを混合して、配合液中のポリ
イソシアネート類が0.５〜３０（重量）％、脱アルカリ
シリカが７０〜９9.５（重量）％となるように配合す
る。

【００５５】またこれらの硬化した樹脂は難燃性である
ことが好ましく、本発明のポリウレタン樹脂（固結剤
（Ｂ））は、脱アルカリシリカを使用することにより難
燃性となるのである。固結剤（Ａ）における脱アルカリ
シリカの含有量は、配合液１０００ml当たりＳｉＯ₂と
して４〜３５ｇが好ましい。また、固結剤（Ａ）におけ
るセメントの含有量は、配合液１０００ml当たり１００
〜３５０ｇが好ましい。

【００５６】固結剤（Ｂ）における脱アルカリシリカの
含有量は、配合液１０００ml当たりＳｉＯ₂として２０
〜１００ｇが好ましい。さらに、固結剤（Ｂ）における
ポリイソシアネート類の含有量は、配合液１０００ml当
たり５〜３００ｇが好ましい。

【００５７】固結剤（Ａ）配合液の硬化性は、地盤の土
質により決定されるべきであるが、短か過ぎると浸透性
が悪く、長過ぎると目標地盤から逸脱するため、ゲル化
時間で１〜５０分が好ましい。ここでゲル化時間は、例
えばカップ倒立法で測定される。また、ここに遅延剤と
しては、重炭酸ナトリウム、炭酸ソーダ、クエン酸、酒
石酸等のオキシカルボン酸あるいはそのアルカリ金属塩
等が挙げられる。

【００５８】本発明の発泡性の固結剤（Ｂ）の発泡倍率
は、発泡剤の量あるいはポリイソシアネート類の種類、
濃度等で調整できるが、２〜２０倍程度が好ましく、さ
らに好ましくは２〜１０倍である。なお、地盤に注入し
た場合には、拘束下での発泡となるため、発泡倍率は小
さくなり、２〜４倍発泡で強度は４０kgf/cm²程度とな
る。また脱アルカリシリカの使用比率が大きい場合に
は、発泡倍率を大きくすると良好な発泡体が得られにく
くなるので、このような場合には発泡倍率は２〜４倍が
好ましい。

【００５９】固結剤（Ａ）の注入速度は、地盤状況およ
び地表からの深度により適宜選択すればよいが１〜３０
ｌ／分が好ましく、また固結剤（Ｂ）の注入速度は、そ
のゲル化時間および注入量により適宜選択されるが0.１
〜２０ｌ／分が好ましい。

【００６０】また、固結剤（Ａ）および固結剤（Ｂ）の
注入圧は１〜１０kgf/cm²が好ましく、さらには３〜１
０kgf/cm²が好ましい。

【００６１】固結剤（Ａ）配合液の粘度は小さくて浸透
性のよいことが好ましく２００ｃｐｓ以下、さらには５
０ｃｐｓ以下が好ましい。

【００６２】また、本発明の固結剤（Ａ）および固結剤
（Ｂ）によって得られる固結体の強度は、１０kgf/cm²
以上、さらには３０kgf/cm²以上が好ましい。

【００６３】固結剤の注入量は、改良範囲の大きさ、地
盤条件により全体量が決定されるが、各注入管または引
張材からの注入量は、固結剤の硬化性、発泡倍率、強
度、注入圧、引張材の間隔等により決定されるが、引張
材を中心にしてその周囲に半径３０〜１００cmの改良体
が得られる量が好ましい。

【００６４】本発明の方法によって改良される範囲は、
地盤条件、注入材、注入圧力、注入量により異なるが、
引張材が地盤に固定され、発泡性の固結剤（Ｂ）の場合
には、周囲の地盤が充分圧密強化されるような改良範囲
となるのが好ましいが、さらには複数の引張材が固結剤
により結合され、地盤が一体化されるような改良範囲と
なるのが好ましい。

【００６５】トンネル掘削の場合の地盤強化について、
具体的に示すと以下の通りである。トンネルの外周に沿
って仰角１０〜３０℃で油圧削岩機で穿孔する。改良体
の直径は地山構成物、噴射圧力、噴射量、引き抜き速度
等に影響されるが、おおよそ３０〜１００cmとなるた
め、引張材の埋設間隔は３０〜６０cmとし、引張材の長
さ３〜１５ｍのものを埋設する。地山の条件により注入
条件は適宜選択できるが、固結剤を注入圧３〜１０kgf/
cm²で圧入し、注入した固結剤が周辺地山にゆきわた
り、硬化すると圧力ボンプの圧力が急激に高くなるので
固結剤を圧入を停止する。固結剤の充填率は３０から６
０％を目標とする。

【００６６】

【発明の実施例】以下、本発明を実施例によって詳述す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。

【００６７】１．使用材料（１）脱アルカリシリカ表１に示す組成の脱アルカリシリカを使用した。

【００６８】

【表１】

【００６９】表１中、NO.1〜４は３号水ガラスを使用し
て、脱アルカリ処理したものである。備考にはｐＨを調
整するのに使用した材料を示す。NO.4は、３号水ガラス
の水希釈液をイオン交換樹脂で処理して、ｐＨ＝2.８の
活性珪酸を作り、水ガラス３号でｐＨ調整して、上記ｐ
Ｈ値とした。

【００７０】（２）セメント表２に示す粉砕度および組成のポルトランドセメントと
高炉セメントを使用した。

【００７１】

【表２】

【００７２】（３）スラグ表３に示す粉砕度および組成のスラグを使用した。

【００７３】

【表３】

【００７４】（４）コロイダルシリカ水ガラスをイオン交換樹脂で処理することによりアルカ
リの大部分を除去し、造粒して得られた、表４に示す性
状のコロイダルシリカを使用した。（旭電化工業（株）
製。）

【００７５】

【表４】

【００７６】（５）水ガラス３号水ガラス比重（２０℃）1.３９、ＳｉＯ₂ ２9.
２％、Ｎａ₂Ｏ 9.５％、モル比 3.１７のＪＩＳ号水
ガラス

【００７７】（６）水溶性ウレタン（親水性ポリイソシ
アネート）およびその製法製造例１（水溶性ウレタン１）グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシドを
ランダムに付加せしめて得られた分子量１０００、オキ
シエチレン基含有量８０％の三官能ポリエーテル２０部
とプロピレングリコールにプロピレンオキシドとエチレ
ンオキシドをランダムに付加せしめて得られた分子量８
００、オキシエチレン基含有量７０％の二官能ポリエー
テル８０部とを混合し、この混合物にトリレンジイソシ
アネートを加えて９０℃で３時間反応せしめてＮＣＯ含
量１0.０％の水溶性ウレタンプレポリマーを得た。

【００７８】製造例２（水溶性ウレタン２）分子量４００の二官能ポリエーテルを使用した、製造例
１と同様に製造され、分子量５２０、エチレンオキシド
含量７２％、ＮＣＯ含量１4.５％である。

【００７９】実施例１〜９および比較例１、２模擬地盤により本発明の効果を実証する。直径１２０c
m、高さ１００cmのダンボール製モールドに、マサ土
（平均粒径約２００ミクロン）を充填しランマーで締め
固めＮ値を１０とした。その中央に1.５ショット用注入
管を埋設し、モールドの上部にセメントモルタルを約５
cmの厚さに硬化させて蓋とした。蓋には２ケ所に空気抜
き孔を設けた。１週間後、本発明の固結剤（Ａ）（表５
の実施例１の配合）を５ｌ／分のスピードで３０分間注
入した。

【００８０】モールド上部の蓋（セメント硬化物）を取
り除き、モールド周辺から約１０cmの位置のＮ値を測定
したところ３５であった。（なお、この部分はモールド
を解体した時に確認したところ未固結部分であった）。

【００８１】１週間後ダンボールのモールドを切断し、
未固結の土を取り除いたところ、注入管を中心として平
均直径約８０cm、高さ方向７５cmの固結物が得られた。
次いで、固結剤Ａの固結部分から切り出した供試体の強
度を測定したところ約４６kgf/cm²（２８日）であっ
た。

【００８２】同様にして、実施例１の配合に代えて表５
に記載した配合について実験を行った。さらに、実施例
の脱アルカリシリカに代えて、水ガラスおよびコロイダ
ルシリカを使用し比較例とした。その結果を表５に示
す。

【００８３】

【表５】

【００８４】実施例１０〜１３および比較例３実施例１の固結剤（Ａ）に代えて、本発明の固結剤
（Ｂ）を使用した。固結剤（Ｂ）（表６の実施例１０の
配合）を８ｌ／分のスピードで８分間注入した。固結剤
（Ｂ）の固結部分の強度、未固結部分のＮ値を測定し、
その結果を同じく表６に示した。なお、その他の条件は
実施例１と同じにした。

【００８５】同様にして、脱アルカリシリカおよび水溶
性ウレタンを代えて実験を行った。さらに、実施例の脱
アルカリシリカに代えて、水ガラスを使用し比較例とし
た。それらの結果を表６に示す。

【００８６】

【表６】

【００８７】実施例１４、１５および比較例４、５上記実施例および比較例で得られた固結物の長期強度を
測定した。その結果は表７の通りである。

【００８８】

【表７】

【００８９】

【発明の効果】本発明の効果は以下のとおりである。１．本工法を採用することにより、膨大な体積を持つ地
盤、特に地盤強化の困難な大深度地下をも、効果的に強
化することが出来る。

【００９０】２．発泡性固結剤により複数本の引張材が
相互に定着されるために、外力に対して極めて強固な一
体化した構造体となる。

【００９１】３．引張材を固定埋設する脱アルカリシリ
カ−セメント系固結剤が高強度で、耐久性があるため
に、引張材を確実に定着することが出来る。

【００９２】４．引張材を固定埋設する発泡性ウレタン
樹脂系固結材が、固結物に靱性、引張強度、せん断強度
を付与するために、膨大な体積を持つ地盤を効果的に強
化する事が出来る。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−131116（ＪＰ，Ａ) 特開平７−180466（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−117528（ＪＰ，Ａ) 特開平８−109378（ＪＰ，Ａ) 特開平９−59619（ＪＰ，Ａ) 特開平５−79278（ＪＰ，Ａ) 特開平８−134451（ＪＰ，Ａ) 特開平３−262894（ＪＰ，Ａ) 特開平７−238564（ＪＰ，Ａ) 特公昭47−48729（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 17/10 E02D 3/12 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強化すべき地盤の所定領域に引張材を挿
入するとともに、この引張材を固結剤で地盤に固定する
ことにより地盤を強化する地盤強化方法において、前記
強化すべき地盤が傾斜地、大深度地下の地盤、または地
下水の存在により流動性を帯びた不安定な地盤であり、
さらに、前記固結剤として脱アルカリシリカおよびセメ
ントを有効成分として含む固結剤を用い、かつ前記脱ア
ルカリシリカが水ガラスをイオン交換樹脂またはイオン
交換膜で処理することによって水ガラス中に存在するナ
トリウムの一部または全部を除去して得られるｐＨ７〜
10の低アルカリシリカまたはｐＨ２〜６の活性珪酸であ
り、これによりセメントの強度発現を阻害せず、地盤に
引張材を高強度で耐久性をもって定着することを特徴と
する地盤強化方法。
【請求項２】強化すべき地盤の所定領域に引張材を挿
入するとともに、この引張材を固結剤で地盤に固定する
ことにより地盤を強化する地盤強化方法において、前記
強化すべき地盤が傾斜地、大深度地下の地盤、または地
下水の存在により流動性を帯びた不安定な地盤であり、
さらに、前記固結剤として脱アルカリシリカおよびポリ
イソシアネート類を有効成分として含む発泡性固結剤を
用い、かつ前記脱アルカリシリカが水ガラスをイオン交
換樹脂またはイオン交換膜で処理することによって水ガ
ラス中に存在するナトリウムの一部または全部を除去し
て得られるｐＨ７〜10の低アルカリシリカまたはｐＨ２
〜６の活性珪酸であり、これにより、引張材を固定埋設
する発泡性ウレタン樹脂系固結剤が固結物に靱性、引張
強度、せん断強度を付与することにより、膨大な体積を
持つ地盤を効果的に強化することを特徴とする地盤強化
方法。
【請求項３】請求項１または２において、前記引張材
が鋼棒または引張強度を有する中空管である請求項１ま
たは２に記載される地盤強化方法。
【請求項４】請求項１または２において、前記引張材
が中空管と引張強度を有する引張材とを一体化したもの
である請求項１または２に記載される地盤強化方法。
【請求項５】請求項１または２において、前記引張材
が中空管と、その任意の個所に装着された膨脹自在な袋
体とからなる請求項１または２に記載される地盤強化方
法。