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液状化対策技術

可塑状グラウトによる地盤注入工法

地盤中の空隙、間隙を効率的に充填注入する技術

近年、地震発生時の災害復旧対応、BCPの観点から岸壁の耐震補強工事が多く進められています。ほとんどの場合、護岸背面の埋立て地盤は地震時に液状化すると判定され、この部分は溶液型の薬液注入工法、あるいはセメントミルクを用いた高圧噴射撹拌工法による地盤改良が実施されます。しかしながら、護岸ケーソン直下の基礎捨石層や背面の裏込栗石層は間隙が大きいため、この層を通じて薬液やセメントミルクが海へ流出し、pHの上昇や汚濁などが発生することが懸念されます。これを防止するために、あらかじめ間隙の大きな層に充填注入し、流出経路を閉塞する材料が「可塑状グラウト」です。

図版:可塑状グラウトの充填注入箇所例

可塑状グラウトの充填注入箇所例

キーワード

捨石、栗石、間隙充填、空隙充填、流出防止、海域汚染防止、液状化、地盤改良、地震、耐震、補強

特徴

2種類の流動性のある材料(A液:主材=流動性グラウト、B液:可塑剤)を混合することで可塑状グラウトとします。A液、B液の初期状態ではそれぞれ液体状ですが、A液、B液を混合すると10秒前後の時間でゲル化して可塑状固結状態となります。

可塑状とは、自重変形による流動性を失っているものの、外力によって若干圧力を加えることで容易に変形しうる状態(可塑状固結状態)のことをいいます。可塑状グラウトは、この可塑状固結状態を長時間(10~30分以上)保持できる注入材です。注入材は、大きな地盤空隙に注入した後にも流出せず、計画した限定的な範囲に留まり、良好に充塡されます。

図版:流動性グラウトの例(セメントミルク。自重で流れてしまう)

流動性グラウトの例
(セメントミルク。自重で流れてしまう)

図版:可塑状グラウトの例(自重による流動性が失われているが、加圧により圧送可能)

可塑状グラウトの例
(自重による流動性が失われているが、加圧により圧送可能)

図版:流動性グラウトと可塑剤の混合確認状況

流動性グラウトと可塑剤の混合確認状況

図版:可塑状固結状態となったグラウト

可塑状固結状態となったグラウト

特長・メリットココがポイント

空隙が大きい地盤への確実な注入

従来技術では注入が難しかった間隙が大きい護岸ケーソン直下の基礎捨石層や背面の裏込栗石層にも、流出させることなく注入材を注入できます。また、水中不分離性を有しているので、注入中の注入材分離による改良地盤の品質低下や環境負荷の増大といった懸念がありません。

図版:水中の礫への限定注入イメージ

水中の礫への限定注入イメージ

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適用実績

図版:大阪港北港南地区岸壁改良

大阪港北港南地区岸壁改良

場所:大阪府大阪市

竣工年:2011年3月

発注者:国土交通省近畿地方整備局

目的:一般港湾の液状化対策、薬液注入材の流出対策

図版:八戸LNGターミナル

八戸LNGターミナル

場所:青森県八戸市

発注者:日揮プラントソリューション

目的:SMW連続壁造成時のソイルセメント流出対策

学会論文発表実績

  • 「耐震性向上を目的とした岸壁背面の地盤改良(その2) ─可塑性グラウトによる遮蔽壁築造工─」,地盤工学会第47回地盤工学研究発表会,2012年
  • 「既設構造物の耐震補強、液状化対策を目的とした地盤改良技術」,平成23年度中国地方建設技術開発交流会,2011年

極超微粒子セメント注入工法

高強度と高浸透性を有する地盤注入技術

近年、構造物基礎関係の補強を目的とした地盤強化やトンネル工事における地下水環境の保全を目的とした止水対策などで、恒久的な地盤注入技術が着目されています。地盤注入では、恒久性の面からセメント系の注入材が多用されますが、細粒分の多い地盤や微細亀裂の多い岩盤の場合、従来の超微粒子セメントでも浸透注入は困難という課題がありました。

そこで、耐久性に優れ、高強度を発揮するとともに高浸透性を有する極超微粒子セメント注入工法を開発しました.この工法は、超微粒子セメントよりも微細粒材料(平均粒径が1/3の1.5μm)を良好に分散させることで、高い強度・浸透性・止水性を実現することができ、耐震補強、液状化対策などの地盤強化の他、止水工事へ適用することができます。

特許出願中

図版:極超微粒子セメントの電子顕微鏡写真

極超微粒子セメントの電子顕微鏡写真

図版:室内改良出来形粒度分布

室内改良出来形粒度分布

キーワード

地盤改良、注入工法、極超微粒子セメント、高耐久、高強度、高浸透、地盤強化、止水、耐震補強、液状化対策
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現場注入試験

砂地盤を対象に現場注入試験を行った結果、設計通り直径約2mの改良体が造成できることを確認しました。改良体の一軸圧縮強さは、水セメント比800%で約3,000kN/m2以上であり、室内試験結果と同等の値を示し、注入孔からの距離による著しいばらつきは認められませんでした。また、改良体の透水係数は1×10-5~1×10-6cm/secであり、高い止水性を発揮できました。なお、注入設備は、従来の薬液注入工法と概ね同じですが、ダムグラウトで用いるコロイダルミキサや流量・圧力測定装置を用いることで、周辺地盤へ漏洩すること無く円滑かつ安全な施工が可能です。

図版:注入設備状況

注入設備状況

図版:現場改良出来形

現場改良出来形

特長・メリットココがポイント

優れた浸透性と高強度

室内一次元注入試験を実施して、従来の注入材と比較検討しました(細粒分含有率20%の細砂を対象)。

  • 超微粒子セメント注入材や懸濁型薬液注入材で浸透が困難であった地盤に対しても、溶液型薬液注入材と同等の浸透長を有します。
  • 水セメント比800%の極超微粒子セメント注入材は材令28日で約3,000kN/m2の一軸圧縮強さを示し、溶液型薬液注入材の約10倍大きい値を実現しています。
  • 極超微粒子セメントに増量材を添加したり、注入途中で配合を変更したりすることで、浸透長を確保しつつコスト縮減を図ることができます。

さらに、室内三次元注入試験を実施して、水セメント比が改良体の透水係数や一軸圧縮強さに及ぼす影響について調べました(細粒分含有率20%の細砂を対象)。

  • 水セメント比800%以下にすれば、約3,000 kN/m2以上の強度ならびに、地盤の透水係数に比べて2オーダ以上小さい10-5cm/secオーダ以下の止水性が得られます。
  • 水セメント比800%以下では、浸透長の低下は概ね無く、設計改良長をほぼ確保することができます。

図版:室内試験による各注入材の浸透性および強度特性の比較

室内試験による各注入材の浸透性および強度特性の比較

図版:室内試験による水セメント比が改良体の一軸圧縮強さや透水係数に及ぼす影響

室内試験による水セメント比が改良体の一軸圧縮強さや透水係数に及ぼす影響

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既設構造物の耐震補強

極超微粒子セメント注入材と曲りボーリング(カーベックス工法等)を組み合わせることで、これまで他工法で困難であった既設構造物直下においても高強度に地盤を改良できます。

図版:極超微粒子セメント注入材と曲りボーリングによる既設構造物直下の地盤改良工法

極超微粒子セメント注入材と曲りボーリングによる既設構造物直下の地盤改良工法

学会論文発表実績

  • 「極超微粒子注入材による 地盤注入工法の開発」,土木学会第65回年次学術講演会,2010年
  • 「超大型地震に対する極超微粒子注入材による液状化対策」,土木学会第66回年次学術講演会,2011年
  • 「超微粒子セメント注入材による砂質土地盤への注入工法の開発」,材料第61巻第1号

液状化対策技術 インデックス

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