气泡稳固液的调节方法和气泡挖掘施工法的制作方法

专利名称：气泡稳固液的调节方法和气泡挖掘施工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及把气泡和水或水泥浆混合到地基挖掘土中、用于进行挖掘的气泡稳固 液的调节方法以及基于此的气泡挖掘施工法。
背景技术：
地下连续墙施工法1950年左右在欧洲作为构筑挡土墙、截水墙的施工法被采用。 在日本，1959年最初引进了河流截流用的截水墙。之后，在市区周边的建筑工程中，打入钢 板桩、预制桩时产生的噪音、振动、周边地基下沉、对地下水位的影响等成为社会问题。该施 工法作为有效解决上述社会、环境问题的施工法而被采用。近年来，不仅大深度化、大型化 的技术，而且从临时性建筑物到永久性建筑物，也都采用该施工法。另外，不仅用于混凝土 建筑物，也扩大到水泥稳定土地下墙建筑物。在该地下连续墙施工法中，为了保持槽壁的稳固并使挖掘砂土容易排出，使用了 膨润土系稳固液。但是，在该方法中，排泥土量多，另外，混入了膨润土的排泥土很难再利 用，并且处理费用高，所以，希望有取代该膨润土系稳固液的稳固液。另一方面，已知在挖掘砂土中以15 40%的体积比加入了气泡和适量水而形成 的悬浊液(下面称为气泡稳固液)具有作为稳固液的诸多功能，使用气泡稳固液的地下连 续墙施工方法与已往没有特别的变化。从挖掘设备的挖掘前端部喷出所需量的气泡和水， 使其与挖掘砂土混合、搅拌，该悬浊液作为使槽壁稳固、具有流动性等功能的气泡稳固液， 可进行连续的掘进。排泥土中的气泡放置在空气中或者添加了消泡剂后，就容易消泡，所以 后处理容易。因此，与膨润土系稳固液相比，排泥土量减少1/2以下，所以，气泡稳固液在减 轻环境负担、经济性方面优良。作为在地基挖掘中使用气泡的例子，有气泡封闭施工法(例如非专利文献1、专利 文献1-2)。气泡封闭施工法是把气泡作为土压封闭施工法中的加泥材的施工法，通过添 加气泡而提高挖掘砂土在腔室内和用螺旋输送器排土时的流动性和止水性，同时，防止粘 性土的附着。另外，排泥土中的气泡自然消泡或被消泡剂消泡，所以，排泥土回到气泡注入 前的状态，后处理容易。但是，用含有气泡的腔室内土压来抵抗封闭开挖面土压的机构，这 一概念虽然被提出过，但是，对于用气泡本身使开挖面地基稳定化的机构，尚没有详细的研 允。另一方面，在地下连续墙施工法(例如专利文献3)等中，气泡稳固液与膨润土系 稳固液同样地直接关系到挖掘槽壁的稳固性，所以，与气泡封闭时相比，对其稳固化机构、 性能必须作详细的研究。尤其是，气泡稳固液的主要材料是气泡，所以，在槽壁的稳固性、流 动性等方面，其功能的表现机理与膨润土系稳固液大不相同。另外，在经济性、环境负担方 面，其排泥量、处理费用等也有很大差异。在使用膨润土系稳固液的地下连续墙工程中，以比重和漏斗粘性的测定结果为基 础，用膨润土稳固液的性状管理图进行管理，可得到很好的施工业绩。在该管理图的预定区 域，膨润土稳固液保持良好的或稍好的性状，但是，在区域以外，其状态发生变化时，必须采取适当的对策，例如增加膨润土的配比量或者添加CMC等的辅助剂等。气泡稳固液是在上述已往的知识、技术的基础上开发出的，可定义为“挖掘砂土、 气泡和水的均质悬浊液，在槽壁的稳固性、止水性、流动性方面很好的稳固液”。但是，气泡 稳固液的物理特性，不仅受添加的气泡量、水量的影响，也很大程度上受挖掘砂土的粒度、 粘稠度特性的影响。因此，在使用气泡稳固液的地基挖掘时，必须要设置能评价这些影响 的、相当于膨润土稳固液的比重和漏斗粘性的适当管理指标，一边利用气泡和水的添加量 进行调节，一边进行挖掘管理。但是，目前的状况是，对于气泡稳固液，尚没有与挖掘施工上的管理指标相关的技 术。非专利文献1 封闭技术协会“气泡封闭施工法”(平成19年6月)专利文献1 日本专利第3124368号公报专利文献2 日本专利第2768104号公报专利文献3 日本专利第3725750号公报本发明是基于上述背景做出的，其课题是解决已往存在的问题，对于气泡稳固液， 明确挖掘施工上的管理指标，提供根据该管理指标的气泡稳固液的调节方法和用于地基挖 掘的新方法。

发明内容
为了解决上述课题，本发明具有以下特征。第1 挖掘地基用的气泡稳固液的调节方法，该气泡稳固液是把气泡和水或水泥 浆加入到挖掘土中并混合而成的，其特征在于，根据以下指标<A>消泡含水比(Wmin)、<B> 分离含水比(Ws印)、<C>最小气泡添加率(Qmin)、<D>最大气泡添加率(Qmax)，稳定化地调 节气泡量和水或水泥浆量；上述<A>消泡含水比(Wmin)，是把气泡添加到挖掘土中时不产 生消泡的最小的含水比；上述<B>分离含水比(Ws印)，是气泡稳固液不产生分离的最大含 水比；上述<C>最小气泡添加率(Qmin)，表示基于挖掘所需流动性的最小的气泡添加量；上述<D>最大气泡添加率(Qmax)，表示用于得到作为挖掘所需最小密度的气泡稳 固液的必要密度的最大的气泡添加量。第2 如上述第1记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，在气泡稳固液的 密度和流动性的正交的X-Y 二维相关图中，调节气泡量和水或水泥浆量，使其在上述指标 Wmin、Ws印、Qmin和Qmax的曲线包围的范围内。第3 如上述第2记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，气泡稳固液的密度 和流动性用气泡稳固液的单位体积重量Y。和TF值表示。第4 上述第1至第3中任一项记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，消泡 含水比Wmin是以挖掘土中所含的粗颗粒成分的表面干燥含水比和细颗粒成分的收缩界限 含水比之和为基准决定的。第5 上述第1至第4中任一项记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，分离 含水比Wsep是挖掘土中所含的粗颗粒成分的分离含水比与细颗粒成分的分离含水比之 和；粗颗粒成分的分离含水比是粗颗粒成分的比表面积和气泡稳固液的气泡添加率的一次 函数；细颗粒成分的分离含水比作为液性界限表示。
第6 上述第1至第5中任一项记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，在挖 掘土的细颗粒成分含有率P为10%以上或不足10%、气泡添加率为1 %以上或不足1 %的4 个区域的每一个中，TF值作为含水比W、气泡添加率Q、挖掘土的粗颗粒成分的比表面积S、 挖掘土的细颗粒成分含有率P、挖掘土的细颗粒成分的液性界限\的函数进行管理。第7 上述第1至第6中任一项记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，含水 比W为消泡含水比(Wmin)时，最小气泡添加率(Qmin)作为表示把TF值保持在管理值以上 所必需的气泡量的指标被决定。第8 上述第1至第7中任一项记载的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，把稳 固液的单位体积重量Y。作为气泡添加率Q、细颗粒成分含有率P、稳固液的含水比W、粗颗 粒成分土粒子的单位体积重量Yss、细颗粒成分土粒子的单位体积重量。、水的单位体积 重量、气泡的单位体积重量的函数进行管理，最大气泡添加率(Qmax)，作为把Y。保 持在管理值以上必需的气泡量，与分离含水比Ws印一起被决定。第9 上述第1至第8中任一项记载的气泡挖掘施工法，其特征在于，水泥浆中的 水与水泥之比(W/C)是0. 6 4. 0。第10 气泡挖掘施工法，其特征在于，用上述第1 9中任一项记载的方法调节气 泡稳固液，进行地基的挖掘。第11 上述第10记载的气泡挖掘施工法，其特征在于，该气泡挖掘施工法是防止 槽壁坍塌、容易排泥的地下连续墙施工法。第12 上述第11记载的气泡挖掘施工法，其特征在于，使气泡稳固液固化时，为了 增加固化体的强度，把消泡材混合入固化材中，进行固化。第13 上述第10记载的气泡挖掘施工法，其特征在于，该气泡挖掘施工法是封闭 施工法，把气泡稳固液充填到封闭推进机的刀具面与挖掘面之间以及腔室内，一边防止挖 掘面坍塌，一边进行挖掘。


图1是例示气泡稳固液的制作方法的工序图。图2是表示骨料土粒子的含水状态的示意图。图3是分离实验中使用的筒状分离含水比测定装置的示意图。图4是为了调查挖掘砂土中的比表面积的影响，对表1的各种硅砂，使气泡添加率 为2%的一定量，制作使含水比变化的气泡稳固液，求其重量比的结果。图5是把分离含水比的计测值和式(8)的推定值按要因分别进行比较的结果。图6是依据变水位透水试验的试验中使用的实验装置图。图7是调查气泡稳固液和膨润土稳固液中的、透水量与时间的关系的结果。图8是观察气泡稳固液和膨润土稳固液中的、透水量与时间的关系的结果。图9是对由稳固液形成了不透水层、由液压保持了稳定的槽壁，通过渐渐增加模 拟地基内部的地下水压，调查使槽壁面坍塌时的稳固液压与水压的关系而使用的实验装置 图。图10是用丰浦砂作为模拟地基，使用气泡稳固液和膨润土稳固液时的、稳固液压 = Pff= 39. 2kN/m2、上载压(上載圧)Ps = 29. 4kN/m2时的实验结果。
图11是用丰浦砂作为模拟地基，使用气泡稳固液和膨润土稳固液时的、稳固液压 =Pff = 39. 2kN/m2、上载压Ps = 29. 4kN/m2时的实验结果。图12是以表示产生槽壁塌坍时的实验结果的表6为基础，地基内间隙水压与稳固 液压之比。图13中，a)是表示把气泡添加率作为参数时的TF值与含水比的关系的图，b)是 表示把比表面积作为参数时的TF值与含水比的关系的图，c)是表示把细颗粒成分含有率 作为参数时的TF值与含水比的关系的图，d)是表示把液性界限作为参数时的TF值与含水 比的关系的图。图14是在a、0的决定之前，把含水比作为参数，重新描绘图13-a)的结果。图15是在a、0的决定之前，把含水比作为参数，重新描绘图13-c)的结果。图16是把从式(10)得到的TF推定值和TF实测值，按照不同区域进行比较的结果。图17是气泡稳固液管理图之一例。图18是施工中使用的稳固液管理图、以及施工中的气泡稳固液的单位体积重量 和TF值的计测值。图19是现场使用的气泡稳固液的管理图、以及施工中的气泡稳固液的单位体积 重量和TF值的计测值。
具体实施例方式本发明的气泡稳固液是把气泡和水或水泥浆加入到挖掘土中混合搅拌、连续地形 成的，而且，在挖掘施工中，作为均质悬浊液，起到稳固的作用。在本发明中，作为在施工现 场可连续地形成该气泡稳固液的调节方法，根据上述指标<A>消泡含水比(Wmin)、<B>分 离含水比(Ws印)、<C>最小气泡添加率(Qmin)、<D>最大气泡添加率(Qmax)，控制气泡添加 量和水或水泥浆的添加量。这些指标是本发明最先具体地明确的。上述<A>消泡含水比(Wmin)，是把气泡添加到挖掘土中时不产生消泡的最小含水 比；上述<B>分离含水比(Ws印)，是气泡稳固液不产生分离的最大含水比；上述<C>最小气泡添加率(Qmin)，表示基于挖掘所需流动性的观点来看最小的气 泡添加量；上述<D>最大气泡添加率(Qmax)，表示能得到作为挖掘所需最小密度的气泡稳固 液的必要密度的最大气泡添加量。另外，在本发明的调节方法中，如前所述，在气泡稳固液的密度和流动性的、正交 的X-Y 二维相关图中，调节气泡量和水或水泥浆量，使其在上述指标WmiruWs印、QmiruQmax 的曲线包围的范围内。上述指标组在气泡稳固液的调节、管理中是有效的，下面说明其理由和根据。1.指标组和气泡稳固液的物性在下面的说明中，作为具体的验证，以以下的因素作为前提。(1)材料<起泡剂>
作为起泡剂，可以考虑采用烷基硫酸盐系表面活性剂、部分水解蛋白质、烷基醚系 化合物复合体等各种起泡剂。其中，为了得到作为稳固液的功能而最必要的持续保持槽壁 稳固状态的性能，作为不容易消泡、酸、碱等化学稳定性好、并且起泡能力大的起泡剂，优选 采用烷基硫酸盐系表面活性剂。另外，在以下的验证中采用的起泡剂是用于泡沫混凝土、加气砂浆等的产品。如果 所得到的气泡的粒度在20 500 ym左右的范围内，可以与以下验证同样地采用。<试验用土试样>作为模拟土的试验用土试样，粗粒土是采用丰浦砂、硅砂6号、硅砂5号、硅砂4 号、硅砂3号、NS30，细粒土是采用粘稠度特性不同的高岭土、聚块粘土、膨润土，将适当的 粗粒土和细粒土混合，作为试样。另外，在后述附图中的图例中，像表1那样地对试样注上 记号。对粗粒土和细粒土的混合土，像To-Ka那样，用连字符表示。另外，D5(l是试样的50% 粒径，S是比表面积，ffL是液性界限，ID是塑性指数。[表 1]土质记号和基本的性质 〈气泡稳固液的制作〉气泡稳固液，这里，先验证把气泡和水加入到挖掘土中的情形。另外，后面说明用 水泥浆代替水的情形。气泡稳固液的制作方法，如图1所示，按照说明书，用水把起泡剂原液稀释到20 倍，为了使其成为25倍的体积，用手动搅拌器使其发泡，制作气泡，把该气泡和水加入到试 样土中，使试样土、气泡、和水均勻分散地混合。该起泡剂的稀释率是起泡剂说明书中规定 的稀释倍率。使用规格不同的起泡剂时，采用能最大限度发挥起泡剂功能的稀释倍率，调节 气泡添加率Q和后述的气泡单位体积重量Yb。另外，气泡稳固液中的气泡添加率Q可用式(1)定义。从式(1)可知，气泡添加率 Q被定义为气泡重量与挖掘土的干燥重量之比。气泡添加量是相对于挖掘土的干燥重量添加的气泡的重量。
倍稀释起泡剂的重量(g)⑴
—挖掘土的干燥重量似Xl0°( 1 ^(2)气泡稳固液的悬浊稳定性条件与气泡混合的挖掘土的含水比如果适当，则能形成保持悬浊状态的、稳定的气泡 稳固液。如果挖掘土是干燥状态，则由于土粒子的吸水作用，气泡的水被吸收，产生了消泡。 反之，如果加水量多、含水比增高，则土粒子产生分离、沉降，气泡稳固液成为不均勻状态。 把气泡不消泡的最小含水比，称为消泡含水比；把土粒子产生分离、沉降的含水比称为分离 含水比时，该最小含水比和分离含水比，分别如下述地定义。另外，这里所说的土粒子是指 挖掘土中的粗颗粒成分和细颗粒成分的全部土粒子。〈消泡含水比(Wmin)>把气泡稳固液中不产生消泡的最小含水比称为消泡含水比(Wmin)。气泡稳固液中 所含的土粒子的性状不同对消泡含水比有不同的影响。下面，分开地考虑稳固液中所含的 土粒子的粗颗粒成分和细颗粒成分对消泡含水比的影响。(a)粗颗粒成分的影响粗颗粒成分对消泡含水比的影响着眼于混凝土骨料配合设计时采用的表面干燥 状态含水比进行评价。混凝土工程学中，如图2所示，把骨料土粒子的含水状态分成4个阶 段，其中，当含水比低于表面干燥状态时，土粒子吸附气泡而产生消泡现象。因此，粗颗粒成 分时，消泡含水比可以是与表面干燥状态相当的含水比(表面干燥含水比)。(b)细颗粒成分的影响对于细颗粒成分，表面干燥含水比的测定是困难的。为此，着眼于粘土等细颗粒成 分的、随着含水比降低而产生的体积收缩状态的变化。细颗粒成分随着含水比降低，经过正常收缩、残留收缩、无收缩这样几个阶段而进 行收缩。无收缩时，土粒子骨架体积不变化，只是间隙液体体积减小。因此，在相当于残留 收缩停止的收缩界限的含水比以下时，细颗粒成分吸附气泡而消泡。因此，细颗粒成分时， 其消泡含水比可采用于与收缩界限相当的含水比(收缩界限含水比)。(c)气泡稳固液的消泡含水比(Wmin)的决定考虑上述气泡稳固液中所含粗颗粒成分和细颗粒成分对消泡条件的影响，决定与 挖掘土对应的消泡含水比。假设气泡不被土粒子吸收就不消泡，则由粗颗粒成分和细颗粒 成分构成的挖掘土中，最低限度必须存在与粗颗粒成分的表面干燥状态对应的水量、和与 细颗粒成分的收缩界限对应的水量。考虑粗颗粒成分和细颗粒成分的影响用对全部土的含 水比的形式，表示该水量的总和，如下式(2)所示地定义挖掘土的消泡含水比(Wmin)。[式2] 式中，Wmin 消泡含水比(％ ) ；P 细颗粒成分含有率(％ )。对不含细颗粒成分的5种硅砂测定表面干燥含水比，测定结果的平均值是6. 97%。另一方面，由细颗粒成分构成的一般土的收缩界限含水比如表2所示。把表面干 燥含水比的平均值6. 97%和一般粘土的收缩界限含水比11.0%代入上述式(2)，则可得出 式⑶。[表 2]一般的土的收缩界限含水比(％ ) [式3]ffmin = 6. 97+0. 0403P (3)〈分离含水比(Ws印)>把水渐渐地加入到土粒子、水和气泡分散并呈稳定悬浊状态的气泡稳固液中，形 成了使悬浊状态被破坏、土粒子产生沉降的含水比。把破坏该悬浊状态的含水比称为分离 含水比(ffsep) 0在用于求出分离含水比的分离试验中，采用图3所示的、可上下两分割的筒状分 离含水比测定装置(内径90mm，高200mm)。把气泡稳固液充满到分离含水比测定装置内，测 定了重量后静置，经过一个小时后，小心地把上层容器和下层容器分开，计测下层的重量， 求出上下的气泡稳固液的单位体积重量。用式(4)的重量比表示上下的气泡稳固液的单位 体积重量之比。在气泡稳固液内产生了土粒子的分离、沉降时，下部容器的单位体积重量增 大，所以，重量比上升。因此，把重量比急剧增大时的含水比作为分离含水比。[式4]
_容器下部的气泡固壁液的单位体积重量(4)
里“容器上部的气泡固壁液的单位体积重量a)粗颗粒成分的影响作为影响分离含水比的主要因素，着眼于气泡稳固液的含水比W、气泡添加率Q、 挖掘土的粗颗粒成分的比表面积(下面称为比表面积)S、细颗粒成分含有率P和液性界限 Wy用实验确认它们的影响，可以求出分离含水比的推定式。首先，为了调查挖掘土中所含的粗颗粒成分的比表面积的影响，对表1的各种硅 砂，使气泡添加率为2%这样的一定量，制作使含水比变化的气泡稳固液，求出重量比，图4 表示其结果。附图的图例中，S表示各试样的比表面积(m2/kN)。从图4可知，无论哪个试样，当重量比约为1.02以上时，重量比急剧上升，气泡稳 固液分离。因此，从图中求重量比为1.02时的含水比，作为分离含水比(Ws印)。丰浦砂时的 分离含水比是31.0%，硅砂6号时是25. 0%，硅砂5号时是16. 5%，硅砂4号时是11. 5%, 硅砂3号时是6. 0%，土粒子的比表面积和分离含水比是比例关系。这是因为，由于土粒子 和气泡的附着力的缘故，比表面积越大越受气泡浮力的影响的缘故。另外，使用粗颗粒成分的50%粒径，用式(5)求出比表面积。
[式5]
( 5 ) 式中，S 粗颗粒成分的比表面积(m2/kN) ；Ds50 粗颗粒成分的50%粒径(m) ;ys 粗颗粒成分的单位体积重量(kN/m3)。另外，为了调查气泡添加率的影响，制作了在丰浦砂、硅砂6号、硅砂5号内、使气 泡添加率Q在0 10%范围内变化的试样，求出各分离含水比，结果如表3所示。关于粗颗粒成分的影响，使用表3中不含细颗粒成分的试样土的数据(要因区分 S和Q)，把比表面积和气泡添加率作为变量，进行多重回归分析，得到式(6)。[式6]ffsepl = 0. 0253S+1. 17Q+1. 07(6)式中，ffsepl 粗颗粒成分的分离含水比(％ )，S 比表面积(m2/kN)，Q 气泡添加 率(％ )。b)细颗粒成分的影响下面，为了调查挖掘土中含有的细颗粒成分含有率的影响，使用了在各种硅砂内 添加了高岭土的试样，添加的高岭土的重量比在0 40%范围，气泡添加率是2%，使含水 比变化，制作了气泡稳固液。这时也同样地，重量比在1.02附近时急剧地产生了分离，所 以，求出重量比为1.02时的含水比，作为分离含水比(Ws印)。结果如表3所示。另外，使用了在丰浦砂中添加了粘稠度特性不同的粘土(高岭土、聚块粘土、膨润 土)的试样，求出气泡添加率Q约为2%时的分离含水比，一并在表3中表示。液性界限和 分离含水比成比例关系，液性界限越大的粘土，越使气泡稳固液的粘性增加，所以，不容易 产生分离。[表3]分离含水比，计测值和推定值 含有细颗粒成分的土到达液性界限时，产生流动，所以开始分离。另外，考虑到气 泡混入后使分离增加，所以，使用含有表3中细颗粒成分的试样的数据(要因区分Q和W1)， 把液性界限和气泡添加率作为变量，进行了多重回归分析。结果，判断为液性界限的显著性高，所以，细颗粒成分的分离含水比作为液性界限。从物理性方面考虑，细颗粒成分从塑性 状态变化到液体状态的含水比即液性界限使得气泡稳固液的分离减少。[式7]Wsep2 = Wl(7)式中，Ws印2 细颗粒成分的分离含水比(％ )，Wl 液性界限(％ )。c)气泡稳固液的分离含水比的决定对于气泡稳固液的分离含水比，用对全部土的含水比的形式，表示与最小含水比 同样的粗颗粒成分和细颗粒成分的分离含水比对应的水量的和，如式8所示。[式8]
(8)另外，把分离含水比的计测值和式⑶的推定值按要因分别比较，结果如图5所 示。虽然有偏差，但是，在实际地基设定的约5 (%)到50(%)的含水比范围，也可以用式 (8)或按上述顺序求出的公式求分离含水比。(3)气泡稳固液的槽壁稳固性条件由挖掘用稳固液在槽壁面形成不透水层，该不透水层防止透水，把液压传递到槽 壁，这样，对防止槽壁坍塌起到重要作用。采用膨润土系稳固液时，形成在槽壁面上的膨润 土泥膜起到不透水层的作用。另一方面，采用气泡稳固液时，气泡进入周边原地基的间隙部 分，与不饱和化的土粒子骨架成为一体，形成了具有膨润土泥膜的数倍厚度的不透水层。对膨润土系稳固液的现场管理成效、和气泡稳固液及膨润土系稳固液的不透水层 形成状态、以及透水特性，进行了实验比较，研究了气泡稳固液的功能表现机理和槽壁稳固 性条件。a)气泡稳固液的单位体积重量由挖掘土的土粒子(粗颗粒成分、细颗粒成分)、气泡、间隙水构成的气泡稳固液 的单位体积重量Y。，用式(9)表示。[式9] 式中，Y。气泡稳固液的单位体积重量(kN/m3)。Ws、Ww、Wb 依次是土粒子、间隙水、 气泡的重量(kN)。Vs、Vw、Vb 依次是土粒子、间隙水、气泡的体积(m3)。Yss、Ysc 分别是粗 颗粒成分和细颗粒成分的单位体积重量(kN/m3)。yff, Yb:分别是水和气泡的单位体积重 量(kN/m3)。w 含水比(％ )。P 细颗粒成分含有率(％ )。Q 气泡添加率(％ )。保持槽壁稳固所需的稳固液的单位体积重量，可以是与膨润土系稳固液的性状管 理图中的、比重的最小值1.05对应的10.3(kN/m3)以上。利用该值和式(9)，对于利用特定 挖掘土的气泡稳固液，决定应满足气泡添加率Q和含水比W的不等式。
b)不透水层的形成状况和透水特性为了调查气泡稳固液和膨润土稳固液所形成的不透水层的形成状况，使用图6所示的实验装置，进行了依据变水位透水试验的实验。试验顺序如下。试样土是丰浦砂、硅砂7号、硅砂6号、硅砂5号、硅砂4号，使用 Yc= 10.3 (kN/m3)的气泡稳固液和Yc= 10.3 (kN/m3)、漏斗粘性为24. 5sec的膨润土稳固 液。另外，对于气泡稳固液，设定实际的挖掘状况，在饱和状态的各试样中加入气泡，使气泡 添加量变化，调节成为目标值的Y。。首先，在筒A内分3层放置高IOcm的试样土，捣固结 实，制成模拟地基，使筒B内的水位与筒A的模拟地基同高，使模拟地基饱和。接着，把气泡 稳固液或膨润土稳固液放入到模拟地基上，对筒A上部施加相当于200cm水头的19. 6 (kN/ m3)的空气压，每一秒钟计测从筒B流出的每单位时间的透水量，一直到该透水量成为一定 量为止。气泡稳固液和膨润土稳固液的透水量与时间的关系分别如图7、图8所示。表4表 示直到形成不透水层的时间和透水量。从用实验得到的透水量与时间的关系，可以知道，不 透水层形成后，如图7、图8所示，透水量急剧减少，透水速度成为很小的一定值。如图中箭 头所示，把到达该曲线的最大曲率所需的时间作为不透水层形成时间。[表 4]直到形成不透水层的时间和透水量 注1 X表示不形成不透水层使用气泡稳固液时，在丰浦砂、硅砂7号、硅砂6号、硅砂5号中是约10秒，在硅砂 4号中是26秒，在硅砂3号中是52秒，透水量急剧减少，透水速度一定，形成了不透水层。 另一方面，使用膨润土稳固液时，在丰浦砂中是21秒，在硅砂7号中是31秒，在硅砂6号中 是61秒，虽然透水量急剧减少，透水速度一定，形成了不透水层，但是，在硅砂5号中，透水 量不减少，未形成不透水层。由此可见，气泡稳固液具有在比膨润土稳固液短的时间内形成 不透水层的性能，并且，可适用于含有更粗砾石成分的地层。
表5表示用模拟地基的断面积除不透水层形成后的透水速度而求出的表观透水 系数(动水坡降、i ^ 2(m)/0. l(m) = 20)。使用气泡稳固液时，表观透水系数是10_5(cm/ s)级，使用膨润土稳固液时，透水系数是l(T6(Cm/S)级，比原地基的透水系数小3位数以上。[表 5]使用气泡稳固液、膨润土稳固液时的表观透水系数(cm/sec) c)不透水层坍塌时的稳固液压与地基地下水压的关系设想在挖掘时遇到比稳固液压大的地下水压，用图9所示的实验装置，对由稳固 液形成了不透水层、由液压保持稳固的槽壁，渐渐地增加模拟地基内部的地下水压，使槽壁 面坍塌，调查此时的稳固液压和水压的关系。试样土使用丰浦砂、和不容易由稳固液形成不透水层的硅砂5号、硅砂4号。稳固 液使用用与上节同一方法准备的稳固液。距槽壁面5至25cm之间，设置5个间隙水压计， 计测模拟地基内的水压。首先，把试样土放入模拟地基土槽内，将其捣固密实，并成为饱和状态。用上部千 斤顶对模拟地基的上面施加上载压(9. 8 29. 4kN/m2)。把稳固液放入稳固液圆筒，对圆筒 内施加相当于稳固液压的空气压(19. 6 39. 2kN/m2)。接着，把将稳固液和模拟地基隔开的分隔板花5分钟以上的足够时间慢慢地抽 出，以便形成不透水层。除去了分隔板后，从给水用的水压缸把加压水供给到模拟地基内。 使加压水压以3分钟9. 8kN/m2的比例增加。这时，模拟地基内的间隙水压的测定平均值， 在加压后经过了 3分钟以上也持续保持着不上升的状态时，或者，用肉眼确认了坍塌时，确 定为槽壁坍塌。图10、图11分别表示把丰浦砂作为模拟地基，使用气泡稳固液和膨润土稳固液时 的、稳固液压=Pff = 39. 2kN/m2、上载压Ps = 29. 4kN/m2时的实验结果。从使用气泡稳固 液的图10可知，在加压水压为9. 8kN/m2的状态，虽然模拟地基内的间隙水压平均值增加到 14. 9kN/m2，但是，也只不过是稳固液压39. 24kN/m2的大约40%，稳固液压通过不透水层充 分起作用，槽壁是稳固的状态。然后，阶段地增加加压水压，在加压水压不超过稳固液压的 范围内，模拟地基内的间隙水压不断地增加，但是，当加压水压超过了稳固液压时，间隙水 压以比稳固液压高8. 84kN/m2的48. 04kN/m2作为峰值，不再增加，这是模拟地基内的间隙 水在加压水的作用下流入稳固液内的状态，意味着槽壁坍塌。在使用膨润土稳固液的图11中，由于泥膜的透水系数很小，所以，在加压水压小于稳固液压的范围内，地基内的间隙水 压是与加压水压相当的值。但是，当加压水压超过了稳固液压时，地基内间隙水压与气泡稳 固液中同样地，到达大约48kN/m2时不再增加，所以可以判断为槽壁坍塌。另外，用硅砂5 号、硅砂4号作为试样土时，气泡稳固液能够形成不透水层，而膨润土稳固液不能形成不透 水层，在抽出分隔板的同时，槽壁坍塌。表6表示壁产生坍塌时的实验结果。图12以表6的结果为依据，表示地基内间隙 水压与稳固液压之比。无论稳固液压是多少，气泡稳固液、膨润土稳固液二者中的、坍塌水 压与稳固液压的比都分布在1. 1 1. 5的范围内，可以说气泡稳固液具有与膨润土稳固液 同等的性能。另外，图中的图例a是气泡稳固液，be是膨润土稳固液。[表6]槽壁坍塌试验 (4)气泡稳固液的与挖掘性能有关的特性a)支配气泡稳固液的流动性的要因表示气泡稳固液的与挖掘性能有关的流动性的指标，是采用漏斗粘性、台面流动 (〒一 O 7 口一)值(TF值)。膨润土系稳固液中用的漏斗粘性是只表示稳固液的粘性 的指标，而TF值可以表示包含挖掘砂土在内的更大范围的流动性。所以，采用TF值作为气泡稳固液的流动性的指标。影响TF值的要因，有含水比、气泡添加率、挖掘土的比表面积、细颗粒成分含有 率、液性界限等。因此，把气泡添加率、比表面积、细颗粒成分含有率、液性界限作为参数，观 察TF值与含水比的关系。首先，使用丰浦砂作为试样土，在0 4%的范围内把气泡添加率设定为8个阶段， 制作对各个状态使含水比变化的气泡稳固液，计测TF值。图13-a)表示将气泡添加率作为 参数的TF值与含水比的关系。接着，使用各种硅砂作为试样土，气泡添加率Q = 2. 0%，使含水比变化，制作气泡 稳固液，将比表面积作为参数，画出TF值与含水比的关系图，成为图13-b)。另外，把高岭土分为0 30%的8个阶段添加到丰浦砂中，作为试样土，使用该试 样土，在气泡添加率为2%的状态，制作气泡稳固液，图l-13c)表示把细颗粒成分含有率作 为参数时的TF值与含水比的关系图。同样地，为了观察粘稠度特性不同的粘土矿物对TF值的影响，使用在丰浦砂中添 加了高岭土、聚块粘土、膨润土的试样，图13-d)表示气泡添加率为2. 0%时的TF值与含水 比的关系。从图13-a)、b)、c)、d)可知，无论选择的参数是哪种，TF值与含水比都大致成比 例，所以，TF值可用式(10)表示。[式10]TF = α ω + β(10)式中，α、β是系数。在决定α、β之前，分别把含水比作为参数重新描绘图13a)、c)，成为图14、图15。 从图14可知，气泡添加率在0 之间时，随着气泡量的增加，TF值急剧增加，成比例关 系。但是，当气泡添加率超过时，即使气泡添加量增加，TF值也不变化，反而有稍稍减少 的倾向。这是因为气泡添加率不超过1 %时，气泡进入土粒子之间，使摩擦力减少，而超过了
时，与土粒子间没有接触的缘故。另一方面，图15中，高岭土含有率在0 10%的范围 时，TF值有增加的倾向，但是超过了 10%时，TF值减少。这是因为细颗粒成分少(10%以 下)时，起到润滑材的作用，但是超过了 10%时，由于粘性的增加而带来的流动性阻碍作用 比润滑作用大。依据这一事实，在决定α、β时，分成细颗粒成分含有率P为10%以上和 以下、气泡添加率Q为以上和以下这样4个区域，分别求出4个区域中的系数αη、βη。 由于系数αη、βη受气泡添加率、比表面积、细颗粒成分含有率、液性界限的影响，所以，将 它们作变量进行多重回归分析，得到的αη、β η的推定式如表7所示。把与挖掘土对应的 αη, β η的值代入式(10)，就可求出各区域中的TF值。把上述得到的TF推定值和TF实测值分区域进行比较，绘成图16。这样，在实用上 有意义的TF值为lOO(mm)到300 (mm)的范围内，可以判断可用上式推定TF值，。[表7]α n，β n的推定式 a)气泡稳固液的适用深度挖掘深度越大，气泡稳固液中的气泡越被约束压而压缩，气泡稳固液的基本性状 可能会产生变化。根据实验研究的结果，确认了在相应于30m挖掘深度的约310 (kN/m2)的 约束压的范围，保持流体的性质。虽然超过了上述约束压也能保持一定程度的功能，但是， 在实际工程等中需要确认。2.气泡稳固液的现场管理方法1)气泡稳固液的管理项目和管理界限值根据上述与气泡稳固液的物性和基本性能有关的实验结果，作为气泡稳固液的现 场适用管理项目，着眼于用下述性能指标。·与挖掘有关的气泡稳固液的流动性；·与气泡稳固液的悬浊稳定性有关的最小含水比、分离含水比；·与槽壁的稳固有关的单位体积重量、不透水层形成性能；作为支配这些性能指标的管理指标，采用相当于膨润土稳固液的比重和漏斗粘性 的、气泡稳固液的单位体积重量Y。和TF值。当挖掘土的物性值(P、S、Wp yss, Ys。)、和水 及气泡的单位体积重量(Y w、Yb)是给定的时，Y。和TF值都是气泡稳固液的气泡添加率 Q和含水比w的2个变量的函数。为此，用下述顺序，决定Q和w的界限值，以此为基础，用 Y。和TF值制作气泡稳固液的管理图。(a)从挖掘性能决定的管理界限值支配挖掘性能的气泡稳固液的流动性，在TRD施工法中，用TF值150 200mm作 为管理目标。根据前节的结果，在细颗粒成分含有率为10%以上和以下的土中，在各气泡添 加率Q为以上和以下的4个区域n(n = 1、2、3、4)，把表7的α η、β n代入式(10)来表 示TF值，所以，TF值的管理条件如式(11)所示。[式 11]TFn = α，+βn ≥ 150(11)式中，TFn:区域η的TF值。α η、β η 表7的各区域η的推定式。把挖掘土的物性值代入αη、β η的推定式时，α η总是正值，αη、β η成为气泡添加率Q的一次式。因此，该 不等式的等号成立是在气泡稳固液的含水比w为最小含水比Wmin时，必须保持在代入Wmin 而计算得到的气泡添加率以上。设该气泡添加率为最小气泡添加率Qmin时，将TF值保持 为预定管理值以上的管理界限是最小气泡添加率Qmin。(b)由稳固液的悬浊稳定性决定的管理界限值由于必须使气泡稳固液的含水比大于表示气泡消泡界限的最小含水比(Wmin)、小 于分离界限即分离含水比(Ws印)，所以，与悬浊稳定性有关的管理界限，用式(12)表示。[式12]Wmin ≤w ≤Wsep (12)Wmin, Wsep已在式(3)和式⑶中表示，所以，把挖掘土的物性值(P、S、ffL)代入 上述式中时，Wmin是常数，Wsep成为Q的一次式。通常，气泡稳固液的气泡添加率Q越大， 含水比越大。分离含水比Wsep是使土粒子产生分离的最小含水比，所以，将Qmin作为Q值 代入，可计算Ws印。因此，与气泡稳固液的悬浊稳定性有关的管理界限值即Wmin、Wsep被 决定。[式13]Wmin = 6. 97+0. 0403P (13)[式14]
( 14 )(c)由槽壁稳固性决定的管理界限值对于槽壁稳固性，如前所述，气泡稳固液的单位体积重量的管理是很重要的。为了 抵抗地下水压，对于管理界限值，可以把在膨润土系稳固液的管理图中相当于比重1. 05的 单位体积重量10.3 (kN/m3)以上作为目标。气泡稳固液的理论单位体积重量，如式(9)所 示，所以，管理条件如下式(15)所示。[式I5] 把挖掘土的物性值(Yss、Ysc, P)和水及气泡的单位体积重量(Yw、Yb)代入式 (15)时，成为下式那样的含水比与气泡添加率的不等式。[式I6]Q ≤ α -bw(16)式中，a、b是由挖掘土、水、气泡的物性值决定的常数，b是正值。该不等式的成立， 是在气泡稳固液所容许的最大含水比W即分离含水比Wsep时，气泡添加率的最大值(=最 大气泡添加率Qmax)被决定。另外，计算管理界限值(Wmin、Ws印、Qmin、Qmax)的顺序是把挖掘土的物性值代入 式(3)、式(11)、式(8)、式(13)。于是，可从式(3)计算Wmin，把Wmin代入式(11)，可得到 Qmin，把它代入式(8)，求出Ws印，将其代入式(12)，可得到Qmax。2)气泡稳固液的管理图制作、以及利用该管理图来调节气泡稳固液的方法。
膨润土稳固液的调节管理使用膨润土稳固液的比重和漏斗粘性的关系图，据此， 在气泡稳固液的单位体积重量Y。和TF值的关系图中，使用图示了管理界限即最小含水比 Wmin、分离含水比Ws印、最大气泡添加率Qmax、最小添加率Qmin的气泡稳固液管理图，这 样，可简便地进行气泡稳固液的管理、调节。图17表示气泡稳固液管理图的一例。如前所述，气泡稳固液的单位体积重量Y。(式(9))和TF值(式(10))和表7)是 把Q和W作为参数的函数，所以，利用市售的表计算软件，将含水比作为一定值，使气泡添加 率变化，计算Y。和TF值，在Ye-TF平面上，将它们的点连线，描绘出等含水比线。同样地， 把Q作为一定值，使W变化，计算Y。和TF值，将它们连线，得到等气泡添加率线。由这样得 到的等含水比线、等气泡添加率线图的最小含水比Wmin、分离含水比Ws印、最大气泡添加 率Qmax、最小添加率Qmin包围的内部区域，是可以利用气泡稳固液进行稳定挖掘的区域。1)气泡稳固液管理图的利用利用图17所示的气泡管理图的气泡稳固液的调节方法，可简单归纳如下。<1> 气泡稳固液的单位体积重量和TF值，在A区域内时，可进行稳定的施工。<2> 在B区域，气泡稳固液的单位体积重量小，有产生槽壁坍塌的危险。气泡稳固液的状态接近A和B的边界时，使气泡添加量减少，使单位体积重量增加。<3>:在C区域，由于产生了土粒子的分离、沉降，所以，在接近A和C的边界时，使 加水量减少，防止分离、沉降。<4> 在D区域，TF值急剧减小，流动性变差，所以，在接近A和D的边界时，要增加 气泡添加量。<5> 在E区域，由于产生了气泡的消泡，所以，在接近A和E的边界时，使加水量增 加。如上所述，通过气泡添加量和加水量的组合，可以实现挖掘时的气泡稳固液的调
节和管理。3.用水泥浆制作气泡稳固液时对于上述本发明申请的气泡稳固液的调节方法，对把气泡和水加入到挖掘土中而 制成气泡稳固液进行了说明，但是，在本发明申请中，对于把气泡和水泥浆加入到挖掘土中 而制成的气泡稳固液，也可以完全同样地进行管理和调节。下面详细说明这种情形。(1)水泥浆基本上是将水泥和水混合而成的。这里例示出，在水泥浆中，水与水泥 之比(Wwc/Wc)是0.6 4.0范围的所希望的值，使用范围是每Im3挖掘土的水泥添加量是 50 400kg/m3。水泥与水混合后立即产生凝固反应而生成硬块，但是，通过机械搅拌能容易地将 该硬块消除，成为完全不产生凝固反应的状态。按标准，水泥在1个小时内不会凝固。因此， 在1个小时内，不丧失可加工性。因此，用挖掘土、气泡和水泥浆构成气泡稳固液时，在1个 小时内，具有与加水时同样的性状。另外，把凝固延迟剂添加到水泥浆中，也可以推迟硬化 的时间。(2)水泥的粒径约在6 9μ m的范围内，所以，作为土粒子考虑时，相当于细粒土 的泥浆(5 75μπι)。因此，使用水泥浆代替水时，可以考虑把挖掘土的细粒土即泥浆换成 水。
(3)即，使用水泥浆代替水时，可以考虑在挖掘土中增加与水泥添加量等量的泥 浆，相应于水泥浆的水量增加含水比。将其作为挖掘土 C。(4)用水泥浆代替水挖掘时的各种条件式是，为了简便起见，把挖掘砂土的物性值 (S、Wl, P)和气泡添加率Q、气泡稳固液的含水比W、单位体积重量γ。、最小含水比Wmin、分 离含水比Ws印、TF，分别置换为挖掘砂土 C的物性值(Sc、Wl。、PC)和气泡添加率Qc、气泡稳 固液的含水比Wc、单位体积重量Y。。、最小含水比Wmin。、分离含水比Ws印。、TF。，以下进行验证。a)记号的对应用挖掘土、气泡、水构成气泡稳固液时使用的记号(W)、和把水置换成水泥浆时 (C)使用的记号的相关关系，如表8所示。使用水泥浆时的计算用的记号，如表9所示。[表 8] [表 9] 另外，在记号的置换时，水泥浆的水与水泥之比(Wwc/Wc) = X，水泥添加量Wc = Y，ffss+ffss = yd(干燥密度)。b)液性界限使用水泥浆时的液性界限，可以使用把适量的水泥混入土粒子的细颗粒成分而计 测到的值。c)细颗粒成分含有率Pc挖掘土的细颗粒成分含有率P，由于用下式(17)表示，所以，使用水泥浆时，考虑 细颗粒成分增加，可用式(18)表示。[式17]
( 17)[式I8]
( 18 )d)气泡添加率Qc(%)气泡添加率，由于由前述的式(1)定义，所以，用下式(19)表示，使用水泥浆时，考 虑到细颗粒成分增加，可用式(20)表示。[式19]
(19)[式20]
(20)e)含水比 Wc
含水比由于用下式(21)表示，所以，使用水泥浆时，可用式(22)表示。[式21] [式2幻Ww+Wwc xI()Q Wss +W sc+wc f)稳固液的单位体积重量Ycc(kN/m3)气泡稳固液的单位体积重量，由于用前述的式(9)表示，所以，使用水泥浆时的单 位体积重量Y。。是将水泥浆的重量和水的重量代入该式，可用下式(23)表示。[式23] 式中，Yd是土粒子的干燥密度(kN/m3)，是已知的，所以，代入水泥浆的水与水泥 之比χ和水泥添加量y而求出。g)最小含水比 Wminc )由于最小含水比是用前述式(13)表示，所以，使用水泥浆时的最小含水比，用Pc 代替P，可用下式(24)表示。[式24] h)分离含水比Ws印c (% )由于分离含水比用前述式(14)表示，所以，使用水泥浆时的分离含水比，用Qc、 (3、^(代替0、？、1，可用下式(25)表示。[式25] i)台面流动值 TFnc (mm)由于TF值用下式(26)表示，所以，使用水泥浆时的TFnc是用αη。、βη。代替αη、、 βη，可用下式(27)计算。另外，由于011、日11是0、5、？^勺函数，所以，使用Qc、Sc( = S)、 Pc> ffLc 计算 α η。、β η。时，α η。、β nc 如表 10 所示。[式26]TFn= α nff+ β n(26)[式27]TFnc= CincW+β nc(27)
[表10]α nc, β nc j)管理值界限管理值界限，可用下式(28) (30)表示。[式 2幻Wminc ≤Wc ≤Wsepc(28)[式 2幻ycc≥ 10. 3(29)[式 30]TFnc ≥ 150(30)这样，使用水泥浆代替水时，挖掘土的泥浆增加相当于水泥添加量的量，相当于水 泥浆的水量的量，增加含水比，从而可完全同样地进行稳固液的管理。另外，管理界限值也 可以完全不变更地使用。另外，在上述本发明申请的气泡挖掘施工法的说明中，为了用具体数值进行验证， 在公式、表中包含了特定的数值。本发明申请的方法可以直接利用这些数值，当然，本发明 申请的方法并不受这些数值限定。另外，本发明申请的气泡挖掘施工法，是按照上述气泡稳固液的调节方法来调节 气泡稳固液，进行地基的挖掘。作为该气泡挖掘施工法，代表性的有防止槽壁坍塌并容易排 泥的地下连续墙施工法、封闭施工法等，当然并不限定于这些施工法。在上述的封闭施工法 中，把气泡稳固液充填到封闭推进机的刀具面与开挖面之间和腔室内，一边防止工作面坍 塌，一边挖掘。另外，这些施工法中，在现场使气泡稳固液固化时，为了增加固化体的强度， 也可以考虑把消泡剂混合到固化材中进行固化等。实施例实施例1 使用气泡稳固液进行水泥稳定土地下连续墙的施工。用TRD挖掘机并利用气泡稳固液，挖掘强风化凝灰岩和天满砂砾(天满砂礫)层，构筑水泥稳定土地下连续墙。在实际的施工中，验证前述气泡稳固液的现场管理方法的合 理性。(1)强风化凝灰岩的挖掘1)工程概况如下表11所示。[表11] 2)施工状况为了施工管理，进行了挖掘预定地点的采取土的物性试验、以及气泡稳固液的混 合试验。混合试验中，为了减少排泥土量，气泡添加率设定为1.0%，使加水量变化，制作了 气泡稳固液。结果，为了得到单位体积重量=10. 3kN/m3，TF值=180mm，采用的混合量是，每Im3 挖掘土的气泡量为0. 305m3(相当于气泡添加率=1.0% )，加水量为0. 290m3 (第2工区中 是0. 350m3)。图18中，示出了施工中使用的稳固液管理图、施工中的气泡稳固液的单位体 积重量和TF值的计测值范围。施工中，不改变最初决定的气泡量和加水量，可进行稳定的 挖掘，气泡稳固液的单位体积重量是11. 8 12. 8kN/m3, TF值是185 200mm，可稳定地挖 掘。3)排泥土量挖掘时的挖掘土量、气泡添加量、加水量以及挖掘时的排泥量，如表12所示。排泥 土量之所以比气泡和水的添加量少，是由于水泥稳定土壁的构筑时使气泡消泡以及气泡稳 固液从槽壁透水而造成的。用式(31)求出挖掘产生的排泥土量时，2个工区的排泥土量率 的平均值是28.6%，在同样的土质中，与使用膨润土系稳固液时的上述值55 70%相比， 减少了 1/2以下。
[表 12]每Im3挖掘土的废泥土量平衡 [式31]
废泥土量率=(31)
挖掘土量实施例2 用于天满砂砾层1)工程概况如下表13所示。[表13] 2)施工状况和排泥土量预先进行了挖掘土的物性试验和气泡稳固液的混合试验。为了得到气泡稳固液的 单位体积重量=10. 3kN/m3, TF值=180mm，采用的混合量是，气泡添加量为0. 391m3 (相当 于气泡添加率=1. 25% )，加水量为0. 162m3。图19表示现场使用的气泡稳固液的管理图、 施工中的气泡稳固液的单位体积重量和TF值的计测值。在该现场的挖掘砂土中，被挖掘层 的约1/2是天满砂砾层，另外，与上述的青森县现场相比，由于粒度粗，所以，含水比的容许 管理幅度小，但是，气泡稳固液的单位体积重量在11. 8 13. 7kN/m3, TF值在190 200mm 的范围，可进行稳定的施工。另外，挖掘中的排泥土量约为170m3，是全部挖掘土量1140m3的14.7%。这一数值是利用膨润土稳固液挖掘同样地质构造的地基时的约1/3。如上所述，气泡稳固液的基本性能由与稳固液的悬浊稳定性有关的消泡含水比、 分离含水比、与槽壁稳固及挖掘性能有关的单位体积重量、和TF值这样4个因素决定。该 4个因素可分别由把挖掘砂土的物性值、气泡添加率、含水比作为变量的函数表示。因此，气泡稳固液的调节中，如本发明这样，把Wmin:消泡含水比Ws印分离含水比Qmin 最小气泡添加率Qmax 最大气泡添加率作为指标，只要控制气泡量和水量即可。如图17至图19所例示，在气泡稳固液的密度和流动性的正交的X-Y 二维相关图 中，调节气泡量和水量，使其在上述指标Wmin、Ws印、Qmin和Qmax的曲线包围的范围内，是 有效的。工业实用性在本发明中，对气泡稳固液，明确了挖掘施工上的管理指标，提供了根据这些指标的气泡稳固液的调节方法和地基挖掘的新方法。即，根据本发明，对于被定义为“挖掘砂土、气泡和水或水泥浆的均质悬浊液，槽壁 稳固性、止水性、挖掘时的流动性等优良的稳固液”的气泡稳固液，可切实简便地进行适合 于实际施工的稳定化调节。这样，可实现高质量、高效率、经济性等优良的气泡挖掘施工。
权利要求
一种挖掘地基用的气泡稳固液的调节方法，该气泡稳固液是把气泡和水或水泥浆加入到挖掘土中并混合而成的，其特征在于，根据以下指标<A>消泡含水比(Wmin)、<B>分离含水比(Wsep)、<C>最小气泡添加率(Qmin)、<D>最大气泡添加率(Qmax)，稳定化地调节气泡量和水或水泥浆量；上述<A>消泡含水比(Wmin)，是把气泡添加到挖掘土中时不产生消泡的最小的含水比；上述<B>分离含水比(Wsep)，是气泡稳固液不产生分离的最大的含水比；上述<C>最小气泡添加率(Qmin)，表示基于挖掘所需流动性的最小的气泡添加量；上述<D>最大气泡添加率(Qmax)，表示用于得到作为挖掘所需最小密度的气泡稳固液的必要密度的最大的气泡添加量。
2.如权利要求1所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，在气泡稳固液的密度和 流动性的正交的X-Y 二维相关图中，调节气泡量和水或水泥浆量，使其在上述指标Wmin、 Wsep、Qmin和Qmax的曲线包围的范围内。
3.如权利要求2所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，气泡稳固液的密度和流 动性用气泡稳固液的单位体积重量Y。和TF值表示。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，消泡含水 比Wmin是以挖掘土中所含的粗颗粒成分的表面干燥含水比和细颗粒成分的收缩界限含水 比之和为基准决定的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，分离含水比Wsep是挖掘土中所含的粗颗粒成分的分离含水比与细颗粒成分的分离含 水比之和；粗颗粒成分的分离含水比是粗颗粒成分的比表面积和气泡稳固液的气泡添加率的一 次函数；细颗粒成分的分离含水比作为液性界限表示。
6.如权利要求1至5中任一项所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，在挖掘土的 细颗粒成分含有率P为10%以上或不足10%、气泡添加率为以上或不足的4个区 域的每一个中，TF值作为含水比W、气泡添加率Q、挖掘土的粗颗粒成分的比表面积S、挖掘 土的细颗粒成分含有率P、挖掘土的细颗粒成分的液性界限\的函数进行管理。
7.如权利要求1至6中任一项所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，含水比W为 消泡含水比(Wmin)时，最小气泡添加率(Qmin)作为把TF值保持在管理值以上所必需的气 泡量被决定。
8.如权利要求1至7中任一项所述的气泡稳固液的调节方法，其特征在于，把稳固液 的单位体积重量Y。作为气泡添加率Q、细颗粒成分含有率P、稳固液的含水比W、粗颗粒成 分土粒子的单位体积重量Yss、细颗粒成分土粒子的单位体积重量。、水的单位体积重量 Yw、气泡的单位体积重量的函数进行管理，最大气泡添加率(Qmax)，作为把Y。保持在 管理值以上必需的气泡量，与分离含水比Wsep —起被决定。
9.如权利要求1至8中任一项所述的气泡挖掘施工法，其特征在于，水泥浆中的水与水 泥之比(W/C)是0. 6 4. 0。
10.一种气泡挖掘施工法，其特征在于，用权利要求1 9中任一项记载的方法调节气泡稳固液，进行地基的挖掘。
11.如权利要求10所述的气泡挖掘施工法，其特征在于，该气泡挖掘施工法是防止槽 壁坍塌、容易排泥的地下连续墙施工法。
12.如权利要求11所述的气泡挖掘施工法，其特征在于，使气泡稳固液固化时，为了增 加固化体的强度，把消泡材混合入固化材中，进行固化。
13.如权利要求10所述的气泡挖掘施工法，其特征在于，该气泡挖掘施工法是封闭施 工法，把气泡稳固液充填到封闭推进机的刀具面与挖掘面之间以及腔室内，一边防止挖掘 面坍塌，一边进行挖掘。
全文摘要
本发明提供的气泡稳固液调节方法，根据以下指标<A>消泡含水比(Wmin)、<B>分离含水比(Wsep)、<C>最小气泡添加率(Qmin)、<D>最大气泡添加率(Qmax)，稳定化地调节气泡量和水或水泥浆量，对气泡稳固液，明确挖掘施工上的管理指标，据此，调节气泡稳固液。上述<A>消泡含水比(Wmin)是把气泡添加到挖掘土中时不产生消泡的最小含水比。上述<B>分离含水比(Wsep)是气泡稳固液不产生分离的最大含水比。上述<C>最小气泡添加率(Qmin)表示基于挖掘所需流动性的最小气泡添加量，上述<D>最大气泡添加率(Qmax)表示用于得到作为挖掘所需最小密度的气泡稳固液的必要密度的最大气泡添加量。
文档编号E21D9/06GK101861435SQ200880114460
公开日2010年10月13日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年11月2日
发明者今井金次, 赤木宽一, 近藤义正 申请人:学校法人早稻田大学;Maguma有限公司;太洋基础工业株式会社