施工性評価を目的としたセメント系可塑状グラウトの流動挙動解析

石井 裕泰^＊１・伊藤 一教^＊２・檜垣 貫司^＊３

Numerical Fluid Analysis of Hydraulic Plastic Grout for Work Performance Estimation

Hiroyasu ISHII^*1, Kazunori ITO^*2 and Kanji HIGAKI^*3

研究の目的

セメント系可塑状グラウトは，自立する硬さを有しながらも容易に圧入することができる材料で，構造物基礎周りや地盤中の空洞充填に適した材料です。従来から用いられたトンネルの裏込め材以外に，近年では当社のボスポラス海峡横断鉄道における沈埋トンネル基礎に用いられ，また，今後の維持・補修関連工事での利用が見込まれています。充填時にかける圧力が及ぼす周辺構造物・地盤への影響に対して，これまでは経験的，実験的観点でグラウト硬さや充填速度等を調整して対処してきました。本検討は，新たに数値解析による検討手法を構築し，施工性の評価に役立てようとするものです。

技術の説明

セメント系可塑状グラウトの充填中の性状を把握した上で，数値モデルを構築しました。グラウトはせん断速度と応力の関係を規定する流体として取り扱うと共に，セメントの水和反応に起因する粘性特性変化を導入しました。差分法による3次元プログラムを用いた，充填長さ10mにおよぶ鋼製容器内への充填試験結果を対象とした解析では，圧力の変化を定量的に再現できることができました。

主な結論

本手法を用いて，ボスポラス横断海峡鉄道建設における沈埋トンネル下部の基礎地盤構築に際しての施工性の評価を行いました。充填状況を部分的にモデル化し，グラウト内に蓄積する力と函体の水中重量を比較したところ，いったん設置した沈埋トンネルを押し上げてしまうようなことは生じないという判定を得ることができました。
本手法を用いて，可塑状グラウト特性や充填空間，充填速度の違いを加味した定量的な検討が可能になり，可塑状グラウトを用いた様々な工事での活用が見込まれます。