(57)【要約】【課題】特殊な計測機器等を必要なく、品質確認も容易とする地盤改良方法を提供すること。【解決手段】現地の土砂と、水及び固化材を含んだスラリーＣとを撹拌・混合することによって、地盤内に改良体を構築する、地盤改良方法であって、現地の土砂と固化材とを撹拌・混合するためのミキシングバケット２０内の回転撹拌翼２１への配管の油圧値を油圧センサ３０でもって計測し、該計測値がほぼ一定となるまで撹拌・混合作業を行うことで、改良体の均質化確認を行う。【選択図】図１
2020183677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現地の土砂と、水及び固化材を含んだスラリーとをミキシングバケットで撹拌・混合することによって、地盤内に改良体を構築する、地盤改良方法であって、
前記ミキシングバケット内の回転撹拌翼への配管の油圧値を計測し、該計測値がほぼ一定となるまで撹拌・混合作業を行う、撹拌・混合工程を少なくとも含むことを特徴とする、
地盤改良方法。
【請求項２】
前記撹拌・混合工程が、
（ａ）改良予定箇所を複数分割した分割領域毎に、前記計測値がほぼ一定となるまで、ミキシングバケットによる撹拌・混合作業を行う、流動化工程と、
（ｂ）前記流動化工程を経た改良予定箇所の全体に対して、前記計測値がほぼ一定となるまで、ミキシングバケットによる撹拌・混合作業を行う、均質化工程と、
を少なくとも含んでなることを特徴とする、
請求項１に記載の地盤改良方法。
【請求項３】
現地の土砂と、水及び固化材を含んだスラリーとを撹拌・混合することによって、地盤内に改良体を構築するために使用する、地盤改良装置であって、
油圧制御によって先端のミキシングバケットを操作可能な、重機と、
前記ミキシングバケット内の回転撹拌翼への配管の油圧値を計測可能な、油圧センサと、
前記油圧センサによる計測値について、該計測値の推移または前記ミキシングバケットの位置を表示可能な、表示装置と、を少なくとも備えたことを特徴とする、
地盤改良装置。
【請求項４】
前記表示装置を、前記重機の運転席に配置してあることを特徴とする、
請求項３に記載の地盤改良装置。
【請求項５】
前記重機を遠隔操作可能な情報処理端末をさらに有し、該情報処理端末に前記表示装置を設けてあることを特徴とする、
請求項３に記載の地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転撹拌翼を有するミキシングバケットを用いて、現地の土砂、固化材および水をその位置で撹拌・混合することによって地盤内にブロック状の改良体を製造するための地盤改良方法および地盤改良装置に関し、より詳しくは、回転撹拌翼の駆動油圧の計測値に基づいて、十分な撹拌・混合が行われたか否かを判断することが可能な地盤改良方法および地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バケットの中に回転攪拌翼を有するミキシングバケットを用いて、現地の土砂とセメント系スラリーをその位置で撹拌・混合する施工方法はよく知られている（特許文献１）。
また、改良体全体が均一に撹拌・混合されているか否かを、施工完了直後に確認する手法として、撹拌・混合回数の確認、撹拌・混合土の電気比抵抗値の測定および撹拌・混合土のフロー値の測定などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１７３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した従来の方法では、以下の問題を有する。
（１）撹拌・混合回数の確認およびリアルタイムでの電気比抵抗値測定を行うためには、特殊な計測機器を取り付けた専用の回転攪拌翼を有するミキシングバケットが必要となり、導入コストが高くなる。
（２）施工直後に行う電気比抵抗値の測定装置を取り付けたロッドによる電気比抵抗値測定やサンプリングした撹拌・混合土のフォロー値測定では、必ずしも改良体全体の品質を把握できない。
【０００５】
そこで、本発明は、特殊な計測機器等を必要とすることなく、品質確認も容易となる手段の提供を目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、現地の土砂と、水及び固化材を含んだスラリーとをミキシングバケットで撹拌・混合することによって、地盤内に改良体を構築する、地盤改良方法であって、前記ミキシングバケット内の回転撹拌翼への配管の油圧値を計測し、該計測値がほぼ一定となるまで撹拌・混合作業を行う、撹拌・混合工程を少なくとも含むことを特徴とするものである。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記撹拌・混合工程が、（ａ）改良予定箇所を複数分割した分割領域毎に、前記計測値がほぼ一定となるまで、ミキシングバケットによる撹拌・混合作業を行う、流動化工程と、（ｂ）前記流動化工程を経た改良予定箇所の全体に対して、前記計測値がほぼ一定となるまで、ミキシングバケットによる撹拌・混合作業を行う、均質化工程と、を少なくとも含んでなることを特徴とするものである。
また、本願の第３発明は、現地の土砂と、水及び固化材を含んだスラリーとを撹拌・混合することによって、地盤内に改良体を構築するために使用する、地盤改良装置であって、油圧制御によって先端のミキシングバケットを操作可能な、重機と、前記ミキシングバケット内の回転撹拌翼への配管の油圧値を計測可能な、油圧センサと、前記油圧センサによる計測値について、該計測値の推移または前記ミキシングバケットの位置を表示可能な、表示装置と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
また、本願の第４発明は、前記第３発明において、前記表示装置を、前記重機の運転席に配置してあることを特徴とするものである。
また、本願の第５発明は、前記第３発明において、前記重機を遠隔操作可能な情報処理端末をさらに有し、該情報処理端末に前記表示装置を設けてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の地盤改良装置は、次のような効果を得ることができる。
（１）十分な撹拌・混合が行われたか否かを簡易に確認することができる。
重機本体から標準装備されている配管より供給される油を用いて動作するミキシングバケット内の回転撹拌翼の回転トルクの変化を、配管途上に新たに設ける油圧センサにより油圧値の変化で捉えることで、十分に撹拌・混合が行われたことを油圧値がほぼ一定の値を示したことをもって確認することができる。
（２）低コストでの実施が可能となる。
また、本発明を構成する地盤改良装置を構成する機材・機器は汎用品であることから全てリース品・レンタル品で賄うことができるため、別途専用品を製作する必要がなく、コストの低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る撹拌装置を示す概略図
【図２】表示装置による油圧計測値の表示例を示す図。
【図３】本発明に係る地盤改良方法の手順を示す図（１）。
【図４】本発明に係る地盤改良方法の手順を示す図（２）。
【図５】表示装置による改良予定箇所の表示例を示す図。
【図６】各工程での油圧値の遷移イメージ図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１０】
＜１＞全体構成（図１）
本発明に係る地盤改良装置は、現地の土砂と、水及び固化材を含んだスラリーＣとを撹拌・混合することによって、地盤内に改良体を構築するために使用する装置である。
図１に示す地盤改良装置は、アーム先端にミキシングバケット２０を設けた重機１０と、該重機１０に取り付ける油圧センサ３０と、前記重機１０の運転席に設置する表示装置４０とを少なくとも備えてなる。
以下、各構成要素の詳細について説明する。
【００１１】
＜２＞重機（図１）
重機１０は、地盤を改良する予定の箇所の掘削や撹拌・混合を行うための装置である。
本発明では、重機１０にバックホウを用いており、アームの先端を種々のアタッチメントに交換可能な構成を呈している。この重機１０を改良予定箇所Ａの掘削作業に用いる場合には、公知の掘削用バケットやスケルトンバケットなどを取り付けて使用する。また、重機１０改良予定箇所Ａの撹拌・混合作業を行う場合には、公知のミキシングバケット２０などに交換して使用する。
【００１２】
＜３＞ミキシングバケット（図１）
ミキシングバケット２０は、改良予定箇所Ａの土と、別途投入する固化材および水からなるスラリーＣとを撹拌・混合するための装置である。
ミキシングバケット２０は、バケットの中に回転撹拌翼２１を備えており、バケットで掻き出し収容した土およびスラリーＣを回転撹拌翼２１で、撹拌・混合することで土を流動化させる。
本発明では、ミキシングバケット２０は、公知のものを使用することができる。
本実施例に係るミキシングバケット２０は、前記回転撹拌翼２１を可動させるための油圧モータを設けており、重機１０に予め用意されている配管に油圧モータを接続して、重機１０のオペレータから回転撹拌翼２１の始動・停止を可能に構成している。
【００１３】
＜４＞油圧センサ（図１）
油圧センサ３０は、ミキシングバケット２０内の回転撹拌翼２１へと接続する重機１０の配管に介設して、当該配管内の油圧値を計測するための装置である。
油圧センサ３０は、公知の装置を使用することができる。
なお、油圧センサ３０は、重機１０に予め備え付けられている圧力センサを流用しても良いし、新規に重機１０に取り付ける別製品の油圧センサ３０を用いても良い。
本実施例では、油圧センサ３０を重機１０のブームに取り付けている。
油圧センサ３０による計測値と、回転撹拌翼２１の回転トルクの間では、油圧が小さければ回転トルクも小さく、油圧が大きければ回転トルクも大きくなる点で相関性があるものと考えられる。
したがって、本発明では、回転撹拌翼２１で撹拌・混合する土等の流動性が一定となれば、回転撹拌翼２１の回転トルク、引いては油圧センサ３０による油圧の計測値も一定に近づく点に着目して、改良予定箇所による撹拌・混合が完了したか否かを判定する。
【００１４】
＜５＞表示装置（図１，図２）
表示装置４０は、油圧センサ３０によって得られるミキシングバケット２０内の回転撹拌翼２１へと配管する油圧の計測値を表示するための装置である。
表示装置４０は、ＰＣ、タブレット型端末、スマートフォンなどの、ディスプレイを備えた端末を使用することができる。
表示装置４０は、オペレータによる視認が容易となるよう、重機１０の運転席に設置する構成が好ましい。
【００１５】
表示装置４０による計測値の表示態様は、種々の方法を採用することができる。
例えば、図２（ａ）に示すように、表示装置４に示す表示画面４１は、横軸を時間、縦軸と計測値として態様とし、時系列的に計測値の推移をグラフで表示して、計測値の推移を確認できる構成としてもすることができる。
なお、所定の期間内に複数回計測した値の平均値をグラフにプロットするよう構成すると、計測値の推移傾向を捉えやすい点で好ましい。
その他、図２（ｂ）に示すように、表示画面４１を、現在の計測値のみ表示する態様とし、計測値をリアルタイムに把握する構成としてもよい。
これらの表示態様は、後述する地盤改良方法の実施の際に、オペレータが、施工完了を判定できることが可能な範囲で適宜設計することができる。
なお、施工完了の判定や重機による撹拌・混合作業の停止・再開などを別途プログラム等によって自動で行う場合には、表示装置４０の構成は必須ではない。
【００１６】
＜６＞その他の手段
その他、地盤改良装置には、以下の手段を設けても良い。
【００１７】
＜６．１＞バケット位置の特定プログラム（図示せず）
改良予定箇所Ａに対する重機１０の位置や、重機１０のブームやアームに設けた傾斜センサなどによって、改良予定箇所Ａに対するバケットの位置を示すプログラムを設けることができる。
【００１８】
＜６．２＞作業完了領域の表示プログラム（図示せず）
前記表示装置４０に、改良予定箇所Ａを任意に空間分割した図を表示し、前記＜６．１＞によるバケットの位置情報と照らし合わせて、図内の各セルにバケットが通過したことを確認可能なプログラムを設けてもよい。
【００１９】
＜６．３＞遠隔操作用の情報処理端末（図示せず）
前記重機１０を遠隔操作するための情報処理端末を設けることができる。
情報処理端末は、ＰＣ、タブレット型端末、スマートフォンなどを使用することができる。
この場合、運転席に設ける表示装置４０とは別に、情報処理端末に前記表示装置４０の機能を持たせてもよい。
【００２０】
＜７＞使用方法（図３，４）
前記した地盤改良装置を用いた、地盤改良方法の手順の一例について説明する。
【００２１】
（１）土の裁断、障害物の撤去（図３（ａ））
改良予定箇所Ａを、一般的なバケットやスケルトンバケットを取り付けた重機１０で掘削し、中の土の裁断や、地中の障害物などの撤去を行う。
【００２２】
（２）余剰土Ｂの撤去（図３（ｂ））
改良予定箇所Ａの中の土の一部を余剰土Ｂとして撤去する。これは次工程のスラリーＣを投入した際に、スラリーＣが改良予定箇所Ａからあふれ出さないようにするためである。
【００２３】
（３）スラリーＣの投入（図３（ｃ））
余剰土Ｂを撤去した領域にスラリーＣを投入する。
スラリーＣは、地盤改良作業で一般的に使用される、水と固化材との混合物である。
スラリーＣは予め混合した状態で投入してもよいし、水と固化材とを別々に投入してもよい。
【００２４】
（４）流動化処理（部分的な撹拌・混合）（図４）
ミキシングバケット２０に交換した重機１０でもって、投入したスラリーＣと改良予定箇所Ａの中の土を撹拌・混合して、徐々に改良予定箇所Ａの中の土の流動化を進める。
一般的には、改良予定箇所Ａを、バケットの幅長単位で複数分割した領域毎に、撹拌・混合を行う。
図４は、改良予定箇所Ａをバケットの幅方向に分割した複数の領域（Ａ１〜Ａ４）のうち一つの領域（Ａ１）において、重機１０によって流動化処理を実施しているイメージ図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【００２５】
（４．１）判定方法
この撹拌・混合作業は、前記油圧センサ３０による計測値がほぼ一定となるまで行うものとする。
撹拌・混合が十分でない場合には、回転撹拌翼２１の回転トルクが安定せず、その結果、回転撹拌翼２１を駆動するための配管内の油圧も安定しない。
しかし、撹拌・混合が進んでいくと、回転撹拌翼２１の回転トルクが安定し始め、回転撹拌翼２１を駆動するための配管内の油圧もほぼ一定の値を維持するようになる。
オペレータは、前記表示装置４０によって表示される油圧センサ３０による計測値がほぼ一定となり安定した状態となったことを、撹拌・混合が十分に行われたと判断して、次の領域の撹拌・混合作業に移る。
【００２６】
（４．２）各領域に対する作業完了の確認方法（図５）
なお、上記した、油圧センサ３０の計測値による撹拌・混合作業の確認と併せて、前記＜６．１＞＜６．２＞で示したバケットの位置特定プログラムや作業完了領域の表示プログラムを用い、各分割領域（Ａ１〜Ａ４）に対して奥行き方向及び深さ方向にセル４３で分割したモデル図４２を表示装置４０に表示し、当該モデル図４２内の各セル４３にミキシングバケット２０が通過したこと、すなわち撹拌・混合作業が行われたことを着色等によって確認することで、全ての領域について撹拌・混合作業が行われたことを確認していけば、作業漏れが生ずることはない。
【００２７】
（５）均質化処理（全体的な撹拌・混合）
前記（４）の流動化処理を、改良予定箇所Ａの全ての分割領域（Ａ１〜Ａ４）で完了させたあとは、再度、改良予定箇所Ａ全体を対象として、ミキシングバケット２０による撹拌・混合作業を行う。
これは、前記（４）の流動化処理を進めた際に、作業中の領域から、既に撹拌・混合済みの領域に土が混入し、不均一な領域が事後的に発生してしまっている場合があるからである。
本工程での撹拌・混合作業のイメージは、前記した流動化処理工程とほぼ同一であるため、図示を省略する。
【００２８】
また、均質化処理が行われたことを判定する方法、および均質化処理が全ての領域で完了したことを示す方法は、前記した（４．１）および（４．２）の方法を採用することができる。
【００２９】
（６）撹拌・混合時の油圧遷移のイメージ（図６）
図６に、前記（４）（５）の作業時における油圧遷移の概念図を示す。
前記（４）の流動化処理工程において、撹拌・混合が十分でない場合には、回転撹拌翼２１の回転トルクが安定せず、その結果、回転撹拌翼２１を駆動するための配管内の油圧も安定せず、高い値を示す（Ｐ２）。
しかし、撹拌・混合が進んで土の流動性が均一になると、回転撹拌翼２１の回転トルクが安定し始め、回転撹拌翼２１を駆動するための配管内の油圧もほぼ一定の値（Ｐ１）を維持するようになる。
また、前記（５）の均質化処理工程では、前記（４）のスラリーＣ投入直後よりも土の流動性は比較的高い状態であると考えられるため、油圧センサ３０による計測値（Ｐ３）も前記（４）の流動化処理で特定された一定値に近い値を示した状態から開始されるものと考えられる。その状態からミキシングバケット２０が改良予定箇所Ａの何れの位置にある状態でも、計測値がほぼ一定値（Ｐ１）であることが確認されれば、改良予定箇所Ａの全ての領域で均質化が行われたと判定することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０：重機
１１：バケット
２０：ミキシングバケット
２１：回転撹拌翼
３０：油圧センサ
４０：表示装置
４１：表示画面
４２：モデル図
４３：セル
Ａ  ：改良予定箇所
Ａ１〜Ａ４：分割領域
Ｂ  ：余剰土
Ｃ  ：スラリー
【図１】
2020183677.tif 000003
【図２】
2020183677.tif 000004
【図３】
2020183677.tif 000005
【図４】
2020183677.tif 000006
【図５】
2020183677.tif 000007
【図６】
2020183677.tif 000008