(57)【要約】【課題】固化材使用量の増加によらずに必要十分な強度増加を可能とした地盤改良工法を提供する。【解決手段】バックホウ１に装着された撹拌混合機３にて原土と固化材とを撹拌混合して安定処理土とすることで地盤の強度増加を図る工法である。撹拌混合直後の安定処理土の初期温度を高くするために、ミキシングプラント１０にて粉体状の固化材と水とを混練りして固化材スラリを製造して、この固化材スラリをグラウトポンプ１３にて撹拌混合機３側の吐出ノズル８に向けて圧送する。固化材スラリの供給経路の途中にボイラー１４からの蒸気の供給経路を合流させ、その合流・混合をもって常温スラリよりも温度の高い高温スラリとする。この高温スラリを原土中に吐出して当該原土と撹拌混合することで安定処理土とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原土と固化材とを撹拌混合して安定処理土とすることで地盤の強度増加を図る地盤改良方法であって、
粉体状の固化材と水とを予め混練りした固化材スラリの供給経路の途中に蒸気の供給経路を合流させ、その合流・混合をもって常温スラリと蒸気とを混練りして前記常温スラリよりも温度の高い高温スラリとして、
この高温スラリを原土中に吐出して当該原土と撹拌混合することで安定処理土とすることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項２】
前記粉体状の固化材と水とを混練りする混練り部と、その混練り部で製造された固化材スラリを圧送する圧送手段との間において、固化材スラリの供給経路と蒸気の供給経路とを合流させ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】
前記固化材スラリの供給経路の管内圧力をＣｐとし、蒸気の供給経路の管内圧力をＳｐとしたとき、Ｓｐ＞Ｃｐなる箇所にて固化材スラリの供給経路と蒸気の供給経路とを合流させることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良方法。
【請求項４】
前記安定処理土の初期温度を常温施工時の安定処理土の初期温度よりも少なくとも５℃以上高くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントやセメント系の固化材、あるいは石灰（生石灰）や石灰系の固化材（添加材）等のように水に反応して発熱する無機化合物と原土（原位置土または現位置土）とを攪拌混合して、地盤の強度増加を図る地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤対策としての地盤改良方法では、いろいろな種類の材料を固化材として用いているが、ここでは一般的に多く使用されているセメントやセメント系等の固化材を水で混練りしたセメントスラリ（固化材スラリ）として使用するケースや、粉体状のセメントをそのままで原土中に吐出して撹拌混合するケースについて述べる。
【０００３】
セメントやセメント系の固化材は、酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする固化材（添加材）であって、当該固化材は原土中の水分との反応によって熱（水和熱）を発する無機化合物である。そして、その水和熱が小さい（発熱温度が低い）と、所期の目的である安定処理土の強度不足（増加強度が小さいこと）が起こることは周知のことである。
【０００４】
この種の方法における固化材の種類、添加量、水／固化材比等の諸条件は、安定処理の対象となる原土を採取し、室内配合試験を行って決定する。かかる諸条件の決定にあたり、目標とする室内強度は、当該現場における設計基準強度に室内現場強度比を考慮した値を室内目標強度（室内強度）とし、その室内強度を満足し且つ最も経済的となるセメントの種類、添加量、水／固化材比等を予め設定した上で、実施工（安定処理）を行っている。
【０００５】
室内強度と固化材添加量の相関は、一般的には室内強度の増加に伴い固化材添加量も増加し、例えば重構造物の基礎地盤を目的として高強度が求められるときには、必然的に固化材添加量を増やした高添加量（場合によっては３００〜４００ｋｇ／ｍ3）で施工する場合もある。
【０００６】
また、土留め壁や仮設道路のような仮設を目的とする場合には、後工程の都合上、早く現場強度を満足させるために、高価な早強系の固化材（セメント）を用いるか固化材を増量して施工する場合もある。なお、一般的には、標準養生時間２８日に対して短期養生時間７日での強度比は０．５〜０．７程度であり、短期養生時間で目標強度を得るには固化材添加量を増量する必要がある。加えて、ヘドロのほか原土の含水比が比較的高い地盤の場合においても、現場強度（設計基準強度）を満足させる上で、高添加量で施工を行わなければならないこともある。
【０００７】
ここで、本発明の着眼点である安定処理土の温度（水和反応時の温度）と強度の変化との関係に言及した文献として非特許文献１および非特許文献２がある。これらの非特許文献１，２では、本発明とは観点の異なる寒冷地での施工に際して、安定処理土の低温化もしくは凍結の度合いや養生温度が当該安定化処理土の強度発現に影響を与えるとの報告がなされている。
【０００８】
また、冬期や寒冷地等のように気温が低い場合に好適な地盤改良技術として、地盤中の土砂と固化材スラリとを混合するにあたり固化材スラリを加温してから供給する工法が特許文献１にて提案されている。
【０００９】
この特許文献１に記載の技術では、固化材スラリを加温する具体的方法として、（１）固化材スラリを作るためにミキサーに投入する水に代えて所定温度の湯を使用する方法、（２）地盤改良撹拌機の回転軸の内部における固化材スラリの通路の周囲に筒状に形成した電熱ヒーターなどの加温器を設ける方法、（３）固化材スラリを作るためのミキサーの内部に加温器を設けて、固化材スラリを混練しながら加温する方法、を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】佐藤厚子、外２名、『安定処理土の養生温度と発現強度について』，社団法人地盤工学会北海道支部技術報告集第４６号，平成１８年２月
【非特許文献２】城戸優一郎、外３名、『セメント改良した泥炭における養生温度が改良強度へ与える影響』，社団法人地盤工学会北海道支部技術報告集第４８号，平成２０年２月
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３７６３５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の従来の施工技術では、固化材の添加量の増減以外に現場強度を満足させる手段はなく、特に早期強度を必要とする場合の工程短縮（時間短縮）には、多くの固化材を必要とし、それに伴うコスト負担が大きな課題となっている。
【００１３】
また、固化材を多く使用することは、固化材の製造に伴い排出されるＣＯ2の排出量が増加することとなり、例えば、セメント１０００ｋｇを製造すると、７６５．５ｋｇのＣＯ2が排出されると言われていることから、環境面においてもなおも改善の余地を残している。
【００１４】
かかる課題は、セメントおよびセメント系の固化材を用いる地盤改良工法全般において言えることであって、原土と固化材の撹拌混合方式の違いによって大きな差異は生じない。
【００１５】
加えて、上記非特許文献１および非特許文献２に記載のものでは、安定処理土の低温化もしくは凍結の度合いや養生温度と安定処理土の強度発現との間に相関があるとの報告にとどまり、実施工の上での強度発現のための具体的手段には何ら言及されていない。
【００１６】
その上、特許文献１にて提案されている幾つかの固化材スラリの加温技術では、固化材スラリの加温に必要な熱量および固化材スラリの供給過程での放熱量が十分に考慮されていないため、固化材スラリの速やかな昇温が困難であるばかりでなく、加温後に直ちに地中に吐出しないと固化材スラリが冷めてしまって所期の目的を達成できなくなる可能性がある。しかも、仮に熱源として電熱ヒーター等を用いるにしても膨大な発熱能力を有するものが必要となって不経済であり、実用性の上でなおも改善の余地を残している。
【００１７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ固化材使用量（添加量）の増加によらずに、経済的で且つ必要十分な強度増加を可能とした地盤改良方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
初めに、本発明の特定にあたって使用される主な用語の定義をしておけば下記のとおりのものとなる。
【００１９】
・原土：改良対象または安定処理対象となる原地盤の土。原位置土または現位置土とも言う。
【００２０】
・安定処理：原土と固化材の撹拌混合により土の強度増加を図ること。
【００２１】
・安定処理土：安定処理を施すことにより造成された土。
【００２２】
・固化材：水と反応して発熱する無機化合物であって、原土に添加し、撹拌混合処理して強度増加を図る材料。セメントやセメント系の固化材および石灰（生石灰）や石灰系の固化材等をいう。固化材の形態には、粉体状固化材のほか、粉体状固化材と水とを混練りした固化材スラリがある。
【００２３】
・水／固化材比：固化材と水を混合したときの質量比。固化材がセメントである場合には、水セメント比とも言う。
【００２４】
・相対添加水量：セメント（固化材）による水分吸収量を考慮した水量であって、一般的にセメント重量の４０％相当重量。
【００２５】
・固化材スラリ：粉体状固化材と水とを混練りしたスラリ状の材料。固化材がセメントである場合には、セメントスラリとも言う。また、スラリ状の固化材を総称するものであって、後述する常温スラリもしくは高温スラリまたはその双方をいう場合もある。
【００２６】
・水：固化材スラリを製造する常温の水をいう。地下水、河川水、湖沼水、池の水ならびに水道水等であって、当該施工現場において調達し易い水をスラリ製造用または蒸気製造用の水とする。常温の製造水の温度は季節、地域によって異なるが、一般的には２、３℃〜２５℃程度である。
【００２７】
・蒸気：産業用ボイラー等により水が加熱され、沸騰・蒸発して気体になったものをいう。ボイラーで発生する蒸気は、基本的には飽和蒸気である。
【００２８】
・常温スラリ：常温の固化材スラリのことで、粉体状の固化材と常温の水とを混練りしたスラリ状の材料。一般的に使われているセメントスラリを言う。
【００２９】
・高温スラリ：固化材スラリと蒸気とを混練りして高温化した固化材スラリ。当該現場での常温スラリよりも温められて温度の高い固化材スラリ。
【００３０】
・常温施工：常温スラリにて安定処理を施すことをいう。
【００３１】
・高温施工：高温スラリにて安定処理を施すことをいう。
【００３２】
・安定処理土の初期温度：原位置土と固化材スラリ（常温スラリもしくは高温スラリ）にて撹拌混合された安定処理土の撹拌混合直後の温度。
【００３３】
・養生時間：安定処理土の養生（維持）をさせる時間（安定処理直後からの経過時間）。一般的には、２８日の期間を標準とする。前記期間を長期養生期間とする場合に、３日ないし７日の期間を短期養生時間ともいう。
【００３４】
・設計基準強度：安定処理の目的に沿って各種指針、仕様書等に基づき設定された必要強度。
【００３５】
・現場強度（ｑｕｆ）：撹拌混合機で撹拌混合された安定処理土の強度。ここでは、便宜上設計基準強度と同じ強度を用いる。
【００３６】
・室内強度（ｑｕｌ）：室内配合試験等により得られる強度であって、現場強度を得るにあたり室内試験と現場施工における撹拌混合や養生条件等の差を考慮した室内での目標強度をいう。
【００３７】
・現場強度比：現場強度（ｑｕｆ）と室内強度（ｑｕｌ）との比をいう。一般的には、ｑｕｆ／ｑｕｌ＝０．３〜０．７の値を用いる。
【００３８】
・全熱：飽和蒸気が保有する全熱量であって、顕熱と潜熱の和をいう。
【００３９】
本発明に係る地盤改良方法は、要約するならば、原土と固化材とを撹拌混合して安定処理土とすることで地盤の強度増加を図る地盤改良方法であって、粉体状の固化材と水とを予め混練りした固化材スラリの供給経路の途中に蒸気の供給経路を合流させ、その合流・混合をもって常温スラリと蒸気とを混練りして前記常温スラリよりも温度の高い高温スラリとして、この高温スラリを原土中に吐出して当該原土と撹拌混合することで安定処理土とすることにある。
【００４０】
先に定義もしているが、このように蒸気を添加して安定処理土の昇温を図る施工方法を高温施工とするならば、従来のように蒸気を添加しないで行う施工方法は常温施工ということができる。
【００４１】
このいわゆる高温施工により、従来の常温施工よりも強度増加を図ることが可能となる。すなわち、セメント等の固化材添加量が同一であっても、高温施工のほうが常温施工よりも強度増加を図れるようになる。これは、設計基準強度を同じくするならば、セメント等の固化材の添加量の低減となり経済的、環境的（ＣＯ2排出量の低減効果）に良好な結果となる。
【００４２】
その上、高温施工によれば、常温施工よりも早く目標強度が得られることになる。すなわち、固化材添加量が同一であっても、高温施工では常温施工よりも早く設計基準強度を満たすことができる。例えば、固化材添加量が同一であっても、常温施工の長期強度（２８日強度）が高温施工ならば、３〜７日の短期養生にて設計基準強度とすることができる。
【００４３】
結果として、同一の設計基準強度とした時に用いるセメント等の固化材の添加量の低減と併せて、例えばセメントの製造に伴い排出されるＣＯ2排出量の低減が図れ、このセメントの添加量の低減が当該セメントに含まれる六価クロムの低減にも繋がることになる。
【００４４】
なお、上記高温施工における安定処理土の温度とは、請求項５にも記載のように、撹拌混合直後の安定処理土の初期温度とし、常温施工の場合に比べて５℃以上、望ましくは１０℃以上昇温化させるものとする。
【００４５】
ここで、強度増加または早期強度を求めるためには固化材の使用量（添加量）の増量に頼らざるを得ない実情は、セメントおよびセメント系または石灰および石灰系の固化材を用いる地盤改良工法全般において言えることであって、原土と固化材との撹拌混合方式の違いによって大きな差異は生じないことは先に述べたとおりである。
【００４６】
したがって、本発明は、水と発熱反応する無機化合物であるセメントおよびセメント系の固化材や生石灰（ＣａＯ）系の固化材を添加材として原土と撹拌混合して、軟弱な原土の強度増加を図る工法全般に用いることが可能である。撹拌混合方法としては、いわゆるトレンチャー式の撹拌混合ヘッド等を用いた垂直撹拌（パワーブレンダー工法）、撹拌ロッドに取り付けられた水平撹拌翼による水平撹拌（ＣＤＭ工法）等の機械撹拌方式から、固化材スラリを撹拌ロッドから高圧噴射させながらその撹拌ロッドを回転させて撹拌混合する高圧噴射撹拌方式のいずれにも適用可能である。
【発明の効果】
【００４７】
いわゆる高温施工を基本とする本発明によれば、セメント等の固化材の使用量（添加量）を増量せずとも常温施工に比べて強度増加を図ることが可能であり、経済性に優れるほか、例えば固化材使用量が同一であれば常温施工よりも強度増加が図れる。また、蒸気の使用を前提としていることにより、従来技術よりも熱エネルギーが大きく、これによってもまた熱源設備の低廉化と経済性に寄与することができる。
【００４８】
さらに、常温施工よりも早く所期の目標強度（早期強度）が得られることから、早強固化材や固化材の増量をしなくても早い時期に設計基準強度を満たすことができるようになる。加えて、同一設計基準強度を目標とした時に用いる固化材使用量の低減により、材料費の低減、固化材の製造に伴うＣＯ2の排出量の低減、ひいては六価クロムの低減にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る地盤改良方法に用いる撹拌混合手段の一例としてトレンチャー式の撹拌混合機の概略構造を示す説明図。
【図２】図１の要部の詳細を示す図で、（Ａ）は図１の要部拡大説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側面説明図。
【図３】本発明に係る地盤改良方法の好ましい実施の形態としてその実施例１を示す図で、図１の撹拌混合機を用いていわゆる高温施工を行う場合の固化材および蒸気の供給システムの概略を示す説明図。
【図４】図３を模式化したフローチャート。
【図５】図３の合流部１７の拡大説明図。
【図６】図３の合流部１８の拡大説明図。
【図７】本発明に係る地盤改良方法の好ましい実施の形態としてその実施例２を示す図で、図１の撹拌混合機を用いて高温施工を行う場合の固化材および蒸気の供給システムの概略を示す説明図。
【図８】図７を模式化したフローチャート。
【図９】図７の合流部１９の拡大説明図。
【図１０】図３，７のシステムにおいて、固化材スラリと蒸気の最適な合流位置を検証するための説明図。
【図１１】常温施工での室内配合試験の結果として一軸圧縮強さと固化材添加量との相関を示すグラフ。
【図１２】高温施工での室内配合試験の結果として一軸圧縮強さと固化材添加量との相関を示すグラフ。
【図１３】室内配合試験の結果として一軸圧縮強さと養生温度との相関を示すグラフ。
【図１４】養生条件が異なる場合の一軸圧縮強さと固化材添加量との相関を示すグラフ。
【図１５】養生条件が異なる場合の一軸圧縮強さと固化材添加量との相関を示すグラフ。
【図１６】常温施工と高温施工での一軸圧縮強さと養生日数との相関を示すグラフ。
【図１７】気温、現位置土のほか施工条件が異なる安定処理土の温度の経時変化を示すグラフ。
【図１８】本発明が適用可能な他の工法としてＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法の概略を示す説明図。
【図１９】同じく本発明が適用可能な他の工法として高圧噴射工法の概略を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明のより具体的な実施の形態について詳しく説明する。
【実施例１】
【００５１】
本発明の地盤改良方法たる安定処理の実施工に際しては、例えば図１に示すような撹拌混合手段としてのいわゆるトレンチャー式の撹拌混合機３を用いて行われる。
【００５２】
撹拌混合機３は、そのフレーム６をベースマシンであるバックホウ１のアーム２に支持させてあり、フレーム６の上下の駆動輪７ａおよび従動輪７ｂ間にエンドレスなドライブチェーン４を巻き掛けてあるとともに、そのドライブチェーン４にそれとほぼ直交する複数の撹拌混合翼５（図２，３参照）を装着してあり、これらの撹拌混合翼５がドライブチェーン４とともに上下方向に周回駆動されることになる。撹拌混合機３におけるフレーム６の先端部には、図２に示すように、周回駆動される複数の撹拌混合翼５と干渉しないように複数の固化材吐出ノズル８を設けてある。この固化材吐出ノズル８は、後述する高温スラリを供給するための供給管またはホースの末端に接続されている。
【００５３】
そして、この撹拌混合機３をほぼ鉛直姿勢にて原土Ｇ中に貫入して、その撹拌混合機３の先端の固化材吐出ノズル８から固化材スラリ（高温スラリ）を噴射・吐出しながら、撹拌混合機３を同１の左右方向に移動させて、原土Ｇとの撹拌混合処理を施すものとする。
【００５４】
なお、かかる撹拌混合機３は例えば本出願人による特開２００３−２０６５２６号公報等で周知のものであり、また、固化材吐出ノズル８としては、図２に記載のもののほか、特開２００３−２０６５２６号同公報に開示のものや、任意のタイプのものを用いることができる。
【００５５】
蒸気の使用を前提とした本発明のいわゆる高温施工では、図３の固化材および蒸気の供給システムのもとで行うものとする。なお、図３を模式化したフローチャートを図４に示す。
【００５６】
図３において、９は粉体状固化材である例えばセメントが貯留されたセメントサイロ、１０はミキサーのほかアジテーター１１を含んでなるミキシングプラント、１２は水槽、１３はグラウトポンプ（圧送ポンプ）、１４はボイラー、１５，１６はいずれもコンプレッサーである。
【００５７】
このシステムでの基本機能としては、同図に示すように、セメントサイロ９に貯留されている固化材としてのセメントと、水槽１２に貯留されている水（常温水）とを、それぞれに計量した上でミキシングプラント１０にて混練りし、これをもって常温スラリ（常温の固化材スラリであることは先に定義したとおりである。）を製造し、その常温スラリをアジテーター１１に一旦貯留する。このアジテーター１１に貯留された常温スラリをグラウトポンプ１３にて図示外の供給管やホース等を介して撹拌混合機３の固化材吐出ノズル８に向けて圧送する。
【００５８】
ここで、ミキサーのほかアジテーター１１を含んでなるミキシングプラント１０がセメントと水とを混練りして常温スラリを製造する混練り部として機能し、その常温スラリを圧送するグラウトポンプ１３が圧送手段として機能することになる。
【００５９】
また、ボイラー１４は当該ボイラー１４にて製造された蒸気（飽和蒸気）を図示外の供給管やホース等にて供給する機能を有し、コンプレッサー１５，１６は所定圧力の圧縮空気を同じく供給管やホース等にて供給する機能を有する。
【００６０】
そして、グラウトポンプ１３からの常温スラリの供給系と、ボイラー１４からの蒸気の供給系、およびコンプレッサー１５からの圧縮空気の供給系とをそれぞれに合流部１７にて合流させて、それらの常温スラリ、蒸気および圧縮空気の三者の合流・混合による混練りをもって圧縮空気混じりの高温スラリを製造することになる。なお、合流部１７の詳細を図５に示す。
【００６１】
この高温スラリは図示外の供給管やホース等にてそのまま図２に示した固化材吐出ノズル８に供給されて、その固化材吐出ノズル８から原土Ｇ中へと吐出された上で、撹拌混合翼５の周回駆動によりその原土Ｇと撹拌混合されることになる。この高温スラリとの撹拌混合のために原土Ｇは安定処理土と化し、しかも元々は蒸気が保有していた熱量が投与されることでその安定処理土の昇温化または高温化が図れることになる。つまり、蒸気の熱エネルギーにて固化材の水和反応を助長（水和反応熱をより高く）することが可能となる。
【００６２】
ここで、図３，４に示した合流部１７における圧縮空気の合流は、当該圧縮空気の合流・混合による混練り効果の促進と、高温スラリを加速する上で有効に作用する。また、撹拌混合機３の先端の固化材吐出ノズル８から高温スラリを吐出する直前に、合流部１８においてコンプレッサー１６からの圧縮空気をさらに合流・混合させると、一層の混練り効果の促進と高温スラリの高速化、さらには固化材吐出ノズル８での閉塞防止を図ることが可能となる。なお、合流部１８の詳細を図６に示す。ただし、グラウトポンプ１３によって圧送されてくる常温スラリはそれ自体で所定の圧力を有しているので、グラウトポンプ１３側と固化材吐出ノズル８側との間に所定の水頭（ヘッドまたは落差）があれば、各コンプレッサー１５，１６からの圧縮空気の合流は必ずしも必要としない。
【００６３】
また、図３は、常温スラリの供給系とボイラー１４からの蒸気の供給系、およびコンプレッサー１５からの圧縮空気の供給系との三者の合流の一例を示すにすぎないものであり、それぞれの合流位置が多少ずれていても特に問題はない。
【実施例２】
【００６４】
図７は実施例２として図３のシステムの変形例を示す図であり、図３と共通する部分には同一符号を付してある。なお、図７を模式化したフローチャートを図８に示す。
【００６５】
図７のシステムでは、図３と比較すると明らかなように、グラウトポンプ１３よりも上流側の合流位置１９にて、ミキシングプラント１０からの常温スラリの供給系とボイラー１４からの蒸気の供給系とを合流させている点でその図３と異なっている。グラウトポンプ１３の上流側にはそのグラウトポンプ１３の吸入負圧が作用しているので、常温スラリの供給系と蒸気の供給系とを図７，８に示した合流位置１９にて合流させるだけで、常温スラリと蒸気の合流・混合による混練りをもって高温スラリを製造することになる。なお、合流部１９の詳細を図９に示す。
【００６６】
この高温スラリはグラウトポンプ１３により図示外の供給管やホース等を介してそのまま図２に示した撹拌混合機３の先端の固化材吐出ノズル８に供給されて、その固化材吐出ノズル８から原土Ｇ中へと吐出された上でその原土Ｇと撹拌混合されることになる。この高温スラリとの撹拌混合のために原土Ｇは安定処理土と化し、しかも元々は蒸気が保有していた熱量が投与されることでその安定処理土の昇温化または高温化が図れることになる。
【００６７】
ここで、撹拌混合機３の先端の固化材吐出ノズル８から高温スラリを吐出する直前に、合流部１８においてコンプレッサー１５からの圧縮空気をさらに合流・混合させている点は図３と同様である。ただし、先にも述べたように、グラウトポンプ１３によって固化材吐出ノズル８側に圧送される高温スラリはそれ自体で所定の圧力を有しているので、グラウトポンプ１３側と固化材吐出ノズル８側との間に所定の水頭（ヘッドまたは落差）があれば、コンプレッサー１５からの圧縮空気の合流は必ずしも必要としない。
【００６８】
これまでに説明した実施例１および実施例２では、高温スラリをつくるための蒸気と常温スラリの安定的な合流・混合のためには、それぞれの供給過程における管内圧力のバランスが重要となる。蒸気の供給管内圧力をＳｐとし、常温スラリの供給（圧送）管内圧力をＣｐとしたとき、ＳｐがＣｐよりも大きくなる箇所、すなわちＳｐ＞Ｃｐの条件を満たす箇所で両者を合流・混合させることが望ましい。
【００６９】
図１０を参照しながら上記Ｓｐ＞Ｃｐの条件を満たす最適な箇所を検討してみる。常温スラリの圧送管内圧力Ｃｐは管内抵抗に大きく依存し、圧送管径や常温スラリの圧送量（吐出量）、さらにはグラウトポンプ１３からの圧送距離、改良深度によっても異なる。改良深度が１０ｍ内外ならば、通常の施工範囲におけるグラウトポンプ１３の下流側での常温スラリの圧送管内圧力Ｃｐは、原土Ｇ中に臨んでいる固化材吐出ノズル８の位置では０．１〜０．２ＭＰａ程度であるが、上流側、すなわちグラウトポンプ１３に向かって徐々に高くなり、グラウトポンプ１３の直近位置では１．０ＭＰａを超えることもある。
【００７０】
他方、蒸気の圧力は、簡易ボイラーの使用を前提とした場合、その製造圧力は１ＭＰａ以下（この値は、ボイラーに関する関連法規にて示されている値）である。よって、安全管理上、簡易ボイラーのゲージ圧力にて０．７〜０．９ＭＰａの範囲にて運転している。さらに、簡易ボイラーから常温スラリとの合流部までに供給される過程でも減圧されることから、その合流部近くの蒸気の供給管内圧力は０．６〜０．８ＭＰａ程度となる。
【００７１】
通常の施工範囲におけるグラウトポンプ１３の下流側での常温スラリの圧送管内圧力Ｃｐは、原土Ｇ中に臨んでいる固化材吐出ノズル８の位置で０．１〜０．２ＭＰａ程度と最も小さく、グラウトポンプ１３側に向かって徐々に大きくなることは先に述べた。本発明者等が測定を行ったところ、図１０において、固化材吐出ノズル８の位置から上流側１００〜１５０ｍの範囲、すなわち図１０のＬ１の範囲では常温スラリの圧送管内圧力Ｃｐは概ね０．１〜０．５ＭＰａとなることが判明した。したがって、グラウトポンプ１３の下流側においてＳｐ＞Ｃｐの条件を満たす箇所は、図１０のＬ１の範囲ということになり、先に説明した図３の実施例１は常温スラリと蒸気との合流・混合位置に関してこの条件を満たしていることになる。
【００７２】
また、グラウトポンプ１３よりも上流側では、アジテーター１１側からグラウトポンプ１３に自然流入した常温スラリが当該グラウトポンプ１３によって下流側に圧送されるのに伴って負圧が発生することから、グラウトポンプ１３よりも上流側での常温スラリの供給管内圧力Ｃｐは大気圧もしくは大気圧以下、すなわち０．１ＭＰａ以下となっている。したがって、グラウトポンプ１３よりも上流側、すなわち図１０のＬ２の範囲においてもＳｐ＞Ｃｐの条件を満たしており、且つ両者の圧力差も大きいことから、当該部位でのいわゆるサクション効果またはエジェクター効果をもって常温スラリに対して蒸気を効率良く合流・混合させることができ、図１０のＬ２の範囲が常温スラリと蒸気との合流・混合位置として最適ということができる。先に説明した図７の実施例２は、常温スラリと蒸気との合流・混合位置に関してこの条件を満たしていることになる。
【００７３】
ここで、上記各実施例１，２で使用するボイラー１４に着目した場合、日本機械学会が定める水および水蒸気の熱的性質のうち、圧力基準飽和蒸気表での飽和蒸気の圧力、温度および全熱（熱量）は次のとおりである。
【００７４】
・蒸気圧４００ｋＰａ：蒸気温度１４３．６１℃、全熱２７３８．０６ｋＪ／ｋｇ
・蒸気圧５００ｋＰａ：蒸気温度１５１．８４℃、全熱２７４８．１１ｋＪ／ｋｇ
・蒸気圧６００ｋＰａ：蒸気温度１６５．０３℃、全熱２７６２．１０ｋＪ／ｋｇ
労働安全衛生法で定めるボイラーの取り扱いには、ボイラー技師免許者やボイラー取扱技能講習修了者でなければ取り扱いできない区分と、特別教育受講者若しくは無資格者であっても取り扱い可能な区分とがある。地盤改良等の現場では、無資格者であっても取り扱い可能な区分となる簡易ボイラーが便宜上使用される。簡易ボイラーの仕様を例示すれば下記のとおりである。
【００７５】
一般的には、熱出力として１８８、２５１、３１３、４３４、４５９、４７０ｋＷ／台・時の能力を有する簡易ボイラー（例えば、三浦工業（株）社製のもの）が市販されている。これらのボイラーを単独若しくは複数台を組み合わせて使用することにより、必要に応じた幅広い熱量の供給が可能となる。これは、撹拌混合直後の安定処理土の初期温度をより高くする上できわめて有効である。なお、使用するボイラーの能力と発生熱量との関係の一例を示せば下記のとおりである。
【００７６】
・例１．熱出力１８８ｋＷの簡易ボイラー１台での発生熱量
１８８×（３．６×１０3）＝６７６８００ｋＪ／時＝６７６ＭＪ／時
・例２．熱出力４７０ｋＷの簡易ボイラー２台での発生熱量
｛４７０×（３．６×１０3）｝×２＝３３８４０００ｋＪ／時＝３３８４ＭＪ／時
このように、現場の諸条件を考慮して、機種選択並びに適宜複数台の組み合わせにより６７６〜３３８４ＭＪ／時と幅広い熱量の供給が可能となる。
【００７７】
これらは、あくまでいわゆる簡易ボイラーを使用した場合の一例にすぎず、簡易ボイラー以外の小型ボイラーあるいはそれよりの大型のボイラー等が使用可能な場合には、さらに大きな発生熱量の供給が可能となる。
【００７８】
また、これらの各実施例１，２においては、固化材スラリと撹拌混合した安定処理土に蒸気の保有する熱量（熱エネルギー）を投与する高温施工であって、この蒸気の保有する熱量の投与によって、撹拌混合処理直後の安定処理土の昇温化または高温化を図り、もって施工後の地盤の強度増加を目的とするものであることは先に述べたとおりである。この目的達成にために、先に提示した非特許文献１，２の記載からの示唆および経験的な知見によれば、撹拌混合処理直後の安定処理土の初期温度としては、常温施工（常温施工の定義は先に述べたとおりである。）の場合の撹拌混合直後の安定処理土の初期温度と比べて、少なくとも５℃以上、望ましくは１０℃以上高くなるように施工するものとする。そして、その常温施工と比べた場合の昇温量に応じて、蒸気の混合をもって投与すべき熱量、すなわち昇温化に必要な蒸気量を決定する。
【００７９】
この場合において、所定の昇温量（原土の温度と高温施工による温度との差）に必要な熱量を求め、その熱量に相当する蒸気量を昇温化に必要な蒸気量とする。
【００８０】
必要な熱量は次式により求める。
【００８１】
必要な熱量（Ｑ）＝物体重量×比熱×昇温量
＝｛（原土重量×原土の比熱）＋（固化材スラリ重量×固化材スラリの比熱）｝×（高温施工による安定処理土の温度−原土の温度）
この式から明らかなように、必要な熱量は、温めようとする物体重量と比熱によって変化する。この場合の物体重量は、１時間当たりに安定処理（撹拌混合）される原土量と、その原土に添加混合される固化材スラリ量のそれぞれの重量である。
【００８２】
また、比熱は物体によって様々であるが、その比熱が大きければ大きいほど温めにくくなり、所定の昇温量を得るにあたり、より大きな熱量（蒸気量）が必要となる。土（原土）は、土粒子と水と空気で構成されており、原土に含まれる水分量（含水比）によって比熱は変化する。その比熱は次式により求める。
【００８３】
比熱（Ｃ）＝ρｄ（Ｃｓ＋ＣｗＷ）
ただし、ρｄは原土の乾燥密度、Ｃｓは土粒子の比熱、Ｃｗは水の比熱、Ｗは原土の含水比である。
【００８４】
ここでは、
Ｃｓ＝０．８４ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
Ｃｗ＝４．１８６ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
とする。
【００８５】
なお、水の比熱Ｃｗは古くから１ｋｃａｌ／ｋｇ・℃であったが、ＳＩ単位系への移行に伴いこれを同ＳＩ単位系に換算すると、Ｃｗ＝４．１８６ｋＪ／ｋｇ・Ｋとなる。また、土粒子の比熱Ｃｓは粒子を構成する鉱物によって異なり、一般的には０．１７〜０．２４ｋｃａｌ／ｋｇ・℃である。これを０．２ｋｃａｌ／ｋｇ・℃として丸めた上でＳＩ単位系に換算すると、Ｃｓ＝０．８４ｋＪ／ｋｇ・Ｋとなる。
【００８６】
以上のことから、昇温量を同じとしても、時間当たりの作業量によって安定処理土の量や固化材スラリの量は変化（物体重量の変化）し、対象とする原土によって含水比も変化する。故に、所定温度だけ昇温させるのに必要な熱量（蒸気量）は物体重量と比熱によって変化することになる。
【００８７】
次に、通常の土木工事で実施されているケース（時間当たりの作業量を５０ｍ3とした場合）と（ケース１とする。）、一戸建て住宅の基礎工事等にて実施されている比較的小規模なケース（時間当たりの作業量を６ｍ3とした場合）において（ケース２とする。）、安定処理土の初期温度の昇温量を５℃以上とするのに必要な蒸気量を求めてみる。なお、いずれのケースの場合でも、必要とする設備構成は先に例示した実施例１，２のいずれかであり、両者の設備構成に大差はない。また、上記比較的小規模なケースとは、本発明における必要な蒸気量の下限量（１００ｋｇ／ｈ相当蒸発量の蒸気量）を想定している。
【００８８】
《ケース１の場合》
１）使用固化材：セメント系一般軟弱土用固化材
２）添加量：１５０ｋｇ／ｍ3
３）水／セメント比：１１５％
４）水／セメント比１１５％時におけるセメントスラリ（常温スラリ）の比重ρ
ρ＝｛１５０＋（１５０×１．１５）｝／｛（１５０／３．１）＋（１５０×１．１５）｝＝１４６０ｋｇ／ｍ3
５）時間当たり作業量を５０ｍ3としたときの諸材料
・固化材使用量：５０×１５０＝７５００ｋｇ
・使用水量：７５００×（１１５／１００）＝８６２５ｋｇ（リットル）
・常温スラリ重量：７５００＋８６２５＝１６１２５ｋｇ
６）５０ｍ3に相当する原土重量
１７６５ｋｇ／ｍ3×５０ｍ3＝８８２５０ｋｇ
７）１時間当たりの昇温対象となる重量
・原土重量：８８２５０ｋｇ
・常温スラリ重量：１６１２５ｋｇ
８）上記７）の原土と常温スラリを５℃昇温させるのに必要な熱量
原土および固化材の比熱は下記のとおりとする。
【００８９】
・原土の比熱：Ｃ＝３．７０ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
・固化材の比熱：Ｃ＝０．９０ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
比熱を求める基本式により常温スラリの比熱Ｃを求める。
【００９０】
常温スラリの比熱：Ｃ
Ｃ＝固化材スラリ乾燥密度×（固化材比熱＋水比熱×水セメント比）
＝（１４６０／１＋１１５／１００）×（０．９＋４．１８６×１．１５）
＝３．８９ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
必要な熱量Ｑ＝物体重量×比熱×昇温量
＝｛（原土重量×原土の比熱）＋（固化材スラリ重量×固化材スラリの比熱）｝×（高温施工による安定処理土の温度−原土の温度）
Ｑ＝｛（８８２５０×３．７０）＋（１６１２５×３．８９）｝×５
＝（３２６５２５＋６２７２６）×５＝１９４６２５５ｋＪ
つまり、１時間当たり１９５０ＭＪ以上の熱量を供給して混合することにより安定処理土の初期温度を少なくとも５℃昇温させることができる。
【００９１】
９）５℃昇温させるのに必要な蒸気量
・使用時圧力：０．６ＭＰａ（蒸気供給管内圧力）
・ゲージ圧力０．６ＭＰａ時における全熱（全熱量）：２７６２ｋＪ／ｋｇ
以上から、
１時間当たりに必要な蒸気量＝必要な熱量／蒸気の全熱
＝１９４６２５５／２７６２≒７０５ｋｇ／ｈ
となる。
【００９２】
１０）７０５ｋｇ／ｈ相当蒸発量以上の蒸気を製造する簡易ボイラーの組み合わせ
・熱出力３１３ｋＷにおける蒸気発生量（実際蒸発量）：４１９ｋｇ／ｈ
・上記簡易ボイラーを２台組み合わせた場合の蒸気発生量：
４１９×２＝８３８ｋｇ／ｈ
・１時間当たりに必要な蒸気量＜熱出力３１３ｋＷ×２による蒸気発生量
７０５＜８３８
１１）よって、熱出力３１３ｋＷの簡易ボイラーを２台組み合わせることにより、安定処理土の初期温度を５℃以上昇温させることが可能となる。
【００９３】
《ケース２の場合》
１）使用固化材：セメント系一般軟弱土用固化材
２）添加量：７０ｋｇ／ｍ3
３）水／セメント比：１００％
４）水／セメント比１００％時におけるセメントスラリ（常温スラリ）の比重ρ
ρ＝｛７０＋（７０×１．０）｝／｛（７０／３．１）＋（７０×１．０）｝＝１５１２ｋｇ／ｍ3
５）時間当たり作業量を６ｍ3としたときの諸材料
・固化材使用量：６×７０＝４２０ｋｇ
・使用水量：４２０×（１００／１００）＝４２０ｋｇ（リットル）
・常温スラリ重量：４２０＋４２０＝８４０ｋｇ
６）６ｍ3に相当する原土重量
１７６５ｋｇ／ｍ3×６ｍ3＝１０５９０ｋｇ
７）１時間当たりの昇温対象となる重量
・原土重量：１０５９０ｋｇ
・常温スラリ重量：８４０ｋｇ
８）上記７）の原土と常温スラリを５℃昇温させるのに必要な熱量
原土および固化材の比熱は下記のとおりとする。
【００９４】
・原土の比熱：Ｃ＝３．７０ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
・固化材の比熱：Ｃ＝０．９０ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
比熱を求める基本式により常温スラリの比熱を求める。
【００９５】
常温スラリの比熱：Ｃ
Ｃ＝固化材スラリ乾燥密度×（固化材比熱＋水比熱×水セメント比）
＝（１５１２／１＋１００／１００）×（０．９＋４．１８６×１．０）
＝３．８５ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
必要な熱量Ｑ＝物体重量×比熱×昇温量
＝｛（原土重量×原土の比熱）＋（固化材スラリ重量×固化材スラリの比熱）｝×（高温施工による安定処理土の温度−原土の温度）
Ｑ＝｛（１０５９０×３．７０）＋（８４０×３．８５）｝×５
＝（３９１８３＋３２３４）×５＝２１２０８５ｋＪ
つまり、１時間当たり２１２ＭＪ以上の熱量を供給して混合することにより安定処理土の初期温度を少なくとも５℃昇温させることができる。
【００９６】
９）５℃昇温させるのに必要な蒸気量
・使用時圧力：０．６ＭＰａ（蒸気供給管内圧力）
・ゲージ圧力０．６ＭＰａ時における全熱（全熱量）：２７６２ｋＪ／ｋｇ
以上から、
１時間当たりに必要な蒸気量＝必要な熱量／蒸気の全熱
＝２１２２５５／２７６２≒７７ｋｇ／ｈ
となる。
【００９７】
１０）よって、１００ｋｇ／ｈ相当蒸発量以上の蒸気により、安定処理土の温度を５℃以上昇温させることが可能となる。
【００９８】
１１）この場合での簡易ボイラーは、１８８ｋＷ級のボイラーの蒸気発生量（実際蒸発量）は２５０ｋｇ／ｈであり、十分な対応が可能となる。
【００９９】
次に、上記実施例１，２のシステムでの実施工に先立って、室内配合試験の手順とその結果、および当該結果から得られた有意性について検討してみる。なお、ここでは固化材スラリ（セメントスラリ）を使用する例について説明する。
【０１００】
（１）室内配合試験に用いる原位置土の土質性状
・土質分類：砂混じり粘性土
・湿潤密度：１．７６５ｇ／ｃｍ3
・自然含水比：６０％
（２）使用固化材ならびに配合と養生
・使用固化材：セメント系一般軟弱土用固化材
・添加量：１００ｋｇ／ｍ3、１５０ｋｇ／ｍ3、２００ｋｇ／ｍ3
・水セメント比：１５０ｋｇ／ｍ3時における水セメント比（１１５％）を基準水セメント比とし、１００ｋｇ／ｍ3、２００ｋｇ／ｍ3添加時には相対添加水量を同等の水量として全添加水量を求める。各添加量と全添加水量は表１のとおりである。
【０１０１】
【表１】
2010203226.tif 000003
【０１０２】
・混練り時のテーブルフロー値：１２５ｍｍ（このテーブルフロー値は、固化材添加量が１５０ｋｇ／ｍ3時であって、基準水セメント比におけるときの値である。１００ｋｇ／ｍ3、２００ｋｇ／ｍ3添加時におけるテーブルフロー値は、相対添加水量を同じくしたことで略同様の値となる。）
・養生温度：２０℃（標準養生温度）と４０℃とする。
【０１０３】
・養生時間：前記温度にて３日、７日、２８日養生とする。
【０１０４】
（３）２０℃養生（常温施工用）による室内配合試験の結果を表２および図１１示す。また、４０℃養生（高温施工用）による結果を表３および図１２に示す。
【０１０５】
【表２】
2010203226.tif 000004
【０１０６】
【表３】
2010203226.tif 000005
【０１０７】
（４）安定処理土の強度（一軸圧縮強さ）と養生温度との相関を調べるために、以下の室内配合試験を行う。
【０１０８】
・固化材添加量：添加量１５０ｋｇ／ｍ3
・水セメント比：１１５％
・養生温度：１０℃、１５℃、（２０℃）３０℃、（４０℃）と変化させた試験をおこなう。なお、ここでの括弧内温度は、先の（２）での結果を引用する。
【０１０９】
・養生時間：各温度にて２８日間
（５）上記（４）での室内配合試験の結果を表４および図１３に示す。
【０１１０】
【表４】
2010203226.tif 000006
【０１１１】
表４および図１３で明らかなように、室内配合試験では、供試体の養生温度と一軸圧縮強さは概ね正比例し、固化材添加量は同一であっても、養生温度が高ければ高いほど一軸圧縮強さが大きくなることを示している。１０℃と１５℃での強度比率は１．１０となり、１５℃と２０℃では１．０７となり、養生温度を５℃変化させることで強度の増加が認められることがわかる。
【０１１２】
さらに、２０℃と３０℃では強度比率は１．１５となり、３０℃と４０℃では１．２１となっている。これは、本発明でのいわゆる高温施工において、撹拌混合処理直後の安定処理土の初期温度について、常温施工により得られる該初期温度よりも５℃以上望ましくは１０℃以上高くするものとする、との裏付けを示すものである。
【０１１３】
（６）先の（４）の試験結果より、常温施工モデル（２０℃養生）による長期強度（２８日養生）と高温施工モデル（４０℃養生）による短期強度（３日または７日）とを比較すると、図１４に示すように、従来技術による常温施工モデルの長期強度と、本発明である高温施工モデルの短期強度（３日）とでは、概ね同程度の一軸圧縮強さが得られている。
【０１１４】
（７）室内目標強度を１５００ｋＮ／ｍ2とした場合に、従来技術による常温施工モデルと本発明である高温施工モデルによる短期養生（３日）による必要な固化材添加量は１６５ｋｇ／ｍ3となる。また高温施工モデルによる短期養生（７日）ならば固化材添加量は１４４ｋｇ／ｍ3で室内目標強度を得ることができる。
【０１１５】
（８）常温施工モデルでの７日強度は、２００ｋｇ／ｍ3の固化材添加であっても室内強度は１２９５ｋＮ／ｍ2でしかなく、室内強度として１５００ｋＮ／ｍ2を満足させるには、３００ｋｇ／ｍ3以上の固化材が必要となる。
【０１１６】
（９）つまり、原位置において安定処理土の設計基準強度を得るにあたり、常温施工ならば固化材を１６５ｋｇ／ｍ3添加して２８日後でなければ強度を得ることができないが、高温施工ならば３日後に所要の強度が得られることとなる。また、１週間後で良いならば、固化材添加量は１４４ｋｇ／ｍ3で良いこととなる。
【０１１７】
（１０）これは、本発明の高温施工を施すことにより、設計基準強度を得るにあたりきわめて早期に得られることにほかならない。
【０１１８】
（１１）図１５は、長期養生（２８日養生）における養生温度２０℃と４０℃の場合の固化材添加量と一軸強さの相関グラフである。このグラフにおいて、室内目標強度を１５００ｋＮ／ｍ2とした場合に、養生温度２０℃（常温施工モデル）では前述したように１６５ｋｇ／ｍ3の固化材が必要となる。
【０１１９】
（１２）しかしながら、養生温度４０℃（高温施工モデル）の場合には、１１２ｋｇ／ｍ3の固化材添加量で室内目標強度を得られることとなり、高温施工により、５３ｋｇ／ｍ3の固化材が少なくて済む（１６５−１１２＝５３）こととなる。
【０１２０】
（１３）これは、高温施工することにより、常温施工よりも強度の増加が図れることにほかならない。
【０１２１】
（１４）高温施工による強度の増加は固化材添加量の低減（ここでのケースでは安定処理土１ｍ3当り５３ｋｇの低減）となることは前述した通りである。
【０１２２】
（１５）固化材を１ｔ（トン）製造するにあたり、ＣＯ2は７６５．５ｋｇ排出される（ポルトランドセメントの場合）。
【０１２３】
（１６）安定処理土１０００ｍ3あたりでは（５３×１０００）／１０００＝５３ｔの固化材が少なくなる。
【０１２４】
（１７）その固化材に相当するＣＯ2の排出量は（５３×７６５．５）／１０００≒４０．６ｔとなる。
【０１２５】
（１８）一方、常温施工よりも高温施工では、固化材スラリを高温化するに必要なエネルギーが追加となる。これは、高温施工を行うがために発生する新たなＣＯ2であり、材料および工数のトータルでの削減量としてはこれを差し引く必要がある。
【０１２６】
（１９）施工に伴う新たなＣＯ2排出量は、固化材スラリの高温化に用いる熱源の燃料消費に伴い発生するものであり、ここでは、例えば先の実施例１，２のボイラー（簡易ボイラー）９の燃料消費に伴い発生するＣＯ2を検証してみることとする。
【０１２７】
例えば、先に例示した熱出力３１３ｋＷクラスの簡易ボイラーを２台使用した場合のＣＯ2の排出量を求める。
【０１２８】
・１０００ｍ3の安定処理に要する施工時間：１０００／５０＝２０時間
・簡易ボイラーの燃料消費量：（３６×２０）×２台＝１４４０リットル（灯油）
・上記灯油に伴うＣＯ2排出量：（１４４０×２．５２８）／１０００＝３．６４ｔ≒４．０ｔ
ただし、上記２．５２８はＣＯ2換算係数
（２０）結果として、安定処理１０００ｍ3あたり４０．６−４．０＝３６．６ｔのＣＯ2削減となる。
【０１２９】
（２１）上記は一例にすぎないが、固化材スラリを用いる国内での地盤改良の総需要は、約８００万ｍ3／年前後となる。このうちの１０％の工事に適用し、固化材の削減効果が半分であったとしても
｛（８００００００／１０００）×０．１×３６．６｝×０．５
＝１４６４０ｔ
のＣＯ2の削減となり、地球温暖化防止にも寄与できる。
【０１３０】
次に、上記室内配合試験での本発明の有意性を踏まえて、実フィールドによる施工状況とその結果について検証してみる。
【０１３１】
（１）上記（４）の配合試験をもとに、従来のいわゆる常温施工と本発明のいわゆる高温施工との比較を、実フィールドによる施工として下記（２）〜（４）の条件にて、図１のトレンチャー式の攪拌混合機３を用いて行った。その結果を下記（７）以降に示す。
【０１３２】
（２）施工時の原位置土（原土）ならびに水（原水）の条件
・土質性状：室内配合試験と同様
・原位置土の温度：１８．４℃
・水の温度：１９．８℃
（３）使用固化材とその添加量
・使用固化材：セメント系一般軟弱土用固化材
・添加量：１５０ｋｇ／ｍ3
・水／セメント比：１１５％
・水／セメント比１１５％時における固化材スラリの比重ρ
ρ＝｛１５０＋（１５０×１．１５）｝／｛（１５０／３．１）＋（１５０×１．１５）｝
＝１４６０ｋｇ／ｍ3
（４）時間当り作業量を５０ｍ3としたときの諸材料
・固化材使用量：５０×１５０＝７５００ｋｇ
・使用水量：７５００×（１１５／１００）＝８６２５ｋｇ（リットル）
・常温スラリ量：（７５００／３．１）＋８６２５≒１１０４４ｋｇ（リットル）
・常温スラリ毎分吐出量：１１０４４／６０＝１８４．１≒１８４ｋｇ（リットル）／分
（５）常温施工の作業手順
（Ｉ）先の図３のシステムのもとで、蒸気を使用することなく、水と粉体状の固化材を計量して、水／固化材比１１５％の常温スラリを製造する。
【０１３３】
（ＩＩ）上記常温スラリを撹拌混合機３の先端までグラウトポンプ１３にて圧送する。圧送量は１８４リットル／分とする。
【０１３４】
（ＩＩＩ）この場合において、コンプレッサー１６を併用するものとし、常温スラリの地中吐出にあたり、吐出孔の閉塞防止等を兼ねて圧縮空気と合流させた上で常温スラリを吐出させる。
【０１３５】
（ＩＶ）地中吐出された常温スラリと原位置土とを撹拌混合機３にて入念に撹拌混合する。
【０１３６】
（６）本発明の高温施工の作業手順（簡易ボイラーを用いた蒸気による高温施工）
（Ｉ）先に実施例１として説明した図３のシステムのもとで高温スラリを製造した上で、その高温スラリを固化材吐出ノズル８にて原土Ｇ中に吐出して撹拌混合する。
【０１３７】
（ＩＩ）その際に、先にも述べたように、グラウトポンプ１３よりも下流側（撹拌混合機３側）であって、且つ蒸気の供給管内圧力がセメントスラリ（固化材スラリ）の供給管内圧力よりも大きくなる箇所にて、両者を合流・混合させた上で、原土Ｇ中に吐出させる。この時、圧縮空気の合流は必ずしも必要とするものではないが、図３に示すように原土Ｇ中に臨んでいる固化材吐出ノズル８の閉塞防止の観点からは、圧縮空気を合流させることが望ましい。
【０１３８】
（ＩＩＩ）常温スラリと蒸気が合流した時には、蒸気は液体（温水）に変化する。この時の液体量は、安定処理土５０ｍ3に対して８３８リットルである。この蒸気量相当分の水分を、固化材スラリの製造する際の水量から予め減じれば、水／固化材比は変わらない。
【０１３９】
（ＩＶ）また、上記のような水／固化材比への影響を考慮せずに、蒸気全量が温水に変化したとみなした場合には、固化材スラリの水量が６８３８リットル増量したことになり、この場合の水／固化材比の変化は、
｛（８６２５＋８３８）／７５００｝×１００＝１２６．２≒１２６．０％
となる。
【０１４０】
（７）常温施工と高温施工との各測定結果を次に示す。
【０１４１】
ａ．原位置土（原土）の温度：１８．４℃
ｂ．水の温度：１９．８℃（水道水を利用）
ｃ．施工時の外気温：２３．４℃
ｄ．簡易ボイラーの実施工時の仕様
・使用ボイラー：簡易ボイラー２台を合流させて使用
・熱出力：３１３ｋＷ／台×２台＝６２６ｋＷ
・燃料消費量：３６リットル／時・台×２台＝７２リットル
・使用時圧力：０．７ＭＰａ（ゲージ圧力）
・蒸気供給管内圧力０．６ＭＰａ時における飽和蒸気温度：１６５．０３℃
・蒸気供給管内圧力０．６ＭＰａ時における全熱（全熱量）：２７６２ｋＪ／ｋｇ
・蒸発量換算での蒸気発生量：４１９ｋｇ／時×２台＝８３８ｋｇ／時
・飽和蒸気毎分吐出量：８３８／６０≒１４．０ｋｇ／分
ｅ．常温スラリと高温スラリの温度と各安定処理土の温度を表５に示す。
【０１４２】
【表５】
2010203226.tif 000007
【０１４３】
ｆ．一軸圧縮強さの推移結果は表６および図１６にそれぞれ示す。なお、表６の値は、図１６のグラフより読み取った値を示す。
【０１４４】
【表６】
2010203226.tif 000008
【０１４５】
ｇ．気温、原地盤（現位置土）、各安定処理土の温度の経時変化グラフを３０に示す。
【０１４６】
（８）各測定結果からの考察
（Ｉ）固化材スラリ温度の変化
常温施工と高温施工での温度の推移を示している表５から明らかなように、常温の水（１９．８℃）と固化材との混練りで２５．１℃の常温スラリが製造されている。水と常温スラリとの温度差５．３℃は、固化材の保有温度とセメントの水和反応熱による上昇である。
【０１４７】
（ＩＩ）前記常温スラリと飽和蒸気及び圧縮空気との合流後には、約５７℃の高温スラリが製造されている。これは、簡易ボイラーより０．６ＭＰａの飽和蒸気を毎分１４ｋｇ吐出させるとともに、コンプレッサー１５からは圧縮空気を吐出し合流した結果によるものである。
【０１４８】
（ＩＩＩ）常温施工では、１８．４℃の原位置土と２５．１℃の常温スラリとの撹拌混合により、３０．９℃の安定処理土が製造された。
【０１４９】
（ＩＶ）前記の温度上昇はセメントの水和反応熱によるものであるが、その温度上昇分を検証する。
【０１５０】
・熱量と温度変化の基本式
熱量＝物体重量×比熱×温度差
・水和反応熱がなかったとした場合の安定処理土の温度Ｔ１とする。
【０１５１】
・受熱側（原土）の熱量Ｑ１＝１７６５×３．７０×（Ｔ１−１８．４）
重量：ρｔ＝１７６５ｋｇ／ｃｍ3
比熱：Ｃｐ＝３．７０ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
温度差：Ｔ１−１８．４℃
・放熱側（常温スラリ）熱量Ｑ２＝１４６０×２．８９×（２５．１−Ｔ１）
重量：ρ＝１４６０ｋｇ／ｍ3
比熱：Ｃｐ＝３．８９ｋＪ／ｋｇ・Ｋ
温度差：２５．１℃−Ｔ１
・放熱による熱量損失、セメントの水和反応熱を考慮しなければＱ１＝Ｑ２となる。
【０１５２】
１７６５×３．７０×（Ｔ１−１８．４）＝１４６０×３．８９×（２５．１−Ｔ１）
Ｔ１＝２１．５℃となる。
【０１５３】
（Ｖ）今回の実フィールドにおける撹拌混合直後のセメントの水和反応熱による上昇温度。
【０１５４】
３０．９℃−２１．５℃＝９．４℃
つまり、原位置土と常温スラリとの撹拌混合により９．４℃分の温度上昇がセメントの水和反応熱によるものである。
【０１５５】
（ＶＩ）高温施工では、１８．４℃の原位置土が撹拌混合直後の安定処理土ではその温度が３８．８℃となった。
【０１５６】
３８．８℃−１８．４℃＝２０．４℃
原位置土の温度からは２２．９℃の温度上昇がみられたが、水和反応熱を前記と同様とするならば、
２０．４℃−７．８℃＝１１．０℃
となる。
【０１５７】
これにより、高温スラリ（蒸気合流方式）による上昇温度は１１．０℃であったといえる。
【０１５８】
（９）常温施工と高温施工での強度の相違は、先に表６および図１６に示した。
【０１５９】
（Ｉ）常温施工における室内強度（ｑｕｌ）と現場強度（ｑｕｆ）を表７に示す。なお、現場強度比は、０．４８〜０．５９であり、平均現場強度に対する現場強度比は０．５２である。
【０１６０】
【表７】
2010203226.tif 000009
【０１６１】
（ＩＩ）高温施工における室内強度（ｑｕｌ）と現場強度（ｑｕｆ）を表８に示す。なお、現場強度比は、０．６５〜０．７５であり、平均現場強度に対する現場強度比は０．７１である。
【０１６２】
【表８】
2010203226.tif 000010
【０１６３】
（ＩＩＩ）高温施工の３日強度（１０４８ｋＮ／ｍ2）は、常温施工の２８日強度（８５０ｋＮ／ｍ2）を越えている。これは、前述の室内配合試験での結果と一致するものであり、短い養生時間にて安定処理土の目標強度の達成を可能とする、との特徴がみられる。なお、先の室内配合試験では、２０℃（常温施工モデル）、２８日養生における一軸圧縮強さは１４４０ｋＮ／ｍ2であったが、４０℃（高温施工モデル）、３日養生における一軸圧縮強さは１４０２ｋＮ／ｍ2で、略同様の値を示している。
【０１６４】
（ＩＶ）常温施工による強度と高温施工による強度との比率は、３日〜７日で概ね２倍を示し、２８日で１．５３倍、３６０日後であっても１．４０倍となっている。これは、高温施工による強度増加が一過性によるものでなく、長期的にみても強度増加が得られることを示すものである。このことは、表６および図１６からも明らかである。
【０１６５】
（Ｖ）上記の（９）の（ＩＶ）をもってすれば、目標強度を達成する上で固化材の添加量の低減を可能とし、間接的ではあるが、固化材の製造に伴い排出するＣＯ2の低減（削減）にも寄与することとなる。
【０１６６】
ここで、上記の各実施例１，２では、撹拌混合手段として図１，２に示したいわゆるトレンチャー式の撹拌混合機３を用いた場合について例示しているが、本発明はその目的からしてトレンチャー式の撹拌混合機３以外の各種の撹拌混合手段を用いる場合にも同様に適用できるものである。
【０１６７】
例えば深層固結工法（ＤＭＭ工法）の一つであるＣＤＭ工法のほか、ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法（変位低減型深層混合処理工法）、あるいは高圧噴射撹拌工法にも適用することができる。
【０１６８】
ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法は、図１８に示すように、クローラ式のベースマシン３０のリーダー３１に駆動装置３２とともに撹拌軸３３を回転可能に支持させ、その撹拌軸３３の先端には撹拌混合翼３４を、撹拌混合翼３４の上部にスクリュー３５をそれぞれに取り付け、固化材スラリの投入量に相当する土量をスクリュー３５にて排出することにより、周辺の地盤や構造物への影響を与えないようにしたものである。なお、ＣＤＭ工法は、ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法での上記スクリュー３５を廃止したものと理解することができるから、同様にして本発明を適用することが可能である。
【０１６９】
高圧噴射工法は、図１９に示すように、例えば多重管ロッド４１をボーリングマシン４０にて地中に貫入し、その多重管ロッド４１の先端にメタルクラウン４２とともに装着したモニター４３から固化材スラリを圧縮空気と同時に横方向に噴射し、地盤を切削しながら回転し、引き上げることにより、地盤中に均質な円柱状固結体を造成する工法である。
【０１７０】
さらに、本発明は、寒冷地において、施工時の気温が０℃未満となる厳寒期に、原土と固化材スラリとを撹拌混合して安定処理を施す場合にも適用することができる。具体的には、安定処理として高温スラリを地中に吐出して原位置土と撹拌混合するにあたり、その高温スラリの温度として、撹拌混合直後（安定処理直後）の安定処理土の初期温度を常温スラリで撹拌混合したときよりも高くし、ひいてはその安定処理土の初期温度が外気では凍結しない温度とすることにより、寒冷地において且つ厳寒期での施工でありながら、必要十分な強度発現を実現できるようになる。
【符号の説明】
【０１７１】
１…バックホウ（ベースマシン）
３…撹拌混合機
８…固化材吐出ノズル
１０…ミキシングプラント
１３…グラウトポンプ
１４…ボイラー
１７…合流部
１８…合流部
１９…合流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010203226.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2010203226.tif 000027
【図１８】
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【図１９】
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