(57)【要約】【課題】地盤改良工事において、原位置土の影響を受けることなく、高強度で品質の安定した固化パイルを造成することができる固化パイル造成による地盤改良方法を提供する。【解決手段】地盤中に貫入可能とするケーシングパイプ４を備えた地盤改良施工機械を用いて、ケーシングパイプ４の上部に取り付けたホッパー７において砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合して供給材とし、このホッパー７から砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材をケーシングパイプ４内に投入すると共に、このケーシングパイプ４を地盤中に貫入し、貫入したケーシングパイプ４から供給材を排出しながら引抜き・打戻しを繰返して、地盤中に固化パイルを造成することにより、軟弱な地盤を安定した地盤に改良する固化パイル造成による地盤改良方法である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に貫入可能とするケーシングパイプを備えた地盤改良施工機械を用いて、ケーシングパイプの上部に取り付けたホッパーにおいて砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合して供給材とし、このホッパーから砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材をケーシングパイプ内に投入すると共に、このケーシングパイプを地盤中に貫入し、貫入したケーシングパイプから供給材を排出しながら引抜き・打戻しを繰返して、地盤中に固化パイルを造成することにより、軟弱な地盤を安定した地盤に改良するようにしたことを特徴とする固化パイル造成による地盤改良方法。
【請求項２】
砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合するホッパーにおいて、その混合速度をコントロールするようにしたことを特徴とする請求項１記載の固化パイル造成による地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱な地盤を安定した地盤に改良する固化パイル造成による地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱な地盤を安定した地盤に改良するための地盤改良方法としては、例えば、特開平５−９８６３１号公報に示すような地盤改良方法が知られていた。
【０００３】
この地盤改良方法にあっては、地盤改良施工機械を用いるもので、地盤改良施工機械は、運転室を設けた自走可能な施工機本体を備え、この施工機本体にマストを立設している。そして、このマストに沿うように、地盤中に貫入可能とする攪拌軸を備え、この攪拌軸の下端に攪拌翼を設け、さらに、この攪拌軸の下端の攪拌翼近傍にセメントミルク等を吐出する吐出口を設けている。また、攪拌軸の上部には攪拌軸の貫入・引抜き、及回転等を行う駆動部を備えている。
【０００４】
そして、この地盤改良施工機械において、攪拌軸を回転しつつ貫入・引抜きの作業を行う過程で、攪拌軸の下端に設けた吐出口からセメントミルク等を地盤中に吐出することにより、この吐出したセメントミルク等と原位置土とを攪拌翼で攪拌混合して、地盤中に固化パイルを造成するようにしている。このように地盤改良施工機械を用いて、地盤中に固化パイルを造成することにより、軟弱な地盤を安定した地盤に改良する地盤改良方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の地盤改良方法において、地盤中に造成する固化パイルは、セメントミルク等と原位置土とを攪拌混合して造成したもの、すなわち原位置土が混入したものであることから、原位置土の影響を受けやすく、特に、高有機質土等では土質の影響を受けて、高強度で品質の安定した固化パイルを造成することが困難であった。そこで、実際の地盤改良工事では、造成する固化パイルにおいて、所定の強度等を得るため、大量のセメントミルクを用いたり、あるいは高価な特殊セメントミルクを使用したりして、高強度な固化パイルを造成するようにしていた。
【０００７】
しかしながら、軟弱な地盤を安定した地盤に改良するための地盤改良工事において、大量のセメントミルクを用いたり、あるいは高価な特殊セメントミルクを使用したりすることによって、地盤改良工事における工期が長くなったり、地盤改良工事の費用が高くなったりするといった問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題に鑑み、軟弱な地盤を安定した地盤に改良するための地盤改良工事において、原位置土の影響を受けることなく、高強度で品質の安定した固化パイルを造成することができる固化パイル造成による地盤改良方法、特に、極めて均質な固化パイルを造成することのできる固化パイル造成による地盤改良方法を提供することを、その課題とするものであって、これにより、地盤改良工事の工期の短縮を図ると共に、工事費用の低減を図って、経済性の良い（低コスト）ものにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第一の発明は、地盤中に貫入可能とするケーシングパイプを備えた地盤改良施工機械を用いて、ケーシングパイプの上部に取り付けたホッパーにおいて砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合して供給材とし、このホッパーから砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材をケーシングパイプ内に投入すると共に、このケーシングパイプを地盤中に貫入し、貫入したケーシングパイプから供給材を排出しながら引抜き・打戻しを繰返して、地盤中に固化パイルを造成することにより、軟弱な地盤を安定した地盤に改良する固化パイル造成による地盤改良方法である。
【００１０】
第二の発明は、第一の発明にあって、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合するホッパーにおいて、その混合速度をコントロールするようにした固化パイル造成による地盤改良方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ホッパーにおいて砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材によって、地盤中に固化パイルを造成することで、地盤改良工事において、原位置土の影響を受けることなく、高強度で品質の安定した固化パイルを造成することができ、しかも、極めて均質な固化パイルの造成ができ、これにより、地盤改良工事の工期の短縮を図ると共に、工事費用の低減を図って、経済性の良い（低コスト）ものにすることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、地盤中に造成する固化パイルの原料となる供給材にあっては、ホッパーにおいて砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとが所定の混合比で混合され、さらに、これらを混合するときの混合速度もコントロールされることで、供給材における砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合を最良な状態にすることができ、造成する固化パイルにあっては、さらに高強度で品質が安定し、かつ極めて均質なものにすることができる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合を、ホッパーにおいて行うことから、この混合作業にあっては、地盤中に固化パイルを造成する際のケーシングパイプの引抜き・打戻し作業の速度、要するに固化パイルの造成作業速度に一切関係することがなく、常に、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを最良の状態に混合することができる。これにより、高強度で品質が安定し、かつ極めて均質な固化パイルを造成することができると共に、固化パイルの造成作業速度が、ホッパーにおける砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合作業に一切関係しないことから、この混合作業に左右されること無く、固化パイルを造成することができ、固化パイルの造成作業速度を含めた造成時の作業管理を極めて容易かつ簡単に行うことができ、作業効率の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の固化パイル造成による地盤改良方法に用いる地盤改良施工機械の説明図である。
【図２】図１に示す地盤改良施工機械を側面から見た説明図である。
【図３】図１及び図２に示す地盤改良施工機械におけるケーシングパイプ上部の説明図である。
【図４】図１及び図２に示す地盤改良施工機械における骨材搬送用バケットの説明図である。
【図５】本発明の固化パイル造成による地盤改良方法における作業工程を示す説明図である。
【図６】本発明の固化パイル造成による地盤改良方法における作業工程を示す説明図である。
【図７】骨材の量とセメントミルクの量との比率データの図表である。
【図８】骨材の排出量及びセメントミルクの供給量に関するデータの図表である。
【図９】地盤改良施工機械におけるケーシングパイプ上部のホッパーの別の例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による固化パイル造成による地盤改良方法の一実施形態について説明する。
まず、この固化パイル造成による地盤改良方法に用いる地盤改良施工機械としては、図１、図２に示すように、各種の動力源あるいは運転室１を設けて、かつ自走可能となる施工機本体２を備える。そして、この施工機本体２に縦に向かうマスト３を立設する。また、このマスト３に沿うように、地盤中に貫入するケーシングパイプ４を縦に向けて配置しており、このケーシングパイプ４の上部には、図３に示すように、ケーシングパイプ４を回転させる回転装置５、ケーシングパイプ４を昇降させる昇降装置６、ケーシングパイプ４内に供給材を投入するホッパー７をそれぞれ取り付ける。このホッパー７内に収容される供給材としては、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを混合したものである。
【００１６】
また、セメントミルクを製造するセメントプラント装置８を備えて、このセメントプラント装置８よりホッパー７までセメントミルク供給用管路９を接続しており、セメントプラント装置８からセメントミルク供給用管路９を経てホッパー７内にセメントミルクが供給される。なお、このセメントミルク供給用管路９には、供給されるセメントミルクの量を計測する流量計１０を設けている。
【００１７】
さらに、マスト３の上方に位置するホッパー７まで供給材における骨材を搬送する骨材搬送用バケット１１を備えており、この骨材搬送用バケット１１はバケット用昇降機１２によりワイヤー１３を介してマスト３の下方から上方まで昇降動するようにしている。
【００１８】
図４に示すように、骨材搬送用バケット１１は、大きく開口した搬入口２１を上部に設け、下部に排出口２２を設けており、この排出口２２には、開閉自在となる開閉扉２３を設けると共に、排出口２２の開閉量を調整する調整板２４を設けて、この調整板２４の開閉量を調整することで、開閉扉２３を開いたときの排出口２２からの排出量をコントロールしている。また、この骨材搬送用バケット１１を吊るすワイヤー１３にはロードセル１４を設けて、骨材搬送用バケット１１内に収容された砂利・砕石等の骨材の量をロードセル１４にて計測している。
【００１９】
そして、このような構成となる地盤改良施工機械を用いた固化パイル造成による地盤改良方法としては、ケーシングパイプ４の上部に取り付けたホッパー７において砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合して供給材とし、このホッパー７から砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材をケーシングパイプ４内に投入する。これと共に、このケーシングパイプ４を地盤中に貫入し、貫入後、ケーシングパイプ４の下端から供給材を排出しながら引抜き・打戻しを繰返して、地盤中に固化パイルを造成する。これにより、軟弱な地盤を安定した地盤に改良するようにしている。
【００２０】
これを詳細に述べると、図５に示すように、タイヤショベル３０等にて砂利・砕石等の骨材を運んで、骨材搬送用バケット１１の上部の搬入口２１より砂利・砕石等の骨材を骨材搬送用バケット１１内に入れる。この骨材搬送用バケット１１をワイヤー１３及びバケット用昇降機１２によりケーシングパイプ４の上方まで持ち上げて、砂利・砕石等の骨材を搬送する。
【００２１】
そして、骨材搬送用バケット１１の下部の排出口２２をケーシングパイプ４の上部に取り付けたホッパー７の投入部に接続し、骨材搬送用バケット１１の排出口２２からホッパー７内に砂利・砕石等の骨材を投入する。これと同時に、ホッパー７内にセメントプラント装置８からセメントミルク供給用管路９を介してセメントミルクを供給する。そして、ホッパー７内において砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合して、これらが供給材となる。なお、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを混合するとき、骨材搬送用バケット１１における排出口２２の調整板２４の開閉量を調整して砂利・砕石等の骨材の排出量（排出速度）をコントロールすると共に、セメントプラント装置８からのセメントミルクの供給量（供給速度）もコントロールすることで、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを混合するときの混合速度をコントロールするようにしている。
【００２２】
そして、ホッパー７内において砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材を、ケーシングパイプ４内に投入してから、ケーシングパイプ４を地盤中に所定深度まで貫入する。
【００２３】
図６に示すように、ケーシングパイプ４貫入後、ケーシングパイプ４の下端から供給材を排出しながら引抜きを行い、次に打戻しを行うことで、地盤中に供給材が広がりながら締め固められる。これを繰返し行って、地盤中に拡径した固化パイルを造成する。
【００２４】
このように、地盤中に拡径した固化パイルを造成することによって、軟弱な地盤を安定した地盤に改良することができる。
【００２５】
なお、このケーシングパイプ４の引抜き・打戻しの繰返し作業の際、ホッパー７からケーシングパイプ４内への供給材の投入は、通常、多数回にわたって行われることから、ホッパー７における砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合、すなわち、ホッパー７への骨材搬送用バケット１１からの砂利・砕石等の骨材の投入及びセメントプラント装置８からのセメントミルクの供給もその都度行われるようになる。
【００２６】
次に、ホッパー７における砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合において、これらを所定の混合比にて混合するようにしているが、これについて具体的に述べる。なお、骨材としては砕石の場合である。
【００２７】
骨材搬送用バケット１１にあっては、骨材が１ｍ３のときは１８００ｋｇであり、順を追って０．８ｍ３のときは１４４０ｋｇ、０．６ｍ３のときは１０８０ｋｇであり、そして、０．２ｍ３のときは３６０ｋｇである。この骨材搬送用バケット１１における骨材の量を骨材搬送用バケット１１の上部に設けたロードセル１４にて計測し、計測した骨材の量に対するセメントミルクの量を算出する。これは、図７に示す骨材の量とセメントミルクの量との比率データに基づいて算出される。骨材が１ｍ３の１８００ｋｇの場合、セメントミルクの量を１９９リットル（ｌ）、骨材が０．８ｍ３の１４４０ｋｇの場合、セメントミルクの量を１５２リットル（ｌ）、骨材が０．６ｍ３の１０８０ｋｇの場合、セメントミルクの量を１１４リットル（ｌ）、そして、骨材が０．２ｍ３の３６０ｋｇの場合、セメントミルクの量を３８リットル（ｌ）というように、所定の比率になるようにしている。このように骨材の量に対する所定の比率となるセメントミルクの量、すなわち、骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合するようにしている。なお、前述のものは骨材が砕石である場合ですが、砂利等の他の材料では、骨材とセメントミルクとの混合比も異なるものであることから、これらの混合比については、それぞれの材料を用いて予め実験等によって求めておく。
【００２８】
また、骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合するときの混合速度をコントロールするが、これについては、骨材がどのような材料なのかにより大きく変わるものであることから、それぞれの材料における混合状態が最も良好となる時間を、予め実験等によって求めてデータ化しておき、これは、例えば、図８に示す骨材の排出量及びセメントミルクの供給量に関するデータであって、骨材が砕石であるとき、砕石の骨材が１ｍ３の１８００ｋｇの場合、骨材搬送用バケット１１における排出口２２からの排出量（排出速度）を、最も良好な混合状態になる６０秒程度にし、これと共に、セメントミルクの供給量（供給速度）も同じ６０秒程度にする。また、砕石の骨材が０．８ｍ３の１４４０ｋｇの場合、骨材搬送用バケット１１における排出口２２からの排出量（排出速度）を、最も良好な混合状態になる４８秒程度にし、これと共に、セメントミルクの供給量（供給速度）も同じ４８秒程度、砕石の骨材が０．６ｍ３の１０８０ｋｇの場合、骨材搬送用バケット１１における排出口２２からの排出量（排出速度）を、最も良好な混合状態になる３６秒程度にし、これと共に、セメントミルクの供給量（供給速度）も同じ３６秒程度、そして、砕石の骨材が０．２ｍ３の３６０ｋｇの場合、骨材搬送用バケット１１における排出口２２からの排出量（排出速度）を、最も良好な混合状態になる１２秒程度にし、これと共に、セメントミルクの供給量（供給速度）も同じ１２秒程度にする。
【００２９】
このように骨材搬送用バケット１１における排出口２２からの骨材の排出量（排出速度）と、セメントミルクの供給量（供給速度）とをコントロールすることで、骨材とセメントミルクとを混合するときの混合速度をコントロールして、骨材とセメントミルクとの混合を極めて良い状態のものにする。
【００３０】
なお、骨材の量に対するセメントミルクの量の算出や骨材とセメントミルクとを混合するときの混合速度のコントロール等にあっては、図７や図８に示したそれぞれのデータをコントローラーに記憶させておき、このデータに基づいてコントローラーにより自動的に行われるものである。
【００３１】
以上のように、ホッパー７において砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを所定の混合比にて混合した供給材によって、地盤中に固化パイルを造成することで、地盤改良工事において、原位置土の影響を受けることなく、高強度で品質の安定した固化パイルを造成することができ、しかも、極めて均質な固化パイルの造成ができる。これにより、従来行っていたセメントミルクの大量使用や高価な特殊セメントミルクの使用を無くすことができ、地盤改良工事の工期の短縮を図ると共に、工事費用の低減を図って、経済性の良い（低コスト）ものにすることができる。
【００３２】
また、地盤中に造成する固化パイルの原料となる供給材にあっては、ホッパー７において砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとが所定の混合比で混合され、さらに、これらを混合するときの混合速度もコントロールされることで、供給材における砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合を最良な状態にすることができ、造成する固化パイルにあっては、さらに高強度で品質が安定し、かつ極めて均質なものにすることができる。
【００３３】
そして、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合を、ホッパー７において行うことから、この砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合作業にあっては、地盤中に固化パイルを造成する際のケーシングパイプ４の引抜き・打戻し作業の速度、要するに固化パイルの造成作業速度に一切関係することがなく、常に、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを最良の状態に混合することができ、これによっても、高強度で品質が安定し、かつ極めて均質な固化パイルを造成することができる。しかも、固化パイルの造成作業速度が、ホッパー７における砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合作業に一切関係しないことから、この混合作業に左右されること無く、固化パイルを造成することができ、固化パイルの造成作業速度を含めた造成時の作業管理を極めて容易かつ簡単に行うことができ、作業効率の大幅な向上を図ることができる。
【００３４】
一方、図９に示すように、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを混合するホッパー７にあっては、モータ３１及びモータ３１の出力軸３２に取り付けた攪拌翼３３からなる攪拌装置３４を備えて、この攪拌装置３４により砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを攪拌して混合するようにしても良い。
【００３５】
このように砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとを攪拌して混合する攪拌装置３４をホッパー７に備えたことにより、砂利・砕石等の骨材とセメントミルクとの混合を、さらに最良な状態にすることができ、極めて均質な高強度の固化パイルの造成が可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１…運転室、２…施工機本体、３…マスト、４…ケーシングパイプ、５…回転装置、６…昇降装置、７…ホッパー、８…セメントプラント装置、９…セメントミルク供給用管路、１０…流量計、１１…骨材搬送用バケット、１２…バケット用昇降機、１３…ワイヤー、１４…ロードセル、２１…搬入口、２２…排出口、２３…開閉扉、２４…調整板、３０…タイヤショベル、３１…モータ、３２…出力軸、３３…攪拌翼、３４…攪拌装置
【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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