(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内に硬化材を噴射させて撹拌混合することで構築される地盤改良体の範囲を確認する構築範囲確認システムであって、
地盤に掘削された孔に、３点以上の角部が前記孔の壁に当接するように設置された多角形状の筒体と、
前記筒体の前記構築される地盤改良体よりも上方に位置する部分に取り付けられて、噴射された前記硬化材によって生ずる前記筒体の振動を検知するためのセンサーと、
を備えることを特徴とする地盤改良体の構築範囲確認システム。
【請求項２】
前記筒体は、角型鋼管であることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体の構築範囲確認システム。
【請求項３】
前記筒体の外周面に沿って遊動可能に取り付けられて、前記筒体の振動特性を変化させるための振動発生材を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良体の構築範囲確認システム。
【請求項４】
前記振動発生材は、一端部が前記外周面における所定の高さ位置に、他端部が前記外周面における前記一端部よりも下方の位置にそれぞれ取り付けられて、前記一端部と前記他端部の間が遊動可能とされた鋼製のチェーンであることを特徴とする請求項３に記載の地盤改良体の構築範囲確認システム。
【請求項５】
前記センサーによって検出される前記筒体の振動の大きさを表示するための表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の地盤改良体の構築範囲確認システム。
【請求項６】
地盤内に硬化材を噴射させて撹拌混合することで構築される改良体の範囲を確認する地盤改良体の構築範囲確認方法において、
前記地盤に孔を掘削する工程と、
３点以上の角部が前記孔の壁に当接するように、前記孔の内部に多角形状の筒体を設置する工程と、
前記筒体の前記構築される地盤改良体よりも上方に位置する部分に取り付けられて、前記筒体の振動を検知するためのセンサーによって、前記地盤内で噴射された前記硬化材によって前記筒体に与えた振動を検出する工程と、
を備えることを特徴とする地盤改良体の構築範囲確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内に硬化材を噴射させて撹拌混合することで構築される地盤改良体の範囲を確認する構築範囲確認システム及び構築範囲確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤改良工法として高圧噴射撹拌工法によって地盤改良体を構築することが行われている。高圧噴射撹拌工法で構築される地盤改良体の径方向の大きさ（径の拡がり）については、ボーリング孔内に設置された丸型鋼管（以下、ケーシングという）に、地盤内に噴射された硬化材が衝突する際の振動や音を感知することにより確認することがなされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８０１３６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、上述の確認方法では、ケーシングの外周面がボーリング孔の孔壁に密着するように設置されているため、硬化材が衝突してもほとんどケーシングが振動せず、感知が困難であるという問題点が有った。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、地盤内に噴射される硬化材が衝突する振動の検出感度を高め、地盤改良体の範囲を確実に確認することが可能な地盤改良体の構築範囲確認システム及び構築範囲確認方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、地盤内に硬化材を噴射させて撹拌混合することで構築される地盤改良体の範囲を確認する構築範囲確認システムであって、
地盤に掘削された孔に、３点以上の角部が前記孔の壁に当接するように設置された多角形状の筒体と、
前記筒体の前記構築される地盤改良体よりも上方に位置する部分に取り付けられて、噴射された前記硬化材によって生ずる前記筒体の振動を検知するためのセンサーと、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明において、前記筒体は、角型鋼管であることとしてもよい。
【０００８】
また、本発明において、前記筒体の外周面に沿って遊動可能に取り付けられて、前記筒体の振動特性を変化させるための振動発生材を更に備えることとしてもよい。
【０００９】
また、本発明において、前記振動発生材は、一端部が前記外周面における所定の高さ位置に、他端部が前記外周面における前記一端部よりも下方の位置にそれぞれ取り付けられて、前記一端部と前記他端部の間が遊動可能とされた鋼製のチェーンであることとしてもよい。
【００１０】
また、本発明において、前記センサーによって検出される前記筒体の振動の大きさを表示するための表示手段を更に備えることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明は、地盤内に硬化材を噴射させて撹拌混合することで構築される改良体の範囲を確認する地盤改良体の構築範囲確認方法において、
前記地盤に孔を掘削する工程と、
３点以上の角部が前記孔の壁に当接するように、前記孔の内部に多角形状の筒体を設置する工程と、
前記筒体の前記構築される地盤改良体よりも上方に位置する部分に取り付けられて、前記筒体の振動を検知するためのセンサーによって、前記地盤内で噴射された前記硬化材が前記筒体に与えた振動を検出する工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、地盤内に噴射される硬化材が衝突する振動を感知して地盤改良体範囲を確実に確認することが可能な地盤改良体の構築範囲確認システム及び構築範囲確認方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る地盤改良体の範囲確認システムを設置した状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る地盤改良体の範囲確認システムを設置した状態を示す平面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図１のＢ部拡大図である。
【図５】角型鋼管内に傾斜計を設置した状態を示す断面図である。
【図６】角型鋼管内に傾斜計を設置した状態を示す平面図である。
【図７】測定結果を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る地盤改良体の範囲確認システムを設置した状態を示す断面図である。
【図９】角型鋼管の他の設置状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る地盤改良体の範囲確認システム１の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る地盤改良体の範囲確認システム１を設置した状態を示す断面図、平面図である。また、図３及び図４は、それぞれ図１のＡ矢視図、Ｂ部拡大図である。
【００１６】
図１〜図４に示すように、地盤改良体の範囲確認システム１（以下、確認システムという）は、地盤Ｅの確認孔２内に設置された角型鋼管３（筒体に相当）と、チェーン４（振動発生材に相当）と、加速度計５（センサーに相当）と、ロガー６と、プロッター７（表示手段に相当）と、を備える。
【００１７】
確認孔２は円形断面の孔であり、地表から改良体の構築下端よりも深い位置まで掘られている。角型鋼管３は、断面が正方形状をしており、その外寸の対角線の長さが確認孔２の直径と同一になるように設定されている。そして、角型鋼管３は、確認孔２の孔壁２ａに四隅の角部３ａがそれぞれ当接するように設置されている。
【００１８】
また、角型鋼管３は、その対角線が地盤改良体８の径方向と一致するように確認孔２内に設置されている。
【００１９】
角型鋼管３の底部には蓋９が取り付けられており、内方に土砂や泥水が流入することを防止している。
【００２０】
角型鋼管３の下端部近傍の外周面には、鋼製のチェーン４が取り付けられている。本実施形態においては、角型鋼管３の一つの外周面にのみチェーン４を取り付けたが、これに限定されるものではなく、複数の外周面に取り付けてもよい。
【００２１】
チェーン４は、角型鋼管３の長手方向に沿って配置されており、両端が角型鋼管３に番線１０で固定されている。すなわち、チェーン４の上端（一端部）が外周面における所定の高さ位置に、下端（他端部）が外周面における上端よりも下方の位置にそれぞれ取り付けられている。さらに、チェーン４は、上端と下端の間の部分が遊動可能なように、多少弛んだ状態で取り付けられている。
【００２２】
チェーン４の長さは、構築後の地盤改良体８の高さＨよりも長くなるように設定されており、チェーン４の上端、下端はそれぞれ構築後の地盤改良体８の上面よりも上方に、地盤改良体８の下面よりも下方に位置するように、角型鋼管３の外周面に取り付けられている。
【００２３】
角型鋼管３の上端部、すなわち地盤Ｅよりも上方に突出した部分には、加速度計５が取り付けられている。この加速度計５は、角型鋼管３の振動の大きさを電圧の変化として検出する。加速度計５からの検出電圧の大きさは、ロガー６に記憶され、プロッター７で記録される。すなわち、角型鋼管３の振動の大きさが記録紙上に表示される。このプロッター７は、地上に設置されているので、測定された結果を直ぐに確認できる。なお、本実施形態において、加速度計５の検出感度は、噴射された硬化材が角型鋼管３に達したときに、判断基準レベル以上の検出電圧が得られるように設定されている。
【００２４】
次に、地盤改良体の範囲確認方法について説明する。
【００２５】
本発明の地盤改良体の範囲確認方法は、注入孔１２から地盤Ｅ中に噴射された硬化材の到達を確認孔２で確認するものであり、地盤改良の施工中に行う。
【００２６】
まず、角型鋼管３の設置位置を決定する。図１に示すように、高圧噴射撹拌工法により地盤改良体８を構築する際には、事前に硬化材の到達距離が設計されており（設計到達距離Ｌ）、地盤改良体８の一部が隣接する地盤改良体８と重複する部分（ラップ部分）を有するように設計されている。そして、設計通りに硬化材が到達すれば構築される地盤改良体８の半径は設計到達距離Ｌと等しくなり、隣接する地盤改良体８とラップして確実に壁を形成することができる。そこで、硬化材を噴射させるロッド１１の位置、設計到達距離Ｌ、及び隣接する地盤改良体８の設計位置等に基づいて、角型鋼管３の設置位置が設定される。なお、隣接する地盤改良体８との重複部分がない地盤改良体８についても、設計到達距離Ｌの地点よりもやや内側に角型鋼管３の設置位置が設定される。
【００２７】
次に、角型鋼管３の設置位置及び硬化材を噴射する噴射位置にそれぞれ確認孔２、注入孔１２を形成し、確認孔２内に角型鋼管３を設置する。
【００２８】
次に、図５及び図６に示すように、角型鋼管３内に傾斜計１３を挿入して、確認孔２の傾きを測定し、確認孔２が設計通りに形成されていることを確認する。傾斜計１３として、例えば、株式会社東京測器製ＫＢ−ＨＣを用いることができる。この傾斜計１３は、円柱状の本体部の側面に、本体部の長手方向に間隔を空けて２対４輪のローラー１４を設けたものである。そして、測定時に、傾斜計１３の各ローラー１４をそれぞれ角型鋼管３の対角位置の角部３ａに当接させることにより、傾斜計１３が水平方向へ回転してしまうことを防止できる。確認孔２の傾きを測定したら、傾斜計１３を地上に取り出す。
【００２９】
次に、注入孔１２内に硬化材を噴射させるためのロッド１１を挿入し、所定の深度まで降下させる。そして、ロッド１１を一定の速度で回転させながら、硬化材を地盤Ｅ内に高圧噴射することにより、注入孔１２の周囲の地盤Ｅ内に地盤改良体８を構築する。
【００３０】
ロッド１１から噴射された硬化材が確認孔２に到達するとチェーン４に衝突し、チェーン４が角型鋼管３に衝突する。ここで、本実施形態では、円形断面の確認孔２に正方形断面の角型鋼管３を設置し、角型鋼管３の角部３ａで確認孔２の内部に固定している。このように、角型鋼管３における角部３ａで支持されていることから、支持されていない面の部分は、地盤Ｅに接しておらず振動しやすい状態にある。このため、チェーン４の衝突や硬化材の衝突によって生じた振動が、角型鋼管３の全体に伝播されやすくなっている。さらに、チェーン４が角型鋼管３に衝突しているので、硬化材が直接、角型鋼管３に衝突するよりも大きな振動を生じさせることができる。
【００３１】
角型鋼管３に生じた振動の大きさは、加速度計５によって測定される。測定結果は、ロガー６に記憶されるとともに、プロッター７に表示される。プロッター７には、例えば、図７に示すように、振動の大きさに応じた高さのピークが記録される。前述したように、加速度計５の検出感度は、噴射された硬化材が角型鋼管３に達したときに、判断基準レベル以上の検出電圧が得られるように設定されている。すなわち、ピークは、噴射された硬化材が角型鋼管３に達したことを意味する。そして、ピークの出現間隔は概ね一定で、ロッド１１の１回転にかかる時間と同一である。なお、ピークの高さは、硬化材の噴射圧力、地質等の影響により、現場毎に異なる。
【００３２】
硬化材の到達によって生じるピークを検出し、その検出される時間間隔が一定であることを確認し、これによって地盤改良体８の範囲を確認する。
【００３３】
次に、ロッド１１を所定数、回転させたら、予め設計等により定められた距離だけ引き上げて、再び、硬化材を噴射する。
【００３４】
上記で説明したように、硬化材を噴射しながらロッド１１を回転させて地盤改良体８の範囲を確認し、その後、ロッド１１を所定の距離だけ引き上げる、という一連の作業を繰り返し行う。
【００３５】
上述したように本実施形態によれば、地盤Ｅ内に噴射された硬化材が確認孔２内へ到達したことにより生じる振動を加速度計５で確実に検出することができる。
また、角型鋼管３の四隅の角部３ａのみが確認孔２の孔壁２ａに当接しており、角型鋼管３の外周面と孔壁２ａとの間には隙間が存在しているので、角型鋼管３は振動し易く、ケーシングのように外周全体が孔壁２ａに密着している場合よりも、容易に振動を検出することができる。
また、角型鋼管３は、特別な製品を使用する必要はなく、一般規格品を使用すればよいので、入手性に優れている。
【００３６】
なお、チェーン４の有無により、角型鋼管３の振動の特性が変わるので、硬化材が、予め設定された地盤改良体８の構築範囲外（本実施形態においては、チェーン４の存在しない深度）に到達した場合には、チェーン４が存在する場合よりも角型鋼管３の振動が小さくなって、ピークも小さくなる。この違いを検出することにより、地盤改良体８の高さ方向の範囲を確認することができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、センサーの加速度計５を角型鋼管３の外周面に取り付けた（図１及び図２参照）場合について説明したが、この位置に限定されるものではなく、角型鋼管３の内周面に取り付けてもよい。加速度計５を角型鋼管３の内周面に設置した例を本発明の第二実施形態として以下に説明する。
【００３８】
以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００３９】
図８は、本発明の第二実施形態に係る確認システム２１を設置した状態を示す断面図である。
図８に示すように、確認システム２１は、角型鋼管３と、チェーン４と、角型鋼管３内に設置された加速度計５と、ロガー６と、プロッター７と、確認孔２の孔口に設けられたグラウト部２２と、を備える。
【００４０】
グラウト部２２は、確認孔２の孔壁と角型鋼管３の外周面との間に間詰めモルタルを充填して形成され、確認孔２に到達した硬化材が孔口から地上へ噴出することを防止する。
【００４１】
グラウト部２２を設けたことにより、この部分が固定点となり、角型鋼管３の振動が地盤Ｅに吸収されて小さくなってしまうので、第一実施形態での加速度計５がグラウト部２２よりも上方の角型鋼管３の上端部に設けられている状態では、角型鋼管３の振動検出が困難になる。
【００４２】
そこで、本実施形態では、加速度計５を、グラウト部２２よりも下方で、かつ、地盤改良体８よりも上方の角型鋼管３内に設置した。
なお、加速度計５は精密機器であり、また、他の確認孔２での再利用を考慮しているため、外環境からの保護と最回収性を考慮して角型鋼管３内に設置した。
【００４３】
上述したように本実施形態によれば、第一実施形態で説明した効果に加えて、確認孔２に到達した硬化材が孔口から地上へ噴出することを防止できる。
【００４４】
なお、上述した各実施形態においては、確認孔２内に設置する筒体として角型鋼管３を用いたが、この形状に限定されるものではなく、三角形や五角形等の多角形状のものを用いてもよい。
【００４５】
また、上述した各実施形態においては、筒体として鋼管を用いたが、この材質に限定されるものではなく、塩ビ管等の他の材質からなるものを用いてもよい。また、振動特性を変えることを目的として、材質を、地盤改良体８の構築範囲と範囲外との部分で変えてもよい。
【００４６】
また、上述した各実施形態においては、振動発生材としてチェーン４を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、鋼製の球体を袋に詰めたものを取り付けてもよいし、バイオリンの弦のような鋼製の線材を取り付けてもよい。要は、角型鋼管３に直接硬化材を吹き付けた場合と振動発生材を用いた場合とで、振動特性（振動強度や周波数など）を変化させることができるもので有れば、振動発生材として用いることができる。
【００４７】
また、上述した各実施形態においては、表示手段としてプロッター７を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、パーソナルコンピュータのディスプレイであってもよい。
【００４８】
また、上述した各実施形態においては、センサーとして加速度計５を用いたが、これに限定されるものではなく、振動による角型鋼管３の変形を検出する歪みゲージ、角型鋼管３の振動によって内方に生じる空気振動を検出するマイク等を用いてもよい。要は、硬化材の到達により生じる振動を検出可能な機構を備えるものであればよい。また、加速度計５だけ取り付けるのではなく、例えば、歪みゲージと併用してよい。係る際には、振動を検出する精度が向上するので、より正確に硬化材の到達を確認することができる。
【００４９】
なお、上述した各実施形態においては、角型鋼管３の対角線が、地盤改良体８の径方向と一致するように設置したが、これに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、角型鋼管３の外周面が地盤改良体８の径方向と直交するように配置してもよい。要は、噴射された硬化材の振動を最も効果的に検知できるように配置されていればよく、鋼管の形状等に基づいて適宜配置される。
【符号の説明】
【００５０】
１  確認システム
２  確認孔
２ａ  孔壁
３  角型鋼管
３ａ  角部
４  チェーン
５  加速度計
６  ロガー
７  プロッター
８  地盤改良体
９  蓋
１０  番線
１１  ロッド
１２  注入孔
１３  傾斜計
１４  ローラー
Ｅ  地盤
Ｌ  到達距離
Ｈ  高さ
【図１】
0005459034.tif 000002
【図２】
0005459034.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005459034.tif 000005
【図５】
0005459034.tif 000006
【図６】
0005459034.tif 000007
【図７】
0005459034.tif 000008
【図８】
0005459034.tif 000009
【図９】
0005459034.tif 000010