(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に撹拌羽根を有するスクリューロッドを地中に貫入せしめ、該スクリューロッドを通して地中に地盤改良材を注入して前記撹拌羽根の回転により土砂と撹拌混合しつつ該スクリューロッドを引き抜くとともに、地盤改良材の注入量相当分の土砂を前記スクリューロッドにより地中から排土する地盤改良工法を実施する際に適用され、前記スクリューロッドの深度、回転数、貫入速度および引き抜き速度、地盤改良材の注入量を検出して監視する施工管理システムにおいて、前記回転数に基づいて前記スクリューロッドによる推定排土量を演算し、その推定排土量を管理項目として監視する構成としたことを特徴とする地盤改良工法における施工管理システム。
【請求項２】
前記推定排土量を地盤改良材の注入量と比較して施工の良否を判定する構成としたことを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法における施工管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は深層混合処理工法の範疇に属する地盤改良工法に適用する施工管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
深層混合処理工法は、セメントスラリー等の地盤改良材を原地盤に注入して土砂と撹拌混合することにより改良杭を原地盤に多数形成し、以て原地盤の強度を増大せしめることを基本とする地盤改良工法である。
【０００３】
図５はそのような深層混合処理工法に適用される処理機１とそれに適用される施工管理システムの概要図である。処理機１は先端部に撹拌羽根２を備えたスクリューロッド３をベースマシン４により鉛直に支持し、駆動装置５によりスクリューロッド３を回転させて改良対象範囲の最深部まで貫入させた後、スクリューロッド３の先端部に設けてある吐出口から地盤改良材としてのセメントスラリーを地中に注入しつつ、かつ注入したセメントスラリーと土砂とを撹拌羽根２により撹拌混合しながらスクリューロッド３を引き抜くことで改良杭を形成するように構成されている。
【０００４】
また、その処理機１により改良杭を形成する場合における施工管理システムは、スラリー流量計６、スクリューロッド３の軸回転計７、駆動装置５の電流検出計８、スクリューロッド３の深度計９および昇降速度計１０を備え、それら各センサによる検出値を管理装置１１に入力して、セメントスラリーの注入量、スクリューロッド３の回転数、到達深度、貫入速度および引き抜き速度を管理項目として監視するように構成されている。符号１２はベースマシン４に設置されているオペレーションモニタ、１３はデータ保存用のパソコンである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来一般の深層混合処理工法では、地盤改良材としてのセメントスラリーを原地盤に対して多量に注入するため原地盤の体積が増大することが不可避であり、それに起因して原地盤が盛り上がったり周辺地盤に対して悪影響を及ぼすことが懸念され、そのための対策が必要である。
【０００６】
そこで、上記のような深層混合処理工法における周辺地盤に対する悪影響を防止するための対策として、セメントスラリーの注入量相当分の土砂を原地盤から排土することで原地盤の体積膨張を回避するという排土式の深層混合処理工法も検討されているが、その場合において排土量を監視して適正に管理し得る有効な施工管理システムは未だ確立されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明は、先端部に撹拌羽根を有するスクリューロッドを地中に貫入せしめ、該スクリューロッドを通して地中に地盤改良材を注入して前記撹拌羽根の回転により土砂と撹拌混合しつつ該スクリューロッドを引き抜くとともに、地盤改良材の注入量相当分の土砂を前記スクリューロッドにより地中から排土する地盤改良工法を実施するに際して適用されて、前記スクリューロッドの深度、回転数、貫入速度および引き抜き速度、地盤改良材の注入量を検出して監視する施工管理システムにおいて、前記回転数に基づいて前記スクリューロッドによる推定排土量を演算し、その推定排土量を管理項目として監視する構成としたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明の施工管理システムは、推定排土量を地盤改良材の注入量と比較して施工の良否を判定するように構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の施工管理システムの具体的な実施形態について図１を参照して説明する。本実施形態の施工管理システムが適用される地盤改良工法は、図５に示した改良機１による排土式の深層混合処理工法である。つまり、その改良機１は原地盤の体積膨張を回避するべくスクリューロッド３を引き抜く際にセメントスラリーの注入量相当分の土砂を排土するものとされ、それに伴い、本実施形態の施工管理システムは、図５に示した従来の施工管理システムを基本としつつ、その管理項目に「排土量」を付加して改良機１による排土量を監視し、それを適正に維持することで原地盤の変位（盛り上がりや周辺地盤への悪影響）を防止するように構成されている。さらに、本実施形態の施工管理システムではセメントスラリーと土砂との撹拌混合状態を定量的に把握してそれを適正に管理するべく「羽根切り回数」も管理項目として付加している。
【００１０】
すなわち、本実施形態の施工管理システムは、図１にその概要を示すように、品質管理上の管理項目として「材料」、「配合」、「混合（羽根切り回数）」、出来形管理上の管理項目として「打設位置」、「打設深度」、「着底」、地盤の変位管理上の管理項目として「排土量」を設定している。それら各管理項目のうち「材料」、「配合」、「打設位置」、「打設深度」、「着底」については図５に示した従来の施工管理システムと共通するものであり、「混合（羽根切り回数）」および「排土量」は本実施形態において付加した管理項目である。
【００１１】
従来と共通する管理項目のうち、「材料」は地盤改良材としてのセメントスラリーの状態（セメント量や水量）を管理するもの、「配合」はスラリー流量計６により検出されるスラリー注入量と昇降速度計１０により検出されるスクリューロッド３の昇降速度とにより単位深度当たりの注入量が適正であるか否かを管理するもの、「打設位置」はトランシット等による測量により改良杭の形成位置を管理するもの、「打設深度」は深度計９によりスクリューロッド３の位置を検出してそれを管理するもの、「着底」は電流計８により検出される駆動装置５の作動状態と昇降速度計１０により検出される貫入速度とからスクリューロッド３の先端が改良対象範囲の最深部に達したか否かを管理するものである。
【００１２】
また、本実施形態において付加した管理項目のうち、「排土量」は軸回転計７により検出されるスクリューロッド３の回転数と、スクリュー形状および排土係数とにより推定排土量を演算し、それがスラリー注入量と同等になるように管理するものである。
【００１３】
本実施形態においては推定排土量の演算は次のようにして行う。推定排土量Ｖはスクリュー断面積ＳとスクリューピッチＰと回転数Ｎの関数であり、その比例定数を排土係数Ｋとして
Ｖ＝Ｋ・Ｓ・Ｐ・Ｎ
Ｖ：推定排土量（ｍ３）
Ｋ：排土係数
Ｓ：スクリュー断面積（ｍ２）
Ｐ：スクリューピッチ（ｍ）
Ｎ：回転数（回）
で表される。スクリュー断面積ＳとスクリューピッチＰは改良機固有の定数であるから、排土係数Ｋの値を決定すれば回転数Ｎを測定することのみで推定排土量Ｖを演算できる。排土係数Ｋの値は、改良機を用いた実測試験を行って図２に示すような実測排土量Ｖ１とＳ×Ｐ×Ｎの値との関係を表す近似式を決定することにより、改良仕様と土質条件ごとに予め求めることができる。
【００１４】
上記のようにして予め求めておいた排土係数Ｋとスクリュー断面積Ｓ、スクリューピッチＰとを管理装置１１に入力しておけば、軸回転計７により検出した回転数Ｎを管理装置１１に入力することのみで上式により推定排土量Ｖを求めることができる。そして、本実施形態の施工管理システムにおいては、１本の改良杭を施工するごとにその推定排土量Ｖを演算し、それをスラリー流量計６により検出されるスラリー注入量と比較して施工良否の判定を行うようにされている。なお、回転数Ｎを調節すれば推定排土量Ｖを増減することができるから、必要であれば推定排土量Ｖが適正になるように刻々と制御することも可能である。
【００１５】
また、本実施形態において付加した他の管理項目である「羽根切り回数」は、スクリューロッド３が単位長さ引き抜かれる際に各撹拌羽根２による羽根切りがなされた回数を示す値であり、次式で表されるものである。
【００１６】
Ｔ＝Ｍ×ｎ／ｖ
Ｔ：羽根切り回数（回／ｍ）
Ｍ：撹拌羽根の総枚数（枚）
ｎ：回転数（回／分）
ｖ：引き抜き速度（ｍ／分）
【００１７】
上式における撹拌羽根２の総枚数Ｍは改良機固有の定数であるから、軸回転計７により検出される回転数ｎと速度計９により検出される引き抜き速度ｖとにより羽根切り回数Ｔを上式に基づき求めることができる。
【００１８】
上記の各管理項目は管理装置（コンピューター）１１に入力されて評価すなわち施工の良否の判定がなされ、それに基づき必要に応じて修正施工がなされる。そしてオフコン（パソコン）に施工データが保存され、必要に応じて適宜の管理データ、たとえば図３に示すような「施工結果表」や図４に示すような「杭打設日報」がプリントアウトされる。
【００１９】
以上で説明した本実施形態の施工管理仕システムによれば、排土式の深層混合処理工法による地盤改良に際して従来と同様の品質管理と出来形管理を行い得ることに加え、推定排土量を演算してそれをスラリー注入量と同等になるような管理を行うことが可能であり、原地盤の変位を有効にかつ合理的に防止できる効果がある。
【００２０】
加えて、本実施形態の施工管理システムにおいては、羽根切り回数の管理を行うことでセメントスラリーと土砂との撹拌混合の度合いを定量的に把握できるので、優れた地盤改良効果を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明の施工管理システムは、スクリューロッドの回転数に基づいて推定排土量を演算してそれを管理項目とするので、排土量を適正に管理することができ、その結果、原地盤の変位を有効にかつ合理的に防止できる効果がある。
【００２２】
請求項２の発明の施工管理システムは、推定排土量を地盤改良材の注入量と比較して施工良否を判定することにより、施工信頼性を十分に確保することができ、修正施工の必要性が明確になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である施工管理システムの概要を示す図である。
【図２】同システムにおいて用いる排土係数の決定法を示す図である。
【図３】同システムにおける管理データの一例を示す図である。
【図４】同システムにおける管理データの他の例を示す図である。
【図５】従来の深層混合処理工法における処理機と施工管理システムの概要を示す図である。
【符号の説明】
１  改良機
２  撹拌羽根
３  スクリューロッド
６  スラリー流量計
７  軸回転計
８  電流検出計
９  深度計
１０  速度計
１１  管理装置
【図１】
0003583307.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003583307.tif 000005
【図５】
0003583307.tif 000006