(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路工事、造成工事、埋立工事その他の土木建築工事における軟弱土壌〔以下、対象土。〕に対して、石炭灰のみ、又は該石炭灰とセメント、石灰その他の固化処理材を配合したものを加水又は加湿調整した土質改良材〔以下、湿灰材料。〕を用い、前記対象土の内部摩擦角（剪断抵抗角）を指標とする物理的性質（剪断強さ）を増大させて砂質土化するとともに、凝結後又は固化後の長期強度の発現を増補する地盤改良処理において、前記湿灰材料の生産基地と地盤改良処理をおこなう施工現場とを輸送手段を介して連携し、施工現場においてリアルタイムで資材供給を受けながら、散布工程と混合工程からなる第１機械群の並行作業、及び地ならし工程と転圧工程からなる第２機械群の並行作業をそれぞれ複合的に施工して行き、粉塵の飛散防止を含む環境保全下で施工作業を迅速かつ省力的に推進するようにした地盤改良処理のための施工方法であって、生産基地において前記湿灰材料を施工現場の時間割及び需要量にあわせて生産調整するとともに、リアルタイムで現場供給し、直接、舗装材料巻き出し機械に受入れて散布・敷設しながら、表土混合機械を追従させ前記湿灰材料と対象土とを混合して第１機械群の並行作業を先行させ、ついで地ならし機械により整面しながら、転圧機械を追従させ踏み固めをおこなう第２機械群の並行作業を後続させることにより、地盤改良処理に係る散布、混合、整面、及び転圧の各工程を複合的かつ同時的に実行するようにしたことを特徴とする地盤改良処理のための施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の施工方法を備蓄資材なしで施工現場においてリアルタイムで資材供給を受けながら実施可能とする地盤改良処理のための施工システムであって、生産基地において実行され、湿灰材料を施工現場の時間割及び需要量にあわせて生産調整する生産調整手段（１）と、前記生産調整された所定量の湿灰材料を生産基地からバラ積みして施工現場まで輸送する資材供給ライン（２）と、施工現場においてリアルタイムで前記湿灰材料の資材供給を受け、該湿灰材料を舗装材料巻き出し機械（３１）に直接受け入れて施工区域に散布・敷設しながら、表土混合機械（３２）を追随させて前記湿灰材料と対象土とを混合して第１機械群（３１，３２）  の並行作業を先行させ、ついで地ならし機械（３３）により整面しながら、転圧機械（３４）を追随させて踏み固めをおこなう第２機械群（３３，３４）  の並行作業を後続させる複合施工手段（３）を具備し、地盤改良処理に係る散布、混合、整面、及び転圧の各工程を複合的かつ同時的に実行するようにしたことを特徴とする地盤改良処理のための施工システム。
【請求項３】
複合施工手段（３）における舗装材料巻き出し機械（３１）がアスファルトフィニッシャーを汎用するものであり、表土混合機械（３２）がスタビライザーであり、地ならし機械（３３）がグレーダーであり、転圧機械（３４）がローラーである請求項２記載の地盤改良処理のための施工システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、道路工事、造成工事、埋立工事その他の土木建築工事における軟弱土壌〔以下、対象土。〕に対して、湿灰加工（加水又は加湿調整）した石炭灰を主成分とする土質改良材〔湿灰材料に同じ。〕を用い、前記対象土に自硬性付与又は固化処理を施すことにより砂質土化する地盤改良処理のための施工方法及び施工システムに係り、詳しくは、前記湿灰材料の生産基地と地盤改良処理をおこなう施工現場とを輸送手段を介して連携し、施工現場においてリアルタイムで資材供給を受けながら、散布工程と混合工程からなる第１機械群の並行作業、及び地ならし工程と転圧工程からなる第２機械群の並行作業をそれぞれ複合的に施工して行き、粉塵の飛散防止を含む環境保全下で施工作業を迅速かつ省力的に推進するようにした地盤改良処理のための施工方法及び施工システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軟弱土壌〔対象土に同じ。〕に対して自硬性付与又は固化処理を主目的とする土質改良材に関し、種々の固化処理材か知られており、その多くは硬化作用が得られる化学組成をもって特長づけられている。代表的な固化処理材はセメントであり、乾燥した粉体材料であることから、施工現場に設けたサイロへの貯蔵やフレコンパック等への袋詰めが必要であった。
【０００３】
また、防塵処理を施した土質改良材に関しては、いずれも粉体材料であって、硬化の主要因である水和反応の関係から防塵効果をねらっており、加水又は加湿による（湿灰加工した）ものは見当たらない。
【０００４】
また、公知の固化処理材（土質改良材）を用いる施工では、特殊散布機や人力散布により地表面に散布し、散布終了後に土（対象土）との混合作業を実施していた。したがって、従来的な施工方法（システム）では、各工程間に手待ち時間が生じ、固化処理材の備蓄も必要となり、粉塵対策も困難であるという問題があった。
【０００５】
ところで、本出願人の一者（中国電力株式会社）における石炭火力発電所からは、年間約７０万ｔの石炭灰が排出されており、その発生量は今後も増大する見込みである。今日、石炭灰の有効利用については、排出量の６０％程度であり、その大半はセメント原料としての利用である。
【０００６】
本発明者らは、石炭灰の有効利用に係る研究開発に携わるなかで、さらなる用途拡大を指向してきた。本発明に関し、あらゆる土木工事で一般的におこなわれる吹付材、すなわち自硬性付与又は固化処理を主目的とする土質改良材は、市場規模が大きく、永年的な需要が見込まれるので、石炭灰の有効利用先として産業上の利用価値が高い。
【０００７】
しかしながら、従来のセメント等の固化処理材は、硬化作用に寄与する化学的性質を特長とする物性改善効果を指向してきたが、内部摩擦角（剪断抵抗角）を指標とする物理的性質（剪断強さ）を増大させて砂質土化するという観点から物性改善効果を指向したものはみあたらない。もちろん、この物性改善効果は、降雨等の水浸条件下においても元に戻らない最小限の量のセメントその他の固化処理材の添加を許容するものである。
【０００８】
ここで、土の剪断強さに関し、土中に剪断応力〔τ〕が作用すると、その大きさに応じて土中に変形が生じ、同時に土中にすべり抵抗が生じることから、以下のクーロンの破壊公式が知られている。
【０００９】
τ＝Ｃ＋σｔａｎφ
【００１０】
ここで、τ：剪断応力（剪断強さ）、Ｃ：粘着力、φ：内部摩擦角（剪断抵抗角）、およびσ：剪断破壊面にはたらく垂直応力である。
【００１１】
要するに、軟弱土壌に対し石炭灰を添加することにより、内部摩擦角（剪断抵抗角）が増大、すなわち砂土質化する物性改善効果が認められること、及び対象土の適性に合わせて配合条件を決めれば所望の効果が得られるという新たな知見を有するに至ったものである。この石炭灰を主成分とする土質改良材については別途提案されている。
【００１２】
また、防塵処理を施した土質改良材に関しては、湿灰加工することにより、搬送性及び作業性を改善し、作業環境を含む環境保全下で処理又は施工をおこなえるように改善したものである。なお、湿灰加工後数時間程度までは、石炭灰のもつ初期の凝結遅延効果により、湿灰材料を即時に対象土に混合する標準養生に比べても強度に影響はないことが確かめられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたなかで、上記知見に基づき開発された土質改良材〔湿灰材料に同じ。〕を用いておこなうより効率的な施工技術が要請されてきた。
【００１４】
ここでは、湿灰材料がダンプトラックにバラ積みして現場搬入できるという利点を活かして、散布・敷設に汎用の舗装材料巻き出し機械を使用し、他の工程を担当する公知の作業機械を組み合わせて複合的な施工手段を構成することが期待された。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、施工現場において生産基地からリアルタイムで現場供給された湿灰材料を作業機械に直接受け入れて、散布工程と混合工程からなる第１機械群の並行作業、及び地ならし工程と転圧工程からなる第２機械群の並行作業をそれぞれ複合的に施工して行き、粉塵の飛散防止を含む環境保全下で施工作業を迅速かつ省力的に推進するようにした地盤改良処理のための施工方法及び施工システムに関する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために本発明は、対象土に対して石炭灰を主成分とする湿灰材料を用い、前記対象土の内部摩擦角（剪断抵抗角）を指標とする物理的性質（剪断強さ）を増大させて砂質土化するとともに、凝結後又は固化後の長期強度の発現を増補する地盤改良処理において、前記湿灰材料の生産基地と地盤改良処理をおこなう施工現場とを輸送手段を介して連携し、施工現場においてリアルタイムで資材供給を受けながら、散布工程と混合工程からなる第１機械群の並行作業、及び地ならし工程と転圧工程からなる第２機械群の並行作業をそれぞれ複合的に施工して行き、粉塵の飛散防止を含む環境保全下で施工作業を迅速かつ省力的に推進するようにした地盤改良処理のための施工方法であって、生産基地において前記湿灰材料を施工現場の時間割及び需要量にあわせて生産調整するとともに、リアルタイムで現場供給し、直接、舗装材料巻き出し機械に受入れて散布・敷設した直後に、表土混合機械により前記湿灰材料と対象土とを混合して第１機械群の並行作業を先行させ、ついで地ならし機械により整面した直後に、転圧機械により踏み固めをおこなう第２機械群の並行作業を後続させることにより、地盤改良処理に係る散布、混合、整面、及び転圧の各工程を複合的かつ同時的に実行するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記施工方法を備蓄資材なしで施工現場においてリアルタイムで資材供給を受けながら実施可能とする地盤改良処理のための施工システムであって、生産基地において実行され、湿灰材料を施工現場の時間割及び需要量にあわせて生産調整する生産調整手段と、前記生産調整された所定量の湿灰材料を生産基地からバラ積みして施工現場まで輸送する資材供給ラインと、施工現場においてリアルタイムで前記湿灰材料の資材供給を受け、該湿灰材料を舗装材料巻き出し機械に直接受け入れて施工区域に散布・敷設しながら、表土混合機械を追随させて前記湿灰材料と対象土とを混合して第１機械群の並行作業を先行させ、ついで地ならし機械により整面しながら、転圧機械を追随させて踏み固めをおこなう第２機械群の並行作業を後続させる複合施工手段を具備し、地盤改良処理に係る散布、混合、整面、及び転圧の各工程を複合的かつ同時的に実行するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、上記構成の施工方法において、湿灰材料は石炭灰のみ、又は該石炭灰１．００に対しセメント、石灰その他の固化処理材を１．２０以下の量比で配合したものを湿灰加工（加水又は加湿調整）してなるものである。
【００１９】
ここで、湿灰加工は、石炭灰の飛散を防止するために、石炭灰の含水量が５〜１０重量％になるように加水又は加湿調整される場合がある。この場合であっても、初期の凝結作用を認めるまでに数時間程度の猶予があるので、施工性に及ぼす悪影響はない。
【００２０】
また、上記構成の施工システムにおいて、複合施工手段における舗装材料巻き出し機械がアスファルトフィニッシャーを汎用するものであり、表土混合機械がスタビライザーであり、地ならし機械がグレーダーであり、転圧機械がローラーである。
【００２１】
【実施例】
本発明の一実施例を実験的事実に基づき添付図面を参照して以下説明する。
【００２２】
図１は、施工システム〔以下、実施例システム。〕の概要を示すフローシートである。
【００２３】
図２は、複合施工手段に係る第１機械群の並行作業を担当する作業機械の連携を示す概要説明図である。
【００２４】
図１に示すように、実施例システム（Ｘ）は、通常、施工現場と離隔した場所に湿灰材料の生産基地を持ち、施工現場との間を輸送手段を介して連携し、備蓄資材なしで施工現場においてリアルタイムで資材供給を受けながら、地盤改良処理に係る散布、混合、整面、及び転圧の各工程について複合的な施工をおこない、粉塵の飛散防止を含む環境保全下で施工作業を迅速かつ省力的に推進するものである。
【００２５】
その特徴的構成は、生産基地において実行され、湿灰材料を施工現場の時間割及び需要量にあわせて生産調整する生産調整手段（１）と、生産調整された所定量の湿灰材料を生産基地からバラ積みして施工現場まで輸送する資材供給ライン（２）と、施工現場においてリアルタイムで湿灰材料の資材供給を受け、該湿灰材料を舗装材料巻き出し機械（３１）に直接受け入れて施工区域に散布・敷設しながら、表土混合機械（３２）を追随させて湿灰材料と対象土とを混合して第１機械群（３１，３２）  の並行作業を先行させ、ついで地ならし機械（３３）により整面しながら、転圧機械（３４）を追随させて踏み固めをおこなう第２機械群（３３，３４）  の並行作業を後続させる複合施工手段（３）を具備している。そして、地盤改良処理に係る散布、混合、整面、及び転圧の各工程を複合的かつ同時的に実行するようにしている。
【００２６】
ここで、複合施工手段（３）における舗装材料巻き出し機械（３１）がアスファルトフィニッシャーを汎用するものであり、表土混合機械（３２）がスタビライザーであり、地ならし機械（３３）がグレーダーであり、転圧機械（３４）がローラーである。なお、資材供給ライン（２）の確保は、ダンプトラック（２１）が好適である。
【００２７】
複合施工手段の第１機械群を構成する舗装材料巻き出し機械（アスファルトフィニッシャー）と表土混合機械（スタビライザー）を連携して並行作業を可能としたことにより、手待ち時間の短縮を含む作業性及び施工性は大きく改善され、従来的な施工概念を大きく隔てるものとなった。〔図２参照〕
【００２８】
図３（ａ）（ｂ）は、従来的な施工システム（ａ）と実施例システム（ｂ）による施工効率の対比を示す各作業のタイムチャートである。
【００２９】
図３から看取されるように、一日の作業時間が８時間である場合に、日施工可能量（施工完了面積）は（ａ）７８４ｍ２  、（ｂ）９４０ｍ２  であり、本発明方法（システム）によると２割増の施工面積の完了が見込まれる。この施工効率の向上は、主に第１機械群〔図２参照〕の並行作業（散布と混合の複合施工）に負うところが大である。
【００３０】
なお、湿灰材料は、加湿後６時間程度、より好ましくは３時間程度までは所要の強度を確保することができる。したがって、湿灰加工後数時間以内に処理又は施工に供すればよく、搬送性（輸送性）や作業性の点で取扱いが容易であり、粉塵防止対策を講じた環境保全下での処理又は施工に大きく寄与するものとなる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上の構成よりなるものであり、これによれば石炭灰を活用することにより、軟弱土壌の砂質土化処理を効率的におこなうことができる。しかも、湿灰加工により粉塵防止対策、搬送性、作業性の改善が可能となり、環境保全下で実用性の高い施工形態を採用することができる。
【００３２】
具体的には、湿灰材料を扱うのでダンプトラックにバラ積みして現場供給可能であり、施工現場では粉体サイロ等の資材の備蓄設備を設置する必要がなくなる。また、ダンプトラックからアスファルトフィニッシャーに直受けして散布・敷設を開始し、スタビライザーを追従させて混合をおこなう並行作業が可能であり、手待ち時間の短縮を含む省力化かつ高速化施工が可能である。
【００３３】
当然のことながら、日施工可能量が拡大するので、工事費の低減が図れる。
【００３４】
一方、余剰石炭灰の有効利用という点では、石炭灰の排出源である電力事業者はもとより、道路工事、造成工事、埋立工事その他の土木建築工事に関係する利用先の拡大をもたらすことが期待できる。ここでは、低コストの石炭灰を主成分とすることで固化処理材の量を低減可能であり、工事額の低減をもたらすことが期待できる。
【００３５】
全体として、石炭灰の有効活用を永年的に、かつ、粉塵防止対策を講じた環境保全下で実施可能であり、コストメリットも大きいという点で産業上の利用価値が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例システムの概要を示すフローシートである。
【図２】複合施工手段に係る第１機械群の並行作業を示す概要説明図である。
【図３】従来的な施工システム（ａ）と実施例システム（ｂ）による施工効率の対比を示す各作業のタイムチャートである。
【符号の説明】
１  生産調整手段〔生産基地〕
２  資材供給ライン
２１    ダンプトラック
３  複合施工手段〔施工現場〕
３１  アスファルトフィニッシャー（巻き出し機械；第１機械群）
３２  スタビライザー（表土混合機械；第１機械群）
３３  グレーダー（地ならし機械；第２機械群）
３４  ローラー（転圧機械；第２機械群）
Ｘ  施工システム
【図１】
0003581905.tif 000002
【図２】
0003581905.tif 000003
【図３】
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