(57)【要約】【課題】地盤改良体の品質全般を、リアルタイムに管理できる技術の提供。【解決手段】改良体26の造成時に排出される排泥24、または改良体26の未固結改良体を試料として取り込む試料取込手段32と、判定手段40と、試料の比重を計測し、計測結果を判定手段40に出力する比重計測装置34と、試料の粘度を計測し、計測結果を判定手段40に出力する粘性計測装置36と、試料の成分を計測し、計測結果を判定手段40に出力する成分分析装置38と、試料の比重、粘度、成分の各計測項目について、それぞれの合否判定基準となる管理値を格納しておく設定情報記憶手段42を備え、判定手段40は、各計測項目の計測結果と管理値を比較し、計測項目毎に合否を判定すると共に、判定結果をディスプレイ46を介して出力する処理を実行する地盤改良体の品質管理システム30。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良工法における改良体の品質管理に用いる原位置計測システムであって、比重計測装置、粘性計測装置、含有元素の種類と含有量を計測する成分分析装置、の中の少なくとも一つの装置を有し、リアルタイムに前記品質管理を行うことが出来ることを特徴とする地盤改良体の品質管理システム。
【請求項２】
前記装置として比重計測装置を有している場合に、この比重計測装置により、排泥の比重を計測し、排泥中の固化材量および切削地盤量を求める手段、および／または、未固結改良体の比重を計測し、地盤改良体中の固化材量および切削地盤量を求める手段を有する請求項１に記載した地盤改良体の品質管理システム。
【請求項３】
前記装置として粘性計測装置を有している場合に、この粘性計測装置により、排泥の粘性を計測し、排泥中の材料特性を求める手段、および／または、未固結改良体の粘性を計測し、地盤改良体中の材料特性を求める手段を有する請求項１、２の何れかに記載した地盤改良体の品質管理システム。
【請求項４】
前記装置として成分分析装置を有している場合に、この成分分析装置により、排泥および／または未固結改良体中の固化材含有の元素成分を計測して固化材量を換算し、前記地盤改良体の改良径を求める手段、および／または、前記地盤改良体の強度を求める手段を有する請求項１〜３の何れかに記載した地盤改良体の品質管理システム。
【請求項５】
地盤改良体の造成時に排出される排泥および／または未固結改良体を試料として取り込む試料取込手段と、前記試料の比重、粘性、含有元素の種類と含有量である成分分析、の中の少なくとも一つの計測項目について、それぞれの合否判定基準となる管理値を格納しておく記憶手段を備え、各計測項目の計測結果と前記管理値を比較し、計測項目毎に合否を判定すると共に、判定結果を外部に出力する判定手段を有する請求項１〜４の何れかに記載した地盤改良体の品質管理システム。
【請求項６】
回転噴射管から固化材を地盤中に噴射して改良体を造成する高圧噴射撹拌工法において、地盤改良体の造成時に排出される排泥および／または未固結改良体を試料として取り込む試料取込工程と、上記試料の比重、粘性、含有元素の種類と含有量である成分分析、の中の少なくとも一つを計測する工程と、各計測項目の計測結果と、各計測項目の合否の組合せパターン毎に対策の要否及び必要な対策を規定した情報を比較し、対策の要否を判定すると共に、対策が必要な場合には対応の対策を実行して改良体の品質を確保する工程からなることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項７】
前記対策が必要な場合には対策内容に基づいて地盤改良体の施工仕様を変更し、改良体の品質を確保する請求項６に記載した地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤改良工法における地盤改良体の品質管理システム及び品質管理システムを用いて地盤改良体の品質確保を図る地盤改良工法に係り、特に、高圧噴射攪拌工法によって形成された改良体の品質を、原位置においてリアルタイムに判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧噴射攪拌工法による地盤改良体の品質に関しては、改良体の強度、改良体の造成径、改良体の均一性が求められる。
その改良体の品質管理方法は、現在、改良体の固化後１週間および４週間の材齢のコアサンプルを採取することによって管理する方法が基本となっている。改良体の強度はコアの一軸圧縮強度試験により、改良体の造成径は改良体中心から設計直径の１／４の位置のコア強度が満足する間接的な確認などにより、改良体の均一性は、コアサンプルの連続性（コア採取率）によって確認するなどの方法によっている。いずれも、コアの材齢に依存するため、改良体の品質は４週間経過しなければ判断できない。このため、改良体を造成しながらの管理、すなわち原位置におけるリアルタイムの管理が求められている。
【０００３】
現時点でも、改良体の品質をより迅速に推定する方法が全く提案されていないわけではない。例えば、特許文献１には未固化の改良体から試料を採取して強度の推定を行う技術が開示されている。しかしながら、これは促進養生による強度推定技術なので２４時間程度の屋内の加温養生設備による養生が必要であり、改良体を造成しながらの原位置におけるリアルタイム管理には適用できない。
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、このような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、地盤改良体の品質を原位置でリアルタイムに管理できる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
地盤改良体は切削地盤、水、固化材の混合物であり、これらが計画通りの比率で満遍なく混合されていれば、その品質、すなわち改良径や強度、コア採取率も計画通りの水準を達成できることとなる。
本発明者らは、鋭意検討の結果、地盤改良体の造成時に排出される排泥、および／または、未固結改良体の比重、粘性、成分、あるいはこれらの中の任意の組合せに基づいて、改良体に含まれている切削地盤、水、固化材の分量や混合具合等の性状を推定できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載した地盤改良体の品質管理システムは、地盤改良工法における改良体の品質管理に用いる原位置計測システムであって、比重計測装置、粘性計測装置、含有元素の種類と含有量を計測する成分分析装置、の中の少なくとも一つの装置を有し、リアルタイムに前記品質管理を行うことが出来ることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載した地盤改良体の品質管理システムは、請求項１の品質管理システムであって、さらに、前記装置として比重計測装置を有している場合に、この比重計測装置により、排泥の比重を計測し、排泥中の固化材量および切削地盤量を求める手段、および／または、未固結改良体の比重を計測し、地盤改良体中の固化材量および切削地盤量を求める手段を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載した地盤改良体の品質管理システムは、請求項１または請求項２の品質管理システムであって、さらに、前記装置として粘性計測装置を有している場合に、この粘性計測装置により、排泥の粘性を計測し、排泥中の材料特性を求める手段、および／または、未固結改良体の粘性を計測し、地盤改良体中の材料特性を求める手段を有することを特徴としている。なお前記材料特性は、固化材と切削地盤の量と材料均一性を示している。このため、排泥中または地盤改良体中にあるべき固化材と切削地盤の含有量ならびに材料として均一に存在しているかを求める。
【００１０】
請求項４に記載した地盤改良体の品質管理システムは、請求項１〜３の何れかの品質管理システムであって、さらに、前記装置として成分分析装置を有している場合に、この成分分析装置により、排泥および／または未固結改良体中の固化材含有の元素成分を計測して固化材量を換算し、前記地盤改良体の改良径を求める手段および／または前記地盤改良体の強度を求める手段を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載した地盤改良体の品質管理システムは、請求項１〜４の何れかの品質管理システムであって、さらに、地盤改良体の造成時に排出される排泥および／または未固結改良体を試料として取り込む試料取込手段と、前記試料の比重、粘性、含有元素の種類と含有量である成分分析、の中の少なくとも一つの計測項目について、それぞれの合否判定基準となる管理値を格納しておく記憶手段を備え、各計測項目の計測結果と前記管理値を比較し、計測項目毎に合否を判定すると共に、判定結果を外部に出力する判定手段を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載した地盤改良工法は、回転噴射管から固化材を地盤中に噴射して改良体を造成する高圧噴射撹拌工法において、地盤改良体の造成時に排出される排泥および／または未固結改良体を試料として取り込む試料取込工程と、上記試料の比重、粘性、含有元素の種類と含有量である成分分析、の中の少なくとも一つを計測する工程と、各計測項目の計測結果と各計測項目の合否の組合せパターン毎に対策の要否及び必要な対策を規定した情報を比較し、対策の要否を判定すると共に、対策が必要な場合には対応の対策を実行して改良体の品質を確保する工程からなることを特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載した地盤改良工法は、請求項６の地盤改良工法であって、前記対策が必要な場合には対策内容に基づいて地盤改良体の施工仕様を変更し、改良体の品質を確保することを特徴としている。
ここで「地盤改良体の施工仕様を変更」とは、例えば、固化材の噴射量や噴射圧力を増加させることや、造成時間を増加させること、あるいは２度施工を実施することなどが該当する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る地盤改良体の品質管理システムによれば、地盤改良工法における改良体の品質管理に用いる原位置計測システムであって、比重計測装置、粘性計測装置、含有元素の種類と含有量を計測する成分分析装置、の中の少なくとも一つの装置を有し、リアルタイムに地盤改良体の品質管理が行うことが出来る。
すなわち、改良体の排泥および／または未固結改良体の比重、粘性、含有成分（含有元素の種類と含有量）の３項目の何れか一つ、あるいは各項目の任意の組み合わせについて、改良体を造成しながら原位置で、リアルタイムに計測し、これらの計測値に基づいて改良体としての不良の有無を即座に検知し、不良に対する対策も時々刻々要否判断し、地盤改良体の品質を確保できる。
【００１５】
従来の品質管理は、前記のように一定の時間が経過した後、改良体そのものから特定の場所においてコアサンプルを採取する方法であった。これに対し本発明では、改良体造成中の排泥についても、その性状を計測するため、地上の地盤改良装置から地中に送られる固化材と水は既知の量として、改良体として残存する固化材、切削地盤、水と排泥として地上に排出される固化材、切削地盤、水の各量の収支が把握できる。
最終的に、改良体として地中に残存する固化材、切削地盤、水の各量が特定できるので、理想的な条件で行う配合試験と比較することにより、改良体の品質確保策を配合面と施工面の両方で検討できる。このため、配合試験結果に近付ける現場配合補正または施工仕様の修正の実行をリアルタイムに行い、理想的な品質に近づけることができる。
【００１６】
また従来の品質管理は、改良体の特定の場所においてコアサンプルを採取する方法であり、スポット的な品質管理であるため、改良体の面的な品質のバラツキ、深度方向の品質のバラツキを管理できなかった。
しかし、本発明では改良体の造成作業と同時に計測を行う、言い換えれば、造成作業中に連続して計測を行うので、改良体の面的および深度方向といった改良体全体の品質管理ができる。
すなわち、従来の品質管理は、改良体２００本程度に１本のコアボーリングを改良体径Ｄの１／４位置で行い、深度方向に上、中、下の各位置でサンプリング供試体の強度試験と、コアボーリングのコアの連続性を確認するものである。
これに対し、本発明の品質管理システムによれば、１本１本の改良体の平面的な品質管理、深度方向の品質管理の両方つまり改良体全体の品質管理を行うことができ、さらに何百本という改良体全数の品質管理も可能である。
一般に、地盤の地層は面的、深度方向に変化しているため、室内の配合試験がそのまま原位置で反映出来ない場合が多いが、本発明の品質管理システムを用いることで、このような地層の３次元的な変化に追随した、品質管理が可能となる。
【００１７】
本発明によれば、前記比重計測装置により、排泥の比重を計測し、排泥中の固化材量および切削地盤量を求める手段、および／または、未固結改良体の比重を計測し、地盤改良体中の固化材量および切削地盤量を求める手段を有するため、地盤改良体中の固化材量、排泥中の固化材量、地盤改良体中の切削地盤量、排泥中の切削地盤量について排泥中、および／または、地盤改良体中にあるべき固化材と切削地盤の計画量に対する多少を評価できる。
【００１８】
本発明によれば、前記粘性計測装置により、排泥の粘性を計測し、排泥中の材料特性を求める手段、および／または、未固結改良体の粘性を計測し、地盤改良体中の材料特性を求める手段を有している。なお前記材料特性は、固化材と切削地盤の量と材料均一性を示している。このため、排泥中、および／または、地盤改良体中にあるべき固化材と切削地盤の含有量ならびに材料として均一に存在しているか評価できる。
【００１９】
本発明によれば、前記成分分析装置により、排泥および／または未固結改良体中の固化材含有の元素成分を計測して固化材量を換算し、地盤改良体の改良径および／または強度を求めることが出来、地盤改良体の出来形である改良径、および／または、短長期強度を管理することができる。
前記のように、本発明ではリアルタイムに３次元的に管理を行うことができ、改良径の管理では、従来技術では平面の１方向または２方向の改良径の管理だけに対し、全方向・全深度の管理を行うことが可能である。
強度管理の面では、従来技術がコアボーリングを行った箇所の強度だけになるが、改良径と同様に、円柱改良体の全方向・全深度の管理を行うことができる。
また、固化材含有の特定元素の含有量を計測することにより、例えば１日経過後、７日経過後、２８日経過後、数か月経過後といった短期から長期の強度発生の予測による短長期的強度管理が可能である。
【００２０】
この発明に係る地盤改良体の品質管理システムの場合、地盤改良体の造成時に排出される排泥および／または未固結改良体を試料として取り込む試料取込手段と、前記試料の比重、粘性、含有元素の種類と含有量である成分分析、の中の少なくとも一つの計測項目について、それぞれの合否判定基準となる管理値を格納しておく記憶手段を備え、各計測項目の計測結果と前記管理値を比較し、計測項目毎に合否を判定すると共に、判定結果を外部に出力する判定手段を有することから、  各計測項目に対する合否判定を原位置でリアルタイムに行うことが出来、その判定結果に基づいて、品質管理を原位置でリアルタイムに実行できる。
このため、従来技術では、排泥やボーリングなどの採取試料を試験室に搬入して、試験・分析・評価・判定といった時間のかかる品質管理を、本発明では原位置でリアルタイムに行うことができる。地盤改良体の品質の優劣の判定を施工現場のその場で、即時に行うため、品質が充足しないまたは過剰である傾向を即時に把握することができる。
【００２１】
この発明に係る地盤改良体の品質管理を行う地盤改良工法によれば、回転噴射管から固化材を地盤中に噴射して改良体を造成する高圧噴射撹拌工法において、地盤改良体の造成時に排出される排泥および／または未固結改良体を試料として取り込む試料取込工程と、上記試料の比重、粘性、含有元素の種類と含有量である成分分析、の中の少なくとも一つを計測する工程と、各計測項目の計測結果と各計測項目の合否の組合せパターン毎に対策の要否及び必要な対策を規定した情報を比較し、対策の要否を判定すると共に、対策が必要な場合には対応の対策を実行して改良体の品質を確保する工程からなるため、排泥、および／または未固結改良体の比重、粘性、成分分析の合否の組合せパターンに基づいて、対策の要否や対策内容が施工途中にリアルタイムで判定されると共に、対策が必要な場合にはその場で施工仕様に変更が加えられるため、地盤改良体の品質が確保され、地盤改良工事の効率を飛躍的に高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
初めに、図１及び図２に従い、高圧噴射攪拌工法の一般的な手順について説明する。
まず、図１(1)に示すように、地表10に地盤改良装置12を設置し、ボーリングロッド14の先端から高圧の削孔水を噴射しながら所定のストローク速度で下降させることにより、計画深度まで縦孔16を穿設する。
【００２３】
つぎに、図１(2)に示すように、縦孔16に二重管ロッド18を挿通し、その先端側面に形成されたノズルから水平方向に高圧のプレジェット水を噴射しながら回転させ、所定のストローク速度で縦孔16の底面から計画深度まで上昇させる。この結果、図１(3)に示すように、改良対象地盤が適度に切削された円柱状のプレジェット領域20が形成される。
【００２４】
このプレジェットにおいては、切削地盤と水の混合物である排泥24が二重管ロッド18と縦孔16の隙間を経由して地上に圧送される。
そして、スライムピット22に貯められた排泥24は、図示しないバキュームカー等によって吸引・除去される。
【００２５】
つぎに、図１(4)に示すように、二重管ロッド18をプレジェット領域20の底部まで建込んだ後、図２(5)に示すように、二重管ロッド18の先端側面から固化材と水の混合物を高圧で噴射しながら回転させ、所定のストローク速度で計画深度まで上昇させる。
この結果、図２(6)に示すように、切削地盤と水、固化材の混合物である円柱状の改良体（杭体）26が形成される。この１度施工によって形成される改良体26は、プレジェット領域20よりも径が拡張されている。
【００２６】
この１度施工においては、切削地盤と水、固化材の混合物である排泥24が二重管ロッド18と縦孔16の隙間を経由して地上に排出される。
この場合も、スライムピット22に貯められた排泥24は、バキュームカー等によって吸引・除去される。
【００２７】
この１度施工の完了をもって地盤改良工事を終了する場合もあるが、図２(7)及び(8)に示すように、改良体26が固化する前に２度施工などの１度施工に追加して固化材、水を高圧噴射撹拌する施工を複数実施し、改良体26の品質向上を図ることもできる。
【００２８】
この２度施工においても、切削地盤と水、固化材の混合物である排泥24が二重管ロッド18と縦孔16の隙間を経由して地上に圧送され、スライムピット22に貯められた排泥24はバキュームカー等によって吸引・除去される。
【００２９】
図３は、この発明に係る地盤改良体の品質管理システム30の機能構成を示すブロック図であり、ここでは排泥に関する計測管理について示しているが、未固結改良体からの試料も同様である。ただし、判定手段40は排泥および／または未固結改良体について用いられる。ここでは、筐体31と、筐体31の内部に配置された試料取込手段32、比重計測装置34、粘性計測装置36、成分分析装置38、判定手段40、設定情報記憶手段42、判定結果記憶手段44と、筐体31の外部に配置されたディスプレイ46、入力装置48及びプリンタ50を備えている。
【００３０】
上記判定手段40は、コンピュータのCPUが、OS及び専用のアプリケーションプログラムに従い、必要な処理を実行することによって実現される。
また、設定情報記憶手段42及び判定結果記憶手段44は、上記コンピュータの記憶装置内に設けられている。
上記入力装置48としては、キーボードやテンキー、マウス、タッチパネル等が該当する。
上記判定手段40には、所定のインターフェイスを介して、地盤改良装置12の制御部等から施工位置特定情報51がリアルタイムで入力される。この施工位置特定情報51としては、例えば二重管ロッド18のノズルの深度情報や、ノズルの噴射角度情報等が該当する。
【００３１】
上記試料取込手段32は、真空ポンプを備えた吸引装置よりなり、ホース52を介して外部から排泥等の試料（分析対象物）を採取し、比重計測装置34、粘性計測装置36、成分分析装置38に供給する機能を備えている。
【００３２】
上記比重計測装置34は比重計よりなり、試料取込手段32から供給された試料の比重を計測し、計測結果を判定手段40に出力する機能を備えている。
【００３３】
上記粘性計測装置36は粘度計よりなり、試料取込手段32から供給された試料の粘性を計測し、計測結果を判定手段40に出力する機能を備えている。
【００３４】
上記成分分析装置38は蛍光Ｘ線分析機等の成分分析計よりなり、試料取込手段32から供給された試料の成分分析（構成元素の種類、含有量、比率等）を行い、計測結果を判定手段40に出力する機能を備えている。
成分分析装置38から出力される元素成分としては、Ca、S、Fe、Si、Al等、多岐に及ぶが、ここでは一例としてCaの計測結果が用いられる（詳細は後述）。
【００３５】
図４は、地盤改良体の品質管理システム30の外観を示す概念図であり、スライムピット22に貯まった排泥24をホース52を介して筐体31内に取り込む様子が描かれている（図示の便宜上、地盤改良装置12の記載は省略されている）。
【００３６】
つぎに、図５のフローチャートに従い、地盤改良体の品質管理手順について説明する。
まず、実験室等の室内において、配合計算が実施される（Ｓ10）。
この配合計算においては、今回の地盤改良における改良体26の計画造成径及び計画深度範囲（長さ）、設計強度に基づいて、改良対象の地盤の土質を考慮してプレジェット、１度施工、２度施工の施工毎に以下の項目について算出される。なお、プレジェット、２度施工は、必要に応じて検討する。
■プレジェット：(1) 処理の対象となる切削地盤の分量（kg）
(2) 投入するプレジェット水の分量（kg）
■１度施工：(1) 処理の対象となる切削地盤の分量（kg）
(2) 切削地盤中に残存しているプレジェット水の分量（kg）
(3) 投入する固化材の分量（kg）
(4) 固化材に混ぜる練水の分量（kg）
■２度施工：(1) 処理の対象となる切削地盤の分量（kg）
(2) 切削地盤中に残存しているプレジェット水の分量（kg）
(3) 投入する固化材の分量（kg）
(4) 固化材に混ぜる練水の分量（kg）
【００３７】
つぎに、配合計算の結果に基づいて、配合試験が実施される（Ｓ12）。
具体的には、配合計算によって算出された１度施工時の分量の切削地盤、プレジェット水、固化材、練水を混練して供試体を作成し、強度試験を行い、設計強度を満足する配合になっているか確認する。この混練時に、練り混ぜた材料の比重、粘性、成分分析（例えば、Ca含有量）が測定される。
以下に、配合試験で得られた各項目の値を例示する。すなわち、これらの値を計画値とすれば、この計画値を基にした管理値と改良体造成時の未固結改良体の比重、粘性、成分分析の計測値の乖離の程度を管理することにより、理想的改良体である配合試験結果に近づけることができる。
■比重：1.54（g/cm3）
■粘度：110（dPa・s）
■Ca含有量：9.0（wt%）
【００３８】
つぎに、配合試験の結果に基づいて、比重、粘性、成分分析の各項目について、管理値（閾値及び充足方向）が設定される（Ｓ14）。
詳細は後述するが、この管理値は現場施工において比重、粘性、成分分析（例えば、Caの含有量）の各測定項目の合否判定基準となるものであり、配合試験で求められた比重、粘度、Ca含有量の各値（以下「計画値」）に、一定の調整を施すことによって導かれる。
【００３９】
すなわち、計画値は条件の整った実験室の中で導かれた理想的な値に近いため、過酷な条件下で実施される現場施工の合否判定基準として、そのまま適用するのは妥当でない。このため、現場の土質や過去の実績等を勘案し、調整が施される。
以下に、管理値の一例を示す。
■比重：計画値−0.2（＝1.34 g/cm3）以上
■粘度：計画値×1/10（＝11 dPa・s）以上
■Ca含有量：計画値＋１％（＝10 wt％）以下
この管理値は、入力装置48を介して設定情報記憶手段42に格納される。
【００４０】
つぎに、現場において削孔及びプレジェットの各工程が実行された後（Ｓ16）、１回目の高圧噴射攪拌工法が施工され（Ｓ18）、スライムピット22に排泥24が集められる。
スライムピット22の近傍には予め品質管理システム30が配置されており（図４参照）、ホース52及び試料取込手段32を介して排泥24の試料が刻々と採取される（Ｓ20）。
採取された排泥24の試料は、比重計測装置34、粘性計測装置36及び成分分析装置38に順次供給され、所定の時間間隔でその比重、粘性及び成分分析が計測される（Ｓ22）。
【００４１】
そして、比重計測装置34、粘性計測装置36及び成分分析装置38から計測結果が出力されると、これを受けた判定手段40は、計測された排泥24の比重、粘度、Ca含有量と、設定情報記憶手段42に格納されたそれぞれの管理値とを比較し、計測値が管理値を充足しているか否か（OKまたはNG）の合否判定を行う（Ｓ24）。
図６は、成分、比重、粘性の各項目の判定結果（OK／NG）の組合せパターンをベン図に表したものであり、相互の重なり具合により、領域(1)〜(8)に区分されている。
【００４２】
計測値が管理値を充足していない場合、管理値を充足する改良体の品質改善対策の必要性について、図６のベン図に基づいた各領域(1)〜(8)で、この判定結果の組合せパターンを、設定情報記憶手段42に格納された対策要否判定情報及び対策内容特定情報に当てはめることにより、対策の要否、対策内容、改良体の性状を判定する（Ｓ26）。
すなわち、対策要否判定情報の事例として、図７(a)に示すように、対策要否判定情報60においては、各領域について、「対策の要否」、「対策コード」及び「改良体の性状」が予め定義されている。
また、対策コードと具体的な対策内容との対応関係については、図７(b)に示すように、対策内容特定情報62に定義されている。
【００４３】
例えば、成分、比重、粘度の全ての項目についてOKの判定がなされる領域(1)については、「対策の要否：不要」、「対策コード：−」、「改良体の性状：計画通りの改良体性状で品質に問題なし」が定義付けられている。
【００４４】
また、成分及び比重がOKで粘度がNGの領域(2)については、「対策の要否：不要」、「対策コード：−」、「改良体の性状：比較的、計画通りの施工が実施されている／但し、計画ほど切削地盤が排出されていない」が定義付けられている。
【００４５】
成分及び粘度がOKで比重がNGの領域(3)については、「対策の要否：不要」、「対策コード：−」、「改良体の性状：比較的、計画通りの施工が実施されている／但し、計画ほど切削地盤が排出されていない」が定義付けられている。
【００４６】
成分がNGで比重及び粘度がOKの領域(4)については、「対策の要否：不要」、「対策コード：−」、「改良体の性状：比較的、計画通りの施工が実施されている／但し、改良体の固化材量が少ない」が定義付けられている。
【００４７】
以上のことから、成分、比重、粘度の３つの項目の中、２つ以上がOKの場合、判定手段40は「対策の要否：不要」と判定することとなる。
ただし、図７(a)は、一つの例であって、２つの項目がOKの場合でも対策を講じる必要な場合がある。例えば、要求品質が非常に厳しい場合や、特定の計測項目の管理値に対する乖離値が大きい場合などである。
これに対し、成分、比重、粘度の３つの項目の中、２つ以上がNGの場合、判定手段40は「対策の要否：必要」と判定すると共に、必要な対策を特定する。
前記の判定が、NGの場合、改良体の要求品質に直接的に影響を及ぼす、固化材量、切削地盤量、固化材の材料均一性、切削地盤の材料均一性、改良径、強度を各計測値より求め、設計要求品質である設計改良径と設計強度との乖離と配合試験に基づく固化材量、切削地盤量との乖離、改良体の固化材と切削地盤の材料均一性について悪さ加減を評価する。
【００４８】
成分、比重、粘度の全ての項目についてNGの判定がなされる領域(8)については、「対策の要否：必要」、「対策コード：003」、「改良体の性状：固化材が多く排出され、切削地盤が排出されていない／改良径不足、土塊の排出不良（コア採取率不足）」が定義付けられている。
この場合の対策の例として、図７(b)に示すように、「対策コード：003」には「噴射量、噴射圧力、造成時間の増加、２度施工の実施」が定義付けされている。
【００４９】
また、成分のみがOKで、比重及び粘度がNGの判定がなされる領域(5)については、「対策の要否：必要」、「対策コード：001」、「改良体の性状：切削地盤が排出されていない／土塊の排出不良（コア採取率不足）」が定義付けられている。
図７(b)に示すように、「対策コード：001」には「２度施工の実施」が定義付けされている。
【００５０】
粘度のみがOKで、成分及び比重がNGの判定がなされる領域(7)については、「対策の要否：必要」、「対策コード：002」、「改良体の性状：固化材が多く排出されている／強度不足、改良径不足」が定義付けられている。
図７(b)に示すように、「対策コード：002」には「噴射量、噴射圧力、造成時間の増加、２度施工の実施」が定義付けされている。
【００５１】
なお、現状では領域(6)の状況（比重のみがOKで成分及び粘度がNG）の発生が想定できないため、対策の要否、対策コード、改良体の性状がすべてブランクとなされている。
【００５２】
改良体26は切削地盤、水、固化材の混合物であり、これらが計画通りの比率で満遍なく材料が均一に混合されていれば、その品質、すなわち改良径や強度、コア採取率も計画通りの水準を達成できることとなる。
そして、改良体に含まれている切削地盤、水、固化材の分量や混合具合（材料均一性）等については、排泥24の比重、粘度、成分（Ca含有量）から推定することが可能となる。
すなわち、最終的には改良体の品質を求めるが、排泥を試料とする品質管理でも可能である。
【００５３】
「比重」についてみると、比重計測により、固化材量および切削地盤量を求めることができ、配合試験や土質により求まる比重の管理値よりも排泥の比重が低い場合、固化材および切削地盤が排出されておらず、計画よりも改良体26の内部に固化材および切削地盤が残存している可能性があり、これは「切削不良」や「撹拌不足」に基づくことが想定される。地盤の比重は、１．４から２．１程度であり、固化材の比重は、３．０程度であるので、切削地盤と固化材と水から構成される排泥の比重を計測することにより、固形物である固化材量と切削地盤量を概ね求めることが出来る。さらに、「成分分析」により固化材量が計測されることにより、切削地盤量も特定できる。
「粘性」についてみると、粘性計測により、固化材量と切削地盤量および固化材の材料均一性と切削地盤の材料均一性を求めることができ、配合試験により求まる粘度の管理値よりも排泥24の粘度が低い場合、切削地盤が排出されておらず、計画よりも改良体内部に切削地盤が残存している可能性があり、上記と同様、「切削不良」や「撹拌不足」に起因することが考えられる。
上記のように、排泥は切削地盤と固化材と水から構成されているため、その固形物分である固化材と切削地盤の量で、粘度の高低となって現れる。また、高圧噴射撹拌工法で、地盤がよく切削され、固化材と水と切削地盤がよく混合された程度で、粘度の高低となって現れる。
上記の「比重」で、固化材量と地盤切削量が求められれば、固化材ならびに切削地盤の材料均一性を特定できる。
さらに「成分分析」についてみると、排泥中の固化材含有の元素成分（ここでは、Caとする）で固化材量を換算することができ、改良体の改良径および／または強度を求めることができ、配合試験により求まるCa含有量の管理値より排泥24のCa含有量が高い場合、固化材が多く排出されており、切削地盤中に計画よりも固化材が少なくなる可能性があり、やはり「切削不良」や「撹拌不足」が疑われる。
すなわち、高圧噴射撹拌工法における固化材はセメントからなり、セメントの水和反応で固化する成分は、例えばCaの含有量で評価できることが知られており、排泥中のCa含有量を計測することで固化材量を特定できる。
地上から高圧噴射撹拌工法で、固化材を地盤中に噴射する量は既知とすれば、排泥中の固化材を差し引いた量が、改良体中の固化材量となる。ここで、改良体の改良径が設計より大きくなれば、改良体中の固化材量が多量となり、差し引きの排泥中の固化材量は減少する。このことから、改良体の改良径を求めることができる。
また、前記のようにセメントの水和反応で固化する成分として、例えばCaの含有量を計測できるので、短長期的な改良体の強度発現も計算できる。
このように、比重、粘性、成分分析という計測を単発で管理に用いるだけでなく、３項目を同時に計測することにより、これらから得られる諸量を複合的に関係付けることによって、精度の高いリアルタイムの品質管理が可能になる。
また、改良体の品質に不具合が生じた場合も、前記３項目に関連する諸量が換算されていて、関連付けることができるので、不具合の原因の特定と、その対策がスピーディーに実施できる。
【００５４】
つぎに判定手段40は、上記の判定結果を判定結果記憶手段44に格納すると共に、ディスプレイ46に表示する（Ｓ28）。
図８に、ディスプレイ46に表示された判定結果報告画面64の一例を示す。
図示の通り、特定の施工深度における、成分、比重、粘度の測定項目毎に、測定値とOK/NGの判定結果、各項目の管理値、対策の要否、改良体の性状、対策内容が記述されている。
判定結果報告画面64に表示される施工深度は、判定手段40に入力された施工位置特定情報51が示す現時点におけるノズルの深度に対して、排泥24が地盤改良体の品質管理システム30内に取り込まれて判定されるまでの所要時間とノズルの上昇速度を勘案した補正を施すことにより、求められる。
図示は省略したが、施工深度と共に、より詳細な面的位置を表示することもできる。この面的位置は、改良体の断面上における帯状の施工領域を示すものであり、上記施工位置特定情報51が示す現時点におけるノズルの噴射角度に対して、排泥24が地盤改良体の品質管理システム30内に取り込まれるまでの所要時間とノズルの回転速度を勘案した補正を施すことにより、求められる。
入力装置48を介して同画面中の印刷ボタン66が選択された場合、判定手段40はプリンタ50を介して判定結果報告シート68をプリントアウトする（図４）。
上記は、管理値に対して各計測値に不具合が発生した場合、図８のようにテキストとして出力される例を示している。各計測値は、改良体の造成期間において連続的に計測され、時刻及び施工深度等と関連づけた形で判定結果記憶手段44に格納されているので、この不具合の発生が、一時的な発生か定常的なものかディスプレイ46などに各計測値が経時グラフなどで示され、対策実施判断に供される。
【００５５】
上記の判定結果報告画面64において、対策の要否として「必要」が表示されていた場合（Ｓ30／Ｙ）、施工現場においては対策内容に定義された指示に従い、即座に施工仕様の変更（噴射量、噴射圧力、造成時間の増加等）が実行される（Ｓ32）。
また、対策内容として「２度施工」が定義されていた場合、現場においては改良体26が固化する前に、２度施工が実施される（Ｓ32）。
この際も、施工仕様は対策内容特定情報62に定義された指示に従って修正される。
具体的な対策としては、各計測値と管理値との比較の乖離状況や、改良体の要求品質の程度や土質の状況などに応じて、２度施工、３度施工の繰り返し施工も考えられる。つまり、管理値や具体的対策内容は、様々な地盤改良工事や土質状況により、データベースに蓄積していって、個々の工事や土質などの状況に応じてアップデートし、最適な判断、最適な対策提示が行えるシステムとなっている。
【００５６】
つぎに、図９及び図１０に示される実験結果に基づき、この発明の有効性について説明する。
図９及び図１０は、改良体造成中に採取した排泥24の測定結果を示すものであり、地下１１ｍより施工を開始し、随時、試料を採取し分析を行った。
図９及び図１０では、代表的な深度で計測した各計測値をプロットしている。
各計測値とも、１度施工時（図中の●）及び２度施工時（図中の○）で実施しているが、改良体26の品質を判断する対象としては、２度施工時のデータを採用している。すなわち、この２度施工は１度施工に本発明のシステムを適用した対策として実施したものでなく、１度施工の計測値と２度施工の計測値を比較するために行ったものであり、管理値と比較して品質を判断するのは、２度施工の時のデータで行っている。図９では、２度施工時（図中の○）に判定のOK,NGの別を示している。
【００５７】
まず図９には、地下１１〜６ｍの施工範囲において、地下１０ｍと８ｍの施工中に採取した排泥24の各計測結果が示されており、何れの測定ポイントにおいても比重は満足するが、粘度とCa含有量が管理値を満たさない結果（NG）となった。
この結果より、排泥24でCa含有量が管理値を満たさないことは、改良体26はCa含有量が不足していると見なされ、排泥の粘度が管理値を満たさないことは、排泥に切削地盤が排出されていないことを示し、改良体26には理想的な配合に比較し過剰に切削地盤が残存していると評価でき、排泥にはセメントが排出されすぎ切削地盤が排出されていない状態とみられ、不具合の主因は改良体26で切削地盤及び土塊が排出されていないものと評価した。
【００５８】
これに対し図１０には、地下６〜３ｍの施工範囲において、地下６ｍと４ｍの施工中に採取した排泥24の各計測結果が示されている。
この施工に際しては、地下１１〜６ｍまでの測定結果を受け、施工仕様の修正を行い、切削地盤の地上への排出向上対策を行った。
これが奏功し、何れの測定ポイント（地下４ｍ、６ｍ）においても、比重、粘度及びCa含有量の各計測項目について排泥の管理値を満たす結果（OK）が得られている。図１０の２度施工時（図中○）は、前記の配合試験に基づく計画値（比重：1.54（g/cm3）、粘度：110（dPa・s）、Ca含有量：9.0（wt%））に近い値になっていることが判る。粘度も計画値に近似しており、材料の均一性も確保されていると考えられる。
このことから、排泥の管理値を満たすので、改良体の管理値も満たして、改良体の品質は確保できたと判断できる。
【００５９】
高圧噴射攪拌工法の改良体には、コア採取率、改良径、強度のすべての品質が計画値を満足していることが求められる。
そこで、上記実験によって形成した改良体26の固化後に、計画造成径端部でコアボーリングを実施し、コア採取率、改良径、強度を計測した。
【００６０】
まず、コア採取率については、図１１に示すように、前記の施工仕様の変更前後でコア採取率を比較すると、変更前の地下１１〜６ｍの範囲ではコア採取率が８０％未満であり、変更後の地下６ｍ〜３ｍではコア採取率が目標の８０％以上を確保できている事が確認された。
また改良径についても、計画値（φ1.65m）を満たしていることが確認された。
さらに強度に関しても、全深度で、設計強度（1500kN/m2以上）を満足していることが確認された。
【００６１】
以上のことから、排泥24の測定・分析により改良体26の性状を推定し、その結果から考えられる対策を実施することによって、改良体26の品質（コア採取率、改良径、強度）を満足させ得ることが確認された。
【００６２】
上記においては、排泥24の成分元素としてCaを用いる例を示したが、これ以外の元素の含有量に基づいて改良体26の性状を判定することも当然に可能である。
【００６３】
また上記においては、成分、比重、粘度の３つの項目の中、２つ以上がOKの場合に、判定手段40が「対策の要否：不要」と判定する例を示したが、成分、比重、粘度の３つの項目全てがOKの場合のみ「対策の要否：不要」となるように、より厳格に判定することもできる。
あるいは逆に、成分、比重、粘度の３つの項目の中の何れか一つ、あるいは特定項目の一つがOKの場合に、判定手段40が「対策の要否：不要」と判定するように、対策要否判定情報を設定しておくこともできる。
【００６４】
また上記においては、コンピュータのCPUとプログラムの協働によって実現された判定手段40が、改良体26の性状や対策の要否、対策内容を判断する例を示したが、この発明はこれに限定されるものではない。
例えば、比重計測装置34、粘性計測装置36、成分分析装置38からの出力データと管理値を比較し、比重、粘度、成分の各計測項目のOK／NGを導き出し、その結果を出力するところまでを判定手段40が担当し、これらの組合せパターンを対策要否判定情報60及び対策内容特定情報62に当てはめて改良体26の性状や対策の要否、対策内容を導き出すところは作業員が担当するように運用することもできる。
あるいは、比重計測装置34、粘性計測装置36、成分分析装置38からの出力データと管理値を作業員が比較し、比重、粘度、成分の各計測項目のOK／NGを導き出した後、これらの組合せパターンを対策要否判定情報60及び対策内容特定情報62に当てはめて改良体26の性状や対策の要否、対策内容を判断するように運用してもよい。
【００６５】
上記においては、スライムピット22に貯められた排泥24を分析対象とする例を示したが、この発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、図１２に示すように、１度施工後、改良体26が固化する前のタイミングにおいて、作業員70が試料採取ロッド72を用いて複数深度の未固結改良体を採取し、試料取込手段32に投入することもできる。
また、図４のスライムピットからの排泥の試料採取方法と同様に、ホース52及び試料取込手段32を介して機械的に造成途中の未固結改良体から連続的に試料採取することも可能である。この場合、二重管ロッド18のノズルの位置（深度）に連動してホース52の先端開口部の位置が昇降する仕組みを設けることが望ましい。
未固結改良体に基づいて判定する場合、排泥24の場合とは異なる管理値を成分、比重、粘度について設定すると共に、未固結改良体用の対策要否判定情報及び対策内容特定情報を策定し、事前に設定情報記憶手段42に格納しておく。
排泥ならびに未固結改良体の両方を品質管理対象とすることにより、さらに精度の高い品質管理を実現することもできる。
【００６６】
なお、未固結改良体による改良体26の品質管理を行う場合、各測定項目に対する評価の観点に修正を加える必要がある。
例えば、「比重」が管理値よりも低い場合、切削地盤は排出されているが固化材も排出されている可能性が高く、「切削不良」、「撹拌不足」が想定される。
また、「粘度」が管理値よりも低い場合、切削地盤が撹拌されていない、切削されていない、「切削不良」、「撹拌不足」、「土塊の残留」が疑われる。
さらに、Ca含有量が管理値よりも低い場合は、固化材が多く排出されてしまったか、改良径が大きすぎることが想定され、「強度不足」に陥っている可能性が高い。
【００６７】
上記においては、筐体31内に試料取込手段32、比重計測装置34、粘性計測装置36、成分分析装置38、判定手段40、設定情報記憶手段42及び判定結果記憶手段40を収納した例を示したが、この発明に係る地盤改良体の品質管理システム30はこれに限定されるものではなく、一部の構成部材を外付けにすることも当然に可能である。あるいは、相互に独立した複数の装置類を接続することにより、地盤改良体の品質管理システム30を構成することもできる。
また、上記のように比重計測装置34、粘性計測装置36、成分分析装置38の全てを備える必要はなく、この発明に係る地盤改良体の品質管理システム30は、これらの中の少なくとも一つ、あるいは任意の二つを備えるように構成することもできる。この場合には、上記とは異なる管理値を成分、比重、粘度の中の必要な項目について設定すると共に、対応の対策要否判定情報及び対策内容特定情報を策定し、事前に設定情報記憶手段42に格納しておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】高圧噴射攪拌工法の一般的な手順について説明する模式図である。
【図２】高圧噴射攪拌工法の一般的な手順について説明する模式図である。
【図３】この発明に係る地盤改良体の品質管理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】上記品質管理装置の外観を示す概念図である。
【図５】地盤改良体の品質管理手順を示すフローチャートである。
【図６】成分、比重、粘度の各項目の判定結果（OK／NG）の組合せパターンを示すベン図である。
【図７】対策要否判定情報及び対策内容特定情報を示す図である。
【図８】判定結果報告画面を示す図である。
【図９】この発明の実効性を示すグラフである。
【図１０】この発明の実効性を示すグラフである。
【図１１】コア採取率の充足具合を示すグラフである。
【図１２】未固結改良体を採取する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６９】
10    地表
12    地盤改良装置
14    ボーリングロッド
16    縦孔
18    二重管ロッド
20    プレジェット領域
22    スライムピット
24    排泥
26    改良体
30    地盤改良体の品質管理システム
31    筐体
32    試料取込手段
34    比重計測装置
36    粘性計測装置
38    成分分析装置
40    判定手段
42    設定情報記憶手段
44    判定結果記憶手段
46    ディスプレイ
48    入力装置
50    プリンタ
51    施工位置特定情報
52    ホース
60    対策要否判定情報
62    対策内容特定情報
64    判定結果報告画面
66    印刷ボタン
68    判定結果報告シート
70    作業員
72    試料採取ロッド
【図１】
2019157551.tif 000003
【図２】
2019157551.tif 000004
【図３】
2019157551.tif 000005
【図４】
2019157551.tif 000006
【図５】
2019157551.tif 000007
【図６】
2019157551.tif 000008
【図７】
2019157551.tif 000009
【図８】
2019157551.tif 000010
【図９】
2019157551.tif 000011
【図１０】
2019157551.tif 000012
【図１１】
2019157551.tif 000013
【図１２】
2019157551.tif 000014