(57)【要約】【課題】ソイルセメント改良体の品質を確保すると共にセメント量を適正に抑える配合条件でソイルセメント改良体を構築する。【解決手段】ソイルセメント改良体の施工前に、ソイルセメントの配合と想定される強度との相関関係を求めておき、ソイルセメント改良体の想定される強度が基準範囲内になるように配合を設定してソイルセメント改良体の施工を開始し、ソイルセメント改良体の施工中に、排泥量を確認すると共に、原位置の未固結のソイルセメントを試料として採取して該試料の発現強度を確認し、確認した前記排泥量及び前記発現強度と前記相関関係の情報とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソイルセメント改良体の施工前に、ソイルセメントの配合と想定される強度との相関関係を求めておき、
ソイルセメント改良体の想定される強度が基準範囲内になるように配合を設定してソイルセメント改良体の施工を開始し、
ソイルセメント改良体の施工中に、排泥量を確認すると共に、原位置の未固結のソイルセメントを試料として採取して該試料の発現強度を確認し、
確認した前記排泥量及び前記発現強度と前記相関関係の情報とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整する
ソイルセメント改良体の構築方法。
【請求項２】
ソイルセメント改良体の施工中に、削孔攪拌の施工性の良否を確認し、確認した前記排泥量、前記発現強度、及び削孔攪拌の施工性の良否と前記相関関係の情報とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整する請求項１に記載のソイルセメント改良体の構築方法。
【請求項３】
ソイルセメントの配合条件は、単位セメント量と水セメント比とを含む請求項１又は請求項２に記載のソイルセメント改良体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソイルセメント改良体の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現場状況を考慮した適切な性能の基礎杭の構築を目的として、基礎杭の本施工の前に試験施工を実施して支持層地盤から未固結試料を採取し、採取した未固結試料が予め定めた基準を満たさない場合に、予め設定したセメント系材料の配合条件を修正して本施工を実施することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法では、本施工前の試験施工の時点で、セメント系材料の配合条件を決定しているが、試験施工位置から離れた位置では地盤条件に差があったり、試験施工の時点から地下水位が変動していたりする場合には、試験施工の時点で設定した配合条件が最適とはならない。そのため、このような地盤条件のばらつきを考慮して安全率を高く設定する必要があるが、その場合、過剰設計になることによる材料費や施工費の増大等が問題となる。例えば、特許文献１でも挙げられているソイルセメント改良体の場合には、固化材を過分に投入したり、攪拌性を確保するためにセメントミルクの注入量を増加させたりすることにより、セメント系材料のコストが増大すると共に、排泥量が増加して、その処分コストや環境負荷が増大することが問題となる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ソイルセメント改良体の品質を確保すると共にセメント量を適正に抑える配合条件でソイルセメント改良体を構築することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るソイルセメント改良体の構築方法は、ソイルセメント改良体の施工前に、ソイルセメントの配合と想定される強度との相関関係を求めておき、ソイルセメント改良体の想定される強度が基準範囲内になるように配合を設定してソイルセメント改良体の施工を開始し、ソイルセメント改良体の施工中に、排泥量を確認すると共に、原位置の未固結のソイルセメントを試料として採取して該試料の発現強度を確認し、確認した前記排泥量及び前記発現強度と前記相関関係の情報とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整することを特徴とする。
【０００７】
前記ソイルセメント改良体の構築方法において、ソイルセメント改良体の施工中に、削孔攪拌の施工性の良否を確認し、確認した前記排泥量、前記発現強度、及び削孔攪拌の施工性の良否と前記相関関係の情報とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整してもよい。
【０００８】
また、前記ソイルセメント改良体の構築方法において、ソイルセメントの配合条件は、単位セメント量と水セメント比とを含んでもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ソイルセメント改良体の品質を確保すると共にセメント量を適正に抑える配合条件でソイルセメント改良体を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る構築方法により構築されたソイルセメント改良体を示す斜視図である。
【図２】ソイルセメント改良体の施工手順を示す平面図である。
【図３】ソイルセメント改良体の施工手順を示す平面図である。
【図４】ソイルセメントの配合管理の手順を示すフローチャートである。
【図５】ソイルセメントの試験練りの配合をまとめた表である。
【図６】単位セメント量（ｋｇ／ｍ３）と水セメント比Ｗ／Ｃ（％）と強度σ２８（Ｎ／ｍｍ２），σ７（Ｎ／ｍｍ２）との関係をまとめたマトリックスを示す図である。
【図７】セメントスラリーの注入量及び単位セメント量を調整する際の規準を示す表である。
【図８】原位置の未固結試料を採取する際に用いる採取装置を示す斜視図である。
【図９】採取装置を示す立断面図である。
【図１０】採取装置を示す底面図（図９の１０−１０矢視図）である。
【図１１】採取装置を示す平断面図（図９の１１−１１断面図）である。
【図１２】採取装置を示す平断面図である。
【図１３】原位置の未固結試料を採取する手順を示す立面図である。
【図１４】原位置の未固結試料を採取する手順を示す立面図である。
【図１５】原位置の未固結試料を採取する手順を示す立面図である。
【図１６】原位置の未固結試料を採取する手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る構築方法により構築されたソイルセメント改良体１０を示す斜視図である。この図に示すように、ソイルセメント改良体１０は、場所打ち杭１を造成する際に掘削する杭孔を囲うように円環状に、地上から地下水位以深で掘削孔の下端に達しない深さまで構築されている。
【００１２】
ここで、本実施形態では、場所打ち杭１を、鉄道等の既設構造物が近隣に存在する狭隘な敷地で施工するため、孔壁が崩壊して近隣の既設構造物に影響が及ぶことを防止する必要がある。そこで、ソイルセメント改良体１０を孔壁防護体として構築することにより孔壁を防護している。
【００１３】
ソイルセメント改良体１０は、複数の円柱状のソイルセメント柱１２が円環状に配されて連結されたソイルセメント柱列壁である。ここで、隣合ったソイルセメント柱１２の中心間距離は、これらの直径よりも短くなっており、隣合ったソイルセメント柱１２は、互いに側部同士が重なり合った状態で接合されている。
【００１４】
図２及び図３は、ソイルセメント改良体１０の施工手順を示す平面図である。これらの図に示すように、ソイルセメント柱１２を１本おきに構築して、構築済みのソイルセメント柱１２の間に後行のソイルセメント柱１２を構築する。施工機械は、狭隘かつ空頭制限のある敷地での施工に対応可能であるコンパクトな機械攪拌式地盤改良機、例えば、ボーリングマシーン２（図１３〜図１５参照）のロッド３の先端にビットのある削孔攪拌翼と、セメントミルクの吐出口とを設けたもの等を使用する。
【００１５】
ここで、構築済みのソイルセメント柱１２の間に後行のソイルセメント柱１２を構築するために地盤を削孔する際には、上記例の削孔攪拌翼等により構築済みのソイルセメント柱１２の側部を切削する。そして、掘削孔内においてセメントミルクと掘削土とを攪拌混合することで、後行のソイルセメント柱１２を構築すると共に、該後行のソイルセメント柱１２とその両側のソイルセメント柱１２とを連結する。
【００１６】
図４は、ソイルセメントの配合管理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示すように、まず、ソイルセメント改良体１０の施工前に、原位置での土質試験（ボーリング調査、原位置土のサンプリング等）を実施する（ステップ１）。本工程では、原位置土の間隙比や飽和度等を確認する。
【００１７】
次に、室内配合試験を実施する（ステップ２）。本工程では、図５の表に示す１０種類の配合でソイルセメントの試験練りを実施し、７日間又は２８日間養生して一軸圧縮強度試験を実施する。次に、一軸圧縮試験の結果に基づいて、単位セメント量（ｋｇ／ｍ３）と水セメント比Ｗ／Ｃ（％）と強度σ２８（Ｎ／ｍｍ２），σ７（Ｎ／ｍｍ２）との関係を示すマトリックスを作成する（ステップ３）。
【００１８】
図６は、上記マトリックスを示す図である。この図に実線で示すのは、材齢２８日での強度σ２８（Ｎ／ｍｍ２）の想定曲線であり、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５の場合を示している。また、この図に鎖線で示すのは、材齢７日での強度σ７（Ｎ／ｍｍ２）の想定曲線であり、０．５、１．０、１．５の場合を示している。
【００１９】
次に、施工時のソイルセメントの配合の適用範囲を検討・決定する（ステップ４）。本工程では、ステップ１の土質試験での結果から原位置土の含水状態を想定し、その原位置土の含水状態を考慮して、強度（Ｎ／ｍｍ２）の適正範囲を設定すると共に、排泥量（Ｌ／ｍ３）の適正範囲を推定し、これらを満足するセメントスラリーの注入量（Ｌ／ｍ３）と単位セメント量（ｋｇ／ｍ３）との関係を設定する。
【００２０】
次に、ソイルセメントの配合を決定してソイルセメント改良体１０の施工を開始する（ステップ５）。本工程では、強度に対する安全率と攪拌効率（削孔攪拌の施工性）とを考慮して、安全側の配合、即ち、強度が適正範囲の上限側となるような配合に設定する。
【００２１】
次に、セメントスラリーの初期設定の注入量で削孔攪拌している状態での削孔攪拌の施工性、及びこの状態での排泥量を確認する（ステップ６）。そして、図１３〜図１５に示すように、原位置の未固結試料を採取し（ステップ７）、所定の材齢で一軸圧縮強度試験を実施する（ステップ８）。なお、原位置の未固結試料を採取する方法については後述する。
【００２２】
そして、ステップ６で確認した削孔攪拌の施工性と排泥量、及びステップ８での試験結果に応じて、ソイルセメントの配合を変更する（ステップ９）。本工程では、例えば、図７の表に示す規準に従って、セメントスラリーの注入量及び単位セメント量を調整する。
【００２３】
ここで、安全側の配合で施工が開始されていることから、ステップ８での一軸圧縮強度試験で確認される強度は、設計基準強度Ｆｃを上回ること、即ち、ソイルセメントの強度を下げる余地があることが想定される。そこで、原位置の未固結試料を採取して確認した強度と設計基準強度Ｆｃとの比、施工時に確認した削孔攪拌の施工性および排泥量に基づいて、ソイルセメントの強度を下げる余地があるか否かを確認し、下げる余地がある場合に、セメントスラリーの注入量の減少と単位セメント量の減少との少なくとも一方の作業を実施する。
【００２４】
例えば、原位置の未固結試料の強度が設計基準強度Ｆｃの１倍以上所定倍未満（例えば、１〜１．５倍）であって、削孔攪拌の施工性が良好であり、排泥量が所定量以上（例えば、１０％以上）である場合には（表のＮｏ．１）、セメントスラリーの注入量を初期設定量から所定の割合（例えば、−１０％）で減少させる。また、原位置の未固結試料の強度が所定範囲（例えば、設計基準強度Ｆｃの１．５〜２．５倍）であって、削孔攪拌の施工性が良好であり、排泥量が所定量以上（例えば、１０％以上）である場合には（表のＮｏ．５）、セメントスラリーの注入量を初期設定量から所定の割合（例えば、−１０％）で減少させる。さらに、原位置の未固結試料の強度が所定範囲（例えば、設計基準強度Ｆｃの２．５倍以上）であって、削孔攪拌の施工性が良好であり、排泥量が所定量以上（例えば、１０％以上）である場合には（表のＮｏ．９）、セメントスラリーの注入量を初期設定量から所定の割合（例えば、−１０％）で減少させると共に、単位セメント量を所定設定量から所定の割合（例えば、−１０％）で減少させる。
【００２５】
次に、変更後の配合でソイルセメント改良体１０の施工を再開する（ステップ１０）。そして、上述のステップ６〜９の工程を繰り返す。即ち、セメントスラリーの変更後の注入量で削孔攪拌している状態での削孔攪拌の施工性、及びこの状態での排泥量を確認する（ステップ６）。そして、原位置の未固結試料を採取し（ステップ７）、所定の材齢で一軸圧縮強度試験を実施する（ステップ８）。そして、ステップ６で確認した削孔攪拌の施工性と排泥量、及びステップ８での試験結果に応じて、ソイルセメントの配合を変更する（ステップ９）。
【００２６】
図８は、原位置の未固結試料を採取する際に用いる採取装置１００を示す斜視図であり、図９は、採取装置１００を示す立断面図である。また、図１０は、採取装置１００を示す底面図（図９の１０−１０矢視図）であり、図１１は、採取装置１００を示す平断面図（図９の１１−１１断面図）である。図８に示すように、採取装置１００は、ボーリングマシーン２（図１３〜図１５参照）のロッド３の先端に装着される。
【００２７】
図８及び図９に示すように、採取装置１００は、未固結試料を採取する採取部１１０と、採取部１１０とロッド３とを接続するロッド１０２とを備えている。ロッド１０２は、ロッド３と同軸に配された円筒状の部材であり、ロッド１０２の一端とロッド３の先端とが螺合している。また、ロッド１０２の他端には外径側に張り出した円環状のフランジ１０４が設けられている。
【００２８】
採取部１１０は、円筒状のケーシング１１２と、採取部１１０の底部を開閉するシャッター部１２０とを備えている。ケーシング１１２の上部には円環状のフランジ１１４が設けられている。このフランジ１１４は、ロッド１０２のフランジ１０４と形状、外径及び内径が同一であり、フランジ１１４とフランジ１０４とはボルトで締結されている。これにより、ロッド１０２とケーシング１１２とが筒内が連通された状態で接合されている。
【００２９】
シャッター部１２０は、円筒状のケーシング１２２と、ケーシング１２２の一端に設けられた底蓋１２４と、ケーシング１２２内に底蓋１２４と重ねて設けられた中蓋１２６と、ケーシング１２２の軸心周りに回転可能に設けられた羽根１２８とを備えている。ケーシング１２２は、ケーシング１１２よりも僅かに大径であり、ケーシング１１２の一端がケーシング１２２内に挿入され、両者は互いにボルトにより締結されている。
【００３０】
底蓋１２４は、ケーシング１２２よりも大径の円板であり、底蓋１２４の外周部がケーシング１２２の一端に溶接されている。この底蓋１２４の中心には、羽根１２８の回転軸１２８Ａが挿通される孔１２４Ａが形成されている。また、円形である底蓋１２４の直径を境に２分した一方の半円部に、Ｄ字状の外枠が残るように半円形状の開口１２４Ｂが形成されている。さらに、底蓋１２４の上面には、ストッパー１２４Ｃが形成されている。このストッパー１２４Ｃは、平面視で矩形状の突起であり、底蓋１２４における開口１２４Ｂが形成されている半円部と他方の半円部との境界線となる直径上であって、開口１２４Ｂの外径側端部の近傍に形成されている。
【００３１】
中蓋１２６は、底蓋１２４及びケーシング１２２よりも小径の円板であり、その中心１２６Ａには、羽根１２８の回転軸１２８Ａが溶接されている。また、中蓋１２６の周縁部は、ケーシング１１２の下端と底蓋１２４との隙間に配されており、これらにより中蓋１２６の厚み方向の位置が決められている。また、円形である中蓋１２６の一方の半円部に、Ｃ字状の外枠が残るように半円形状の開口１２６Ｂが形成されている。ここで、開口１２６Ｂの周方向両端部は、上記一方の半円部と他方の半円部との境界線となる直径に跨っており、底蓋１２４のストッパー１２４Ｃが開口１２６Ｂ内に配されている。
【００３２】
即ち、図１１に示すように、中蓋１２６が底蓋１２４に対して相対的に平面視での時計周り方向に最大限回転されると、ストッパー１２４Ｃが開口１２６Ｂの周方向一端部に当接して、中蓋１２６の周り止めがなされる。この状態で、中蓋１２６の開口１２６Ｂが形成されていない側の半円部と、底蓋１２４の開口１２４Ｂが形成されている側の半円部とが重なり合い、底蓋１２４の開口１２４Ｂが中蓋１２６により閉塞される。
【００３３】
一方、図１２に示すように、中蓋１２６が底蓋１２４に対して相対的に平面視での反時計周り方向に最大限回転されると、ストッパー１２４Ｃが開口１２６Ｂの周方向他端部に当接して、中蓋１２６の周り止めがなされる。この状態で、中蓋１２６の開口１２６Ｂと底蓋１２４の開口１２４Ｂとが重なり合い、底蓋１２４の開口１２４Ｂが開放される。
【００３４】
羽根１２８は、底面視で十字状に形成されており、その中心に回転軸１２８Ａが溶接されている。ここで、回転軸１２８Ａは、底蓋１２４の中心の孔１２４Ａに挿通されて中蓋１２６の中心１２６Ａに溶接されているため、羽根１２８が底蓋１２４に対して相対的に回転軸１２８Ａの周りに回転されると、中蓋１２６が底蓋１２４に対して相対的に回転軸１２８Ａの周りに回転し、これにより、底蓋１２４の開口１２４Ｂが中蓋１２６により開閉される。
【００３５】
図１３〜図１５は、原位置の未固結試料を採取する手順を示す立面図であり、図１６は、その手順を説明するためのフローチャートである。まず、図１３に示すように、ボーリングマシーン２のロッド３の先端に採取装置１００を装着し、ボーリングマシーン２の垂直精度を確認すると共に、採取装置１００をＧＬ±０に設定する（ステップ１１）。次に、採取装置１００を、未固結試料を採取する深度（例えば、ＧＬ−５．０ｍ）まで挿入して、深度計により採取装置１００の深度を確認する（ステップ１２）。
【００３６】
次に、図１４に示すように、採取装置１００を、平面視での反時計周り方向に回転させながら所定距離（例えば、１．０ｍ）深方へ挿入する（ステップ１３）。ここで、採取装置１００をロッド３により平面視での反時計周り方向に回転させると、羽根１２８の回転には未固結のソイルセメントが抵抗することから、羽根１２８及び中蓋１２６に対して底蓋１２４が相対的に平面視での反時計周り方向に回転し、底蓋１２４の開口１２４Ｂが開放される。この状態で、採取装置１００が所定距離深方へ挿入されることにより、開口１２４Ｂ、１２６Ｂからケーシング１１２内に未固結のソイルセメントが入り込む。
【００３７】
次に、深度計により採取装置１００の深度（例えば、ＧＬ−６．０ｍ）を確認する（ステップ１４）。その後、図１５に示すように、採取装置１００を、平面視での時計周り方向に回転させながら所定深度（例えば、ＧＬ−５．０ｍ）まで引き上げる（ステップ１５）。ここで、採取装置１００をロッド３により平面視での時計周り方向に回転させると、羽根１２８の回転には未固結のソイルセメンが抵抗することから、羽根１２８及び中蓋１２６に対して底蓋１２４が相対的に平面視での時計周り方向に回転し、底蓋１２４の開口１２４Ｂが中蓋１２６により閉塞される。
【００３８】
採取装置１００のケーシング１１２内に十分な量の未固結試料が採取されるまで、ステップ１３〜１５の手順を繰り返す。ここで、採取装置１００内に十分な量の未固結試料が入り込むと、ロッド１０２及びロッド３内が加圧状態になり、ロッド３に接続されたホース内に残っていたセメントミルクが、逆流して排出される。そこで、セメントミルクが逆流してホースから排出されたことを確認することにより、採取装置１００のケーシング１１２内に十分な量の未固結試料が採取されたことを確認する。即ち、セメントミルクが逆流してホースから排出されるまで、ステップ１３〜１５の手順を繰り返す。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係るソイルセメント改良体１０の構築方法では、ソイルセメント改良体１０の施工前に、ソイルセメントの配合と想定される強度との相関関係（図６参照）を求めておき、ソイルセメント改良体１０の想定される強度が基準範囲内になるように配合を設定してソイルセメント改良体１０の施工を開始し、ソイルセメント改良体１０の施工中に、排泥量を確認すると共に、原位置の未固結のソイルセメントを試料として採取して該試料の発現強度を確認し、確認した前記排泥量及び前記発現強度と前記相関関係の情報（図６のマトリックス）とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整する（図７の表参照）。即ち、安全側の配合で施工を開始することから、ソイルセメントの強度を下げる余地があることが想定されることは上述したとおりであるところ、原位置の未固結の試料を採取して確認した強度が基準範囲内であることにより、ソイルセメントの強度を下げる余地があることが確認された場合であって、セメントの消費量や排泥量を減少させたい場合には、セメントスラリーの注入量を減少させたり単位セメント量を減少させたりするのである。これによって、セメントのコストを低減できると共に、排泥量を減少させて、その処分コストや環境負荷を低減させることができる。即ち、ソイルセメント改良体１０の品質を確保すると共にセメント量を適正に抑える配合条件でソイルセメント改良体１０を構築することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態に係るソイルセメント改良体１０の構築方法では、ソイルセメント改良体の施工中に、削孔攪拌の施工性の良否を確認し、確認した前記排泥量、前記発現強度、及び削孔攪拌の施工性の良否と前記相関関係の情報とに基づいて施工中にソイルセメントの配合を調整する（図７の表参照）。即ち、原位置の未固結の試料を採取して確認した強度が基準範囲内であると共に、削孔攪拌の施工性が良好であることにより、ソイルセメントの強度を下げる余地があることが確認された場合であって、セメントの消費量や排泥量を減少させたい場合には、セメントスラリーの注入量を減少させたり単位セメント量を減少させたりするのである。これによって、ソイルセメント改良体１０の品質及び削孔攪拌の施工性を確保すると共にセメント量を適正に抑える配合条件でソイルセメント改良体１０を構築することができる。
【００４１】
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、場所打ち杭１の孔壁防護体の構築方法を例に挙げて本発明を説明したが、杭や山留壁等の他のソイルセメント改良体を構築するのにも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  場所打ち杭、２  ボーリングマシーン、３  ロッド、１０  ソイルセメント改良体、１２  ソイルセメント柱、１００  採取装置、１０２  ロッド、１０４  フランジ、１１０  採取部、１１２  ケーシング、１１４  フランジ、１２０  シャッター部、１２２  ケーシング、１２４  底蓋、１２４Ａ  孔、１２４Ｂ  開口、１２４Ｃ  ストッパー、１２６  中蓋、１２６Ａ  中心、１２６Ｂ  開口、１２８  羽根、１２８Ａ  回転軸
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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