(57)【要約】【課題】ソイルセメントに混入された注入液の混入量を監視しながらソイルセメントを構築する方法を提供する。【解決手段】ソイルセメント１３中の注入液の混入率を、土に混合された注入液の累積体積と、注入液を混合する前の土の体積と、土に混合された注入液の密度と、注入液を混合する前の土の密度と、土に注入液を混合撹拌してなるソイルセメント１３の密度と、に基づき算出するステップ（Ｄ）と、算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備える。Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（１）【選択図】図５
2008019554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土と、セメント系材料からなる注入液とを混合撹拌してソイルセメントを構築する方法であって、
前記ソイルセメント中の注入液の混入率を、前記土に混合された注入液の累積体積と、前記注入液を混合する前の前記土の体積と、前記土に混合された注入液の密度と、前記注入液を混合する前の前記土の密度と、前記土に前記注入液を混合撹拌してなるソイルセメントの密度と、に基づき算出するステップと、
前記算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備えることを特徴とするソイルセメントの構築方法。
【請求項２】
土と、セメント系材料からなる注入液とを混合撹拌してソイルセメントを形成する方法であって、
前記土に混合された注入液の密度をＤ１、前記土に混合された注入液の累積体積をＶ１、前記注入液を混合する前の前記土の密度をＤ２、前記注入液を混合する前の前記土の体積をＶ２、前記土に前記注入液を混合撹拌してなるソイルセメントの密度をＤ３、とした場合に、前記ソイルセメント中の注入液の混入率Ｘを、次式（１）により算出するステップと、
前記算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備えることを特徴とするソイルセメントの構築方法。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（１）
【請求項３】
地盤の一部を削孔撹拌し、削孔撹拌された対象土にセメント系材料からなる注入液を注入し、前記掘削孔に残る改良の対象となる対象土と前記注入液とを混合撹拌し、前記対象土と前記注入液の混合物の一部を排出することにより原位置にソイルセメントを形成する方法であって、
前記ソイルセメントの改良区間のうち少なくとも一部の改良区間に注入された注入液の密度をＤ１、前記少なくとも改良区間に注入された注入液の累積体積又は、前記少なくとも一部の改良区間より排出された前記混合物の累計体積をＶ１、注入液を混入する前の前記少なくとも一部の改良区間の地盤の密度をＤ２、前記少なくとも一部の改良区間の体積をＶ２、注入液を混入した後の前記少なくとも一部の改良区間のソイルセメントの密度をＤ３とした場合に、前記少なくとも一部の改良区間における注入液の混入率Ｘを次式（２）により算出するステップと、
前記算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備えることを特徴とするソイルセメントの構築方法。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（２）
【請求項４】
請求項３記載のソイルセメントの構築方法であって、
前記少なくとも一部の改良区間は、当該少なくとも一部の改良区間の上方又は下方に位置するソイルセメントの形成が完了した第２の改良区間と部分的に重なり合うラップ部を備えており、
前記少なくとも一部の改良区間から前記ラップ部を除いた部分の地盤の密度をβ１、前記少なくとも一部の改良区間から前記ラップ部を除いた部分の体積をＹ１、前記ラップ部の密度をβ２、前記ラップ部の体積をＹ２、前記少なくとも一部の改良区間の地盤の平均密度をβ３、前記少なくとも一部の改良区間の体積をＹ３とした場合に、β３を次式（３）により算出し、前記算出した少なくとも一部の改良区間の地盤の平均密度β３を前記少なくとも一部の改良区間の地盤の密度Ｄ２として用いることを特徴とするソイルセメントの構築方法。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｙ３  …（３）
【請求項５】
請求項３記載のソイルセメントの構築方法であって、
前記少なくとも一部の改良区間を含む地盤はベントナイト注入液を注入し、撹拌することにより地盤改良が施されており、
前記注入したベントナイト注入液の体積をＷ１、前記注入したベントナイト注入液の密度をα１、前記地盤改良の行われた部分の体積をＷ２、地盤改良前の前記少なくとも一部の改良区間の地盤の密度をα２、地盤改良後のベントナイト注入液の注入された地盤の体積をＷ３とした場合に、前記ベントナイト注入液の注入された地盤の平均密度α３を次式（４）で算出し、前記算出した地盤の平均密度α３を前記注入液を混入する前の少なくとも一部の改良区間の地盤の密度Ｄ２として用いることを特徴とするソイルセメントの構築方法。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（４）
【請求項６】
請求項４記載のソイルセメントの構築方法であって、
前記改良区間を含む地盤はベントナイト注入液を注入し、撹拌することにより地盤改良が施されており、
前記注入したベントナイト注入液の体積をＷ１、前記注入したベントナイト注入液の密度をα１、前記地盤改良の行われた部分の体積をＷ２、地盤改良前の改良区間の地盤の密度をα２、地盤改良後のベントナイト注入液の注入された地盤の体積をＷ３とした場合に、前記ベントナイト注入液の注入された地盤の平均密度α３を次式（５）で算出し、前記算出した地盤の平均密度α３を前記地質調査により得られた改良地盤の密度をβ１として用いることを特徴とするソイルセメントの構築方法。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（５）
【請求項７】
前記ソイルセメントは高強度ソイルセメントであることを特徴とする請求項１又は２記載のソイルセメントの構築方法。
【請求項８】
前記少なくとも一部の改良区間におけるソイルセメントは高強度ソイルセメントであることを特徴とする請求項３から６何れかに記載のソイルセメントの構築方法。
【請求項９】
請求項１から８何れかに記載のソイルセメントの構築方法により構築されたことを特徴とするソイルセメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソイルセメントの構築方法に関し、特に、セメントミルクの混入率を管理しながらソイルセメントを形成することのできるソイルセメントの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土留壁などには、低コストで構築することのできるソイルセメント壁が用いられている。このようなソイルセメント壁を構成するソイルセメントは、原位置で地盤を削孔撹拌し、削孔撹拌された対象土にセメント系材料からなる注入液を混入し、対象土と注入液を撹拌するソイルセメント撹拌工法を用いて構築される。
【０００３】
現場においてソイルセメントを形成する場合には、セメントミルクと対象土とが充分に撹拌されていないなどの理由により強度のばらつきが生じ易い。これに対して、従来、形成されたソイルセメントの注入液の混入率を正確に調べることが困難であり、確実にソイルセメントが所定の強度を発揮できるよう、設計基準強度を０．５〜３Ｎ／ｍｍ２程度とする、または、ソイルセメントの設計基準強度に対して割り増し係数（３倍程度）をかけて配合強度を算出し、この配合強度を確保するために必要なセメントミルクの量を地盤に供給することによりソイルセメントを形成していた。（非特許文献１参照）
【非特許文献１】“改訂版  建築物の改良地盤の設計及び品質管理指針  ―セメント系固化材を用いた深層・浅層混合処理工法―” 財団法人  日本建築センター、平成１４年１１月３０日、ｐ．４０９−４１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、現場においてソイルセメントを形成する場合、所要の設計基準強度を発現させるためには、その強度を室内配合試験で発現させるのに必要なセメントミルクの量に比べて過大な量のセメントミルクを対象土に混合しなければならない。このため、地中構造物を構築するために必要以上のコストがかかってしまう。特に、ソイルセメントを高強度にするような場合では、セメントミルクの混合量が非常に大きくなり、大幅なコスト高を招いてしまう。
【０００５】
これに対して、低コストでソイルセメントを形成するためには、割り増し係数を抑えることが有効であると考えられるが、このためには、ソイルセメントに混入されたセメントミルクの量を正確に把握する必要がある。また、原位置以外でセメントミルクと土とを混合してソイルセメントを形成する場合にも、ソイルセメントにおけるセメントミルクの混入率を算出するのは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで地中構造物を構築するため、ソイルセメントに混入されたセメント系材料からなる注入液の混入量を監視しながらソイルセメントを形成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のソイルセメントの構築方法は、  土と、セメント系材料からなる注入液とを混合撹拌してソイルセメントを構築する方法であって、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を、前記土に混合された注入液の累積体積と、前記注入液を混合する前の前記土の体積と、前記土に混合された注入液の密度と、前記注入液を混合する前の前記土の密度と、前記土に前記注入液を混合撹拌してなるソイルセメントの密度と、に基づき算出するステップと、前記算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のソイルセメントの構築方法は、土と、セメント系材料からなる注入液とを混合撹拌してソイルセメントを形成する方法であって、前記土に混合された注入液の密度をＤ１、前記土に混合された注入液の累積体積をＶ１、前記注入液を混合する前の前記土の密度をＤ２、前記注入液を混合する前の前記土の体積をＶ２、前記土に前記注入液を混合撹拌してなるソイルセメントの密度をＤ３、とした場合に、前記ソイルセメント中の注入液の混入率Ｘを、次式（１）により算出するステップと、前記算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備えることを特徴とする。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（１）
【０００９】
本発明のソイルセメントの構築方法は、地盤の一部を削孔撹拌し、削孔撹拌された対象土にセメント系材料からなる注入液を注入し、前記掘削孔に残る改良の対象となる対象土と前記注入液とを混合撹拌し、前記対象土と前記注入液の混合物の一部を排出することにより原位置にソイルセメントを形成する方法であって、前記ソイルセメントの改良区間のうち少なくとも一部の改良区間に注入された注入液の密度をＤ１、前記少なくとも改良区間に注入された注入液の累積体積又は、前記少なくとも一部の改良区間より排出された前記混合物の累計体積をＶ１、注入液を混入する前の前記少なくとも一部の改良区間の地盤の密度をＤ２、前記少なくとも一部の改良区間の体積をＶ２、注入液を混入した後の前記少なくとも一部の改良区間のソイルセメントの密度をＤ３とした場合に、前記少なくとも一部の改良区間における注入液の混入率Ｘを次式（２）により算出するステップと、前記算出した混入率が所定の値となるように注入液の供給量を調整するステップとを備えることを特徴とする。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（２）
【００１０】
上記のソイルセメントの構築方法において、前記少なくとも一部の改良区間は、当該少なくとも一部の改良区間の上方又は下方に位置するソイルセメントの形成が完了した第２の改良区間と部分的に重なり合うラップ部を備えており、前記少なくとも一部の改良区間から前記ラップ部を除いた部分の地盤の密度をβ１、前記少なくとも一部の改良区間から前記ラップ部を除いた部分の体積をＹ１、前記ラップ部の密度をβ２、前記ラップ部の体積をＹ２、前記少なくとも一部の改良区間の地盤の平均密度をβ３、前記少なくとも一部の改良区間の体積をＹ３とした場合に、β３を次式（３）により算出し、前記算出した少なくとも一部の改良区間の地盤の平均密度β３を前記少なくとも一部の改良区間の地盤の密度Ｄ２として用いてもよい。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｙ３  …（３）
【００１１】
上記のソイルセメントの構築方法において、前記少なくとも一部の改良区間は、当該少なくとも一部の改良区間の上方又は下方に位置するソイルセメントの形成が完了した第２の改良区間と部分的に重なり合うラップ部を備えており、前記少なくとも一部の改良区間から前記ラップ部を除いた部分の地盤の密度をβ１、前記少なくとも一部の改良区間から前記ラップ部を除いた部分の体積をＹ１、前記ラップ部の密度をβ２、前記ラップ部の体積をＹ２、前記少なくとも一部の改良区間の地盤の平均密度をβ３、前記少なくとも一部の改良区間の体積をＹ３とした場合に、β３を次式（３）により算出し、前記算出した少なくとも一部の改良区間の地盤の平均密度β３を前記少なくとも一部の改良区間の地盤の密度Ｄ２として用いてもよい。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（４）
【００１２】
また、上記のソイルセメントの構築方法において、前記改良区間を含む地盤はベントナイト注入液を注入し、撹拌することにより地盤改良が施されており、前記注入したベントナイト注入液の体積をＷ１、前記注入したベントナイト注入液の密度をα１、前記地盤改良の行われた部分の体積をＷ２、地盤改良前の改良区間の地盤の密度をα２、地盤改良後のベントナイト注入液の注入された地盤の体積をＷ３とした場合に、前記ベントナイト注入液の注入された地盤の平均密度α３を次式（５）で算出し、前記算出した地盤の平均密度α３を前記地質調査により得られた改良地盤の密度をβ１として用いてもよい。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（５）
また、前記ソイルセメントは高強度ソイルセメントであってもよい。前記少なくとも一部の改良区間におけるソイルセメントは高強度ソイルセメントであってもよい。
【００１３】
また、本発明は、上記のソイルセメントの構築方法により構築されたことを特徴とするソイルセメントを含むものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セメントミルクの混入量を監視しながら、ソイルセメントを作成することができるため、セメントミルクの量を削減することができ、地中構造物を構成するソイルセメントを低コストで所定の強度を有するソイルセメントとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のソイルセメントの構築方法の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ソイルセメントの構築方法により構築されたソイルセメント１３からなる地中構造物の構成を示す図である。同図に示すように、地中構造物は、ソイルセメント１３と、ソイルセメント１３に埋設された芯材１１とで構成される。地中構造物を構成するソイルセメント１３の支持層にあたる部分は高強度ソイルセメント１６からなり、その他の部分は普通強度のソイルセメントからなる。高強度ソイルセメント１６は、普通強度のソイルセメントに比べて土砂に対するセメント量の割合を増加させることにより形成され、４［Ｎ／ｍｍ２］以上の強度を有するソイルセメントである。ただし、一般的には高強度ソイルセメント１６の強度の上限は２０［Ｎ／ｍｍ２］程度である。後に詳述するように、本実施形態の地中構造物を構成するソイルセメント１３は、複数の改良区間に分割され、上方より下方に向かって、改良区間ごとに順次形成されたものである。
【００１６】
図１に示すように、芯材１１は、横方向に並べられた鉛直方向に延びる複数のＨ型鋼１２と、これら複数のＨ型鋼１２を軟弱層４にあたる部分で連結するように、Ｈ型鋼１２の両フランジ面に取り付けられた第１の鋼材１４と、Ｈ型鋼１２を支持層３にあたる部分で連結するように、Ｈ型鋼１２の両フランジ面に取り付けられた第２の鋼材１５とを備える。第１の鋼材１４は、水平方向に対して傾斜した状態でH型鋼１２に取付けられており、傾斜の向きが交互に反転することでトラス状の構成を呈している。このように第１の鋼材１４が傾斜して設けられることで、第１の鋼材１４が筋かいのように働き、軟弱層４内での地中構造物１０の水平方向の耐力が向上されている。
【００１７】
また、Ｈ型鋼１２のウェブの表面には、水平方向（紙面に垂直な方向）に延びるように凸部１８が形成されている。この凸部１８は、例えばアングル材をＨ型鋼１２のウェブの表面に水平に溶接することにより形成することができる。
【００１８】
建物の荷重は鉛直下向きに地中構造物１０の芯材１１のＨ型鋼１２に伝達される。この荷重により、表面に設けられた凸部１８と高強度ソイルセメント１６との間に支圧力が作用し、この支圧力により建物の鉛直荷重が高強度ソイルセメント１６に伝達される。高強度ソイルセメント１６は支持層３まで到達しているため、建物２の荷重は高強度ソイルセメント１６から支持層３に伝達される。これにより地中構造物１０は建物の鉛直荷重を支持することができる。
【００１９】
本実施形態のソイルセメントの構築方法は、改良区間２０に当たる地盤を削孔撹拌し、地盤を削孔撹拌することで形成された掘削孔にセメントミルクなどのセメント系材料からなる注入液を注入し、削孔撹拌された対象土と注入液を撹拌することによりソイルセメント１３を形成し、このソイルセメント１３における注入液の混入率Ｘを、後に詳述する算出方法により算出し、この算出した混入率Ｘが所定の値となるように注入液の供給量を調整することを特徴とする。
【００２０】
そこで、まず、注入液の混入量を算出する方法について説明する。図２は、本実施形態の注入液混入量の算出方法の原理を説明するための図である。以下の説明では、一の改良区間２０を構築する場合について説明する。同図に示すように、改良区間２０に注入される注入液の密度及び体積を夫々Ｄ１、Ｖ１、改良区間２０の地盤の密度及び体積を夫々Ｄ２、Ｖ２、排出される対象土と注入液の混合物の密度及び体積を夫々Ｄ３、Ｖ３とする。
【００２１】
改良区間２０に注入される注入液の密度Ｄ１は、注入液の調合に基づき求めることができる。
注入される注入液の体積Ｖ１は、注入時間と流量とを積算するなどの方法により求めることができる。
改良区間２０の地盤の密度Ｄ２は、ソイルセメント構造物を構築する前に実施される地盤調査から得ることができる。
改良区間２０の体積Ｖ２は、掘削機１１０の性能や施工計画に基づき決定される。
排出される対象土及び注入液の混合物の密度Ｄ３は、排出された混合物の質量及び体積などを測定することにより算出できる。
なお、排出される対象土及び注入液の混合物の密度Ｄ３は、改良区間２０内の対象土及び注入液を充分撹拌することにより、改良区間２０におけるソイルセメント１３の密度と等しくなる。
【００２２】
ここで、注入液も地盤も飽和度１００パーセントであるので、改良区間２０より供給された注入液の体積Ｖ１と、改良区間２０より排出された対象土及び注入液の混合物の体積Ｖ３は等しく、次式（６）が成立する。
Ｖ１＝Ｖ３  …（６）
【００２３】
また、改良区間２０における質量の収支を考えると、改良区間２０に注入された注入液の質量と、初期状態の改良区間２０の地盤の質量との和は、測定時の改良区間２０の地盤の質量と、外部に排出した対象土及び注入液の混合物の質量との和と等しい。掘削機１１０により対象土と注入液を充分撹拌することにより、改良区間２０内の地盤の密度は略均一になるので、次式（７）が導かれる。なお、注入液が地盤に浸透することの影響及び圧力によって注入液が脱水される影響は微小であるため、考慮に入れていない。
Ｄ１×Ｖ１＋Ｄ２×Ｖ２＝Ｄ１×Ｖ２×Ｘ＋Ｄ２×Ｖ２×（１−Ｘ）＋Ｄ３×Ｖ３
…（７）
【００２４】
式（６）及び式（７）により、次式（８）が導かれる。
Ｘ＝（Ｖ１／Ｖ２）×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（８）
【００２５】
式（８）を用いることにより、改良区間２０における注入液の混入率Ｘを算出することができる。なお、改良区間２０の体積が大きい場合には、掘削機１１０の体積の影響が小さいため、改良区間２０の体積を式（８）におけるＶ２として用いることができるが、改良区間２０の体積が小さいような場合には、改良区間２０の体積から掘削機１１０の体積を除いた値をＶ２とするとよい。
【００２６】
また、上述した注入液混入率の算出方法は、地中構造物１０を構築する際の施工性を高めるため、予め、ベントナイト注入液を地盤に注入することにより地盤の強度を調整する、所謂、緩め堀後の地盤にも適用することができる。このような場合には、改良区間２０の平均地盤密度α３を、式（８）における地盤の密度Ｄ２として用いればよい。
【００２７】
ここで、緩め堀後の平均地盤密度α３を求める方法について説明する。緩め掘によりベントナイト注入液と地盤とが充分に撹拌されていることを仮定すると、質量の釣合いより、次式（９）が成立する。なお、式中、注入したベントナイト注入液の体積をＷ１、ベントナイト注入液の密度をα１、緩め堀を行った部分の体積をＷ２、地質調査等により得られた改良区間２０の地盤の密度をα２、緩め堀後の地盤の体積をＷ３、緩め堀後の地盤の平均密度をα３とする。
α３×Ｗ３＝α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２  …（９）
【００２８】
また、体積の釣合いを考えると、次式（１０）が成立する。
Ｗ３＝Ｗ１＋Ｗ２  …（１０）
【００２９】
式（９）及び式（１０）により、緩め堀後の地盤の平均密度α３は、次式（１１）で算出される。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（１１）
また、緩め堀を行った部分の体積Ｗ２に対するベントナイト注入液の注入体積Ｗ１をｎ（ｎ＝Ｗ１／Ｗ２）とすると、式（１１）は次式（１２）のように表すことができる。
α３＝（ｎ×α１＋α２）／（ｎ＋１）  …（１２）
【００３０】
上記の式（１２）により算出されたα３を式（８）におけるＤ２に代入することにより、緩め掘りを行った地盤の場合も容易に注入液の混入率を算出することができる。
また、この注入液混入率の算出方法は、図３に示すように地中構造物１０を構成するソイルセメント１３を、上下方向に複数の改良区間２０に分割し、下方の改良区間２０より順次ソイルセメント１３を形成するような場合にも用いることができる。このような場合には、同図に示すように、上下方向に隣接する改良区間２０同士を重なり合うように設定し、下側の改良区間２０のソイルセメント１３を形成したのち、重なり合う部分（以下、ラップ部２１という）を含む上側の改良区間２０のソイルセメント１３を形成することにより、地中構造物１０を構成するソイルセメント１３を形成することができる。
【００３１】
ラップ部２１を含む改良区間２０における質量の釣合いを考えると次式（１３）が成立する。なお、式中、地質調査により得られた改良地盤の密度をβ１、未改良部２２（すなわち、改良区間２０からラップ部２１を除いた部分）の体積をＹ１、ラップ部２１の密度（すなわち、下側の改良区間２０の改良後の密度）をβ２、ラップ部２１の体積をＹ２、改良区間２０の地盤の平均密度をβ３、改良区間２０の体積をＹ３とする。
β３×Ｙ３＝β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２  …（１３）
【００３２】
また、体積の釣合いを考えると次式（１４）が導かれる。
Ｙ３＝Ｙ１＋Ｙ２  …（１４）
式（１３）及び式（１４）により、改良区間２０の平均密度β３は次式で算出することができる。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｙ３  …（１５）
【００３３】
上記の式（１５）により算出されたα３を式（８）におけるＤ２に代入することにより、複数の改良区間２０に分け、ラップ部２１を設ける構成とした場合にも、容易に注入液の混入率を算出することができる。なお、式（８）における改良部分の体積Ｖ２は式（１５）におけるＹ３と等しいため、式（１５）は次式（１６）のように表すことができる。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｖ２  …（１６）
【００３４】
上記の式（１５）又は式（１６）を用いることにより、ラップ部２１を設けて地中構造物１０を構築するような場合にも、本実施形態の注入液混入率の算出方法を用いることができる。
【００３５】
また、緩め堀を実施した後、上述のようにラップ部２１を設ける構成としてソイルセメントを形成する場合にも、本発明の注入液混入率の算出方法は用いることができる。このような場合には、式（１１）により算出したα３を、式（１５）におけるβ１に代入すればよい。
【００３６】
本実施形態のソイルセメントの構築方法は、上述した注入液混入率の算出方法により算出した注入液混入率が所定の値以上となるように、注入液の供給量を調整しながら地中構造物１０を構成するソイルセメント１３を形成するものである。以下、本実施形態の地中構造物１０の構築方法について、ソイルセメント１３は複数の改良区間２０に分割されており、上方より下方に向かって、各改良区間２０を構成するソイルセメント１３を順次形成する場合を一例として説明する。
【００３７】
図４は、本実施形態の地中構造物１０の構築方法に用いられる掘削機１１０の構成を示す図である。同図に示すように、掘削機１１０は、揚重機（不図示）により揚重されて用いられ、装置の下部に設けられた、油圧モータなどにより駆動される一対のカッタードラム１１１と、吸入口が一対のカッタードラム１１１の中央に設けられ、対象土とソイルセメントの混合物を掘削孔外に排出する排泥装置１１３と、吐出口が装置の側方に設けられ、掘削孔内に注入液である注入液を供給する注入液供給装置１１２と、注入液供給装置１１２の注入液供給量を制御するための管理装置１１７とを備える。なお、排泥装置１３としては、排泥ポンプやコンベア等の排泥可能な装置を用いることができる。
【００３８】
注入液供給装置１１２には、注入液の流量を測定する流量計１１４が取り付けられている。この流量計１１４は、注入液の流量及び注入時間に基づき、改良区間２０に注入された注入液の体積を測定することができる。また、流量計１１４は、管理装置１１７に電気的に接続されており、改良区間２０に注入された注入液の体積についての測定結果は管理装置１１７に入力される。
【００３９】
また、排泥装置１１３には、排出された対象土及び注入液の混合物の体積を測定する流量計１１５及び排出された混合物の質量を測定する質量計１１６が取り付けられている。排泥装置１１３も、管理装置１１７に電気的に接続されており、測定された混合物の体積及び質量は管理装置１１７に入力される。
【００４０】
管理装置１１７には、予め、地盤の削孔撹拌前に調合情報に基づき求められた注入液の密度Ｄ１、土質調査により得られた地盤の密度Ｄ２、及び設計により決められた改良区間２０の体積Ｖ２、並びに、設計により定められた地中構造物１０の改良区間２０にあたる部分において必要な注入液の設計混入率Ｘ０（改良区間２０におけるソイルセメント１３に必要な強度を発現させるべく、予め設計された最低限必要な混入率）が記録されている。
【００４１】
次に、掘削機１１０を用いて地中構造物１０を構築する方法について説明する。なお、以下の説明では、地中構造物１０を構成するソイルセメント１３を鉛直方向に複数の改良区間２０に分割し、順次、上方の改良区間２０より下方に向かって改良を実施する場合について説明する。
図５は、本実施形態の地中構造物１０の構築方法を説明するための図である。まず、図５（Ａ）に示すように、揚重機により掘削機１１０を揚重し、地中構造物１０の構築位置に掘削機１１０を設置し、カッタードラム１１１を回転させて、改良区間２０の下端にあたる深さまで地盤を削孔撹拌する。
【００４２】
次に、図５（Ｂ）に示すように、注入液供給装置１１２を起動させる。これにより、地盤を削孔撹拌することにより発生した対象土に注入液を供給する。
【００４３】
次に、図５（Ｃ）に示すように、カッタードラム１１１を回転させることにより、改良区間２０に残存する対象土と注入液とを混合撹拌し、さらに、排泥装置１１３を起動し、対象土と注入液の混合物の一部を排出する。これにより、原位置でソイルセメント１３を造成することができる。
【００４４】
次に、図５（Ｄ）に示すように、注入液供給装置１１２の流量計１１４により測定された注入液の注入量、排泥装置１１３により排出された対象土及び注入液の混合物の排出量、及び質量計１１６の測定された質量が管理装置１１７に入力される。管理装置１１７は、予め入力された注入液の密度Ｄ１、改良区間２０の地盤の密度Ｄ２、及び改良区間２０の体積Ｖ２と、測定された注入液の体積Ｖ１、対象土及び注入液の混合物の体積Ｖ３、及び混合物の密度Ｄ３に基づき式（８）により注入液の混入率Ｘを算出する。
【００４５】
算出された注入液の混入率Ｘが設計混入率Ｘ０未満の場合には、混入率Ｘが設計混入率Ｘ０に達するまで注入液の供給、対象土と注入液との撹拌、及び撹拌した対象土と注入液の混合物の排出を繰り返す。これにより、ソイルセメントにおける注入液の混入率Ｘを設計混入率Ｘ０となるように調整することができる。こうして、算出された注入液の混入率Ｘが設計混入率Ｘ０に達すると、管理装置１１７は、注入液供給装置１１２及び排泥装置１１３に停止する旨の信号を送る。
【００４６】
次に、図５（Ｅ）に示すように、揚重機により掘削機１１０を下方の改良区間２０へと移動し、下方の改良区間２０にあたる部分のソイルセメントを形成する。この時、改良区間２０にラップ部２１を設ける場合には、ラップ部２１を含めた改良区間２０を削孔撹拌する。そして、上述した工程と同様に、排泥装置１１３及び注入液供給装置１１２を起動させる。これにより、削孔撹拌された対象土と注入液の混合物の一部を外部に排出しながら、それと略同量の注入液を改良区間２０に供給する。
【００４７】
次に、図５（Ｆ）に示すように、上述した工程と同様に、式（８）により混入率Ｘを算出する。その際、ラップ部２１を考慮して、上述したように式（１５）により改良区間２０の地盤の平均密度β３を算出し、算出した地盤の平均密度β３を、式（８）における改良区間２０の地盤の密度Ｄ２として用いる。
【００４８】
算出された注入液の混入率Ｘが設計混入率Ｘ０に達すると、管理装置１１７は、注入液供給装置１１２及び排泥装置１１３に停止する旨の信号を送る。これにより、改良区間２０の注入液の混入率Ｘを設計混入率Ｘ０に管理することができる。
【００４９】
また、高強度ソイルセメント１６にあたる部分の改良区間２０のソイルセメントを形成する場合には、注入液の供給、対象土と注入液との撹拌、及び撹拌した対象土と注入液の混合物との排出を繰り返せばよい。このように繰り返すことにより、ソイルセメントの強度を高めていくことができ、高強度ソイルセメント１６を形成することができる。
上記の工程を繰り返すことにより地中構造物１０を構成するソイルセメント１３を構築することができる。
【００５０】
次に、上記のようにして形成されたソイルセメント１３が硬化する前に、図５（Ｇ）に示すように、ソイルセメント１３内に芯材１１を埋設する。なお、地中構造物１０内に埋設される芯材１１は、予め、地上において複数の凸部１８の設けられたＨ型鋼１２を第１の鋼材１４及び第２の鋼材１５により連結しておき、これをソイルセメント１３に挿入すればよい。
そして、図５（Ｈ）に示すように、ソイルセメント１３が硬化することにより、ソイルセメント１３からなる地中構造物１０が構築される。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態のソイルセメントの構築方法によれば、ソイルセメント１３を形成しながら、注入液の混入率を精度良く算出することができる。このため、調合設計において、設計基準強度に対して積算する割り増し係数を抑えることができ、注入液の量を削減することができるため、コストを削減することができる。特に、高強度ソイルセメントを構築する場合には、割り増し係数を抑えることにより、必要となる注入液を大量に削減することができるため、非常に有効である。
【００５２】
なお、本実施形態では、改良区間２０のソイルセメントを、改良区間２０の地盤を削孔撹拌し、削孔撹拌された掘削孔に注入液を供給し、削孔撹拌された対象土と注入液とを撹拌し、撹拌した対象土と注入液の混合物の一部を掘削孔から排出することにより構築した場合について説明したが、本発明の適用の対象となるのはこのような場合に限られず、対象土と注入液を撹拌することによりソイルセメントを形成する場合であれば用いることができる。
また、本実施形態では、上方の改良区間より下方に向かって、順次ソイルセメントを形成する構成としたが、これに限らず、先に、ソイルセメントを構築する下端まで削孔撹拌した後、下方の改良区間より上方に向かって、ソイルセメントを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態の構築方法により構築されたソイルセメントからなる地中構造物の構成を示す図である。
【図２】注入液混入量の算出方法の原理を説明するための図である。
【図３】上下の改良区間にラップ部を設けた場合を示す図である。
【図４】掘削機の構成を示す図である。
【図５】地中構造物の構築方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
３  支持層                              ４  軟弱層
１０  地中構造物                        １１  芯材
１２  Ｈ型鋼                            １３  ソイルセメント
１４  第１の鋼材                        １５  第２の鋼材
１６  高強度ソイルセメント              １８  凸部
２０  改良区間                          ２１  ラップ部
２２  未改良部
１１０  掘削機                          １１１  カッタードラム
１１２  注入液供給装置                  １１３  排泥装置
１１４、１１５  流量計                  １１６  質量計
１１７  管理装置
【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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