(57)【要約】【課題】ソイルセメントを形成する際に、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率を正確に把握する方法を提供する。【解決手段】ソイルセメント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の密度と、に基づき算出する。【選択図】図１
2008019553.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形成するにあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する方法であって、
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、に基づき算出することを特徴とする注入液混入率の算出方法。
【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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する方法であって、
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）により算出することを特徴とする注入液の算出方法。
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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する方法であって、
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、前記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）により算出することを特徴とする注入液混入率の算出方法。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（２）
【請求項４】
請求項３記載の注入液混入率の算出方法であって、
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注入液混入率の算出方法。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｙ３  …（３）
【請求項５】
請求項３記載の注入液混入率の算出方法であって、
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注入液混入率の算出方法。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（４）
【請求項６】
請求項４記載の注入液混入率の算出方法であって、
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注入液混入率の算出方法。
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記載の注入液混入率の算出方法。
【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何れかに記載の注入液混入率の算出方法。
【請求項９】
ソイルセメント構造物を構成するソイルセメントを形成する際のセメント系材料からなる注入液の混入率の管理方法であって、
請求項１から８何れかに記載の注入液混入率の算出方法により算出されたソイルセメントにおける注入液混入率が、所定の値となるように管理することを特徴とする注入液混入率の管理方法。
【請求項１０】
ソイルセメントの構築方法であって、
前記ソイルセメント構造物を構成するソイルセメントの少なくとも一部を、
請求項１から８何れかに記載の注入液混入率の算出方法により算出された前記注入液の混入率が所定の値となるように注入液の混入量を調整して構築したことを特徴とするソイルセメントの構築方法。
【請求項１１】
請求項１０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。
【請求項１２】
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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する装置であって、
前記土に混合された注入液の累積体積を測定する手段と、
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測定する手段と、
予め、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土の密度と、が入力された管理手段とを備え、
前記管理手段は、
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どの密度と、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、に基づき算出することを特徴とする注入液混入率の算出装置。
【請求項１３】
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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する手段であって、
前記土に混合された注入液の累積体積を測定する手段と、
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を測定する手段と、
予め、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土の密度と、が入力された管理手段とを備え、
前記管理手段は、
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（６）により算出することを特徴とする注入液の算出方法。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（６）
【請求項１４】
地盤の一部を削孔撹拌し、前記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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する装置であって、
前記対象土に混合された注入液の累積体積又は、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より排出された前記混合物の累計体積を測定する手段と、
前記対象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測定する手段と、
予め、前記注入液を混合する前の前記対象土の体積と、前記対象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対象土の密度と、が入力された管理手段とを備え、
前記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、前記少なくとも一部の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、前記一部の少なくとも改良区間の体積を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（７）により算出することを特徴とする注入液混入率の算出装置。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（７）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソイルセメント壁などのソイルセメントからなる構造物を構築する際に、ソイルセメントに含まれる注入液の混入量を算出する方法及び装置に関する。また、本発明は、この方法により算出した注入液の混入量を用いて、ソイルセメントにおける注入液の混入量を管理する方法に関する。
【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、ソイルセメントを形成する際に、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率を正確に把握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】
本発明の注入液混入率の算出方法は、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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する方法であって、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、に基づき算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の注入液の混入率の算出方法は、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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する方法であって、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）により算出することを特徴とする。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（１）
【０００９】
また、本発明の注入液の混入率の算出方法は、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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する方法であって、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、前記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）により算出することを特徴とする。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（２）
【００１０】
上記の注入液の混入率の算出方法において、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】
また、上記の注入液の混入率の算出方法において、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として用いてもよい。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（４）
【００１２】
また、上記の注入液の混入率の算出方法において、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。また、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、本発明の注入液混入率の管理方法は、ソイルセメント構造物を構成するソイルセメントを形成する際の注入液の混入率の管理方法であって、上記の注入液混入率の算出方法により算出されたソイルセメントにおける注入液混入率が、所定の値となるように管理することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のソイルセメント構造物の構築方法は、前記ソイルセメント構造物を構成するソイルセメントの少なくとも一部を、上記の注入液混入率の算出方法により算出された前記注入液の混入率が所定の値となるように注入液の混入量を調整して構築したことを特徴とする。
また、本発明のソイルセメントは、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。
【００１５】
また、本発明の注入液の混入率の算出装置は、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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する装置であって、前記土に混合された注入液の累積体積を測定する手段と、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測定する手段と、予め、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土の密度と、が入力された管理手段とを備え、前記管理手段は、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どの密度と、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、に基づき算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の注入液の混入率の算出装置は、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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する手段であって、前記土に混合された注入液の累積体積を測定する手段と、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を測定する手段と、予め、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土の密度と、が入力された管理手段とを備え、前記管理手段は、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（６）により算出することを特徴とする。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（６）
【００１７】
また、本発明の注入液の混入率の算出装置は、地盤の一部を削孔撹拌し、前記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にあたり、前記ソイルセメント中の注入液の混入率を算出する装置であって、前記対象土に混合された注入液の累積体積又は、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より排出された前記混合物の累計体積を測定する手段と、前記対象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測定する手段と、予め、前記注入液を混合する前の前記対象土の体積と、前記対象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対象土の密度と、が入力された管理手段とを備え、前記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、前記少なくとも一部の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、前記一部の少なくとも改良区間の体積を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（７）により算出することを特徴とする。
Ｘ＝Ｖ１／Ｖ２×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（７）
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、形成されたソイルセメントに混入された注入液の割合を正確に算出することができ、割り増し係数を低く抑えても確実に所要の強度を確保することができる。このため、注入液の量を削減することができ、低コストで所要の強度を有するソイルセメントを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の注入液混入率の算出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。なお、以下の説明では、地中構造物を構成するソイルセメントを上下方向に複数の改良区間に分割し、各改良区間のソイルセメントを順次構築していく場合について説明する。また、本実施形態では、掘削機により改良区間に当たる部分の地盤を削孔撹拌し、削孔撹拌された対象土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供給しながら、対象土と注入液の混合物を外部に排出し、対象土と注入液を撹拌する方法によりソイルセメントを形成する場合について説明するが、これに限らず、土と注入液を混入してソイルセメントを形成する工法であれば適用することができる。
【００２０】
図１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。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。
【００２２】
改良区間２０の体積Ｖ２は、掘削機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の混合物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の密度と等しくなる。
【００２３】
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（８）が成立する。
Ｖ１＝Ｖ３  …（８）
【００２４】
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（９）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
…（９）
【００２５】
式（８）及び式（９）により、次式（１０）が導かれる。
Ｘ＝（Ｖ１／Ｖ２）×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２）  …（１０）
【００２６】
式（１０）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１０の体積の影響が小さいため、改良区間２０の体積を式（１０）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１０の体積を除いた値をＶ２とするとよい。
【００２７】
本実施形態の注入液混入率の管理方法は、上述した方法により算出した注入液混入率を用いて管理を行うものである。以下、本実施形態の注入液混入率の管理方法について、ソイルセメント構造物の一部を構成するソイルセメントの注入液混入率を管理する場合を例として説明する。
【００２８】
図２は、本実施形態の注入液混入率の算出方法を用いて、注入液の混入率を管理する機能を備えた掘削機の構成を示す図である。同図に示すように、掘削機１０は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１１と、吸入口が一対のカッタードラム１１の中央に設けられ、対象土と注入液の混合物を掘削孔外に排出する排泥装置１３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１２と、注入液供給装置１２の注入液供給量を制御する管理装置１７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。
【００２９】
注入液供給装置１２には、注入液の流量を測定する流量計１４が取り付けられている。この流量計１４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１４は、管理装置１７に電気的に接続されており、測定された改良区間２０に注入された注入液の体積は管理装置１７に入力される。
【００３０】
また、排泥装置１３には、排出された対象土と注入液の混合物の体積を測定する流量計１５及び排出された混合物の質量を測定する質量計１６が取り付けられている。排泥装置１３も、管理装置１７に電気的に接続されており、測定された対象土及び注入液の混合物の体積及び質量は管理装置１７に入力される。
【００３１】
管理装置１７には地盤の削孔撹拌前に、予め、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、予め、設計により定められたソイルセメント構造物の改良区間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２３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
【００３２】
掘削機１０は、カッタードラム１１を回転させることにより改良区間２０の地盤を削孔撹拌する。改良区間２０の地盤を削孔撹拌したのち、注入液供給装置１２より注入液を供給しながら、排泥装置１３により対象土と注入液の混合物の一部を外部に排出する。そして、掘削機１０は所定の量の注入液を注入したのち、注入液供給装置１２及び排泥装置１３を停止させる。
注入液供給装置１２及び排泥装置１３の停止後、掘削機１０は、カッタードラム１１を回転させる。これにより、改良区間２０内の対象土と注入液とを均等に混合撹拌することができる。
【００３３】
充分に撹拌した後、掘削機１０は、再度、注入液供給装置１２及び排泥装置１３を起動させる。そして、排泥装置１３より、ソイルセメントの混入率を測定するために必要な所定量の対象土と注入液との混合物が排出されたのち、注入液供給装置１２及び排泥装置１３を停止させる。この時、流量計１５及び質量計１６により測定された排出された混合物の体積及び質量は管理装置１７に入力される。管理装置１７は、この体積及び質量に基づき密度を算出し、排出された対象土及び注入液の混合物の密度Ｄ３とする。また、管理装置１７には、流量計１４により測定されたこれまで改良区間２０に注入された注入液の体積が入力される。管理装置１７は、流量計１４より入力された注入液の体積を注入された注入液の体積Ｖ１とする。
【００３４】
次に、管理装置１７は、予め入力された注入液の密度Ｄ１、改良区間の地盤の密度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、及びこの混合物の密度Ｄ３に基づき式（１０）により注入液の混入率Ｘを算出する。
算出された注入液の混入率Ｘが、設計混入率Ｘ０以下の場合には、注入液供給装置１２及び排泥装置１３に注入液の供給及び対象土と注入液との混合物の排出を行う旨の信号を送る。そして、適宜な量の注入液を供給し、対象土と充分に撹拌したのち、再び注入液の混入率Ｘを算出する。このように、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を形成することができる。なお、高強度ソイルセメントは、４［Ｎ／ｍｍ２］以上の強度を有するソイルセメントであり、一般的な強度の上限は２０［Ｎ／ｍｍ２］程度である。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１７は、注入液供給装置１２及び排泥装置１３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。
【００３５】
なお、本発明の注入液混入率の管理方法は、ソイルセメント構造物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、改良区間の平均地盤密度α３を、式（１０）における地盤の密度Ｄ２として用いればよい。
【００３６】
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（１１）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  …（１１）
【００３７】
また、体積の釣合いを考えると、次式（１２）が成立する。
Ｗ３＝Ｗ１＋Ｗ２  …（１２）
【００３８】
式（１１）及び式（１２）により、緩め堀後の地盤の平均密度α３は、次式（１３）で算出される。
α３＝（α１×Ｗ１＋α２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）  …（１３）
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の比をｎ（ｎ＝Ｗ１／Ｗ２）とすると、式（１３）は次式（１４）のように書き換えることができる。
α３＝（ｎ×α１＋α２）／（ｎ＋１）  …（１４）
【００３９】
上記の式（１４）により算出されたα３を式（１０）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、本発明の注入液混入率の算出方法は、図３に示すようにソイルセメント壁を、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のソイルセメントを形成したのち、重なり合う部分２１（以下、ラップ部という）を含む上側の改良区間２０のソイルセメントを形成することにより、ソイルセメント構造物を構成するソイルセメントを形成することができる。
【００４０】
このような方法により、ソイルセメント構造物を形成するような場合には、質量の釣合いを考えると次式（１５）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、未改良部分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  …（１５）
【００４１】
また、体積の釣合いを考えると次式（１６）が導かれる。
Ｙ３＝Ｙ１＋Ｙ２  …（１６）
式（１５）及び式（１６）により、改良区間２０の平均密度β３は次式（１７）で算出することができる。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｙ３  …（１７）
【００４２】
上記の式（１７）により算出されたα３を式（１０）におけるＤ２に代入することにより、複数の改良区間に分け、ラップ部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（１０）における改良部分の体積Ｖ２は式（１７）におけるＹ３と等しいため、式（１７）は次式（１８）のように表すことができる。
β３＝（β１×Ｙ１＋β２×Ｙ２）／Ｖ２  …（１８）
【００４３】
上記の式（１７）又は式（１８）を用いることにより、ラップ部を設けてソイルセメント構造物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。
【００４４】
また、ことにより施工性を向上するため、地盤にベントナイト注入液などを供給し、撹拌する、いわゆる、緩め堀を実施した後、上述のようにラップ部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（１３）により算出したα３を、式（１７）におけるβ１に代入すればよい。
【００４５】
本実施形態の注入液混入率の管理方法によれば、ソイルセメントを形成しながら、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。
【００４６】
なお、本実施形態では、注入液供給装置１２及び排泥装置１３に流量計１４、１５を設ける構成としたが、式（８）に示すように、注入された注入液の体積Ｖ１と、排出される対象土の体積Ｖ３とは等しいため、何れか一方にのみ設ける構成としてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、掘削機１０の排泥装置１３に流量計１５を取り付けて、排出した対象土の体積を算出することとしたが、これに限らず、タンクなどの容器に受けて体積を測定するなど、適宜な方法により体積を算出すればよい。
【００４８】
また、本実施形態では、排泥装置１３に流量計１５及び質量計１６を設け、測定された対象土の体積及び質量に基づき密度を算出する構成としたが、これに限らず、密度計などを用いてもよく、要するに、密度を算出することができればよい。
【００４９】
なお、本実施形態では、改良区間のソイルセメントを、改良区間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、地盤を削孔撹拌することにより発生した対象土と注入液とを混合撹拌し、混合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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】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。
【図２】管理装置を備えた掘削機の構成を示す図である。
【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。
【符号の説明】
【００５１】
１０  掘削機                            １１  カッタードラム
１２  注入液供給装置                    １３  排泥装置
１４、１５  流量計                      １６  質量計
１７  管理装置                          １８  タイマー
２０  改良区間                          ２１  ラップ部
２２  未改良部                          ２３  ソイルセメント
【図１】
2008019553.tif 000003
【図２】
2008019553.tif 000004
【図３】
2008019553.tif 000005