(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
深層混合処理工法における改良対象土に対する固化材の配合仕様を決定する方法であって、
前記固化材を複数の配合水準で前記改良対象土に混合して撹拌した未固化の混合土に対して、ベーンせん断試験を行ってベーンせん断値を求めると共に、液性限界試験の項目中の液性落下回数を求める工程と、
前記ベーンせん断値と前記液性落下回数との相関関係に基づいて前記固化材の目標配合仕様を決定する工程とを備え、
前記決定する工程は、前記ベーンせん断値と前記液性落下回数とのそれぞれを、縦軸と横軸とのそれぞれにとってプロットした際に定義される指定相関曲線における急曲点に相当する前記固化材の配合仕様を前記固化材の目標配合仕様として決定する工程であることを特徴とする固化材の配合仕様決定方法。
【請求項２】
前記複数の配合水準は、前記改良対象土の単位体積当たりの前記固化材の添加量が一定であって、水固化材比が異なるものであることを特徴とする請求項１に記載の固化材の配合仕様決定方法。
【請求項３】
前記複数の配合水準は、水固化材比が一定であって、前記改良対象土の単位体積当たりの前記固化材の添加量が異なるものであることを特徴とする請求項１に記載の固化材の配合仕様決定方法。
【請求項４】
固化した前記混合土の目標強度に基づいて求めた前記固化材の配合仕様に相当する前記液性落下回数である第１指定液性落下回数Ｎ０を決定する工程と、
前記第１指定液性落下回数Ｎ０が前記急曲点に相当する液性落下回数である第２指定液性落下回数Ｎ１以下の場合、目標強度に基づいて求めた前記固化材の配合仕様を前記固化材の目標配合仕様として決定し、前記第１指定液性落下回数Ｎ０が前記第２指定液性落下回数Ｎ１を超える場合、前記急曲点に相当する前記固化材の配合仕様を前記固化材の目標配合仕様として決定する工程とを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の固化材の配合仕様決定方法。
【請求項５】
固化した前記混合土に対して一軸圧縮試験を行って、一軸圧縮強度を求める工程と、
複数の前記液性落下回数の区間において、前記ベーンせん断値の減少割合に対する前記一軸圧縮強度の減少割合が最も少ない区間を求める工程と、
前記求めた区間における前記液性落下回数の最小値に基づいて前記固化材の目標配合仕様を補正する工程と備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の固化材の配合仕様決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深層混合処理工法におけるセメント系固化材スラリーの配合仕様を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
深層混合処理工法は、攪拌翼を土中に貫入させながら、スラリー状の固化材などを土に混合して攪拌し、固結した円柱状パイルを土中に形成することにより、軟弱地盤の支持力等を増加させる工法である。深層混合処理工法において、改良対象土が高塑性である場合や、粘性やせん断強さが大きいなどの場合、撹拌翼に土が付着して撹拌翼が土と一体となって回転する共回り現象が発生し、固化材が土に良好に混合されず、所望の支持力を得られないことがある。
【０００３】
共回り現象を発生させないために、例えば特許文献１には、共回り防止翼を備えた深層混合処理機が開示されている。しかし、共回り現象は地中で発生するので、施工中に実際に共回り現象が発生しているか否かは、地上の管理者は知りえない。
【０００４】
そこで、例えば特許文献２には、回転ロッドの回転数に対する共回り防止翼の相対回転数を検出するカウントセンサを設け、共回り防止翼の相対回転数と回転ロッドの回転数を比較することによって、施工中に共回り現象の発生を検知できるようにした攪拌・混合装置が開示されている。
【０００５】
しかし、上記の撹拌・混合装置を使用しても、共回り現象の発生自体を防止することはできない。よって、固化材の配合仕様の決定段階から、固化材混合直後の混合土の性状が共回り現象が発生しないようなものとなるように、水固化材比Ｗ／Ｃを設定し、混合土のコンシステンシーを調整する対策を行うことが考えられる。
【０００６】
例えば特許文献３には、配合仕様の決定段階で固化材混合直後の混合土のコンシステンシーを調整することが開示されている。これは、いわゆるトレンチャー工法において、混合撹拌後に転圧が不要となる性状とするために、改良目標強度を満足する前提で水固化材比Ｗ／Ｃを調整し、コンシステンシー指数Ｉｃを望ましくは０以下としている。
【０００７】
コンシステンシー指数Ｉｃが０以下ということは、自然含水比Ｗｎが液性限界ＷＬより大きいことを意味し、固化材混合直後の混合土の含水比が液性限界ＷＬを上回ることになる。これにより、混合土の性状は流動性を呈し、転圧を行わなくても混合土内に空隙が残存せず、混合斑の少ない固化処理土層を造成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−１５３０１３号公報
【特許文献２】特開２０００−１４４７０３号公報
【特許文献３】特開２００３−２３９２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献３には、コンシステンシー指数Ｉｃを０より小さくすることによって混合抵抗が小さくなる旨が記載されているが、このようにすれば混合土は著しい流動性を呈するので、混合土は撹拌翼に付着し難くなり、深層混合処理工法における共回り現象の発生の解消を図ることができると推察される。
【００１０】
深層混合処理工法では、通常、固化材スラリーの水固化材比Ｗ／Ｃを０．８〜１．２程度に設定する場合が多い（陸上工事における深層混合処理工法設計・施工マニュアル  改訂版  財団法人土木研究センター 平成１６年３月、６０頁参照）。しかし、これに加えて固化材混合直後の混合土のコンシステンシー指数Ｉｃが０以下となる条件を付加すると、固化材混合直後の混合土の含水比Ｗｎが液性限界ＷＬを上回るものとするためには、特に高塑性の粘性土では水を多量に加えることになる。
【００１１】
しかし、水分を加えると目標強度を満足するために固化材の使用量を増加させる必要があるので、コストが増加する。また、施工現場においては、地盤中に注入するスラリーの量が増加するから施工中に発生する排泥量が増加し、この増加する排泥を処分する必要が生じる。さらに地盤中に注入するスラリーの量が多くなるので、施工時に排泥が増加し施工機械足場が軟弱化し易くなり、施工機械の安定性が低下するおそれもある。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、固化材の使用量を大きく増加させることなく、共回り現象の発生を高い確率で防止することが可能な固化材の配合仕様を決定することが可能な固化材の配合仕様決定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の固化材の配合仕様決定方法は、深層混合処理工法における改良対象土に対する固化材の配合仕様を決定する方法であって、前記固化材を複数の配合水準で前記改良対象土に混合して撹拌した未固化の混合土に対して、ベーンせん断試験を行ってベーンせん断値を求めると共に、液性限界試験の項目中の液性落下回数を求める工程と、前記ベーンせん断値と前記液性落下回数との相関関係に基づいて前記固化材の目標配合仕様を決定する工程とを備え、前記決定する工程は、前記ベーンせん断値と前記液性落下回数とを、縦軸と横軸とにとってプロットした際に定義される指定相関曲線における急曲点に相当する前記固化材の配合仕様を前記固化材の目標配合仕様として決定する工程であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の固化材の配合仕様決定方法は、後述するように、ベーンせん断値と液性落下回数との相関関係に基づいて、未固化の混合土のベーンせん断値とコンシステンシーの両方を考慮しながら共回りが発生しないような、固化材の目標配合仕様を決定する。これにより、共回り現象が発生しない限界における固化材の配合仕様を、ベーンせん断値だけで判断する場合と比較して高精度で共回り現象が発生する限界の配合仕様を定めることが可能となる。これにより、必要以上の固化材の添加を抑制することができ、コストの削減などを図ることが可能となり、経済的となる。
【００１７】
本発明の固化材の配合仕様決定方法において、例えば、前記複数の配合水準は、前記改良対象土の単位体積当たりの前記固化材の添加量が一定であって、水固化材比が異なるものであればよい。
【００１８】
また、本発明の固化材の配合仕様決定方法において、例えば、前記複数の配合水準は、水固化材比が一定であって、前記改良対象土の単位体積当たりの前記固化材の添加量が異なるものであってもよい。なお、配合仕様は、前記改良対象土の単位体積当たりの固化材の添加量、および水固化材比で表される。
【００１９】
さらに、本発明の固化材の配合仕様決定方法において、固化した前記混合土の目標強度に基づいて求めた前記固化材の配合仕様に相当する前記液性落下回数である第１指定液性落下回数Ｎ０を決定する工程と、前記第１指定液性落下回数Ｎ０が前記急曲点に相当する液性落下回数である第２指定液性落下回数Ｎ１以下の場合、目標強度に基づいて求めた前記固化材の配合仕様を前記固化材の目標配合仕様として決定し、前記第１指定液性落下回数Ｎ０が前記第２指定液性落下回数Ｎ１を超える場合、前記急曲点に相当する前記固化材の配合仕様を前記固化材の目標配合仕様として決定する工程とを備えることが好ましい。
【００２０】
この場合、固化した混合土が目標強度を有すると共に、共回り現象が発生する可能性が低い固化材の目標配合仕様となるように固化材を追加することなどが可能となる。
【００２１】
また、本発明の固化材の配合仕様決定方法において、固化した前記混合土に対して一軸圧縮試験を行って、一軸圧縮強度を求める工程と、複数の前記液性落下回数の区間において、前記ベーンせん断値の減少に対する前記一軸圧縮強度の減少が最も少ない区間を求める工程と、前記求めた区間における前記液性落下回数の最小値に基いて前記固化材の目標配合仕様を補正する工程と備えることが好ましい。
【００２２】
この場合、固化した混合土が一軸圧縮強度を満足させると同時に、共回り現象が発生する可能性を大きく減少させる固化材の目標配合仕様を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１におけるベーンせん断値と液性落下回数との関係を示すグラフ。
【図２】実施例２におけるベーンせん断値と液性落下回数との関係を示すグラフ。
【図３】実施例３における一軸圧縮強度と固化材の添加量との関係を示すグラフ。
【図４】実施例３におけるベーンせん断値と液性落下回数との関係を示すグラフであり、一軸圧縮強度ｑｕが５００ｋＮ／ｍ2である場合を示す。
【図５】実施例３におけるベーンせん断値と液性落下回数との関係を示すグラフであり、一軸圧縮強度ｑｕが４００ｋＮ／ｍ2である場合を示す。
【図６】実施例４におけるベーンせん断値および一軸圧縮強度と液性落下回数との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本願発明者は、深層混合処理工法を用いた多数の施工現場において、共回り現象の発生の有無を試験、調査した。この試験、調査は、固化材の配合仕様と施工中の共回り現象の発生の関連性、および共回り現象が発生した混合土の性状を確認する試験などを含むものである。
【００２５】
本願発明者は、当初、前記の試験、調査を通じて、固化材混合直後の未固化の混合土の施工時における共回り現象の有無に関する判定指標としてベーンせん断値τを採用することを考えた。これは、ベーンせん断試験器を用い、混合土のせん断強さを指標とする方法である。ベーンせん断試験は、十字型の羽根（ベーン）をつけたロッドを地中に押し込んで回転させ、羽根によって形成される円筒形のせん断面に沿うせん断抵抗（粘着力）を回転抵抗から求める試験であり、室内配合試験中に未固化土に対して実施できること、試験結果が試験実施直後に直ちに判明すること、現場の共回り現象との関連性が大きいと考えられることなどの多くの利点を有するからである。
【００２６】
そして、ベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2を超えると共回り現象が発生する可能性が大きく、ベーンせん断値τが５〜６ｋＮ／ｍ2である場合には共回り現象が発生する可能性が少なからずあることを見出した。
【００２７】
なお、本発明の実施形態におけるベーンせん断値τを求めるベーンせん断試験は、２０１２年に改正された地盤工学会基準ＪＧＳ１４１１−２０１２「原位置ベーンせん断試験」に基づき、この試験を室内において「安定処理土の締固めをしない供試体作成」「安定処理土の突固めによる供試体作成方法（ＪＧＳ０８１１−２００９）に基づく「５．３．３．供試体作製器具および養生器具（１）混合器具に例示されているような機能を有する電動ミキサーに付属するステンレスボールに試料土を計量し、この中に固化材を指定添加量配合となるよう計量〜添加〜混合撹拌したまだ固まらない固化材混合土に対し、「原位置ベーンせん断試験」に用いる小型ベーンせん断試験機を用いて実施した試験をいう。
【００２８】
しかしながら、前記ベーンせん断試験により共回り現象が発生する可能性がある場合、これを抑制するために、固化材スラリーの増量、水固化材比の増加、先行削孔して水を吐出させる施工法の採用、固化材への減粘材の混入など、固化材混合直後の混合土の粘性を低減させる必要がある。そして、これらは全て高コストとなる要因であり、経済的からは好ましいものではない。
【００２９】
さらに、実際の施工現場では、固化材混合直後の混合土のベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2を超えても共回り現象が発生しない場合もあれば、ベーンせん断値τが５ｋＮ／ｍ2未満であっても共回り現象が発生する場合があった。
【００３０】
そこで、本願発明者は、配合仕様の決定段階で施工現場での共回り現象の有無をより確実に推定することができるように、混合土の力学的特性に関するベーンせん断値τだけで判定するのではなく、固化材混合直後の混合土の物理的特性に関する指標であるコンシステンシーも判定指標に追加することを想到した。
【００３１】
そして、このために、ＪＩＳ  Ａ  １２０５：２００９「土の液性限界・塑性限界試験方法」に規定されている液性限界試験の項目中の液性落下回数Ｎを求める液性落下回数試験を採用した。これは、固化材混合直後の混合土をへらを用いて黄銅皿に最大厚さが約１ｃｍとなるように入れて形を整え、黄銅皿の直径に沿って溝を切り、これを落下試験器に取り付け１秒に２回の割合で黄銅皿を持ち上げては落とし、黄銅皿の溝切り部分の底部の混合土が１．５ｃｍ合流する落下回数を液性落下回数Ｎとして求めるものである。この液性落下回数試験を、ベーンせん断試験と併せて行い、ベーンせん断値τと液性落下回数Ｎとの相関関係に基づいて共回り現象の有無を判定する指標を見出した。
【００３２】
なお、本発明において、液性限界試験は、上述したものに限定されない。例えば、地盤工学会基準ＪＧＳ  ０１４２−２００９「フォールコーンを用いた土の液性限界試験方法」を準用し、フォールコーンの貫入量を混合土の液性落下回数Ｎに相当する値として対応付けて用いてもよい。その他、上記ＪＩＳおよびＪＧＳに規定されている液性限界試験に類似した試験などを用いて、上述の液性落下回数Ｎまたはこれに準じたものを求めてもよい。
【００３３】
以下、この新規な判定指標に関して実施例を挙げて説明する。
【００３４】
実施例１においては、改良対象土として、粘性土であり、湿潤密度ρtが１．６５ｇ／ｃｍ3、含水比Ｗｎが６２．７％であるものを用いた。固化材はセメント系固化材ジオセット２００（太平洋セメント株式会社製）をスラリー状として用い、水固化材比Ｗ／Ｃを０．８，０．９，１．０，１．２，１．５，２．０，２．５の７種類、固化材の添加量は３２０ｋｇ／ｍ3とした。これら７種類の水固化材比Ｗ／Ｃの配合試料土においてベーンせん断試験と液性落下回数試験を行った。結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
図１には、縦軸にベーンせん断値τを横軸にとり、液性落下回数Ｎをそれぞれとって、複数の実験結果のそれぞれを表わすプロットが示されている。各プロットの横の数字は水固化材比Ｗ／Ｃを表わしている。図１には、Ｎ−τ平面において、複数の実験結果を表わす複数のプロットに基づいて近似曲線として定義される指定相関曲線が実線で示されている。Ｎは正の整数であるが、Ｎを連続変数とみなした場合に、指定相関曲線が凹関数として定義される定義域を有し、当該定義域においてＮによる２次微分可能な曲線として定義されることが好ましい。凹関数ｆ（ｘ）は、その定義域における任意のｘ＝ｘ１およびｘ＝ｘ２（≠ｘ１）について、不等式ｆ（（１−α）ｘ１＋αｘ２）≧（１−α）ｆ（ｘ１）＋αｆ（ｘ２）（０≦α≦１）で表わされる関係が成り立つ関数を意味する。
【００３７】
指定相関曲線は、例えば、当該複数のプロットに基づく２次以上の多項式近似曲線、指数近似曲線、対数近似曲線および累乗近似曲線、ならびにこれらの任意の組み合わせ（重み付け和）として定義される。例えば、多項式近似曲線ｆ１および指数近似曲線ｆ２の重み付け和は、重み係数γ（０＜γ＜１）を用いて、γｆ１＋（１−γ）ｆ２と表現される。指定相関曲線の一部または全部が、当該複数のプロットのそれぞれを制御点とする、ベジエ曲線またはＢ−スプライン曲線のような補間曲線により定義されていてもよい。
【００３８】
図１のグラフから、ベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2に対応する液性落下回数Ｎは３３回程度であること、ベーンせん断値τが５ｋＮ／ｍ2に対応する液性落下回数Ｎは２８回程度であること、および、固化材混合直後の混合土の含水比Ｗｎが液性限界ＷＬ（Ｗｎ＝ＷＬ）となる液性落下回数ＮＬである２５回に相当するベーンせん断値τは４．２ｋＮ／ｍ2程度であることが分かった。
【００３９】
これより、共回り現象の発生の防止を図る目的に限定すると、ベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2に対応する液性落下回数Ｎは３３回程度であることから考えて、少なくとも固化材混合直後の混合土の液性落下回数Ｎを液性限界に相当する２５回（または水固化材比Ｗ／Ｃを液性限界に相当する１．２〜１．５（１．３程度））までにする必要はないと考えられる。
【００４０】
そして、本願発明者は、図１のグラフにおける指定相関曲線において、両側の直線に近い部分よりも曲率が大きな大曲率部Ｑが存在することに注目した。
【００４１】
なお、曲率が大きな大曲率部Ｑとは、他の箇所と比較して大きな曲率を有する部分がある程度の長さ以上だけ連続する部分を意味する。そして、大曲率部Ｑには、代表点（以下、急曲点という）Ｐが存在する。この急曲点Ｐは、例えば、大曲率部Ｑの長さの中間点、または大曲率部Ｑの両外側に位置する曲線の大曲率部Ｑの両端における接線の交点とすればよい。また、指定相関曲線が最大曲率を示す点が急曲点Ｐとして定義されていてもよい。指定相関曲線が連続変数Ｎ（前記のように実際にはＮは正の整数である。）を主変数とする従変数（関数）τ＝ｆ（Ｎ）により定義された場合、Ｎ＝ａにおける曲率κは関係式（０１）により表わされる。
【００４２】
κ＝（ｄ2ｆ／ｄＮ2）｜Ｎ＝ａ／｛１＋（ｄｆ／ｄＮ）2｜Ｎ＝ａ｝3/2  ‥（０１）。
【００４３】
図１に戻って、急曲点Ｐは第２指定液性落下回数Ｎ１が３５回付近である位置に存在し、この第２指定液性落下回数Ｎ１の値はベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2に対応する液性落下回数Ｎに相当する３３回よりも少し大きな値である。これは、上述したように、ベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2以上であれば共回り現象が発生する可能性が高いので、急曲点Ｐに着目することにより、共回り現象の発生の有無を推定するための判定指標となり得ると本願発明者は推察した。
【００４４】
そこで、急曲点Ｐに相当する液性落下回数Ｎが３５回に相当する水固化材比Ｗ／Ｃを、液性落下回数Ｎが３５回の上下に近接する液性落下回数Ｎが３０回（水固化材比Ｗ／Ｃは１．２）および３７回（水固化材比Ｗ／Ｃは１．０）を参照して、比例配分して、以下の式のように求めた。このように求めた水固化材比Ｗ／Ｃは本発明の固化材の目標配合仕様に相当する。
【００４５】
Ｗ／Ｃ＝１．０＋（１．２−１．０）×（３７−３５）／（３７−３０）＝１．１‥（０２）。
【００４６】
Ｗ／Ｃ（水固化材比）、液性落下回数および固化材添加量の計算数値の端数処理は、通常は室内配合試験における室内目標強度（ｑul）の設定の際に設計基準強度（ｑuck）に対する割り増し（例えばｑul＝(３〜４)ｑuck）を考慮していることから、四捨五入とする。
【００４７】
そして、水固化材比Ｗ／Ｃを１．１として施工したところ、共回り現象は発生しなかった。これより、ベーンせん断値τと液性落下回数Ｎとの関係を示す指定相関曲線における急曲点Ｐを、共回り現象の発生の有無の判定指標とするほうが、ベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2に対応する指標である液性落下回数Ｎが３３回の場合よりも経済的に好ましくなる。
【００４８】
なお、急曲点Ｐと共回り現象の発生の有無との関係を明確に示す根拠は定かではないが、急曲点Ｐは撹拌翼などに付着する土の付着の有無、または付着力の大幅な増減境界を示す指標ではないかとも推察される。なお、様々な改良対象土に対して試験を行ったところ、このような急曲点Ｐは、明確に表れるか否かは別にして、概ね存在することが分かった。
【００４９】
そして、上述した実施形態と同様にして、様々な改良対象土に対して試験施工や現場確認を行ったところ、急曲点Ｐは共回り現象の発生の有無を示す指標として非常に有効であることが分かった。すなわち、急曲点Ｐを指標として固化材の配合仕様を決定すれば、ベーンせん断値τだけを指標とした場合と比較して、共回り現象が発生しないような水固化材比Ｗ／Ｃをより高精度に推定することが可能となった。
【００５０】
なお、急曲点Ｐに相当する固化材の配合仕様に対して安全を見れば、さらに高い確率で共回り現象の発生を抑制することが可能となる。例えば、急曲点Ｐに相当する第２指定液性落下回数Ｎ１に所定数、例えば１〜３などを減少させた液性落下回数Ｎに基づいて、固化材の配合仕様を決定することなどが考えられる。
【００５１】
例えば、実施例２においては、改良対象土が腐植土であり、湿潤密度ρtは１．２７６ｇ／ｃｍ3、含水比Ｗｎは１５４．１％であるものを用いた。固化材はセメント系固化材ジオセット２２５（太平洋セメント株式会社製）をスラリー状として用い、水固化材比Ｗ／Ｃを１．０の１種類とし、添加量は１００ｋｇ／ｍ3、２００ｋｇ／ｍ3、３００ｋｇ／ｍ3とし、これらの配合水準で液性落下回数試験およびベーンせん断試験を行った。図２のグラフは、縦軸にベーンせん断値τを横軸に液性落下回数Ｎをそれぞれとって試験結果を表したものである。黒丸はそれぞれの実験結果を表わし、その横の数字は添加量を表わしている。結果を表２に示した。
【００５２】
【表２】
0006648332.tif 000003
【００５３】
図２のグラフにおいては、図１のグラフに見られるような明瞭な急曲点Ｐは存在しないが、曲率が最大と考えられる点を急曲点Ｐと考えると、この急曲点Ｐに相当する第２指定液性落下回数Ｎ１は３８回程度である。この第２指定液性落下回数Ｎ１はベーンせん断値τが６．０ｋＮ／ｍ2に相当する液性落下回数Ｎである約５５回よりは小さいが、液性限界ＷＬに相当する液性落下回数ＮＬである２５回よりは大きい。
【００５４】
この場合、前述した、ベーンせん断値τが６ｋＮ／ｍ2であるとの基準に従うと、液性落下回数Ｎが５５回以下に相当する固化材の添加量で共回りを防止することができることになるが、液性落下回数Ｎが５５回ではその試料土の性状は液性限界には程遠く流動性を帯びる状態ではないために、共回りが発生する可能性が大きいものと考えられる。共回りの発生の可能性を確実に解消するには、液性落下回数Ｎが２５回に対応するベーンせん断値τが４．２ｋＮ／ｍ2程度まで、加水または固化材の増量が必要になると考えられる。
【００５５】
そして、第２指定液性落下回数Ｎ１が３８回に相当する固化材の添加量を、液性落下回数Ｎが３８回の上下に近接する液性落下回数Ｎが１８回（添加量は３００ｋｇ／ｍ3）および３９回（添加量は２００ｋｇ／ｍ3）を参照して、比例配分して、以下の式のように求めた。このようにして求めた添加量が本発明の固化材の目標配合仕様に相当する。
【００５６】
添加量＝２００＋（３００−２００）×（３９−３８）／（３９−１８）＝２０５‥（０３）。
【００５７】
そして、固化材の添加量を２０５ｋｇ／ｍ3として施工したところ、共回り現象は発生しなかった。このように、本発明によれば、少なくとも３つ以上の配合水準でベーンせん断試験と液性落下回数試験を行うことによって、固化材の適切な配合仕様を求めることが可能である。
【００５８】
なお、図２の曲線のように急曲点Ｐが明確でない場合には、急曲点Ｐに相当する固化材の配合仕様に対して少し大きな安全を見れば、高い確率で共回り現象の発生を抑制することが可能となる。実際の施工においては、改良土の強度目標を満たすことが重要である。そこで、このような強度目標を満足したうえで共回り現象が発生しないような固化材の配合仕様を決定する方法について、以下、実施例３を例に挙げて説明する。
【００５９】
実施例３においては、改良対象土が粘性土であり、湿潤密度ρtは１．４８８ｇ／ｃｍ3、含水比Ｗｎは８４．７％であるものを用いた。改良土の室内目標一軸圧縮強度ｑｕは４００ｋＮ／ｍ2および５００ｋＮ／ｍ2とした。固化材はセメント系固化材ジオセット２００（太平洋セメント株式会社製）をスラリー状として用いた。
【００６０】
水固化材比Ｗ／Ｃを１．０の１種類とし、添加量は１００ｋｇ／ｍ3、１３０ｋｇ／ｍ3、１６０ｋｇ／ｍ3、１９０ｋｇ／ｍ3とし、まず、これらの配合水準で通常の試験に従って改良土の一軸圧縮試験を行った。結果を表３に示した。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
図３のグラフは、縦軸に一軸圧縮強度をとり、横軸に固化材の添加量をそれぞれとって試験結果を表したものである。このグラフから、改良土の室内目標一軸圧縮強度ｑｕが４００ｋＮ／ｍ2である場合の固化材の添加量は１２３ｋｇ／ｍ3であり、一軸圧縮強度ｑｕが５００ｋＮ／ｍ2である場合の固化材の添加量は１３７ｋｇ／ｍ3であることが分かる。
【００６３】
次に、前記の固化材の配合水準で液性落下回数試験およびベーンせん断試験を行った。結果を表４に示した。
【００６４】
【表４】
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【００６５】
図１および図２と同様に、図４のグラフを作成した。このグラフから急曲点Ｐに相当する第２指定液性落下回数Ｎ１は３５回程度であることが分かる。
【００６６】
一軸圧縮強度ｑｕが５００ｋＮ／ｍ2である場合の固化材の添加量が１３７ｋｇ／ｍ3に相当する第１指定液性落下回数Ｎ０は、添加量が１３７ｋｇ／ｍ3の上下に近接する添加量が１３０ｋｇ／ｍ3（液性落下回数Ｎは３６回）と添加量が１６０ｋｇ／ｍ3（液性落下回数Ｎは２３回）を参照して、比例配分して、以下の式のように求めた。
【００６７】
Ｎ０＝２３＋（１６０−１３７）×（３６−２３）／（１６０−１３０）＝３３‥（０４）。
【００６８】
これより、一軸圧縮強度ｑｕが５００ｋＮ／ｍ2に相当する第１指定液性落下回数Ｎ０である３３回は、急曲点Ｐに相当する第２指定液性落下回数Ｎ１の３５回より小さいので、固化材の配合仕様を一軸圧縮強度ｑｕが５００ｋＮ／ｍ2に相当する添加量である１３７ｋｇ／ｍ3とすることにより、共回り現象の発生を非常に高い確率で無くすことが可能となる。このようにして求めた添加量が本発明の固化材の目標配合仕様に相当する。
【００６９】
一方、図５を参照して、一軸圧縮強度ｑｕが４００ｋＮ／ｍ2である場合の固化材の添加量が１２３ｋｇ／ｍ3に相当する第１指定液性落下回数Ｎ０は、添加量が１２３ｋｇ／ｍ3の上下に近接する添加量が１００ｋｇ／ｍ3（液性落下回数Ｎは６７回）と添加量が１３０ｋｇ／ｍ3（液性落下回数Ｎは３６回）を参照して、比例配分して、以下の式のように求めた。
【００７０】
Ｎ０＝３６＋（１３０−１２３）×（６７−３６）／（１３０−１００）＝４３‥（０５）。
【００７１】
これより、一軸圧縮強度ｑｕが４００ｋＮ／ｍ2に相当する第１指定液性落下回数Ｎ０である４３回は、急曲点Ｐに相当する第２指定液性落下回数Ｎ１である３５回より大きいので、第１指定液性落下回数Ｎ０に相当する固化材の配合仕様、すなわち添加量を１２３ｋｇ／ｍ3とすれば、共回り現象が発生する確率が高い。そのため、急曲点Ｐに相当する第２指定液性落下回数Ｎ１に相当するように固化材の添加量を変更する必要がある。なお、指定相関曲線が最大曲率を示す急曲点ＰにおけるＮ（前記のように連続変数とみなした場合のＮ）がＮ０より小さく、かつ、整数ではない場合、小数点以下が切り捨てられた液性落下回数に相当するように固化材の添加量が定められてもよい。例えば、急曲点ＰにおけるＮがＮ０（＝４３）より小さい「３４．９」である場合、小数点以下が切り捨てられた液性落下回数「３４」に相当するように固化材の添加量が定められてもよい。
【００７２】
この添加量は、実施例２と同様に求めればよい。具体的には、第２指定液性落下回数Ｎ１が３５回に相当する固化材の添加量を、液性落下回数Ｎが３５回の上下に近接する液性落下回数Ｎが２３回（添加量は１６０ｋｇ／ｍ3）および３６回（添加量は１３０ｋｇ／ｍ3）を参照して、比例配分して、以下の式のように求めた。
【００７３】
添加量＝１３０＋（１６０−１３０）×（３６−３５）／（３６−２３）＝１３２‥（０６）。
【００７４】
これより、固化材の添加量を１３２ｋｇ／ｍ3とすることにより、一軸圧縮強度ｑｕが４００ｋＮ／ｍ2以上であると共に、共回り現象の発生を非常に高い確率で無くすことが可能となる。このようにして求めた添加量が本発明の固化材の目標配合仕様に相当する。
【００７５】
さらに、発明者は、ベーンせん断値τおよび液性落下回数Ｎと一軸圧縮強度ｑｕとの関係についても検討した。
【００７６】
例えば、実施例４においては、改良対象土が粘性土であり、湿潤密度ρtは１．６５ｇ／ｃｍ3、含水比Ｗｎは６２．７％であるものを用いた。固化材はセメント系固化材ジオセット２００（太平洋セメント株式会社製）をスラリー状として用い、水固化材比Ｗ／Ｃを０．８，０．９，１．０，１．２，１．５，２．０，２．５の７種類とし、固化材の添加量は３２０ｋｇ／ｍ3とし、これらの配合水準で液性落下回数試験、ベーンせん断試験および材齢２８日における一軸圧縮試験を行った。
【００７７】
図６のグラフは、縦軸にベーンせん断値τおよび２８日材齢一軸圧縮強度ｑｕを横軸に液性落下回数Ｎをそれぞれとって試験結果を表している。そして、ベーンせん断値τと液性落下回数Ｎとの関係を実線で示し、一軸圧縮強度ｑｕと液性落下回数Ｎとの関係を点線で示したものである。結果を表５に示した。
【００７８】
【表５】
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【００７９】
図６のグラフから、液性落下回数Ｎの減少に伴って、ベーンせん断値τおよび一軸圧縮強度ｑｕが共に減少していることが分かる。ただし、液性落下回数Ｎの区間において、ベーンせん断値τの減少割合と一軸圧縮強度ｑｕの減少割合とは相違する。特に区間Ａにおいては、ベーンせん断値τの減少割合に比較して、一軸圧縮強度ｑｕの減少割合は小さい。これより、区間Ａは、共回り現象の発生が生じる可能性は大きく減少するが、一軸圧縮強度はある程度維持されるような液性落下回数Ｎに係る区間であると考えられる。
【００８０】
そこで、このような区間Ａが存在する場合には、上述した実施例において求めた固化材の目標配合仕様を、区間Ａの下限である液性落下回数Ｎにおける配合仕様を考慮して補正することが好ましい。
【００８１】
具体的な固化材の目標配合仕様の補正方法は、例えば、区間Ａにおける最小の液性落下回数Ｎminを求め、実施工の固化材の添加量を液性落下回数Ｎが（Ｎmin＋α）回に相当する値とする。このαは、補正後の添加量が室内目標一軸圧縮強度を満足する添加量となることを確認して設定することが必要である。例えば、実施工におけるαの範囲は概略１〜３程度である。
【００８２】
図６を参照して具体的な固化材の添加量の求め方を説明する。図６の実施例４においては、固化材の添加量は３２０ｋｇ／ｍ3と一定である。図６から、Ｎminは３０回であり、αを３とすると、（Ｎmin＋α）は３３回である。これより、液性落下回数Ｎが３３回に近い液性落下回数Ｎが３０回および３７回における水固化材比Ｗ／Ｃから、液性落下回数Ｎが３３回に相当する修正後の水固化材比Ｗ／Ｃmodは、以下のように求めることができる。
【００８３】
Ｗ／Ｃmod＝１．０＋（１．２−１．０）×（３７−３３）／（３７−３０）＝１．１‥（０７）。
【００８４】
以上、本発明の実施形態を実施例に基づき説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００８５】
例えば、上述した実施形態においては、図１，図２および図４，図５に示すように、縦軸にベーンせん断値τを横軸に液性落下回数Ｎをそれぞれとったグラフにおける急曲点Ｐを指標として固化材の配合仕様を決定する方法について説明した。しかし、固化材の配合仕様の決定方法はこれに限定されない。
【００８６】
具体的には、例えば、一方の軸にベーンせん断値τの対数値またはべき乗値をとったり、他方の軸に液性落下回数Ｎの対数値またはべき乗値をとった指定相関曲線における急曲点Ｐまたは変曲点を指標としてもよい。また、一方の軸にベーンせん断値τと液性落下回数Ｎの関係を表わす値、例えばτ／ＮやｌｏｇＮ／τをとって、他方の軸に固化材の配合水準を示す値、例えば、水固化材比Ｗ／Ｃや配合量をとったグラフにおける急曲点Ｐや変曲点を指標としてもよい。
【００８７】
また、これらのグラフにおける曲線や急曲点Ｐの決定方法は、公知の技術を用いればよく何ら限定されない。しかし、例えば、縦軸にベーンせん断値τを横軸に液性落下回数Ｎをそれぞれとったグラフの場合、図１，図２および図４，図５に示すように、液性落下回数Ｎが小さい領域、例えば２５回以下では、ある程度の範囲で正の傾斜を有した略直線状または少し上方に膨らむような曲線（凹曲線）であり、液性落下回数Ｎが大きな領域、例えば４０回以下では、ある程度の範囲で正の傾斜を有するが前記の液性落下回数Ｎが小さな領域における傾斜よりも小さな傾斜を有した略直線状または少し上方に膨らむような曲線となり、これらの領域の間に大曲率部Ｑひいては急曲点Ｐが存在する可能性が高い。そこで、このような事項を前提において曲線および急曲点Ｐを定めることが好ましい。
【００８８】
さらに、このような曲線および急曲点Ｐを求めることができない場合には、固化材の配合水準を追加して実験を行うことにより、精度を高めことが好ましい。
【００８９】
なお、本発明においては、固化材を添加した直後の未固化の混合土に対して、ベーンせん断試験および液性落下回数試験を行っている。ここで、固化材を添加した直後の未固化の混合土とは、固化材を添加して撹拌が完了してから数分以内、例えば約１〜３分以内の混合土を意味しており、液性落下回数試験において黄銅皿に未固化の混合土をＪＩＳＡ１２０５：２００９「土の液性限界・塑性限界試験方法」に定められている所定の形状に整形できる程度、かつ、ベーンせん断試験用にステンレスボールに試料土を計量から平滑化するまでの性状を保つことが必要である。ただし、この時間は、固化材、改良対象土の種類などによって相違する。
【００９０】
なお、Ｗ／Ｃおよび固化材添加量等が補正計算される際、２つの場合に分けて数値処理されてもよい。（場合１）は、数値処理に係わる数値が目標強度（一軸圧縮強さ等）を満足するか否かの様な設計性能事項に関する場合である。（場合２）は、数値処理に係わる数値が施工性（共回りするか否か等）、現場の施工能率、作業容易性などの設計性能事項に直接には関連しない場合である。
【００９１】
（場合１）では、端数が出た場合には工学的見地から安全側になるように端数処理（例えば、Ｗ／Ｃは切り捨て、添加量は切り上げ）を原則とする。理由としては、得られた数値の端数を切り捨てた場合に、目標強度を満足するには足りない数値となってしまう恐れがあるからである。例えば、計算上添加量が１３７．１２ｋｇ／ｍ3の場合、切り捨てして１３７ｋｇ／ｍ3とすれば、計算上は目標強度を満足する添加量に０．１２ｋｇ／ｍ3だけ満たないことになる。そこで、この場合は計算数値を切り上げして１３８ｋｇ／ｍ3を施工仕様とする。
【００９２】
（場合２）では、端数が出た場合には四捨五入を原則とする。理由としては、施工性等に関する数値の場合は、端数を切り捨ててもその切り捨て部分が設計性能に直接寄与することがなく、端数程度であれば寧ろ経済性を優先するほうが妥当である場合が多いと考えられるからである。
【００９３】
もちろん上記原則を機械的に適用するべきではなく、その数値処理が（場合１）のように設計性能に係わるものであるか、（場合２）のように施工性に係わるものであるかを適宜判断して、（場合１）に該当するならば安全側を考慮し、（場合２）に該当するならばならば経済性も考慮しつつ、それぞれ決定されるべきであると考えられる。
【００９４】
図１に示されている例は、添加量が一定（３２０ｋｇ／ｍ3）でＷ／Ｃが変化する例である。この場合、Ｗ／Ｃが大きくなる方向は強度発現が小さくなる方向となるので、前記（場合１）の考え方にしたがい、端数が切り捨てられてＷ／Ｃ＝１．０と定められてもよい（計算式（０２）参照）。
【００９５】
図２に示されている例は、Ｗ／Ｃは一定で固化材添加量が変化している場合であり、固化材添加量の端数を切り捨てることは、目標強度を満足しなくなる可能性があるので、前記（場合１）の考え方にしたがい、端数が切り上げられて、固化材添加量は２０５ｋｇ／ｍ3と定められてもよい（計算式（０３）参照）。  
図４に示されている例は、図２に示されている例と同じくＷ／Ｃは一定で固化材添加量が変化している場合であるが、液性落下回数はどちらかというと設計性能事項に直接には関連しない数値であり、前記（場合２）の考え方にしたがい、端数が四捨五入されてＮ０＝３３と定められてもよい（計算式（０５）参照）。
【００９６】
図５に示されている例は、図４に示されている例と同じくＷ／Ｃは一定で固化材添加量が変化している場合であるため、液性落下回数はどちらかというと設計性能事項に直接には関連しない数値であり、前記（場合２）の考え方にしたがい、端数が四捨五入されてＮ０＝４３と定められてもよい（計算式（０６）参照）。図５に示されている例では、添加量の端数に関する処理であるが、目標強度は１２３ｋｇ／ｍ3だけの添加で既に満足する前提で、共回り防止を目的とした急曲点Ｐに相当する添加量を求める計算における端数処理なので、前記（場合２）の考え方にしたがい、端数が四捨五入されて固化材添加量は１３２ｋｇ／ｍ3と定められてもよい（計算式（０７）参照）。
【００９７】
図６に示されている例は、図１に示されている例と同じく、添加量が一定（３２０ｋｇ／ｍ3）でＷ／Ｃが変化する例であり、Ｗ／Ｃが大きくなる方向は発現強度が小さくなる方向となるので、前記（場合１）の考え方にしたがい、端数が切り捨てられてＷ／Ｃ＝１．１と定められてもよい（計算式（０８）参照）。
【要約】
【課題】固化材の使用量を大きく増加させることなく、共回り現象の発生を高い確率で防止することが可能な固化材の配合仕様を決定することが可能な固化材の配合仕様決定方法を提供する。
【解決手段】深層混合処理工法における改良対象土に対する固化材の配合仕様を決定する方法であって、固化材を複数の配合水準で改良対象土に混合して撹拌した未固化の混合土に対して、ベーンせん断試験を行ってベーンせん断値τを求めると共に、液性限界試験の項目中の液性落下回数Ｎを求める工程と、ベーンせん断値τと液性落下回数Ｎとの相関関係に基づいて固化材の目標配合仕様を決定する工程とを備える。
【選択図】図１【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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