(57)【要約】【課題】安定液の部分置換による二次スライム処理方法を提供する。【解決手段】二次スライム処理の実施前に予め安定液中の土粒子沈降速度を調査し、コンクリート打設までの経過予想時間から同安定液の部分置換範囲を特定する。前記のように特定した安定液の部分置換範囲の直上部位から新液を後記の排出量と同量供給しつつ、掘削底付近に堆積したスライムを排出管を通じて安定液と共に地上へ排出し、前記部分置換範囲の安定液を新液と置換する。【選択図】【図２】【特許請求の範囲】
【請求項１】
安定液を使用して地盤を掘削し、一次のスライム除去処理を行った後に二次のスライム除去処理を行う方法であって、
二次スライム処理の実施前に予め安定液中の土粒子沈降速度を調査し、コンクリート打設までの経過予想時間から同安定液の部分置換範囲を特定する段階と、
前記のように特定した安定液の部分置換範囲の直上部位から新液を後記の排出量と同量供給しつつ、掘削底付近に堆積したスライムを排出管を通じて安定液と共に地上へ排出し、前記部分置換範囲の安定液を新液と置換することを特徴とする、安定液の部分置換による二次スライム処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、場所打ちコンクリート杭や連続地中壁などを構築するため安定液を使用して地盤を掘削した場合に、一次のスライム除去処理を行った後、コンクリートの打設前に、二次スライム除去処理を行う技術分野に属し、更に云えば、安定液の部分置換による二次スライム処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、安定液を使用して地盤を掘削した場合には、一次のスライム除去処理を行った後、コンクリートの打設前に、二次のスライム除去処理が一般的に行われている。スライムは掘削直後に安定液中に浮遊する掘削土粒子が時間の経過と共に沈降して掘削底に堆積したものである。スライムの除去処理が不十分であると、コンクリートの打設に悪影響を及ぼすばかりでなく、打設されたコンクリートやコンクリート構造物の荷重によって容易に圧縮されるため、構築したコンクリート構造物の過大な沈下や、それに伴う支持力低下の原因となるから、その除去は必須条件である。
【０００３】
従来一般の技術として、一次のスライム除去処理（以下、単に一次スライム処理と云う場合がある。）は、自然沈降により掘削底に沈降した大粒のスライムを底ざらいバケットにより地上へ排出することにより行われている。
【０００４】
つづく二次のスライム除去処理（以下、単に二次スライム処理と云う場合がある。）は、コンクリート打設工程の前に、水中ポンプ内蔵のスライム処理装置等を使用して掘削底部からスライムを安定液と共に強制的に吸引し地上へ排出することにより行われている。但し、このときには安定液の液面高さを一定に保つ必要上、地上の安定液製造プラントで用意した新液（新安定液）、又は前記のように地上へ排出した安定液中から土粒子分を排除する廃液再生プラントで用意した良液（リサイクル安定液）を掘削口上端部から同量供給する。この二次スライム処理を継続することにより、掘削部内の安定液のほぼ全量、若しくはそれに近い大部分の安定液を置換して微粒スライムまで除去することが行われている。
【０００５】
因みに先行の公知技術としては、下記のスライム処理方法が散見される。
（１）特許第２５３２２８８号公報に記載された「スライムの処理方法」は、掘削孔の底部に根固め体を設置し、その上方に安定液を充填したタンクを地上から吊り下げて設置し、タンク内の安定液を根固め体の上面に向けて圧送し、その噴流でスライムを攪拌させ、攪拌スライムは吸入管を通じて前記安定液と置換する形にタンク内へ収容し、その後タンクを地上へ回収する方法である。
（２）特許第３０５８３１９号公報に記載された「サーキュレーション工法」に採用されたスライム処理法は、削孔ビットの先端から安定液を噴出させ、回収管により削孔底から一定高さの土粒子混じりの安定液を回収する。削孔後には掘削孔内の孔底付近にまで安定液回収管の吸い込み口を挿入して安定液と共にスライムを吸い上げ、孔口からは新液を補充して孔内安定液を完全に置換する方法と認められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（２）のように、掘削部内の安定液のほぼ全量、若しくはそれに近い大部分の安定液を置換して微粒スライムを除去する方法は、それなりの実効性を認められるが、大量の新液又は良液を必要とする。したがって、相応に大きな能力の安定液製造プラント、又は廃液再生プラントが必要であり、新液製造や廃液再生処理に相当なコストがかかる。また、プラント設備が大規模になることに伴い、プラント設置のために広いスペースが必要となり、狭小地での実施は困難である。更に、安定液の全量置換にはそれ相当な長時間を要し、短工期の施工には対応が難しい。
【０００７】
上記した従来技術（１）は、一見すると安定液の置換量が少なくなるように思われるが、実はタンクより上方の安定液中で沈降する土粒子までを吸引排除できるわけではないことが問題である。タンクを地上へ引き上げる際には、同タンクより上方の土粒子が安定液の回り込み流動と共に再び孔底への沈降を開始しスライムが堆積することを回避できないのである。
【０００８】
本発明の目的は、安定液の置換量を掘削部の一部に小さく限定して節約し、もって新液製造や廃液再生処理のプラント設備を縮小化し、施工時間の短縮、コストの削減を達成するほか、二次スライム除去の実効性を十分に高く保てる、安定液の部分置換による二次スライム処理方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る安定液の部分置換による二次スライム処理方法は、
安定液を使用して地盤を掘削し、一次のスライム除去処理を行った後に二次のスライム除去処理を行う方法であって、
二次スライム処理の実施前に予め安定液中の土粒子沈降速度を調査し、コンクリート打設までの経過予想時間から同安定液の部分置換範囲を特定する段階と、
前記のように特定した安定液の部分置換範囲の直上部位から新液を後記の排出量と同量供給しつつ、掘削底付近に堆積したスライムを排出管を通じて安定液と共に地上へ排出し、前記部分置換範囲の安定液を新液と置換することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下に、図面に示した本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
本発明に係る安定液の部分置換による二次スライム処理方法は、安定液を使用して地盤を掘削し、一次のスライム除去処理を行った後、鉄筋篭や鉄骨類の挿入工程の前又は後のいずれであれ、コンクリート打設工程の前に二次スライムの除去処理工程として好適に実施される。
【００１２】
本発明の特徴は、二次スライム処理の実施に先だってその前に、予め、掘削部内の安定液中の土粒子沈降速度を入念に調査し、二次スライム処理直後からコンクリート打設までに要する経過予想時間から同安定液の部分置換範囲を特定する段階を踏むことである。
【００１３】
前記安定液中の土粒子沈降速度の調査は、掘削部内の安定液を採取し、メスシリンダ等の容器へ入れて満たし、経過時間と共にメスシリンダ底部に堆積するスライムの堆積厚の経時変化を観察して土粒子の沈降速度を確認し設定することを内容とする。
【００１４】
一例として、図１は、掘削部内の地表面下３ｍと、地表面下１５ｍ、及び地表面下２５ｍの位置でそれぞれ採取した安定液中の土粒子沈降速度を、スライム堆積厚の経時変化から求めた結果を示している。図中の白抜き丸は地表面下３ｍのものについて示し、白濁黒丸は地表面下１５ｍについて、黒丸は地表面下２５ｍのものについて示している。
【００１５】
図１の例では、沈降速度が速い粒子のスライム沈降厚が０．７５％に達するまでの経過時間「２０分」を基に、１時間当たりの平均沈降速度Ｖを、Ｖ≒０．５ｍ／ｈ（ｈ：時間）と設定している。平均沈降速度Ｖを求める式は次の通りである。
【００１６】
［数１］
Ｖ＝（０．３５２ｍ／２）／（２０分／６０）≒０．５ｍ／ｈ
（なお、上式の０．３５２ｍはメスシリンダの高さを表す。）
【００１７】
次に、上記のようにして求めた土粒子の平均沈降速度Ｖ≒０．５ｍ／ｈと、二次スライム処理の直後からコンクリート打設までに要する経過予想時間（ｔ）ｈとに基づいて同安定液の部分置換範囲（Ｌ）ｍを特定する手法を説明する。
【００１８】
その考え方を図２に示した。図２ａに示した掘削部内安定液１の部分置換の範囲（Ｌ）ｍを一気に完全に新液２と置換したと仮定する時点における、安定液（既存安定液１）中の土粒子分布は、図２ａ中のＰ−Ｑ−Ｒのように表せる。それがコンクリート打設までに要する経過予想時間（ｔ）ｈを経た後には、図２ｂに示した土粒子分布Ｐ’−Ｑ’−Ｒ’のように推移することになる。このとき図２ｂに示したように未だ未沈降部分（Ｌ’）ｍが残る設定ならば、コンクリート打設前に土粒子がスライムとして堆積することは決してない訳である。
【００１９】
そこで掘削部内安定液の部分置換範囲（Ｌ）ｍの設定は、次式により求めることができる。
【００２０】
［数２］
部分置換範囲（Ｌ）ｍ＝Ｖ（ｍ／ｈ）×ｔ（ｈ）
【００２１】
例えば、掘削部の地下全深度が３０ｍで、土粒子の平均沈降速度をＶ≒０．５ｍ／ｈとし、コンクリート打設までに要する経過予想時間（ｔ）ｈが２０時間であるとき、安定液の部分置換範囲（Ｌ）ｍは約１０ｍと設定することができる。つまり、掘削部に収容された全安定液量の約１／３を部分置換するだけで、二次スライムの悪影響を一切受けないコンクリート打設が出来ることになる。
【００２２】
次に、上記のように特定した安定液の部分置換範囲（Ｌ）ｍを新液２と置換処理する手段について説明する。
【００２３】
それには先ず、掘削部１０内の前記安定液の部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位から新液２を後記の排出量と同量供給することが前提条件となる。他方では、掘削底付近に堆積したスライムを排出管を通じて安定液（既存安定液１）と共に地上へ排出し、掘削部内の安定液の液面高さを変化させることなく、前記部分置換範囲（Ｌ）ｍの安定液を新液２と置換することを特徴とする。
【００２４】
部分置換範囲（Ｌ）ｍの安定液を新液２と置換する具体的手段について、以下に説明する。
【００２５】
図３は、地上の安定液製造プラント３で製造した新液２（又は良液）を、上記部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位に開口するように挿入した新液供給管４を通じて供給している。一方、先端に水中サンドポンプ５を装備した排出管６を地上の回収槽７と接続し、同排出管６の先端部（水中サンドポンプ５）を掘削底部に堆積したスライムをかき集めるように移動させつつ既存の安定液と共にスライムを吸引させ排出する実施例を示している。この作業を一定時間継続すると、掘削部１０内の安定液１は、部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位より下方の安定液が次第に新液２に置換されてゆき、遂には部分置換範囲（Ｌ）ｍの安定液を完全に新液２（又は良液）と入れ替えることができる。したがって、二次スライム除去の実効性がきわめて高いことは明白である。前記の回収槽７は、廃液再生プラントを兼ねて実施する場合がある。
【００２６】
図４は、新液供給管４のうち、掘削部１０内に入る部分は消防用ホースの如きフレキシブル管４’で構成し、これを複数の固定治具８で排出管６と結合し、排出管６の先端部（水中サンドポンプ５）を掘削底部に堆積したスライムをかき集めるように移動させる作業に伴い、新液２の供給を部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位のレベルで平面的に、効率よく新液に置換する実施例を示している。
【００２７】
図５は、基本的には図３の実施例（又は図４の実施例でも良い。）と同じ構成であるが、新液供給管４の先端部に、水平の複数方向に分岐して延びる構成の水平拡散ノズル９を接続し、新液２の供給を部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位のレベルで平面的に一層効率よく新液に置換する実施例を示している。
【００２８】
次に、図６は、排出管６の外周に新液供給管１１を同心配置に設置して２重管構造とし、新液２はジョイントボックス１２の位置から新液供給管１１を通じて部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位へ供給する構成とされている。排出管６の先端部（水中サンドポンプ５）を掘削底部に堆積したスライムをかき集めるように移動させる作業に伴い、新液２の供給を部分置換範囲（Ｌ）ｍの直上部位のレベルで平面的に、効率よく新液に置換する方法の異なる実施例である。
【００２９】
但し、上記図３〜図６の実施例に限らないことはもとよりである。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明に係る安定液の部分置換による二次スライム処理方法によれば、部分置換であるが故に、二次スライム処理に使用する新液又は良液の使用量を大幅に削減できる。
【００３１】
試算によれば、既往の全量置換の方法に比して、土粒子の平均沈降速度がＶ≒０．５ｍ／ｈ、コンクリート打設までに要する経過予想時間（ｔ）ｈが１０時間の場合には約１４％に、２４時間の場合でも約３４％に削減できる結果を確認している。
【００３２】
したがって、新液製造費や、特に高価な廃液処理費（東京近辺では約７０００円／ｍ３）を大幅に削減できる。しかも新液製造プラント、廃液再生処理プラントの設備を縮小化でき、その設置に必要なスペースを小さくできるので、都心部などの狭小地での施工が容易に可能となる。
【００３３】
また、置換量が減少した分だけ、安定液の置換に要する施工時間の短縮、コストの削減を達成できるほか、短工期化への対応も出来ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二次スライムの堆積厚経時変化を調査したグラフである。
【図２】ａ、ｂは安定液の部分置換範囲を示す概念図である。
【図３】ａは新液供給と二次スライム除去の手段を示す立面図、ｂはその水平断面図である。
【図４】ａは新液供給と二次スライム除去の異なる手段を示す立面図、ｂはその水平断面図である。
【図５】ａは新液供給と二次スライム除去の異なる手段を示す立面図、ｂはその水平断面図である。
【図６】ａは新液供給と二次スライム除去の異なる手段を示す立面図、ｂはその水平断面図である。
【符号の説明】
１　　安定液（既存のもの）
２　　新液（又は良液＝安定液）
４　　新液供給管
６　　排出管
【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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