(57)【要約】【課題】  粘土質成分を多量に含む土を用いて、ソイルセメントコラムを作成するに際して、予め得ておいた試料土の性質のデータと、粒度試験により得られる比重浮ひょうの読みのデータを用いて、攪拌翼の回転数の制御のみで、最適なコラムを構築可能とする。【解決手段】  ソイルセメントコラムを作成するために、施工現場の試料土をメスシリンダに投入した土の泥水中で、比重浮ひょうの読みで評価し、その比重浮ひょうの変動係数にもとづいて、攪拌翼の羽根切り回数との関係をあらかじめ得ておく。そして、試料土の性質とセメントのような硬化材の混入量に対して、攪拌翼の回転数を設定することで、コラムを最適な状態で作成可能にする。【選択図】          図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工現場で採取した土の、泥水中で得られる比重浮ひょうの測定値と、
前記試験土で作成した供試体のコラムの変動係数と、を用い、
前記土に混入する硬化剤の量を一定として、コラムを作成する際の攪拌翼の回転数に対応させた強度を測定したデータを得ておき、
前記変動係数とコラムの強度のデータとを用いて、コラムを施工する際の攪拌翼の回転数を規定することを特徴とする深層混合処理方法。
【請求項２】
現場の土を試料として用いて、メスシリンダーに投入した土の泥水中での比重浮ひょうの測定値と、
前記試料土を用いてコラムを構築する際の変動係数の値と、をあらかじめ得ておき、
前記土に硬化材を混入してコラムを現場で施工するに際して、
前記変動係数の値にもとづいて、攪拌翼の回転数を規定することを特徴とする深層混合処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粘土分の比率が多い土に対してセメントを硬化材として混合して、ソイルセメントコラムを構築する際の方法に関し、特に、土の性質に対応させて硬化材の混入量を一定とした際に、攪拌翼の回転数を最適に設定するための深層混合処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、住宅やその他の小規模の建物等の構造物を構築するに際しては、その構築場所の地盤の強度等の条件を調査し、その地盤が構造物を支持することができないと判断された場合には、その支持力を増大させるために、地盤改良等を施す工事が行われる。前記地盤の支持力を増大させるためには、既成のコンクリート杭等を打設することや、柱状の地盤改良を行うこと等の方法が一般に用いられている。前記柱状の地盤改良工法を施工する場合には、アースオーガー等の掘削機を用いて、地盤に垂直な孔を所定の径で掘削し、その掘削した孔の土にセメントのような硬化材を混入し、土と硬化材とを混合して柱状の硬化土のコラムを作成する方法を用いて、ソイルセメントコラムを構築することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３５３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、前述したようにして構築するソイルセメントコラムは、地中に深く構築されるものであるために、実際に施工したコラムの強度等は、簡便に確認することができないという問題がある。そこで、前記コラムの固化状態や強度を確認するためには、前記ソイルセメントコラムを構築した後で堀り起こし、そのコラムの任意の部分を切断する等の処理を行ってテストピースを採取し、圧縮試験を行うこともある。しかしながら、実際に現場で構築したコラムを引き抜いて試験することは、その試験のための費用が高価である。その他に、前記ソイルセメントコラムを構築するに際して、その対象とする土が、粘土質に富んだ土の場合には、セメントが土に混じりにくいという問題がある。そこで、スクリューの回転速度を高速に設定して、セメントの混合状態を良好にしようとすることも意図されるが、粘土質の成分の比率が高い土では、混じりにくいという問題がある。
【０００４】
本発明は、土に含まれる粘土質の比率に応じて、攪拌翼の回転数を最適に設定可能することが可能な、攪拌装置の駆動方法を開発することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、深層混合処理方法に関するもので、請求項１の発明は、施工現場で採取した土の、泥水中で得られる比重浮ひょうの測定値と、前記試験土で作成した供試体のコラムの変動係数と、を用い、
前記土に混入する硬化剤の量を一定として、コラムを作成する際の攪拌翼の回転数に対応させた強度を測定したデータを得ておき、前記変動係数とコラムの強度のデータとを用いて、コラムを施工する際の攪拌翼の回転数を規定することを特徴とする。
請求項２の発明は、現場の土を試料として用いて、メスシリンダーに投入した土の泥水中での比重浮ひょうの測定値と、前記試料土を用いてコラムを構築する際の変動係数の値と、をあらかじめ得ておき、前記土に硬化材を混入してコラムを現場で施工するに際して、前記変動係数の値にもとづいて攪拌翼の回転数を規定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
前述したように、現場で採取した土の性質を、メスシリンダーと比重浮ひょうを用いて把握し、その比重浮ひょうによる測定値と、その変動係数とに応じて、攪拌翼の回転数を自動的に設定することが可能である。そして、現場供試体の変動係数と攪拌翼の回転数、１分経過時の比重浮ひょうの測定値との間で、密接な関係があることを利用して、泥水中での比重浮ひょうの測定値にもとづいて、硬化材の量を一定とした場合に、容易に攪拌翼の回転数を設定してコラムの施工工事を行うことが可能となる。したがって、前述したようにして作成したソイルセメントコラムでは、その一軸圧縮強度を希望する適正な値のものとして、現場で容易に構築することが可能であり、ソイルセメントコラムの信頼性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図示される例にしたがって、本発明の実施例を説明する。以下に説明する例において、粘土質の地盤にソイルセメントコラムを構築するために用いられる掘削機としては、従来より種々の構造を有する装置が使用されているものであり、掘削した土にセメント等の硬化材を混合することにより、建物等の支持杭基礎を構築している。ところが、前記ソイルセメントコラムを構築するに際して、粘土質の成分の比率が大きい土であるほど、セメントが土に混合されにくいという特質があることが知られている。つまり、単純にセメントの比率を高くしてソイルセメントコラムを構築しようとしても、それによって形成されたコラムが、均一な品質のものとして構築可能ではなく、サンプリングの位置によっては、品質のバラツキが大きく異なるという問題がある。そこで、以下に説明する実施例では、土と硬化材の混合状態が、杭の全ての断面に亘って、均一になるような工事方法について説明する。
【実施例】
【０００８】
前記ソイルセメントコラムを構築するに際して、使用する攪拌装置１は、従来公知の装置であるが、図示を省略する駆動軸の先端部に支持される支軸２に対して、その上下部と中間部とに、攪拌翼３〜５をそれぞれ所定の間隔で、所定の長さに固定して設けているもので、前記各攪拌翼３〜５は、掘削する孔の中で支軸２により回転させるようにする。また、前記中翼４と下翼５の間には、支軸２に対して自由な回転を許容する軸支部材７を設けており、前記軸支部材７には共回り防止翼８を設けている。前記共回り防止翼８は、前記杭孔の孔壁に食い込むような長さのものとして構成されており、下端部の攪拌翼５に軸支される遊星回転体６の外周に設けたギヤ部材が、軸支部材７のギヤ部９に噛み合って、共回り防止翼８を攪拌翼と反対方向に回転させるようにする。
【０００９】
したがって、前記軸２に固定している攪拌翼３〜５が回転し、回転翼５の下部に設けた掘削具により、地盤中に孔を掘削して攪拌装置１を降下させながら、固定翼３〜５が孔の中の土を回転させるような作用が行われる。このような孔の中で土を移動させるような作用に対して、前記共回り防止翼８が孔の中で停止保持される状態では、土に対する抵抗作用を付与することになり、もしくは、攪拌翼に対して反対方向に回動されることで、土を掻き混ぜる作用を付与することになる。したがって、掘削孔の中の土は、固定翼と回転翼との間で攪拌される作用が良好に行われ、回転軸２の下部から噴出されるセメントのような硬化材と土とが均一に混合される。前述したようにして、ソイルセメントコラム用の孔の掘削を行うと同時に、土に硬化材としてのセメントを混合することにより、土とセメントとが適宜混合される状態となる。
【００１０】
前記攪拌装置１と同様な構成を有する装置により、以下に説明する土を試料土として用いて、供試体を作成した。本試験に用いた土の産地は、以下の通りであり、その各土の性質を第１表に示している。前記試料Ａ〜Ｄを用いて供試体を作成し、その供試体の性質の測定を行った結果を、第２表に説明している。
試料土の番号と産地
Ａ  宮崎県都城市志比田町
Ｂ  宮崎県宮崎郡清武町加納甲
Ｃ  宮崎県宮崎郡清武町大字船引
Ｄ  宮崎県都城市大字熊野
Ｅ  宮崎県宮崎市松原
Ｆ  宮崎県都城市東町
Ｇ  東京都大田区北千住
【表１】
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【００１１】
ところで、従来より用いられているソイルセメントコラム作成のための攪拌装置としては、前記図１に説明したものの他に、種々の構造を有する装置が用いられており、それ等の攪拌装置を用いた場合に、作成された供試体の強度等の特性が得られている。そこで、以下に説明する実施例では、前記図１に説明するような１種類の攪拌装置を用いて試験することにより、各種の土の性質の相違点を明確にできる手法を用い、直径が６００ｍｍの地盤改良体（コラム）を作成し、その中から供試体を得て各種の試験に用い、共通する試験項目のデータを比較検討した。
【００１２】
前記改良体を作成するに際しては、土が１立方メートルに対して硬化材の添加量を３００ｋｇ、水−セメント比率：Ｗ／Ｃ＝８０％として供試体を作成した。また、室内配合試験においては、地盤工学会基準「ＪＧＳＴ８２１：安定処理土の締固めをしない供試体作成方法」に準拠して行っており、１試料土当たり前記サンプル数として説明するサンプルを得て、強度およびその他のテストを実施したものであり、その結果が表２に示すように得られた。なお、前記表１に説明した試料のうち、表２に示す例では、前記採取したサンプル土の一部（試料Ａ〜Ｄ）を用いて、ソイルセメントコラムを作成し、それ等からサンプルを得て各テストを行ったものである。
【表２】
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【００１３】
なお、一般に、ソイルセメントコラムを構築するに際しては、粘土分が多い土ほど混じりにくいものであるが、前記土に含まれる粘土分の比率の大小は、実験室で測定が可能であり、例えば、メスシリンダに投入した土の泥水中で、比重浮ひょうの読みで評価することが可能である。以下の説明では、ある一定時間経過後における比重浮ひょうの読みと、室内および現場で作成したソイルセメントコラムのコアの一軸圧縮強さの値とを用い、その比重浮ひょうの変動係数との関係を整理して説明している。そして、前記比重浮ひょうの読みから、ソイルセメントコラムを作成する時に用いる工法、および対象とする土質に応じて、適切な羽根切り回数（軸の回転数）を設定可能であるとの認識のもとに、以下に説明するような結果を得ることができた。なお、前記表２に示すデータにおいて、各試料の試験のうちのａの項目では、羽根切り回数が７８０回／メートル（ｍ）であり、ｂの項目では４８０回／ｍ、ｃでは４０５回／ｍの場合をそれぞれ説明しており、各サンプルに対して、硬化材を混合して前記ａ〜ｃに指定する回転数で混合攪拌を行った結果を説明しているものである。
【００１４】
図２のグラフは、室内供試体の粘土分含有量Ｃ％と、変動係数Ｖ％との関係を、前記試料Ａ〜Ｄの４種類について測定したものである。このグラフから見られるように、粘土分の多い土ほど、変動係数が大きく現れる傾向があり、ソイルセメントコラムにおけるセメントと粘土成分との、両材料の混合状態が不均質になることが判明している。なお、前記Ｖ−Ｃの関係より、Ｖ＝０，７０９Ｃ−１６，８０５という式を得ることができる。
【００１５】
図３、４のグラフは、室内供試体の変動係数Ｖと、粒度試験を実施した時の１分（図３）、および６０分（図４）経過時における比重浮ひょうの読みＲと、の関係を示しているが、前記比重浮ひょうの読み値は、小数点以下の数値を表している。前記図３、４に示されているように、読みの数値の大きいものほど、変動係数Ｖが大きく表われており、前記読みの数値は、当然のごとく粘土分の含有量の多少を反映している。前記２つのグラフから読み取れるように、試料土を水に混合した直後（１分経過時）に比較して、６０分経過時には、比重浮ひょうの読み値は小さくなるが、変動係数は大きく変化しないことが読み取られる。そして、前記図３、４に説明される試験結果からは、Ｖ＝１２９４Ｒ−５，８９４７という式が得られる。
【００１６】
前記図３、４に示す例では、土の粒度試験時に、比重浮ひょうの読み値として得たものであるが、前記試料土を用いて、別の手法で試験したところ、図５、６に示すように、ほぼ同様な結果を得ることができた。この図５、６のグラフに示す例では、試料土５０ｇをメスシリンダに入れて、分散剤と水とを混ぜた状態で、泥水中での比重浮ひょうの読み（横軸）の値を測定し、縦軸の粒度試験により比重浮ひょうの読み（図４、５の横軸）との関係を見たものである。なお、前記図５、６に説明する例では、前記図３、４のグラフと同様に、室内供試体の変動係数Ｖと、粒度試験を実施した時の１分（図５）、および６０分（図６）経過時における比重浮ひょうの読みＲと、の関係を示しているが、前記比重浮ひょうの読み値は、小数点以下の数値を表している。前述したように、現場で得られる試験用の土を用いて、直接比重浮ひょうの読み値を計測することにより、ソイルセメントコラムの変動係数を予測することが可能であると推定できる。
【００１７】
前述したように、土の特性を調べるための前記各試験に関しては、図３〜６に説明したように、メスシリンダーに直接試験土を投入して、比重浮ひょうを用いて測定することが可能であることが判明した。そこで、前記試料土にセメントを混入してソイルセメントコラムを作成する際に、前記土の性質の測定結果とソイルセメントコラムの強度との関係を、容易に推定可能にする手法を開発することが望まれる。前記各試験で得られた現場供試体の変動係数と１分経過時の比重浮ひょうの直接測定値と、混合攪拌装置の羽根の回転数との関係を測定した結果、図７のグラフに示すような結果が得られた。
【００１８】
前記図７のグラフに示す例において、試料土としては、前記表２に説明した試料Ａ〜Ｄを用い、横軸に示す羽根切り回数（回）と、縦軸に示す変動係数（Ｖ）との関係を用いて説明している。なお、前記羽根切り回数とは、深さ１ｍの間を掘進する（深さ方向）間に、掘削・攪拌翼が回転する数、つまり、軸の回転数で説明している。このグラフから分かるように、変動係数Ｖと羽根切り回数Ｎ、および、比重浮ひょうとの３者の間には、密接な関連性が認められる。
【００１９】
例えば、原位置において、コラムの変動係数を３０％としたい時に、比重浮ひょうの測定値が１．４０（×１０-2）〜１．６０（×１０-2）の土であれば、羽根切り回数を５００回にすれば良い。また、比重浮ひょうの測定値が０．９０（×１０-2）の土であれば、羽根切り回数を４００回として設定すると良い。前述したように、比重浮ひょうの測定値に応じて、適切な羽根切り回数を設定することができるものであることから、前記比重浮ひょうの測定値と、コラムの変動係数とを、実験室または現場で得ることができれば、その数値を用いて、最適なコラムを作成するための攪拌装置での軸の回転数を、前記グラフにしたがって適宜設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の供試体作成装置の構成を示す説明図である。
【図２】室内供試体の粘土分含有量Ｃ％と、変動係数Ｖ％との関係を示すグラフである。
【図３】室内供試体の変動係数Ｖと、粒度試験を実施した時の１分経過時における比重浮ひょうの読みＲを示すグラフである。
【図４】図３の６０分経過時の比重浮ひょうの読みＲを示すグラフである。
【図５】図３と別の供試体による粒度試験を実施した時の１分経過時における比重浮ひょうの読みＲを示すグラフである。
【図６】図５の６０分経過時の比重浮ひょうの読みＲを示すグラフである。
【図７】羽根切り回数と、縦軸に示す変動係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１    攪拌装置、  ２    支軸、  ３〜５    攪拌翼、  ６    遊星回転体、
７    軸支部材、  ８    共回り防止翼、  ９    ギヤ部。
【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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