(57)【要約】【課題】            施工現場での掘削土を使用せず、しかも掘削孔の掘削土と置換する際に、掘削孔周辺の土砂が混入する恐れが少なく、空掘り部を形成した場合にも周辺の土砂あるいは落下土が混入する恐れが少なくなるという性能を発揮できる置換コラム用の填充材を提供することであり、特に置換コラムが硬化し、５Ｎ／ｍｍ２程度以上の一軸圧縮強度発現後であっても頭部整形が可能な置換コラム用の填充材を提供する。【解決手段】        セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである置換コラム用填充材。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである置換コラム用填充材。
【請求項２】
セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し含水量が３０〜５０％である請求項１記載の置換コラム用填充材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築構造物の基礎工法用の置換コラム用填充材に関し、特に掘削孔の掘削土と置換されるための填充材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から種々の目的でフライアッシュはセメントと混合されて使用されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献５、特許文献６等参照）。
一方、土木・建築構造物の基礎工法として掘削孔の掘削土と置換された填充物を造成する工法が知られている（特許文献７、特許文献８、特許文献９等参照）。
また、高炉スラグもセメントと共に使用されている（特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２等参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４１６１６（請求項１，段落番号００１４）
【特許文献２】特開２００１−２７１０６８（請求項１，段落番号００１４）
【特許文献３】特開昭５９−１１８９０８（特許請求の範囲、第２頁左上欄、第２頁右下欄）
【特許文献４】特開平１０−３１１１４２（請求項１，段落番号０００７、段落番号００１０）
【特許文献５】特開平９−１１０５５４（請求項１，段落番号０００７、段落番号００１８）
【特許文献６】特開２００３−３３６２４３（請求項１、段落番号００２２〜００２４）
【特許文献７】特開昭５１−２６７１５（特許請求の範囲、第１図〜第４図）
【特許文献８】特開昭５２−８６２０９（請求項１、第３図）
【特許文献９】特公昭５９−１８４８７（請求項１，従来技術の記載部分）
【特許文献１０】特開昭６４−１８９５６（請求の範囲）
【特許文献１１】特開平２−８３２４８８（請求項１）
【特許文献１２】特開２００４−４１９４２（請求項２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１には空洞填充材の収縮率を小さくするために使用する石炭灰のＣａＯの含有量を５〜１２重量％に限定することが開示されているが、水添加量を調節してテーブルフロー値を調整するなどのテーブルフロー値に関する開示が存在しなく、土木・建築構造物を支持する基礎工法用の置換コラム用填充材に関する開示は存在しない。即ち、原地盤と填充材を置換する置換コラム用填充材に関する開示は存在しない。
【０００４】
特許文献２には、収縮率を小さくすると共に長期の強度発現性を抑制するために使用する石炭灰のＣａＯの含有量を５％未満に限定することが開示されているが、やはり引用文献２に水添加量を調節してテーブルフロー値を調整するなどのテーブルフロー値に関する開示が存在しなく、土木・建築構造物を支持する基礎工法用の置換コラム用填充材に関する開示は存在しない。即ち、原地盤と填充材を置換する置換コラム用填充材に関する開示は存在しない。
【０００５】
特許文献３に示されてい材料は、セメントの石炭灰に対する添加割合が２〜７重量部とし、水を加えて含水比１４０％として流動性を良くして使用することが開示されている。このように流動性を良くしたスラリーは、テーブルフローでは測定できなくなるほど値が大きいものであり、土木・建築構造物の基礎工法用の置換コラム用填充材として使用とすると、置換後の填充物に土塊の混入量が多くなるため、置換コラム用填充材としては使用することができない。
【０００６】
特許文献４に開示された混練物は、石炭灰９５〜８０重量部に対してセメントを５〜２０重量部混ぜ合わせ、適量の水を加えて練り合わせて、湿り気がある粉体の状態にした混練物が開示されている。即ち、この混練物は振動を加えたときのみ流動状態になり、柱状の状態では殆ど粉体状態であるので、掘削孔の掘削土と置換される置換コラム用の填充材として使用することは、ポンプ圧送を前提としている工法では使用不可能である。
【０００７】
特許文献５に開示された土工材は、セメントや石炭灰の他に、気泡剤を併用して、上下が開口している円筒コーンに試料を入れ、それを引き上げたときに広がる径を測定するＪＩＳ  Ａ  １１０１の試験法によるフロー値が１６０〜２４０ｍｍという極めて流動性が良いスラリーとするものであり、流動性が良いスラリーを護岸の裏込材等の填充材として使用する例が示されている。しかし、流動性が良すぎると掘削孔の掘削土と置換されるための填充材として使用する際には土塊混入等の問題を発生する。
【０００８】
特許文献６に開示された石炭灰モルタルは、セメント３０〜１５０Ｋｇ、石炭灰９００〜１３００Ｋｇ、水４００〜６００Ｋｇを配合したものとすることにより、海に投入した場合でも水中の分離抵抗が高く、しかもセルフレベリング性の高いものとすることができるものである。このようにセルフレベリング可能とするすることによって埋立材と使用することが開示されている。しかし、特許文献６には、テーブルフロー値を１５０〜３３０ｍｍの範囲にすることも、掘削孔の掘削土と置換されるための填充材として使用することも開示されていない。
以上に示した特許文献１〜６は、いずれもセメントと石炭灰（フライアッシュ）との併用に関する記載があるものの、置換後の填充物に土塊の混入量が少ない置換コラム用填充材に関する開示がない。
【０００９】
一方、特許文献７や特許文献８に開示されたような掘削孔の掘削土を地上側に送り、掘削土と固化材を混合撹拌した混練物を掘削孔に填充してコラムとする工法では、填充材の原料として施工現場で掘削された土砂を使用するため、施工現場毎に施工したコラムの強度が変化したり、土層の地盤物性に起因する強度のバラツキが非常に大きくなる等の現象が生じる恐れがある。
【００１０】
また、特許文献９には、現場発生土を使用しないでモルタル若しくはセメントミルク等の填充材を使用することが開示されているが、モルタルは細骨材を含有しているために、混練後の流動性を一定値になるように管理するためには、細骨材の水分管理を施工現場で実施する必要がある。しかしながら、施工現場で細骨材の含水量を測定し、その都度含水量を調整することは現実的には不可能である。更に、細骨材を含有しているモルタルをオーガヘッドの吐出口又はオーガ軸の先端から吐出させるためには、ロート管から一定量が流下する時間で表すフロー値が１８〜２０秒の流動性の高いものを使用せざるを得なく、ブリージングが発生しやすくなるばかりかモルタルの流動性が高いため、掘削された土砂がモルタル中に落ち込み、モルタル中に土砂が混入される。
また、セメントミルクはその名の通りミルク状であり、流動性が高いため、掘削された土砂がセメントミルク中に落ち込み、モルタル中に土砂が混入される。
さらに、特許文献９で使用されている填充材は、上述したように流動性がよいものであるがために、填充材の填充時に周壁が崩れる恐れがあり、そのために填充材中に土塊が混入し填充物自体の強度が安定しない恐れがある。そのために特許文献９の第５図〜第７図に示されているように、芯材を挿入しているのである。また、填充材の流動性が高いと填充材からなるコラムの上方に空掘り部（即ち填充材が存在しない部分）を形成しようとすると、空掘り部上方から土砂が落下すると、その落下土が未硬化状態のコラム填充材中に落ち、土砂を混入した状態で填充材が硬化することになる。それ故に、特許部文献９の第５図〜第７図に示されているように空掘り部を設けることなく、上部までコラムが形成される。
【００１１】
なお、特許文献１０〜１２には、セメント組成物等として高炉スラグ粉末を使用することを開示しているが、水添加量を調節してテーブルフロー値を調整するなどのテーブルフロー値に関する開示が存在しなく、土木・建築構造物を支持する基礎工法用の置換コラム用填充材に関する開示は存在しない。即ち、原地盤と填充材を置換する置換コラム用填充材に関する開示は存在しない。
【００１２】
本発明の目的は、施工現場での掘削土を使用せず、しかも一工程で掘削孔の掘削土と填充材を置換する際に、掘削孔周辺の土砂が混入する恐れが少なく、空掘り部を形成した場合にも周辺の土砂あるいは落下土が混入する恐れが少なくなるという性能を発揮できる置換コラム用の填充材を提供することであり、特に置換コラムが硬化し、５Ｎ／ｍｍ２程度以上の一軸圧縮強度発現後であっても頭部整形が可能な置換コラム用の填充材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の置換コラム用填充材は、請求項１に記載したように、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである填充材である。
なお、本発明におけるテーブルフロー値は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１のセメントの物理試験方法におけるフローテーブルを使用して測定するフロー値である。なお、ＪＩＳに記載されたフローテーブルの直径は３００ｍｍであり、テーブルフロー値が３００ｍｍ以上の値は測定不能であるので、テーブルの上に直径５００ｍｍの板を固定して測定した値を本発明ではテーブルフロー値とする。
また、本発明における置換コラムとは、地盤土を填充材に置換してなるコラムである。
【００１４】
一方、セメント１重量部に対するフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の使用量が３重量部未満では、コストが高くなり経済性が低下するばかりでなく、セメントの水和反応による発熱量が大きくなり、置換体積量が大きい場合は、発熱量により填充物が亀裂破壊する恐れがある。特に大径の置換コラムや置換コラムをオーバーラップして施工することにより置換体積量が大きい場合も同様な現象を引き起こす恐れがある。また、填充材の固化後の一軸圧縮強度が大きくなり過ぎ、硬化後の頭部整形作業を平爪のバックホウでは容易に行えないため、ブレイカーを使用せざるを得ず、騒音公害のみならず、経済的にも高コストになり好ましくない。
セメント１重量部に対するフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の使用量が２０重量部を超えると、硬化したコラムの発現強度が小さくなるばかりか、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の使用量が２０重量部超ではセメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末とを混練してスラリーとする際の撹拌混合が均一に行われなくなり、品質のバラツキが大きくなる。
また、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュが３乃至２０重量部であっても、加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０ｍｍ未満では、ポンプ圧送時の配管内抵抗が大きくなり、圧送不可能となる。
加水混合された状態での填充材のテーブルフロー値が３３０ｍｍを超えると、流動性は良くなるが材料が分離しやすく、置換コラムの上方がブリージングによるレイタンス層が厚くなり、上部での強度発現が不充分になる。その上に、孔壁崩壊や空掘り部から落下する土塊の混入が多くなり不均質な置換コラムとなる。
【００１５】
なお、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部の配合である場合でも、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の品質によって、加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍの範囲内とするための水の量が異なるので、水の使用量はフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の品質によって決定すればよい。
しかし、請求項２に記載したように、水の使用量を、即ち、含水量をセメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し３０〜５０％とすることにより、多くの品位のフライアッシュまたは高炉スラグ粉末に対応することができる。即ち、請求項１に記載したように、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである置換コラム用填充材とすることができる。
【００１６】
含水量がセメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し３０％未満では、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の品質によってはポンプ圧送時の配管内抵抗が大きくなり、含水量がセメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し５０％を超えると、流動性は良くなるがフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の品質によっては材料が分離しやすくなるのみならず、地盤と置換された填充材中に置換施工中または上方の空掘り部からの掘削土砂の混入が増えるため、均一な置換コラムの築造が困難になる。
このように請求項２に記載したように、請求項１記載の置換コラム用填充材であって、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し含水量が３０〜５０％である場合（即ち、略３０〜５０％である場合）は、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の品質に拘わらず、土塊等の混入がない均一な品質の置換コラムを安定して施工・築造することができる。
【００１７】
なお、セメントとしては、セメント中にフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が含まれていないポルトランドセメントが好ましいセメントである。しかし、セメント中に高炉スラグを含む高炉セメントやセメント中にフライアッシュを含むフライアッシュセメントでもセメントとして使用できる。なお、高炉セメントやフライアッシュセメントを使用する場合、該セメントの高炉スラグやフライアッシュの配合量を加味してセメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の使用量を上述した範囲内に定める。このような補正を行う必要がないので、本発明ではセメントとして、ポルトランドセメント、特に普通ポルトランドセメントを使用することが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の置換コラム用填充材は、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍであるので、該置換コラム用填充材を使用して築造した置換コラムは土塊等の混入が少ない（特に好ましい場合には土砂等の混入が全くない）均一な品質のコラムとなり、上部に空掘り部を有する置換コラムとした場合でもコラム中に土塊の混入がない置換コラムとすることができる。
【００１９】
また、請求項１記載の置換コラムであって、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し含水量が３０〜５０％である本発明の置換コラム用填充材は、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の品質に拘わらず、土塊等の混入がない均一な品質の置換コラムを安定して施工・築造することができる。
【００２０】
更に、本発明による填充材は、ポルトランドセメントのような品質管理された工場生産による自硬性の粉体と、コンクリート混和材として広く使用されている火力発電所の副生産物であるフライアッシュを主原料としたもの、または製鉄の高炉の副産物である高炉スラグを粉砕して作製する粉末であるため安価な填充材であると共に、次のような効果も発揮する。
【００２１】
１）本発明の規定値内でセメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比や水量を調整することにより、２〜１５Ｎ／ｍｍ２の範囲の圧縮強度（材令２８日）を任意にかつ容易に得ることができる。
２）同一配合の填充材は圧縮強度のバラツキが、従来技術である深層混合処理工法によるソイルセメントのそれに比して圧倒的に小さい。同様に単位体積重量や他の各種物理性能のバラツキも小さい。
３）本発明の填充材を使用して築造する置換コラムはその上端部を所定の設計レベルよりも多少高くなるように造成し、その後填充材が固結した後に、具体的には１乃至３日後に、バックホウで頭部整形を行うことができる。即ち、このときに填充材が５ｋＮ／ｍｍ２超の圧縮強度を発現していても、平爪を取りつけたバックホウで比較的容易に置換コラムの頭部を削り取り、平坦に整形することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の置換コラム用填充材は、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである。
また、水の使用量を、即ち含水量をセメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し３０〜５０％とすること（即ち、略３０〜５０％とすること）により、多くの品位のフライアッシュまたは高炉スラグ粉末に対応することができる。即ち、請求項１に記載したように、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである置換コラム用填充材とすることができる。
【００２３】
このように本発明の置換コラム用填充材は、セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至２０重量部であり、かつ該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍであるが、特に加水混合するための量は、セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し水の量を３０〜５０重量％とし、テーブルフロー値が１５０〜３３０ｍｍである填充材とすることが好ましい。
なお、テーブルフロー値が１５０〜２２０ｍｍのものであると、置換したコラム中に混入される土の量が極めて少なくなるので特に好ましい。このような範囲の置換コラム用填充材は、セメントと、フライアッシュまたは高炉スラグ粉末の合計重量に対し水の量を３０〜３５重量％とすることで得られる。
【００２４】
更に、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至１０重量部とすることにより、得られる置換コラムが一軸圧縮強度が高いものとなり、特に好ましい。なお、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュが３乃至７重量部とすることにより、得られる置換コラムが更に高い一軸圧縮強度を示すので更に好ましい。
【００２５】
それ故、セメントとフライアッシュまたは高炉スラグ粉末の配合比がセメント１重量部に対しフライアッシュまたは高炉スラグ粉末が３乃至１０重量部であり、該配合比で加水混合された状態でのテーブルフロー値が１５０〜２２０ｍｍである置換コラム填充材が、特に好ましい置換コラム填充材である。
【００２６】
また、本発明の置換コラム用填充材を置換コラムの施工時に用意するためには、ミキサー（例えば、グラウトミキサー）で混練する。なお、テーブルフロー値が所定範囲内で小さいもの（コンシステンシーが低いもの）の場合は、ミキサーとしてパン式強制練りミキサーや二軸式強制練りミキサーなどの強制練りミキサーを使用して混練することが好ましい。
【００２７】
この置換コラム用填充材の使用目的は、地盤土と置換したコラムを築造することである。この置換コラムの築造は、施工機、例えば、スクリューオーガにより地盤を掘進し、築造する予定の置換コラム底にスクリューオーガが到達したならば、スクリューオーガ先端部から置換コラム用填充材を吐出しつつ正回転で引き上げることにより、地盤土が填充材に置換されたコラムが築造される。
また、このような施工機、例えば、スクリューオーガにミキサーにより混練された置換コラム用填充材を供給するのは、ポンプ（例えば、チューブポンプ）でグラウトホースを介して供給される。なお、テーブルフロー値が規定範囲内で小さいもの（コンシステンシーが硬いもの）の場合は、ポンプとしてスクリュー式ポンプ（スネーク型グラウトポンプとも呼ばれる）を使用する。スクリュー式ポンプ（スネーク型グラウトポンプとも呼ばれる）は、２条の内ネジを持つステータの中をステータの半分のピッチを持つ１条のネジのロータの回転によって、一定容積が脈動することなく押し出される機構のものである。
【００２８】
より具体的には、置換コラムの築造は、図１に示すようにプラント設備１と施工機１１を用いて施工される。プラント設備１は、サイロ（図示していない）、水槽２、ミキサー３、スクリュー式ポンプ４等を備えてなり、施工機１１は、杭打ち機（図では３点式杭打ち機）をベースマシン１４とし，先端部には掘削翼と填充材吐出口を有し、かつ軸内部に填充材流路を有するスクリューオーガ（本例では、連続スパイラルオーガ）１２を正逆回転可能に接続したオーガモータ１３を、リーダー１５に昇降自在に装着してなるものであり、プラント設備１と施工機１１は、填充材の流路となる耐圧ホース５で連結されている。従って、プラント設備１のミキサー３で混練された填充材は、スクリュー式ポンプ４で耐圧ホース５を介して施工機１１のスクリューオーガ１２に供給され、その先端吐出口より吐出される。また、スクリュー式ポンプ４のデリバリー側近傍の填充材の流路には、圧力計６と電磁式流量計７の計測器が設置されている。なお、スクリューオーガ１２は、施工深度に応じて任意の長さに接続・脱着可能な継手構造を備えている。
【００２９】
ミキサー３はコンシステンシーがテーブルフロー値で１３０〜３５０ｍｍの填充材を混練できるものであれば、その型式は特に限定する必要はない。ポンプもスクリュー式ポンプを例示しているが、上述の填充材を圧送できるものであれば、その型式は特に限定する必要はない。
また、図１では施工機１１のスクリューオーガ１２を連続スパイラルスクリューとしているが、これに限定するものではなく、断続スパイラルスクリューやケーシング付きオーガー等、掘削と地盤置換が可能なオーガーであればよい。填充材の吐出口位置はオーガー軸先端面に設けてもよいし、軸先端部付近側面に設けてもよい。またベースマシンは自走式のリーダー起倒型に限定するものではなく、クレーンでリーダーを吊下する形式のものでもよい。
【００３０】
置換コラムの標準的な施工手順例は、図２に示したように下記の手順である。
（１）スクリューオーガ１２の先端中心を置換コラムの中心位置にセットする。
（２）スクリューオーガ１２を正回転させることにより地盤を掘削しつつ、スクリューオーガ１２先端を所定深度まで掘進させる。
（３）スクリューオーガ１２が所定深度に達したら、オーガー先端部に設けた吐出口から填充材（即ち、本発明の置換コラム用填充材、以下単に填充材という）を吐出しつつ、スクリューオーガ１２を正回転させながら引き上げる。
（４）スクリューオーガ１２先端位置が所定の置換コラム１０の上端位置に達したら、填充材の吐出を停止する。
（５）スクリューオーガ１２を逆回転させながら空掘り区間を引き上げる。
以下に実施例等を示し、本発明の置換コラム用填充材について具体的に説明する。
【実施例１】
【００３１】
本発明の置換コラム用填充材の配合条件と得られた固化体の圧縮強度を示す。
填充材は、ＪＩＳ  Ａ  ６０１  のコンクリート用フフライアッシュに規定されるライアッシュII種（Ｆ：以下同じ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ：以下同じ）をＦ／Ｃ＝５〜２０を５ポイント刻みとし、かつＷ／（Ｆ＋Ｃ）＝３０〜５０％の範囲を５％刻みで組合せた配合とした。表１に填充材の配合を示す。また、表１には配合毎のテーブルフロー値及び材令７日と２８日の圧縮強度（一軸圧縮強度）を示している。
【００３２】
【表１】
2007210852.tif 000002
【００３３】
表１の試験結果から、Ｆ／Ｃと一軸圧縮強度（材令２８日）の関係を図３に、Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）と一軸圧縮強度（材令２８日）の関係を図４に、Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）及びＦ／Ｃと一軸圧縮強度（材令２８日）の関係を三次元棒グラフにしたものを図５に示す。
填充材は、表１や図３〜５に示すように、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）とＦ／Ｃを選定することにより、材令２８日強度（圧縮）を１〜８Ｎ／ｍｍ２の間で任意の値に設定することができる。Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）とＦ／Ｃの選定は表１に示すような範囲及び５ポイント間隔に限定するものではなく、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）なら略３０％〜５０％、Ｆ／Ｃなら２〜３０の間で、好ましくはＷ／（Ｃ＋Ｆ）なら略３０％〜４０％、Ｆ／Ｃなら３〜２０の間で選定すればよい。これはＷ／（Ｃ＋Ｆ）が略３０％未満ならテーブルフロー値が１５０ｍｍ未満となり、ポンプ圧送が困難になるし、５０％超なら填充材のテーブルフロー値が３００ｍｍを大きく超え、填充材中に施工時の掘削土砂が混入しやすくなり、良好な置換コラムが築造できないためである。
なお、図３、図４に見られるように、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が３０〜４０％であると。一軸圧縮強度が高くなるのでより好ましい。
【００３４】
表１の試験結果から、テーブルフロー値についての結果を示すために、Ｆ／Ｃとテーブルフロー値の関係を図６に、Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）とテーブルフロー値の関係を図７に、Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）及びＦ／Ｃとテーブルフロー値の関係を三次元棒グラフにしたものを図８に示す。
テーブルフロー値は図６〜８に示すように、Ｆ／Ｃに対してはほとんど変化せず、もっぱらＷ／（Ｃ＋Ｆ）に対して変化する。したがって、所定のテーブルフロー値を得るためには、主としてＷ／（Ｃ＋Ｆ）を調整することになる。
【実施例２】
【００３５】
一軸圧縮強度のバラツキを確認するために、各配合条件毎に供試体を３本作製した。
この場合、填充材は、フライアッシュII種（Ｆ：以下同じ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ：以下同じ）をＦ／Ｃ＝４．０に固定し、かつＷ／（Ｆ＋Ｃ）＝３０〜５０％の範囲を５％刻みで組合せた配合とした。表２に填充材の配合を示す。また、表２には配合毎のテーブルフロー値及び材令２８日の圧縮強度（一軸圧縮強度）を示している。２８日の圧縮強度（一軸圧縮強度）には、３本の供試体毎の圧縮強度（一軸圧縮強度）とその平均値及び変動係数（変動係数は一軸圧縮強度の平均値からのバラツキ状態を示す）を示した。
【００３６】
【表２】
2007210852.tif 000003
【００３７】
表２に示したようにテーブルフロー値は表１で示した類似の配合条件の試験結果とほぼ同一とみなせる結果であったが、一軸圧縮強度試験結果は表１の類似の配合条件結果よりもかなり大きな値（１．６〜２．９倍）を示している。この原因は不明であるがフライアッシュのロットが異なっていたことが主たる要因と思われる。
同一配合毎の供試体３本のそれぞれの強度から算定した変動係数は、表２に示すように０．７７〜９．５２％であり、いわゆる深層混合処理工法（コラム工法）のそれが２５〜４５％超であることと比較すれば、圧倒的に変動係数が小さい。バラツキが小さいといえる。
【実施例３】
【００３８】
一軸圧縮強度の日間毎のバラツキを確認するために、フライアッシュII種（Ｆ：以下同じ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ：以下同じ）をＦ／Ｃ＝５．０に固定し、かつＷ／（Ｆ＋Ｃ）を３５％に固定した配合とした填充材（この場合の配合を配合条件１の配合という）と、フライアッシュII種（Ｆ：以下同じ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ：以下同じ）をＦ／Ｃ＝６．０に固定し、かつＷ／（Ｆ＋Ｃ）を３０％に固定した配合とした填充材（この場合の配合を配合条件１の配合という）について、各配合とも一日に一回の混練を５日間行って試験した。
表３に填充材の配合を示すと共に表３には配合毎のテーブルフロー値及び材令２８日の圧縮強度（一軸圧縮強度）を示している。２８日の圧縮強度（一軸圧縮強度）には、同一試験No.毎に（即ち、１パッチ毎に）３本の供試体を準備し、その供試体毎の圧縮強度（一軸圧縮強度）とその平均値及び同一試験No.毎の変動係数（バッチ内変動係数）を示した。
表３に示したNo.１−１〜No.１−５が配合条件１の一軸圧縮強度の日間毎のバラツキを確認するためものであり、これを以後配合１のシリーズという。表３に示したNo.２−１〜No.２−５が配合条件２の一軸圧縮強度の日間毎のバラツキを確認するためものであり、これを以後配合２のシリーズという。
【００３９】
【表３】
2007210852.tif 000004
【００４０】
配合１のシリーズはバッチ内変動が変動係数で２．２〜１１．９％（平均５．３％）であり、日間変動は変動係数で１０．１％であった。また、配合２のシリーズはバッチ内変動が変動係数で５．１〜１１．５％（平均８．５％）であり、日間変動は変動係数で１４．１％であった。
バッチ内変動及び日間変動とも、いわゆる深層混合処理工法（コラム工法）のそれが２５〜４５％超であることと比較すれば、圧倒的に変動係数が小さい。バラツキが小さいといえる。
【実施例４】
【００４１】
フライアッシュの代わりに高炉スラグ微粉末を配合した填充材の例を示す。
填充材は、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６  のコンクリート用高炉スラグ微粉末に規定される高炉スラグ微粉末（Ｓ：以下同じ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ：以下同じ）をＳ／Ｃ＝５．０とし、かつＷ／（Ｓ＋Ｃ）＝３５％とした配合と、高炉スラグ微粉末（Ｓ：以下同じ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ：以下同じ）をＳ／Ｃ＝６．０とし、かつＷ／（Ｓ＋Ｃ）＝３０％とした配合の２例である。
この填充材を普通ポルトランドセメント（Ｃ）と高炉スラグ微粉末（Ｓ）と水（Ｗ）の混合物で構成した場合の実施例結果を表４に示す。また、表４には配合毎に、填充材の配合後の計算密度（配合後の密度の計算値）、テーブルフロー値及び材令３日と７日と２８日の圧縮強度（一軸圧縮強度）を示している。
【００４２】
【表４】
2007210852.tif 000005
【００４３】
填充材の主材料をフライアッシュから高炉スラグ微粉末に変更すると、表３と比較すれば、テーブルフロー値は配合No.１で１９９ｍｍ（表３の平均値）から１９３ｍｍに若干小さくなっているが、変動幅を考慮すればほぼ同一とみなせる。配合No.２では逆に１５３ｍｍ（表３の平均値）から１６６ｍｍと大きくなっている。この結果から、テーブルフロー値についてはフライアッシュと高炉スラグ微粉末ではほとんど差が無く、同様の物性を示す。
一方、填充材の主材料をフライアッシュから高炉スラグ微粉末に変更すると、表３と比較すれば、一軸圧縮強度については配合No.１で７．９６Ｎ／ｍｍ２（表３の平均値）から３１．１Ｎ／ｍｍ２へと４倍近く大きくなっている。配合No.２では７．７５Ｎ／ｍｍ２（表３の平均値）が３６．９Ｎ／ｍｍ２と４．８倍近く大きくなっている。
填充材の一軸圧縮強度に関しては、フライアッシュよりも高炉スラグ微粉末を使用した方が一軸圧縮強度が大きくなる。
【実施例５】
【００４４】
実施例５では実際に置換コラムの築造を行った。
【００４５】
１．施工機械
使用した施工機械を表５に示す。この機械装置はフライアッシュやセメント用のサイロを用いた以外は概略図１に示したものと同じである。
【００４６】
【表５】
2007210852.tif 000006
【００４７】
２．填充材
填充材は表６に示す４種類の配合とした。なお、表６にはフライアッシュII種（Ｆ）と普通ポルトランドセメント（Ｃ）と水（Ｗ）を混練し、練り上がり時のテーブルフロー値を示している。
【００４８】
【表６】
2007210852.tif 000007
【００４９】
３．置換コラムの形状
置換コラムの形状は外径７００ｍｍ、築造長１．５ｍとした。また、空掘り長は０．５ｍとし、各２本づつ築造した。
４．置換コラムの築造仕様
置換コラムの築造にあたり、オーガスクリューを正回転させながら、填充材を吐出せずに掘進速度Ｖ＝１．０ｍ／分で置換コラム底深度ＧＬ−２．０ｍまで掘進し、該位置で３０秒ほど正回転のみさせてから、該オーガー先端部から填充材を吐出させつつ該オーガーを正回転のまま引上げた。このときの引上げ速度は、填充材の吐出量とオーガー引上げに伴う掘削孔に生ずる空間体積が見合うように管理した。同一施工機器の下では填充材のテーブルフロー値が小さくなるにつれて、吐出量も小さくなる傾向があるので、吐出量を常時計測しながら、それに合わせて引上げ速度も小さくなるように施工管理した。
置換コラムの築造仕様を図９に示す。
５．施工結果
（１）置換コラム中の土塊混入状況
築造した地下コラムを掘り出して、置換コラム中の土塊混入状況を確認した。置換コラム中の土塊混入状況を表７及び図１０〜２１に写真で示す。
【００５０】
【表７】
2007210852.tif 000008
【００５１】
なお、配合１は比較例であり、テーブルフロー値が３５０ｍｍ以上だと、図１０〜図１２に示すように、置換コラム中の土塊混入量が多くなり、良好な置換コラムの築造が困難である。本発明の実施例であるテーブルフロー値が２８０〜３００ｍｍ程度だと、図１３〜図１５に示すように、土塊混入量は少なくなり、良好な置換コラムの築造が可能となる。テーブルフロー値が２２０〜２３０ｍｍ程度だと、図１６〜図１８に示すように、土塊混入量は非常に少なくなり、良好な置換コラムの築造が可能となる。テーブルフロー値が１８５〜１９５ｍｍ程度だと、図１９〜図２１に示すように、土塊混入が全くと言ってよいほど土塊は見られず、ほぼ完璧な置換コラムが築造できる。
この実施例から、テーブルフロー値が大凡表７の１割増しとして３３０ｍｍ程度以下だと土塊混入量の少ないほぼ良好な置換コラムの築造が可能になると判断できる。テーブルフロー値が大凡表７の１割増しとして２５０ｍｍ程度以下だと土塊混入量が非常に少ない良好な置換コラムの築造が可能になると判断できる。さらに大凡表７の１割増しとして２２０ｍｍ程度以下だと土塊混入量がほとんどないほぼ完璧に近い置換コラムの築造が可能になると判断できる。
【００５２】
（２）置換コラム頭部の整形
置換コラムは所定の深度範囲にわたって築造される。置換コラム上端位置も所定深度になるように施工されるが、余盛り施工や施工誤差、または、オーガーの掘削爪の形状のままに置換コラム頭部が形成される等の問題があるため、置換コラムが硬化した後に頭部を所定深度位置に整形する必要がある。これは従来技術の深層混合処理工法による地盤改良コラムも同様の問題がある。もっとも、地盤改良コラムの場合は地盤中に注入材を強制注入して攪拌混合するために体積膨張が起こり、盛上りが発生することが主たる原因であるが。
【００５３】
従来技術の地盤改良コラムの頭部整形作業は、バックホウに平爪を取り付けてコラム頭部を水平かつ平坦な形状に整形するものである。このとき、一般的にコラム強度が１〜１．５Ｎ／ｍｍ２程度までは平爪のバックホウで比較的容易に頭部整形が可能であるが、２Ｎ／ｍｍ２を超えるとブレイカーを使用しなければコラム頭部の整形ができないといわれている。頭部整形の概念図を図２２に示す。
築造した置換コラムのうち、配合No.３のもの（このときの填充材圧縮強度は４〜５Ｎ／ｍｍ２であった）を平爪を取り付けたバックホウで頭部整形している状況を図２３に写真で示し、整形した後の状態を図２４に写真で示す。
【００５４】
この置換コラムの頭部整形時期は材令５日であり、そのときそのコラムから採取した頭部コアの一軸圧縮強度は５．１Ｎ／ｍｍ２であった。上述のように、従来技術である地盤改良コラムでは一軸圧縮強度が２Ｎ／ｍｍ２を超えると平爪のバックホウで頭部整形することはほとんど不可能であるのに対して、本発明の填充材では、驚くべきことに、たとえ５Ｎ／ｍｍ２を超える強度であったとしてもバックホウで比較的容易に頭部整形ができるのである。これは地盤改良コラムが原地盤を構成している砂分や礫分の粒径の異なる粒子群の影響を受けるため、比較的低強度であっても頭部整形が困難になるのである。これに対して、本発明による填充材は骨材も土砂も含まず、セメントとフライアッシュ乃至高炉スラグ粉末から構成されているため、粒径がほぼ均一であり、不純物質も存在しないため５Ｎ／ｍｍ２を超える一軸圧縮強度であっても平爪のバックホウで頭部整形作業が可能になるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】置換コラムを築造する際のプラント設備や施工機を示す模式図である。
【図２】置換コラムを築造する際の施工手順を工程順（ａ）〜（ｅ）に示す説明図である。
【図３】フライアシュとセメントの比（Ｆ／Ｃ）と一軸圧縮強度（材令２８日）の関係を示すグラフ図である。
【図４】水比（Ｗ／（Ｆ＋Ｃ））と一軸圧縮強度（材令２８日）の関係を示すグラフ図である。
【図５】Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）及びＦ／Ｃと一軸圧縮強度（材令２８日）の関係を示すグラフ図である。
【図６】Ｆ／Ｃとテーブルフロー値の関係を示すグラフ図である。
【図７】Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）とテーブルフロー値の関係を示すグラフ図である。
【図８】Ｗ／（Ｆ＋Ｃ）及びＦ／Ｃとテーブルフロー値の関係を示すグラフ図である。
【図９】実施例５における置換コラムの築造仕様を示す説明図である。
【図１０】実施例５におけるNo.１（比較例）の置換コラム上方の土塊混入状況を示す写真図である。
【図１１】実施例５における配合No.１の置換コラム中間部の土塊混入状況を示す写真図である。
【図１２】実施例５における配合No.１の置換コラム下方部の土塊混入状況を示す写真図である。
【図１３】実施例５における配合No.２（実施例）の置換コラム上方の土塊混入状況を示す写真図である。
【図１４】実施例５における配合No.２の置換コラム中間部の土塊混入状況を示す写真図である。
【図１５】実施例５における配合No.２の置換コラム下方部の土塊混入状況を示す写真図である。
【図１６】実施例５における配合No.３（実施例）の置換コラム上方の状況を示す写真図である。
【図１７】実施例５における配合No.３の置換コラム中間部の状況を示す写真図である。
【図１８】実施例５における配合No.３の置換コラム下方の状況を示す写真図である。
【図１９】実施例５における配合No.４（実施例）の置換コラム上方の状況を示す写真図である。
【図２０】実施例５における配合No.４の置換コラム中間部の状況を示す写真図である。
【図２１】実施例５における配合No.４の置換コラム下方部の状況を示す写真図である。
【図２２】頭部整形の概念を示す説明図である。
【図２３】置換コラム頭部を削り取って整形している状態を示す写真図である。
【図２４】置換コラムの頭部を整形した後の状態を示す写真図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  プラント設備
２  水槽
３  ミキサー
４  スクリュー式ポンプ
５  耐圧ホース
６  圧力計
７  電磁式流量計
１０  置換コラム
１１  施工機
１２  スクリューオーガ
１３  オーガモーター
１４  ベースマシン
１５  リーダー
【図１】
2007210852.tif 000009
【図２】
2007210852.tif 000010
【図３】
2007210852.tif 000011
【図４】
2007210852.tif 000012
【図５】
2007210852.tif 000013
【図６】
2007210852.tif 000014
【図７】
2007210852.tif 000015
【図８】
2007210852.tif 000016
【図９】
2007210852.tif 000017
【図１０】
2007210852.tif 000018
【図１１】
2007210852.tif 000019
【図１２】
2007210852.tif 000020
【図１３】
2007210852.tif 000021
【図１４】
2007210852.tif 000022
【図１５】
2007210852.tif 000023
【図１６】
2007210852.tif 000024
【図１７】
2007210852.tif 000025
【図１８】
2007210852.tif 000026
【図１９】
2007210852.tif 000027
【図２０】
2007210852.tif 000028
【図２１】
2007210852.tif 000029
【図２２】
2007210852.tif 000030
【図２３】
2007210852.tif 000031
【図２４】
2007210852.tif 000032