(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤（Ｇ）中に掘削孔を削孔してその削孔に造成管（６）および排泥管（７）を挿入し、造成管（６）に設けた噴射ノズルから硬化材を噴射し、造成管（６）を回転させながら排泥管（７）と共に引き上げ、地中に地中固結体を造成する際に、その硬化材の配合を決定するための硬化材配合決定方法において、セメントと塩化カルシウムと細粒分調整材と水とを含み、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合は７０重量％〜９０重量％であり、そして細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当りに対して１２０ｋｇ以下が添加されている硬化材を準備し、施工領域の土質を分析し（Ｓ１）し、硬化材を地中に噴射するための条件を決定（Ｓ２）し、次いで噴射する硬化材の配合を仮決定（Ｓ３）し、硬化材を噴射する噴射ノズルを有する造成管（６）の引上げ速度を決定（Ｓ４）し、土質の分析により求められた土壌中の水分量と仮決定された硬化材の配合と決定された引上げ速度とに基いて、仮決定された硬化材を施工領域の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を算出（Ｓ５）し、その算出された前記水分の割合を基準値と比較し、前記水分の割合が基準値以下であれば引上げ速度が妥当であると判断し、基準値より大きければ引上げ速度が妥当ではないと判断（Ｓ６）し、前記水分の割合が基準値よりも大きな場合に引上げ速度を変更し、以って前記水分の割合を基準値以下にする（Ｓ１０）ことを特徴とする硬化材の配合決定方法。
【請求項２】
地盤（Ｇ）中に掘削孔を削孔してその削孔に造成管（６）および排泥管（７）を挿入し、造成管（６）に設けた噴射ノズルから硬化材を噴射し、造成管（６）を回転させながら排泥管（７）と共に引き上げ、地中に地中固結体を造成する際に、その硬化材の配合を決定するための硬化材配合決定方法において、セメントと塩化カルシウムと細粒分調整材と水とを含み、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合は７０重量％〜９０重量％であり、そして細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当りに対して１２０ｋｇ以下が添加されている硬化材を準備し、施工領域の土質を分析し（Ｓ１）し、硬化材を地中に噴射するための条件を決定（Ｓ２）し、次いで噴射する硬化材の配合を仮決定（Ｓ３）し、造成管（６）の噴射ノズルから硬化材を噴射する硬化材の噴射流量を決定（Ｓ４）し、土質の分析により求められた土壌中の水分量と仮決定された硬化材の配合と決定された硬化材の噴射流量とに基いて、仮決定された硬化材を施工領域の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を算出（Ｓ５）し、その算出された前記水分の割合を基準値と比較し、前記水分の割合が基準値以下であれば硬化材の噴射流量が妥当であると判断し、基準値より大きければ硬化材の噴射流量が妥当ではないと判断（Ｓ６）し、前記水分の割合が基準値よりも大きな場合に硬化材の噴射流量を変更し、以って前記水分の割合を基準値以下にする（Ｓ１０）ことを特徴とする硬化材の配合決定方法。
【請求項３】
地盤（Ｇ）中に掘削孔を削孔してその削孔に造成管（６）および排泥管（７）を挿入し、造成管（６）に設けた噴射ノズルから硬化材を噴射し、造成管（６）を回転させながら排泥管（７）と共に引き上げ、地中に地中固結体を造成する際に、その硬化材の配合を決定するための硬化材配合決定方法において、セメントと塩化カルシウムと細粒分調整材と水とを含み、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合は７０重量％〜９０重量％であり、そして細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当りに対して１２０ｋｇ以下が添加されている硬化材を準備し、施工領域の土質を分析し（Ｓ１）し、硬化材を地中に噴射するための条件である造成管（６）の引き上げ速度や硬化材の噴射流量を決定（Ｓ２３）し、次いで噴射する硬化材の配合を仮決定（Ｓ２４）し、土質の分析により求められた土壌中の水分量と仮決定された硬化材の配合と決定された前記条件とに基いて、仮決定された硬化材を施工領域の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を算出（Ｓ５）し、その算出された前記水分の割合を基準値と比較し、前記水分の割合が基準値以下であれば前記硬化材の配合の仮決定が妥当であると判断し、基準値より大きければ前記硬化材の配合の仮決定が妥当ではないと判断（Ｓ６）し、前記硬化材の配合の仮決定を変更し、以って前記水分の割合を基準値以下にする（Ｓ３０）ことを特徴とする硬化材の配合決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に改良体（地中固結体）を造成する際に用いられる硬化材の配合を決定するようにした硬化材の配合決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、概略水平方向に延在するボーリング孔を拡径して、原位置土壌と硬化材との混合物で充填し、以って、概略水平方向へ延在する地中固結体を造成する工法（いわゆる「水平ジェット」）を実施するに際して、従来は、セメント系の硬化材を使用している。
しかし、従来の硬化材は、原位置土壌と混合した後、硬化して強度を発現するまで、長時間を要する。そのため、従来の硬化材が硬化するまでに、施工箇所における地山の応力が、概略水平方向へ延在する地中固結体（未硬化の改良体）を押し潰そうと作用して、当該地中固結体（未硬化改良体）が変形してしまう。その結果、緩み等の変位が地山に生じてしまう。
【０００３】
これに対して、極めて短時間で硬化する硬化材（いわゆる「瞬結タイプ」の硬化材）を使用して、原位置土壌と硬化材との混合物を短時間で硬化せしめて、地山の応力が作用しても地中固結体が変形しない様にすることも考えられる。
しかし、極めて短時間で硬化する硬化材、いわゆる瞬結タイプの硬化材を用いた場合には、当該硬化材を瞬結させるための反応剤（水ガラス）をセメント系硬化材に噴射した際に、水ガラスはセメントと瞬時に反応してゲル化するため、改良体はゲル化した固塊と未固結部分が混在する不均一な固化状態となり、地山の応力に抵抗できる改良体全体の早期強度として評価することが出来ない、という問題を有している。
【０００４】
その他の従来技術として、果樹園等の作業道や田畑の畦畔等を、膨潤剤を混合した土壌凝固剤と、セメントと、水とを表層土中に混入して撹拌して、硬化させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る技術（特許文献１）は、地中固結体の変形を防止し、且つ、機器中の硬化材流路における硬化材の固結を防止することを目的とするものではない。
【特許文献１】特開平１０−８８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、地中固結体の変形を防止し且つ地山の応力に抵抗できる様に改良体全体に均一な固化状態とし、早期強度発現性とブリーディングを抑制する性質とを有することにより、周辺地山の変位を防止することが出来る硬化材の配合を決定するようにした硬化材の配合決定方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の硬化材の配合決定方法は、地盤（Ｇ）中に掘削孔を削孔してその削孔に造成管（６）および排泥管（７）を挿入し、造成管（６）に設けた噴射ノズルから硬化材を噴射し、造成管（６）を回転させながら排泥管（７）と共に引き上げ、地中に地中固結体を造成する際に、その硬化材の配合を決定するための硬化材配合決定方法において、セメントと塩化カルシウムと細粒分調整材と水とを含み、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合は７０重量％〜９０重量％であり、そして細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当りに対して１２０ｋｇ以下が添加されている硬化材を準備し、施工領域の土質を分析し（Ｓ１）し、硬化材を地中に噴射するための条件を決定（Ｓ２）し、次いで噴射する硬化材の配合を仮決定（Ｓ３）し、硬化材を噴射する噴射ノズルを有する造成管（６）の引上げ速度を決定（Ｓ４）し、土質の分析により求められた土壌中の水分量と仮決定された硬化材の配合と決定された引上げ速度とに基いて、仮決定された硬化材を施工領域の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を算出（Ｓ５）し、その算出された前記水分の割合を基準値と比較し、前記水分の割合が基準値以下であれば引上げ速度が妥当であると判断し、基準値より大きければ引上げ速度が妥当ではないと判断（Ｓ６）し、前記水分の割合が基準値よりも大きな場合に引上げ速度を変更し、以って前記水分の割合を基準値以下にする（Ｓ１０）。
【０００８】
本発明における「配合」は、硬化材自体の配合のみならず、硬化材を地中に噴射して土壌と混合した際のセメントに対する水の割合（地中Ｗ／Ｃ）をも含む文言である。
ここで、「地中Ｗ／Ｃ」は、本発明に係る硬化材を地山の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメント（例えば早強セメント）に対する水分の割合を百分率で示した数値を意味する文言として、本明細書では用いられている。
これに対して、地上側におけるセメント（例えば早強セメント）に対する水分の割合を百分率で示した値、すなわち、地上側で混合された硬化材におけるセメント（例えば早強セメント）に対する水分の割合を百分率で示した値は、本明細書では「地上Ｗ／Ｃ」と表記している。
【０００９】
また、地中Ｗ／Ｃにおける前記「基準値」は、土壌や設計条件、或いは要求される早期強度、ブリーディング率により相違する。
例えば、間隙率４０％の地下水位以下砂地盤において、材令９０分（硬化材噴射後９０分）における地中固結体の一軸圧縮強度（早期強度発現性）が０．４ｋｇｆ／ｃｍ２程度で、ブリーディング率が１％未満である事が要求される場合には、上述した地中Ｗ／Ｃの基準値は１０６％となる。
地中Ｗ／Ｃの基準値については、土壌や設計条件、或いは要求される早期強度、ブリーディング率を変化させた実験を行い、及び／又は、各種施工実績を分析して、地中Ｗ／Ｃの基準値のデータを蓄積し、データベースを構築する事が好ましい。
【００１０】
さらに、造成管（６）を施工地盤から引き抜くに際して、その引き抜き方向が水平方向であろうが、鉛直方向（垂直方向）であろうが、本明細書では「引上げる」と表現し、その速度（造成管６を施工地盤から引き抜く速度）を「引上げ速度」と表現している。
【００１１】
また本発明の硬化材の配合決定方法は、地盤（Ｇ）中に掘削孔を削孔してその削孔に造成管（６）および排泥管（７）を挿入し、造成管（６）に設けた噴射ノズルから硬化材を噴射し、造成管（６）を回転させながら排泥管（７）と共に引き上げ、地中に地中固結体を造成する際に、その硬化材の配合を決定するための硬化材配合決定方法において、セメントと塩化カルシウムと細粒分調整材と水とを含み、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合は７０重量％〜９０重量％であり、そして細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当りに対して１２０ｋｇ以下が添加されている硬化材を準備し、施工領域の土質を分析し（Ｓ１）し、硬化材を地中に噴射するための条件を決定（Ｓ２）し、次いで噴射する硬化材の配合を仮決定（Ｓ３）し、造成管（６）の噴射ノズルから硬化材を噴射する硬化材の噴射流量を決定（Ｓ４）し、土質の分析により求められた土壌中の水分量と仮決定された硬化材の配合と決定された硬化材の噴射流量とに基いて、仮決定された硬化材を施工領域の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を算出（Ｓ５）し、その算出された前記水分の割合を基準値と比較し、前記水分の割合が基準値以下であれば硬化材の噴射流量が妥当であると判断し、基準値より大きければ硬化材の噴射流量が妥当ではないと判断（Ｓ６）し、前記水分の割合が基準値よりも大きな場合に硬化材の噴射流量を変更し、以って前記水分の割合を基準値以下にする（Ｓ１０）。
【００１２】
また本発明の硬化材の配合決定方法は、地盤（Ｇ）中に掘削孔を削孔してその削孔に造成管（６）および排泥管（７）を挿入し、造成管（６）に設けた噴射ノズルから硬化材を噴射し、造成管（６）を回転させながら排泥管（７）と共に引き上げ、地中に地中固結体を造成する際に、その硬化材の配合を決定するための硬化材配合決定方法において、セメントと塩化カルシウムと細粒分調整材と水とを含み、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合は７０重量％〜９０重量％であり、そして細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当りに対して１２０ｋｇ以下が添加されている硬化材を準備し、施工領域の土質を分析し（Ｓ１）し、硬化材を地中に噴射するための条件である造成管（６）の引き上げ速度や硬化材の噴射流量を決定（Ｓ２３）し、次いで噴射する硬化材の配合を仮決定（Ｓ２４）し、土質の分析により求められた土壌中の水分量と仮決定された硬化材の配合と決定された前記条件とに基いて、仮決定された硬化材を施工領域の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を算出（Ｓ５）し、その算出された前記水分の割合を基準値と比較し、前記水分の割合が基準値以下であれば前記硬化材の配合の仮決定が妥当であると判断し、基準値より大きければ前記硬化材の配合の仮決定が妥当ではないと判断（Ｓ６）し、前記硬化材の配合の仮決定を変更し、以って前記水分の割合を基準値以下にする（Ｓ３０）。
【発明の効果】
【００１５】
上述した様な配合である本発明の硬化材によれば、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合されるので、硬化材と原位置土壌（Ｇ）との混合物（Ｍ）が必要な早期強度を発揮する事が出来る。そして、改良体全体が均一に固化した状態となり、早期強度を発現し、且つ、ブリーディングが抑制されるので、改良体が地山に応力に抵抗することができ、周辺地山の変位を防止出来る。さらに、地上で均一に混練され、適度に緩やかに硬化するため、地中で不均一な固化状態となってしまうのを防止することが出来る。
また、本発明によれば、セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）が７０重量％〜９０重量％となっており、前記割合（地中Ｗ／Ｃ）も基準値以下となるので、十分なセメント量が地中に混合され、造成される改良体（地中固結体）の強度が不足してしまう恐れは無い。
【００１６】
塩化カルシウムを４％〜１５％というオーダーで早強セメントに混合した場合には、硬化材を地山の土壌（Ｇ）と混合した際におけるセメントに対する水分の割合を百分率で示した数値（地中Ｗ／Ｃ）が、早期強度やブリーディング率に大きな影響を及ぼす。
これに基づき、上述する構成を具備する本発明の硬化材の配合決定方法によれば、硬化材の配合と施工するべき地盤（Ｇ）の含水率や間隙率を考慮して地中Ｗ／Ｃを計算して、地中Ｗ／Ｃが適正な範囲内にあるか否かを判断する事により、当該配合に係る硬化材が施工に必要な早期強度を発現するか否かと、ブリーディングを起こさないか否かを判断する事が出来る。
換言すれば、本発明の配合決定方法によれば、地中Ｗ／Ｃを基準値以下に決定している。
【００１７】
そして、前記地中Ｗ／Ｃに大きな影響を及ぼすパラメータである引上げ速度を調節して（Ｓ４、Ｓ１０）、前記地中Ｗ／Ｃを基準値以下の適正な範囲内に収めることにより、引上げ速度を適正な範囲に収めることができる。
同様に、前記地中Ｗ／Ｃに大きな影響を及ぼすパラメータである硬化材噴射流量を調節し（Ｓ４、Ｓ２０）、前記地中Ｗ／Ｃを基準値以下の適正な範囲内に収めることにより、硬化材噴射流量を適正な範囲に収めることができる。
【００１８】
さらに本発明において、決定された配合に係る硬化材の粘性を計測すると共に、当該硬化材を予め採取された施工地盤（Ｇ）と混合し、早期強度、ブリーディング率、粘性を、室内実験等で確認する様に構成すれば（請求項４）、施工土壌（Ｇ）の相違による予期しない不都合を、事前に回避する事が可能となる。
例えば、硬化材の粘度を計測することにより、硬化材の粘度が高過ぎて、硬化材流路（６）を介して搬送する事が困難になってしまうことが、未然に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
第１実施形態は、概略水平方向へ延在する地中固結体を造成する噴射工法（いわゆる「水平ジェット」）に係るものであり、図１は噴射工法を実施するための機器及び使用態様を示し、図２は噴射工法において硬化材の配合を決定する手順を示している。
【００２０】
図１において、施工地盤Ｇの一部を掘り下げ、当該掘り下げられた領域と掘り下げられていない領域との境界には、垂直壁Ｗが設けられている。掘り下げられた領域Ｆには、ボーリングマシン２が設置されている。
ボーリングマシン２は、水平方向の掘削孔を削孔して、造成管６及び排泥管７を水平方向に挿入する機能を有している。造成管６は排泥管７の内部に挿入されており、排泥管７の端部（図１では右端部）より地中側（図１では右側）に延在した部分であって、造成管６端部近傍には、図示しない１対の噴射ノズルが形成されている。
図示はされていないが、地上側には土圧バランスを制御するシステムが配置されており、土圧バランスを制御する当該システムは推進工事等に一般的に広く用いられている。
【００２１】
造成管６の端部近傍（排泥管７の右端部より地中側に延在した部分）に設けられた１対の噴射ノズルから、交差噴流Ｊｋを構成する様に、硬化材が噴射される。
図１で示す噴射工法では、造成管６を回転しつつ、排泥管７と共にボーリングマシン２側（図１では左側）へ引き抜くことにより、硬化材の交差噴流Ｊｋにより施工地盤を切削し、切削された地盤は噴射された硬化材と混合され、以って、円柱状の地中固結体を造成する。
交差噴流Ｊｋの噴射の際に生じたスラリー（図１では矢印Ｓで示す）は、排泥管７の内壁面と造成管６の外壁面との間の環状空間を介して、土圧のバランスをとりながら、ボーリングマシン２側に排出される。
【００２２】
ここで、造成管６は図１の場合には水平方向に引き抜かれるが、鉛直方向に延在する地中固結体（改良体）を造成する場合には、鉛直方向に引き抜かれる。本明細書では、造成管６を施工地盤から引き抜く動作を「引上げる」と表現し、造成管６を施工地盤から引き抜く速度を「引上げ速度」と表現している。
また、施工地盤Ｇの切削に交差噴流Ｊｋを用いる理由については、図２のステップＳ５の説明で後述する。
交差噴流Ｊｋを用いるため、図示の実施形態では、施工地盤Ｇが硬化材により切削されて、硬化材と混合される領域（造成される改良体）の径寸法が制御可能である。
【００２３】
ここで、切削された土壌と硬化材との混合物が硬化するまでに長期間を必要とする場合には、地山の応力で概略水平方向へ延在する地中固結体（未硬化の改良体）が圧縮され、当該地中固結体（未硬化改良体）が変形してしまう。その結果、地山の変位が起こってしまう。
係る変形を防止するため、図１、図２の第１実施形態では、地中に噴射される硬化材は、早強セメントと、水と、塩化カルシウムと、細粒分調整剤とを包含しており、次の様な配合を有し、早期強度の実現とブリーディングの抑制をしている。
【００２４】
塩化カルシウム配合量は、早強セメントに対して、４重量％〜１２重量％である。
早強セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）は、地上における混合時には、７０重量％〜９０重量％である。
【００２５】
ここで、塩化カルシウムは、硬化材が硬化するのに必要な時間を短縮するために添加される。従って、塩化カルシウムの量が少な過ぎると、硬化材と原位置土壌Ｇとの混合物が硬化する時間を短縮する事が出来なくなる。
一方、塩化カルシウムの量が多過ぎると、硬化時間が短くなってしまい、硬化材が機器（造成管6）内の流路を流れている間に硬化してしまう事がある。それに加えて、カルシウムが析出してしまうという問題も存在する。
これ等の事情を考慮して、上述した塩化カルシウム配合量（早強セメントに対して、４重量％〜１２重量％）は決定される。
【００２６】
地上で混合する際における早強セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）は、大き過ぎる（相対的に早強セメント量が少な過ぎる）と、地中Ｗ／Ｃの確保が難しくなり、早期強度発現性とブリーディングの抑制が損なわれてしまう。
一方、地上で混合する際における早強セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）が小さ過ぎる（相対的に早強セメント量が多過ぎる）と、硬化材の粘性が上昇するため、硬化材を搬送する際における圧力損失が大きくなり、硬化材流路の内径寸法を大きくして、搬送距離を短くしなければならなくなる。
係る事情を考慮して、地上で混合する際における早強セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）は、上述した様に、早強セメントに対して水が７０重量％〜９０重量％と決定された。
【００２７】
上述した配合には記載されていないが、第１実施形態で用いられる硬化材は、石灰岩ダストを包含する場合がある。ここで石灰岩ダストは、細粒分の調整材として添加される。
石灰岩ダストの添加量範囲は、硬化材練り上がり量１ｍ３当り１２０ｋｇ以下である。換言すれば、石灰岩ダスト添加量の下限値は、添加量０である。例えば、地山に細粒分が多い場合には、石灰岩ダストの添加量がゼロとなる場合がある。
一方、石灰岩ダスト添加量の上限値は、硬化材練り上がり量１ｍ３当り１２０ｋｇである。細粒分が殆ど存在しない地山においては、係る割合で石灰岩ダストを添加する場合が存在する。
【００２８】
硬化材が交差噴流として土壌中に噴射され、原位置土壌Ｇを切削し且つ原位置土壌Ｇと混合された際に、早強セメントに対する水の割合（地中Ｗ／Ｃ）は、地上における混合時の地上Ｗ／Ｃと、事前に分析した地中の施工予定領域における水分量より、計算する事が可能である。
そして、図示の実施形態で用いられる硬化材は、地中Ｗ／Ｃが、９０％〜１２０％の範囲内となる様に設定されている。
【００２９】
ここで、地中Ｗ／Ｃが上述の範囲内（９０％〜１２０％）であっても、「基準値」を越えてしまうと、セメントと原位置土との混合物は早期に必要な強度を発現することが出来ず、或いは、ブリーディング率が高くなってしまう。
係る基準値は、硬化材の配合や、要求される品質、施工するべき地盤の含水率等により異なり、実験や施工を繰り返して、データベースを作成するべきものである。
【００３０】
出願人の実験によれば、間隙率４０％の地下水位以下の緩い砂地盤において、材令９０分（硬化材噴射後９０分）における地中固結体の一軸圧縮強度（早期強度発現性）が０．４ｋｇｆ／ｃｍ２程度で、ブリーディング率が１％未満である事が要求される場合には、上述した地中Ｗ／Ｃの基準値は１０６％である。
従って、係る地盤（間隙率４０％の地下水位以下砂地盤）では、地中Ｗ／Ｃが１０６％未満でなければ、必要な強度（この場合は、材令９０分における地中固結体の一軸圧縮強度が０．４ｋｇｆ／ｃｍ２程度）と、要求されるブリーディング率（この場合は１％未満であること）を充足する事が出来ない。
また、間隙率４０％の地下水位以下の緩い砂地盤において、材令９０分（硬化材噴射後９０分）における地中固結体の一軸圧縮強度（早期強度発現性）が０．３ｋｇｆ／ｃｍ２程度で、ブリーディング率が１％未満である事が要求される場合には、上述した地中Ｗ／Ｃの基準値は１０８％であることが、出願人の実験で確認されている。
【００３１】
図１、図２の第１実施形態では、地中Ｗ／Ｃを計算して、地中Ｗ／Ｃが適正な範囲内にあるか否かを判断する事により、当該配合に係る硬化材が施工に必要な早期強度を発現するか否かと、ブリーディングを起こさないか否かを判断している。
第１実施形態における硬化材の配合や噴射の仕様を決定する手順について、図２を参照して説明する。
【００３２】
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、土質調査により、施工予定領域の土壌を採取し、土質、含水率等を分析する。同時に、地中固結体２０の径（造成径）や、施工長さ等の施工条件も決定する。
【００３３】
ステップＳ２では、改良体の造成径、土質、深度、地下水位等により、地中固結体（改良体）２０に作用する土圧を算出する。
地中固結体（改良体）２０は、係る土圧が作用しても変形しない様に、早期強度を発現する必要がある。地中固結体（改良体）２０の変形防止に必要な早期強度を求めるためには、（地中固結体２０に）作用する土圧を算出しなければならないのである。
【００３４】
ステップＳ３では、上述した「塩化カルシウム配合量は、早強セメントに対して、４重量％〜１２重量％」なる条件と、「早強セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）は、地上における混合時には、７０重量％〜９０重量％」なる条件とを同時に充足する範囲内で、硬化材の配合を仮決定する。
ステップＳ３では、数種類の仮配合を同時に決定して、優先順位をつけることが出来る。或いは、仮配合を１種類だけ決めることも可能である。
【００３５】
ステップＳ４では、例えば、硬化材噴射装置（図１の例では、造成管６）の引上げ速度や、硬化材噴流を噴射するのに必要なその他のパラメータ（仕様）を決定する。
引上げ速度が遅ければ、改良体の軸方向の単位長さ当りに噴射される硬化材の量が増加してセメントの量も増加し、引上げ速度が速ければ、改良体の軸方向の単位長さ当りに噴射されるセメントの量が減少する。
しかし、引上げ速度が速ければ、地中固結体（改良体）の直径（造成径）は小さくなり、引上げ速度が遅ければ、造成径は大きくなるため、地中Ｗ／Ｃを引上げ速度で調整する場合、造成径を一定にすることが必要である。そのため、造成管６の引上げ速度により地中Ｗ／Ｃを調整するには、造成径が変化しない交差噴流（Ｊｋ：図１参照）を用いるのが重要なポイントとなる。
そして、交差噴流を用いる場合には、引上げ速度を遅くすれば地中Ｗ／Ｃは（それ以前に比較して）減少し、引上げ速度を速くすれば地中Ｗ／Ｃは（それ以前に比較して）増加する。
【００３６】
さらにステップＳ４では、改良体の造成に必要な硬化材の搬送に用いられる図示しない超高圧ポンプの吐出圧、硬化材の吐出圧（造成管６の噴射ノズルにおける吐出圧）や、噴射流量も決定される。
【００３７】
ステップＳ５では、交差噴流Ｊｋ（図１参照）により切削され硬化材と混合される土壌の体積を、改良体の長手方向における単位長さ当りについて考える。
図１を参照して上述したように、造成管６から噴射されて施工地盤（土壌）を切削するのは、硬化材の交差噴流Ｊｋである。そして、交差噴流Ｊｋを用いて土壌を切削すれば、その切削範囲、換言すれば地中固結体２０の半径方向寸法を制御する事ができる。そして、交差噴流Ｊｋによる切削範囲を制御する事ができることから、（改良体の長手方向の単位長さ当りにおける）切削された土壌の体積が計算可能なのである。
ここで、ステップＳ１で原位置土壌Ｇの組成が分析されているので、（改良体の長手方向における）単位長さ当りの切削された原位置土壌Ｇの体積が計算できれば、当該切削された土壌に包含されている水分量（硬化材により切削された原位置土壌に包含されている水分量）も計算できる。
【００３８】
一方、土中に噴射される硬化材の量（硬化材噴射流量）は、硬化材噴流の吐出量と、硬化材噴射装置（造成管６）の引上げ速度により計算される。そして、土中に噴射された硬化材中の水とセメントの量は、計算された硬化材噴射流量と、ステップＳ３で決定した水とセメントとの仮配合とによって、計算される。
そして、土中に噴射される硬化材における水とセメントの量と、硬化材により切削された原位置土壌Ｇに包含されている水分量が求まれば、地中Ｗ／Ｃ（硬化材が原位置土壌Ｇと混合された際の単位体積当りの早強セメントに対する水の割合）を求めることができる。
【００３９】
換言すれば、地中Ｗ／Ｃを正確に演算するには、硬化材噴流により切削される原位置土壌Ｇの量を求める必要があり、そのためには、噴流の到達距離が制御されなければならない。第１実施形態で、交差噴流Ｊｋによって土壌を切削しているのは、交差噴流であれば、その到達距離が制御されるからである。
さらに換言すれば、交差噴流により地盤を切削しない場合には、地山の変化や引上げ速度により、噴流の到達距離（切削距離）が変化するため、切削された原位置土壌Ｇの量を定量的に求めることは困難であり、当該原位置土壌Ｇ中の水分量を計算することも出来ない。
【００４０】
ステップＳ６では、施工されている地盤の地中Ｗ／Ｃの基準値を、図示しないデータベース等から取得し、ステップＳ５で求めた地中Ｗ／Ｃが、取得された基準値以下であるか否かを判断する。
上述した様に、例えば、間隙率４０％の地下水位以下砂地盤において、材令９０分（硬化材噴射後９０分）における地中固結体２０の一軸圧縮強度（早期強度発現性）が０．４ｋｇｆ／ｃｍ２程度で、ブリーディング率が１％未満である事が要求される場合には、地中Ｗ／Ｃの基準値は１０６％である（発明者の実験より、求められた数値）。
係る場合には、ステップＳ５で計算された地中Ｗ／Ｃが１０６％以下であるか否かを、ステップＳ６で判断する。
【００４１】
ステップＳ５で計算された地中Ｗ／Ｃが基準値（例えば１０６％）より大きい場合（ステップＳ６がＮＯ）には、ステップＳ５で計算された地中Ｗ／Ｃは妥当ではなく、引上げ速度が不適切であると判断する。そして、ステップＳ４で決定された引上げ速度を変更（或いは調節）する（ステップＳ１０）。
上述した様に、引上げ速度は地中Ｗ／Ｃに大きな影響を与えるパラメータであり、引上げ速度を変更すれば、地中Ｗ／Ｃも変更するからである。
ここで、ステップＳ１０で引上げ速度を変更する場合は、ステップＳ４で引上げ速度を決定する場合も同様であるが、設計造成径に必要な引上げ速度以下の速度にしなければならない。引上げ速度が、「設計造成径に必要な引上げ速度」よりも早いと、土壌が円筒形状に均一に切削されず、切削された土壌と硬化材とが均一に混合されない恐れが存在するからである。
【００４２】
引上げ速度を変更したならば（ステップＳ１０）、地中Ｗ／Ｃを演算し（ステップＳ５）、演算された地中Ｗ／Ｃを基準値と比較する（ステップＳ６）。
ステップＳ５で計算された地中Ｗ／Ｃが基準値（例えば１０６％）以下であれば（ステップＳ６がＹＥＳ）、ステップＳ５で計算された地中Ｗ／Ｃは妥当であり、引上げ速度も適切であると判断して、ステップＳ７に進む。
【００４３】
ステップＳ２〜ステップＳ６は、例えば、パソコン等により実行する事が出来る。
それに対して、次に述べるステップＳ７、Ｓ８は、例えば室内実験を行う必要がある。
【００４４】
ステップＳ７は、室内実験を行う工程を表している。
ステップＳ６で妥当であると判断されたならば、ステップＳ３で決定された仮配合の硬化材を調合し、例えば粘度計を用いて、当該硬化材（仮配合の硬化材）の粘度測定を行う。
また、仮配合の硬化材とステップＳ１で採取された施工予定領域の土壌Ｇとを混合して、当該混合物（仮配合の硬化材とステップＳ１で採取された土壌Ｇとの混合物）における粘度、ブリーディング率、早期強度（例えば、材令９０分における一軸圧縮強度）を測定する。
【００４５】
ブリーディング率の測定は、例えば、土木学会コンクリート標準示方書における「プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリーディング率及び膨張率試験方法（ポリエチレン袋方法）（ＪＳＣＥ−Ｆ５２２−１９９４）」に従って行われる。
また、一軸圧縮強度は、例えば、日本工業規格における「土の一軸圧縮強度試験方法（Ａ１２１６）」に従って行われる。
【００４６】
ステップＳ８では、ステップＳ７における室内実験（粘度、ブリーディング率、早期強度）において、ブリーディング率が要求された数値（例えば１％未満）を充足しており、早期強度も目標値（例えば、材令９０分における一軸圧縮強度が０．４ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であり、仮配合の硬化材の粘度と該硬化材と土壌Ｇとの混合物の粘度が設定された範囲にあるか否かを判定する。
【００４７】
仮配合の硬化材の粘度が求まれば、圧力損失を求める事が出来る。
圧力損失は、図示されないプラントから造成管６までの配管及び造成管６（硬化材流路配管）の材質、内径、ステップＳ１で決定された施工長さ、配管長、ステップＳ３で仮決定された硬化材比重、ステップＳ４で決定された硬化材噴射流量、ステップＳ７で計測された粘度から計算する事ができる。
そして、ステップＳ３で決定された超高圧ポンプの吐出圧から、当該（計算された）圧力損失を減算し、減算の結果として求められた吐出圧が、硬化材の噴射、改良体の造成に必要な吐出圧以上となっている必要がある。
超高圧ポンプの吐出圧から圧力損失を減算して求められる吐出圧が、前記必要な吐出圧未満であれば、交差噴流Ｊｋにより土壌を十分に切削する事が出来ないことになる。
【００４８】
粘度、ブリーディング率、早期強度の全てが目標をクリアしていれば（ステップＳ８がＹＥＳ）、ステップＳ４で仮決定された硬化材の配合と、引上げ速度その他ステップＳ４で決定された仕様とが、正式に決定される（ステップＳ９）。
粘度、ブリーディング率、早期強度の何れか１つでも目標をクリアしていなければ（ステップＳ８がＮＯ）、ステップＳ３に戻る。
【００４９】
ステップＳ３で複数の仮配合を決定しているのであれば、優先順位が１つ低い仮配合について、ステップＳ４〜ステップＳ８を繰り返す。
先行するループにおけるステップＳ３で一つの仮配合しか決定していなければ、ステップＳ３で新たな仮配合を決定して、ステップＳ４〜ステップＳ８を繰り返す。
【００５０】
図２のステップＳ１〜Ｓ１０に従って、硬化材の配合と噴射工法の仕様、特に引上げ速度を決定したならば、当該硬化材を当該仕様に従って、例えば図1で示す工法（概略水平方向へ延在する地中固結体を造成する工法）に用いる（ステップＳ１１）。
その場合には、原位置土を切削し、硬化材と混合、撹拌した後、短時間（例えば９０分）で所定の強度が得られるので、地上側に設置された図示しない土圧バランス制御システムが機能しなくなる状態（造成完了後や、土圧バランス制御システムまでの距離が長くなった状態等）で、土圧により地中改良体が変形することが防止される。
【００５１】
また、上述した硬化材によれば、塩化カルシウムは早強セメントに対して４重量％〜１２重量％が配合されるので、硬化材と原位置土壌Ｇとの混合物Ｍが硬化する時間が必要且つ十分に短縮される。また、上述した硬化材によれば、早強セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）が７０重量％〜９０重量％であり、地中Ｗ／Ｃが基準値未満であれば、十分な量の早強セメントが地中に混合され、造成される地中固結体の強度が不足してしまう恐れは無い。
また、塩化カルシウムの配合量とセメントに対する水の割合により、硬化材の粘性が大き過ぎてしまうことはなく、また、硬化材が造成管６内の流路内で硬化してしまう事態が防止される。
【００５２】
さらに、図２で示す様な手順に従えば、硬化材の配合と施工するべき地盤Ｇの含水率や間隙率を考慮して地中Ｗ／Ｃを計算して、地中Ｗ／Ｃが適正な範囲内にあるか否かを判断する事により、当該配合に係る硬化材が施工に必要な早期強度を発現するか否かと、ブリーディングを抑制するか否かを判断する事が出来る。
【００５３】
それに加えて、図２で示す様に硬化材の配合を決定すれば、決定された配合に係る硬化材を予め採取された施工地盤Ｇと混合し、早期強度、ブリーディング率、粘性を室内実験等で確認する様に構成しているので、実際に噴射工法を施工する際に不都合が発生することを事前に回避する事が可能となる。
【００５４】
次に図３を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図１、図２の第１実施形態では、地中Ｗ／Ｃが基準値よりも大きい場合には、引上げ速度を変更すること（ステップＳ１０）により地中Ｗ／Ｃを調節したが、図３の第２実施形態では、引上げ速度ではなく、硬化材の噴射流量を変更して（ステップＳ２０）、地中Ｗ／Ｃを調節している。
硬化材の水分率と土壌の水分率とは相違するので、硬化材の噴射流量を変更すれば、地中Ｗ／Ｃは変更される。そして、硬化材の噴射流量も、地中Ｗ／Ｃに対して影響が大きいパラメータである。
【００５５】
硬化材の噴射流量は、引上げ速度と同様に、ステップＳ４にて、その他の噴射工法の仕様と共に決定される。
ステップＳ６において、地中Ｗ／Ｃが基準値よりも大きい場合（ステップＳ６がＮＯ）には、硬化材噴射流量が適切ではないと判断して、ステップＳ２０で硬化材噴射流量を変更する。
【００５６】
図３の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１、図２の第１実施形態と同様である。
【００５７】
図４は本発明の第３実施形態を示している。
図１、図２の第１実施形態では引上げ速度（ステップＳ１０）により地中Ｗ／Ｃを調節し、図３の第２実施形態では硬化材噴射流量（ステップＳ２０）により地中Ｗ／Ｃを調節しているが、図４の第３実施形態では、硬化材の仮配合を変更することにより、地中Ｗ／Ｃを調節している。
【００５８】
図２、図３では、引上げ速度や硬化材噴射流量を変更することにより地中Ｗ／Ｃを調節するので、その施工手順としては、硬化材の仮配合を決定（ステップＳ３）した後、引上げ速度や硬化材噴射流量等の仕様を決定（ステップＳ４）している。
これに対して、図４の第３実施形態では、仮配合を変更することにより地中Ｗ／Ｃを調節するので、引上げ速度や硬化材噴射流量等の仕様を決定（ステップＳ２３）した後に、硬化材の仮配合を決定（ステップＳ２４）している。
【００５９】
そして、図４では、地中Ｗ／Ｃが基準値よりも大きい場合（ステップＳ６がＮＯ）には、仮配合を変更している（ステップＳ３０）。
ここで、仮配合を変更する（ステップＳ３０）に際して、ステップＳ２３で、同時に複数の仮配合を決定しているのであれば、優先順位が１つ低い仮配合を選択する。先行するループにおけるステップＳ２３で一つの仮配合しか決定していなければ、ステップＳ３０で新たな仮配合を決定して、ステップＳ５、ステップＳ６を繰り返す。
【００６０】
図４の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図３の実施形態と同様である。
【００６１】
図１〜図４の各実施形態では、施工地盤を切削するのに硬化材の交差噴流Ｊｋを用いている。交差噴流であれば、地中固結体２０の半径方向寸法を高精度にて制御する事ができるので、改良体の長手方向における単位長さ当りの切削された原位置土壌Ｇの体積を正確に計算することができ、切削された土壌に包含されている水分量（噴流により切削された原位置土壌に包含されている水分量）も正確に計算できる。
しかしながら、例えば、地山が安定している（例えば、施工地盤が単一地層である）場合等、単一のノズルから噴射された噴流であっても、その到達距離は一定であり、造成された地中固結体の径方向寸法が大きく変動しない場合も存在する。その様な場合であれば、単一のノズルから噴出された噴流を用いたとしても、地中固結体２０の半径方向寸法を一定寸法に制御することができて、改良体の長手方向における単位長さ当りの切削された原位置土壌Ｇの体積を正確に計算することができる。そして、切削された土壌に包含されている水分量、すなわち単一のノズルから噴射された噴流により切削された原位置土壌に包含されている水分量をも正確に計算することができる。
ここで、「地中固結体の径方向寸法が大きく変動」するか否かについては、施工条件や材料等の各種パラメータを考慮して、しきい値その他をケース・バイ・ケースで決定する。
【００６２】
図５の第４実施形態は、係る知見に基づいて提案された実施形態である。
図１〜図４の各実施形態が一対の（二つの）ノズルから噴射される交差噴流Ｊｋで施工地盤を切削しているのに対して、図５の第４実施形態では、単一のノズルから噴射される硬化材噴流Ｊｓにより、施工地盤を切削している。上述したように、例えば施工地盤が単一地層であり、いわゆる「地山が安定している」場合等の様に、造成された地中固結体の径方向寸法が大きく変動しないのであれば、交差噴流ではなく、単一のノズルから噴射される硬化材噴流Ｊｓであっても、当該噴流Ｊｓの到達距離は一定となるため、改良体２０の半径方向寸法も一定値となる。
図５の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図４の実施形態と同様である。
【００６３】
図１では、概略水平方向へ延在する地中固結体を造成する噴射工法（いわゆる「水平ジェット」）を示しているが、上述したように、鉛直方向に延在する地中固結体（改良体）を造成する場合に対しても、本発明を適用することが出来る。
図６は、垂直方向に延在する地中固結体を造成する噴射工法（いわゆる「垂直ジェット」）を実施するための機器及び使用態様を示している。
図６において、施工地盤Ｇの地上側Ｅには、ボーリングマシン１０１が設置されている。ボーリングマシン１０１は、ボーリングロッド１０２を用いてボーリング孔１０３を削効するための機器であり、図６の例では施工用マシン１０４を備えている。
また、地上側Ｅには、噴射工法施工時に発生したスライムの処理機構１０５が設けられている。
【００６４】
図６では明確には示されていないが、ボーリングロッド１０２の先端側（図６では下端部側）には、硬化材噴流を噴射する噴射装置（モニタ）が設けられており、該噴射装置には図示しない１対の噴射ノズルが形成されている。
図６において、ボーリングロッドの地上側端部（図６では上端部）に設けられているのはスイベルジョイント１０８であり、スイベルジョイント１０８には図示しない硬化材供給系統が連通している。
【００６５】
ボーリングロッド１０２の端部近傍に設けられた１対の噴射ノズル（図示せず）から、交差噴流Ｊｋを構成する様に、硬化材が噴射される。係る状態で、ボーリングロッド１０２を回転しつつ地上側に引き抜くことにより、硬化材の交差噴流Ｊｃにより施工地盤Ｇを切削し、切削された地盤は噴射された硬化材と混合され、以って、垂直方向に延在する円柱状の地中固結体を造成する。
交差噴流Ｊｃの噴射の際に生じたスライムは、スライム処理機構１０５に送られて、公知の態様で処理される。
【００６６】
図６で示す噴射工法におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図５で説明した実施形態と同様である。
【００６７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記する。
例えば、図１、図５では水平方向へ延在する地中固結体（改良体）を造成する噴射工法の施工を示しているが、図６で示す様に垂直方向へ延在する地中固結体を造成する噴射工法及びそれに用いられる硬化材についても、本発明の硬化材及び配合決定方法を適用する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態を施工している状態を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態を示すフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態を示すフローチャート。
【図４】本発明の第３実施形態を示すフローチャート。
【図５】本発明の第４実施形態を施工している状態を示すブロック図。
【図６】本発明を垂直方向に延在する地中固結体の造成に用いた実施形態の施工を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・台座
２・・・ボーリングマシン
６・・・造成管
７・・・排泥管
Ｇ・・・施工領域の土壌
Ｋ・・・硬化材
Ｗ・・・垂直壁
【要約】
【課題】地中固結体の変形を防止し且つ地山の応力に抵抗できる様に改良体全体に均一な固化状態とし、早期強度発現性とブリーディングを抑制する性質とを有することにより、周辺地山の変位を防止することが出来る硬化材と、当該硬化材の配合を決定するための新規な方法の提供。
【解決手段】セメント（早強セメント）と、塩化カルシウムと、細粒分調整材と、水とを含み、セメントと、塩化カルシウムと、細粒分調整材と、水とを高剪断ミキサにより混練し、塩化カルシウムはセメントに対して４重量％〜１２重量％が配合され、セメントに対する水の割合（地上Ｗ／Ｃ）は７０重量％〜９０重量％であり、細粒分調整材は硬化材練り上がり量１ｍ３当り１２０ｋｇ以下が添加されている。
【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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