JP2000073354A5

JP2000073354A5 -

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Publication number: JP2000073354A5
Application number: JP1998242802A
Authority: JP
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2018-08-28

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、地盤改良体造成工法および連続壁造成工法に関し、さらに詳しくは攪拌ロッドを用いて引き上げ過程において、セメント混合泥土と原位置の地盤土とを混合して、緩んだ削孔内に置換するようにソイルセメント柱を造成するものである。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる深層混合処理工法やソイルセンメント壁工法においては、攪拌羽根が軸部材の外方に張り出して設けられた攪拌ロッドを対象地盤中に回転しながら貫入する過程、または貫入後回転しながら引き上げる過程でセメントミルクを供給し、原位置の地盤土と攪拌混合して、ソイルセメント柱を造成することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、攪拌ロッド貫入時に、あるいは攪拌ロッドの引き上げ時にセメントミルクを供給するソイルセメント柱の造成工法では、セメントミルクが流動性が高いために、原理的に注入セメントミルクと同量の排泥土が地上に排出される。
【０００４】
近年は、立地上の観点から、このセメント混入排泥土の廃棄物処分が大きな社会問題となっている。
【０００５】
他方、セメントミルクと現地盤土との混練性あるいは攪拌混合性が十分でなく、高い強度でかつ均質なソイルセメント柱を造成することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、セメント混入排泥量がきわめて少なく、かつ混練性に優れ、もって均質な強度のソイルセメント柱またはこれらが連続化した連続壁を造成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の請求項１記載の発明は、セメント混合泥土の吐出口が先端部分に設けられ、少なくともその吐出口近傍に攪拌羽根を有する攪拌ロッドを用い、
対象地盤を所定深度まで、当該攪拌ロッドにより地盤を緩めながら掘削貫入するか、他の掘削装置により所定深さまで地盤を緩めながら掘削した掘削孔内に前記攪拌ロッドを挿入した後、
前記攪拌ロッドを回転しながら引き上げる過程で、前記吐出口からセメント混合泥土を吐出させ、原位置の地盤土と前記吐出口からのセメント混合泥土とを前記攪拌羽根により攪拌混合し、
この引き上げ過程において地上に排出される排出泥土に対して、セメントを添加した後に前記吐出口から前記セメント混合泥土を吐出させ、
この引き上げ過程によりソイルセメント柱を造成することを特徴とする地盤改良体造成工法である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、先端部に注水口を有し、この注水口より基部側の先端部分にセメント混合泥土の吐出口が設けられ、少なくともその吐出口近傍に攪拌羽根を有する攪拌ロッドを用い、
対象地盤を所定深度まで、前記注水口から水を注水しながら、当該攪拌ロッドにより地盤を緩めながら掘削貫入した後、
前記攪拌ロッドを回転しながら引き上げる過程で、前記吐出口からセメント混合泥土を吐出させ、原地盤土と前記吐出口からのセメント混合泥土とを前記攪拌羽根により攪拌混合し、
この引き上げ過程において地上に排出される排出泥土に対して、セメントを添加した後に前記吐出口から前記セメント混合泥土を吐出させ、
この引き上げ過程によりソイルセメント柱を造成することを特徴とする地盤改良体造成工法である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、先端部に注水口を有し、この注水口より基部側の先端部分にセメント混合泥土の吐出口が設けられ、少なくともその吐出口近傍に攪拌羽根を有する攪拌ロッドを用い、
対象地盤を所定深度まで、前記注水口から水を注水しながら、当該攪拌ロッドにより地盤を緩めながら掘削貫入した後、
この攪拌ロッドを前記注水口がほぼ前記吐出口に位置するレベルまで一旦引き上げ、この状態から前記注水口からセメント混合泥土を吐出させながら元の最深位置まで貫入させ、
次いで、最深位置からまたは前記レベルから、前記攪拌ロッドを回転しながら引き上げる過程で、前記吐出口からセメント混合泥土を吐出させ、原地盤土と前記吐出口からのセメント混合泥土とを前記攪拌羽根により攪拌混合し、
この引き上げ過程において地上に排出される排出泥土に対して、セメントを添加した後に前記吐出口から前記セメント混合泥土を吐出させ、
この引き上げ過程によりソイルセメント柱を造成することを特徴とする地盤改良体造成工法である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記吐出口から吐出させるセメント混合泥土のスランプ値は８ｃｍ以上である請求項１〜３のいずれか１項記載の地盤改良体造成工法である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記吐出口より下方の攪拌羽根は、引き上げ時の回転時において攪拌混合処理土を下方に押し下げる方向に作用するように傾斜している請求項１〜３のいずれか１項記載の地盤改良体の造成工法である。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記吐出口より上方にも攪拌羽根を有し、この上方の攪拌羽根は引き上げ時の回転時において泥土を押し上げる方向に作用するように傾斜している請求項１〜３のいずれか１項記載の地盤改良体の造成工法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、地上側に排出される排出泥土から粗粒分を排除し、細粒分と水とからなる泥土を得て、この泥土に対してセメントを添加してセメント混合泥土とする請求項１〜３のいずれか１項記載の地盤改良体造成工法である。
【００１４】
請求項８記載の発明は、先端部に注水口を有し、この注水口より基部側の先端部分にセメント混合泥土の吐出口が設けられ、少なくともその吐出口近傍に攪拌羽根を有する攪拌ロッドが複数本平行して並設された複数軸攪拌混合機を用い、対象地盤を所定深度まで、前記注水口から水を注水しながら、当該攪拌ロッドにより地盤を緩めながら掘削貫入した後、
前記攪拌ロッドを回転しながら引き上げる過程で、前記吐出口からセメント混合泥土を吐出させ、原地盤土と前記吐出口からのセメント混合泥土とを前記攪拌羽根により攪拌混合し、
この引き上げ過程において地上に排出される排出泥土に対して、セメントを添加した後に前記吐出口から前記セメント混合泥土を吐出させ、
この引き上げ過程により、軸数分の連設ソイルセメント柱を造成し、
このソイルセメント柱を連続化させて連続壁を造成することを特徴とする連続壁造成工法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ詳述する。
先ず、図１および図２により本実施形態で使用する本発明に係る単軸の攪拌ロッド１例について説明する。この攪拌ロッド１には、軸部材２に傾斜方向が相異なる処理土を押し下げる（押し付ける）機能を有する下方攪拌羽根４，４…と、押し上げる（解泥・揚泥を行う）機能を有する上方攪拌羽根５，５…とがそれぞれ張り出して設けられている。先端の掘削攪拌羽根３は掘削ビット３ａ，３ａを備える。
【００１６】
先端部分における先端部に注水口６Ｌが、これより基部側に吐出口６Ｕが形成されている。吐出口６Ｕは、下方攪拌羽根４，４…群より上方であって、上方攪拌羽根５，５…群の下方に形成されている。
【００１７】
また、図示例の攪拌ロッド１の軸部材２は、詳細は図示しないが、２重管構造とされ、減速機を含む回転駆動装置７によって回転されるようになっている。水およびセメント混合泥土を供給する２重構造ホース９はスイベルジョイント８を介して軸部材２に連結されている。
【００１８】
図２に示すように、軸部材２を引き上げ回転方向に回転させると、左方の説明図のように、物理的に、下方攪拌羽根４，４…は、処理土を押し下げる（押し付ける）機能を示し、上方攪拌羽根５，５…は、排出泥土を押し上げる（解泥・揚泥を行う）機能を示す。
【００１９】
次に、かかる攪拌ロッドを用いた本発明に係る地盤改良体造成工法について説明する。
＜準備工程＞
図３は、本発明に係る攪拌ロッド１を図示しないベースマシンに装着し、その先端を対象地盤に向けて設置した準備状態を示している。
【００２０】
好適には、掘削貫入や攪拌混合にともなって地上側に排出される排出泥土を再利用するべく、攪拌ロッド１を掘削貫入した際に口元となる部分に連通させて排出泥土の沈殿池１０を設けるとともに、この沈殿池１０の近傍にセメント混合泥土の製造プラント２０を設置する。
【００２１】
沈殿池１０内の泥土はバックホウＢＨにより汲み上げられ（図示しないポンプにより汲み上げても良い）、製造プラント２０のホッパ２１に供給される。ホッパ２１には、別途、セメント（本発明において「セメント」とは、セメント単独のほか、セメントモルタル、セメント粘土、セメント石灰などのセメントを主体とする全ての材料を含んで言う）Ｇおよび必要に応じて水Ｗ１や添加剤ＡＤ（微粒子スラグ・ベントナイトなどの他の無機材料・発泡剤・気泡剤・分離防止剤・減水剤など）が所定の配合比で供給される。ホッパ２１に供給された排出泥土およびセメントＧなどの配合物はミキシングドラム２２へ定量供給され、混練される。そして、この混練物がセメント混合泥土として圧送ポンプ（市販のコンクリートポンプが使用される）２３により、攪拌ロッド１内へ供給される。圧送ポンプ２３からのセメント混合泥土は、２重管ホース９を通して吐出口６Ｕから吐出されるように構成されている。
【００２２】
なお、沈殿池１は、図示のように貫入部口元に連通する第１沈殿池１０Ａと、これに沈み堰１０Ｂを介して連通する第２沈殿池１０Ｃとに分けて設け、第１沈殿池１０Ａにおいて粗粒分を分離したものを、第２沈殿池１０Ｃに導き、これをセメント混合泥土製造プラント２０に供給するのが好ましい。
【００２３】
＜掘削貫入工程＞
かかる準備を終えたならば、攪拌ロッド１の掘削貫入工程に移る。すなわち、図４に示すように、２重管ホース９を介して先端部の注水口６Ｌから水Ｗ２などの掘削補助水を供給するとともに、攪拌ロッド１を回転および下降させて先端の掘削羽根３による掘削を行いながら攪拌ロッド１を対象地盤中に所定深さまで貫入する。これにより、改良対象領域に泥土の柱が形成される。なお対象地盤が緩いなど、場合によっては掘削水Ｗ２を用いずに掘削を行うこともできる。また、他の掘削装置によって所定深さまで掘削して緩めた地盤削孔内に当該攪拌ロッド１を挿入しても良い。
【００２４】
この掘削貫入に伴って貫入部口元から排出泥土Ｍが溢れ出る。溢れ出た排出泥土Ｍは、沈殿池１０において粗粒分を沈降分離させる。細粒分および水からなる上澄の泥土ＭＷをバックホウＢＨによって汲み上げ、セメント混合泥土製造プラント２０に供給する。製造プラント２０では、沈殿池１０からの泥土ＭＷに対してセメントＧ等を添加してセメント混合泥土を製造する。このセメント混合泥土は、続く攪拌混合工程において、圧送ポンプ２３により２重管ホース９内に供給される。
【００２５】
特に、このセメント混合泥土は圧送ポンプ２３や搬送路などの搬送手段による圧送が可能な限り固練りとするのが好ましい。混練物における配合は、混練物のスランプ値が６ｃｍ以上、特に８ｃｍ以上となるように決定するのが、コンクリートポンプ２３による圧送性および掘削貫入孔内における置換の確実性の観点から望ましい。この混練物（セメント混合泥土）は、後述の攪拌混合工程において原地盤土と攪拌混合されるので、その攪拌混合比を考慮してセメントの添加割合を決定するのが好ましい。
【００２６】
＜攪拌混合工程＞
攪拌ロッド１の掘削貫入を終えたならば、好適には次のようにして攪拌混合を行う。すなわち、図５に示すように攪拌ロッド１を所定深さまで貫入させた状態における吐出口６Ｕの深さ位置近傍に、注水口６Ｌが位置するように攪拌ロッド１を引き上げる。
【００２７】
しかる後、図６に示すように攪拌ロッド１を所定方向に回転しながら最深部まで貫入する過程で、セメント混合泥土製造プラント２０からのセメント混合泥土ＭＧを攪拌ロッド１に供給し注水口６Ｌのみから吐出させ、その吐出セメント混合泥土ＭＧと原位置の泥土とを攪拌混合する。
【００２８】
次いで、攪拌ロッド１が所定の最深部まで達したならば、図７に示すように攪拌ロッド１を所定方向（貫入時攪拌と反対方向）に回転しながら引き上げる過程で、セメント混合泥土製造プラント２０からのセメント混合泥土ＭＧを吐出口６Ｕのみから吐出させ、その吐出セメント混合泥土ＭＧと原位置の地盤土とを攪拌混合する。
【００２９】
この引上げ過程においても、攪拌混合処理土ＭＢ２の地上への上昇が下方攪拌羽根４，４…の押し下げ作用により抑制されるとともに、その押し下げ作用領域よりも上側の排出泥土Ｍが、上方攪拌羽根５，５…の押し上げ作用により積極的に上昇し、沈殿池１０に供給される。そして、残りの改良領域に現地盤と吐出口６Ｕからのセメント混合泥土ＭＧとの混合改良体が造成される。また、この攪拌混合工程に伴い沈殿池１０に排出される泥土は、前述したセメント混合泥土製造プラント２０においてセメント混合泥土の製造に利用され、製造したセメント混合泥土が攪拌ロッド１に順次供給される。かかる攪拌混合工程により、攪拌ロッド１引き上げ領域全体にわたりソイルセメント柱が造成される。
【００３０】
特に、かかる攪拌混合工程においては、貫入時において注水口６Ｌから吐出されるセメント混合泥土ＭＧ、および引上げ時において吐出口６Ｕから供給されるセメント混合泥土ＭＧは、それぞれ対応する改良対象領域内を優先的に満たし、その改良対象領域内を密充填するのに不足する分だけ原位置の地盤土を取り込みつつ、改良体が造成されていく。よって、改良対象領域に対して所望の配合比率のソイルセメント柱を造成することができる。
【００３１】
また、各々の攪拌混合処理土ＭＢ１，ＭＢ２は下方攪拌羽根４，４…により押し下げられるので、上方攪拌羽根５，５…により地上側に排出される排出泥土Ｍには、セメント混合泥土ＭＧが混入しない。したがって、地上側に排出される排出泥土Ｍは、前述のプラント２０でのセメント混合泥土ＭＧの製造において、あるいは他の用途において再利用することができるのである。
【００３２】
他方、以下では上述の改良体造成工法例における改良領域の内容物の変化について、図８に基づいて詳述する。
先ず、攪拌ロッド１の掘削貫入前における地盤の組成は、同図に初期状態として示すようになっているものとする。かかる対象地盤に対して掘削水Ｗ２を供給しつつ攪拌ロッド１を掘削貫入させると、掘削水Ｗ２の供給量分、攪拌ロッド１の容積分および掘削貫入時の上方攪拌羽根５の押し上げ作用による分の排出泥土Ｍが沈殿池１０に排出される。代わりに、貫入領域の内容物として攪拌ロッド１および掘削水Ｗ２が加わる。
一方、掘削貫入に伴い生ずる排出泥土Ｍを沈殿池１０における沈降分離により粗粒分を排除し、細粒分および水からなる泥水を得て、この泥水にセメントを添加してセメント混合泥土ＭＧを製造する。セメントの添加量は、攪拌混合時において取り込む原位置の泥土の量を加味して定める。泥水の水分が少ない場合など必要に応じて、攪拌ロッド１への圧送性を考慮して水を添加する。
このセメント混合泥土ＭＧを用いて攪拌混合を行うと、攪拌ロッド１が引き抜かれ、さらにセメント混合泥土ＭＧの供給量と対応する量の排出泥土Ｍが沈殿池１０に排出される一方、これらの減少分に相当する量のセメント混合泥土ＭＧが加わった状態となる。したがって、所望の配合比率に見合った改良体が造成される。また、最終的には少量の排泥が発生するが、上方攪拌羽根５の押し上げ作用および下方攪拌羽根４の押し下げ作用により、攪拌混合に伴って生ずる泥土にはセメント混合泥土が混じらないため、次回の改良体の造成時におけるセメント混合泥土ＭＧの製造等に使用することができる。よって、本工法においては、セメント混合泥土および泥土の混合排出物を発生させず、また発生する排泥も再利用が可能である。
【００３３】
＜深層混合処理工法等への適用例＞
ところで、上記例からも明らかなように、本発明は機械的攪拌混合により対象地盤中に単一のソイルセメント柱を個別に造成する工法のほか、ソイルセメント深層混合処理または連続壁工法に適用することができる。
【００３４】
例えば２軸で深層混合処理を行う場合、図９に示すように、前述図１などに示す攪拌ロッド１と同様の２本の攪拌ロッド１００Ａ，１００Ｂを、並列配置となるように連結して構成される２軸攪拌ロッド１００を用い、前述の１軸の場合と同様に改良体を造成することができる。図９中、１０２Ａ，１０２Ｂは各ロッドの軸部材を示し、１０３Ａ…，１０３Ｂ…は各攪拌ロッドの掘削攪拌羽根を示し、１０４Ａ…，１０４Ｂ…は各攪拌ロッドの下方攪拌羽根を示し、１０５Ａ…，１０５Ｂ…は各攪拌ロッドの上方攪拌羽根を示し、１０６Ｕ，１０６Ｌはそれぞれ吐出口および注水口を示し、１０７は、両攪拌ロッド１００Ａ，１００Ｂを互いに逆方向に回転させる２軸回転駆動装置を示しており、１１０は両ロッドの下部を連結する２軸連結部材を示している。なお、本攪拌ロッド１００を用いて造成される改良体Ｂ１の平面図を図１０に示した。
【００３５】
また、本発明をソイルセメント連続壁工法へ適用する場合、図１１に示す３軸攪拌ロッドを用いることができる。すなわち、前述図１などに示す攪拌ロッド１と同様の３本の攪拌ロッド２００Ａ〜２００Ｃを、並列配置となるように連結して構成される３軸攪拌ロッド２００を用いる。図１１中、２０２Ａ〜２０２Ｃは各ロッドの軸部材を示し、２０３Ａ〜２０３Ｃは各攪拌ロッドの掘削攪拌羽根を示し、２０４Ａ〜２０４Ｃは各攪拌ロッドの下方攪拌羽根を示し、２０５Ａ〜２０５Ｃは各攪拌ロッドの上方攪拌羽根を示し、２０６Ｕ，２０６Ｌはそれぞれ吐出口および注水口を示し、２０７は、隣合う攪拌ロッド２００Ａ，２００Ｂおよび２００Ｂ，２００Ｃを逆方向に回転させる３軸回転駆動装置を示しており、２１０は各ロッドの下部を連結する３軸連結部材を示している。
【００３６】
特に、図１１の３軸攪拌ロッド２００においては、方端の攪拌ロッド２００Ｃの攪拌羽根２０４Ｃ，２０５Ｃの回転軌跡が他の攪拌羽根よりも小径とされ隣合う中央の攪拌ロッド２００Ｂの攪拌羽根の回転軌跡とラップせず一点で交わり、他方の端の攪拌ロッド２００Ａの回転軌跡が隣合う中央の攪拌ロッド２００Ｂの攪拌羽根の回転軌跡とラップするように構成されている。この場合、１回の造成で構築される改良体Ｂ１の形状は図１２に示すようになる。
【００３７】
施工に際しては、１つの改良体については前述の１軸の場合と同様に造成する。かかる造成を、いわゆる連続方式（標準方式または片押し方式）や単軸の攪拌ロッドを併用するいわゆる先行削孔方式に従って行うことにより、図１３に示すような完全にラップしたソイルセメント連続壁３００を造成ことができる。
【００３８】
＜その他＞
（イ）本発明においては、攪拌ロッドの攪拌羽根の全てを下方攪拌羽根にすることもできる。
【００３９】
（ロ）また本発明のセメント混合泥土の吐出口は、下方攪拌羽根による攪拌物の押し下げ作用領域内であれば、軸部材のほか攪拌羽根に設けることもできる。攪拌羽根に吐出口を設ける場合には羽根下面に吐出口を設け、軸部材内および攪拌羽根内を介してこの羽根下の吐出口からセメント混合泥土を吐出させることができる。
【００４０】
（ハ）本発明において、セメント混合泥土は引上げまたは貫入中連続して吐出させることもできるが、間欠的に吐出させることもできる。
【００４１】
（ニ）本発明の攪拌ロッドは、押し下げ作用領域と対応するロッド部分の体積を、例えば軸部材の径を大きくすることにより、その他の部分よりも大きくするのが好ましい。これにより攪拌混合時における原位置の地盤土の取り込み量を少なくすることができ、より確実に、改良領域に対して所望の配合比率の改良体を造成することができる。
【００４２】
（ホ）本発明は、攪拌羽根が傾斜していることを必須とするものではないが、傾斜攪拌羽根が有効であることは前述である。
【００４３】
（ヘ）一方、上記の実施の形態において、上方攪拌羽根５，５…が、掘削貫入時に抵抗が大きい地盤を対象とする場合、図１４に示すように、攪拌ロッドを上部ロッド２Ａと下部ロッド２Ｂとの２重管構造とし、上部ロッド２Ａに上方攪拌羽根５，５…を、下部ロッド２Ｂに下方攪拌羽根４，４…を取付け、それぞれ図示のように回転させると地盤との抵抗が小さくなる。
さらに、抵抗を小さくする目的で、図１５に示すように、固定の断面山形翼５１とすることができる。図１６に示すように、中心軸５２ａを中心として回転時に自動的に回転する可動の断面山形翼５２とすることもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、セメント混入排泥量がきわめて少なく、かつ混練性に優れ、もって均質な強度のソイルセメント柱またはこれらが連続化した連続壁を造成することができる。
【００４５】
すなわち、地上に排出される排出泥土に対してセメント主体材料を添加して、これを貫入孔に戻して吐出口から吐出させるので、セメント混入排泥量がきわめて少なくなる。
【００４６】
吐出口から吐出されるセメント混合泥土は、攪拌羽根により強制的に攪拌混合されるために、混練性にきわめて優れたものとなる。したがって、均質なソイルセメント柱を造成できる。
【００４７】
この場合、特に、押し下げ攪拌羽根の存在およびまたは富配合のセメント混合泥土のスランプ値を８ｃｍ以上とすることにより、吐出口の下方には常に置換された改良体を造成できる。