JP2000212951A - 地盤改良工法における施工管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排土を伴う地盤改良工法において排土量管理
を有効かつ合理的に行う。 【解決手段】 地盤改良材の注入量相当分の土砂を排土
する地盤改良工法を実施する際に適用される施工管理シ
ステムにおいて、スクリューロッドの深度、回転数、貫
入速度および引き抜き速度、地盤改良材の注入量を検出
して監視するとともに、前記回転数に基づいてスクリュ
ーロッドによる推定排土量を演算し、その推定排土量を
管理項目として監視する。推定排土量を地盤改良材の注
入量と比較して施工良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は深層混合処理工法の
範疇に属する地盤改良工法に適用する施工管理システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】深層混合処理工法は、セメントスラリー
等の地盤改良材を原地盤に注入して土砂と撹拌混合する
ことにより改良杭を原地盤に多数形成し、以て原地盤の
強度を増大せしめることを基本とする地盤改良工法であ
る。

【０００３】図５はそのような深層混合処理工法に適用
される処理機１とそれに適用される施工管理システムの
概要図である。処理機１は先端部に撹拌羽根２を備えた
スクリューロッド３をベースマシン４により鉛直に支持
し、駆動装置５によりスクリューロッド３を回転させて
改良対象範囲の最深部まで貫入させた後、スクリューロ
ッド３の先端部に設けてある吐出口から地盤改良材とし
てのセメントスラリーを地中に注入しつつ、かつ注入し
たセメントスラリーと土砂とを撹拌羽根２により撹拌混
合しながらスクリューロッド３を引き抜くことで改良杭
を形成するように構成されている。

【０００４】また、その処理機１により改良杭を形成す
る場合における施工管理システムは、スラリー流量計
６、スクリューロッド３の軸回転計７、駆動装置５の電
流検出計８、スクリューロッド３の深度計９および昇降
速度計１０を備え、それら各センサによる検出値を管理
装置１１に入力して、セメントスラリーの注入量、スク
リューロッド３の回転数、到達深度、貫入速度および引
き抜き速度を管理項目として監視するように構成されて
いる。符号１２はベースマシン４に設置されているオペ
レーションモニタ、１３はデータ保存用のパソコンであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来一般の深層混合処理工法では、地盤改良材として
のセメントスラリーを原地盤に対して多量に注入するた
め原地盤の体積が増大することが不可避であり、それに
起因して原地盤が盛り上がったり周辺地盤に対して悪影
響を及ぼすことが懸念され、そのための対策が必要であ
る。

【０００６】そこで、上記のような深層混合処理工法に
おける周辺地盤に対する悪影響を防止するための対策と
して、セメントスラリーの注入量相当分の土砂を原地盤
から排土することで原地盤の体積膨張を回避するという
排土式の深層混合処理工法も検討されているが、その場
合において排土量を監視して適正に管理し得る有効な施
工管理システムは未だ確立されていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み、請求項
１の発明は、先端部に撹拌羽根を有するスクリューロッ
ドを地中に貫入せしめ、該スクリューロッドを通して地
中に地盤改良材を注入して前記撹拌羽根の回転により土
砂と撹拌混合しつつ該スクリューロッドを引き抜くとと
もに、地盤改良材の注入量相当分の土砂を前記スクリュ
ーロッドにより地中から排土する地盤改良工法を実施す
るに際して適用されて、前記スクリューロッドの深度、
回転数、貫入速度および引き抜き速度、地盤改良材の注
入量を検出して監視する施工管理システムにおいて、前
記回転数に基づいて前記スクリューロッドによる推定排
土量を演算し、その推定排土量を管理項目として監視す
る構成としたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２の発明の施工管理システムは、推
定排土量を地盤改良材の注入量と比較して施工の良否を
判定するように構成したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の施工管理システム
の具体的な実施形態について図１を参照して説明する。
本実施形態の施工管理システムが適用される地盤改良工
法は、図５に示した改良機１による排土式の深層混合処
理工法である。つまり、その改良機１は原地盤の体積膨
張を回避するべくスクリューロッド３を引き抜く際にセ
メントスラリーの注入量相当分の土砂を排土するものと
され、それに伴い、本実施形態の施工管理システムは、
図５に示した従来の施工管理システムを基本としつつ、
その管理項目に「排土量」を付加して改良機１による排
土量を監視し、それを適正に維持することで原地盤の変
位（盛り上がりや周辺地盤への悪影響）を防止するよう
に構成されている。さらに、本実施形態の施工管理シス
テムではセメントスラリーと土砂との撹拌混合状態を定
量的に把握してそれを適正に管理するべく「羽根切り回
数」も管理項目として付加している。

【００１０】すなわち、本実施形態の施工管理システム
は、図１にその概要を示すように、品質管理上の管理項
目として「材料」、「配合」、「混合（羽根切り回
数）」、出来形管理上の管理項目として「打設位置」、
「打設深度」、「着底」、地盤の変位管理上の管理項目
として「排土量」を設定している。それら各管理項目の
うち「材料」、「配合」、「打設位置」、「打設深
度」、「着底」については図５に示した従来の施工管理
システムと共通するものであり、「混合（羽根切り回
数）」および「排土量」は本実施形態において付加した
管理項目である。

【００１１】従来と共通する管理項目のうち、「材料」
は地盤改良材としてのセメントスラリーの状態（セメン
ト量や水量）を管理するもの、「配合」はスラリー流量
計６により検出されるスラリー注入量と昇降速度計１０
により検出されるスクリューロッド３の昇降速度とによ
り単位深度当たりの注入量が適正であるか否かを管理す
るもの、「打設位置」はトランシット等による測量によ
り改良杭の形成位置を管理するもの、「打設深度」は深
度計９によりスクリューロッド３の位置を検出してそれ
を管理するもの、「着底」は電流計８により検出される
駆動装置５の作動状態と昇降速度計１０により検出され
る貫入速度とからスクリューロッド３の先端が改良対象
範囲の最深部に達したか否かを管理するものである。

【００１２】また、本実施形態において付加した管理項
目のうち、「排土量」は軸回転計７により検出されるス
クリューロッド３の回転数と、スクリュー形状および排
土係数とにより推定排土量を演算し、それがスラリー注
入量と同等になるように管理するものである。

【００１３】本実施形態においては推定排土量の演算は
次のようにして行う。推定排土量Ｖはスクリュー断面積
ＳとスクリューピッチＰと回転数Ｎの関数であり、その
比例定数を排土係数Ｋとして Ｖ＝Ｋ・Ｓ・Ｐ・Ｎ Ｖ：推定排土量（ｍ³） Ｋ：排土係数 Ｓ：スクリュー断面積（ｍ²） Ｐ：スクリューピッチ（ｍ） Ｎ：回転数（回） で表される。スクリュー断面積ＳとスクリューピッチＰ
は改良機固有の定数であるから、排土係数Ｋの値を決定
すれば回転数Ｎを測定することのみで推定排土量Ｖを演
算できる。排土係数Ｋの値は、改良機を用いた実測試験
を行って図２に示すような実測排土量Ｖ₁とＳ×Ｐ×Ｎ
の値との関係を表す近似式を決定することにより、改良
仕様と土質条件ごとに予め求めることができる。

【００１４】上記のようにして予め求めておいた排土係
数Ｋとスクリュー断面積Ｓ、スクリューピッチＰとを管
理装置１１に入力しておけば、軸回転計７により検出し
た回転数Ｎを管理装置１１に入力することのみで上式に
より推定排土量Ｖを求めることができる。そして、本実
施形態の施工管理システムにおいては、１本の改良杭を
施工するごとにその推定排土量Ｖを演算し、それをスラ
リー流量計６により検出されるスラリー注入量と比較し
て施工良否の判定を行うようにされている。なお、回転
数Ｎを調節すれば推定排土量Ｖを増減することができる
から、必要であれば推定排土量Ｖが適正になるように刻
々と制御することも可能である。

【００１５】また、本実施形態において付加した他の管
理項目である「羽根切り回数」は、スクリューロッド３
が単位長さ引き抜かれる際に各撹拌羽根２による羽根切
りがなされた回数を示す値であり、次式で表されるもの
である。

【００１６】Ｔ＝Ｍ×ｎ／ｖ Ｔ：羽根切り回数（回／ｍ） Ｍ：撹拌羽根の総枚数（枚） ｎ：回転数（回／分） ｖ：引き抜き速度（ｍ／分）

【００１７】上式における撹拌羽根２の総枚数Ｍは改良
機固有の定数であるから、軸回転計７により検出される
回転数ｎと速度計９により検出される引き抜き速度ｖと
により羽根切り回数Ｔを上式に基づき求めることができ
る。

【００１８】上記の各管理項目は管理装置（コンピュー
ター）１１に入力されて評価すなわち施工の良否の判定
がなされ、それに基づき必要に応じて修正施工がなされ
る。そしてオフコン（パソコン）に施工データが保存さ
れ、必要に応じて適宜の管理データ、たとえば図３に示
すような「施工結果表」や図４に示すような「杭打設日
報」がプリントアウトされる。

【００１９】以上で説明した本実施形態の施工管理仕シ
ステムによれば、排土式の深層混合処理工法による地盤
改良に際して従来と同様の品質管理と出来形管理を行い
得ることに加え、推定排土量を演算してそれをスラリー
注入量と同等になるような管理を行うことが可能であ
り、原地盤の変位を有効にかつ合理的に防止できる効果
がある。

【００２０】加えて、本実施形態の施工管理システムに
おいては、羽根切り回数の管理を行うことでセメントス
ラリーと土砂との撹拌混合の度合いを定量的に把握でき
るので、優れた地盤改良効果を得ることができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明の施工管理システムは、
スクリューロッドの回転数に基づいて推定排土量を演算
してそれを管理項目とするので、排土量を適正に管理す
ることができ、その結果、原地盤の変位を有効にかつ合
理的に防止できる効果がある。

【００２２】請求項２の発明の施工管理システムは、推
定排土量を地盤改良材の注入量と比較して施工良否を判
定することにより、施工信頼性を十分に確保することが
でき、修正施工の必要性が明確になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である施工管理システムの
概要を示す図である。

【図２】 同システムにおいて用いる排土係数の決定法
を示す図である。

【図３】 同システムにおける管理データの一例を示す
図である。

【図４】 同システムにおける管理データの他の例を示
す図である。

【図５】 従来の深層混合処理工法における処理機と施
工管理システムの概要を示す図である。

【符号の説明】

１ 改良機 ２ 撹拌羽根 ３ スクリューロッド ６ スラリー流量計 ７ 軸回転計 ８ 電流検出計 ９ 深度計 １０ 速度計 １１ 管理装置

フロントページの続き (72)発明者 山本 実 東京都台東区台東１丁目２番１号 不動建 設株式会社内 (72)発明者 三好 朗弘 東京都台東区台東１丁目２番１号 不動建 設株式会社内 (72)発明者 福田 厚生 東京都港区赤坂六丁目13番７号 株式会社 テノックス内 (72)発明者 上 周史 東京都港区赤坂六丁目13番７号 株式会社 テノックス内 (72)発明者 上村 一義 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 松本 久幸 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AA01 AB03 BA06 FA03 FA04 FA05 FA08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に撹拌羽根を有するスクリューロ
   ッドを地中に貫入せしめ、該スクリューロッドを通して
   地中に地盤改良材を注入して前記撹拌羽根の回転により
   土砂と撹拌混合しつつ該スクリューロッドを引き抜くと
   ともに、地盤改良材の注入量相当分の土砂を前記スクリ
   ューロッドにより地中から排土する地盤改良工法を実施
   する際に適用され、前記スクリューロッドの深度、回転
   数、貫入速度および引き抜き速度、地盤改良材の注入量
   を検出して監視する施工管理システムにおいて、前記回
   転数に基づいて前記スクリューロッドによる推定排土量
   を演算し、その推定排土量を管理項目として監視する構
   成としたことを特徴とする地盤改良工法における施工管
   理システム。
2. 【請求項２】 前記推定排土量を地盤改良材の注入量と
   比較して施工の良否を判定する構成としたことを特徴と
   する請求項１記載の地盤改良工法における施工管理シス
   テム。