JP2007315128A - コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工方法及び施工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コンクリート打設場所がコンクリート運搬装置で運搬し得ない場所である場合、狭隘な場所であって近傍にコンクリートミルク製造プラントを設置できない場合のいずれにおいても、コンクリート打設施工を可能とする施工方法及び施工装置を提供することを目的とする。
【解決手段】コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集し、収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさの土砂材料を分別して収集し、施工を行う現地に設けられた混合材生成槽に分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、生成された一定粒径以下の土砂材料入り混合材を、送出部材により、混合材生成槽より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない箇所に存する混合材打設箇所へ送出することを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、砂防工事などに使用されるコンクリート構造物の施工方法、地盤強化の施工方法及び施工装置に関するものである。

例えば、砂防工事などは主にいわゆる山間部で実施されるため、従来はコンクリート等の建設材料運搬が難しく施工効率が低くなる傾向があった。また、掘削土処分が必要となることから建設コストを増大させると共に、掘削土運搬による騒音・振動や土捨場構築等が新たな環境問題を生じさせるという問題もあった。一方当該事業が実施されるいわゆる山間部の河床砂礫や玉石等は良質であることが多く、これらいわゆる山間部の河床砂礫や玉石等を活用することは、環境面だけでなくコスト縮減面からも有効かつ重要であると考えられていた。このような背景から、例えば砂防施設構築の際に掘削等で生じる現地発生土砂を有効活用できる工法の開発が望まれていた。

そこで、本件発明者らは特許第２５００００５号（発明の名称 コンクリート基礎並びに構造体の下地の形成方法）に関する発明をし、平成８年３月１日に特許を取得し、さらに、現場の地中から採取する玉石や砂礫の量が十分でない場合や質が良好でない場合にも施工費用の増加を最低限に抑制できる改良発明をし、特許第３５２８１２９号（発明の名称 コンクリート構造物、地盤強化の施工方法）を平成１６年３月５日に取得した。これらの発明はいわゆるISM工法（In Situs Mixing）（現位置攪拌混合固化工法）という名称で一般に需要者の間で周知となっている。

特許第２５００００５号の発明においては、河岸，河床などの地盤を掘削して得られた玉石や砂礫が基礎のコンクリート骨材として利用され、まず、窪み内へ玉石，砂礫を敷設し、次いでショベルバケットに代えてショベルのブームアーム先端に取り付けられた回転ドラムの歯で窪み内に敷設の玉石，砂礫を攪拌しながら攪拌位置へセメントミルクを噴射して玉石，砂礫とセメントミルクを混練りし、さらに玉石，砂礫とセメントミルクの混練体を所要期間に亘り養生させることで、基礎が形成されるものである。したがって、当該発明においては、セメントミルク製造圧送プラントを前記基礎形成箇所近傍に設置する必要がある。そして、前記のとおり本工法によれば、環境問題に有効でありかつ、施工費用を大幅に削減することが可能となる。
特許第２５００００５号 特許第３５２８１２９号

しかしながら、例えば、地震等の天災によって引き起こされた地すべりによって、河道が閉塞されたような場合、その復旧作業として砂防堰堤の建設や、侵食された河岸法面の補強を行う必要が生ずるが、これら復旧作業をすべき場所近傍の道路等も損壊喪失していることが多い。この事から、これら復旧作業を例えばISM工法などで行おうとすると、以下の問題が生じる。

・工事用道路復旧後であっても、コンクリート打設場所近傍までコンクリートミキサー車又はコンクリート運搬車両が接近することができない場合が多い。例えば復旧作業という性質上、コンクリート打設場所へ接近するための末端道路の復旧を待つことなく作業開始する必要があるため、このような場合従来のISM工法のみで行うことは難しいとされていた。

・コンクリート打設場所が元の河床や河道の場合、狭隘な地形であることから、セメントミルク製造プラントをコンクリート打設場所近傍に設置することができない場合が多い。また、たとえ、一箇所にセメントミルク製造プラントを設置した場合であっても、河床や河道に関する工事にあっては、河の流れに沿って複数の狭隘箇所でのコンクリート打設が必要となることが多く、この場合も従来では、上記全てのコンクリート打設箇所での施工は不可能であることが多い。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンクリート打設場所がコンクリート運搬装置で運搬し得ない場所である場合、狭隘な場所であって近傍にコンクリートミルク製造プラントを設置できない場合のいずれにおいても、コンクリート打設施工を可能とするものである。
つまり、従来工法を改良した本発明により、従来であれば適用できなかった場所での施工を可能とし、もって、工事施工費用を最低限に抑制できる施工方法及び施工装置を提供することが、本発明の目的である。

本発明は、
コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集し、収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさの土砂材料を分別して収集し、前記施工を行う現地に設けられた混合材生成槽に前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、生成された一定粒径以下の土砂材料入り混合材を、送出部材により、前記混合材生成槽より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない箇所に存する混合材打設箇所へ送出する、
ことを特徴とし、
または、
コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集し、収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさの土砂材料を分別して収集し、前記施工を行う現地に設けられた混合材生成槽に前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、生成された一定粒径以下の土砂材料入り混合材を、送出ポンプを備えた送出パイプにより、前記混合材生成槽より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない箇所に存する混合材打設箇所へ送出する、
ことを特徴とし、
または、
コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集する収集装置と、
収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさをなす土砂材料に分別して収集する分別収集装置と、
前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、一定粒径以下の土砂材料が添加されてなる混合材を生成する、前記施工現地に設けられた混合材生成装置と、
送入口が前記混合材生成装置に接続され、送出口は前記混合材生成装置より離間しかつ運搬装置により運搬し得ない場所に存する混合材打設箇所へ配置された混合材送出パイプと、
有することを特徴とし、
または、
コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集する収集装置と、
収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさをなす土砂材料に分別して収集する分別収集装置と、
前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入する混合材生成槽と、
前記添加投入された一定粒径以下の土砂材料、及び投入されたセメントあるいはセメントミルク、水とを混練り攪拌する混練り攪拌装置と、
混練り攪拌により生成された一定粒径以下の土砂材料が添加されてなる混合材の所定箇所への送出を行なう混合材送出装置と、
送入口が前記混合材送出装置に接続され、送出口は前記混合材送出装置より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない場所に存する混合材打設箇所へ配置された混合材送出パイプと、
を有することを特徴とし、
または、
前記分別収集装置は重機のショベルバケットで形成し、前記重機のショベルバケットに複数のスリットを設け、該スリットを通過する一定粒径以下の土砂材料を分別収集する、
ことを特徴とし、
または、
前記分別収集装置は、一定径のふるい目を複数有するふるい状部材で形成し、該ふるい目を通過する一定粒径以下の土砂材料を分別収集する、
ことを特徴とし、
または、
前記一定径以下の土砂材料は５０ｍｍ以下の土砂材料である、
ことを特徴とし、
または、
前記コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地は、山間部内に位置する現地であり、前記運搬装置により運搬し得ない場所に存する混合材打設箇所は、前記混合材生成槽設置箇所から離間しかつ運搬装置が通過できる接続道が存しない打設箇所である、
ことを特徴とし、
または、
前記混練り攪拌装置は、前記重機のブームアーム先端に着脱自在にして取り付けられた回転ドラムで形成された、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、従来のISM工法では、施工不可能であった以下の場合においても、
（１）コンクリート打設場所がコンクリート運搬装置で運搬し得ない場所である場合、
（２）狭隘な場所であってコンクリート打設場所近傍にコンクリートミルク製造プラントを設置できない場合、
当該工法により迅速、確実なコンクリート打設施工が可能となるものである。この結果、コンクリート構造物の施工費用あるいは地盤強化の施工費用が最低限に抑制され得ることになる。

以下、本発明の一実施の態様例を図に基づいて説明する。

はじめに、コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地、例えばコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う山間部などで玉石，砂礫が含まれる土砂材料１を現地調達すべく収集する。図１から理解されるように現地の小山を掘削し、現地調達の収集が行われる。
この収集を行う収集装置については何ら限定されるものではないが、油圧ショベルなどの重機７が使用され、重機７で収集された現地の土砂材料１はダンプトラックなどの運搬車１１の荷台に積載される。

積載された土砂材料１は現地山間部でも比較的空間スペースのある所定箇所に集積され、該集積箇所では図２乃至図４に示すように、所定の分別収集装置により一定粒径以下の大きさの土砂材料２に分別収集の作業が行われる。

しかして、この分別収集作業を行う分別収集装置の構成についても何ら限定されるものではないが、ここで使用される一般的な装置を説明すると、前記山間部の小山などから無差別収集する土砂材料１の収集に使用された重機７を使用することが考えられる。すなわち、重機７のブームアーム１５先端に取り付けられた通常タイプのバケット１６を取り外し、内部に回転円筒ふるい９が組み込まれ、バケット壁には複数のスリット１４が設けられたふるい型のバケット１６を交換取り付けして使用することが考えられる。
すなわち、ふるい型のバケット１６の中には回転円筒ふるい９が組み込んであり、該回転円筒ふるい９を回転作動させることにより、土砂材料１より一定粒径以下の大きさの土砂材料２に選別、分別することが出来るのである。

ここで、回転円筒ふるい９は、例えばアタッチメント式の装置で構成されており、前記回転円筒ふるい９に網目状の特殊スクリーン、すなわち複数のスリット１４が設けられたバケット壁を採用することで、該スリット１４を通過する一定粒径以下の土砂材料２が分離、分別収集され、もって異物が絡まず、効率よく現地収集の土砂材料を分離、分別することが出来ることとなる。

また、図４に示すように、大型のいわゆるグリズリ１０を用意し、該グリズリ１０を使用して土砂材料１の分離、分別を行っても構わない。
すなわち、グリズリ１０を所定の山間部に傾斜を持たせて建てかけ設置し、上方箇所より運搬車１１に載置された現地での土砂材料１をグリズリ１０上に落下させ、もって前記グリズリ１０を通過した一定粒径以下の大きさの土砂材料２に選別、分別するのである。

ここで、前記グリズリ１０は、一般に砕石プラントなどで使用されるものであり、例えば、クラッシャの供給口に入る骨材とそれ以上に大きい骨材とに選別することが出来るよう固定設備として使用されているものを転用して使用することが出来る。
そして、その構造は、Ｉ形鋼、あるいは鉄道レールを縦格子状に所要間隙をあけて平行にならべ、骨材がころがるように傾斜をもたせてあるのが一般的となっている。

このように、現地山間部の小山などからまず無差別に収集した土砂材料１から一定粒径以下の大きさの土砂材料２を選別、分別して収集し、所定の集積場所に集めてストックしておく。

ここで、なぜ一定粒径以下の大きさの土砂材料２を選別、分別してさらに収集するかにつき述べる。
一定粒径以下の大きさの土砂材料２は、後述する現地に立設される例えばセメントミルク製造プラント１３により製造されたセメントミルクに添加される添加物の一種として使用される。
すなわち、現地に設けられた混合材生成槽３内で一定粒径以下の大きさの土砂材料２と前記のセメントミルクとが混合され、混練りされ、攪拌され、流動性を有する混合材が生成される。

このようにして現地において、混合材が生成されるが、該混合材は後述する送出パイプ５でさらに、セメントミルク製造プラント１３あるいは混合材生成槽３よりはるかに離間した箇所の混合材打設箇所へ送出しなければならないのである。
この場合、例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２を使用した混合材添加物でなければ、送出パイプ５内を通過させることが出来なくなってしまうし、また、一定以上の流動速度を有した混合材として送出、例えば圧送することが出来なくなってしまうからである。

なお、前記の混合材打設箇所が下方位置に存する場合には前記送出パイプ５を下り勾配状に設置して、内部の混合材を自然落下状に送出させることが出来るが、前記の混合材打設箇所が送出パイプ５の送出口設置位置より上方位置に存する場合には前記送出パイプ５を上り勾配状に設置することとなるため、内部の混合材を後述する圧送ポンプ１８を使用して圧送しなければならない。
また、送出パイプ５に限定されるものではなく、筒状に形成されたものであれば送出ホース、送出シュート、あるいは送出ベルトコンベアなどでも構わない。

以上により、現地で無差別調達した土砂材料１より一定粒径以下の大きさの土砂材料２に選別、分別する必要が生じるのである。
ところで、前記送出パイプ５などの内径は、５０ｍｍ径程度の大きさの土砂材料２を添加物として使用するのであれば、その３倍の内径、すなわち１５０ｍｍの内径を有する送出パイプ５が必要とされる。

次に、送出する混合材の流動性につき説明すると、従来送出パイプ５での送出を必要としない場合は、流動性を表示するスランプ値で示すと、概ね８乃至２０ｃｍ程度であった。しかし、送出パイプ５などでの送出が必須条件の本発明にあっては２００ｍ程度の送出距離がある場合には、概ね１５ｃｍ以上のスランプ値が必要とされる。
分別、分離された一定粒径以下、例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２は、運搬車両、すなわちダンプトラックなどの運搬車１１によって所定の集積場所に集められる（図５参照）。

しかして、その後は、例えば山間部の比較的空間スペースのある箇所に設けられた混合材生成槽３内に、前記分別収集された一定粒径以下、例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２及びその他の添加物が添加投入されると共に、例えばセメントミルク製造プラント１３よりセメントミルク及び水が投入されて混練り攪拌され混合材が製造されることとなる。
なお、前記したその他の添加物についてであるが、本発明の
場合、オキシカルボン酸系化合物とナフタリンスルホン酸系化合物の複合体がその他の添加物として添加され、流動性を担保するものとなっている。そして、その添加量であるが、セメント量の１乃至５％が添加量とされる。

ここで、本発明による混合材の製造状態及び送出状態を図６乃至図８に示す。
前記混合材生成槽３は図から理解されるように、現地の地面を掘削して略直方体状の掘削孔を形成し、該掘削孔内部にシールド壁面を形成して現地での混合材生成槽３が形成される。該混合材生成槽３の形状についても何ら限定されるものではなく、方形状、楕円状、平行四辺形状であっても構わない。ただ、正方形状より長方形状の形の方が、混練り、攪拌の作業はしやすいと考えられる。
図８から理解されるように本実施例では、５つの混合材生成槽３が現地で形成されるものとなる。

ここで、各混合材生成槽３には前記の分別収集された一定粒径以下、例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２がバックホウなどの重機７のバケット１６により投入され、該土砂材料２、各種の混合材添加物及び水、セメントあるいはセメントミルクなどとの混練りはバックホウなどの重機７に設けられたブームアーム先端にアタッチメントなどで交換取り付け可能な爪付き回転ドラム１２などによって行われる。
そして、前記爪付き回転ドラム１２の近傍位置には、近くに設けられたセメントミルク製造プラント１３等からセメントミルクが混合材生成槽３に送出出来るよう設けられた送出管１７の送出口が取り付けられており、該送出管１７の送出口からセメントミルク製造プラント１３から送出されたセメントミルクが混合材生成槽３内に送出される。

セメントミルクが送出されると回転ドラム１２が回転して、セメントミルク、前記分別収集された一定粒径以下例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２、各種混合材添加物及び水などとの混練り、攪拌が行われる。
次いで、所定時間の混練り、攪拌の後、生成された一定粒径以下、例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２入り混合材４は、充分な流動性を備えて、圧送ポンプ１８を有する送出パイプ５により、セメントミルク製造プラント１３及び混合材生成槽３からはるかに離間しかつ運搬車１１などの運搬装置で運搬し得ない箇所、例えば急斜面でしかもきわめて狭隘な道でしか接続道が存しないような混合材打設箇所、すなわちコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う箇所へ送出されるものとなる。

図９はその状態を示したものであり、複数の送出パイプ５は運搬車１１が到底往来不可能な山間部の急斜面に下り勾配で設置されており、送出パイプ５内を混練り、攪拌され生成された一定粒径以下、例えば５０ｍｍ径以下の大きさの土砂材料２入り混合材が通過、送出される状態が示されている。

図９で示された山間部の急斜面は、セメントミルク製造プラント１３及び混合材生成槽３からはるかに離間しかつ運搬車１１など運搬装置で運搬し得ない急斜面であり、しかもきわめて狭隘な接続道しか存しないものであり、該急斜面を介してしか混合材打設箇所、すなわちコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う箇所へつながる術がない箇所なのである。

図１０には、複数の送出パイプ５から送出された混合材が前記説明したコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う箇所に打設されている状態が示されており、これによりたとえ施工箇所がセメントミルク製造プラント１３及び混合材生成槽３からはるかに離間しかつ運搬車１１など運搬装置で運搬し得ない箇所、急斜面でしかもきわめて狭隘で接続道が存しない箇所であり、該急斜面でしか混合材打設箇所、すなわちコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う箇所へつながる術がない箇所であったとしても地盤強化予定箇所の地盤強化が迅速に行え、またコンクリート構造物の基礎形成などが迅速に行えるものとなる。

本発明の構成説明図（その１）である。 本発明の構成説明図（その２）である。 円筒ふるいの構成説明図である。 グリズリの構成説明図である。 本発明の構成説明図（その３）である。 本発明の構成説明図（その４）である。 本発明の構成説明図（その５）である。 本発明の構成説明図（その６）である。 本発明の構成説明図（その７）である。 本発明の構成説明図（その８）である。

符号の説明

１ 土砂材料
２ 一定粒径以下の土砂材料
３ 混合材生成槽
４ 混合材
５ 送出パイプ
７ 重機
９ 回転円筒ふるい
１０ グリズリ
１１ 運搬車
１２ 回転ドラム
１３ セメントミルク製造プラント
１４ スリット
１５ ブームアーム
１６ バケット
１７ 送出管
１８ 圧送ポンプ

Claims (9)

1. コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集し、収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさの土砂材料を分別して収集し、前記施工を行う現地に設けられた混合材生成槽に前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、生成された一定粒径以下の土砂材料入り混合材を、送出部材により、前記混合材生成槽より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない箇所に存する混合材打設箇所へ送出する、
   ことを特徴とするコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工方法。
   
2. コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集し、収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさの土砂材料を分別して収集し、前記施工を行う現地に設けられた混合材生成槽に前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、生成された一定粒径以下の土砂材料入り混合材を、送出ポンプを備えた送出パイプにより、前記混合材生成槽より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない箇所に存する混合材打設箇所へ送出する、
   ことを特徴とするコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工方法。
   
3. コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集する収集装置と、
   収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさをなす土砂材料に分別して収集する分別収集装置と、
   前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入して混練り攪拌し、一定粒径以下の土砂材料が添加されてなる混合材を生成する、前記施工現地に設けられた混合材生成装置と、
   送入口が前記混合材生成装置に接続され、送出口は前記混合材生成装置より離間しかつ運搬装置により運搬し得ない場所に存する混合材打設箇所へ配置された混合材送出パイプと、
   有することを特徴とするコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。
   
4. コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地で玉石，砂礫が含まれる土砂材料を収集する収集装置と、
   収集した土砂材料より一定粒径以下の大きさをなす土砂材料に分別して収集する分別収集装置と、
   前記分別収集された土砂材料を添加投入すると共に、セメントあるいはセメントミルク、水とを投入する混合材生成槽と、
   前記添加投入された一定粒径以下の土砂材料、及び投入されたセメントあるいはセメントミルク、水とを混練り攪拌する混練り攪拌装置と、
   混練り攪拌により生成された一定粒径以下の土砂材料が添加されてなる混合材の所定箇所への送出を行なう混合材送出装置と、
   送入口が前記混合材送出装置に接続され、送出口は前記混合材送出装置より離間しかつ運搬装置で運搬し得ない場所に存する混合材打設箇所へ配置された混合材送出パイプと、
   を有することを特徴とするコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。
   
5. 前記分別収集装置は重機のショベルバケットで形成し、前記重機のショベルバケットに複数のスリットを設け、該スリットを通過する一定粒径以下の土砂材料を分別収集する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。
   
6. 前記分別収集装置は、一定径のふるい目を複数有するふるい状部材で形成し、該ふるい目を通過する一定粒径以下の土砂材料を分別収集する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。
   
7. 前記一定径以下の土砂材料は５０ｍｍ以下の土砂材料である、
   ことを特徴とする請求項２，請求項３，請求項４または請求項５記載のコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。
   
8. 前記コンクリート構造物あるいは地盤強化の施工を行う現地は、山間部内に位置する現地であり、前記運搬装置により運搬し得ない場所に存する混合材打設箇所は、前記混合材生成槽設置箇所から離間しかつ運搬装置が通過できる接続道が存しない打設箇所である、
   ことを特徴とする請求項２，請求項３，請求項４，請求項５または請求項６記載のコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。
   
9. 前記混練り攪拌装置は、前記重機のブームアーム先端に着脱自在にして取り付けられた回転ドラムで形成された、
   ことを特徴とする請求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求項６または請求項７記載のコンクリート構造物あるいは地盤強化の施工装置。

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