JP2010007284A

JP2010007284A - 流動化処理土の施工管理方法

Info

Publication number: JP2010007284A
Application number: JP2008165403A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sakai; 幸雄酒井; Motohiro Okada; 元宏岡田
Original assignee: Elf Inc
Current assignee: Elf Inc
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】地盤改良工事における流動化処理土の施工管理を、バケットの運転中に電気比抵抗センサーで行う。
【解決手段】バケット２のハウジング３には、回転翼部軸４が回転可能に支持され、軸には５個の回転翼５が固定され、各回転翼は２枚の翼部爪６を有する。動力伝達部７は、油圧モーター８と、油圧モーターの出力軸に固定されている第１歯車９と、軸に固定されている第２歯車１０と、第１歯車と第２歯車の間に掛け渡されているチェーン１１とから構成される。固化剤液は、グラウトホース１２内を流れて、４箇所の固化剤液吐出口（ノズル）１３から各回転翼の付近に流出する。バケットには、深度計１４が設置される。電気比抵抗センサー１６は、流動化処理土が付着しないバケットの底部若しくは裏面又は回転翼の適宜の箇所に取り付けられる。油圧モーターが回転すると、各回転翼は実線で示される正転方向に回転するので、土壌と固化剤液は撹拌される。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良工事における深層及び浅層の各混合時の流動化処理土の施工管理方法に関する。

従来の第１の技術として、電気比抵抗センサーを使用する安定液のスライム管理システムについて、本出願前に頒布された刊行物を引用して説明する（例えば、特許文献１参照。）。

図４に示されるように、スライム処理用ポンプ４１のケーシング４２を支持する支持台４３には、電気比抵抗センサー４４が取り付けられ、電気比抵抗センサー４４は計測ケーブル４５に接続される。ポンプ４１の吐出能力は、５０〜６０ｍ^３／時間である。

電気比抵抗センサー４４を取り付ける構造は、Ｌ型アングル材を採用する。

電気比抵抗センサーで得られる比抵抗（Ω・ｍ）とは、場所打ちコンクリート杭などの造成時における孔壁の崩壊防止や地下水の湧出などを防ぐために多く用いられているベントナイト泥水（比重は１．１〜１．４程度）の濃度や砂分量に比例して変化することを利用するもので、一般的に砂分率（量）が増えると、比抵抗は大きくなる。

ところで、従来の土壌・セメント・水・その他を撹拌して固化させることによって構築される改良地盤の撹拌の程度の検査は、次のように行われている。

まず、改良地盤にボーリングによって孔を明ける。次に、孔内の所望の深度の箇所から改良地盤層の試料を取り出す。続いて、試料の撹拌の程度を検査する。

従来の第２の技術として、地盤改良工法の一例について本出願前に頒布された刊行物を引用して説明する（例えば、特許文献２参照。）。

この地盤改良工法では、図５に示されるように、建造物の基礎を構築すべき位置の地盤の土壌を掘削・排土して所定大きさの空所５２を形成する空所形成作業と、空所５２内でセメント等の固化材Ｃと水Ｗとを混合・撹拌して固化材混入スラリーを生成する固化材混入スラリー生成作業と、空所５２内で固化材混入スラリーと先に掘削・排土した土壌Ｓを混合・撹拌して固化材・土壌混合スラリーＳＣを生成する固化材・土壌混合スラリー生成作業とを順次行い、その固化材・土壌混合スラリーＳＣを固化させることによって改良地盤（改良体Ｋ）を構築するようにしている。なお、この地盤改良工法で構築される改良体Ｋは、建造物の基礎が設置される部分ごとに平面四角形状に形成してもよく、又は各基礎にまたがるように連続壁状態に形成してもよい。なお、改良体を連続壁状態で形成する場合は、適宜長さ（例えば２〜３ｍ）に区分けしながら行うとよい。

空所形成作業では、建造物の基礎が構築される位置の土壌は掘削機６０を使用して掘削・排土し、その掘削した土壌Ｓを空所５２の近くに盛土しておく。このように、予め空所５２を形成すると、空所５２の底部の支持地盤の状態を目視又は接触等によって直接確認することができる。なお、形成される空所５２は、地表から比較的浅い範囲に形成されるために、掘削機６０としてバックホーのような比較的簡易な掘削機が使用可能である。また、掘削機６０は、バケット６１部分に撹拌装置６２を備えており、バケット６１による掘削機能と撹拌装置６２による撹拌機能を兼備している。

形成した空所５２の付近には、固化材Ｃを所定量ずつ分包した複数個の固化材入り袋Ｃａを運んでおく。このようにしておくと、計量しなくても１回当たり何袋分の固化材を投入するかで固化材量を把握できる。又、空所５２の近くに水管６３の注水口６４を導いておく。なお、水管６３には、バルブ６５と流量計６６が設けられており、流量計６６を見ながら空所５２内に注水すると、正確な量を加水できる。

図６（Ａ）は、バックホー７０が第１アーム７１と第２アーム７２を介してバケットミキサー７３を改良土層（地盤）７４内に挿入した状態の断面図である。

図６（Ｂ）は、バックホー７０がバケットミキサー７３を上下左右の両矢印方向に移動して改良土層（地盤）７４内を撹拌している状態の断面図である。

バックホー７０は、バケットミキサー７３内に収容されている施工中の固化していない改良土（土壌）を、図６（Ｃ）に示されるように矢印方向にベッセル（鋼製槽）７８に投入する。

ベッセル７８内で、前記土壌にセメントと水が加えられて撹拌され、流動化処理土が生成される。ベッセル７８内で、電気比抵抗センサー７６は、流動化処理土の比抵抗を検出する。電気比抵抗センサー７６とコード７７を介して接続する測定装置は、土壌、セメント及び水の各重量と共に、比抵抗に基づいて流動化処理土の撹拌の程度を表示する。撹拌の程度が、不十分であれば、所望の値になるまで撹拌を継続する。

従来の第３の技術として、未固化試料の採取装置の二例について本出願前に頒布された刊行物を引用して説明する（例えば、特許文献３参照。）。

まず、一例を示す図７は、改良土層８１にサンプラー８２をハンマー等によって打ち込む前の状態（左側）と、サンプラー２を引き上げる前の状態（右側）を示す断面図である。改良土層８１の深度は、改良天端（表面）８１ａから改良底面８１ｂまでの範囲である。

サンプラー８２は、底を有しない円筒又は各筒等の金属製の筒から構成される。サンプラー８２の下端は、テーパ状に内側に先鋭化するように加工されている。

サンプラー８２を左側の位置からハンマー等によって矢印方向に右側の所要の深度位置まで打ち込む。

すると、サンプラー８２の内部に、改良土がその粘性、粗さ及び硬さ等の因子に応じて押し込まれる。

続いて、サンプラー８２を矢印方向に改良天端８１ａまで引き上げると、改良土の粘性、粗さ、硬さ及び比重等の因子に応じて、サンプラー８２の内部に押し込まれている改良土の一部が残留し、残部がサンプラー８２から落下する。

次に、他の一例を示す図８（Ａ）〜（Ｃ）は、未固化試料の採取装置の動作模式図である。

平行な第１の円柱８６と第２の円柱８７の間に、４本の連結棒８８〜９１が直交して配設される。各連結棒８８〜９１の左右両端側は、それぞれ固定解除部材９２と一体化される。各固定解除部材９２は、第１の円柱８６及び第２の円柱８７に対して、ねじ又はクランプ等の手段により固定可能であり、また、解除も可能であるように取り付けられている。

ただし、連結棒８９〜９１の右側の各固定解除部材９２の右側には、スリーブ９３が固定され、各スリーブ９３は第２の円柱８７にはまり、第２の円柱８７と各スリーブ９３は相対的にスライドすることができる。

第１の円柱８６における所望の上部・中部・下部の３つの採取位置に、それぞれ固定解除部材９４が取り付けられる。各固定解除部材９４には、未固化試料を収容するための容器として底付き筒９５が固定される。採取位置、改良深度に応じて任意に設定される。

第１の円柱８６に取り付けられる各固定解除部材９４に対応して、第２の円柱８７に３つの固定解除部材９６が取り付けられる。各固定解除部材９６には、上蓋９７が固定される。各上蓋９７は、底付き筒９５の上部を被覆することができる。

未固化試料の採取装置の使用方法について説明する。

未固化試料は、改良土層８１における改良土である。改良天端（表面）８１ａから改良底面８１ｂまでに至る改良深度Ｌ１は、２０００ｍｍである。底付き筒９５のサイズは、幅１００×奥行き１００×高さ１５０ｍｍである。第１，２の円柱８６，８７の長さＬ２は、３０００ｍｍである。

図８（Ａ）は、採取装置が改良土層８１内に圧入されて、第１，２の円柱８６，８７の下端が改良底面８１ｂに到達した状態を示す。最上の連結棒８８の中央には、ワイヤ９８の下端がかかり、更に、ワイヤ９８の上端はフック９９に吊り下げられている。フック９９は、作業者の手指又はウインチ等によって上昇することができる。

図８（Ａ）の状態においては、各底付き筒９５の上部は、各上蓋９７によって被覆されている。したがって、改良土は、各底付き筒９５内に進入することができない。

まず、図８（Ａ）の状態において、最上の連結棒８８の左側の固定解除部材９２を緩めて第１の円柱８６から解除する。

次に、図８（Ｂ）に示されるように、ワイヤ９８とフック９９を連結棒８８の中央から若干右側に移動させた後に矢印上方に約１５０ｍｍ引き上げる。すると、第２の円柱８７は矢印上方にスライドするから、各上蓋９７は上方に移動する。したがって、各上蓋９７が各底付き筒９５の上部から離間するので、改良土が破曲線の矢印方向に各底付き筒９５内に進入する。なお、この際、第２の円柱８７は、各スリーブ９３に対してスライドする。

続いて、図８（Ｂ）の状態において、最上の連結棒８８の左側の固定解除部材９２を締めて第１の円柱８６に固定し、最上の連結棒８８の右側の固定解除部材９２を緩めて第２の円柱８７から解除する。

更に、図８（Ｃ）に示されるように、ワイヤ９８とフック９９を連結棒８８の右側から左側に移動させた後に、第１の円柱８６の上端が第２の円柱８７の上端と同じ高さの位置に来るまで矢印上方に引き上げる。すると、第１の円柱８６は矢印上方にスライドし、このとき、各スリーブ９３は第２の円柱８７に対してスライドする。

最後に、最上の連結棒８８の右側の固定解除部材９２を締めて第２の円柱８７に固定した後に、採取装置を改良土層８１から引き上げる。

各底付き筒９５に収容されている改良土を検査すると、改良土層８１の各深度における改良土の混合撹拌の程度が判明する。

特開２００５−３５１１２１号公報特開２００８−１０６４６７号公報特開２００８−１０１４１５号公報

まず、従来の第１の技術では、安定液のスライムの処理状況を確認するために、スライム処理用ポンプ４１のケーシング４２を支持する支持台４３に、電気比抵抗センサー４４を取り付ける。

しかし、特許文献１には、電気比抵抗センサーを使用する安定液のスライム管理システムについては、開示されているが、改良地盤の撹拌の程度を検査することについては、開示されていない。

次に、従来の第２の技術は、電気比抵抗センサーによる流動化処理土の管理システムではあるが、撹拌の程度が不十分であれば、所望の値になるまで撹拌を継続するものである。

しかし、特許文献２には、電気比抵抗センサーとバケットとの関連については、開示されていない。

更に、従来の第３の技術は、サンプラーによって未固化試料を採取する二例である。

しかし、特許文献３には、電気比抵抗センサーとバケットとの関連については、開示されていない。

そこで、本発明は、地盤改良工事における深層及び浅層の各混合時の流動化処理土の施工管理を、バケットの運転中に電気比抵抗センサーを使用して行う方法を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。本発明の構成の次に実施例の部材・部位の符号を記入する。

１．地盤改良用施工機械における撹拌機構付きバケット２の裏面若しくは底部又は前記バケット２の回転翼５の流動化処理土が付着しない箇所に電気比抵抗センサー１６を取り付けて施工状況の確認又は良否を判定する流動化処理土の施工管理方法。

２．前記電気比抵抗センサー１６の出力信号は、有線式又は無線式で、前記施工機械の運転室又は付近の監視室の表示装置に接続されて図表化され、前記施工機械の操作者が地盤改良の不十分な位置を特定することができる前記１記載の流動化処理土の施工管理方法。

３．前記表示装置は、施工断面の深さと奥行の二次元表示と、施工位置の幅をずらした各前記施工断面の二次元表示のスライド表示と、前記施工断面の三次元表示と、前記施工位置の幅をずらした各前記施工断面の三次元表示のスライド表示との可視化表現又は保存機能を有する前記２記載の流動化処理土の施工管理方法。

明細書の説明から明らかなように、本発明は、次の効果を奏する。

１．電気比抵抗値から施工状況の確認又は良否をリアルタイムに判定することができるという利点を有する。

２．電気比抵抗センサーの出力信号は、有線式又は無線式で、施工機械の運転室等の表示装置に接続されて図表化されるから、施工機械の操作者は地盤改良が不十分な位置を特定することができるので、便利である。

３．表示装置は、施工断面の深さと奥行の二次元表示と、施工位置の幅をずらした各前記施工断面の二次元表示のスライド表示と、前記施工断面の三次元表示と、前記施工位置の幅をずらした各前記施工断面の三次元表示のスライド表示との可視化表現又は保存機能を有するので、便利である。

本発明の流動化処理土の施工管理方法の一実施例について説明する。

本発明の実施例１について図１〜図３を参照して説明する。

掘削機械を使用して建造物の基礎が構築される位置の土壌を掘削・排土するときの状況は、前記従来の第２の技術の地盤改良工法で説明したので、この技術と同様な点の説明を省略する。

図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は掘削機械のバケット２の諸図であり、（Ａ）は側面側から見た断面図、（Ｂ）は正面図（ただし一部は断面図）、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は正面図を、それぞれ示す。

バケット２のハウジング３には、回転翼軸４が回転可能に支持されている。軸４には、５個の回転翼５が固定され、各回転翼５は２枚の翼部爪（カッター）６を有する。

ハウジング３に設置されている動力伝達部７について説明する。動力伝達部７は、油圧モーター８と、油圧モーター８の出力軸に固定されている第１歯車９と、軸４に固定されている第２歯車１０と、第１歯車９と第２歯車１０の間に掛け渡されているチェーン１１とから構成される。

固化剤液は、グラウトホース１２内を流れて、４箇所の固化剤液吐出口（ノズル）１３から各回転翼５の付近に流出する。

バケット２には、深度計１４が設置され、深度計１４は土壌の表面から深度計１４までの深さを計測する。

バケット２の下部前方には、４個のバケット部爪（カッター）１５が固定されている。

バケット２の底面の左右両側には、電気比抵抗センサー１６が固定されている。

電気比抵抗センサー１６は、流動化処理土が付着しないバケット２の裏面若しくはバケット２の底部に設置されている網目格子又は回転翼５の適宜の箇所に任意の個数取り付けることができる。網目格子は、土砂をろ過するが、比較的大きい小石やごみ等をろ過しない。

油圧モーター８が回転すると、動力伝達部７を介して各回転翼５は図１（Ａ）に実線で示される正転方向に回転するので、土壌と固化剤液は撹拌される。

なお、各回転翼５が図１（Ａ）に破線で示される逆転方向に回転すると、小石やごみが排出される。

図２と図３に本発明の実施例１の実験データを示す。

図２は、横軸に時間（分）の経過を、縦軸にトルク（記号Ｔの太い実線）Ｎｍ、回転翼の回転数（記号Ｒの細い実線）ｒｐｍ、電気比抵抗（記号Ｓの破線）Ω・ｍを、それぞれ示したグラフである。掘削穴の幅を３．３ｍ、深さを５．３ｍに、それぞれ設定し、５７分３３秒間の羽切回転数（回転翼の総回転数）は４３３０９であり、スラリー量は１２１５８リットルである。

図３（Ａ），（Ｂ）は、改良地盤の２つの断面におけるバケット先端部が掘削した軌跡であり、横軸に奥行き（前後方向の長さ）５ｍを、縦軸に地表からの深さ−６ｍを、それぞれ示す。

図３（Ｃ），（Ｄ）は、改良地盤の２つの断面における電気比抵抗センサーの比抵抗Ω・ｍであり、横軸に奥行き（前後方向の長さ）５ｍを、縦軸に地表からの深さ−６ｍを、それぞれ示す。

比抵抗の値を４段階で示し、「０．０〜１０．０」を「水平線が記入された円」（以下、「Ａ」という。）、「１０．１〜２０．０」を「垂直線が記入された円」（以下、「Ｂ」という。）、「２０．１〜３０．０」を「右上左下方向の傾斜線が記入された円」（以下、「Ｃ」という。）、「３０．１〜」を「左上右下方向の傾斜線が記入された円」（以下、「Ｄ」という。）で、それぞれ示す。ＡとＢは合格であり、ＣとＤは不合格である。

電気比抵抗センサーの出力信号は、有線式又は無線式で、施工機械の運転室又は付近の監視室の表示装置に接続されて図表化され、施工機械の操作者が地盤改良が不十分な位置を特定できるように構成することができる。

表示装置は、施工断面の深さと奥行の二次元表示と、施工位置の幅をずらした各施工断面の二次元表示のスライド表示と、施工断面の三次元表示と、施工位置の幅をずらした各施工断面の三次元表示を一単位としてのスライド表示との可視化表現又は保存機能を有するように構成することができる。

比抵抗値を基準として流動化処理土の撹拌の程度（たとえば合格や不合格）を、目視、ブザー等の警報や音声によって確認することができる。

本発明の流動化処理土の施工管理方法の実施例１の諸図であり、（Ａ）はバケットの側面側から見た断面図、（Ｂ）は同バケットの正面図（ただし一部は断面図）、（Ｃ）は同バケットの側面図、（Ｄ）は同バケットの正面図を、それぞれ示す。本発明の実施例１の実験データであり、横軸に時間（分）の経過を、縦軸にトルクＮｍ、回転翼の回転数ｒｐｍ、電気比抵抗Ω・ｍを、それぞれ示す。本発明の実施例１の改良地盤の２つの断面における実験データで、横軸に奥行き（前後方向の長さ）５ｍを、縦軸に地表からの深さ−６ｍを、それぞれ示し、（Ａ），（Ｂ）はバケット先端部が掘削した軌跡ｍであり、（Ｃ），（Ｄ）は電気比抵抗センサーの比抵抗Ω・ｍである。従来の第１の技術である電気比抵抗センサーを使用する安定液のスライム管理システムにおけるスライム処理用ポンプの斜視図である。従来の第２の技術である地盤改良工法の一例の斜視図である。同地盤改良工法の諸図であり、（Ａ）はバックホーのバケットミキサーが改良土層（地盤）内に挿入された状態の断面図、（Ｂ）は同バケットミキサーが同改良土層内を撹拌している状態の断面図、（Ｃ）は改良土がベッセルに搬入された状態の正面図を、それぞれ示す。従来の第３の技術である未固化試料の採取装置の一例の動作模式図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、同未固化試料の採取装置の他の一例の動作模式図である。

符号の説明

２バケット
３ハウジング
４回転翼部軸（軸）
５回転翼
６翼部爪（カッター）
７動力伝達部
８油圧モーター
９第１歯車
１０第２歯車
１１チェーン
１２グラウトホース
１３固化剤液吐出口（ノズル）
１４深度計
１５バケット部爪（カッター）
１６電気比抵抗センサー

Claims

地盤改良用施工機械における撹拌機構付きバケットの裏面若しくは底部又は前記バケットの回転翼の流動化処理土が付着しない箇所に電気比抵抗センサーを取り付けて施工状況の確認又は良否を判定することを特徴とする流動化処理土の施工管理方法。
前記電気比抵抗センサーの出力信号は、有線式又は無線式で、前記施工機械の運転室又は付近の監視室の表示装置に接続されて図表化され、前記施工機械の操作者が地盤改良の不十分な位置を特定することができることを特徴とする請求項１記載の流動化処理土の施工管理方法。
前記表示装置は、施工断面の深さと奥行の二次元表示と、施工位置の幅をずらした各前記施工断面の二次元表示のスライド表示と、前記施工断面の三次元表示と、前記施工位置の幅をずらした各前記施工断面の三次元表示のスライド表示との可視化表現又は保存機能を有することを特徴とする請求項２記載の流動化処理土の施工管理方法。