JP2017150169A - 混合処理工法及びそれに用いられる施工管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮エアの流量を定量的に調整管理することで施工管理者の経験やオペレータの熟練や技量等に依らず、攪拌効率の向上と改良体の高品質化を図る。
【解決手段】回転軸１又は撹拌翼に設けられて流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２に対応する配管ラインを介し接続される混合エジェクタ１３と、改良仕様に基づいた回転軸の貫入引抜速度等を制御する施工管理装置３０とを備え、回転軸の貫入や引抜過程等で、混合エジェクタ１３により流動物供給手段１１から送られる流動物を、圧縮エアー供給手段１２から送られる圧縮エアーに同伴させて原位置土へ噴出し原位置土と混合する混合処理工法であって、前記流動物を原位置土と混合する操作では、前記圧縮エアー供給手段から圧送する圧縮エアーの流量を予め決められた設定値（例えば、１〜５Ｎｍ^３／分）の範囲内に収まるよう調整管理する。
【選択図】図４

Description

本発明は、地盤改良である混合処理工法のうち、特に流動物を圧縮エアーに同伴させて原位置の軟弱土へ吐出して攪拌する混合処理工法及びそれに用いられる施工管理装置に関する。

対象の混合処理工法は、特許文献１や２に開示のごとく混合エジェクタにより流動物を圧縮エアーに同伴、つまりエアー同伴噴出態様を採用しており、ＣＩ−ＣＭＣ工法等と称されている。この混合処理工法では、図６及び図７（特許文献１に開示のもの）に示されるごとく攪拌翼３付きの回転軸１と、流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２と、回転軸１又は撹拌翼３に設けられて流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２に対応する配管１９Ａ，１９Ｂ及び供給管２Ａ，２Ｂを介し接続される混合エジェクタ１３と、回転軸１の地中への貫入や引抜過程等で、混合エジェクタ１３により流動物供給手段１１から配管１９Ａ及び供給管２Ａを介し送られる流動物を、圧縮エアー供給手段１２から配管１９Ｂ及び供給管２Ｂを介して送られる圧縮エアーに同伴させて原位置土へ噴出し原位置土と混合する。

また、施工に際しては、改良体の仕様、特に改良体の目標強度（一軸圧縮強さ）を満たすため、固化材の選定及び水固化材比（Ｗ／Ｃ）、固化材の配合量ないしは添加量（ｋｇ／ｍ^３）、回転軸の軸数、攪拌翼の翼径及び段数、貫入及び引抜速度（ｍ／分）、羽根切り回数（回／ｍ）、等が決められて、それらを充足するよう施工管理される。現状の施工管理装置は、以上の施工仕様を満足させるため、回転軸の貫入引抜速度、流動物の添加量、攪拌翼の回転数について自動制御可能となっている。

以上のエアー同伴噴出態様の混合処理工法では、流動物をポンプの移送能力により配管経路の下端吐出口又はノズルから吐出させるいわゆる単独排出態様に比べ、特に土流動化及び土細分化作用に優れて、固化材を圧縮エアーに同伴させて霧状に放出できるため改良域全体に固化材を均一に散布可能であり大径でも高い攪拌能力を発揮できる点、霧状スラリーが原位置土を破砕し土粒子の流動性を高めるため貫入及び攪拌の負荷を低減できる点、エアリフト効果で土が移動し易くなり周辺の地盤変位が抑えられる点、等の利点が認められている。

特許第３４１６７７４号公報 特許第３６２２９０３号公報

上記したエアー同伴噴出態様では、固化系流動物の吐出力が回転軸の地中深さが増すと土圧等の影響を受けて次第に弱くなり、目的の土流動化及び土細分化作用を維持し難くなる。この対策として、特許文献２では、圧縮エアー供給手段から送る圧縮エアーの圧力Ｐを、Ｐ＝（γ×ｚ＋ΔＰ）＋α×ｑｃの式１に基づいて回転軸の深度ｚ方向に沿って調整することで、貫入深さが増しても、前記した土流動化及び土細分化作用を深さ方向で同等となるよう調整する。なお、γ×ｚは処理対象である軟弱土の土水圧（ｋｇｆ／ｃｍ^２）、ΔＰは配管固有の圧送損失（ｋｇｆ／ｃｍ^２）、αは土質係数、ｑｃはコーン指数（ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。

ところで、上記式１において、（γ×ｚ＋ΔＰ）の方は深さに応じて的確に算出されるが、（α×ｑｃ）の方は対象施工域で行われた予備調査に基づくため大まかな値、つまり各改良体の打設箇所においてそれぞれ計測した値ではない。このような事情から、実際の施工管理では、上記式１に基づいて圧力を調整すると共に、更に混合エジェクタから吐出されるエアー量について深さに影響されず経験的に調整している。

ところが、施工状況の判断はオペレーターの熟練度に左右される。吐出されるエアー量が多すぎる場合は、回転軸周りからエアーと共に混合土が飛散し易くなる。エアーの全量が現在施工している改良域から地表面に放出されないと、施工位置から離れた場所からエアーが噴出したり、地盤変位の要因となり、周囲地盤に悪影響が発生する。吐出されるエアー量が少なすぎる場合は、盛上土の回収量が少なくなり、周囲地盤に変位が発生する。これらは改良土の攪拌効率及び品質の低下要因となる。また、改良体強度の確認は施工後に行われるが、造成中の改良体強度を確認できないことからもより簡易で的確な調整方法が望まれる。

本発明の目的は、上記したエアー量について、定量的に調整管理することで、施工管理者の経験やオペレータの熟練や技量等に依らず、攪拌効率の向上と改良体の高品質化を図る。同時に、エアー量の過多・過少に起因して発生する盛上土の飛散や周辺地盤からのエアー噴出や周辺地盤の変位を確実に防ぐことにある。他の目的は以下の説明と共に明らかにする。

上記目的を達成するため本発明は、図１及び図６を参考にして特定すると、攪拌翼３Ａ，３Ｂ付きの回転軸１と、流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２と、前記回転軸又は撹拌翼に設けられて、前記流動物供給手段及び圧縮エアー供給手段に対応する配管ラインを介し接続される混合エジェクタ１３と、改良仕様に基づいた前記回転軸の貫入引抜速度、流動物の流量、前記攪拌翼の回転数を制御する施工管理装置３０とを備え、前記回転軸の地中への貫入や引抜過程等で、前記混合エジェクタ１３により前記流動物供給手段１１から対応配管ライン（１９Ａ、２Ａ）を介し送られる流動物を、前記圧縮エアー供給手段１２から対応配管ライン（１９Ｂ、２Ｂ）を介し送られる圧縮エアーに同伴させて原位置土へ噴出し原位置土と混合する混合処理工法であって、前記流動物を原位置土と混合する操作では、前記圧縮エアー供給手段１２から圧送する圧縮エアーの流量を予め決められた設定値（例えば、１〜５Ｎｍ^３／分）の範囲内に収まるよう調整管理することを特徴としている。なお、以上の『貫入や引抜過程等』については、貫入過程、引抜過程、貫入及び引抜過程を含む意味である。

以上の本発明は、エアー同伴噴出態様において、造成される改良体の強度に及ぼす圧縮エアー量の影響に着目し、混合エジエクターから吐出される圧縮エアーの流量の多少により造成される改良体の一軸圧縮強さがどの様に変化するか試験を重ねてきた結果、完成されたものである。

すなわち、各種試験のうち、例えば、図５に挙げた施工条件１〜４を比較すると、施工条件として固化材の添加量や攪拌翼の翼径が異なっても、混合エジェクタから吐出される圧縮エアーの流量Ｑが３Ｎｍ^３／分付近に設定されることで、造成される改良体の一軸圧縮強さｑｕ（ｋｇｆ／ｍ^２）が全ての施工条件でピークとなり、また、通常施工（流動物を構成している固化材の添加量が７０ｋｇ／ｍ^３以上）での仕様であれば、圧縮エアーの流量Ｑが３Ｎｍ^３／分を挟んで所定の範囲内に収まるよう調整すれば、造成される改良体として目標とする一軸圧縮強度を満足し易くなることを知見した。本発明はそのような現象を利用するものである。

以上の発明は、以下のように具体化されることがより好ましいものとなる。すなわち、（１）、前記施工管理装置３０は、前記攪拌翼の深度及び前記回転軸の貫入引抜速度と共に、前記圧縮エアー供給手段１２から前記混合エジェクタへ圧送される圧縮エアーの流量をリアルタイムで表示する表示手段３５と、前記圧縮エアーの流量が予め決められた設定値の範囲外になったときに音又は／及び画面表示で警告を行う警報手段３６とを有している構成である（請求項２）。

（２）、前記流動物を原位置土と混合する操作では、前記流動物供給手段から送る流動物の流量を流動物を構成している固化材の添加量７０ｋｇ／ｍ^３ 以上にすると共に、前記圧縮エアー供給手段から送る圧縮エアーの流量を設定値として１〜５Ｎｍ^３／分の範囲内に収まるよう調整管理する構成である（請求項３）。すなわち、固化材の添加量は、改良体に要求される一軸圧縮強さｑｕに応じて算出される。固化材の最低添加量は、過剰品質による施工費の上昇を抑えるために重要であり、後記の試験例の箇所で述べるように、造成改良体として設計上要求される一軸圧縮強さｑｕを充足し、かつ過剰とならないように決められる。

また、圧縮エアーの流量１〜５Ｎｍ^３／分の特定は、図５の試験結果から吐出される圧縮エアーの流量Ｑは３Ｎｍ^３／分でピークになること、流量Ｑが１Ｎｍ^３／分より更に小さくなると改良体の一軸圧縮強さｑｕは急速に小さくなること、流量Ｑが５Ｎｍ^３／分より更に大きくなると改良体の一軸圧縮強さｑｕは小さくなり攪拌効率が悪化することから、圧縮エアーの流量Ｑを１〜５Ｎｍ^３／分の範囲内に収めることが改良体の一軸圧縮強さｑｕの低下を防ぐ上で重要かつ不可欠となるからである。

（３）、前記表示手段に表示される前記圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分の範囲外になったときに、前記表示手段に表示される圧縮エアーの流量を確認しながら、前記圧縮エアー供給手段側に設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブを前記施工管理装置側に設けられた遠隔用調整部材により可変して設定値の範囲内に収まるよう調整する構成である（請求項４）。

（４）、前記施工管理装置は、前記表示手段に表示される前記圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分の範囲外になったときに、前記圧縮エアー供給手段側に設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブを制御信号により可変して設定値の範囲内に収まるよう自動調整する構成である（請求項５）。この構成では、オペレータの手操作で調整する請求項４に比べオペレータの操作項目を減らすことが可能となる。

請求項６は、以上の請求項２から５の何れかに記載された施工管理装置を特定したものである。具体的には以下のような構成の混合処理工法用の施工管理装置である。
ア：請求項１に対応した施工管理装置３０は、攪拌翼３Ａ，３Ｂ付きの回転軸１と、流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２と、前記回転軸又は撹拌翼に設けられて、前記流動物供給手段及び圧縮エアー供給手段に対応する配管ラインを介し接続される混合エジェクタ１３を備え、前記回転軸の地中への貫入や引抜過程等で、前記混合エジェクタ１３により前記流動物供給手段１１から対応配管ライン（１９Ａ、２Ａ）を介し送られる流動物を、前記圧縮エアー供給手段１２から対応配管ライン（１９Ｂ、２Ｂ）を介し送られる圧縮エアーに同伴させて原位置土へ噴出し原位置土と混合する混合処理工法に用いられて、改良仕様に基づいた前記回転軸の貫入引抜速度、流動物の流量、前記攪拌翼の回転数を制御可能であると共に、前記圧縮エアー供給手段１２から圧送する圧縮エアーの流量を予め決められた設定値の範囲内に収まるよう調整管理可能にする構成である。

イ：請求項２に対応した前記施工管理装置は、前記攪拌翼の深度及び前記回転軸の貫入引抜速度と共に、前記圧縮エアー供給手段１２から前記混合エジェクタへ圧送される圧縮エアーの流量をリアルタイムで表示する表示手段３５と、前記圧縮エアーの流量が予め決められた設定値の範囲外になったときに音又は／及び画面表示で警告を行う警報手段３６とを有している構成である。
ウ：請求項３に対応した前記施工管理装置は、前記流動物供給手段から送る流動物の流量を流動物を構成している固化材の添加量７０ｋｇ／ｍ^３ 以上にすると共に、前記圧縮エアー供給手段から送る圧縮エアーの流量を設定値として１〜５Ｎｍ^３／分の範囲内に収まるよう調整管理可能にする構成である。
エ：請求項４に対応した前記施工管理装置は、前記表示手段に表示される前記圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分の範囲外になったときに、前記表示手段に表示される圧縮エアーの流量を確認しながら、前記圧縮エアー供給手段側に設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブを前記施工管理装置側に設けられた遠隔用調整部材により可変して設定値の範囲内に収まるよう調整可能にする構成である。
オ:請求項５に対応した前記施工管理装置は、前記表示手段に表示される前記圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分の範囲外になったときに、前記圧縮エアー供給手段側に設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブを制御信号により可変して設定値の範囲内に収まるよう自動調整する構成である。

請求項１の本発明では、混合エジェクタから吐出される圧縮エアーの流量を所定の設定値の範囲内に収まるように調整管理するだけで、固化材添加量や攪拌翼径、更に深さに影響されず、造成される改良体として目標とする一軸圧縮強度を満足し易くなる。このため、この混合処理工法では、流動物を原位置土と混合する工法の施工操作性に優れ、改良体の高品質化を図り、固化材の過剰投入を避けて経済性の点からも好ましいものとなる。

請求項２の発明では、上記施工管理装置として、攪拌翼の深度及び回転軸の貫入引抜速度と共に、圧縮エアー供給手段から混合エジエクタに圧送される圧縮エアーの流量をリアルタイムで表示する表示手段と、圧縮エアーの流量が予め決められた設定値の範囲外になったときに音又は／及び画面表示で警告を行う警報手段とを有しているため、圧縮エアー供給手段から混合エジェクタに送られる圧縮エアーの流量を設定値の範囲内に確実・容易に調整可能となり、それによって上記した土流動化及び土細分化作用を良好に維持し、造成される改良体の一軸圧縮強さを容易に満足させることができる。

請求項３の発明では、固化材の添加量が７０ｋｇ／ｍ^３以上で、圧縮エアーの流量Ｑが図５のからも分かるごとく１〜５Ｎｍ^３／分の範囲内に収めることが改良体の一軸圧縮強さｑｕの低下を防ぐ上で最良となり、改良体の一軸圧縮強さｑｕをより高めに維持可能となる。

請求項４及び５の各発明では、警報手段の警告があった場合、表示手段に表示された圧縮エアーの流量Ｑに応じ次のように調整される。流量Ｑが設定値の範囲より少ない場合は、エアー量を増やすためエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブにより設定値の範囲内に収まるよう調整する。流量Ｑが設定値の範囲より多い場合は、エアー量を減らすためエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブにより設定値の範囲内に収まるよう調整する。これらの調整では、請求項４のごとく手動で行う方法と、請求項５のごとく自動で行う方法の何れでもよい。

請求項６の発明は、以上の混合処理工法に対して請求項２から５の何れかに特定された施工管理装置であり、上記各発明の混合処理工法に有用なものとなる。

本発明の混合処理工法の全体の構成を示す模式構成図である。 （ａ）は図１の施工管理装置の表示手段を示し、（ｂ）は（ａ）の圧縮エアーの流量表示用画面を示す模式図である。 本発明の混合処理工法により改良体を造成する際の標準的な流れないしは手順を示す説明図である。 図３の流れないしは手順を詳細に示すフローチャートである。 本発明を完成する上でベースとなった代表的な試験例である圧縮エアーの流量と改良体強度の関係を示す図である。 特許文献１に開示されている混合処理装置を示す説明図である。 （ａ）と（ｂ）は特許文献１に開示されている混合エジェクタを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の混合処理工法の全体の構成を示す模式図、図２は本発明に用いられる施工管理装置を構成している表示部を示す模式図である。各図において、使用される施工機（混合処理装置）は、回転軸１、流動物供給手段１１、圧縮エアー供給手段１２、混合エジエクター１３については図６及び図７の従来構成と実質的に同じため、図１では図６及び図７と実質的に同じ部材や手段については同じ符号を付している。以下の説明では、全体の構成、施工管理装置、混合処理工法の施工例、試験例の順に詳述する。なお、図６及び図７において説明を省いた構成については特許文献１を参照されたい。

（全体の構成）図１及び図６において、施工機（混合処理装置）は、リーダー７に沿って昇降されて回転駆動機構５により回転される回転軸１と、回転軸１の下側に取り付けられた２段（４枚）構成の攪拌翼３Ａ，３Ｂ及び上下の攪拌翼の間に設けられた共回り防止板４と、供給装置１０を構成している固化系の流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２と、回転軸１又は撹拌翼３に設けられて流動物供給手段１１及び圧縮エアー供給手段１２に対応する供給管２Ａ，２Ｂ及び配管１９Ａ，１９Ｂを介し接続される混合エジェクタ１３とを備え、混合エジェクタ１３から流動物を圧縮エアーに乗せて噴射可能となっている。図６の供給管２Ａ，２Ｂ及び配管１９Ａ，１９Ｂは、図１の配管ラインに対応している。

また、施工機（混合処理装置）には、図示を省いたが、回転軸１の回転速度を検出する回転計と、下側の攪拌翼３Ｂの深度を検出する深度検出器、回転用オーガーの負荷を検出する電流計が少なくとも設けられている。一方、回転軸１は、不図示のベースマシン側の支持用リーダー７及びオーガーを介して地盤下へ貫入されたり引き抜かれる。回転駆動機構５は、回転軸１をモーター及び減速ギア機構等を介して正転・逆転するもので、回転軸１と共にリーダー７に沿って昇降される。

流動物供給手段１１は、図１に示されるごとくセメント等を入れた固化材サイロ１１Ａと、該サイロ１１Ａから導入される固化系原料と貯水タンク１１Ａ’から導入される水とを混合し目的の流動物を製造する混合ミキサ１１Ｂと、混合ミキサ１１Ｂで製造された流動物を貯留するアジテータ１１Ｂ’等を備え、アジテータ１１Ｂ’の流動物がスラリーポンプ１１Ｃにより配管ライン（図６の配管１９Ａからスイベルを介して回転軸１内の供給管２Ａ）へ供給される。その場合、スラリーポンプ１１Ｃは、施工管理装置３０のポンプ制御部３３に設けられた不図示のスイッチで駆動・停止されたり、調整部材により吐出流量が設定される。スラリーポンプ１１Ｃと混合エジェクタ１３とを接続している配管ラインには、スラリー流量計１１Ｄが設けられており、配管ラインから混合エジェクタ１３に移送される流動物の流量がスラリー流量計１１Ｄによりリアルタイムで計測される。その計測信号は、施工管理装置３０の換算部３１を構成している流動物演算処理部３２ａに送信され、更に表示手段３５へと送られる。

圧縮エアー供給手段１２は、コンプレッサー１２Ａ、コンプレッサーで生成された圧縮エアーを入れるレシーバータンクないしは制御ボックス１２Ｂ等を備えている。そして、コンプレッサー１２Ａで生成される圧縮エアーは、制御ボックス１２Ｂから流量調整バルブ及び圧力調整バルブを介して配管ライン（図６の配管１９Ｂからスイベルを介して回転軸１内の供給管２Ｂ）へ供給される。その場合、制御ボックス１２Ｂは、施工管理装置３０のエアー制御部３４に設けられた不図示のスイッチで圧縮エアーの供給を開始又は停止したり、不図示の圧力調整バルブ又は流量調整バルブにより圧縮エアーの流量が予め設定された設定値の範囲内に収まるよう調整される。また、制御ボックス１２Ｂと混合エジェクタ１３とを接続している配管ラインには、エアー流量・圧力計１２Ｃが設けられており、混合エジェクタ１３に圧送される圧縮エアーの流量及び圧力がリアルタイムで計測される。その計測信号は、施工管理装置３０を構成している換算部３１のエアー演算処理部３２ｂに送信され、更にその処理データが表示手段３５や警報手段３６へと送られる。

混合エジェクタ１３は、図７（ａ），（ｂ）に示されるごとく、ハウジングが導入筒部１４、噴出部１７、取付部１８等を有している。導入筒部１４内は、後側のエアー供給部１４ｂと前側の流動物供給部１４ａとが弁機構等により区画され、又、各供給部１４ａ，１４ｂに入口１３ａ，１３ｂが設けられている。弁機構は、導入筒部１４の内周に固定されて、エアー供給部１４ｂに導入される圧縮エアーを内部に導入可能な弁ケース１５、弁ケース１５内と流動物供給部１４ａ側とを開閉する弁部材１６を有している。そして、入口１３ａには供給管２Ａが、入口１３ｂには供給管２Ｂが接続される。弁部材１６は、バネ部材１６ａにより閉状態になっていて両供給部１４ａ，１４ｂの間を遮断しており、エアー供給部１４ｂ内が所定圧になるとバネ部材１６ａの付勢圧に抗し開状態に切り換えられて圧縮エアーを供給部１４ｂ側から供給部１４ａ側へ導入する。これにより、供給部１４ａ内に導入されたセメントスラリー等の流動物は、供給部１４ｂから導入される圧縮エアーに乗せられて噴出部１７側へ導出可能となる。

（施工管理装置）図１及び図２において、施工管理装置３０は、演算部３１、ポンプ制御部３３、エアー制御部３４、表示手段３５、警報手段３６等を備えている。ここで、演算部３１には、スラリー流量計１１Ｄから混合エジェクタ１３に移送されている流動物の流量計測値に相当する流量信号と、エアー流量・圧力計１２Ｃから混合エジェクタ１３に圧送されている圧縮エアーの圧力計測値に相当する圧力信号及び流量計測値に相当する流量信号と、前記回転計で検出される回転軸の回転数に相当する回転信号、前記深度検出器で検出される下側の攪拌翼の深度に相当する深度信号と、前記電流計で検出されるオーガーの負荷ないしは電流に相当する電流・負荷信号等がリアルタイムで送信されてくる。

また、演算部３１には、流動物演算処理部３２ａ、エアー演算処理部３２ｂ等が設けられている。流動物演算処理部３２ａは、流動物供給手段１１から移送される流動物の流量が目標値に達しているか否かを判断すると共に、ポンプ制御部３３を介して目標値となるよう調整可能にする。エアー演算処理部３２ｂは、圧縮エアー供給手段１２から圧送される圧縮エアーの流量が予め決められた所定の設定値（例えば、１〜５Ｎｍ^３／分、より好ましくは２〜４Ｎｍ^３／分）の範囲内に収まっているか否かを判断すると共に、エアー制御部３４を介して設定値の範囲に収まるよう調整可能にする。ポンプ制御部３３は、スラリーポンプ１１Ｃを信号ラインを介して駆動・停止する不図示のスイッチ、及びスラリーポンプ１１Ｃの出力つまり流動物の流量を調整可能な調整部材を有している。エアー制御部３４は、圧縮エアーの供給を信号ラインを介して開始又は停止する不図示のスイッチ、及び制御ボックス１２Ｂ側の流量調整バルブ又は圧力調整バルブを信号ラインを介して調整可能にして圧縮エアーの流量を予め決められた設定値の範囲内に収まるようにする調整部材を有している。

また、表示手段３５は、図２（ａ）に例示したオペレーションモニターとして、現施工状況をリアルタイムで画面上に分かるようにする。この画面は回転軸１が単軸の例である。この画面には、例えば、上下部の間にあって、左側には下側の攪拌翼の深度や回転軸の貫入や引抜の速度等を表記するグラフィック表示部１が設けられ、中間には下側攪拌翼又は回転軸の下端深度を時間軸と共に表記するグラフィック表示部２が設けられ、右側には圧縮エアーの流量（Ｎｍ^３／分）をリアルタイムで分かるようにするグラフィック表示及びデジタル表示部が設けられている。また、上段には、施工日及び施工時間等を示すデジタル表示部が設けられている。下段には、貫入開始等の操作ボタン部が設けられている。そして、以上の表示手段３５は、従来構成に比べて、特に、圧縮エアーの流量（Ｎｍ^３／分）をリアルタイムで数字表記と共に図表記している点、警報手段３６と接続されている点で工夫されている。

警報手段３６は、前記圧縮エアーの流量が予め決められた設定値の範囲外になったときにブザー等の警報用音又は／及び表示手段３５の画面表示で警告を行う構成である。図２（ｂ）は後者の一例を示している。この画面では、圧縮エアーの流量が設計上の限界値である１．０（Ｎｍ^３／分）及び５．０（Ｎｍ^３／分）の処に限界ラインが示され、また、最適範囲である２．０（Ｎｍ^３／分）及び４．０（Ｎｍ^３／分）の処にも奨励ラインが示されている。そして、警告を画面表示で行う構成例としては、圧縮エアーの流量が設定値の範囲内に収まっているときに表示する色（例えば黄色や緑色）と、設定値の範囲外となったときに表示する色（例えば赤色や桃色）とを変える構成、或いは、圧縮エアーの流量が設定値の範囲内に収まっているときに点灯し、設定値の範囲外となったときに点滅させる構成などが考えられる。

操作者は、表示手段３５に表示される圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分（より好ましくは２〜４Ｎｍ^３／分）の範囲外になったときに、表示手段３５に表示される圧縮エアーの流量を見て確認しながら、制御ボックス１２Ｂのエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブをエアー制御部３４に設けられた遠隔用調整部材により可変して設定値の範囲内に収まるよう調整する。但し、これに限られず自動調整方式にすることも可能である。つまり、施工管理装置３０は、表示手段３５に表示される圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分（より好ましくは２〜４Ｎｍ^３／分）の範囲外になったときに、制御ボックス１２Ｂに設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブをエアー制御部３４からの自動制御信号により可変して設定値の範囲内に収まるよう調整可能にする構成である。

（混合処理工法の施工例）以下、混合処理工法の施工例を図３及び図４も参照しながら明らかにする。この混合処理工法では、図３に示されるごとく位置決め工程、貫入・スラリー吐出工程、先端処理工程、引抜工程の順に行われる。

位置決め工程では、施工機（混合処理装置）を打設位置に移動し造成予定の改良体中心に攪拌翼中心を位置決めする。貫入・スラリー吐出工程では、回転軸１が回転されながら貫入開始され（ＳＴ１）、回転軸１が空打長つまり設計上の改良体の上端に相当する深さまで貫入されたか否か判断される（ＳＴ２）。そして、回転軸１が空打長まで貫入されると、操作者により貫入速度、回転数と共に設計上の流動物であるスラリー量（スラリーの流量）を確認し（ＳＴ３）、その後、ポンプ制御部３３及びエアー制御部３４の各スイッチをオンし、混合エジェクタ３３から流動物を圧縮エアーに乗せて吐出開始する。

すなわち、流動物はアジテータ１１Ｂ’から専用の配管ラインを通じて混合エジェクタの入口１３ａ、更に流動物供給部１４ａまで圧送され、同時に、圧縮エアーは制御ボックス１２Ｂから専用の配管ラインを通じて混合エジェクタの入口１３ｂ、更にエアー供給部１４ｂまで圧送される。そして、混合エジェクタ１３は、エアー供給部１４ｂが所定圧になるとバネ部材１６ａの付勢圧に抗し弁部材１６が開状態に切り換えられ、圧縮エアーがエアー供給部１４ｂから供給部１４ａへ導入されて、供給部１４ａに導入された流動物がその圧縮エアーに乗せられて噴出口１３ｃから地中の原位置土へ向けて噴出される。この噴射は、貫入深度が予め決められた基準値に達するまで継続され（ＳＴ７）、貫入深度が基準値に達した時点で混合エジエクタ１３の吐出が停止される（ＳＴ８）。これらは従来と同じ。

従来と異なる点は、吐出開始ＳＴ４から吐出停止ＳＴ８に至る間、エアー流量Ｑが設定値の範囲（例えば、１〜５Ｎｍ^３／分、より好ましくは２〜４Ｎｍ^３／分）内に収まっているか否か判断される（ＳＴ５）。エアー流量Ｑが設定値の範囲外と判断された場合は、表示手段３５のエアー流量用画面部に示された図表記及び数字表記で認識され、同時に、警報手段３６の警報音でも認識される。操作者はエアー制御部３４の流量調整部材により、又は、自動制御により制御ボックス１２Ｂ側の流量調整バルブ又は圧力調整バルブを遠隔操作して圧縮エアーの流量Ｑを設定値の範囲内に収まるよう調整する。一方、エアー流量Ｑが設定値の範囲内の場合は、次にスラリー量（スラリーの流量）が基準値以上であるか、及び貫入速度が基準値以下であるか、について判断される（ＳＴ６）。スラリー量が基準値に達していない場合は、スラリー流量調整が手動又は自動にて行われる。貫入速度が基準値に達していない場合は、貫入速度調整が手動又は自動にて行われる。

先端処理工程では、先端処理として、改良体下端部の羽根切りの確保と、掘削面の乱れによる品質低下を防ぐため、改良体下端到達後に上下の翼段差分（通常、約５０ｃｍ程度）、つまり図３のダブリング長の引抜・再貫入を行う。この工程では、混合エジエクタ１３の吐出停止後、操作者により昇降速度、昇降量、回転数が設計値との比較で確認され（ＳＴ９）、その後、管理項目として昇降速度が基準値以下であるか否か、及び貫入引抜長さが基準値以上であるか否かが判断される（ＳＴ１０）。昇降速度が基準値より早いと判断された場合は、昇降速度調整が手動又は自動にて行われる。一方、貫入引抜長さについては基準値以上となるまで貫入や引抜きが自動で継続される。

引抜工程では、操作者により引抜速度、回転数が設計値との比較で確認され（ＳＴ１１）、その後、引抜速度が基準値を超えていないか否かが判断される（ＳＴ１２）。引抜速度が基準値より早いと判断された場合は、引抜速度調整が手動又は自動にて行われる。この管理項目は、回転軸又は下段の攪拌翼が改良体上端まで引抜かれたか否か判断され（ＳＴ１３）、改良体上端まで引き抜かれたと判断されるまで継続される。その後、地表まで引抜完了したか否か判断され（ＳＴ１４）、引抜完了後は引抜及び回転が共に停止される（ＳＴ１５）。これで１本の改良体が造成される。以後の改良体でも同様にＳＴ１〜ＳＴ１５の順に施工管理されつつ造成されることになる。

（試験例）図５の試験結果は、エアー同伴噴出態様において、図３及び図４の混合処理工法を適用して造成される改良体の強度に及ぼす圧縮エアー、つまり混合エジエクターから吐出される圧縮エアーの流量の多少により造成される改良体の一軸圧縮強さがどの様に変化するか調べたときのものである。

この試験において、固化材はセメント系固化材であり、含水比Ｗ／Ｃ＝６０％に調整したスラリーである。攪拌翼の翼径は、施工条件１及び３の場合は１，０００ｍｍ、施工条件２及び４の場合は１，６００ｍｍである。羽根切回数は施工条件１〜４の何れもが３５０回／ｍである。また、施工条件１及び２は固化材の添加量Ｃが２００ｋｇ／ｍ^３であり、施工条件３及び４は添加量Ｃが３００ｋｇ／ｍ^３である。圧縮エアーの流量Ｑ（Ｎｍ^３／分）の値は、０の場合、０．５の場合、３の場合、６の場合（但し、施工条件４は省略）、９．８の場合に変え、造成される改良体の一軸圧縮強さｑｕがどの様になるかを調べた。

なお、固化材の添加量は、改良体に要求される一軸圧縮強さｑｕに応じて算出される。固化材の最低添加量は、造成改良体として設計上要求される一軸圧縮強さｑｕを充足し、かつ、過剰とならないように決められる。具体的には、改良体の設計強度を充足するため、単位体積当たりの最低スラリー（添加）量を９０Ｌ／ｍ^３ 『財団法人土木研究センター 発行（平成１１年６月初版、平成１２年３月増刷、平成１６年３月改訂）の「陸上工事における 深層混合処理工法設計・施工マニアル」(例えば、平成１６年３月改訂の第１２９頁)、これを参考文献１と称する』とする。ここで、含水比（Ｗ／Ｃ％）毎に最低スラリー（添加）量から最低固化材添加量（ｋｇ／ｍ^３）を算出したものを示すと、（ア）Ｗ／Ｃ＝６０％の場合は添加量１００ｋｇ／ｍ^３ 、（イ）Ｗ／Ｃ＝８０％の場合は添加量８０ｋｇ／ｍ^３ 、（ウ）Ｗ／Ｃ＝１００〜１５０％の場合は添加量７０ｋｇ／ｍ^３となる。また、造成改良体の評価は、打設後にサンプルコアを地表から下２ｍまで掘削した位置で採取して（打設してから７日後に）一軸圧縮強さｑｕを計測した。

図５において、施工条件１〜４の試験結果を比較すると、施工条件として固化材の添加量や攪拌翼の翼径が異なっても、混合エジェクタから吐出されるエアー流量Ｑが３Ｎｍ^３／分に設定されることで、造成される改良体の一軸圧縮強さｑｕ（ｋＮ／ｍ^２）が全ての施工条件でピークとなり、それより小さくなる場合は、流量Ｑが約１Ｎｍ^３／分までは改良体の一軸圧縮強さｑｕは少しづつ小さくなる（最大となる施工条件３でピーク時の約１５％減少する）こと、流量Ｑが１Ｎｍ^３／分より更に小さくなると改良体の一軸圧縮強さｑｕは急速に小さくなり攪拌効率が極度に悪化することが分かる。一方、３Ｎｍ^３／分より大きくなる場合は、流量Ｑが５Ｎｍ^３／分までは改良体の一軸圧縮強さｑｕは少しづつ小さくなる（最大となる施工条件４でピーク時の約１２％減少する）こと、流量Ｑが５Ｎｍ^３／分より更に大きくなると改良体の一軸圧縮強さｑｕはかなり小さくなり攪拌効率が悪化することが分かる。このようにして、圧縮エアーの流量Ｑは、１〜５Ｎｍ^３／分の範囲内に収めることが改良体の一軸圧縮強さｑｕの低下を防ぐ上で重要となる。より好ましくは、圧縮エアーの流量Ｑが２〜４Ｎｍ^３／分の範囲内に収めると改良体の一軸圧縮強さｑｕをより高めに維持可能となる。

換言すると、エアー同伴噴出態様では、以上の現象から一般化すると、通常施工（例えば、流動物の流量を流動物を構成している固化材の添加量が７０ｋｇ／ｍ^３以上である。上限は経済性等の点から制約される）での仕様であれば、エアー量を所定の設定値の範囲内に収まるように調整すれば、固化材添加量や攪拌翼径に影響されず、造成される改良体として目標とする一軸圧縮強度を満足し易くなる。この構成は結果として、改良体の高品質化を図り、かつ固化材の過剰投入の虞をなくして操作性及び経済性共に優れている。

なお、以上の形態例は本発明を何ら制約するものではない。本発明は、各請求項で特定される構成要素を備えておればよく、細部は必要に応じて種々変更したり展開可能なものである。例えば、回転軸は、特許文献１の図９に示されるごとく各軸に攪拌翼を取り付けた２軸構成でもよい。攪拌翼は、複数段を設ける以外に一段構成でもよい。混合エジェクタは、攪拌翼ではなく回転軸に設けるようにすることも可能であり、更に特許文献１の図５及び図６に開示されているごとく回転軸内に設けられる混合エジェクタと連結されて攪拌翼側に設けられるノズルとで構成することも可能である。

１・・・・・・回転軸
２・・・・・・供給管路（配管ライン）
２Ａ・・・・・流動物用供給管（配管ライン）
２Ｂ・・・・・圧縮エアー用供給管（配管ライン）
３Ａ・・・・・撹拌翼
３Ｂ・・・・・撹拌翼
１１・・・・・流動物供給手段
１１Ａ・・・・スラリー流量計
１２・・・・・圧縮エアー供給手段
１２Ｃ・・・・エアー流量・圧力計
１３・・・・・混合エジェクタ
１９Ａ・・・・配管（配管ライン）
１９Ｂ・・・・配管（配管ライン）
３０・・・・・施工管理装置
３１・・・・・演算部
３３・・・・・ポンプ制御部
３４・・・・・エアー制御部
３５・・・・・表示手段
３６・・・・・警報手段

Claims (6)

1. 攪拌翼付きの回転軸と、流動物供給手段及び圧縮エアー供給手段と、前記回転軸又は撹拌翼に設けられて、前記流動物供給手段及び圧縮エアー供給手段に対応する配管ラインを介し接続される混合エジェクタと、改良仕様に基づいた前記回転軸の貫入引抜速度、流動物の流量、前記攪拌翼の回転数を制御する施工管理装置とを備え、前記回転軸の地中への貫入や引抜過程等で、前記混合エジェクタにより前記流動物供給手段から対応配管ラインを介し送られる流動物を、前記圧縮エアー供給手段から対応配管ラインを介し送られる圧縮エアーに同伴させて原位置土へ噴出し原位置土と混合する混合処理工法であって、
   前記流動物を原位置土と混合する操作では、前記圧縮エアー供給手段から圧送する圧縮エアーの流量を予め決められた設定値の範囲内に収まるよう調整管理することを特徴とする混合処理工法。
2. 前記施工管理装置は、前記攪拌翼の深度及び前記回転軸の貫入引抜速度と共に、前記圧縮エアー供給手段から前記混合エジェクタへ圧送される圧縮エアーの流量をリアルタイムで表示する表示手段と、前記圧縮エアーの流量が予め決められた設定値の範囲外になったときに音又は／及び画面表示で警告を行う警報手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の混合処理工法。
3. 前記流動物供給手段から送る流動物の流量を流動物を構成している固化材の添加量７０ｋｇ／ｍ^３ 以上にすると共に、前記圧縮エアー供給手段から送る圧縮エアーの流量を設定値として１〜５Ｎｍ^３／分の範囲内に収まるよう調整管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の混合処理工法。
4. 前記表示手段に表示される前記圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分の範囲外になったときに、前記表示手段に表示される圧縮エアーの流量を確認しながら、前記圧縮エアー供給手段側に設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブを前記施工管理装置側に設けられた遠隔用調整部材により可変して設定値の範囲内に収まるよう調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の混合処理工法。
5. 前記施工管理装置は、前記表示手段に表示される前記圧縮エアーの流量が設定値である１〜５Ｎｍ^３／分の範囲外になったときに、前記圧縮エアー供給手段側に設けられたエアー圧力調整バルブ又はエアー流量調整バルブを制御信号により可変して設定値の範囲内に収まるよう自動調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の混合処理工法。
6. 請求項２から５の何れかに記載の混合処理工法に用いられる施工管理装置。

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