JP3359027B2 - 地盤改良体の造成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良体の造成
方法に関するものであり、特に、地盤改良体を造成する
に当たって、地上に排出した泥土を有効に再利用する技
術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から地盤を掘削する際に発生する泥
土やセメント混合泥土は投棄処理されており、処理費用
がかかると共に、環境を悪化させる原因となっていた。
そこで、地盤を掘削する際に発生する泥土を再利用して
投棄処理する泥土量を減らすようにしたものが提案され
ている。すなわち、掘削時に生じた泥土を地上に排出
し、この地上に排出した泥土を用いて地上でソイルセメ
ントを製造し、この地上で製造したソイルセメントを掘
削孔に充填して地盤中にソイルセメント柱である地盤改
良体を形成することが提案されている。

【０００３】ところで、従来においては地上に排出した
泥土を地上で調整するに当たり、掘進中に地盤中に噴出
する水やベントナイト液の水量を一定にしても掘削地盤
の状態や掘進速度等の違いにより地上に排出される泥土
の水分量は様々に異なるものである。したがって、地上
に排出した泥土を用いてセメントと混合してソイルセメ
ントを製造しても、設計通りのソイルセメントを地上で
製造するのはきわめて煩雑である。すなわち、地上に排
出された泥土の水分量が多すぎると、地上で泥土の水分
量を減らさなければソイルセメントの原料として泥土を
使用できず、このため地上で泥土の水分量を減らそうと
すると大がかりな設備が必要で、コストと時間がかかる
という問題がある。また、地上に排出された泥土の水分
量が多い場合に泥土に地上で土を加えて水分量を減らす
ことが考えられるが、これだと、泥土以外に余分な土が
必要で、更に、製造されたソイルセメントを掘削孔に充
填して地盤中にソイルセメント柱を形成するといえど
も、余分な土を用いた分ソイルセメントが余分に製造さ
れることになり、この分が余剰となって、結果的に産業
廃棄物として廃棄しなければならなくなってしまうとい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、地上に排出された泥土を原料
として地上でソイルセメントを製造するに当たって、地
上における泥土の水分量の調整が容易に行えて、設計通
りの高品質のソイルセメントを地上で簡単に製造するこ
とができる地盤改良体の造成方法を提供することを課題
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る地盤改良体の造成方法は、地盤１を掘削
軸２により掘削して地盤改良体９を造成するに当たっ
て、水又はベントナイト液を噴出しながら地盤１を掘進
するとともに地盤１掘進の過程で生じる水又はベントナ
イト液と掘削土とが混合した泥土４を地上に排出し、掘
進時に地盤１中に噴出する水又はベントナイト液の量を
調整して地上に排出される泥土４の水分量が所定の水分
量以下となるようにし、地上に排出した泥土４を水分調
整する工程で泥土４が所定水分量の場合には水を加える
ことなくまた所定水分量に満たない場合には所定水分量
となるように水を加えるというように水の添加の有無と
添加する水の量により泥土４の水分量調整を行い、水分
量調整を行った泥土４にセメントを混合して撹拌するこ
とでソイルセメント３を製造し、水又はベントナイト液
を噴出しながら掘削軸２により地盤１を所定深さまで掘
削した後、ソイルセメント３を水又はベントナイト液に
代えて掘削孔８に噴出しながら掘削軸２を引き上げて掘
削孔８内に充填されている水又はベントナイト液と掘削
土とが混合した泥土４を地上に排出しつつ掘削孔８内に
ソイルセメント３を充填して地盤１中に地盤改良体９を
造成することを特徴とするものである。このように掘進
時に地盤１中に噴出する水又はベントナイト液の量を調
整することで、簡単に地上に排出された泥土４の水分量
が所定の水分量以下となるようにでき、このように地上
に排出された泥土４の水分量が所定の水分量以下である
ので、地上に排出された泥土４をソイルセメント３の原
料とするために水分量の調整を行うに当たっては、水を
加えないかあるいは水を加えるだけで目的とする水分量
に調整できて、地上における水分量の調整が容易で、こ
の目的とする水分量に調整した泥土４を用いて地上でソ
イルセメント３を製造するので簡単に設計通りのソイル
セメント３を製造し、これを掘削孔８内に充填して地盤
１中に設計通りの地盤改良体９を造成できるものであ
る。

【０００６】また、掘進時に地上に排出された泥土４の
水分量を測定し、泥土４の水分量の測定結果に基づいて
地盤１中に噴出する水又はベントナイト液の量を調整し
て地上に排出される泥土４の水分量が所定の水分量以下
となるようにすることが好ましい。このように地上に排
出した泥土４の水分量を測定して地盤１中に噴出する水
又はベントナイト液の量を調整することで、簡単に地上
に排出される泥土４の水分量を所定の水分量以下とする
ことができるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【０００８】図１には本発明の地盤改良体の造成装置の
概略構成図が示してある。図中１４は掘削軸２を有する
掘削機であり、添付図面に示す実施形態では複数の掘削
軸２を有する多軸掘削機の例が示してある。掘削軸２は
駆動部１５により回転駆動されるようになっている。掘
削軸２には外周にスクリュー部１６を有している。掘削
軸２の先端には噴出口１０が設けてあり、掘削軸２の上
端部に設けたスイベル１７を介して掘削軸２に供給ホー
ス１８が接続してあり、供給ホース１８、掘削軸２内
部、掘削軸２の先端の噴出口１０が連通している。供給
ホース１８にはポンプのような圧送供給部２６に接続し
てあり、この圧送供給部２６に水又はベントナイト液を
供給するための掘進液供給流路２７と後述のソイルセメ
ント供給流路２５とが接続してあり、圧送供給部２６部
分に切り換え手段１２が設けてあって、圧送供給部２６
により掘削軸２の噴出口１０に水又はベントナイト液を
供給するかあるいはソイルセメント３を供給するかを切
り換えることができるようになっている。

【０００９】地上には泥土を解泥して細かく砕き、目的
とする粒度に調整するための解泥装置部１９が設けてあ
る。解泥装置部１９により解泥されて目的とする粒度に
調整された泥土を泥土ポンプ２０により泥土ホース２１
を介して泥土の水分量を調整するための水分量調整部２
２に供給するようになっている。水分量調整部２２で水
分量が調整された泥土は泥土撹拌手段６を備えた泥土撹
拌貯留部５に送られ、泥土撹拌貯留部５において泥土撹
拌手段６により分離しないように撹拌されながら貯留さ
れる。泥土撹拌手段６に貯留された泥土は泥土供給流路
２９を経てソイルセメント製造部７に供給されるように
なっており、このソイルセメント製造部７にはセメント
サイロ２３に溜めたセメントをセメント供給部２４から
供給するようになっている。ソイルセメント製造部７に
おいて調整済みの泥土とセメントとを混合して設計通り
の配合のソイルセメント３を地上で製造するものであ
り、ソイルセメント製造部７で製造されたソイルセメン
ト３はソイルセメント供給流路２５を介して圧送供給部
２６に送られるようになっている。

【００１０】解泥装置部１９は図２に示すように一端部
の上部にホッパー１９ａの下端開口部が設けられ且つ他
端部の下部に排出部１９ｂが設けられた解砕部１９ｃ
と、解砕部１９ｃから供給された解砕された泥土を目的
とする粒度に分級するための振動篩よりなる分級部１９
ｄと、分級されて目的の粒度となった泥土を撹拌するた
めの分級粒度撹拌部１９ｅとで構成してある。ホッパー
１９ａの上開口には網１９ｆが張設してあって、大きな
土の塊がホッパー１９ａ内に入らないようにしている。
解砕部１９ｃは外筒１９ｇ内に解砕軸１９ｉを回転自在
に内装し、解砕軸１９ｉのホッパー１９ａの下端開口の
直下部分に解砕軸１９ｉに沿ってホッパー１９ａから供
給された泥土を排出部１９ｂ側に送るための搬送スクリ
ュー部１９ｈが設けてあり、解砕軸１９ｉの他の部分に
泥土を解砕するための解砕翼部１９ｋが設けてある。振
動篩よりなる分級部１９ｄの一端部には振動篩を通過し
ないで残った径の大きい泥土を外部に排出するための排
出部１９ｍが設けてある。網１９ｆを通過しなかった泥
土や排出部１９ｍから排出された泥土は再び後述の泥土
溜まり部２８に戻すものである。分級粒度撹拌部１９ｅ
においては分級されて目的の粒度となった泥土を後述の
水分量調整部２２に供給するに当たって、水と土とが分
離しないように撹拌し、できるだけ均質な状態の泥土を
安定して水分量調整部２２に供給することができるよう
になっている。

【００１１】水分量調整部２２は目的とする粒径に調整
した泥土の水分量を調整するための部分で、水分量調整
部２２には水供給部（図示せず）が設けてあり、水分量
調整部２２に供給された目的とする粒径に調整した泥土
の比重を計測して所定の水分量の場合には水を加えるこ
となく又所定の水分量に満たない場合には所定の水分量
となるように水を加えることで水分量の調整を行うよう
になっている。ここで、泥土に必要以上に水が含まれて
いて一定以下の水分量となるように泥土から水を除去す
るのはきわめて難しく、水を多く含んだ泥土から水を減
水するための装置も大がかりで且つ処置時間が長くな
り、また、土を加えて水分量を調整すると、余剰泥土が
発生しやすいものである。そこで、本発明においては、
地上に排出した泥土をソイルセメントの原料として利用
するために水分量の調整を行うに当たっては、上記のよ
うに、水分量調整部２２で水を加えないか又は水を加え
ることで水分量の調整を行うようにするものである。

【００１２】このように、地上に排出した泥土の水分量
調整を水分量調整部２２において行うに当たり、泥土が
所定の水分量の場合には水を加えることなく又所定の水
分量に満たない場合には所定の水分量となるように水を
加えることで水分量の調整を行うことができるようにす
るためには、あらかじめ地上に排出される泥土が一定の
水分量以下とする必要があり、本発明においては、掘削
軸２による掘進時に掘削軸２の噴出口１０から噴出する
水やベントナイト液等の量を調整することで、地上に排
出される泥土の水分量を一定以下となるように調整する
ようにしている。このため、掘削軸２の先端の噴出口１
０から水やベントナイト液を噴出しながら地盤１を掘進
し始めて地上に泥土が排出されると、排出された泥土の
水分量を任意の測定手段により測定し、測定結果に基づ
いて掘削軸２の先端の噴出口１０から地盤１中に噴出す
る水又はベントナイト液の量を調整して地上に排出され
る泥土の水分量が所定の水分量以下となるように調整す
るものである。掘削軸２の先端の噴出口１０から地盤１
中に噴出する水又はベントナイト液の量の調整は水量計
５０を流れる水量を検出しながら制御部３８に水又はベ
ントナイト液の供給量を制御することにより行うもので
ある。

【００１３】上記解泥装置部１９と水分量調整部２２と
により泥土調整手段１３が構成してある。

【００１４】水分量調整部２２の下部には開閉弁（図示
せず）があり、開閉弁を開くことで水分量調整部２２で
水分調整された泥土が泥土撹拌貯留部５に送られて泥土
撹拌貯留部５に貯留されるようになっている。泥土撹拌
貯留部５は筒体内に泥土撹拌手段６を構成する撹拌羽根
部６ａ付きの撹拌軸６ｂを回転自在に内装して構成して
あり、水分調整された泥土を溜めて土と水とが分離せず
均質な状態となるように撹拌しながら貯留している。泥
土撹拌貯留部５からソイルセメント製造部７に泥土を供
給するための泥土供給流路２９には開閉弁２９ａが設け
てあり、開閉弁２９ａを閉じている状態では泥土撹拌貯
留部５に貯留された泥土がソイルセメント製造部７に供
給されず、開閉弁２９ａを開くと泥土撹拌手段６を構成
する撹拌羽根部６ａ付きの撹拌軸６ｂの回転による圧送
力により泥土撹拌貯留部５に貯留された泥土がソイルセ
メント製造部７に継続して安定して供給されるようにな
っている。

【００１５】しかして、上記のような装置を用いて地盤
１を掘削して地盤改良体９を造成するに当たっては以下
のようにして行うものである。

【００１６】すなわち、掘削軸２の先端の噴出口１０か
ら水又はベントナイト液を噴出しながら地盤１を掘進し
ていく。このように掘削軸２の先端の噴出口１０から水
又はベントナイト液を噴出しながら地盤１を掘進するこ
とで、地盤１を容易に掘進することができる。この掘削
軸２による地盤１の掘進の過程で水又はベントナイト液
と掘削土とが混合した泥土４が形成されつつある掘削孔
８内に充填されるが、同時に水又はベントナイト液と掘
削土とが混合した泥土４が地上に排出してくるので、こ
の地上に排出された泥土の水分量を任意の測定手段によ
り測定し、測定結果に基づいて掘削軸２の先端の噴出口
１０から地盤１中に噴出する水又はベントナイト液の量
を調整して地上に排出される泥土の水分量が所定の水分
量以下となるように調整する（地上に排出された泥土の
水分量の測定は掘削軸２による地盤１の掘進中、初期の
１回のみでなく、複数回時間をあけて行ってその都度必
要に応じて地盤１中に噴出する水又はベントナイト液の
量を調整するのが好ましい）。この地上に排出した泥土
４は地上に泥土溜まり部２８を形成していったんここに
溜める。泥土溜まり部２８は掘削中の掘削孔８の上端開
口に隣接して地表面をバックホウと称される掘削バケッ
ト機３０により溝を掘って形成してもよく、あるいは地
上に設置した泥土タンクを泥土溜まり部２８としてもよ
い。

【００１７】ところで、地上に排出された泥土４の水分
量を測定する測定手段としては例えばシリンダーフロー
値を測定するものがある。例えば日本道路公団規格のシ
リンダー法で地上に排出されたシリンダーフロー値を求
め、このシリンダーフロー値が１６０ｍｍ〜２４０ｍｍ
の範囲の水分量となるように掘削軸２の先端の噴出口１
０から地盤１中に噴出する水又はベントナイト液の量を
調整するものである。ここで、シリンダーフロー値を２
４０ｍｍ以下としたのは、これ以上にすると水分量が多
すぎて材料分離が生じやすく、水分量調整部２２で脱水
したり、土を加えたりして水分量調整を行わなければな
らないので、シリンダーフロー値を２４０ｍｍ以下とす
る。また、シリンダーフロー値を１６０ｍｍ以上とした
のは、シリンダーフロー値が１６０ｍｍに満たないと、
泥土ポンプ２０で泥土ホース２１を介して泥土４を送り
にくくて、泥土ホース２１がつまりやすいので好ましく
ない。

【００１８】地上に排出されて泥土溜まり部２８に溜ま
った泥土４は解泥装置部１９のホッパー１９ａに供給さ
れ掘削バケット機３０により掘った溝を泥土溜まり部２
８とした場合には上記掘削バケット機３０により泥土を
溜まり部２８の泥土４をすくってホッパー１９ａに供給
する。ホッパー１９ａに供給された泥土４を解砕部１９
ｃに送って解砕し、次に、分級部１９ｄで目的とする粒
度に分級し、分級されて目的の粒度となった泥土が分離
しないように分級粒度撹拌部１９ｅで撹拌し、これを泥
土ポンプ２０により泥土ホース２１を介して泥土の水分
量を調整するための水分量調整部２２に供給し、水分量
調整部２２で目的となる水分量に調整する。この水分量
調整部２２における泥土の水分量調整は、泥土の水分量
が所定水分量の場合には水を加えず、又、泥土の水分量
が所定水分量に満たない場合には所定水分量となるよう
に水を加えることで水分量の調整を行うようにするもの
である。

【００１９】水分量調整部２２で所定水分量となるよう
に水分調整された泥土は泥土撹拌貯留部５に送られて貯
留する。泥土撹拌貯留部５においては泥土撹拌手段６に
より水分調整された泥土を溜めて土と水とが分離せず均
質な状態となるように撹拌しながら貯留される。

【００２０】上記のようにして掘削軸２によって地盤１
を掘進しながら掘削孔８を形成していきながら、地上に
排出された泥土を地上で泥土調整手段１３により目的と
する状態となるように調整し、この調整後の泥土を土と
水とが分離しないように泥土撹拌貯留部５において泥土
撹拌手段６により撹拌しながら貯留しておく。

【００２１】掘削軸２による掘進を続け、掘削軸２の先
端部が目的とする深さまで至る少し前になると、開閉弁
２９ａを開いて泥土撹拌貯留部５に貯留された泥土をソ
イルセメント製造部７に所定量供給すると共にセメント
供給部２４からソイルセメント製造部７に所定の量のセ
メントを供給して混合することで目的とする設計通りの
ソイルセメント３を製造する。

【００２２】掘削軸２が目的とする深度まで掘削が完了
すると、切り換え手段１２を切り換えて圧送供給部２６
により掘削軸２の噴出口１０に水又はベントナイト液に
代えてソイルセメント製造部７で製造したソイルセメン
ト３を供給して噴出口１０からソイルセメント３を噴出
しながら掘削軸２を上方に引き上げていく。このよう
に、噴出口１０からソイルセメント３を噴出しながら掘
削軸２を上方に引き上げていくと、掘削孔８は下から順
にソイルセメント３が充填されていき、ソイルセメント
３の充填により掘削孔８に充填していた泥土４が地上に
排出されるというように、掘削孔８内においてソイルセ
メント３と泥土４とが置換される。この場合、ソイルセ
メント３と泥土４とはソイルセメント３が比重が大きい
ので比重差で泥土４が上に浮き上がり、スムーズに地上
に排出されて置換されるのである。そして、掘削軸２を
完全に地上に引き上げると掘削孔８内にはソイルセメン
ト３が充填され、このソイルセメント３が硬化すること
で、ソイルセメント柱よりなる地盤改良体９が形成され
ることになる。

【００２３】掘削軸２の引き上げ時にソイルセメント３
と置換されて地上に排出する泥土は前述と同様に泥土溜
まり部２８に溜まり、次に掘削軸２により地盤１を掘進
する際に地上に排出される泥土と共に前述のようにして
解泥装置部１９に送られ、以降は上記と同様にして泥土
を調整し、調整した泥土を泥土撹拌貯留部５において撹
拌しながら貯留し、これをソイルセメント製造部７に送
ってソイルセメント３を製造し、掘削軸２の引き上げ時
に掘削軸２から掘削孔８内に噴出するのである。

【００２４】なお、供給ホース１８から供給される水又
はベントナイト液の流量やソイルセメントの流量は流量
計３７で計測して、計測データを制御部３８に送って制
御部３８の制御により圧送供給部２６の圧送調整を行う
ようになっている。また、セメントの供給制御、開閉弁
２９ａの開閉制御、水の供給制御の種々の制御も制御部
３８において制御するようになっている。

【００２５】また、本発明の装置において、掘削液供給
部１１からの噴出口１０への水又はベントナイト液の供
給と、ソイルセメント製造部７から噴出口１０へのソイ
ルセメント３の供給とを切り換えるための切り換え手段
１２を設けて、装置の構造を簡略化しているが、本発明
の方法を実現するに当たっては、上記した装置にのみ限
定されず、掘削軸２に水又はベントナイト液の供給を噴
出する噴出口と、ソイルセメント３を噴出する噴出口と
を別々に設けたものであってもよいものである。

【００２６】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１記載の発
明にあっては、水又はベントナイト液を噴出しながら地
盤を掘進するとともに地盤掘進の過程で生じる水又はベ
ントナイト液と掘削土とが混合した泥土を地上に排出
し、泥土にセメントを混合して撹拌することでソイルセ
メントを製造し、水又はベントナイト液を噴出しながら
掘削軸により地盤を所定深さまで掘削した後、ソイルセ
メントを水又はベントナイト液に代えて掘削孔に噴出し
ながら掘削軸を引き上げて掘削孔内に充填されている水
又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土を地上に
排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充填して地盤中
に地盤改良体を造成するので、地上に排出された泥土を
利用してソイルセメントを地上で製造し、この地上で製
造した高品質のソイルセメントを掘削孔内に充填してソ
イルセメント柱よりなる地盤改良体を形成できて、泥土
の有効利用を図ることができ、泥土の廃棄処分を大幅に
減少できてコストダウン及び環境破壊を防止できるもの
であり、しかもこのように泥土の有効利用を図るに当た
って、掘進時に地盤中に噴出する水又はベントナイト液
の量を調整して地上に排出される泥土の水分量が所定の
水分量以下となるようにし、地上に排出した泥土を地上
で水分調整する工程で泥土が所定水分量の場合には水を
加えることなくまた所定水分量に満たない場合には所定
水分量となるように水を加えるというように水の添加の
有無と添加する水の量により泥土の水分量調整を行い、
水分量調整を行った泥土を利用してソイルセメントを地
上で製造するので、地上では泥土に水を加えないかある
いは水を加えるのみで簡単な方法で泥土の水分量の調整
ができ、地上で脱水したり、土を加えたりして水分量の
調整をする必要がないので、水分量の調整が安価且つ簡
単にできて地上において設計通りのソイルセメントを簡
単且つ正確に製造できるものである。

【００２７】また、請求項２記載の発明にあっては、上
記請求項１記載の発明の効果に加えて、掘進時に地上に
排出された泥土の水分量を測定し、泥土の水分量の測定
結果に基づいて地盤中に噴出する水又はベントナイト液
の量を調整して地上に排出される泥土の水分量が所定の
水分量以下となるようにするので、地上には排出した泥
土の水分量を測定して地盤中に噴出する水又はベントナ
イト液の量を調整することで、簡単に地上に排出される
泥土の水分量を所定の水分量以下とすることができて、
簡単な方法で請求項１の効果を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の概略構成図である。

【図２】同上の解砕装置部の断面図である。

【図３】同上の掘削軸による地盤の掘進途中の状態を示
す断面図である。

【図４】同上の掘削軸が所定の深さに到達した後に掘削
軸を引き上げている途中の状態の断面図である。

【図５】同上の掘削軸を引き上げて掘削孔内にソイルセ
メントが充填された状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 掘削軸 ３ ソイルセメント ４ 泥土 ８ 掘削孔 ９ 地盤改良体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑 賢一 大阪市中央区大手前１丁目７番24号 成 幸工業株式会社内 (56)参考文献 特許3108916（ＪＰ，Ｂ２) 登録実用新案3072063（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤を掘削軸により掘削して地盤改良体
   を造成するに当たって、水又はベントナイト液を噴出し
   ながら地盤を掘進するとともに地盤掘進の過程で生じる
   水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土を地上
   に排出し、掘進時に地盤中に噴出する水又はベントナイ
   ト液の量を調整して地上に排出される泥土の水分量が所
   定の水分量以下となるようにし、地上に排出した泥土を
   水分調整する工程で泥土が所定水分量の場合には水を加
   えることなくまた所定水分量に満たない場合には所定水
   分量となるように水を加えるというように水の添加の有
   無と添加する水の量により泥土の水分量調整を行い、水
   分量調整を行った泥土にセメントを混合して撹拌するこ
   とでソイルセメントを製造し、水又はベントナイト液を
   噴出しながら掘削軸により地盤を所定深さまで掘削した
   後、ソイルセメントを水又はベントナイト液に代えて掘
   削孔に噴出しながら掘削軸を引き上げて掘削孔内に充填
   されている水又はベントナイト液と掘削土とが混合した
   泥土を地上に排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充
   填して地盤中に地盤改良体を造成することを特徴とする
   地盤改良体の造成方法。
2. 【請求項２】 掘進時に地上に排出された泥土の水分量
   を測定し、泥土の水分量の測定結果に基づいて地盤中に
   噴出する水又はベントナイト液の量を調整して地上に排
   出される泥土の水分量が所定の水分量以下となるように
   することを特徴とする請求項１記載の地盤改良体の造成
   方法。