JP3417289B2 - フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方法 - Google Patents
フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フォアパイリン
グ工法による地盤改良体の出来形推定方法に関し、特に
フォアパイリング工法により造成される地盤改良体の出
来形をこれの施工中に推定する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】フォアパイリング工法は、トンネル工事
における切り羽面前方の先受け工法などとして用いられ
るもので、セメントミルク等の硬化材の高圧噴射による
地盤改良機能を備えた二重管による削孔作業によって、
外管を芯材とする円柱状の地盤改良体を多数地中に形成
して、地盤の強度を高め、例えばトンネル掘削時におけ
るトンネル内壁面の地山の崩壊を防止するものである。 【０００３】そして、このような地山補強効果を発揮さ
せるためには、硬化材の高圧噴射によって造成される地
盤改良体であるフォアパイリング造成体が設計通りに形
成されるようにその出来形や強度を管理する必要があ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフォアパイリング工法は、従来の方法によれば、こ
れの施工中に地盤改良体の強度や出来形を管理する方法
がなかったため、設計通りの強度や出来形を有するか否
かは、フォアパイリング施工後のトンネル掘削中に確認
せざるを得なかった。 【０００５】また、このようなフォアパイリング工法の
施工後に、設計通りの所望の地盤改良体を得るために
は、実際の施工前に、現場での試験施工を行い、当該現
場における地盤に対して所望の地盤改良体が得られるよ
うな穿孔速度や硬化材の噴射圧力などを予め設定してか
ら施工を行う方法も採用されているが、かかる試験施工
は、その規模が大きくなり、また、実際の施工において
は、試験施工とは異なる地盤条件となる場合もあるの
で、簡易かつ地盤条件に応じた地盤改良体の管理を行う
ことが困難であるという課題があった。 【０００６】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、フォアパイリングの施工
中に、造成される地盤改良体の出来形を、簡易かつ容易
に把握してこれを管理することのできる、フォアパイリ
ング工法による地盤改良体の出来形推定方法を提供する
ことを目的とするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、フォアパ
イリング工法により造成される地盤改良体の出来形をこ
れの施工中に推定する方法であって、予め硬化材の噴射
エネルギーとスライム排泥効率との相関関係を求めてお
き、地盤改良体を造成する際の噴射エネルギーを前記相
関関係にあてはめて、かかる造成時におけるスライム排
泥効率を算定するとともに、造成時におけるスライム排
出流量を計測し、この計測値と前記スライム排泥効率か
ら理論上のスライム排出流量を求め、求められた理論上
のスライム排出流量から所定の式を介して地盤改良体の
外径を求めることにより、地盤改良体の出来形をこれの
施工中に推定することを特徴とするフォアパイリング工
法による地盤改良体の出来形推定方法にある。 【０００８】そして、この発明によれば、センメントミ
ルク等の硬化材を高圧噴射しつつ二重管による削孔を行
って、地盤改良体としてのフォアパイル造成体を造成す
るが、かかる造成作業中において、造成されたフォアパ
イル造成体の外径Ｄを推定することにより、地盤改良体
の出来形を管理する。 【０００９】すなわち、造成外径Ｄのフォアパイル造成
体が造成速度ｆでｔ分間造成後に形成される場合、物質
収支を考慮すると、以下のような関係が得られる。 【００１０】 【数１】 ここで、 ｆ：造成速度（ｍ／ｍｉｎ） Ｄ：造成体直径（ｍ） ｔ：造成時間（ｍｉｎ） Ｑ1 ：硬化材噴射流量（ｍ3 ／ｍｉｎ） Ｑ2 ：理論スライム排出流量（ｍ3 ／ｍｉｎ） Ｖａｉｒ：高圧噴射対象地山中の空気量（ｍ3 ） ｅ：間隙比 ｎ：間隙率 Ｓｒ：飽和度 【００１１】さらに、理論的なスライム排出流量Ｑ2 は
上述の式（１）と式（２）、および式（３）とから以下
ように求めることが出来る。 【００１２】 【数２】 と表すことが出来る。 【００１３】また、実際のスライム排出流量をＱ2 ’と
すればスライム排泥効率ＥＤは ＥD ＝ Ｑ2 ’／Ｑ2 …………（６） で表される。 【００１４】一方、造成体単位長さ当たり噴射エネルギ
ーを考え、Ｅとすると、 【数３】 【００１５】そして、この噴射エネルギーＥと、スライ
ム排泥効率ＥD との間には、後述するように、一定の相
関関係があることが判明している。 【００１６】したがって、本願発明によれば、予め実証
実験などによって、硬化材の噴射エネルギーとスライム
排泥効率との相関関係を求め、例えば数式や校正曲線等
として容易に求めておくことができるので、現場におい
て、フォアパイリング工法による地盤改良体の造成時に
生じる実際のスライム排出流量を計測すれば、この計測
値からフォアパイル造成体の直径Ｄを求めて、これの出
来形を容易に推定することができる。 【００１７】すなわち、フォアパイル造成体を造成する
際の噴射エネルギーＥを、予め求められている前記相関
関係にあてはめて、かかる造成時におけるスライム排泥
効率ＥＤを算定するとともに、この算定値ＥD と計測さ
れた実際のスライム排出流量の計測値Ｑ2 ’とから、
（６）式により、理論スライム排出流量Ｑ2 を容易に求
めることが出来、この求められた理論スライム排出流量
Ｑ2 から、式（５）によって、フォアパイル造成体の直
径Ｄを容易に算出することができる。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。この実
施形態にかかるフォアパイリング工法は、一例として、
トンネルの先受け工法としての、多数の円柱状の鋼管補
強フォアパイリング造成体からなる芯材補強アンブレラ
工法の、各フォアパイリング造成体を造成すべく採用さ
れたものである。 【００１９】すなわち、この実施形態のフォアパイリン
グ工法は、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、二重管ロ
ッド１０の外管１１内に挿入配置された、先端に穿孔ド
リル１２を突出配置する内管１３を介して圧力水を給送
して初期穿孔を行った後、硬化材としてのセメントミル
クを給送し、これを地山１５中に高圧噴射しつつ前記穿
孔ドリル１２によって穿孔作業を行うことにより、外管
１１の外周にフォアパイリング造成体を地盤改良体１４
として造成して行くとともに、穿孔土砂を、土中水や残
余のセメントミルクなどと混合されたスライムとして、
二重管ロッド１０の外管１１と内管１３との間の隙間か
ら排出しながら地盤改良体１４を穿孔造成し（（ａ）及
び（ｂ）参照）、しかる後に、外管１１を残置したまま
内管１３を撤去し（（ｃ）参照）、必要に応じて残置し
た外管１１内にセメントミルクなどの硬化材を追加注入
して造成作業を終了する（（ｄ）参照）。 【００２０】そして、この実施形態によれば、予め実証
実験などによって、セメントミルクの噴射エネルギーＥ
とスライム排泥効率ＥD との相関関係を例えば数式や校
正曲線等として容易に求めておくことができるので、現
場において、フォアパイリング工法による地盤改良体１
４の造成時に生じる実際のスライム排出流量Ｑ2 ’を計
測すれば、この計測値Ｑ2 ’から地盤改良体１４の直径
Ｄを求めて、これの出来形を容易に推定することができ
る。 【００２１】すなわち、地盤改良体１４を造成する際の
セメントミルクの噴射エネルギーＥを、予め求められて
いる前記相関関係にあてはめて、かかる造成時における
スライム排泥効率ＥＤを算定するとともに、この算定値
ＥD と計測された実際のスライム排出流量の計測値
Ｑ2 ’とから、上記（６）式により、理論スライム排出
流量Ｑ2 を容易に求めることが出来、またこの求められ
た理論スライム排出流量Ｑ2 から、上記式（５）により
地盤改良体１４の直径Ｄを容易に算出して、フォアパイ
ル造成体の出来形を容易に管理することが出来、これに
よって、所望の地盤改良体１４が得られるように、穿孔
速度や硬化材の噴射圧力などを、施工中に容易に変更調
整することができる。 【００２２】 【実施例】次に、硬化材の噴射エネルギーＥとスライム
排泥効率ＥD との間に相関関係があることを示す実証実
験について記載するが、この発明はかかる実証実験に限
定されるものではない。 【００２３】Ｍトンネルにおける実証実験データからＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．７の実施例について、表１に示されるそ
れぞれの造成速度ｆと造成時間ｔにおける、上記式
（４）を用いて求めたＱ2 とその時のＱ2 ’及びＱ1 の
値、及び式（６）により求めたスライム排泥効率ＥD の
値と、実測された造成体の平均径Ｄを表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】また、上記Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の実施例に
ついての、造成体単位長さ当たり噴射エネルギーを表２
に示す。また、硬化材噴射エネルギーとスライム排泥効
率との関係を図２に示す。 【００２６】 【表２】 【００２７】表１及び表２によれば、図２にも示すよう
に、硬化材の噴射エネルギーＥとスライム排泥効率ＥＤ
と間には一定の相関関係があることが判明する。 【００２８】したがって、施工中の硬化材噴射エネルギ
ーよりスライム排泥効率を求めることができ、ひいては
このスライム排泥効率を所定の数式に代入することでフ
ォアパイル造成体の出来形が容易に推定できることが判
明する。 【００２９】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方
法によれば、予め硬化材の噴射エネルギーとスライム排
泥効率との相関関係を求めておき、地盤改良体を造成す
る際の噴射エネルギーを前記相関関係にあてはめて、か
かる造成時におけるスライム排泥効率を算定するととも
に、造成時におけるスライム排出流量を計測し、この計
測値と前記スライム排泥効率から理論上のスライム排出
流量を求め、求められた理論上のスライム排出流量から
所定の式を介して、地盤改良体の出来形をこれの施工中
に推定するので、フォアパイリングの施工中に、造成さ
れる地盤改良体の出来形を、簡易かつ迅速に把握してこ
れを容易に管理することができる。
グ工法による地盤改良体の出来形推定方法に関し、特に
フォアパイリング工法により造成される地盤改良体の出
来形をこれの施工中に推定する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】フォアパイリング工法は、トンネル工事
における切り羽面前方の先受け工法などとして用いられ
るもので、セメントミルク等の硬化材の高圧噴射による
地盤改良機能を備えた二重管による削孔作業によって、
外管を芯材とする円柱状の地盤改良体を多数地中に形成
して、地盤の強度を高め、例えばトンネル掘削時におけ
るトンネル内壁面の地山の崩壊を防止するものである。 【０００３】そして、このような地山補強効果を発揮さ
せるためには、硬化材の高圧噴射によって造成される地
盤改良体であるフォアパイリング造成体が設計通りに形
成されるようにその出来形や強度を管理する必要があ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフォアパイリング工法は、従来の方法によれば、こ
れの施工中に地盤改良体の強度や出来形を管理する方法
がなかったため、設計通りの強度や出来形を有するか否
かは、フォアパイリング施工後のトンネル掘削中に確認
せざるを得なかった。 【０００５】また、このようなフォアパイリング工法の
施工後に、設計通りの所望の地盤改良体を得るために
は、実際の施工前に、現場での試験施工を行い、当該現
場における地盤に対して所望の地盤改良体が得られるよ
うな穿孔速度や硬化材の噴射圧力などを予め設定してか
ら施工を行う方法も採用されているが、かかる試験施工
は、その規模が大きくなり、また、実際の施工において
は、試験施工とは異なる地盤条件となる場合もあるの
で、簡易かつ地盤条件に応じた地盤改良体の管理を行う
ことが困難であるという課題があった。 【０００６】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、フォアパイリングの施工
中に、造成される地盤改良体の出来形を、簡易かつ容易
に把握してこれを管理することのできる、フォアパイリ
ング工法による地盤改良体の出来形推定方法を提供する
ことを目的とするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、フォアパ
イリング工法により造成される地盤改良体の出来形をこ
れの施工中に推定する方法であって、予め硬化材の噴射
エネルギーとスライム排泥効率との相関関係を求めてお
き、地盤改良体を造成する際の噴射エネルギーを前記相
関関係にあてはめて、かかる造成時におけるスライム排
泥効率を算定するとともに、造成時におけるスライム排
出流量を計測し、この計測値と前記スライム排泥効率か
ら理論上のスライム排出流量を求め、求められた理論上
のスライム排出流量から所定の式を介して地盤改良体の
外径を求めることにより、地盤改良体の出来形をこれの
施工中に推定することを特徴とするフォアパイリング工
法による地盤改良体の出来形推定方法にある。 【０００８】そして、この発明によれば、センメントミ
ルク等の硬化材を高圧噴射しつつ二重管による削孔を行
って、地盤改良体としてのフォアパイル造成体を造成す
るが、かかる造成作業中において、造成されたフォアパ
イル造成体の外径Ｄを推定することにより、地盤改良体
の出来形を管理する。 【０００９】すなわち、造成外径Ｄのフォアパイル造成
体が造成速度ｆでｔ分間造成後に形成される場合、物質
収支を考慮すると、以下のような関係が得られる。 【００１０】 【数１】 ここで、 ｆ：造成速度（ｍ／ｍｉｎ） Ｄ：造成体直径（ｍ） ｔ：造成時間（ｍｉｎ） Ｑ1 ：硬化材噴射流量（ｍ3 ／ｍｉｎ） Ｑ2 ：理論スライム排出流量（ｍ3 ／ｍｉｎ） Ｖａｉｒ：高圧噴射対象地山中の空気量（ｍ3 ） ｅ：間隙比 ｎ：間隙率 Ｓｒ：飽和度 【００１１】さらに、理論的なスライム排出流量Ｑ2 は
上述の式（１）と式（２）、および式（３）とから以下
ように求めることが出来る。 【００１２】 【数２】 と表すことが出来る。 【００１３】また、実際のスライム排出流量をＱ2 ’と
すればスライム排泥効率ＥＤは ＥD ＝ Ｑ2 ’／Ｑ2 …………（６） で表される。 【００１４】一方、造成体単位長さ当たり噴射エネルギ
ーを考え、Ｅとすると、 【数３】 【００１５】そして、この噴射エネルギーＥと、スライ
ム排泥効率ＥD との間には、後述するように、一定の相
関関係があることが判明している。 【００１６】したがって、本願発明によれば、予め実証
実験などによって、硬化材の噴射エネルギーとスライム
排泥効率との相関関係を求め、例えば数式や校正曲線等
として容易に求めておくことができるので、現場におい
て、フォアパイリング工法による地盤改良体の造成時に
生じる実際のスライム排出流量を計測すれば、この計測
値からフォアパイル造成体の直径Ｄを求めて、これの出
来形を容易に推定することができる。 【００１７】すなわち、フォアパイル造成体を造成する
際の噴射エネルギーＥを、予め求められている前記相関
関係にあてはめて、かかる造成時におけるスライム排泥
効率ＥＤを算定するとともに、この算定値ＥD と計測さ
れた実際のスライム排出流量の計測値Ｑ2 ’とから、
（６）式により、理論スライム排出流量Ｑ2 を容易に求
めることが出来、この求められた理論スライム排出流量
Ｑ2 から、式（５）によって、フォアパイル造成体の直
径Ｄを容易に算出することができる。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。この実
施形態にかかるフォアパイリング工法は、一例として、
トンネルの先受け工法としての、多数の円柱状の鋼管補
強フォアパイリング造成体からなる芯材補強アンブレラ
工法の、各フォアパイリング造成体を造成すべく採用さ
れたものである。 【００１９】すなわち、この実施形態のフォアパイリン
グ工法は、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、二重管ロ
ッド１０の外管１１内に挿入配置された、先端に穿孔ド
リル１２を突出配置する内管１３を介して圧力水を給送
して初期穿孔を行った後、硬化材としてのセメントミル
クを給送し、これを地山１５中に高圧噴射しつつ前記穿
孔ドリル１２によって穿孔作業を行うことにより、外管
１１の外周にフォアパイリング造成体を地盤改良体１４
として造成して行くとともに、穿孔土砂を、土中水や残
余のセメントミルクなどと混合されたスライムとして、
二重管ロッド１０の外管１１と内管１３との間の隙間か
ら排出しながら地盤改良体１４を穿孔造成し（（ａ）及
び（ｂ）参照）、しかる後に、外管１１を残置したまま
内管１３を撤去し（（ｃ）参照）、必要に応じて残置し
た外管１１内にセメントミルクなどの硬化材を追加注入
して造成作業を終了する（（ｄ）参照）。 【００２０】そして、この実施形態によれば、予め実証
実験などによって、セメントミルクの噴射エネルギーＥ
とスライム排泥効率ＥD との相関関係を例えば数式や校
正曲線等として容易に求めておくことができるので、現
場において、フォアパイリング工法による地盤改良体１
４の造成時に生じる実際のスライム排出流量Ｑ2 ’を計
測すれば、この計測値Ｑ2 ’から地盤改良体１４の直径
Ｄを求めて、これの出来形を容易に推定することができ
る。 【００２１】すなわち、地盤改良体１４を造成する際の
セメントミルクの噴射エネルギーＥを、予め求められて
いる前記相関関係にあてはめて、かかる造成時における
スライム排泥効率ＥＤを算定するとともに、この算定値
ＥD と計測された実際のスライム排出流量の計測値
Ｑ2 ’とから、上記（６）式により、理論スライム排出
流量Ｑ2 を容易に求めることが出来、またこの求められ
た理論スライム排出流量Ｑ2 から、上記式（５）により
地盤改良体１４の直径Ｄを容易に算出して、フォアパイ
ル造成体の出来形を容易に管理することが出来、これに
よって、所望の地盤改良体１４が得られるように、穿孔
速度や硬化材の噴射圧力などを、施工中に容易に変更調
整することができる。 【００２２】 【実施例】次に、硬化材の噴射エネルギーＥとスライム
排泥効率ＥD との間に相関関係があることを示す実証実
験について記載するが、この発明はかかる実証実験に限
定されるものではない。 【００２３】Ｍトンネルにおける実証実験データからＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．７の実施例について、表１に示されるそ
れぞれの造成速度ｆと造成時間ｔにおける、上記式
（４）を用いて求めたＱ2 とその時のＱ2 ’及びＱ1 の
値、及び式（６）により求めたスライム排泥効率ＥD の
値と、実測された造成体の平均径Ｄを表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】また、上記Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の実施例に
ついての、造成体単位長さ当たり噴射エネルギーを表２
に示す。また、硬化材噴射エネルギーとスライム排泥効
率との関係を図２に示す。 【００２６】 【表２】 【００２７】表１及び表２によれば、図２にも示すよう
に、硬化材の噴射エネルギーＥとスライム排泥効率ＥＤ
と間には一定の相関関係があることが判明する。 【００２８】したがって、施工中の硬化材噴射エネルギ
ーよりスライム排泥効率を求めることができ、ひいては
このスライム排泥効率を所定の数式に代入することでフ
ォアパイル造成体の出来形が容易に推定できることが判
明する。 【００２９】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方
法によれば、予め硬化材の噴射エネルギーとスライム排
泥効率との相関関係を求めておき、地盤改良体を造成す
る際の噴射エネルギーを前記相関関係にあてはめて、か
かる造成時におけるスライム排泥効率を算定するととも
に、造成時におけるスライム排出流量を計測し、この計
測値と前記スライム排泥効率から理論上のスライム排出
流量を求め、求められた理論上のスライム排出流量から
所定の式を介して、地盤改良体の出来形をこれの施工中
に推定するので、フォアパイリングの施工中に、造成さ
れる地盤改良体の出来形を、簡易かつ迅速に把握してこ
れを容易に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）この発明の一実施形態にフォア
パイリング工法を説明する工程図である。 【図２】Ｍトンネルにおける造成体単位長さ当たり噴射
エネルギーとスライム排泥効率との相関関係を示すチャ
ートである。 【符号の説明】 １０ 二重管ロッド １１ 外管 １２ 穿孔ドリル １３ 内管 １４ 地盤改良体 １５ 地山
パイリング工法を説明する工程図である。 【図２】Ｍトンネルにおける造成体単位長さ当たり噴射
エネルギーとスライム排泥効率との相関関係を示すチャ
ートである。 【符号の説明】 １０ 二重管ロッド １１ 外管 １２ 穿孔ドリル １３ 内管 １４ 地盤改良体 １５ 地山
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21D 9/04
E21D 20/00
E02D 3/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 フォアパイリング工法により造成される
地盤改良体の出来形をこれの施工中に推定する方法であ
って、予め硬化材の噴射エネルギーとスライム排泥効率
との相関関係を求めておき、地盤改良体を造成する際の
噴射エネルギーを前記相関関係にあてはめて、かかる造
成時におけるスライム排泥効率を算定するとともに、造
成時におけるスライム排出流量を計測し、この計測値と
前記スライム排泥効率から理論上のスライム排出流量を
求め、求められた理論上のスライム排出流量から所定の
式を介して地盤改良体の外径を求めることにより、地盤
改良体の出来形をこれの施工中に推定することを特徴と
するフォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07244798A JP3417289B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07244798A JP3417289B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270273A JPH11270273A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3417289B2 true JP3417289B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=13489565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07244798A Expired - Fee Related JP3417289B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | フォアパイリング工法による地盤改良体の出来形推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417289B2 (ja) |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP07244798A patent/JP3417289B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11270273A (ja) | 1999-10-05 |
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