JP3753240B2

JP3753240B2 - 地盤改良工法の管理方法および地盤改良機の管理装置

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Publication number: JP3753240B2
Application number: JP2002021539A
Authority: JP
Inventors: 信一日比野; 節掘切; 篤史村山
Original assignee: Tenox Corp
Current assignee: Tenox Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: JP2002266343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に地盤改良固化材等と水を混合して製作したセメントミルクを注入し、地盤とセメントミルクを攪拌混合することにより地盤を固結する深層混合処理工法に適用される地盤改良工法の管理方法および地盤改良機の管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
深層混合処理工法には地盤改良機が用いられており、この地盤改良機は、図１２に示すように、施工機本体１の前面に鉛直に設置されたリーダマスト２のガイドレールに攪拌軸３の駆動部４を昇降自在に設けると共に、ワイヤー５で吊り保持し、攪拌軸３の先端部に掘削翼や攪拌翼を有する攪拌ヘッド６を設けて構成されている。施工に際しては、駆動部４のモータにより攪拌軸３および攪拌ヘッド６を回転させて掘進し、攪拌ヘッドにより地盤とセメントミルクを攪拌混合する。プラントで製作されたセメントミルク１１は、掘進時もしくは引上げ時、あるいは掘進時と引上げ時の両方において攪拌軸の中空部を通して、攪拌ヘッド先端より地盤に吐出される。
【０００３】
このような深層混合処理工法における施工管理は、従来、攪拌軸３の掘進，引上げ速度Ｖ（深度Ｄ／時間ｔ）と、スラリー（セメントミルク）の吐出量Ｑと、攪拌軸３の回転数Ｒを個々に測定し、それぞれの検出量が所定の管理値に収まるように行われている。また、必要改良深さは、事前の土質調査により得られた平面方向および鉛直方向に変化する地層構成および地盤の堅さなどの土質調査結果を基に判断して決めていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の攪拌軸の昇降速度Ｖ，スラリー吐出量Ｑ，攪拌軸の回転数Ｒを個々に調整する方法では、▲１▼管理項目が多いため管理が難しく、▲２▼昇降速度Ｖとスラリー吐出量Ｑの２項目を同時に制御して地盤土への固化材添加量を確保し、昇降速度Ｖと回転数Ｒの２項目を同時に制御して混合度を確保する必要があり、煩雑でオペレーターの労力が大きく、▲３▼良好な施工管理が行われているかの判断を即座に行うことができないなどの問題があった。
また、設計で決められた深度で必要改良深さを管理すると、当初予想していなかった地層の変化、例えば、支持層が傾斜している場合、改良部底面の一部が支持層に乗り、一部は軟弱地盤中にとどまっている状態も予想される。鉛直支持力を期待する改良の場合は、支持力不足が一部の範囲で生じ、上部構造物の不同沈下につながるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、管理項目を減らすことで管理が容易となり、また良好な施工管理が行われているかの判断を瞬時に正確に行うことができ、さらに、当初予想していなかった地層の変化に対しても対応することができる地盤改良工法の管理方法および地盤改良機の管理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、良好な地盤改良を実現するための主要項目を、施工時に目に見える形で管理しようとするものであり、具体的な構成を次に示す。
即ち、本発明の地盤改良工法の管理方法は、施工機本体のリーダーマストに昇降自在に装着された駆動部に攪拌翼を有する攪拌軸を装着し、この攪拌軸を駆動部のモータにより回転駆動して地盤を掘削すると共に、地盤改良用固化材等（固化材（セメント）と添加材など）と水を混合して製作したセメントミルクを注入し土砂と攪拌混合して地盤を改良する地盤改良工法において、
地盤中に投入される地盤単位体積当たりの固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］を常時監視し、所定の深度区間毎に前記固化材添加量Ｗ_Cをデータ表示器に表示し、攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの攪拌混合回数Ｎ［回／ｍ］を常時監視し、所定の深度区間毎に前記攪拌混合回数Ｎをデータ表示器に表示し、所定の深度区間毎に前記固化材添加量Ｗ_Cと固化材添加量設定値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力し、所定の深度区間毎に前記攪拌混合回数Ｎと攪拌混合回数基準値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力し、攪拌ヘッドに設けられた共回り防止翼の攪拌軸に対する相対回転を常時監視し、共回り防止翼が静止状態から回転を始めるとその間の再施工を促す警報を出力することを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明の地盤改良機の管理装置は、施工機本体のリーダーマストに昇降自在に装着された駆動部に攪拌翼を有する攪拌軸を装着し、この攪拌軸を駆動部のモータにより回転駆動して地盤を掘削すると共に、地盤改良用固化材等（固化材（セメント）と添加材など）と水を混合して製作したセメントミルクを注入し土砂と攪拌混合して地盤を改良する地盤改良機において、
前記駆動部の移動距離から深度Ｄ［ｍ］を検出する深度検出器と、前記攪拌軸の回転数Ｒ［回／分］を検出する回転数検出器と、セメントミルクプラントから地盤中へ吐出されるセメントミルクの吐出量Ｑ［Ｌ／分］を検出する吐出量検出器と、施工の経過時間ｔ［分］を計測する時間検出器と、前記各検出器で検出された深度Ｄ，回転数Ｒ，吐出量Ｑ，時間ｔを用いて演算する演算処理装置とを備え、
前記演算処理装置は、前記深度検出器から得られた深度に基づいて掘進引上速度Ｖ［ｍ／分］を算出する機能と、地盤中に投入される地盤単位体積当たりの固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］を算出する機能と、攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの攪拌混合回数Ｎ［回／ｍ］を算出する機能と、演算結果を所定の深度区間毎に逐次表示するディスプレイ表示機能と、所定の深度区間毎に前記固化材添加量Ｗ_Cと固化材添加量設定値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力する機能と、所定の深度区間毎に前記攪拌混合回数Ｎと攪拌混合回数基準値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力する機能と、攪拌ヘッドに設けられた共回り防止翼の攪拌軸に対する相対回転を検出するセンサーによる検出値を用い共回り防止翼が静止状態から回転を始めるとその間の再施工を促す警報を出力する機能とを有することを特徴とする（請求項９）。演算処理装置は、施工機側に設置された重機計測盤とプラント側に設置されたプラント計測盤から構成することができる。また、これに限らず、両者を一緒にした制御装置などで演算処理装置を構成することも可能である。
【０００８】
前記管理方法または管理装置において、攪拌ヘッドに設けられた共回り防止翼の攪拌軸に対する相対回転を常時監視し、共回り防止翼が静止状態から回転を始めると警報を出力する。即ち、共回り防止翼と攪拌軸が一緒に回ると、土が攪拌軸に付着し土の共回り現象が生じていると判定し、修正施工を促す。
【０００９】
前記管理方法または管理装置において、固化材添加量Ｗ_Cは、セメントミルクプラントから地盤中へ吐出されるセメントミルクの吐出量Ｑと、攪拌ヘッドの深度Ｄ，速度Ｖと、別途測定した水，固化材比Ｗ／Ｃおよび固化材比重等を用いて求める（請求項２・請求項１０）。即ち、吐出量Ｑと水，固化材比Ｗ／Ｃおよび固化材比重等を用いて固化材投入量Ｗ_C’を算出し、この固化材投入量Ｗ_C’を固化材が投入された深度区間の体積で割って、地盤の単位体積当たりの固化材添加量Ｗ_Cを得る（式（１）等参照）。
【００１０】
前記管理方法または管理装置において、攪拌混合回数Ｎは、攪拌ヘッドの深度Ｄ，速度Ｖと、攪拌軸の回転数Ｒと、攪拌ヘッドの羽根枚数ｎを用いて求める（請求項３・請求項１１）。即ち、掘進時および引上時に、ある深度区間を通過した羽根の合計枚数により、単位長さ当たりの攪拌混合回数Ｎを得る（式（４）参照）。
【００１１】
前記管理方法または管理装置において、攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの掘進攪拌抵抗値（仕事量）Ｗ［ｋＪ／ｍ］を常時監視し、この掘進攪拌抵抗値をデータ表示器に表示し、この掘進攪拌抵抗値が設定値に達したとき攪拌ヘッドが所定の支持層に到達したと判定する（請求項４・請求項１２）。この掘進攪拌抵抗値は、駆動部のモータの電流値Ａ（電動モータ）またはトルク（油圧モータ）と、攪拌ヘッドの掘進速度Ｖを用いて求める（請求項５・請求項１３）。即ち、１ｍ掘進するのに要した時間にオーガモータのした仕事量を掘進攪拌抵抗値Ｗとする（式（３）参照）。
【００１２】
前記管理方法または管理装置において、得られた固化材添加量Ｗ_C、あるいは攪拌ヘッドの昇降速度Ｖに基づいて、セメントミルク吐出ポンプを自動制御し、固化材添加量Ｗ_Cを固化材添加量設定値に一致させる（請求項６・請求項１４）。即ち、得られた固化材添加量Ｗ_Cが少ない場合には、セメントミルクの吐出量Ｑを増やし、所定の深度区間の固化材添加量Ｗ_Cが設定値を満足するようにする。昇降速度Ｖが低下した場合には、吐出量Ｑを低下させ、所定の深度区間の固化材添加量Ｗ_Cが設定値を満足するようにする。
【００１３】
前記管理方法または管理装置において、得られた固化材添加量Ｗ_C、あるいは攪拌ヘッドの昇降速度Ｖに基づいて、セメントミルク吐出ポンプを手動調整し、固化材添加量Ｗ_Cを固化材添加量設定値に一致させる（請求項７・請求項１５）。手動調整は、オペレータ室の遠隔操作盤などで行うことができ、前述の自動制御と同様の操作を行う。
【００１４】
前記管理方法または管理装置において、施工機本体のオペレータ室にデータ表示器を設置し、このデータ表示器に所定の深度区間毎の固化材添加量Ｗ_C，攪拌混合回数Ｎ，掘進攪拌抵抗値Ｗ等を表示する（請求項８・請求項１６）。
【００１５】
従来のように、攪拌軸の昇降速度Ｖ，スラリー吐出量Ｑ，攪拌軸の回転数Ｒを個々に測定した場合、攪拌軸の昇降速度Ｖとスラリー吐出量Ｑの２項目を同時に制御することで、地盤中に投入される所定の固化材添加量を確保しなければならず、煩雑でオペレーターの労力が大きかった。これに対して、本発明では、ＶとＱから地盤中に投入される固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］を算出して１項目に集約し、１元管理することにより、管理が容易となり、また省力化，迅速化が図られる。
【００１６】
さらに、攪拌軸の昇降速度Ｖと攪拌軸の回転数Ｒの２項目を同時に制御することで、所定の混合攪拌回数としての混合度を確保しなければならず、煩雑でオペレーターの労力が大きかった。これに対して、本発明では、前述の場合と同様に、所定分割深度内における混合攪拌回数Ｎ［回／ｍ］を算出して１項目に集約し、１元管理することにより、管理が容易となり、また省力化，迅速化が図られる。
【００１７】
また、必要改良深さに関しては、攪拌ヘッドの掘進攪拌抵抗値（仕事量）Ｗ［ｋＪ／ｍ］を検出して支持層への到達を判定するため、当初予想していなかった地層の変化にも対応することができる。そのため、構造物を支持する地盤の補強として地盤改良を用いる場合、所定の支持力を発揮できる深度まで確実に改良できる。
【００１８】
さらに、良好な地盤改良に必要な固化材添加量，攪拌混合回数，掘進攪拌抵抗値がディスプレイに各深度区間毎に逐次表示され、オペレーターに瞬時に伝達されるため、正確な施工が可能となり、また設定値や基準値を満足しない場合には警報も発せられるので安心して施工を行うことができると共に、警報箇所を再施工することで良好な地盤改良を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。図１は深層混合処理工法に適用した本発明の施工管理装置の全体構成を模式的に示したものである。図２は攪拌軸先端の掘削攪拌装置（攪拌ヘッド）を示したものである。図３はデータのディスプレイ表示例、図４〜図６はデータの施工記録例を示したものである。図７は本発明の管理方法のフローチャート、図８は地盤改良施工例を深度−時間図で示したものである。
【００２０】
図１において、施工機本体１の前面に設けられたリーダーマスト２には攪拌軸３の駆動部４がガイドレールにより昇降自在に取付けられ、ワイヤー５により吊り保持され、攪拌軸３の先端部には攪拌ヘッド６が設けられている。攪拌ヘッド６は、図２に示すように、先端側から順に、掘削翼７と、共回り防止翼８と、上下に間隔をおいて複数の攪拌翼９が設けられている。共回り防止翼８は、攪拌ヘッド部分に土が団子状に付着して攪拌ヘッド６と共に同期回転する、いわゆる土の共回り現象を防止するためのものであり、先端が掘削孔壁に挿入されて土中に静止するように攪拌軸３に回転自在に取付けられている。
【００２１】
一方、図１に示すように、プラント１０では水Ｗと固化材Ｃ（セメント）等を混練してセメントミルク１１を作製する。作製されたセメントミルク１１はスラリーポンプ１２を介して施工機本体１に送られ、攪拌軸３の内部を通り、攪拌ヘッド６の先端部の吐出口１３から吐出される（図２参照）。吐出されたセメントミルク１１は、掘削翼７，共回り防止翼８，攪拌翼９により、掘削土砂と効率良く攪拌混合され、地盤改良柱体が築造される。
【００２２】
以上のような地盤改良機において、この実施例では、図１に示すように、駆動部４の移動距離から攪拌ヘッド６の深度を検出する深度（速度）検出器（例えば、ワイヤーのシーブに取付けたエンコーダ）１４を施工機本体１に設け、攪拌軸３の回転数を検出する回転数検出器１５を駆動部４に設け、駆動部４の電動モータ（または油圧モータ）の電流値（または油圧力）を検出する電流検出器（または油圧力検出器）１６を施工機本体１に設ける。一方、プラント側には、セメントミルク１１の吐出量を検出する吐出量検出器（流量検出器）１７を設ける。施工条件によっては、図２(b) に示すように、攪拌ヘッド６には、攪拌軸３と共回り防止翼８の相対回転を検出する検出用マグネット１８ａと磁気式近接スイッチ１８ｂなどからなる相対回転検出器１８を設ける。
【００２３】
施工機側には重機計測盤１９が設置されており、この重機計測盤１９に深度検出器１４，回転数検出器１５，電流検出器（または油圧力検出器）１６，相対回転検出器１８からの検出値が入力される。この重機計測盤１９では、入力された検出値により、次のような演算処理を行う（詳細は後述する）。
【００２４】
▲１▼ 深度検出器１４からの深度Ｄと、施工時間を計測するタイマーからの施工時間ｔを用いて、攪拌ヘッド６の昇降速度Ｖ［ｍ／分］を算出する。
▲２▼ 深度Ｄおよび昇降速度Ｖと、回転数検出器１５からの攪拌軸回転数Ｒと、攪拌ヘッド６の羽根枚数ｎを用いて、地盤土の単位長さ当たりの攪拌混合回数Ｎ［回／ｍ］を算出する。
▲３▼ 深度区間（本実施例では０．５ｍ）毎に攪拌混合回数Ｎが基準値Ｎ_thを満足するか否かの判定を行い、満足しない場合には、その深度区間の再施工を促す判定結果を出力する。
▲４▼ 攪拌ヘッド６の掘進速度Ｖと、電流検出器１６からの電流値Ａ（またはトルク）を用いて、地盤土の単位長さ当たりの掘進攪拌抵抗値Ｗ［ｋＪ／ｍ］を算出する。
▲５▼ 深度区間毎に掘進攪拌抵抗値（仕事量）Ｗが支持層管理設定値Ｗ_thを上回るかどうかの判定を行い、攪拌ヘッドが支持層へ到達したか否かの判断を行う。
▲６▼ 攪拌ヘッド６に設けた相対回転検出器１８の検出値を用いて、土の共回りが発生したかどうかを検出する。
【００２５】
一方、プラント側には、プラント計測盤２０が設置されており、このプラント計測盤２０に吐出量検出器１７からの検出値が入力され、また重機計測盤１９から深度Ｄ，昇降速度Ｖが入力される。このプラント計測盤２０では、入力された検出値により、次のような演算処理を行う（詳細は後述する）。
【００２６】
▲１▼ 深度Ｄまたは昇降速度Ｖと、吐出量検出器１７からのセメントミルク吐出量Ｑと、固化材の比重Ｇ_C等を用いて、地盤土の単位体積当たりの固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］を算出する。
▲２▼ 深度区間（本実施例では０．５ｍ）毎に固化材添加量Ｗ_Cが設定値Ｗ_Cthを満足するか否かの判定を行い、満足しない場合には、必要なセメントミルク吐出量Ｑを算出し、固化材添加量が設定値を満足するようにスラリーポンプ１２を自動制御あるいは手動調整してセメントミルク吐出量をコントロールする。また、昇降速度Ｖが変化した場合にも、固化材添加量が設定値を満足するようにスラリーポンプ１２を自動制御あるいは手動調整してセメントミルク吐出量をコントロールする。
▲３▼ さらに、何らかの原因により、固化材添加量Ｗ_Cが設定値Ｗ_Cthを満足しない場合に、その深度区間の再施工を促す判定結果を出力する。
【００２７】
施工機本体１のオペレータ室１ａには、データ表示器２１、遠隔操作盤２２、警報報知器２３、通話器２４が設置されており、重機計測盤１９，プラント計測盤２０における入力データおよび処理データがデータ表示器２１に表示される。図３は、データ表示器２１の施工中の画面イメージの１例であり、
▲１▼ コラムNo. と径，深度，速度，電流値（油圧力），軸回転数，吐出量
▲２▼ 固化材添加量，攪拌混合回数，仕事量（掘進攪拌抵抗値）の設定値，基準値▲３▼ 所定の深度区間毎の固化材添加量，攪拌混合回数，仕事量の検出値
▲４▼ 固化材添加量，攪拌混合回数が設定値，基準値を満足しない場合の警報
▲５▼ 固化材添加量が設定値を満足するために現在必要となる必要吐出量
▲６▼ 掘進攪拌抵抗値が管理設定値に達した場合の着底表示
▲７▼ 共回り防止翼と攪拌軸の相対回転数と、共回り現象が確認された場合の警報表示
などがグラフ表示され、誤視認のない分かりやすい画面表示となっている。また、警報が画面表示される場合には、同時に警報報知器２３で音声による警報を発する。
【００２８】
オペレータ室１ａの遠隔操作盤２２では、コラムNo. の選択、施工設定値，基準値の入力，変更、施工開始、施工終了等の操作が行われる。また、遠隔操作盤２２により重機計測盤１９、プラント操作盤２０を介してスラリーポンプ１２へ信号を送り、スラリーポンプ１２を遠隔操作し、セメントミルク吐出量を手動調整することができる。
【００２９】
施工中に検出された施工データは、全てが遠隔操作盤２２の内部にある記憶装置に保存され、このデータはフロッピー（登録商標）ディスク等の記憶媒体２５を介して日報作成システム２６に移動，複写することができる。この日報作成システム２６は、パーソナルコンピュータ２７とプリンター２８からなり、施工記録，日報，施工集計表，固化材管理表の作成，印刷を行う。図４は、印刷された帳票例である。図５に示すようなチャート式の施工記録の印刷も可能である。また、必要に応じて、図６に示すような解析も可能である。
【００３０】
図７は、掘進時にセメントミルクを吐出する場合の施工管理フローの例を示したものである。掘進工程において、固化材添加量，支持層の確認等を行い、引上工程において攪拌混合回数の確認等を行っている。以下に各処理について詳述する。
【００３１】
(i) 固化材添加量
掘進工程において、攪拌ヘッド６の深度Ｄ，掘進速度Ｖと、セメントミルク１１の地盤への注入量（吐出量）Ｑと、固化材Ｃの比重Ｇ_Cから、地盤の単位体積当たりの固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］を算出する。また、各深度区間（本実施例では０．５ｍ）毎に固化材添加量Ｗ_Cが設定値Ｗ_Cthを満足するか否かの判定を行い、固化材添加量Ｗ_Cが設定値Ｗ_Cthを常に満足するように、必要吐出量Ｑを算出してスラリーポンプ１２へ必要吐出量を指示し、スラリーポンプ１２を自動制御あるいは手動調整する。また、昇降速度Ｖに応じてスラリーポンプ１２を自動制御あるいは手動調整し、固化材添加量Ｗ_Cが設定値Ｗ_Cth（地盤と固化材を結合させることにより強度増加を図る改良原理から、改良地盤の強度は地盤中に注入した固化材添加量に比例することが、図９に示すように、実験的に確かめられている。）を満足するようにする。さらに、このような制御等を行っても、何らかの原因により、固化材添加量Ｗ_Cが設定値Ｗ_Cthより低い場合には、警報が発せられ当該深度区間の修正施工を行う。
【００３２】
固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］の算出方法は以下による。即ち、次に示す（１）式を用いて、セメントミルク吐出量（注入量）Ｑ［Ｌ／分］と水，固化材比Ｗ／Ｃ等を用いて固化材投入量Ｗ_C’［ｋｇ／分］を求める。ここで、添加材等を使用しない場合には、セメントミルク比重の実測値を使用し、（２）式により固化材の比重Ｇ_Cを算出し、これを（１）式で用いれば、より正確な固化材投入量Ｗ_C’を算出することができる。
【００３３】
【数１】

【００３４】
以上により求まる固化材投入量Ｗ_C’を、投入された区間の体積で割ったものが固化材添加量Ｗ_C［ｋｇ／ｍ³］となる。即ち、区間の長さをΔＤ［ｍ］、この区間の通過時間をΔｔ［分］、コラムの横断面積をａ［ｍ²］とすれば、Ｗ_Cは、次式で求めることができる。

【００３５】
固化材添加量の管理の具体例について説明する。設計固化材添加量（設定値）が３００ｋｇ／ｍ³の場合、例えば１ｍ³の地盤土に必要となる固化材添加量は３００ｋｇとなる。単位区間１ｍ³のうち０．５ｍ³まで改良が進んでいる時、地盤中に投入された固化材量が１２０ｋｇだとすると、設定値より３０ｋｇ不足していることになる。この場合は、不足分の３０ｋｇ分を加算した固化材量１８０ｋｇを残りの０．５ｍ³で投入すればよい。この場合、残りの０．５ｍ³の区間の必要吐出量Ｑを算出し、この必要吐出量でスラリーポンプ１２を自動制御あるいは手動調整し、全体の１ｍ³における固化材添加量が設定値を満足するようにする。上記のような自動制御，手動調整を管理区間長内（本実施例では０．５ｍ）で行う。
【００３６】
また、掘進速度Ｖが０．５ｍ／分のときの必要吐出量Ｑが１００Ｌ／分の場合、単位深度区間１ｍに１００／０．５＝２００Ｌ吐出することになるが、掘進速度が０．４ｍ／分に低下し同一吐出量のまま施工すると、１００／０．４＝２５０Ｌと過大に吐出することになる。このような場合には、掘進速度Ｖの低下に応じ、吐出量も８０Ｌ／分に低下させればよい。逆に、掘進速度Ｖが速くなれば、それに応じて吐出量Ｑを増やせばよい。この場合、掘進速度Ｖに応じてスラリーポンプ１２を自動制御あるいは手動調整し、固化材添加量が設定値を満足するようにする。
【００３７】
以上の機能により、固化材添加量は常に設定値を満足し、かつ過不足のない値となる。何らかのトラブルにより、単位区間で設定値を満足することができなかった場合には、データ表示器２１に警報が表示される。また、警報報知器２３より警報が発せられ、修正施工が促される。その場合には、いったん攪拌ヘッド６を引上げ、再度注入攪拌を行うことにより（図８参照）、確実な固化材添加量管理を行うことができる。
【００３８】
(ii)掘進攪拌抵抗値
掘進工程において、攪拌ヘッド６の掘進速度Ｖ（１ｍ掘進に要した時間ｔ［秒／ｍ］）と、駆動部４のモータ電流値Ａなどから、オーガモータのした仕事量に相当する掘進攪拌抵抗値Ｗを算出し、予め土質柱状図の近傍にて試験施工をすることにより得られた掘進攪拌抵抗値（設定値）との比較を行い、攪拌ヘッド６が支持層に到達したかどうかの判定を行う。支持層に到達したと判断された場合には、データ表示器２１、警報報知器２３によりオペレータに通知される。掘進攪拌抵抗値Ｗの算出は次の（３）式による。図１１は掘進攪拌抵抗（仕事量）の実測例を示す。
【００３９】
【数２】

【００４０】
(iii) 攪拌混合回数
引上工程において、攪拌ヘッド６の深度Ｄ，速度Ｖと、攪拌軸３の回転数Ｒと、攪拌ヘッド６の羽根枚数ｎから、各深度区間（本実施例では０．５ｍ）毎の攪拌混合回数Ｎを算出する。また、この算出された攪拌混合回数Ｎが、ばらつきの小さい高品質な地盤改良柱体を築造するために必要となる攪拌混合回数の基準値Ｎ_thを満足しているかの判定を行う。単位区間で基準値を満足することができなかった場合には、データ表示器２１に警報が表示され、警報報知器２３より警報が発せられ、修正施工が促される。その場合には、いったん攪拌ヘッド６を引下げ、再度攪拌混合を行うことにより（図８参照）、攪拌混合回数の確保を確実に行うことができる。攪拌混合回数Ｎは、掘進時および引上時にある区間を通過した羽根の合計枚数より求まり、次の（４）式による。なお、攪拌混合回数Ｎの基準値は、図１０(b) に示すように、改良対象土質毎に試験施工を行い、攪拌混合回数と一軸圧縮強さのばらつきの関係を調査した結果より決定している。
即ち、注入した固化材と地盤が接触することにより化学反応が生じるものであり、両者を十分に混合することが重要である。その混合度として、地盤中を回転している攪拌ヘッドの攪拌混合回数と、強度ばらつきの指標となる強度の変動係数（＝標準偏差／平均値）との相関を調べた結果を図１０に示す。
【００４１】
【数３】

【００４２】
(iv) 共回り防止翼の相対回転
掘進工程，先端部練り返し工程，引上工程において、攪拌ヘッド６に設けられた相対回転検出器１８（検出用マグネット１８ａと磁気式近接スイッチ１８ｂ）からのＯＮ信号をカウントすることで、共回り防止翼８と攪拌軸３の相対回転数を常時計測する。共回り防止翼８が静止状態の場合には、攪拌軸３の回転数と同じ相対回転数が得られるが、相対回転数が０に近い場合（攪拌軸３と共回り防止翼８の回転数が同程度の場合）には、共回り防止翼８が攪拌軸３と共に回転し、土と攪拌ヘッドが同期回転する土の共回り現象が発生していると判断される。この場合、データ表示器２１，警報報知器２３により警報が発せられ、修正施工が促される。この修正施工は攪拌ヘッド６を引上げ、再掘進等を行えばよく、迅速な処理が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏することができる。
【００４４】
(1) 従来の管理項目が、深度，速度，回転数，吐出量，電流値と多数にわたっていたのに対し、本発明では、固化材添加量，攪拌混合回数に集約して管理項目（更には掘進攪拌抵抗値もこれに加えても）を減らすことができ、そのため管理が容易となる。
【００４５】
(2) 良好な地盤改良に必要な固化材添加量，攪拌混合回数が不満足の場合には（好ましくは掘進攪拌抵抗値が不満足の場合にも）警報も発せられるので安心して施工を行うことができると共に、警報箇所を再施工することで良好な地盤改良を行うことができる。
【００４６】
(3) 攪拌ヘッドに設けられた共回り防止翼の攪拌軸に対する相対回転を常時監視し、共回り防止翼が静止状態から回転を始めると警報を出力する。そのため、共回り防止翼が一緒に回ると、土が攪拌軸に付着し土の共回り現象が生じていると判定し、修正施工を促すことができ、再施工することで良好な地盤改良を行うことができる。
【００４７】
(4) また、良好な地盤改良に必要な固化材添加量，攪拌混合回数, 掘進攪拌抵抗値がディスプレイに各深度区間毎に逐次表示されると、オペレーターに瞬時に伝達されるため、正確な施工が可能となる。
【００４８】
(5) 攪拌ヘッドの掘進攪拌抵抗値（仕事量）を検出して支持層への到達を判定すると、当初予想していなかった地層の変化にも対応することができ、構造物の支持力不足を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤改良機の管理装置の１例を示す装置構成図である。
【図２】本発明の地盤改良機における攪拌ヘッド部分であり、(a) は側面図、(b) は共回り防止翼の相対回転を検出するセンサーを示す部分断面図である。
【図３】本発明におけるデータのディスプレイ表示例を示す図である。
【図４】本発明におけるデータの記録例を示す図である。
【図５】本発明におけるデータのチャート式記録例を示す図である。
【図６】本発明におけるデータの解析例を示す図である。
【図７】本発明の管理方法のフローチャートである。
【図８】本発明の地盤改良の施工例を深度−時間図で示したグラフである。
【図９】本発明における固化材添加量と現場平均強度の関係を示すグラフである。
【図１０】 (a) は本発明における攪拌混合回数と改良地盤の一軸圧縮強度の変動係数の関係を示すグラフ、(b) は各種土質に対する攪拌混合回数基準値を示す図である。
【図１１】本発明における地盤のＮ値と仕事量の測定例を示す図である。
【図１２】従来における地盤改良機の施工管理装置を示す装置構成図である。
【符号の説明】
１……施工機本体
２……リーダマスト
３……攪拌軸
４……駆動部
５……ワイヤー
６……攪拌ヘッド
７……掘削翼
８……共回り防止翼
９……攪拌翼
１０……プラント
１１……セメントミルク
１２……スラリーポンプ
１３……吐出口
１４……深度（速度）検出器
１５……回転数検出器
１６……電流検出器（または油圧力検出器）
１７……吐出量（流量）検出器
１８……相対回転検出器
１８ａ…検出用マグネット
１８ｂ…磁気式近接スイッチ
１９……重機計測盤
２０……プラント計測盤
２１……データ表示器
２２……遠隔操作盤
２３……警報報知器
２４……通話器
２５……フロッピー(登録商標）ディスク等の記憶媒体
２６……日報作成システム
２７……パーソナルコンピュータ
２８……プリンター

Claims

施工機本体のリーダーマストに昇降自在に装着された駆動部に攪拌翼を有する攪拌軸を装着し、この攪拌軸を駆動部のモータにより回転駆動して地盤を掘削すると共に、地盤改良用固化材等と水を混合したセメントミルクを注入し土砂と攪拌混合して地盤を改良する地盤改良工法において、
地盤中に投入される地盤単位体積当たりの固化材添加量を常時監視し、所定の深度区間毎に前記固化材添加量をデータ表示器に表示し、
攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの攪拌混合回数を常時監視し、所定の深度区間毎に前記攪拌混合回数をデータ表示器に表示し、
所定の深度区間毎に前記固化材添加量と固化材添加量設定値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力し、
所定の深度区間毎に前記攪拌混合回数と攪拌混合回数基準値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力し、
攪拌ヘッドに設けられた共回り防止翼の攪拌軸に対する相対回転を常時監視し、共回り防止翼が静止状態から回転を始めるとその間の再施工を促す警報を出力することを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項１に記載の管理方法において、固化材添加量は、セメントミルクプラントから地盤中へ吐出されるセメントミルクの吐出量と、攪拌ヘッドの深度，速度と、別途測定した水，固化材比および固化材比重等を用いて求めることを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項１または請求項２に記載の管理方法において、攪拌混合回数は、攪拌ヘッドの深度，速度と、攪拌軸の回転数と、攪拌ヘッドの羽根枚数を用いて求めることを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の管理方法において、攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの掘進攪拌抵抗値を常時監視し、この掘進攪拌抵抗値をデータ表示器に表示し、この掘進攪拌抵抗値が設定値に達したとき攪拌ヘッドが所定の支持層に到達したと判定することを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項４に記載の管理方法において、掘進攪拌抵抗値は、駆動部のモータの電流値またはトルクと、攪拌ヘッドの掘進速度を用いて求めることを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、または請求項５に記載の管理方法において、得られた固化材添加量、あるいは攪拌ヘッドの昇降速度に基づいて、セメントミルク吐出ポンプを自動制御し、固化材添加量を固化材添加量設定値に一致させることを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、または請求項５に記載の管理方法において、得られた固化材添加量、あるいは攪拌ヘッドの昇降速度に基づいて、セメントミルク吐出ポンプを手動調整し、固化材添加量を固化材添加量設定値に一致させることを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
請求項１、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に記載の管理方法において、施工機本体のオペレータ室にデータ表示器を設置し、このデータ表示器に所定の深度区間毎の固化材添加量，攪拌混合回数，掘進攪拌抵抗値等を表示することを特徴とする地盤改良工法の管理方法。
施工機本体のリーダーマストに昇降自在に装着された駆動部に攪拌翼を有する攪拌軸を装着し、この攪拌軸を駆動部のモータにより回転駆動して地盤を掘削すると共に、地盤改良用固化材等と水を混合したセメントミルクを注入し土砂と攪拌混合して地盤を改良する地盤改良機において、
前記駆動部の移動距離から深度を検出する深度検出器と、前記攪拌軸の回転数を検出する回転数検出器と、セメントミルクプラントから地盤中へ吐出されるセメントミルクの吐出量を検出する吐出量検出器と、施工の経過時間を計測する時間検出器と、前記各検出器で検出された深度，回転数，吐出量，時間を用いて演算する演算処理装置とを備え、
前記演算処理装置は、前記深度検出器から得られた深度に基づいて掘進引上速度を算出する機能と、地盤中に投入される地盤単位体積当たりの固化材添加量を算出する機能と、攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの攪拌混合回数を算出する機能と、演算結果を所定の深度区間毎に逐次表示するディスプレイ表示機能と、所定の深度区間毎に前記固化材添加量と固化材添加量設定値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力する機能と、所定の深度区間毎に前記攪拌混合回数と攪拌混合回数基準値とを比較して判定を行い、満足しない場合にはその深度区間の再施工を促す警報を出力する機能と、攪拌ヘッドに設けられた共回り防止翼の攪拌軸に対する相対回転を検出するセンサーによる検出値を用い共回り防止翼が静止状態から回転を始めるとその間の再施工を促す警報を出力する機能とを有することを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項９に記載の管理装置において、演算処理装置は、セメントミルクプラントから地盤中へ吐出されるセメントミルクの吐出量と、攪拌ヘッドの深度，速度と、別途測定した水，固化材比および固化材比重等を用いて固化材添加量を求める機能を有することを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項９または請求項１０に記載の管理装置において、演算処理装置は、攪拌ヘッドの深度，速度と、攪拌軸の回転数と、攪拌ヘッドの羽根枚数を用いて攪拌混合回数を求める機能を有することを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項９、請求項１０、または請求項１１に記載の管理装置において、演算処理装置は、攪拌ヘッドによる単位長さ当たりの掘進攪拌抵抗値を常時監視し、この掘進攪拌抵抗値をデータ表示器に表示し、この掘進攪拌抵抗値が設定値に達したとき攪拌ヘッドが所定の支持層に到達したと判定する機能を有することを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項１２に記載の管理装置において、演算処理装置は、駆動部のモータの電流値またはトルクと、攪拌ヘッドの掘進速度を用いて掘進攪拌抵抗値を求める機能を有することを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、または請求項１３に記載の管理装置において、演算処理装置は、得られた固化材添加量、あるいは攪拌ヘッドの昇降速度に基づいて、セメントミルク吐出ポンプを自動制御し、固化材添加量を固化材添加量設定値に一致させる機能を有することを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、または請求項１３に記載の管理装置において、施工機本体のオペレータ室に、得られた固化材添加量、あるいは攪拌ヘッドの昇降速度に基づいて、セメントミルク吐出ポンプを手動調整し、固化材添加量を固化材添加量設定値に一致させる遠隔操作盤を備えていることを特徴とする地盤改良機の管理装置。
請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、または請求項１５に記載の管理装置において、施工機本体のオペレータ室に、所定の深度区間毎の固化材添加量，攪拌混合回数，掘進攪拌抵抗値等を表示するデータ表示器を備えていることを特徴とする地盤改良機の管理装置。