JP6355799B2 - 地盤改良管理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、地中固結体の造成径が所定値以上であるか否かを判断する地盤改良管理技術に関する。

地中固結体の造成径を測定する技術は、多岐にわたって存在する。
例えば、複数の管体により地中に複数の温度センサを配置して、当該温度センサにより固化材（例えば、セメントミルク）の水和反応における反応熱を検知して、固化材の到達径を計測する技術（例えば、特許文献１参照）が本出願人によって提案されている。
この技術は有用であるが、温度センサが温度上昇を検知している場合でも、実際には固化材が温度センサの位置まで到達していない場合が存在するという問題を有している。
また、複数の温度センサ設置箇所毎に削孔が必要となり、削孔のためのコストを考慮しなければならないという問題も有している。

特開平７−１８０１３６号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、地中固結体の造成径が所定値以上であるか否かを精度良く判断することが出来る地盤改良管理方法及び装置の提供を目的としている。

本発明の地盤改良管理方法は、地中に固結材を噴射して改良体を造成するのに用いられる地盤改良管理方法において、
造成されるべき地中固結体の中心から半径方向外方へ離隔した位置に温度測定装置（例えば、Ｋ熱電対１Ｋ）を配置する工程（Ｓ２）と、
地中固結体を造成する工程（Ｓ３）と、
温度測定装置により地中温度を計測する地中温度計測工程（Ｓ４）と、
地中温度計測工程（Ｓ４）の計測結果に基づいて噴射完了直後からの温度変化が安定した温度上昇勾配を演算する温度上昇勾配演算工程（Ｓ６）と、
温度上昇勾配演算工程（Ｓ６）で求めた温度上昇勾配と施工現場の土質毎に異なるしきい値を比較する工程（Ｓ７）と、
前記温度上昇勾配がしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する工程（Ｓ８）を有している。

本発明において、温度測定装置（１Ｋ）は造成されるべき地中固結体の半径方向中心から半径方向外方へ計画径の８０％〜１２０％だけ離隔している範囲内に配置されているのが好ましい。
また、温度計測装置（１Ｋ）は管体（測定管）に設けられているのが好ましい。
さらに、温度計測装置（１Ｋ）を設けた管体（測定管）を複数本配置する場合には、造成されるべき地中固結体の同一半径上には配置しないことが好ましい。
これに加えて、本発明において、温度上昇勾配演算工程（Ｓ６）は、温度上昇勾配が安定した後に行なわれることが好ましい。

本発明において、地中固結体を造成する以前の地中温度を計測する工程（Ｓ３３）と、
地中固結体を造成した後、最も高くなった地中温度（ピーク温度）と地中固結体を造成する以前の地中温度の温度差を演算する温度差演算工程（Ｓ３９）と、
前記温度上昇勾配が温度上昇勾配のしきい値以上であり、且つ、温度差演算工程（Ｓ３９）で演算された温度差が温度差のしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する工程（Ｓ４１）を有しているのが好ましい。

また本発明において、温度勾配のしきい値は、施工現場の土を予め採取し、採取した土と水と固化材（セメント）を混合して温度勾配を求め、当該温度勾配に基づいて決定されるのが好ましい。
あるいは、複数種類の土を水と固化材（セメント）を混合して温度勾配を求め、施工現場の土の種類を特定し、特定された土の種類と求められた温度勾配に基づいて温度勾配のしきい値を決定するのが好ましい。

本発明における地盤改良管理装置は、
地中に固結材を噴射して改良体を造成する際に用いられる地盤改良管理装置において、
造成されるべき地中固結体の中心から半径方向外方へ離隔した位置に配置されて地中温度を計測する温度計測装置（例えば、Ｋ熱電対１Ｋ）と、制御装置（１０）を備え、当該制御装置（１０）は、
温度計測装置（１Ｋ）により計測された地中温度に基づいて噴射完了直後からの温度変化が安定した温度上昇勾配を演算する機能と、
演算された温度上昇勾配と施工現場の土質毎に異なるしきい値を比較する機能と、
前記温度上昇勾配が前記しきい値以上であれば造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する機能を有していることを特徴としている。

本発明の地盤改良管理装置（１００）において、前記制御装置（１０Ａ）は、
地中固結体を造成する以前の地中温度と、地中固結体を造成した後に最も高くなった地中温度（ピーク温度）の温度差を決定する機能と、
前記温度上昇勾配が温度上昇勾配のしきい値以上で、且つ、前記温度差が温度差のしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置（１）を配置した箇所まで到達していると判断する機能を有しているのが好ましい。

造成された地中固結体の造成径は計画径以上であれば、計画径の範囲には十分な量の固化材が供給され、水和反応による発熱量が大きくなり、温度上昇勾配も大きくなる。
上述する構成を具備する本発明によれば、温度上昇勾配演算工程（Ｓ６）で求めた温度上昇勾配がしきい値以上（閾値）であれば、造成された地中固結体の造成径は温度計測装置（１Ｋ）を配置した箇所まで到達していると判断し、温度上昇勾配がしきい値よりも小さければ、造成された地中固結体の造成径は温度計測装置（１Ｋ）を配置した箇所まで到達していないと判断する。

ここで、単に地中温度のみを計測して造成された地中固結体の造成径は計画径以上であるか否かを判断したのでは、造成径が計画径未満であっても、固化材（セメント）の添加量が多く発熱量が大きければ、造成された地中固結体の造成径は温度計測装置（１Ｋ）を配置した箇所まで到達していなくても、（温度計測装置1Ｋを配置した箇所まで）到達していると誤判断する可能性がある。
或いは、固化材（セメント）の添加量が少なく発熱量が小さければ、造成径が温度計測装置（１Ｋ）を配置した箇所まで到達していても、到達していないと誤判断する可能性がある。

ここで、セメントを添加した場合にはセメント水和反応により発熱するが、温度上昇勾配はセメント添加量よりも土質による影響が大きい。そのため、温度上昇勾配により判断すれば、セメント添加量の多寡により誤判定をすることなく、造成された地中固結体の造成径は温度計測装置を配置した箇所まで到達しているか否かを正確に判断することが出来る。
本発明で温度上昇のしきい値を決定するに際しては、施工現場の土の性質を考慮して行なう。そのため本発明では、施工現場の土質を考慮した判断が常に行なわれる。

ここで、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していれば、温度計測装置（１Ｋ）を配置した箇所には十分な量の固化材が供給され、水和反応による発熱量が大きくなる。そのため、地中固結体を造成する以前の地中温度と、地中固結体を造成した後における温度差が大きくなる。
本発明において、温度上昇勾配を（温度上昇勾配の）しきい値と判断することに加えて、地中固結体を造成する以前の地中温度と、地中固結体を造成した後に最も高くなった地中温度（ピーク温度）の温度差を、当該温度差のしきい値と比較することにより、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置（１Ｋ）を配置した箇所まで到達しているか否かが、より正確に判断される。

第１実施形態における施工の概要を示すブロック図である。 図３のステップＳ２（測定管の設置）を説明する平面図である。 本発明の第１実施形態における制御を示すフローチャートである。 施工現場の土の温度上昇を計測して温度勾配を決定し、温度勾配のしきい値を決定する第１の手順のフローチャートである。 予め種々の土の温度勾配を決定し、施工現場の土の種類から該当する温度勾配を決定し、温度勾配のしきい値を決定する第２の手順のフローチャートである。 第１実施形態の１実施例の概要を示す平面図である。 図６の実施例の計測結果を示す地中温度特性図である。 図６、図７の実施例の結果を表として示す図である。 地中温度上昇特性の例を示す特性図である。 第１実施形態における制御手段の構成を説明するブロック図である。 本発明の第２実施形態における制御を示すフローチャートである。 第２実施形態における制御手段の構成を説明するブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図１０を参照して第１実施形態を説明する。
図１において、地中固結体の直径をＤ（半径はＤ／２）とすれば、地中固結体を造成する施工領域の地盤Ｇにおける改良用ボーリング孔（図示では明示していない）の中心軸Ｌｃから（Ｄ/２）±（０．１〜０．２Ｄ）の地点に、測定管用ボーリング孔Ｈｂを複数個所削孔する。
なお、図示の実施形態において、測定管と、測定管の内部に装備された熱電対（いわゆるＫ熱電対）を同じ符号１Ｋで示してある。

複数の測定管用ボーリング孔Ｈｂは、地中固結体（改良体）の中心点Ｏと当該複数のボーリング孔Ｈｂが同一直線上（地中固結体の同一半径上）には位置しないように配置されている。換言すれば、複数の測定管用ボーリング孔Ｈｂは、図２のＨｂｃ、Ｈｂｄのように同一直線上（地中固結体の同一半径上）に配置されない。図２の測定管用ボーリング孔Ｈｂａ、Ｈｂｂのように、同一直線上（地中固結体の同一半径上）とはならない位置に配置されている。
これは、同一の直線上（地中固結体の同一半径上）に測定管１を配置した場合、中心点に近い側の測定管１Ｋｄによって固化材（例えば、セメント、セメントミルク）噴流が遮られてしまい、その外側の測定管１Ｋｃの計測結果の精度が低くなるからである。

図１において、測定管１Ｋは長手方向（図１では上下方向）に３箇所に開口部１ｏが形成されている。異なる深度における地中温度を計測出来る様にするためである。
測定管１Ｋの内部には温度センサであるＫ熱電対が挿入されており、当該Ｋ熱電対はラインＬｈによって地上の制御装置１０に接続されている。

測定管用ボーリング孔Ｈｂ内に測定管１Ｋを配置した際に、前記３箇所の開口１ｏが仕切られるように、パッカ２が配置されている。パッカ２は、膨張時において、測定管用ボーリング孔Ｈｂと測定管１Ｋの外周とで形成される環状の空間を充填して、固化材（あるいは固化材と水と現地土の混合物）を上下方向についてシールしている。
パッカ２を設けているので、測定管用ボーリング孔Ｈｂの底部Ｈｂｂと下段のパッカ２の間の領域に最下段の開口１ｏが位置し、下段のパッカ２と中段のパッカ２の間の領域に中間の開口１ｏが位置し、上段のパッカ２と中段のパッカ２の間の領域に上段の開口が位置している。

図３は、第１実施形態において、施工領域が改良されたか否かを判断する制御を示している。
以下、図３のフローチャートに基づいて、施工領域が改良されたか否かを判断する制御について説明する。

図３において、ステップＳ１では、予め作成された柱状図等を用いて、施工現場の土質を決定する。
そしてステップＳ２に進み、改良体（地中固結体）の半径方向中心軸（改良体造成の際に切削されるボーリング孔の中心軸）から半径方向について、計画改良径の±１０〜２０％程度離隔した複数の箇所に測定管用ボーリング孔Ｈｂを切削し、測定管用ボーリング孔Ｈｂ内に測定管１Ｋを配置する。
次のステップＳ３では、公知の工法によって地中に固化材を噴射して改良体を造成する。そしてステップＳ４に進み、ステップＳ２において配置された測定管１ＫのＫ熱電対によって、測定管１Ｋの開口ｏにおける深度の地中温度を測定し、その測定値を記録する。

ステップＳ５では、Ｋ熱電対で計測された温度が上昇したか否かを判断する。Ｋ熱電対で計測された温度が上昇しなければ（ステップＳ５がＮＯ）、ステップＳ９まで進み、「造成は未完了」と判断する。
Ｋ熱電対で計測された温度が上昇したならば（ステップＳ５がＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、Ｋ熱電対で計測された温度の変化（例えば、温度上昇勾配）が安定するまで、Ｋ熱電対で計測された温度を測定し、記録する。そして、Ｋ熱電対で計測された温度変化（例えば、温度上昇勾配）が安定した後、その後の（温度変化が安定した後の）温度上昇勾配を演算する。

例えば、噴流（モニタから噴射された固化材の流れ）到達後の温度変化は、造成による噴射材（例えば、セメント）の水和反応によるものであるが、水和反応熱の発熱量は、使用する固化材の種類や添加量によって異なる。
発明者の実験によれば、２４時間までの温度上昇勾配については、セメントの添加量よりも土質の違いによるところが大きい。例えば、砂地盤での測定値よりも、粘性土地盤の方が温度の上昇が早くなる（図９参照）。したがって、土質により温度上昇勾配が異なるため、予め土質を調べておくことで、温度上昇勾配から水和反応が十分に進行しているか否かが判断でき、造成の可否判断が可能となる。

ステップＳ７では、温度上昇勾配がしきい値（閾値）以上であるか否かを判断する。
温度上昇勾配がしきい値以上であれば（ステップＳ７がＹＥＳ）、固化材が測定管１Ｋまで到達しており、測定管１Ｋにおいては固化材の水和反応が十分に進行していると判断して、「造成完了」と判断する（ステップＳ８）。
一方、温度上昇勾配がしきい値未満であれば（ステップＳ７がＮＯ）ステップＳ９に進み、固化材が測定管１Ｋまで到達しておらず、測定管１Ｋにおいては固化材の水和反応が十分に進行していないと判断して、「造成は未完了」と判断する（ステップＳ９）。
例えば、図２で示す半径方向内方の測定管用ボーリング孔Ｈｂａに挿入されたＫ熱電対１Ｋａで計測した温度上昇勾配がしきい値以上であり、半径方向外方の測定管用ボーリング孔Ｈｂｂに挿入されたＫ熱電対１Ｋｂで計測した温度上昇勾配がしきい値未満であれば、噴射された固化材の改良体の中心点Ｏからの距離（半径方向到達距離）が、測定管用ボーリング孔Ｈｂａと中心点Ｏの半径方向距離以上で、測定管用ボーリング孔Ｈｂｂと中心点Ｏの半径方向距離未満であることが判明する。

上述した様に、図３のフローチャートを参照して説明した制御では、施工現場の地中温度を計測して、当該地中温度の温度上昇勾配をしきい値と比較することにより、固化材の到達距離を決定している。
次に、図４及び図５に基づいて、温度上昇勾配のしきい値を決定する制御について説明する。
図４で示す温度上昇勾配のしきい値を決定する制御においては、図４のステップＳ１１で施工現場の土を採取し、ステップＳ１２で採取した施工現場の土を固化材であるセメント及び水と混合する。そしてステップＳ１３では、施工現場の土とセメントと水の混合物の温度を計測し、当該温度の特性（温度−時間特性：温度特性）を記録する。とその計時を開始する。そしてステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、施工現場の土とセメントと水の混合物の温度特性から、当該施工現場の土の温度上昇勾配を演算する。そしてステップＳ１５では、ステップＳ１４で演算された温度上昇勾配に基づいて、施工現場の土における温度上昇勾配のしきい値を決定する。温度上昇勾配のしきい値を決定するに際しては、ステップＳ１４で演算された温度上昇勾配をそのまま適用しても良いし、施工条件その他を考慮して異なる値にしても良い。

一方、図５のフローチャートで示す温度上昇勾配のしきい値を決定する制御においては、予め種々の土の温度上昇勾配を決定し、決定された温度上昇勾配から、施工現場の土における温度上昇勾配のしきい値を決定する。
図５のステップＳ２１では、複数種類の土（例えば、砂質土と粘土）を選択し、各々の種類の土とセメントと水を混合する。ステップＳ２２では、それぞれの土とセメントと水の混合物の温度を計測し、各々の温度特性を記録する。
ステップＳ２３では、記録された温度特性から、ステップＳ２１で選択された複数種類の土（例えば、砂質土と粘土）の各々における温度上昇勾配を演算する。そしてステップＳ２４では、施工現場の土がステップＳ２１で選択された複数種類の土の何れに該当するかを決定し、該当する種類の土についてステップＳ２３で求めた温度上昇勾配に基づいて温度上昇勾配のしきい値を決定する（ステップＳ２５）。温度上昇勾配のしきい値を決定するに際しては、ステップＳ２３で演算された温度上昇勾配をそのまま適用しても良いし、施工条件その他を考慮して異なる値にしても良い。

次に、図６〜図９を参照して、第１実施形態の施工例を説明する。
図６は、施工例における熱電対の配置を示しており、大きな円で示した改良範囲ＲＦに対して、２箇所（Ａ箇所、Ｂ箇所）のＫ熱電対を配置している。
図７は、施工例において、上記Ａ箇所、Ｂ箇所に設けた熱電対の計測結果を示している。図７において、Ａ箇所、Ｂ箇所の何れにおいても、噴射完了までは地中温度は顕著に上昇している。しかし、噴射完了後であっても、改良範囲ＲＦ内であるＡ箇所では、地中温度は上昇し続けている。それに対して、改良範囲ＲＦよりも半径方向外方に位置している（改良範囲ＲＦ外にある）Ｂ箇所では、噴射完了直後から温度上昇は僅かである。

図８は図７で示すＡ、Ｂ両箇所における温度特性を表の形態で示しており、噴射完了時の温度と、５時間経過後の温度と、双方の評価（改良体が造成されているか否か）を行っている。
図８によれば、Ａ箇所における噴射完了時の地中温度は３０℃で、５時間後の値は３９℃、したがって、１時間当たりの温度上昇率は１．８℃／ｈとなっている。一方、Ｂ箇所における噴射完了時の地中温度は３０℃で、５時間後の値は２８℃、したがって、１時間当たりの温度上昇率は−０．４℃／ｈとなっている。
図６〜図８の施工例では、粘性地盤の施工現場が対象であり、図９を参照して述べるように、温度上昇勾配のしきい値は１．０℃／ｈに設定されている。
その結果、Ａ箇所においては固化材が到達しており、改良体は造成されている（完成している）と判断される。一方、Ｂ箇所においては固化材は到達しておらず、改良体は造成されていない（未完成）と判断される。

図９は、発明者の実験結果を示しており、砂質土と粘土の温度上昇を時間の経過に従ってプロットした温度特性図である。
図９において、上方の実線が粘性土地盤の温度上昇勾配ΔＴ／Δｔを示し、下方の破線が砂地盤の温度上昇勾配ΔＴ／Δｔを示している。
図６〜図８の施工例における粘性地盤の温度上昇勾配のしきい値は１．０℃／ｈは、図９の温度特性図から決定されている。
なお図９では、粘性土地盤の温度上昇勾配（上方の実線：ΔＴ／Δｔ＝１．０℃ｈｒ程度）が、砂地盤の温度上昇勾配（下方の点線：ΔＴ／Δｔ＝０．４℃/ｈｒ程度）の約２．５倍となっている。

第１実施形態において、図３〜図５を参照して説明した制御は、作業員により行うことが出来る。しかし、図３〜図５の制御を自動化することも可能である。
図１０は図３〜図５の制御を自動化した場合における制御機構１００の一例を示している。
図１０において、制御機構１００は、制御手段であるコントロールユニット１０と、熱電対（図１０では１本のみ示すが、複数本であってもよい）１Ｋと、入力装置３と、モニタ画面４とを備えている。
コントロールユニット１０は、第１の比較ブロック１２と、温度上昇勾配演算ブロック１３と、第２の比較ブロック１４と、判定ブロック１７と、記憶装置１８と、計時装置であるタイマ１９とを備えている。

コントロールユニット１０は、熱電対１Ｋにより計測された地中温度から温度上昇勾配を演算する機能と、演算された温度上昇勾配と施工現場の土質毎に異なるしきい値を比較する機能と、前記温度上昇勾配が前記しきい値以上であれば造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する機能を有している。

第１の比較ブロック１２は、熱電対（Ｋ熱電対）１ＫとラインＬ１１２で接続され、記憶装置１８とはラインＬ８１２で接続され、タイマ１９とはラインＬ９１２で接続されている。
そして、第１の比較ブロック１２は、記憶装置１８に記憶された改良前の地中温度と、計測結果が安定した時点で熱電対１から送られた地中温度とを比較して、熱電対１で計測した地中温度が上昇しているか否かを判断する。

温度上昇勾配演算ブロック１３は、熱電対（Ｋ熱電対）１ＫとラインＬ１１３で接続され、第１の比較ブロック１２とはラインL２１３で接続され、タイマ１９とはラインＬ９１３で接続されている。
そして、温度上昇勾配演算ブロック１３は、熱電対１Ｋからの地中温度の計測結果と、熱電対１Ｋで計測された地中温度が安定してからの経過時間（タイマ１９で計時）から、温度上昇勾配を演算する。

第２の比較ブロック１４は、温度上昇勾配演算ブロック１３とラインL３１４で接続され、記憶装置１８とはラインL８１４で接続されている。
そして、第２の比較ブロック１４は、記憶装置１８から得た温度上昇勾配のしきい値と、温度上昇勾配演算ブロック１３で演算した温度上昇勾配とを比較する。

判定ブロック１７は、第１の比較ブロックとラインL２１７で接続され、第２の比較ブロック１４とはラインL４１７で接続されている。
そして、判定ブロック１７は、第１の比較ブロックの比較結果から、固化材噴射後も地中温度が上昇しない場合には「造成は未完了」と判断する。そして、固化材噴射後に地中温度が上昇した場合には、第２の比較ブロック１４で比較した結果、温度上昇勾配がしきい値以上であれば、「造成は完了した」と判断し、温度上昇勾配がしきい値未満であれば、「造成は未完了」と判断する。

入力装置３は、記憶装置１８とラインL３１８で接続し、記憶装置１８に対して温度勾配のしきい値を入力するように構成されている。また、入力装置３は、タイマ１９とラインＬ３１９で接続し、タイマ１９に対して改良開始までの時間を入力するように構成されている。
判定ブロック１７の判定結果は、ラインＬ７４経由で、モニタ４に送られる。

上述した様に、第１実施形態によれば、温度上昇勾配演算工程Ｓ６で求めた温度上昇勾配がしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径はＫ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達していると判断し、温度上昇勾配がしきい値よりも小さければ、造成された地中固結体の造成径はＫ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達していないと判断する。

ここで、単に地中温度のみを計測して造成された地中固結体の造成径は計画径以上であるか否かを判断したのでは、造成径が計画径未満であっても、固化材の添加量が多く発熱量が大きければ、造成された地中固結体の造成径はＫ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達していなくても、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達していると誤判断する可能性がある。
或いは、固化材の添加量が少なく発熱量が小さければ、造成径がＫ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達していても、到達していないと誤判断する可能性がある。

ここで、セメントを添加した場合にはセメント水和反応により発熱する際に、その温度上昇勾配はセメント添加量よりも土質による影響が大きい。そのため、温度上昇勾配により判断すれば、セメント添加量の多寡により誤判定をすることなく、造成された地中固結体の造成径がＫ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達しているか否かを正確に判断することが出来る。
ここで図示の第１実施形態では、温度上昇のしきい値を決定するに際しては、施工現場の土の性質を考慮して行なう。そのため、施工現場の土質を考慮した判断が常に行なわれる。

次に、図１１、図１２を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。図１１、図１２において、図１〜図１０の第１実施形態と同様な部材や位置には、同様な符号を付して、重複説明を省略している。
最初に図１１に基づいて、第２実施形態において、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所まで固化材が到達しているか否か（改良体の造成が完了しているか否か）の判断を行う制御について説明する。
図１１のステップＳ３１では、柱状図等から施工現場の土質を決定し、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、改良体（地中固結体）の半径方向中心軸（改良体造成の際に切削されるボーリング孔の中心軸）から半径方向について、計画改良径の±１０〜２０％程度離隔した複数の箇所に測定管用ボーリング孔Ｈｂを切削し、測定管用ボーリング孔Ｈｂ内に測定管１Ｋを配置する。
そしてステップＳ３３では、Ｋ熱電対１Ｋによって改良体造成前の地中温度を測定し、この測定値を記録する。ここで、改良体造成前の地中温度を測定する工程は、ステップＳ３３以前のどの段階で行なっても良い。例えば、ステップＳ３１に先行して、改良体造成前の地中温度を測定することも可能である。

ステップＳ３４では、公知の工法によって地中に固化材を噴射して改良体を造成する。ステップＳ３５に進み、測定管のＫ熱電対１Ｋによって固化材噴射後の地中温度を測定し、記録する。
ステップＳ３６では、Ｋ熱電対の温度が上昇したか否かを判断する。Ｋ熱電対１Ｋの温度が上昇しなければ（ステップＳ３６がＮＯ）、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所までは改良体が到達していないと判断する（ステップＳ４２）。一方、Ｋ熱電対１Ｋの温度が上昇したならば（ステップＳ３６がＹＥＳ）、ステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７では、温度上昇勾配が安定するまで温度を測定・記録し、温度上昇勾配が安定した後の温度上昇勾配を演算する。そしてステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、温度上昇勾配がしきい値（第１のしきい値）以上であるか否かを判断する。
温度上昇勾配がしきい値未満であれば（ステップＳ３８がＮＯ）、ステップＳ４２まで進み、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所までは改良体が到達しておらず、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所は造成が未完了であると判断する。
一方、温度上昇勾配がしきい値以上であれば（ステップＳ３８がＹＥＳ）、ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９では、改良前の地中温度とピーク温度（固化材噴射後、最も高温となった地中温度）の温度差を演算する。そしてステップＳ４０に進み、改良前の地中温度とピーク温度の温度差がしきい値（第２のしきい値）以上であるか否かを判断する。
改良前の地中温度とピーク温度の温度差がしきい値（第２のしきい値）以上であれば（ステップＳ４０がＹＥＳ）、ステップＳ４１に進み、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所まで改良体が到達し、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所まで造成が完了していると判断する。

一方、改良前の地中温度とピーク温度の温度差がしきい値（第２のしきい値）未満であれば（ステップＳ４０がＮＯ）、ステップＳ４２に進み、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所までは改良体が到達しておらず、Ｋ熱電対１Ｋを配置した箇所は造成が未完了であると判断する。

図１１の制御は、作業員により行うことが出来る。但し、図１１の制御を自動化することも可能である。
図１２は、図１１の制御を自動化した場合における制御機構の一例を示している。

図１２において、第２実施形態の制御機構は、全体を符号１００Ａで示している。
以下、第２実施形態の制御機構１００Ａが第１実施形態の制御機構１００（図１０参照）とは異なる部分について、主に説明する。

図１２において、第２実施形態の制御機構１００Ａのコントロールユニット１０Ａは、第１実施形態のコントロールユニット１０に対して、「第２の比較ブロック１４」と「判定ブロック１７」の間に、「ピーク温度と改良前地中温度との温度差演算ブロック１５」と、「第３の比較ブロック１６」を追加している点で異なっている。

ピーク温度と改良前地中温度との温度差演算ブロック１５は、熱電対１ＫとラインＬ１１５で接続され、第２の比較ブロック１４とはラインＬ４１５で接続され、記憶装置１８とはラインＬ８１５で接続されている。
そして、ピーク温度と改良前地中温度との温度差演算ブロック１５は、第２の比較ブロック１４で比較した結果として温度上昇勾配がしきい値以上である場合に、固化材が噴射される以前（改良前）の地中温度と、ピーク温度（固化材噴射後、最も高温となった地中温度）との温度差を演算する。

第３の比較ブロック１６は、第１の比較ブロック１２とラインＬ２１６で接続され、第２の比較ブロック１４とはラインＬ４１６で接続され、ブロック１５（ピーク温度と改良前地中温度との温度差演算ブロック）とはラインＬ５１６で接続され、記憶装置１８とはラインＬ８１６で接続されている。
第３の比較ブロック１６は、第１の比較ブロック１２で固化材噴射後に地中温度が上昇した旨の判断が行なわれ、且つ、第２の比較ブロック１４で温度上昇勾配がしきい値以上である旨の判断が為された場合に、ブロック１５（ピーク温度と改良前地中温度との温度差演算ブロック）で演算したピーク温度との温度差と、記憶装置１８に記憶されたピーク温度と改良前地中温度との温度差のしきい値を比較して、改良前の地中温度とピーク温度の温度差がしきい値以上か否かを判断する機能を有している。そして、改良前の地中温度とピーク温度の温度差がしきい値以上であれば、Ｋ熱電対１Ｋが配置された箇所まで固化材が到達しており、造成が完了していると判断する機能を有している。

第２実施形態によれば、温度上昇勾配を（温度上昇勾配の）しきい値と判断することに加えて、地中固結体を造成する以前の地中温度と、地中固結体を造成した後に最も高くなった地中温度（ピーク温度）の温度差を、当該温度差のしきい値と比較することにより、造成された地中固結体の造成径がＫ熱電対１Ｋを配置した箇所まで到達しているか否かが、より正確に判断される。
図１１、図１２の第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１〜図１０の第１実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１Ｋ・・・計測装置／測定管
３・・・入力手段
４・・・モニタ
１０・・・コントロールユニット
１２・・・第１の比較ブロック
１３・・・温度上昇勾配演算ブロック
１４・・・第２の比較ブロック
１７・・・判定ブロック
１８・・・記憶装置

Claims (5)

1. 地中に固結材を噴射して改良体を造成するのに用いられる地盤改良管理方法において、造成されるべき地中固結体の半径方向中心から半径方向外方へ離隔した位置に温度測定装置を配置する工程と、地中固結体を造成する工程と、温度測定装置により地中温度を計測する地中温度計測工程と、地中温度計測工程の計測結果に基づいて噴射完了直後からの温度変化が安定した温度上昇勾配を演算する温度上昇勾配演算工程と、温度上昇勾配演算工程で求めた温度上昇勾配と施工現場の土質毎に異なるしきい値を比較する工程と、前記温度上昇勾配がしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する工程を有していることを特徴とする地盤改良管理方法。
2. 地中固結体を造成する以前の地中温度を計測する工程と、
   地中固結体を造成した後、最も高くなった地中温度と地中固結体を造成する以前の地中温度の温度差を演算する温度差演算工程と、
   前記温度上昇勾配が温度上昇勾配のしきい値以上であり、且つ、温度差演算工程で演算された温度差が温度差のしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する工程を有している請求項１の地盤改良管理方法。
3. 温度勾配のしきい値は、施工現場の土を予め採取し、採取した土と水と固化材を混合して温度勾配を求め、当該温度勾配に基づいて決定される請求項１、２の何れか１項の地盤改良管理方法。
4. 地中に固結材を噴射して改良体を造成する際に用いられる地盤改良管理装置において、造成されるべき地中固結体の半径方向中心から半径方向外方へ離隔した位置に配置されて地中温度を計測する温度計測装置と、制御装置を備え、当該制御装置は、温度計測装置により計測された地中温度に基づいて噴射完了直後からの温度変化が安定した温度上昇勾配を演算する機能と、演算された温度上昇勾配と施工現場の土質毎に異なるしきい値を比較する機能と、前記温度上昇勾配が前記しきい値以上であれば造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する機能を有していることを特徴とする地盤改良管理装置。
5. 前記制御装置は、
   地中固結体を造成する以前の地中温度と、地中固結体を造成した後に最も高くなった地中温度の温度差を決定する機能と、
   前記温度上昇勾配が温度上昇勾配のしきい値以上で、且つ、前記温度差が温度差のしきい値以上であれば、造成された地中固結体の造成径が温度計測装置を配置した箇所まで到達していると判断する機能を有している請求項４の地盤改良管理装置。
   

Images