JP7310085B2 - 地盤改良体の判定管及び地盤改良体の判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤改良体の判定管及び地盤改良体の判定方法に関する。

特許文献１には、薬液注入工法における地盤改良範囲の測定方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、薬液注入地点の近傍に温度センサーを埋設し、薬液の化学反応によって生じる地盤温度の変化を検出し、これにより地盤改良範囲を測定している。

特許文献２には、コンクリートの健全度評価方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、コンクリート中に存在する硫酸イオンの有無を試薬の呈色反応を利用して測定することにより劣化深さを判断している。

特許文献３には、高圧噴射撹拌工法における地盤の切削状態モニタリング装置に関する技術が開示されている。この先行技術では、地盤中に挿入された注入管の噴射ノズルから高圧噴射される固化材によって、注入管周囲の地盤中に挿入された建込み管の発する振動を検知器によってモニタリングすることにより地盤の切削状態を確認している。

特許文献４には、地盤に貫入させた噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の品質管理方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、地盤改良体の造成中に、地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を光ファイバー測定器により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで地盤改良体の径に代表される形状を確認している。

特公平０４－０２９８１１号公報 特許３４８２０４４公報 特許５５４２５９３公報 特開２０１１－２２６２５０号公報

地盤改良体の造成範囲の確認には、地盤改良体が固結した後にコアボーリングを行ってサンプルを採取して判定する方法を用いることがある。しかし、この方法では、地盤改良体が固結した後でないと判定できないので、施工から判定までに数日程度必要であり、施工から判定までに時間がかかる。

一方、先行技術のように、振動、温度及びひずみ等を計測する方法は、早期に判定することが可能であるが、間接的に地盤改良体の造成範囲を判定するため、十分な判定精度が得られない虞がある。

本発明は、上記事実を鑑み、地盤改良体の造成範囲の判定精度を向上させることが目的である。

第一態様は、地盤改良体が造成される地盤に挿入され、周壁に開口部が一つ又は長さ方向に並んで複数形成された管状部材と、前記管状部材内に設けられ、前記地盤に貫入したロッドから噴射された切削流体が前記開口部を通って当たると切削される機能及び発色する機能の少なくとも一方の機能を有する判定部と、を備えた地盤改良体の判定管である。

第一態様の地盤改良体の判定管は、地盤改良体が造成される地盤に挿入される。そして、地盤に貫入したロッドから噴射された切削流体が、地盤に挿入された判定管の開口部に届いている場合は、切削流体が判定部に当たり、判定部が切削される又は発色する。或いは、地盤に貫入したロッドから噴射された切削流体が、地盤に挿入された判定管の開口部に届いていない場合は、切削流体が判定部に当たらないので、判定部が切削されない又は発色しない。

よって、判定管の開口部の判定部の切削状況又は発色状況を判定することで、地盤に挿入した判定管の開口部の深度において、ロッドから噴射された切削流体が、判定管を挿入した位置まで届いているか否かを判定できる。したがって、地盤改良体の造成範囲を間接的に判定する場合と比較し、地盤改良体の造成範囲の判定精度が向上する。

第二態様は、地盤に貫入したロッドを上下方向に移動させ且つ回転させながら切削流体を横方向に噴射して前記地盤を切削し、前記切削流体によって地盤改良体を造成する又は切削後に硬化材を充填して地盤改良体を造成する造成工程と、前記切削流体を噴出する前に、請求項１に記載の地盤改良体の判定管を、貫入された前記ロッドの方向又は前記ロッドが貫入される方向に開口部を向けて前記地盤に挿入する、或いは、前記地盤に挿入後に前記開口部を貫入された前記ロッドの方向又は前記ロッドが貫入される方向に向ける挿入工程と、前記地盤改良体の造成中又は造成後に前記判定管を前記地盤から引き抜き、前記開口部における前記判定部の切削状況及び発色状況の少なくとも一方を判定する判定工程と、を備えた地盤改良体の判定方法である。

第二態様の地盤改良体の判定方法は、地盤に貫入したロッドを上下方向に移動させ且つ回転させながら切削流体を横方向に噴射して地盤を切削する前に、貫入されたロッドの方向又はロッドが貫入される方向に開口部を向けて判定管を地盤に挿入する、或いは、地盤に挿入後に、貫入されたロッドの方向又はロッドが貫入される方向に開口部を向ける。

挿入した判定管は、地盤改良体の造成中又は造成後に地盤から引き抜き、開口部における判定部の切削状況及び発色状況の少なくとも一方を判定する。

これにより、地盤に挿入した判定管の開口部の深度において、ロッドから噴射された切削流体が、判定管を挿入した位置まで届いているか否かを判定できる。したがって、地盤改良体の造成範囲を間接的に判定する場合と比較し、地盤改良体の造成範囲の判定精度が向上する。

本発明によれば、地盤改良体の造成範囲の判定精度を向上させることができる。

本実施形態の判定管を地盤に挿入して地盤改良体を造成している状態を説明する説明図である。 （Ａ）は本実施形態の判定管の外管部の軸方向と直交する方向から見た側面図であり、（Ｂ）は内管部の側面図である。 図２（Ａ）の外管部内に図２（Ｂ）の内管部を挿入した判定管の側面図である。 （Ａ）は露出状態の判定管の軸方向と直交する方向の断面図であり、（Ｂ）は非露出状態の断面図である。 （Ａ）は判定管の内管部を構成する筒部材の軸方向から見た平面図であり、（Ｂ）は側面図である。 判定管の挿入箇所を説明するための平面図である。 （Ａ）は判定部の露出部が切削されてない状態且つ発色していない状態を説明する正面視の説明図であり、（Ｂ）は判定部の露出部が部分的に切削され且つ発色している状態を説明する正面視の説明図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の地盤改良体の判定管及び地盤改良体の判定方法について説明する。

［構成］
先ず、本実施形態の地盤改良体の判定管の構成について説明する。

図１、図２、図３及び図４等に示すように、判定管１００は、外管部１１０と、この外管部１１０内に挿入された内管部１２０（図１及び図３を参照）と、内管部１２０内に設けられた判定部１５０（図５も参照）と、を有している。

図２（Ａ）に示すように、外管部１１０は、複数の外筒部材１１１が上下方向に接続されて構成されている。各外筒部材１１１は、上下が開口する鋼管で構成されている。但し、最下段の外筒部材１１１は、底部１１２を有する鋼管で構成されている。また、周壁１１４には、上下方向に長い長方形の外側開口部１１６が形成されている（図４も参照）。

図２（Ｂ）に示すように、内管部１２０は、複数の内筒部材１３０が上下方向に接続されて構成されている。図２（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、各内筒部材１３０は、底部１３２を有する鋼管で構成されている。図２（Ｂ）及び図５に示すように周壁１３４に上下方向に長い長方形の内側開口部１３６が形成されている。判定部１５０は、内側開口部１３６から露出している。なお、判定部１５０における内側開口部１３６から露出した部分を露出部１５２とする。

なお、本実施形態では、外筒部材１１１と内筒部材１３０との上下長さは同じであり、外側開口部１１６と内側開口部１３６との上下位置は一致する。また、外筒部材１１１同士は、螺合によって接続されている。つまり、外筒部材１１１における上端部又は下端部の一方の外周には雄ねじが形成され、上端部又は下端部の他方の内周には雌ねじが形成されている。一方、内筒部材１３０同士は、ピン（例えば、平行ピン及びテーパーピン等）によって接続されており、回転させた際に内筒部材１３０同士の接合が外れないようになっている。

図４等に示すように、各内筒部材１３０内には、充填材Ｊが充填され、充填材Ｊが固化することで、前述の判定部１５０が設けられている。なお、本実施形態における充填材Ｊは、フェノールフタレイン溶液等のアルカリ性に反応して発色する試薬と、石膏等の固化材と、を混ぜたものを用いている。

図３及び図４に示すように、判定管１００の外管部１１０内に内管部１２０が挿入されている。また、内管部１２０を回転させることで、図４（Ａ）に示す内管部１２０の内筒部材１３０の内側開口部１３６が外管部１１０の外側開口部１１６に重なり判定部１５０の露出部１５２が露出した露出状態と、図４（Ｂ）に示す内側開口部１３６が周壁１１４に重なり判定部１５０の露出部１５２が露出していない非露出状態と、に変更可能となっている。

なお、各図では、外管部１１０の周壁１１４と内管部１２０の周壁１３４とは、隙間をあけて図示しているが、これは判り易くするためであり、実際には接触又は近接している。

［判定方法］
次に、判定管１００を用いた地盤改良体５０の判定方法の一例について説明する。

ここで、図１に示すように、本実施形態における地盤改良体５０は、地盤Ｇと高圧噴射された切削流体の一例としてのセメントミルク等の硬化材Ｋとを攪拌混合する高圧噴射攪拌工法によって造成される。また、地盤改良体５０を造成する地盤改良装置１０は、装置本体１２とロッド２０とを有している。そして、地盤Ｇに貫入したロッド２０を上下方向に移動させ且つ軸回りに回転させながら、ロッド先端部２２からセメントミルク等の硬化材Ｋを横方向に噴射して地盤改良体５０を造成する。

先ず、地盤改良体５０の造成前に、判定管１００を地盤Ｇに挿入する。挿入する位置は、造成する地盤改良体５０の外縁部５２及びその近傍に挿入する。

本実施形態では、図６に示すように、地盤改良体５０の直径の設計値をｒとした場合、直径が１．０×ｒの円Ｓ１上、直径が０．８×ｒの円Ｓ２上及び直径が１．２×ｒの円Ｓ３上の三箇所に挿入する。なお、円Ｓ１上、円Ｓ２上及び円Ｓ３上の三箇所に挿入する三本の判定管１００は、円中心、すなわちロッド２０を通る同一直線状に位置しないようにする。

但し、図６の判定管１００の挿入箇所は、一例であって、これに限定されるものではない。また、図１では、判定管１００は一本のみ図示しているが、実際には図６で説明したように三箇所に挿入する。

判定管１００を地盤Ｇに挿入する挿入方法は、どのような方法でもよいが、本実施形態では、次のように行っている。

まず、判定管１００を挿入する位置に判定管１００よりも大きい挿入穴をあけて、判定管１００を挿入穴に挿入する。なお、判定管１００を容易に挿入穴に挿入するために、挿入穴の内面と判定管１００の外面との間に隙間が設けられている。挿入時に判定管１００は、図４（Ａ）に示す内管部１２０の内筒部材１３０の内側開口部１３６と外管部１１０の外側開口部１１６とが重なり判定部１５０の露出部１５２が露出した露出状態とする。また、判定管１００の内側開口部１３６及び外側開口部１１６を地盤改良装置１０のロッド２０を貫入する方向に向けて挿入する。判定管１００を挿入後に、前述した挿入穴の内面と判定管１００の外面との隙間を砂等で埋める。

なお、判定管１００を図４（Ａ）に示す露出状態で挿入穴に挿入するのではなく、判定管１００を図４（Ｂ）に示す非露出状態で挿入穴に挿入してもよい。この場合、判定管１００の挿入時は、外側開口部１１６のみをロッド２０の方向に向け、挿入後に内管部１２０を回転して露出状態にする。

このようにして判定管１００を地盤Ｇに挿入した後に、地盤Ｇに地盤改良装置１０のロッド２０を貫入する。そして、地盤Ｇに貫入したロッド２０を上下方向に移動させ且つ回転させながら、ロッド先端部２２から硬化材Ｋを横方向に噴射して地盤改良体５０を造成する。

本実施形態では、地盤改良体５０の造成直後に判定管１００を引き抜く。なお、判定管１００を引く抜く前に、内管部１２０を回転させて、内側開口部１３６が周壁１１４に隠れ判定部１５０の露出部１５２が露出していない非露出状態とする。また、引き抜き後の挿入穴には、セメントミルク等を充填して埋める。

引き抜いた判定管１００から内管部１２０を取り出し、内側開口部１３６から露出する判定部１５０の露出部１５２の切削状況及び発色状況を確認して判定を行う。

ここで、充填材Ｊが固化した判定部１５０の強度は、地盤Ｇの強度よりも高いが、ロッド２０のロッド先端部２２から高圧噴射されたセメントミルク等の硬化材Ｋが当たると切削される強度に設定されている。なお、本実施形態のように、内側開口部１３６が複数ある場合には、充填剤Ｊの強度及び性状等を、内側開口部１３の深度の地山強度及び性状等に応じて適宜変更してもよい。別の観点から説明すると、内筒部材１３０毎に充填剤Ｊの強度及び性状等を、その深度の地山強度及び性状等に応じて適宜変更してもよい。また、充填材Ｊに混ぜられた試薬は、アルカリ性である硬化材Ｋが当たると、赤色に発色するように設定されている。

したがって、ロッド２０のロッド先端部２２から噴射された硬化材Ｋが、判定管１００に届いている場合は、硬化材Ｋが外側開口部１１６及び内側開口部１３６から判定部１５０の露出部１５２に当たり、判定部１５０の露出部１５２が切削され且つ発色する。

ロッド２０のロッド先端部２２から噴射された硬化材Ｋが、判定管１００に届いていない場合は、硬化材Ｋが判定部１５０の露出部１５２に当たらないので、判定部１５０の露出部１５２が切削されないし、発色もしない。

よって、地盤Ｇに挿入した判定管１００の各内側開口部１３６の深度において、ロッド先端部２２から噴射された硬化材Ｋが、判定管１００を挿入した位置まで届いているか否かを判定できる。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

前述したように、地盤Ｇに貫入したロッド２０を上下方向に移動させ且つ回転させながらロッド先端部２２から硬化材Ｋを横方向に噴射して地盤改良体５０を造成する前に、ロッド２０が貫入される方向に外側開口部１１６及び内側開口部１３６を向けて判定管１００を地盤Ｇに挿入する。挿入した判定管１００は、地盤改良体５０の造成中に地盤Ｇから引き抜き、内側開口部１３６から露出している判定部１５０の露出部１５２の切削状況及び発色状況を判定する。これにより、地盤Ｇに挿入した判定管１００の各内側開口部１３６の深度において、ロッド先端部２２から噴射された硬化材Ｋが、判定管１００を挿入した位置まで届いているか否かを判定できる。

ここで、図７（Ａ）は判定管１００を挿入前及び判定管１００に硬化材Ｋが届いていない場合の判定部１５０の露出部１５２の例である。つまり、判定部１５０の露出部１５２が切削されておらず且つ発色していない状態である。

図７（Ｂ）は判定管１００の内側開口部１３６の深度において、硬化材Ｋが届いている部位Ｔ１、Ｔ２と、届いていない部位Ｔ３と、がある場合の判定部１５０の露出部１５２の例である。なお、赤色に発色した状態は、ドットで表現している。

このように、地盤改良体５０の造成直後に判定管１００を引き抜き、直ぐに目視によって判定部１５０の露出部１５２の切削状況及び発色状況を確認して判定できる。よって、地盤改良体５０の造成直後に地盤改良体５０が造成された範囲の判定が可能であり、工期短縮及びコスト削減することができる。

また、判定部１５０の露出部１５２の切削状況及び発色状況を目視にて直接確認して判定することで、高圧噴射された硬化材Ｋの到達の有無を容易に且つ明確に判定することができるので、判定精度が向上する。

また、判定管１００の内管部１２０は、複数の縦長の内側開口部１３６が上下方向にて並んで設けられている。よって、地盤改良体５０の外縁部５２を深度方向に連続して判定できる。つまり、判定管１００の挿入位置における硬化材Ｋの到達の有無が深度方向に連続して判定できる。

また、本実施形態では、ロッド２０の貫入位置からの距離が異なる複数箇所に判定管１００を挿入しているので、地盤改良体５０の外縁部５２の造成範囲がより正確に確認できる。なお、判定管１００を図６の円Ｓ１上、円Ｓ２上及び円Ｓ３上の複数個所に挿入し、地盤改良体５０の外縁部５２の範囲を詳細に判定してもよい。

また、判定管１００を引く抜く前に、内管部１２０を回転させて、判定部１５０の露出部１５２が露出していない非露出状態としている。よって、判定管１００の引き抜き時に、判定部１５０の露出部１５２が挿入穴の内壁と擦れて破損し、判定が困難又は判定ができなくなることが防止される。

また、内管部１２０は、底部１３２を有する複数の内筒部材１３０を上下に接続して構成されている。したがって、硬化材Ｋの噴射による切削で判定部１５０の露出部１５２が破断又は破壊しても、上方の判定部１５０の落下等が防止されるので、破断又は破壊された内筒部材１３０以外には影響を及ぼさない。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、固化して判定部１５０となる充填材Ｊは、フェノールフタレイン溶液等のアルカリ性に反応して発色する試薬と石膏材とを混ぜたものを用いているが、これに限定されない。判定部１５０は、高圧噴射されたセメントミルク等の硬化材Ｋが当たると切削される強度であればよい。また、充填材Ｊに混ぜられた試薬は、硬化材Ｋが当たると変色する性質を有していればよい。また、判定部１５０は、硬化材Ｋが当たると切削される機能及び発色する機能の少なくとも一方を有していればよい。

また、例えば、上記実施形態では、判定管１００の内管部１２０の各内筒部材１３０の周壁１３４には、上下方向に長い長方形の内側開口部１３６が一ヶ所形成されているが、これに限定されない。例えば、内側開口部１３６は、上下方向に複数並んで形成されていてもよい。また、内側開口部１３６の形状は、長方形でなくでもよい。例えば、内側開口部１３６の形状は、正方形、菱形及び円形等でもよい。

また、例えば、上記実施形態では、判定管１００の内管部１２０は、複数の内筒部材１３０が上下方向に接続されて構成されているが、これに限定されない。内管部１２０は一つの鋼管で構成されてもよい。また、この場合、内側開口部１３６が複数上下に並んで構成されていてもよいし、上端部から下端部に至るスリット状の内側開口部１３６が一つ形成されていてもよい。更に、正方形、菱形及び円形等の形状の内側開口部１３６が一ヶ所形成されていてもよい。同様に、判定管１００の外管部１１０は、複数の外筒部材１１１が上下方向に接続されて構成されているが、これに限定されない。外管部１１０は一つの鋼管で構成されてもよい。外側開口部１１６の形成も内側開口部１３６と同様である。

また、例えば、上記実施形態では、判定管１００は、外管部１１０内に内管部１２０が挿入された構成であったが、これに限定されない。判定管１００は、内管部１２０のみで構成されていてもよい。

また、内側開口部１３６は、硬化材Ｋが通過可能な部材、例えば網状部材で蓋をされていてもよい。このように網状部材で蓋をするとで、例えば、仮に判定部１５０が切断又は破壊されても、切断片及び破壊片等の内側開口部１３６からの脱落が防止される。

また、地盤Ｇに貫入したロッド２０の回転は、一方向の連続回転に特定されない。地盤Ｇに貫入したロッド２０の回転は、一回転（３６０°）以下、例えば、１／４回転（９０°）を往復回転させてもよい。なお、この場合、平面視で扇形状の地盤改良体５０が造成される。

また、上記実施形態では、ロッド２０を貫入する前に判定管１００を地盤Ｇに挿入したが、これに限定されない。ロッド２０を貫入した後又は同時に判定管１００を地盤Ｇに挿入してもよい。要は、地盤改良体５０の造成前に判定管１００を地盤Ｇに挿入すればよい。

また、上記実施形態では、判定管１００は、地盤改良体５０の造成直後に引き抜いたが、これに限定されない。地盤改良体５０の造成後に所定時間経過してから判定管１００を引き抜いてもよいし、地盤改良体５０の造成中に判定管１００を引き抜いてもよい。

また、上記実施形態では、セメントミルク等の硬化材Ｋを高圧噴射して地盤改良体５０を造成したが、これに限定されない。水等を高圧噴射して、地盤を切削した後、セメントミルク等を充填して、地盤改良体５０を造成してもよい。なお、水のみでの切削では、判定部１５０は発色しないが、後のセメントミルク等の充填で判定部１５０を発色させることができる。或いは、判定部１５０が発色する試薬を水等に混ぜてもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１０ 地盤改良装置
２０ ロッド
５０ 地盤改良体
１００ 判定管
１１０ 外管部
１２０ 内管部（管状部材の一例）
１３４ 周壁
１３６ 内側開口部（開口部の一例）
１５０ 判定部
Ｇ 地盤
Ｋ 硬化材（切削流体の一例）

Claims (2)

1. 地盤改良体が造成される地盤に挿入され、周壁に開口部が一つ又は長さ方向に並んで複数形成された管状部材と、
   前記管状部材内に設けられ、前記地盤に貫入したロッドから噴射された切削流体が前記開口部を通って当たると切削される機能及び発色する機能の少なくとも一方の機能を有する判定部と、
   を備えた地盤改良体の判定管。
2. 地盤に貫入したロッドを上下方向に移動させ且つ回転させながら切削流体を横方向に噴射して前記地盤を切削し、前記切削流体によって地盤改良体を造成する又は切削後に硬化材を充填して地盤改良体を造成する造成工程と、
   前記切削流体を噴出する前に、請求項１に記載の地盤改良体の判定管を、貫入された前記ロッドの方向又は前記ロッドが貫入される方向に開口部を向けて前記地盤に挿入する、或いは、前記地盤に挿入後に前記開口部を貫入された前記ロッドの方向又は前記ロッドが貫入される方向に向ける挿入工程と、
   前記地盤改良体の造成中又は造成後に前記判定管を前記地盤から引き抜き、前記開口部における前記判定部の切削状況及び発色状況の少なくとも一方を判定する判定工程と、
   を備えた地盤改良体の判定方法。