JP7389440B1 - 水底地盤改良装置、水底地盤改良方法 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
また、ケーシング内で製造した改質土の天端位置(高さ)を計測することで、製造した改質土の体積が分かるので、改質土の製造量を毎回ほぼ正確に把握することができる。その結果、出来高量を正確に把握することが可能になる。
マイクロ波やレーザーなどの電磁波を利用する非接触測距装置は、測定時間が短く、ほぼリアルタイムでの天端位置把握が可能なので、作業効率が良くなる。
コーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置は、電気式コーンの貫入抵抗が水には反応しないので、コーンを貫入して抵抗の上がり始める位置を調べることで、地盤の天端高さを正しく把握することができる。なお、ケーシング内に取り込んだ在来地盤の天端の多少の凹凸は、全体から見れば在来地盤の取り込み量の大きな誤差にはならない。
また、改質土の製造時については、改質土の製造後に天端の不陸(凹凸)が激しい場合に、電磁波を利用する非接触測距装置では天端位置を正しく測定できないおそれがあるが、コーン貫入抵抗値の上がり始める位置を調べることで、不陸部を除いた改質土の天端位置を把握することが可能となる。すなわち、ケーシング内の改質土の天端の不陸部(凹凸した表層部分)では、コーン貫入抵抗値は比較的低い値を示し、不陸部を超えるとコーン貫入抵抗値が上昇するので、コーン貫入抵抗値の上がり始める位置を調べることで、不陸部を除いた改質土の天端位置を把握することが可能となる。
したがって、コーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置と電磁波を利用する非接触測距装置の少なくとも一方を備え、好ましくは両方とも備え、状況に応じて、コーン貫入抵抗値による測定と電磁波による測定を使い分けることで、速やかな天端位置計測が可能になり作業効率が良くなる。
さらに、製造した改質土をケーシングから排出する前に、当該改質土に問題(攪拌不足の部分)があることが分かるため、速やかに攪拌を再開してターゲット深度に対し再攪拌を実施することで、スピーディーにリカバリーすることができ、安定した品質での施工が可能となる。
なお、この出願における「水底」の具体例としては、例えば、海底、川底、湖底が挙げられる。以下、本発明の説明に於いて水底の一例として海底を挙げる。
水底地盤改良装置5は、図1に示すとおり、リーダ3に沿って昇降自在に設けられており、また、図1、図2に示すとおり、
・海底の在来地盤(粘性土)を内側に取り込むことが可能なケーシング21と、
・ケーシング21内に取り込んだ在来地盤と改質材を攪拌混合する攪拌翼23と、
・ロッドを介して攪拌翼23を回転駆動するオーガーモーター7と、
・多重管30の外管であって、ケーシング21を支持する支持管31と、
・多重管30の内管であって、ケーシング21内に改質材を供給する材料供給路33と、
・電磁波を利用する非接触測距装置41やコーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置42で構成される天端位置計測手段40を有している。
グラブ27が開いた状態では、ケーシング21の底部は開口している。そして、グラブ27が開いた状態から閉じるときの一連の動作を通じて、グラブ27の内側およびケーシング21内に海底の在来地盤を取り込むことができる。
グラブ27が閉じた状態では、ケーシング21の底部は閉じており、該ケーシング21は密閉される。ケーシング21内に在来地盤を取り込んでからグラブ27を閉じた場合には、該ケーシング21は密閉されて、該在来地盤はケーシング21内に閉じ込められることになる。
本実施形態において、水底地盤改良装置5が具備する天端位置計測手段40は、電磁波を利用する非接触測距装置41と、コーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置42で構成されている。
・ケーシング21内の在来地盤または改質土に対して貫入させる電気式コーン51と、
・電気式コーン51を先端に備え、昇降可能に設けられたコーンロッド52と、
・コーンロッド52を昇降させるための正転・逆転可能な水中モーター53と、
・水中モーター53を電子制御するためのコンピュータなどの制御装置と、
・電気式コーン51の貫入深度ごとのコーン貫入抵抗の値を記録する手段であるメモリやデータストレージなどを有している。
マイクロ波やレーザーなどの電磁波を利用する非接触測距装置41は、測定時間が短く、ほぼリアルタイムでの天端位置把握が可能なので、作業効率が良くなる。
コーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置42は、電気式コーン51の貫入抵抗が海水(淡水含む)には反応しないので、電気式コーン51を貫入して抵抗の上がり始める位置を調べることで、在来地盤の天端高さを正しく把握することができる。なお、ケーシング内に取り込んだ在来地盤の天端の多少の凹凸は、全体から見れば在来地盤の取り込み量の大きな誤差にはならない。
また、改質土の製造時において、改質土の製造後に天端の不陸(凹凸)が激しい場合でも、貫入抵抗測定装置42を使ってコーン貫入抵抗値の上がり始める位置を調べることで、不陸部を除いた改質土の天端位置を把握することが可能となる。すなわち、ケーシング内の改質土の天端の不陸部(凸凹した表層部分)では、コーン貫入抵抗は比較的低い値を示し、不陸部を超えるとコーン貫入抵抗が上昇するので、コーン貫入抵抗値の上がり始める位置を調べることで、不陸部を除いた改質土の天端位置を把握することが可能となる。
したがって、状況に応じて、コーン貫入抵抗による測定と電磁波による測定を使い分けることで、速やかな天端位置計測が可能になり作業効率が良くなる。
次に、上述した水底地盤改良装置5を用いた海底地盤改良工事の具体例について、主として図8に基づいて説明する。なお、次に述べる工程a~hは、図8(a)~(h)に対応している。
水底地盤改良装置の先端、すなわちケーシング21先端のグラブ27を開いた状態で改良対象の海底地盤(在来地盤)の天端に押し付ける。
続いて、ケーシング21を海底地盤の目標深度まで圧入して、粘性土からなる在来地盤をケーシング21内に取り込む。ケーシング21内に在来地盤を取り込んだら、該ケーシング先端のグラブ27を閉じる。これによりケーシング21が密閉され、ケーシング21内に取り込んだ在来地盤がケーシング周囲の海水や在来地盤から隔離される。
次に、ケーシング21内の攪拌翼23を下降させ、ケーシング21内に取り込まれた在来地盤を、攪拌翼23の回転と昇降によって解泥する。これにより、ケーシング21内の硬い在来地盤が解きほぐされて、後の工程(工程f)で在来地盤と改質材を均一に攪拌混合することが可能になる。
なお、ケーシング21内に取り込む在来地盤の水分が低く、解きほぐすだけでは改質材を十分均一に混ぜ込むことができないおそれがある場合には、解きほぐす解泥工程と同時に在来地盤に対し加水を行うようにしてもよい。これにより、改質材の混合均一性を向上させることができる。
加水する方法としては、ケーシング21の海底地盤への圧入と同時に海水をケーシング21内に取り込んで解泥する方法でもよいし、改質材の供給路33に配水管を付帯させて、解泥工程中に攪拌翼23に向けて水をポンプ等で圧送させる方法でもよい。
続いて、コーン貫入抵抗を測定する貫入抵抗測定装置42によって、ケーシング21内の在来地盤の天端位置を計測する。具体的には、電気式コーン51を先端に備えたコーンロッド52を降下させて、ケーシング21内の在来地盤に対して電気式コーン51を貫入させ、当該コーンに設けられたセンサーでコーン貫入抵抗値を測定することによって、在来地盤の天端位置(高さ)を計測する。在来地盤の天端位置は、図6に例示するように、コーン貫入抵抗の上がり始める位置を測定することで、見つけ出すことができる。そして、ケーシング21内に取り込んだ在来地盤の天端位置が分かれば、当該在来地盤の体積が導き出せるので、それに基づいて在来地盤の取り込み量を毎回ほぼ正確に把握することができる。なお、この在来地盤の天端位置の計測は、工程cの混合攪拌前に実施してもよい。
次に、ケーシング21の底部(グラブ27)を閉じたままの状態で、ケーシング内への在来地盤の取り込み量に応じた量の改質材(例えば、取り込んだ在来地盤の体積割合で30%の改質材)を、材料供給路33を介してケーシング21内に投入する。
ケーシング21内への改質材の投入後、ケーシング21内の攪拌翼23を回転させつつ、ケーシング21内で上下動させて、「ケーシング21内に取り込んだ在来地盤」と「ケーシング21内に投入した改質材」とを攪拌混合する。これらをケーシング21内で攪拌混合することで「改質土」が製造される。
次に、貫入抵抗測定装置42の電気式コーン51を改質土に貫入させてコーンの貫入抵抗値の上がり始める位置を測定する。具体的には、コーンを先端に備えたコーンロッドを降下させて、ケーシング内の改質土に対してコーンを貫入させ、当該コーンに設けられたセンサーでコーン貫入抵抗値を測定することによって、コーン貫入抵抗値の上がり始める位置を調べて、改質土の天端位置(高さ)を確認することができる。ケーシング21内で製造した改質土の天端位置が分かれば、ケーシング21内での改質土の製造量(すなわち工程hで置き換える改質土の量)を毎回把握することができる。
また、製造した改質土をケーシング21から排出する前に、当該改質土に問題(攪拌不足の部位)があることが分かるため、当該部位に対し速やかに攪拌を再開して、ターゲット深度に対し再攪拌を実施することで、スピーディーにリカバリーすることができる。
続いて、ケーシング21の底部(グラブ27)を開き、ケーシング21を海底地盤から引き抜き、充分に攪拌混合された改質土をケーシング21から落下させることによって排出して、当該改質土を元の場所(在来地盤を取り込んだ場所)に埋め戻す。以上の手順を経て、粘性土からなる在来地盤が改質土に置き換わる。なお、ケーシング21からの改質土の排出において、グラブ27を開いた後の改質土の落ちが悪い場合や、改質土を強制的に排出したい場合などには、補助的にケーシング21内に圧縮空気を送ってもよい。また、攪拌翼23を回転せずに降下させて改質土をケーシング21から押し出してもよい。
3 リーダ
4 ワイヤーロープ
5 水底地盤改良装置
6 カメラ
7 オーガーモーター
21 ケーシング
23 攪拌翼
27 グラブ
30 多重管
31 支持管(外管)
33 材料供給路(内管)
34 排出口
35 材料投入口
40 天端位置計測手段
41 非接触測距装置(天端位置計測手段)
42 貫入抵抗測定装置(天端位置計測手段)
51 電気式コーン
52 コーンロッド
53 水中モーター
54 連結部
55 チェーン
56 プーリー
Claims (9)
- 水底の在来地盤を内側に取り込むことが可能なケーシングと、
前記ケーシングの内側に向けて改質材を供給するための材料供給路と、
前記ケーシングの内側に取り込んだ前記在来地盤と前記改質材を攪拌混合して、前記ケーシング内で改質土を製造する攪拌翼と、
前記ケーシング内に取り込んだ前記在来地盤または前記ケーシング内で製造した前記改質土の天端位置を計測可能な天端位置計測手段と、
を有することを特徴とする水底地盤改良装置。 - 前記天端位置計測手段は、コーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置および/または電磁波を利用する非接触測距装置で構成される、ことを特徴とする請求項1に記載の水底地盤改良装置。
- 前記天端位置計測手段が、コーン貫入抵抗値を測定する前記貫入抵抗測定装置を含んで構成される場合において、
前記貫入抵抗測定装置は、
前記ケーシング内の前記在来地盤または前記改質土に対して貫入させるコーンと、
前記コーンに設けられ、前記コーンの貫入抵抗値を測定するためのセンサーと、
前記コーンを下端に備え、昇降可能に設けられたコーンロッドと、
を有することを特徴とする請求項2に記載の水底地盤改良装置。 - コーン貫入抵抗値を測定する前記貫入抵抗測定装置は、
前記コーンの貫入深度ごとのコーン貫入抵抗の値を記録するための記録手段を、
更に有することを特徴とする請求項3に記載の水底地盤改良装置。 - 請求項1に記載の水底地盤改良装置を用いた水底地盤改良方法であって、
ケーシングを水底地盤に圧入して、水底の在来地盤を前記ケーシング内に取り込む工程と、
前記ケーシング内に取り込んだ前記在来地盤の天端位置を天端位置計測手段により計測する在来地盤計測工程と、
前記ケーシングに取り込まれた前記在来地盤を解きほぐす解泥工程と、
前記在来地盤計測工程の計測値に基づく取り込み量に応じて改質材を投入する工程と、
材料供給路を介して前記ケーシング内に前記改質材を供給する工程と、
前記ケーシング内に取り込んだ前記在来地盤と前記改質材を攪拌混合して、前記ケーシング内で改質土を製造する工程と、
前記ケーシング内で製造した前記改質土の天端位置を前記天端位置計測手段により計測する改質土計測工程と、
を含むことを特徴とする水底地盤改良方法。 - 請求項2に記載の水底地盤改良装置を用いた水底地盤改良方法であって、
ケーシングを水底地盤に圧入して、前記水底の在来地盤を前記ケーシング内へ取り込む工程および/または前記ケーシングに取り込まれた前記在来地盤を解きほぐす解泥工程のあとに、
コーン貫入抵抗を測定する貫入抵抗測定装置または電磁波を利用する非接触測距装置によって、前記在来地盤の天端位置を計測する工程と、
前記貫入抵抗測定装置のコーンを前記在来地盤に貫入させてコーン貫入抵抗値の上がり始める位置を測定する工程と、
貫入抵抗測定装置のコーンの貫入深さごとにコーン貫入抵抗値を測定する工程と、
を含むことを特徴とする水底地盤改良方法。 - 請求項2に記載の水底地盤改良装置を用いた水底地盤改良方法であって、
ケーシングを水底地盤に圧入して、前記水底の在来地盤を前記ケーシング内に取り込む工程と、
材料供給路を介して前記ケーシング内に改質材を供給する工程と、
前記ケーシング内に取り込んだ前記在来地盤と前記改質材を攪拌混合して、前記ケーシング内で改質土を製造する工程と、
コーン貫入抵抗値を測定する貫入抵抗測定装置または電磁波を利用する非接触測距装置によって、前記改質土の天端位置を計測する工程と、
前記貫入抵抗測定装置のコーンを前記改質土に貫入させてコーンの貫入抵抗値の上がり始める位置を測定する工程と、
前記貫入抵抗測定装置のコーンの貫入深さごとにコーン貫入抵抗値を測定する工程と、
を含むことを特徴とする水底地盤改良方法。 - 前記ケーシング内で製造した前記改質土のコーン貫入抵抗値を測定する場合において、
測定した前記コーン貫入抵抗の値と所定の基準値を比較し、
測定した前記コーン貫入抵抗の値が前記基準値を満たさない場合には、前記ケーシング内の前記改質土を更に攪拌混合する、
ことを特徴とする請求項7に記載の水底地盤改良方法。 - 前記ケーシング内で製造した前記改質土のコーン貫入抵抗値を測定する場合において、
測定した前記コーン貫入抵抗の値と所定の基準値を比較し、
測定した前記コーン貫入抵抗の値が前記基準値を満たさない場合には、前記ケーシング内に前記改質材を更に供給するとともに、前記ケーシング内の前記改質土を更に攪拌混合する、
ことを特徴とする請求項7に記載の水底地盤改良方法。
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JP2021169733A (ja) * | 2020-04-16 | 2021-10-28 | 株式会社フジタ | 撹拌装置 |
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