JPH03212507A - 原位置攪拌杭施工工程の管理方法および管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はオーガで地盤を掘削しながら掘削土と固化材
とを混合撹拌し、フィルモルタル杭や柱列壁を構築する
原位置撹拌杭工法の施工工程の管理方法および管理装置
に関する。

〔発明が解決しようとする課題〕

原位置撹拌杭工法では、通常第７図に示すように３軸オ
ーガ１で地盤を掘削しながら、セメントミルク等の固化
材を噴射し、混練翼２により原位置上と混合しながらフ
ィルモルタルの柱列状のフィルモルタルを施工する。

土留め壁とするためには、これを３軸方向に連続させる
ことにより一体化し、さらに土圧や水圧に対抗するため
にＨ形鋼やシートパイルなどの芯材を建込む。

しかし、この工法はオーガを用いた削孔技術を基本とし
ているので、地中の土層変化などにより、深度が大きく
なるに従って、所定位置とのズレを生じ、精度よく削孔
することがむずかしかった。そのため連続した壁体とす
るには、多軸オーガのラップ部を大きくするなどの対応
がとられていた。また、地盤中の掘削土と固化材との混
合、撹拌状態が確認しがたく、均質性、連続性等に問題
が起りやすかった。このために、施工に際してリアルタ
イムに、削孔の精度および固化付混合状態を把握し、精
度の高い工程の管理手段が求められていた。

この発明は上記問題点に着目しなされたものである。そ
の目的は、従来困難であった杭の傾きや、地中での混合
状態が施工時に検出できて、随時オーガ傾きを修正した
り、再撹拌をしたりして精度の高い工程の管理ができる
原位置撹拌杭施工工程の管理方法および管理装置を提案
するにある。

〔課題を解決するための手段〕

この原位置撹拌杭施工工程の管理方法は、オーガで地盤
を掘削し、掘削土と固化材とを混合、撹拌し杭を施工す
る工程で、オーガ先端部の傾斜量と掘削深度の積から先
端部の変位量を検出し、オーガ先端周辺の中性子計数率
から掘削土と固化材の混合状態を検出し、前記２つの検
出値により施工工程を管理することを特徴とする。

他の一つの発明になる管理装置は、オーガで地盤を掘削
し、掘削土と固化材とを混合、撹拌し杭を施工する工程
の管理装置であって、オーガ先端部に内蔵した傾斜計お
よびオーガ上端部に取付けた回転角検出器を備えたオー
ガ先端部位置を検出する変位量計測装置、オーガ先端部
に内蔵した中性子計数率を検出する中性子センサー、お
よび検出データを地表に伝送して表示装置に表示する伝
送、表示装置を備えてなることを特徴とする。

〔実　施　例］ 第１図は原位置撹拌杭の構築に用いる掘削撹拌装置であ
り、−平面をなし並列する３本のオーガ１を有し、施工
工程を管理する下記の管理装置が付帯している。この管
理装置は、中央オーガ１の先端部に内蔵した傾斜計３と
オーガ上端のロータリコネクタ４に取付けたロータリエ
ンコーダのオーガ回転角検出器５とからなるオーガ先端
部位置を検出する変位量計測装置、中央オーガ１先端部
に内蔵した中性子センサー６、およびそれぞれの検出デ
ータを計測室７に伝送する伝送装置と表示装置を備えて
いる。なお第１図で８は深度検出器である。

この掘削撹拌装置を用いて原位置撹拌杭を構築するに際
しては、掘削深度が５ｍ〜１０ｍ進む毎に、オーガ１先
端の傾斜計３で測定した傾斜量を地上の計測室７に伝送
する。この傾斜量と削孔深度との積によってオーガ１先
端部の変位量を算出してデイスプレィ上に表示する。

変位量の演算フローは第２図の通りであり、オーガ停止
状態でオーガの傾斜量、深度、回転角を測定して変位量
を計算する。この変位量は第３図のごとくオーガ座標ｘ
ｙから工事座標ＸＹに変換する。測定・演算はオーガを
約１２０゜ずつ回転して３回行ない、第４図のように３
つの変位データの座標Ｐ　、、　Ｐ　２．　Ｐ　３の中
心座標Ｐ０としてオーガ先端の変位量が工事座標ＸＹに
表示される。

またこの管理装置の中性子センサーは線源（例えば２５
２　Ｃ，）から放射された高速中性子（数ＭｅＶ）が原
子量が小さい水素原子に衝突しエネルギーが低位の熱中
性子（０，０２５ｅＶ）に変換する現象を応用したもの
であり、熱中性子の量を計数すればその計数率（カウン
ト数Ｎ　ｃｐｍ）から物質中の水素原子の量（ｇ／ｃｄ
）、すなわち含水量が測定できる。セメントミルク等の
水を媒体とした固化材の混合量はこの計数率（カウント
数）から測定ができる。

しかしながら掘削地盤の含水比が大きい場合、あるいは
飽和した場合には、固化材温合物との間に有意な差がな
くなり、識別が困難になる。

このために、含水比が大きい地盤の場合は、はう素等の
熱中性子を吸収するトレーサー物質を固化材に添加する
。熱中性子はトレーサー物質に吸収され計数率が低下す
るのでその計数率でトレーサー物質の濃度、すなわち、
固化材の濃度を検出することができた。

変位量計測装置、中性子センサーの測定データを地表の
計測室に伝送する伝送装置は、オーガロッドのジヨイン
ト部に磁気信号を利用した伝送カブラを取付け、コネク
タを接続することなく、数閣離れた非接触でデータを伝
送した。

また、この伝送装置はデジタル化した信号で順次伝送す
るシリアル伝送方式を採用した。このためケーブルの芯
線数が少なく、仮りに従来のケーブルコネクタ方式であ
っても従来のアナログ伝送方式と異なりコネクタの接触
抵抗等による誤差が小さくすることが判った。

なお、オーガロッドの切り継ぎ頻度が少ない場合にはケ
ーブルコネクタ一方式を採用できる。

表示装置はデータの信号変換を行なう演算装置、パーソ
ナルコンピュータおよび指示計で構成され、計測室では
すべてのデータを表示、記録できる。また工程管理に必
要とする深度、リーダ傾斜量、固化材注入量などのデー
タはオペレータ室に表示する。

この管理方法により原位置撹拌杭を構築するに先だち、
中性子センサーのキャリブレーションを行なった。すな
わち、施工する地盤条件、固化材の混合条件を設定し、
固化材（はう素トレーサー添加）注入率を変えて柱列壁
をつくり、第５図に示す計数比と注入率の関係を求めた
。

ここで計数比とは、使用する中性子源の半減期補正を行
った値であり、次式で表される。

この実施例では柱列壁の一軸圧縮強度の目標値は６ｋｇ
ｆ／ｃｄであり、固化材の目標注入率は６０％である。

そこで管理値としては第５図から注入率６０％に対応す
る中性子センサーの係数比を求め、その上限値をＲ≦１
．２２と設定した。施工工程での管理に当っては、オー
ガ引上時に５ｍ〜１０ｍごとに得られるデータをチエツ
クして管理値をクリアしていない部分があれば再撹拌等
を行なった。

第６図（ａ）は施工直後の柱列壁の係数比である。

壁体は地盤の計数比（掘削時）に比べ小となっているが
、深度１１ｍ〜１４ｍでは計数比の上限値（Ｒ＝１．２
２）を大きく上回り注入率４０％程度であった。そこで
、その深度部分を対象にして再撹拌を行なった。結果は
第１０図（ｂ）のごとく計数比が上限値をクリアした。

第６図（Ｃ）は手直し後の壁体の強度ならびに透水試験
の結果である。−軸圧縮強度は目標値を十分にクリアし
ており、透水係数はいずれも１０−’ａｍ／ｓｅｃオー
ダーを示していることから確実な施工が行なわれている
ことが確認できた。

また、バラツキは手直し前σ＝０．０７、手直し後σ−
０，０３となり半分以下であった。

変位量については、開削時に壁体の傾きを実測した結果
、深度１０ｍにおいて±７ｃＩ程度の誤差とすることが
できた。

〔発明の効果〕

この原位置撹拌杭施工工程の管理方法および管理装置は
、■地盤条件を選ばず、いずれの地盤にも適用すること
ができる。■施工中随時杭の鉛直性、変位量等が判るの
で、リーグの姿勢やビット荷重のコントロールによって
壁体の曲りを低減し精度の高い削孔ができる。■施工中
随時、掘削土壌と固化材との混合状態を検出し運転条件
をコントロールして品質管理を行ない、品質、精度、均
一性が優れた杭あるいは壁を構築できる。■計測データ
は工程管理にリアルタイムに利用するとともに、記録に
残し、構築物の管理帳票として保存利用ができる。

なお、オーガ先端からの伝送信号をデジタル化すること
によりデータの信頼性が向上した。

また非接触式の伝送カプラを使用することにより、オー
ガロッドの切り継ぎ作業におけるケーブルの損傷を防ぎ
、データの信頼性の向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は実施例を示す図面であって、第１図（
ａ）、（社）、（Ｃ）は掘削撹拌装置の側面図、オ−ガ
正面図およびオーガ先端拡大図、第２図はオーガ先端の
変位量の演算フロー図、第３図は変位量の工事座標への
変換の図、第４図はオーガ先端の中心座標を示す図、第
５図はキャブリレーションで得られた固化材注入率と計
数比との相関グラフ、第６図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ
）はそれぞれ実施例の柱列壁の手直し前、手直し後の計
数比と深度との相関グラフ、および強度ならびに透水係
数と深度との相関グラフ、第７図は従来の現位置撹拌杭
工法の施工状態を模式的に示す図面である。 １・・・オーガ、２・・・撹拌翼、３・・・傾斜計、４
・・・ロータリコネクタ、５・・・オーガ回転角検出器
、６・・・中性子センサー、７・・・計測室、８・・・
深度検出器。 第 図 注入率（チ） 第 図 （ａ） −口 （ａ） 計数比（Ｉり 第 図 （ｂ） （Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーガで地盤を掘削し、掘削土と固化材とを混合
   、撹拌し杭を施工する工程で、オーガ先端部の傾斜量と
   掘削深度の積から先端部の変位量を検出し、オーガ先端
   部周辺の中性子計数率から掘削土と固化材の混合状態を
   検出し、前記２つの検出値を用い施工工程を管理するこ
   とを特徴とする原位置撹拌杭施工工程の管理方法。
2. （２）オーガで地盤を掘削し、掘削土と固化材とを混合
   、撹拌し杭を施工する工程の管理装置であってオーガ先
   端部に内蔵した傾斜計およびオーガ上端部に取付けた回
   転角検出器を備えたオーガ先端部位置を検出する変位量
   計測装置、オーガ先端部に内蔵した中性子計数率を検出
   する中性子センサー、および検出データを地表に伝送し
   て表示装置に表示する伝送、表示装置を備えてなること
   を特徴とする原位置撹拌杭施工工程の管理装置。