JPH079093B2 - 掘削土と固化材水組成液の撹拌混合管理方法 - Google Patents

掘削土と固化材水組成液の撹拌混合管理方法

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JPH079093B2
JPH079093B2 JP1027907A JP2790789A JPH079093B2 JP H079093 B2 JPH079093 B2 JP H079093B2 JP 1027907 A JP1027907 A JP 1027907A JP 2790789 A JP2790789 A JP 2790789A JP H079093 B2 JPH079093 B2 JP H079093B2
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原位置土攪拌混合工法により、地中に固化杭、
固化壁などの土固化体を構築する際の掘削土と固化材と
の攪拌混合管理方法に関する。
〔発明が解決しようとする課題〕
原位置土攪拌混合工法は、地盤を掘削攪拌機で円柱状や
連続円柱状に掘削し、掘削孔へセメントミルクなどの固
化材水組成液を注入して、よく撹拌混合し、掘削土を骨
材とした固化杭、固化壁を構築する工法であるが、地盤
中の掘削土とセメントミルクなどの固化材とを攪拌する
ため、固化杭、固化壁の均質性、連続性などに問題が起
こり易く、従来から施工時点で確認できる管理技術が望
まれていた。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は掘削土と固化材水組成液との混合過程で、掘削土と固
化材との混合割合を継続的に検知しながらその混合割合
が均一になるよう撹拌混合することによって、均質性の
高い固化杭、固化壁などの地中構造物を構築するところ
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の掘削土と固化材水組成液の攪拌混合管理方法
は、掘削攪拌機を垂直方向に昇降して、地盤を掘削しな
がら掘削孔への固化材水組成液の注入、掘削土と固化材
水組成液との攪拌混合を行ない、土固化体を構築する原
位置土攪拌混合工法において、掘削攪拌機先端部に取り
つけた中性子水分計により、掘削孔内の中性子水分計と
同深度の掘削土混合物中の水素原子により変換された熱
中性子を測定して、掘削土混合物中の固化材の含有量を
検知し、掘削孔全長にわたって掘削土混合物中の固化材
含有量が均一になるように掘削攪拌機の昇降および熱中
性子の測定を継続することを特徴とする。
中性子水分計はその線源(例えば252Cf)から放射され
た高速中性子(数MeV)が物質の原子核、特に原子量が
小さい水素原子に衝突しエネルギーが低い熱中性子(0.
025eV)に変換する現象を応用した測定器である。高速
中性子に対する物質の減速能は水素原子の単位体積当た
りの量により殆ど決定されるので、熱中性子の量を測定
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/cm3)が測定できる。
セメントミルクなどの水を媒体とした固化材水組成液を
掘削土に混入する場合、掘削土中の水分濃度に対応する
水素原子濃度を予め把握しておけば、中性子水分計で掘
削土中の水素原子濃度を測定することにより掘削土中の
水分濃度が求められ、所定濃度の水組成液として掘削土
に添加した固化材の含有量を検知することができる。
本発明の攪拌混合管理方法では、掘削攪拌機を垂直方向
に昇降して、地盤を掘削しながら掘削孔への固化材水組
成液の注入、掘削土と固化材水組成液との攪拌混合を行
なう工程で、掘削攪拌機先端部に中性子水分計を取付け
て水素原子濃度を測定することによって、掘削孔内の中
性子水分計と同深度の混合土中の固化材の含有量を即時
に把握することができる。従って、掘削攪拌機の垂直方
向の昇降に伴って、全深度にわたって各深度ごとの固化
材の含有量を即時に把握することができる。この測定結
果により、一往復の掘削・注入・撹拌混合の途中、所定
の含有量範囲に納まっていない深度に遭遇した場合はそ
の上下で掘削攪拌機の小刻みな昇降を繰り返して、その
深度の含有量を所定の含有量範囲に納まらせる。このよ
うな操作を繰り返して全深度にわたって均質な掘削土・
固化材混合物が得られ、その結果、均質な品質の固化
杭、固化壁を構築することができる。また、一往復の掘
削・注入・撹拌混合を行った後、含有量にバラツキがあ
り、含有量が所定の含有量範囲に納まっていない部位が
ある場合には、その部位に再度掘削攪拌機を降下し、そ
の部位の上下を所定の含有量範囲に納まるまで再度撹拌
混合するという手法を採ってもよい。何れの手法による
かは施工現場の状況によって適宜選択されるが、一般的
には前者が好ましい。
なお、固化材水組成液の注入は、(1)掘削開始ととも
に開始し、最深部まで掘削する間に半量注入し、残り半
量を掘削攪拌機の引き上げ途中に注入する方法、(2)
掘削開始とともに開始し、最深部まで掘削した時点で注
入を完了する方法、(3)最深部まで掘削した時に開始
し、掘削攪拌機を引き上げながら注入を続け上端まで引
き上げた時に完了する方法など通常の原位置土攪拌混合
工法で採用している何れの方法を採ってもよい。また、
固化材含有量が少な過ぎる部位が見出された場合は、好
ましいことではないが、撹拌混合して均質化を図る際
に、固化材水組成液を追加注入してもよい。
このように、本発明では、施工中に継続的に固化材含有
量を確認しながら掘削土と固化材を攪拌混合できるの
で、固化材含有量に応じた対策をリアルタイムで講ずる
ことが可能となり、施工の精度、信頼性が高く、かつ、
無駄な作業を減じ施工能率の向上を図ることができる。
本発明では、熱中性子の量の測定による掘削土混合物中
の水素原子濃度の検知から、掘削土混合物中の水分濃度
−掘削土混合物中の固化材濃度を間接的に算出している
ので、本発明を適用する地盤は比較的含水率の低い地盤
である必要がある。即ち、固化材水組成液を注入するこ
とで掘削孔内の土中の水分濃度の増加割合が大きい地盤
である必要がある。そのため、比較的含水率の高い地盤
で、固化材水組成液を注入することによる掘削孔内の土
中の水分濃度の増加割合が小さい地盤に対しては、残念
ながら本発明を適用することはできない。
〔実 施 例〕
(1)予備実験 (a)予め対象地盤に放射線測定用パイプを挿入し地中
の中性子計数率(計数比)を測定し、水素原子濃度−水
分濃度を求め、本発明を適用し得る比較的含水率の低い
地盤であることを確認する。
(b)対象地盤の掘削土に固化材水組成液を添加して、
攪拌混合し混合物をつくり、その混合物を内径600mm、
高さ1200mm、中心軸に沿い内径54mmの放射線測定パイプ
を配してある型枠内に投入し、パイプ内に中性子水分計
を挿通し中性子計数率(計数比)を測定して、掘削土の
所定濃度の固化材水組成液との混合割合と中性子計数率
(計数比)との相関関係を把握する。併せて、良好な土
固化体の構築のために要求される掘削土と固化材水組成
液との混合物の水分濃度の範囲、即ち、要求される中性
子計数率(計数比)の範囲を決定する。
(2)現地施工 第1図のごとく、地盤1を直径(D)450mm、深さ
(H)12000mmの円柱状に連続して掘削し、原位置にて
掘削土と固化材を混合し止水壁2を構築した。施工に際
しては、第2図(a)、(b)の掘削攪拌機3を使用し
た。掘削攪拌機3は先端部にグランド射出孔4、ビット
5および掘削土攪拌翼6を有し、回転軸内部には、中性
子水分計7、データー変換器8およびバッテリー9を収
納した水分計収納器10が挿入してある。
この掘削攪拌機3は垂直方向に昇降して地盤1の掘削を
開始し、開始と同時に所定濃度の固化材水組成液をグラ
ウト射出孔4から射出し、掘削土と固化材とを攪拌翼6
で攪拌混合しながら掘削を進める。固化材水組成液の所
定量の半分が掘削完了までに注入されるように注入速度
を制御する。最深部に到達した後、掘削攪拌機3を引き
上げながら、グラウト射出孔4よりの固化材水組成液の
注入および攪拌翼6による攪拌混合を継続する。掘削攪
拌機3の引き上げが開始されると、中性子水分計7によ
り、中性子水分計7と同じ高さの掘削土と固化材との混
合物の中性子計数率を継続的に測定し、その中性子計数
率(計数比)が予備実験により定めた中性子計数率(計
数比)の範囲内か否かを確認しながら固化材水組成液の
注入および攪拌混合を継続する。範囲外であればその部
位で掘削攪拌機3の小刻みな昇降を繰り返し上下を攪拌
混合して、範囲内に納まらせる。この操作を繰り返しな
がら掘削攪拌機3を上端まで引き上げて作業は完了す
る。
なお、中性子計数比とは、標準物質を対象として測定し
た中性子線計数率に対する測定中性子計数率の比であ
り、線源の時間経過に伴う放射能の減衰の影響を消去す
るための尺度である。従って、半減期の長い線源を使用
し、比較的短時間内に測定を完了する場合には計数率、
計数比のどちら尺度を使用しても大差はない。
固化材水組成液の注入を掘削開始とともに開始し、最深
部まで掘削した時点で完了する方法で行う場合には、掘
削攪拌機3を垂直方向に降下して地盤1の掘削を開始
し、開始と同時に所定濃度の固化材水組成液をグラウト
射出孔4から射出し、掘削土と固化材とを攪拌翼6で攪
拌混合しながら堀削を進め、固化材水組成液の所定量が
掘削完了までに注入されるように注入速度を制御する。
この間、継続的に中性子水分計7により、中性子水分計
7と同じ高さの掘削土と固化材との混合物の中性子計数
率(計数比)を測定し、その中性子計数率(計数比)予
備実験により定めた中性子計数率(計数比)の範囲内か
否かを確認しながら掘削を続ける。範囲外であればその
部位で掘削攪拌機3の昇降を繰り返し上下を攪拌混合し
て、範囲内に納まらせる。最深部に到達した後、掘削攪
拌機3を引き上げながら、攪拌翼6で攪拌混合を継続す
る。この引き上げの途中でも各部位の掘削土混合物の中
性子計数率(計数比)を測定し、その中性子計数率(計
数比)が所定の範囲内にあることを確認する。
第3図は円柱状に地盤を掘削し、掘削完了時までに所定
量の半量の固化材水組成液固化材を注入する方法で施工
した際の垂直方向に沿う中性子計数比と、予備実験で施
工前に測定した地盤の中性子計数比を示す。中性子水分
計の計数比が全深度にわたって目標値の0.6±0.1の範囲
に納まるように固化材水組成液が均一に撹拌混合された
ことが確認できる。なお、施工前の地盤1は比較的低含
水率の地盤であり、固化材水組成液の注入により掘削土
の含水率が顕著に増加したことが示されている。
〔発明の効果〕
本発明は以上の通りであり、施工中に継続的に固化材含
有量を確認しながら掘削土と固化材を攪拌混合きるの
で、固化材含有量を均一にするための対策をリアルタイ
ムで講ずることが可能となり、施工の精度、信頼性が高
く、かつ、無駄な作業を減じ施工能率の向上を図ること
ができる。従って、均質性のよい地中構造物を能率よく
構築することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は実施例を示すものであり、第1図は止水壁の平面
図および縦断面図、第2図(a)、(b)は掘削攪拌機
の側面図および先端部の一部断面を示す側面図、第3図
は止水壁施工前後の地盤および掘削土混合物の中性子計
数比のグラフである。 1……地盤、2……止水壁、3……掘削攪拌機、4……
グラウト射出孔、5……ビット、6……掘削土攪拌翼、
7……中性子水分計、8……データー変換器、9……バ
ッテリー、10……水分計収納容器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】掘削攪拌機を垂直方向に昇降して、地盤を
    掘削しながら掘削孔への固化材水組成液の注入、掘削土
    と固化材水組成液との攪拌混合を行ない、土固化体を構
    築する原位置土攪拌混合工法において、掘削攪拌機先端
    部に取りつけた中性子水分計により、掘削孔内の中性子
    水分計と同深度の掘削土混合物中の水素原子により変換
    された熱中性子を測定して、掘削土混合物中の固化材の
    含有量を検知し、掘削孔全長にわたって掘削土混合物中
    の固化材含有量が均一になるように掘削攪拌機の昇降お
    よび熱中性子の測定を継続することを特徴とする掘削土
    と固化材水組成液の攪拌混合管理方法。
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