JPH09137449A - 基礎地盤におけるソイルセメント柱の自動造成制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削機をもって地盤中に掘削した孔内にセメ
ントミルク等の固結材を供給してそのまま掘削機の先端
の攪拌翼によって現位置の土砂と混合攪拌し、地盤中に
ソイルセメント柱を造成する方法において、応答性に優
れ、現場施工に適合したセメントミルクの供給量の制御
をなし得る自動制御方法を得ること。 【構成】 掘削機の先端部での造柱深度及びセメントミ
ルク注入量の施工データを検出装置により検出し、深度
を小距離単位の深度区間に区切り、単位深度区間におい
ては造柱速度に対応した所定量のセメントミルクの供給
がなされ、単位の深度区間を変更する際に、前区間の過
不足分の補正を折り込んでセメントミルクの設定ミルク
注入量の設定を行う。及び、単位時間当たりの造柱深度
としての造柱速度を一定幅の速度領域に区切り、各速度
領域に対応して単位深さ当たり同一の注入量となるべく
単位時間当たりのセメントミルク注入量を割り当て、当
該実測造柱速度が設定速度領域継続するかどうかを判定
し、所定時間を超えて速度領域外にあれば当該実測造柱
速度に対応する設計速度領域に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ソイルセメント
合成鋼管杭工法等におけるソイルセメント柱の造成方法
に関し、更に詳しくは、そのソイルセメント柱に供給さ
れるセメントミルクの注入量の管理をなす施工管理シス
テム及びその制御方法に関する。ここに、ソイルセメン
ト合成鋼管杭は、アースオーガーをもって地盤を掘削
し、その掘削孔内に固化材を供給してそのまま該アース
オーガー先端の攪拌翼によって現位置の土と混合攪拌
し、地盤中に造成したまだ固まらない柱状のソイルセメ
ントいわゆるソイルセメントの中に該ソイルセメント柱
より小さい径の鋼管を挿入し、ソイルセメント柱の硬化
により鋼管と一体化するものである。通常には、鋼管の
外周面及び内周面にはリブを設けソイルセメント柱との
一体化を確実になす。しかして、これにより、建設廃棄
物の抑制・労働者不足に対応した施工の省力化及び作業
環境の改善をめざした基礎杭の一形態である。本発明に
おいては、ソイルセメント合成鋼管杭工法のみに限定さ
れるものではなく、当該工法中に実施されるソイルセメ
ント柱の造成を伴う他の工法、例えば地下連続壁工法、
地盤改良工法等の適用も当然になされる。

【０００２】

【従来の技術】従来のソイルセメント合成鋼管杭工法に
おけるソイルセメント柱の造成にあたり、そのセメント
ミルクの注入量の管理に種々の制御手段が採られている
ところである。すなわち、その一つの制御手段として、
常時造柱速度を検出し、設定造柱速度との比較のもとに
該比較値に基づいてセメントミルク注入圧を線形的に制
御する方式が採られている。しかしながら、この方式に
よると、造柱速度の変化に対応して注入圧力が頻繁に変
化し、両者に干渉作用が生じ、時としてハンチング現象
を生じ、応答性が悪いものとなる。また、この制御方式
において感度を緩慢なものとすると、追従性が悪化し、
結果として応答性が悪いものとなる。従って、従来の制
御方式によっては、現場施工を主体とするこの種のソイ
ルセメント柱の造成におけるセメントミルクの自動制御
に必ずしも適合されたものとなっていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、応答性
に優れ、現場施工に適合したセメントミルクの供給量の
制御をなし得る、基礎地盤におけるソイルセメント柱の
造成のための自動制御方法を得ることをその課題とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の基礎地盤におけ
るソイルセメント柱の自動造成制御方法は上記課題を達
成するため、次の技術的手段を採る。すなわち、第１番
目の発明は、請求項１に記載のとおり、掘削機をもって
地盤中に掘削した孔内にセメントミルク等の固結材を供
給してそのまま掘削機の先端の攪拌翼によって現位置の
土砂と混合攪拌し、地盤中にソイルセメント柱を造成す
る方法において、少なくとも、当該掘削機の先端部での
造柱深度及びセメントミルク注入量の施工データを検出
装置により検出し、前記検出データに基づき、実測セメ
ントミルク注入量と設定ミルク注入量とを比較し、その
比較値に基づきセメントミルク供給装置の注入量を制御
するとともに、深度を小距離単位の深度区間に区切り、
単位深度区間においては一定のセメントミルクの供給が
なされ、単位の深度区間を変更する際に、前区間の過不
足分の補正を折り込んでセメントミルクの設定ミルク注
入量の設定を行うことを特徴をする。第２番目の発明
は、請求項２に記載のとおり、掘削機をもって地盤中に
掘削した孔内にセメントミルク等の固結材を供給してそ
のまま掘削機の先端の攪拌翼によって現位置の土砂と混
合攪拌し、地盤中にソイルセメント柱を造成する方法に
おいて、少なくとも、当該掘削機の先端部での造柱深度
及びセメントミルク注入量の施工データを検出装置によ
り検出し、前記検出データに基づき、実測セメントミル
ク注入量と設定ミルク注入量とを比較し、その比較値に
基づきセメントミルク供給装置の注入量を制御するとと
もに、単位時間当たりの造柱深度としての造柱速度を一
定幅の速度領域に区切り、各速度領域に対応して単位深
さ当たり同一の注入量となるべく単位時間当たりのセメ
ントミルク注入量を割り当て、当該実測造柱速度が設定
速度領域に所定時間にわたって継続するかどうかを判定
し、上記所定時間内にあれば当該実測造柱速度を維持
し、上記所定時間を超えていれば当該実測造柱速度に対
応する設計速度領域に変更することを特徴とする。

【０００５】（作用）第１番目の発明においては、小距
離単位の深度区間はセメントミルクの供給量のチェック
区間として機能し、造柱速度とセメントミルク供給量と
の応答性が緩和され、セメントミルク供給量の設定精度
が向上する。第２番目の発明においては、現状の造柱速
度を変更せず、セメントミルク注入量を可変とし、結果
として、当該制御対象区間においては所期のセメントミ
ルクの注入量が確保される。これにより、造柱速度とセ
メントミルク供給量との応答性が緩和され、セメントミ
ルク供給量の設定精度が向上する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の基礎地盤におけるソイル
セメント柱の自動造成制御方法の実施の形態を図面に基
づいて説明する。 （実施形態の構成）図１〜図１７はその一つの実施の形
態であるソイルセメント合成鋼管杭工法における施工管
理システムを示す。すなわち、図１はその施工管理シス
テムの全体の構成を示し、図２〜図５はその機械部分の
部分構成を示し、図６〜図１７はそのソフト構成を示
す。図において、Ｅは地盤、Ｐはソイルセメント柱であ
る。

【０００７】図１はソイルセメント合成鋼管杭工法にお
ける施工管理システムの概略構成を示す。このシステム
は、地盤Ｅへソイルセメント柱Ｐを施工する施工機Ｓ
と、該施工機Ｓにセメントミルクを供給するセメントミ
ルク供給装置Ｍとを含み、これらの施工機Ｓ及びセメン
トミルク供給装置Ｍの各部に配される検出器並びに制御
装置を含む。制御装置は具体的には「施工管理装置」を
採り、作業命令装置１００と、該作業命令装置１００の
出力信号と、上記の各種の検出器から出力される信号と
を所定のプログラムに則り処理する処理装置１１０と、
を備え、更には、表示装置１２０、データ保存装置１３
０を含む。

【０００８】施工機Ｓは、垂直に立設されるリーダ１
Ａ、該リーダ１Ａに沿って吊設されるとともにウインチ
によって巻取り・巻戻し自在のワイヤ１Ｂを有し、クロ
ーラ１Ｃによって移動可能な施工機本体１、及び、施工
機本体１に装着される掘削・攪拌装置２として、リーダ
１Ａに沿って案内される駆動部３、該駆動部３の回転駆
動を受けて回転する回転軸部４、該回転軸部４の下端に
装着され掘削翼及び攪拌翼を有する掘削・攪拌部５、を
備えてなる。セメントミルク供給装置Ｍは、自動バッチ
ャプラント７、セメントミルク自動供給装置８、を備え
る。この内、自動バッチャプラント７は水・セメント比
の配合の切換え機能を有し、セメントミルク自動供給装
置８は所定の注入量をもってセメントミルクをホース９
を介して施工機Ｓに圧送する。

【０００９】しかして、このシステムは、一定の広がり
を持つ地盤域に多数のソイルセメント柱Ｐを打設する施
工態様に適用されるものである。

【００１０】以下、各部の構成を詳述する。施工機本体１ 施工機本体１は、垂直に立設されるリーダ１Ａ、該リー
ダ１Ａに沿って吊設されるとともにウインチによって巻
取り・巻戻し自在のワイヤ１Ｂを有してなり、クローラ
１Ｃにより移動自在である。この施工機本体１は公知の
ものが使用される。施工機本体１には「施工管理装置」
が搭載され、オペレータによって操作される。

【００１１】掘削・攪拌装置２ 掘削・攪拌装置２は、リーダ１Ａに沿って案内される駆
動部３、該駆動部３の回転駆動を受けて回転する回転軸
部（もしくは回転ロッド）４、該回転軸部４の下端に装
着され攪拌翼を有する掘削・攪拌部５、からなる。駆動部３ 駆動部３は掘削・攪拌装置２の主体をなす回転軸部４及
び掘削・攪拌部５の回転駆動をなすとともに、攪拌部５
へのセメントミルクの供給の補給口となる。図２はこの
駆動部３の概略構成を示す。すなわち、ケーシング１２
の背部にはリーダ１Ａに係合摺動する案内ジブ１３が取
り付けられ、また、該ケーシング１２の内部には電動機
１４が搭載され、減速機１５・歯車機構１６を介して回
転軸部４にその回転力を伝達する。回転軸部４の上部に
は注入装置１７が装着され、セメントミルク供給装置Ｍ
からのセメントミルクの供給を受け入れる。回転軸部４ 回転軸部４は駆動部３からの回転力を受けて回転し、ま
た、中空管をなし、その中空部４ａ内にセメントミルク
が通過する。すなわち、回転軸部４の上端部に設置され
た注入装置１７は回転軸部４と回転フリーとされ、セメ
ントミルク供給装置Ｍに導通するホース９と連結され
る。該回転軸部４は単位長さのものを適宜継ぎ足され
る。

【００１２】掘削・攪拌部５ 掘削・攪拌部５は、図３に示されるように、回転軸部４
の下端に取り付けられ、最下端には掘削ビット２０ａを
突設した掘削翼２０が配され、その上部には４枚の攪拌
翼２１が配されるとともに、該回転軸部４の中空部４ａ
と連通する吐出口５ａよりセメントミルクを吐出する。
図例ではセメントミルク吐出口５ａは攪拌翼２１の下方
部に設けたが、攪拌翼２１の上方部にセメントミルク吐
出口５ｂ（破線表示）を設ける態様を採ることができ
る。すなわち、セメントミルク吐出口５ａのみの場合に
は後記するＷ型の施工態様を採り、セメントミルク吐出
口５ａ，５ｂを有する場合には後記するＶ型の施工態様
を採るものである。なお、吐出口５ａ，５ｂには弁体が
付加され、該弁体の作動をもって切換え操作をなす。図
４に別態様の掘削・攪拌部５Ａを示す。この掘削・攪拌
部５Ａにおいては、回転軸部４が内管２３と外管２４と
の２重管構造を採り、内管２３は外管２４の下端より突
出し、内管２３には掘削翼２０、下部攪拌翼２１Ａ及び
セメントミルク吐出口５ａが配され、外管２４には上部
攪拌翼２１Ｂが配される。なお、下部攪拌翼２１Ａと上
部攪拌翼２１Ｂとは構成を同じくする。

【００１３】自動バッチャプラント７ 自動バッチャプラント７は、セメントと水との自動計量
をなすとともに所定の配合比率のもとにミキシングを行
い、貧配合・富配合の切換え機能を有する。図５はこの
自動バッチャプラント７の概略構成を示し、計量された
セメントと水とを混合・攪拌するミキシング槽３０、該
ミキシング槽３０から供給されるセメントミルクを攪拌
する貧配合用の第１のアジテータ槽３１及び富配合用の
第２のアジテータ槽３２をそれぞれ備え、ミキシング槽
３０から切換え弁３３ａ，３３ｂを介して第１のアジテ
ータ槽３１及び第２のアジテータ槽３２に分岐し、更に
は、第１のアジテータ槽３１及び第２のアジテータ槽３
２から３方弁３４を介して供給装置８へ導通する。３方
弁３４は空気圧駆動をもって操作され、その開閉状態は
電気信号として処理装置１１０に送られ、かつ、処理装
置１１０からの指示を受けて開閉動作をなす。

【００１４】セメントミルク自動供給装置８ セメントミルク自動供給装置８は、インバータポンプを
主体とし、セメントミルクを所定の注入量をもってホー
ス９を介して施工機Ｓに送る。図５において、３６はそ
のインバータポンプであり、具体的には三連プランジャ
ーポンプを採る。このインバータポンプ３６よりセメン
トミルクは所定の注入量をもってホース９を介して施工
機Ｓに送られる。ホース９は対象とする地盤域に見合っ
た長さに設定され、その容量は既知とされる。インバー
タポンプ３６は０．０〜１２０．０Ｈｚで駆動される。
インバータポンプ３６の実周波数は処理装置１１０に送
られ、かつ、処理装置１１０からの指示を受けて所定の
周波数を採る。

【００１５】施工管理装置 施工管理装置は、施工機本体１に設置され、作業命令装
置１００と、該作業命令装置１００の出力信号と検出器
から出力される信号とを所定のプログラムに則り処理す
る処理装置１１０と、を備え、表示装置１２０、データ
保存装置１３０を含む。表示装置１２０はタッチパネル
を採り、施工状態の表示がなされるとともにタッチ入力
により操作の指示も行う。この施工管理装置は、少なく
とも、管理項目すなわち検出データの表示、施工状
況の表示、支持層の確認、施工データの記録、警
報装置、の諸機能を備える。なお、上記の検出データ
として、掘削深度、セメントミルク注入量、セメ
ントミルク注入（吐出）圧力、掘削電流値、攪拌電
流値、インバータ周波数、切換えバルブの状態、等
が採られる。これらの検出データは１秒毎に処理装置１
１０内に取り込まれる。 掘削深度：施工機Ｓの掘削・攪拌装置２における回転
軸部４の下端部を変位を監視する深度計より出力される
信号より得られる。パルスのカウント値をもって計量さ
れる。普通には、０．０〜５０．０ｍを採る。 セメントミルク注入量：セメントミルク供給装置Ｍに
おけるセメントミルク自動供給装置８に連動された電磁
流量計をもって検出される。普通には０．０〜４００．
０リットル／分を採る。 セメントミルク注入（吐出）圧力：セメントミルク供
給装置Ｍにおけるセメントミルク自動供給装置８に装着
された注入圧力計をもって検出される。普通には０．０
〜１００．０kg／cm² を採る。 掘削電流：施工機Ｓにおける掘削用回転軸部を駆動す
る駆動部３に装着された掘削電流計より検出される。普
通には０．０〜６００．０Ａ（アンペア）を採る。 攪拌電流：施工機Ｓにおける攪拌用回転軸部を駆動す
る駆動部３に装着された攪拌電流計より検出される。普
通には０．０〜６００．０Ａを採る。 インバータ周波数：セメントミルク吐出装置としての
インバータポンプ３６の出力値を採る。普通には０．０
〜１２０．０Ｈｚを採る。 切換えバルブの状態：自動バッチャプラント７の切換
えバルブすなわち３方弁３４の切換え状態を検出する。

【００１６】検出装置 検出装置は、深度計、電磁流量計、注入圧力計、
掘削電流計、攪拌電流計、等が採用される。 深度計：掘削・攪拌装置２における回転ロッドの深度
を計る。パルス表示として検出する。 電磁流量計：セメントミルク吐出ポンプ３６に接続さ
れるセメントミルク注入用ホース９の末端に設置され、
セメントミルクの注入量を検出する。 注入圧力計：セメントミルク吐出ポンプ３６に接続さ
れるセメントミルク注入用ホース９の末端に設置され、
セメントミルクの注入圧力を検出する。 掘削電流計：施工機Ｓの駆動部３に装着され、回転ロ
ッド４を駆動する駆動部３の駆動電流を検出する。 攪拌電流計：施工機Ｓの駆動部３に装着され、攪拌部
５を駆動する駆動部３の駆動電流を検出する。

【００１７】施工管理手順 以上の構成機器を用いて、一定の広がりを持つ地盤域で
ソイルセメント柱Ｐの造成施工が実施される。その施工
管理手順は処理装置１１０のＲＯＭに収められたプログ
ラムに則り進められる。このため、「ミルク注入量制御
プログラム」を中心とする「施工管理プログラム」を基
本とし、「スケーリング値設定プログラム」、「基準値
設定プログラム」が用意される。更に、これらのプログ
ラムを実行するため、指標値として、各種基準値、速度
領域パターン、杭パターン及びインバータポンプ用のイ
ンバータ値が決められる。図６は本施工管理システムに
おけるプログラムの構成及びそのデータの流れを示す。
ここに、検出項目は前記した掘削深度、セメントミルク
注入量、セメントミルク注入（吐出）圧力、掘削電流、
攪拌電流、インバータ周波数が採られる。また、画面表
示Ａは、デジタル表示及びグラフ表示をなし、画面表示
Ｂは、基準値及びスケーリング値の表示をなす。

【００１８】＜基準値＞施工管理の手順を進めるに当
り、本施工管理に必要な指標値として先ず次の各種の基
準値が決められる： (1)第１次下限注入量 (2)第２次下
限注入量 (3)上限掘削電流値 (4)上限攪拌電流値 (5)電
流値上限反応時間 (6)上限注入圧力 (7)注入圧力反応時
間 (8)静止攪拌時間 (9)ホース容量（配合補正値）(10)
推定Ｎ値基準値(11)空転時電流値(12)支持層算出係数。
以上の内、 (1)〜(8) が基本をなす。図７はこの基準値
の設定画面を示す。これらの基準値の内容は次のとおり
である。 (1)第１次下限注入量：例えば９９％と採る。ミルク流
入量瞬間値がこの第１次下限注入量を下回った場合、第
１回目の警報を発する。 (2)第２次下限注入量：例えば９０％を採る。ミルク流
入量瞬間値がこの第２次下限注入量を下回った場合、第
２回目の警報を発する。 (3)上限掘削電流値：例えば４５０Ａを採る。掘削電流
値瞬間値が電流値上限反応時間以上連続してこの上限掘
削電流値を上回った場合、警報を発する。 (4)上限攪拌電流値：例えば３５０Ａを採る。攪拌電流
値瞬間値が電流値上限反応時間以上連続してこの上限攪
拌電流値を上回った場合、警報を発する。 (5)電流値上限反応時間：掘削攪拌電流値の警報出力ま
での反応時間であって、例えば１秒を採る。 (6)上限注入圧力：例えば２０kg／cm² を採る。注入圧
力瞬間値が上限注入圧力反応時間以上連続してこの上限
注入圧力を上回った場合、警報を発する。 (7)注入圧力反応時間：注入圧力の警報出力までの反応
時間であって、例えば１秒を採る。 (8)静止攪拌時間：例えば６０秒を採る。静止攪拌区間
で、この静止攪拌時間を越えた時点で次の深度区間に移
行する。 (9)ホース容量（配合補正値）：例えば２００リットル
（ｌ）を採る。貧配合から富配合に配合が変化する場
合、このホース容量分速い深度から配合の切換えを行
う。 配合切換深度＝区間移行深度±（ホース容量／貧配合設
計注入量／貧配合設定速度） ただし、富配合から貧配合に変化する場合、ホース容量
の１／２の値で処理を行う。 (10)推定Ｎ値基準値：例えば４８を採る。貫入中に推定
Ｎ値瞬間値がこの推定Ｎ値基準値を上回った場合、警報
（安全側）を発する。 推定Ｎ値（Ｎ）：Ｎ＝Ｋ（Ａｄ−Ａｏ）√Ｄ ここに、Ｎ：推定Ｎ値、Ｋ：推定Ｎ値基準値、Ａｄ：掘
削電流値（Ａ）、Ａｏ：空転時電流値（Ａ）、Ｄ：深度
（ｍ） (11)空転時電流値：貫入前、地上で空回転したときの掘
削電流値であって、例えば８０Ａを採る。

【００１９】＜速度領域パターン、杭パターン＞上記の
基準値に加え、指標値として、「速度領域パターン」及
び「杭パターン」の設定がなされる。速度領域の設定 速度領域は単位時間（分）当たりの進行距離（メート
ル）すなわち速度（メートル／分）を適宜に区分化して
領域化し、各速度領域に対応してセメントミルクの注入
量（リットル／分）を割り当てる。速度領域と注入量は
比例関係にある。貧配合、富配合は速度領域と注入量と
の対応関係で決まる。図８はこの速度領域パターンの設
定画面を示す。図例では貧配合のＮｏ．１と富配合のＮ
ｏ．２の２パターン例を示す。図９は速度領域とセメン
トミルク注入量との対応関係をグラフに表したものであ
る。本実施の形態においては、貧配合領域に付き、速度
を１．００ｍ／分を基準とし、その前後に０．０５ｍ／
分の幅を採り、当該速度領域（０．９５〜１．０５ｍ／
分）に対して１４０リットル／分の注入量を割り当て
る。速度領域は０．１０ｍ／分毎に区切られ、１４リッ
トル／分の注入量で変化する。富配合領域に付き、０．
２８〜０．３３ｍ／分の速度に対応して６０リットル／
分の注入量を割り当て、速度領域が０．０５ｍ／分毎に
変化するのに対して１０リットル／分の注入量で変化す
る。図８では貧配合の１パターンと富配合の１パターン
を示したが、更に複数のパターンを設定し、通常には８
パターンを用意する。

【００２０】杭パターンの設定 杭パターンは施工機による杭造成を深度区間に応じて速
度領域パターンを折り込んで決める。図１０はこの杭パ
ターンの設定画面を示す。すなわち、この画面において
深度区間速度領域パターン番号設定速度設計注
入量施工型パターン（Ｗ型／Ｖ型）が入力される。図
１１はこの設定杭パターンに基づいて造成される地盤中
におけるソイルセメント柱Ｐの造成経過を示す。図例で
はＷ型のソイルセメント柱造成形式を示し、図３のセメ
ントミルク吐出口５ａを有する攪拌部５が使用される。
図例において、速度領域Ｎｏ．としてＮｏ．１，Ｎｏ．
２は図９に対応するものであり、Ｎｏ．０はセメント注
入のないものである。図３において２つのセメント吐出
口５ａ，５ｂをもつものに攪拌部５を使用する場合はＶ
型が選択される。Ｖ型においては、図１１のＮｏ．３，
Ｎｏ．４，Ｎｏ．６〜Ｎｏ．９が省略され、施工は迅速
になされる。

【００２１】＜インバータ値＞本実施形態においては、
インバータポンプが使用される。このインバータポンプ
を制御するため、速度領域判定時間（増方向）速度
領域判定時間（減方向）注入量基準領域（増方向）
注入量基準領域（減方向）起動増幅率起動増幅時間
最低注入量注入圧力補正係数の諸量が決められる。
図１２は、このインバータ値設定画面を示し、上記の
〜の各設定値が入力される。以下、これらの各設定値
の内容を説明する。 速度領域判定時間（増方向）：例えば５秒を採る。施
工中に現在の速度（瞬間値）が、該当している速度領域
からこの速度領域判定時間以上連続して速度の速い方に
外れた場合、次の速度領域に移動しポンプ吐出量の変更
を自動的に行う。 速度領域判定時間（減方向）：例えば５秒を採る。施
工中に現在の速度（瞬間値）が、該当している速度領域
からこの速度領域判定時間以上連続して速度の遅い方に
外れた場合、次の速度領域に移動しポンプ吐出量の変更
を自動的に行う。 注入量基準領域（増方向）：例えば１０％を採る。施
工中の深度５０cm毎の注入量チェック時に、設計注入量
と実績注入量を比較し、実績注入量が （設計注入量×（１＋注入量基準領域／１００）） を越えている場合、次の５０cm区間で超過分を減算する
ようポンプ吐出量を調整する。超過分の算出は次式で与
えられる： 超過分＝実績注入量−（設計注入量×（１＋注入量基準
領域／１００）） 注入量基準領域（減方向）：例えば５％を採る。施工
中の深度５０cm毎の注入量チェック時に、設計注入量と
実績注入量を比較し、実績注入量が （設計注入量×（１−注入量基準領域／１００）） を下回っている場合、次の５０cm区間で不足分を加算す
るようポンプ吐出量を調整する。不足分の算出は次式で
与えられる： 不足分＝設計注入量−実績注入量 起動増幅率：例えば１３０％を採る。ポンプ吐出量を
増加する時、起動増幅時間においてこの起動増幅率を掛
けたポンプ吐出量を出力するようインバータポンプに指
示を送る。起動増幅時間を過ぎると通常のポンプ吐出量
に戻る。起動増幅時のポンプ吐出指示量の算出は次式で
与えられる： ポンプ吐出指示量＝ポンプ吐出量＋（増加分×起動増幅
率／１００） 起動増幅時間：起動増幅を行う時間であって、例えば
５秒を採る。 最低注入量：ポンプ吐出指示の最低設定量であって、
例えば４０リットル／分を採る。打ち直し等で設定ポン
プ吐出量が最低注入量を下回った場合、最低注入量がポ
ンプ吐出量になる。 注入圧力補正係数：ポンプ自動制御用補正係数であっ
て、例えば３０３を採る。

【００２２】データ処理方法 本施工管理のプログラムを実行するに際し、おおよそ以
下の取決め事項に従ってデータの処理を行う。 入力データは、杭番号入力終了信号の入力時から計測
終了信号の入力時までの間取り込み、１秒毎にデータを
演算表示する。解析データの保存は計測開始信号の入力
時から計測終了信号の入力時までの間行う。 掘削速度は掘削深度の差として算出する。 深度区間の移行は次の条件で自動的に移行する。 ａ．次の深度区間の進行方向が同じ場合、掘削深度が設
定深度を越えた時点で自動的に移行する。ただし、移行
した後打ち戻し等で掘削深度が移行前の深度区間に入っ
た場合は、深度区間の変更は行わない。 ｂ．次の深度区間の進行方向が異なる場合、掘削深度が
設定深度まで到達し進行方向が変わり所定の単位距離
（例えば１０cm）以上変位した場合、自動的に次の深度
区間に移行する。 ｃ．静止攪拌区間前の深度区間では、掘削深度が設定深
度まで到達し、前記所定距離（＋１０cm）以内に所定時
間（例えば１０秒）以上留まった場合、自動的に静止攪
拌区間へ移行する。 ｄ．静止攪拌区間の深度区間では、設定静止攪拌時間を
満たし掘削深度が所定距離（１０cm）以上引き上げられ
た場合、自動的に次の深度区間に移行する。 経過時間は、計測開始信号が入力された時点からカウ
ントを開始し、計測終了信号が入力された時点でカウン
トを終了する。

【００２３】ミルク注入量制御方法 本施工管理手順の中心となるミルク注入量制御は以下の
要領をもってなされる。 ミルク注入量制御（インバータ周波数制御）は、杭パ
ターンの速度領域パターンに基づき掘削速度を基に行わ
れる。 ミルク注入量の変更（制御）は、現在の該当速度領域
を速度領域判定時間以上外れた場合に速度領域の変更を
行う。 所定深度（例えば５０cm）毎に設定ミルク注入量と実
績ミルク注入量を比較し、実績ミルク注入量が設定ミル
ク注入量の注入量基準領域を上回ったまたは下回った場
合、次の所定深度間の注入量を不足分だけ加算した注入
量で注入する。 ポンプ起動時の立ち上がり調整は、起動増幅率と起動
増幅時間の設定により調整する。 配合バルブの切替は、基準値の杭パターンの設定配合
から自動的に行う。深度区間移行時に配合も同時に切替
わる場合、ホース容量( 配合補正値) と設計ミルク注入
量・設計速度から算出した深度で先行して配合バルブを
切替える。

【００２４】ソイルセメント柱の造成施工 以上の基準値、速度領域パターン及び杭パターンの設定
がなされ、かつ、データ処理方法及びミルク注入量制御
方法に則り、ソイルセメント柱Ｐの造成が以下の手順を
もって実施される。図１３は、施工の対象となる地盤域
を示し、図１４はその地盤の地層図を示す。本施工に先
立ってこの地盤域にプレボーリングが実施され、地層の
硬度（Ｎ値）が測定される。図示されるように、対象地
盤に臨んでセメントミルク供給装置Ｍが配され、該セメ
ントミルク供給装置Ｍより所定長さのホース９を介して
施工機Ｓにセメントミルクが圧送される。このホース９
の長さが配合補正値としてのホース容量を決める。施工
機Ｓは順次場所を移動してソイルセメント柱Ｐを施工し
てゆく（矢印イ参照）。そして、施工はＰ１，Ｐ２のソ
イルセメント柱の造成が終了し、Ｐ３の造成過程にあ
る。各ソイルセメント柱Ｐは上部の貧配合部と下端部の
根固め部としての富配合部とからなる。

【００２５】図１５はこの施工管理の概略を示すフロー
図である。すなわち、このフローの要旨は、検出器から
得られる１秒毎のデータに基づいて施工状況をモニタ画
面に表示し記憶し、同時に、設定ミルク注入量と掘削速
度及び注入圧力からミルク注入量の制御を行い、各監視
項目が設定値から外れた場合警報を出力する。

【００２６】以下、図１５のフローチャートに基づいて
施工管理フローを説明する。 （ステップ１）杭番・杭パターン番号を入力する。入力
した時点で、既に登録されている杭パターン番号に従っ
て制御及び判定の深度に対する第１層の基準値テーブル
を作成する。杭パターンの登録には、深度区間毎の設
定注入量、設定速度、各速度領域に対する注入量等が
含まれる。また、基準値テーブル作成時には、各杭共通
の基準値であるインバータ設定値等が読み込まれる。 （ステップ２）施工機Ｓを決められた位置に移動し、深
度を０．０ｍにし実際の深度に管理装置側を合わせる。 （ステップ３）計測開始ボタンを押し、スタートさせ
る。以後、サンプリング及び処理は１秒毎になされる。 （ステップ４）検出装置により計測値を読み込み、その
データを処理用に加工する。検出装置は前述した深度
計、電磁流量計、注入圧力計、掘削電流計、攪拌電流
計、が使用され、検出データは前述した掘削深度、セメ
ントミルク注入量、セメントミルク注入（吐出）圧力、
掘削電流、攪拌電流、インバータ周波数を採る。 （ステップ５）深度区間の移行があるかどうかの判定を
行い、移行する場合にはステップ６に移り、そのままの
場合にはステップ７に進む。 （ステップ６）深度区間が移行する場合、その層の基準
値テーブルを作成し、次いでステップ７に進む。 （ステップ７）計測値から求めた実側値と基準値とを比
較する。しかる後ステップ８に進む。 （ステップ８）配合切換え深度かどうかを判定し、切換
え深度の場合にはステップ９に移り、そのままの場合に
はステップ１０に進む。 （ステップ９）ステップ８での判定により、配合を切り
換える深度に達した場合、配合の切換えを行う。この配
合切換えの指令により、切換えバルブが作動し、貧配合
と富配合との切換えがなされる。 （ステップ１０）このステップをもって注入量の自動制
御が実施される。すなわち、ステップ７の結果から、 注入量チェック区間（５０cm）が切り換わる場合、前
区間の過不足分補正した設定注入量を算出する。 現速度領域を外れた場合、該当速度領域の登録注入量
との設定注入から、ポンプへ指示する設定注入量を設
定する。 算出した設定注入量から、ポンプ側に設定インバータ
周波数を算出・出力する。 （ステップ１１）現在の状況をＣＲＴ画面に表示する。
表示画面は、デジタル画面（１）及びグラフ画面（２）
がある。次いで、ステップ１２に進む。 （ステップ１２）警報出力があるかどうかの判定を行
い、警報出力がある場合はステップ１３に移り、警報出
力がない場合にはステップ１４に進む。 （ステップ１３）ステップ１２の判定により警報出力の
判定がなされ、ステップ７の結果に基づき基準値を満た
していない場合、あるいはまた、他に何かイベントがあ
る場合、警報ブザーを鳴らすか、及び又はＣＲＴ画面で
の警報表示を行う。 （ステップ１４）計測終了かどうかの判定を行い、終了
でない場合には再びステップ４に戻り、終了の場合には
ステップ１５に進む。 （ステップ１５）計測終了ボタンを押された場合、日報
データ及び解析データをファイルに保存し次の杭の杭パ
ターン番号の入力を待機する。 （ステップ１６）次の杭の施工を続けて行うかどうかの
判定を行い、続けて行う場合にはステップ１に戻り、打
切りの場合には本フローを終了させる。

【００２７】ミルク注入量の自動制御（ステップ１０、
「注入量自動制御サブルーチン」）は、図１７に示すフ
ローをもって行われる。 （ステップ２０）計測データから注入量自動制御に必要
なデータ、すなわちミルク注入量、注入圧力、掘削深
度、掘削速度の４要素を取り出す。 （ステップ２１）圧力異常があるかどうかを判定し、圧
力異常でない場合にはステップ２２に進み、圧力異常の
ときにはステップ３２に進む。 （ステップ２２）深度区間の変更があるかどうかを判定
し、変更の場合にはステップ２３に移り、変更のない場
合にはステップ２４に進む。 （ステップ２３）ステップ２２により深度区間の変更の
場合、注入量チェック区間（５０cm）が切換わる場合、
前区間の過不足分を補正した設定速度に対する設定注入
量を算出する。 （ステップ２４）ステップ２２により深度区間の変更の
ない場合、現在の該当速度領域を算出する。しかる後、
ステップ２５に進む。現在の該当速度領域を設定時間以
上連続して外れた場合、次の該当速度領域に移行する。 （ステップ２５）速度領域区間の変更かどうかを判定
し、変更の場合にはステップ２６に移り、変更のない場
合にはステップ２７に進む。 （ステップ２６）ステップ２５により速度領域区間の変
更のある場合には、該当速度領域の再設定をなす。 （ステップ２７）ステップ２５により速度領域区間の変
更のない場合には、ステップ２３及びステップ２４か
ら、現在ポンプが吐出する必要がある場合設定注入量を
算出する。しかる後、ステップ２８に進む。 （ステップ２８）起動増幅処理を行うかどうかを判定
し、増幅処理を行う場合にはステップ２９に移り、増幅
処理を行わない場合にはステップ３０に進む。 （ステップ２９）ステップ２７の設定周波数が前回の設
定周波数より大きい方へ変化した場合、より速く設定注
入量を達するよう起動増幅率と設定周波数を掛けた値を
設定周波数とする。 （ステップ３０）ステップ２７の結果及び注入圧力か
ら、ポンプに指示を出すインバータ設定周波数を算出す
る。 （ステップ３１）設定周波数をポンプのインバータへ出
力する。 （ステップ３２）ステップ２１において圧力異常がある
と判定された場合、注入圧力が、設定圧力値を設定反応
時間以上連続して越えた場合、設定注入量を１／２ずつ
落としていく。設定圧力値を充分下回った場合、再び通
常の制御に復帰する。 （ステップ３３）警報処理を行う。

【００２８】本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計
変更が可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の基礎地盤におけるソイルセメン
ト柱の自動造成制御方法によれば、造柱速度を一定と
し、当該実行速度に見合うセメントミルクの注入を制御
するものであるので、造柱速度とセメントミルクの供給
量との応答性が緩和され、セメントミルク供給量の設定
精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基礎地盤におけるソイルセメント柱の
自動造成制御方法の一実施の形態を示す施工管理システ
ムの概念構成図。

【図２】施工機の一構成部分である駆動部の構成図。

【図３】施工機の一構成部分である攪拌部の構成図。

【図４】攪拌部の他の態様の構成図。

【図５】セメントミルク供給装置の概略構成図。

【図６】本施工管理システムにおけるプログラムの構成
及びそのデータの流れ図。

【図７】基準値設定画面の一例示図。

【図８】速度領域設定画面の一例示図。

【図９】速度領域−注入量の関係図。

【図１０】杭パターン設定画面の一例示図。

【図１１】深度−設定速度の関係図。

【図１２】インバータ値設定画面の一例示図。

【図１３】施工対象地盤の平面図。

【図１４】施工対象地盤の断面図。

【図１５】本施工管理システムの施工管理手順を示す流
れ図。

【図１６】注入量自動制御の手順を示す流れ図。

【図１７】計測・設定の手順を示す流れ図。

【符号の説明】

Ｓ…施工機、Ｍ…セメントミルク供給装置、Ｐ…ソイル
セメント柱、１…施工機本体、２…掘削・攪拌装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 完 東京都千代田区神田駿河台２−３−11 株 式会社鴻池組東京本店内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削機をもって地盤中に掘削した孔内にセ
   メントミルク等の固結材を供給してそのまま掘削機の先
   端の攪拌翼によって現位置の土砂と混合攪拌し、地盤中
   にソイルセメント柱を造成する方法において、 少なくとも、当該掘削機の先端部での造柱深度及びセメ
   ントミルク注入量の施工データを検出装置により検出
   し、 前記検出データに基づき、実測セメントミルク注入量と
   設定ミルク注入量とを比較し、その比較値に基づきセメ
   ントミルク供給装置の注入量を制御するとともに、 深度を小距離単位の深度区間に区切り、当該単位深度区
   間においては単位時間当たりの造柱深度としての造柱速
   度に対応した所定量のセメントミルクの供給がなされ、 単位の深度区間を変更する際に、前区間の過不足分の補
   正を折り込んでセメントミルクの設定ミルク注入量の設
   定を行う、ことを特徴をするソイルセメント柱の自動造
   成制御方法。
2. 【請求項２】掘削機をもって地盤中に掘削した孔内にセ
   メントミルク等の固結材を供給してそのまま掘削機の先
   端の攪拌翼によって現位置の土砂と混合攪拌し、地盤中
   にソイルセメント柱を造成する方法において、 少なくとも、当該掘削機の先端部での造柱深度及びセメ
   ントミルク注入量の施工データを検出装置により検出
   し、 前記検出データに基づき、実測セメントミルク注入量と
   設定ミルク注入量とを比較し、その比較値に基づきセメ
   ントミルク供給装置の注入量を制御するとともに、 単位時間当たりの造柱深度としての造柱速度を一定幅の
   速度領域に区切り、各速度領域に対応して単位深さ当た
   り同一の注入量となるべく単位時間当たりのセメントミ
   ルク注入量を割り当て、 当該実測造柱速度が設定速度領域に継続するかどうかを
   判定し、所定時間を超えて速度領域外にあれば当該実測
   造柱速度に対応する設計速度領域に変更する、ことを特
   徴とするソイルセメント柱の自動造成制御方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載のソイルセメント柱の自動
   制御方法において、 深度を単位の深度区間に区切り、当該単位深度区間にお
   いては単位時間当たりの造柱深度としての造柱速度に対
   応した所定量のセメントミルクの供給がなされ、単位の
   深度区間を変更する際に、前区間の過不足分の補正を折
   り込んでセメントミルクの設定ミルク注入量の設定を行
   うものであって、各深度区間毎に速度領域を割り当てて
   なる、ことを特徴とするソイルセメント柱の自動造成制
   御方法。
4. 【請求項４】請求項２に記載のソイルセメント柱の自動
   制御方法において、 セメントミルクの設定注入量が貧配合設定から富配合設
   定に移行するとき、ホース容量を配合補正値としてこの
   ホース容量分の速い深度から配合の切り換えを行う、こ
   とを特徴とするソイルセメント柱の自動造成制御方法。