WO2020022216A1

WO2020022216A1 - 深層混合処理工法におけるｗ／ｃの設定方法及びその装置

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Publication number: WO2020022216A1
Application number: PCT/JP2019/028467
Authority: WO
Inventors: 辰男長津; 上野　一彦; 伸弘本多; 雅也河田; 幸彦徳永; 大西　常康; 廣渡　智晶; 博文田口; 英幸浅田; 滋久保; 眞郷和田; 山田　和彦; 竹史伊藤; 尚史細見; 俊郎原
Original assignee: 五洋建設株式会社; 清水建設株式会社; 株式会社竹中土木; 東亜建設工業株式会社; 東洋建設株式会社; 株式会社不動テトラ
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2020-01-30
Also published as: CN112513376A; JP2020016048A; CN112513376B; JP6496869B1

Abstract

【課題】あらゆる地盤に対応できるバラツキの少ない強度と出来形を造成できる深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置を確立すること。【解決手段】土中の水量とセメントスラリー中の水量の合算水量（Ｗｇ）を求める第１の工程と、前記（Ｗｇ）とセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を設定する第２の工程と、前記異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の工程と、前記第３の工程で求められた一軸圧縮強度を相関図上にスラリー曲線を作成する第４の工程と、前記スラリー曲線に基づき目標強度に対応する（Ｗｇ）と（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の工程と、前記（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の工程とからなる。

Description

深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置

　本発明は、改良対象土にスラリー状のセメント系改良材を注入し、攪拌混合して強固な改良体を造成する深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置に関するものである。さらに詳しくは、セメント系深層混合処理工法において、多様化する設計施工条件においても地盤特性、材料特性、機械特性を考慮し、最適な攪拌混合条件を得るためのセメント添加量と水セメント比を決定するプロセス設計法に関するものである。

　セメント系深層混合処理工法は、主に軟弱地盤を対象として構造物などの基礎の沈下や変形防止のための改良工法であり、その対象土質は強度が低い土質から高いものまであり、また含水比は低いものから高い地盤まで幅が広く、セメント系改良材は多種多様な材料が使用され、施工機械は多種多様開発され、その結果、ある程度までは良好な改良体が造成できるようになった。
　従来の地盤改良は、土質性状が狭い範囲の土壌に対しての改良が多かったが、近年、地震・耐震対策や防災対策として利用されることが多く、また、エネルギー関連施設など社会資本整備での比較的高強度の深層混合処理工法が採用されるケースが増えるなど、その対象地盤や対象構造物も幅広く多様化している。

　セメント系深層混合処理工法は、同じ場所（地盤特性）、同じセメント系改良材及び添加量（材料特性）、同じ混合処理機（機械特性）で深層混合処理杭を打設しても強度（品質特性）のバラツキは一様ではない。この問題については「隣の場所でも土質は均一でない」、「セメント系改良材が地盤に均一に注入できない」、「施工コストとの兼ね合いで均一な攪拌混合には限界がある」として、従来は大きなくくりで考えられてきた。
　地盤タイプと土のコンシステンシー特性は、図２に示すように、分類できる。しかし、セメント系深層混合処理工法プロセス設計検討項目は、図１に示すように、地盤特性、材料特性、機械特性をそれぞれ独立して設計検討するのではなく、互いに関連付けて設計検討することが望まれる。
　すなわち、深層混合処理した改良土は、変動係数や平均強度、又は攪拌翼の羽根切り回数だけで品質管理を行い、改良土の強度のバラツキのみを管理してきたが、土壌のバラツキの原因究明が不十分であり、改良土の品質向上が疎かに考えられてきた。そのため室内配合試験による一軸圧縮強度ｑｕｌと原位置強度（現場安定処理土の一軸圧縮強度）ｑｕｆとの現場強度比ｑｕｌ／ｑｕｆ＝２～４とより安全側に取るなどして施工してきた。しかし、セメント系深層混合処理工法があらゆるところで使用されるようになり、その設計強度が低いものから高いものまで幅広くなるに従って従来の考え方では対応出来なくなってきており、高強度の設計強度に対しては、ｑｕｌ／ｑｕｆが大きい値、すなわち安全率が取れない場合もでてきた。

　対象地盤の多様化については、例えば液状化対策における地震レベル１の対策では含水比が高い緩い砂地盤が多いが、巨大地震レベル２の対策ではＮ値が１５以上で低含水比の硬質砂地盤が対象となる。しかし、ほぐされた試料での室内配合試験では、緩い砂も固い砂もどちらも同一な対象土となる。室内配合試験で決定したセメント添加量の条件のみでコンシステンシーや地盤の硬さなどが異なる条件下の地盤で良好に攪拌混合し、混合体を流動化させるにはさらに地盤の土質構成とスラリー条件（セメントスラリーのＷ／Ｃ）の関係を深く追及する必要がある。

　セメント系深層混合処理工法の設計条件、地盤条件の多様化に対し、事前調査に関しては従来からの調査項目数においても数が不足ぎみになっていたが、処理機の攪拌羽根径の拡大に伴い、セメント系改良材添加量と強度の関係などの従来の室内配合試験のみの情報では現場の地盤情報に的確に合致していないことも多く、原位置でより確実な攪拌混合が発揮でき、より最適な設計条件の確立、すなわち、プロセス設計の流れに沿った管理条件が必要となってきた。

　従来のセメント系深層混合処理工法の設計では、施工者側から提出された実施計画に、室内配合試験データを加え、必要であるならば試験施工を実施して、その結果を監督員、工事発注者側と協議し施工仕様を決定するが、その改良杭の品質、出来高は、事後のチェックボーリングによるデータを評価するしかないという問題点があった。
　例えば、多層地盤や硬質地盤での施工、改良杭長が３０ｍを超える長尺施工で複雑な施工が要求される場合でも、代表地盤に対して一律に管理仕様を決め、複雑な地盤条件に対応できないまま施工をし、管理を行ってきた。また、工事発注者側の試験施工がなされないため、改良杭の造成内容の把握を行うことが疎かになっており、改良杭の施工の統一された基準値が明確でない場合があった。

　特許文献１では、混合むらのない改良工法が提案されている。処理対象となる原土の自然含水比、塑性限界、液性限界などを予め測定して、それらの値から流動性の指標となるコンシステンシー指数Ｉｃの値が、Ｉｃ≦０となる場合には、ミルク状改良材における水と改良材との比率をＷ／Ｃ≦１としてミルク状固化材を地中に噴射しながら原土との混合処理を行う方法であり、また、Ｉｃ≧０となる場合についても言及している。
　具体的には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す方法が提示されている。
　この図３（ａ）では、目標強度１６０ｋＮ／ｍ^２を得るための最適なセメントの添加量を得るために、Ｗ／Ｃ＝７０％、９０％、１１０％とのときの一軸圧縮強度とセメント添加量の特性線を求め、これらの特性線から目標強度１６０ｋＮ／ｍ^２を得るための最適なセメントの添加量を、Ｗ／Ｃ＝７０％では、７１ｋｇ／ｍ^３、Ｗ／Ｃ＝９０％では、９３ｋｇ／ｍ^３、Ｗ／Ｃ＝１１０％では、１１１ｋｇ／ｍ^３と算出している。
　同様に、図３（ｂ）では、目標強度４５０ｋＮ／ｍ^２を得るための最適なセメントの添加量を得るために、Ｗ／Ｃ＝１００％、１３０％、１６０％、１９０％とのときの一軸圧縮強度とセメント添加量の特性線を求め、これらの特性線から目標強度４５０ｋＮ／ｍ^２を得るための最適なセメントの添加量を、Ｗ／Ｃ＝１００％では、１０７ｋｇ／ｍ^３、Ｗ／Ｃ＝１３０％では、１１５ｋｇ／ｍ^３、Ｗ／Ｃ＝１６０％では、１２５ｋｇ／ｍ^３と算出している。Ｗ／Ｃ＝１９０％では、算出不可能である。

　これらの特性線を得るためには、一般的に、１配合・１材令に付き供試体を３本作成するとされているので、図３（ａ）では、５個所×３本×３特性線＝４５本の供試体を作り室内配合試験をしなければならない。
　同様にして、図３（ｂ）では、３個所×３本×４特性線＝３６本の供試体を作り室内配合試験を実施しなければならない。

　非特許文献１の内容の説明。
　非特許文献１には、Ｐ１１３～Ｐ１１７に「４．３室内配合試験」についての記載があり、現地の土を採取して室内でセメントに水と必要に応じて混和剤を添加し、このセメントスラリーをミキサーで混錬し、モールドに充填して、１配合・１材令に付き供試体３本を作製し、養生後脱型して一軸圧縮試験を実施することが記載されている。そして、配合の欄に、Ｗ／Ｃ（％）６０～１００、安定材添加量（ｋｇ／ｍ^３）８０～２００との記載があり、この配合の異なる毎に、供試体の数が増えることは、図３（ａ）（ｂ）と同様である。

特開２００３－２３９２７５号公報

「港湾・空港における深層混合処理工法技術マニュアル」平成２６年１０月発行　発行所：一般財団法人沿岸技術研究センターＴＥＬ（０３）６２５７－３７０１のＰ１１３～１１７

　特許文献１の工法を示す図３（ａ）では、５個所×３本×３特性線＝４５本の供試体を作り室内配合試験をしなければならず、同様にして、図３（ｂ）では、３個所×３本×４特性線＝３６本の供試体を作り室内配合試験をしなければならない。
　また、非特許文献１の工法においても、配合例が増えると、それに応じて室内配合試験のための供試体の数が増える。
　室内配合試験のためには、数１０ｋｇの試料土の採取（１供試体当たり０．５ｋｇ）、試料の含水比の調整、セメントスラリーとの混練り、試料のモールドへの充填、湿潤養生、材令７日、２８日又は９１日後の一軸圧縮強度試験という作業工程があり、供試体が増えることにより、極めて手数のかかる作業である。

　本発明が解決しようとする第１の課題は、あらゆる地盤に対応できるバラツキの少ない強度と出来形を造成できる深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置を確立することである。

　本発明が解決しようとする第２の課題は、特殊な調査を必要とせず、簡単で経済的に第１の課題を解決する方法を提供することである。

　本発明の深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法は、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法において、
　前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の工程と、
　前記第１の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の工程と、
　前記第２の工程で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の工程と、
　前記第２工程で設定した少なくとも３つの値に対し第３の工程で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の工程と、
　前記第４の工程で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の工程と、
　前記第５の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の工程と
　を具備していることを特徴とする。

　第２の工程は、Ｗｇ／Ｃ＝３±１．０の範囲内に設定する第１の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝４±１．０の範囲内に設定する第２の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝６±１．０の範囲内に設定する第３の手順の少なくとも３つの手順を具備することを特徴とする。

　合算水量（Ｗｇ）は、改良対象土が塑性状から液状に移行する液性限界の水量としたことを特徴とする。

　合算水量（Ｗｇ）は、液性限界の１．０～１．４倍の水量であることを特徴とする。

　本発明のプログラムは、
　コンピューターに、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法における前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量とセメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の手順と、
　前記第１の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の手順と、
　前記第２の手順で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の手順と、
　前記第２の手順で設定した少なくとも３つの値に対し第３の手順で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の手順と、
　前記第４の手順で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の手順と、
　前記第５の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の手順と
　からなる。

　請求項１記載の発明によれば、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法において、
　前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の工程と、
　前記第１の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の工程と、
　前記第２の工程で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の工程と、
　前記第２工程で設定した少なくとも３つの値に対し第３の工程で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の工程と、
　前記第４の工程で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の工程と、
　前記第５の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の工程と
　を具備していることを特徴とする深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法としたので、室内配合試験のための供試体の数は、３本の平均値をとるものとしても、９本で済み、簡便に室内配合試験ができる。また、あらゆる地盤に対応できるバラツキの少ない強度と出来形を造成できる深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法を確立することができる。

　請求項２記載の発明によれば、
　第２の工程は、Ｗｇ／Ｃ＝３±１．０の範囲内に設定する第１の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝４±１．０の範囲内に設定する第２の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝６±１．０の範囲内に設定する第３の手順の少なくとも３つの手順を具備するので、改良対象土の固有のスラリー曲線を簡単に作成することができる。

　請求項３記載の発明によれば、
　合算水量（Ｗｇ）は、改良対象土が塑性状から液状に移行する液性限界の水量としたので、改良対象土とセメント系改良材の混錬を適正に行うことができる。

　請求項４記載の発明によれば、
　合算水量（Ｗｇ）は、液性限界の１．０～１．４倍の水量としたので、あらゆる改良対象土に対応することができる。

　請求項５記載の発明によれば、本発明のプログラムは、
　コンピューターに、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法における前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の手順と、
　前記第１の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の手順と、
　前記第２の手順で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の手順と、
　前記第２の手順で設定した少なくとも３つの値に対し第３の手順で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の手順と、
　前記第４の手順で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の手順と、
　前記第５の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の手順と
　からなるので、スラリー曲線の作成と、このスラリー曲線に基づき目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比の算出を自動化することが可能となる。

本発明による深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置の検討項目を説明する説明図である。地盤タイプと土のコンシステンシー特性の説明図である。（ａ）は、従来の方法による特性線の説明図、（ｂ）は、従来の方法による異なる例の特性線の説明図である。本発明による方法で描いたスラリー曲線の一例を示す図である。従来の方法による特性線の説明図である。三河地区における砂質土層（Ａｓ）と粘土層（Ａｃ）の材令２８日の試験杭の強度とその平均強度を、縦軸を一軸圧縮強度とし、横軸を（Ｗｇ／Ｃ）としたときの本発明による方法で描いたスラリー曲線図である。海底粘土・大阪Ａｃ、海底粘土・東京Ａｃ、海底粘土・熊本Ａｃの全国土質（海底粘土）のデータに基づく本発明による方法で描いたスラリー曲線図である。砂質土・東京Ａｓ、砂質土・千葉Ａｓの全国土質（砂質土）のデータに基づく本発明による方法で描いたスラリー曲線図である。全国土質（シルト質粘土）のデータに基づく本発明による方法で描いたスラリー曲線図である。全国土質（有機質土）のデータに基づく本発明による方法で描いたスラリー曲線図である。本発明による深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置の実施例１のフロー図である。本発明による深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法及びその装置の実施例１のハードウェアのブロック図である。

　本発明の深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法は、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法において、
　前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の工程と、
　前記第１の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の工程と、
　前記第２の工程で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の工程と、
　前記第２工程で設定した少なくとも３つの値に対し第３の工程で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の工程と、
　前記第４の工程で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の工程と、
　前記第５の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の工程と
　を具備している。

　第２の工程は、Ｗｇ／Ｃ＝３±１．０の範囲内に設定する第１の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝４±１．０の範囲内に設定する第２の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝６±１．０の範囲内に設定する第３の手順の少なくとも３つの手順を具備する。

　合算水量（Ｗｇ）は、改良対象土が塑性状から液状に移行する液性限界の水量とする。また、合算水量（Ｗｇ）は、液性限界の１．０～１．４倍の水量とすることもできる。

　本発明のプログラムは、コンピューターに、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法における前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の手順と、
　前記第１の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の手順と、
　前記第２の手順で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の手順と、
　前記第２の手順で設定した少なくとも３つの値に対し第３の手順で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の手順と、
　前記第４の手順で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の手順と、
　前記第５の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の手順と
　により構成する。

　以下、本発明の実施例１を図面に基づき説明する。
　図１２は、深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定装置のブロック図を示し、この装置の根幹をなすものがパソコン（パーソナルコンピューター）１０である。このパソコン１０には、インターフェイス２０を介して入力部２３と表示部２４とプリンタ２５が結合され、また、室内配合試験装置２６へのデータの入出力が行われ、さらに、シミュレーション結果メモリ２１を介してデータベース２２に結合されている。

　前記パソコン１０には、土質調査パラメータ（合算水量等）を演算し、地盤の硬さ、有機質土を判別する演算及び判別回路１１と、スラリー曲線作成部１２と、比較判定部１３と、本施工のＣ、Ｗ／Ｃの決定部１４と、状態格納部１５と、地盤特性メモリ１６と、材料特性メモリ１７と、機械特性メモリ１８と、全国・個別スラリー曲線作成部１９とを具備し、前記状態格納部１５は、前記インターフェイス２０を介して外部の回路に結合される。

　図１１に基づき本発明のフローを説明する。
　Ａ１：スタート後、この工程では、入力部２３からインターフェイス２０を介してパソコン１０に次の情報が入力される。
　発注者の特記仕様書・設計書、建設物の要求特性、建設地点の地盤情報、改良すべき地盤の要求性能設計強度ｑｕｃｋ、概説地層図等の情報、その他必要情報。
　Ａ２：この工程では、改良すべき地盤の土を採集し、土質試験を行い、湿潤密度（ρｔ）、乾燥密度（ρｄ）、土粒子の密度（ρｓ）、自然含水比（Ｗｎ）、液性限界（Ｗ_Ｌ）、塑性限界　（Ｗｐ）、塑性指数　（Ｉｐ）、Ｎ値、粒度分布などのデータを入力部２３からパソコン１０に入力する。
　さらに、入力部２３からインターフェイス２０を介して室内配合試験装置２６に土質試験データが送られる。

　深層混合処理工法の改良地盤の設計では、構造物全体の安定計算（外部安定計算）と、改良体内に発生する応力の検討（内部安定計算）が必要である。改良体内部に発生する応力の検討に当たっては、材料強度を適切に設定する必要があり、設計基準強度は改良対象土を用いた室内配合試験の一軸圧縮強さをもとに設定している。この設計基準強度は、対象とする構造物にかかる荷重の大きさにより定められている。

　低強度域：河川堤防の盛土、道路盛土等、改良体にかかる応力が小さい構造体の場合には、改良体はあまり大きな強度を必要とせず、材令２８日強度が５００～１，５００ＫＮ／ｍ^２（平均１，０００ＫＮ／ｍ^２）程度の目標強度の場合を低強度域とする。
　中強度域：擁壁の基礎などの構造物基礎に必要な改良体で、材令２８日強度が１，５００～２，５００ＫＮ／ｍ^２程度（平均２，０００ＫＮ／ｍ^２）の目標強度の場合を中強度域とする。
　高強度域：港湾の護岸・岸壁等、ブロック式、壁式、格子式など高強度の改良体が必要な場合で、材令２８日強度が２，５００～３，５００ＫＮ／ｍ^２（平均３，０００ＫＮ／ｍ^２）程度の目標強度の場合を高強度域とする。
　超高強度域：建築分野での直接基礎や耐震強化岸壁及び液状化対策、レベル２の地震など超高強度の改良体が必要とし、材令２８日強度が３，５００～５，０００ＫＮ／ｍ^２（平均４，０００ＫＮ／ｍ^２）程度の目標強度の場合を超高強度域とする。
　以上のような情報もパソコン１０内に記憶される。

　Ａ３：この工程では、演算及び判別回路１１で改良すべき地盤の土がＮ値＞１５（硬質地盤か）？を判断し、ＹｅｓならＡ１０へ移行し、ＮｏならＡ４に移行する。
　Ａ４：この工程では、演算及び判別回路１１で改良すべき地盤の土がｐＨ＜８（有機質土か）？を判断し、ＹｅｓならＡ１１へ移行し、ＮｏならＡ５に移行する。

　Ａ５：この工程では、改良すべき地盤の土に改良材を混錬して養生することで９本の供試体を作製し、前記室内配合試験装置２６により一軸圧縮試験を行う。
　この試験では、例えばＷ／Ｃ＝１００％と設定し、材令Ｔｃ＝２８日のとき、
　添加量Ｃ＝１１５ｋｇでは、強度ｑ_ｕ２８＝２６０９ｋＮ／ｍ^２（３本の平均値）
　添加量Ｃ＝１７０ｋｇでは、強度ｑ_ｕ２８＝４０６８ｋＮ／ｍ^２（３本の平均値）
　添加量Ｃ＝２２５ｋｇでは、強度ｑ_ｕ２８＝６０１４ｋＮ／ｍ^２（３本の平均値）
　が得られた。

　Ａ６：この工程では、Ａ５工程の一軸圧縮試験結果に基づき、図４に示すような本発明特有のスラリー曲線を作成する。
　従来の特性線は、図５に示すように、縦軸が一軸圧縮強度で、横軸がセメント系改良材の添加量としている。具体的には、
（１）Ｗ／Ｃ＝１００％のときの特性線は、図５の実線で表される。
（２）Ｗ／Ｃ＝１２０％のとき、
　添加量Ｃ＝１１５ｋｇでは、強度ｑ_ｕ２８＝２４８６ｋＮ／ｍ^２（３本の平均値）
　添加量Ｃ＝１７０ｋｇでは、強度ｑ_ｕ２８＝３８６１ｋＮ／ｍ^２（３本の平均値）
　添加量Ｃ＝２２５ｋｇでは、強度ｑ_ｕ２８＝５７８１ｋＮ／ｍ^２（３本の平均値）
　が得られたことにより、特性線は、図５の点線で表される。
　このように、従来は、Ｗ／Ｃの設定が異なる毎に一軸圧縮試験が行われる。

　これに対し、本発明では、縦軸が一軸圧縮強度で同一であるが、合算水量（Ｗｇ）という概念を導入し、横軸に合算水量（Ｗｇ）／セメント系改良材Ｃとすることにより、Ｗ／Ｃの％が任意の１つのデータがあればよく、Ｗ／Ｃの％に限定されないことを見出した。
　本発明によるスラリー曲線の作成例を詳細に説明する。
　三河神野地区における実証試験での粘性土（Ａｃ）層の室内配合試験を例に説明する。
　対象土の土質は次の通りであった。
　　湿潤密度　　　ρｔ＝１．６０８ｇ／ｃｍ^３
　　乾燥密度　　　ρｄ＝１．０３３ｇ／ｃｍ^３
　　土粒子の密度　ρｓ＝２．６７１ｇ／ｃｍ^３
　　自然含水比　　Ｗｎ＝５５．７％
　　液性限界　　　Ｗ_Ｌ＝５４．２％
　　塑性限界　　　Ｗｐ＝３６．９％
　　塑性指数　　　Ｉｐ＝１７．３％

　前記湿潤密度ρｔ＝１．６０８であるから、対象土の１ｍ^３の重量は、１６０８ｋｇとなる。
　対象土の質量１６０８＝土粒子Ｗｓ＋自然含水Ｗｗで、
　自然含水比＝５５．７％であるから、Ｗｗ＝０．５５７×Ｗｓとなり、
　１６０８＝Ｗｓ＋０．５５７Ｗｓ
　したがって、土粒子Ｗｓ＝１６０８／１．５５７＝１０３３ｋｇとなり、
　自然含水Ｗｗ＝１６０８－１０３３＝５７５ｋｇとなる。
　改良材中の水をΔｗとし、これに自然含水Ｗｗを合算した合算水量Ｗｇとすると、
　Ｗｇ／Ｃ＝（Ｗｗ＋Δｗ）／Ｃであるから
　Ｗ／Ｃ＝１００％のとき、Δｗ＝１１５ｋｇ、Ｃ＝１１５ｋｇとすると
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋１１５）／１１５＝６．０が得られる。
　このときの一軸圧縮強度ｑｕ＝２６０９ｋＮ／ｍ^２である。
　この一軸圧縮強度ｑｕ＝２６０９ｋＮ／ｍ^２とＷｇ／Ｃ＝６．０を図４にプロットする。

　同様にして、Ｗ／Ｃ＝１００％、Δｗ＝１７０ｋｇ、Ｃ＝１７０ｋｇを添加したとき
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋１７０）／１７０＝４．３８が得られる。
　このときの一軸圧縮強度ｑｕ＝４０６８ｋＮ／ｍ^２である。
　この一軸圧縮強度ｑｕ＝４０６８ｋＮ／ｍ^２とＷｇ／Ｃ＝４．３８を図４にプロットする。
　同様にして、Ｗ／Ｃ＝１００％、Δｗ＝２２５ｋｇ、Ｃ＝２２５ｋｇを添加したとき
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋２２５）／２２５＝３．５５が得られる。
　このときの一軸圧縮強度ｑｕ＝６０１４ｋＮ／ｍ^２である。
　この一軸圧縮強度ｑｕ＝６０１４ｋＮ／ｍ^２とＷｇ／Ｃ＝３．５５を図４にプロットする。
　以上のようにして求めた３点（Ｗｇ／Ｃ＝６．０，ｑｕ＝２６０９），（Ｗｇ／Ｃ＝４．３８，ｑｕ＝４０６８），（Ｗｇ／Ｃ＝３．５５，ｑｕ＝６０１４）をプロットして図４の実線で示す双曲線に似たスラリー曲線Ａが得られる。

　ちなみに、本発明のスラリー曲線を得るには、前記室内配合試験の結果（１）又は（２）のいずれか一方のデータがあればよく、Ｗ／Ｃの％に限定されないことを証明するため、前記Ｗ／Ｃ＝１２０％のときのスラリー曲線を作成してみる。
　Ｗ／Ｃ＝１２０％のとき、Δｗ＝１１５×１．２＝１３８ｋｇ、Ｃ＝１１５ｋｇであるから、
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋１３８）／１１５＝６．２が得られる。
　このときの一軸圧縮強度ｑｕ＝２４８６ｋＮ／ｍ^２である。
　Ｗ／Ｃ＝１２０％、Δｗ＝１７０×１．２＝２０４ｋｇ、Ｃ＝１７０ｋｇを添加したとき
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋２０４）／１７０＝４．５８２が得られる。
　このときの一軸圧縮強度ｑｕ＝３８６１ｋＮ／ｍ^２である。
　同様にして、Ｗ／Ｃ＝１２０％、Δｗ＝２２５×１．２＝２７０ｋｇ、Ｃ＝２２５ｋｇを添加したとき
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋２７０）／２２５＝３．７５５が得られる。
　このときの一軸圧縮強度ｑｕ＝５７８１ｋＮ／ｍ^２である。
　以上のようにして求めた３点（Ｗｇ／Ｃ＝６．２，ｑｕ＝２４８６），（Ｗｇ／Ｃ＝４．５８２，ｑｕ＝３８６１），（Ｗｇ／Ｃ＝３．７５５，ｑｕ＝５７８１）をプロットして図４の点線で示す双曲線に似たスラリー曲線Ｂが得られる。

　以上のようにして求めたスラリー曲線ＡとＢは、同一線上に重なった状態となる。このことは、Ｗ／Ｃ＝８０％、１００％、１２０％などと異なっても、同一の特性を有する対象土であれば、予め設定した任意のＷ／Ｃについて、セメントの添加量の少なくとも３つの異なる試供体、すなわち平均値をとるため３個ずつ９個の試供体を作製すれば済むこととなる。

　図４に示した本発明のスラリー曲線Ａ（又はＢ）から任意のＷ／Ｃにおける必要セメント量は、次の手順で求めることができる。
　目標強度としてｑｕ＝３０００ｋＮ／ｍ^２を設定したものとすると、図４のスラリー曲線から、Ｗｇ／Ｃ＝５．４という値が得られる。
　ここで、Ｗ／Ｃ＝１００％、セメント添加量をＣとすると
　Δｗ＝（Ｗ／Ｃ）／１００×Ｃ＝（１００）／１００×Ｃ＝Ｃとなり
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋Ｃ）／Ｃ＝５．４
　５．４Ｃ－Ｃ＝５７５　Ｃ＝１３０．７ｋｇ／ｍ^３となる。
　この値は、図５の実線の特性線の横軸Ｃから求めた１３０ｋｇ／ｍ^３と一致する。

　同様に、Ｗ／Ｃ＝１２０％、セメント添加量をＣとすると
　Δｗ＝（Ｗ／Ｃ）／１００×Ｃ＝（１２０）／１００×Ｃ＝Ｃとなり
　Ｗｇ／Ｃ＝（５７５＋１．２Ｃ）／Ｃ＝５．４
　５．４Ｃ－１．２Ｃ＝５７５　Ｃ＝１３６．９ｋｇ／ｍ^３となる。
　この値は、図５の点線の特性線の横軸Ｃから求めた１３７ｋｇ／ｍ^３と一致する。
　以上のように、図４のスラリー曲線のみでＷ／Ｃの割合を種々換えたときのセメント添加量を得ることができる。

　Ａ７：この工程では、Ａ６工程のスラリー曲線と、全国・個別スラリー曲線作成部１９で作成した全国・個別スラリー曲線と比較判定する。全国・個別スラリー曲線は、図６～図１０に示すように、土質により、また、土の算出する地区により異なる曲線となるが、ある程度の幅を持った近似した曲線が得られることが判明した。詳細は、後述する。
　そこで、Ａ７の工程では、前記全国・個別スラリー曲線から逸脱しているかどうかを判定する。逸脱している場合には、Ａ５の工程に戻り、土質試験データを再確認し、室内配合試験を再度行い、Ａ６～Ａ８を繰り返す。

　Ａ８：この工程では、前記全国・個別スラリー曲線の範囲内にあり、Ａ１の工程で設定した目標強度の範囲内にあれば、次工程に移行する。もし、Ａ６工程のスラリー曲線が前記全国・個別スラリー曲線から著しく逸脱しており、Ａ１の工程で設定した目標強度の範囲から外れていれば、Ａ５の工程での室内配合試験に問題があると考えられるので、Ａ５の工程に戻り、再度供試体を作製し、前記室内配合試験装置２６により一軸圧縮試験を行う。

　Ａ９：この工程では、Ａ８の工程がＹｅｓであれば、パソコン１０の本施工のＣ、Ｗ／Ｃの決定部１４で本施工の添加量ＣとＷ／Ｃを決定し、状態格納部１５に記憶する。この状態格納部１５に記憶されたデータは、インターフェイス２０を介して表示部２４で表示され、プリンタ２５で印刷され、さらに、シミュレーション結果メモリ２１に記録され、最後にデータベース２２に記録される。

　Ａ１０：この工程では、Ａ３工程でＮ値＞１５（硬質地盤か）？がＹｅｓになると、掘削回転軸の羽根切り回数の調整、その他の補助装置の使用を設定し、前記Ａ９工程に送られる。

　Ａ１１：この工程では、Ａ４工程でｐＨ＜８（有機質土か）？がＹｅｓのとき、強度を確保するために有機質土に特殊添加剤や特殊セメントを使用して前記Ａ５工程に送られ、室内配合試験を行う。

　Ａ１２：この工程では、全国の工事における地盤情報、地層情報、室内配合結果などがデータベースとしてデータベース２２に記憶される。

　Ａ１３：この工程では、前記データベース２２のデータに基づき、本発明による方法で作成した全国・個別スラリー曲線が記録されている。以下、具体的に説明する。

　図６は、三河地区における砂質土層（Ａｓ）と粘土層（Ａｃ）の材令２８日の試験杭の強度とその平均強度を、縦軸が一軸圧縮強度とし、横軸が（Ｗｇ／Ｃ）としたときの本発明による方法で描いたスラリー曲線図である。
　図６は、三河地区試験杭の高炉セメントＢ種を用いた材齢２８日の一軸圧縮強度と合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の相関関係である。粘性土と砂質土に明らかに相関関係の違いがみられる。

　図７は、今回の発明を実証するために集計した海底粘土・大阪Ａｃ、海底粘土・東京Ａｃ、海底粘土・熊本Ａｃの全国土質（海底粘土）、普通ポルトランドセメント及び高炉セメントＢ種を使用した材齢２８日の一軸圧縮強度と（Ｗｇ／Ｃ）の相関図である。
　図７より次のことが言える。
　低強度域　５００ＫＮ／ｍ^２～１，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝８．０±２．０
　中強度域　１，５００ＫＮ／ｍ^２～２，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝５．５±１．５
　高強度域　２，５００ＫＮ／ｍ^２～３，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝４．５±１．５
　超高強度域　３，５００ＫＮ／ｍ^２～４，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝３．５±１．５
　海底粘土のＷｇ／Ｃと材齢２８日一軸圧縮強度の相関式は次式で表すことができる。
　１０，５００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．２６}≦ｑｕ２８≦７１，３００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．３３}
　海底粘土の（Ｗｇ／Ｃ）と材齢２８日一軸圧縮強度の平均値の相関式は次式で表すことが出来る。
　ｑｕ２８＝２３，３００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．２６}

　図８は、今回の発明を実証するために集計した全国砂質土・東京Ａｓ・千葉Ａｓ、普通ポルトランドセメント及び高炉セメントＢ種を使用した材齢２８日の一軸圧縮強度と（Ｗｇ／Ｃ）の相関図である。
　図８より次のことが言える。
　低強度域　５００ＫＮ／ｍ^２～１，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝４．５±１．５
　中強度域　１，５００ＫＮ／ｍ^２～２，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝３．５±１．５
　高強度域　２，５００ＫＮ／ｍ^２～３，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝３．０±１．５
　超高強度域　２，５００ＫＮ／ｍ^２～３，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝２．０±１．０
　海底粘土のＷｇ／Ｃと材齢２８日一軸圧縮強度の相関式は次式で表すことが出来る。
　ｑｕ２８≦５７００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．１０}
　海底粘土の（Ｗｇ／Ｃ）と材齢２８日一軸圧縮強度の平均値の相関式は次式で表すことが出来る。
　ｑｕ２８＝１０，８００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．１４}

　図９は、今回の発明を実証するために集計した全国土質（シルト質粘土）、普通ポルトランドセメント及び高炉セメントＢ種を使用した材齢２８日一軸圧縮強度と（Ｗｇ／Ｃ）の相関図である。
　図９より次のことが言える。
　低強度域　５００ＫＮ／ｍ^２～１，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝８．０±２．０
　中強度域　１，５００ＫＮ／ｍ^２～２，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝５．５±１．５
　高強度域　２，５００ＫＮ／ｍ^２～３，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝４．５±１．５
　超高強度域　２，５００ＫＮ／ｍ^２～３，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝３．５±１．０
　シルト質粘土のＷｇ／Ｃと材齢２８日一軸圧縮強度の相関式は次式で表すことが出来る。
　２３，６００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．４２}≦ｑｕ２８≦２１，３００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－０．９９}
　シルト質粘土の（Ｗｇ／Ｃ）と材齢２８日一軸圧縮強度の平均値の相関式は次式で表すことが出来る。
　ｑｕ２８＝２２，０００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－１．４５}

　図１０は、今回の発明を実証するために集計した全国土質（有機質土）、特殊セメントを使用した材齢２８日の一軸圧縮強度と（Ｗｇ／Ｃ）の相関図である。
　図１０より次のことが言える。
　低強度域　５００ＫＮ／ｍ^２～１，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝４．０±２．０
　中強度域　１，５００ＫＮ／ｍ^２～２，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝３．０±１．５
　高強度域　２，５００ＫＮ／ｍ^２～３，５００ＫＮ／ｍ^２：Ｗｇ／Ｃ＝２．５±１．５
　有機質土の（Ｗｇ／Ｃ）と材齢２８日一軸圧縮強度の平均的な相関式は次式で表すことが出来る。
　ｑｕ２８＝１９，４００（Ｗｇ／Ｃ）ｆ^{－２．６３}

　１０…パソコン（パーソナルコンピューター）、１１…演算及び判別回路、１２…スラリー曲線作成部、１３…比較判定部、１４…本施工のＣ、Ｗ／Ｃの決定部、１５…状態格納部、１６…地盤特性メモリ、１７…材料特性メモリ、１８…機械特性メモリ、１９…全国・個別スラリー曲線作成部、２０…インターフェイス、２１…シミュレーション結果メモリ、２２…データベース、２３…入力部、２４…表示部、２５…プリンタ、２６…室内配合試験装置。

Claims

　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法において、
　前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合算した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の工程と、
　前記第１の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の工程と、
　前記第２の工程で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の工程と、
　前記第２工程で設定した少なくとも３つの値に対し第３の工程で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の工程と、
　前記第４の工程で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の工程と、
　前記第５の工程で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の工程と
　を具備していることを特徴とする深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法。
　第２の工程は、Ｗｇ／Ｃ＝３±１．０の範囲内に設定する第１の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝４±１．０の範囲内に設定する第２の手順と、Ｗｇ／Ｃ＝６±１．０の範囲内に設定する第３の手順の少なくとも３つの手順を具備することを特徴とする請求項１記載の深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法。
　合算水量（Ｗｇ）は、改良対象土が塑性状から液状に移行する液性限界の水量としたことを特徴とする請求項１又は２記載の深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法。
　合算水量（Ｗｇ）は、液性限界の１．０～１．４倍の水量であることを特徴とする請求項３記載の深層混合処理工法におけるＷ／Ｃの設定方法。
　コンピューターに、
　水とセメント系改良材との設定された比Ｗ／Ｃで混合したセメントスラリーを改良対象土に注入し攪拌混合するセメント系深層混合処理工法における前記改良対象土の自然含水比と単位体積重量を確認し、前記土中の水量と前記セメントスラリー中の水量を合計した合算水量（Ｗｇ）を求める第１の手順と、
　前記第１の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）の異なる少なくとも３つの値を任意に設定する第２の手順と、
　前記第２の手順で設定した異なる３つの値に基づき室内配合試験を実施し、それぞれの一軸圧縮強度を求める第３の手順と、
　前記第２の手順で設定した少なくとも３つの値に対し第３の手順で求められたそれぞれの一軸圧縮強度を相関図上にプロットし、これらのプロットを結び当該改良対象土固有のスラリー曲線を作成する第４の手順と、
　前記第４の手順で作成したスラリー曲線に基づき目標強度に対応する合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）を求める第５の手順と、
　前記第５の手順で求めた合算水量（Ｗｇ）に対するセメント量（Ｃ）の比（Ｗｇ／Ｃ）から目標強度に対応するセメント添加量と水セメント比を決定する第６の手順と
　を実行させるためのプログラム。