JP3714625B2 - 泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削軸により掘削してソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成するに当たって、掘削軸による地盤の掘進時に発生する泥土をリサイクルして有効利用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、掘削軸からセメントミルクを噴出しながら地盤を掘削することで、掘削孔内において掘削土とセメントミルクとを攪拌混合して地盤中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成することが一般的に行われている。
【０００３】
ところが、上記のような従来例にあっては、地中で原地盤の掘削土とセメントミルクとを攪拌混合してソイルセメントを形成するので、地盤中に造成されるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の品質が不安定であり、目的とする強度の高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成できないという問題がある。しかも、この従来例にあっては、掘削軸の挿入による体積増加、セメントミルクの注入による体積増加、掘削土の膨れによる体積増加等により地上に掘削土とセメントミルクが混じった状態の泥土が排出されるものであり、この掘削土にセメントミルクが混じった状態の泥土は産業廃棄物として廃棄されており、環境上大きな問題となっており、また、再利用をすることなく産業廃棄物として廃棄しているので、資源の再利用という観点でも好ましくなかった。
【０００４】
そこで、上記環境問題を解決し、資源の再利用を図るものとして、水又はベントナイト液を噴出しながら掘削軸で地盤を掘進すると共に水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土を地上に排出し、掘削軸による水又はベントナイト液を噴出しながら地盤を所定深さまで掘進して掘削孔を形成した後、地上で製造したソイルセメントを水又はベントナイト液に代えて掘削軸の先端から噴出しながら掘削軸を引き上げて掘削孔内に充填されている泥土を地上に排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充填して地盤中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成するに当たり、同一現場で地上に排出された泥土とセメントとを当該現場に設置したソイルセメント製造プラントにおいて混合してソイルセメントを製造し、このようにして同一現場に設置したソイルセメント製造プラントで製造したソイルセメントを掘削軸の引き上げ時に水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸を引き上げて掘削軸内に充填されている泥土を地上に排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充填することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
この特許文献１に示される従来例にあっては、泥土を再利用して地上でソイルセメントを製造し、この地上で製造したソイルセメントを掘削孔内に充填するので、資源の再利用ができ、また、環境破壊も防止できるものである。
【０００５】
しかしながら、この従来例にあっては、単一現場において掘削により発生して地上に排出された泥土を利用して地上に設置したソイルセメント製造プラントで上記泥土とセメントを混合してソイルセメントを製造し、これを掘削孔内に充填するものであるから、地盤が砂系の現場においては、地上に排出される泥土は砂分が多い泥土であり、したがって、この砂分の多い泥土にセメントを混合して製造したソイルセメントは、材料分離が発生しやすく、これを掘削孔内に充填した場合、形成されるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の上部の出来が悪くなり、また、形成されるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の頭下がりが発生するという問題があり、更に、ソイルセメント製造プラント内部でも材料分離が発生し、均質な品質のソイルセメントを掘削孔内に供給できないという問題が生じると共に、配管等を通してのソイルセメントの供給にも支障が生じるという問題がある。
【０００６】
一方、地盤が粘性土系の現場においては、地上に排出される泥土は粘性土分が多い泥土であり、したがって、地上に設置したソイルセメント製造プラントにおいて上記粘性土分の多い泥土とセメントをソイルセメント製造プラントで製造する際、粘性土分が高いと流動性が悪くて混合し難くて作業性が悪くなり、また、製造したソイルセメントを配管を通して掘削孔内に充填して置換する場合、流動性が悪いため配管が詰まりやすく、配管内の搬送がし難しくなって、配管等を通してのソイルセメントの供給にも支障が生じるという問題がある。このため、ソイルセメント製造プラントにおける粘性土系の泥土とセメントとの混合作業を容易にし、また、製造したソイルセメントを配管を通して搬送して掘削孔内にスムーズに充填して置換するには、多量の水を使用して粘性土を流動化する必要がある。ところが、多量の水を使用して粘性土とセメントとを混合したソイルセメントは原位置土よりも比重が軽くなることがあり、置換の際に原位置土がソイルセメントに混入してしまい、目的とする品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成することができないという問題がある。
【０００７】
また、従来例にあっては、発生する順番に泥土を再利用するため、対象土が砂系層と粘性土系層とが上下に交互に存在する場合には造成されるソイルセメント柱又はソイルセメント壁が不均一になるという問題がある。
【０００８】
また、従来例にあっては、各個別の現場毎にソイルセメント製造プラントをそれぞれ設置する必要があり、その分、現場が狭くなって現場作業性が悪くなるという問題があり、現場の環境も悪くなるという問題がある。更に、各現場毎にソイルセメント製造プラントを設置するので、各現場毎にソイルセメント製造プラントを運転するための専用のオペレータが必要となり、また、ソイルセメントの製造管理も各現場毎に別々に行っているので、現場毎に品質のばらつきが大きいという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特公平７−１０３５５０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の現場においてソイルセメント柱又はソイルセメント壁を製造するに当たって、複数の現場において発生した異なる種類の泥土を有効に組み合わせ再利用して高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁を各現場で造成することができ、しかも、複数の現場において造成するソイルセメント柱又はソイルセメント壁の品質管理が１箇所のソイルセメント製造プラントで管理できて管理が容易となり、更に、各現場毎にソイルセメント製造プラントを設置する必要がなくてソイルセメント製造プラントを設置するスペースがないような狭い現場であっても対応でき、また、現場を広く使えて、現場作業がしやすくなる泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法は、水又はベントナイト液を噴出しながら掘削軸１で地盤２を掘進すると共に水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土６を地上に排出し、掘削軸１により水又はベントナイト液を噴出しながら地盤２を所定深さまで掘進して掘削孔３を形成した後、地上で製造したソイルセメント４を水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸１を引き上げて掘削孔３内に充填されている泥土６を地上に排出しつつ掘削孔３内にソイルセメント４を充填して地盤２中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成するに当たって、複数の異なる現場において地上に排出された水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土６をそれぞれソイルセメント製造プラント７に搬送し、該ソイルセメント製造プラント７において異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土６とセメントを混合してソイルセメント４を製造し、このようにして製造したソイルセメント４を複数の異なる現場に搬送して各現場において掘削軸１の引き上げ時にソイルセメント４を水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸１を引き上げて掘削孔３内に充填されている泥土６を地上に排出しつつ掘削孔３内にソイルセメント４を充填して地盤２中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成することを特徴とするものである。
【００１２】
このような方法を採用することで、ソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を各現場で造成する過程で発生する泥土６を１箇所のソイルセメント製造プラント７に集め、異なる現場の異なる土質の泥土６を混ぜて好ましい土質となるようにブレンドすると共にセメントを混合して、目的とする高品質のソイルセメント４を製造し、このようにして製造した複数の異なる現場で発生した泥土６を有効に再利用して製造した高品質のソイルセメント４を再び各現場に送って掘削軸１の引き上げ時に掘削孔３内に充填して目的とする高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成することができるものである。
【００１３】
また、ソイルセメント製造プラント７において、異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土６とセメントとを混合するに当たり、異なる現場から搬送されてきた砂系の泥土６と粘性土系の泥土６とセメントとを混合することが好ましい。
【００１４】
このような方法を採用することで、ソイルセメント製造プラント７において異なる現場で発生した砂系の泥土６と粘性土系の泥土６とを混合して砂系土と粘性土とが適度に混合した材料分離が発生せず且つ適度の流動性を備えたソイルセメント４を製造することができて、複数の現場で発生した排出汚泥を有効に再利用して高品質のソイルセメント４を製造することが可能となるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１には本発明の泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法の概略システム構成図が示してある。すなわち、場所が異なる複数の現場Ａにおいてそれぞれ地盤２を掘削軸１で掘削してソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成するようになっており、異なる現場Ａにおいて下記に詳述するようにして工事中にそれぞれ発生した泥土６をバキューム車のような搬送車によりソイルセメント製造センターＢに設置したソイルセメント製造プラント７に搬送し、ソイルセメント製造プラント７において異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土６とセメントを混合してソイルセメント４を製造し、このようにして製造したソイルセメント４をミキサー車などの搬送車により複数の異なる現場に搬送して各現場において掘削軸１の引き上げ時に上記ソイルセメント製造センターＢで製造したソイルセメント４を水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸１を引き上げて掘削孔３内に充填されている泥土６を地上に排出しつつ掘削孔３内にソイルセメント４を充填して地盤２中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成するようになっている。
【００１７】
各現場Ａにおいて、ソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成するには以下のようにして行うものである。
【００１８】
図２には各現場Ａにおいてソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成するための掘削機８を示している。この掘削機８は添付図面に示す実施形態においては多軸掘削機の例が示してある。この掘削機８を構成する多軸掘削機には複数の掘削軸１が設けてある。複数の掘削軸１にはそれぞれ外周にスクリュー部９が設けてある。複数の掘削軸１のうち全部又は一部の掘削軸１の先端には噴出口１０が設けてあり、該掘削軸１の上端部に設けたスイベル１１を介して掘削軸１に供給ホース１２が接続してあり、供給ホース１２、掘削軸１内部、掘削軸１の先端の噴出口１０が連通している。供給ホース１２にはポンプを備えた圧送供給部１３に接続してある。
【００１９】
各現場Ａにおいて上記の構成の掘削機８を用いてそれぞれ各現場Ａの地盤２を掘削してソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を製造するのである。
【００２０】
すなわち、図３に示すように圧送供給部１３から水又はベントナイト液を圧送供給して掘削軸１の先端の噴出口１０から水又はベントナイト液を噴出しながら地盤２を掘進していく。このように掘削軸１の先端の噴出口１０から水又はベントナイト液を噴出しながら地盤２を掘進することで、地盤２を容易に掘進することができる。掘削軸１による地盤２の掘進の過程で水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土６が形成されつつ掘削孔３内に充填されるが、同時に水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土６が地上に排出してくる。この地上に排出した泥土６は地上に泥土溜まり部１４を形成していったんここに溜める。泥土溜まり部１４は掘削中の掘削孔３の上部開口に隣接して地表面をバックホウと称される掘削バケット機により溝を掘って形成してもよく、あるいは地上に泥土タンクを設置してこれを泥土溜まり部１４としてもよい。
【００２１】
このようにして掘削軸１による地盤２の掘進を続け、図４のように目的とする深度までの掘進が完了して掘削軸１の数に応じた複数の孔が側端部同士が一部重複するように一列に並んだ掘削孔３を形成すると、後述のようにしてソイルセメント製造プラント７で製造したソイルセメント４を現場Ａに運んで、このソイルセメント４を水又はベントナイト液に代えて圧送供給部１３から圧送供給して噴出口１０から噴出しながら図５に示すように掘削軸１を引き上げて掘削孔３内に充填されている泥土６を地上に排出しつつ掘削孔３内にソイルセメント４を充填して地盤２中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成する。この場合に地上に排出される泥土６も泥土溜まり部１４に溜められる。このようにして泥土溜まり部１４内に溜められた泥土６は前述のようにバキューム車のような搬送車によりソイルセメント製造センターＢに設置したソイルセメント製造プラント７に搬送する。
【００２２】
ここで、連続するソイルセメント壁５を造成するには、例えば、図６（ａ）→（ｂ）の順序で上記と同様にして先行のソイルセメント壁５ａを一定間隔で形成し、次に、一定間隔を隔てて形成した先行のソイルセメント壁５ａ間に図６（ｃ）のように上記と同様にして後行のソイルセメント壁５ｂを形成すると共に先行のソイルセメント壁５ａの端部と後行のソイルセメント壁５ｂの端部同士を重複させて連続するソイルセメント壁５を造成するのである。
【００２３】
このようにして各現場においてはそれぞれソイルセメント壁５を造成するのであるが、本発明においては、各現場で上記工程中に地上に排出されて泥土溜まり部１４に溜められた泥土６をバキューム車のような搬送車によりソイルセメント製造センターＢに設置したソイルセメント製造プラント７に搬送する。このようにして複数の異なる現場から地上に排出された水又はベントナイト液と掘削土とが混合された泥土６がソイルセメント製造センターＢに集められ、ソイルセメント製造プラント７において、異なる現場Ａで発生した異なる種類の泥土６を複数混合すると共にセメントを混ぜ（必要に応じて水を更に加え）、目的とする品質のソイルセメント４を製造する。
【００２４】
この場合、場所が異なる複数の各現場の地層はそれぞれ異なり、地上に排出される泥土６の種類も種々異なるものである。ここで、泥土６の種類は砂系の泥土と、粘性土系の泥土とに大別でき、主として砂系の泥土を排出する現場と、主として粘性土系の泥土を排出する現場とがあり、単独の単一現場Ａで発生する泥土６を従来のように再利用してソイルセメント４を製造する場合、砂分が必要以上に多いソイルセメント、あるいは粘性土分が必要以上に多いソイルセメントとなるが、本発明においては、ソイルセメント製造プラント７において、異なる現場で発生した異なる種類の泥土（砂系の泥土と粘性土系の泥土）を目的となる品質となるように配合割合を適宜調整してセメントと混合することで、単独の一現場Ａの泥土６の再利用のみでは得られない高品質のソイルセメント４を製造することができるものである。
【００２５】
このようにして複数の現場Ａで発生した泥土６を集めてソイルセメント製造プラント７において異なる現場Ａで発生した異なる種類の泥土６を複数混合すると共にセメントを混ぜ（必要に応じて水を更に加え）て製造された高品質のソイルセメント４は、ミキサー車などの搬送車により再び上記泥土６が発生した複数の現場Ａにそれぞれ搬送される。各現場に搬送されたソイルセメント４はすでに述べたように、掘削軸１が所定深度に到達した時点で水又はベントナイト液に代えて圧送供給部１３から圧送供給して噴出口１０から噴出しながら掘削軸１を引き上げて掘削孔３内に充填されている泥土６を地上に排出しつつ掘削孔３内にソイルセメント４を充填して地盤２中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成するのである。
【００２６】
なお、上記実施形態においては複数の掘削軸を備えた多軸掘削機によりソイルセメント壁５を造成する例を示したが、１本の掘削軸を備えた掘削機によりソイルセメント柱を造成する場合も同様である。
【００２７】
このようにして複数の各現場において造成されるソイルセメント柱又はソイルセメント壁５は、異なる現場で発生した異なる種類の泥土をソイルセメント製造プラント７において目的となる品質となるように配合割合を適宜調整してセメントと混合して製造したものを掘削孔３に充填するので、複数の現場で発生した泥土を有効に再利用しながら単一の現場内における泥土の再利用では期待できない均質且つ高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁５を造成できるものであり、また、ソイルセメント４の製造管理が１箇所で集中的に行えるものである。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、複数の異なる現場において地上に排出された水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土をそれぞれソイルセメント製造プラントに搬送し、該ソイルセメント製造プラントにおいて異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土とセメントを混合してソイルセメントを製造し、このようにして製造したソイルセメントを複数の異なる現場に搬送して各現場において掘削軸の引き上げ時にソイルセメントを水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸を引き上げて掘削孔内に充填されている泥土を地上に排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充填して地盤中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成するので、複数の異なる現場で発生した異なる種類の泥土を有効に組み合わせ再利用して製造した高品質のソイルセメントを再び現場に送って掘削軸の引き上げ時に掘削孔内に充填して目的とする高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成でき、単一の現場で発生した泥土を該当現場で再利用してソイルセメントを製造して掘削孔に充填する従来例に比べて、高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁を簡単な方法で造成できるものであり、しかも、複数の現場において造成するソイルセメント柱又はソイルセメント壁の品質管理が１箇所のソイルセメント製造プラントで管理できて管理が容易となり、更に、各現場毎にソイルセメント製造プラントを設置する必要がなくてソイルセメント製造プラントを設置するスペースがないような狭い現場であっても対応でき、また、現場を広く使えて、現場作業がしやすくなるものである。
【００２９】
また、請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、ソイルセメント製造プラントにおいて、異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土とセメントとを混合するに当たり、異なる現場から搬送されてきた砂系の泥土と粘性土系の泥土とセメントとを混合するので、ソイルセメント製造プラントにおいて異なる現場で発生した砂系の泥土と粘性土系の泥土とを混合して砂系土と粘性土とが適度に混合した材料分離が発生せず且つ適度の流動性を備えたソイルセメントを製造することができて、複数の現場で発生した排出汚泥を有効に再利用して高品質のソイルセメント柱又はソイルセメント壁を製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法の概略システム図である。
【図２】同上に用いる掘削機による掘削を示す説明図である。
【図３】同上の各現場におけるソイルセメント壁の造成順序を示し、（ａ）は水やベントナイト液を噴出しながら掘削軸を掘進して掘削孔を形成している状態の説明図であり、（ｂ）は同上の掘削孔の断面図である。
【図４】同上の各現場におけるソイルセメント壁の造成順序を示し、（ａ）は所定深度まで掘進して水やベントナイト液に代えてソイルセメントを噴出するように切り換えた状態の説明図であり、（ｂ）は同上の掘削孔の断面図である。
【図５】同上の各現場におけるソイルセメント壁の造成順序を示し、（ａ）はソイルセメントを噴出しながら掘削軸を引き上げている状態の説明図であり、（ｂ）は同上の掘削孔の断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の連続するソイルセメント壁の製造順序を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 掘削軸
２ 地盤
３ 掘削孔
４ ソイルセメント
５ ソイルセメント壁
６ 泥土
７ ソイルセメント製造プラント

Claims (2)

1. 水又はベントナイト液を噴出しながら掘削軸で地盤を掘進すると共に水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土を地上に排出し、掘削軸により水又はベントナイト液を噴出しながら地盤を所定深さまで掘進して掘削孔を形成した後、地上で製造したソイルセメントを水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸を引き上げて掘削孔内に充填されている泥土を地上に排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充填して地盤中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成するに当たって、
   複数の異なる現場において地上に排出された水又はベントナイト液と掘削土とが混合した泥土をそれぞれソイルセメント製造プラントに搬送し、該ソイルセメント製造プラントにおいて異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土とセメントを混合してソイルセメントを製造し、このようにして製造したソイルセメントを複数の異なる現場に搬送して各現場において掘削軸の引き上げ時にソイルセメントを水又はベントナイト液に代えて噴出しながら掘削軸を引き上げて掘削孔内に充填されている泥土を地上に排出しつつ掘削孔内にソイルセメントを充填して地盤中にソイルセメント柱又はソイルセメント壁を造成することを特徴とする泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法。
2. ソイルセメント製造プラントにおいて、異なる現場から搬送されてきた異なる種類の泥土とセメントとを混合するに当たり、異なる現場から搬送されてきた砂系の泥土と粘性土系の泥土とセメントとを混合することを特徴とする泥土のリサイクルによるソイルセメント柱又はソイルセメント壁の造成方法。

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