JPH04238910A - 改良材の吐出制御機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤に添加、混合
して地盤強度を高める改良材の吐出制御機構に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤への改良材の吐出制御にあたっ
ては、作業性や改良地盤の品質向上を図るため、種々の
ものが考案されている。

【０００３】たとえば、貫入時吐出タイプのスラリー系
深層混合処理工法においては、通常その改良材の配合量
を深度方向に漸次変化させるようなことはせず、ある地
層間（腐植土層、シルト層等）で一定としている。これ
を図４に基づいて説明すると、スラリーの吐出量が一定
の条件下において、腐植土層では攪拌軸の貫入速度をＶ
１とし、攪拌軸がシルト層に達した時点で貫入速度をＶ
１より速いＶ２に変化させる。これにより、スラリー吐
出量が一定のもとで貫入速度が変化するため、腐植土層
とシルト層における改良材の配合量は変わり、シルト層
における改良材の配合量Ｗ２は、腐植土層における配合
量Ｗ１よりも少なく調整されるようになっている。その
結果、改良材の配合量は地層ごとに変わり、夫々の地層
が所定の強度に改良されるようになっている。尚、図中
、Ｖ３は攪拌軸の引き抜き速度である。

【０００４】一方、乾燥セメント等の粉粒状の改良材を
吐出させる（ＤＪＭ工法）ものの一つに特開昭６１−５
３９１４号公報に開示される改良材送給制御装置が知ら
れている。この装置では、改良材の送給量を検出する送
給量検出器と、この送給量を調節する送給量調節器と、
攪拌翼の貫入深度を検出する貫入深度検出器と、改良に
必要な改良材の必要吐出量を貫入深度に対応づけて設定
した必要吐出量設定器とを具備し、且つ、上述の検出器
により検出された貫入深度検出値、必要吐出量設定値、
送給量検出値とに基づいて、貫入深度に対応した必要吐
出量を送給させる制御装置を設けている。そして、あら
かじめ深度ごとに設定した吐出量となるように貫入深度
に対応させて吐出量を制御し、吐出量を自動的に、且つ
、適性に制御することで改良材送給量の過不足をなくし
、改良地盤の品質を確保するようになっている。

【０００５】また、同様のＤＪＭ工法に用いられる装置
には、特開昭６３−２６５０１４号公報に開示される地
盤改良機の制御装置があり、この装置では、あらかじめ
設定された攪拌軸の貫入引き抜き速度の設定値に基づい
て攪拌軸の貫入引き抜き速度が制御されるとともに、改
良材吐出量の設定値及び貫入引き抜き速度の設定値とに
基づいて、単位時間当たりの改良材吐出量設定値が演算
され、この改良材吐出量設定値に基づいて単位時間当た
りの改良材吐出量が制御される。即ち、あらかじめ設定
された貫入引き抜き速度及びこれに対応した吐出量とな
るようにこれらを制御するものであり、基本的には検出
値と設定値の偏差を小さくすることで、安定した吐出量
の制御を図っている。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】軟弱地盤への改良材
の吐出制御にあたっては、従来、改良材の配合を地層間
で一定とするスラリー系深層混合処理工法や、あらかじ
め深度ごとに設定した吐出量となるように貫入深度に対
応させて吐出量を制御する改良材送給制御装置や、あら
かじめ設定された貫入引抜速度及びこれに対応した吐出
量となるように検出値と設定値の偏差を小さく制御する
地盤改良機の制御装置が考案されている。

【０００７】しかしながら、深層混合処理工法では、地
層ごとに配合量を均一にするためには貫入速度を一定に
保つ必要があるが、実際には貫入・攪拌時の負荷がある
ため速度が不安定になり易く、これが深度方向の改良強
度にバラツキを生じさせる原因となっている。そして、
部分的に礫混じり層などがあるような場合には、速度が
著しく低下して設計以上のスラリーが吐出され、その周
辺を必要以上に改良してしまう虞れがあった。

【０００８】また、改良材送給制御装置では、吐出量が
貫入深度に対応してあらかじめ設定されているので、土
質性状が貫入場所によって不均質に変化する地盤では適
正な吐出量の設定が困難であった。

【０００９】更に、上述の地盤改良機の制御装置では、
あらかじめ設定された貫入引抜速度及びこれに対応した
吐出量となるように制御されるので、攪拌機の負荷の少
ないごく軟弱な地盤の場合には問題がないが、現実には
改良ポイント一つずつの土質性状がわかっている訳では
なく、部分的に硬質層或いは礫混じり層などが存在する
ような場合には、攪拌機の能力との関係で制御にも限界
があった。

【００１０】本発明は上記状況に鑑みてなされたもので
、貫入時吐出タイプのスラリー系深層混合処理工法にお
いて地盤改良を行う場合、対象地盤の不均質さに逆らっ
て貫入速度や吐出量を制御するものではなく、土質性状
によって変化する貫入速度に応じて吐出量を制御する改
良材の吐出制御機構を提供し、もって、深度方向におけ
る改良強度のバラツキを改善することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る改良材の吐出制御機構の構成は、先端に
攪拌翼と改良材吐出手段が設けられた攪拌軸を回転及び
昇降自在に備えた地盤改良機と、該地盤改良機とスラリ
ープラントとを接続するスラリー輸送経路に設けられ前
記スラリープラントから移送される改良材の流量調節を
行う電磁弁と、該電磁弁と前記スラリープラントとを接
続する前記スラリー輸送経路に切替手段を介して設けら
れ先端が前記スラリープラントのアジテーターに接続さ
れることで前記電磁弁の閉動作により移送が規制された
改良材を前記アジテーターへ戻す負荷回避経路と、前記
地盤改良機に設けられ前記攪拌軸の貫入速度を検出記録
する施工記録計と、該施工記録計と接続され前記電磁弁
が閉じた際に改良材の移送を前記負荷回避経路へ切替え
るべく前記切替手段へ切替動作信号を送るとともに速度
検出値に応じて改良材の適正吐出量を演算して該適正吐
出量に制御するべく前記電磁弁へ開閉動作信号を送る吐
出量制御装置とを設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】施工が開始され、地盤改良機の攪拌軸が地盤に
貫入されると施工記録計が貫入速度を検出し記録する。 吐出量制御装置が施工記録計からの速度検出値に応じて
改良材の適正吐出量を演算し、該適正吐出量を吐出する
べく電磁弁へ開閉動作信号を送る。従って、攪拌軸の貫
入速度に応じ、常に適正吐出量の改良材がスラリープラ
ントから電磁弁を介して地盤改良機へ供給される。攪拌
軸が支持層へ着底するか、またはその他の原因により降
下が停止した際には電磁弁は閉じられるが、同時に、吐
出量制御装置から切替手段に切替動作信号が送られ、ス
ラリー輸送経路が負荷回避経路に切替わり、改良材は電
磁弁等に過負荷を与えることなく再びスラリープラント
のアジテータに戻される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る改良材の吐出制御機構の
好適な一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明に係る改良材の吐出制御機構
の構成概要図、図２は本発明に係る改良材の吐出制御機
構の吐出制御内容を表すブロック図、図３は貫入速度・
吐出量・配合量の関係を表す説明図を示す。

【００１５】図１に示すように、吐出制御機構は大別し
てスラリープラント１側と地盤改良機３側とで構成され
ている。スラリープラント１には水タンク５が接続され
たセメントミキサー７が設けられており、セメントミキ
サー７にはセメントサイロ９からスクリュウフィーダ１
１を介して改良材であるスラリーが供給される。セメン
トミキサー７にはスラリーミキシングのための駆動・制
御電源を供給する発電機１３と、コンプレッサー１５が
接続されている。セメントミキサー７にはアジテイター
１７が連結され、セメントミキサー７でミキシングされ
たスラリーはアジテイター１７に移送される。アジテイ
ター１７にはスラリーを地盤改良機３へ移送するための
グラウトポンプ１９が接続され、グラウトポンプ１９の
吐出側にはスラリー輸送経路である移送管２１が接続さ
れている。移送管２１の先端には、アジテイター１７か
ら移送されてきたスラリーの流量を調節するための電磁
弁２３が設けられている。アジテイター１７と電磁弁２
３との間の移送管２１には切替手段である三方弁２４を
介して負荷回避経路２５が分岐されており、負荷回避経
路２５の先端はアジテイター１７へと接続されている。 つまり、グラウトポンプ１９により移送管２１に吐出さ
れたスラリーは、電磁弁２３が閉じられた際には負荷回
避経路２５を通じてアジテイター１７へ戻され、移送管
２１電磁弁２３に過負荷を与えないようになっている。 電磁弁２３の吐出側には流量計２７を介してスラリー輸
送経路である移送管２９が接続されており、移送管２９
の先端は地盤改良機３に接続されている。

【００１６】一方、地盤改良機３には回転及び昇降自在
な攪拌軸３０が設けられており、攪拌軸３０の先端には
攪拌翼３０ａと改良材吐出手段である吐出口３０ｂが設
けられている。また、地盤改良機３には貫入施工におけ
る諸データを検出記録する施工記録計３１が設けられて
おり、施工記録計３１は貫入速度を検出する速度計３１
ａと、貫入深度を検出する深度計３１ｂと、攪拌軸３０
のトルクを検出するトルク計３１ｃと、同じく攪拌軸３
０の回転数を検出する回転数計３１ｄと、スラリーの流
量を検出する流量計３１ｅ等から構成されている。そし
て、速度計３１ａは図示しないインターフェースを介し
て吐出量制御装置３３へ接続されており、吐出量制御装
置３３は電磁弁２３へ接続されている。吐出量制御装置
３３は、速度計３１ａからの信号に基づいて適正吐出量
を演算し、該適正吐出量を吐出するべく電磁弁２３へ開
閉動作信号を送信するようになっている。

【００１７】次に、図１、図２に基づいて上述の吐出制
御機構の制御内容を説明する。まず、施工が開始される
と施工記録計３１が始動し速度計３１ａ、深度計３１ｂ
、トルク計３１ｃ、回転数計３１ｄ、流量計３１ｅが夫
々のデータを検出記録し始める。これに伴い、地盤改良
機３は、スラリーを吐出するとともに攪拌翼３０ａの貫
入を開始する。貫入を開始するとともに、速度計３１ａ
の速度検出値（実施工速度）と設計速度とを吐出量制御
装置３３で比較し、速度検出値と設計速度とが等しい場
合には、所定のスラリー吐出量を以て貫入が継続される
。また、速度検出値と設計速度とが一致しない場合には
、速度検出値がゼロであるか（即ち、攪拌軸３０の降下
が停止しているか）、或いはそうでないかを判断する。 そして、速度検出値がゼロでない場合には、その速度検
出値に応じた適正吐出量を吐出量制御装置３３が演算し
、この適正吐出量を吐出するべく電磁弁２３へ開閉動作
信号を送信する。従って、貫入施工状態では、常時この
比較判断がなされ、貫入を継続することになる。

【００１８】一方、速度検出値がゼロであった場合には
、三方弁２４を切替えることで負荷回避経路２５を開き
、スラリーをアジテイター１７へ返送して電磁弁２３等
に負荷がかからないように圧抜きを行う。このとき、支
持層へ着底したかを判断し、そうでない場合には制御を
停止して貫入停止の原因を調査する。そして、支持層へ
着底した場合には、スラリー吐出を停止して攪拌軸３０
の引き抜きを行い、施工を終了する。

【００１９】従って、図３に示すように、改良材の地盤
改良対象土量に対する設計配合量をＷｄ（Ｋｇ／立方メ
ートル）、これを満足するための吐出量及び設計貫入速
度を夫々Ｐｄ（リットル／分）、Ｖｄ（ｍ／分）とする
と、従来法では、貫入途中で速度がＶｆに低下すると速
度低下時においても吐出量Ｐｆが一定のため（Ｐｄ＝Ｐ
ｆ＝ｃｎｓｔ．）、実際の配合量Ｗｆが設計配合量Ｗｄ
より多くなる（Ｗｆ＞Ｗｄ）が、上述の改良材の吐出制
御機構では、速度がＶｆに低下すると設計配合量Ｗｄと
なるような吐出量Ｐｆをリアルタイムに演算し、電磁弁
２３を絞って流量を減少させることができる。また、再
び施工速度が設計速度に戻ればこれに応じて適正吐出量
を演算し、電磁弁２３を開いて流量を増加させることが
できる。

【００２０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る改良材の吐出制御機構は、攪拌軸の貫入速度が施工
記録計に検出記録され、該貫入速度検出値に応じてスラ
リーの吐出量が常に設計通りとなるように自動制御され
るため、地盤改良強度のバラツキを極めて小さくするこ
とができ、改良地盤の品質を著しく向上させることがで
きる。また、貫入速度の低下に伴うスラリーの過剰吐出
がなくなるため、材料の無駄な消費を防止することがで
きるとともに、自動制御により吐出量が定められるため
、操作員の技能によらず、一定の品質を常に保つことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る改良材の吐出制御機構の構成概要
図である。

【図２】本発明に係る改良材の吐出制御機構の吐出制御
内容を表すブロック図である。

【図３】貫入速度・吐出量・配合量の関係を表す説明図
である。

【図４】従来の貫入時吐出タイプの施工における貫入速
度・吐出量・配合量の関係を表す説明図である。

【符号の説明】

１　　スラリープラント ３　　地盤改良機 １７　　アジテーター ２１　　移送管（スラリー輸送経路） ２３　　電磁弁 ２４　　切替手段 ２５　　負荷回避経路 ２９　　移送管（スラリー輸送経路） ３０　　攪拌軸 ３０ａ　　攪拌翼 ３０ｂ　　吐出口（改良材吐出手段） ３１　　施工記録計 ３３　　吐出量制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　先端に攪拌翼と改良材吐出手段が設け
   られた攪拌軸を回転及び昇降自在に備えた地盤改良機と
   、該地盤改良機とスラリープラントとを接続するスラリ
   ー輸送経路に設けられ前記スラリープラントから移送さ
   れる改良材の流量調節を行う電磁弁と、該電磁弁と前記
   スラリープラントとを接続する前記スラリー輸送経路に
   切替手段を介して設けられ先端が前記スラリープラント
   のアジテーターに接続されることで前記電磁弁の閉動作
   により移送が規制された改良材を前記アジテーターへ戻
   す負荷回避経路と、前記地盤改良機に設けられ前記攪拌
   軸の貫入速度を検出記録する施工記録計と、該施工記録
   計と接続され前記電磁弁が閉じた際に改良材の移送を前
   記負荷回避経路へ切替えるべく前記切替手段へ切替動作
   信号を送るとともに速度検出値に応じて改良材の適正吐
   出量を演算して該適正吐出量に制御するべく前記電磁弁
   へ開閉動作信号を送る吐出量制御装置とを設けたことを
   特徴とする改良材の吐出制御機構。