JPH04327604A - 地盤改良の混合処理工法における安定材の自動注入制御方法及び自動注入制御装置 - Google Patents
地盤改良の混合処理工法における安定材の自動注入制御方法及び自動注入制御装置Info
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- JPH04327604A JPH04327604A JP9667791A JP9667791A JPH04327604A JP H04327604 A JPH04327604 A JP H04327604A JP 9667791 A JP9667791 A JP 9667791A JP 9667791 A JP9667791 A JP 9667791A JP H04327604 A JPH04327604 A JP H04327604A
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Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、海底、湖沼、河川な
どに堆積した軟弱土、又は陸上、干潟等の軟弱地盤を改
良、強化（又は固化、安定化）して各種構造物の基礎を
造成する、地盤改良の混合処理工法に実施される安定材
の自動注入制御方法に関する。
どに堆積した軟弱土、又は陸上、干潟等の軟弱地盤を改
良、強化（又は固化、安定化）して各種構造物の基礎を
造成する、地盤改良の混合処理工法に実施される安定材
の自動注入制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軟弱地盤の改良に適用される混合処理工
法（又は深層混合処理工法とも呼ばれる）は、昭和５０
年前後から開発が進められ、昭和５１年以来地盤改良の
実績も重ねられ、改良効果の優秀性や工期の短縮などの
効果が広く認められている。図１は混合処理工法の施工
図と制御管理システムの概念図を示したもので、処理機
はベースマシン１によって垂直に立てられたリーダー及
びガイドパイプに沿って電動機ユニット２が昇降するも
のとされ、前記電動機ユニット２で回転駆動される長い
攪拌軸４の先端部に攪拌翼３を取付けた構成である。攪
拌翼３によって地盤を回転掘削しながら、又は掘削土を
攪拌しながら、攪拌翼３の先端部からスラリー状のセメ
ント系硬化材の如き安定材を掘削土中に注入して攪拌混
合処理し、セメントの水和反応、ポゾラン反応によって
原位置で軟弱地盤の改良、強化（又は固化、安定化）を
行なう。攪拌翼３の掘削貫入の速度及び施工深度は、リ
ーダーの下端部に設置した速度計、深度計１１で計測し
、その計測値はＡ／Ｄ変換部を経て自動注入制御装置８
の中央制御装置（ＣＰＵ）１０へ入力される。安定材は
安定材供給プラント１２で作り、これをスラリーポンプ
５で攪拌翼３へ送り注入する。その輸送管の途中に設置
した流量計６で安定材の注入量を計測し、その計測値は
やはりＡ／Ｄ変換部を経て自動注入制御装置８の中央制
御装置１０へ入力される。中央制御装置１０は、前記３
種の計測値と、予め設定された設計上決められている安
定材の注入量とに基づいて演算処理を行ない、最適の注
入量を算出してその結果を自動注入制御操作盤９へ送り
、スラリーポンプ５の吐出量が制御される。
法（又は深層混合処理工法とも呼ばれる）は、昭和５０
年前後から開発が進められ、昭和５１年以来地盤改良の
実績も重ねられ、改良効果の優秀性や工期の短縮などの
効果が広く認められている。図１は混合処理工法の施工
図と制御管理システムの概念図を示したもので、処理機
はベースマシン１によって垂直に立てられたリーダー及
びガイドパイプに沿って電動機ユニット２が昇降するも
のとされ、前記電動機ユニット２で回転駆動される長い
攪拌軸４の先端部に攪拌翼３を取付けた構成である。攪
拌翼３によって地盤を回転掘削しながら、又は掘削土を
攪拌しながら、攪拌翼３の先端部からスラリー状のセメ
ント系硬化材の如き安定材を掘削土中に注入して攪拌混
合処理し、セメントの水和反応、ポゾラン反応によって
原位置で軟弱地盤の改良、強化（又は固化、安定化）を
行なう。攪拌翼３の掘削貫入の速度及び施工深度は、リ
ーダーの下端部に設置した速度計、深度計１１で計測し
、その計測値はＡ／Ｄ変換部を経て自動注入制御装置８
の中央制御装置（ＣＰＵ）１０へ入力される。安定材は
安定材供給プラント１２で作り、これをスラリーポンプ
５で攪拌翼３へ送り注入する。その輸送管の途中に設置
した流量計６で安定材の注入量を計測し、その計測値は
やはりＡ／Ｄ変換部を経て自動注入制御装置８の中央制
御装置１０へ入力される。中央制御装置１０は、前記３
種の計測値と、予め設定された設計上決められている安
定材の注入量とに基づいて演算処理を行ない、最適の注
入量を算出してその結果を自動注入制御操作盤９へ送り
、スラリーポンプ５の吐出量が制御される。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】地盤改良の混合処理
工法における安定材の注入量は、土質調査や室内配合試
験及び現地試験等の結果から、改良対象土単位体積当た
りの注入量が設計上決められる。その注入管理のやり方
は、攪拌翼３の施工深度データ及び掘削貫入の速度デー
タに基づき、貫入速度に応じた設計注入量を注入する制
御方法が採用されている。この場合、常に設計注入量以
上の安定材を注入する制御を行なえば管理目標は達成さ
れる訳である。しかし、必要以上に多量の安定材を注入
するとランニングコストが高くなるので、経済性を考慮
すれば、前記設計注入量を目標値として高精度な制御を
行なう必要がある。
工法における安定材の注入量は、土質調査や室内配合試
験及び現地試験等の結果から、改良対象土単位体積当た
りの注入量が設計上決められる。その注入管理のやり方
は、攪拌翼３の施工深度データ及び掘削貫入の速度デー
タに基づき、貫入速度に応じた設計注入量を注入する制
御方法が採用されている。この場合、常に設計注入量以
上の安定材を注入する制御を行なえば管理目標は達成さ
れる訳である。しかし、必要以上に多量の安定材を注入
するとランニングコストが高くなるので、経済性を考慮
すれば、前記設計注入量を目標値として高精度な制御を
行なう必要がある。
【０００４】この点の自動制御に関して、従来は図６の
ように閉鎖型のフィードバック制御系が採用されている
。即ち、貫入速度データ１１ａに基づいて制御装置８は
設定値と比較演算を行ない、貫入速度に応じた設計注入
量の目標値を算出してスラリーポンプ５の最適な吐出量
を指示し、その制御結果は流量計６により安定材の注入
量として把握される。そして、流量計６の計測値はフィ
ードバック要素１３により自動注入制御装置８へフィー
ドバックさせ、目標値と比較して注入量が目標値に一致
するまで修正動作を行なうのである。ところで、処理機
の掘削貫入の速度は常に一定の目標値（施工上は１ｍ／
ｍｉｎ程度が好ましい）に固定するように努めて制御す
る。しかし、貫入速度は地盤の抵抗の大小などにより刻
々と大幅、小幅に変化する。このように目標値が刻々と
大幅、小幅に変化する場合には、前述したようなフィー
ドバック制御だと制御量が激しく変化し、制御されるス
ラリーポンプ５の能力が追従できなくなり、非常に不安
定な注入制御になる。また、スラリーポンプ５の制御と
、該ポンプによって発生する吐出量の変化（注入量）を
計測してフィードバック制御する間に、攪拌翼３の貫入
速度の変化に対して所謂タイムラグを生じ、注入量の過
不足を発生するため制御の精度、信頼性を確保できない
、という問題があり解決すべき課題になっている。
ように閉鎖型のフィードバック制御系が採用されている
。即ち、貫入速度データ１１ａに基づいて制御装置８は
設定値と比較演算を行ない、貫入速度に応じた設計注入
量の目標値を算出してスラリーポンプ５の最適な吐出量
を指示し、その制御結果は流量計６により安定材の注入
量として把握される。そして、流量計６の計測値はフィ
ードバック要素１３により自動注入制御装置８へフィー
ドバックさせ、目標値と比較して注入量が目標値に一致
するまで修正動作を行なうのである。ところで、処理機
の掘削貫入の速度は常に一定の目標値（施工上は１ｍ／
ｍｉｎ程度が好ましい）に固定するように努めて制御す
る。しかし、貫入速度は地盤の抵抗の大小などにより刻
々と大幅、小幅に変化する。このように目標値が刻々と
大幅、小幅に変化する場合には、前述したようなフィー
ドバック制御だと制御量が激しく変化し、制御されるス
ラリーポンプ５の能力が追従できなくなり、非常に不安
定な注入制御になる。また、スラリーポンプ５の制御と
、該ポンプによって発生する吐出量の変化（注入量）を
計測してフィードバック制御する間に、攪拌翼３の貫入
速度の変化に対して所謂タイムラグを生じ、注入量の過
不足を発生するため制御の精度、信頼性を確保できない
、という問題があり解決すべき課題になっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、この発明に係る地盤改良の混
合処理工法における安定材の自動注入制御方法は、処理
機によって地盤を回転掘削しながら、又は掘削土を攪拌
しながら安定材を注入し掘削土と攪拌混合処理して地盤
改良を行なう混合処理工法において、処理機の掘削貫入
の速度に応じて、又は施工深度及び掘削貫入速度とに応
じて、設計上決められている安定材の注入量に不足しな
いことを限度として安定材の注入量を前記処理機の掘削
貫入速度のバラつきに応じたブロック分けを行ない、処
理機は施工上有利な一定の掘削貫入速度を目標に制御し
、刻々変化する掘削貫入速度を常時計測して制御装置８
へ入力し、制御装置８においては入力された前記掘削貫
入速度を前記ブロック分けした速度領域と照合して該当
する注入量を割出す演算処理を行ない、その演算結果に
基づいて該当注入量の安定材を注入することを特徴とす
る。
決するための手段として、この発明に係る地盤改良の混
合処理工法における安定材の自動注入制御方法は、処理
機によって地盤を回転掘削しながら、又は掘削土を攪拌
しながら安定材を注入し掘削土と攪拌混合処理して地盤
改良を行なう混合処理工法において、処理機の掘削貫入
の速度に応じて、又は施工深度及び掘削貫入速度とに応
じて、設計上決められている安定材の注入量に不足しな
いことを限度として安定材の注入量を前記処理機の掘削
貫入速度のバラつきに応じたブロック分けを行ない、処
理機は施工上有利な一定の掘削貫入速度を目標に制御し
、刻々変化する掘削貫入速度を常時計測して制御装置８
へ入力し、制御装置８においては入力された前記掘削貫
入速度を前記ブロック分けした速度領域と照合して該当
する注入量を割出す演算処理を行ない、その演算結果に
基づいて該当注入量の安定材を注入することを特徴とす
る。
【０００６】
【作用】本発明の注入制御方法の制御系モデルは、図２
に示したように、貫入速度データ１１ａに対する設計注
入量を注入制御装置８の演算処理によって割出し、得ら
れた出力でスラリーポンプ５の吐出量を制御し、流量計
６によって制御量（注入量）を確認する、開放型のシー
ケンス制御である。
に示したように、貫入速度データ１１ａに対する設計注
入量を注入制御装置８の演算処理によって割出し、得ら
れた出力でスラリーポンプ５の吐出量を制御し、流量計
６によって制御量（注入量）を確認する、開放型のシー
ケンス制御である。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。最近の混
合処理工法では、地盤改良部分でも施工深度別に安定材
の最適注入量（設計注入量）を変化させる傾向がある。 施工深度対応の安定材注入量のパターン（以下、深度パ
ターンと言う）の一例を示すと、図３のようである。こ
の例によれば、地下５ｍまでは空打部で注入量は零であ
り、５〜１０ｍの範囲では毎分当たり１００リットルの
注入量とし、１０〜２０ｍの範囲では毎分当り１５６リ
ットルの注入量とする。しかし、２０〜３０ｍの範囲は
未改良部として注入量を零とし、３０〜３５ｍの範囲で
は毎分当り１８０リットルの注入量として設計されてい
る。
合処理工法では、地盤改良部分でも施工深度別に安定材
の最適注入量（設計注入量）を変化させる傾向がある。 施工深度対応の安定材注入量のパターン（以下、深度パ
ターンと言う）の一例を示すと、図３のようである。こ
の例によれば、地下５ｍまでは空打部で注入量は零であ
り、５〜１０ｍの範囲では毎分当たり１００リットルの
注入量とし、１０〜２０ｍの範囲では毎分当り１５６リ
ットルの注入量とする。しかし、２０〜３０ｍの範囲は
未改良部として注入量を零とし、３０〜３５ｍの範囲で
は毎分当り１８０リットルの注入量として設計されてい
る。
【０００８】次に、上記図３の深度パターンにおいて、
例えば深度５〜１０ｍの範囲では毎分当り１００リット
ルが設計注入量であることを前提とし、貫入速度対応の
安定材注入量が、次のような貫入速度のバラつきに応じ
たブロック分け（以下、速度パターンと言う）で設定さ
れる。まず実際の施工性の良さを考慮して、貫入速度０
．５〜１．１ｍ／ｍｉｎの範囲が実用範囲として設定さ
れ、この実用範囲が速度領域を段階的に６ブロックに分
割されている。勿論、ブロックの数及び領域の大小は地
盤改良の設計的思想と手法とに基づいて任意に設定され
る。図４の実施例の場合、第１ブロックは貫入速度０〜
０．４ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量が毎分当り４０リッ
トルとされている。第２ブロックは貫入速度０．４〜０
．５ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量が５０リットル／ｍｉ
ｎとされている。第３ブロックは貫入速度０．５〜０．
７ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量は７０リットル／ｍｉｎ
とされている。第４ブロックは貫入速度０．７〜０．９
ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量が９０リットル／ｍｉｎと
されている。第５ブロックは貫入速度０．９〜１．０ｍ
／ｍｉｎの範囲で、注入量は１００リットル／ｍｉｎと
されている。そして、第６ブロックは貫入速度１．０ｍ
／ｍｉｎ以上の範囲で、注入量は１１０リットル／ｍｉ
ｎに設定されている。ちなみに、前記の各貫入速度ブロ
ックに対応する安定材注入量の設定値は、最大吐出能力
が３００リットル／ｍｉｎのスラリーポンプ５の吐出量
と貫入速度とが図５のように比例する関係から求められ
ている。
例えば深度５〜１０ｍの範囲では毎分当り１００リット
ルが設計注入量であることを前提とし、貫入速度対応の
安定材注入量が、次のような貫入速度のバラつきに応じ
たブロック分け（以下、速度パターンと言う）で設定さ
れる。まず実際の施工性の良さを考慮して、貫入速度０
．５〜１．１ｍ／ｍｉｎの範囲が実用範囲として設定さ
れ、この実用範囲が速度領域を段階的に６ブロックに分
割されている。勿論、ブロックの数及び領域の大小は地
盤改良の設計的思想と手法とに基づいて任意に設定され
る。図４の実施例の場合、第１ブロックは貫入速度０〜
０．４ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量が毎分当り４０リッ
トルとされている。第２ブロックは貫入速度０．４〜０
．５ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量が５０リットル／ｍｉ
ｎとされている。第３ブロックは貫入速度０．５〜０．
７ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量は７０リットル／ｍｉｎ
とされている。第４ブロックは貫入速度０．７〜０．９
ｍ／ｍｉｎの範囲で、注入量が９０リットル／ｍｉｎと
されている。第５ブロックは貫入速度０．９〜１．０ｍ
／ｍｉｎの範囲で、注入量は１００リットル／ｍｉｎと
されている。そして、第６ブロックは貫入速度１．０ｍ
／ｍｉｎ以上の範囲で、注入量は１１０リットル／ｍｉ
ｎに設定されている。ちなみに、前記の各貫入速度ブロ
ックに対応する安定材注入量の設定値は、最大吐出能力
が３００リットル／ｍｉｎのスラリーポンプ５の吐出量
と貫入速度とが図５のように比例する関係から求められ
ている。
【０００９】上述のように深度パターン（図３）と速度
パターン（図４）とが設定された上で、図１の混合処理
工法が実施される。その場合、処理機の貫入速度は１．
０ｍ／ｍｉｎを目標とし操作される。そして、深度計が
５〜１０ｍを計測している間は、自動注入制御装置８の
設定値として、図３の深度パターンが採用される。前記
の実施例で貫入速度計が０．９ｍ／ｍｉｎを計測した場
合は、自動注入制御装置８において図４の速度パターン
の中から第５ブロックが選択され、その注入量１００リ
ットル／ｍｉｎを指示する演算処理が行なわれ、その指
示量が自動注入制御操作盤９を通じてスラリーポンプ５
に送られ、そのような注入制御が実行される。この場合
、貫入速度は刻々と変化するはずであるが、その変化の
幅が０．９〜１．０ｍ／ｍｉｎの領域に納まっているか
ぎり、注入量は１００リットル／ｍｉｎが維持されるの
である。
パターン（図４）とが設定された上で、図１の混合処理
工法が実施される。その場合、処理機の貫入速度は１．
０ｍ／ｍｉｎを目標とし操作される。そして、深度計が
５〜１０ｍを計測している間は、自動注入制御装置８の
設定値として、図３の深度パターンが採用される。前記
の実施例で貫入速度計が０．９ｍ／ｍｉｎを計測した場
合は、自動注入制御装置８において図４の速度パターン
の中から第５ブロックが選択され、その注入量１００リ
ットル／ｍｉｎを指示する演算処理が行なわれ、その指
示量が自動注入制御操作盤９を通じてスラリーポンプ５
に送られ、そのような注入制御が実行される。この場合
、貫入速度は刻々と変化するはずであるが、その変化の
幅が０．９〜１．０ｍ／ｍｉｎの領域に納まっているか
ぎり、注入量は１００リットル／ｍｉｎが維持されるの
である。
【００１０】以下同様にして、図３のような深度パター
ンと、それに基づく図４のような速度パターンとに基づ
いて、貫入速度の刻々の変化にバタバタと惑わされるこ
とのない、言わば誤操作、見落し、操作遅れのない、落
着いて安定した注入制御が実行され、その故に精度及び
信頼性の高い注入制御が行なわれるのである。
ンと、それに基づく図４のような速度パターンとに基づ
いて、貫入速度の刻々の変化にバタバタと惑わされるこ
とのない、言わば誤操作、見落し、操作遅れのない、落
着いて安定した注入制御が実行され、その故に精度及び
信頼性の高い注入制御が行なわれるのである。
【００１１】
【本発明が奏する効果】本発明に係る地盤改良の混合処
理工法における自動注入制御方法は、貫入速度の多少の
ブレ及び地盤の硬さによる貫入速度の変化に追従するこ
とのできる安定した注入管理が可能で、施工性と品質の
向上を期待できる。また、設計注入量に対する注入過多
が少なくなり、ランニングコストの低減が図れる。そし
て、施工深度データと貫入速度データとに基づくシーケ
ンス的な自動制御であるから、貫入時のみならず、引抜
き時の注入制御にも全く同様に適用でき便利である。
理工法における自動注入制御方法は、貫入速度の多少の
ブレ及び地盤の硬さによる貫入速度の変化に追従するこ
とのできる安定した注入管理が可能で、施工性と品質の
向上を期待できる。また、設計注入量に対する注入過多
が少なくなり、ランニングコストの低減が図れる。そし
て、施工深度データと貫入速度データとに基づくシーケ
ンス的な自動制御であるから、貫入時のみならず、引抜
き時の注入制御にも全く同様に適用でき便利である。
【図１】地盤改良の混合処理工法の実施要領図である。
【図２】本発明に係る制御系モデルを表わしたブロック
線図である。
線図である。
【図３】各施工深度における設計注入量の変化の一例を
表わした深度パターンの図である。
表わした深度パターンの図である。
【図４】ある施工深度の設計注入量を貫入速度に基づい
てブロック化した速度パターンの一例を示した図表であ
る。
てブロック化した速度パターンの一例を示した図表であ
る。
【図５】貫入速度と注入量の関係を示したグラフである
。
。
【図６】従来の制御系モデルを表わしたブロック線図で
ある。
ある。
１ ベースマシン
３ 攪拌翼
５ スラリーポンプ
６ 流量計
８ 自動注入制御装置
１１ 速度、深度計
Claims (2)
- 【請求項１】 処理機によって地盤を回転掘削しなが
ら、又は掘削土を攪拌しながら安定材を注入し掘削土と
攪拌混合処理して地盤改良を行なう混合処理工法におい
て、処理機の掘削貫入の速度に応じて、設計上決められ
ている安定材の注入量に不足しないことを限度として安
定材の注入量を前記処理機の掘削貫入速度のバラつきに
応じたブロック分けを行ない、処理機は施工上有利な一
定の掘削貫入速度を目標に制御し、刻々変化する掘削貫
入速度を常時計測して制御装置へ入力し、制御装置にお
いては入力された前記掘削貫入速度を前記ブロック分け
した速度領域と照合して該当する注入量を割出す演算処
理を行ない、その演算結果に基づいて該当注入量の安定
材を注入することを特徴とする、地盤改良の混合処理工
法における安定材の自動注入制御方法。 - 【請求項２】 処理機によって地盤を回転掘削しなが
ら、又は掘削土を攪拌しながら安定材を注入し掘削土と
攪拌混合処理して地盤改良を行なう混合処理工法におい
て、処理機の施工深度及び掘削貫入の速度に応じて、設
計上決められている安定材の注入量に不足しないことを
限度として安定材の注入量を前記処理機の掘削貫入速度
のバラつきに応じたブロック分けを行ない、処理機は施
工上有利な一定の掘削貫入速度を目標に制御し、刻々変
化する掘削貫入速度を常時計測して制御装置へ入力し、
制御装置においては入力された前記掘削貫入速度を前記
ブロック分けした速度領域と照合して該当する注入量を
割出す演算処理を行ない、その演算結果に基づいて該当
注入量の安定材を注入することを特徴とする、地盤改良
の混合処理工法における安定材の自動注入制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9667791A JP2808367B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 地盤改良の混合処理工法における安定材の自動注入制御方法及び自動注入制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9667791A JP2808367B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 地盤改良の混合処理工法における安定材の自動注入制御方法及び自動注入制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04327604A true JPH04327604A (ja) | 1992-11-17 |
| JP2808367B2 JP2808367B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=14171433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9667791A Expired - Lifetime JP2808367B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 地盤改良の混合処理工法における安定材の自動注入制御方法及び自動注入制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808367B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020148055A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 株式会社大林組 | 施工管理装置 |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP9667791A patent/JP2808367B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020148055A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 株式会社大林組 | 施工管理装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2808367B2 (ja) | 1998-10-08 |
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