土質改良工法
【課題】比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行することができ、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材をロスなく高混練効率で添加でき、高品質で安定した土質の改良に寄与し得る経済的で安全で周辺環境に与える影響の小さな土質改良工法を提供する。
【解決手段】本発明の土質改良工法は、土質の改良のために表層土Ｈを削取する施工エリアＡを所定単位面積の施工ヤードＢ毎に区分けして施工ヤードＢ単位で所定の削取深さＳの表層土Ｈを集めて土質改良装置４が設置された当該施工ヤードＢ内の土質改良エリアＣに移送して土質の改良を行うようにした。また土質が改良された改良土Ｇの一部または全部を削取した表層土Ｈが存していた元の場所に実質的に戻すようにした。
【解決手段】本発明の土質改良工法は、土質の改良のために表層土Ｈを削取する施工エリアＡを所定単位面積の施工ヤードＢ毎に区分けして施工ヤードＢ単位で所定の削取深さＳの表層土Ｈを集めて土質改良装置４が設置された当該施工ヤードＢ内の土質改良エリアＣに移送して土質の改良を行うようにした。また土質が改良された改良土Ｇの一部または全部を削取した表層土Ｈが存していた元の場所に実質的に戻すようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軟弱で含水率の高い河川等の底に堆積していた浚渫土等を良質の土壌に置換する土質改良工法に関するものであって、特に経済的で短い工期で効率良く施工を完了できるようにした新規な土質改良工法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来行われていた土質改良工法としてはスタビライザーを使用した原位置撹拌方式の土質改良工法が採用されていた。即ち、スタビライザーによってセメント等の粉状の固化材を所定の高さから土質改良する表層土上に撒き、これと同時にスタビライザーの有する撹拌刃によって上記表層土を撹拌しながら上記固化材と混練させることによって土質の改良が行われていた。このような従来の土質改良工法に関連する文献として、特許文献１〜３が挙げられる
しかし、固化材は粉状であるため飛散し易く、周辺環境に悪影響を及ぼす場合があった。また撹拌刃による撹拌では固化材との混練が不均一になり易く、安定した土質の改良が効率的に実行されないという問題が指摘されていた。またスタビライザーを使用した土質改良工法では、固化材が表層土上から風等で飛散してしまうことによるロスが多く、加えて固化材との混練効率が低いことも原因となって、使用する固化材が大量に必要となり、材料費が増大し、工期が長期化し、更に施工費が増大する問題があった。また固化材との混練効率が低いことから、目的、用途に応じて使用できる固化材が限られる問題もあった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６４６１８号公報
【特許文献２】特開２０００−７９２６号公報
【特許文献３】特開昭５４−１２１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような背景技術及び背景技術が抱える問題点の存在を踏まえてなされたものであって、比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行することができると共に、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材をロスなく高混練効率で添加でき、高品質で安定した土質の改良に寄与し得る経済的で安全で周辺環境に与える影響の小さな土質改良工法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様に係る土質改良工法は、土質の改良のために表層土を削取する施工エリアを所定単位面積の施工ヤード毎に区分けして施工ヤード単位で所定の削取深さの表層土を集めて土質改良装置が設置された当該施工ヤード内の土質改良エリアに移送して土質の改良を行うようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、施工エリアを施工ヤード毎に区分けすることによって削取した表層土や土質を改良した改良土の移送距離が短くなるため作業効率が向上する。また土質改良装置を当該施工ヤード内に設置することによって施工ヤードと土質改良装置間の表層土ないし改良土の搬送手段、例えばトラック等の使用が不要となる。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１の態様において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は削取した表層土が存していた元の場所に実質的に戻されるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第２の態様によれば、例えば軟弱地盤等の土質の良くない表層土を良質な改良土に効率良く置換することができる。また土質を改良した改良土のすべてを削取した表層土の置換に使用する必要がない場合にはその一部を他の用途に振り分けることも可能となる。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１の態様において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は改良土を必要とする別の施工エリアに搬送されて再利用されるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第３の態様によれば、例えば表層土が削取された施工エリアには改良土を戻す必要がない場合や余剰の改良土が存在する場合に改良土の有効利用を図ることができる。
【０００９】
本発明の第４の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜第３のいずれか１つの態様において、前記土質改良装置は密閉した圧送管路内で固化材の添加、表層土との混合、撹拌、排出を連続して実行し得る管路ミキサであることを特徴とするものである。
本発明の第４の態様によれば、土質改良装置として管路ミキサを使用することにより添加する固化材の飛散がなくなり周辺環境に及ぼす悪影響を防止することができ、固化材のロス率が小さくなるため材料費の削減を図ることができる。また管路ミキサを使用した場合には、表層土と固化材の混練が十分に行われるため比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行できるようになり、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材を使用できるようになる。
【００１０】
本発明の第５の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜第４のいずれか１つの態様において、前記表層土の削取に際してブルドーザー又はスクレーパ等の集土用重機を使用することを特徴とするものである。
本発明の第５の態様によれば、スタビライザーより軟弱地盤上での施工性に優れたブルドーザー等の集土用重機を使用することにより効率良く表層土を集めることができる。また、置換した改良土の移送、整地手段としてもブルドーザーを利用することができる。
【００１１】
本発明の第６の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜第５のいずれか１つの態様において、前記削取する表層土の削取深さは約３０〜６０ｃｍの範囲内に設定されることを特徴とするものである。
本発明の第６の態様によれば、削取する表層土の削取深さが浅いため、例えばブルドーザーを使用した場合にはそのブレードを削取する表層土中に所定深さ沈降させた状態でブルドーザーを前進させるだけで表層土を掻き集めることができ、作業効率が向上する。
【００１２】
本発明の第７の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜６のいずれか１つの態様において、前記施工ヤード単位の表層土の削取と土質の改良は必要台数の削取移送装置と単一の土質改良装置を作業の進捗に合わせて適宜移動させながら繰り返し使用することによって実行されるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第７の態様によれば、必要最小限の削取移送装置と単一の土質改良装置を効率良く使用して施工エリア内のすべての表層土を施工ヤード単位で順次改良土に置換することができる。従って上記削取移送装置と土質改良装置の稼動効率が向上し設備費の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行することができると共に、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材をロスなく高混練効率で添加でき、高品質で安定した土質の改良に寄与し得る経済的な土質改良工法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明に係る土質改良工法を実施するための最良の形態について説明する。尚、以下の説明では最初に本発明の土質改良工法の実行に使用する機械設備の構成について説明し、次いで実施例の項で当該機械設備を使用することによって実行される本発明の土質改良工法の構成について説明し、次いで比較結果の項で本発明の効果を確認するために行った比較試験の結果について説明し、最後に他の実施例の項で部分的構成を異ならせた本発明の他の実施例について言及する。
【００１５】
図１は本発明の実行に使用する機械設備の全体構成の一例を示す側面図、図２は上記機械設備の一部である土質改良装置の一例である管路ミキサの概要を示す側断面図、図３は施工エリアを施工ヤード毎に区分けする様子を示す平面図、図４は施工ヤードの１つを拡大して示す平面図である。図５は土質改良前（ａ）と表層土の削取時（ｂ）と土質改良後（ｃ）の施工エリアのそれぞれの状態を比較して示す側断面図である。
【００１６】
本発明の実行に使用する機械設備１は、施工エリアＡの表層土Ｈを削って集めて土質改良エリアＣに移送する削取移送装置２を構成する表層土集積用のブルドーザー３と、土質改良エリアＣに移送された表層土Ｈを土質改良装置４に投入する削取移送装置２を構成する積み込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂと、投入された表層土Ｈに固化材Ｋを添加し、撹拌、混合することによって改良土Ｇを得る土質改良装置４の一例である管路ミキサ５と、管路ミキサ５によって生成された改良土Ｇを所定の戻し位置Ｄに移送する削取移送装置２を構成する移送用のバックホウ６Ｃと、戻し位置Ｄ内で改良土Ｇを均して整地する削取移送装置２を構成する改良土均し用のブルドーザー７とを備えることによって基本的に構成されている。
【００１７】
表層土集積用のブルドーザー３と改良土均し用のブルドーザー７としては、地均し、土盛り等種々の用途で使用されている一例としてクローラタイプのブルドーザーが使用でき、現状地盤の地耐力（トラフィカビリティ）に応じて、湿地用、超湿地用等の種々のブルドーザーが使用できる。また、積込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂ及び移送用のバックホウ６Ｃは、地盤の掘削装置として広く使用されているクローラタイプのバックホウが使用でき、処理能力や用途に応じて小型から大型の種々のタイプのバックホウが使用できる。
【００１８】
管路ミキサ５は、本実施例では図２に示すように密閉した圧送管路１０と、該圧送管路１０の中心を長手方向に沿って貫くように設けられる撹拌軸１１と、撹拌軸１１の外周の一端側に撹拌軸１１と一体に設けられる螺旋翼１２と、該螺旋翼１２に続く他端側に攪拌軸１１と一体に設けられる撹拌翼２２と、撹拌軸１１の中心を長手方向に沿って前記螺旋翼１２と撹拌翼２２との境界付近まで刳り貫くことによって形成される固化材Ｋの流入路１３とを備えることによって構成されている。尚、流入路１３の端部には撹拌軸１１の外周側に屈曲して延びる噴射口１３ａが設けられている。また、撹拌翼２２は本実施例では十字状に配設された板状体にて構成されている。また、圧送管路１０には削取した表層土Ｈを投入する投入口１４と、生成した改良土Ｇを排出する排出口１５とが設けられている。
【００１９】
また、図１に示すように、管路ミキサ５の搬送方向の上流側となる投入口１４の上方にはホッパー２１が設けられており、積込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂから該ホッパー２１を介して投入口１４へ表層土Ｈの投入が行われる。また、管路ミキサ５の近傍には該管路ミキサ５に電力を供給する発電機１９が設けられている。
【００２０】
また、管路ミキサ５の近傍には、固化材Ｋを貯留しておくサイロ１６と、サイロ１６内の固化材Ｋを上記流入路１３に圧送する固化材圧送供給機１７と、該固化材圧送供給機１７に圧縮空気を供給するドライコンプレッサー１８と、該固化材圧送供給機１７に電力を供給する他の発電機２０等が設けられている。尚、固化材Ｋとしては、セメント等の粉体状の固化材やその他の石灰系の固化材、あるいはこれらに疎水剤、フロック剤、起泡剤、ベントナイト等を添加したものが一例として使用できる。また、固化材Ｋの性状は粉体状のものに限らず液体、粒体等種々の性状のものが適用可能である。
【００２１】
この他、管路ミキサ５の投入口１４と排出口１５の近傍には、この実施例では２本の集塵管路２３の一端が接続されており、該集塵管路２３の他端は集塵機２４に接続されている。そして、このように土質改良エリアＣに設置される管路ミキサ５、サイロ１６、固化材圧送供給機１７等の機械設備１は、敷き鉄板２５を土質改良エリアＣに敷いて沈降、傾きが防止された状態で設置されている。尚、作業の進捗によって、これらの機械設備１等を移動する場合には、図示しないクレーン等を利用して次の施工ヤードＢ内の土質改良エリアＣに移動される。
【００２２】
［実施例］
図１乃至図５を用いて本発明に係る土質改良方法の実施例を詳しく説明する。
本発明の土質改良工法は、土質の改良のために表層土Ｈを削取する施工エリアＡを所定単位面積の施工ヤードＢ毎に区分けする（１）区分け工程と、施工ヤードＢ単位で所定深さの表層土Ｈを集めて管路ミキサ５が設置されている土質改良エリアＣに移送する（２）表層土集積工程と、集積した表層土Ｈに固化材Ｋを添加し、撹拌混合することによって改良土を生成する（３）土質改良工程とを基本的に備えることによって構成されている。
【００２３】
また、本実施例では、上記工程に加えて、生成した改良土を削取した表層土Ｈが存していた元の場所に実質的に戻して整地する（４）改良土戻し工程とを備えることによって構成されている。以下、これらの工程に分けて本発明の土質改良工法を具体的に説明する。
【００２４】
（１）区分け工程（図３参照）
本工程では、施工エリアＡを図３に示すように施工ヤードＢに区分けする。図示の実施例では、幅４００ｍ、奥行き５００ｍの矩形状の施工エリアＡを例に採り、当該施工エリアＡを幅５０ｍ、奥行き３０ｍの矩形状の施工ヤードＢに区分けする場合を示している。尚、施工エリアＡの幅寸法と奥行き寸法、あるいは施工エリアＡの形状によっては上記形状、大きさの施工ヤードＢが確保できない場合も当然生ずるが、その場合には適宜の形状、大きさに区分けした別途の施工ヤードＢを設けるようにする。
【００２５】
（２）表層土集積工程（図４参照）
本工程では、一例として３台の表層土集積用のブルドーザー３を使用して表層土Ｈを削取して掻き集め、土質改良エリアＣに向けて削取した表層土Ｈを移送する。そして、土質改良エリアＣに移送された表層土Ｈは、一例として２台の積込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂによってホッパー２１内に投入され、該ホッパー２１を経て管路ミキサ５の投入口１４に投入される。
【００２６】
また、表層土集積用のブルドーザー３は、ブレード９の位置を表層土Ｈ中に約３０〜６０ｃｍ程度沈降させ、当該沈降量（削取深さとなる）Ｓを維持した状態でクローラを駆動させることによって前進し、表層土Ｈを削り取るようにして掻き集める。また、ブレード９の沈降量Ｓは当該ブルドーザーの馬力や表層土Ｈの状態に応じて適宜調整される。従って、削取の困難な硬質の表層土Ｈ等の削取、または厚い層を削取する場合には複数回に分けて表層土Ｈの削取を実行するようにする。
【００２７】
（３）土質改良工程（図１、図２参照）
本工程では、投入口１４に投入された表層土Ｈに固化材Ｋを添加して密閉した圧送管路１０内で表層土Ｈと固化材Ｋの混合、撹拌を行い下流側の排出口１５に向けて生成した改良土Ｇが搬送され、該排出口１５から管路ミキサ５の外部に排出される。具体的には表層土Ｈは投入口１４から圧送管路１０内に投入され、固化材Ｋはサイロ１６から固化材圧送供給機１７を経て撹拌軸１１の上流側に形成されて流入路１３内に至り、噴射口１３ａから噴射されて圧送管路１０内に導かれる。
【００２８】
そして、圧送管路１０内に供給された表層土Ｈと固化材Ｋは、撹拌軸１１の回転に伴って撹拌翼１２によって撹拌混合され、十分に混練されて土質が改良された改良土Ｇとなって排出口１５から排出される。排出された改良土Ｇは、移送用のバックホウ６Ｃによって同じ施工ヤードＢ内となる所定の戻し位置Ｄに移送される。ここで、所定の戻し位置Ｄは、土質改良前の当該表層土Ｈが存していた元の場所に正確に戻すことは必ずしも必要ではなく、同じ施工ヤードＢ内で作業効率的に「良」と言える場所であればよい。
【００２９】
（４）改良土戻し工程（図４、図５参照）
本工程では、移送用のバックホウ６Ｃにて同じ施工ヤードＢ内となる所定の戻し位置Ｄに移送された改良土Ｇを改良土均し用のブルドーザー７にて均し、整地して土壌の置換を行う。本実施例では、２台の改良土均し用のブルドーザー７によって改良土は均一に均され、整地されるようになっている。
【００３０】
従って、図５（ａ）に示すように当初土質が悪い表層土Ｈによって覆われ、利用が困難であった施工エリアＡは、図５（ｂ）に示すように表層土Ｈの削取が行われ、削取した表層土Ｈを土質の良い改良土Ｇに改良して図５（ｃ）に示すように置換されることによって種々の目的、用途に利用できるようになる。そして、このようにして構成される本発明の土質改良工法は、以下の比較結果に示すようにスタビライザーを使用した従来の土質改良工法に比べて種々の項目で優れていることが確認された。
【００３１】
＜比較結果＞
削取深さＳが５０ｃｍの場合において改良土を元の位置に撒き戻す場合の従来工法と本工法の比較結果を下記の表１に、削取深さＳが５０ｃｍの場合において改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合の従来工法と本工法の比較結果を下記の表２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
（１）条件
同一面積、同一形状の施工エリアＡを削取深さＳが５０ｃｍの場合で土質改良する場合のコスト、稼動効率、品質、安全性、施工性、自然環境への影響についてスタビライザーを使用した原位置撹拌方式の土質改良工法（以下従来工法という）と本発明の土質改良工法（以下本工法という）の差異を比較した。
【００３４】
（２）結果と考察（表１、表２参照）
表１、表２に示すように、削取深さＳが５０ｃｍについて改良土を元の位置に撒き戻す場合と改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合の両方ですべての項目についてスタビライザーを使用した従来工法に比べて本工法の方が優れた工法であることが立証された。先ずコストには施工費、仮設費、材料費があり、仮設費についてはプラント移設作業等が必要になる分、従来工法と比較して本工法の方が増加する場合があるが、施工費と材料費については大幅なコスト低減が図れるため全体では削取深さＳが５０ｃｍについて改良土を元の位置に撒き戻す場合で約１５．３％、改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合で約２６％のコストダウンを図ることができた。
【００３５】
稼動効率は実稼働日数を基にして算出したものであるが、削取深さＳが５０ｃｍについて改良土を元の位置に撒き戻す場合で約５９％、改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合で約６０％の効率アップが達成された。因みに削取深さＳが５０ｃｍの場合の従来工法の実稼働日数が３１７日であった施工エリアＡの土質の改良を本工程では実稼働日数が１３０日で完了することができた（（317−130）/317≒59％）。この他、管路ミキサ５、固化材圧送供給機１７等の採用により本工法では高品質で安定した混練ができるため土質の均一な改良が可能となり従来工法に比べて品質が向上する。
【００３６】
また、本工法では固化材Ｋの飛散がないため、粉塵養生等を行う必要がなく、表層土Ｈと固化材Ｋは密閉された圧送管路１０内に設けられている撹拌翼１２によって撹拌、混合されるため安全性も従来工法に比べて向上する。また、本工法では固化材との混練効率の良い連続的な土質の高速改良が可能であり、大幅な工程短縮を図ることができ、施工性も従来工法に比べて向上する。また、本工法では固化材Ｋの飛散がないため周辺環境に与える固化材Ｋの悪影響を防止でき、固化材Ｋとして環境対応型のセメント系固化材等が適用できるから従来工法に比べて自然環境への影響も格段に小さくなる。
【００３７】
［他の実施例］
本願発明に係る土質改良工法は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。例えば、土質を改良した改良土Ｇのすべてを削取した表層土Ｈが存していた元の施工ヤードＢに戻すのではく、当該改良土Ｇの一部を他の用途に使用したり、他の施工ヤードＢの土質の改良に使用することが可能である。また、改良土Ｇの一部または全部を改良土を必要とする別の施工エリアＡにトラック等の搬送手段を使用して搬送し再利用することも可能である。また、使用する機械設備１の数や種類は前記実施例のものに限定されるものではなく、施工エリアＡないし施工ヤードＢの大きさや形状、土質の状態、予定工期等に応じて適宜調整することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明は、例えば軟弱で含水率の高い河川等の底に堆積していた浚渫土等を良質の土壌に置換する土質改良工法の施工現場等において利用でき、特に経済的で短い工期で効率良く安全に周辺環境に与える影響を小さくして土質の改良を行いたい場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実行に使用する機械設備の全体構成を示す側面図である。
【図２】上記機械設備の一部である土質改良装置の一例である管路ミキサの概要を示す側断面図である。
【図３】施工エリアを施工ヤード毎に区分けする様子を示す平面図である。
【図４】施工ヤードの１つを拡大して示す平面図である。
【図５】土質改良前（ａ）と表層土の削取時（ｂ）と土質改良後（ｃ）の施工エリアのそれぞれの状態を比較して示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 機械設備、２ 削取移送装置、３ 表層土集積用のブルドーザー、
４ 土質改良装置、５ 管路ミキサ、６Ａ、６Ｂ 積込み用のバックホウ、
６Ｃ 移送用のバックホウ、７ 改良土均し用のブルドーザー、９ ブレード、
１０ 圧送管路、１１ 撹拌軸、１２ 螺旋翼、１３ 流入路、１３ａ 噴射口、
１４ 投入口、１５ 排出口、１６ サイロ、１７ 固化材圧送供給機、
１８ ドライコンプレッサー、１９ 発電機、２０ 発電機、２１ ホッパー、
２２ 撹拌翼、２３ 集塵管路、２４ 集塵機、２５ 敷き鉄板、Ａ 施工エリア、
Ｂ 施工ヤード、Ｃ 土質改良エリア、Ｄ 戻し位置、Ｈ 表層土、Ｇ 改良土、
Ｋ 固化材、Ｓ 削取深さ（沈降量）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軟弱で含水率の高い河川等の底に堆積していた浚渫土等を良質の土壌に置換する土質改良工法に関するものであって、特に経済的で短い工期で効率良く施工を完了できるようにした新規な土質改良工法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来行われていた土質改良工法としてはスタビライザーを使用した原位置撹拌方式の土質改良工法が採用されていた。即ち、スタビライザーによってセメント等の粉状の固化材を所定の高さから土質改良する表層土上に撒き、これと同時にスタビライザーの有する撹拌刃によって上記表層土を撹拌しながら上記固化材と混練させることによって土質の改良が行われていた。このような従来の土質改良工法に関連する文献として、特許文献１〜３が挙げられる
しかし、固化材は粉状であるため飛散し易く、周辺環境に悪影響を及ぼす場合があった。また撹拌刃による撹拌では固化材との混練が不均一になり易く、安定した土質の改良が効率的に実行されないという問題が指摘されていた。またスタビライザーを使用した土質改良工法では、固化材が表層土上から風等で飛散してしまうことによるロスが多く、加えて固化材との混練効率が低いことも原因となって、使用する固化材が大量に必要となり、材料費が増大し、工期が長期化し、更に施工費が増大する問題があった。また固化材との混練効率が低いことから、目的、用途に応じて使用できる固化材が限られる問題もあった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６４６１８号公報
【特許文献２】特開２０００−７９２６号公報
【特許文献３】特開昭５４−１２１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような背景技術及び背景技術が抱える問題点の存在を踏まえてなされたものであって、比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行することができると共に、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材をロスなく高混練効率で添加でき、高品質で安定した土質の改良に寄与し得る経済的で安全で周辺環境に与える影響の小さな土質改良工法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様に係る土質改良工法は、土質の改良のために表層土を削取する施工エリアを所定単位面積の施工ヤード毎に区分けして施工ヤード単位で所定の削取深さの表層土を集めて土質改良装置が設置された当該施工ヤード内の土質改良エリアに移送して土質の改良を行うようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、施工エリアを施工ヤード毎に区分けすることによって削取した表層土や土質を改良した改良土の移送距離が短くなるため作業効率が向上する。また土質改良装置を当該施工ヤード内に設置することによって施工ヤードと土質改良装置間の表層土ないし改良土の搬送手段、例えばトラック等の使用が不要となる。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１の態様において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は削取した表層土が存していた元の場所に実質的に戻されるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第２の態様によれば、例えば軟弱地盤等の土質の良くない表層土を良質な改良土に効率良く置換することができる。また土質を改良した改良土のすべてを削取した表層土の置換に使用する必要がない場合にはその一部を他の用途に振り分けることも可能となる。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１の態様において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は改良土を必要とする別の施工エリアに搬送されて再利用されるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第３の態様によれば、例えば表層土が削取された施工エリアには改良土を戻す必要がない場合や余剰の改良土が存在する場合に改良土の有効利用を図ることができる。
【０００９】
本発明の第４の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜第３のいずれか１つの態様において、前記土質改良装置は密閉した圧送管路内で固化材の添加、表層土との混合、撹拌、排出を連続して実行し得る管路ミキサであることを特徴とするものである。
本発明の第４の態様によれば、土質改良装置として管路ミキサを使用することにより添加する固化材の飛散がなくなり周辺環境に及ぼす悪影響を防止することができ、固化材のロス率が小さくなるため材料費の削減を図ることができる。また管路ミキサを使用した場合には、表層土と固化材の混練が十分に行われるため比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行できるようになり、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材を使用できるようになる。
【００１０】
本発明の第５の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜第４のいずれか１つの態様において、前記表層土の削取に際してブルドーザー又はスクレーパ等の集土用重機を使用することを特徴とするものである。
本発明の第５の態様によれば、スタビライザーより軟弱地盤上での施工性に優れたブルドーザー等の集土用重機を使用することにより効率良く表層土を集めることができる。また、置換した改良土の移送、整地手段としてもブルドーザーを利用することができる。
【００１１】
本発明の第６の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜第５のいずれか１つの態様において、前記削取する表層土の削取深さは約３０〜６０ｃｍの範囲内に設定されることを特徴とするものである。
本発明の第６の態様によれば、削取する表層土の削取深さが浅いため、例えばブルドーザーを使用した場合にはそのブレードを削取する表層土中に所定深さ沈降させた状態でブルドーザーを前進させるだけで表層土を掻き集めることができ、作業効率が向上する。
【００１２】
本発明の第７の態様に係る土質改良工法は、本発明の第１〜６のいずれか１つの態様において、前記施工ヤード単位の表層土の削取と土質の改良は必要台数の削取移送装置と単一の土質改良装置を作業の進捗に合わせて適宜移動させながら繰り返し使用することによって実行されるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第７の態様によれば、必要最小限の削取移送装置と単一の土質改良装置を効率良く使用して施工エリア内のすべての表層土を施工ヤード単位で順次改良土に置換することができる。従って上記削取移送装置と土質改良装置の稼動効率が向上し設備費の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、比較的コンパクトなシステムで大規模、大容量の施工エリアの土質の改良を効率良く短期間で実行することができると共に、目的、用途に因ることなく種々の性状の固化材をロスなく高混練効率で添加でき、高品質で安定した土質の改良に寄与し得る経済的な土質改良工法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明に係る土質改良工法を実施するための最良の形態について説明する。尚、以下の説明では最初に本発明の土質改良工法の実行に使用する機械設備の構成について説明し、次いで実施例の項で当該機械設備を使用することによって実行される本発明の土質改良工法の構成について説明し、次いで比較結果の項で本発明の効果を確認するために行った比較試験の結果について説明し、最後に他の実施例の項で部分的構成を異ならせた本発明の他の実施例について言及する。
【００１５】
図１は本発明の実行に使用する機械設備の全体構成の一例を示す側面図、図２は上記機械設備の一部である土質改良装置の一例である管路ミキサの概要を示す側断面図、図３は施工エリアを施工ヤード毎に区分けする様子を示す平面図、図４は施工ヤードの１つを拡大して示す平面図である。図５は土質改良前（ａ）と表層土の削取時（ｂ）と土質改良後（ｃ）の施工エリアのそれぞれの状態を比較して示す側断面図である。
【００１６】
本発明の実行に使用する機械設備１は、施工エリアＡの表層土Ｈを削って集めて土質改良エリアＣに移送する削取移送装置２を構成する表層土集積用のブルドーザー３と、土質改良エリアＣに移送された表層土Ｈを土質改良装置４に投入する削取移送装置２を構成する積み込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂと、投入された表層土Ｈに固化材Ｋを添加し、撹拌、混合することによって改良土Ｇを得る土質改良装置４の一例である管路ミキサ５と、管路ミキサ５によって生成された改良土Ｇを所定の戻し位置Ｄに移送する削取移送装置２を構成する移送用のバックホウ６Ｃと、戻し位置Ｄ内で改良土Ｇを均して整地する削取移送装置２を構成する改良土均し用のブルドーザー７とを備えることによって基本的に構成されている。
【００１７】
表層土集積用のブルドーザー３と改良土均し用のブルドーザー７としては、地均し、土盛り等種々の用途で使用されている一例としてクローラタイプのブルドーザーが使用でき、現状地盤の地耐力（トラフィカビリティ）に応じて、湿地用、超湿地用等の種々のブルドーザーが使用できる。また、積込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂ及び移送用のバックホウ６Ｃは、地盤の掘削装置として広く使用されているクローラタイプのバックホウが使用でき、処理能力や用途に応じて小型から大型の種々のタイプのバックホウが使用できる。
【００１８】
管路ミキサ５は、本実施例では図２に示すように密閉した圧送管路１０と、該圧送管路１０の中心を長手方向に沿って貫くように設けられる撹拌軸１１と、撹拌軸１１の外周の一端側に撹拌軸１１と一体に設けられる螺旋翼１２と、該螺旋翼１２に続く他端側に攪拌軸１１と一体に設けられる撹拌翼２２と、撹拌軸１１の中心を長手方向に沿って前記螺旋翼１２と撹拌翼２２との境界付近まで刳り貫くことによって形成される固化材Ｋの流入路１３とを備えることによって構成されている。尚、流入路１３の端部には撹拌軸１１の外周側に屈曲して延びる噴射口１３ａが設けられている。また、撹拌翼２２は本実施例では十字状に配設された板状体にて構成されている。また、圧送管路１０には削取した表層土Ｈを投入する投入口１４と、生成した改良土Ｇを排出する排出口１５とが設けられている。
【００１９】
また、図１に示すように、管路ミキサ５の搬送方向の上流側となる投入口１４の上方にはホッパー２１が設けられており、積込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂから該ホッパー２１を介して投入口１４へ表層土Ｈの投入が行われる。また、管路ミキサ５の近傍には該管路ミキサ５に電力を供給する発電機１９が設けられている。
【００２０】
また、管路ミキサ５の近傍には、固化材Ｋを貯留しておくサイロ１６と、サイロ１６内の固化材Ｋを上記流入路１３に圧送する固化材圧送供給機１７と、該固化材圧送供給機１７に圧縮空気を供給するドライコンプレッサー１８と、該固化材圧送供給機１７に電力を供給する他の発電機２０等が設けられている。尚、固化材Ｋとしては、セメント等の粉体状の固化材やその他の石灰系の固化材、あるいはこれらに疎水剤、フロック剤、起泡剤、ベントナイト等を添加したものが一例として使用できる。また、固化材Ｋの性状は粉体状のものに限らず液体、粒体等種々の性状のものが適用可能である。
【００２１】
この他、管路ミキサ５の投入口１４と排出口１５の近傍には、この実施例では２本の集塵管路２３の一端が接続されており、該集塵管路２３の他端は集塵機２４に接続されている。そして、このように土質改良エリアＣに設置される管路ミキサ５、サイロ１６、固化材圧送供給機１７等の機械設備１は、敷き鉄板２５を土質改良エリアＣに敷いて沈降、傾きが防止された状態で設置されている。尚、作業の進捗によって、これらの機械設備１等を移動する場合には、図示しないクレーン等を利用して次の施工ヤードＢ内の土質改良エリアＣに移動される。
【００２２】
［実施例］
図１乃至図５を用いて本発明に係る土質改良方法の実施例を詳しく説明する。
本発明の土質改良工法は、土質の改良のために表層土Ｈを削取する施工エリアＡを所定単位面積の施工ヤードＢ毎に区分けする（１）区分け工程と、施工ヤードＢ単位で所定深さの表層土Ｈを集めて管路ミキサ５が設置されている土質改良エリアＣに移送する（２）表層土集積工程と、集積した表層土Ｈに固化材Ｋを添加し、撹拌混合することによって改良土を生成する（３）土質改良工程とを基本的に備えることによって構成されている。
【００２３】
また、本実施例では、上記工程に加えて、生成した改良土を削取した表層土Ｈが存していた元の場所に実質的に戻して整地する（４）改良土戻し工程とを備えることによって構成されている。以下、これらの工程に分けて本発明の土質改良工法を具体的に説明する。
【００２４】
（１）区分け工程（図３参照）
本工程では、施工エリアＡを図３に示すように施工ヤードＢに区分けする。図示の実施例では、幅４００ｍ、奥行き５００ｍの矩形状の施工エリアＡを例に採り、当該施工エリアＡを幅５０ｍ、奥行き３０ｍの矩形状の施工ヤードＢに区分けする場合を示している。尚、施工エリアＡの幅寸法と奥行き寸法、あるいは施工エリアＡの形状によっては上記形状、大きさの施工ヤードＢが確保できない場合も当然生ずるが、その場合には適宜の形状、大きさに区分けした別途の施工ヤードＢを設けるようにする。
【００２５】
（２）表層土集積工程（図４参照）
本工程では、一例として３台の表層土集積用のブルドーザー３を使用して表層土Ｈを削取して掻き集め、土質改良エリアＣに向けて削取した表層土Ｈを移送する。そして、土質改良エリアＣに移送された表層土Ｈは、一例として２台の積込み用のバックホウ６Ａ、６Ｂによってホッパー２１内に投入され、該ホッパー２１を経て管路ミキサ５の投入口１４に投入される。
【００２６】
また、表層土集積用のブルドーザー３は、ブレード９の位置を表層土Ｈ中に約３０〜６０ｃｍ程度沈降させ、当該沈降量（削取深さとなる）Ｓを維持した状態でクローラを駆動させることによって前進し、表層土Ｈを削り取るようにして掻き集める。また、ブレード９の沈降量Ｓは当該ブルドーザーの馬力や表層土Ｈの状態に応じて適宜調整される。従って、削取の困難な硬質の表層土Ｈ等の削取、または厚い層を削取する場合には複数回に分けて表層土Ｈの削取を実行するようにする。
【００２７】
（３）土質改良工程（図１、図２参照）
本工程では、投入口１４に投入された表層土Ｈに固化材Ｋを添加して密閉した圧送管路１０内で表層土Ｈと固化材Ｋの混合、撹拌を行い下流側の排出口１５に向けて生成した改良土Ｇが搬送され、該排出口１５から管路ミキサ５の外部に排出される。具体的には表層土Ｈは投入口１４から圧送管路１０内に投入され、固化材Ｋはサイロ１６から固化材圧送供給機１７を経て撹拌軸１１の上流側に形成されて流入路１３内に至り、噴射口１３ａから噴射されて圧送管路１０内に導かれる。
【００２８】
そして、圧送管路１０内に供給された表層土Ｈと固化材Ｋは、撹拌軸１１の回転に伴って撹拌翼１２によって撹拌混合され、十分に混練されて土質が改良された改良土Ｇとなって排出口１５から排出される。排出された改良土Ｇは、移送用のバックホウ６Ｃによって同じ施工ヤードＢ内となる所定の戻し位置Ｄに移送される。ここで、所定の戻し位置Ｄは、土質改良前の当該表層土Ｈが存していた元の場所に正確に戻すことは必ずしも必要ではなく、同じ施工ヤードＢ内で作業効率的に「良」と言える場所であればよい。
【００２９】
（４）改良土戻し工程（図４、図５参照）
本工程では、移送用のバックホウ６Ｃにて同じ施工ヤードＢ内となる所定の戻し位置Ｄに移送された改良土Ｇを改良土均し用のブルドーザー７にて均し、整地して土壌の置換を行う。本実施例では、２台の改良土均し用のブルドーザー７によって改良土は均一に均され、整地されるようになっている。
【００３０】
従って、図５（ａ）に示すように当初土質が悪い表層土Ｈによって覆われ、利用が困難であった施工エリアＡは、図５（ｂ）に示すように表層土Ｈの削取が行われ、削取した表層土Ｈを土質の良い改良土Ｇに改良して図５（ｃ）に示すように置換されることによって種々の目的、用途に利用できるようになる。そして、このようにして構成される本発明の土質改良工法は、以下の比較結果に示すようにスタビライザーを使用した従来の土質改良工法に比べて種々の項目で優れていることが確認された。
【００３１】
＜比較結果＞
削取深さＳが５０ｃｍの場合において改良土を元の位置に撒き戻す場合の従来工法と本工法の比較結果を下記の表１に、削取深さＳが５０ｃｍの場合において改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合の従来工法と本工法の比較結果を下記の表２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
（１）条件
同一面積、同一形状の施工エリアＡを削取深さＳが５０ｃｍの場合で土質改良する場合のコスト、稼動効率、品質、安全性、施工性、自然環境への影響についてスタビライザーを使用した原位置撹拌方式の土質改良工法（以下従来工法という）と本発明の土質改良工法（以下本工法という）の差異を比較した。
【００３４】
（２）結果と考察（表１、表２参照）
表１、表２に示すように、削取深さＳが５０ｃｍについて改良土を元の位置に撒き戻す場合と改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合の両方ですべての項目についてスタビライザーを使用した従来工法に比べて本工法の方が優れた工法であることが立証された。先ずコストには施工費、仮設費、材料費があり、仮設費についてはプラント移設作業等が必要になる分、従来工法と比較して本工法の方が増加する場合があるが、施工費と材料費については大幅なコスト低減が図れるため全体では削取深さＳが５０ｃｍについて改良土を元の位置に撒き戻す場合で約１５．３％、改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合で約２６％のコストダウンを図ることができた。
【００３５】
稼動効率は実稼働日数を基にして算出したものであるが、削取深さＳが５０ｃｍについて改良土を元の位置に撒き戻す場合で約５９％、改良土を別の場所となる施工エリアに搬送する場合で約６０％の効率アップが達成された。因みに削取深さＳが５０ｃｍの場合の従来工法の実稼働日数が３１７日であった施工エリアＡの土質の改良を本工程では実稼働日数が１３０日で完了することができた（（317−130）/317≒59％）。この他、管路ミキサ５、固化材圧送供給機１７等の採用により本工法では高品質で安定した混練ができるため土質の均一な改良が可能となり従来工法に比べて品質が向上する。
【００３６】
また、本工法では固化材Ｋの飛散がないため、粉塵養生等を行う必要がなく、表層土Ｈと固化材Ｋは密閉された圧送管路１０内に設けられている撹拌翼１２によって撹拌、混合されるため安全性も従来工法に比べて向上する。また、本工法では固化材との混練効率の良い連続的な土質の高速改良が可能であり、大幅な工程短縮を図ることができ、施工性も従来工法に比べて向上する。また、本工法では固化材Ｋの飛散がないため周辺環境に与える固化材Ｋの悪影響を防止でき、固化材Ｋとして環境対応型のセメント系固化材等が適用できるから従来工法に比べて自然環境への影響も格段に小さくなる。
【００３７】
［他の実施例］
本願発明に係る土質改良工法は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。例えば、土質を改良した改良土Ｇのすべてを削取した表層土Ｈが存していた元の施工ヤードＢに戻すのではく、当該改良土Ｇの一部を他の用途に使用したり、他の施工ヤードＢの土質の改良に使用することが可能である。また、改良土Ｇの一部または全部を改良土を必要とする別の施工エリアＡにトラック等の搬送手段を使用して搬送し再利用することも可能である。また、使用する機械設備１の数や種類は前記実施例のものに限定されるものではなく、施工エリアＡないし施工ヤードＢの大きさや形状、土質の状態、予定工期等に応じて適宜調整することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明は、例えば軟弱で含水率の高い河川等の底に堆積していた浚渫土等を良質の土壌に置換する土質改良工法の施工現場等において利用でき、特に経済的で短い工期で効率良く安全に周辺環境に与える影響を小さくして土質の改良を行いたい場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実行に使用する機械設備の全体構成を示す側面図である。
【図２】上記機械設備の一部である土質改良装置の一例である管路ミキサの概要を示す側断面図である。
【図３】施工エリアを施工ヤード毎に区分けする様子を示す平面図である。
【図４】施工ヤードの１つを拡大して示す平面図である。
【図５】土質改良前（ａ）と表層土の削取時（ｂ）と土質改良後（ｃ）の施工エリアのそれぞれの状態を比較して示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 機械設備、２ 削取移送装置、３ 表層土集積用のブルドーザー、
４ 土質改良装置、５ 管路ミキサ、６Ａ、６Ｂ 積込み用のバックホウ、
６Ｃ 移送用のバックホウ、７ 改良土均し用のブルドーザー、９ ブレード、
１０ 圧送管路、１１ 撹拌軸、１２ 螺旋翼、１３ 流入路、１３ａ 噴射口、
１４ 投入口、１５ 排出口、１６ サイロ、１７ 固化材圧送供給機、
１８ ドライコンプレッサー、１９ 発電機、２０ 発電機、２１ ホッパー、
２２ 撹拌翼、２３ 集塵管路、２４ 集塵機、２５ 敷き鉄板、Ａ 施工エリア、
Ｂ 施工ヤード、Ｃ 土質改良エリア、Ｄ 戻し位置、Ｈ 表層土、Ｇ 改良土、
Ｋ 固化材、Ｓ 削取深さ（沈降量）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土質の改良のために表層土を削取する施工エリアを所定単位面積の施工ヤード毎に区分けして施工ヤード単位で所定の削取深さの表層土を集めて土質改良装置が設置された当該施工ヤード内の土質改良エリアに移送して土質の改良を行うようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項２】
請求項１において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は削取した表層土が存していた元の場所に実質的に戻されるようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項３】
請求項１において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は改良土を必要とする別の施工エリアに搬送されて再利用されるようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記土質改良装置は密閉した圧送管路内で固化材の添加、表層土との混合、撹拌、排出を連続して実行し得る管路ミキサであることを特徴とする土質改良工法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記表層土の削取に際してブルドーザー又はスクレーパ等の集土用重機を使用することを特徴とする土質改良工法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、前記削取する表層土の削取深さは約３０〜６０ｃｍの範囲内に設定されることを特徴とする土質改良工法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、前記施工ヤード単位の表層土の削取と土質の改良は必要台数の削取移送装置と単一の土質改良装置を作業の進捗に合わせて適宜移動させながら繰り返し使用することによって実行されるようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項１】
土質の改良のために表層土を削取する施工エリアを所定単位面積の施工ヤード毎に区分けして施工ヤード単位で所定の削取深さの表層土を集めて土質改良装置が設置された当該施工ヤード内の土質改良エリアに移送して土質の改良を行うようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項２】
請求項１において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は削取した表層土が存していた元の場所に実質的に戻されるようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項３】
請求項１において、前記土質改良装置によって土質が改良された改良土の一部または全部は改良土を必要とする別の施工エリアに搬送されて再利用されるようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記土質改良装置は密閉した圧送管路内で固化材の添加、表層土との混合、撹拌、排出を連続して実行し得る管路ミキサであることを特徴とする土質改良工法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記表層土の削取に際してブルドーザー又はスクレーパ等の集土用重機を使用することを特徴とする土質改良工法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、前記削取する表層土の削取深さは約３０〜６０ｃｍの範囲内に設定されることを特徴とする土質改良工法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、前記施工ヤード単位の表層土の削取と土質の改良は必要台数の削取移送装置と単一の土質改良装置を作業の進捗に合わせて適宜移動させながら繰り返し使用することによって実行されるようにしたことを特徴とする土質改良工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１２０２２９（Ｐ２００７−１２０２２９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１６３８４（Ｐ２００５−３１６３８４）
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【出願人】（５０１４０５０９６）エーケーケミカル株式会社 (3)
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【出願人】（５０１４０５０９６）エーケーケミカル株式会社 (3)
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