地盤改良体の品質管理方法、測定方法、及び測定用ロッド
【課題】地盤改良体の造成中にリアルタイムで地盤改良体の径に代表される形状を確認し、地盤改良体の品質を管理する。
【解決手段】地盤に貫入させた噴射ロッド１２から硬化材液６を高圧噴射して造成する地盤改良体５の品質管理方法であって、地盤改良体５が造成される地盤に、予め、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器２１，２２，２３を設置しておく。そして、地盤改良体５の造成中に、地盤改良体５が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を光ファイバー測定器２１，２２，２３により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで地盤改良体５の径に代表される形状を確認する。
【解決手段】地盤に貫入させた噴射ロッド１２から硬化材液６を高圧噴射して造成する地盤改良体５の品質管理方法であって、地盤改良体５が造成される地盤に、予め、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器２１，２２，２３を設置しておく。そして、地盤改良体５の造成中に、地盤改良体５が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を光ファイバー測定器２１，２２，２３により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで地盤改良体５の径に代表される形状を確認する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧噴射攪拌工法で造成する地盤改良体の品質管理方法と、高圧噴射攪拌工法または薬液注入工法で造成する地盤改良体の形状の測定方法と、薬液注入工法で造成する地盤改良体の形状の測定方法に用いる測定用ロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧噴射攪拌工法により造成した地盤改良体の、直径や半径に代表される改良形状は、改良体固化後に地表面の地盤を掘削してスケール等で直接測定する方法や、改良体固化後にチェックボーリングを行う方法等によって確認していた。
【０００３】
しかし、スケールで直接測定する方法は、地盤改良体を地中深くに造成した場合には行うことができない。またチェックボーリングを行う方法は、改良体と地盤との境界部にボーリング孔を設けた場合、改良体と地盤は強度差があるためボーリング孔が孔曲がりを起こし適切な改良径を調査することができない。
【０００４】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、地中に造成した円柱状の地盤改良体の直径を測定する方法であって、地盤改良体の中心点から所定距離離れた地表面から、地盤改良体の中心点を貫通する向きに傾斜して穿孔し、その際の掘削抵抗の変化により地盤改良体の直径を精度良く確認する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法は、地盤改良体造成後に事後的に行うものであるため、固化後の改良体の強度や地盤の土質によっては、改良体を貫通する掘削孔を改良体の中心点を通過するように正確に穿孔するのは困難な場合がある。
【０００７】
本発明の課題は、地盤改良体の造成中にリアルタイムで地盤改良体の径に代表される形状を確認し、地盤改良体の品質を管理することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地盤に貫入させた噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の品質管理方法であって、前記地盤改良体が造成される地盤に、予め、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を設置する設置工程と、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで前記地盤改良体の径に代表される形状を確認する管理工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地盤改良体の品質管理方法であって、前記管理工程の前に、前記光ファイバー測定器により、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を測定する工程を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の地盤改良体の品質管理方法であって、前記管理工程において、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度及びひずみの両方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、地盤に挿入した噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、前記地盤改良体を造成する地盤に、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を挿入し、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、地盤に薬液を注入して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、前記地盤改良体を造成する地盤に、温度を測定する光ファイバー測定器を挿入し、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、地盤に挿入されて地中の温度を計測する測定用ロッドであって、周囲の地盤の温度を測定する光ファイバー測定器を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地盤改良体の造成中に、光ファイバー測定器で地盤の温度、ひずみを連続的に測定することで、地盤改良体の径に代表される形状をリアルタイムで確認することができ、地盤改良体が適切な径に代表される形状で造成されるように品質を管理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法の施工状況を示す図である。
【図２】図１に示されたII-II線に沿った面の矢視断面図である。
【図３】本実施形態の効果を説明する説明図である。
【図４】薬液注入による地盤改良体の熱電対による温度計測の問題を指摘する図である。
【図５】薬液注入による地盤改良体の光ファイバー測定器による温度計測を示す図である。
【図６】図５の光ファイバー測定器の具体的構成を示す拡大図である。
【図７】実施形態２を示すもので、薬液注入による地盤改良体の造成中の光ファイバー測定器による温度計測を示す図である。
【図８】実施形態３を示すもので、測定用ロッドの先端部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法の施工状況を示す図であり、図２は、図１に示したII-II線に沿った面の矢視断面図であって地盤改良体５の断面を示して
いる。
【００１８】
本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法は、高圧噴射攪拌工法により地盤改良体を造成するにあたり、その地盤改良体の径に代表される形状をリアルタイムで確認する方法である。図１及び図２を参照して、本実施形態に係る品質管理方法を行うための各装置について説明する。
【００１９】
地上には、地盤改良体の造成を行う造成装置１が設置されるとともに、地盤改良体の品質管理を行う管理装置２が設置されている。造成装置１は、本体部１１と、該本体部１１に支持された噴射ロッド１２とを備えている。噴射ロッド１２は鉛直方向に延在し、鉛直方向に移動可能かつその鉛直方向を軸として回転可能な状態で支持されている。噴射ロッド１２の先端部の側面には噴射孔１３が形成され、この噴射孔１３から硬化材液６が噴射ロッド１２の側方に向けて高圧噴射されるようになっている。硬化材液６はセメントミルク等の液状の硬化材である。高圧噴射された硬化材液６により地盤が切削され、切削された地盤と硬化材液６とが攪拌混合されることにより、円柱形状の地盤改良体５が造成される。なお、噴射孔１３から高圧噴射される液体は硬化材液６に限られるものではなく、水等であってもよい。
【００２０】
管理装置２は、光ファイバー測定器２１〜２３、データロガー２４及びモニター２５等を備える。光ファイバー測定器２１〜２３は、その基端部側がデータロガー２４に接続され、先端部側が地中に設置されている。光ファイバー測定器２１〜２３は、表面の何れの点においても温度、ひずみ等を感知することができるものであり、地中の複数個所を同時に測定することができる。図２に示すように、光ファイバー測定器２１〜２３の先端部側は、地盤改良体５の径方向に沿って並んで配置されている。すなわち光ファイバー測定器２２が地盤改良体５の外周縁に配置されており、光ファイバー測定器２１がそれよりも内側、光ファイバー測定器２２がそれよりも外側に配置されている。データロガー２４は、光ファイバー測定器２１〜２３による測定結果を記録・保存するものであり、モニター２５はその測定結果の履歴を画面上に表示するものである。
なお、光ファイバー測定器２１〜２３の先端部側の配置は、地盤改良体５の径方向に沿った並びでなくともよく、互いにずれて配置されていてもよい。また、光ファイバー測定器が設けられている数は３つに限られるものではなく、１又は２つであってもよいし、４つ以上あってもよい。
【００２１】
続いて、本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法について説明する。
本実施形態においては、高圧噴射攪拌工法によって所定深度に円柱形状の地盤改良体５を造成する場合について説明する。また本実施形態の一例として、地盤改良体５が造成される地盤の温度を光ファイバー測定器２１〜２３により測定した場合について説明する。
【００２２】
まず、地盤改良体５を造成しようとする地盤を掘削して、所定深度のボーリング孔を地盤改良体５の径方向に所定間隔で３つ設ける。ボーリング孔の掘削深度及び間隔は測定範囲・測定条件に応じて適宜決定されるものであり、例えば３つのボーリング孔の間隔は５０ｃｍ程度である。このボーリング孔に光ファイバー測定器２１〜２３を挿入設置する。光ファイバー測定器２１〜２３の設置が完了したら地盤改良前の地盤の温度を測定する。そして、光ファイバー測定器２１〜２３による温度測定はそのまま継続し、以下に述べる地盤改良中も連続的に行う。
【００２３】
続いて、地盤改良体５を造成しようとする地盤の地表面上に造成装置１を設置する。そして噴射ロッド１２を所定の深度に達するまで下降させて、噴射ロッド１２を地中に設置する。なお、噴射ロッド１２は、その下端位置が標準的には１０〜２０ｍ程度、最大では１００ｍ程度の深度に達するまで下降させることが可能である。
【００２４】
次に、噴射ロッド１２を回転させながら、所定位置に達するまで上方に所定長さずつ引き上げていき、同時に噴射孔１３から硬化材液６を高圧噴射させる。高圧噴射された硬化材液６はその噴流エネルギーで噴射ロッド１２の周囲の地盤を切削し、切削された地盤と硬化材液６とが攪拌混合される。これにより、噴射ロッド１２を引き上げた位置までの間に地盤改良体５が造成される。このようにして造成される地盤改良体５の径は適宜変更可能であるが、例えば直径２〜８ｍである。
【００２５】
ここで、上述の通り光ファイバー測定器２１〜２３による温度測定は、地盤改良体５の造成前から継続して行われ、地盤改良体５の造成中にも連続的に行われる。
光ファイバー測定器２１〜２３は、硬化材液６による噴流エネルギーが地盤を切削する際に発生する熱エネルギーを測定する。図２に示すように、光ファイバー測定器２１，２２は地盤改良体５の内側に配置されているため、光ファイバー測定器２１，２２は地盤改良体５（硬化材液６及び硬化材液６により切削された地盤）の温度を連続的に感知する。一方、光ファイバー測定器２３は地盤改良体５の外側に配置されているため、光ファイバー測定器２３は地盤改良体５（硬化材液６及び硬化材液６により切削された地盤）の周囲の地盤の温度を連続的に感知する。データロガー２４は、光ファイバー測定器２１〜２３による測定結果を記録・保存する。モニター２５は、データロガー２４が記録した測定結果の履歴を画面上に表示する。また、モニター２５が演算処理機能を備えている場合には、測定結果の履歴を表示すると同時に、光ファイバー測定器２１〜２３による測定結果に基づき地盤改良体５の径を推定し、これを画面上に表示するものとしてもよい。施工者は、モニター２５に表示された測定結果の履歴を追跡することにより、地盤改良体５が適切な径で造成されているか否かを地盤改良体５の造成中にリアルタイムで確認することができる。これにより地盤改良体５の品質を適切に管理することができ、地盤改良体５が目的の径で造成されていない場合には施工者が早期に対応することができる。
なお、本実施形態において、光ファイバー測定器２１〜２３により測定する温度は、切削時に生じる熱エネルギーに限られるものではなく、硬化材液６の水和熱等をも測定可能である。
【００２６】
本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、光ファイバー測定器２１〜２３が、硬化材液６が地盤を切削する際に生じる熱エネルギーを連続的に測定しその測定結果の履歴を追跡することにより、地盤改良体５が適切な径で造成されているかどうかをリアルタイムで確認することができる。地盤改良体５の径に代表される形状をリアルタイムで確認することができるので、地盤改良体５の品質を適切に管理することができる。
【００２７】
また、本実施形態では温度測定手段として光ファイバー測定器を用いているため、次のような作用効果を奏する。図３を参照してその作用効果について説明する。
図３（ａ）は温度測定手段として熱電対３を用いた場合、図３（ｂ）は温度測定手段として光ファイバー測定器４を用いた場合について示す図である。熱電対３は、一般的に二種のケーブル３１，３２が被覆材３４に覆われて構成され、ケーブル３１，３２が接触した接触部３３において温度を感知できるようになっている。これに対し、光ファイバー測定器４は表面の何れの点においても温度を感知することが可能であるため、光ファイバー測定器１本で複数の点における温度を測定することができる。
【００２８】
また、図３（ａ）に示すように、地盤改良体５の造成中に熱電対３が切断されてしまった場合、上述の通り熱電対３は接触部３３で温度を感知しているため、切断箇所が接触部３３よりも基端部側であると、ケーブル３１，３２の接触箇所がなくなり温度を測定することができなくなる。一方、図３（ｂ）に示すように、地盤改良体５の造成中に光ファイバー測定器４が切断されてしまったとしても、その切断箇所よりも基端部側においては継続して温度を測定することが可能である。
【００２９】
このように、本実施形態によれば温度測定手段として光ファイバー測定器を用いているので、複数の点の温度を同時に測定することができる。また、光ファイバー測定器が切断されてしまった場合においても、その切断箇所よりも基端部側においては継続して温度を測定することができる。
【００３０】
本実施形態においては、光ファイバー測定器２１〜２３が地盤の温度を測定するものとしたが、温度の代わりに地盤のひずみを測定するものとしてもよい。その場合には、光ファイバー測定器２１〜２３は、硬化材液６が地盤を切削する際に生じる地盤のひずみを連続的に感知する。温度を測定する場合には、地盤の切削で生じた熱エネルギーが光ファイバー測定器２３に到達するまでに時間を要することにより、測定結果に僅かなタイムラグを生じる場合があるが、ひずみを測定する場合にはそのようなタイムラグが生じにくく、より実時間に沿った径に代表される形状の確認を行うことができる。
更に、光ファイバー測定器２１〜２３により、地盤の温度及び地盤のひずみの両方を測定するものとしてもよい。かかる場合には、どちらか一方を測定する場合に比べて測定結果の精度を更に向上させることができる。
【００３１】
なお、本発明による地盤改良体の品質管理方法は、地盤改良体が円柱形状でない場合、例えば壁状、扇形、格子状その他の形状であっても適用可能である。
【００３２】
（熱電対を用いた温度計測による、薬液注入による地盤改良体の造成範囲計測の問題）
薬液注入工法で造成する地盤改良体の造成範囲を計測する場合、従来、薬液の温度と地盤との温度差を比較し、地盤よりも高い温度で注入された薬液の温度を検知することで薬液の注入を確認する技術があり、それには熱電対という、電気抵抗の変化を用いて温度を測定することができる素子を用いている。
【００３３】
図４は薬液注入による地盤改良体の熱電対による温度計測の問題を指摘するもので、４０は薬液注入して造成する地盤改良体、４１は測定装置、４２は測定ロッド、４３は熱電対、４４は配線である。
【００３４】
図示のように、薬液注入して造成する地盤改良体４０の薬液注入範囲に対応する熱電対４３を備える測定ロッド４２を予め地中に設置しておく。
【００３５】
しかし、熱電対４３による薬液の温度計測では、熱電対４３は素子ひとつで一箇所しか測定できない。
このため、広範囲にわたり測定するためには、図示のように、非常に多くの熱電対４３を設置しなくてはならない。
従って、図示のように、配線４４が非常に多く煩雑になるといった問題がある。
【００３６】
（光ファイバー測定器を用いた温度計測による、薬液注入による地盤改良体の造成範囲計測）
本発明は、光ファイバーを用いて薬液注入範囲の測定を行うものである。
すなわち、連続した光ファイバーを地中に配置し、地盤よりも高い温度で注入された薬液の温度を計測することで薬液の注入範囲を測定する。
【００３７】
図５は薬液注入による地盤改良体の光ファイバー測定器による温度計測を示すもので、５０は薬液注入して造成する地盤改良体、５１は測定装置、５２は測定ロッド、５３は光ファイバー測定器、５４は光ファイバーである。
【００３８】
図示のように、薬液注入して造成する地盤改良体５０の薬液注入範囲に対応する光ファイバー測定器５３を備える測定ロッド５２を予め地中に設置しておく。
【００３９】
この光ファイバー測定器５３により、光ファイバー５４は測定箇所１箇所につき１本または２本で済むため、配線を簡略化することができる。
【００４０】
図６は光ファイバー測定器５３の具体的構成を拡大して示すもので、薬液注入して造成する地盤改良体５０の薬液注入範囲に対応させて、測定ロッド５２に対し２本の光ファイバー５４が切れ目なく巻き付けられている。
なお、１本の光ファイバー５４を切れ目なく巻き付けてもよい。
【００４１】
（実施形態２）
図７は薬液注入による地盤改良体の造成中の光ファイバー測定器による温度計測を示すもので、６０は薬液注入ロッド、７０は薬液注入して造成する地盤改良体、７２は測定ロッド、７３は光ファイバー測定器である。
【００４２】
図示のように、地盤に挿入した薬液注入ロッド６０から薬液注入して地盤改良体７０を造成する工程において、その薬液注入範囲に対応して予め地中に設置しておいた測定ロッド７２の光ファイバー測定器７３により、造成中の地盤改良体７０の温度を連続的に測定して、地上の図示しない測定装置によって地盤改良体７０の径に代表される形状を測定する。
【００４３】
従って、薬液注入による造成中の地盤改良体７０の出来形を直接計測して、確実に施工管理することができる。
【００４４】
（実施形態３）
図８は測定用ロッド８０の先端部の構成を示すもので、８１は薬液吐出孔、８２はカメラ、８３は光ファイバー測定器、８４は光ファイバーである。
【００４５】
図示のように、中空の測定用ロッド８０の先端には、周囲に開口して薬液（例えばフェノール液）を吐出する薬液吐出孔８１が形成されて、カメラ８２が内蔵されるとともに、光ファイバー８４を切れ目なく巻き付けた光ファイバー測定器８３が内蔵されている。
【００４６】
ここで、カメラ８２の配線及び光ファイバー８４は、測定用ロッド８０の内部を通して、図示しない地上のモニターを含む測定装置に接続される。
【００４７】
このように、測定用ロッド８０に光ファイバー測定器８３を備えることで、地盤への薬液注入中に、注入範囲を連続的に計測して、地盤改良体の出来形を測定することができる。
また、測定用ロッド８０にカメラ８２を備えることで、地盤への薬液注入状況をモニターで見て確認することができる。
【００４８】
（変形例）
以上の図４、図５及び図７においては、球状の地盤改良体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１及び図２のような円柱形状の他、壁状その他の形状にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 造成装置
２ 管理装置
５ 高圧噴射して造成する地盤改良体
６ 硬化材液
１２ 噴射ロッド
２１ 光ファイバー測定器
２２ 光ファイバー測定器
２３ 光ファイバー測定器
５０ 薬液注入して造成する地盤改良体
５１ 測定装置
５２ 測定ロッド
５３ 光ファイバー測定器
５４ 光ファイバー
６０ 薬液注入ロッド
７０ 薬液注入して造成する地盤改良体
７２ 測定ロッド
７３ 光ファイバー測定器
８０ 測定用ロッド
８１ 薬液吐出孔
８２ カメラ
８３ 光ファイバー測定器
８４ 光ファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧噴射攪拌工法で造成する地盤改良体の品質管理方法と、高圧噴射攪拌工法または薬液注入工法で造成する地盤改良体の形状の測定方法と、薬液注入工法で造成する地盤改良体の形状の測定方法に用いる測定用ロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧噴射攪拌工法により造成した地盤改良体の、直径や半径に代表される改良形状は、改良体固化後に地表面の地盤を掘削してスケール等で直接測定する方法や、改良体固化後にチェックボーリングを行う方法等によって確認していた。
【０００３】
しかし、スケールで直接測定する方法は、地盤改良体を地中深くに造成した場合には行うことができない。またチェックボーリングを行う方法は、改良体と地盤との境界部にボーリング孔を設けた場合、改良体と地盤は強度差があるためボーリング孔が孔曲がりを起こし適切な改良径を調査することができない。
【０００４】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、地中に造成した円柱状の地盤改良体の直径を測定する方法であって、地盤改良体の中心点から所定距離離れた地表面から、地盤改良体の中心点を貫通する向きに傾斜して穿孔し、その際の掘削抵抗の変化により地盤改良体の直径を精度良く確認する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法は、地盤改良体造成後に事後的に行うものであるため、固化後の改良体の強度や地盤の土質によっては、改良体を貫通する掘削孔を改良体の中心点を通過するように正確に穿孔するのは困難な場合がある。
【０００７】
本発明の課題は、地盤改良体の造成中にリアルタイムで地盤改良体の径に代表される形状を確認し、地盤改良体の品質を管理することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地盤に貫入させた噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の品質管理方法であって、前記地盤改良体が造成される地盤に、予め、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を設置する設置工程と、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで前記地盤改良体の径に代表される形状を確認する管理工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地盤改良体の品質管理方法であって、前記管理工程の前に、前記光ファイバー測定器により、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を測定する工程を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の地盤改良体の品質管理方法であって、前記管理工程において、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度及びひずみの両方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、地盤に挿入した噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、前記地盤改良体を造成する地盤に、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を挿入し、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、地盤に薬液を注入して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、前記地盤改良体を造成する地盤に、温度を測定する光ファイバー測定器を挿入し、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、地盤に挿入されて地中の温度を計測する測定用ロッドであって、周囲の地盤の温度を測定する光ファイバー測定器を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地盤改良体の造成中に、光ファイバー測定器で地盤の温度、ひずみを連続的に測定することで、地盤改良体の径に代表される形状をリアルタイムで確認することができ、地盤改良体が適切な径に代表される形状で造成されるように品質を管理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法の施工状況を示す図である。
【図２】図１に示されたII-II線に沿った面の矢視断面図である。
【図３】本実施形態の効果を説明する説明図である。
【図４】薬液注入による地盤改良体の熱電対による温度計測の問題を指摘する図である。
【図５】薬液注入による地盤改良体の光ファイバー測定器による温度計測を示す図である。
【図６】図５の光ファイバー測定器の具体的構成を示す拡大図である。
【図７】実施形態２を示すもので、薬液注入による地盤改良体の造成中の光ファイバー測定器による温度計測を示す図である。
【図８】実施形態３を示すもので、測定用ロッドの先端部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法の施工状況を示す図であり、図２は、図１に示したII-II線に沿った面の矢視断面図であって地盤改良体５の断面を示して
いる。
【００１８】
本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法は、高圧噴射攪拌工法により地盤改良体を造成するにあたり、その地盤改良体の径に代表される形状をリアルタイムで確認する方法である。図１及び図２を参照して、本実施形態に係る品質管理方法を行うための各装置について説明する。
【００１９】
地上には、地盤改良体の造成を行う造成装置１が設置されるとともに、地盤改良体の品質管理を行う管理装置２が設置されている。造成装置１は、本体部１１と、該本体部１１に支持された噴射ロッド１２とを備えている。噴射ロッド１２は鉛直方向に延在し、鉛直方向に移動可能かつその鉛直方向を軸として回転可能な状態で支持されている。噴射ロッド１２の先端部の側面には噴射孔１３が形成され、この噴射孔１３から硬化材液６が噴射ロッド１２の側方に向けて高圧噴射されるようになっている。硬化材液６はセメントミルク等の液状の硬化材である。高圧噴射された硬化材液６により地盤が切削され、切削された地盤と硬化材液６とが攪拌混合されることにより、円柱形状の地盤改良体５が造成される。なお、噴射孔１３から高圧噴射される液体は硬化材液６に限られるものではなく、水等であってもよい。
【００２０】
管理装置２は、光ファイバー測定器２１〜２３、データロガー２４及びモニター２５等を備える。光ファイバー測定器２１〜２３は、その基端部側がデータロガー２４に接続され、先端部側が地中に設置されている。光ファイバー測定器２１〜２３は、表面の何れの点においても温度、ひずみ等を感知することができるものであり、地中の複数個所を同時に測定することができる。図２に示すように、光ファイバー測定器２１〜２３の先端部側は、地盤改良体５の径方向に沿って並んで配置されている。すなわち光ファイバー測定器２２が地盤改良体５の外周縁に配置されており、光ファイバー測定器２１がそれよりも内側、光ファイバー測定器２２がそれよりも外側に配置されている。データロガー２４は、光ファイバー測定器２１〜２３による測定結果を記録・保存するものであり、モニター２５はその測定結果の履歴を画面上に表示するものである。
なお、光ファイバー測定器２１〜２３の先端部側の配置は、地盤改良体５の径方向に沿った並びでなくともよく、互いにずれて配置されていてもよい。また、光ファイバー測定器が設けられている数は３つに限られるものではなく、１又は２つであってもよいし、４つ以上あってもよい。
【００２１】
続いて、本実施形態に係る地盤改良体の品質管理方法について説明する。
本実施形態においては、高圧噴射攪拌工法によって所定深度に円柱形状の地盤改良体５を造成する場合について説明する。また本実施形態の一例として、地盤改良体５が造成される地盤の温度を光ファイバー測定器２１〜２３により測定した場合について説明する。
【００２２】
まず、地盤改良体５を造成しようとする地盤を掘削して、所定深度のボーリング孔を地盤改良体５の径方向に所定間隔で３つ設ける。ボーリング孔の掘削深度及び間隔は測定範囲・測定条件に応じて適宜決定されるものであり、例えば３つのボーリング孔の間隔は５０ｃｍ程度である。このボーリング孔に光ファイバー測定器２１〜２３を挿入設置する。光ファイバー測定器２１〜２３の設置が完了したら地盤改良前の地盤の温度を測定する。そして、光ファイバー測定器２１〜２３による温度測定はそのまま継続し、以下に述べる地盤改良中も連続的に行う。
【００２３】
続いて、地盤改良体５を造成しようとする地盤の地表面上に造成装置１を設置する。そして噴射ロッド１２を所定の深度に達するまで下降させて、噴射ロッド１２を地中に設置する。なお、噴射ロッド１２は、その下端位置が標準的には１０〜２０ｍ程度、最大では１００ｍ程度の深度に達するまで下降させることが可能である。
【００２４】
次に、噴射ロッド１２を回転させながら、所定位置に達するまで上方に所定長さずつ引き上げていき、同時に噴射孔１３から硬化材液６を高圧噴射させる。高圧噴射された硬化材液６はその噴流エネルギーで噴射ロッド１２の周囲の地盤を切削し、切削された地盤と硬化材液６とが攪拌混合される。これにより、噴射ロッド１２を引き上げた位置までの間に地盤改良体５が造成される。このようにして造成される地盤改良体５の径は適宜変更可能であるが、例えば直径２〜８ｍである。
【００２５】
ここで、上述の通り光ファイバー測定器２１〜２３による温度測定は、地盤改良体５の造成前から継続して行われ、地盤改良体５の造成中にも連続的に行われる。
光ファイバー測定器２１〜２３は、硬化材液６による噴流エネルギーが地盤を切削する際に発生する熱エネルギーを測定する。図２に示すように、光ファイバー測定器２１，２２は地盤改良体５の内側に配置されているため、光ファイバー測定器２１，２２は地盤改良体５（硬化材液６及び硬化材液６により切削された地盤）の温度を連続的に感知する。一方、光ファイバー測定器２３は地盤改良体５の外側に配置されているため、光ファイバー測定器２３は地盤改良体５（硬化材液６及び硬化材液６により切削された地盤）の周囲の地盤の温度を連続的に感知する。データロガー２４は、光ファイバー測定器２１〜２３による測定結果を記録・保存する。モニター２５は、データロガー２４が記録した測定結果の履歴を画面上に表示する。また、モニター２５が演算処理機能を備えている場合には、測定結果の履歴を表示すると同時に、光ファイバー測定器２１〜２３による測定結果に基づき地盤改良体５の径を推定し、これを画面上に表示するものとしてもよい。施工者は、モニター２５に表示された測定結果の履歴を追跡することにより、地盤改良体５が適切な径で造成されているか否かを地盤改良体５の造成中にリアルタイムで確認することができる。これにより地盤改良体５の品質を適切に管理することができ、地盤改良体５が目的の径で造成されていない場合には施工者が早期に対応することができる。
なお、本実施形態において、光ファイバー測定器２１〜２３により測定する温度は、切削時に生じる熱エネルギーに限られるものではなく、硬化材液６の水和熱等をも測定可能である。
【００２６】
本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、光ファイバー測定器２１〜２３が、硬化材液６が地盤を切削する際に生じる熱エネルギーを連続的に測定しその測定結果の履歴を追跡することにより、地盤改良体５が適切な径で造成されているかどうかをリアルタイムで確認することができる。地盤改良体５の径に代表される形状をリアルタイムで確認することができるので、地盤改良体５の品質を適切に管理することができる。
【００２７】
また、本実施形態では温度測定手段として光ファイバー測定器を用いているため、次のような作用効果を奏する。図３を参照してその作用効果について説明する。
図３（ａ）は温度測定手段として熱電対３を用いた場合、図３（ｂ）は温度測定手段として光ファイバー測定器４を用いた場合について示す図である。熱電対３は、一般的に二種のケーブル３１，３２が被覆材３４に覆われて構成され、ケーブル３１，３２が接触した接触部３３において温度を感知できるようになっている。これに対し、光ファイバー測定器４は表面の何れの点においても温度を感知することが可能であるため、光ファイバー測定器１本で複数の点における温度を測定することができる。
【００２８】
また、図３（ａ）に示すように、地盤改良体５の造成中に熱電対３が切断されてしまった場合、上述の通り熱電対３は接触部３３で温度を感知しているため、切断箇所が接触部３３よりも基端部側であると、ケーブル３１，３２の接触箇所がなくなり温度を測定することができなくなる。一方、図３（ｂ）に示すように、地盤改良体５の造成中に光ファイバー測定器４が切断されてしまったとしても、その切断箇所よりも基端部側においては継続して温度を測定することが可能である。
【００２９】
このように、本実施形態によれば温度測定手段として光ファイバー測定器を用いているので、複数の点の温度を同時に測定することができる。また、光ファイバー測定器が切断されてしまった場合においても、その切断箇所よりも基端部側においては継続して温度を測定することができる。
【００３０】
本実施形態においては、光ファイバー測定器２１〜２３が地盤の温度を測定するものとしたが、温度の代わりに地盤のひずみを測定するものとしてもよい。その場合には、光ファイバー測定器２１〜２３は、硬化材液６が地盤を切削する際に生じる地盤のひずみを連続的に感知する。温度を測定する場合には、地盤の切削で生じた熱エネルギーが光ファイバー測定器２３に到達するまでに時間を要することにより、測定結果に僅かなタイムラグを生じる場合があるが、ひずみを測定する場合にはそのようなタイムラグが生じにくく、より実時間に沿った径に代表される形状の確認を行うことができる。
更に、光ファイバー測定器２１〜２３により、地盤の温度及び地盤のひずみの両方を測定するものとしてもよい。かかる場合には、どちらか一方を測定する場合に比べて測定結果の精度を更に向上させることができる。
【００３１】
なお、本発明による地盤改良体の品質管理方法は、地盤改良体が円柱形状でない場合、例えば壁状、扇形、格子状その他の形状であっても適用可能である。
【００３２】
（熱電対を用いた温度計測による、薬液注入による地盤改良体の造成範囲計測の問題）
薬液注入工法で造成する地盤改良体の造成範囲を計測する場合、従来、薬液の温度と地盤との温度差を比較し、地盤よりも高い温度で注入された薬液の温度を検知することで薬液の注入を確認する技術があり、それには熱電対という、電気抵抗の変化を用いて温度を測定することができる素子を用いている。
【００３３】
図４は薬液注入による地盤改良体の熱電対による温度計測の問題を指摘するもので、４０は薬液注入して造成する地盤改良体、４１は測定装置、４２は測定ロッド、４３は熱電対、４４は配線である。
【００３４】
図示のように、薬液注入して造成する地盤改良体４０の薬液注入範囲に対応する熱電対４３を備える測定ロッド４２を予め地中に設置しておく。
【００３５】
しかし、熱電対４３による薬液の温度計測では、熱電対４３は素子ひとつで一箇所しか測定できない。
このため、広範囲にわたり測定するためには、図示のように、非常に多くの熱電対４３を設置しなくてはならない。
従って、図示のように、配線４４が非常に多く煩雑になるといった問題がある。
【００３６】
（光ファイバー測定器を用いた温度計測による、薬液注入による地盤改良体の造成範囲計測）
本発明は、光ファイバーを用いて薬液注入範囲の測定を行うものである。
すなわち、連続した光ファイバーを地中に配置し、地盤よりも高い温度で注入された薬液の温度を計測することで薬液の注入範囲を測定する。
【００３７】
図５は薬液注入による地盤改良体の光ファイバー測定器による温度計測を示すもので、５０は薬液注入して造成する地盤改良体、５１は測定装置、５２は測定ロッド、５３は光ファイバー測定器、５４は光ファイバーである。
【００３８】
図示のように、薬液注入して造成する地盤改良体５０の薬液注入範囲に対応する光ファイバー測定器５３を備える測定ロッド５２を予め地中に設置しておく。
【００３９】
この光ファイバー測定器５３により、光ファイバー５４は測定箇所１箇所につき１本または２本で済むため、配線を簡略化することができる。
【００４０】
図６は光ファイバー測定器５３の具体的構成を拡大して示すもので、薬液注入して造成する地盤改良体５０の薬液注入範囲に対応させて、測定ロッド５２に対し２本の光ファイバー５４が切れ目なく巻き付けられている。
なお、１本の光ファイバー５４を切れ目なく巻き付けてもよい。
【００４１】
（実施形態２）
図７は薬液注入による地盤改良体の造成中の光ファイバー測定器による温度計測を示すもので、６０は薬液注入ロッド、７０は薬液注入して造成する地盤改良体、７２は測定ロッド、７３は光ファイバー測定器である。
【００４２】
図示のように、地盤に挿入した薬液注入ロッド６０から薬液注入して地盤改良体７０を造成する工程において、その薬液注入範囲に対応して予め地中に設置しておいた測定ロッド７２の光ファイバー測定器７３により、造成中の地盤改良体７０の温度を連続的に測定して、地上の図示しない測定装置によって地盤改良体７０の径に代表される形状を測定する。
【００４３】
従って、薬液注入による造成中の地盤改良体７０の出来形を直接計測して、確実に施工管理することができる。
【００４４】
（実施形態３）
図８は測定用ロッド８０の先端部の構成を示すもので、８１は薬液吐出孔、８２はカメラ、８３は光ファイバー測定器、８４は光ファイバーである。
【００４５】
図示のように、中空の測定用ロッド８０の先端には、周囲に開口して薬液（例えばフェノール液）を吐出する薬液吐出孔８１が形成されて、カメラ８２が内蔵されるとともに、光ファイバー８４を切れ目なく巻き付けた光ファイバー測定器８３が内蔵されている。
【００４６】
ここで、カメラ８２の配線及び光ファイバー８４は、測定用ロッド８０の内部を通して、図示しない地上のモニターを含む測定装置に接続される。
【００４７】
このように、測定用ロッド８０に光ファイバー測定器８３を備えることで、地盤への薬液注入中に、注入範囲を連続的に計測して、地盤改良体の出来形を測定することができる。
また、測定用ロッド８０にカメラ８２を備えることで、地盤への薬液注入状況をモニターで見て確認することができる。
【００４８】
（変形例）
以上の図４、図５及び図７においては、球状の地盤改良体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１及び図２のような円柱形状の他、壁状その他の形状にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 造成装置
２ 管理装置
５ 高圧噴射して造成する地盤改良体
６ 硬化材液
１２ 噴射ロッド
２１ 光ファイバー測定器
２２ 光ファイバー測定器
２３ 光ファイバー測定器
５０ 薬液注入して造成する地盤改良体
５１ 測定装置
５２ 測定ロッド
５３ 光ファイバー測定器
５４ 光ファイバー
６０ 薬液注入ロッド
７０ 薬液注入して造成する地盤改良体
７２ 測定ロッド
７３ 光ファイバー測定器
８０ 測定用ロッド
８１ 薬液吐出孔
８２ カメラ
８３ 光ファイバー測定器
８４ 光ファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に貫入させた噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の品質管理方法であって、
前記地盤改良体が造成される地盤に、予め、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を設置する設置工程と、
前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで前記地盤改良体の径に代表される形状を確認する管理工程と、を備えることを特徴とする地盤改良体の品質管理方法。
【請求項２】
前記管理工程の前に、前記光ファイバー測定器により、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を測定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体の品質管理方法。
【請求項３】
前記管理工程において、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度及びひずみの両方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良体の品質管理方法。
【請求項４】
地盤に挿入した噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、
前記地盤改良体を造成する地盤に、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を挿入し、
前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする地盤改良体の測定方法。
【請求項５】
地盤に薬液を注入して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、
前記地盤改良体を造成する地盤に、温度を測定する光ファイバー測定器を挿入し、
前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする地盤改良体の測定方法。
【請求項６】
周囲の地盤の温度を測定する光ファイバー測定器を備えることを特徴とする測定用ロッド。
【請求項１】
地盤に貫入させた噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の品質管理方法であって、
前記地盤改良体が造成される地盤に、予め、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を設置する設置工程と、
前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定し、その測定結果の履歴を追跡することによりリアルタイムで前記地盤改良体の径に代表される形状を確認する管理工程と、を備えることを特徴とする地盤改良体の品質管理方法。
【請求項２】
前記管理工程の前に、前記光ファイバー測定器により、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を測定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体の品質管理方法。
【請求項３】
前記管理工程において、前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度及びひずみの両方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良体の品質管理方法。
【請求項４】
地盤に挿入した噴射ロッドから硬化材液を高圧噴射して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、
前記地盤改良体を造成する地盤に、温度又はひずみの少なくとも一方を測定する光ファイバー測定器を挿入し、
前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度又はひずみの少なくとも一方を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする地盤改良体の測定方法。
【請求項５】
地盤に薬液を注入して造成する地盤改良体の径に代表される形状の測定方法であって、
前記地盤改良体を造成する地盤に、温度を測定する光ファイバー測定器を挿入し、
前記地盤改良体の造成中に、前記地盤改良体が造成される地盤の温度を前記光ファイバー測定器により連続的に測定することによって、前記地盤改良体の径に代表される形状を測定することを特徴とする地盤改良体の測定方法。
【請求項６】
周囲の地盤の温度を測定する光ファイバー測定器を備えることを特徴とする測定用ロッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２６２５０（Ｐ２０１１−２２６２５０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０２８３（Ｐ２０１１−６０２８３）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
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