地盤改良体の強度推定方法
【課題】高圧噴射攪拌工法により形成された地盤改良体の強度を、施工後短期間のうちに、簡便かつ精度よく推定する。
【解決手段】硬化材液が硬化する前に、地盤中を撮影可能なカメラ部１８と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部２１が設けられたビデオサンプリングロッド５を備える注入ロッド１を地盤中に貫入し、カメラ部により撮影された画像を地上のモニター２４に表示し、サンプリング部２１から地盤改良体の改良土を採取し、採取された改良土から強度測定用試料を作製し、作製された強度測定用試料を促進養生し、強度測定用試料の強度を測定し、その強度測定用試料の強度に基づいて地盤改良体の強度を推定する。
【解決手段】硬化材液が硬化する前に、地盤中を撮影可能なカメラ部１８と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部２１が設けられたビデオサンプリングロッド５を備える注入ロッド１を地盤中に貫入し、カメラ部により撮影された画像を地上のモニター２４に表示し、サンプリング部２１から地盤改良体の改良土を採取し、採取された改良土から強度測定用試料を作製し、作製された強度測定用試料を促進養生し、強度測定用試料の強度を測定し、その強度測定用試料の強度に基づいて地盤改良体の強度を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体の強度推定方法に関するものであり、詳しくは、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤中に硬化材液を注入することによって、軟弱地盤を固結させて、せん断強さを増大させ、地盤を改良する工法として高圧噴射撹拌工法が知られている。高圧噴射撹拌工法は、注入ロッドを用いて地盤を所定の深度まで削孔した後、該注入ロッドを回転または揺動させながら引き上げつつ、注入ロッドの下端に装着されている噴射ノズルから、硬化材液を水平方向に超高圧で噴射することによって、既存の地盤を切削しつつ、硬化材液と、地盤を形成する軟弱土を撹拌混合し、円柱状または扇形柱状の地盤改良体を形成する工法である。
【０００３】
高圧噴射撹拌工法による地盤改良において、地盤改良体の品質は、地盤改良体が硬化した後にチェックボーリングを行うことで確認するのが一般的であった。具体的には、施工１〜２週間後にコアボーリングによってサンプリングされた供試体で連続性の確認が行われ、２８日経過後に強度の確認が行われる。
【０００４】
しかし、地盤改良体が硬化した後に確認する方法は、大掛かりな装置が必要であり、試料の採取に相当の時間を要するという問題があった。また、設計された強度を満足していないことが確認された場合には、追加施工や別種の補助工法を行うことが必要であった。
【０００５】
そこで、高圧噴射撹拌工法による地盤改良体の施工直後に、地盤改良体から未硬化の改良土を試料として採取し、この試料土を型枠に充填して供試体を作製し、短期間の促進養生に供し、促進養生後の供試体の強度から地盤改良体の強度を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、地盤改良工法により築造された築造直後の改良土（ソイルセメント体）を採取して供試体を作製し、この供試体に対して温水で１〜２日間促進養生を施し、促進養生後の供試体の強度を求め、予め求めておいた関係式を用いて促進養生後の供試体強度から、通常期間養生後の供試体強度を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４６７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、地盤改良工法により築造された築造直後の未硬化改良土の採取には、特願平６−１８３２９４（特開平８−４９４９０号公報）、実開平３−５４８９１号公報に開示されている試料採取装置を使用できることが記載されている。また、バックホウ等により任意の深度の改良土を採取する方法でもよいことが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている試料採取装置を用いた場合、特定の位置の改良土以外は採取できないという問題があった（図１１参照）。
【０００９】
図１１に示すように、高圧噴射攪拌工法では、注入ロッドを所定の深度まで貫入し、回転または揺動させながら引き上げつつ、注入ロッドの下端に装着されている噴射ノズルから、硬化材液を水平方向に超高圧で噴射することにより地盤改良体が造成される。そして、特許文献１に記載されている試料採取装置は、注入ロッドを引き上げた後、これに代えて取り付けられるものであるため、注入ロッドが貫入された付近の改良土、つまり図８において斜線で示された範囲の改良土以外は採取することができなかった。
【００１０】
また、任意の深度の改良土を採取するためにバックホウ等の重機を用いることが開示されているが、作業が大掛かりとなり、容易に実施できないという問題があった。
【００１１】
高圧噴射攪拌工法による施工直後の未硬化の地盤改良体から採取した改良土を試料として、促進養生により地盤改良体の強度を推定する場合、特定の地点から採取された試料のみから推定される強度は、その特定の地点の強度を推定することはできるが、地盤改良体の他の地点の強度の推定に適したものではない。地盤改良体の強度を高精度に推定するためには、複数の任意の地点から採取された改良土を試料とし、これらから得られる強度のデータを総合的に判断することが望まれる。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高圧噴射攪拌工法により形成された地盤改良体の強度を、施工後短期間のうちに、簡便かつ精度よく推定できる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の地盤改良体の強度推定方法は、上記課題を解決するために、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、前記硬化材液が硬化する前に、前記注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、前記地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたサンプリングロッドを備える前記注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、前記サンプリング部から前記地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて前記地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、を有するものである。
【００１４】
本発明によれば、地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたサンプリングロッドを備えた注入ロッドが地盤中に貫入されるので、地盤改良体の施工に用いた地盤改良造成機などをそのまま用いて地盤改良体の改良土を採取することができる。これにより、簡便かつ確実に短時間で改良土を採取することができる。
【００１５】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、サンプリングロッドとサンプリングロッド以外の注入ロッドとを着脱分離可能した注入ロッドを用いるものであり、特に、地盤改良体の造成に用いられた注入ロッドは、噴射ノズルが設けられた噴射ロッドを有し、注入ロッド貫入ステップでは、噴射ロッドを取り外し、サンプリングロッドを取り付けた注入ロッドを用いるものである。
【００１６】
本発明の地盤改良体の強度推定方法は、上記課題を解決するために、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、硬化材液が硬化する前に、注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、地盤中を撮影可能なカメラ部と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたビデオサンプリングロッドを備える注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、カメラ部により撮影された画像を地上のモニターに表示させる画像表示ステップと、サンプリング部から地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、を有するものである。
【００１７】
本発明によれば、地盤中を撮影可能なカメラ部と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたビデオサンプリングロッドを備えた注入ロッドが地盤中に貫入されるので、地盤改良体の施工に用いた地盤改良造成機などをそのまま用いて地盤改良体の改良土を採取することができるとともに、カメラ部により地盤中の地盤改良体を確認しながら改良土を確実に採取することができる。これにより、簡便かつ確実に短時間で改良土を採取することができる。
【００１８】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、ビデオサンプリングロッドとビデオサンプリングロッド以外の注入ロッドとを着脱分離可能した注入ロッドを用いるものであり、特に、地盤改良体の造成に用いられた注入ロッドは、噴射ノズルが設けられた噴射ロッドを有し、注入ロッド貫入ステップでは、噴射ロッドを取り外し、ビデオサンプリングロッドを取り付けた注入ロッドを用いるものである。
【００１９】
本発明によれば、ビデオサンプリングロッドとビデオサンプリングロッド以外の注入ロッドとが着脱分離可能である注入ロッドを用いているので、従来から用いられている地盤改良体の施工に用いる注入ロッドにビデオサンプリングロッドを接続することだけで、地盤改良体の改良土を採取することができる。また、ビデオサンプリングロッドに不具合が生じた場合でも、注入ロッドからビデオサンプリングロッドのみを取り外すことにより容易に修理交換を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、改良土採取ステップは、地盤改良体の設計範囲内の異なる位置における改良土を採取するものである。
【００２１】
本発明によれば、地盤改良体の設計範囲内の複数の異なる位置から改良土を採取して強度測定用試料を作製し、これを促進養生して強度測定することにより施工後短期間のうちに、地盤改良体の全体にわたって高い精度で強度を推定することが可能となる。その結果、仮に地盤改良体の設計範囲内において設計強度を満足しない箇所が見つかった場合でも、直ちに再施工等の対策を講じることが可能であり、工期終了後に追加施工や別種の補助工法を行う事態が生じない。
【００２２】
また、カメラ部が設けられた注入ロッドを深部まで貫入して、複数の地点で撮影されたそれぞれの画像に基づいて硬化材液の存在を確認することにより、改良体の有効径のみならず連続性をも施工直後に確実に確認することができる。これにより、仮に地盤改良体の連続性に問題が見出された場合であっても、直ちに再施工等の対策を講じることが可能であり、工期終了後に追加施工や別種の補助工法を行う事態が生じない。
【００２３】
さらに、硬化材液が硬化する前の軟弱な泥状の地盤改良体中にカメラ部とサンプリング部が設けられた注入ロッドが貫入されるので、大きな力を要することなく容易に短時間で地盤改良体の最深部まで注入ロッドを貫入することができる。また、貫入された注入ロッドの引き上げも容易かつ短時間に行うことができるので、別の位置に移動して注入ロッドを貫入させることにより、短時間のうちに複数箇所の改良土を確実に採取することができる。
【００２４】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、注入ロッドは、カメラ部の近傍に着色剤を散布する着色剤散布口をさらに備え、画像表示ステップは、着色剤散布口から硬化材液を土砂と識別可能に着色する着色剤を散布して硬化材液を着色する着色ステップを包含し、画像表示ステップにおいて、着色された硬化材液の画像がモニターに表示されるものである。
【００２５】
本発明によれば、カメラ部の近傍に着色剤を散布する着色剤散布口が設けられているので、少ない着色剤であってもカメラ部で撮影される領域の硬化材液を確実に撮影することができる。これにより着色剤の低コスト化を図ることができる。また、硬化材液を土砂と識別可能に着色するので、画像中の土砂と硬化材液を識別することが困難な場合であっても、着色した硬化材液を確実に表示することができる。これにより、硬化材液の存在を把握して確実に改良土を採取することができる。
【００２６】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、サンプリング部は、ビデオサンプリングロッドの内部に設けられ、改良土を収容可能な改良土収納部と、該改良土収納部と連通し、地盤改良体から採取された改良土が流入する改良土流入管と、該改良土流入管と連通し、注入ロッドの側壁にサンプリングシャッタが設けられた開口部とを備え、注入ロッドが地盤改良体の設計範囲内の所定の位置に到達した後に、サンプリングシャッタを開口することにより、改良土収納部に改良土を収納可能となるものである。
【００２７】
本発明によれば、注入ロッドが地盤改良体の設計範囲内の目的の位置に到達した後に、サンプリングシャッタが開くことにより開口部が開口するので、目的の位置の改良土を確実に採取することができ、目的の位置以外の改良土が混入することがない。したがって、採取した改良土から強度測定用試料を作製し、これを促進養生して強度測定することにより、採取した位置における改良体の強度を高精度に推定することができる。
【００２８】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、ビデオサンプリングロッドは、サンプリング部のうち、改良土収納部と改良土流入管の一部を有する改良土下流部分と、開口部と改良土流入管の一部を有する改良土上流部分とを着脱分離可能とし、該改良土下流部分と該改良土上流部分とが接続された状態では、改良土下流部分の改良土流入管と改良土上流部分の改良土流入管が連通するものである。
【００２９】
本発明によれば、ビデオサンプリングロッドのサンプリング部を、改良土収納部と改良土流入管の一部を有する改良土下流部分と、開口部と改良土流入管の一部を有する改良土上流部分とを着脱分離可能としているので、改良土収納部に改良土が収納された後に、サンプリング部の改良土下流部分のみ分離移動させて、強度測定用試料の作製に用いることができるとともに、改良土流入管に改良土が詰まった場合でも容易にその詰まりを解消させることができる。
【００３０】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、ビデオサンプリングロッドの内部または近傍に位置センサが設けられ、該位置センサは、地盤中の注入ロッドの傾斜角および傾斜方位をそれぞれ検出するための傾斜計および方位計を備え、傾斜計および方位計から得られる傾斜角情報および傾斜方位情報を用いて、地盤中のビデオサンプリングロッドの位置を検出する位置検出ステップを包含するものである。
【００３１】
本発明によれば、地盤表面から地盤改良体の上端までの通常の地盤を通過する際に傾斜や方位のずれが生じる場合があり、この位置で生じたずれは地盤改良体に到達した後、深度が深くなるにつれて次第に大きなずれとなる。本発明によれば、ビデオサンプリングロッドの内部または近傍に位置センサが設けられているので、地盤中のビデオサンプリングロッドの位置を３次元的に検出することができる。そのため、ビデオサンプリングロッドの貫入方向が鉛直方向からずれた場合でも、どの方向にどれだけずれた位置で改良土を採取しているのか３次元的に把握することができ、目的の採取位置と実際の採取位置のずれに起因する精度の低下を防止し、高い精度を維持することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の地盤改良体の強度推定方法によれば、高圧噴射攪拌工法により形成された地盤改良体の強度を、施工後短期間のうちに、簡便かつ精度よく推定できる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態における地盤改良体の造成に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図である。
【図２】ノズルが設けられた噴射ロッドの側面図である。
【図３】接続ロッド内の流路などを説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における地盤改良体の改良土を採取する改良土採取装置の概略構成図である。
【図５】（ａ） ビデオサンプリングロッドの正面図である。 （ｂ） ビデオサンプリングロッドの側面一部断面図である。
【図６】（ａ） サンプリングロッドの開口部付近を示す図である。 （ｂ） 図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図７】（ａ） カメラ部ロッドのカメラ部付近を示す図である。 （ｂ） 図７（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図８】図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図９】本発明の変形例の地盤改良体の強度推定方法に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態における地盤改良体の強度推定工程のフローチャートである。
【図１１】従来の改良土の採取可能範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の地盤改良体の強度推定方法の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。本発明は、高圧噴射攪拌工法によって造成される地盤改良体の強度を地盤改良体の施工後短期間のうちに推定する方法であり、地盤改良体の設計範囲内の任意の位置における改良土を採取可能であることから、地盤改良体の全体にわたって高い精度で強度を推定可能な方法である。なお、「改良土」とは、地盤改良体の設計範囲内に存在する土砂、硬化材液および土砂と硬化材液との混合物を意図する。また、「地盤改良体の設計範囲内の任意の位置」とは、設計された地盤改良体が地盤中に存在する予定範囲内の地盤表面の任意の地点における任意の深度の地点を意図する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態における地盤改良体の造成に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図であり、図２は、ノズルが設けられた噴射ロッドの側面図である。
【００３６】
まず、地盤改良体造成装置１００を用いて、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッド１の噴射ノズル２から硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより地盤改良体を造成する方法について簡単に説明する。
【００３７】
図１に示すように、注入ロッド１は、先端に設けられた噴射ロッド３（図２参照）と、その噴射ロッド３に接続された接続ロッド４（図３参照）により構成されている。噴射ロッド３は、先端に４つの先端ノズル１０１〜１０４と空気噴射口（図示略）が設けられ、その４つの先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口（図示略）から注入ロッド１内を介して供給される水（液体）、空気が噴射される。また、噴射ロッド３の側面には、噴射ノズル２が設けられ、その噴射ノズル２からは注入ロッド１内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）が噴射される。接続ロッド４は、中空の多孔管であり、注入ロッド１を地盤中に貫入する際に順次接続し、深い位置まで注入ロッド１を貫入可能にするものである。ここで、注入ロッド１とは、噴射ロッド３と接続ロッド４とを接続したものだけでなく、噴射ロッド３と接続ロッド４を備えた注入ロッド１から噴射ロッド３を取り外し、後述するビデオサンプリングロッド５を取り付け、ビデオサンプリングロッド５と接続ロッド４からなる注入ロッド１なども含まれる意味である。なお、図１および図２から明らかなように、噴射ロッド３と接続ロッド４は、着脱分離可能に接続されている。
【００３８】
地盤改良造成機６は、注入ロッド１を支持するとともに、注入ロッド１を上下動および回転させる機械である。これにより、注入ロッド１は、地盤改良造成機６により、上下動のみならず回転も可能となる。注入ロッド１は、上述したように端部および側面にノズル（噴射ノズル２、先端ノズル１０１〜１０４）が設けられ、また、後端部には、スイベル７が取り付けられている。そして、注入ロッド１内には、噴射ノズル２、先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口（図示略）にそれぞれセメントミルク、空気、および水（液体）を供給するための水流路１４、空気流路１５、およびセメントミルク流路１６などが設けられている（図３参照）。ここで、図３は、接続ロッド内の流路などを説明する図である。
【００３９】
スイベル７は、水供給源８、空気供給源９、およびセメントミルク供給源１０からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給管１１、１２、１３（ホース）と連結され、水、空気、およびセメントミルク（硬化材液）を注入ロッド１内に設けられた水流路１４、空気流路１５、およびセメントミルク流路１６に供給する。このように、水供給源８、空気供給源９、およびセメントミルク供給源１０から、それぞれ供給されるセメントミルク、空気、および水は、各供給管１１〜１３→スイベル７→各流路１４〜１６を経て、ノズル（噴射ノズル２、先端ノズル１０１〜１０４）などから噴射される。
【００４０】
このように、注入ロッド１の側面に設けられた噴射ノズル２からセメントミルクが噴射され、先端に設けられた先端ノズル１０１〜１０４と空気噴射口（図示略）からセメントミルクと水（液体）が噴射されることにより、地盤中に円柱状、扇形柱状、壁状、または格子状の地盤改良体を形成することができる。
【００４１】
次に、高圧噴射攪拌工法を用いて造成された地盤改良体の設計範囲内の任意の位置における改良土を採取する装置について説明する。図４は、本発明の一実施形態における地盤改良体の改良土を採取する改良土採取装置の概略構成図である。なお、図４に示す改良土採取装置１０６では、図１に示す地盤改良体造成装置１００の地盤改良造成機６が用いられる。
【００４２】
図４に示すように、地盤改良体の設計範囲内の改良土を採取する際には、注入ロッド１は、接続ロッド４と、ビデオサンプリングロッド５と、先端ビット１７により構成される。この接続ロッド４とビデオサンプリングロッド５と先端ビット１７からなる注入ロッド１は、地盤改良体の造成に用いられた接続ロッド４と噴射ロッド３からなる注入ロッド１のうちの噴射ロッド３を取り外し、それに換えてビデオサンプリングロッド５と先端ビット１７を取り付けたものである。
【００４３】
ビデオサンプリングロッド５には、カメラ部１８と着色剤散布口１９を有するカメラ部ロッド２０と、サンプリング部２１を有するサンプリングロッド２２とから構成されている（図５参照）。ここで、図５（ａ）は、ビデオサンプリングロッドの正面図であり、図５（ｂ）は、ビデオサンプリングロッドの側面一部断面図である。
【００４４】
また、サンプリング部２１は、改良土収納部２８と改良土流入管２９の一部を有する改良土下流部分３７と、開口部３１と改良土流入管２９の一部を有する改良土上流部分３８を有し、サンプリングロッド２２の改良土下流部分３７と改良土上流部分３８はそれぞれ着脱分離可能に構成されている。そして、改良土下流部分３７と改良土上流部分３８とが接続された状態では、改良土下流部分３７の改良土流入管２９と改良土上流部分３８の改良土流入管２９とが連通する。また、ビデオサンプリングロッド５のカメラ部１８と着色剤散布口１９を有するカメラ部ロッド２０と、サンプリング部２１を有するサンプリングロッド２２も着脱可能に構成されている。
【００４５】
サンプリング部２１の開口部３１には、サンプリングシャッタ３０が設けられている。サンプリングシャッタ３０は、２つのエアシリンダ３９により支持されている（図６参照）。エアシリンダ３９は、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３を介し空気供給ホース３２により空気供給源９に接続されている。そして、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３が「ＯＮ」にされることにより、エアシリンダ３９が伸びサンプリングシャッタ３０が開き、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３が「ＯＦＦ」の状態では、サンプリングシャッタ３０は閉じている。ここで、図６（ａ）は、サンプリングロッドの開口部付近を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００４６】
カメラ部ロッド２０には、カメラ部１８と着色剤散布口１９が設けられている（図７参照）。ここで、図７（ａ）は、カメラ部ロッドのカメラ部付近を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００４７】
カメラ部１８は、地盤中を撮影するものであり、カメラケーブル２３により地上のモニター（表示手段）２４に接続されている。これにより、カメラ部１８によって撮影された地盤中の硬化材液などの画像を地上で確認することができる。
【００４８】
カメラ部１８は、地盤中を撮影可能なカメラ４０と光源４１と窓４２を有している（図７（ｂ）参照）。光源４１は、カメラ４０の両側に１個ずつ配置されており、光源４１から発せられる光が窓４２を通して外側の土砂を照射し、光が照射された範囲をカメラ４０で撮影する。これにより、地盤中の土砂の状態を地上のモニター２４で目視観察することが可能となる。ここで、カメラ４０により撮影される画像は、静止画または動画として地上のモニター２４に表示される。なお、窓４２は外側が土砂と接するため、傷つき難い透明の素材（例えば、サファイア等）が用いられる。
【００４９】
着色剤散布口１９は、着色剤を散布するものであり、カメラ部１８の下方近傍に設けられている。着色剤散布口１９は、着色剤タンク２７を介し、着色剤供給ホース２５により着色剤供給ポンプスイッチ２６に接続されている。そして、着色剤供給ポンプスイッチ２６が「ＯＮ」になることにより、着色剤タンク２７内の着色剤が着色剤散布口１９から散布され、その着色剤により着色された硬化材液の画像が地上のモニター２４に表示される。
ここで、硬化材液はアルカリ性となるのでｐＨ指示薬を着色剤として用いることができる。ｐＨ指示薬は狭い範囲を着色し、着色直後に撮影する方法に用いられる着色剤として適している。本発明において好適なｐＨ指示薬としては、フェノールフタレインが挙げられる。フェノールフタレインは酸性および中性領域では無色であり、アルカリ性領域では赤色を呈するので、セメント系固化材を含む硬化材液と土砂が混在する領域は赤色に着色され、セメント系固化材を含む硬化材液が到達していない領域の土砂は着色されない。また、フェノールフタレインは、アルカリ性雰囲気下で瞬時に赤色を呈するので、着色までのタイムラグを考慮する必要がない。それゆえ、フェノールフタレイン散布直後の撮影画像において、硬化材液の存在を容易かつ確実に確認することができる。
【００５０】
先端ビット１７は、円錐形状をし、注入ロッド１の先端に取り付けられている。この先端ビット１７には、先端に水を噴射する水噴射口３４が設けられており、水供給源８から供給された水が水供給ホース３５と水流路３６（図８参照）を介し水噴射口３４に送られ、外部に噴射される。これにより、地盤が切削され、注入ロッド１を地中内に挿入することができる。ここで、図８は、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【００５１】
なお、本実施形態では、地盤改良体の設計範囲内の改良土を採取する際に、接続ロッド４とビデオサンプリングロッド５からなる注入ロッド１を使用する態様について説明したが、これに限らず、地盤改良体を造成する際、および地盤改良体の設計範囲内の改良土を採取する際に、接続ロッド４に噴射ロッド３とビデオサンプリングロッド５を順次接続した注入ロッド１を用いてもよい。このように、接続ロッド４に噴射ロッド３とビデオサンプリングロッド５を接続した注入ロッド１を用いることにより、地盤改良体を造成して、そのまま地盤改良体の改良土を採取することができる（図９参照）。図９は、本発明の変形例の地盤改良体の強度推定方法に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図である
【００５２】
次に、図１０を用いて、本発明の地盤改良体の強度推定方法について説明する。図１０は、本発明の一実施形態における地盤改良体の強度推定工程のフローチャートである。
【００５３】
〔地盤改良体造成ステップ〕
まず、Ｓ１により、注入ロッド１を用いて地盤を所定の深度まで削孔した後、該注入ロッド１を回転または揺動させながら引き上げつつ、注入ロッド１の下端に装着されている噴射ノズル２から、硬化材液を水平方向に超高圧で噴射することによって、既存の地盤を切削させ、硬化材液と地盤を形成する軟弱土を撹拌混合し、円柱状または扇柱状の地盤改良体を形成する（高圧噴射撹拌工法（図１参照））。この地盤改良体造成ステップでは、噴射ノズル２が設けられている噴射ロッド３と接続ロッド４からなる注入ロッド１が用いられている。なお、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、地盤改良体が形成されていることが前提で行われるものなので、本発明の地盤改良体の強度推定方法に地盤改良体造成ステップを特に含めなくてもよい。
【００５４】
〔注入ロッド貫入ステップ〕
次に、Ｓ２により、所定の位置に注入ロッド1が貫入される。注入ロッド１の貫入は、硬化材液が硬化する前に行われ、地盤改良体造成ステップ（Ｓ１）により注入ロッド１が貫入された位置から所定の距離離れた地点、すなわち地盤改良体の改良土を採取しようとする所望の位置に、地盤中を撮影可能なカメラ部１８と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部２１が設けられたビデオサンプリングロッド５が備えられた注入ロッド１が地盤中に貫入され（図４参照）、通常の地盤を通過してビデオサンプリングロッド５の先端が目的の深度に到達するまで順次接続ロッド４を接続しながら貫入される。その際、通常の地盤を通過する直前まで注入ロッド１の先端に設けられた先端ビット１７の水噴射口３４から水が噴射されて地盤が削孔され、その後は地盤下方方向に力を掛けて注入ロッド１が貫入される。ここで、注入ロッド１の貫入の際には、地盤改良体の造成に用いられた地盤改良造成機６が用いられ、先端ビット１７とビデオサンプリングロッド５と接続ロッド４からなる注入ロッド１が用いられる。
【００５５】
〔画像表示ステップ〕
次に、Ｓ３により、地盤中の画像がモニター２４に表示される。地盤中の硬化材液などの画像表示（Ｓ３）は、上述した注入ロッド１の貫入と並行して行われる。すなわち、画像表示は、注入ロッド１が地盤中に貫入されながら、注入ロッド１に設けられたカメラ部１８により撮影された画像が地上のモニター２４に表示される。ここで、本実施形態では、硬化材液の画像をモニター２４に表示させるために、注入ロッド１を貫入させながら、カメラ部１８の下部近傍に設けられた着色剤散布口１９から硬化材液と土砂とを識別するための着色剤を散布させ（着色ステップ）、硬化材液を着色させている。このように、着色剤散布口１９がカメラ部１８の下部近傍に設けられているので、注入ロッド１が貫入されながら着色剤散布口１９から着色剤が散布され、その後に着色剤が散布された場所にカメラ部１８が移動するので、着色された硬化材液の画像を少ない着色剤であっても確実にモニター２４に表示することができる。なお、本実施形態では、注入ロッド１を貫入する際に着色剤を散布する態様について説明したが、これに限らず、注入ロッド１を抜き取る際に着色剤を散布するようにしてもよい。この場合は、着色剤散布口１９はカメラ部１８の上部近傍に設けられる。また、本実施形態では、硬化材液などの画像表示において、注入ロッド１に設けられた着色剤散布口１９から硬化材液と土砂とを識別するための着色剤を散布させた（着色ステップ）が、特に着色剤を散布しない態様で行ってもよい。
【００５６】
〔改良土採取ステップ〕
次に、Ｓ４により、改良土が採取される。地盤改良体の改良土の採取は、サンプリングロッド２２のサンプリング部２１により行われる。詳述すると、注入ロッド１が地盤改良体の設計範囲内の所定の位置に到達した後、すなわち地盤改良体の改良土を採取する所望の位置に到着した後に、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３を「ＯＮ」にすることにより、サンプリングシャッタ３０が開口される。このサンプリングシャッタ３０は上方に開口しているので、注入ロッド１が引き上げられることにより開口部３１からサンプリング部２１内に改良土が入り込み、開口部３１から入り込んだ改良土は改良土流入管２９を通って改良土収納部２８に流れ込み、改良土収納部２８に改良土が収納される。そして、所望の量の改良土が改良土収納部２８に収納されたと判断された場合に、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３を「ＯＦＦ」にすることにより、サンプリングシャッタ３０が閉口される。なお、改良土収納部２８内に収納されている改良土の量は、改良土収納部２８内に圧力センサ（図示略）を複数個配置し、それぞれの圧力センサの圧力変化により求めてもよい。すなわち、改良土収納部２８内の改良土が収納されている部分は改良土の流れがなく改良土収納部２８内の改良土と接する部分の圧力が高くなる。この性質を利用して改良土収納部２８内の改良土の量を判断することができる。
【００５７】
改良土の採取が終了した後に注入ロッド１は地上に引き上げる。そして、ビデオサンプリングロッド５の改良土下流部分３７をそれ以外の注入ロッド１から取り外し、改良土収納部２８内の塩化ビニル製の中空管４３を改良土収納部２８から引き抜き、中空管４３内の改良土を取り出す（図４参照）。このように、ビデオサンプリングロッド５には開口部３１以外の開口がないので、注入ロッド１が引き抜き時に目的の位置以外の改良土が混入することはない。
【００５８】
〔強度測定用試料作製ステップ〕
次に、Ｓ５により、強度測定用試料の作製が行われる。強度測定用試料の作製では、改良土採取ステップで採取した改良土を型枠に充填して強度測定用試料が作製される。型枠の大きさや形状は特に限定されないが、後述する強度測定ステップにおいて規格に基づいた強度測定用試料が必要である場合は、規格に従って強度測定用試料が作製される。例えば、強度測定ステップにおいて一軸圧縮試験を行う場合には、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍ、直径４ｃｍ×高さ８ｃｍ、直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの強度測定用試料（供試体）を作製し得る型枠が好適に用いられる。型枠種類としては、鋳鉄製２つ割りモールド、エポキシ樹脂モールド、金属製や紙製の有底円筒缶、塩化ビニル缶などが挙げられる。強度測定用試料の作製は、地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法（ＪＧＳＴ
８２１）」を参照して行うことができる。
【００５９】
〔促進養生ステップ〕
次に、Ｓ６により、強度測定用試料の促進養生が行われる。強度測定用試料の促進養生では、強度測定用試料作製ステップで作製した強度測定用試料が促進養生される。促進養生は、例えば、強度測定用試料を型枠のまま電気乾燥炉（電気恒温機）や温水養生装置（恒温水槽）に収容し、温度を加えることにより行うことができる。強度測定用試料の乾燥を防止するために、強度測定用試料を樹脂フィルムで密封したり、強度測定用試料を密封容器に入れてから加温することが好ましい。加える温度は、コンクリート試験体の標準養生温度（２０±３℃）を超える温度であればよい。好ましくは３０℃〜８０℃、より好ましくは４０℃〜６０℃である。養生時間は加える温度により適宜選択される。具体的には、例えば５５℃に設定した温水養生装置で２０〜２４時間養生する方法が挙げられる。
【００６０】
〔強度測定ステップ〕
次に、Ｓ７により、強度測定用試料の強度測定が行われる。強度測定用試料の強度測定では、促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度が測定される。促進養生後の強度測定用試料を室温に戻し、型枠を取り外して強度測定を行う。強度測定試験としては、例えば一軸圧縮試験、超音波試験、割裂試験、動的変形試験などを挙げることができる。一軸圧縮試験はＪＩＳ Ａ１２１６「土の一軸圧縮試験方法」またはＪＩＳ Ａ１１０８「コンクリートの圧縮試験方法」に準じて行うことができる。超音波試験はＰ波、Ｓ波を測定する試験であり、ＪＧＳ ２１１０−１９９８「パルス透過法による超音波速度測定方法」を参照して行うことができる。割裂試験は引張強度を測定する試験でありＪＧＳ ２５５１−２００２「圧裂による岩石の引張り強さ試験方法」を参照して行うことができる。動的変形試験は動的な性質（剛性低下・減衰など）を測定する試験であり、ＪＧＳ ０５４２−２０００「地盤材料の変形特性を求めるための繰返し三軸試験方法」を参照して行うことができる。
【００６１】
〔強度推定ステップ〕
次に、Ｓ８により、地盤改良体の強度が推定される。地盤改良体の強度の推定は、硬度測定ステップにおいて得られた供試体の強度に基づいて地盤改良体の強度が推定される。地盤改良体の強度推定は、過去の蓄積データに基づいて得られる式を用いて行うのが一般的である。地盤改良体の強度推定に用いられる式は、通常期間（例えば２０℃で２８日）養生後の供試体強度と、促進養生後の供試体強度との関係から求められる（特許文献１参照）。前段の硬度測定ステップにおいて得られた供試体の強度を、上述の関係式に適用することで、地盤改良体の強度を推定することができる。そして、地盤改良体の設計範囲内の異なる位置における改良土を採取して行なうことにより、予定していた場所の地盤改良体の広い範囲での強度が推定できる。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、高圧噴射攪拌工法によって造成される地盤改良体の設計範囲内の任意の位置における改良土を採取可能であり、目的の位置の改良土を簡便かつ確実に採取することができるので、地盤改良体の設計範囲内の複数の異なる位置から改良土を採取して強度測定用試料を作製し、これを促進養生して強度測定することにより、施工後短期間のうちに、地盤改良体の全体にわたって高い精度で強度を推定することが可能となる。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される
【００６４】
次に本発明の変形例について説明する。
（１） 本実施形態では、地盤中の注入ロッド１の位置を検出していない態様について説明したが、これに限らず、地盤中の注入ロッド１、特にサンプリング部２１の位置を検出するようにしてもよい。例えば、ビデオサンプリングロッド５の近傍（または内部）に位置センサを設けられる。この位置センサは、地盤中の注入ロッド１の傾斜角および傾斜方位（東西南北）をそれぞれ検出するものであり、注入ロッド１の傾斜角および傾斜方位（東西南北）をそれぞれ検出するための傾斜計および方位計が備えている。なお、位置センサには、位置情報伝送ケーブルが接続され、傾斜計および方位計により検出された傾斜角および傾斜方位の情報が地上のコンピュータに伝送される。コンピュータでは、伝送されてきた傾斜角および傾斜方位の情報と地面からサンプリング部２１（開口部）まで注入ロッド１の長さを用い、サンプリングロッド２２（サンプリング部２１）の位置をモニターに表示する。
【００６５】
これにより、ビデオサンプリングロッド５の内部または近傍に位置センサが設けられているので、地盤中のビデオサンプリングロッド５の位置を３次元的に検出することができる。そのため、ビデオサンプリングロッド５の貫入方向が鉛直方向からずれた場合でも、どの方向にどれだけずれた位置で改良土を採取しているのか３次元的に把握することができ、目的の採取位置と実際の採取位置のずれに起因する精度の低下を防止し、高い精度を維持することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 注入ロッド
２ 噴射ノズル
３ 噴射ロッド
４ 接続ロッド
５ ビデオサンプリングロッド
６ 地盤改良造成機
７ スイベル
８ 水供給源
９ 空気供給源
１０ セメントミルク供給源
１１ 水供給管
１２ 空気供給管
１３ セメントミルク供給管
１４ 水流路
１５ 空気流路
１６ セメントミルク流路
１７ 先端ビット
１８ カメラ部
１９ 着色剤散布口
２０ カメラ部ロッド
２１ サンプリング部
２２ サンプリングロッド
２３ カメラケーブル
２４ モニター
２５ 着色剤供給ホース
２６ 着色剤供給ポンプスイッチ
２７ 着色剤タンク
２８ 改良土収納部
２９ 改良土流入管
３０ サンプリングシャッタ
３１ 開口部
３２ 空気供給ホース
３３ サンプリングシャッタ開閉スイッチ
３４ 水噴射口
３５ 水供給ホース
３６ 水流路
３７ 改良土下流部分
３８ 改良土上流部分
３９ エアシリンダ
４０ カメラ
４１ 光源
４２ 窓
４３ 中空管
１００ 地盤改良体造成装置
１０１ 先端ノズル
１０２ 先端ノズル
１０３ 先端ノズル
１０４ 先端ノズル
１０６ 改良土採取装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体の強度推定方法に関するものであり、詳しくは、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤中に硬化材液を注入することによって、軟弱地盤を固結させて、せん断強さを増大させ、地盤を改良する工法として高圧噴射撹拌工法が知られている。高圧噴射撹拌工法は、注入ロッドを用いて地盤を所定の深度まで削孔した後、該注入ロッドを回転または揺動させながら引き上げつつ、注入ロッドの下端に装着されている噴射ノズルから、硬化材液を水平方向に超高圧で噴射することによって、既存の地盤を切削しつつ、硬化材液と、地盤を形成する軟弱土を撹拌混合し、円柱状または扇形柱状の地盤改良体を形成する工法である。
【０００３】
高圧噴射撹拌工法による地盤改良において、地盤改良体の品質は、地盤改良体が硬化した後にチェックボーリングを行うことで確認するのが一般的であった。具体的には、施工１〜２週間後にコアボーリングによってサンプリングされた供試体で連続性の確認が行われ、２８日経過後に強度の確認が行われる。
【０００４】
しかし、地盤改良体が硬化した後に確認する方法は、大掛かりな装置が必要であり、試料の採取に相当の時間を要するという問題があった。また、設計された強度を満足していないことが確認された場合には、追加施工や別種の補助工法を行うことが必要であった。
【０００５】
そこで、高圧噴射撹拌工法による地盤改良体の施工直後に、地盤改良体から未硬化の改良土を試料として採取し、この試料土を型枠に充填して供試体を作製し、短期間の促進養生に供し、促進養生後の供試体の強度から地盤改良体の強度を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、地盤改良工法により築造された築造直後の改良土（ソイルセメント体）を採取して供試体を作製し、この供試体に対して温水で１〜２日間促進養生を施し、促進養生後の供試体の強度を求め、予め求めておいた関係式を用いて促進養生後の供試体強度から、通常期間養生後の供試体強度を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４６７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、地盤改良工法により築造された築造直後の未硬化改良土の採取には、特願平６−１８３２９４（特開平８−４９４９０号公報）、実開平３−５４８９１号公報に開示されている試料採取装置を使用できることが記載されている。また、バックホウ等により任意の深度の改良土を採取する方法でもよいことが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている試料採取装置を用いた場合、特定の位置の改良土以外は採取できないという問題があった（図１１参照）。
【０００９】
図１１に示すように、高圧噴射攪拌工法では、注入ロッドを所定の深度まで貫入し、回転または揺動させながら引き上げつつ、注入ロッドの下端に装着されている噴射ノズルから、硬化材液を水平方向に超高圧で噴射することにより地盤改良体が造成される。そして、特許文献１に記載されている試料採取装置は、注入ロッドを引き上げた後、これに代えて取り付けられるものであるため、注入ロッドが貫入された付近の改良土、つまり図８において斜線で示された範囲の改良土以外は採取することができなかった。
【００１０】
また、任意の深度の改良土を採取するためにバックホウ等の重機を用いることが開示されているが、作業が大掛かりとなり、容易に実施できないという問題があった。
【００１１】
高圧噴射攪拌工法による施工直後の未硬化の地盤改良体から採取した改良土を試料として、促進養生により地盤改良体の強度を推定する場合、特定の地点から採取された試料のみから推定される強度は、その特定の地点の強度を推定することはできるが、地盤改良体の他の地点の強度の推定に適したものではない。地盤改良体の強度を高精度に推定するためには、複数の任意の地点から採取された改良土を試料とし、これらから得られる強度のデータを総合的に判断することが望まれる。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高圧噴射攪拌工法により形成された地盤改良体の強度を、施工後短期間のうちに、簡便かつ精度よく推定できる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の地盤改良体の強度推定方法は、上記課題を解決するために、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、前記硬化材液が硬化する前に、前記注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、前記地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたサンプリングロッドを備える前記注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、前記サンプリング部から前記地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて前記地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、を有するものである。
【００１４】
本発明によれば、地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたサンプリングロッドを備えた注入ロッドが地盤中に貫入されるので、地盤改良体の施工に用いた地盤改良造成機などをそのまま用いて地盤改良体の改良土を採取することができる。これにより、簡便かつ確実に短時間で改良土を採取することができる。
【００１５】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、サンプリングロッドとサンプリングロッド以外の注入ロッドとを着脱分離可能した注入ロッドを用いるものであり、特に、地盤改良体の造成に用いられた注入ロッドは、噴射ノズルが設けられた噴射ロッドを有し、注入ロッド貫入ステップでは、噴射ロッドを取り外し、サンプリングロッドを取り付けた注入ロッドを用いるものである。
【００１６】
本発明の地盤改良体の強度推定方法は、上記課題を解決するために、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、硬化材液が硬化する前に、注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、地盤中を撮影可能なカメラ部と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたビデオサンプリングロッドを備える注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、カメラ部により撮影された画像を地上のモニターに表示させる画像表示ステップと、サンプリング部から地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、を有するものである。
【００１７】
本発明によれば、地盤中を撮影可能なカメラ部と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたビデオサンプリングロッドを備えた注入ロッドが地盤中に貫入されるので、地盤改良体の施工に用いた地盤改良造成機などをそのまま用いて地盤改良体の改良土を採取することができるとともに、カメラ部により地盤中の地盤改良体を確認しながら改良土を確実に採取することができる。これにより、簡便かつ確実に短時間で改良土を採取することができる。
【００１８】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、ビデオサンプリングロッドとビデオサンプリングロッド以外の注入ロッドとを着脱分離可能した注入ロッドを用いるものであり、特に、地盤改良体の造成に用いられた注入ロッドは、噴射ノズルが設けられた噴射ロッドを有し、注入ロッド貫入ステップでは、噴射ロッドを取り外し、ビデオサンプリングロッドを取り付けた注入ロッドを用いるものである。
【００１９】
本発明によれば、ビデオサンプリングロッドとビデオサンプリングロッド以外の注入ロッドとが着脱分離可能である注入ロッドを用いているので、従来から用いられている地盤改良体の施工に用いる注入ロッドにビデオサンプリングロッドを接続することだけで、地盤改良体の改良土を採取することができる。また、ビデオサンプリングロッドに不具合が生じた場合でも、注入ロッドからビデオサンプリングロッドのみを取り外すことにより容易に修理交換を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、改良土採取ステップは、地盤改良体の設計範囲内の異なる位置における改良土を採取するものである。
【００２１】
本発明によれば、地盤改良体の設計範囲内の複数の異なる位置から改良土を採取して強度測定用試料を作製し、これを促進養生して強度測定することにより施工後短期間のうちに、地盤改良体の全体にわたって高い精度で強度を推定することが可能となる。その結果、仮に地盤改良体の設計範囲内において設計強度を満足しない箇所が見つかった場合でも、直ちに再施工等の対策を講じることが可能であり、工期終了後に追加施工や別種の補助工法を行う事態が生じない。
【００２２】
また、カメラ部が設けられた注入ロッドを深部まで貫入して、複数の地点で撮影されたそれぞれの画像に基づいて硬化材液の存在を確認することにより、改良体の有効径のみならず連続性をも施工直後に確実に確認することができる。これにより、仮に地盤改良体の連続性に問題が見出された場合であっても、直ちに再施工等の対策を講じることが可能であり、工期終了後に追加施工や別種の補助工法を行う事態が生じない。
【００２３】
さらに、硬化材液が硬化する前の軟弱な泥状の地盤改良体中にカメラ部とサンプリング部が設けられた注入ロッドが貫入されるので、大きな力を要することなく容易に短時間で地盤改良体の最深部まで注入ロッドを貫入することができる。また、貫入された注入ロッドの引き上げも容易かつ短時間に行うことができるので、別の位置に移動して注入ロッドを貫入させることにより、短時間のうちに複数箇所の改良土を確実に採取することができる。
【００２４】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、注入ロッドは、カメラ部の近傍に着色剤を散布する着色剤散布口をさらに備え、画像表示ステップは、着色剤散布口から硬化材液を土砂と識別可能に着色する着色剤を散布して硬化材液を着色する着色ステップを包含し、画像表示ステップにおいて、着色された硬化材液の画像がモニターに表示されるものである。
【００２５】
本発明によれば、カメラ部の近傍に着色剤を散布する着色剤散布口が設けられているので、少ない着色剤であってもカメラ部で撮影される領域の硬化材液を確実に撮影することができる。これにより着色剤の低コスト化を図ることができる。また、硬化材液を土砂と識別可能に着色するので、画像中の土砂と硬化材液を識別することが困難な場合であっても、着色した硬化材液を確実に表示することができる。これにより、硬化材液の存在を把握して確実に改良土を採取することができる。
【００２６】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、サンプリング部は、ビデオサンプリングロッドの内部に設けられ、改良土を収容可能な改良土収納部と、該改良土収納部と連通し、地盤改良体から採取された改良土が流入する改良土流入管と、該改良土流入管と連通し、注入ロッドの側壁にサンプリングシャッタが設けられた開口部とを備え、注入ロッドが地盤改良体の設計範囲内の所定の位置に到達した後に、サンプリングシャッタを開口することにより、改良土収納部に改良土を収納可能となるものである。
【００２７】
本発明によれば、注入ロッドが地盤改良体の設計範囲内の目的の位置に到達した後に、サンプリングシャッタが開くことにより開口部が開口するので、目的の位置の改良土を確実に採取することができ、目的の位置以外の改良土が混入することがない。したがって、採取した改良土から強度測定用試料を作製し、これを促進養生して強度測定することにより、採取した位置における改良体の強度を高精度に推定することができる。
【００２８】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、ビデオサンプリングロッドは、サンプリング部のうち、改良土収納部と改良土流入管の一部を有する改良土下流部分と、開口部と改良土流入管の一部を有する改良土上流部分とを着脱分離可能とし、該改良土下流部分と該改良土上流部分とが接続された状態では、改良土下流部分の改良土流入管と改良土上流部分の改良土流入管が連通するものである。
【００２９】
本発明によれば、ビデオサンプリングロッドのサンプリング部を、改良土収納部と改良土流入管の一部を有する改良土下流部分と、開口部と改良土流入管の一部を有する改良土上流部分とを着脱分離可能としているので、改良土収納部に改良土が収納された後に、サンプリング部の改良土下流部分のみ分離移動させて、強度測定用試料の作製に用いることができるとともに、改良土流入管に改良土が詰まった場合でも容易にその詰まりを解消させることができる。
【００３０】
また、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、ビデオサンプリングロッドの内部または近傍に位置センサが設けられ、該位置センサは、地盤中の注入ロッドの傾斜角および傾斜方位をそれぞれ検出するための傾斜計および方位計を備え、傾斜計および方位計から得られる傾斜角情報および傾斜方位情報を用いて、地盤中のビデオサンプリングロッドの位置を検出する位置検出ステップを包含するものである。
【００３１】
本発明によれば、地盤表面から地盤改良体の上端までの通常の地盤を通過する際に傾斜や方位のずれが生じる場合があり、この位置で生じたずれは地盤改良体に到達した後、深度が深くなるにつれて次第に大きなずれとなる。本発明によれば、ビデオサンプリングロッドの内部または近傍に位置センサが設けられているので、地盤中のビデオサンプリングロッドの位置を３次元的に検出することができる。そのため、ビデオサンプリングロッドの貫入方向が鉛直方向からずれた場合でも、どの方向にどれだけずれた位置で改良土を採取しているのか３次元的に把握することができ、目的の採取位置と実際の採取位置のずれに起因する精度の低下を防止し、高い精度を維持することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の地盤改良体の強度推定方法によれば、高圧噴射攪拌工法により形成された地盤改良体の強度を、施工後短期間のうちに、簡便かつ精度よく推定できる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態における地盤改良体の造成に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図である。
【図２】ノズルが設けられた噴射ロッドの側面図である。
【図３】接続ロッド内の流路などを説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における地盤改良体の改良土を採取する改良土採取装置の概略構成図である。
【図５】（ａ） ビデオサンプリングロッドの正面図である。 （ｂ） ビデオサンプリングロッドの側面一部断面図である。
【図６】（ａ） サンプリングロッドの開口部付近を示す図である。 （ｂ） 図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図７】（ａ） カメラ部ロッドのカメラ部付近を示す図である。 （ｂ） 図７（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図８】図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図９】本発明の変形例の地盤改良体の強度推定方法に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態における地盤改良体の強度推定工程のフローチャートである。
【図１１】従来の改良土の採取可能範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の地盤改良体の強度推定方法の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。本発明は、高圧噴射攪拌工法によって造成される地盤改良体の強度を地盤改良体の施工後短期間のうちに推定する方法であり、地盤改良体の設計範囲内の任意の位置における改良土を採取可能であることから、地盤改良体の全体にわたって高い精度で強度を推定可能な方法である。なお、「改良土」とは、地盤改良体の設計範囲内に存在する土砂、硬化材液および土砂と硬化材液との混合物を意図する。また、「地盤改良体の設計範囲内の任意の位置」とは、設計された地盤改良体が地盤中に存在する予定範囲内の地盤表面の任意の地点における任意の深度の地点を意図する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態における地盤改良体の造成に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図であり、図２は、ノズルが設けられた噴射ロッドの側面図である。
【００３６】
まず、地盤改良体造成装置１００を用いて、高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッド１の噴射ノズル２から硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより地盤改良体を造成する方法について簡単に説明する。
【００３７】
図１に示すように、注入ロッド１は、先端に設けられた噴射ロッド３（図２参照）と、その噴射ロッド３に接続された接続ロッド４（図３参照）により構成されている。噴射ロッド３は、先端に４つの先端ノズル１０１〜１０４と空気噴射口（図示略）が設けられ、その４つの先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口（図示略）から注入ロッド１内を介して供給される水（液体）、空気が噴射される。また、噴射ロッド３の側面には、噴射ノズル２が設けられ、その噴射ノズル２からは注入ロッド１内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）が噴射される。接続ロッド４は、中空の多孔管であり、注入ロッド１を地盤中に貫入する際に順次接続し、深い位置まで注入ロッド１を貫入可能にするものである。ここで、注入ロッド１とは、噴射ロッド３と接続ロッド４とを接続したものだけでなく、噴射ロッド３と接続ロッド４を備えた注入ロッド１から噴射ロッド３を取り外し、後述するビデオサンプリングロッド５を取り付け、ビデオサンプリングロッド５と接続ロッド４からなる注入ロッド１なども含まれる意味である。なお、図１および図２から明らかなように、噴射ロッド３と接続ロッド４は、着脱分離可能に接続されている。
【００３８】
地盤改良造成機６は、注入ロッド１を支持するとともに、注入ロッド１を上下動および回転させる機械である。これにより、注入ロッド１は、地盤改良造成機６により、上下動のみならず回転も可能となる。注入ロッド１は、上述したように端部および側面にノズル（噴射ノズル２、先端ノズル１０１〜１０４）が設けられ、また、後端部には、スイベル７が取り付けられている。そして、注入ロッド１内には、噴射ノズル２、先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口（図示略）にそれぞれセメントミルク、空気、および水（液体）を供給するための水流路１４、空気流路１５、およびセメントミルク流路１６などが設けられている（図３参照）。ここで、図３は、接続ロッド内の流路などを説明する図である。
【００３９】
スイベル７は、水供給源８、空気供給源９、およびセメントミルク供給源１０からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給管１１、１２、１３（ホース）と連結され、水、空気、およびセメントミルク（硬化材液）を注入ロッド１内に設けられた水流路１４、空気流路１５、およびセメントミルク流路１６に供給する。このように、水供給源８、空気供給源９、およびセメントミルク供給源１０から、それぞれ供給されるセメントミルク、空気、および水は、各供給管１１〜１３→スイベル７→各流路１４〜１６を経て、ノズル（噴射ノズル２、先端ノズル１０１〜１０４）などから噴射される。
【００４０】
このように、注入ロッド１の側面に設けられた噴射ノズル２からセメントミルクが噴射され、先端に設けられた先端ノズル１０１〜１０４と空気噴射口（図示略）からセメントミルクと水（液体）が噴射されることにより、地盤中に円柱状、扇形柱状、壁状、または格子状の地盤改良体を形成することができる。
【００４１】
次に、高圧噴射攪拌工法を用いて造成された地盤改良体の設計範囲内の任意の位置における改良土を採取する装置について説明する。図４は、本発明の一実施形態における地盤改良体の改良土を採取する改良土採取装置の概略構成図である。なお、図４に示す改良土採取装置１０６では、図１に示す地盤改良体造成装置１００の地盤改良造成機６が用いられる。
【００４２】
図４に示すように、地盤改良体の設計範囲内の改良土を採取する際には、注入ロッド１は、接続ロッド４と、ビデオサンプリングロッド５と、先端ビット１７により構成される。この接続ロッド４とビデオサンプリングロッド５と先端ビット１７からなる注入ロッド１は、地盤改良体の造成に用いられた接続ロッド４と噴射ロッド３からなる注入ロッド１のうちの噴射ロッド３を取り外し、それに換えてビデオサンプリングロッド５と先端ビット１７を取り付けたものである。
【００４３】
ビデオサンプリングロッド５には、カメラ部１８と着色剤散布口１９を有するカメラ部ロッド２０と、サンプリング部２１を有するサンプリングロッド２２とから構成されている（図５参照）。ここで、図５（ａ）は、ビデオサンプリングロッドの正面図であり、図５（ｂ）は、ビデオサンプリングロッドの側面一部断面図である。
【００４４】
また、サンプリング部２１は、改良土収納部２８と改良土流入管２９の一部を有する改良土下流部分３７と、開口部３１と改良土流入管２９の一部を有する改良土上流部分３８を有し、サンプリングロッド２２の改良土下流部分３７と改良土上流部分３８はそれぞれ着脱分離可能に構成されている。そして、改良土下流部分３７と改良土上流部分３８とが接続された状態では、改良土下流部分３７の改良土流入管２９と改良土上流部分３８の改良土流入管２９とが連通する。また、ビデオサンプリングロッド５のカメラ部１８と着色剤散布口１９を有するカメラ部ロッド２０と、サンプリング部２１を有するサンプリングロッド２２も着脱可能に構成されている。
【００４５】
サンプリング部２１の開口部３１には、サンプリングシャッタ３０が設けられている。サンプリングシャッタ３０は、２つのエアシリンダ３９により支持されている（図６参照）。エアシリンダ３９は、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３を介し空気供給ホース３２により空気供給源９に接続されている。そして、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３が「ＯＮ」にされることにより、エアシリンダ３９が伸びサンプリングシャッタ３０が開き、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３が「ＯＦＦ」の状態では、サンプリングシャッタ３０は閉じている。ここで、図６（ａ）は、サンプリングロッドの開口部付近を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００４６】
カメラ部ロッド２０には、カメラ部１８と着色剤散布口１９が設けられている（図７参照）。ここで、図７（ａ）は、カメラ部ロッドのカメラ部付近を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００４７】
カメラ部１８は、地盤中を撮影するものであり、カメラケーブル２３により地上のモニター（表示手段）２４に接続されている。これにより、カメラ部１８によって撮影された地盤中の硬化材液などの画像を地上で確認することができる。
【００４８】
カメラ部１８は、地盤中を撮影可能なカメラ４０と光源４１と窓４２を有している（図７（ｂ）参照）。光源４１は、カメラ４０の両側に１個ずつ配置されており、光源４１から発せられる光が窓４２を通して外側の土砂を照射し、光が照射された範囲をカメラ４０で撮影する。これにより、地盤中の土砂の状態を地上のモニター２４で目視観察することが可能となる。ここで、カメラ４０により撮影される画像は、静止画または動画として地上のモニター２４に表示される。なお、窓４２は外側が土砂と接するため、傷つき難い透明の素材（例えば、サファイア等）が用いられる。
【００４９】
着色剤散布口１９は、着色剤を散布するものであり、カメラ部１８の下方近傍に設けられている。着色剤散布口１９は、着色剤タンク２７を介し、着色剤供給ホース２５により着色剤供給ポンプスイッチ２６に接続されている。そして、着色剤供給ポンプスイッチ２６が「ＯＮ」になることにより、着色剤タンク２７内の着色剤が着色剤散布口１９から散布され、その着色剤により着色された硬化材液の画像が地上のモニター２４に表示される。
ここで、硬化材液はアルカリ性となるのでｐＨ指示薬を着色剤として用いることができる。ｐＨ指示薬は狭い範囲を着色し、着色直後に撮影する方法に用いられる着色剤として適している。本発明において好適なｐＨ指示薬としては、フェノールフタレインが挙げられる。フェノールフタレインは酸性および中性領域では無色であり、アルカリ性領域では赤色を呈するので、セメント系固化材を含む硬化材液と土砂が混在する領域は赤色に着色され、セメント系固化材を含む硬化材液が到達していない領域の土砂は着色されない。また、フェノールフタレインは、アルカリ性雰囲気下で瞬時に赤色を呈するので、着色までのタイムラグを考慮する必要がない。それゆえ、フェノールフタレイン散布直後の撮影画像において、硬化材液の存在を容易かつ確実に確認することができる。
【００５０】
先端ビット１７は、円錐形状をし、注入ロッド１の先端に取り付けられている。この先端ビット１７には、先端に水を噴射する水噴射口３４が設けられており、水供給源８から供給された水が水供給ホース３５と水流路３６（図８参照）を介し水噴射口３４に送られ、外部に噴射される。これにより、地盤が切削され、注入ロッド１を地中内に挿入することができる。ここで、図８は、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【００５１】
なお、本実施形態では、地盤改良体の設計範囲内の改良土を採取する際に、接続ロッド４とビデオサンプリングロッド５からなる注入ロッド１を使用する態様について説明したが、これに限らず、地盤改良体を造成する際、および地盤改良体の設計範囲内の改良土を採取する際に、接続ロッド４に噴射ロッド３とビデオサンプリングロッド５を順次接続した注入ロッド１を用いてもよい。このように、接続ロッド４に噴射ロッド３とビデオサンプリングロッド５を接続した注入ロッド１を用いることにより、地盤改良体を造成して、そのまま地盤改良体の改良土を採取することができる（図９参照）。図９は、本発明の変形例の地盤改良体の強度推定方法に用いられる地盤改良体造成装置の概略構成図である
【００５２】
次に、図１０を用いて、本発明の地盤改良体の強度推定方法について説明する。図１０は、本発明の一実施形態における地盤改良体の強度推定工程のフローチャートである。
【００５３】
〔地盤改良体造成ステップ〕
まず、Ｓ１により、注入ロッド１を用いて地盤を所定の深度まで削孔した後、該注入ロッド１を回転または揺動させながら引き上げつつ、注入ロッド１の下端に装着されている噴射ノズル２から、硬化材液を水平方向に超高圧で噴射することによって、既存の地盤を切削させ、硬化材液と地盤を形成する軟弱土を撹拌混合し、円柱状または扇柱状の地盤改良体を形成する（高圧噴射撹拌工法（図１参照））。この地盤改良体造成ステップでは、噴射ノズル２が設けられている噴射ロッド３と接続ロッド４からなる注入ロッド１が用いられている。なお、本発明の地盤改良体の強度推定方法は、地盤改良体が形成されていることが前提で行われるものなので、本発明の地盤改良体の強度推定方法に地盤改良体造成ステップを特に含めなくてもよい。
【００５４】
〔注入ロッド貫入ステップ〕
次に、Ｓ２により、所定の位置に注入ロッド1が貫入される。注入ロッド１の貫入は、硬化材液が硬化する前に行われ、地盤改良体造成ステップ（Ｓ１）により注入ロッド１が貫入された位置から所定の距離離れた地点、すなわち地盤改良体の改良土を採取しようとする所望の位置に、地盤中を撮影可能なカメラ部１８と地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部２１が設けられたビデオサンプリングロッド５が備えられた注入ロッド１が地盤中に貫入され（図４参照）、通常の地盤を通過してビデオサンプリングロッド５の先端が目的の深度に到達するまで順次接続ロッド４を接続しながら貫入される。その際、通常の地盤を通過する直前まで注入ロッド１の先端に設けられた先端ビット１７の水噴射口３４から水が噴射されて地盤が削孔され、その後は地盤下方方向に力を掛けて注入ロッド１が貫入される。ここで、注入ロッド１の貫入の際には、地盤改良体の造成に用いられた地盤改良造成機６が用いられ、先端ビット１７とビデオサンプリングロッド５と接続ロッド４からなる注入ロッド１が用いられる。
【００５５】
〔画像表示ステップ〕
次に、Ｓ３により、地盤中の画像がモニター２４に表示される。地盤中の硬化材液などの画像表示（Ｓ３）は、上述した注入ロッド１の貫入と並行して行われる。すなわち、画像表示は、注入ロッド１が地盤中に貫入されながら、注入ロッド１に設けられたカメラ部１８により撮影された画像が地上のモニター２４に表示される。ここで、本実施形態では、硬化材液の画像をモニター２４に表示させるために、注入ロッド１を貫入させながら、カメラ部１８の下部近傍に設けられた着色剤散布口１９から硬化材液と土砂とを識別するための着色剤を散布させ（着色ステップ）、硬化材液を着色させている。このように、着色剤散布口１９がカメラ部１８の下部近傍に設けられているので、注入ロッド１が貫入されながら着色剤散布口１９から着色剤が散布され、その後に着色剤が散布された場所にカメラ部１８が移動するので、着色された硬化材液の画像を少ない着色剤であっても確実にモニター２４に表示することができる。なお、本実施形態では、注入ロッド１を貫入する際に着色剤を散布する態様について説明したが、これに限らず、注入ロッド１を抜き取る際に着色剤を散布するようにしてもよい。この場合は、着色剤散布口１９はカメラ部１８の上部近傍に設けられる。また、本実施形態では、硬化材液などの画像表示において、注入ロッド１に設けられた着色剤散布口１９から硬化材液と土砂とを識別するための着色剤を散布させた（着色ステップ）が、特に着色剤を散布しない態様で行ってもよい。
【００５６】
〔改良土採取ステップ〕
次に、Ｓ４により、改良土が採取される。地盤改良体の改良土の採取は、サンプリングロッド２２のサンプリング部２１により行われる。詳述すると、注入ロッド１が地盤改良体の設計範囲内の所定の位置に到達した後、すなわち地盤改良体の改良土を採取する所望の位置に到着した後に、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３を「ＯＮ」にすることにより、サンプリングシャッタ３０が開口される。このサンプリングシャッタ３０は上方に開口しているので、注入ロッド１が引き上げられることにより開口部３１からサンプリング部２１内に改良土が入り込み、開口部３１から入り込んだ改良土は改良土流入管２９を通って改良土収納部２８に流れ込み、改良土収納部２８に改良土が収納される。そして、所望の量の改良土が改良土収納部２８に収納されたと判断された場合に、サンプリングシャッタ開閉スイッチ３３を「ＯＦＦ」にすることにより、サンプリングシャッタ３０が閉口される。なお、改良土収納部２８内に収納されている改良土の量は、改良土収納部２８内に圧力センサ（図示略）を複数個配置し、それぞれの圧力センサの圧力変化により求めてもよい。すなわち、改良土収納部２８内の改良土が収納されている部分は改良土の流れがなく改良土収納部２８内の改良土と接する部分の圧力が高くなる。この性質を利用して改良土収納部２８内の改良土の量を判断することができる。
【００５７】
改良土の採取が終了した後に注入ロッド１は地上に引き上げる。そして、ビデオサンプリングロッド５の改良土下流部分３７をそれ以外の注入ロッド１から取り外し、改良土収納部２８内の塩化ビニル製の中空管４３を改良土収納部２８から引き抜き、中空管４３内の改良土を取り出す（図４参照）。このように、ビデオサンプリングロッド５には開口部３１以外の開口がないので、注入ロッド１が引き抜き時に目的の位置以外の改良土が混入することはない。
【００５８】
〔強度測定用試料作製ステップ〕
次に、Ｓ５により、強度測定用試料の作製が行われる。強度測定用試料の作製では、改良土採取ステップで採取した改良土を型枠に充填して強度測定用試料が作製される。型枠の大きさや形状は特に限定されないが、後述する強度測定ステップにおいて規格に基づいた強度測定用試料が必要である場合は、規格に従って強度測定用試料が作製される。例えば、強度測定ステップにおいて一軸圧縮試験を行う場合には、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍ、直径４ｃｍ×高さ８ｃｍ、直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの強度測定用試料（供試体）を作製し得る型枠が好適に用いられる。型枠種類としては、鋳鉄製２つ割りモールド、エポキシ樹脂モールド、金属製や紙製の有底円筒缶、塩化ビニル缶などが挙げられる。強度測定用試料の作製は、地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法（ＪＧＳＴ
８２１）」を参照して行うことができる。
【００５９】
〔促進養生ステップ〕
次に、Ｓ６により、強度測定用試料の促進養生が行われる。強度測定用試料の促進養生では、強度測定用試料作製ステップで作製した強度測定用試料が促進養生される。促進養生は、例えば、強度測定用試料を型枠のまま電気乾燥炉（電気恒温機）や温水養生装置（恒温水槽）に収容し、温度を加えることにより行うことができる。強度測定用試料の乾燥を防止するために、強度測定用試料を樹脂フィルムで密封したり、強度測定用試料を密封容器に入れてから加温することが好ましい。加える温度は、コンクリート試験体の標準養生温度（２０±３℃）を超える温度であればよい。好ましくは３０℃〜８０℃、より好ましくは４０℃〜６０℃である。養生時間は加える温度により適宜選択される。具体的には、例えば５５℃に設定した温水養生装置で２０〜２４時間養生する方法が挙げられる。
【００６０】
〔強度測定ステップ〕
次に、Ｓ７により、強度測定用試料の強度測定が行われる。強度測定用試料の強度測定では、促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度が測定される。促進養生後の強度測定用試料を室温に戻し、型枠を取り外して強度測定を行う。強度測定試験としては、例えば一軸圧縮試験、超音波試験、割裂試験、動的変形試験などを挙げることができる。一軸圧縮試験はＪＩＳ Ａ１２１６「土の一軸圧縮試験方法」またはＪＩＳ Ａ１１０８「コンクリートの圧縮試験方法」に準じて行うことができる。超音波試験はＰ波、Ｓ波を測定する試験であり、ＪＧＳ ２１１０−１９９８「パルス透過法による超音波速度測定方法」を参照して行うことができる。割裂試験は引張強度を測定する試験でありＪＧＳ ２５５１−２００２「圧裂による岩石の引張り強さ試験方法」を参照して行うことができる。動的変形試験は動的な性質（剛性低下・減衰など）を測定する試験であり、ＪＧＳ ０５４２−２０００「地盤材料の変形特性を求めるための繰返し三軸試験方法」を参照して行うことができる。
【００６１】
〔強度推定ステップ〕
次に、Ｓ８により、地盤改良体の強度が推定される。地盤改良体の強度の推定は、硬度測定ステップにおいて得られた供試体の強度に基づいて地盤改良体の強度が推定される。地盤改良体の強度推定は、過去の蓄積データに基づいて得られる式を用いて行うのが一般的である。地盤改良体の強度推定に用いられる式は、通常期間（例えば２０℃で２８日）養生後の供試体強度と、促進養生後の供試体強度との関係から求められる（特許文献１参照）。前段の硬度測定ステップにおいて得られた供試体の強度を、上述の関係式に適用することで、地盤改良体の強度を推定することができる。そして、地盤改良体の設計範囲内の異なる位置における改良土を採取して行なうことにより、予定していた場所の地盤改良体の広い範囲での強度が推定できる。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、高圧噴射攪拌工法によって造成される地盤改良体の設計範囲内の任意の位置における改良土を採取可能であり、目的の位置の改良土を簡便かつ確実に採取することができるので、地盤改良体の設計範囲内の複数の異なる位置から改良土を採取して強度測定用試料を作製し、これを促進養生して強度測定することにより、施工後短期間のうちに、地盤改良体の全体にわたって高い精度で強度を推定することが可能となる。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される
【００６４】
次に本発明の変形例について説明する。
（１） 本実施形態では、地盤中の注入ロッド１の位置を検出していない態様について説明したが、これに限らず、地盤中の注入ロッド１、特にサンプリング部２１の位置を検出するようにしてもよい。例えば、ビデオサンプリングロッド５の近傍（または内部）に位置センサを設けられる。この位置センサは、地盤中の注入ロッド１の傾斜角および傾斜方位（東西南北）をそれぞれ検出するものであり、注入ロッド１の傾斜角および傾斜方位（東西南北）をそれぞれ検出するための傾斜計および方位計が備えている。なお、位置センサには、位置情報伝送ケーブルが接続され、傾斜計および方位計により検出された傾斜角および傾斜方位の情報が地上のコンピュータに伝送される。コンピュータでは、伝送されてきた傾斜角および傾斜方位の情報と地面からサンプリング部２１（開口部）まで注入ロッド１の長さを用い、サンプリングロッド２２（サンプリング部２１）の位置をモニターに表示する。
【００６５】
これにより、ビデオサンプリングロッド５の内部または近傍に位置センサが設けられているので、地盤中のビデオサンプリングロッド５の位置を３次元的に検出することができる。そのため、ビデオサンプリングロッド５の貫入方向が鉛直方向からずれた場合でも、どの方向にどれだけずれた位置で改良土を採取しているのか３次元的に把握することができ、目的の採取位置と実際の採取位置のずれに起因する精度の低下を防止し、高い精度を維持することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 注入ロッド
２ 噴射ノズル
３ 噴射ロッド
４ 接続ロッド
５ ビデオサンプリングロッド
６ 地盤改良造成機
７ スイベル
８ 水供給源
９ 空気供給源
１０ セメントミルク供給源
１１ 水供給管
１２ 空気供給管
１３ セメントミルク供給管
１４ 水流路
１５ 空気流路
１６ セメントミルク流路
１７ 先端ビット
１８ カメラ部
１９ 着色剤散布口
２０ カメラ部ロッド
２１ サンプリング部
２２ サンプリングロッド
２３ カメラケーブル
２４ モニター
２５ 着色剤供給ホース
２６ 着色剤供給ポンプスイッチ
２７ 着色剤タンク
２８ 改良土収納部
２９ 改良土流入管
３０ サンプリングシャッタ
３１ 開口部
３２ 空気供給ホース
３３ サンプリングシャッタ開閉スイッチ
３４ 水噴射口
３５ 水供給ホース
３６ 水流路
３７ 改良土下流部分
３８ 改良土上流部分
３９ エアシリンダ
４０ カメラ
４１ 光源
４２ 窓
４３ 中空管
１００ 地盤改良体造成装置
１０１ 先端ノズル
１０２ 先端ノズル
１０３ 先端ノズル
１０４ 先端ノズル
１０６ 改良土採取装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、
前記硬化材液が硬化する前に、前記注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、前記地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたサンプリングロッドを備える前記注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、
前記サンプリング部から前記地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、
該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、
該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、
該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、
該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて前記地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、
を有する地盤改良体の強度推定方法。
【請求項２】
高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、
前記硬化材液が硬化する前に、前記注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、地盤中を撮影可能なカメラ部と前記地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたビデオサンプリングロッドを備える前記注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、
前記カメラ部により撮影された画像を地上のモニターに表示させる画像表示ステップと、
前記サンプリング部から前記地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、
該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、
該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、
該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、
該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて前記地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、
を有する地盤改良体の強度推定方法。
【請求項３】
前記注入ロッドは、前記ビデオサンプリングロッドと該ビデオサンプリングロッド以外の注入ロッドとを着脱分離可能に構成したことを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項４】
前記地盤改良体の造成に用いられた前記注入ロッドは、前記噴射ノズルが設けられた噴射ロッドを有し、
前記注入ロッド貫入ステップでは、前記噴射ロッドを取り外し、前記ビデオサンプリングロッドを取り付けた前記注入ロッドを用いることを特徴とする請求項３記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項５】
前記改良土採取ステップは、前記地盤改良体の設計範囲内の異なる位置における改良土を採取することを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項６】
前記注入ロッドは、
前記カメラ部の近傍に着色剤を散布する着色剤散布口をさらに備え、
前記画像表示ステップは、前記着色剤散布口から前記硬化材液を土砂と識別可能に着色する着色剤を散布して前記硬化材液を着色する着色ステップを包含し、
前記画像表示ステップにおいて、着色された前記硬化材液の画像が前記モニターに表示されることを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項７】
前記サンプリング部は、
前記注入ロッドの内部に設けられ、改良土を収容可能な改良土収納部と、
該改良土収納部と連通し、前記地盤改良体から採取された改良土が流入する改良土流入管と、
該改良土流入管と連通し、前記注入ロッドの側壁にサンプリングシャッタが設けられた開口部とを備え、
前記注入ロッドが前記地盤改良体の設計範囲内の所定の位置に到達した後に、前記サンプリングシャッタを開口することにより、前記改良土収納部に改良土を収納可能となる請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項８】
前記ビデオサンプリングロッドは、前記サンプリング部のうち、前記改良土収納部と前記改良土流入管の一部を有する改良土下流部分と、前記開口部と前記改良土流入管の一部を有する改良土上流部分とを着脱分離可能とし、該改良土下流部分と該改良土上流部分とが接続された状態では、前記改良土下流部分の改良土流入管と前記改良土上流部分の改良土流入管が連通することを特徴とする請求項７記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項９】
前記ビデオサンプリングロッドの内部または近傍に位置センサが設けられ、
該位置センサは、地盤中の前記注入ロッドの傾斜角および傾斜方位をそれぞれ検出するための傾斜計および方位計を備え、
前記傾斜計および前記方位計から得られる傾斜角情報および傾斜方位情報を用いて、地盤中の前記ビデオサンプリングロッドの位置を検出する位置検出ステップを包含することを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項１】
高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、
前記硬化材液が硬化する前に、前記注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、前記地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたサンプリングロッドを備える前記注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、
前記サンプリング部から前記地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、
該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、
該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、
該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、
該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて前記地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、
を有する地盤改良体の強度推定方法。
【請求項２】
高圧噴射攪拌工法によって、地盤中の所定深度まで貫入させた注入ロッドの噴射ノズルから硬化材液を噴射させて攪拌混合することにより造成される地盤改良体の強度推定方法であって、
前記硬化材液が硬化する前に、前記注入ロッドの貫入位置から所定距離離れた地点において、地盤中を撮影可能なカメラ部と前記地盤改良体から改良土を採取するサンプリング部が設けられたビデオサンプリングロッドを備える前記注入ロッドを地盤中に貫入する注入ロッド貫入ステップと、
前記カメラ部により撮影された画像を地上のモニターに表示させる画像表示ステップと、
前記サンプリング部から前記地盤改良体の改良土を採取する改良土採取ステップと、
該改良土採取ステップにより採取された改良土から強度測定用試料を作製する強度測定用試料作製ステップと、
該強度測定用試料作製ステップにより作製された強度測定用試料を促進養生する促進養生ステップと、
該促進養生ステップ後の強度測定用試料の強度を測定する強度測定ステップと、
該強度測定ステップにより得られた強度測定用試料の強度に基づいて前記地盤改良体の強度を推定する強度推定ステップと、
を有する地盤改良体の強度推定方法。
【請求項３】
前記注入ロッドは、前記ビデオサンプリングロッドと該ビデオサンプリングロッド以外の注入ロッドとを着脱分離可能に構成したことを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項４】
前記地盤改良体の造成に用いられた前記注入ロッドは、前記噴射ノズルが設けられた噴射ロッドを有し、
前記注入ロッド貫入ステップでは、前記噴射ロッドを取り外し、前記ビデオサンプリングロッドを取り付けた前記注入ロッドを用いることを特徴とする請求項３記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項５】
前記改良土採取ステップは、前記地盤改良体の設計範囲内の異なる位置における改良土を採取することを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項６】
前記注入ロッドは、
前記カメラ部の近傍に着色剤を散布する着色剤散布口をさらに備え、
前記画像表示ステップは、前記着色剤散布口から前記硬化材液を土砂と識別可能に着色する着色剤を散布して前記硬化材液を着色する着色ステップを包含し、
前記画像表示ステップにおいて、着色された前記硬化材液の画像が前記モニターに表示されることを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項７】
前記サンプリング部は、
前記注入ロッドの内部に設けられ、改良土を収容可能な改良土収納部と、
該改良土収納部と連通し、前記地盤改良体から採取された改良土が流入する改良土流入管と、
該改良土流入管と連通し、前記注入ロッドの側壁にサンプリングシャッタが設けられた開口部とを備え、
前記注入ロッドが前記地盤改良体の設計範囲内の所定の位置に到達した後に、前記サンプリングシャッタを開口することにより、前記改良土収納部に改良土を収納可能となる請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項８】
前記ビデオサンプリングロッドは、前記サンプリング部のうち、前記改良土収納部と前記改良土流入管の一部を有する改良土下流部分と、前記開口部と前記改良土流入管の一部を有する改良土上流部分とを着脱分離可能とし、該改良土下流部分と該改良土上流部分とが接続された状態では、前記改良土下流部分の改良土流入管と前記改良土上流部分の改良土流入管が連通することを特徴とする請求項７記載の地盤改良体の強度推定方法。
【請求項９】
前記ビデオサンプリングロッドの内部または近傍に位置センサが設けられ、
該位置センサは、地盤中の前記注入ロッドの傾斜角および傾斜方位をそれぞれ検出するための傾斜計および方位計を備え、
前記傾斜計および前記方位計から得られる傾斜角情報および傾斜方位情報を用いて、地盤中の前記ビデオサンプリングロッドの位置を検出する位置検出ステップを包含することを特徴とする請求項２記載の地盤改良体の強度推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５５３１８（Ｐ２０１０−２５５３１８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７１５１（Ｐ２００９−１０７１５１）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５９９０７０２６０）有限会社ニューテック研究▲しゃ▼ (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５９９０７０２６０）有限会社ニューテック研究▲しゃ▼ (14)
【Ｆターム（参考）】
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