流動化砂作製プラント
【課題】砂杭材料を流動化させてパイプ輸送により狭い砂杭造成区域へ簡単かつ確実に供給することができる新規な流動化砂を作製する流動化砂作製プラントを提供する。
【解決手段】地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラント１０であって、砂杭材料と水とを混合し、この混合された水を含有した砂杭材料と流動化剤及び遅効性塑性化剤を攪拌するミキサー１２と、このミキサー１２で攪拌されて作製された流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を貯蔵するアジテータ槽１５とを備え、このアジテータ槽１５で貯蔵された流動化砂を砂杭造成システムの施工機本体の中空管に供給するようにした。
【解決手段】地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラント１０であって、砂杭材料と水とを混合し、この混合された水を含有した砂杭材料と流動化剤及び遅効性塑性化剤を攪拌するミキサー１２と、このミキサー１２で攪拌されて作製された流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を貯蔵するアジテータ槽１５とを備え、このアジテータ槽１５で貯蔵された流動化砂を砂杭造成システムの施工機本体の中空管に供給するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、既設岸壁下の既設構造物の真下や直近等の狭いスペースで施工可能な材料に砂を使った地盤改良工法（締め固め砂杭造成工法）に用いられる流動化砂作製プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
砂杭材料として砂を用いた締め固め砂杭造成工法は、例えば、特許文献１等に開示されているように、中空管を支持用のリーダに沿って地中の所定深度まで貫入した後で、該中空管を適宜長引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤に締め固め砂杭を造成し、地盤を改良する工法である。
【特許文献１】特開平８−２８４１４６号公報
【特許文献２】特公昭６２−２５８０８号公報
【特許文献３】特開２００６−２０５７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する場合には、タイヤショベル等の砂を供給する手段が稼働するスペースを確保することができず、従来の砂杭造成工法を適用することが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、砂杭材料を流動化させて既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域でも簡単かつ確実に供給することができる新規な流動化砂を作製する流動化砂作製プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、前記砂杭材料に水、流動化剤、遅効性塑性化剤の順で混合することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、前記砂杭材料の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水、流動化剤、遅効性塑性化剤を自動計算して混合することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２記載の流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、粘性の高い流動化剤を定量的に圧送する方法としてエアーを使うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、圧入するポンプの受けホッパー容量に適量送るために前記砂杭材料、水、流動化剤、遅効性塑性化剤を混合した流動化砂を貯蔵するアジテータ槽からの排出を自動で制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記作製された流動化砂を圧送する圧送ポンプから施工機本体までの流動化砂圧入の制御が一つのシステムで行えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、砂杭材料に水、流動化剤、遅効性塑性化剤の順で混合して流動化砂を作製することにより、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域等に供給するための流動化砂を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、砂杭材料の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水、流動化剤、遅効性塑性化剤を自動計算して混合することで流動化砂を作製することにより、良好な流動性及び塑性化性を有した流動化砂を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、粘性の高い流動化剤を定量的に圧送する方法としてエアーを使うことにより、粘性の高い流動化剤をミキサー等の機器に簡単かつ確実に供給することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、圧入するポンプの受けホッパー容量に適量送るために砂杭材料、水、流動化剤、遅効性塑性化剤を混合した流動化砂を貯蔵するアジテータ槽からの排出を自動で制御することにより、地盤改良に必要な最適量の流動化砂を圧入用のポンプに簡単かつ確実に供給することができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、作製された流動化砂を圧送する圧送ポンプから施工機本体までの流動化砂圧入の制御が一つのシステムで行えることにより、流動化砂を作製して地盤に砂杭を造成するまでのシステム全体の小型・簡素化及び低コスト化を図ることができる。また、流動化砂を圧送ポンプから遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に低コストで簡単かつ確実に供給することができる。さらに、圧送ポンプで圧送した後で流動化した流動化砂を塑性化させて元の砂性状に戻すことができるため、地盤中に砂杭を簡単かつ確実に圧入造成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態の砂杭造成システムを示す概略構成図、図２は同砂杭造成システムに用いられる流動化砂作製プラントの正面図、図３は同流動化砂作製プラントの側面図、図４は同流動化砂作製プラントの演算部の説明図、図５（ａ）は同流動化砂作製プラントで作製された流動化砂の模式図、図５（ｂ）は同流動化砂が塑性化する途中の状態を示す模式図、図５（ｃ）は同流動化砂が塑性化した状態を示す模式図、図６は同流動化砂を用いた砂杭造成工法のステップ施工を示す説明図、図７は同ステップ施工の要部の拡大説明図、図８は同ステップ施工にウェーブ施工を加えた要部の拡大説明図である。
【００１７】
図１に示すように、砂杭造成システム１は、流動化砂作製プラント１０と、この流動化砂作製プラント１０で製造された流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′を流動化砂供給配管（供給配管）２に圧送する圧送ポンプ５と、この流動化砂供給配管２にスイベル５４を介して接続された中空管５３を有し、地盤改良する地盤８中に砂杭９を造成する小型の施工機本体５０を備えている。尚、流動化砂供給配管２の中途部には流量・圧力計３を取り付けてある。
【００１８】
図１に示すように、流動化砂作製プラント１０は、砂杭造成区域４より離れた場所に設置されて、地盤改良に用いる砂（砂杭材料）７に水Ｗと流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを混合・攪拌して流動化砂７′を作製するものである。図１〜図３に示すように、この流動化砂作製プラント１０は、上段枠台１１ａと下段枠台１１ｂより成るプラント本体１１と、このプラント本体１１の上段枠台１１ａに取り付けられ、砂７と水Ｗとを混合し、かつ、この混合された水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを攪拌する２軸パドルミキサー（ミキサー）１２と、プラント本体１１の下段枠台１１ｂの上側に取り付けられ、２軸パドルミキサー１２により攪拌されて作製された水Ｗと砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔから成る流動化砂７′を貯蔵するアジテータ槽１５と、上段枠台１１ａに取り付けられ、流動化剤Ｒの原液と水Ｗとを攪拌する流動化剤攪拌槽２０と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、流動化剤攪拌槽２０に流動化剤Ｒを供給する流動化剤ポンプユニット２５と、上段枠台１１ａに取り付けられ、流動化剤攪拌槽２０内の水Ｗで希釈された流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に加圧により供給するための圧縮エア（エア）Ｅを貯留するエアタンク３０と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、エアタンク３０等に圧縮エアＥを供給するエアコンプレッサ３２と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、２軸パドルミキサー１２に遅効性塑性化剤Ｔを供給する遅効性塑性化剤ポンプユニット３５と、下段枠台１１ｂの一側面に取り付けられた操作盤４０と、上段枠台１１ａの他側面に取り付けられたパトライト４５とを備えている。
【００１９】
図２，図３に示すように、２軸パドルミキサー１２には、その上面側開口１２ａよりバックホウ６で投入された砂７の重量を計量する一対のロードセル１３，１３を設けてある。また、２軸パドルミキサー１２の上面側開口１２ａには貯水槽１４内の水Ｗを水供給配管１４ａと圧送ポンプ１４ｂを介して供給されるようになっている。そして、２軸パドルミキサー１２により混合された水Ｗを含有した砂７は、流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを添加、攪拌されて流動化砂７′となった後、その下面側開口１２ｂに設けられた図示しないバルブ（開閉弁）を開くことによりアジテータ槽１５に供給されて貯蔵されるようになっている。尚、水供給配管１４ａには圧送ポンプ１４ｂの他にバルブ１４ｃを取り付けてある。
【００２０】
図２，図３に示すように、アジテータ槽１５は、上面側が開口した有底の円筒状に形成してあり、その中央に攪拌翼１７を有した攪拌軸１６を回転自在に支持してある。この攪拌軸１６の下端に取り付けられたスプロケット１６ａとモータ１８の出力軸１８ａに取り付けられたスプロケット１８ｂとにチェーン１９を掛け渡してあり、モータ１８の駆動により攪拌軸１６と一体に攪拌翼１７が回転するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、流動化剤攪拌槽２０は、モータ２１により回転する攪拌軸２２を備えている。この攪拌軸２２の中途には攪拌翼２２ａを取り付けてある。また、流動化剤攪拌槽２０の上側には圧縮エアＥのエア供給口２３ａを設けてあると共に、水Ｗの水供給口２３ｂ及び流動化剤Ｒの原液供給口２３ｃをそれぞれ設けてある。さらに、流動化剤攪拌槽２０の下端側には水Ｗにより希釈された流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に供給するための流動化剤供給配管２４を設けてある。この流動化剤供給配管２４にはバルブ２４ａを取り付けてある。
【００２２】
図２，図３に示すように、流動化剤ポンプユニット２５は、流動化剤Ｒの原液を貯留する流動化剤原液貯留タンク２６と、流動化剤原液貯留タンク２６内の流動化剤Ｒの原液を流動化剤攪拌槽２０に供給する原液供給配管２７及び圧送ポンプ２８と、貯水槽１４内の水Ｗを流動化剤攪拌槽２０に供給する水供給配管２９ａ及び圧送ポンプ２９ｂとで構成されている。原液供給配管２７にはバルブ２７ａを取り付けてある。また、水供給配管２９ａには圧送ポンプ２９ｂの他に流量計２９ｃとバルブ２９ｄを取り付けてある。流動化剤Ｒは、砂杭材料としての砂７を流動し易くしてパイプ輸送できるようにするものであり、吸水性ポリマーや高分子剤等が好適である。
【００２３】
図３に示すように、遅効性塑性化剤ポンプユニット３５は、遅効性塑性化剤Ｔを貯留する遅効性塑性化剤貯留タンク３６と、遅効性塑性化剤貯留タンク３６内の遅効性塑性化剤Ｔを２軸パドルミキサー１２に供給する遅効性塑性化剤供給配管３７及び圧送ポンプ３８とで構成されている。この遅効性塑性化剤供給配管３７には、バルブ３９を取り付けてある。
【００２４】
遅効性塑性化剤Ｔは、圧送時、圧入（吐出）時共に流動性を確保すると共に、塑性化（元の砂性状に戻す）までの時間を制御するために使用されるものであり、カチオン系合成高分子剤等が好適である。次に、遅効性塑性化剤Ｔの塑性化を、図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明すると、図５（ａ）に示すように、流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′は、砂７の各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒが伸びて網状を形成し、遅効性塑性化剤Ｔと水Ｗを把持した状態であり、この状態から、図５（ｂ）に示すように、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により、各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒが縮んで遅効性塑性化剤Ｔに触れると、分子の結合が分解されて保水していた水を吐き出すため、流動化砂７′は図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るものである。
【００２５】
図２，図４に示すように、操作盤４０は図示しないボタンを操作することにより流動化砂作製プラント１０の運転を開始したり、停止するものであり、内部に演算部４１を備えている。この演算部４１では、２軸パドルミキサー１２への加水量を演算により決定したり、２軸パドルミキサー１２への流動化剤量と遅効性塑性化剤量をそれぞれ演算により決定する。また、演算部４１では、流動化剤Ｒを添加した後の２軸パドルミキサー１２の攪拌時間や遅効性塑性化剤Ｔを添加した後の２軸パドルミキサー１２の攪拌時間を演算により決定する。さらに、演算部４１はパトライト４５と異常感知ブザー４６に接続されている。このパトライト４５は、２軸パドルミキサー１２のロードセル１３が「０ｋｇ」にリセットされた時に砂投入可能の青色のライトを点灯させ、設定値以上に砂投入がされてこれ以上砂投入ができない時に赤色のライトを点灯させ、非常停止時等に黄色のライトを点灯させるものである。また、異常感知ブザー４６は、何らかの理由で材料が出ていないことを警報を鳴らして操作者に知らせるものである。
【００２６】
図１，図３に示すように、流動化砂作製プラント１０のアジテータ槽１５は、流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５により砂杭造成システム１の小型の施工機本体５０の中空管５３にスイベル５４を介して接続してある。
【００２７】
この小型の施工機本体５０は、その前面側にリーダ５１を有している。このリーダ５１は地盤８の地表に対して垂直に起立しており、該リーダ５１に沿って昇降機構５２を介して円筒状の中空管５３を昇降動自在に配設してある。そして、この中空管５３の下端開口より流動化砂作製プラント１０で製造されて圧送されて来た流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′が吐出されて、地盤８の地中に圧入・残置されるようになっている。また、中空管５３の上端にはスイベル５４を取り付けてある。さらに、昇降機構５２には中空管５３の深度を検知する図示しない深度計を取り付けてある。
【００２８】
また、小型の施工機本体５０の運転席には、モニタ（計器盤）５５を設けてある。このモニタ５５には、中空管５３の深度、昇降速度、吐出流量、吐出圧力、吐出量の積算画面、設定変更等の各設定項目が表示され、これらの設定項目は図示しない施工管理ソフトにより制御されるようになっている。例えば、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流動化砂７′を圧送する流動化砂供給配管２に設けられた流量・圧力計３により検知されるようになっている。そして、この検知出力により流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に引き上げられるようになっている。
【００２９】
即ち、小型の施工機本体５０の運転者は、モニタ５５により砂杭造成の作業の状況を運転席にて把握し、監視できるようになっている。例えば、モニタ５５の積算画面には、施工のステップ毎の積算流量がゲージにより表示され、一定以上になると次のステップに自動的に移るようになっている。この際、吐出圧力が一定以上になると、地盤改良が不要（地盤が硬い）ということで、次のステップに自動的に移るようになっている。また、モニタ５５の設定変更の画面には、ステップの幅、ウェーブの幅、吐出流量、吐出圧力等の変更された項目が表示され、これらの変更項目は、運転席でモニタ５５により変更できるようになっている。
【００３０】
以上実施形態の砂杭造成システム１に用いられる流動化砂作製プラント１０によれば、２軸パドルミキサー１２の上面側開口１２ａにバックホウ６により砂７を投入する。この投入された砂７はロードセル１３によりその重量が計測される。次に、この砂７の重量に応じた水Ｗが貯水槽１４から水供給配管１４ａと圧送ポンプ１４ｂを介して所定の設定量供給される。
【００３１】
そして、砂７と水Ｗを２軸パドルミキサー１２で混合した後で、流動化剤攪拌槽２０内の液状の流動化剤Ｒの液面をエアタンク３０から供給された圧縮エアＥで加圧して２軸パドルミキサー１２に所定の設定量（例えば、砂７の重量比に対して１０％前後の流動化剤Ｒ）供給する。また、遅効性塑性化剤貯留タンク３６内の液状の遅効性塑性化剤Ｔを遅効性塑性化剤供給配管３７と圧送ポンプ３８を介して２軸パドルミキサー１２に所定の設定量供給する。そして、水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを、２軸パドルミキサー１２の回転する図示しない攪拌翼により攪拌することにより、流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′が作製され、２軸パドルミキサー１２の下面側開口１２ｂの図示しないバルブを開いてアジテータ槽１５に貯蔵する。
【００３２】
このように、流動化砂作製プラント１０が、砂７と水Ｗとを混合し、この混合された水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを攪拌して流動化砂７′を作製する２軸パドルミキサー１２と、この２軸パドルミキサー１２により作製された流動化砂７′を貯蔵するアジテータ槽１５とを備え、砂杭材料としての砂７に、水Ｗ、流動化剤Ｒ、遅効性塑性化剤Ｔの順で混合して流動化砂７′を作製することにより、設置された流動化砂作製プラント１０から遠く離れた位置にある既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４に供給するための杭砂材料となる流動化砂７′を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。この際、２軸パドルミキサー１２のロードセル１３で砂７の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水Ｗ、流動化剤Ｒ、遅効性塑性化剤Ｔを自動計算して混合することで流動化砂７′を作製することにより、良好な流動性及び塑性化性を有した流動化砂７′を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。
【００３３】
また、粘性の高い流動化剤Ｒの原液と水Ｗとを攪拌する流動化剤攪拌槽２０を備え、この流動化剤攪拌槽２０内の液状の流動化剤Ｒを圧縮エアＥの加圧により２軸パドルミキサー１２に定量的に圧送（供給）するようにしたことにより、液状の流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に簡単かつ確実に供給することができる。
【００３４】
さらに、流動化砂作製プラント１０のアジテータ槽１５を流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５を介して砂杭造成システム１の小型の施工機本体５０の中空管５３に接続したことにより、砂杭材料としての流動化砂７′を流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５によるパイプ輸送により遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４に低コストで簡かつ確実に供給することができる。この際、圧入する圧送ポンプ５の受けホッパー５ａの容量に適量送るためにアジテータ槽１５からの排出を自動で制御することにより、地盤改良に必要な最適量の流動化砂７′を圧送ポンプ５に簡単かつ確実に供給することができる。
【００３５】
また、作製された流動化砂７′を圧送する圧送ポンプ５から施工機本体５０までの流動化砂圧入の制御が一つの砂杭造成システム１で行えることにより、流動化砂７′を作製して地盤８の砂杭造成区域４に砂杭９を造成するまでのシステム全体の小型・簡素化及び低コスト化を図ることができる。
【００３６】
さらに、流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５で圧送した後で、流動化した流動化砂７′を塑性化させて元の粒度の性状の砂７に戻すことができるため、流動化砂作製プラント１０から遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４の液状化対象の地盤８中に所定長で拡径の砂杭９を簡単かつ確実に低コストで圧入造成することができる。
【００３７】
次に、砂杭造成システム１による砂杭造成工法のステップ施工を図６及び図７を用いて説明する。
【００３８】
このステップ施工では、砂杭材料として流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′を用いる。
【００３９】
まず、図６のＡに示すように、中空管５３を地盤８中の所定深度（例えば−２．０ｍｍ）まで貫入する。次に、図６及び図７のＡに示すように、この深度で中空管５３を停止させ、この停止させた状態で中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４０】
次に、図６及び図７のＢに示すように、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管を所定のステップ幅Ｓ（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程でも、流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４１】
そして、中空管５３を停止させて該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を設定量吐出する工程Ａと、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程Ｂとを、以降交互に順次（Ｃ、Ｄ、Ｅ…）繰り返して、所定長で拡径（例えば、直径７０ｃｍ）の砂杭９を造成する。
【００４２】
この際、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により保水した水を吐き出して、流動化砂７′を成す各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒは縮んだ状態となって遅効性塑性化剤Ｔに接触するため、分子の結合が分解されて、図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るため、砂７による拡径の砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００４３】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流動化砂７′を圧送ポンプ５により圧送する流動化砂供給配管２の流量・圧力計３等により検知されているため、この検知出力により、流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に所定のステップ幅引き上げられる。この施工のステップ毎の流動化砂７′の吐出量の積算量は、小型の施工機本体５０の運転者に設けられたモニタ５５の積算画面に表示されるため、モニタ５５により砂杭造成の作業の状況を運転席にて簡単に把握し、監視することができる。
【００４４】
このように、地盤８中の所定深度まで貫入された中空管５３を停止させる工程（Ａ、Ｃ、Ｅ…）及び該中空管５３を地表側に引き抜く工程（Ｂ、Ｄ…）に地中に所定の設定量の流動化砂７′を圧入して残置するようにしたことにより、各ステップ毎（〔１〕、〔２〕、〔３〕）の中空管５３の下端開口からの流動化砂７′の吐出流量だけを管理すればよく、中空管５３の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、砂杭造成の低コスト化をより一段と図ることができる。
【００４５】
次に、図８を用いて、前記ステップ施工にウェーブ施工を加えた砂杭造成工法を説明する。
【００４６】
まず、図８のＡに示すように、中空管５３を地盤８中の所定深度（例えば−２．０ｍｍ）まで貫入する。次に、図８のＡに示すように、この所定深度の同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅Ｈ（例えば、ウェーブ長１５ｃｍ）で上下動させながら該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４７】
次に、図８のＢに示すように、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管を所定のステップ幅Ｓ（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程Ｂでも所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４８】
そして、所定深度の同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅で上下動させながら該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出する工程Ａと、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程Ｂとを、以降交互に順次（Ｃ、Ｄ、Ｅ…）繰り返して、所定長で拡径（例えば、直径７０ｃｍ）の砂杭９を造成する。
【００４９】
この際、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により保水していた水を吐き出して、流動化砂７′を成す各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒは縮んだ状態となって遅効性塑性化剤Ｔに接触するため、分子の結合が分解されて、図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るため、砂７による拡径の砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００５０】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流動化砂７′を圧送する流動化砂供給配管２の流量・圧力計３等により検知されているため、この検知出力により、流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に所定のウェーブ幅或いはステップ幅引き上げられる。この施工のウェーブ毎及びステップ毎の流動化砂７′の吐出量の積算量は、小型の施工機本体５０の運転者に設けられたモニタ５５の積算画面に表示されるため、モニタ５５により砂杭造成の作業の状況を運転席にて簡単に把握し、監視することができる。
【００５１】
このように、地盤８中の所定深度まで貫入された中空管５３を同位置で所定のウェーブ幅Ｈで上下動させる工程（Ａ、Ｃ、Ｅ…）及び該中空管５３を地表側に引き抜く工程（Ｂ、Ｄ…）に地中に所定の設定量の流動化砂７′を圧入して残置するようにしたことにより、ウェーブ毎及びステップ毎（〔１〕、〔２〕、〔３〕）の中空管５３の下端開口からの流動化砂７′の吐出流量だけを管理すればよく、中空管５３の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、砂杭造成の低コスト化をより一段と図ることができる。特に、同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅Ｈで上下動させるウェーブ施工と所定のステップ幅で引き上げるステップ施工とを交互に繰り返すことにより、流動化砂７′の脱水効果をより高めることができ、良く締め固まった砂７による砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態の砂杭造成システムを示す概略構成図である。
【図２】上記砂杭造成システムに用いられる流動化砂作製プラントの正面図である。
【図３】上記流動化砂作製プラントの側面図である。
【図４】上記流動化砂作製プラントの演算部の説明図である。
【図５】（ａ）は上記流動化砂作製プラントで作製された流動化砂の模式図、（ｂ）は同流動化砂が塑性化する途中の状態を示す模式図、（ｃ）は同流動化砂が塑性化した状態を示す模式図である。
【図６】上記流動化砂を用いた砂杭造成工法のステップ施工を示す説明図である。
【図７】上記ステップ施工の要部の拡大説明図である。
【図８】上記ステップ施工にウェーブ施工を加えた要部の拡大説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 砂杭造成システム
２ 流動化砂供給配管（供給配管）
５ 圧送ポンプ（ポンプ）
５ａ 受けホッパー
７ 砂（砂杭材料）
７′ 流動化砂
８ 地盤
９ 拡径の砂杭
１０ 流動化砂作製プラント
１２ ２軸パドルミキサー（ミキサー）
１５ アジテータ槽
２０ 流動化剤攪拌槽
５０ 施工機本体
５３ 中空管
Ｗ 水
Ｒ 流動化剤
Ｔ 遅効性塑性化剤
Ｅ 圧縮エア（エア）
Ｓ ステップ幅
Ｈ ウェーブ幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、既設岸壁下の既設構造物の真下や直近等の狭いスペースで施工可能な材料に砂を使った地盤改良工法（締め固め砂杭造成工法）に用いられる流動化砂作製プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
砂杭材料として砂を用いた締め固め砂杭造成工法は、例えば、特許文献１等に開示されているように、中空管を支持用のリーダに沿って地中の所定深度まで貫入した後で、該中空管を適宜長引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤に締め固め砂杭を造成し、地盤を改良する工法である。
【特許文献１】特開平８−２８４１４６号公報
【特許文献２】特公昭６２−２５８０８号公報
【特許文献３】特開２００６−２０５７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する場合には、タイヤショベル等の砂を供給する手段が稼働するスペースを確保することができず、従来の砂杭造成工法を適用することが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、砂杭材料を流動化させて既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域でも簡単かつ確実に供給することができる新規な流動化砂を作製する流動化砂作製プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、前記砂杭材料に水、流動化剤、遅効性塑性化剤の順で混合することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、前記砂杭材料の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水、流動化剤、遅効性塑性化剤を自動計算して混合することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２記載の流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、粘性の高い流動化剤を定量的に圧送する方法としてエアーを使うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記流動化砂は、圧入するポンプの受けホッパー容量に適量送るために前記砂杭材料、水、流動化剤、遅効性塑性化剤を混合した流動化砂を貯蔵するアジテータ槽からの排出を自動で制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、前記作製された流動化砂を圧送する圧送ポンプから施工機本体までの流動化砂圧入の制御が一つのシステムで行えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、砂杭材料に水、流動化剤、遅効性塑性化剤の順で混合して流動化砂を作製することにより、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域等に供給するための流動化砂を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、砂杭材料の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水、流動化剤、遅効性塑性化剤を自動計算して混合することで流動化砂を作製することにより、良好な流動性及び塑性化性を有した流動化砂を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、粘性の高い流動化剤を定量的に圧送する方法としてエアーを使うことにより、粘性の高い流動化剤をミキサー等の機器に簡単かつ確実に供給することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、圧入するポンプの受けホッパー容量に適量送るために砂杭材料、水、流動化剤、遅効性塑性化剤を混合した流動化砂を貯蔵するアジテータ槽からの排出を自動で制御することにより、地盤改良に必要な最適量の流動化砂を圧入用のポンプに簡単かつ確実に供給することができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、作製された流動化砂を圧送する圧送ポンプから施工機本体までの流動化砂圧入の制御が一つのシステムで行えることにより、流動化砂を作製して地盤に砂杭を造成するまでのシステム全体の小型・簡素化及び低コスト化を図ることができる。また、流動化砂を圧送ポンプから遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に低コストで簡単かつ確実に供給することができる。さらに、圧送ポンプで圧送した後で流動化した流動化砂を塑性化させて元の砂性状に戻すことができるため、地盤中に砂杭を簡単かつ確実に圧入造成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態の砂杭造成システムを示す概略構成図、図２は同砂杭造成システムに用いられる流動化砂作製プラントの正面図、図３は同流動化砂作製プラントの側面図、図４は同流動化砂作製プラントの演算部の説明図、図５（ａ）は同流動化砂作製プラントで作製された流動化砂の模式図、図５（ｂ）は同流動化砂が塑性化する途中の状態を示す模式図、図５（ｃ）は同流動化砂が塑性化した状態を示す模式図、図６は同流動化砂を用いた砂杭造成工法のステップ施工を示す説明図、図７は同ステップ施工の要部の拡大説明図、図８は同ステップ施工にウェーブ施工を加えた要部の拡大説明図である。
【００１７】
図１に示すように、砂杭造成システム１は、流動化砂作製プラント１０と、この流動化砂作製プラント１０で製造された流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′を流動化砂供給配管（供給配管）２に圧送する圧送ポンプ５と、この流動化砂供給配管２にスイベル５４を介して接続された中空管５３を有し、地盤改良する地盤８中に砂杭９を造成する小型の施工機本体５０を備えている。尚、流動化砂供給配管２の中途部には流量・圧力計３を取り付けてある。
【００１８】
図１に示すように、流動化砂作製プラント１０は、砂杭造成区域４より離れた場所に設置されて、地盤改良に用いる砂（砂杭材料）７に水Ｗと流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを混合・攪拌して流動化砂７′を作製するものである。図１〜図３に示すように、この流動化砂作製プラント１０は、上段枠台１１ａと下段枠台１１ｂより成るプラント本体１１と、このプラント本体１１の上段枠台１１ａに取り付けられ、砂７と水Ｗとを混合し、かつ、この混合された水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを攪拌する２軸パドルミキサー（ミキサー）１２と、プラント本体１１の下段枠台１１ｂの上側に取り付けられ、２軸パドルミキサー１２により攪拌されて作製された水Ｗと砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔから成る流動化砂７′を貯蔵するアジテータ槽１５と、上段枠台１１ａに取り付けられ、流動化剤Ｒの原液と水Ｗとを攪拌する流動化剤攪拌槽２０と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、流動化剤攪拌槽２０に流動化剤Ｒを供給する流動化剤ポンプユニット２５と、上段枠台１１ａに取り付けられ、流動化剤攪拌槽２０内の水Ｗで希釈された流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に加圧により供給するための圧縮エア（エア）Ｅを貯留するエアタンク３０と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、エアタンク３０等に圧縮エアＥを供給するエアコンプレッサ３２と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、２軸パドルミキサー１２に遅効性塑性化剤Ｔを供給する遅効性塑性化剤ポンプユニット３５と、下段枠台１１ｂの一側面に取り付けられた操作盤４０と、上段枠台１１ａの他側面に取り付けられたパトライト４５とを備えている。
【００１９】
図２，図３に示すように、２軸パドルミキサー１２には、その上面側開口１２ａよりバックホウ６で投入された砂７の重量を計量する一対のロードセル１３，１３を設けてある。また、２軸パドルミキサー１２の上面側開口１２ａには貯水槽１４内の水Ｗを水供給配管１４ａと圧送ポンプ１４ｂを介して供給されるようになっている。そして、２軸パドルミキサー１２により混合された水Ｗを含有した砂７は、流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを添加、攪拌されて流動化砂７′となった後、その下面側開口１２ｂに設けられた図示しないバルブ（開閉弁）を開くことによりアジテータ槽１５に供給されて貯蔵されるようになっている。尚、水供給配管１４ａには圧送ポンプ１４ｂの他にバルブ１４ｃを取り付けてある。
【００２０】
図２，図３に示すように、アジテータ槽１５は、上面側が開口した有底の円筒状に形成してあり、その中央に攪拌翼１７を有した攪拌軸１６を回転自在に支持してある。この攪拌軸１６の下端に取り付けられたスプロケット１６ａとモータ１８の出力軸１８ａに取り付けられたスプロケット１８ｂとにチェーン１９を掛け渡してあり、モータ１８の駆動により攪拌軸１６と一体に攪拌翼１７が回転するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、流動化剤攪拌槽２０は、モータ２１により回転する攪拌軸２２を備えている。この攪拌軸２２の中途には攪拌翼２２ａを取り付けてある。また、流動化剤攪拌槽２０の上側には圧縮エアＥのエア供給口２３ａを設けてあると共に、水Ｗの水供給口２３ｂ及び流動化剤Ｒの原液供給口２３ｃをそれぞれ設けてある。さらに、流動化剤攪拌槽２０の下端側には水Ｗにより希釈された流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に供給するための流動化剤供給配管２４を設けてある。この流動化剤供給配管２４にはバルブ２４ａを取り付けてある。
【００２２】
図２，図３に示すように、流動化剤ポンプユニット２５は、流動化剤Ｒの原液を貯留する流動化剤原液貯留タンク２６と、流動化剤原液貯留タンク２６内の流動化剤Ｒの原液を流動化剤攪拌槽２０に供給する原液供給配管２７及び圧送ポンプ２８と、貯水槽１４内の水Ｗを流動化剤攪拌槽２０に供給する水供給配管２９ａ及び圧送ポンプ２９ｂとで構成されている。原液供給配管２７にはバルブ２７ａを取り付けてある。また、水供給配管２９ａには圧送ポンプ２９ｂの他に流量計２９ｃとバルブ２９ｄを取り付けてある。流動化剤Ｒは、砂杭材料としての砂７を流動し易くしてパイプ輸送できるようにするものであり、吸水性ポリマーや高分子剤等が好適である。
【００２３】
図３に示すように、遅効性塑性化剤ポンプユニット３５は、遅効性塑性化剤Ｔを貯留する遅効性塑性化剤貯留タンク３６と、遅効性塑性化剤貯留タンク３６内の遅効性塑性化剤Ｔを２軸パドルミキサー１２に供給する遅効性塑性化剤供給配管３７及び圧送ポンプ３８とで構成されている。この遅効性塑性化剤供給配管３７には、バルブ３９を取り付けてある。
【００２４】
遅効性塑性化剤Ｔは、圧送時、圧入（吐出）時共に流動性を確保すると共に、塑性化（元の砂性状に戻す）までの時間を制御するために使用されるものであり、カチオン系合成高分子剤等が好適である。次に、遅効性塑性化剤Ｔの塑性化を、図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明すると、図５（ａ）に示すように、流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′は、砂７の各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒが伸びて網状を形成し、遅効性塑性化剤Ｔと水Ｗを把持した状態であり、この状態から、図５（ｂ）に示すように、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により、各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒが縮んで遅効性塑性化剤Ｔに触れると、分子の結合が分解されて保水していた水を吐き出すため、流動化砂７′は図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るものである。
【００２５】
図２，図４に示すように、操作盤４０は図示しないボタンを操作することにより流動化砂作製プラント１０の運転を開始したり、停止するものであり、内部に演算部４１を備えている。この演算部４１では、２軸パドルミキサー１２への加水量を演算により決定したり、２軸パドルミキサー１２への流動化剤量と遅効性塑性化剤量をそれぞれ演算により決定する。また、演算部４１では、流動化剤Ｒを添加した後の２軸パドルミキサー１２の攪拌時間や遅効性塑性化剤Ｔを添加した後の２軸パドルミキサー１２の攪拌時間を演算により決定する。さらに、演算部４１はパトライト４５と異常感知ブザー４６に接続されている。このパトライト４５は、２軸パドルミキサー１２のロードセル１３が「０ｋｇ」にリセットされた時に砂投入可能の青色のライトを点灯させ、設定値以上に砂投入がされてこれ以上砂投入ができない時に赤色のライトを点灯させ、非常停止時等に黄色のライトを点灯させるものである。また、異常感知ブザー４６は、何らかの理由で材料が出ていないことを警報を鳴らして操作者に知らせるものである。
【００２６】
図１，図３に示すように、流動化砂作製プラント１０のアジテータ槽１５は、流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５により砂杭造成システム１の小型の施工機本体５０の中空管５３にスイベル５４を介して接続してある。
【００２７】
この小型の施工機本体５０は、その前面側にリーダ５１を有している。このリーダ５１は地盤８の地表に対して垂直に起立しており、該リーダ５１に沿って昇降機構５２を介して円筒状の中空管５３を昇降動自在に配設してある。そして、この中空管５３の下端開口より流動化砂作製プラント１０で製造されて圧送されて来た流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′が吐出されて、地盤８の地中に圧入・残置されるようになっている。また、中空管５３の上端にはスイベル５４を取り付けてある。さらに、昇降機構５２には中空管５３の深度を検知する図示しない深度計を取り付けてある。
【００２８】
また、小型の施工機本体５０の運転席には、モニタ（計器盤）５５を設けてある。このモニタ５５には、中空管５３の深度、昇降速度、吐出流量、吐出圧力、吐出量の積算画面、設定変更等の各設定項目が表示され、これらの設定項目は図示しない施工管理ソフトにより制御されるようになっている。例えば、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流動化砂７′を圧送する流動化砂供給配管２に設けられた流量・圧力計３により検知されるようになっている。そして、この検知出力により流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に引き上げられるようになっている。
【００２９】
即ち、小型の施工機本体５０の運転者は、モニタ５５により砂杭造成の作業の状況を運転席にて把握し、監視できるようになっている。例えば、モニタ５５の積算画面には、施工のステップ毎の積算流量がゲージにより表示され、一定以上になると次のステップに自動的に移るようになっている。この際、吐出圧力が一定以上になると、地盤改良が不要（地盤が硬い）ということで、次のステップに自動的に移るようになっている。また、モニタ５５の設定変更の画面には、ステップの幅、ウェーブの幅、吐出流量、吐出圧力等の変更された項目が表示され、これらの変更項目は、運転席でモニタ５５により変更できるようになっている。
【００３０】
以上実施形態の砂杭造成システム１に用いられる流動化砂作製プラント１０によれば、２軸パドルミキサー１２の上面側開口１２ａにバックホウ６により砂７を投入する。この投入された砂７はロードセル１３によりその重量が計測される。次に、この砂７の重量に応じた水Ｗが貯水槽１４から水供給配管１４ａと圧送ポンプ１４ｂを介して所定の設定量供給される。
【００３１】
そして、砂７と水Ｗを２軸パドルミキサー１２で混合した後で、流動化剤攪拌槽２０内の液状の流動化剤Ｒの液面をエアタンク３０から供給された圧縮エアＥで加圧して２軸パドルミキサー１２に所定の設定量（例えば、砂７の重量比に対して１０％前後の流動化剤Ｒ）供給する。また、遅効性塑性化剤貯留タンク３６内の液状の遅効性塑性化剤Ｔを遅効性塑性化剤供給配管３７と圧送ポンプ３８を介して２軸パドルミキサー１２に所定の設定量供給する。そして、水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを、２軸パドルミキサー１２の回転する図示しない攪拌翼により攪拌することにより、流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′が作製され、２軸パドルミキサー１２の下面側開口１２ｂの図示しないバルブを開いてアジテータ槽１５に貯蔵する。
【００３２】
このように、流動化砂作製プラント１０が、砂７と水Ｗとを混合し、この混合された水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを攪拌して流動化砂７′を作製する２軸パドルミキサー１２と、この２軸パドルミキサー１２により作製された流動化砂７′を貯蔵するアジテータ槽１５とを備え、砂杭材料としての砂７に、水Ｗ、流動化剤Ｒ、遅効性塑性化剤Ｔの順で混合して流動化砂７′を作製することにより、設置された流動化砂作製プラント１０から遠く離れた位置にある既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４に供給するための杭砂材料となる流動化砂７′を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。この際、２軸パドルミキサー１２のロードセル１３で砂７の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水Ｗ、流動化剤Ｒ、遅効性塑性化剤Ｔを自動計算して混合することで流動化砂７′を作製することにより、良好な流動性及び塑性化性を有した流動化砂７′を低コストで簡単かつ確実に作製することができる。
【００３３】
また、粘性の高い流動化剤Ｒの原液と水Ｗとを攪拌する流動化剤攪拌槽２０を備え、この流動化剤攪拌槽２０内の液状の流動化剤Ｒを圧縮エアＥの加圧により２軸パドルミキサー１２に定量的に圧送（供給）するようにしたことにより、液状の流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に簡単かつ確実に供給することができる。
【００３４】
さらに、流動化砂作製プラント１０のアジテータ槽１５を流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５を介して砂杭造成システム１の小型の施工機本体５０の中空管５３に接続したことにより、砂杭材料としての流動化砂７′を流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５によるパイプ輸送により遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４に低コストで簡かつ確実に供給することができる。この際、圧入する圧送ポンプ５の受けホッパー５ａの容量に適量送るためにアジテータ槽１５からの排出を自動で制御することにより、地盤改良に必要な最適量の流動化砂７′を圧送ポンプ５に簡単かつ確実に供給することができる。
【００３５】
また、作製された流動化砂７′を圧送する圧送ポンプ５から施工機本体５０までの流動化砂圧入の制御が一つの砂杭造成システム１で行えることにより、流動化砂７′を作製して地盤８の砂杭造成区域４に砂杭９を造成するまでのシステム全体の小型・簡素化及び低コスト化を図ることができる。
【００３６】
さらに、流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５で圧送した後で、流動化した流動化砂７′を塑性化させて元の粒度の性状の砂７に戻すことができるため、流動化砂作製プラント１０から遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４の液状化対象の地盤８中に所定長で拡径の砂杭９を簡単かつ確実に低コストで圧入造成することができる。
【００３７】
次に、砂杭造成システム１による砂杭造成工法のステップ施工を図６及び図７を用いて説明する。
【００３８】
このステップ施工では、砂杭材料として流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′を用いる。
【００３９】
まず、図６のＡに示すように、中空管５３を地盤８中の所定深度（例えば−２．０ｍｍ）まで貫入する。次に、図６及び図７のＡに示すように、この深度で中空管５３を停止させ、この停止させた状態で中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４０】
次に、図６及び図７のＢに示すように、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管を所定のステップ幅Ｓ（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程でも、流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４１】
そして、中空管５３を停止させて該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を設定量吐出する工程Ａと、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程Ｂとを、以降交互に順次（Ｃ、Ｄ、Ｅ…）繰り返して、所定長で拡径（例えば、直径７０ｃｍ）の砂杭９を造成する。
【００４２】
この際、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により保水した水を吐き出して、流動化砂７′を成す各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒは縮んだ状態となって遅効性塑性化剤Ｔに接触するため、分子の結合が分解されて、図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るため、砂７による拡径の砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００４３】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流動化砂７′を圧送ポンプ５により圧送する流動化砂供給配管２の流量・圧力計３等により検知されているため、この検知出力により、流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に所定のステップ幅引き上げられる。この施工のステップ毎の流動化砂７′の吐出量の積算量は、小型の施工機本体５０の運転者に設けられたモニタ５５の積算画面に表示されるため、モニタ５５により砂杭造成の作業の状況を運転席にて簡単に把握し、監視することができる。
【００４４】
このように、地盤８中の所定深度まで貫入された中空管５３を停止させる工程（Ａ、Ｃ、Ｅ…）及び該中空管５３を地表側に引き抜く工程（Ｂ、Ｄ…）に地中に所定の設定量の流動化砂７′を圧入して残置するようにしたことにより、各ステップ毎（〔１〕、〔２〕、〔３〕）の中空管５３の下端開口からの流動化砂７′の吐出流量だけを管理すればよく、中空管５３の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、砂杭造成の低コスト化をより一段と図ることができる。
【００４５】
次に、図８を用いて、前記ステップ施工にウェーブ施工を加えた砂杭造成工法を説明する。
【００４６】
まず、図８のＡに示すように、中空管５３を地盤８中の所定深度（例えば−２．０ｍｍ）まで貫入する。次に、図８のＡに示すように、この所定深度の同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅Ｈ（例えば、ウェーブ長１５ｃｍ）で上下動させながら該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４７】
次に、図８のＢに示すように、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管を所定のステップ幅Ｓ（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程Ｂでも所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００４８】
そして、所定深度の同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅で上下動させながら該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出する工程Ａと、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程Ｂとを、以降交互に順次（Ｃ、Ｄ、Ｅ…）繰り返して、所定長で拡径（例えば、直径７０ｃｍ）の砂杭９を造成する。
【００４９】
この際、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により保水していた水を吐き出して、流動化砂７′を成す各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒは縮んだ状態となって遅効性塑性化剤Ｔに接触するため、分子の結合が分解されて、図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るため、砂７による拡径の砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００５０】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流動化砂７′を圧送する流動化砂供給配管２の流量・圧力計３等により検知されているため、この検知出力により、流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に所定のウェーブ幅或いはステップ幅引き上げられる。この施工のウェーブ毎及びステップ毎の流動化砂７′の吐出量の積算量は、小型の施工機本体５０の運転者に設けられたモニタ５５の積算画面に表示されるため、モニタ５５により砂杭造成の作業の状況を運転席にて簡単に把握し、監視することができる。
【００５１】
このように、地盤８中の所定深度まで貫入された中空管５３を同位置で所定のウェーブ幅Ｈで上下動させる工程（Ａ、Ｃ、Ｅ…）及び該中空管５３を地表側に引き抜く工程（Ｂ、Ｄ…）に地中に所定の設定量の流動化砂７′を圧入して残置するようにしたことにより、ウェーブ毎及びステップ毎（〔１〕、〔２〕、〔３〕）の中空管５３の下端開口からの流動化砂７′の吐出流量だけを管理すればよく、中空管５３の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、砂杭造成の低コスト化をより一段と図ることができる。特に、同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅Ｈで上下動させるウェーブ施工と所定のステップ幅で引き上げるステップ施工とを交互に繰り返すことにより、流動化砂７′の脱水効果をより高めることができ、良く締め固まった砂７による砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態の砂杭造成システムを示す概略構成図である。
【図２】上記砂杭造成システムに用いられる流動化砂作製プラントの正面図である。
【図３】上記流動化砂作製プラントの側面図である。
【図４】上記流動化砂作製プラントの演算部の説明図である。
【図５】（ａ）は上記流動化砂作製プラントで作製された流動化砂の模式図、（ｂ）は同流動化砂が塑性化する途中の状態を示す模式図、（ｃ）は同流動化砂が塑性化した状態を示す模式図である。
【図６】上記流動化砂を用いた砂杭造成工法のステップ施工を示す説明図である。
【図７】上記ステップ施工の要部の拡大説明図である。
【図８】上記ステップ施工にウェーブ施工を加えた要部の拡大説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 砂杭造成システム
２ 流動化砂供給配管（供給配管）
５ 圧送ポンプ（ポンプ）
５ａ 受けホッパー
７ 砂（砂杭材料）
７′ 流動化砂
８ 地盤
９ 拡径の砂杭
１０ 流動化砂作製プラント
１２ ２軸パドルミキサー（ミキサー）
１５ アジテータ槽
２０ 流動化剤攪拌槽
５０ 施工機本体
５３ 中空管
Ｗ 水
Ｒ 流動化剤
Ｔ 遅効性塑性化剤
Ｅ 圧縮エア（エア）
Ｓ ステップ幅
Ｈ ウェーブ幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、前記砂杭材料に水、流動化剤、遅効性塑性化剤の順で混合することを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項２】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、前記砂杭材料の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水、流動化剤、遅効性塑性化剤を自動計算して混合することを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項３】
請求項２記載の流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、粘性の高い流動化剤を定量的に圧送する方法としてエアーを使うことを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項４】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、圧入するポンプの受けホッパー容量に適量送るために前記砂杭材料、水、流動化剤、遅効性塑性化剤を混合した流動化砂を貯蔵するアジテータ槽からの排出を自動で制御することを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項５】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記作製された流動化砂を圧送する圧送ポンプから施工機本体までの流動化砂圧入の制御が一つのシステムで行えることを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項１】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、前記砂杭材料に水、流動化剤、遅効性塑性化剤の順で混合することを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項２】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、前記砂杭材料の重量を計測し、得られた砂杭材料重量に基づき水、流動化剤、遅効性塑性化剤を自動計算して混合することを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項３】
請求項２記載の流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、粘性の高い流動化剤を定量的に圧送する方法としてエアーを使うことを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項４】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記流動化砂は、圧入するポンプの受けホッパー容量に適量送るために前記砂杭材料、水、流動化剤、遅効性塑性化剤を混合した流動化砂を貯蔵するアジテータ槽からの排出を自動で制御することを特徴とする流動化砂作製プラント。
【請求項５】
地盤改良に用いる砂杭材料に流動化剤を混合して流動化砂を作製する流動化砂作製プラントであって、
前記作製された流動化砂を圧送する圧送ポンプから施工機本体までの流動化砂圧入の制御が一つのシステムで行えることを特徴とする流動化砂作製プラント。
【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２０１０−１０１０２１（Ｐ２０１０−１０１０２１Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７１２３２（Ｐ２００８−２７１２３２）
【出願日】平成２０年１０月２１日（２００８．１０．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．パトライト
【出願人】（０００２３６６１０）株式会社不動テトラ (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２１日（２００８．１０．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．パトライト
【出願人】（０００２３６６１０）株式会社不動テトラ (136)
【Ｆターム（参考）】
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