JPH0657938B2 - 人工岩の造成工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、現地発生の掘削土である軟岩・土砂を含むス
ラリーに固化剤であるセメントを混合して得られるコン
クリートスラリー或いはモルタルによって、人工的に基
礎岩盤、素掘り用掘削地盤の造成、空洞、空隙の充填、
あるいは地盤、岩盤の改良を行う人工岩の造成工法に関
する。

［従来技術］ 軟岩盤、土砂地盤上に建物を構築したり、その地盤中の
掘削したりする際、地盤の一部が風化、断層等によって
弱化あるいは劣化している場合がある。そのため、度々
これらの地盤は置換が行われている。その際置換材とし
てはコンクリートあるいは貧配合コンクリートが用いら
れてきている。

ところで、一般のコンクリートでは、周辺の健全な現地
の地盤とその物性があまりに違いすぎ、往々にして、基
礎地盤への応力伝播あるいは地盤内応力分布がスムーズ
でなく場合によっては局所的な応力集中を起こし、健全
な周辺地盤へ悪影響を及ぼすことが生じる。そこで、周
辺地盤と同等の特質を有するコンクリートによって岩盤
を造成すると、これらの悪影響は避けることができる。
そのために、置換あるいは改良する対象地盤の現地発生
の掘削土である軟岩・土砂をコンクリートの素材とする
人工岩造成工法が、通称ソイルセメント工法として知ら
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来のコンクリート素材に例えば現地発生の
掘削土を使用したソイルセメント工法では、骨材となる
掘削土中の軟岩の施工上、品質管理上種々の制約があ
り、人工岩は周辺地盤と物理・化学的性質が違いすぎ、
必ずしも現地発生の軟岩を採用した効果が得られていな
い。

［発明の目的］ したがって、本発明は周辺地盤と物理・化学的に極めて
類似し、周辺基礎地盤への応力伝播や地盤内応力分布が
スムーズに行われる人工岩の造成工法を提供することを
目的とする。

［発明の概要］ 現地発生の掘削土を素材として採用しても、周辺地盤と
類似した人工岩が得られない理由が、軟岩の粒度にある
ことを見出し、本発明では、軟岩は破砕機により構成微
細粒子例えば２mm以下の粒径まで湿式にして解こうされ
る。

本発明によると、現地発生の掘削土でも構成素材にまで
解きほぐすことから、通常のポルトランドセメントでは
遊離石灰あるいはアルミン酸石灰（Ｃ２〜３・Ａ・Ｈ６
〜12）と粘土粒子との反応（通常ポゾラン反応という）
が生じ、物性値のコントロールがむずかしい。そこで本
発明では遊離石灰をできるだけおさえ、さらにセメント
の固化反応（主として水和反応）を早急（材齢９０〜１
００日程度）に終結させるセメントすなわち固化剤を用
いる。そしてこの性質を有する固化剤は、一般にポルト
ランドセメントに人工ポゾラン（スラグ微粉末、石灰ア
ッシュ等）を加えると同時に水和の促進、強度の発現性
を増大させるため比較的多量の石膏を混入して得られる
ものである。

［課題を解決する手段］ 本発明の人工岩の造成工法によれば、現地発生の掘削土
をスラリー状に処理するスラリー製造工程と、ポルトラ
ンドセメントに人工ポゾランと石膏とを加えた固化剤の
品質管理工程と、所要水の水質試験・水質確認をする水
管理工程と、前記各工程を経て得られたスラリー、固化
剤、砂、水をそれぞれ所要量計量する計量工程と、該計
量工程で計量されたスラリー、固化剤、砂、水を混練
し、そして打設現場へ圧送又は運搬する混練搬送工程と
から成り、前記スラリー製造工程は、現地採取地におい
て破砕機により一定値以下の粒径になるように破砕する
一次破砕工程と、該一次破砕工程で処理した現地発生の
掘削土に所要量の水を加え解こう機によって構成微細粒
子にまで湿式で解きほぐし所要の密度のスラリーを得る
解こう処理工程と、該解こう処理工程で得られたスラリ
ーの密度を測定し設定密度になるよう希釈水を供水し、
次の混練工程へ安定供給するための密度調整工程とから
成り、前記固化剤の管理工程は銘柄、数量、試験成績値
等を確認し、防湿構造のサイロにストックする工程から
成り、前記計量工程は、計量伝達機構、計量指示値の設
定器、計量補正装置等を使用して、計量重量を表示盤に
表示し、計量支持値を設定し、そしてスラリー、固化
剤、砂、水の供給速度を制御し、また補正する工程から
成っている。

［発明の作用効果］ 本発明によると、上記のように現地発生の掘削土は構成
微細粒子まで解こうされ、そして固化剤であるポルトラ
ンドセメントに人工ポゾランと石膏とを加えた混合物が
添加され、そして打設されるが、スラリーに固化剤と、
掘削土中の砂を加えただけのものでスラリー状を呈して
いるので、打設現場へポンプ圧送ができる。また打設時
に従来のコンクリートのようにバイブレータによる締め
固めや脱泡作業は不要である。

現地発生の掘削土を従来の骨材のように大径のまま使用
すると、風化などによって劣化したままの大径の軟岩が
コンクリートの中に埋没していることになり、現地発生
の掘削土を採用しているにも拘らず地盤の改良にならな
いが、本発明によると構成微細粒子例えば岩石の構成単
位体近くまで解こうされ、そして固化剤で固化されるの
で、固化した人工岩中には劣化した部分が含まれるよう
なことがない。したがって、本発明の実施によって得ら
れる人工岩は、現地基盤の性質に似て周囲地盤への応力
伝播或いは地盤内応力分布がスムーズで局所的な応力集
中を避けることができる。

［実施例］ 以下、本発明の新潟県の建設現場において重要構造物の
基礎岩盤として実施する例について述べる。現地発生の
掘削土、すなわち現地発生土の軟岩等は、第三紀の泥岩
及び沖積世の砂で、固化剤には、ポルトランドセメント
にスラグ微粉末、石炭アッシュ等の人工ポゾランと、比
較的多量の石膏とを混入したセメントを用い、基本配合
が第１表のようになり、そして基本物性が第２表に示す
人工岩を得る実施例について、第１図および第２図を参
照して述べる。

［１］ スラリーの製造工程 工程Ｓ１；第１図に示すように、現場において掘削され
た第３紀泥岩Ｒをスタビライザ（破砕機）１で１００mm
以下に破砕する。この破砕は、いわゆる一次破砕で、次
の解こう機による解こうを効率的に行うための前処理に
相当する。一次破砕された泥岩Ｒはショベルローダ３に
よってダンプカー２に積み、プラント付近のストックヤ
ード４に運搬する。

工程Ｓ２；ストックヤード４において泥岩Ｒの基本的物
性、例えば比重、組成等を把握する。そして所定の供給
量（スラリー密度が１．３０ｇ／cm³）となるように設
定された定量フィーダ５ヘショベルローダ３で投入す
る。投入された泥岩Ｒはコンベヤ６によって解こう機７
に運ばれる。

工程Ｓ３；解こう機７によってコンベヤ６によって連続
供給される泥岩を解こうする。解こう機７は第３図に示
すように全体は円筒状を呈し、その一方端に供給口８
が、そして他端に排出口９が設けられている。そして円
筒状を呈するシェル１０は、対をなす複数個の円周軸受
１１、１１によって回転自在に支承され、駆動モータ１
２によって例えば１０〜２０ｒｐｍの速度で駆動され、
シェル１０の内部に設けられているロータ１３は、駆動
モータ１４によって例えば１５０〜２００ｒｐｍの速度
でシェルと逆方向に回転駆動される。シェル１０の内周
面には山形の歯１５が、またロータ１３の外周面には櫛
状の歯１６が設けられていて、泥岩はこれらの回転歯間
で噛み込まれて解こうされ、スラリーとなる。なお解こ
うは湿式で実施され、そしてスラリーとなるが、そのた
めの水は清水槽２０から管２１によって供給される。管
中には清水ポンプ２２及び流量計２３が介装されてい
る。

工程Ｓ４；スクリーニング、解こう機７から排出された
スラリーを、１０mm及び２mm径の２段振動スクリーン４
０で分級し、２mm以下のプロダクトを中継タンク４１に
一旦溜め、そしてモルタルの材料として次工程へポンプ
輸送する。粒子径が２mm以上のオーバープロダクト４４
は、コンベヤ４２、４３・・・によって定量フィーダ５
へ戻す。なお解こう中のスラリーの密度は１．３０ｇ／
cm³になるように、泥岩及び水の供給量を設定するが施
工中も、密度、粒度、粘性等は定期的に確認する。

工程Ｓ５；密度調整。中継タンク４１からスラリーをポ
ンプ４６によって調整槽５１、５１へ管路５２、５３を
介して交互に送る。送る量は流量計５４で計量する。そ
してこの調整槽５１のスラリーの密度は、差圧式密度計
５５、５５で連続自動測定を行い、設定密度１．２６８
ｇ／cm³になるように希釈水を自動供給する。希釈水は
自動供給装置例えばフロート弁Ｖを有する清水槽２０か
らポンプ５６、５６によって圧送される。なお、符号５
７は自動弁例えば電磁弁を示す。なお符号５８、５８は
撹拌装置を示し、この装置はモータ５９、５９によって
槽内で回転するようになっている。

なお、この密度調整の工程においては、計器による自動
測定の外に定期的に密度、粒度、粘性等を手動的にも測
定し、スラリーの品質確認をする。

工程Ｓ６；スラリーのストック。設定密度に調整された
スラリーを、ミキサへ安定供給するために、貯留槽６０
へ一旦送る。そのために、調整槽５１、５１、の底部と
貯留槽６０との間には配管６１、６１が施され、そして
配管６１、６１に設けられているポンプ６２、６２によ
って、調整槽のスラリーが貯留槽６０へ圧送される。な
お配管６１、６１中に設けられているバルブ６３、６３
は戻し管６４、６４に設けられているバルブ６５、６５
と協働し、スラリーを貯留槽６０へ配送し、また調整槽
へ戻す作用をする。貯留槽６０には、調整槽５１と同様
に、モータ６６で回転駆動される撹拌翼６７が設けら
れ、また貯留槽６０中のスラリーの粒度及び水分は、超
音波粒度計６８及び放射線水分計６９で常時測定される
ようになっている。

［２］ 固化剤の管理工程 この工程では、固化剤の輸送・搬入・品質の確認及びス
トックを実施する。

工程Ｔ１；輸送・搬入・固化剤を専用のローリ車で現場
へ搬入する。

工程Ｔ２；品質の確認。固化剤はポルトランドセメント
に、人工ポゾランと石膏とを加えたものであるが、これ
を確認すると共に、銘柄、数量、及び試験成績値の確認
を行う。

工程Ｔ３；ストック。確認ずみの固化剤をプラント近く
の防湿構造のサイロ９０（第１図）に貯蔵する。そして
必要に応じてコンベヤ９１によって計量器８１へ移送さ
れる。

［３］ 沖積世砂の処理工程 工程Ｕ１；選定された沖積世砂Ｓをプラント付近のヤー
ドＹに仮ストックし（第１図）、一連の材料試験を行い
物性の確認をする。

工程Ｕ２；材料の供給。ストックヤードＹの沖積世砂Ｓ
をショベルローダ３を使用して定量フィーダ７０へ供給
する。そしてコンベヤ７１、７２・・・によって計量器
へ移送する。

工程Ｕ３；表面水の計測。コンベヤ７１、７２・・・に
よって移送中に、コンベヤに付設された赤外線水分計７
４によって沖積世砂の表面水量を自動測定する。この測
定値はミキサによる混合時に給水量から減算される。

［４］ 水の管理 水は第１図において、符号２０で示す清水槽に常に一定
量ストックし、必要箇所すなわち解こう機７、調整槽５
１、貯留槽６０およびミキサへ安定供給できるよう管理
する。なお貯水量はフロート弁Ｖによって制御される。
また一連の水質検査、水質の確認も水の管理工程に含ま
れる。

［５］計量工程 この工程は、前述したようなスラリーの密度計測、流量
計測、超音波による粒度計測、赤外線による沖積世砂の
水分計測等も含まれるが、この工程では、主としてスラ
リー、固化剤、水、沖積世砂の重量計測を行う。

この計量はバッチ毎の重量計量で、ミキサ８０（第１
図）上部の固化剤計量器８１、スラリー計量器８２、水
計量器８３、沖積世砂計量器８４から成り、計量値伝達
機構、計量指示値設定機能、計量補正装置を備えてい
る。そしてこれら機構或いは装置によって計量重量を発
信部内のポテンションメータにより電気信号に変換して
表示盤に計量値として表示し、またパンチカードに１ｍ
³基準の配合値をさん孔し、カードリーダにより計量指
示値を設定する。

計量補正装置には、広義には計量制御機構、表面水補正
装置、容量変更装置が含まれる。そして計量制御機構に
よって、設定量の例えば９０％までは急速に計量器に投
入し、それ以降は投入落下量を少なくし、また落下補正
装置の調整により落下中の残量を見込んで計量完了とす
る。これによって材料の計量速度が向上する。また表面
水補正装置によって、沖積世砂の表面水量を水の供給設
定値に連動させて、供給水量を補正して自動計測する。
容量変更装置は、例えば６段階に容量を変更できる装置
であって、この装置によって、１ｍ³基準でさん孔され
たパンチカードにより最大２．２５ｍ³、最小１．０ｍ³
までを０．２５ｍ³単位で変更する。なお印字記録装置
により、計量器８１〜８４により計量された値を印字し
ておく。このようにして、計量或いは計測されたデータ
は、中央制御室１０１（第１図）の制御回路にインプッ
トされ、設定値と比較して各種装置例えば材料計量に対
しては供給バルブ８５、８６、８７へ出力され、これら
のバルブが制御される。したがって中央制御室１０１
は、計量制御パネル１０５、輸送制御パネル１０４、解
こう機制御パネル１０３、印字装置１０２等を備えてい
る。

［６］混練搬送工程 計量工程によって計量された材料すなわち、スラリー
と、固化剤と、水と、沖積世砂とを強制撹拌式パン型ミ
キサ８０（２．２５ｍ³容量）で練り混ぜ、そして打設
現場１００へ圧送ポンプ８８によって圧送または搬送す
る。練り混ぜ時間は６０秒とし、サイクルタイムは第５
図の通りである。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によると現地発生の掘削土で
ある砂、軟岩等は、構成微細粒子まで解こうされてモル
タルの材料とされ、そしてポルトランドセメントに人工
ポゾランと石膏とを加えた固化剤が混合されて人工岩が
造成されるので、硬化した人工岩は周辺の地盤に物理・
化学的に性質が極似する。

したがって、本発明の実施によって得られる人工岩は、
周辺地盤への応力伝播や地盤内応力分布がスムーズに行
われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に際して好ましいプラントの一例
を示す模式図、第２図は本発明の各工程の要部のみを示
すフロー図、第３図は本発明の実施に供される解こう機
の一例を示す斜視図、第４図は第３図の模式的断面図、
第５図は本発明を実施したサイクルタイムを示す図であ
る。 ５……定量フィーダ、６……コンベヤ、７……解こう
機、４２、４３……戻しコンベヤ、４０……振動スクリ
ーン、５１、５１……調整槽、５５……差圧式密度計、
６０……貯留槽、７０……定量フィーダ、７２、７３…
…コンベヤ、８０……ミキサ、８１、８２、８３、８４
……計量器、９０……サイロ、８８……圧送ポンプ、Ｒ
……現地発生の掘削土、Ｓ……沖積世砂（現地発生の掘
削土中の砂）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 穆 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 栗原 宏武 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−91909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−67908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−33613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−41921（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現地発生の掘削土をスラリー状に処理する
   スラリー製造工程と、ポルトランドセメントに人工ポゾ
   ランと石膏とを加えた固化剤の品質管理工程と、所要水
   の水質試験・水質確認をする水管理工程と、前記各工程
   を経て得られたスラリー、固化剤、砂、水をそれぞれ所
   要量計量する計量工程と、該計量工程で計量されたスラ
   リー、固化剤、砂、水を混練し、そして打設現場へ圧送
   又は運搬する混練搬送工程とから成り、前記スラリー製
   造工程は、現地採取地において破砕機により一定値以下
   の粒径になるように破砕する一次破砕工程と、該一次破
   砕工程で処理した現地発生の掘削土に所要量の水を加え
   解こう機によって構成微細粒子にまで湿式で解きほぐし
   所要の密度のスラリーを得る解こう処理工程と、該解こ
   う処理工程で得られたスラリーの密度を測定し設定密度
   になるよう希釈水を供水し、次の混練工程へ安定供給す
   るための密度調整工程とから成り、前記固化剤の管理工
   程は銘柄、数量、試験成績値等を確認し、防湿構造のサ
   イロにストックする工程から成り、前記計量工程は、計
   量伝達機構、計量指示値の設定器、計量補正装置等を使
   用して、計量重量を表示盤に表示し、計量支持値を設定
   し、そしてスラリー、固化剤、砂、水の供給速度を制御
   し、また補正する工程から成ることを特徴とする人工岩
   の造成工法。