於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法
2023-06-11 15:49:31 1
專利名稱：於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法
技術領域：
本發明是有關利用由上段側攪拌翼及下段側攪拌翼所構成，且設於攪拌軸的前端下面的第一吐出口及設於下部外側攪拌翼的第二吐出口的二個位置吐出固化材，同時使前述上段側攪拌翼及下段側攪拌翼呈相對反轉的機械式攪拌翼，可高效率、高強度施工大截面的地盤改良體的於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法。
習用上，長久以來是大多採用深層混合處理工法作為護岸、防波堤、河山堤防、道路及土地造成等的地盤改良工法。此工法是採用具有攪拌軸的混合處理掘削機，藉由在原位置上攪拌混合水泥淤漿等的固化材，利用兩者的化學硬化作用於地盤中造成地盤改良體。
然而，向來一般常用的混合處理掘削機，亦即在攪拌軸的周圍固設有攪拌翼的構造者欲得大口徑的地盤改良體是有困難的。所造成的地盤改良體的單軸壓縮強度大致為5-15kgf/cm2(28天強度)，有僅可得低強度的改良體等的問題存在。
有鑑於此種問題點，本申請人等的一人於先前提出的日本特開平8-184032號，提出可一舉解決前述問題點的特殊構造的攪拌翼。此攪拌翼是如
圖1所示，對由上部外側攪拌翼4及上部內側攪拌翼5而成的上段側攪拌翼3，與由下部外側攪拌翼7及下部內側攪拌翼8而成的下段側攪拌翼6所構成的上下二段構成的攪拌翼，使上部外側攪拌翼4及下部內側攪拌翼8旋轉成正方向，另一方面使上部內側攪拌翼5及下部外側攪拌翼7旋轉成逆方向。混凝土淤漿是形成使由設置於攪拌軸12的前端下面的第一吐出口10及設置於下部外側攪拌翼7的外側部位的第二吐出口11的二個位置能吐出。
若依前述的攪拌翼時，以現狀可予實用化的攪拌翼構造者，使成可得改良徑1500ψmm的大口徑地盤改良體，同時由於各攪拌翼的水平翼相互錯開，可得強力的剪斷強度，為使混凝土淤漿與土堆能確實混合，可得28日強度為40-70kgf/cm2的高強度的地盤改良體。
包含前述特殊構造的攪拌翼的施工在內，於至目前為止的深層混合處理工法，以本工事前把握施工對象地盤的土質性狀為目的，進行鑽孔、標準貫入試驗，同時對由取樣而得的試料進行配合試驗，決定出適當的固化材的配合及注入量。
然而，如此決定的固化材的配合及注入量是固定值，可使黏土層及砂層積層至地盤深度方向上，或即使為地層正予劇變的地盤構成，在至少一個的地盤改良體，由開始注入至結束為止的間，指定配合的固化材是經常以固定的注入量予以注入。
即使於前述的特殊構造的攪拌的情形，由前述第一吐出口及第二吐出口的吐出比率不限於地盤種類，常指為固定(5∶5)，且由一定的注入量進行固化材的注入。因此由攪拌翼的構造特性雖可較習用的地盤改良機在地盤強度的分散性有相當的改良，但仍然對每一地盤種類別會有某種程度的壓縮強度的分散性。
於是本發明的主要目的，是於性狀的不同的地質能於深度方向予以積層的複合地盤，對各層的每一地盤種類別藉由管理固化材的注入，努力於較所造成的地盤改良體高的品質的提高，同時造成均勻的強度的地盤改良體。
為解決前述課題，本發明的第一形態為對由上部外側攪拌翼及上部內側攪拌翼而成的上段側攪拌翼，與由下部外側攪拌翼及下部內側攪拌翼而成的下段側攪拌翼構成，且經予設置於攪拌軸的前端下面的第一吐出口及經予設置於下部外側攪拌翼的外側部位的第二吐出口的二個位置吐出固化材，同時使前述上部外側攪拌翼與下部內側攪拌翼朝正方向旋轉，另一方面使前述上部內側攪拌翼及下部外側攪拌翼朝逆方向旋轉的機械式攪拌翼，採用具有一或多數軸的掘削機進行深層混合處理施工時的固化材注入管理方法，事先，依事前調查採取地盤改良對象領域的原地盤數據，基於所得原地盤數據，決定出每單位m3固化材注入量，先對每一地盤種類別將由前述第一吐出口及第二吐出口吐出的固化材量的比率設定著，
在實際施工之際，計測包含至少攪拌翼的貫入及/或提拉速度的改良時數據，同時與此貫入及/或提拉速度數據連動，藉由控制由固化材用灌漿泵的旋轉數，即使對前述貫入及/或提拉速度生成變動下亦可自動控制固化材的吐出量使每單位m3固化材注入量成固定，同時依來自每一地盤種類別經予事先設定的第一吐出口及第二吐出口的固化材吐出比率連動，並進行此固化材吐出量的控制。
其次發明的第二形態為對由上部外側攪拌翼及上部內側攪拌翼而成的上段側攪拌翼，與由下部外側攪拌翼及下部內側攪拌翼而成的下段側攪拌翼構成，且經予設置於攪拌軸的前端下面的第一吐出口及經予設置於下部外側攪拌翼的外側部位的第二吐出口的二個位置吐出固化材，同時使前述上部外側攪拌翼與下部內側攪拌翼朝正方向旋轉，另一方面使前述上部內側攪拌翼及下部外側攪拌翼朝逆方向旋轉的機械式攪拌翼，採用具有一或多數軸的掘削機進行深層混合處理施工時的固化材注入管理方法，事先，依事前調查採取地盤改良對象領域的原地盤數據，基於所得原地盤數據，對每一種地盤種類別決定出每單位m3固化材注入量，同時先對每一地盤種類別將由前述第一吐出口及第二吐出口吐出的固化材量的比率設定著，在實際施工之際，計測包含至少攪拌翼的貫入及/或提拉速度的改良時數據，同時與此貫入及/或提拉速度數據連動，藉由控制由固化材用灌漿泵的旋轉數，即使對前述貫入及/或提拉速度生成變動下亦可自動控制固化材的吐出量使每單位m3固化材注入量成固定，同時依來自每一地盤種類別經予事先設定的第一吐出口及第二吐出口的固化材吐出比率，並進行此固化材吐出量的控制。
前述發明的第一形態及發明的第二形態，在發明的第一形態的情形，對沿地盤改良體的全長使每單位m3固化材注入量成為固定，在發明的第二形態則僅對每一地盤種類別分別設定的點上是不同的，於前述攪拌翼的貫入及/或提拉速度上即使生成變動，自動控制固化材的吐出量的點使每單位m3固化材注入量成為指定值，及依每一地盤種類別來自事先設定的前述第一吐出口及第二吐出口的固化材吐出比率並予連動，同時進行此控制的點是相同的。
於此等情形，安定的供給固化材，同時為使其配合經常成為一定，依連續捏練混合機連續的進行固化材的製造，利用測力傳感器(load cell)監控此連續捏練混合機的重量，同時對被投入於此連續捏練混合機的混凝土量及水進行計量，利用連續混合機製造的固化材密度是利用設置於配管中的線上密度計取樣計測，利用設定配合及計測實際配合的比較，以對前述混凝土量及水的投入量的任一者進行修正為佳。
以下，參閱圖面並詳細說明本發明的實施形態，其中圖1為本發明所使用的地盤掘削機的攪拌翼部放大側面圖；圖2為圖1的底視圖；圖3為深層混合處理系統的概略圖；圖4為吐出比率的設定例圖；圖5為利用本方法的地盤改良要領圖。
本形態例所示的攪拌翼1的詳細構造說明是委由日本特開平8-184032號公報說明，惟若予概略說明時，本攪拌翼1是以二軸型的攪拌翼所構成的，各自安裝於攪拌杆R，R的前端上的雙重管構造的攪拌頭2，是由設於頭軸12的上部側的上部外側攪拌翼4及上部內側攪拌翼5而成的上段側攪拌翼3，與由設於頭軸12的下部側的下部外側攪拌翼7及下部內側攪拌翼8而成的下段側攪拌翼6的上下二段所構成的攪拌翼，藉由整體的連設上部外側攪拌翼4及下部內側攪拌翼8使與內軸同時向正方向旋轉，另一方面藉由整體的連設上部內側攪拌翼5及下部外側攪拌翼7同時向逆方向旋轉。且於頭軸12的前端具有小口徑的鑽頭9(auger)。
相互的攪拌頭2，攪拌頭2是介由旋轉裝置利用連接材13予以連接著，如圖2所示，上部外側攪拌翼4是以平面視方式予以配置成在改良域具有相互重疊般，利用攪拌翼1的一次施工，例如成為將1500ψ的口徑的地盤改良體可二連同時造成。
另一方面，混凝土淤漿的吐出，是成為由設置於頭軸12的前端下面的第一吐出口10及設置於下部外側攪拌翼7的外側部位的第二吐出口11間的二個位置吐出般。
於前述的攪拌翼1，在至地盤的貫入過程及/或提拉過程，由前述第一吐出口10及第二吐出口11的二個位置使水泥淤漿吐出，同時與原位置土間進行攪拌混合，在地盤中造成改良體。具體而言，在貫入過程，由第一吐出口10吐出的水泥淤漿是最初由鑽頭與土砂進行初次攪拌混合，且由第二吐出口11所吐出的水泥淤漿首先最初在下段側攪拌翼6的主要外周側與土砂進行初次的攪拌混合。其後，在上段側攪拌翼3經予貫入的過程上段側攪拌翼3以二次的攪拌混合著包含前述攪拌域的大口徑區域，在前述上段側攪拌翼3及下段側攪拌翼6，由於各水平翼部分相互交錯，可進行強力的剪切攪拌，成為水泥淤漿與土砂可確實的攪拌混合。
利用前述攪拌翼1的深層混合處理系統，是如圖3所示般，將利用二系統的固化材製造線所製造的水泥淤漿，暫時儲存於攪拌機30內，由此利用泵單位P送往掘削機M。
以下，若予具體的詳細說明時，經予貯存於水泥散裝室20A，20B的水泥，是藉由螺杆饋入機21A，21B予以輸送至水泥定量供給裝置22A，22B。此水泥定量供給裝置22A，22B是連設至儲槽的下埠並設置有旋轉型饋入器22a，22b的裝置，對連續捏練混合機23A，23B，形成以指定量且連續供給水泥。又，所混合的水是利用清水儲槽25A，25B而成為可予泵供給之。前述水泥的投入量是藉由旋轉型饋入器22a，22b的旋轉數可調整，水是利用設於供給線中的流量計26A，26B所計測的，利用抽吸泵27A，27B的旋轉數控制可進行調整。
前述連續捏練混合機23A，23B是利用發生於混合機儲槽內的較強的渦粒使水泥分散，採用同時通過高速旋轉的圓盤及外殼間之時所受的剪切可有效率且連續的製造品質的已安定的水泥淤漿。此連續捏練混合機23A，23B是藉由測力傳感器24，24...予以支持，儲槽內容量經常予以監視，同時成為水泥投入量及水供給量可予控制成設定配合。亦即，於來自圓盤的迴路中配置有線上密度計28A，28B，至於水泥淤漿可適時進行取樣計測，藉由此經予計測的實際配合與設定配合間的比較而成為使前述水泥量及水的投入量的任一者可予補正。
由前述連續捏練混合機23A，23B送出的水泥淤漿，由於可安定供給水淤漿至掘削機M，可予暫時的儲存於用作緩衝器的攪拌機30內。且，對攪拌機30的送出量是不停的利用流量計29A，29B予以計測。
水泥淤漿的由前述攪拌機30至掘削機M的供給，是利用由攪拌機30至掘削機M的4根送出線31A-31D，與設置於此等各送出線31A-31D的灌漿泵32A-32D予以進行。此等合計4根的送出線31A-31D之內，二根是第一吐出口用送出線，其餘的二根為第二吐出口送出線。
於前述泵單位P，各灌漿泵32A-32D的電動機旋轉數是可利用反相器控制使成為可變的，成為可任意設定水泥淤漿的供給量，各送出線31A-31D的送出量是成為可利用設置於各線中的流量計33A-33D予以計測般。
以上詳細說明的水泥淤漿工廠的各計測及控制機器，是完全於另外設置的管理室S予以集中管理。
另一方面，在掘削機M方面，貫入深度、貫入速度、攪拌翼旋轉數、轉矩電流值等的攪拌時數據系予計測，此等的攪拌時數據是予送至管理室S，與前述送出線31A-31D的流量值等同時成為以監視器顯示。
於地盤改良施工時，事先藉由事前調查採取地盤改良對象領域的原地盤數據，以所得的原地盤數據為準決定出每單位m3，的固化材注入量(注入率)，同時對每一地盤種類別設定出由前述第一吐出口10及第二吐出口11吐出的固化材量的比率，對管理室S的控制器輸入此設定數據，同時輸入改良深度H、水及水泥比，設定貫入速度、設定提拉速度等的地盤改良各條件。
假設如圖4所示般，於上層存在有淤泥層(T1層)、中層有砂層(T2層)、下層有黏土層(T3層)的複數構成的地盤的情形，設定每單位m3的固化材注入量V，同時對每一各地層，例如對每一各層設定出第一吐出口10及第二吐出口11的注入比率，使T1區間；第一吐出口∶第二吐出口＝4∶6，T2區間；第一吐出口∶第二吐出口＝5∶5，T3區間；第一吐出口∶第二吐出口＝3∶7。如此藉由依地盤種類別的不同使變化注入比率，成為可造成強度均勻的地盤改良體。亦即，依地質成為黏土質所注入的固化材的分散會變差之故，通常以淤泥、黏土的順序，藉由增加來自外側的第二吐出口11的吐出比率，使水泥淤漿在改良領域內成為可較均勻的攪拌混合，在地盤種類別間的強度的分散性會變小。
以上的地盤改良條件的輸入若予結束時，則對地盤改良體形成位置，進行攪拌翼1的對正芯軸的工作，邊使二根攪拌頭2，2呈相對反轉，邊使攪拌拌翼1貫入地盤中。
攪拌翼1的貫入，是依管理室S的控制器所輸入的貫入速度在定速的條件下進行，惟由於地層急劇變化等的原因，不可避免的在貫入或提拉速度方面會生成變化的情形，故在本實施例是經常與攪拌翼1的貫入及/或提拉速度連動，藉由利用反相器控制灌漿泵32A-32D的電動機旋轉數可予自動控制使每單位m3的注入量成為固定(以下將此控制稱作比例定量控制)。
此比例定量控制作攪拌翼1在經予貫入的過程，邊依一各地層T1-T3所設定的第一吐出口及第二吐出口的注入比率邊予連動而進行。且，固化材的吐出樣式，是存在有在貫入過程或提拉過程、或在貫入過程及提拉過程的兩過程進行的三種樣式，惟，不問是否在貫入過程或提拉過程，在吐出固化材之間，固化材的吐出是以與攪拌翼的貫入速度連動的比例定量控制進行，同時在每一各地層設定的第一吐出口∶第二吐出口的注入比率下同樣的予以連動控制。
亦即，如圖5所示般，在地層T1區間於吐出比率4∶6的條件的下進行與貫入速度連動的比例定量控制，若已突入地層T2區間時，吐出比率是予自動的再設定成5∶5，在此吐出比率的條件的下進行與貫入速度連動的比例定量控制。其後，如圖5(C)所示，若達指定深度時進行前端再攪拌後，於圖5(D)的提拉過程(未進行吐出)，在事先經予設定的提拉速度的條件的下進一步而成的水泥淤漿及土砂的攪拌混合。
然而，在實施例是使沿地盤改良體的全長使每單位m3的固化材注入量成為固定，惟亦可依每一地層種類別變化注入量。亦即，地質性狀儘管依每一深度而異，但配合最低強度的土層決定出固化材的注入量，沿地盤改良體的全長利用前述固化材注入量進行改良的情形，由於可成為使注入量成為部分過剩的部分，例如亦可對每一地層使注入量變化使淤泥層T1的注入量為250/m3，砂層T2的注入量為200/m3，黏土層T3的注入量為300/m3。當然，即使在此種情形，在每一各地層經予設定的注入比率的條件的下進行固化材的比例定量控制。
如上述般，若依本發明，性狀不同的地質於深度方向經予積層的複合地盤，是與貫入速度或提拉速度連動並以比例定量控制固化材量，同時於每一各地層種類別，設定第一吐出口及第二吐出口的注入比率，在此注入比率下進行前述比例定量控制，故所造成的地盤改良體並無強度上的分散性，成為可得較均勻且高品質的地盤改良體。
又，對每一各地層種類別藉由設定固化材注入量可減少過剩的固化材供給部分，再可減少強度上的分散性，同時可實現經濟的地盤改良施工。
權利要求
1.一種於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法，其特徵在於，對由上部外側攪拌翼及上部內側攪拌翼而成的上段側攪拌翼，與由下部外側攪拌翼及下部內側攪拌翼而成的下段側攪拌翼構成，且經予設置於攪拌軸的前端下面的第一吐出口及經予設置於下部外側攪拌翼的外側部位的第吐出口的二個位置吐出固化材，同時使前述上部外側攪拌翼與下部內側攪拌翼朝正方向旋轉，另一方面使前述上部內側攪拌翼及下部外側攪拌翼朝逆方向旋轉的機械式攪拌翼，採用具有一或多數軸的掘削機進行深層混合處理施工時的固化材注入管理方法；事先，依事前調查採取地盤改良對象領域的原地盤數據，基於所得的原地盤數據，決定出每單位m3固化材注入量，先對每一地盤種類別將由前述第一吐出口及第二吐出口吐出的固化材量的比率設定著；在實際施工之際，計測包含至少攪拌翼的貫入及/或提拉速度的改良時數據，同時與此貫入及/或提拉速度數據連動，藉由控制由固化材用灌漿泵的旋轉數，即使對前述貫入及/或提拉速度生成變動下亦可自動控制固化材的吐出量使每單位m3固化材注入量成固定，同時依來自每一地盤種類別經予事先設定的第一吐出口及第二吐出口的固化材吐出比率連動，並進行此固化材吐出量的控制。
2.一種於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法，其特徵在於，對由上部外側攪拌翼及上部外側攪拌翼而成的上段側攪拌翼，與由下部外側攪拌翼及下部內側攪拌翼而成的下段側攪拌翼構成，且經予設置於攪拌軸的前端下面的第一吐出口及經予設置於下部外側攪拌翼的外側部位的第二吐出口的二個位置吐出固化材，同時使前述上部外側攪拌翼與下部內側攪拌翼朝正方向旋轉，另一方面使前述上部內側攪拌翼及下部外側攪拌翼朝逆方向旋轉的機械式攪拌翼，採用具有一或多數軸的掘削機進行深層混合處理旋工時的固化材注入管理方法；事先，依事先調查採取地盤改良對象領域的原地盤數據，基於所得的原地盤數據對每一種地盤種類別決定出每單位m3固化材注入量，同時先對每一地盤種類別將由前述第一吐出口及第二吐出口的固化材量的比率設定著；在實際施工之際，計測包含至少攪拌翼的貫的及/或提拉速度的改良時數據，同時與此貫及/或提拉速度數據連動，藉由控制由固化材用灌漿泵的旋轉數，即使對前述貫入及/或提拉速度生成變動下亦可自動控制固化材的吐出量使每單位m3固化材注入量成固定，同時依來自每一地盤種類別經予事先設定的第一吐出口及第二吐出口的固化材吐出比率並進行此固化材吐出量的控制。
3.如權利要求1或2所述的於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法，其特徵在於，是利用連續捏練混合機連續的進行固化材的製造，利用測力傳感器監控此連續捏練混合機的混凝土量及水進行計量，利用連續混合機製造的固化材密度系利用設置於管中的線上密度計取樣計測，利用設定配合及計測實際配合的比較，以對前述混凝土量及水的投入量的任一者進行修正。
全文摘要
於機械攪拌式深層混合處理施工的固化材注入管理方法,依事前調查採取地盤改良對象領域的原地盤數據,決定出固化材注入量,同時設定出第一及第二吐出口吐出的固化材量的比率,在實際施工時,計測包含攪拌翼的貫入及/或提拉速度的改良時數據,藉由控制灌漿泵的旋轉數,使每單位固化材注入量成固定,同時依來自每一地盤種類別經預事先設定的前述第一吐出口及第二吐出口的固化材吐出比率連動,並進行此固化材吐出量的控制。
文檔編號B28C5/00GK1260423SQ9911168
公開日2000年7月19日 申請日期1999年8月23日 優先權日1998年11月25日
發明者吉田圭佑, 荻須一致, 前田忠重, 內藤禎二, 末岡徹, 富樫勝人 申請人:利根地下技術株式會社, 大成建設株式會社, 前置發動機株式會社