清水建設、軟弱地盤を複合型の深層混合処理機で改良する新工法を開発・実用化
軟弱地盤を複合型の深層混合処理機で改良する新工法を開発・実用化
―３軸式機械攪拌と高圧噴射攪拌の組み合わせで、工期・コストの縮減に成功―
清水建設（株）＜社長 野村哲也＞はこのほど、複合型深層混合処理機を使って、軟弱地盤を改良する３軸式複合型深層混合処理工法「ＨｙＳＪＥＴ（ハイエスジェット）工法」を開発・実用化しました。本工法は、大径３軸式の機械攪拌と高圧噴射攪拌の組み合わせによって、従来工法に比べて処理能力を５０％高めており、工期３０％・コスト２０％の縮減が可能です。 今後当社は、各種構造物の基礎地盤の改良などに、本工法を積極的に活用していく考えです。
複合攪拌工法は一般に、機械攪拌が改良体中央部を、高圧噴射攪拌が改良体外周部を構築する工法です。深層混合処理機が直接接触しない範囲を地盤改良できるため、（１）既存の山留め壁と接合する場所の地盤改良や、（２）改良体同士を密着させて改良率を高くする地盤改良などに有効とされています。複合攪拌工法では従来、単軸または２軸式の深層混合処理機が使われていました。
今回当社が開発した「ＨｙＳＪＥＴ工法」は、大径３軸式機械攪拌と高圧噴射攪拌、その両方を一台で処理可能な複合型深層混合処理を使う点が最大の特徴。大径３軸式の採用などによって、従来工法に比べて処理能力を５０％高め、その結果、従来工法で施工した場合に比べて、工期３０％・コスト２０％の縮減が可能となりました。
本工法で使用する複合型深層混合処理機は、攪拌翼の直径を１２００ｍｍに大径化した回転軸を３軸一列に搭載。この回転軸の先端部には、セメントスラリーを噴射するためのノズルが装着されており、外側２軸のノズルは３０ＭＰａの高圧ジェット噴射を、中軸のノズルは数ＭＰａの低圧噴射を行う役目を担っています。
本工法の施工はまず、回転軸を３軸同時に、軟弱地盤に所定深度まで、貫入させていきます。この貫入過程は、改良体中央部を「もみほぐす」ものです。
次に、セメントスラリーを回転軸の各ノズルから噴射しながら、改良部域の上部まで回転軸を引き上げていきます。この引き上げ過程は、改良体中心部で固化を、また改良体外周部で攪拌と固化を行うものです。このプロセスで構築される改良体は、双眼鏡に似た形状。そしてプロセスを繰り返すことで、改良地盤を造成していきます。
今回の開発にあたっては、処理能力をより高めるため、複合型深層混合処理機の回転軸に、攪拌翼を多段階に配置。これによって貫入工程時、改良地盤を効果的にもみほぐすことが可能となり、その結果、次工程の回転軸の引き上げ作業を２５％短縮できるようになりました。
なお本工法は、特許出願中です。
≪ＨｙＳＪＥＴ工法の特徴・メリット≫
１．工期・コストを縮減
例えば２０ｍ深さの地盤を地表面まで改良する場合、一日当たりの施工量は、約４００ｍ３。従来の複合攪拌工法に比べて、施工能力を５０％高めています。その結果、工期３０％・コスト２０％の縮減が可能です。
２．地盤改良率が高い密着施工に、より有効
高レベルの地下水対策が必要な地盤改良工事などでは、改良体相互を密着させて地盤改良率を高める必要が生じます。このような地盤改良工事では、改良率が高くなるほど、本工法がその独特な改良体形状によって高い効果を発揮します。改良率１００％の工事の場合、工期・コストの縮減率をさらに５％高めることができます。※
３．周辺地盤変位を効果的に抑制
高圧噴射攪拌工法では、高圧ジェット噴射によって地盤中の内部圧力が高まります。この圧力による周辺地盤の変位を抑えるために、通常は圧力を逃がしてやる必要があります。本工法では、３軸のうち中軸にスパイラルを装着。このスパイラルが回転することで、地中の余分な土砂を地表へスムーズに引き上げます。その結果、周辺地盤の変位を効果的に抑制することが可能となりました。
以 上
※地盤改良率が高い密着施工に、より有効な理由
本工法で構築する改良体の独自の形状が寄与します。従来工法の改良体の形状は、円形または楕円形。これに対し、本工法の改良体の形状は、双眼鏡形です。この形状が、改良体を密着施工する際、重なり部分のロスを少なして、施工効率を高めるわけです。
≪参 考≫
１．「ＨｙＳＪＥＴ工法」の由来
機械攪拌と高圧噴射攪拌技術を組み合わせた複合技術の意味合いから英語のハイブリット（Ｈｙｂｒｉｔ）の頭２文字を取り、Ｓは「スピーディー（Ｓｐｅｅｄｙ）、スーパー（Ｓｕｐｅｒ）、スペシャル（Ｓｐｅｃｉａｌ）」等の意味合い、これに噴射の「ジェット（Ｊｅｔ）」を組み合わせました。
２．シミズの深層混合攪拌処理技術
当社の最近の軟弱地盤の改良技術として、平成１６年には一般地盤改良向けに、機械攪拌式深層混合処理工法「レムニ２／３工法」を、平成１７年には既存構造物の基礎地盤改良に適した高圧噴射攪拌工法「ＳＣジェット工法」を開発。今回、既存の山留め壁との接合部分などに適したＨｙＳＪＥＴ工法を開発することによって、深層混合攪拌処理技術のラインナップが整い、都市再構築における事業者らのニーズに応えられる体制となりました。