JP3574101B2

JP3574101B2 - 粉粒体改良材を用いる地盤改良装置

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Publication number: JP3574101B2
Application number: JP2001336695A
Authority: JP
Inventors: 昌平千田; 一紘渡辺
Original assignee: CHIDA ENGINEERING INC.
Current assignee: CHIDA ENGINEERING INC.
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: JP2003138556A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
粉粒体固化材を用いる地盤改良装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤を改良するための工法として、攪拌翼が突設された改良ロッドを回転さながら地盤中に挿入し、挿入過程や引き上げ過程において、改良ロッドの所定部位から粉粒体状の固化材（以下、単に固化材ともいう）を噴射し、地盤中に柱体状の固化処理体を造成し軟弱地盤を処理するものが知られている。
【０００３】
例えば、深層混合処理工法として知られているものがこれに該当する。
【０００４】
一般に、深層混合処理工法では、地盤強度のばらつきを考慮して、攪拌翼の貫入時に固化材を噴射するのではなく、貫入によって一旦ほぐした状態で引き上げ噴射を行なう方式を採用している。そのため、図１０に示すようにメインの噴射孔１Ｕが攪拌翼群１ｗ，１ｗ…の最上段部に取り付けられた改良ロッド１を用いるのが一般的である。この場合、最上段翼１ｗと最下段翼１ｗとの間に攪拌しただけで固化材の混入しないいわゆる未改良部Ａ３ができる。この先端側未改良部Ａ３を無くすための対策が深層混合処理工法のひとつの課題となっており、これまで以下のような各種の対策がとられてきている。
【０００５】
（先行技術１）
先行技術１は、改良ロッドとは別に外部に固化材噴射専用管を取り付け、これを上下にスライドさせることによって固化材の噴射位置を切替えながら、最上段翼と最下段翼との間の部位に対しても固化材を噴射して改良体を造成するものである。
【０００６】
（先行技術２）
先行技術２は、最上段翼と最下段翼との間の範囲における攪拌翼の近傍にも噴射孔を設けるとともに攪拌翼部分を数十度揺動可能にし、この揺動範囲において攪拌翼により噴射孔が開放・閉塞されるようになし、翼にかかる抵抗力を利用して翼の回転方向に応じて噴射孔の開・閉を切替えるものである。
【０００７】
（先行技術３）
先行技術３は、改良ロッド管内に固化材供給管を配置して２重管構造となし、改良ロッドの最上段翼と最下段翼との間の範囲にも噴射孔を穿孔し、ロッド最上部にシリンダーを設け、このシリンダーにより内管である固化材供給管を上下スライドさせてこれに連通する噴射孔を切替えながら、最上段翼と最下段翼との間の部位に対しても固化材を噴射して改良体を造成するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術１は２軸以上の攪拌翼を有する海上施工機械に適用されたもので、陸地への応用は、構造的にも操作性的にも非常に困難である。また先行技術２は、あくまでも切替えを期待するものであって、切替わっているかを確認する方法がなく、固化材の付着によって翼部が動かず切替えが行なわれないおそれもある点が問題である。さらに先行技術３は、シリンダーのストロークで切替えが行なわれたか否かは確認できるが、構造が非常に複雑となる点が問題である。
【０００９】
したがって、本発明の主たる課題は、簡素な構造・機構でありながらも確実な固化材噴射の切り替えが可能な地盤改良装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
下端部に設けられた下部噴射孔、その上方に離間して設けられた上部噴射口、およびこれら下部噴射口から上部噴射口にわたる範囲に設けられた攪拌翼を有する改良ロッドと、
前記下部噴射口及び上部噴射口に対してそれぞれ接続され、前記下部噴射口に対する粉粒体固化材の供給と、前記上部噴射口に対する粉粒体固化材の供給とを切り替える切替装置と、
粉粒体固化材を伴う圧気を前記切替供給装置を介して前記改良ロッドに対して供給する圧送供給装置とを備えた、地盤改良装置であって、
前記切替装置が；
前記圧送供給装置からの固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、前記下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および前記上部噴射口に対して接続された第２の送出口をそれぞれ備えたケーシングと、
このケーシング内にあって前記供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が前記第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた切替管路と、この切替管路に移動力を与える駆動手段と、
ケーシング内に圧気を供給する圧気供給装置と、
からなるものとされた、
ことを特徴とする粉粒体固化材を用いる地盤改良装置。
【００１１】
（作用効果）
本発明では、上部噴射口に対する固化材供給と下部噴射口に対する固化材供給との切り替えを、圧送供給装置から改良ロッドへの固化材供給経路に介在された切替装置により行う。したがって、改良ロッドの構造は非常に簡素で済む。
【００１２】
また本発明の切替装置は、固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、改良ロッドの下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および改良ロッドの上部噴射口に対して接続された第２の送出口を有するケーシング内に、供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた切替管路を有し、切替管路の他方の開口を第１の送出口との接続位置または第２の送出口との接続位置に移動させることによって、固化材の送出経路を切り替えるものである。よって構造・機構が非常に簡素であるため、非常に確実な切り替えが可能となる。
【００１３】
なお、この切り替えの際、切替管路が一方の送出口に連通された状態では、他方の送出口はケーシング内に連通する。このため、この他方の送出口から粉粒体が逆流したり、対応する噴射口から地下水や軟弱土が逆流したりするおそれがあるが、本発明ではケーシング内に圧気を供給する圧気供給装置を備えているため、このような逆流を防止することが可能である。
【００１４】
他方、本請求項１記載の発明では、かかる切り替えを利用して、改良ロッドの挿入過程において、下部噴射口が、深さ方向改良範囲の最下端から下部噴射口と上部噴射口との離間距離分だけ上方の位置に到達したならば、それ以降、切替管路の他方の開口を第１の送出口にのみ接続して、圧送供給装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を下部噴射口のみから噴射させながら、改良ロッドの回転挿入を行う。したがって、前述したような先端側未改良部を無くすことができる。
【００１５】
＜請求項２記載の発明＞
前記改良ロッドは、前記下部噴射口および上部噴射口にそれぞれ連通された、ロッド長手方向に沿って上端部まで延在する搬送管路を横並びで一対備えており、
これらの搬送管路は、スイーベル装置を介して前記切替装置の第１の送出口および第２の送出口に対してそれぞれ接続されており、
前記スイーベル装置は、上部固定部と、その下面に気密に且つ回転自在に接続された下部回転部を有し、
このスイーベル装置の上部固定部は一対の管路を有し、これら一対の管路は、前記切替装置の第１の送出口および第２の送出口に対してそれぞれ接続された横並び配置の入側部分を有するとともに、一方の管路は下部回転部との接続面側に向かうにつれて徐々に下部回転部の回転中心線に近づき、かつ接続面において前記回転中心線と同軸をなす円形出口を有し、他方の管路は下部回転部との接続面側に向かうにつれて徐々に前記一方の管路を取り囲むように変形し、かつ接続面において前記一方の管路の円形出口を同軸的に取り囲む円環状出口を有し、
一方、前記スイーベル装置の下部回転部は一対の管路を有し、これら一対の管路は、前記改良ロッドの一対の搬送管路に対してそれぞれ接続された横並び配置の出側部分を有するとともに、一方の管路は上部固定部との接続面側に向かうにつれて徐々に前記回転中心線に近づき、かつ接続面において前記回転中心線と同軸をなす円形入口を有し、他方の管路は上部固定部との接続面側に向かうにつれて徐々に前記一方の管路を取り囲むように変形し、かつ接続面において前記一方の管路の円形入口を同軸的に取り囲む円環状入口を有し、
前記固定部と回転部との接続面にある円形出口および円形入口相互ならびに円環状出口および円環状入口相互が、それぞれ、接続面に関して対称をなし且つ常に連通されるように構成されている、
請求項１記載の粉粒体固化材を用いる地盤改良装置。
【００１６】
（作用効果）
本発明のように切替装置を用いて上部及び下部噴射口からの固化材噴射を切り替える場合、改良ロッド内に、上部及び下部の各噴射口に対する固化材搬送管路を個別に設けるのが望ましい。そしてこの場合、改良ロッド内に搬送管路を横並びで一対設けると構造が非常に簡素となるとともに、両管路の搬送抵抗や横断面形状を等しくでき、上下噴射口からバランス良く固化材を噴射できるため好ましい。
【００１７】
しかし、搬送管路を横並びで配置するとそれらも改良ロッドの回転に伴って回転してしまい、搬送管路と固化材圧送供給装置とを連結することができない。このため従来の改良ロッドでは、内管及び外管の一方が上部噴射口に接続され他方が下部噴射口に接続された二重管構造とし、固化材圧送供給装置に対しては二重管構造のスイーベル装置により接続しているが、改良ロッドの構造が複雑となるとともに、内管と外管とでは搬送抵抗や横断面形状も異なり、上部噴射口における固化材噴射と下部噴射口のそれとをバランスさせることが困難である。
【００１８】
これに対して、本発明では、切替装置から改良ロッドの上下噴射口までの固化材搬送経路のうち、スイベール装置の接続面部分のみ二重管構造となし、スイーベル装置の入側部分および出側部分は横並び配置としているため、改良ロッド内の搬送管路を横並び配置とすることができる。また、スイーベル装置内の一対の管路は、接続面に近づくにつれて徐々に二重管形状に変化するため、固化材が付着・堆積することなく円滑に通過できる利点もある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳説する。
＜地盤改良工法およびその装置に関して＞
図１は、本発明に係る地盤改良装置例の概略を示しており、地盤に挿入される改良ロッド１、スイーベル装置４、切替装置２および粉粒体固化材の圧送供給装置３から主に構成されている。改良ロッド１は、下端部に設けられた下部噴射孔１ｂ、その上方に所定距離離間して設けられた上部噴射口１ｕ、これら下部噴射口１ｂから上部噴射口１ｕにわたる範囲に適宜の間隔をおいて設けられた複数の攪拌翼１ｗ，１ｗ…を備えている。また、攪拌翼１ｗの下端部および軸部の先端には適切な形状の掘削ビット１ａ，１ｃがそれぞれ設けられている。
【００２０】
切替装置２は図２にも示されるように、ケーシング２Ｃを備えている。このケーシング２Ｃは本発明の圧力保持が可能なように使用状態において完全に密閉できるものが用いられる。さらにケーシング２Ｃには、一方側の側壁上部中央に、固化材圧送供給装置３の出側に対して管路Ｐ１を介して接続された供給口２ｉが設けられ、他方側の側壁の下部両脇に、改良ロッド１の下部噴射口１ｂおよび上部噴射口１ｕに対して管路Ｐ２，Ｐ３を介して一対一で接続された第１の送出口２ａおよび第２の送出口２ｂが並設されるとともに、これらの間に、供給口２ｉに対して一方の開口が接続され、他方の開口が第１の送出口２ａとの接続位置（すなわち連通位置。以下同じ。）及び第２の送出口２ｂとの接続位置のそれぞれに移動自在とされた切替管路２Ｐが設けられている。
【００２１】
特に本例では、切替管路２Ｐの移動は図２に示されるようにケース２Ｃ外に取り付けられたシリンダー２Ｓの往復駆動によって行われる。すなわち、切替管路２Ｐの一方の開口は供給口２ｉと同軸的に且つ回動自在に連結されるとともに、この回動による切替管路２Ｐの他方側開口の軌跡が第１の送出口２ａおよび第２の送出口２ｂを通るように切替管路２Ｐが屈曲されており、ケース２Ｃ外に取り付けられたシリンダー２Ｓからの往復駆動力は切替管路２Ｐの回動方向の回動力に機械的に変換されて、切替管路２Ｐに伝達される。かくして、前述の切替管路２Ｐの切替移動が可能となっている。
【００２２】
また、ケーシング２Ｃ内の圧力を所定レベル以上に保つ圧力保持手段として、圧縮空気等の圧気を導入する導入口２ｎがケーシング２Ｃの適宜の位置に形成され、この圧気導入口２ｎに対して図示しないコンプレッサー等の圧気供給装置が接続される。このコンプレッサーとしては固化材圧送供給装置と共通のものを用いることができる。
【００２３】
他方、より好ましい改良ロッド１の詳細構造およびスイーベル装置４が、図３〜８に示されている。すなわち図３に示すように、改良ロッド１は、下部噴射口１ｂおよび上部噴射口１ｕにそれぞれ連通された、ロッド長手方向に沿って上端部まで延在する搬送管路１ｐ，１ｐを横並びで一対備えており、これらの搬送管路１ｐ，１ｐが、スイーベル装置４を介して切替装置２の第１および第２の送出口２ａ，２ｂに対してそれぞれ接続されている。図示例の搬送管路１ｐ，１ｐは、横断面正方形の保護筒１Ｔ内に収納保護されているが、この保護筒１Ｔの形状は断面円形等の適宜の形状とすることができる。また、この保護筒１Ｔは省略することもできる。
【００２４】
スイーベル装置４は、公知のものと同様に、回転しない上部固定部５と、その下面に気密に且つ縦軸周りに回転自在に接続された下部回転部６を有する。ただし、内部の管路構造は公知のものとは全く異なる構成となっている。
【００２５】
すなわち、スイーベル装置４の上部固定部５は一対の管路７Ａ，７Ｂを有し、これら一対の管路７Ａ，７Ｂは、切替装置２の第１の送出口２ａおよび第２の送出口２ｂに対してそれぞれ接続された横並び配置の入側部分７ｉ，７ｎをそれぞれ有する。また、一方の管路７Ｂは下部回転部６との接続面側に向かうにつれて徐々に下部回転部６の回転中心線に近づき、かつ接続面において回転中心線と同軸をなす円形出口７ｘを有し、他方の管路７Ａは下部回転部との接続面側に向かうにつれて徐々に一方の管路７Ｂを取り囲むように変形し、かつ接続面において一方の管路７Ｂの円形出口７ｘを同軸的に取り囲む円環状出口７ｅを有する。
【００２６】
一方、スイーベル装置４の下部回転部６の内部管路は上部固定部５と面対称をなすように構成される。すなわち、下部回転部６は一対の管路８Ａ，８Ｂを有し、これら一対の管路８Ａ，８Ｂは、改良ロッドの一対の搬送管路１ｐ，１ｐに対してそれぞれ接続された横並び配置の出側部分８ｅ，８ｘを有するとともに、一方の管路８Ｂは上部固定部５との接続面側に向かうにつれて徐々に回転中心線に近づき、かつ接続面において回転中心線と同軸をなす円形入口８ｎを有し、他方の管路８Ａは上部固定部５との接続面側に向かうにつれて徐々に一方の管路８Ｂを取り囲むように変形し、かつ接続面において一方の管路８Ｂの円形入口８ｎを同軸的に取り囲む円環状入口８ｉを有する。
【００２７】
そして、本発明のスイーベル装置４では、これら上部固定部５と下部回転部６との接続面にある円形出口７ｘおよび円形入口８ｎ相互ならびに円環状出口７ｅおよび円環状入口８ｉ相互が、それぞれ、接続面に関して対称をなし且つ下部回転部６の回転に関わらず常に連通されるように構成される。
【００２８】
かくして、回転する改良ロッド１の上下噴射口１ｕ，１ｂに対して常時連通する個別の固化材搬送路が形成される。しかも本発明では、切替装置２から改良ロッド１の上下噴射口１ｕ，１ｂまでの固化材搬送経路のうち、スイベール装置４内の接続面部分のみ二重管構造となし、スイーベル装置４の入側部分および出側部分は横並び配置としているため、改良ロッド１内の搬送管路を横並び配置とすることができる。よって、改良ロッド１の構造の簡素化およびバランスの良い固化材噴射が可能となる。また、スイーベル装置４内の一対の管路７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、接続面に近づくにつれて徐々に二重管形状に変化するため、固化材が付着・堆積することなく円滑に通過できる利点もある。
【００２９】
なお図示しないが、本例の改良ロッド１では、固化材噴射口１ｕ，１ｂを上部および下部にしか設けなかったが、これら上部及び下部噴射口１ｕ，１ｂを有する限り、さらに別の位置に噴射口を設けることもできる。この場合、切替装置２も同様に送出口２ａ，２ｂの数をさらに増やし、３以上の数の噴射口に対する固化材の切替供給が可能なように構成することもできる。
【００３０】
他方、かくして構成された地盤改良装置を用いると、図９に示すように先端側未改良部の無い地盤改良を行うことができる。すなわち、先ず図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、改良ロッド１をその軸心周りに回転させ地盤を切削攪拌しながら、下部噴射口１ｂが改良対象地盤における深さ方向改良範囲の下端Ｂに到達するまで挿入する。この際、図９（ａ）に示すように、深さ方向改良範囲の最下端Ｂから下部噴射口１ｂと上部噴射口１ｕとの離間距離Ｌだけ上方の位置に下部噴射口１ｂが到達したならば、それ以降、切替装置２において切替管路２Ｐの他方の開口を第１の送出口２ａにのみ接続して（図１参照。同図に実線で示す状態。）、圧送供給装置３からの粉粒体固化材を伴う圧気を下部噴射口１ｂのみから噴射させながら、改良ロッドの回転挿入を行う。よって、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、攪拌範囲の下端Ｂまで固化材噴射およびその現位置土との攪拌混合を行うことができる。図９には、このロッド挿入時改良領域が符号Ａ１により示されている。
【００３１】
かくして改良ロッド１を改良範囲の下端Ｂまで挿入したならば、次いで改良ロッド１を改良範囲の上端（図示せず）まで引き上げる。この際には図９（ｃ）〜（ｅ）に示すように、切替装置２において切替管路２Ｐの他方の開口を第２の送出口２ｂにのみ接続した状態（図１参照。同図に点線で示す状態。）に切り替えて、圧送供給装置３からの粉粒体固化材を伴う圧気を上部噴射口１ｕのみから噴射させながら、改良ロッド１の回転引き上げを行う。かくして、ロッド挿入時改良領域Ａ１の上側の引上げ時改良領域Ａ２についても改良がなされ、攪拌部分全体に改良体を造成できる。なお、ロッド挿入時改良領域Ａ１はこの改良ロッド１の引き上げ回転によって再攪拌されるので、引上げ時改良領域Ａ２と同程度まで攪拌混合がなされ、深さ方向に均質な改良体が造成される。また上下噴射口１ｕ，１ｂの切替に際し、いずれか一方の噴射口に対する固化材搬送路は切替装置２のケーシング２Ｃ内に連通することになるので、対応する噴射口への固化材搬送経路を介して、粉粒体、地下水、軟弱土が逆流するおそれがあるが、ケーシング２Ｃ内の圧力を所定レベル以上に保つ圧力保持手段によりケーシング内圧を適切に保持すればこのような逆流を防止することが可能である。ケーシング２Ｃの内圧は適宜定めることができるが、固化材の圧送圧力以上とするのが好ましい。
【００３２】
＜粉粒体圧送供給装置に関して＞
次に、上記地盤改良工法及び装置で好適に用いることができる粉粒体圧送供給装置について詳説する。
図１１及び図１２は、粉粒体圧送供給装置の第１の形態を示している。この粉粒体圧送供給装置は、主に、粉体計量供給手段１０、第１の開閉弁２０、中間チャンバ３０、第２の開閉弁４０、圧送チャンバ５０、送出手段６０およびローレベル検出手段５１から構成されている。
【００３３】
粉粒体計量供給手段１０は、上部に粉粒体供給口１１ｉおよび下端部に排出口１１ｘを有する収納チャンバ１１と、この収納チャンバ１１内に設けられた、外部から粉粒体供給口を介して粉粒体を受け入れて貯留し及び貯留した粉粒体を外部へ排出しうるように構成された計量容器１２と、この計量容器１２内の粉粒体量を計量する計量手段としてのロードセル１３，１３を有する。この構成からも理解できるように、この装置は、粉粒体計量供給手段１０の上部粉粒体供給口１１ｉに対し、例えば出側に供給開閉装置を備えたサイロ等の大型貯留槽（図示せず）から粉粒体を供給することを想定したものである。
【００３４】
特に本第１の形態では、収納チャンバ１１の上部に排気フィルタ１４が連通されている。また、計量容器１２は上面が開口した形状をなしており、両側面に回転軸１５，１５の一端がそれぞれ連結されており、これらの回転軸１５，１５の他端はモータ等の回転駆動源１６，１６にそれぞれ連結されており、回転駆動源１６，１６は、収納チャンバ１１の天板１１ｕ内面に対してロードセル１３，１３を介して吊り下げ支持された内部側板１７，１７に固定されている。したがって、計量容器１２はロードセル１３，１３を介して収納チャンバ１１内に吊り下げられ、ロードセル１３，１３によって内部の粉粒体量が計量可能となっており、また回転駆動源１５，１５により反転されて内部の貯留粉粒体を排出できるようになっている。反転後の状態が点線で示されている。
【００３５】
収納チャンバ１１の下端部排出口１１ｘには第１の開閉弁２０を介して中間チャンバ３０が接続され、この中間チャンバ３０の下端部排出口３０ｘに対して第２の開閉弁４０を介して圧送チャンバ５０が接続される。各開閉弁２０，４０としては、図示のように管路２１，４１内に水平横断方向に沿う回転軸２２，４２を設け、この回転軸２２，４２に管路２１を塞ぎ得る形状の板状弁体２３，４３を取付け、管路外に回転軸２２，３２の回転駆動源２４，４４を設けたものを用いることができる。図示例ではシリンダ２５，４５の往復駆動力を回転軸２２，３２の回転方向に機械的に変換して回転軸２２，４２に伝達する構成としている。一方、各チャンバ１１，３０，５０は粉粒体を自重落下により搬送するため、図示のように、下端に向かうにつれて内径が小さくなる筒状体を用いるのが望ましい。
【００３６】
特に、圧送チャンバ５０内には、所定高さ位置にローレベルセンサ５１が設けられており、このローレベルセンサ５１によって圧送チャンバ５０内の粉粒体量が所定量に達してないローレベル状態を検出できるようになっている。このローレベルセンサの高さ位置は、例えばローレベル状態を検出してから圧送チャンバ５０内に粉粒体が補充されるまでの間、外部送出手段６０が粉粒体を連続定量供給するのに十分な粉粒体量と対応した高さ位置とされる。
【００３７】
また圧送チャンバ５０には、内部に貯留された粉粒体を連続的に所定量取り出し、圧気に乗せて外部に送り出す送出手段６０が設けられる。
【００３８】
この外部送出手段６０は、例えば図示のように、圧送チャンバ５０の下端部から連続するロータケース部６１、およびこのロータケース部６１に内装された所定方向に連続的に回転駆動されるロータ６２からなる連続定量供給式ロータリーフィーダと、このロータリーフィーダにより切り出した粉粒体を、図示しないコンプレッサ等の圧気供給源からの圧気に乗せて送出する送出部とによって構成することができる。ロータ６２は、横向き（又は水平）回転軸６３周りに回転自在とされており、この回転軸６３の外周面には径方向に突出する区画羽根部６４が周方向に等間隔で多数形成され、これら羽根部６４間がポケット６５として形成されている。また回転軸６３は、ケース部６１の外部に連結された図示しないモータ等の回転駆動源に連結されており、この回転駆動源によってロータ６２が回転されるように構成されている。もちろん、他の公知の形状のロータを用いることもできる。また送出部としては、図示のようにロータケース部６１におけるロータ６２の回転軸６３方向と直交する側面の下端部に粉粒体送出口６６を形成し、これと対向する側面の下端部には圧気供給源からの圧気導入口６７を形成し、圧気導入口６７からの圧気がこれらと対応する位置のポケット６５を介して粉粒体送出口６６へと流通する構成を採用することができる。
【００３９】
また特開平８−１１３３７０号公報に記載されたスクリューフィーダを用いたものや、特願平２００１−２３３１３５号の図６〜８に記載のもの及び図９〜図１１に記載のものように、複数の外部送出路に対して連続定量供給できるものも用いることができる。
【００４０】
他方、上記第１の形態では、計量容器１２をロードセルを介して収納チャンバに対して支持することにより、計量容器１２内の粉粒体量が計量可能となっているが、第２の形態として図１３及び１４に示すように、粉粒体計量供給手段１０全体を架台７０（一部のみ図示）に対してロードセル１３を介して吊り下げ支持し、装置分の重さを差し引くことによって計量容器１２内の粉粒体量を計量できるように構成しても良い。この場合、粉粒体計量供給手段１０の収納チャンバ１１と第１の開閉弁２０とは、上下方向に伸縮可能なフレキシブル継手（例えばゴム等の樹脂製蛇腹管）８０により接続され、第１の開閉弁２０よりも下側の部分は別途架台７０に対して固定される。またこの場合、図示のように計量容器の回転軸１５を収納チャンバ外部へ連通させ、収納チャンバ１１の外周面に固定した回転駆動源１６に連結し、内部側板１７を省略することができる。
【００４１】
また、上記第１の形態では、計量容器１１は反転により貯留粉粒体を排出するように構成しているが、図１５に示す第３の形態、ならびに図１６に示す第４の形態のように、上面全体が粉粒体受け入れ開口部９１とされ、かつ下端部に粉粒体排出口９２が形成され、この下端部排出口９２に開閉弁を設けたホッパ形状の計量容器９０を用いることもできる。開閉弁は、図示のように下側から排出口内に嵌合する錘状弁体９３と、天板１１ｕに固定された、この錘状弁体９３を上下動させ排出口９２に対する嵌脱を行うためのシリンダー９４とから構成されている。また、第３の形態と第４の形態とは計量容器１２の吊り下げ方が異なり、前者は計量容器１２をロードセル１３を介して収納チャンバに対して支持する点で第１の形態と対応する粉粒体計量構成を採用したものであり、後者は、粉粒体計量供給手段１０全体を架台７０に対してロードセル１３を介して吊り下げ支持し、粉粒体計量供給手段１０の収納チャンバ１１と第１の開閉弁２０とをフレキシブル継手８０により接続する点で、第２の形態と対応する粉粒体計量構成を採用したものである。
【００４２】
他方、かくして構成された粉粒体圧送供給装置の動作態様は、図１７に示すようになる。なお図１７では代表的に上記第３の形態の装置の場合を示しているが、他の形態の装置の場合についても基本的に同様である。
【００４３】
（装置始動時）
装置始動時には、先ず外部送出手段６０による外部送出を行わずに、すなわち少なくともロータリーフィーダは停止させた状態で、圧送チャンバ５０、中間チャンバ３０及び計量容器１１のそれぞれが所定量の粉粒体を蓄えた状態とする（図示せず）。
【００４４】
このため、先ずサイロ等の外部大型貯留槽から供給口１１ｉを介して計量容器９０に粉粒体を投入供給する。この際、ロードセル１３により計量容器９０内の粉粒体量を計量し、所定量に達したら外部からの供給が自動的に停止するようにする。計量が終了したならば計量容器９０の開閉弁を開けて内部の粉粒体を収納チャンバ１１内に排出するとともに、第１の開閉弁２０及び第２の開閉弁３０を適宜開閉して、中間チャンバ３０まで又は圧送チャンバ５０まで粉粒体を送り込む。必要に応じて外部貯留槽からの粉粒体供給を複数回行うことができる。なお、既に圧送チャンバ５０、中間チャンバ３０及び計量容器９０のそれぞれが所定量の粉粒体を蓄えときにはこの装置始動時動作を行う必要はない。
【００４５】
（粉粒体の外部供給動作時）
外部への粉粒体供給動作時には、外部送出手段６０を常時作動させて外部に対して連続定量送出を行う。より詳細には図１８に示すように、ロータリーフィーダのロータ６２が所定方向に連続的に回転され、圧送チャンバ５０内に貯留された粉粒体Ｐ３が、ロータ６２のポケット６５に順次受け入れられ、ロータ６２の回転に伴って送出口６６側へ移送される。その一方で、図示しない圧気供給源から圧気が、圧気導入口６７と連通するポケット６５内に導入される。その結果、ポケット６５に受け入れられた粉粒体Ｐ４は、当該ポケット６５が圧送チャンバ５０と連通せず且つ下端の送出口６６と連通したときに、ポケット６５を通過する圧気に乗せられて送出口６６を介して外部に対して送出される。なお、圧気の殆どは粉粒体を伴って送出されるが、粉粒体が送出された後のロータポケット６５はロータ６２の回転によって圧送チャンバ側に循環されるため、これに伴って圧気が圧送チャンバ５０内に若干漏れる。
【００４６】
かかる外部送出によって圧送チャンバ５０内の粉粒体Ｐ３の貯留量が図１７（ａ）に示すように減少し、ローレベル検出手段５１によってローレベル状態が検出されたときには、図１７（ｂ）に示すように第１の開閉弁２０を閉じた状態で第２の開閉弁４０が所定時間だけ開放され、中間チャンバ３０内の貯留粉粒体が圧送チャンバ５０に落下供給される。この際、圧送チャンバ５０内に漏れた圧気の一部が中間チャンバ３０内に若干漏れる。
【００４７】
この第２の開閉弁４０の開閉動作があると、続いて図１７（ｃ）に示すように、本例では第２の開閉弁４０を閉じた状態で第１の開閉弁２０が所定時間だけ開放され、中間チャンバ３０内の圧気が収納チャンバ１１内に送られ、排気フィルタ１４を介して装置外部へ排気される。この際、収納チャンバ１１内の粉粒体Ｐ１は計量容器９０内に収容されているので、収納チャンバ１１を通過する圧気が殆ど作用しない。したがって、この装置では圧気が適切に排気され、粉粒体が逆流するような事態は発生し難い。
【００４８】
次いで、図１７（ｄ）に示すように、第２の開閉弁４０を閉じた状態で、第１の開閉弁２０を開けるとともに計量容器９０に貯留された計量済み粉粒体を排出して中間チャンバ３０に供給する中間チャンバ補給動作がなされる。また続いて図１７（ｅ）に示すように、第１の開閉弁２０を閉じた状態で、外部から計量容器９０内に粉粒体の受け入れが開始されるとともにロードセル１３による計量がなされ、計量容器９０内に所定量の粉粒体が受け入れられる（計量容器補給動作）。これらの補給動作は、一回の補給量が少ない設計となっている場合には、必要に応じて交互に複数回繰り返すようにしても良い。
【００４９】
よってこの場合、圧送チャンバ５０内の粉粒体がローレベルに達するまでの間に中間チャンバ３０への補給が終了するように、圧送チャンバ５０の容積やローレベル位置、補給量等を適切に設計する。換言すれば、中間チャンバ３０への供給最短時間と圧送チャンバ５０の貯留量がローレベルに達するまでの時間が等しいところが、この装置の最大圧送能力ということになる。ただし、この計量容器供給動作においては少なくとも第１の開閉弁２０を閉じていれば足り、したがってこの動作中に圧送チャンバ５０の貯留量がローレベルになる（又はなったとき）場合、並行して第２の開閉弁４０を開けて圧送チャンバ補給動作を行うこともできる。
【００５０】
かくして、粉粒体の外部圧送中は常に、中間チャンバ３０および計量容器９０内に所定量の粉粒体が蓄えられ、この粉粒体は必要に応じて圧送チャンバ５０へ向けて段階的に供給される。以降は、この繰り返しである。
【００５１】
そして、このように構成された粉粒体圧送供給装置においては、次のような利点がもたらされる。
（イ）粉粒体を計量容器９０（第１及び第２の形態では符号１２で示されている）及び計量手段１３による計量を経て圧送するため、粉粒体使用量の管理記録を容易且つ正確に行うことができる。
（ロ）装置内に粉粒体を大量に貯留する必要がないため、装置の小型化を図ることができる。このようにしても、小規模工事の場合を除いては、粉粒体を貯留しておく大型貯留装置を使用するから実用上は問題がない。
（ハ）上記手順による適切な弁開閉タイミングによって装置内の圧気が適切に排気され、粉粒体の逆流が発生しにくい。
（ニ）２つの開閉弁２０，４０によって固化材供給経路を間隔をおいて遮断しているだけなので、非常に簡素な構造であり、内部清掃等のメンテナンスも非常に容易である。
【００５２】
【発明の効果】
以上のとおり本発明の地盤改良装置においては、簡素な構造・機構でありながらも確実な固化材噴射の切り替えが可能となる等の利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤改良工法および装置の概要、および特に切替装置の横断面を示す図である。
【図２】本発明の切替装置の縦断面図である。
【図３】好適な地盤改良ロッド例を示す一部破断図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図３のＣ部拡大図である。
【図７】図３のＤ部拡大図である。
【図８】図３のＥ部拡大図である。
【図９】本発明の地盤改良工法の施工要領を示す図である。
【図１０】従来の地盤改良工法の施工要領を示す図である。
【図１１】粉粒体圧送供給装置の第１の形態の縦断面図である。
【図１２】第１の形態の別の方向からの縦断面図である。
【図１３】粉粒体圧送供給装置の第２の形態の縦断面図である。
【図１４】第２の形態の別の方向からの縦断面図である。
【図１５】粉粒体圧送供給装置の第３の形態の縦断面図である。
【図１６】粉粒体圧送供給装置の第４の形態の縦断面図である。
【図１７】粉粒体圧送供給装置の動作要領を示す図である。
【図１８】粉粒体圧送供給装置の動作要領を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１…改良ロッド、２…切替装置、３…粉粒体固化材圧送供給装置、４…スイーベル装置、１０…粉粒体計量供給手段、１１…収納チャンバ、１２…計量容器、１３…ロードセル、１４…排気フィルタ、２０…第１の開閉弁、３０…中間チャンバ、４０…第２の開閉弁、５０…圧送チャンバ、５１…ローレベル検出手段、６０…外部送出手段。

Claims

下端部に設けられた下部噴射孔、その上方に離間して設けられた上部噴射口、およびこれら下部噴射口から上部噴射口にわたる範囲に設けられた攪拌翼を有する改良ロッドと、
前記下部噴射口及び上部噴射口に対してそれぞれ接続され、前記下部噴射口に対する粉粒体固化材の供給と、前記上部噴射口に対する粉粒体固化材の供給とを切り替える切替装置と、
粉粒体固化材を伴う圧気を前記切替供給装置を介して前記改良ロッドに対して供給する圧送供給装置とを備えた、地盤改良装置であって、
前記切替装置が；
前記圧送供給装置からの固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、前記下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および前記上部噴射口に対して接続された第２の送出口をそれぞれ備えたケーシングと、
このケーシング内にあって前記供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が前記第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた切替管路と、この切替管路に移動力を与える駆動手段と、
ケーシング内に圧気を供給する圧気供給装置と、
からなるものとされた、
ことを特徴とする粉粒体固化材を用いる地盤改良装置。
前記改良ロッドは、前記下部噴射口および上部噴射口にそれぞれ連通された、ロッド長手方向に沿って上端部まで延在する搬送管路を横並びで一対備えており、
これらの搬送管路は、スイーベル装置を介して前記切替装置の第１の送出口および第２の送出口に対してそれぞれ接続されており、
前記スイーベル装置は、上部固定部と、その下面に気密に且つ縦軸周りに回転自在に接続された下部回転部を有し、
このスイーベル装置の上部固定部は一対の管路を有し、これら一対の管路は、前記切替装置の第１の送出口および第２の送出口に対してそれぞれ接続された横並び配置の入側部分を有するとともに、一方の管路は下部回転部との接続面側に向かうにつれて徐々に下部回転部の回転中心線に近づき、かつ接続面において前記回転中心線と同軸をなす円形出口を有し、他方の管路は下部回転部との接続面側に向かうにつれて徐々に前記一方の管路を取り囲むように変形し、かつ接続面において前記一方の管路の円形出口を同軸的に取り囲む円環状出口を有し、
一方、前記スイーベル装置の下部回転部は一対の管路を有し、これら一対の管路は、前記改良ロッドの一対の搬送管路に対してそれぞれ接続された横並び配置の出側部分を有するとともに、一方の管路は上部固定部との接続面側に向かうにつれて徐々に前記回転中心線に近づき、かつ接続面において前記回転中心線と同軸をなす円形入口を有し、他方の管路は上部固定部との接続面側に向かうにつれて徐々に前記一方の管路を取り囲むように変形し、かつ接続面において前記一方の管路の円形入口を同軸的に取り囲む円環状入口を有し、
前記固定部と回転部との接続面にある円形出口および円形入口相互ならびに円環状出口および円環状入口相互が、それぞれ、接続面に関して対称をなし且つ常に連通されるように構成されている、
請求項１記載の粉粒体固化材を用いる地盤改良装置。