JPH03199521A

JPH03199521A - 地盤改良装置における吐出弁開閉機構

Info

Publication number: JPH03199521A
Application number: JP34357089A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Kawagoe; 川越　俊介
Original assignee: EPOTSUKU SOIRU KOUHOU KENKYUSHO KK
Current assignee: EPOTSUKU SOIRU KOUHOU KENKYUSHO KK
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-30
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2798761B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）　産業上の利用分野この発明は、地盤改良装置における吐出弁開閉機構に関
する。

（ロ）　従来の技術従来、軟弱地盤を改良する方法として、同地盤に穿設し
た掘削孔中の掘削上にモルタル等の硬化材を注入撹拌し
て、この混線物の硬化により地盤強度を高めるという工
法があった。

また、軟弱地盤を改良するために回転軸の下端に掘削刃
体と撹拌翼を連設し、同刃体による掘削孔中にて、掘削
土と、別途に注入したモルタル等の硬化剤によって軟弱
地盤の改良を行う地盤改良装置があった。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点しかしながら、
改良を要する地盤は、地質的には堆積層の場合が多く、
かかる堆積層は微細粒のシルト層、又はビート層、ある
いは、種々の土質で互層状に構成されている場合が多く
、例えば、細粒状の砂層と、微細粒のシルト層との互層
で構成された地層に対して、セメント系の硬化材を用い
て地盤改良を行った場合、シルト層の部分で硬化の結果
が、砂層の部分よりも極端に劣るため、充分な地盤強度
を得ることができず、そのため、同強度上のバラツキが
派生するという欠点があった。この欠点を角イ消するた
めに硬化材を過剰に混入することが行われているが、こ
れては、充分な地盤強度及びバラツキを小さくすること
はできず、また、ビート層に対しては、硬化の効果を得
るのに困難であった。

また、かかる地盤に前以ってセメントと砂とを水で混練
したモルタルを注入して撹社すると、モルタルが流動性
及び分散性が悪いために、掘削土組織の空隙にモルタル
が浸入して混合が完了するまでにｌＩ！ｉ間がかかり、
そのため、混合撹拌途中の混合物の体積が増加して同混
合物が地表に溢れ出し圧密の効果が威少して地盤改良の
効果が充分でなく、更にこの溢れ出した掘削土を捨土す
るために運搬しなければならず余分な作業が発生し、ま
た、モルタルの注入を停止すると注入装置内で砂とセメ
ント分とが分離して、爾後の作業に支障を来たすという
欠点があった。

この欠点を解決するために、先ず掘削上に分散性がよい
砂などの粒粉体を混入して土質を改善しておき、次いで
セメントミルク等の硬化材を混入することが考えられ、
掘削土の抵抗を利用して撹拌回転中の回転軸下端部に設
けた粒粉体及び硬化材吐出弁の開閉を行わせる機構が考
案されたが、掘削土抵抗が不安定であるため弁体切換え
が確実に行われ゛ず、その為に地盤改良工事の信頼性が
低くなるという欠点があった。

（ニ）　問題点を解決するための手段この発明では、それぞれ管状の外軸と内軸とで二重軸に
構成した回転軸の下端部に、開閉自在の弁体を設けると
共に、内外軸の間に内外軸のいずれか一方と螺合し、他
方とは軸方向移動のみ許容されて、内外軸の相対回動に
より軸方向に移動可能の螺動体を介設し、内外軸の相対
回動方向の変更による螺動体の軸方向移動により、弁体
を開閉すべく構成してなる地盤改良装置における吐出弁
開閉機構を提供せんとするものである。

（ホ）　作用・効果この発明によれば、外軸と内軸の相対回動の変更によっ
て、内外軸間に介設した螺合体を上下動させることがで
き、この上下動を弁体に伝達して同弁体を開閉させるこ
とができる。

また、上記の内外軸の一方向の相対回動が継続しても、
螺動体に形成した螺旋の終端において螺合状態が離脱す
るようにすれば、上記内外軸の一方向の相対回動を継続
させることができ、弁体は開又は閉の状態を保持するこ
とができる。

かかる構成によって、内外軸相対回動方向の正逆の二状
態と、弁体開閉の二状態とを対応させることが可能であ
り、回転軸の弁体の開閉を内外軸相対同動方向の正逆切
換によって操作することができ、粒粉体と硬化材とを順
次個別に掘削上に混入するという前記の考えを実現する
ことができる。

そして内軸の内部をセメントと水とを混合したセメント
ミルク等の硬化材の通路とし、内軸と外軸との間隙を砂
等の粒粉体の通路として、回転軸下端の弁体の開閉切換
を内外軸相対回転の正逆切換によって行い、例えば、上
記相対回転が正の場合は内軸と外軸間の粒粉体を同軸の
外部に吐出し、逆の場合は内軸中のセメントミルクを同
軸の外部に吐出させるようにすることができる。

従って、まず、回転軸を正回転させて、掘削孔中の掘削
上に粒粉体のみ混入混練し、次いで、回転軸を逆回転さ
せて、硬化材を混入混練することで、硬化材の混入撹拌
に先立って土質を改良し、また掘削土の組織中への粒粉
体の分散が速やかに行われて混合撹拌の混合物の体積増
加を抑止するので、掘削土の地表への溢れ出しが抑制さ
れて捨上作業が不要となると共に、圧密効果が充分に高
くなる。

このように前以って土質の改良を行った掘削上に硬化材
の混練が均一に行われることになり、地盤改良結果のバ
ラツキも解泪される。

なお、前記したように、前以ってセメントと砂とを水で
混練したモルタルは、流動性及び分散性が悪く、混合に
時間がかかるものであるが、粒粉体の単体は、粘着性が
なく、またモルタルに比べて流動性及び分散性がよいこ
とから、掘削土中への侵入つまり混合が円滑かつ短時間
で行われるものである。

特に、弁体の開閉作動に、掘削上の抵抗を利用せず、内
外軸の相対回転の方向の変更によって行わせるようにし
たので、弁体の開閉作動が確実になり信頼性の高い地盤
改良工事を行うことができる。

（へ）　実施例本発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、第１図に
おいて、（＾）は地盤改良装置を示し、同装置（＾）は
移動「１在のベースマシン（１〉、硬化材供給装置（２
）により構成されており、ベースマシン（１）はリーダ
ー（３）により回転軸（４）を垂直に支持し、リーダー
（３）と回転軸（４〉との間に介設したモーター（５）
により回転軸（４〉と、同軸（４〉−ド端に連設した掘
削刃体（６）及び撹袢ｒＡ（７）を回転させつつリーダ
ー（８）に沿って同軸り４）を降下せしめて、地盤（Ｇ
）に垂直な掘削孔（Ｉ］）を穿設するように構成してい
る。

回転軸（４〉は第２図で示すように、二重軸、すなわち
中空管状の外軸（９）と、同外軸（９）の内部を挿通し
た内軸（ｌＯ）により構成されており、回転軸（４）の
上端とモーター（５）との間に介設した二重反転歯車機
構（１１）によって内外軸（１０）（９）が相互に反対
方向に回転するように構成されており、内軸（ｌＯ）は
外軸（９）よりも更に下方に延出して、同内軸（ｌＯ）
下端には掘削刃体（６）が連設されている。

掘削刃体（６〉の上方には、撹拌翼（７）が配設されて
おり、撹拌翼（７）は大・中・小撹拌翼体（７ａ）（７
ｂ）　（７ｃ）にて構成されており、各翼体（７ａ）　
（７ｂ）（７Ｃ）は側面から見て略台形枠状に形成され
、回転軸（４）を中心として、それぞれ放射状に所定個
数配設されている。

小撹拌翼体く７Ｃ）は、同翼体（７Ｃ）の上下端が外軸
（９）の下端部に固着されており、中成ＦＰ’１１体（
７ｂ）は重視ｎ翼体（７Ｃ）よりも大なる略台形枠状に
形成され、小撹拌翼体（７Ｃ〉の外側を囲繞した状態で
配設されており、小撹拌翼体（７ｂ）の下端は内軸（ｌ
Ｏ）の下端に固着され、同上端は小撹拌翼体（７ｃ）上
端の固着位置の上方にて外軸（９〉に軸支されており、
大撹ｉＰｇ体（７ａ）は小撹拌翼体（７ｂ）の外側を囲
繞して、その上端を外軸（９）に固着させ、同下端を内
軸（１０）にて軸支している。

従って、小撹拌翼体（７ｂ〉は大小撹社翼体（７ａ）（
７ｃ〉の中間でこれらとは反対方向に回転することにな
る。

また、回転＄１１１（４）の上部には、第２図で示す粒
粉体供給装置（Ｂ）が設けられており、同装置（Ｂ）は
、外軸（９）の上端に、中空管状の外軸（９）の内部と
連通したホッパー（１４）を設けており、ホッパー　（
＋４）下方の内軸（１０）の外周面には、スクリュー（
１５）を連設し、同スクリュー（１５）の下端部に臨む
外軸（９）の内周面に略漏斗状の整形筒（＋７）の上端
縁を連設し、同整形筒（１７）下端に斜め切欠開口部（
１６）を形成している。

従って、後記の弁室（２７）内に落下堆積する粒粉体（
８）が、自己調圧作用により整形筒（＋７〉下端の斜め
切欠開口部（１６）の上端よりも上方へは盛上らない。

更に、整形筒（１７）の下方には、吐出弁（■）が設け
られており、同吐出弁（ｖ）は、第３図及び第４図で示
すように、硬化剤吐出弁（１８）と粒粉体吐出弁（１９
〉とで構成されている。

硬化剤吐出弁（１８〉は、内軸（１０）の下端部の内部
に略半球形状の弁体（２０）を嵌入し、同弁体（２０〉
に、内軸（１０）を直交状態で回動自在に挿通した回転
軸〈２１）を固着し、同回転軸（２１）の一端にレバー
（２２）を連設して、同レバー（２２）を後述の連結杆
（２３）に連結し、同回転軸（２１）を中心として弁体
（２０〉を回動させ、この弁体（２０）の回動により、
内軸（１０〉の側壁に開口した側方吐出口（２４）と、
内軸（ｌＯ）の下端部に設けた閉塞板（２５）に穿設し
た下方吐出口（２６）とを交互に開閉するようにしてい
る。

また、外軸（９）の下端の下方位置において内軸（ｌＯ
）の外周面に有底略円筒状の弁室（２７）を連設して、
同弁室（２７）を前記整形筒（１７）と連通させている
。

また、弁室（２７）の外側壁り２８）を外軸（９）の外
側に所定の間隔を保持して位置させ、同外側壁（２８）
の内周面と外軸（９）の外周面との間に、螺動体（２９
）を介設している。

螺動体（２９）は略用筒状に形成されており、内周面に
第５図の展開図で示すような雌ネジ（３０）を形成して
おり、外軸（９）の外周面に上記雌ネジ（３０）と螺合
する雄ネジ（３１）を形成している。

また、螺動体（２９）の外周面と弁室〈２７）の外側壁
（２８）内周面との間に略フェザ−キー状の削り止め部
材（３２）を介設して、内軸（ｌＯ〉に対し螺動体〈２
９）を回動不可であるが軸方向には摺動自在に連結して
いる。

また、弁室（２７）の外側壁（２８）の下部に粒粉体を
外ｍＳに吐出するための粒粉体吐出口（３３）を穿設し
ており、螺動体（２９〉が下方に移動したときは、同粒
粉体吐出口（３３）を螺動体（２９）の下部側壁で閉塞
し、螺動体（２９）が上方に移動したときは、同粒粉体
吐出口（３３〉を角１ｆ放するようにしている。

また、弁室（２７）の内部において、弁室外側壁（２８
〉の左右内側面の間にブリッジ（３４）を架設して、同
ブリッジ（３４）の略中央部と前記レバー（２２〉の先
端とを連結杆り３５）を介して連結し、螺動体（２９）
の軸方向移動によって弁体（２０〉を回動させ、内軸（
ｌＯ〉の側方吐出口（２４〉と、内軸（ｌＯ）の下端部
を閉塞した閉塞板（２５〉に穿設した下方吐出口（２６
）との開閉を切換えるようにしている。

なお、第１図中（３６）は、液状硬化材を注入するため
のホースを示し、同ホース（３６）は、硬化材供給装置
（２）中に内蔵した硬化材ポンプと連通しており、同ホ
ース（３６）先端のスイベル（３７）を介し内軸（１０
）中に液状硬化材又は水を圧入するものであり、また、
第２図中、り３８）は内軸（１０）下端に連設したノズ
ルを示す。

第６図は、螺動体（２９）の作動を硬化剤吐出弁（１８
）の弁体（２０〉に伝達するための他の実施例を示して
おり、前記ブリッジク３４）にラック（３９〉を連設す
ると共に、回転軸（２１）にビニオン（４０）を連設し
てこれらを噛合させ、螺動体（２９）の上下動により弁
体（２０）を回動させるようにしたものである。

第７図は略球形状の弁体（２０ａ）にＴ字状の流路（２
０ｂ）を穿設すると共に、回転軸（２１）に連設したレ
バー（２２）の先端をブリッジ（３４）から垂設した係
合体（３５ａ）に係合させて、螺動体（２９）の上下動
により弁体（２０ａ）を回動させるようにしたものであ
る。

この発明の実施例は上記のように摺成されており、地盤
改良作業に際し、まずモーター（５）の作動によりｌｈ
１転軸（４）を一方に回転させながら掘削刃体（６）を
降下させて、地中に略円柱形状の掘削孔（１１）を穿設
するが、この際掘削上の排出は行わず、掘削刃体（６）
と撹拌翼（７〉とが掘削土中に埋没した状態にする。

なお、上記工程中、ホッパー（１４）に砂などの粒粉体
（８）を供給し２、弁室（２７）の粒粉体吐出口（３３
〉と内？Ｉ［Ｉ（１０）の側方吐出口（２４）とを解放
して、粒粉体（８）を弁室（２７）の外部に吐出させな
がら掘削刃体（６）と撹ｔ′Ｔ！翼（７〉を降下させ、
次いで、掘削刃体（６）と撹件ｇ（７）とを回転させな
がら地表まで引上げることで、粒粉体（８）と掘削土と
をＫｌｎする。

次いで、掘削刃体（６）と撹拌翼（７）とを地表上に位
置させた状態で、回転軸（４）の回転方向を切換えて、
弁室（２７）の粒粉体吐出口（３３）と内軸（１０）の
側方吐出口（２４）とを閉塞し、内軸（１０）の下方吐
出口（２６）を解放して、硬化剤を内軸（ｌＯ）下端部
のノズル（３８）から吐出させながら、掘削刃体（６〉
と撹拌翼（７）とを下降・上昇させて、掘削刃体（６）
と撹拌翼（７）との回転により、前記の粒粉体（８）と
掘削土との混線物と硬化剤とを混練させる。

上記のように地盤改良に際し、硬化材の注入に先立って
、掘削土中に粒粉体（８）を混入して土質を改善し、し
かるのち、硬化材を混入することで、前記の問題点を解
泪することができる。

なお、上記地盤改良部分は、硬化材と掘削上及び粒粉体
（８〉との混練物の養生期間を経過して効果を発するも
のであり、養生期間中に連続して相互にラップした状態
に多数の地盤改良作業を行うことにより、地盤に広範囲
に連続した地盤改良工事を行うことができ、また−列に
連続して施工することにより地盤中に土止め又は止水の
ための地中連続壁体を築造することもできる。

特に改良を要する地盤に対し、掘削孔（ＩＩ）の掘削後
、硬化材注入に先立って、各地層に対し粒粉体を注入し
て混練することにより、同砂等が硬化地盤の骨材となり
圧力を負担するので強力な地盤改良を行うことができる
。

なお、本発明に用いる粒粉体には砂のほかに、粒状炉滓
、パーライトなどの粒状発泡体等を用いることも可能で
ある。

また、本発明装置によれば、粒粉体だけを地層に混入撹
袢すること、また硬化材のみを混入撹袢することも、ま
た両者を併用することも可能であり、更に、粒粉体のか
わりに粉状硬化材を土中に注入することができることか
ら、スラリー状硬化材用の地盤改良装置と、粉状硬化材
用の装置の両方を兼用することができ、従来、二種の装
置を要したものが一台の本発明装置ですむことになる。

更に、本発明装置での地盤改良に鋼材等とを組合わせる
ことにより、現地上を利用して建造物の支持杭等を造成
することができ、また、槽上の必要がなくなることから
特に都市部において捨土場所、捨土運搬の必要がなくな
り、工事のネックの一部が解消される。

また、粒粉体の土中への吐出口に弁を設けたことで、粒
粉体の吐出を停止しても、掘削上が装置中に逆流するこ
とが防止されているため、例えば、粉状同化材を使用し
て水底の地盤改良等を行う場合、従来装置では、装置中
に水又は泥土の侵入を防止するために、装置を掘削孔（
１１）から抜去する際も同装置内に圧力をかけておく必
要があり、そのため装置を抜去したときに上記圧力で噴
出した流体により折角改良した地盤の頭部が破壊される
という欠点があったが、本発明装置では、圧力をかけず
とも水及び泥土の侵入が防止されるので、流体噴出によ
る同頭部の破壊がなく、確実な水底地盤の改良が行われ
るという利点がある。

上記のように、本発明によれば、改良地盤の強度を高め
ると共に、同地盤改良の適用範囲を含水比が特に高いシ
ルト層、又は空隙率が特に高いピート層等の超柔軟地盤
にまで適用範囲を拡大するという効果がある。

特に、弁体（２０）の開閉作動に、掘削上の抵抗を利用
せず、内外軸（１０）　（９）の相対回転の方向変更に
よって行わせるようにしたので、同弁体（２０）の開閉
切換が確実であり、かつ、掘削刃体（６）と撹拌翼（７
）とを地表上に位置させて、回転軸（４）の同転方向を
切換えるようにすれば、粒粉体吐出口り３３）の開閉作
動を視認しながら行うことができ、粒粉体（８）と硬化
剤の吐出・停止を確認しながら各工程を遂行することが
できることから、信頼性が高い地盤改良工事を行うこと
ができる。

（Ａ）（４）（６）（９）（１０）（２０）（２９）地盤改良装置回転軸掘削刃体外軸内軸弁体螺動体

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地盤改良装置の全体側面図、第２
図は回転軸及び吐出弁の縦断面図、第３図は吐出弁の拡
大縦断面図、第４図は第３図Ｘ−■線による断面図、第
５図は雄ネジ及び雌ネジの展開図、第６図、第７図は硬
化剤吐出弁の他の実施例を示す断面図。

Claims

【特許請求の範囲】

１）それぞれ管状の外軸と内軸とで二重軸に構成した回
転軸の下端部に、開閉自在の弁体を設けると共に、内外
軸の間に内外軸のいずれか一方と螺合し、他方とは軸方
向移動のみ許容されて、内外軸の相対回動により軸方向
に移動可能の螺動体を介設し、内外軸の相対回動方向の
変更による螺動体の軸方向移動により、弁体を開閉すべ
く構成してなる地盤改良装置における吐出弁開閉機構。