JPH0372763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、地盤改良等のために地中に固結柱
を造成する際に利用される地盤改良工法及びその
装置の改良に係り、特に、装置の大型化を伴なう
ことなく掘削土と土質安定剤の撹拌混合を良好に
し得て、また、地盤中に注入された土質安定剤の
地盤への徒な拡散を防止し得て、地盤中に強固な
固結柱を造成し得る地盤改良工法及びその装置に
関する。

［従来の技術］ 不安定な地盤を改良するために、回転する軸の
先端にヘツドを有するスクリユ等設け、このスク
リユにより所定の地盤を掘削しつつ土質安定剤
（例えばセメントミルク、水ガラス、高分子材、
エアモルタル等）を上記撹拌具の先端部等から注
入し、地中において撹拌混合し、地盤中に地盤改
良のための固結柱を造成する工法及びその装置が
知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、地盤を掘削する際には、前記回転す
る軸を所定の掘削トルクで駆動する必要がある。
そこで、駆動装置により前記軸を回転している
が、この駆動装置から取出す駆動力の回転速度と
トルクとの間には反比例の関係が成立し、低速回
転のときにはトルクが大となり、高速回転のとき
にはトルクが小となる。このとき、出力の大きい
大型の駆動装置を使用すれば、高速回転と大きな
トルクの双方を得ることができるが、駆動装置の
重量化、コスト高を招く。さらに、大型の駆動装
置の使用は、この駆動装置を支持するクレーン等
の大型化、重量化を伴ない、相乗的に装置全体の
大型化、重量化、延いてはコストの高騰を招く悪
循環がある。従つて、掘削を考慮した場合、小型
の駆動装置の駆動力を低速回転で取出した方が大
型の駆動装置を必要とすることなく大きなトルク
を得ることができて有利である。

しかし、低速回転による撹拌混合処理は、粘着
力の強い土壌に対しては不充分である。これは、
掘削土が撹拌翼に付着して回転してしまうからで
ある。この為、撹拌時間を長くして処理している
が、撹拌不良を生ずる場合が多い。また、低速回
転では、土質安定剤が外部へ漏れ、さらに施工後
の強度低下を招く不都合があつた。この場合、高
速回転にすれば充分な撹拌混合を図り前記不都合
を解消することができるが、高速回転にするに
は、上述の如く、駆動装置を出力の大きい大型に
しなければ、大きな掘削トルクを得ることができ
ないという不都合がある。

さらに、地盤改良装置としては、実開昭53−
504号公報に開示のものがある。この公報に開示
の地盤改良装置は、掘削具である撹拌羽根の最遠
端の描く回転軌跡外に撹拌具である撹拌羽根の最
遠端の描く回転軌跡を位置させて設け、吐出口で
ある注入口から注入される土質安定剤である固結
性薬剤を撹乱羽根により撹乱するとともにこの撹
乱された固結性薬剤とその周囲の固結性薬剤の注
入されていない地盤とを撹拌羽根により撹拌し、
軟弱な地盤の全域にわたり固結させるものであ
る。

このため、この公報に開示の地盤改良装置は、
地盤中に固結柱を造成する施工工法と相違するも
のである。また、たとえこの公報に開示の地盤改
良装置により地盤中に固結柱を造成しようとして
も、軟弱な地盤の全域にわたり固結させるべく地
盤中に注入された土質安定剤である固結性薬剤と
この固結性薬剤の周囲の地盤とを撹拌混合するた
め、固結性薬剤が徒に周囲の地盤に拡散されてし
まうことにより、施工後の強度低下を招き、強固
な固結柱を造成し得ない不都合がある。

［発明の目的］ そこで、この発明は、上記実状に鑑みその不都
合を一掃すべく、創案されたものであつて、装置
の大型化を伴うことなく掘削土と土質安定剤の撹
拌混合を良好にし得て、また、地盤中に注入され
た土質安定剤の周囲の地盤への徒な拡散を防止し
得て、地盤中に地盤改良のための強固な固結柱を
造成することのできる地盤改良工法及びその装置
を実現するにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は、低速回
転する掘削具を地盤中に没入させることにより前
記地盤を円柱状に掘削し、次いで掘削軸の周囲を
回動しつつこの掘削具による地盤の掘削に追従し
て前記掘削具により掘削した範囲内の円柱状の掘
削土中に土質安定剤を注入しつつ高速回転する撹
拌具を前記円柱状の掘削土中に没入させることに
より前記掘削土とこの掘削土中に注入された前記
土質安定剤とを前記円柱状の掘削土中において撹
拌混合することにより地盤中に固結柱を造成する
ことを特徴とし、また、昇降自在に支柱に支持さ
れた第１駆動装置により低速回転する掘削軸の下
方先端部に掘削具を設けるとともに前記掘削軸と
並行に掘削軸に連結させこの掘削軸の周囲を回動
しつつこの掘削軸の昇降に追従し且つ第２駆動装
置により高速回転する撹拌軸の下方先端部に撹拌
具を設け、この撹拌具の最遠端には前記掘削具に
より掘削された範囲内の円柱状の掘削土中に注入
される土質安定剤の吐出口を設け、前記撹拌具を
前記掘削具の上方に且つこの撹拌具の最遠端の描
く回転軌跡が前記掘削具の最遠端の描く回転軌跡
内に位置すべく配設したことを特徴とする。

［作用］ この発明の構成によれば、第１掘削装置により
低速回転する掘削軸の下方先端部に設けた掘削具
を地盤中に没入させて地盤を円柱状に掘削する。
次いで、掘削具と並行に掘削軸に連結させこの掘
削軸の周囲を回動しつつこの掘削軸の昇降に追従
し且つ第２駆動装置により高速回転する撹拌軸の
下方先端部に設けた撹拌具の最遠端の吐出口から
掘削具により掘削した範囲内の円柱状の掘削土中
に土質安定剤を注入しつつ、前記掘削具の上方に
且つこの掘削具の最遠端の描く回転軌跡内にその
最遠端の描く回転軌跡が位置すべく配設した高速
回転する撹拌具により掘削土とこの掘削土中に注
入された土質安定材とを円柱状の掘削土中におい
て撹拌混合し、地盤中に固結柱を造成する。

［実施例］ 次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に説
明する。

図において、２は支柱４を支持し且つ移動せし
めるキヤタピラ付自走車、６は油圧又は電動式か
らなる第１駆動装置である。この第１駆動装置６
は、支柱４の上端から昇降自在に吊持され、保持
ガイド８を介して支柱４の側面に昇降自在に保持
されている。第１駆動装置６には、上下方向に延
設された駆動軸１０の上端部を連動連結してい
る。駆動軸１０は、第１駆動装置６の駆動により
後述する理由のために低速回動（60回転／分以
下、望ましくは10〜30回転／分）される。一方、
掘削軸１０は、第２図に示す如く、下方を支持柱
４の下部に設けた振れ止め体１２により保持され
ており、さらに下方先端部に掘削刃１４を有する
掘削具１６を設けている。この掘削具１６は、掘
削軸１０の両側に上方に向つて傾斜して突設され
ている。前記第１駆動装置６により掘削具１６を
回転駆動して地盤を円柱状に掘削する際に、所要
の掘削トルクを得るために前記第１駆動装置６の
回転数を落して大きなトルクが得られるようにし
ている。

前記駆動軸１０の一側には、この駆動軸１０の
上下方向に連結体１８を複数個設けている。この
連結体１８は、掘削軸１０から略水平に突設して
あり、水平先端部には掘削軸１０と並行に上下方
向に延設された撹拌軸２０を回動自在に保持して
いる。この撹拌軸２０の上端部は、掘削軸１０上
方に設けた第２駆動装置２２に連動連結してい
る。一方、撹拌軸２０は、第２図に示す如く、下
方を前記振れ止め１２内を挿通している。これに
より、撹拌軸２０は、掘削軸１０と並行に掘削軸
１０に連結させ、この掘削軸１０の周囲を回転し
つつこの掘削軸１０の昇降に追従して昇降する。
さらに、撹拌軸２０は、下方先端部を前記掘削具
１６の上方に位置させ、複数の撹拌具２４を設け
ている。この撹拌具２４は、撹拌軸２０の両側に
略水平に突設して複数段に設けている。この場
合、前記掘削具１６の最遠端１６ｅの描く回転軌
跡１６ｌ内に撹拌具２４の最遠端２４ｅの描く回
転軌跡２４ｌが位置するように、撹拌具１６の回
動中心となる撹拌軸２０を前記連結体１８に支持
している。ところで、連結体１８は、前記掘削軸
１０に一体的に取付けられているため、掘削軸１
０の回動に連動して連結体１８も回動する。この
為、連結体１８に保持された撹拌軸２０及び撹拌
具２４は、掘削軸１０の周囲を回動することにな
る。

また、撹拌具２４の最遠端２４ｅには、それぞ
れ土質安定剤の吐出口２６を設けてある。この吐
出口２６から土質安定剤を掘削具１６により円柱
状に掘削した掘削土中に注出するために、前記撹
拌軸２０と撹拌具２４とを中空筒状に形成して連
通させ、土質安定剤供給用の通路を構成する。

前記撹拌具２４により掘削土と土質安定材とを
掘削土中において撹拌混合する際には、円柱状の
掘削土中に注入された土質安定剤が前記円柱状の
掘削土中から外部に漏れることを防止し、あるい
は施工後の強度を大となすなど撹拌混合を良好に
すべく、前記撹拌軸２０を高速回転（60〜150回
転／分）させる。このとき、掘削時のように大き
なトルクを要求されないので、第２駆動装置２２
のトルクを落して高速回転が得られるようにして
いる。この第２駆動装置２４は、掘削軸１０の一
側に一体的に取付けられ、掘削軸１０の回転に連
動して掘削軸１０の周囲を回転される。また、第
２駆動装置２４は、掘削軸１０の昇降に連動して
昇降され、撹拌軸２０が掘削軸１０に追従して昇
降される。

なお、上記実施例においては、掘削具１６と撹
拌具２４とが平行の場合について言及したが、こ
れに限定されるものではなく、撹拌具２４を掘削
具１６にたいして直角あるいは傾斜させて配設し
てもよいことは勿論である。

この発明は上述の如く構成されているので以下
の如く作用する。

キヤピタラ付自走車２を走行させて、装置全体
を所定の地盤改良のための固結柱を造成する位置
に配置し、次に、支柱４を地盤に対し略鉛直に支
持し、支柱４で昇降自在に支持される掘削軸１
０、掘削具１６、撹拌軸２０、撹拌具２４等を地
盤に対して鉛直に立てる。然る後、第１駆動装置
６を駆動して掘削軸１０等を回転させ、回転する
掘削具１６を地盤表面に降下する。（第３図Ａ）。
掘削具１６には、掘削刃１４が備えられているた
め、掘削具１６の回転に伴い地盤中に没入して地
盤を円柱状に掘削する。

このとき、掘削具１６により地盤を円柱状に掘
削しながら地盤中に没入させるために、掘削軸１
０の上端に連結する第１駆動装置６を支柱４に沿
つて降下させる。掘削具１６は、所定の掘削トル
クが得られるように低速回転させる。低速回転さ
せることにより、第１駆動装置６は小出力でも使
用することが可能となり、また、小出力の第１駆
動装置６の使用は装置自体の小型化、軽量化を招
く利点がある。

掘削具１６を地盤中に没入させると、掘削具１
６の降下に追従して掘削具１６の上方に位置する
複数段の撹拌具２４も降下し、掘削軸１０の周囲
を回動しつつ掘削具１６により掘削した範囲内の
円柱状の掘削土中に没入する。複数の撹拌具２４
は、降下しながら吐出口２６から土質安定剤を掘
削具１６により掘削した範囲内の円柱状の掘削土
中に注入して拡散を防止し、掘削土とこの掘削土
中に注入された土質安定剤とを掘削土中において
撹拌混合する（第３図Ｂ） この時、掘削具１６は、低速回転しているが、
掘削具１６上方の高速回転する撹拌具２４によ
り、掘削具１６に掘削土が付着していても掘削土
を撹拌し得るので、掘削土とこの掘削土中の土質
安定剤との撹拌混合を良好にすることが可能にな
る。また、撹拌時には、掘削時程の高トルクを要
求されないので、小出力の駆動装置でも高速回転
させることができ、第２駆動装置２２の小型化、
軽量化が可能となる。さらに、撹拌具２４の高速
回転により土質安定剤の外部への漏れを防止し得
て、施工後の強度を大とし得て、また、円柱状の
掘削土中においてこの掘削土と土質安定剤とを撹
拌混合することにより、土質安定剤の徒な拡散を
防止し得て、地盤中に強固な固結柱を造成するこ
とができる。

以上のような作動を連続適に行わせながら所定
の深さまで掘削するとともに掘削土と土質安定剤
との撹拌混合を図り、所定の深さに到達すると掘
削具１６の降下を終了する（第３図Ｃ）。

そして、今度は、逆に掘削具１６等を上昇させ
る。このとき、掘削具１６を回転させるが、降下
時と逆方向に回転させながら上昇させてもよい
（第３図Ｄ）。上昇させるときは、掘削具１２６に
は掘削トルクが要求されないから、掘削具１６を
高速回転させることも可能である。このような工
程を経て、地盤中から掘削具１６等を引き抜く。
この場合に、撹拌具２４は、掘削具１６の昇降に
追従して上昇して上昇し、地盤中から抜き出され
る。地盤中から掘削具１６を引き抜くことにより
作業は終了する（第３図Ｅ）。そして、掘削具１
６等を引き抜いた後の地盤には、固結柱が造成さ
れる。

なお、掘削具１６は、螺旋状に形成することに
より、地盤中への没入を容易にすることができ
る。

また、掘削軸１０の一側に設けた第２駆動装置
２２の位置と対称になる前記掘削軸１０の他側の
位置に、第１図に２点鎖線で示す如く、バランサ
を設けても良い。これにより、掘削軸１０の回転
を安定させ、掘削および撹拌混合を良好にするこ
とができる。さらに、掘削軸１０の他側の第２駆
動装置２２や撹拌軸２０、撹拌具２４の位置と対
称する位置に、第２図に２点鎖線で示す如く、バ
ランサとして第３の駆動装置や撹拌軸・撹拌具を
設け、前記第２駆動装置２２等と逆回転させても
良い。これにより、回転を安定させるとともに撹
拌混合の効率を向上し、掘削・撹拌混合をさらに
良好にすることができる。

［発明の効果］ 以上詳細な説明から明らかなようにこの発明に
よれば、第１掘削装置により低速回転する掘削軸
の下方先端部に設けた掘削具を地盤中に没入させ
て地盤を円柱状に掘削する。次いで、掘削軸と並
行に掘削軸に連結させこの掘削軸の周囲を回動し
つつこの掘削軸の昇降に追従し且つ第２駆動装置
により高速回転する撹拌軸の下方先端部に設けた
撹拌具の最遠端の吐出口から掘削具により掘削し
た範囲中の円柱状の掘削土中に土質安定剤を注入
しつつ、前記掘削の上方に且つこの掘削具の最遠
端の描く回転軌跡内にその最遠端の描く回転軌跡
が位置すべく配設した高速回転する撹拌具により
掘削土とこの掘削土中に注入された土質安定材と
を円柱状の掘削土中において撹拌混合し、地盤中
に固結柱を造成するので、土質安定剤の外部への
漏れや施工後の強度低下の不都合を解消し得て、
土質安定剤の徒な拡散を防止し得て強固な固結柱
を造成し得る。また、たとえ掘削土が低速回転す
る掘削具に付着しても、掘削具の上方に配設した
土質安定剤の吐出口と高速回転する撹拌具により
掘削具に付着した掘削土を確実に離脱・撹拌し得
て、粘着力の強い土に対してもその撹拌混合を良
好にすることができる。これと相俟つて、上記効
果を達成するに当り、掘削具は第１駆動装置によ
り低速回転するので、大きなトルクを有すること
となり、第１駆動装置を大型化することなく掘削
に必要な所定のトルクを容易に得ることができ
る。しかも、撹拌混合に際しては、掘削時のよう
な高トルクが要求されないので、撹拌具を第２駆
動装置により高速回転させる場合も、第２駆動装
置を大型化する必要がない。

このように、第１・第２駆動装置の大型化を阻
止し得て、駆動装置の大型化に伴う重量化、コス
ト高を回避できるのは勿論のこと、駆動装置の大
型化に伴う駆動装置を支持する装置全体の大型
化、重量化、延いてはコスト高をも併せて未然に
回避しながら地盤中に地盤改良のための固結柱を
造成することのできる効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図は装置の
全体側面図、第２図は要部拡大図、第３図Ａ〜Ｅ
は工程の順序を示す概略説明図である。 図において、４は支柱、６は第１駆動装置、１
０は掘削軸、１６は掘削具、１８は連結体、２０
は撹拌軸、２２は第２駆動装置、２４は撹拌具、
２６は吐出口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低速回転する掘削具を地盤中に没入させるこ
   とにより前記地盤を円柱状に掘削し、次いで掘削
   軸の周囲を回動しつつこの掘削具による地盤の掘
   削に追従して前記掘削具により掘削した範囲内の
   円柱状の掘削土中に土質安定剤を注入しつつ高速
   回転する撹拌具を前記円柱状の掘削土中に没入さ
   せることにより前記掘削土とこの掘削土中に注入
   された前記土質安定剤とを前記円柱状の掘削土中
   において撹拌混合することにより地盤中に固結柱
   を造成することを特徴とする地盤改良工法。 ２ 昇降自在に支柱に支持された第１駆動装置に
   より低速回転する掘削軸の下方先端部に掘削具を
   設けるとともに前記掘削軸と並行に掘削軸に連結
   させこの掘削軸の周囲を回動しつつこの掘削軸の
   昇降に追従し且つ第２駆動装置により高速回転す
   る撹拌軸の下方先端部に撹拌具を設け、この撹拌
   具の最遠端には前記掘削具により掘削された範囲
   内の円柱状の掘削土中に注入される土質安定剤の
   吐出口を設け、前記撹拌具を前記掘削具の上方に
   且つこの撹拌具の最遠端の描く回転軌跡が前記掘
   削具の最遠端の描く回転軌跡内に位置すべく配設
   したことを特徴とする地盤改良装置。