JPH07310314A - 土圧低減式地盤改良工法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクリュによる地盤改良中の掘削土の排除を
部分的に制限することによって、地盤改良材の吐出量に
よる土圧の上昇を低減し、改良地盤区域に隣接した既存
構造物への土圧の影響を除く。 【構成】 既設構造物等の近辺の軟弱地盤等を、スクリ
ュロッド２の先端に地盤改良材の吐出口１３，１４と攪
拌翼８とを有する掘削攪拌ヘッド３を備えた地盤改良装
置１により所定深度まで掘削する。掘削後に掘削土中に
吐出した地盤改良材を回転により攪拌混入して地盤改良
を行う一方、スクリュロッド外周に部分的に設けたスク
リュ２８により、既設構造物等に土圧の影響を与えない
許容範囲のみ掘削土を排除して、地中状態を乱すことな
く土圧を自然に低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軟弱地盤等の地盤改
良に際する土圧の影響を、掘削土の移動により低減して
対処する土圧低減式地盤改良工法とその装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】地盤改良時の地盤改良材の注入による改
良地盤の体積膨張が原因とされる既設構造物等に対する
土圧の影響を、掘削土の排除により低減する手段とし
て、地盤改良材の注入量にほぼ見合う量の掘削土を予め
排除したり、または地盤改良と同時に注入量にほぼ見合
う量の掘削土をスクリュにより地上に排出したりなどし
て防止するという工法が既に公知となっている。

【０００３】また地盤改良装置としては、スクリュを全
長にわたり有する二重管構造のスクリュロッドの先端
に、掘削翼と攪拌翼とを設けた掘削攪拌ヘッドを継手に
より連結し、その掘削攪拌ヘッドの上下に吐出口を設
け、それら吐出口を地上にて切換操作可能な別個の供給
路に接続して、上記スクリュロッドの回転により所定深
度まで掘削を行った後、上下いずれかの吐出口から吐出
した地盤改良材を、攪拌翼により掘削土と攪拌混合する
ことによって地盤改良を行う一方、地盤改良材の注入量
にほぼ見合う量の掘削土をスクリュにより地上に排出す
るという構造のものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ス
クリュロッド全長に及ぶスクリュにより掘削土を排除し
ているため、スクリュ外径が掘削翼よりも小さく形成さ
れていても、掘削土の排除量を地盤改良材の注入量にほ
ぼ見合う量とすることは難しく、ましてやスクリュの回
転による掘削土の移動状態は、地盤の土質や硬さ、地下
水の有無などにる影響を受け易く、またスクリュ回転
数、掘削または引抜スピードなどの作業操作によっても
異なるもので、注入量に相当する量の掘削土を排除する
ことは実に困難であり、このため地盤改良中における土
圧の変動は著しく、場合によっては掘削土の排出が過剰
に行われて地盤沈下を起こすことすらある。

【０００５】また装置としては、二重管構造のスクリュ
ロッドを採用して、掘削攪拌ヘッドの上部と下部とに開
設した吐出口への地盤改良材の供給を行うようにしてお
り、供給路の切換えをもって地盤改良材の吐出位置を変
えているので、いずれか一方の供給路は地盤改良材を残
したまま停止状態となり、このため供給路が残留物によ
り狭くなり易く、特に引抜き時には下部の吐出口の供給
路は長く使用されないのでその傾向が大きく、地上に引
抜いたときに供給路を洗浄して残留物を除去しておかな
いと、後に使用できなくなる課題を有する。

【０００６】この発明は上記従来の課題を解決するため
に考えられたものであって、その目的の１つは、スクリ
ュによる掘削土の移動を制限することによって、地盤改
良材の吐出量による土圧の上昇を低減し、これにより改
良地盤区域に隣接した建築物の基礎や各種の地下トンネ
ル、護岸等の既存構造物への土圧の影響を除くことがで
きる新たな土圧低減式地盤改良工法を提供することにあ
る。

【０００７】また他の１つの目的は、スクリュロッドの
外周のスクリュを部分的なものとなすことによって、ス
クリュによる掘削土の移動を制限することができ、また
スクリュロッド先端の掘削攪拌ヘッドをロッドとその外
周に上下動自在に嵌装した外管とから構成することによ
り、掘削攪拌ヘッドの上下に開設した吐出口の供給路を
共通のものとして、スクリュロッドの進行方向に応じた
切換えを確実に行い得る新たな土圧低減式地盤改良装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の１つは、既設構造物の近辺の軟弱地盤等を、スクリュ
ロッドの先端に地盤改良材の吐出口と攪拌翼とを有する
掘削攪拌ヘッドを備えた地盤改良装置により所定深度ま
で掘削し、掘削後に掘削土中に攪拌混入された地盤改良
材による土圧の上昇を、スクリュによる掘削土の移動に
より低減して改良するにあたり、上記掘削土の移動をス
クリュロッド外周に部分的に設けたスクリュにより、既
設構造物等に土圧の影響を与えない許容範囲のみ行っ
て、地中状態を乱すことなく自然に土圧を低減すること
を特徴とする土圧低減式地盤改良工法にある。

【０００９】またこの発明の他の１つは、所要個所にス
クリュを部分的に設けたスクリュロッドと、スクリュロ
ッド先端の掘削攪拌ヘッドとからなり、その掘削攪拌ヘ
ッドをスクリュロッドと接続した中空のロッドと、円周
方向には該ロッドと一体にしてロッド外周に上下動自在
に嵌装した外管とから構成し、その外管に掘削翼と掘削
錘及び攪拌翼とを設け、上記ロッドにスクリュロッド内
と連通する地盤改良材の供給路を内設して吐出口をロッ
ドの先端部と攪拌翼より上部とに開設し、それら吐出口
を交互に開閉する開口を外管の上部と下部とに設けると
ともに、外管を上下動する操作杆を地上部の駆動装置か
ら外管上部に連結してなることを特徴とする土圧低減式
地盤改良装置にある。

【００１０】

【作 用】上記構成では、スクリュロッドの回転がロッ
ドに伝達され、外管はロッドと共に回転して先端部の掘
削錘と掘削翼とにより地中を掘削してゆく、また同時に
回転している攪拌翼により掘削土が攪拌される。所定掘
削深度に達したときに操作杆を上方に作動して外管を予
め定めたところまで上方移動させると、先端の吐出口と
外管の下部の開口とが重合し、上部の吐出口では外管の
開口がずれて塞がれる。これにより吐出口は上部から先
端に切換わり、スクリュロッド内を経て供給路に圧送さ
れた地盤改良材が掘削攪拌ヘッド先端部から掘削土に吐
出されて、攪拌翼により掘削土と攪拌される。

【００１１】一方、スクリュロッド側ではスクリュの回
転により掘削土の移動が部分的に行われる。これにより
地盤改良材の吐出による体積の増加が抑制されるように
なり、土圧の上昇が低減されて既設構造物等に対する影
響もきわめて小さなものとなる。また掘削攪拌ヘッドの
引き上げ時に、操作杆を下方に作動して外管の位置を元
に押し戻すと、上部の吐出口と外管の上部の開口とが重
合し、先端の吐出口では外管の開口がずれて塞がれる。
これにより吐出口は先端から上部に切換わり、スクリュ
ロッド内を経て供給路に圧送された地盤改良材が掘削攪
拌ヘッド上部から掘削土に吐出されて、攪拌翼により掘
削土と攪拌される。この場合においても部分的な掘削土
の移動により地盤改良材の吐出による土圧の上昇は低減
される。

【００１２】

【実施例】以下この発明を二連オーガー装置による地盤
改良装置を例として説明する。図中１は二連オーガー装
置で、中空の一対のスクリュロッド２の先端部に掘削攪
拌ヘッド３が取付けてある。この掘削攪拌ヘッド３はス
クリュロッド２のそれぞれに接続する一対のロッド４
と、円周方向には該ロッド４と一体にしてロッド外周に
上下動自在に嵌装した所要長さの鋼製の外管５とからな
り、その外管５の先端部に掘削翼６と掘削錘７が設けて
ある。また外管５の側部には複数の攪拌翼８，８が交互
に上下位置と突出方向とを変えて一対ずつ多段に取付け
てある。

【００１３】上記ロッド４の内部には、図２以下に示す
ように、上記スクリュロッド２の内部と接続端９を介し
て連通したセメントスラリー等の地盤改良材の供給路１
０が先端まで設けてあり、その供給路１０はロッド先端
の側部に穿設した吐出口１１と、上記攪拌翼８よりも上
部のロッド側部に穿設した吐出口１２の両方と接続して
いる。

【００１４】上記外管５の側部には、吐出口１１，１２
を交互に重合位置する下部開口１３と上部開口１４とが
設けてあり、外管５の上下移動（１００mm程度）に伴う
開口の移動により吐出口１１，１２のいずれか一方が開
いて地盤改良材が供給路１０から掘削土中に吐出するよ
うにしてある。なお、各開口には吐出圧により開放する
ゴム等の弾性片によるバルブ１３ａ，１４ａが片側のみ
止着して開閉自在に設けてある。

【００１５】上記ロッド４と外管５の係着は、ロッド４
の外側の中央部と上部との四方に縦に施したキー溝１５
に、外管５の外側から側壁に貫設した縦長のキー１６を
嵌合して行い、そのキー溝１５の長さ範囲にて外管５の
上下移動を可能となすとともに、キー１６を介してロッ
ド４と外管５を円周方向に対しては一体となして、回転
力が外管５に伝達され、外管５の回転により掘削と攪拌
とが行えるようにしてある。

【００１６】また上記各キー１６は平断面形状が凸状の
もので、図３及び図４に示すように、外管５の側壁に穿
設した長孔５ａから頭部１６ａを外側にして上記キー溝
１５に嵌込まれ、外管側壁から突出した頭部１６ａを外
管周囲に取付けた環状のキーホルダー１７により保持し
て脱落しないように設けてある。

【００１７】このキーホルダー１７は内側に上記頭部１
６ａの嵌合溝１７ｂを有し、両端に耳片１７ｃを一体形
成した一対の半円形の部材１７ａからなり、その一対を
外管周囲にて掌合した後、耳片１７ｃに貫挿した複数の
ボルト１７ｄにより外管周囲に締着したものからなる。
このようなキー１６の取付構造では、キーホルダー１７
を取り除くことによって、キー１６を外管５から抜き外
すことができ、これにより上記キー溝１５とキー１６と
の嵌合によるロッド４と外管５との連結を解除して、ロ
ッド４から外管５を必要に応じて抜き外すことができ
る。

【００１８】１８は外管５の上端と下部とに架設した連
結部材で、この連結部材１８は外管５に設けた上下フラ
ンジ１９の間に環状の取付部材２０を嵌めて両外管にわ
たり取付けられ、両端には振れ止め用の突片が突設して
ある。この連結部材１８により両外管５は相互に支えら
れて回転自在に連結している。

【００１９】２１は一対の上記スクリュロッド２の先端
部にわたり設けた連結部材で、上記連結部材１８と同様
にスクリュロッド２に設けた上下フランジ２２の間に環
状の取付部材２３を嵌めて取付けられ、両端の四方には
スタビライザー２４が設けてある。

【００２０】２５は外管５の操作杆で、駆動装置２６側
の油圧操作装置（図は省略）のピストン２７と掘削攪拌
ヘッド上部の連結部材１８とにわたり垂直に設けられ、
この操作杆２５により外管５を操作して、上記吐出口１
１，１２の交互開放が行われる。また操作杆２５として
中空管を採用し、その中央部内に傾斜値を電気的に測定
できるセンサーを設けることによって、操作杆２５を傾
斜測定部材に兼用することができる。

【００２１】２８はスクリュロッド２に設けた掘削土移
動用のスクリュで、地中の既設構造物３０の位置に応じ
てスクリュロッド２の所要個所に設けられている。また
スクリュ２８の外径は上記掘削翼６の外径よりも小径
で、スクリュ長さ範囲の掘削土だけを回転により上方に
移動できるように形成してある。このスクリュ位置の掘
削土の移動により、それに見合う所定量の掘削土が最終
的には地上に排出されることになる。またスクリュ２８
による掘削土の部分的な移動は、スクリュロッド２の回
転による掘削攪拌ヘッド３での地盤改良材の攪拌混入時
に同時に行われるので、地盤改良材の吐出量により体積
が増加しても、その増加分の殆どが掘削土の移動量と相
殺されるようになって、土圧の上昇が抑制される。

【００２２】上記構成の二連オーガー装置１では、一対
の掘削攪拌ヘッド３を右と左に方向を変えて回転しつつ
地中の掘削を行う。この一対の掘削攪拌ヘッド３は連結
部材１８，２１により一体化され、またスタビライザー
２４を両側四方に備えることによって、一対のスクリュ
ロッド２の上端を地上で支持して地中の深層部まで掘削
を行うものであっても垂直度が維持され、掘削先端に掘
削抵抗が大きく作用しても掘削攪拌ヘッド３は傾斜し難
く、地中を垂直に掘削して貫入してゆく。

【００２３】上記外管５の上下移動による吐出口１１，
１２の切換操作は、貫入が所定の掘削深度に達した後に
おいて行われる。たとえば、掘削深度が１５ｍの場合に
ついて説明すると、貫入が１２ｍに達するまでは掘削の
みとする。残りの３ｍから定着深度までは、操作杆２５
により外管５を上方に移動して先端の吐出口１１を開
き、スクリュロッド２の内部を経て供給路１０に圧送さ
れたセメントスラリーの地盤改良材を掘削土に吐出しな
がら掘削を行う。吐出されたセメントスラリーと掘削土
は攪拌翼８の回転により攪拌されて混合し改良される
が、さらに先端処理として定着深度から１ｍほど掘削攪
拌ヘッド３を引き上げて再貫入を行う。この際にはセメ
ントスラリーの圧入を停止して攪拌のみ行う。

【００２４】上記先端処理が完了したら上方への引き上
げ攪拌に移行する。この場合、先端の吐出口１１は攪拌
翼８よりも下に位置するため、吐出口１１からセメント
スラリーしつつ攪拌翼８により掘削土と攪拌することは
できないので、吐出口１１を上部の吐出口１２に切換え
る。この切換えは上記操作杆２５により外管５を下方に
移動して、開口１３を吐出口１１から下側にずらせ、上
記開口１４を上部の吐出口１２と重合させることによっ
て行われる。

【００２５】そして切換え後にセメントスラリーの供給
を開始し、スクリュロッド２と共に掘削攪拌ヘッド３を
回転しつつ引き上げてゆくと、吐出口１２からのセメン
トスラリーが攪拌翼８により掘削土と攪拌混入されて地
盤が改良されてゆく。

【００２６】一方、スクリュロッド側では上記セメント
スラリーの攪拌混入と同時に、スクリュ２８の部分の掘
削土が回転により上方に移動される。この移動によりセ
メントスラリーの吐出で改良地盤の体積が増加しても、
その増加分はスクリュ２８による掘削土の移動量と相殺
されるようになるので、土圧の上昇はきわめて小さなも
のとなる。またスクリュ２８による掘削土の移動は部分
的で、スクリュ２８のない位置の掘削土は、スクリュ位
置から上方に移動された掘削土に押し上げられるように
なり、さらには掘削土の密度状態等によってある程度の
相違はあるが、増加体積に相当する掘削土は最終的には
地上に排出される。

【００２７】上記スクリュ２８による掘削土の移動が、
地中の既設構造物３０に土圧の影響を与えない許容範囲
２９であれば、地中状態を乱すことなく自然に土圧が低
減することになり、また部分的な掘削土の移動では、必
要以上に掘削土の排出が行われることもない。

【００２８】

【発明の効果】この発明は上述のように、地盤改良に際
する掘削土の移動を、スクリュロッド外周に部分的に設
けたスクリュにより、既設構造物等に土圧の影響を与え
ない許容範囲のみ行って、地中状態を乱すことなく自然
に土圧を低減することから、既設構造物等に対する土圧
の影響もきわめて小さなものとなる。またスクリュロッ
ド全長に及ぶスクリュにより掘削土を地上に排出した場
合に生じ易い過剰排土が防止され、常に地中の土圧を安
定させた状態で軟弱地盤等の地盤改良を行い得るので地
盤沈下も生じ難い。

【００２９】装置にあっては、スクリュロッド先端の掘
削攪拌ヘッド３を、スクリュロッドと接続した中空のロ
ッド４と、円周方向には該ロッド４と一体にしてロッド
外周に上下動自在に嵌装した外管５とから構成し、その
外管５に掘削翼６と掘削錘７及び攪拌翼８とを設け、上
記ロッド４にスクリュロッド内と連通する地盤改良材の
供給路１０を内設して吐出口１１，１２をロッド４の先
端部と攪拌翼８より上部とに開設し、それら吐出口１
１，１２を交互に開閉する開口１３，１４を外管５の上
部と下部とに設けるとともに、外管５を上下動する操作
杆２５を地上部の駆動装置２６から外管５の上部に連結
して、上記２つの吐出口を外管の上下動により交互に開
閉できるようにしてなることから、掘削攪拌ヘッドの移
動方向に応じて吐出口の切換えにより掘削土への地盤改
良材の吐出位置を常に確実に変更することができる。

【００３０】また掘削攪拌ヘッドを内外二重に構成する
ことにおいても、中空のロッドの外周にキー等を用いて
外管を嵌装するだけでよいので簡単であり、吐出口の切
換も外管を上下動するだけで他に特別な操作を要しない
ため容易に行え、地盤改良材の供給路も共通にして常時
使用できるので、２つの供給路を切換えて地盤改良材の
吐出位置を上下に変更する場合に生じがちな残留地盤改
良材の固化による供給障害が防止でき、地上に引抜いた
ときの供給路の洗浄も簡単に済むので、装置の保守管理
も容易となる他、土圧により操作困難となるような個所
もないので深層の地盤改良にも役立て得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る土圧低減式地盤改良装置の要
部立面図である。

【図２】 掘削攪拌ヘッド部分の一部縦断立面図であ
る。

【図３】 キーの取付状態を示す部分縦断側面図であ
る。

【図４】 同じく平断面図である。

【図５】 図２Ａ−Ａ線における平断面図（Ａ）とＢ−
Ｂ線における平断面図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１ 二連オーガー装置 ２ スクリュロッド ３ 掘削攪拌ヘッド ４ ロッド ５ 外管 ６ 掘削翼 ７ 掘削錘 ８ 攪拌翼 ９ 接続端 １０ 供給路 １１ 先端の吐出口 １２ 上部の吐出口 １３ 下部開口 １４ 上部開口 １５ キー溝 １６ キー １７ キーホルダー １８ 連結部材 ２５ 外管の操作杆 ２８ スクリュ ２９ 許容範囲 ３０ 既設構造物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設構造物等の近辺の軟弱地盤等を、ス
   クリュロッドの先端に地盤改良材の吐出口と攪拌翼とを
   有する掘削攪拌ヘッドを備えた地盤改良装置により所定
   深度まで掘削し、掘削後に掘削土中に攪拌混入された地
   盤改良材による土圧の上昇をスクリュによる掘削土の移
   動により低減して改良するにあたり、 上記掘削土の移動をスクリュロッド外周に部分的に設け
   たスクリュにより、既設構造物等に土圧の影響を与えな
   い許容範囲のみ行って、地中状態を乱すことなく自然に
   土圧を低減することを特徴とする土圧低減式地盤改良工
   法。
2. 【請求項２】 所要個所に掘削翼よりも小径のスクリュ
   を部分的に設けたスクリュロッドと、スクリュロッド先
   端の掘削攪拌ヘッドとからなり、その掘削攪拌ヘッドを
   スクリュロッドと接続した中空のロッドと、円周方向に
   は該ロッドと一体にしてロッド外周に上下動自在に嵌装
   した外管とから構成し、その外管に上記掘削翼と掘削錘
   及び攪拌翼とを設け、上記ロッドにスクリュロッド内と
   連通する地盤改良材の供給路を内設して吐出口をロッド
   の先端部と攪拌翼より上部とに開設し、それら吐出口を
   交互に開閉する開口を外管の上部と下部とに設けるとと
   もに、外管を上下動する操作杆を地上部の駆動装置から
   外管上部に連結してなることを特徴とする土圧低減式地
   盤改良装置。