JPH0799015B2 - 地盤改良用攪拌装置及びそれを使用した地盤改良工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は掘削土砂と固化材を混
合することにより地中に矩形断面形状の固結体を造成す
る地盤改良工法に使用される攪拌装置，及びそれを使用
した地盤改良工法に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】地盤を掘
削ロッドにより目標の深度まで掘進し、掘削終了後、ま
たは掘削と同時に掘削土砂と掘削ロッドの先端から土中
に吐出される固化材を攪拌し、両者を混合してそのまま
硬化させることにより地中に造成杭等の固結体を造成す
る方法は従来、掘削ロッドと共に鉛直軸回りに回転する
攪拌翼のみで混合を行うことから、完成する固結体は円
柱状，もしくはそれが連続した形状となる。

【０００３】上部構造物はこの形状の固結体上に構築さ
れるが、固結体が円形断面であるのに対し、構造物の底
面は通常矩形であるため、固結体の断面積が構造物の底
面積を下回り（80％程度) 、固結体は構造物の底面全面
を支持する状態にはならないのが実情である。従って底
面を完全に支持するには、構造物の底面より広範囲に必
要以上の固結体を造成しなければならず、非効率的で、
不経済な支持状態となっている。

【０００４】この発明は従来の円形状に造成される固結
体の実情を踏まえてなされたもので、効率的に構造物を
支持する断面形状の固結体を造成する攪拌装置と、それ
を使用した施工方法を新たに提案しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明では掘削
ロッドの先端に接続されるロッド本体の周面に、その軸
方向に互いに距離を隔てて突設される上部攪拌翼と下部
攪拌翼の中間部の高さに、ロッド本体に対して平面上、
矩形の四隅位置に水平軸回りに回転する角部攪拌翼を配
置すると共に、四隅位置の角部攪拌翼の内の、回転軸が
同一線上に位置する２個の角部攪拌翼の間に、角部攪拌
翼の回転軸に直交する方向の水平軸回りに回転する中間
部攪拌翼を配置し、これら角部攪拌翼と中間部攪拌翼に
よって矩形断面の四隅位置とその中間部位置の攪拌を行
うことにより全体で矩形断面形状の固結体を造成し、上
部構造物を効率的に、完全に支持する状態を得る。

【０００６】角部攪拌翼はロッド本体に対して矩形の四
隅位置にロッド本体の回転から絶縁された状態に配置さ
れ、水平軸回りに回転し、矩形断面の四隅位置の掘削土
と固化材の攪拌を行い、中間部攪拌翼は対向する角部攪
拌翼の間に同じくロッド本体の回転から絶縁された状態
に配置され、角部攪拌翼の回転軸に直交する方向の水平
軸回りに回転し、掘削土と固化材の攪拌を補足的に行
う。

【０００７】攪拌装置は掘削ロッドの先端に接続される
ロッド本体と、ロッド本体の周面に、その軸方向に互い
に距離を隔てて突設される上部攪拌翼及び下部攪拌翼
と、上記４箇所の角部攪拌翼と、角部攪拌翼間に位置す
る中間部攪拌翼からなり、ロッド本体の周面の、上部攪
拌翼と下部攪拌翼の各突設位置には掘削ロッドの内部を
通じて固化材を吐出する上部吐出孔と下部吐出孔が穿設
される。

【０００８】掘削ロッドの掘進時は主として下部吐出孔
から固化材の吐出が行われ、固化材はまず下部吐出孔の
位置の下部攪拌翼で掘削土と攪拌されて混合され、この
混合物はその上方に位置し、掘進とともに降下する角部
攪拌翼と中間部攪拌翼によって矩形断面形状に攪拌され
る。この一旦攪拌された混合物は更に上方に位置する上
部攪拌翼によって再度混合される。

【０００９】ロッド本体の引き抜き時は逆に主として上
部吐出孔から吐出が行われ、固化材はその位置の上部攪
拌翼によって掘進時の混合物と混合され、その下方に位
置する角部攪拌翼と中間部攪拌翼によって改めて矩形状
に繰り返して混合され、更にその下方の下部攪拌翼によ
って混合される。

【００１０】施工は攪拌装置が付属した掘削ロッドを回
転させ、少なくとも下部吐出孔から固化材を吐出し、下
部攪拌翼と上部攪拌翼により掘削土と固化材を攪拌，混
合すると同時に、四隅位置とその中間部の混合物を攪
拌，混合しながら掘進し、所定深度に到達した後は少な
くとも上部吐出孔から固化材を吐出し、再度上部攪拌翼
と下部攪拌翼により掘削土と固化材との攪拌，混合を行
うと同時に、四隅位置とその中間部の混合物を攪拌，混
合しながら掘削ロッドを引き抜く、という要領で行わ
れ、そのまま固化材を硬化させて角柱状の固結体が造成
される。

【００１１】

【実施例】以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて
説明する。

【００１２】まず請求項１記載の発明を説明する。

【００１３】この発明の攪拌装置Ａは図２に示すように
掘削ロッド（図示せず）の先端側に接続されるロッド本
体１と、ロッド本体１の周面に、その軸方向に互いに距
離を隔てて突設される上部攪拌翼２及び下部攪拌翼３
と、上部攪拌翼２と下部攪拌翼３の中間部の高さに、図
１に示すようにロッド本体１に対して平面上、矩形の四
隅位置にロッド本体１の回転から絶縁された状態に配置
され、水平軸回りに回転する角部攪拌翼４と、対向する
角部攪拌翼４，４の間に同じくロッド本体１の回転から
絶縁された状態に配置され、角部攪拌翼４の回転軸に直
交する方向の水平軸回りに回転する中間部攪拌翼５，５
とからなり、ロッド本体１の周面の、上部攪拌翼２と下
部攪拌翼３の各突設位置に掘削ロッドの内部を通じて固
化材を吐出する上部吐出孔1aと下部吐出孔1bを設けたも
ので、掘削ロッドによる地盤の掘削時と、その引き抜き
時に掘削土と固化材を攪拌し、矩形断面形状に混合する
ものである。

【００１４】ロッド本体１は図２に示すように管状を
し、その内周が固化材を送るための注入管1cとなり、こ
の注入管1cに連続してロッド本体１の上下端位置に上部
吐出孔1aと下部吐出孔1bが明けられる。

【００１５】ロッド本体１の外周には、ロッド本体１に
対して軸方向に相対移動可能で、それぞれ上部攪拌翼２
と下部攪拌翼３が突設される上部ハウジング６と下部ハ
ウジング７が被せられる。上部ハウジング６の、ロッド
本体１の上部吐出孔1aに対応する位置にはこれに連続す
る上部吐出孔6aが、下部ハウジング７の、ロッド本体１
の下部吐出孔1bに対応する位置にはこれに連続する下部
吐出孔7aがそれぞれ明けられる。実施例では上部吐出孔
1aと下部吐出孔1b、及び上部吐出孔6aと下部吐出孔7bを
共にロッド本体１の軸に垂直に穿設し、固化材が孔壁に
向かって吐出される方向に配置している。

【００１６】上部攪拌翼２と下部攪拌翼３は上部ハウジ
ング６と下部ハウジング７のそれぞれ上部吐出孔6aと下
部吐出孔7bの位置に突設されるが、図示するようにこの
上部吐出孔6aと下部吐出孔7bの穿設方向に上部攪拌翼２
と下部攪拌翼３が向くことによって上部攪拌翼２や下部
攪拌翼３はそれぞれの側から吐出された固化材を削孔内
に分散させる働きも兼ねることになる。

【００１７】本発明の攪拌装置Ａは掘削ロッドの降下時
は主に下部吐出孔1bから、また上昇時は主に上部吐出孔
1aから固化材の吐出を行い、下部吐出孔1bから吐出され
た固化材はその位置の下部攪拌翼３と、吐出後にその位
置を通過する上部攪拌翼２により、また上部吐出孔1aか
ら吐出された固化材は同じくその位置の上部攪拌翼２
と、吐出後に通過する下部攪拌翼３により攪拌される。

【００１８】この結果、固化材は掘削ロッドの進行と同
時に攪拌されるため降下時と上昇時のいずれのときも効
率的に掘削土と混合されることになる。

【００１９】実施例ではこの、上部吐出孔1aと下部吐出
孔1bからの吐出を完全に分離し、降下時は下部吐出孔1b
からのみ、上昇時は上部吐出孔1aからのみの吐出を行う
ために、上部ハウジング６と下部ハウジング７をロッド
本体１に対して、あるストロークだけ相対的に上下動自
在に外接させると同時に、上部吐出孔1aと下部吐出孔1b
間の距離より上部吐出孔6aと下部吐出孔7b間の距離を大
きくし、掘削ロッドの降下時は図２に実線で示すように
上部吐出孔1aを上部ハウジング６で閉鎖し、上昇時は鎖
線で示すように下部吐出孔1bを下部ハウジング７で閉鎖
する構造としている。

【００２０】上部ハウジング６と下部ハウジング７は図
２に示すように互いに連結されてロッド本体１に外接
し、ロッド本体１に対しては破線で示すようにその外周
面に突設されるストッパ８と、上部ハウジング６，また
は下部ハウジング７の内周面に形成される、ストッパ８
より長い摺動溝９とによって軸方向に相対移動自在とな
っている。摺動溝９とストッパ８の長さの差が上下部ハ
ウジング６，７のロッド本体１に対するストロークとな
る。

【００２１】図２は掘削ロッド降下時の、上部ハウジン
グ６と下部ハウジング７の位置を示すが、掘削ロッドの
降下時は上下部ハウジング６，７が土の抵抗によってロ
ッド本体１に対して相対的に上昇し、摺動溝９の下端が
ストッパ８の下端に係止してロッド本体１に対して固定
された状態となる。このとき、図示するように下部ハウ
ジング７の下部吐出孔7bはロッド本体１の下部吐出孔1b
に一致するが、上部ハウジング６の上部吐出孔6aは上部
吐出孔1aより上に位置し、上部吐出孔1aは上部ハウジン
グ６によって閉塞され、固化材は下部吐出孔1bからのみ
吐出可能となる。

【００２２】逆に掘削ロッドの上昇時は図３に鎖線で示
すように上下部ハウジング６，７がロッド本体１に対し
て相対的に降下し、下部ハウジング７が下部吐出孔1bを
閉塞し、固化材を上部吐出孔1aからのみ吐出させること
になる。

【００２３】角部攪拌翼４と中間部攪拌翼５は図３に示
すようにロッド本体１の外周に接続する軸受け10に固定
された支持部材11に接続されることによりロッド本体１
の回転から絶縁された状態に支持される。

【００２４】角部攪拌翼４は図１に示すようにロッド本
体１の軸を中心とする矩形の四隅位置に配置され、同一
方向の水平軸回りに回転する。中間部攪拌翼５は回転軸
4a,4aが同一線上に位置する２個の角部攪拌翼４，４の
間に配置され、その回転軸4aに垂直な水平軸回りに回転
する。

【００２５】角部攪拌翼４と中間部攪拌翼５は軸受け10
に内蔵される、あるいはその付近のロッド本体１に設置
される駆動装置（図示せず）によってそれぞれの回転軸
4a，5aが回転し、掘削土と固化材を鉛直面内で攪拌す
る。

【００２６】図示する実施例では、角部攪拌翼４と中間
部攪拌翼５を回転軸4a，5aの回りに螺旋状に形成してい
るが、その形状は掘削土と固化材を鉛直面内に攪拌可能
でありさえすればよい。

【００２７】図示する実施例は単軸型の攪拌装置Ａを示
しているが、本攪拌装置Ａは掘削ロッド単位で接続され
るため多軸型の掘削機にも適用される。

【００２８】次に請求項２記載の発明を説明する。

【００２９】この発明は請求項１記載の攪拌装置Ａを用
いて掘削ロッドを回転させながら昇降させることにより
掘削土と固化材と矩形断面形状に攪拌し、図４に示すよ
うな角柱状の固結体Ｓを造成する方法である。固化材に
はソイルセメント，モルタル、またはセメントミルク等
のスラリー等が使用される。

【００３０】掘削土砂と固化材との混合は上記発明中で
説明したように、攪拌装置Ａが付属した掘削ロッドを回
転させ、攪拌装置Ａの少なくとも下部吐出孔1bから固化
材を吐出し、上部攪拌翼２及び下部攪拌翼３で掘削土と
固化材を水平面内に攪拌，混合すると同時に、角部攪拌
翼４と中間部攪拌翼５を回転させることによって矩形断
面の四隅位置とその中間部位置の掘削土と固化材を鉛直
面内で攪拌，混合しながら掘進し、掘削ロッド、すなわ
ち攪拌装置Ａが所定深度に到達した後、改めて少なくと
も上部吐出孔1aから固化材を吐出し、再度上部攪拌翼２
及び下部攪拌翼３による混合物の水平面内の攪拌を行う
と同時に、角部攪拌翼４と中間部攪拌翼５によって混合
物の鉛直面内の混合を行いながら掘削ロッドを引き抜
く、という要領で行われる。

【００３１】地盤の掘削は通常通り攪拌装置Ａの先端に
取り付けられるビットにより行われ、同時に上部攪拌翼
２と下部攪拌翼３とによる掘削土との攪拌が行われる。

【００３２】掘削ロッドの掘進時は主に下部吐出孔7bか
ら固化材の吐出が行われ、まず下部攪拌翼３で掘削土と
攪拌される。攪拌された混合物はその位置に降下してく
る角部攪拌翼４と中間部攪拌翼５によって矩形断面に、
鉛直面内に攪拌されながら孔底まで連続する。角部攪拌
翼４と中間部攪拌翼５によって攪拌された混合物はその
後から降下する上部攪拌翼２によって再度混合される。

【００３３】掘削ロッドの引き抜き時は主に上部吐出孔
6aから固化材の吐出が行われ、その位置で上部攪拌翼２
によって混合される。この混合物は上部攪拌翼２の後か
ら通過する角部攪拌翼４と中間部攪拌翼５によって改め
て矩形断面に攪拌される。角部攪拌翼４と中間部攪拌翼
５によって攪拌された混合物は下部攪拌翼３によって混
合が繰り返される。

【００３４】この１往復の掘進と引き抜きの結果、上部
攪拌翼２と下部攪拌翼３によって混合物は図４に示すよ
うな角柱状の固結体Ｓに成型される。図４は２軸型の攪
拌装置Ａを使用した場合の固結体Ｓの成型状態を示す。

【００３５】

【発明の効果】この発明は以上の通りであり、掘削ロッ
ドの先端に接続されるロッド本体の周面に、その軸方向
に互いに距離を隔てて突設される上部攪拌翼と下部攪拌
翼の中間部の高さに、ロッド本体に対して平面上、四隅
位置に水平軸回りに回転する角部攪拌翼を配置するとと
もに、対向する角部攪拌翼の間に、角部攪拌翼の回転軸
に直交する方向の水平軸回りに回転する中間部攪拌翼を
配置し、これらの各角部攪拌翼と中間部攪拌翼によって
矩形断面の四隅位置とその中間部位置の攪拌を行うもの
であるため、矩形断面形状の固結体を造成し、上部構造
物を効率的に、完全に支持する状態を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】単軸型の攪拌装置の製作例を示した平面図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ線の立面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線の立面図である。

【図４】固結体の完成状態を示した斜視図である。

【符号の説明】

Ａ……攪拌装置、１……ロッド本体、1a……上部吐出
孔、1b……下部吐出孔、1c……注入管、２……上部攪拌
翼、３……下部攪拌翼、４……角部攪拌翼、4a……回転
軸、５……中間部攪拌翼、5a……回転軸、６……上部ハ
ウジング、6a……上部吐出孔、７……下部ハウジング、
7b……下部吐出孔、８……ストッパ、９……摺動溝、10
……軸受け、11……支持部材、Ｓ……固結体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削ロッドによる地盤の掘削時と、その
   引き抜き時に掘削土と固化材を攪拌し、これらを矩形断
   面形状に混合する装置であり、掘削ロッドの先端に接続
   されるロッド本体と、ロッド本体の周面に、その軸方向
   に互いに距離を隔てて突設される上部攪拌翼及び下部攪
   拌翼と、上部攪拌翼と下部攪拌翼の中間部の高さに、ロ
   ッド本体に対して平面上、四隅位置にロッド本体の回転
   から絶縁された状態に配置され、水平軸回りに回転する
   角部攪拌翼と、四隅位置の角部攪拌翼の内の、回転軸が
   同一線上に位置する２個の角部攪拌翼の間に同じくロッ
   ド本体の回転から絶縁された状態に配置され、角部攪拌
   翼の回転軸に直交する方向の水平軸回りに回転する中間
   部攪拌翼からなり、ロッド本体の周面の、上部攪拌翼と
   下部攪拌翼の各突設位置には掘削ロッドの内部を通じて
   固化材を吐出する上部吐出孔と下部吐出孔が穿設されて
   いることを特徴とする地盤改良用攪拌装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の攪拌装置が付属した掘削
   ロッドを回転させ、ロッド本体の少なくとも下部吐出孔
   から固化材を吐出し、上部攪拌翼及び下部攪拌翼で掘削
   土と固化材を円形断面形状に攪拌すると同時に、各角部
   攪拌翼及び中間部攪拌翼を回転させてロッド本体の四隅
   位置とその中間部位置の掘削土と固化材を攪拌しながら
   掘進し、掘削ロッドが所定深度に到達した後、少なくと
   も上部吐出孔から固化材を吐出し、再度上部攪拌翼及び
   下部攪拌翼と、角部攪拌翼及び中間部攪拌翼で固化材と
   掘削土の混合物を攪拌しながら掘削ロッドを引き抜き、
   矩形断面形状の固結体を造成する地盤改良工法。