JPH0841862A - 地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削土を掘削軸の軸線回りに混合、攪拌させ
るだけでなく、上下方向も含めた全体にわたって混合攪
拌する。 【構成】 掘削翼２の上方であって掘削軸１に、それと
略直角方向に横軸体４を設ける。横軸体４は、その両端
部寄り部位の小径部４ａ，４ａでもって掘削軸１Ｇ回り
の回転が拘束されることにより、それ自体の軸線４Ｇ回
りに回転するよう構成する。横軸体４は、掘削軸１の軸
線１Ｇ方向から見て掘削翼２が回転してその先端が描く
円周の外方に小径部４ａが位置する長さＬ１とし、その
円周の内方で、掘削土ｋを混合攪拌する杆体１３，１３
を突出状に備える。掘削土ｋは、掘削翼２の回転により
掘削され、その軸線１Ｇ回りに混合攪拌されるとともに
横軸体４の軸線４Ｇ回りにも混合攪拌される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤改良装置に関し、
詳しくは、土木、建設の基礎工事などにおいて、地盤を
柱状に掘削しながら石灰系やセメント系のスラリー状の
固化材（以下、単に固化剤ともいう）を吐出して、この
固化剤と掘削土とを混合、攪拌して固結させることによ
り、地盤を柱状に固結、成形して改良するための地盤改
良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の地盤改良装置として、特
公昭５８−２９３７４号公報記載の技術が知られてい
る。このものは、回転する掘削軸の先端近傍に掘削翼及
び攪拌翼を設け、掘削翼と攪拌翼との間に、或いは攪拌
翼と攪拌翼との間などに、掘削翼の外径（掘削径）より
大きな直径（長さ）を持つ共回り防止翼を、掘削軸にボ
スを介して回転自在に装着して、掘削する土塊の共回り
を防止する装置としたものである。

【０００３】上記特公昭５８−２９３７４号公報記載の
技術においては、その掘削翼の回転によって地盤（土
壌）を掘り進むと、地盤は、その掘削翼の外径と略同径
の円柱状に掘削され、同時に攪拌翼により攪拌される。
この際、共回り防止翼は、その直径が掘削翼のそれより
大きいため、両端部が掘削されていない円柱状の部位つ
まり円柱体の外方にて押し込まれるようにして地盤中に
入り込んでいく。そして、この共回り防止翼は、その両
端が平面視、掘削されていないために固い地盤により拘
束された状態となるため、掘削軸の軸線周りに回転しな
い。これにより、この掘削過程で、掘削翼および攪拌翼
と共に一緒になって共回りしようとする土塊は、共回り
防止翼によってその回転が防止されるので共回りするこ
となく、ほぐれるようになる。そして、この下で、掘削
軸の先端から固化剤を吐出しつつ、これと掘削土とを混
合、攪拌し、しかる後、固結させることにより、地盤が
円柱状に改良される。すなわち、上記公報記載の技術に
よれば、回転する掘削翼と攪拌翼、及び回転しない共回
り防止翼により、掘削軸の回りに掘削土を塊として共回
りさせることなく、固化剤と共に混合、攪拌することに
より、地盤を円柱状に均質に改良するようにしたもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の技術に
おいては、掘削土の攪拌が掘削軸の軸線回りにのみ行わ
れる。つまり、円柱体の周方向においては混合、攪拌さ
れるが上下方向においては積極的には混合されない。し
たがって、上記公報記載の技術においては、円柱体の全
体については、均質に混合、攪拌がされていないといっ
た問題があった。こうした問題は、土質が硬い粘性土や
ピート層の地盤などの場合には、土塊となって共回りが
生じ易いことなどにより顕著であり、地盤の改良の度合
いも不十分のものとなりがちであった。こうしたことか
ら、上記公報記載の技術においては、均等な混合、攪拌
をする場合には、多くの時間を要する。また、高度の固
結性を確保するためには、固結材を必要量以上に多量に
加えなければならないなどにより、コストの上昇を招い
ていたといった問題もあった。

【０００５】本発明は、従来の地盤改良装置のもつこう
した問題点に鑑みて案出したものであって、掘削土を単
に掘削軸の軸線回りに、つまり円柱体の周方向に混合、
攪拌させるだけでなく、円柱体の上下方向も含めた全体
にわたって混合攪拌することができる地盤改良装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、回転する掘削軸の先端部近傍に掘削翼を
備えてなる地盤改良装置であって、前記掘削翼の上方で
あって前記掘削軸には、該掘削軸と略直角方向に横軸体
が配置され、かつ該横軸体は、前記掘削軸の回転を回転
駆動源として回転力伝達手段を介し、前記掘削軸の軸線
回りに回転不能とされた際に該横軸体の軸線回りに回転
するように構成されており、しかも、該横軸体は、その
両端部が前記掘削軸の軸線方向から見て前記掘削翼が回
転してその先端が描く円周の外方に位置するとともに、
その円周の内方において掘削土の混合攪拌手段を備えて
いることを特徴とするものである。

【０００７】そして、前記回転力伝達手段としては、前
記掘削軸に設けられたウォームと、このウォームに噛み
合う前記横軸体に設けられたウォームホイールとを含む
歯車装置か、或いは、前記掘削軸に設けられたかさ歯車
と、このかさ歯車に噛み合う前記横軸体に設けられたか
さ歯車とを含む歯車装置が好ましい。また、前記混合攪
拌手段として、横軸体の半径方向に突出する杆体（棒状
体）が例示される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、掘削軸が回転され、掘削翼に
よって掘削がすすみ、横軸体の両端部が地表における掘
削径（掘削翼が回転してその先端が描く円周）の周縁の
外側に当たって横軸体が掘削土中に入り込んでいくと、
横軸体は、その両端部が掘削されていない硬めの土によ
って拘束されるようになり、掘削軸の軸線回りに回転し
ないようになる。したがって、掘削翼によってその回転
方向に回転される土塊は、横軸体にて掘削軸の軸線回り
の共回りが阻止されるので、掘削軸の回りにほどよく混
合、攪拌される。同時に、横軸体は、その（横）軸線の
回りに回転するので、外周に設けられた混合攪拌手段に
よって掘削土は、その横軸体の軸線の回りにも混合、攪
拌される。

【０００９】すなわち本発明によれば、円柱体をなす掘
削土は、掘削翼により、掘削軸の軸線回りに回転され、
横軸体が、掘削土の共回りを防止し、さらに横軸体はそ
の横軸線の回りに回転するので、掘削土はその外周面に
設けられた混合攪拌手段により円柱体の軸線とほぼ直角
方向の軸線回りにも混合、攪拌される。したがって、掘
削土は、掘削軸の軸線回りと横軸体の軸線回りとの三次
元的な混合、攪拌がされる。

【００１０】

【実施例】本発明に係る地盤改良装置を具体化した実施
例について、図１ないし図５を参照して詳細に説明す
る。図中、１は、略円筒状をなす掘削軸（回転駆動軸）
であって、図示しない回転駆動手段により回転するよう
に構成されており、その先端部近傍には地盤を掘削する
所定の径（長さ）Ｄ１をもつ掘削翼２がその掘削軸１に
ほぼ直角方向で突出状に固着されている。そして、上方
には、掘削翼２の径Ｄ１よりやや小さい径を持ち、掘削
軸１と一体となって回転することにより掘削土ｋを攪拌
するための攪拌翼３が一体的に固着されている。なお、
図示はしないが、掘削軸１の先端部近傍には、スラリー
状の固化剤の吐き出し口が設けられており、図示しない
固化剤がその圧送源から掘削軸１の内側を通って掘削土
ｋ中に吐出されるように形成されている。

【００１１】掘削軸１における掘削翼２と攪拌翼３との
間には、以下に、詳述するようにして、掘削軸１と略直
角方向に、本例では段付き円柱状（円筒状）をなす横軸
体４が配置されている。すなわち、図１ないし図３に示
したように、本例では、掘削翼２と攪拌翼３との間で、
掘削軸１の外周面には所定のウォーム（歯車）５が固着
され、このウォーム５に対しては、横軸体４の中央に固
着されたウォームホイール６が噛み合っている。この横
軸体４は、掘削軸１に、上下方向に貫通する上下の縦穴
（軸受け穴）７，７を介して回転自在に装着されたケー
シング８の左右の横穴９，９を軸受けとして回転自在に
軸支されている。なお、上下の縦穴７，７に挿入されて
いる掘削軸１には掘削軸１より大径のリング１１が周設
されており、ケーシング８の上下動を規制している。一
方、横軸体４がケーシング８の横穴９，９にて軸支され
ている両外側には、横軸体４より大径のリング１２が周
設されており、横軸体４の軸方向への動きを規制してい
る。

【００１２】本例における横軸体４は、その両端部寄り
部位が基端部寄り部位の大径部４ｂに比べて小径の小径
部４ａ，４ａとされており、また図３に示したように、
掘削軸１の軸線１Ｇ方向から見て、偏在して設けられて
いる。なお、本例では、横軸体４の全長Ｌ１は、掘削翼
２の径Ｄ１よりやや長く形成されている。そして、横軸
体４は、その両端部寄り部位の小径部４ａ，４ａが、掘
削翼２が回転してその先端が描く円周Ｅの外方に位置す
るように形成されているとともに、円周Ｅの内方の大径
部４ｂの外周面には、掘削土ｋの混合攪拌手段として適
数個（本例では、左右各４個）の棒状体ないし筒状体な
どからなる杆体１３が、半径方向に突出状に形成されて
いる（図４参照）。ただし、本例の杆体１３は、断面が
略円形のものとされている。

【００１３】しかして、本例ではこの横軸体４は、掘削
軸１に設けられたウォーム５と、このウォーム５に噛み
合う横軸体４に設けられたウォームホイール６とを含む
歯車装置を回転力伝達手段とし、掘削軸１の回転を回転
駆動源（原軸）として、掘削軸１の軸線１Ｇ回りに回転
不能とされた際、それ自体（横軸体４）の軸線４Ｇ回り
に回転するように構成されている。したがって、横軸体
４は、掘削軸１が回転するとその回転につれて一緒に回
転するが、その小径部４ａ，４ａが拘束されるなどして
掘削軸１の軸線１Ｇ回りに回転不能とされると、ウォー
ム５およびウォームホイール６の回転を介し、すなわ
ち、掘削軸１の回転を回転駆動源（原軸）とする回転力
伝達手段を介して横軸体４の軸線４Ｇの回りに回転する
ように構成されている。

【００１４】このように構成された本例装置の作用ない
し効果について説明する。掘削軸１が回転しながら土中
に入り込むと掘削翼２により掘削が始まり、地盤は掘削
翼２の径Ｄ１とほぼ同径でもって円柱状に掘削されてい
く。この際、横軸体４は、その両端部寄りの小径部４
ａ，４ａが地盤に達する前は、掘削軸１の回転と同方向
へ一体となって回転する。そして、掘削が進み、横軸体
４の小径部４ａ，４ａが掘削されていない硬い地盤つま
り円柱体の外縁（掘削翼２が回転してその先端が描く円
周Ｅ）の外方に入り込むと、そのことが横軸体４の掘削
軸１の回りに関する回り止めの作用をする。これにより
横軸体４は掘削軸１の軸線１Ｇ回りに回転することな
く、横軸体４の軸線４Ｇの回りに回転するようになり、
その状態の下で、掘削がすすむ。なお、本例では、攪拌
翼３が掘削軸１と共に回転しながら掘削土ｋ中に入り込
み、混合、攪拌作用をする。

【００１５】かくして、掘削土ｋは、掘削翼２および攪
拌翼３により、掘削軸１の回りに混合、攪拌される。こ
の際、土塊となって掘削軸１の回りに回る掘削土ｋは、
平面視、掘削軸１と一緒に回転しない横軸体４により、
その回転が止められる。つまり横軸体４が共回り防止作
用を果たすため、掘削土ｋはほぐれるようになる。さら
に横軸体４は、図４中、矢印で示したように、軸線４Ｇ
回りに回転し、その杆体１３，１３でもって掘削土ｋを
その横軸線４Ｇ回りに混合、攪拌する。したがって、こ
の下で、スラリー状の固化剤が注入されると、これが掘
削土ｋと混合されるが、その態様は、掘削翼２および攪
拌翼３の回転方向と同一方向に混合、攪拌されると同時
に、杆体１３の回転により横軸体４の軸線４Ｇの回りに
も混合、攪拌される。つまり、固結剤は円柱体の横断面
における周方向のみならず杆体１３の回転により上下方
向にも混合、攪拌されるので、固結剤がより効率よく均
等に攪拌される。この結果、適量の固結剤で均質な強度
をもつ円柱体を得ることができる。

【００１６】本例では、横軸体４の混合攪拌手段を杆体
１３としたが、その形状は舌片状など、土質などに応じ
て適宜のものに設計すればよい。粘土質のように粘性が
高い土質の場合には、本例のような略円形横断面をなす
杆体が適する一方、砂質土など粘性が比較的小さい土質
の場合には、混合、攪拌時の抵抗がむしろ大きい方が混
合、攪拌効率がよいので、杆体１３に代えて幅広の帯板
とするなど、掘削土ｋを混合攪拌することのできる適宜
の構成とすればよい。なお、横軸体４の両端部の小径部
４ａ，４ａの横断面は、図５に示したように、略３角形
としておくとよい。このようにしておくと、横軸体４の
小径部４ａが、その軸線４Ｇ回りに回転して円柱体の外
縁Ｅの外側の硬めの土中へ入り込んでいく際、その小径
部４ａ，４ａ自体がその断面形状により掘削作用をする
ので、土中への進行を容易にするからである。

【００１７】本発明に係る地盤改良装置の別の実施例に
ついて、図６を参照して説明するが、本例は、上記実施
例の変形とでもいうべきものであるので、相違点のみ説
明し、同一部位には、同一の符号を付し、その説明を省
略する。すなわち、上記実施例が、横軸体４を平面視、
掘削軸１の一側に偏在して設けた場合を例示したもので
あるのに対し、本例は、掘削軸１を挟んでその反対側に
も同様に設けたものである。つまり、横軸体４を掘削軸
１の両側に平行に配置したものである。

【００１８】前例では、横軸体４が、平面視、掘削軸１
の一側に偏在して配置されていたのに対し、本例では、
これを両側に設けた分、円柱体の円断面において混合攪
拌がより均質に行われる。

【００１９】図７および図８は、本発明に係る地盤改良
装置の横軸体を含むその回転力伝達手段の別の実施例を
示すものである。すなわち、本例では、回転力伝達手段
が掘削軸２１に固着された、かさ歯車２２の両側に、そ
れぞれ直角に噛み合うかさ歯車２３，２３を配置し、各
々のかさ歯車２３，２３に、各横軸体２４，２４が貫通
して固着されている。各横軸体２４の掘削軸側（内側）
端部２５は、掘削軸２１に回転自在に外嵌されているリ
ング２６の外周面に設けられた凹部２７，２７にそれぞ
れその軸線２４Ｇ回りに回転自在に嵌着され、また、か
さ歯車２３，２３を挟む掘削軸側端部と反対側はケーシ
ング２８の横穴２９，２９にて軸支され、外方に突出す
る横軸体２４の大径をなす大径部２４ｂの外周に、前例
と同様の掘削土の混合攪拌手段としての杆体３３が適数
個（本例では左右各横軸体２４に６個）突出状に設けら
れており、さらに先端部には小径の小径部２４ａ，２４
ａが突出状に形成されている。なお、ケーシング２８の
上下の中央に設けられた縦穴３０，３０にて掘削軸２１
が軸支されている。なお、このような回転力伝達手段の
上下動は、かさ歯車２２のボス２２ａと、掘削軸２１に
設けられた上下動規制リング３１とで、下の縦穴３０の
周縁の上下面を挟みつけることで規制している。また、
横軸体２４の軸線２４Ｇ方向の動きは、その掘削軸２１
の側の端部２５，２５をリング２６の凹部２７に押し込
んだ下でかさ歯車２３，２３のボス２３ａの外側端面
を、ケーシング２８の横穴２９の周縁内面で内方に押さ
え付けることで規制している。

【００２０】なお、２つの横軸体２４，２４の外側端面
間の長さＬ２は、掘削翼の径（図１中、Ｄ１）より長く
形成され、また、その掘削翼の径（長さ）よりやや短め
の範囲が大径をなす大径部２４ｂとされている。しかし
て、本例では、横軸体２４，２４は、掘削軸２１の軸線
２１Ｇ方向から見て、そのほぼ中心を通って直角方向に
配置され、回転力伝達手段は、左右略対称に構成されて
いる。そして、掘削軸２１に設けられたかさ歯車２２
と、これに噛み合うかさ歯車２３，２３とを含む歯車装
置を回転力伝達手段とし、掘削軸２１の回転を回転駆動
源（原軸）として、横軸体２４は、掘削軸２１の軸線２
１Ｇ回りに回転不能とされた際に、それ自体（横軸体
４）の軸線２４Ｇ回りに回転するように構成されてい
る。

【００２１】本例では、各横軸体２４，２４は、掘削
前、掘削軸２１が回転すると、かさ歯車２２，２３の噛
合いの抵抗により、掘削軸２１の回転と共にほぼ一体と
なって回転するが、その小径部２４ａ，２４ａが拘束さ
れるなどして掘削軸２１の軸線２１Ｇ回りに回転不能と
されると、掘削軸２１及びかさ歯車２２を回転駆動源
（原軸）とし、これに噛み合うかさ歯車２３の回転によ
り横軸体２４，２４を軸線２４Ｇの回りに回転させるよ
うに構成されている。ただし、本例における左右の横軸
体２４，２４は、その機構上、それぞれ反対側に回転す
る。

【００２２】すなわち本例では、横軸体２４は、掘削軸
２１が回転するとその回転につれて一緒に一応回転する
が、その小径部２４ａ，２４ａが拘束されるなどして掘
削軸２１の軸線２１Ｇ回りに回転不能とされると、掘削
軸２１の回転を回転駆動源とする回転力伝達手段（歯車
装置）を介して横軸体２４の軸線２４Ｇの回りに回転
し、掘削土を上下に混合攪拌するなど、前例と同様の作
用をなし、同様の効果がある。ただし、本例では、横軸
体２４が平面視において、掘削軸２１の軸心を通って配
置されており、円柱体のほぼ直径方向を軸線として横軸
体２４が回転するため、効率的な混合攪拌がされる。

【００２３】なお、本例でも横軸体２４の混合攪拌手段
を杆体としたが、その形状は舌片状など、土質に応じた
適宜のものに設計すればよいことは、前例と同様であ
る。また回転力伝達手段は、上記に例示した歯車装置に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において、適宜変更して実施すればよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、地盤中で円柱状をなす
掘削土は、掘削軸の軸線回りと横軸体の軸線回りとの三
次元的に混合、攪拌が行われるので、掘削軸の軸線回り
にのみ混合、攪拌される従来技術に比べ、より均質な混
合、攪拌がされる結果、質の高い地盤の改良をなすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地盤改良装置を具体化した実施例の概
略構成を示す正面図。

【図２】図１の実施例の横軸体を含む回転力伝達手段の
構造を説明する拡大縦断正面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図。

【図５】図２のＣ−Ｃ線拡大断面図。

【図６】本発明の地盤改良装置を具体化した別の実施例
の概略構成を説明する横断面図。

【図７】本発明の地盤改良装置を具体化した、さらに別
の実施例の横軸体を含む回転力伝達手段の構造を説明す
る拡大縦断面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図。

【符号の説明】

１，２１ 掘削軸 ２ 掘削翼 ４，２４ 横軸体 ５ ウォーム ６ ウォームホイール １Ｇ，２１Ｇ 掘削軸の軸線 ４Ｇ，２４Ｇ 横軸体の軸線 Ｅ 掘削翼が回転してその先端が描く円周 １３，３３ 杆体（掘削土の混合攪拌手段） ２２，２３ かさ歯車

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する掘削軸の先端部近傍に掘削翼を
   備えてなる地盤改良装置であって、前記掘削翼の上方で
   あって前記掘削軸には、該掘削軸と略直角方向に横軸体
   が配置され、かつ該横軸体は、前記掘削軸の回転を回転
   駆動源として回転力伝達手段を介し、前記掘削軸の軸線
   回りに回転不能とされた際に該横軸体の軸線回りに回転
   するように構成されており、しかも、該横軸体は、その
   両端部が前記掘削軸の軸線方向から見て前記掘削翼が回
   転してその先端が描く円周の外方に位置するとともに、
   その円周の内方において掘削土の混合攪拌手段を備えて
   いることを特徴とする地盤改良装置。
2. 【請求項２】 前記回転力伝達手段が、前記掘削軸に設
   けられたウォームと、このウォームに噛み合う前記横軸
   体に設けられたウォームホイールとを含む歯車装置であ
   ることを特徴とする請求項１記載の地盤改良装置。
3. 【請求項３】 前記回転力伝達手段が、前記掘削軸に設
   けられたかさ歯車と、このかさ歯車に噛み合う前記横軸
   体に設けられたかさ歯車とを含む歯車装置であることを
   特徴とする請求項１記載の地盤改良装置。
4. 【請求項４】 前記混合攪拌手段が、横軸体の半径方向
   に突出する杆体であることを特徴とする請求項１、２又
   は３記載の地盤改良装置。