JPH0885940A - 撹拌混合工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 施工対象となる地盤が砂礫地盤などの掘削土
砂の流動性が低下し易い地盤や、硬質粘性土等の掘削土
砂が撹拌翼に付着し易い地盤であっても、掘削土砂の流
動化を容易に図るとともに掘削土砂の撹拌翼への付着を
容易に防止して作業効率の改善を図る。 【構成】 三軸オーガマシン１の各オーガ４を回転させ
つつ下降させて地盤を削孔するとともに、これと並行し
て気泡製造プラント８を稼働する。この時、バルブ１
０，１１は注入ライン８ａ側に切替えられてスイベルジ
ョイント６は気泡側に接続され、気泡を各オーガ４の先
端より噴出させつつ所定の深さまで削孔，撹拌する。こ
の作業状態では、オーガ４の先端から噴出した気泡はオ
ーガ４の撹拌作用によって撹拌土砂と十分に混合し、そ
の結果、撹拌土砂は十分な流動性を持つことになるとと
もに、オーガ４やこれに取り付けたスクリュ５及び複数
の撹拌羽根５’と掘削土砂の間に気泡が介在して掘削土
砂の付着を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、撹拌混合工法に関
し、特に、砂礫地盤などの掘削土砂の流動性が低下し易
い地盤や、硬質粘性土等の掘削土砂が撹拌翼に付着し易
い地盤に対して用いられる撹拌混合工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】撹拌混合工法は、地盤削孔用オーガ等の
撹拌翼を備えた削孔軸を回転しつつ地中に下降させ、ス
クリュウや撹拌羽根等の撹拌翼の撹拌作用により地盤内
の土砂を所定の深度まで撹拌混合した後、削孔軸の先端
部よりセメントミルクや石灰などの安定材すなわち固化
材を噴出しながら削孔軸を回転しつつ引き上げることに
より、前記土砂と安定材とを混合して地盤内に円柱状の
固化体を造成する工法である。そして、この撹拌混合工
法は、従来より、例えばＤＬＭ工法、ＣＭＣ工法、ＳＭ
Ｗ工法等の単軸あるいは多軸の削孔軸を用いた種々の工
法が知られており、その軸数分に応じた円柱状の硬化体
を地中に造成するこにより地盤改良を行ったり山留壁や
止水壁を形成すべく種々の工事に採用されるものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
撹拌混合工法を、例えば砂礫地盤などの掘削土砂の流動
性が低下し易い地盤や、硬質粘性土等の掘削土砂が撹拌
翼に付着し易い地盤に用いる場合には、掘削土砂の流動
性の低下により削孔時における撹拌抵抗が増すため、あ
るいは掘削土砂が撹拌翼や削孔軸に付着するため、削孔
効率が大幅に低下するとともに、かかる削孔効率の低下
は削孔深度が深くなるにつれて顕著になる。そして、こ
の削孔効率の低下は安定材の使用量の増加を招くことに
なるとともに、工期及び工費を増大させて経済的な施工
ができなくなるという課題があった。

【０００４】一方、砂質土からなる地盤に撹拌混合工法
を採用する場合に、掘削土砂の流動化を図って削孔軸の
回転抵抗を小さくするとともに、安定材の周囲の地盤へ
の散逸を防止すべく、タンパク系の発泡剤や界面活性剤
を起泡剤として発泡させた気泡を掘削土砂に混合撹拌し
つつ削孔作業を行なう技術が開発されているが（特開昭
６３−７５２１４号公報参照）、かかるタンパク系の発
泡剤や界面活性剤を発泡させた気泡では、十分な掘削土
砂の流動性を得ることができない場合もあり、また、特
に砂礫地盤や硬質粘性土からなる地盤に対しては、流動
性の改善や撹拌翼への付着防止効果の改善を図ることが
困難である。

【０００５】そこで、この発明はかかる問題点を鑑みて
なされたものであって、施工対象となる地盤が砂礫地盤
などの掘削土砂の流動性が低下し易い地盤や、硬質粘性
土等の掘削土砂が撹拌翼に付着し易い地盤であっても、
掘削土砂の流動化を容易に図るとともに掘削土砂の撹拌
翼への付着を容易に防止して作業効率の改善を図ること
により、経済的かつ迅速に地中に円柱状の硬化体を造成
することのできる撹拌混合工法を提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、撹拌翼を
有する削孔軸を回転しつつ下降させ、該撹拌翼の撹拌作
用により地盤内の土砂を所定の深度まで撹拌せしめ、か
つ前記削孔軸の先端部より安定材を噴出しながら前記削
孔軸を回転しつつ引き上げることにより前記土砂と安定
材とを混合して地盤を固化処理する撹拌混合工法におい
て、前記削孔軸の下降時に、水溶性高分子の水溶液に空
気を混合して得られる気泡を噴出し、前記撹拌部位の土
砂と気泡とを混合して流動化させながら削孔を行なうこ
とを特徴とする撹拌混合工法にある。

【０００７】ここで、上記記載において起泡材となる水
溶性高分子は、水にとけて粘稠性を呈する、例えば水溶
性のセルロースエーテルであって、好ましくはメチルセ
ルロース，ヒドロキシセルロース，カルボキシメチルセ
ルロースなどを使用することができる。

【０００８】

【作用】この発明の撹拌混合工法によれば、撹拌翼の撹
拌作用により地盤内の土砂を撹拌混合しつつ削孔軸を地
中に下降させる際に、削孔軸を介して水溶性高分子の水
溶液に空気を混合して得られる気泡を地中に噴出し、こ
れを掘削土砂と混合撹拌する。すなわち、例えば前記水
溶液を圧縮空気とともに発泡器に送ることにより得られ
た気泡は、界面活性剤等を用いて得られた従来の気泡と
異なり、できる泡の発泡倍率は低いが、粘着性や比重が
大きいため、特に間隙の大きい砂礫地盤での損失が少な
く掘削土砂の流動性を容易に維持することができるとと
もに、気泡が撹拌翼に付着して掘削土砂との間に介在す
ることにより、掘削土砂の撹拌翼への付着を容易に防止
する。

【０００９】また、水溶性高分子は、水に溶解して粘稠
性を呈し、この液体は土中の金属イオンに比較的強いた
め分解しにくく、また、ミキサ撹拌で容易に泡立つほど
の発泡機能がある。さらに、例えば圧密された硬質粘性
土により吸水されて消泡が発生したとしても、粘稠性は
残るため、掘削土砂の流動性を容易に保持することがで
きる。なお、水溶性高分子として特にノニオン系の材料
を用いれば塩基性容量の大きな洪積粘性土に対しても化
学的な安定を確保することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を添付図面
を参照して詳細に説明する。図１は本実施例の撹拌混合
工法としてのＳＭＷ工法を、例えば砂礫地盤などの掘削
土砂の流動性が低下し易い地盤や、硬質粘性土等の掘削
土砂が撹拌翼に付着し易い地盤に対して実施する際の、
プラントの全体構成を示す説明図、図２（ａ）〜（ｄ）
は同プラントを用いた撹拌混合処理手順を示す説明図で
ある。すなわち、ＳＭＷ工法は、多軸混練オーガー機に
よって、セメントミルクなどのセメント系懸濁液を削孔
機すなわちオーガの先端から地盤中に注入しつつ、原位
置において、円柱状の硬化体としてのソイルセメント柱
を混合造成する工法である。

【００１１】そして、図において、１は多軸混練オーガ
ー機としての三軸オーガマシンであって、この三軸オー
ガマシン１は支柱２を鉛直状態に支持したベースマシン
３と、支柱２に沿って昇降かつ回転自在に平行に鉛直支
持された３本のオーガ４（図２参照）とを備えている。

【００１２】各オーガ４は内部中空であって、その外周
には削孔及び掘削土砂の撹拌混合用の撹拌翼としての複
数のスクリュ５及び複数の撹拌羽根５’を備えていると
ともに、各オーガ４の先端には後述する気泡や安定材の
噴出孔が開口され、さらにその上端はスイベルジョイン
ト（回転継手）６を介して回転駆動用のモータ７に連結
しており、各オーガ４はモータ７の駆動により回転しつ
つ昇降機構２０によって上昇及び下降し、改良しようと
する原地盤Ｅを削孔しつつ撹拌混合する。

【００１３】また、前記スイベルジョイント６には気泡
製造プラント８の注入ライン８ａ及び安定材供給プラン
ト９の注入ライン９ａが切替弁１０，１１介して切替え
可能に接続され、それぞれのプラントで製造された気泡
及び安定材を、各オーガの中空の内部を介して噴出孔の
先端より噴出できるように構成されている。

【００１４】気泡製造プラント８は、起泡材水溶液を収
納した貯留槽１２と、貯留槽１２から起泡材水溶液を発
泡器１４に向けて圧送するポンプ１５と、発泡器１４の
他端側吸入端に接続したコンプレッサ１６及び起泡材溶
解槽１７，水槽１８等からなり、水槽１８から溶解槽１
７内に水道水を供給するとともに、水溶性高分子からな
る起泡材を所定量溶解槽１７内に投入し混合撹拌するこ
とにより、所定濃度の起泡材水溶液が製造され、この起
泡材水溶液を貯留槽１２内に順次補充できるようになっ
ている。

【００１５】そして、貯留槽１２から圧送された起泡材
水溶液は、発泡器１４内で圧縮空気と混合して適宜の発
泡倍率で発泡し、バルブ１０，１１の切替によりスイベ
ルジョイント６を通じて各オーガ４の先端噴出孔より気
泡として噴出する。

【００１６】なお、起泡材の注入量や濃度の制御はベー
スマシン３の操縦室内のオペレータが地盤Ｅの性状や撹
拌抵抗やその多の状態を勘案しつつ操縦室内でそれぞれ
の注入ライン１２ａ，及びエアライン１６ａに設けた調
整バルブ１９，２０を遠隔制御することで行なわれる。

【００１７】ここで、前記起泡材を構成する水溶性高分
子としては、例えば水溶性のセルロースエーテルであっ
て、好ましくはメチルセルロース，ヒドロキシセルロー
ス，カルボキシメチルセルロースなどを使用することが
できる。この水溶性高分子は水に溶解して粘稠性を呈
し、またこの溶液は土中の金属イオンに比較的強いため
分解しにくく、かつ容易に発泡する。

【００１８】そして、以上の水溶性高分子は、界面活性
剤などの起泡材に比べ、出来る気泡の発泡倍率は低いも
のの粘着性や比重が大きいため、特に砂礫地盤のような
間隙の大きな地盤での損失が少く、また例えば圧密され
た硬質粘性土等により吸水されて消泡しても粘稠性は残
るため、施工対象地盤がこれらの砂礫地盤や硬質粘性土
等の地盤である場合でも撹拌土砂の流動性を容易に保持
することができる。

【００１９】一方、前記安定材製造プラント９は、安定
材の貯留槽やこの貯留槽内の安定材を前記スイベルジョ
イント６に向けて圧送するポンプ等から構成されてい
る。ここで安定材すなわち固化材としては、地盤Ｅ内に
ソイルセメント柱を造成するためのセメント系懸濁液と
して、セメントミルク，セメント系スラリー，生石灰溶
液や、その他公知の種々の材料が用いられる。なお、図
１中９ｂ，９ｃは気泡の供給が不要である場合の安定材
の注入ラインである。

【００２０】そして、以上の構成を有するプラントによ
りＳＭＷ工法を実施するには、まず、図２（ａ）及び
（ｂ）に示すように、三軸オーガマシン１の各オーガ４
を回転させつつ下降させて地盤を削孔するとともに、こ
れと並行して気泡製造プラント８を稼働する。この時、
バルブ１０，１１は注入ライン８ａ側に切替えられてス
イベルジョイント６は気泡側に接続され、気泡を各オー
ガ４の先端より噴出させつつ所定の深さまで削孔，撹拌
する。

【００２１】この作業状態では、オーガ４の先端から噴
出した気泡はオーガ４の撹拌作用によって撹拌土砂と十
分に混合し、その結果、撹拌土砂は十分な流動性を持つ
ことになるとともに、オーガ４やこれに取り付けたスク
リュ５及び複数の撹拌羽根５’と掘削土砂の間に気泡が
介在して掘削土砂の付着を防止し、これらによって削孔
時における摩擦抵抗が低減して、効率の良いかつ迅速な
削孔作業が行われることになる。

【００２２】所定の深度まで削孔作業を行ったら、次
に、図２（ｃ）に示すように、各オーガ４を回転させつ
つ上昇させる。この時バルブ１０，１１を切替え、気泡
製造プラント８を停止するとともに、安定材供給プラン
ト９の稼働することによって各オーガ４の先端からは安
定材が吐出される。そして、吐出した安定材は流動性の
高い円柱状の撹拌部位Ｅ1 内の土砂と十分に均一に撹拌
混合されて、その下方から安定材と原位置地盤との混合
柱が形成され、所定時間の経過後にこれが固化すること
によってソイルセメント柱が造成される。

【００２３】そして、図２（ｄ）に示すように、ソイル
セメント柱を連続造成すべきラインに沿って上記作業を
繰り返すことにより、連設する多数のソイルセメント柱
からなる連続地中壁が形成される。

【００２４】なお、上記削孔作業及びソイルセメント柱
の造成作業に伴って発生する残土は、気泡を消滅させて
容易に処理することができる。すなわち、例えば発生し
た残土に消泡材を添加して混合すれば、気泡を容易に消
滅させることができるので、その後の残土処理を容易に
行なうことができる。

【００２５】また、上記実施例では、この発明の撹拌混
合工法として、ＳＭＷ工法を、砂礫地盤等の掘削土砂の
流動性が低下し易い地盤や、硬質粘性土等の掘削土砂が
撹拌翼に付着し易い地盤に対して実施する場合について
記載したが、この発明はかかる実施例に限定されるもの
ではなく、砂質地盤等のその他の撹拌混合工法おいても
採用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
撹拌混合工法によれば、削孔軸の下降時に、水溶性高分
子の水溶液に空気を混合して得られる気泡を噴出し、撹
拌部位の土砂と気泡とを混合して流動化させながら削孔
を行なうので、間隙の大きな地盤でも気泡の損失が少な
く掘削土砂の流動性を容易に維持することができるとと
もに、撹拌翼と掘削土砂との間に気泡が介在することに
より、掘削土砂の撹拌翼への付着を容易に防止すること
ができる。したがって、施工の対象となる地盤が砂礫地
盤などの掘削土砂の流動性が低下し易い地盤や、硬質粘
性土等の掘削土砂が撹拌翼に付着し易い地盤であって
も、作業効率の改善を図ることにより経済的かつ迅速に
地中に円柱状の硬化体を造成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撹拌混合工法の一実施例にかかるＳＭ
Ｗ工法を行なうためのプラントの全体構成を示す説明図
である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は同プラントを用いたＳＭＷ工
法の作業手順を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 三軸オーガマシン ４ オーガ（削孔軸） ５ スクリュウ（撹拌翼） ５’撹拌羽根（撹拌翼） ８ 気泡製造プラント ８ａ 気泡注入ライン ９ 安定材製造プラント ９ａ 安定材注入ライン Ｅ 地盤 Ｅ1 撹拌部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 潔 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撹拌翼を有する削孔軸を回転しつつ下降
   させ、該撹拌翼の撹拌作用により地盤内の土砂を所定の
   深度まで撹拌せしめ、かつ前記削孔軸の先端部より安定
   材を噴出しながら前記削孔軸を回転しつつ引き上げるこ
   とにより前記土砂と安定材とを混合して地盤を固化処理
   する撹拌混合工法において、 前記削孔軸の下降時に、水溶性高分子の水溶液に空気を
   混合して得られる気泡を噴出し、前記撹拌部位の土砂と
   気泡とを混合して流動化させながら削孔を行なうことを
   特徴とする撹拌混合工法。