JPH0931970A - 地盤改良工法及び地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地盤を掘削しその掘削土壌中に安定材を
注入し攪拌混合することにより軟弱地盤を改良処理する
地盤改良工法及び地盤改良装置を提供する。 【解決手段】 攪拌翼３と掘削カッター４を有する攪拌
掘削軸２の上端を、正転貫入回転とは逆巻きのスパイラ
ル状にスクリュー１’を取り付けられたスクリュー付駆
動軸１の下端部に接続し、同スクリュー付駆動軸１を正
転貫入回転させつつ軟弱地盤中へ垂直に貫入して安定材
を注入することなく地盤の掘削を行い、掘削が予定深度
に到達した段階で、前記スクリュー付駆動軸１をその位
置で逆回転させて設計された安定材の注入量に相当する
量の原位置土の強制排土を行い、しかる後、前記スクリ
ュー付駆動軸１を貫入時と同じ方向に回転させつつ前記
攪拌掘削軸２上部の注入孔７から安定材を注入して攪拌
混合しながら引き揚げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、軟弱地盤を掘削
しその掘削土壌中に地盤安定材又は硬化材（以下、「安
定材」と総称する。）を注入し攪拌混合することにより
軟弱地盤を改良処理する地盤改良工法、及び同工法の実
施に使用する地盤改良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤を掘削してその掘削土壌
中に安定材を注入し攪拌混合することにより軟弱地盤を
改良処理する地盤改良工法及び地盤改良装置は種々開発
され広く実施されている。とりわけ、注入された安定材
により土中の体積が増加して水平方向への地盤変位が発
生し地下構造物へ悪影響が及ぶ問題を解決するため、安
定材の注入量に相当する量の原位置土を排土して土中の
体積増加を防ぐ手段が提案されている。例えば、特公
平５−６２１６７号公報には、先端に攪拌ヘッドを有す
るスクリューロッドを軟弱地盤へ回転貫入し、引抜き攪
拌と同時に排土を行い、且つ当該スクリューロッドの下
端部より安定材を噴出して原位置土中に注入し地盤を改
良する工法及び装置が記載されている。また、特公平
４−５７８０５号公報には、先端に攪拌翼を各々取り付
けた２本の回転軸の外周に排土用スクリューが設けら
れ、軟弱地盤へ回転貫入する際同時にスクリューロッド
で原位置土の排土を行ない、その後回転軸の引抜き時に
回転軸を逆転させながら地盤土壌と安定材の攪拌混合を
行う地盤改良工法及び装置が記載されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】一般に排土量は、ス
クリューの排土面積と、スクリューのピッチと、単位時
間当たりの回転数と、作業時間とによって変化するとい
われている。しかし、改良する地盤の土質状態は深さ、
場所等によって硬軟様々であり、土質状態に応じて回転
軸の貫入速度は早くなったり遅くなったりして一定しな
いことは周知の事実である。

【０００４】しかるに、上述したの地盤改良工法は、
引抜き攪拌と同時に排土を行う構成なので、排土量を注
入量相当の量に制御することは極めて困難である。ま
た、上記の地盤改良工法は掘削貫入と同時に排土を行
う構成なので、排土量は、スクリューロッドの貫入速度
に直接影響されてしまい、排土量を適正に制御すること
は至難である。また、安定材の必要注入量は、各土質状
態により設定されることが多いので、排土量の増減によ
って注入量を変えることができず、結局、地盤変位が生
じてしまう問題がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、安定材を注入し
攪拌混合して軟弱地盤を改良処理するに際し、安定材の
注入量に相当する量の土を正確に排土することができ、
もって地盤変位を確実に防止する地盤改良工法を提供す
ることにある。本発明の更なる目的は、掘削貫入の後、
引き抜き攪拌の前の工程として、単独に排土工程を設け
た地盤改良工法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係る地盤地
盤改良工法は、攪拌翼３と掘削カッター４を有する攪拌
掘削軸２の上端を、正転貫入回転とは逆巻きのスパイラ
ル状にスクリュー１’を取り付けられたスクリュー付駆
動軸１の下端部に接続し、同スクリュー付駆動軸１を正
転貫入回転させつつ軟弱地盤中へ垂直に貫入して安定材
を注入することなく地盤の掘削を行い、掘削が予定深度
に到達した段階で、前記スクリュー付駆動軸１をその位
置で逆回転させて設計された安定材の注入量に相当する
量の原位置土の強制排土を行い、しかる後、前記スクリ
ュー付駆動軸１を貫入時と同じ方向に回転させつつ前記
攪拌掘削軸２上部の注入孔７から安定材を注入して攪拌
混合しながら引き揚げることを特徴とする。

【０００７】次に、請求項２に記載した発明に係る地盤
改良装置は、単数又は複数のスクリュー付駆動軸１が垂
直姿勢を高精度に保持して回転可能に支持され、同スク
リュー付駆動軸１には正転貫入回転に対し逆巻きのスパ
イラル状にスクリュー１’が取り付けられており、前記
スクリュー付駆動軸１の下端部には、下端部に軟弱地盤
を掘削する掘削カッター４が取り付けられ、その上方に
攪拌翼３が水平配置に複数取り付けられた攪拌掘削軸２
が一連に接続されており、前記攪拌掘削軸２の先端部及
び上方部に安定材を先端注入及び上部注入する注入孔７
がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

【０００８】なお、請求項２に記載した攪拌翼３の上方
であって攪拌掘削軸２の上部位置には、安定材の先端注
入と上部注入の切り換えを可能にする切換バルブ５が設
けられていることも特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の地盤改良工法は、単軸の
地盤改良装置、又は２軸以上の多軸地盤改良装置により
施工される。安定材の先端注入と上部注入の切り換え
は、スクリュー付駆動軸１の回転方向を正逆に切り換え
ることにより、弁体の慣性力を応用して切り換える弁機
構、又は土圧の作用を応用して切り換える弁機構により
行われる。

【００１０】排土工程は、掘削貫入したスクリュー付駆
動軸１が予定深度に到達した後に、先端改良（根固め）
処理及び引抜き攪拌の前の工程として、スクリュー付駆
動軸１の高さを不動にして回転のみさせることにより設
計排土量を正確に実行する。攪拌掘削軸２及びスクリュ
ー付駆動軸１が予定深度に到達した後、同攪拌掘削軸２
及びスクリュー付駆動軸１を根固め部相当の高さだけ上
昇、下降を繰り返し、それに伴い安定材を注入して根固
め部を形成することもできる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１Ａ，Ｂは、先端部に攪拌掘削軸２を持つス
クリュー付駆動軸１で地上から予定深度へ到達するまで
軟弱地盤を掘削する段階を示している。スクリュー付駆
動軸１の下端部に攪拌掘削軸２が一連に接続されてい
る。

【００１２】図示例の場合、スクリュー付駆動軸は２軸
であり、各軸は下部を連結金具６により相互に拘束して
両軸の関係位置を保ち、垂直姿勢を高精度に保持し回転
可能に支持されている。前記スクリュー付駆動軸１のス
クリュー１’は、正転貫入回転とは逆巻きのスパイラル
状に取り付けられている。従って、貫入掘削時に排土は
発生しない。その理由は、スクリュー付駆動軸１のスク
リュー１’が正転貫入回転とは逆巻きに取り付けられ、
スクリュー１’は掘削土壌を下方へ押し込む作用をする
ので、貫入時の自然盛り上がり土以外の排土は発生しな
い訳である。前記攪拌掘削軸２の下端部に軟弱地盤を掘
削する掘削カッター４が取り付けられ、同掘削カッター
４の上方に掘削土を攪拌し安定材を混合する攪拌翼３が
水平配置に複数取り付けられている。前記攪拌掘削軸２
の先端部及び前記攪拌翼よりも少し上方の位置に、安定
材を注入する注入孔７がそれぞれ設けられている。そし
て、攪拌翼３よりも上方の前記攪拌掘削軸２の上端部付
近に前記二つの注入孔７へ安定材を供給する流路を切り
換える切換バルブ５が設けられている。前記スクリュー
１’の外径は、前記攪拌翼３及び掘削カッター４の外径
より小径とされている。

【００１３】図１Ａは、スクリュー付駆動軸１を正転方
向へ回転させつつ下向きの押し込み力を与えて軟弱地盤
中へ垂直に貫入させ掘削を進めている。前記スクリュー
付駆動軸１の正転回転に伴い、攪拌掘削軸２の掘削カッ
ター４が同方向に一体的に回転して軟弱地盤を掘削す
る。なお、この段階では安定材は注入しない。必要があ
ればベントナイト泥水等を注出するが、液体を一切供給
しないドライ掘削も行われる。

【００１４】図１Ｂは、スクリュー付駆動軸１が予定深
度に到達した段階を示している。この段階で一旦回転を
止め、軟弱地盤の掘削を中止する。次に、図２は、予定
深度位置に到達したスクリュー付駆動軸１で掘削した原
位置土を排土する工程を示している。スクリュー付駆動
軸１を貫入時とは反対に逆回転させる。従って、スクリ
ュー１’は回転方向に順巻きとなり、同スクリュー１’
が掘削土壌を地上へ押し出す作用により同掘削土壌は順
調に地上へ排土される。設計された安定材の注入量に相
当する量の土壌が排土された時点で回転を止める。

【００１５】図３Ａ，Ｂは、前記図２の予定深度位置か
ら、攪拌掘削軸２とスクリュー付駆動軸１を地上へ引抜
くまでの段階を示している。このときは前記スクリュー
付駆動軸１を正転方向に回転させ、前記切換バルブ５は
近傍位置の注入孔７への流路を開き、安定材を上部注入
しつつ攪拌混合を行う。かくしてスクリュー付駆動軸１
を抜いた跡に改良体８が出来る。

【００１６】以上をもって２本の１部ラップした改良体
８，８が完成するのであり、以後軟弱地盤の全域に同様
の工程を繰り返して改良処理が進められる。なお、図２
の強制排土の終了後に、図４Ａに示したようにスクリュ
ー付駆動軸１を根固め相当の高さ引き揚げつつ撹拌掘削
軸２の上部に設けられた注入孔７から安定材を上部注入
して撹拌混合を行い、次に図４Ｂに示したようにスクリ
ュー付駆動軸１の回転方向を逆にして下降させつつ予定
深度まで撹拌掘削軸２の先端部に設けられた注入孔７か
ら安定材を先端注入しつつ撹拌混合を行い、以下同工程
を繰り返して根固め部を形成することも実施される。こ
の場合、図２の強制排土の量は少し多めにして自然排土
の発生を未然に防ぐ配慮も必要である。

【００１７】

【本発明が奏する効果】本発明の地盤改良工法及び地盤
改良装置によれば、掘削貫入又は引揚げ攪拌の作用を伴
うことなくスクリュー付駆動軸の回転のみにより設計し
た安定材の注入量に相当する量の土を正確に強制排土す
るので、周辺地盤へ地盤変位等の悪影響を及ぼすことが
なく、無公害の地盤改良が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ〜Ｃは、本発明による地上から予定深度到達
までの地盤改良を進める工程を示した説明図である。

【図２】本発明による予定深度位置に到達したスクリュ
ー付駆動軸で掘削した原位置土を排土する工程を示した
正面図である。

【図３】Ａ，Ｂは、本発明による予定深度到達状態から
攪拌掘削軸を伴うスクリュー付駆動軸を地上に引抜くま
での工程を示した説明図である。

【図４】Ａ，Ｂは、軟弱地盤の根固め部を形成する工程
を示した説明図である。

【符号の説明】

３ 攪拌翼 ４ 掘削カッター ２ 攪拌掘削軸 １’ スクリュー １ スクリュー付駆動軸 ７ 注入孔 ５ 切換バルブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】Ａ，Ｂは、本発明による地上から予定深度到達
までの地盤改良を進める工程を示した説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤を掘削し、原位置の掘削土壌中
   に安定材を注入し該土壌と攪拌混合して軟弱地盤を改良
   処理する地盤改良工法において、 攪拌翼と掘削カッターを有する攪拌掘削軸の上端を、正
   転貫入回転とは逆巻きのスパイラル状にスクリューを取
   り付けられたスクリュー付駆動軸の下端部に接続し、同
   スクリュー付駆動軸を正転貫入回転させつつ軟弱地盤中
   へ垂直に貫入して安定材を注入することなく地盤の掘削
   を行い、掘削が予定深度に到達した段階で、前記スクリ
   ュー付駆動軸をその位置で逆回転させて設計された安定
   材の注入量に相当する量の原位置土の強制排土を行い、
   しかる後、前記スクリュー付駆動軸を貫入時と同じ方向
   に回転させつつ前記攪拌掘削軸上部の注入孔から安定材
   を注入して攪拌混合しながら引き揚げることを特徴とす
   る地盤改良工法。
2. 【請求項２】 軟弱地盤を掘削し、原位置の掘削土壌中
   に安定材を注入し該土壌と攪拌混合して軟弱地盤を改良
   処理する地盤改良装置において、 単数又は複数のスクリュー付駆動軸が垂直姿勢を高精度
   に保持して回転可能に支持され、同スクリュー付駆動軸
   には正転貫入回転に対し逆巻きのスパイラル状にスクリ
   ューが取り付けられており、前記スクリュー付駆動軸の
   下端部には、下端部に軟弱地盤を掘削する掘削カッター
   が取り付けられ、その上方に攪拌翼が水平配置に複数取
   り付けられた攪拌掘削軸が一連に接続されており、前記
   攪拌掘削軸の先端部及び上方部に安定材を先端注入及び
   上部注入する注入孔がそれぞれ設けられていることを特
   徴とする、地盤改良装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した攪拌翼の上方であっ
   て攪拌掘削軸の上部位置に、安定材の先端注入と上部注
   入の切り換えを可能にする切換バルブが設けられている
   ことを特徴とする、地盤改良装置。