JPH10306438A - 拡翼式地盤改良装置およびこれを用いた地盤改良方法 - Google Patents

拡翼式地盤改良装置およびこれを用いた地盤改良方法

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JPH10306438A
JPH10306438A JP12644397A JP12644397A JPH10306438A JP H10306438 A JPH10306438 A JP H10306438A JP 12644397 A JP12644397 A JP 12644397A JP 12644397 A JP12644397 A JP 12644397A JP H10306438 A JPH10306438 A JP H10306438A
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JP
Japan
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ground improvement
ground
rod
stirring
wing
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JP12644397A
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English (en)
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Naoki Bo
直樹 坊
Keisuke Yoshida
圭祐 吉田
Naota Itoyama
直太 糸山
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TONE CHIKA GIJUTSU KK
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TONE CHIKA GIJUTSU KK
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】地盤改良対象土質の制限がないとともに、従来
に類のない大径の地盤改良体を一サイクルの施工で構築
できる拡幅式地盤改良装置を提供する。 【解決手段】少なくとも地盤貫入状態時において、部材
長手軸回りに回転自在かつ地盤深さ方向に移動自在に保
持される貫入ロッド1と、この貫入ロッド1に対して、
基端軸30を回転中心として略縦向位置と略横向位置と
の間で揺動自在とされる撹拌翼3を備えてなる拡幅式地
盤改良装置であって、前記撹拌翼3は周囲に多数の掘削
刃31a、31a…を有する長手軸回りに回転自在の撹
拌ロッド31とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中にセメントミ
ルク固化体あるいはセメントミルクと土砂とによるソイ
ルセメント固化体などの地盤改良体を造成するための装
置および方法に係り、詳しくは従来に例のない大径の前
記地盤改良体を1サイクルの施工で造成することができ
るとともに、土質の制限がなくあらゆる軟弱土質に対応
し得るようにした地盤改良装置およびそのための方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地盤改良工法も多種多様化し種々
のものが提案されているが、その中で、1サイクルの施
工でより大径の地盤改良体を構築できるようにした拡翼
式地盤改良工法がいくつか提案されている。
【0003】その代表例として、所謂スイング工法を挙
げることができる。このスイング工法は、図11に示さ
れるように、貫入ロッド50の先端部に周囲にビット5
1a、51a…を備えた拡翼51を縦向位置と横向位置
との間で揺動可能に設け、前記拡翼51を縦向位置とし
たままでボーリング孔内に貫入し、所定の深度に達した
ならば、前記拡翼51を横向位置まで回動させ、その状
態で貫入ロッド50軸回りに回転させることにより土砂
を撹拌するとともに、スラリー系固結材を注入すること
で、機械撹拌により土砂と固結材とを混合し地盤の改良
を図るものである。この場合、前記拡翼51の先端から
セメントミルク系薬液を高圧噴射し、地盤改良径の拡大
を図る方法もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ス
イング工法は、図示のように、拡翼51として周囲にビ
ット51a、51a…を備えた板状の拡翼構造を採用す
るものであり、土圧抵抗等の制限から前記拡翼として採
用し得る張出長も高々1m程度(改良径でφ2m)であ
り、またセメントミルク系薬液を高圧噴射する場合であ
ってもφ3mが限界とされる。さらに、撹翼51として
板状体を用いているため、土圧抵抗が大きいと回転が困
難であることから地盤改良の対象土質も限定されるなど
の問題もある。
【0005】一方、近年、大口径ジェットグラウト工法
として所謂スーパージェット工法が提案されている。こ
のスーパージェット工法は、エネルギー損失を最小限と
するため特殊整流装置付きモニターを用いることによ
り、改良径約5mの改良体を造成することが可能となっ
ている。しかし、超高圧ジェットを採用するため周辺地
盤に対する影響が懸念されるため、周辺構造物の変位等
に対する配慮が必要となるなどの問題がある。
【0006】そこで本発明の主たる課題は、地盤改良対
象土質の制限がないとともに、従来に類のない大径の地
盤改良体を一サイクルの施工で機械撹拌により構築でき
るようにした拡幅式地盤改良装置およびその方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、少なくとも地盤貫入状態時において、部材
長手軸回りに回転自在かつ地盤深さ方向に移動自在に保
持される貫入ロッドと、この貫入ロッドに対して、基端
軸を回転中心として略縦向位置と略横向位置との間で揺
動自在とされる撹拌翼を備えてなる拡翼式地盤改良装置
であって、前記撹拌翼は、周囲に多数の掘削刃を有する
長手軸回りに回転自在の撹拌ロッドであることを特徴と
するものである。
【0008】本発明においては、撹拌翼として特に、周
囲に多数の掘削刃を有する長手軸回りに回転自在の撹拌
ロッド構造体を採用している。この構造によれば、あら
ゆる土質を効率良く撹拌することが可能になるととも
に、側圧抵抗も小さくなるため長尺とすることが可能と
なる。本発明者による知見によれば、最大で約15mの
長さまで可能となる。
【0009】この場合において、回転トルクを相殺し偏
芯やブレを少なくするために前記撹拌翼を並列配置で少
なくとも2以上設け、隣接する前記撹拌翼間において、
撹拌ロッドを夫々正逆方向に回転させるようにするのが
望ましい。また、隣接する前記撹拌翼間において、各撹
拌ロッドの掘削刃が互いに交差代を持つように配置する
ことにより、掘削刃に対する土砂の付着を防止すること
ができる。さらに、前記貫入ロッドに対して、部材長手
方向の適所にボーリング孔壁に対するグリッパ装置を設
けると回転時の安定を確保できるようになる。なお、前
記撹拌翼は複数段に亘って設けることも可能である。
【0010】他方、前記装置を用いて地盤中に改良体を
造成するための地盤改良方法は、先行して形成した鉛直
ボーリング孔に対して、前記撹拌翼を略縦向配置とした
ままで挿入し、所定の地盤改良深さ位置において、前記
撹拌ロッドを回転させながら略横向位置まで揺動させた
後、地盤改良材を改良領域に注入しかつ撹拌ロッドを回
転させながら前記貫入ロッドを部材長手軸回りに回転さ
せることにより1層分の地盤改良体を造成した後または
しながら、地盤深さ方向に前記貫入ロッドを段階的また
は連続的に上方向または下方向に移動させ、次層の地盤
改良体を造成する繰り返しにより地盤改良体を順次深さ
方向に造成することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。◇図1は本発明に係る拡翼式地盤
改良装置の全体図であり、図2はその要部拡大図であ
る。
【0012】本拡翼式地盤改良装置1は、少なくとも地
盤貫入状態時において、地上に設置されたロータリーテ
ーブル5等により部材長手軸回りに回転自在かつ地盤深
さ方向に移動自在に保持される貫入ロッド2と、この貫
入ロッド2の先端部に、揺動軸30を回転中心として略
縦向位置と略横向位置との間で揺動自在とされる撹拌翼
3とから構成される。
【0013】前記貫入ロッド2に対しては、軸回りの回
転時の安定を確保するために部材長手方向の適所に、図
の例では1ヵ所に、ボーリング孔壁Hに対するグリッパ
装置4が設けられている。このグリッパ装置4は、略円
筒状のグリッパ本体40の周囲にジャッキ41、41…
により水平方向に進退自在のグリッパ板42を備え、上
下方向に貫通される前記貫入ロッド2を軸受け43、4
3により回転自在に支持する構造のもので、前記貫入ロ
ッド2を所定の深さ位置で回転自在にしっかりと保持す
るようになっている。
【0014】他方、前記撹拌翼3は、前記貫入ロッド2
の先端部に、揺動軸30を回転中心として回動自在に設
けられた撹拌ロッド31を、揺動ジャッキ32により略
縦向位置と略横向位置との間で揺動自在に位置制御可能
としたもので、前記撹拌ロッド31は、周囲に多数の掘
削刃31a、31a…を有するロッド状カッターとさ
れ、モータケース33に内設された油圧モータ(図示せ
ず)によって長手軸回りに回転自在とされる。この撹拌
ロッド31は、好ましくは並列配置で複数、図示の例で
は2本設けられており、これらの各撹拌ロッド31、3
1は夫々正逆方向に回転され回転トルクの相殺により偏
芯やブレが抑えられている。また、前記撹拌ロッド31
に対しては、固化材供給管6を通じてセメント系懸濁液
(セメントミルク、セメントモルタル、セメントベント
ナイト等)が供給されるようになっており、撹拌ロッド
31の適所に設けられた噴出口(図示せず)から外部に
吐出され前記掘削刃31a、31a…によって土砂と混
合される。
【0015】なお、隣接する撹拌ロッド31、31間で
は図7(A)に示されるように、掘削刃31a、31a
…の位置を平面的にずらすことによって、あるいは図7
(B)に示されるように、同列位置としながらそれぞれ
を回転位相差をもって回転させることによって、掘削刃
31a、31aに交差代を持たせるのが望ましい。これ
により、掘削刃31aに対する土砂の付着を効果的に防
止することができる。さらに、図8および図9に示され
るように、撹拌ロッド31、31の中間位置に別途セメ
ントミルク吐出管34を配設するとともに、排土のため
のリバース管35を設けることもできる。
【0016】さらに、前記撹拌ロッド31は、図10に
示されるように、拡翼時にトンボ状となるように左右対
で設けることもできるし、さらに貫入ロッド2の部材長
手方向に複数段に亘って設けることもできる。
【0017】施工に当たっては、先ず地盤改良対象位置
にて鉛直ボーリングを行い、ボーリング孔Hを形成した
後、前記撹拌ロッド30を縦向配置としたままで貫入ロ
ッド2を前記ボーリング孔Hに貫入させる。地盤改良深
さ位置まで前記貫入ロッド2を貫入させたならば、その
位置でグリッパ装置4のグリッパ板41を進出させて孔
壁に対する安定保持を行う。
【0018】次いで、図3に示されるように、前記撹拌
ロッド31を長手軸回りに回転させながら揺動ジャッキ
32の伸縮操作により前記撹拌ロッド31を略横向位置
まで揺動させ、この状態を保持したままで図4に示され
るように、固化材供給管6を通してセメント系懸濁液を
送り撹拌ロッド31の適所から注入し、かつ撹拌ろっど
31を回転させながら前記貫入ロッド2を軸回りに回転
させて傘状の地盤改良体Sを造成する。なお、前記撹拌
ロッド31の横向位置はもちろん水平とすることもでき
るが、図示の例では撹拌部上の地山崩壊等の防止の観点
から所謂アーチ効果、および地盤応力の再配分等を期待
して水平線よりやや下側に傾斜させた回動位置としてい
る。
【0019】ほぼ掘削刃幅に相当する厚さTの地盤改良
体Sの造成が完了したならば、次に貫入ロッド2をさら
に前記Tに相当する距離だけさらに貫入させ、該位置で
再び貫入ロッド2を回転させることでさらに1層分の地
盤改良体Sを造成する。この工程の繰り返しによって図
5に示されるように、順次深さ方向に地盤改良体S1,
2,3,4 …を造成していく。なお、貫入ロッド2の貫
入は1層毎に段階的に行ってもよいが、停止させること
なく連続しながら徐々に貫入させるようにしてもよい。
この場合には、前記撹拌ロッド31は螺旋を描きながら
深さ方向に移動することになる。
【0020】また、図5の例では、地盤の下方向に向け
て徐々に地盤改良体を造成する方法を示したが、造成方
向は地上側に向けて上昇方向に地盤改良体を順次造成す
ることでもよい。
【0021】
【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、撹
拌翼として特に、ロッド状カッター構造を採用するた
め、地盤改良対象土質の制限がないとともに、従来に類
のない大径の地盤改良体を一サイクルの施工で構築でき
るようになる。また、機械撹拌であるため周辺地盤に対
する影響が少ないなどの利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る拡翼式地盤改良装置の全体図であ
る。
【図2】その要部拡大図である。
【図3】施工段階図(その1)である。
【図4】施工段階図(その2)である。
【図5】施工段階図(その3)である。
【図6】図5のVI−VI線矢視図である。
【図7】隣接する撹拌ロッド31の掘削刃に交差代を持
たせる場合の構造例図である。
【図8】撹拌ロッド31部の他の構造例図である。
【図9】図8のIX−IX線矢視図である。
【図10】撹拌翼3を左右対で設けた場合の側面図であ
る。
【図11】従来のスイング工法に用いられる改良装置の
概略図である。
【符号の説明】
1…拡翼式地盤改良装置、2…貫入ロッド、3…撹拌
翼、30…揺動軸、31…撹拌ロッド、31a…掘削
刃、32…揺動ジャッキ、4…グリッパ装置、40…グ
リッパ本体、41…ジャッキ、42…グリッパ板、43
…軸受け、5…ロータリーテーブル、6…固化材供給管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも地盤貫入状態時において、部材
    長手軸回りに回転自在かつ地盤深さ方向に移動自在に保
    持される貫入ロッドと、この貫入ロッドに対して、基端
    軸を回転中心として略縦向位置と略横向位置との間で揺
    動自在とされる撹拌翼を備えてなる拡翼式地盤改良装置
    であって、 前記撹拌翼は、周囲に多数の掘削刃を有する長手軸回り
    に回転自在の撹拌ロッドであることを特徴とする拡翼式
    地盤改良装置。
  2. 【請求項2】前記撹拌翼を並列配置で少なくとも2以上
    設けた請求項1記載の拡翼式地盤改良装置。
  3. 【請求項3】隣接する前記撹拌翼間において、撹拌ロッ
    ドを夫々正逆方向に回転させるようにした請求項2記載
    の拡翼式地盤改良装置。
  4. 【請求項4】隣接する前記撹拌翼間において、各撹拌ロ
    ッドの掘削刃が互いに交差代を持つように配置してある
    請求項2、3記載の拡翼式地盤改良装置。
  5. 【請求項5】前記撹拌翼を複数段備えてなる請求項1〜
    4記載の拡翼式地盤改良装置。
  6. 【請求項6】前記貫入ロッドは、部材長手方向の適所に
    ボーリング孔壁に対するグリッパ装置を備えてなる請求
    項1〜5記載の拡翼式地盤改良装置。
  7. 【請求項7】前記請求項1〜6記載の拡翼式地盤改良装
    置を用いて地盤中に改良体を造成するための地盤改良方
    法であって、 先行して形成した鉛直ボーリング孔に対して、前記撹拌
    翼を略縦向配置としたままで挿入し、 所定の地盤改良深さ位置において、前記撹拌ロッドを回
    転させながら略横向位置まで揺動させた後、地盤改良材
    を改良領域に注入しかつ撹拌ロッドを回転させながら前
    記貫入ロッドを部材長手軸回りに回転させることにより
    1層分の地盤改良体を造成した後またはしながら、地盤
    深さ方向に前記貫入ロッドを段階的または連続的に上方
    向または下方向に移動させ、次層の地盤改良体を造成す
    る繰り返しにより地盤改良体を順次深さ方向に造成する
    ことを特徴とする地盤改良方法。
JP12644397A 1997-04-30 1997-04-30 拡翼式地盤改良装置およびこれを用いた地盤改良方法 Withdrawn JPH10306438A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019138047A (ja) * 2018-02-09 2019-08-22 株式会社竹中土木 機械式撹拌深層混合処理工法を用いた地盤改良工法と地盤改良装置
JP2020117934A (ja) * 2019-01-23 2020-08-06 大成建設株式会社 拡翼掘削機と壁杭の施工方法
JP2021110112A (ja) * 2020-01-07 2021-08-02 株式会社竹中土木 地盤改良装置
JP2023115555A (ja) * 2022-02-08 2023-08-21 株式会社竹中土木 管理装置

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JP2019138047A (ja) * 2018-02-09 2019-08-22 株式会社竹中土木 機械式撹拌深層混合処理工法を用いた地盤改良工法と地盤改良装置
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