JPH11229369A - 地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削軸を複数有する地盤改良装置で、各掘削
軸回りの掘削土の共回りを防止すると共に、掘削土の混
合、攪拌を三次元的にする。 【解決手段】 各掘削翼２の上方で各掘削軸１に回転自
在の環体５を装着すると共に環体５相互を連結部材４に
よって連結する。環体５には、掘削土の共回り防止翼７
を設ける。各掘削軸１に、横方向に延びる横軸体８を設
け、その軸線Ｇ２回りに回転自在の筒状体１２を設け
る。筒状体１２には突出体１３ａ，１３ｂを設ける。横
軸体８が掘削軸１と共に回転して連結部材４及び共回り
防止翼７と交差する際に、突出体１３ａが連結部材４及
び共回り防止翼７に当たって筒状体１２と共に揺動若す
る構成とした。掘削土は、突出体１３ａ，１３ｂの回転
にて共回りが防止されると共に三次元的に混合攪拌され
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
盤を複数の掘削軸にて柱状、壁状、或いは筒状に掘削し
ながら石灰系やセメント系のスラリー状の固化剤（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、壁状、或いは筒状に固結、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、図
７，８に示したものが知られている。この地盤改良装置
は、掘削翼２の上方に攪拌翼３を備えた掘削軸１を複数
備えたもので、各掘削翼２の上方において各掘削軸１の
回転を自由にして各掘削軸相互を連結部材４によって間
隔を保持して連結している。同図においては２つの掘削
軸１からなるものが例示されている。このものは、掘削
軸１相互の間隔Ｐは、掘削翼２の外径（１掘削軸の掘削
径）Ｄより小さめとされており、平面視、２つの円を一
部が重なる形（略８の字形状）で柱状に地盤改良するよ
うに構成されている。

【０００３】同図のものは、２つの掘削軸１を同時に例
えば逆方向に同じ回転数で回転させて掘削するものであ
るが、掘削軸１に設けられた掘削翼２と攪拌翼３とが隣
接する掘削軸に設けられたそれらと回転時に干渉しない
ように、平面視におけるそれらの位置および回転速度が
設定されている。しかして、このものにおいては、一定
間隔Ｐで隣接する２の掘削軸１のそれぞれにて軟弱地盤
を掘削、混合・攪拌することで平面視「８の字形」の柱
状（ないし壁状）に改良するものであり、各掘削翼２の
回転によって地盤（土壌）を掘り進むと、地盤は、その
各掘削翼２の外径Ｄと略同径の円柱状に掘削され、掘削
土は同時に回転する攪拌翼３により混合、攪拌されるよ
うに構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
掘削では、たとえ隣接する各掘削軸１を互いに逆回転さ
せても、各掘削軸１で掘削される掘削土は、各掘削軸回
りに、掘削翼２や攪拌翼３の回転と共に回転するといっ
た、いわゆる共回りを起し、掘削土がうまくほぐれず、
具合良く混合され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。

【０００５】また、たとえ共回りを起さないとしても、
掘削土は各掘削軸１の回りに攪拌されるだけであり、そ
の攪拌は平面的なものであり、上下を加えた三次元的な
混合攪拌が行われない。このように上記従来の技術にお
いては、共回りが起こり易く、しかも三次元的な混合、
攪拌が行われないために均等な地盤改良がおこなわれな
いといった問題があった。したがって、上記従来の技術
においては、掘削軸１の進退（上下動）を多く繰り返す
必要があり、施工に多くの時間を要するといった問題が
あった。そして、高度の固結性を確保するためには、固
化剤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。

【０００６】本発明は、掘削軸を複数有する従来の地盤
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、各掘削軸回りの掘削土の共回りを防止すると
共に、掘削土の混合、攪拌を三次元的に積極的に行わせ
ることのできる地盤改良装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の発明の構成は、掘削軸を複数備えた
地盤改良装置であって、各掘削翼の上方において各掘削
軸に回転自在の環体を装着すると共に該環体相互を連結
部材によって連結することで各掘削軸相互の間隔を保持
してなるものにおいて、前記各掘削軸に対し、横方向に
延びる横軸体を設け、しかも該横軸体にはその軸線回り
に回転自在の筒状体を設けると共に該筒状体には外方に
延びる少くとも１つの突出体を設け、前記横軸体が前記
掘削軸と共に回転して平面視、前記連結部材と交差する
際に、前記突出体のうちの少くとも１つが前記連結部材
に当たって前記筒状体と共に前記横軸体の軸線回りに揺
動若しくは回転するように構成されていることを特徴と
する。

【０００８】請求項１記載の本発明においては、掘削翼
による掘削中、横軸体が掘削軸と共に回転すると共に、
その回転中、平面視、連結部材と交差する際に、突出体
のうちの少くとも１つが、掘削軸回りに回転しない連結
部材に当たって筒状体と共に横軸体の軸線回りに揺動若
しくは回転する。したがって、掘削土は、掘削軸回りに
混合攪拌されることに加えて、突出体が横軸体の回りに
揺動もしくは回転するため、共回りが防止されると共に
三次元的に混合、攪拌される。なお、前記突出体は、筒
状体の軸線回りに略等間隔をおいて少くとも３つ設ける
とよい。

【０００９】また、請求項２記載の発明の構成は、請求
項１記載の地盤改良装置において、前記環体には、掘削
土が掘削軸の回りに共回りするのを防止するための共回
り防止翼を設け、前記横軸体が前記掘削軸と共に回転し
て平面視、該共回り防止翼と交差する際に、前記突出体
のうちの少くとも１つが該共回り防止翼に当たって前記
筒状体と共に前記横軸体の軸線回りに揺動若しくは回転
するように構成されていることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明では、環体に、掘削土
が掘削軸の回りに共回りするのを防止するための共回り
防止翼を設けたため、掘削軸回りの掘削土（土塊）の共
回りを積極的に防止することができる。したがって、掘
削土の混合攪拌をより具合良く行わせることができる。
しかも、突出体は平面視、連結部材と交差する際に加
え、共回り防止翼と交差する際にも横軸体の軸線回りに
揺動若しくは回転するから、掘削土はより効率良く三次
元的に混合、攪拌される。

【００１１】なお、請求項２記載の地盤改良装置におい
ては、前記共回り防止翼が、平面視、前記連結部材の延
長上に延びるように設けられているとよい。

【００１２】また、前記いずれの手段においても、前記
筒状体に、前記突出体とは別に掘削土の混合攪拌部を設
けてもよい。混合攪拌部は、筒状体の揺動若しくは回転
によって掘削土の混合攪拌が高められるように適宜の形
状若しくは構造にすればよく、突出体と同様の形状構造
としてもよい。なお、本発明における突出体は、横軸体
が掘削軸と共に回転して連結部材又は共回り防止翼と交
差する際に、その突出体のうちの少くとも１つが連結部
材又は共回り防止翼に当たって筒状体と共に横軸体の軸
線回りに揺動若しくは回転するように構成されていれば
よく、その形状ないし構造は土質等に応じて適宜に設定
すればよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る地盤改良装置の実施
形態例について、掘削軸が２軸のものにおいて、図１な
いし図４を参照して詳細に説明する。図中、１は、略円
筒状（中空円柱状）をなす掘削軸（回転駆動軸）であっ
て、左右ともに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）Ｄをもち、掘削爪２ａを備えた掘
削翼２が溶接によりその掘削軸１に対してほぼ直角方向
で突出状に設けられている。

【００１４】そして、本例では各掘削軸１とも、上方
に、掘削翼２の径Ｄよりやや小さい径（長さ）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を混
合攪拌するように形成された攪拌翼３が溶接により一体
的に固着されている。ただし、攪拌翼３は帯板状をな
し、その幅方向が掘削軸１の軸線Ｇ１方向にほぼ平行と
されている。なお、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１ａ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
掘削土中に吐出されるように構成されている。

【００１５】また、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、掘削軸１と略
直角方向に連結部材４が配置されている。すなわち、図
１ないし図４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の外周に、掘削軸１の軸線Ｇ
１回りに回転自在となるように若干の隙間をもって円筒
（円管）状をなす環体５が装着されている。ただし、環
体５の上端面および下端面が当接する部位の掘削軸１に
は、掘削軸１より大径のリング６ａ，６ｂがその掘削軸
１に溶接などによって一体的に周設されており、環体５
の上下動を規制している。

【００１６】そして、この環体５相互間を連結するよう
に断面矩形の帯板状をなす連結部材４が設けられてお
り、左右の掘削軸１相互の間隔Ｐを一定に保持してい
る。ただし、本例では、この連結部材４の両端部に位置
する環体５に対し、掘削土が掘削軸１の回りに共回りす
るのを防止するため、連結部材４と略同断面形状を成す
共回り防止翼７が、平面視、連結部材４の延長上に延び
るように設けられている。なお、共回り防止翼７の長
さ、つまりそれの掘削軸１の軸線Ｇ１からの平面視にお
ける長さは、掘削翼２のそれより長くても短くても或い
は同一長さでもよいが、本例では若干短めとされてい
る。

【００１７】そして、本例ではこの連結部材４と攪拌翼
３との間であって左右の掘削軸１には、各掘削軸１と一
緒に回転するように、断面円形の軸状部材からなる横軸
体８が横方向に延びるように設けられている。そして、
この横軸体８には、円筒（円管）状をなす筒状体１２が
横軸体８の軸線Ｇ２回りに回転自在に外嵌（遊嵌）さ
れ、先端に拡径部９が設けられ、筒状体１２の抜け止め
とされている。さらに、筒状体１２は、その外側に掘削
土の混合攪拌部として側面視（図４参照）放射状（十字
状）に延び、長さの異なる突出体（丸棒）１３ａ，１３
ｂを備えている。ただし、本例ではこの突出体１３ａ，
１３ｂは、横軸体８の長手方向に間隔をおいて設けら
れ、横軸体（筒状体１２）８の軸線Ｇ２方向から見て
（図４参照）それぞれ略等角度（本例では９０度）間隔
で設けられている。なお、突出体１３ａ，１３ｂの長さ
は、平面視、掘削翼２の先端が描く領域（図３中２点鎖
線Ｅで示す領域）より外側に出ないようにそれぞれ設定
されている。

【００１８】なお、本例では、各掘削軸１寄り部位に設
けられた突出体１３ａは他より長く形成され、掘削軸１
と共に横軸体８が軸線Ｇ１の回りに回転し、筒状体１２
が平面視（或いは底面視）、連結部材４及び共回り防止
翼７と交差する際、長めの突出体１３ａが連結部材４及
び共回り防止翼７に当たるように構成されている。しか
して、掘削中は、筒状体１２に設けられた突出体（混合
攪拌部）１３ａが連結部材４及び共回り防止翼７に当た
ると、筒状体１２と共に突出体１３ａ，１３ｂをその軸
線Ｇ２回りに所定角度回転或いは揺動させるようになっ
ている。なお、両掘削軸１の回転時には隣り合う掘削翼
２、横軸体８、攪拌翼３は互いに干渉（ないし衝突）し
ないように設定されている。

【００１９】このような本例装置においては、掘削軸１
が同一方向に或いは逆方向に回転すると地盤は平面視略
８の字形にて掘削され（図３参照）、その内側の掘削土
ｋは、掘削翼２および攪拌翼３さらには横軸体８及び筒
状体１２により、それぞれ掘削軸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の回りに共回り
しようとする掘削土ｋは、平面視、回転しない連結部材
４及び共回り防止翼７により、その回転が止められ、掘
削土ｋの共回り防止作用を果たす。

【００２０】しかも、掘削軸１と共に回転する筒状体１
２に設けられた突出体１３ａが連結部材４又は共回り防
止翼７にあたり、その際、突出体１３ａ，１３ｂは軸線
Ｇ２回りに所定角度回転若しくは揺動する。すなわち、
このように回転若しくは揺動する突出体１３ａ，１３ｂ
でもって掘削土ｋをその軸線Ｇ２回りに混合、攪拌する
から、本例装置によれば掘削土は、掘削軸１の回りに共
回りすることなく混合攪拌されると同時に、横軸体８の
軸線Ｇ２回りにも混合攪拌され、三次元的に混合攪拌さ
れるのである。

【００２１】かくして、従来の技術のように、掘削軸の
進退を多く繰り返す必要もなく、短時間で比較的均質な
掘削土の混合攪拌が得られる。すなわち、この下で吐出
される固化剤は掘削土からなる柱体の横断面における周
方向のみならず突出体１３ａ，１３ｂの回転若しくは揺
動により上下方向にも混合、攪拌されるので、固化剤が
三次元的に効率よく攪拌される結果、適量の固化剤で均
質な強度をもつ改良柱体を得ることができる。このよう
に本例装置においては、掘削土の混合攪拌の質の向上と
共に、施工時間の短縮及び作業コストの低減も図られ
る。

【００２２】本例では、筒状体１２に棒状の突出体１３
ａ，１３ｂを設け、その内の長めの突出体１３ａを連結
部材４又は共回り防止翼７に当てて揺動又は回転させる
ようにすると共に短めの突出体１３ｂでも混合攪拌する
ようにしたため、横軸体８回りの混合攪拌作用を高める
ことができる。なお、このような混合攪拌部をなす突出
体１３ａ，１３ｂの形状などは、必要な強度を保持した
上で、舌片状など、土質などに応じた適宜の形状、構造
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、本例のような丸棒が適する一方、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。した
がってその様な場合には、混合攪拌部としての突出体は
幅広の帯板とするとよい。

【００２３】なお、掘削翼２の直径によっては連結部材
４又は共回り防止翼７に当たる突出体だけとしてもよい
が、本例のように当たらない突出体１３ｂも設けると、
その分三次元的混合攪拌が効率的に行われる。また、そ
のような突出体１３ａ，１３ｂは横軸体８の軸線Ｇ２回
りに略等角度間隔で設けるのがよい。

【００２４】そして本例では、共回り防止翼７を平面
視、連結部材４と直線上を成すように設けたため、平面
視各横軸体８が半回転するごとに突出体１３ａ、１３ｂ
による三次元的攪拌を行うことができるが、このような
共回り防止翼７は、さらに、図示はしないが平面視連結
部材４と直角をなすように環体５に設けてもよい。この
ようにすれば、連結部材４を含めて平面視掘削軸を中心
として十字形となるため、本例のように突出体１３ａを
横軸体８の軸線Ｇ２回りに等角度間隔で４つ設けておく
と、掘削軸１が１回転する間に、一突出体１３ａも横軸
体８回りに１回転させることができるので、掘削土の共
回り防止と混合攪拌作用を高めることができる。なお、
共回り防止翼７は、掘削軸１の軸線Ｇ１方向から見て、
先端部が掘削翼２が回転してその先端が描く円周Ｅの内
方に位置する長さを有するものとしたが、同円周Ｅ上に
位置するか、これより若干外方に位置してもよい。ま
た、本形態では攪拌翼３も設けたため、より混合攪拌作
用が高いが、本発明では攪拌翼３はなくともよい。

【００２５】図５は、前記形態の地盤改良装置の改良例
を示したものであるが、地盤を深く改良するために、前
記形態における攪拌翼３の上に、さらに横軸体８、筒状
体１２及び突出体１３ａ，１３ｂ等を設けて、上下二段
の位置において三次元的攪拌を行うことができるように
した点が相違するだけであり、本質的相違はないので同
一部位或いは対応部位に同一の符号を付すに止める。こ
れより明らかなように、本発明では、三次元的攪拌を行
う手段の設置数や配置は地盤改良深さ（掘削深さ）に応
じて適宜の数とすればよい。

【００２６】また、図６に示した地盤改良装置は、図１
のものの変形例とでもいうべきもので、図１のものとは
逆に掘削翼２のすぐ上に横軸体８、筒状体１２及び突出
体１３ａ，１３ｂ等を設け、その上に連結部材４及び攪
拌翼７を設けた点が相違するだけであり、これまた本質
的相違はないので、同一部位或いは対応部位に同一の符
号を付すに止める。

【００２７】さらに、本発明における筒状体１２は、筒
状であればよく円筒状に限られず角筒状であってもよ
い。むしろ三角や四角の角筒状とする場合には、それ自
体の角がその軸線Ｇ２回りに回転する際に混合攪拌作用
をなすので好ましい。

【００２８】なお、前記形態では、掘削軸の数を２本と
したが、必要に応じて３以上とすれば良い。また、掘削
軸を３以上とする際、その平面形態は連結部材を一列状
とした直線状とすることもできるし、連結部材を辺とし
て掘削軸を頂角とするような環状（例えば４本のときは
正方形などの四角形）とすることもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、掘削翼による掘削中、横軸体が掘削軸と共に
回転するが、その回転中、平面視、連結部材と交差する
際に、突出体のうちの少くとも１つが、掘削軸回りに回
転しない連結部材に当たって筒状体と共に横軸体の軸線
回りに揺動若しくは回転するので、掘削土は、掘削軸回
りに混合攪拌されることに加えて、共回りが防止される
と共に、三次元的に混合、攪拌される。この結果、掘削
土の混合攪拌の質の向上と共に、施工時間の短縮及び作
業コストの低減も図られる。

【００３０】そして、環体に、掘削土が掘削軸の回りに
共回りするのを防止するための共回り防止翼を設けたも
のでは、掘削軸回りの掘削土（土塊）の共回りを積極的
に防止することができる。したがって、掘削土の混合攪
拌をより具合良く行わせることができる。しかも、突出
体は平面視、連結部材と交差する際に加え、共回り防止
翼と交差する際にも横軸体の軸線回りに揺動若しくは回
転するから、掘削土はより効率良く三次元的に混合、攪
拌される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地盤改良装置の実施形態例の概略構成
を示す正面図。

【図２】図１の要部を示す一部破断拡大図。

【図３】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図４】図１の右側面図。

【図５】本発明の地盤改良装置の別の実施形態例の概略
構成を示す正面図。

【図６】本発明の地盤改良装置のさらに別の実施形態例
の概略構成を示す正面図。

【図７】従来の地盤改良装置の概略構成を示す一部破断
正面図。

【図８】図７の平面図。

【符号の説明】

１ 掘削軸 ２ 掘削翼 ３ 攪拌翼 ４ 連結部材 ５ 環体 ７ 共回り防止翼 ８ 横軸体 １２ 筒状体 １３ａ，１３ｂ 突出体（混合攪拌部） Ｐ 掘削軸相互の間隔 Ｇ１ 掘削軸の軸線 Ｇ２ 連結部材及び横軸体の軸線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削軸を複数備えた地盤改良装置であっ
   て、各掘削翼の上方において各掘削軸に回転自在の環体
   を装着すると共に該環体相互を連結部材によって連結す
   ることで各掘削軸相互の間隔を保持してなるものにおい
   て、 前記各掘削軸に対し、横方向に延びる横軸体を設け、し
   かも該横軸体にはその軸線回りに回転自在の筒状体を設
   けると共に該筒状体には外方に延びる少くとも１つの突
   出体を設け、 前記横軸体が前記掘削軸と共に回転して平面視、前記連
   結部材と交差する際に、前記突出体のうちの少くとも１
   つが前記連結部材に当たって前記筒状体と共に前記横軸
   体の軸線回りに揺動若しくは回転するように構成されて
   いることを特徴とする地盤改良装置。
2. 【請求項２】 前記環体には、掘削土が掘削軸の回りに
   共回りするのを防止するための共回り防止翼を設け、 前記横軸体が前記掘削軸と共に回転して平面視、該共回
   り防止翼と交差する際に、前記突出体のうちの少くとも
   １つが該共回り防止翼に当たって前記筒状体と共に前記
   横軸体の軸線回りに揺動若しくは回転するように構成さ
   れてい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】 前記共回り防止翼が、平面視、前記連結
   部材の延長上に延びるように設けられていることを特徴
   とする請求項２記載の地盤改良装置。
4. 【請求項４】 前記筒状体に、前記突出体とは別に掘削
   土の混合攪拌部を設けた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。