JPH11293665A - 地中壁の構築工法および同工法に用いる地盤の攪拌掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続した地中壁の構築を効率的に行うこと。 【解決手段】 装置は、ベースマシンと、攪拌掘削軸１
２とを備えている。攪拌掘削軸１２の回転駆動機構は、
モータから構成され、側方移動機構は、ジャッキから構
成されている。攪拌掘削軸１２内には、硬化材供給路が
貫通するように設けられている。掘削軸１２は、両端が
開口した中空円筒状の軸本体２７と、先端に設けられた
カッタービット２８と、外周に周設されたヘリカルスク
リュー羽根３０と、ヘリカルスクリュー羽根３０に突設
された掘削ビット３２とを備えている。掘削ビット３２
は、軸本体２７の外周を周回するヘリカルスクリュー羽
根３０の中心に対して、等角度間隔になる位置に配置さ
れている。

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、地中壁の構築工
法および同工法に用いる地盤の攪拌掘削装置に関し、特
に、原位置土を利用する地中壁の構築工法および同工法
に用いる地盤の攪拌掘削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤を掘り下げた場所に構造物を構築す
る工事においては、通常、土留め壁を構築して内部の掘
削を行う。このような土留め壁の構築工法には、種々提
案されており、そのなかで、原位置土を掘削して、硬化
材と攪拌，混合して、硬化材を硬化させることにより地
中壁を構築する工法が知られている。

【０００３】このような工法には、先端にカッタービッ
トが設けられ、軸方向に沿って攪拌翼が設けられた一軸
または多軸攪拌軸を備えた攪拌掘削装置を用い、地盤を
掘削しつつ硬化材と掘削土砂とを攪拌，混合させて地中
壁を構築する工法と、掘削ビットを装着したチェーンを
エンドレス状に、カッターポストの外周を周回させた攪
拌掘削装置を用い、チェーンを循環走行させることで、
地盤を掘削，攪拌し、硬化材と攪拌，混合させて、地中
壁を構築する工法とが知られている。しかしながら、こ
のような従来の地中壁の構築工法には、以下に説明する
技術的な課題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前者の構築
工法では、攪拌軸で側方の掘削ができないので、地中壁
は、柱状の硬化体を列状に隣接形成した状態となり、鉛
直精度などとの関連で、硬化体同士の接合部が不完全に
なり易く、漏水などの発生原因となる。

【０００５】一方、後者の構築工法では、カッターポス
トを側方移動させることで、連続した状態の地中壁の構
築が可能であるが、掘削開始時には、チェーンの循環走
行により、自機で掘削開始孔の掘削ができるものの、掘
削能率が低く、掘削に要する時間が長くかかる。

【０００６】この場合、アースドリルやクラムシェルバ
ケットなどの補助掘削機により、予備掘削を行って、予
備掘削によって形成された掘削開始孔内にカッターポス
トを挿入する方法も採用されているが、この方法では、
予備掘削機が必要になる。

【０００７】また、後者の構築工法に用いる攪拌掘削装
置では、チェーンを地山側に押付ける際に、チェーン
は、カッターポストの平滑なスライド面に接触して、循
環走行することになる。

【０００８】チェーンには、掘削ビットが、チェーンリ
ンクに対して、１個所おきに装着されている。ところ
が、このような状態で、例えば、硬質な地盤を掘削する
際には、地山の掘削抵抗により大きな力が掘削ビット加
わり、この結果、チェーンリンクに大きな回転モーメン
トが働き、カッターポストのスライド面で、チェーンリ
ンクが局所的な接触となる。

【０００９】このような接触状態になると、局所的に接
触している部分が、他の部分よりも摩耗することにな
り、局所的な摩耗が、スライド面またはチェーンに発生
すると、掘削ビットのすくい角が大きく変わり、掘削能
率が低下するとともに、チェーンの摩耗，破断に繋がる
という問題があった。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、連
続した止水性に問題のない地中壁の構築が、補助掘削機
を用いることなく、効率的に行える地中壁の構築工法お
よび同工法に用いる地盤の攪拌掘削装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、先端にカッタービットが装着され、外周
に周設されたヘリカルスクリュー羽根に掘削ビットが突
設された攪拌掘削軸を回転駆動することにより地盤中の
所定深度まで貫入し、前記攪拌掘削軸を回転駆動させな
がら側方移動させるとともに、前記攪拌掘削軸で掘削さ
れた土砂と硬化材とを攪拌，混合し、前記硬化材を硬化
させることにより地中壁を構築するようにした。このよ
うに構成した地中壁の構築工法によれば、先端にカッタ
ービットが設けられているので、補助掘削機を用いるこ
となく、自機による掘削開始孔の掘削が可能になる。こ
の場合、攪拌掘削軸は、それ自体を回転駆動させるの
で、周回したチェーンを循環走行させる場合よりも、掘
削能率が大幅に向上する。また、攪拌掘削軸を回転駆動
させながら側方移動させるとともに、攪拌掘削軸で掘削
された土砂と硬化材とを攪拌，混合し、硬化材を硬化さ
せることで地中壁を構築するので、継ぎ目のない連続し
た地中壁が得られる。本発明の構築工法では、前記地中
壁の隅角部において、前記攪拌掘削軸を旋回移動させる
ことができる。この構成によれば、攪拌掘削軸を地上側
に引上げることなく、屈曲部分の連続施工が可能にな
る。また、本発明では、前記攪拌掘削軸による地盤の掘
削，攪拌の際に、前記攪拌掘削軸を上下方向に微小移動
させることができる。この構成によれば、攪拌掘削軸に
継手などを設けた場合に、地盤の掘削，攪拌が部分的に
不十分になることを回避することができる。また、本発
明は、地中壁の構築工法に用いる地盤の攪拌掘削装置に
おいて、ベースマシンに上下移動自在に支持され、先端
にカッタービットが設けられ、外周に周設されたヘリカ
ルスクリュー羽根に掘削ビットが突設された攪拌掘削軸
と、前記攪拌掘削軸の回転駆動機構と、前記攪拌掘削軸
の側方移動機構と、前記攪拌掘削軸に設けられ、当該攪
拌掘削軸で掘削攪拌される土砂に硬化材を供給する硬化
材供給路とを有している。このように構成した地盤の攪
拌掘削装置においては、先端にカッタービットが設けら
れているので、補助掘削機を用いることなく、自機によ
る掘削開始孔の掘削が可能になるとともに、攪拌掘削軸
の側方移動機構により、攪拌掘削軸を回転駆動させなが
ら側方移動させることで、継ぎ目のない連続した地中壁
が得られる。前記攪拌掘削軸は、前記カッタービットと
ヘリカルスクリュー羽根とを備えた先端ユニットと、前
記ヘリカルスクリュー羽根を備えた延長ユニットとを有
し、前記攪拌掘削軸の貫入深度に応じて、前記先端ユニ
ットに前記延長ユニットを順次継ぎ足すことができる。
この構成によれば、攪拌掘削軸の長さ調整が簡単にでき
るとともに、攪拌掘削軸を案内するガイドリーダの高さ
を低くすることが可能になり、転倒などの危険性を回避
しつつ、高さ制限のある場所での施工が容易に行える。
また、前記攪拌掘削軸は、同一構成の一対の第１および
第２攪拌掘削軸を備え、前記第１および第２攪拌掘削軸
を平行に配置して、前記第１および第２攪拌掘削軸間に
連結部材を設けることができる。この構成によれば、平
行に配置した第１，２攪拌掘削軸を地中壁の構築方向に
対して、前後に配置すると、掘削土砂の攪拌，混合を十
分に行うことができるとともに、第１，２攪拌掘削軸
を、構築方向に対して、直交するように配置すると、大
きい厚みの地中壁を構築することも可能になる。前記第
１および第２攪拌掘削軸は、個別に制御される前記回転
駆動機構を有し、この回転駆動機構で前記第１および第
２攪拌掘削軸を同時に回転駆動させることができる。こ
の構成によれば、第１，２攪拌掘削軸を同じ方向に回転
させることや、相互に異なった方向に回転させること
で、嵩上げないしは嵩下げ掘削，混練などの多様な掘
削，攪拌，混合が行える。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図４は、本発明にかかる地中壁の構築方法および同工
法に用いる地盤の攪拌掘削装置の一実施例を示してい
る。

【００１３】同図に示した地盤の攪拌掘削装置は、ベー
スマシン１０と、攪拌掘削軸１２とを備えている。ベー
スマシン１０は、複帯式のものであって、複数の伸縮ア
ーム１４を有していて、この伸縮アーム１４に支持フレ
ーム１６が取付られている。

【００１４】支持フレーム１６の前面側には、移動フレ
ーム１８が左右方向に移動自在自在に支持されていて、
この移動フレーム１８に攪拌掘削軸１２が上下移動自在
に支持されている。

【００１５】攪拌掘削軸１２の回転駆動機構は、減速機
矢ギアなどを備えた油圧ないしは電動モータ２０から構
成され、移動フレーム１８内に設置されている。また、
攪拌掘削軸１２の側方移動機構は、移動フレーム１８の
側面に一端が固設され、他端が支持フレーム１６に固設
されたジャッキ２２から構成されている。

【００１６】この側方移動機構では、ジャッキ２２を駆
動することにより、移動フレーム１８が支持フレーム１
６に設けられているガイドレール２４に沿って、攪拌掘
削軸１２を保持したままで側方に移動する。

【００１７】また、攪拌掘削軸１２内には、この攪拌掘
削軸１２で掘削，攪拌される土砂に硬化材、例えば、セ
メントミルク，モルタルなどを供給する硬化材供給路２
６が貫通するように設けられている。

【００１８】この硬化材供給路２６は、攪拌掘削軸１２
の先端や側面の適宜個所に掘削された土砂に向けて硬化
材を噴射する噴射口（図示省略）が開口形成されてい
る。攪拌掘削軸１２は、この実施例では、１本設けられ
ている。

【００１９】攪拌掘削軸１２は、両端が開口した中空円
筒状の軸本体２７と、先端に設けられたカッタービット
２８と、外周に周設されたヘリカルスクリュー羽根３０
と、ヘリカルスクリュー羽根３０に突設された掘削ビッ
ト３２とを備えている。

【００２０】掘削ビット３２のヘリカルスクリュー羽根
３０への取付配置状態の詳細を図２に示している。同図
に示した例では、軸本体２７の外周を周回するヘリカル
スクリュー羽根３０の中心に対して、等角度間隔になる
位置に複数の掘削ビット３２がそれぞれ配置されてい
る。

【００２１】各掘削ビット３２は、軸本体２７の中心か
ら外周に伸びる半径線に沿う放射状に延設され、ヘリカ
ルスクリュー羽根３０の外周縁に固設されている。ま
た、本実施例の攪拌掘削軸１２は、先端ユニット１２ａ
と、複数の延長ユニット１２ｂとから構成されている。

【００２２】先端ユニット１２ａには、カッタービット
２８と、ヘリカルスクリュー羽根３０と、掘削ビット３
２とが設けられている。延長ユニット１２ｂには、ヘリ
カルスクリュー羽根３０および掘削ビット３２だけが設
けられている。

【００２３】先端ユニット１２ａと延長ユニット１２ｂ
とは、継手３４により相互に連結される。図３にこの継
手３４の一例を示している。同図に示した継手３４は、
フランジ部３４ａと、嵌入部３４ｂと、ピンとを有して
いる。

【００２４】このフランジ部３４ａと嵌入部３４ｂと
は、先端および延長ユニット１２ａ，１２ｂの上端にそ
れぞれ設けられている。嵌入部３４ｂは、中空円筒状の
軸本体２７の内径よりも小径になっていて、上部側に配
置される延長ユニット１２ｂの下端内に挿入される。

【００２５】このとき、上部側に配置された延長ユニッ
ト１２ｂの下端が、フランジ部３４ａに当接することに
より、相互の位置決めが行われ、この位置決め状態で一
致するピンの挿入孔３４ｃが、軸本体２７および嵌入部
３４ｂに設けられている。

【００２６】なお、この継手３４のピンは、ボルトであ
ってもよく、ボルトを用いる場合には、挿入孔３４ｃに
ネジを内設する。

【００２７】次に、上記構成の攪拌掘削装置を用いて、
地中壁を構築する工法について説明する。地中壁を構築
する際には、地中壁の構築予定地の端に攪拌掘削装置を
セットし、モータ２０により攪拌掘削軸１２を回転駆動
させる。

【００２８】攪拌掘削軸１２を回転駆動すると、その先
端にカッタービット２８が設けられ、ヘリカルスクリュ
ー羽根３０の掘削ビット３２が設けられているので、補
助掘削機を用いることなく、自機により掘削開始孔を掘
削することができる。

【００２９】攪拌掘削軸１２による掘削が進行し、攪拌
掘削軸１２が地盤中に嵌入されると、先端ユニット１２
ａに順次延長ユニット１２ｂを継手３４を介して、継ぎ
足して連結する。

【００３０】このような先端ユニット１２ａ，延長ユニ
ット１２ｂを用いると、攪拌掘削軸１２の長さ調整が簡
単にできるとともに、攪拌掘削軸１２を案内するガイド
リーダの高さを低くすることが可能になり、転倒などの
危険性を回避しつつ、高さ制限のある場所での施工が容
易に行える。

【００３１】攪拌掘削軸１２が所定深度まで貫入される
と、攪拌掘削軸１２の回転を継続させて、ジャッキ２２
を駆動して、攪拌掘削軸１２を側方（地中壁の構築方
向）に沿って移動させながら、硬化材供給路２６を介し
て硬化材を注入する。

【００３２】これにより、攪拌掘削軸１２により掘削さ
れた土砂は、ヘリカルスクリュー羽根３０の回転と、そ
の側方移動とにより攪拌され、この攪拌状態で硬化材が
供給されるので、掘削土砂と硬化材とを原位置で十分に
攪拌，混合させることができる。

【００３３】攪拌掘削軸１２の側方移動は、ヘリカルス
クリュー羽根３０に掘削ビット３２が設けられているの
で、掘削ビット３２により移動方向の土砂の掘削が行わ
れ、多様な地質に対しても、円滑に移動させることがで
きる。

【００３４】ジャッキ２２のストロークに対応した距離
だけ攪拌掘削軸１２が側方移動すると、ベースマシン１
０を移動させて、同様な操作が繰返される。構築すべき
地中壁に図４に示すような隅角部がある場合には、攪拌
掘削軸１２の回転を停止することなく、ベースマシン１
０の運端操作により、攪拌掘削軸１２を旋回させると、
攪拌掘削軸１２を引上げることなく、連続下地中壁を構
築することができる。

【００３５】そして、攪拌掘削軸１２の側方移動が地中
壁の構築予定地の他端まで到達すると、硬化材が硬化す
ることにより、所望の地中壁が構築される。

【００３６】さて、以上のように構成された構築工法お
よび攪拌掘削装置によれば、補助掘削機を用いることな
く、自機による掘削開始孔の掘削が可能になるととも
に、攪拌掘削軸１２の側方移動機構（ジャッキ２３）に
より、攪拌掘削軸１２を回転駆動させながら側方移動さ
せることで、継ぎ目のない連続した地中壁が得られる。

【００３７】この場合、攪拌掘削軸１２は、それ自体を
回転駆動させるので、周回したチェーンを循環走行させ
る場合よりも、掘削能率が大幅に向上する。

【００３８】また、本実施例の場合には、地中壁の隅角
部において、攪拌掘削軸１２を旋回移動させるので、攪
拌掘削軸１２を地上側に引上げることなく、屈曲部分の
連続施工が可能になり、施工能率の大幅な向上が見込め
る。

【００３９】図５〜図７は、本発明にかかる地中壁の構
築工法および同工法に用いる攪拌掘削装置の他の実施例
を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分
には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、
以下にその特徴点についてのみ説明する。

【００４０】同図に示した地盤の攪拌掘削装置は、同一
構成の２本の第１および攪拌掘削軸１２０，１２１を備
えている。第１および第２攪拌掘削軸１２０，１２１
は、この実施例の場合には、地中壁の構築方向に対し
て、所定間隔を隔てて前後に配置されている。

【００４１】第１および第２攪拌掘削軸１２０，１２１
は、平行に延設され、継手３４が設けられた部分に連結
部材３６が設けられている。この連結部材３６は、各攪
拌掘削軸１２０，１２１の回転を許容する構造になって
いる。

【００４２】また、第１および第２攪拌掘削軸１２０，
１２１には、個別に制御される回転駆動機構（モータ２
０ａ，２０ｂ）が設けられている。このように構成した
攪拌掘削装置では、上記実施例と同様に、各攪拌掘削軸
１２０，１２を所定深度まで貫入した後に、攪拌掘削軸
１２０，１２１を回転させながら、ジャッキ２２を駆動
して、攪拌掘削軸１２０，１２を側方（地中壁の構築方
向）に沿って移動させ、かつ、硬化材供給路２６を介し
て硬化材を注入することで地中壁を構築する。

【００４３】このような攪拌掘削軸１２０，１２１の掘
削，攪拌過程において、図６に示すように、各攪拌掘削
軸１２０，１２１を個別ないしは同時に、上下方向に微
小移動させることが望ましい。

【００４４】この理由は、各攪拌掘削軸１２０，１２１
に継手３４，連結部材３６が設けられているので、各攪
拌掘削軸１２０，１２１をそのままの位置状態を保ちな
がら側方移動させると、継手３４，連結部材３６が設け
られている部分の掘削が不十分になり、側方への移動抵
抗が増す。

【００４５】ところが、各攪拌掘削軸１２０，１２１を
個別ないしは同時に、上下方向に微小移動させると、こ
のような未掘削部分がなくなり、側方移動が容易にな
り、構築する地中壁にも欠陥がなくなる。この場合の微
小移動のストロークは、継手３４，連結部材３６の幅の
半分程度の振幅で良い。

【００４６】また、本実施例の場合には、各攪拌掘削軸
１２０，１２１に個別にモータ２０ａ，２０ｂが設けら
れているので、図７に示すような、多様な掘削，攪拌が
可能になる。

【００４７】すなわち、図７（Ａ）に示した例は、各攪
拌掘削軸１２０，１２１を、外側から内側に向けて回転
させる場合であり、このような状態で回転させると、掘
削土砂を上方に嵩上げしながら、掘削，攪拌することが
できる。

【００４８】また、図７（Ｂ）に示した例は、各攪拌掘
削軸１２０，１２１を、内側から外側に向けて回転させ
る場合であり、このような状態で回転させると、掘削土
砂を下方に嵩下げながら、掘削，攪拌することができ
る。

【００４９】さらに、図７（Ｃ）に示した例は、一方の
攪拌掘削軸１２０を外側から内側に向けて回転させ、他
方の攪拌掘削軸１２１を内側から外側に向けて回転させ
る場合であり、このような状態で回転させると、掘削土
砂と硬化材とを効率よく混練することができる。

【００５０】以上のように構成された実施例では、上記
実施例の作用効果に加えて、掘削土砂の攪拌，混合を十
分に行うことができるとともに、多様な掘削，攪拌，混
合が行えるので、より一層多様な土質に対して、効率的
な施工を行える。

【００５１】なお、図５〜７に示した実施例では、第１
および第２攪拌掘削軸１２０，１２１を、地中壁の構築
方向に対して前後に配置した場合を示したが、この攪拌
攪拌掘削軸１２０，１２１は、構築方向に対して直交す
るように配置することもでき、このような配置状態にす
ると、構築する地中壁の厚みを大きくすることができ
る。

【００５２】また、上記実施例では、１ないしは２本の
攪拌掘削軸を用いる場合を例示したが、本発明の実施
は、これに限定されることはなく、例えば、３本以上の
攪拌掘削軸を用いてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる地中壁の構築工法および同工法に用いる
地盤の攪拌掘削装置によれば、連続した止水性に問題の
ない地中壁の構築が、補助掘削機を用いることなく、効
率的に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる地中壁の構築工法の一実施例を
示す施工状態の正面図である。

【図２】図１の攪拌掘削装置の攪拌掘削軸の継ぎ足し部
の説明図である。

【図３】同攪拌掘削軸の掘削ビットの取付説明図であ
る。

【図４】図１に示した工法で隅角部を構築する際の説明
図である。

【図５】本発明にかかる地中壁の構築工法の他の実施例
を示す施工状態の正面図である。

【図６】図５に示した構築工法において攪拌掘削軸で地
盤を掘削する際の説明図である。

【図７】図６に示した攪拌掘削軸の回転制御の態様を示
す説明図である。

【符号の説明】

１０ ベースマシン １２ 攪拌掘削軸 １２０ 第１攪拌掘削軸 １２１ 第２攪拌掘削軸 １２ａ 先端ユニット １２ｂ 延長ユニット ２０ モータ（回転駆動機構） ２２ ジャッキ（側方移動機構） ２６ 硬化材供給路 ２７ 軸本体 ２８ カッタービット ３０ ヘリカルスクリュー羽根 ３２ 掘削ビット ３４ 継手

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にカッタービットが装着され、外周
   に周設されたヘリカルスクリュー羽根に掘削ビットが突
   設された攪拌掘削軸を回転駆動することにより地盤中の
   所定深度まで貫入し、 前記攪拌掘削軸を回転駆動させながら側方移動させると
   ともに、前記攪拌掘削軸で掘削された土砂と硬化材とを
   攪拌，混合し、 前記硬化材を硬化させることにより地中壁を構築するこ
   とを特徴とする地中壁の構築工法。
2. 【請求項２】 前記地中壁の隅角部において、前記攪拌
   掘削軸を旋回移動させることを特徴とする請求項１記載
   の地中壁の構築工法。
3. 【請求項３】 前記攪拌掘削軸による地盤の掘削，攪拌
   の際に、前記攪拌掘削軸を上下方向に微小移動させるこ
   とを特徴とする請求項２または３記載の地中壁の構築工
   法。
4. 【請求項４】 ベースマシンに上下移動自在に支持さ
   れ、先端にカッタービットが設けられ、外周に周設され
   たヘリカルスクリュー羽根に掘削ビットが突設された攪
   拌掘削軸と、 前記攪拌掘削軸の回転駆動機構と、 前記攪拌掘削軸の側方移動機構と、 前記攪拌掘削軸に設けられ、当該攪拌掘削軸で掘削攪拌
   される土砂に硬化材を供給する硬化材供給路とを備えた
   ことを特徴とする地中壁の構築工法に用いる地盤の攪拌
   掘削装置。
5. 【請求項５】 前記攪拌掘削軸は、前記カッタービット
   とヘリカルスクリュー羽根とを備えた先端ユニットと、
   前記ヘリカルスクリュー羽根を備えた延長ユニットとを
   有し、 前記攪拌掘削軸の貫入深度に応じて、前記先端ユニット
   に前記延長ユニットを順次継ぎ足すことを特徴とする請
   求項４記載の地中壁の構築工法に用いる地盤の攪拌掘削
   装置。
6. 【請求項６】 前記攪拌掘削軸は、同一構成の一対の第
   １および第２攪拌掘削軸を備え、 前記第１および第２攪拌掘削軸を平行に配置して、前記
   第１および第２攪拌掘削軸間に連結部材を設けたことを
   特徴とする請求項４または５記載の地中壁の構築工法に
   用いる地盤の攪拌掘削装置。
7. 【請求項７】 前記第１および第２攪拌掘削軸は、個別
   に制御される前記回転駆動機構を有し、この回転駆動機
   構で前記第１および第２攪拌掘削軸を同時に回転駆動さ
   せることを特徴とする請求項６記載の地中壁の構築工法
   に用いる地盤の攪拌掘削装置。