JPH11315534A - 掘削土の混合攪拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地盤や石や岩塊が混在する軟弱地盤など
で、掘削径が大きく掘削抵抗が増大する場合でも、効率
良く深層まで地盤改良できるようにする。 【解決手段】 上にいくほど大径の掘削翼１１，２１，
３１を設ける。各掘削翼の上にそれぞれ翼組１０，２
０，３０をなすように各１つの共回り防止翼１２，２
２，３２を設けた。これにより、共回りもなく順次大径
となるように掘削されることから、掘削径が大きく掘削
抵抗が増大するような場合でも、効率良く深層まで地盤
改良できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削土の混合攪拌
装置に関し、詳しくは、土木、建設（建築）の基礎工事
などにおいて、軟弱地盤を１又は複数の掘削軸にて柱状
などに掘削し、混合攪拌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
せることによって地盤を改良するのに用いられる掘削土
の混合攪拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の掘削土の混合攪拌装置の
基本的なものとして、特公昭５８−２９３７４号公報記
載の技術が知られている。このものは、掘削軸に設けら
れた掘削翼と攪拌翼との間に、或いはそのような攪拌翼
相互の間に、掘削翼の外径（掘削径）より大きな直径
（長さ）を持つ共回り防止翼を掘削軸にボスを介して回
転自在に装着して、掘削する掘削土の共回りを防止する
ようにした装置である。

【０００３】上記特公昭５８−２９３７４号公報記載の
技術においては、その掘削軸及び掘削翼の回転によって
地盤（土壌）を掘り進むと、地盤は、その掘削翼の外径
と略同径の円柱状に掘削され、同時に攪拌翼により攪拌
される。この際、共回り防止翼は、その直径が掘削翼の
それより大きいため、両端部が掘削されていない円柱状
の部位つまり円柱体の外方にて押し込まれるようにして
地盤中に入り込んでいく。そして、この共回り防止翼
は、その両端が平面視、掘削されていないために硬めの
地盤により拘束された状態となるため、掘削軸の軸線回
りに回転しない。これにより、この掘削過程で掘削翼お
よび攪拌翼と共に一緒になって共回りしようとする掘削
土は、共回り防止翼によってその回転が防止されるので
共回りすることなく、ほぐれるようになる。しかして、
掘削軸の先端から固化剤を吐出しつつ、掘削軸を正転或
いは逆転させて進退（上下動）を繰返すことで固化剤と
掘削土とを混合、攪拌し、しかる後固結させることによ
り地盤が改良される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術においては地盤改良すべき部分の平面視における直径
が例えば１ｍを超えるような大きさになると、その適用
が困難であるといった問題があった。すなわち、軟弱地
盤でも比較的硬い地盤や石や岩塊が混在する地盤では掘
削径が大きくなると、その分、掘削抵抗が増大する。し
たがって、大きい直径において地盤改良する場合には掘
削が困難となることが多い。また、掘削翼の地盤中への
進行速度が遅くなり、施工に時間がかかり、施工効率が
著しく低下する。こうしたことから、大径で地盤改良す
るには浅くしか改良できず、深層まで改良することは困
難である。そしてこの結果として十分な地盤改良ができ
ず、建造後において地盤沈下を起こすといった深刻な問
題を発生させる。

【０００５】本発明は、従来の掘削土の混合攪拌装置の
もつ、こうした問題点に鑑みて案出したものであって、
その目的とするところは、軟弱地盤や石や岩塊が混在す
る軟弱地盤などにおいて、掘削径が大きく掘削抵抗が増
大する場合でも、効率良く深層まで地盤改良のできる、
掘削土の混合攪拌装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、掘削軸に掘削翼及び掘削軸の軸線回りに
回転自在の共回り防止翼を備えてなる掘削土の混合攪拌
装置において、１つの掘削翼の上方に１つの共回り防止
翼を設けて１つの翼組を形成すると共に、該翼組を複数
設け、各掘削翼は、その径を掘削軸の上方に位置するも
のを相対的に大とし、各共回り防止翼は、その径を翼組
をなす掘削翼の径より大としてなることを特徴とする。
つまり、掘削軸に複数の掘削翼を備えてなる掘削土の混
合攪拌装置において、掘削翼をその径が掘削軸の上方に
位置するものを相対的に大となるようにして設け、かつ
各掘削翼の上にその各掘削翼の径より大きい径を持ち、
しかも、掘削軸の軸線回りに回転自在の共回り防止翼を
設けたものである。

【０００７】前記手段によって地盤を掘削し、混合攪拌
する場合においては、最下端の径の一番小さい掘削翼に
てまず掘削されることになるが、その径は小さいことか
ら、掘削抵抗も小さく、したがって地盤に容易に掘り進
むことができる。続いて、その翼組の共回り防止翼がそ
の掘削径の外縁に食込みながら地盤中に進入していくか
ら、掘削翼にて共回りされる掘削土は、その共回りが平
面視略停止しているこの共回り防止翼にて止められる。
すなわち、最初の翼組にて容易に掘削でき、しかも共回
りもしないことから混合攪拌も具合良く成される。

【０００８】さらに掘削が進み、その上方の翼組の掘削
翼にて掘削が始まると、前の掘削径よりも大径にて掘削
されるが、この際の掘削は先行掘された掘削径の外縁を
掘削するだけであるから、小さい掘削抵抗で掘削でき
る。すなわち、例えば地表部分の硬い地盤の掘削抵抗
は、先行掘された掘削径の外側における新たな掘削部位
に起因するものであるから、一度にそれと同径を掘削す
る場合に比べ、その掘削抵抗を小さくできる。

【０００９】しかも、さらに掘削が進むと二番目の掘削
翼と翼組を成す共回り防止翼がその大きい掘削径の外縁
に入り込み、平面視停止した状態で掘削が進む。しかし
てその掘削翼にて共回りする掘削土の共回りはその共回
り防止翼にて防止されるため、混合攪拌も具合良く成さ
れる。

【００１０】このように本発明に係る装置によれば、比
較的硬めの軟弱地盤や石や岩塊が混在する地盤で掘削径
が大きく、掘削抵抗が増大する場合でも、掘削翼の地盤
中への進行は容易である。したがって、大径でも効率良
く深層まで地盤改良できる。なお本発明において翼組の
数は２に限られず、掘削（地盤改良）する径や深さに応
じて適宜に設定すれば良い。

【００１１】なお、前記手段においては別に攪拌翼を設
けておらず、したがって、砂質土やシルト系などの比較
的粘性の低い地盤改良に適するが、粘性度の高い地盤で
は、次のように攪拌翼を設けると良い。すなわち前記手
段において、前記各翼組に対し、その掘削翼の径と略同
一若しくはそれより小径の攪拌翼を、各共回り防止翼の
上方に位置するように掘削軸に設けたものである。この
ものでは、掘削翼と攪拌翼とで掘削土が共回りされよう
とするものの、この両翼間にある共回り防止翼にて、そ
の共回りが防止される結果、混合攪拌が一層効率的に行
われる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る掘削土の混合攪拌装
置の実施形態について、図１ないし図３を参照して詳細
に説明する。ただし、以下の実施形態については、鉄鋼
製の各構成部材を溶接などで結合することにより構成さ
れている。図中、１０１は、略円筒状（若しくは中空円
柱状）をなす掘削軸（回転駆動軸）であって、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、
その先端側近傍（掘削軸の下端）から上方に、順次径の
大きい掘削翼１１，２１，３１が左右に直角に突出状に
本例では３つが間隔をおいて設けられている。そして、
各掘削翼１１，２１，３１の上には、掘削軸１と略直角
方向にその各掘削翼よりそれぞれ大径の共回り防止翼１
２，２２，３２が設けられている。ただし、各共回り防
止翼は次のようにして装着されている（図２参照）。

【００１３】各共回り防止翼１２，２２，３２は、掘削
軸１０１における各掘削翼１２，２２，３２の上に、掘
削軸１０１の外周に、掘削軸１０１の軸線Ｇ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１０１には、掘削
軸１０１より大径のリング６ａ，６ｂがその掘削軸１０
１に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。そして、この環体５の直径方向の両外側には、
上から見て（平面視）、そのすぐ下の掘削翼１１，２
１，３１より大径の共回り防止翼１２，２２，３２が、
掘削軸１０１に対して略直角方向で略直線状に延びるよ
うに形成されている。なお、各共回り防止翼１２，２
２，３２はその幅方向（図１上下方向）が掘削軸１０１
の軸線Ｇ方向にほぼ平行とされている。

【００１４】しかして、各共回り防止翼１２，２２，３
２は、それに掘削軸１０１回りの回転を止めるような外
力がかからない限り、掘削軸１０１の軸線Ｇ回りに掘削
軸１０１とともに回転するが、掘削が進み、共回り防止
翼１２，２２，３２の両端部が掘削部位の周縁に食い込
んでいき、共回り防止翼１２，２２，３２の掘削軸１０
１回りの回転が止まったままで、掘削土中に進入してい
くように設定されている。

【００１５】本例では、各掘削翼１１，２１，３１と各
共回り防止翼１２，２２，３２とからなる翼組１０，２
０，３０が３つ下から順に設けられている。ただし、本
例では、各翼組をなす共回り防止翼のすぐ上に、同翼組
をなす掘削翼の径よりやや小さめの攪拌翼１３，２３，
３３が設けられている。なお、この攪拌翼１３，２３，
３３は所定の幅を持つ帯板形状のものであり、掘削軸１
０１に直角に左右に延びるように形成されている。

【００１６】なお、掘削軸１０１の先端側近傍には、ス
ラリー状の固化剤の吐出口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１０１の内側（中
空部）を通って掘削土中に吐出されるように構成されて
いる。

【００１７】さて次にこのような本形態の作用ないし効
果について説明する。本例装置によって地盤を掘削し、
混合攪拌する場合においては、掘削軸１０１が一方へ回
転しながら地盤Ｊ中に入り込むと、一番下の一番小径の
掘削翼１１（以下、小掘削翼１１ともいう）により掘削
が始まり、地盤Ｊは小掘削翼１１の径Ｄ１とほぼ同径で
もって円柱状に掘削されていく。このとき、その径は小
さいことから、容易に掘削土ｋを堀進むことができる。
そして、次に小掘削翼１１と翼組１０をなす共回り防止
翼１２（以下、小共回り防止翼１２という）がその掘削
径（以下、小掘削径という）の外縁に当たり、食込みな
がら地盤中に進入していくと、小共回り防止翼１２は、
その端部が周縁の硬めの土によって拘束されるようにな
り、平面視、掘削軸１０１の軸線Ｇ回りに回転しないよ
うになる。

【００１８】したがって、小掘削翼１１にて共回りされ
る掘削土ｋは、その小共回り防止翼１２にてその共回り
が止められ、その状態の下で掘削土の混合攪拌が行われ
る。そして、次には小共回り防止翼１２のすぐ上の攪拌
翼１３（以下、小攪拌翼１３という）が掘削土中に入り
込み、これも掘削軸１０１と共に回ることから、掘削土
はさらに共回りするように動くが、その両翼間にある小
共回り防止翼１２にてその共回りが防止されることか
ら、具合良く混合攪拌される。

【００１９】そして、さらに掘削が進み、下の翼組１０
のすぐ上の翼組２０をなす掘削翼２１（以下、中掘削翼
２１という）にて掘削が始まると、既に小掘削翼１１に
て掘削された小掘削径Ｄ１の外側が掘削され、地盤は中
掘削翼２１の径Ｄ２（中掘削径Ｄ２ともいう）にて掘削
される。この際、その掘削抵抗は、主として小掘削径Ｄ
１の外側における新たな掘削部位によるが、すでに掘削
された小掘削径Ｄ１部位ではその抵抗は小さく、したが
って、小さい掘削抵抗で中掘削径Ｄ２に掘削される。

【００２０】そして、中掘削翼２１と翼組２０をなすそ
の上の共回り防止翼２２（以下、中共回り防止翼２２と
いう）がその中掘削径Ｄ２の外縁に入り込み、平面視停
止した状態となって食込みながら地盤中に進入してい
く。そして、中掘削翼２１にて共回りされる掘削土は、
その中共回り防止翼２２にてその共回りが止められ、そ
の状態の下で掘削混合攪拌が行われる。そして、次には
そのすぐ上の攪拌翼２３（以下、中攪拌翼２３）が掘削
土中に入り込む。そしてこの際も共回りするように動く
掘削土は、中共回り防止翼２３にてその共回りが防止さ
れるから、具合良く混合攪拌される。

【００２１】そして、さらに掘削が進み、一番上の翼組
３０をなす掘削翼３１（以下、大掘削翼３１という）に
て掘削が始まると、既に中掘削翼２１にて掘削された中
掘削径Ｄ２のさらに外側が掘削され、地盤は大掘削翼３
１の径Ｄ３（大掘削径Ｄ３ともいう）に掘削される。こ
の際、その掘削抵抗は、主として中掘削径Ｄ２の外側に
おける新たな掘削部位によるが、すでに掘削された小掘
削径Ｄ１部位と中掘削径Ｄ２部位ではその抵抗は小さ
く、したがって、小さい掘削抵抗で大掘削径Ｄ３に掘削
される。

【００２２】そして、大掘削翼３１と翼組３０をなすそ
の上の共回り防止翼３２（以下、大共回り防止翼３２と
いう）がその大掘削径Ｄ３の外縁に入り込み、平面視停
止した状態となって食込みながら地盤中に進入してい
く。そして、大掘削翼３１にて共回りされる掘削土は、
その大共回り防止翼３２にてその共回りが止められ、そ
の状態の下で掘削混合攪拌が行われる。そして、次には
そのすぐ上の攪拌翼３３（以下、大攪拌翼３３という）
が掘削土中に入り込み、地表部においては次第に大径に
掘削されると共に、小掘削翼は深層に達し、同深層部位
にて掘削土を混合攪拌する。

【００２３】なお、本例装置では、小掘削翼１１にて掘
削が始められると同時に、掘削軸１０１の先端の固化剤
の吐出口１ａからスラリー状の固化剤を注入しつつ掘
削、及び混合攪拌がなされる。そして、所定の深さまで
掘削し、掘削軸１０１の正逆回転及び進退（上下動）を
適宜の回数繰り返すことで、掘削土と固化剤との平均的
混合、攪拌を行う。

【００２４】かくして本例装置によれば、地盤改良すべ
き部分の平面視における直径が大きく、掘削抵抗が大き
いような場合でも、順次大径となるように掘削されるこ
とから、掘削翼の地盤中への進行も容易となる。したが
って、地盤は段付き逆円錐状に改良されるが、比較的硬
めの地盤や石や岩塊が混在する地盤で掘削径が大きく、
掘削抵抗が増大するような場合でも、効率良く深層まで
地盤改良できる。

【００２５】なお前記形態においては各翼組において攪
拌翼を加えたため、掘削翼と攪拌翼の両者によってその
回転方向に土塊が共回りされるように動く一方で、中間
の共回り防止翼にてその共回りを分断するように阻止す
る。したがって、粘性度が高く、しかも石や岩塊を含む
地盤の改良において大径で深く改良するのに極めて効果
的である。

【００２６】ただし、比較的共回りがしにくい土質や、
下の翼組の共回り防止翼と上の翼組の掘削翼との間隔が
小さい場合には、その掘削翼が攪拌翼と同じ作用を成す
ことから、そのような攪拌翼はなくともよい。すなわ
ち、掘削翼は掘削と同時に掘削軸回りに掘削土を混合攪
拌する作用があるためである。土質に応じて適宜に設定
すれば良い。

【００２７】また、翼組の数は、土質や掘削径或いは掘
削深さに応じて適宜に設定すれば良い。掘削翼の径は上
方に位置するものが相対的に大となるように設定すれば
良いが、その程度についても同様に土質等に応じて設定
すれば良い。さらに、各共回り防止翼の径は翼組をなす
掘削翼の径より大きければよいが、余り大きいと食込み
が困難となる。食込みの困難を招かずしかも共回り防止
作用が確保できる程度に適宜に設定するとよい。

【００２８】なお、前記形態では、１翼組をなす掘削翼
と共回り防止翼ともに掘削軸の左右に延びるよう平面
視、直線状に設けたが、これについては平面視、等角度
間隔で、或いは不等角度間隔において３以上放射状方向
に設けてもよい。攪拌翼についても同様である。また、
前記形態では、１翼組をなす掘削翼、共回り防止翼さら
に攪拌翼ともに掘削軸１０１の同一高さ部位に一対で両
翼状態で設けた場合を例示したが、いずれも異なる高さ
部位にて両翼となるように、或いは片翼で設けてもよ
い。さらに、前記形態では、掘削翼、共回り防止翼さら
に攪拌翼ともに平面視直線状に形成したが、これについ
ては円弧状としてもよいし、くの字形としてもよい。な
お、前記形態では１の掘削軸において具体化したものを
例示したが、本発明は、複数の掘削軸を備えた掘削土の
混合攪拌装置において、その各掘削軸にて具体化するこ
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
に係る装置によれば、地盤は段付き逆円錐状に改良され
るが、順次大径になるように掘削され、そして混合攪拌
されることから、比較的硬めの地盤や石や岩塊が混在す
る地盤で掘削径が大きく、掘削抵抗が増大するような場
合でも、効率良く深層まで地盤改良できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削土の混合攪拌装置の実施形態例の
概略構成を示す正面図。

【図２】図１の先端寄り部位の一部破断拡大図。

【図３】図２中のＡ−Ａ線平断面図。

【符号の説明】

１０１ 掘削軸 １０，２０，３０ 翼組 １１，２１，３１ 掘削翼 １２，２２，３２ 共回り防止翼 １３，２３，３３ 攪拌翼 Ｇ 掘削軸の軸線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削軸に掘削翼及び掘削軸の軸線回りに
   回転自在の共回り防止翼を備えてなる掘削土の混合攪拌
   装置において、１つの掘削翼の上方に１つの共回り防止
   翼を設けて１つの翼組を形成すると共に、該翼組を複数
   設け、各掘削翼は、その径を掘削軸の上方に位置するも
   のを相対的に大とし、各共回り防止翼は、その径を翼組
   をなす掘削翼の径より大としてなることを特徴とする、
   掘削土の混合攪拌装置。
2. 【請求項２】 掘削軸に複数の掘削翼を備えてなる掘削
   土の混合攪拌装置において、掘削翼をその径が掘削軸の
   上方に位置するものを相対的に大となるようにして設
   け、かつ各掘削翼の上にその各掘削翼の径より大きい径
   を持ち、しかも、掘削軸の軸線回りに回転自在の共回り
   防止翼を設けたことを特徴とする、掘削土の混合攪拌装
   置。
3. 【請求項３】 前記各翼組に対し、その掘削翼の径と略
   同一若しくはそれより小径の攪拌翼を、各共回り防止翼
   の上方に位置するように掘削軸に設けたことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の掘削土の混合攪拌装置。