JPS60258320A - 軟弱地盤の改良方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は固化剤を圧縮空気と共に軟弱地盤中に噴射して
固化剤と軟弱土とを混合撹拌する強化処理を軟弱地盤中
に挿入した鋼管内で行うことにより、固化剤の大気中へ
の飛散を防止することのできる軟弱地盤の改良方法及び
装置に関するものである。

【従来の技術】

軟弱地盤の土地改良方法の一つとして以前からセメント
、石灰等の固化剤のスラリーを軟弱地盤中に挿入された
中空管を経て噴射し、軟弱土と同化剤のスラリーとを混
合撹拌することによって化学的に軟弱土を強化する深層
混合処理方法が実施されていた。しかしながらこの方法
は、もともと高い含水率の軟弱地盤に対して同化剤のス
ラリーとして水を多量に注入することになるため、軟弱
地盤が盛り上ったり、更に所定の地盤強度とするには増
加したスラリー中の水分に見合う分の同化剤量が余分に
必要となるなどの大きな欠点があつた。そこで最近では
、このような欠点をなくすために固化剤を粉体のまま圧
縮空気を媒体として軟弱地盤中に挿入された中空管を経
て噴射して固化剤と軟弱土とを混合撹拌することによっ
て軟弱地盤を強化する噴射撹拌方法が実施されるように
なった。この方法は固化剤のスラリーを使用する深層混
合処理方法に比べ、噴射の媒体に使用した空気の大部分
を大気中に逃がすことにより地盤の盛り上がりがなく、
又軟弱地盤中に余分な水を注入することがないから固化
剤の使用量が少なくて済み、更に、深層混合処理方法で
は必要なセメント等の固化剤と水とを混合、圧送するた
めの大規模な設備を必要とせずにサイロ、計量器、コン
プレッサ等の汎用性ある小規模な設備で足りるなどの利
点をもたらした。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながらこの噴射撹拌処理方法では、噴射された同
化剤の一部が空気と共に地盤中を通って大気中に放出さ
れるために、陸上施工においては粉塵公害発生の恐れが
あり、海上施工においては水質汚濁の発生や空気の噴出
による海底地盤の撹乱の恐れがあり、又このような社会
問題以外に特に大深水の位置での施工においては噴射用
の中空管が地盤への挿入時に座屈したり、或は曲げモー
メントに耐えないと言う欠点があった。本発明はこのよ
うな問題点を解決しようとするものである。

【問題を解決するための手段】

すなわち本発明の一つは上記問題点を解決するための軟
弱地盤の改良方法に関するものであって、軟弱地盤中に
固化剤を圧縮空気と共に噴射して混合撹拌する強化処理
を行うことによって軟弱地盤を強化するに当り、鋼管を
該鋼管内に取り込まれる軟弱土を圧密させない状態とし
て軟弱地盤の所定深さまで挿入した後、該鋼管を引き抜
きつつ該鋼管内に取り込まれている軟弱土を撹拌器を使
用して強化処理し且つ噴射された空気は鋼管内の上方空
洞部に集めて濾過して放出することを特徴とする。又本
発明の他力一つは上記問題点を解決するための軟弱地盤
の改良装置に関するものであって、外殻を構成する鋼管
と、該鋼管内に回転自在に貫挿されており該鋼管内に位
置する下端部に噴射孔を有する中空の回転軸外周に螺旋
状に固設されているスクリュ面に１周当り１個以上の通
気孔を回転軸の軸方向に有するオーガスクリュと、該鋼
管の下端部に位置する上記オーガスクリュの回転軸の下
端部近傍に１枚以上の撹拌翼が１段以上取り付けられて
成る撹拌器と、鋼管の頭部に設置されていて上記オーガ
スクリュの回転軸を正逆いずれにも回転せしめ得る駆動
源と、鋼管内の上方でオーガスクリュの回転軸の中空部
に連通して取り付けられており同化剤及び圧縮空気を圧
入するための圧入管と、鋼管内の上方に形成される上方
空洞部に連通ずる濾過器付空気排出管と、鋼管外壁に取
り付けられた垂直移動手段とから成ることを特徴とする
。 以下に本発明を図面を用いて詳細に説明する。 第１図は本発明装置の１実施例をその１部を切欠して示
す側面説明図、第、２図は第１図のＸ−Ｘ線断面説明図
、第３図（イ）、（ロ）及び（ハ）はそれぞれ第１図の
Ｙ−Ｙ線の位置から見たときの撹拌翼の枚数を異にする
撹拌器を示す説明図、第４図（イ）及び（ロ）はそれぞ
れ撹拌翼の段数を異にする撹拌器を示す側面説明図、第
５図（ａ）〜（ｆ）は本発明方法の１実施例を工程順に
模式的に示す工程説明図である。

【本発明方法の構成】

先ず本発明方法を説明する。従来の軟弱地盤の改良方法
は四周に連続する軟弱地盤に何らの仕切壁を設けること
もなく開放状態のまま強化処理を行っていたのに対し、
本発明方法は鋼管を軟弱地盤中に挿入してこの鋼管内で
強化処理を行い、噴出された空気は鋼管内の上方に集め
′て濾過してから大気中に放出しようとするものである
。鋼管の軟弱地盤中への挿入は鋼管内に取り込まれる軟
弱土を圧密させない状態で行い、所定深さに達した後に
鋼管を引き抜きつつ強化処理すなわち同化剤を圧縮空気
と共に鋼管内に噴射して軟娼土と混合撹拌するのである
が、この混合撹拌を鋼管の周壁で囲まれた狭い空間内で
撹拌器を使用して行うことにより混合撹拌は極めて効果
的である。噴射された空気のうち微量は水に溶解したり
軟弱土中に吸着されたりするが、大部分は軟弱土に混合
されなかった一部の固化剤を含んだ状態で軟弱土層を上
昇する。これを鋼管内の上方に集めて鋼管外に導き、濾
過して固化剤を含まない状態にして大気中に放出するの
である。

【本発明装置の構成】

次に本発明方法を実施するのに好適な本発明装置を第１
図〜第４図を用いて説明する。 図面中、１はその中で強化処理を行う鋼管であって、上
端は閉塞され下端は開口しており本発明装置の外殻を構
成する。２はオーガスクリュであって回転軸３とスクリ
ュ面４とから成る。回転軸３は鋼管１内に軸受５により
回転自在に支持されて貫挿されており、内部は圧縮空気
と固化剤とを通すための中空部を形成しており、鋼管１
内に位置する下端部に中空部と連通ずる噴射孔３ａを有
して　′いる。スクリュ面４は回転軸３の外周に鋼管１
内の下端部に近い位置から上方に向って螺旋状に固設さ
れている。このスクリュ面４の下端から上端までの高さ
は軟弱地盤を強化処理する深さ以上あれば良く、汎用性
を見込んで適宜設定される。スクリュ面４は空気が円滑
に上昇するようにその１周当り１個以上の通気孔４ａを
回転軸３の軸方向に有している。この通気孔４ａは空気
が回転軸３に沿って上昇し易いように第１図に示す如く
回転軸３の外周面に接するように設けられているのが好
ましい。回転軸３の断面形状は円形、矩形その他任意の
形状をとることができる（本例は第２図に示す如く正方
形）。６は軟弱土と固化剤とを混合撹拌するための撹拌
器であって、鋼管１の下端部に位置するオーガスクリュ
２の回転軸３の下端部近傍に１枚以上の撹拌翼７が１段
以上取り付けられて構成されている。第３図（イ）、（
ロ）及び（ハ）はそれぞれ撹拌翼７が１枚、２枚及び３
枚の場合を示し、又第４図（イ）及び（ロ）はそれぞれ
撹拌翼７が１段及び２段に取り付けられている場合を示
す。 第１図の実施例は１段の撹拌翼７から成る撹拌器６が２
個取り付けられているものである。このような撹拌器６
は、オーガスクリュ２の回転軸３の鋼管１内に位置する
下端部に取り付けられていることが鋼管１内で軟弱土の
強化処理を行う上で好ましく、更に回転軸３の鋼管１外
に位置する下端部にも第１図に示すように取り付けられ
ていても良く、この場合は鋼管１内で強化処理された軟
弱土と鋼管１外周辺の土砂との混合を行うために鋼管１
の外径よりも大きい径を有することが好ましい。８は駆
動源であって鋼管１の頭部に設置されてオーガスクリュ
２の回転軸３に連枯されており、油圧または電気動力に
より回転軸３を正逆いずれの方向にも回転せしめること
ができる。９は固化剤及び圧縮空気をオーガスクリュ２
の回転軸３の中空部に圧入するための圧入管であって、
鋼管１内の上方で回転軸３の中空部に連通して例えばス
イベルジヨイント１０により回転軸３−に取り付けられ
ている。１１は濾過器付空気排出管であって鋼管１の上
方に形成される上方空洞部１２に連通しており、鋼管１
内を下方から上昇して上方空洞部１２に集められた固化
剤含有空気を濾過器（図示せず）を通して大気中に放出
せしめる。このような作用を増強するためにこの濾過器
付空気排出管１１を吸引装置（図示せず）に接続するこ
ともある。１３は鋼管１の外壁に取り付けられた垂直移
動手段であって、通常鋼管１の外壁に連結部１４を介し
て連結されていてウィンチ（図示せず）などにより垂直
方向に引張られるワイヤ１５と、鋼管１を垂直移動させ
るときに移動方向を垂直方向に維持するため固定された
リードパイプ１６によりガイドされるガイド部１７とが
ら成る。第１図では上方に引き上げるためのワイヤ１５
と例えば作業船の甲板りに固定されたシーブＰを経て下
方へ引張るためのワイヤ１５との２本示しているが、例
えば自重又はバイブロハンマで鋼管１を挿入するときは
下方に引張るためのワイヤ１５は不必要である。

【本発明装置を使用した本発明方法の実施例】。 以上の構成を有する本発明装置を使用して海底の軟弱地
盤を改良する実施例を第５図により説明する。 先ず、軟弱地盤改良工事用の作業船に本発明装置を装備
し、所定の場所において第５図（ａ）及び（ｂ）に示す
如くオーガスクリュ２を回転（撹拌器６も回転する）さ
せながら本発明装置を軟弱地盤Ａ中に挿入する。この際
、噴射孔３ａｔ′ｆ目詰りしないように断続的に又連続
的に少量の空気を噴射孔３ａから噴射させる。又鋼管１
内に取り込まれた軟弱土の上面１ｔｆ’ｔＡ底地盤面し
とほぼ同じレベルとなるようにオーガスクリュ２の回転
速度とワイヤ１５（第５図では省略）による鋼管１の挿
入速度とを調節すれば、鋼管１内に取り込まれた軟弱土
を圧密させないで軟弱地盤Ａ中に鋼管１を挿入すること
になる。このようにして第５図（Ｃ）に示す如く鋼管１
の先端が所定の深度に達したときに、オーガスクリュ２
と撹拌器６とを逆回転させながら圧縮空気と同化剤とを
圧入管９から回転軸３内に圧入して噴射孔３ａから噴射
すると、鋼管１内では固化剤が鋼管１内の上端部付近に
ある軟弱土と充分に混合撹拌されて強化処理が行われて
おり、この状態で本発明装置自体を第５図（ＣＩ）に示
す如く引き抜いてゆく。この本発明装置の引抜きは、オ
ーガスクリュ２の逆回転による上昇力と必要に応じてウ
ィンチにより引張られる引抜き用のワイヤ１５を使用す
る引き上げによるが、挿入時と同様に鋼管１内の軟弱土
の上面ｌが海底地盤面りとほぼ同じレベルになるように
調節することにより、第５図（ｅ）の如く鋼管１の下端
が海底地盤面りを離れたときに強化処理済みの地盤部分
Ｂの上面と周囲の海底地盤面りとがほぼ一致したものと
なる。 強化処理中の鋼管１内では強化処理が行われると共に軟
弱土と混合撹拌されなかった一部の固化剤は、噴射され
た空気と共に鋼管１内を主として回転軸３に沿ってスク
リュ面４の通気孔４ａを通過しながら上昇し、鋼管１内
の上方空洞部１２に集められ、濾過器付空気排出管１１
を経て濾過器により固化剤を除去された空気となって大
気中へ放出されるのである。このようにして第５図（ｅ
）の如く所定場所での強化処理が終了すれば、本発明装
置を第５図（ｆ）の如く更に海面上に引き上げて次の所
定の場所の上方まで移動せしめ、前記と同様に本発明装
置を軟弱地盤Ａ中に挿入して強化処理を行うのである。 上記の如く強化処理を行えば、第５図の如く軟弱地盤は
杭状に強化される。若し、軟弱地盤△を連続壁或はブロ
ック状の強化地盤に改良しようとするときは、オーガス
クリュ２の回転軸３の鋼管１内に位置する下端部と鋼管
１外に位置する下端部とに取り付けられている撹拌器６
（以下、前者及び後者の各撹拌器をそれぞれ第１撹拌器
及び第２撹拌器と言う）のうち第２撹拌器の直径が鋼管
１の直径よりも大きい本発明装置を使用し、軟弱地盤Ａ
への挿入ピッチをこの第２撹拌器の直径よりも小さくす
ることにより、第１撹拌器により強化処理を行いながら
引き抜かれてゆく鋼管１の下端から出た強化処理済み軟
弱土を直ちに第２撹拌器により隣接する強化処理作業の
終えた場所の土砂と混合撹拌し、連続した強化処理済み
層を形成して連続壁或はブロック状の強化地盤とするこ
とができる。

【発明の効果】

このように本発明は、鋼管を軟弱地盤中に挿入してこの
鋼管内で強化処理を行って噴出された空気は鋼管内の上
方に集めて濾過してから大気中に放出することにより２
、粉塵公害や水質汚濁の発生は全くなく、又鋼管と回転
軸及びスクリュ面とが一体となった本発明装置を使用す
ることにより、大水深の場所においても装置の挿入は強
度的に充分余祐があり、且つ固化剤と軟弱土との混合撹
拌は極めて効果的・能率的で固化剤の使用量はより少量
で済み、経済的に軟弱地盤を強固ならしめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

°−第１図は本発明装置の１実施例をその一部を切欠し
て示す側面説明図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面説明
図、第３図（イ）、（ロ）及び（ハ）はそれぞれ第１図
のＹ−Ｙ線の位置かる見たときの撹拌翼の枚数を異にす
る撹拌器を示す説明図、第４図３（イ）及び（ロ）はそ
れぞれ撹拌翼の段数を異にする撹拌翼器を示す側面説明
図、第５図（ａ）〜（ｆ）は本発明方法の１実施例を工
程順に模式的に示す工程説明図である。 １・・・・鋼管 ２・・・・オーガスクリュ ３・・・・回転軸　３ａ・・・・噴射孔４・・・・スク
リュ面　４ａ・・・・通気孔５・・・・軸受 ６・・・・撹拌器 ７・・・・撹拌翼 ８・・・・駆動源 ９・・・・圧入管 １０・・・・スイベルジヨイント １１・・・・濾過器付空気排出管 １２・・・・上方空洞部 １３・・・・垂直移動手段 １４・・・・連結部 １５・・・・ワイヤ １６・・・・リードパイプ １７・・・・ガイド部 Ａ・・・・軟弱地盤 Ｂ・・・・強化処理済みの地盤部分 Ｄ・・・・甲板 し・・・・海底地盤面 ｌ・・・・鋼管内の軟弱土の上面 Ｐ・・・・シーブ 第１図　第２図 手続補正書　働式） １．事件の表示 昭和５９年特許願第１１３８５７号 ２、発明の名称 軟弱地盤の改良方法及び装置 ３、補正をする者 事件どの関係　特許出願人 住　所　福岡県北九州市若松区浜町−丁目４番７＠名称
　若築建設株式会社 代表取締役　阿　部　浩 ４、　代　理　人　〒１００ 住　所　東京都千代田区丸の内１−４−５永楽ビル２３
４号室　電話２１４−２８６４番（代）６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 昭和５９年６月５日付で提出致しました特許願に対し、 ［１，明細書の図面の簡単な説明の欄を正確に記載した
書面。 （何を表わす図であるかの説明を記載のこと。）　（第
５図の説明。） （注）第５図の（ａ）〜（ｆ）は実線で結ばれているの
で分図とは認められない。第５図の抱括説明をすること
。Ｊ なる旨の補正命令を受けました。 よって明細書中の第１５頁第１６行〜第１８行目の「第
５図（ａ）〜（ｆ）は本発明方法の１実施例を工程順に
模式的に示す工程説明図である。」とあるを ［第５図は本発明方法の１実施例の工程説明図であって
（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ隣接した６個所で工程順に順
次ずれた段階で実施している状態を模式的に示す説明図
である。」と補正致し、ま“−す。 手続補正書 昭和５９年１２月２８日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１１３８５７号 ２、発明の名称 軟弱地盤の改良方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　福岡県北九州市若松区浜町−丁目４番７号名称
　若築建設株式会社 代表取締役　阿　部　浩 ４、　代　理　人　〒１００ 住　所　東京都千代田区丸の内１−４−５１、補正の内
容 明細書中の第７頁第３行〜第５行目 ［第５図（ａ）〜（ｆ）は本発明方法の１実施例を工程
順に模式的に、示す工程説明図である。」とあるを 「第５図は本発明方法の１実施例の工程説明図であって
（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ隣接した６個所で工程順に順
次ずれた段階で実施している状態を模式的に示す説明図
である。」と補正致します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　軟弱地盤中に固化剤を圧縮空気と共に噴射して混合
   撹拌する強化処理を行うことによって軟弱地盤を強化す
   るに当り、鋼管を該鋼管内に取り込まれる軟弱土を圧密
   させない状態として軟弱地盤の所定深さまで挿入した後
   、該鋼管を引き抜きつつ該鋼管内に取り込まれている軟
   弱土を撹拌器を使用して強化処理し且つ噴射された空気
   は鋼管内の上方空洞部に集めて濾過して放出することを
   特徴とする軟弱地盤の改良方法。 ２　外殻を構成する鋼管と、該鋼管内に回転自在に貫挿
   されており該鋼管内に位置する下端部に噴射孔を有する
   中空の回転軸外周に螺旋状に固設されているスクリュ面
   に１周当り１個以上の通気孔を回転軸の軸方向に有する
   オーガスクリュと、該鋼管の下端部に位置する上記オー
   ガスクリュの回転軸の下端部近傍に１枚以上の撹拌翼が
   １段以上取り付けられて成る撹拌器と、鋼管の頭部に設
   置されていて上記オーガスクリュの回転軸を正逆いずれ
   にも回転せしめ得る駆動源と、鋼管内の上方でオーガス
   クリュの回転軸の中空部に連通して取り付けられており
   固化剤及び圧縮空気を圧入するための圧入管と、鋼管内
   の上方に形成される上方空洞部に連通ずる濾過器付空気
   排出管と、鋼管外壁に取り付けられた垂直移動手段とか
   ら成ることを特徴とする軟弱地盤の改良装置。 ３　撹拌器がオーガスクリュの回転軸の鋼管内に位置す
   る下端部に取り付けられている特許請求の範囲第２項に
   記載の軟弱地盤の改良装置− ４撹拌器がオーガスクリュの回転軸の鋼管内に位置する
   下端部と鋼管外に位置する下端部とに取り付けられてい
   る特許請求の範囲第２項に記載の軟弱地盤の改良装置。