JPS62112813A - 地盤改良工法及びその装置 - 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］ この発明は、地盤改良のために地中に固結柱を造成する
際に使用される地盤改良工法及びその装置の改良に係り
、特に構造を簡素化して重量を軽減し良好なる撹拌混合
をなし得る地盤改良工法及びその装置に関する。

［従来の技術］ 不安定な地盤を改良するために、回転する掘削具により
地盤を掘削し、土質安定剤（例えばセメントミルク、水
ガラス等）を掘削土中に注入し、掘削土と土質安定剤と
を地中において攪拌混合して地盤中に固結柱を造成する
工法及びその装置が知られている。この装置にあって、
固結柱の造成に際し、−の駆動機構により−の軸を回転
させて掘削および攪拌混合をぜんとすると、いずれか一
方の施行が不充分になり、堅固なる固結柱を造成し得な
い。

そこで、従来は、地盤を掘削する掘削具を設けた掘削軸
と、掘削土と土質安定剤とを撹拌混合する撹拌具を設け
た攪拌軸とを別途に設け、掘削軸を第１の駆動機構によ
り低速回転させて掘削した後に、攪拌具を第２の駆動機
構により高速回転させて攪拌混合していた。また、掘削
時等の施工時に要求される回転数やトルクを得べく、−
の回転軸に回転数を変更し得る駆動機構や２組の駆動機
構を設け、回転数やトルクを選択可能としたものがある
。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、掘削軸と攪拌軸とを駆動するために第１・第
２の駆動機構を別途に設け、また、掘削時等の要求回転
数やトルクを得べく回転数を変更し得る大型の駆動機構
や２組の駆動機構を−の回転軸に設けることにより、構
造の複雑化や装置の大型化・重量増加を招いている。し
かも、従来の回転数を変更し得る駆動機構は、変速比が
小さいため、掘削と撹拌混合とをなすには駆動力が不充
分であった。さらに、前記第１および第２の駆動機構は
、例えば、それぞれ支柱に別途に昇降自在に支持させ、
あるいは、支柱に昇降自在に支持される第１の駆動機構
に第２の駆動機構を保持させ第１の駆動機構の昇降に第
２の駆動機構を追従させている。このため、前者にあっ
ては作業時に大なる作業スペースを必要とし、後者にあ
っては作業スペースは小さくなるが第１の駆動機構とと
もに第２の駆りＪ機構を昇降させるべく大なる駆動力の
大型の駆動機構を設けなければならない不都合がある。

また、施工に際しては、掘削時と攪拌混合時とにおいて
位置決め等の問題を生じるため、改善が望まれている。

［発明の目的］ そこで、この発明の目的は、このような問題を解消し、
構造の簡素化により装置の小型化・軽量化を図り得て、
しかも充分なる掘削と良好なる攪拌混合をなし得る地盤
改良工法及びその装置を実現することにある。

［問題点を解決するための手段コ この目的を達成するためにこの発明は、華−の駆動機構
により回転具を低速回転させて地盤を掘削し、次いでこ
の回転具を抜去した後に前記駆動機構により前記回転具
を高速回転させて土質安定剤を注入しつつ前記掘削土と
前記土質安定剤とを攪拌混合することを特徴とし、また
、昇降自在に支持される回転軸の先部に地盤の掘削機能
および掘削土と土質安定剤との攪拌混合機能を有する回
転具を設けるとともに前記土質安定剤の吐出口を設け、
前記回転具を掘削機能時には低速回転させるとともに攪
拌混合機能時には高速回転させる単一の駆動機構を設け
たことを特徴とする。

［作用］ この発明の構成によれば、単一の駆動機構により掘削機
能および攪拌混合機能を有する回転具を低速回転させて
先ず地盤を掘削し、掘削が所定の深さに達したら回転具
を抜去する。次いで、前記駆動機構により前記回転具を
高速回転させ、吐出口より土質安定剤を注入しつつ掘削
土と土質安定剤とを攪拌混合する。これにより、地盤中
に固結柱を造成する。従って、単一の駆動機構により回
転具を低速および高速回転させて地盤を掘削するととも
に攪拌混合し、地盤中に固結柱を造成する。

［実施例］ 次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１〜４図は、この発明の実施例を示すものである。

図において、２は支柱４を支持し且つ移動せしめるキャ
タピラ付の自走車である。６は支持索で、単一の駆動機
構８を支柱４の上端から昇降自在に吊持している。この
単一の駆動機構８は、油圧式や電動式等の回転数および
トルクを変更し得る原動機１０の駆動力を減速機１２に
より減速しで出力する。原動ａｌＯは、例えば、極数を
４Ｐと１２２との間で変更し得るポールチェンジ勿の定
出力電動式のモータから成り、回転数やトルクを変更し
得る。例えば、電源が５０Ｈｚの場合に、後述の回転具
２０を、１２Ｐでは２８ｒｐｍで低速回転させるととも
に４Ｐでは８３ｒｐｍで高速回転させる。この原動機１
０と減速機１２とからなる単一の駆動機構８は、保持ガ
イド１４により支柱４に昇降自在に保持されている。こ
れにより、駆動機構８は、後述の回転具２０を掘削機能
時には低速回転させるとともに撹拌混合機能時には高速
回転させる。

１６は、上下方向に延設された一本の回転軸で、後部た
る上部は減速８．１２を介して原動機１０に連結してい
る。この回転軸１６の下部は、支柱４の下部に設けた振
れ止め１８により回転自在に保持されており、先部たる
下部先端には第３図の如く、地盤の掘削機能および掘削
土と土質安定剤との攪拌混合機能を有する回転具２０を
設けるとともに土質安定剤の吐出口２２を設けている。

回転具２０は、回転掘削具２４と回転攪拌具２６とから
成り、回転軸１６の両側に対称に、上方に向って傾斜さ
せて複数段に設けている。この実施例では、最下段に回
転掘削具２４を設け、この回転掘削具２４の上方に２段
に回転攪拌具２６を設けている。これら回転掘削具２４
および回転攪拌具２６の−の段における数や配列形式、
またその段数は、図示実施例に限定されるものではなく
、施行地盤の土質等により様々に組合せて最良に設定す
るものである。

前記回転掘削具２４の下面側の回転方向前端２４ｆには
、掘削刃２８を設けている。また、前記回転攪拌具２６
の下面側の回転方向前端２６ｆと回転直径最遠端２６ｄ
とには、前記土質安定剤の吐出口２２を複数設けている
。この吐出口２２の指向方向や数・配設位置等は、図示
例に限られず、例えば、回転攪拌具２６の上面側に設け
、あるいは回転掘削具２４に設けても良い。この吐出口
２２より吐出される土質安定剤は、例えば回転軸１６内
を通り供給される。

前記回転掘削具２４により地盤を掘削するに際し、充分
に掘削するために、前記駆動機構８により回転具２０を
低速回転（２８ｒｐｍ）させる。このとき、所要の掘削
トルクが得られるように、駆動機構８は原動機１０の極
数を１２Ｐに変更して回転数を落し大きなトルクが得ら
れるようにしている。また、前記回転攪拌具２６により
掘削土と土質安定剤とを攪拌混合する際には、土質安定
剤の外部への漏れを防止しあるいは施工後の強度を大と
なす等攪拌混合を良好にすべく前記回転具２０を高速回
転（８３ｒｐｍ）させる。このとき、攪拌混合は掘削時
のように大きなトルクを要求されないので、前記原動機
１０の極数を４Ｐに変更してトルクを落し高速回転が得
られるようにしている。このように、単一の駆動機構８
により低速回転させて所要の大きなトルクを得るととも
に、大きなトルクを要求されない場合には高速回転を得
るようにしているので、構造を簡素化して装置の小形化
・軽量化に寄与し得る。

次に、この装置による固結柱の造成を説明する。

キャタピラ付の自走車２を走行させ、装置全体を地盤改
良のための固結柱を造成すべき所定位置に設置する。次
いで、支柱４を地盤に対し略鉛直に支持し、支柱４によ
り昇降自在に支持される一本の回転軸１６を地盤に対し
て鉛直に立て、固結柱を造成すべき所定位置に先部の回
転具２０を設置する。

まず、地盤を掘削すべく、駆動機構８を駆動させて回転
具２０を低速回転させ、最下段の回転掘削具２４を地盤
表面に降下させる（第４図（Ａ））。回転掘削具２４の
回転により地盤は掘削される（第４図（Ｂ））。このと
き、地盤を掘削しながら回転具２０を地盤中に没入させ
るために、回転軸１６の上部に連結する駆動機構８を保
持ガイド１４により支柱４に沿って降下させる。駆動機
構８は、所要の掘削トルクが得られるように、原動機Ｉ
Ｏの極数を１２Ｐに変更して回転数を落しトルクを増加
させて駆動力を出力する。これにより、回転具２０は所
要の掘削トルクの低速で回転され、回転掘削具２４によ
り地盤を確実に掘削し得る。

回転掘削具２４による掘削が進行し、所定の深さまで到
達すると、回転具２０の降下を停止する（第４図（Ｃ）
）。その後は、逆に回転具２０を上昇させる。このとき
、回転具２０は回転させつつ上昇させるが、降下時と逆
方向に回転させつつ上昇させても良い。上昇させるとき
は、掘削降下時はどトルクを要求されないので、回転具
２０を高速回転させることも可能である。回転具２０を
地盤中から抜き出すことにより、掘削Ｌ’ｉ　４％了す
る（第４図（Ｄ））。

次に、攪拌混合すべ（、駆動機構８を駆動させて回転軸
２０を掘削土表面に降下させる（第４図（Ｅ））。この
とき、駆動機構８は、良好に攪拌混合をなし得るように
、原動機１０の極数を４Ｐに変更してトルクを落し高速
回転させて駆動力を出力する。この高速回転する回転具
２０の降下で、掘削土中に回転攪拌具２６を没入させ、
攪拌する。

回転攪拌具２６による攪拌に際し、吐出口２２から土質
安定剤（例えば、セメントミルク、水ガラス、高分子剤
、エアモルタル等）を掘削土に注入する。即ち、吐出口
２２は、第３図に示す如（回転攪拌具２６の回転方向前
方および回転直径方向外方に指向させて複数設けている
。従って、吐出口２２より掘削土中に土質安定剤を注入
しつつ回転攪拌具２６により土質安定剤と掘削土とを攪
拌し混合を図る（第４図（Ｆ））。このとき、回転撹拌
具２６は、掘削時程の高トルクを要求されないので高速
回転させ得るとともに、複数段の回転撹拌具２６を設け
たことにより十分に攪拌混合させることができる。また
、高速回転により土質安定剤の外部への漏れを防止し、
施工後の固結柱の強度を大とし得る。

このように、土質安定剤を掘削土に注入しつつ回転攪拌
具２６により撹拌混合を図り、所定の深さに達すると、
回転具２０の降下を停止する（第４図（Ｇ））。次いで
、回転具２０を上昇させ、地盤中から抜き出す。このと
き、回転具２０を降下時と同方向に回転させつつ上昇さ
せても良く、また逆方向に回転させつつ上昇させても良
い。回転具２０を上昇させ、地盤中から抜き出すことに
より撹拌混合は終了する（第４図（Ｈ））。

これによ゛す、回転攪拌具２６を抜き出した後の地盤中
には、固結柱が造成される。

このように、単一の駆動機構８により掘削および攪拌混
合をする構成なので構造の簡素化による装置の小型化・
軽量化が実現できる。また、単一の駆動機構８で掘削機
能時に回転具８を低速回転させるとともに攪拌混合機能
時に回転具２０を高速回転させるので、それぞれ充分に
掘削するとともに良好なる攪拌混合をなし、強固な固結
柱を造成し得る。

第５・６図は、この発明の第２実施例を示すものである
。この実施例において、第１実施例と同−ａ能を果す箇
所には同一符号を付して説明する。

図において３０は駆動機構であり、油圧式や電動式等の
モータからなる原動機３２の駆動力を減速機３４により
減速して出力する。減速機３４には、原動小歯車３６が
連結されている。この原動小歯車３６には、原動大歯車
３８が噛合って第１歯車列４０を構成している。前記原
動小歯車３６には、第１クラツチ４２を介して従動大歯
車４４を連設している。この従動大歯車４４には、従動
小歯車４６が噛合って第２歯車列４８を構成している。

この従動小歯車４６と前記原動大歯車３８との間には、
第２クラツチ５０を介設している。また、前記従動大歯
車４４には、回転軸１６の上部を連結している。

この構成の装置により固結柱を造成するに際し、工法は
前述と同様なので駆動機構３．０の動作を説明する。地
盤を掘削すべく駆動機構３０を駆動させて回転具２０を
低速回転させるには、第１クラツチ４２を離脱して第２
クラツチ５０を接続する。

これにより、駆動力は第１歯車列４０から第２クランチ
５０を介し第２歯車列４８を経て回転軸１６に伝えられ
る。このとき、第１および第２歯車列４０・４８の各歯
車３６・３８および４４・４６の噛合せにより、駆動力
は回転数を落しトルクを増加させて出力されるので、所
要の掘削トルクを得ることができ、回転掘削具２４によ
り地盤を確実に掘削し得る。

一方、撹拌混合すべく駆動機構３０を駆動させて回転具
２０を高速回転させるには、第１クラツチ４２を接続し
て第２クラツチ５０を離脱する。

これにより、駆動力は減速機から第１クラツチを介して
回転軸１６に伝えられる。このとき、駆動力は回転数を
落すことなく出力されるので、高速回転する回転攪拌具
２６により掘削土と土質安定剤とを十分に攪拌混合する
とともに土質安定剤の外部への漏れを防止し、施工後の
固結柱の強度を大とし得る。

従って、この実施例によれば、歯車の組合せにより所要
の回転数およびトルクの駆動力を出力させることができ
、掘削および攪拌混合を良好になし得る。また、クラッ
チは、電磁クラッチのやメカニカルフランチとすること
ができる。

さらに、駆動機構としては、従来の変速比の小さい、例
えば極数を４Ｐと６Ｐとの間で変更し得るボールチェン
ジ型の定出力電動式のモータに第２実施例の如く歯車を
組合せて、掘削時と攪拌混合時とにおいてそれぞれ所要
の回転数およびトルクの駆動力を出力させることもでき
る。

［発明の効果］ このようにこの発明によれば、掘削機能および攪拌混合
機能を有する回転具を単一の駆動機構により低速および
高速回転させている。これにより従来の如き掘削軸と撹
拌軸とをそれぞれ駆動するための駆動機構を別途に設け
る必要がなく、また、大型の駆動機構を必要としないこ
とも相俟って構造の簡素化により装置の小型化・軽量化
を図り得る。また、大なる作業スペースを必要とせず作
業性を改善し、さらに掘削機能時および攪拌混合機能時
には単一の駆動機構により回転具を回転させるので、位
置決め等の問題を生じることもなく充分なる掘削と良好
なる攪拌混合をなし得て堅固なる固結柱を造成し得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はこの発明の第１実施例を示し、第１・２図
はそれぞれ装置の全体側面図および全体正面図、第３図
は回転具の拡大正面図、第４図（Ａ）〜（Ｈ）は工程の
順序を示す概略説明図である。第５・６図はこの発明の
第２実施例を示し、第５図は全体正面図、第６図は駆動
機構の拡大正面図である。 図において、２はキャタピラ付自走車、４は支柱、６は
支持索、８・３０は駆動機構、１０・３２は原動機、１
２・３４は減速機、１４は保持ガイド、１６は回転軸、
２０は回転具、２２は吐出口、２４は回転掘削具、２６
は回転攪拌具、４０は第１歯車列、４２は第１クラツチ
、４８は第２歯車列、５０は第２クラツチである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単一の駆動機構により回転具を低速回転させて地盤
   を掘削し、次いでこの回転具を抜去した後に前記駆動機
   構により前記回転具を高速回転させて土質安定剤を注入
   しつつ前記掘削土と前記土質安定剤とを攪拌混合するこ
   とを特徴とする地盤改良工法。 ２、昇降自在に支持される回転軸の先部に地盤の掘削機
   能および掘削土と土質安定剤との攪拌混合機能を有する
   回転具を設けるとともに前記土質安定剤の吐出口を設け
   、前記回転具を掘削機能時には低速回転させるとともに
   攪拌混合機能時には高速回転させる単一の駆動機構を設
   けたことを特徴とする地盤改良装置。