JPS6411773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、地盤改良等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、装置の大型化を伴なう
ことなく掘削土と土質安定剤の撹拌混合を良好に
し得る地盤改良工法及びその装置に関する。

［発明の技術的背景］ 地盤改良等のために地盤中に固結柱を造成すべ
く、撹拌軸先端にヘツドを有するスクリユを設
け、撹拌軸を所望の地盤上で回動せしめつつ土質
安定剤（例えばセメントミルク、水ガラス、高分
子材、エアモルタル等）を上記撹拌軸の先端部等
から注出し、地中において撹拌混合し、地盤中に
地盤改良のための固結柱を造成する工法及びその
装置が知られている。

［背景技術の問題点］ ところで、地盤を掘削する際には所定の掘削ト
ルクが要求される。一方、地盤改良装置の回転速
度とトルクとの間には反比例の関係が成立し、低
速回転のときトルクは大となり、高速回転のとき
トルクは小となる。このとき、馬力の強い大型の
駆動装置を使用すれば、高速回転と大きなトルク
の双方を得ることができるが、駆動装置の重量
化、コスト高を招く。さらに、大型の駆動装置の
使用は、この駆動装置を支持するクレーン等の大
型化、重量化を伴ない、相乗的に装置全体の大型
化、重量化、延いてはコストの高謄を招く悪循環
がある。従つて、掘削を考慮した場合、低速回転
の方が大型の駆動装置を必要とすることなく大き
なトルクを得ることができて有利である。

しかし、低速回転による撹拌混合処理は粘着の
強い土に対しては不充分である。これは掘削土が
撹拌翼に付着してしまうからである。この為、撹
拌時間を長くして処理しているが、撹拌不良を生
ずる場合が多い。この場合、高速回転にすれば充
分な撹拌混合を図ることができるが、高速回転に
すると、上述の如く、駆動装置を馬力の強い大型
にしなければ、大きな掘削トルクを得ることがで
きないという不都合がある。

［発明の目的］ そこでこの発明は、上記実情に鑑みその不都合
を一掃すべく創案されたものであつて、装置の大
型化を伴なうことなく掘削土と土質安定剤の撹拌
混合を良好にし、地盤中に地盤改良のための固結
柱を造成することのできる地盤改良工法及びその
装置を実現するにある。

［発明の構成］ この目的を達成するためにこの発明は、中空筒
状の撹拌軸の先端部に掘削刃を備えた撹拌翼を低
速回動させて地盤を掘削し、次いで掘削土中に土
質安定剤を注入し、然る後掘削土と土質安定剤と
を低速回動する前記撹拌翼と回動中心が前記撹拌
軸の周囲を前記撹拌翼の回動速度と同一速度で回
動する位置に配備され高速回動する副撹拌翼とで
撹拌混合することを特徴とし、また、昇降自在に
支持された中空筒状の撹拌軸の先端部に土質安定
剤の吐出口と掘削刃を備えた低速回動する撹拌翼
とを設けると共に、前記撹拌翼の昇降に追従し且
つ回動中心が前記撹拌軸の周囲を前記撹拌軸の回
動速度と同一速度で回動する位置に配備され高速
回動する副撹拌翼を前記撹拌翼の上方に配備した
ことを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且
つ具体的に説明する。

図において、２は支柱４を支持し且つ移動せし
める無限軌道付自走車である。６は油圧又は電動
式からなる駆動装置で、該駆動装置６は上記支柱
４の上端から昇降自在に吊持され、又保持ガイド
８を介して支柱４の側面に昇降自在に保持されて
いる。１０は上下方向に延設された撹拌軸で、該
撹拌軸１０の上端部は上記駆動装置６に連動連結
しており、撹拌軸１０は駆動装置６の駆動により
後述する理由のために低速回動（10〜30回転／
分）する。一方、撹拌軸１０の下方先端部には撹
拌翼１２と土質安定剤を掘削土中に注出するため
の吐出口１４とが設けられている。上記撹拌翼１
２は撹拌軸１０の両側に略水平に突設されてい
る。この撹拌翼１２は掘削土と土質安定剤とを撹
拌混合する機能を有するが、これ以外に撹拌翼１
２には掘削刃１６が備えられ、地盤を掘削する機
能をも兼ねている。そして、地盤を掘削する場
合、所定の掘削トルクが要求されることから、撹
拌翼１２の回動速度を上述したような低速にし
て、大きな掘削トルクが得られるようにしてい
る。なお、上記撹拌軸１０は土質安定剤を吐出口
１４を経て掘削土中に注出するために、中空筒状
となつており、土質安定剤供給用の通路が形成さ
れている。

第１図及び第２図はこの発明の装置の第１実施
例を示し、前記撹拌翼１２の上方には、連結体１
８が撹拌軸１０の一側に略水平に突設してあり、
連結体１８の水平先端部には前記撹拌軸１０に並
行に上下方向に延設された副撹拌軸２０が回動自
在に保持されている。そして、前記撹拌翼１２の
上方に位置する副撹拌軸２０の下端部には副撹拌
翼２２が略水平に設けられている。。この場合、
上記撹拌翼１２の最遠端が描く回動軌跡の大円内
に、副撹拌翼２２の最遠端が描く回動軌跡の小円
が入るように、副撹拌翼２２の回動中心となる副
撹拌軸２０が上記連結体１８に保持されている。
ところで、連結体１８は上記撹拌軸１０に一体的
に取付けられているため、撹拌軸１０の回動に連
動して連結体１８も回動する。この為、連結体１
８に保持された副撹拌軸２０及び副撹拌翼２２は
撹拌軸１０の周囲を回動することになる。この副
撹拌翼２２は掘削土と土質安定剤との撹拌混合を
良好にするために設けられたもので、撹拌混合を
良好にするために、副撹拌翼２２は高速で回動
（80〜150回転／分）する。撹拌混合は掘削時のよ
うに高トルクが要求されないので、小馬力で高速
回動させることができる。また、実際使用した結
果によると、副撹拌翼２２の回動中心、即ち副撹
拌軸２０と撹拌翼１２との取付角度は、第７図で
の取付角度θが略45度程度の場合が、最良の撹拌
混合が得られることが明らかとなつた。２４は副
撹拌軸２０の上端に連結している副駆動装置で、
上述の如く、副撹拌翼２２は小馬力で回動するこ
とができるので、副撹拌翼２２の駆動源である副
駆動装置２４は小型でよい。この副駆動装置２４
は上記撹拌軸１０に一体的に取付けられ、撹拌軸
１０の回動に連動して撹拌軸の周囲を回動し、又
撹拌軸１０の昇降に連動して昇降すると共に、副
撹拌軸２０を撹拌軸１０に追従させて昇降させ
る。

第３図はこの発明の装置の第２実施例を示すも
ので、副撹拌翼２２は撹拌翼１２に対して略直角
になるように取付けられている。これにより、水
平撹拌と垂直撹拌を同時に行い得て、撹拌混合が
より良好となる。これ以外の構成は前記第１実施
例の構成と同様である。

第４図及び第５図はこの発明の装置の第３実施
例を示すもので、前記第１実施例及び第２実施例
と異なり、連結体１８にかわつて保持体２６が撹
拌軸１０と副撹拌軸２０を連結している。保持体
２６はその一端が支柱４に取付けられており、撹
拌軸１０及び副撹拌軸２０を共に昇降且つ回動自
在に保持している。この為、第１実施例及び第２
実施例と異なり、副撹拌軸２０は撹拌軸１０の周
囲を回動することなく、副撹拌軸２０は撹拌軸１
０と静止の位置関係にある（第８図参照）。また、
副撹拌翼２２の駆動源は前記駆動装置６となつて
いる。即ち、第３実施例においては、撹拌翼１２
と副撹拌翼２２の駆動源は同一の駆動装置６であ
る。なお、回動速度は第１実施例、第２実施例と
同様に、撹拌翼１２は低速回動し、副撹拌翼２２
は高速回動する。この為、低速用、高速用ともに
小馬力でよいので、駆動装置６は大型にする必要
がない。また、副撹拌翼２２は第１実施例の場合
と同様に撹拌翼１２に略水平に取付けられてい
る。これ以外の構成は、前記第１実施例の構成と
同様である。

第６図はこの発明の装置の第４実施例を示すも
ので、副撹拌翼２２は撹拌翼１２に対して略直角
になるように取付けられている。これ以外の構成
は前記第３実施例の構成と同様である。

なお、上記実施例においては、副撹拌翼２２と
撹拌翼１２とが平行又は直角の場合について言及
したが、これに限定されるものではなく、副撹拌
翼２２を撹拌翼１２にたいして傾斜させて配備し
てもよいことは勿論である。

この発明は上述の如く構成されているので以下
の如く作用する。

無限軌道付自走車２を走行させて、装置全体を
所定の地盤改良のための固結柱を造成する位置に
設置し、次に支柱４を地盤に対し略鉛直に支持
し、支柱４で昇降自在に支持される撹拌軸１０、
撹拌翼１２、副撹拌軸２０、副撹拌翼２２等を地
盤に対して鉛直に立てる。然る後、駆動装置６を
駆動させて撹拌軸１０等を回動させ、回動する撹
拌翼１２を地盤表面に降下する（第９図Ａ）。撹
拌翼１２には掘削刃１６が備えられているため、
撹拌翼１２の回動に伴い地盤を掘削する。このと
き撹拌翼１２を地盤を掘削しながら地盤中に没入
させるために、撹拌軸１０の上端に連結する駆動
装置６を支柱に沿つて降下させる。撹拌翼１２は
掘削を兼ねるので、所定の掘削トルクが得られる
ように低速回動させる。低速回動させることによ
り、上記駆動装置６は小馬力でも使用することが
可能となり、また、小馬力の駆動装置６の使用は
装置６自体の小型化、軽量化を招く利点がある。

そして、撹拌翼１２が地盤中に没入した後に、
吐出口から土質安定剤を掘削土中に注出し、地盤
に没入した撹拌翼１２により掘削土と土質安定剤
との撹拌混合を図る。さらに撹拌翼１２を没入さ
せると、撹拌軸１０の降下に追従して副撹拌軸２
０も降下し、撹拌翼１２の上方に位置する副撹拌
翼２２は地盤中に没入する。地盤中に没入した副
撹拌翼２２は既に地盤中に没入している撹拌翼１
２と共に掘削土と土質安定剤との撹拌混合を図る
（第９図Ｂ）。このとき、撹拌翼１２は低速回動す
るため、撹拌翼１２に掘削土が付着したままで回
動して、掘削土と土質安定剤との撹拌混合が充分
に図れないことがある。しかし、撹拌翼１２の上
方には高速回動する副撹拌翼２２が位置するの
で、撹拌翼１２に掘削土が付着しても、高速回動
する副撹拌翼２２で撹拌翼１２に付着した掘削土
を撹拌し得るので、掘削土と土質安定剤との撹拌
混合を良好にすることが可能となる。しかも、撹
拌時には掘削時程の高トルクが要求されないか
ら、小馬力の駆動装置でも高速回動させることが
でき、駆動装置の小型化、軽量化が可能となる。

以上のような作動を連続的に行わせながら所定
の深さまで、掘削させると共に掘削土と土質安定
剤との撹拌混合を図り、所定の深さに到達する
と、撹拌翼１２等の降下を終了させる（第９図
Ｃ）。そして、今度は、逆に撹拌翼１２等を上昇
させる。このとき、撹拌翼１２を回動させるが、
降下時と逆方向に回動させながら上昇させてもよ
い（第９図Ｄ）。上昇させるときには、撹拌翼１
２には掘削トルクが要求されないから、撹拌翼１
２を高速回動させることも可能である。このよう
な工程を経て、地盤中から撹拌翼１２等を引き抜
く。この場合副撹拌翼２２は撹拌翼１２の昇降に
追従して上昇し地盤中から抜き出る。地盤中から
撹拌翼１２等を抜くことにより作業は終了する
（第９図Ｅ）。そして、撹拌翼１２等を引き抜いた
後には固結柱が造成されることになるのである。

［発明の効果］ 以上詳細な説明から明らかなように、この発明
の構成によれば、掘削土と土質安定剤との撹拌混
合は、低速回動する撹拌翼と該撹拌翼の上方に配
備した回動中心が撹拌軸の周囲を撹拌翼の回動速
度と同一速度で回動する位置に配備され高速回動
する副撹拌翼とによつてなされるので、例え掘削
土が低速回動する撹拌翼に付着しても、撹拌翼の
上方に配備した高速回動する副撹拌翼より撹拌翼
に付着した掘削土を確実に撹拌し得て、粘着の強
い土に対してもその撹拌混合を良好にすることが
できる。これと相俟つて、上記効果を達成するに
当り、掘削刃を備えた撹拌翼は低速回動するから
大きなトルクを有することとなり、駆動装置を大
型化することなく掘削に必要な所定のトルクを容
易に得ることができる。しかも、撹拌混合に際し
ては掘削時のような高トルクが要求されないか
ら、副撹拌翼を高速回動させる場合も、駆動装置
を大型化する必要がない。

このように駆動装置の大型化を阻止し得て、駆
動装置の大型化に伴う重量化、コスト高を回避で
きるのは勿論のこと、駆動装置の大型化等に伴う
駆動装置を支持する装置全体の大型化、重量化、
延いてはコスト高をも併せて未然に回避しながら
地盤中に地盤改良のための固結柱を造成すること
のできる効果を奏する。

また、副撹拌翼の回動中心が撹拌軸の周囲を撹
拌翼の回動速度と同一速度で回動する位置に配備
され且つ副撹拌翼が高速回動することにより、副
撹拌翼が撹拌軸の周囲を回動しない、つまり特定
位置に静止して回動するものに比し、掘削土と土
質安定剤との撹拌混合を良好に果たし得て、実用
上有利である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る地盤改良工法及びその装
置の実施例を示すもので、第１図は第１実施例の
全体側面図、第２図は第１実施例の要部拡大図、
第３図は第２実施例の要部拡大図、第４図は第３
実施例の全体側面図、第５図は第３実施例の要部
拡大図、第６図は第４実施例の要部拡大図、第７
図は第１実施例の要部の横断面図、第８図は第３
実施例の要部の横断面図、第９図は作業工程の順
序を示す図である。 図中、２は無限軌道付自走車、４は支柱、６は
駆動装置、８は保持ガイド、１０は撹拌軸、１２
は撹拌翼、１４は吐出口、１６は掘削刃、１８は
連結体、２０は副撹拌軸、２２は副撹拌翼、２４
は副駆動装置、２６は保持体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空筒状の撹拌軸の先端部に掘削刃を備えた
   撹拌翼を低速回動させて地盤を掘削し、次いで掘
   削土中に土質安定剤を注入し、然る後掘削土と土
   質安定剤とを低速回動する前記撹拌翼と回動中心
   が前記撹拌軸の周囲を前記撹拌翼の回動速度と同
   一速度で回動する位置に配備され高速回動する副
   撹拌翼とで撹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た中空筒状の撹拌軸の先
   端部に土質安定剤の吐出口と掘削刃を備えた低速
   回動する撹拌翼とを設けると共に、前記撹拌翼の
   昇降に追従し且つ回動中心が前記撹拌軸の周囲を
   前記撹拌翼の回動速度と同一速度で回動する位置
   に配備され高速回動する副撹拌翼を前記撹拌翼の
   上方に配備したことを特徴とする地盤改良装置。