JP2001207440A - 攪拌混合による地盤改良工法および同工法に用いる地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良体の品質向上。 【解決手段】 装置は、地盤貫入ロッド１０と、ベース
マシン１２と、支柱１４と、回転駆動部１６とを備えて
いる。貫入ロッド１０は、スイベルジョイント部１８を
介して、回転駆動部１６と結合されている。貫入ロッド
１０の先端下方には、摺動ジョイント部２８を介して、
上切削羽根３０,振動加振体３２,下切削羽根３４が一列
状に配置されている。摺動ジョイント部２８は、地盤貫
入ロッド１０とその下方側の上切削羽根３０,振動加振
体３２,下切削羽根３４との間を、回転力の伝達が可能
で、上下方向に分離する機能を有している。振動加振体
３２は、ピストンを有していて、ピストンが降下,上昇
を繰り返す際に発生する上下振動を、地盤掘削土砂と固
化材との混合物に印加する。

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、混合攪拌による
地盤改良工法および同工法に用いる地盤改良装置に関
し、特に、この種の工法ないしは装置で造成される地盤
改良体の品質を改良する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤の改良方法には，種々の工法が
開発され，実用に供用されている。このような地盤改良
の一種として、セメントや石灰などの固化材を改良対象
地盤に供給し、原位置で切削羽根により地盤を掘削し、
掘削した地盤土砂を攪拌羽根で攪拌混合することで、地
盤土砂と固化材とを機械的に混合攪拌して、軟弱土を固
化させて、地盤中に柱状,壁状,格子状、ブロック状など
の改良体を造成する地盤改良工法が知られている。

【０００３】しかしながら、このような構成の従来の地
盤改良工法には、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、従来の混合
攪拌による地盤改良工法では、地盤を切削羽根により切
削して、ほぐした後に、セメント系固化材を供給して、
攪拌羽根で混合攪拌して、これらの混合物を固化させて
改良体を地盤中に形成する構成であって、改良体の内部
には、気泡や水分が多く残存している可能性が高く、高
品質な改良体が得られないという問題があった。

【０００５】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、高
品質の改良体が得られる攪拌混合による地盤改良工法お
よび同工法に用いる地盤改良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】上記目的を達成するため
に、本発明は、現地盤掘削土砂とセメント系固化材とを
混合攪拌して、地盤中に形成した前記現地盤掘削土砂と
前記固化材との混合物を固化させて、地盤中に改良体を
造成する地盤改良工法において、前記混合物が固化する
前に、上下およびまたは左右方向の振動を加えるように
した。このように構成した混合攪拌による地盤改良工法
によれば、固化することにより改良体となる現地盤掘削
土砂と固化材との混合物に、当該混合物が固化する前
に、上下およびまたは左右方向の振動を加えるので、加
えられた振動により混合物が締固められて、脱泡,脱水
が促進される。このため、地盤中に造成される改良体
は、その密度が増し、密実な高品質のものとなる。前記
振動は、現地盤を掘削攪拌する切削羽根と攪拌羽根とが
設けられた地盤貫入ロッドに取り付けた加振体により印
加することができる。この構成によれば、現地盤の掘
削,攪拌を行う地盤貫入ロッドで改良体を造成する際
の、貫入,引抜きの1サイクル内で、混合物に振動を効率
的に加えることができる。前記振動は、現地盤を掘削攪
拌する切削羽根と攪拌羽根とが設けられた地盤貫入ロッ
ドを、貫入ないしは引抜きながら前記固化材を噴射供給
して前記混合物を形成した後に、前記地盤貫入ロッドを
引抜いて撤去した状態で、前記混合物が固化する前に、
加振器を配置した別ロッドを挿入して印加することがで
きる。この構成によれば、既存の地盤改良装置を改造す
ることなく、高品質な改良体が造成できる。また、本発
明は、現地盤掘削土砂とセメント系固化材とを混合攪拌
して、地盤中に前記現地盤掘削土砂と前記固化材との混
合物を固化させて、地盤中に改良体を造成する地盤改良
工法に用いる装置において、現地盤を掘削する切削羽根
と、この切削羽根で掘削された現地盤を攪拌混合する攪
拌羽根を備え、内部に設けられた供給通路から前記固化
材を現地盤掘削土砂に噴射する地盤貫入ロッドを有し、
前記拌羽根の下方に、前記混合物が固化する前に、上下
およびまたは左右方向の振動を加える加振体を設けた。
このように構成した地盤改良装置によれば、既存の装置
に加振体を付設することにより、高品質な改良体を造成
することができる。

【０００７】

【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7は、本発明にかかる攪拌混合による地盤改良工法
および同工法に用いる地盤改良装置の一実施例を示して
いる。

【０００８】本実施例の地盤改良装置は、図1〜図3に示
すように構成されている。これらの図に示した地盤改良
装置は、地盤貫入ロッド１０と、複帯式のベースマシン
１２と、支柱１４と、回転駆動部１６とを備えている。

【０００９】地盤貫入ロッド１０は、図３に詳細を示す
スイベルジョイント部１８を介して、回転駆動部１６と
結合されている。ベースマシン１２には、起伏ステー２
４が設けられており、この起伏ステー２４の前端側に、
支柱１４が垂直方向を指向するようにして支持されてい
る。

【００１０】支柱１４の前面側には、長手方向に沿って
延びるガイドレール２２が延設されていて、このガイド
レール２２に回転駆動部１６が上下移動自在に取付けら
れている。

【００１１】回転駆動部１６は、その上端側がワイヤ２
５を介して、支柱１６の上端側に支持されていて、ワイ
ヤ２５を捲回する図示省略のウインチを駆動させること
により、ガイドレール２２に沿って上下移動する。

【００１２】地盤貫入ロッド１０の先端側の外周面に
は、図２にも拡大して示すように、攪拌羽根２６が固設
されている。本実施例の攪拌羽根２６は、略Ｕ字形の湾
曲プレートであって、この形状のものが周方向に所定の
間隔を置いて複数配置されている。

【００１３】また、地盤貫入ロッド１０の先端下方に
は、摺動ジョイント部２８を介して、上切削羽根３０,
振動加振体３２,下切削羽根３４が、この順に一列状に
配置されている。

【００１４】摺動ジョイント部２８は、地盤貫入ロッド
１０とその下方側の上切削羽根３０,振動加振体３２,下
切削羽根３４との間を、回転力の伝達が可能で、上下方
向に分離する機能を有している。

【００１５】本実施例の場合には、外周面にギア状突起
が設けられた軸部２８ａと、軸部２８ａの突起が嵌合す
る凹溝が内設されたスリーブ２８ｂとを有するスプライ
ン構造となっていて、軸部２８ａの上端側が地盤貫入ロ
ッド１０の下端に連結されている。

【００１６】上切削羽根３０は、軸部３０ａと、ビット
支持部材３０ｂと、ビット３０ｃとを備えている。軸部
３０ａは、その上端側が摺動ジョイント部２８の軸部２
８ａと連結され、外周にビット支持部材３０ｂが固設さ
れている。

【００１７】このビット支持部材３０ｂは、軸部３０ａ
の直径方向に延設され、その下面側に複数のビット３０
ｂが固設されている。また、この上切削羽根３０の軸部
３０ａの外面には、固化材Ｃの噴射孔３６が対向する位
置に開口形成されている。

【００１８】振動加振体３２は、本実施例の場合には、
油圧駆動式の上下振動を加える構造のものが用いられて
いて、ピストン３２ａと、シリンダ３２ｂと、振動伝達
ブロック３２ｃと、ケーシング３２ｄとを備えている。

【００１９】ケーシング３２ｄの上端は、上切削羽根３
０の軸部３０ａの下端に連結されている。ピストン３２
ａは、シンリダ３２ｂ内に上下移動自在に挿入されてい
る。

【００２０】振動伝達ブロック３２ｃは、ケーシング３
２ｄの下端に設けられたジョイント部３２ｅの上部に固
設され、ピストン３２ａが降下,上昇を繰り返す際に、
この振動ブロック３２ｃを間欠的に叩打することにより
発生する振動を、ジョイント部３２ｅを介して、上,下
方に伝達する。

【００２１】下切削羽根３４は、振動加振体３２のジョ
イント部３２ｅと連結される軸部３４ａと、この軸部３
４ａの外周面に設けられた螺旋羽根３４ｂと、螺旋羽根
３４ｂの先端に固設された複数のビット３４ｃと、軸部
３４ａの先端に突設された先端ビット３４ｄとを備えて
いる。

【００２２】一方、地盤貫入ロッド１０の上端側に設け
られたスイベルジョイント部１８は、その詳細を図３に
示すように、地盤貫入ロッド１０の外周に複数のシール
材を介在させて嵌着されるスリーブ１８ａを有してい
る。

【００２３】このスリーブ１８ａには、一端が図外の油
圧源に接続される第１貫通孔１８ｂを有していて、この
第１貫通孔１８ｂは、地盤貫入ロッド１０の内部に設け
られた油圧供給通路１０ａと連通している。

【００２４】この油圧供給通路１０ａは、地盤貫入ロッ
ド１０の長手方向に沿ってその先端側まで延設され、摺
動ジョイント部２８の軸部２８ａおよび上切削羽根３０
の軸部３０ａとを上下方向に貫通して、振動加振体３２
のピストン３２ａの部分まで延びている。

【００２５】また、スリーブ１８ａには、一端が図外の
油圧タンクに接続される第２貫通孔１８ｃを有してい
て、この第１貫通孔１８ｃは、地盤貫入ロッド１０の内
部に設けられた油圧リターン通路１０ｂと連通してい
る。

【００２６】この油圧リターン通路１０ｂは、油圧供給
通路１０ａと同様に、地盤貫入ロッド１０の長手方向に
沿ってその先端側まで延設され、摺動ジョイント部２８
の軸部２８ａおよび上切削羽根３０の軸部３０ａとを上
下方向に貫通して、振動加振体３２のピストン３２ａの
部分まで延びている。

【００２７】なお、図２および図３に符号１０ｃで示し
た部分は、地盤貫入部材１０の長手軸方向に沿って延設
された固化材Ｃの供給路であって、この供給路１０ｃ
は、地盤貫入部材１０の中心軸上にあって、一端が噴射
孔３６に連通されている。

【００２８】次ぎに、上記構成の地盤改良装置を用いて
軟弱地盤を改良する工法について説明する。地盤を改良
する改良体４０を造成する際には、まず、図４に示すよ
うに、ベースマシン１２に支持された地盤貫入ロッド１
０の位置決めが行われ、その後に回転駆動部１６で、こ
のロッド１０を回転駆動させながら地盤中に貫入させ
る。

【００２９】地盤貫入ロッド１０を回転駆動すると、そ
の先端側配置されている上，下切削羽根３０,３４の各
ビッド３０ｃ,３４ｃにより現地盤が掘削されて、ロッ
ド１０が徐々に地盤中に貫入していく。本実施例の場合
には、地盤貫入ロッド１０の貫入の際には、固化材ｃ
は、噴射孔３６から噴射させないが、圧縮空気を噴射孔
３６から噴射させて、孔詰まりを防ぐ。

【００３０】そして、地盤貫入ロッド１０が、改良体４
０を造成すべき所定深度まで到達すると、地盤中への貫
入ロッド１０の貫入作業を終了させて、引き抜き始める
(図５参照)。

【００３１】この地盤貫入ロッド１０の引き抜きの際に
は、図６に示すように、攪拌羽根２６を回転させて、地
盤掘削土砂をほぐすようにして、現地盤掘削土砂中にセ
メント系の固化材Ｃ、例えば、所定粘度のセメントミル
クを噴射孔３６から噴出させる。

【００３２】このような操作を行うと、地盤貫入ロッド
１０の周辺には、現地盤掘削土砂と固化材Cとが混合攪
拌された混合物４２が、下方から上方に向けて順次形成
される。

【００３３】このとき、本実施例では、振動加振体３２
を作動させて、形成された混合物４２に上下方向の振動
を印加する。

【００３４】すなわち、本実施例の地盤改良装置では、
上,下切削羽根３０,３４間に配置された振動加振体３２
が、油圧駆動により上昇,下降して、ブロック３２ｃを
間欠的に叩打するピストン３２ａを有しているので、油
圧供給通路１０ａと油圧リターン通路１０ｂとに、オイ
ルを供給,排出すると、ピストン３２ａの上昇,ａ下降運
動に伴なう、所定周波数の上下振動が発生する。

【００３５】このようにして発生した上下振動は、その
後、上,下切削羽根３０,３４に伝達される。このときに
発生する振動は、地盤貫入ロッド１０が上下移動を許容
する形態で連結する摺動ジョイント部２８を有している
ので、これよりも上方には伝達されない。

【００３６】そして、上,下切削羽根３０,３４に上下振
動が伝達されると、これらの羽根３０,３４を介して、
その周辺に形成されている混合物４２に、この振動が加
えられる。

【００３７】このような上下振動を加えながら地盤中に
混合物４２を形成する作業は、地表面近傍まで行われ、
図７に示すように、地盤貫入ロッド１０を地表面上に引
き抜く操作が終了し、混合物４２中の固化材Cが固化す
ると、地盤中に柱状の改良体４０が形成される。

【００３８】なお、混合攪拌による地盤改良工法には、
地盤貫入ロッド１０の貫入時に、固化材Ｃを噴射孔３６
から噴射する場合、引き上げ時に噴射する場合とがあ
り、本実施例では、後者を例示したが、前者の場合であ
っても何ら問題はない。

【００３９】この場合、振動加振体３２による振動の印
加は、混合物４２が固化する前であれば、地盤貫入ロッ
ド１０の貫入時ないしは引き上げ時のどちらか一方ない
しは双方に印加してもよい。

【００４０】さて、以上のように構成した攪拌混合によ
る地盤改良工法によれば、固化することにより改良体４
０となる現地盤土砂と固化材Ｃとの混合物４２に、当該
混合物４２が固化する前に、上下向の振動を加えるの
で、加えられた振動により混合物４２が締固められて、
脱泡,脱水が促進される。

【００４１】このため、地盤中に造成される改良体４０
は、その密度が増し、密実な高品質のものとなる。

【００４２】この場合、固化材Ｃとしてセメントミルク
を用いた場合には、以下の作用効果が期待される。すな
わち、硬練りコンクリートにバイブレータなどにより振
動を加えると、コンクリートが液状化して、コンクリー
トの構成材料の均質な攪拌が行われることが知られてお
り、本実施例のように、固化材Ｃとしてセメントミルク
を用い、これを現地盤掘削土砂と混合させた混合物４２
は、コンクリートと同様な構成なので、振動の印加によ
り液状化が発生することが予測される。

【００４３】混合物４２に振動を加えることにより液状
化が発生するとすれば、水セメント比の小さな粘度の高
いセメントミルクを使用した場合においても、液状化に
より攪拌効果により均質な改良体４０を造成することが
できる。

【００４４】また、本実施例の場合には、振動は、現地
盤を掘削攪拌する切削羽根３０,３４と攪拌羽根２６と
が設けられた地盤貫入ロッド１０に取り付けた加振体３
２により印加するので、地盤掘削土砂と固化材Ｃとを混
合攪拌させながら。上下振動を加えることができる。

【００４５】さらに、この構成によれば、現地盤掘削土
砂の掘削,攪拌を行う地盤貫入ロッド１０で改良体４０
を造成する際の、貫入,引抜きの1サイクル内で、混合物
４２に振動を効率的に加えることができる。

【００４６】また、本実施例の地盤改良装置によれば、
現地盤を掘削攪拌する切削羽根３０,３４と攪拌羽根２
６とが設けられた地盤貫入ロッド１０を備えた既存の地
盤改良装置に、振動加振体３２を付設することにより、
高品質な改良体を造成することができる。

【００４７】なお、上記実施例では、現地盤を掘削攪拌
する切削羽根３０,３４と攪拌羽根２６とが設けられた
地盤貫入ロッド１０に振動加振体３２を付設した装置
で、混合物４２に振動を印加する場合を例示したが、本
発明の実施はこの構成に限られることはない。

【００４８】すなわち、現地盤を掘削攪拌する切削羽根
３０,３４と攪拌羽根２６とが設けられた地盤貫入ロッ
ド１０を、貫入ないしは引抜きながら固化材Ｃを噴射供
給して混合物４２を形成した後に、地盤貫入ロッド１０
を引抜いて撤去した後に、混合物４２が固化する前に、
加振器を配置した別ロッドを挿入して、振動を印加して
も、上記実施例と同等の作用効果が得られる。

【００４９】この場合に用いることができる加振器は、
上記構成の振動加振体３２以外に、従来から打設コンク
リートの締固めに用いている偏心錘の回転により上下な
いしは左右方向の振動を発生させるバイブレータを用い
ることもできる。

【００５０】このような構成を採用すると、既存の地盤
改良装置を改造することなく、高品質な改良体が造成で
きる。

【００５１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかる攪拌混合による地盤改良工法および同工法に用い
る地盤改良装置によれば、高品質の改良体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる地盤改良装置の一実施例を示す
全体構成の側面説明図である。

【図２】図１のＡ部拡大図である。

【図３】図１のＢ部拡大図である。

【図４】本発明にかかる攪拌混合による地盤改良工法の
初期工程の側面説明図である。

【図５】図４の工程に引き続いて行われる工程の側面説
明図である。

【図６】図５の工程に引き続いて行われる工程の側面説
明図である。

【図７】図６の工程に引き続いて行われる工程の側面説
明図である。

【符号の説明】

１０ 地盤貫入ロッド ２６ 攪拌羽根 ２８ 摺動ジョイント部 ３０ 上切削羽根 ３２ 振動加振体 ３４ 下掘削羽根 ３６ 噴射孔 ４０ 改良体 ４２ 混合物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 正喜 埼玉県川越市南台１−10−４ 株式会社大 林組東京機械工場内 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AC05 BA02 BA08 BC01 BD05 CA01 CB03 DB07 EA11 EA16 EA21 EB07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現地盤掘削土砂とセメント系固化材とを
   混合攪拌して、地盤中に形成した前記現地盤掘削土砂と
   前記固化材との混合物を固化させて、地盤中に改良体を
   造成する地盤改良工法において、 前記混合物が固化する前に、上下およびまたは左右方向
   の振動を加えることを特徴とする混合攪拌による地盤改
   良工法。
2. 【請求項２】 前記振動は、現地盤を掘削攪拌する切削
   羽根と攪拌羽根とが設けられた地盤貫入ロッドに取り付
   けた加振体により印加することを特徴とする請求項１記
   載の混合攪拌による地盤改良工法。
3. 【請求項３】 前記振動は、現地盤を掘削攪拌する切削
   羽根と攪拌羽根とが設けられた地盤貫入ロッドを、貫入
   ないしは引抜きながら前記固化材を噴射供給して前記混
   合物を形成した後に、前記地盤貫入ロッドを引抜いて撤
   去した状態で、 前記混合物が固化する前に、加振器を配置した別ロッド
   を挿入して印加することを特徴とする請求項１記載の混
   合攪拌による地盤改良工法。
4. 【請求項４】 現地盤掘削土砂とセメント系固化材とを
   混合攪拌して、地盤中に前記現地盤掘削土砂と前記固化
   材との混合物を固化させて、地盤中に改良体を造成する
   地盤改良工法に用いる地盤改良装置において、 現地盤を掘削する切削羽根と、この切削羽根で掘削され
   た現地盤を攪拌混合する攪拌羽根を備え、内部に設けら
   れた供給通路から前記固化材を現地盤掘削土砂に噴射す
   る地盤貫入ロッドを有し、 前記攪拌羽根の下方に、前記混合物が固化する前に、上
   下およびまたは左右方向の振動を加える加振体を設けた
   ことを特徴とする混合攪拌による地盤改良工法に用いる
   地盤改良装置。