JP2002212941A - トレンチャー式地盤改良機械とその施工管理装置および地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤改良品質を定量的に把握しながら効率よ
く施工できる地盤改良機械とその施工管理装置を提供す
る。 【解決手段】 エンドレスなチェーン７に複数の撹拌翼
８を装着し、これらを地中で周回移動させることにより
地盤の掘削と撹拌混合処理を行うトレンチャー式地盤改
良機械である。掘進速度をＳ（ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼８
の回転速度をＷ（ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼８の取付ピッチ
をＣ（ケ／ｍ）、およびチェーン７から撹拌翼８のカッ
ター刃までの高さ寸法をＡ（ｍ）とした時、Ａ＞Ｓ／
（Ｗ・Ｃ）となるように設定する。また、作業中に掘進
方向単位距離当たりの撹拌翼８による羽根切り回数を計
測表示盤１２にてリアルタイムで算出して可視表示し、
その羽根切り回数をもって施工状態を管理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物等の基礎工
事に先立って地盤を掘削しながらセメントや石灰等の固
化材と土壌とを撹拌混合して地盤を改良するためのトレ
ンチャー式地盤改良機械とその施工管理装置および地盤
改良工法に関し、さらに詳しくは、バックホー等の建設
機械を母機（ベースマシン）としてそのアーム先端に地
盤の掘削と撹拌混合とを兼ねたトレンチャー式撹拌混合
装置を備えた地盤改良機械とその施工管理装置および地
盤改良工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の地盤改良機械としては、例えば
特開２０００−５４３６６号公報に記載されているよう
に、バックホー等の建設機械のアーム先端にいわゆるト
レンチャー式と称される撹拌混合装置を支持させて、そ
の撹拌混合装置の駆動輪と誘導輪との間には外周に撹拌
翼を備えたチェーンを巻き掛け支持させ、そのチェーン
を地中で周回駆動させることにより上記撹拌翼により地
盤を掘削しながら撹拌混合するようにしたものがある。
なお、上記撹拌混合装置は固化材の吐出手段を備えてい
て、上記の掘削および撹拌混合を並行して固化材の投入
が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の地
盤改良機械では、地盤改良の対象となる領域を特定する
ための大まかな区割り線を予め引くことはあっても、掘
削深度や掘削速度さらには地盤改良のための区割りの細
分化等の施工条件の管理は全てオペレータの経験と勘に
頼っているのが実状であり、改良地盤の品質の均一化と
安定化さらには経済性の面でなおも改善の余地を残して
いる。

【０００４】すなわち、例えば改良すべき地盤が軟弱地
盤であるかどうかの土壌品質に応じて掘進速度や固化材
吐出量ならびに細分化した区割りのオーバーラップ量等
の各種施工条件を変える必要があるにかかわらず、それ
らの施工条件の全てをオペレータの経験と勘に依存して
のでは、単にオペレータの負担が大きいばかりでなく品
質の安定化や経済性の面で限界があり、またオペレータ
の個人差によるばらつきが生じやすいものとなって好ま
しくない。

【０００５】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、とりわけ改良地盤の品質の均一化と安定化
さらには経済性の向上を図りながら、オペレータの負担
を軽減できるようにしたトレンチャー式地盤改良機械と
その施工管理装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、フレーム上部の駆動輪とフレーム下部の従動輪との
間にエンドレスなチェーンを巻き掛けるとともに、この
チェーンには所定のピッチで複数の撹拌翼を装着し、こ
れらの撹拌翼をチェーンとともに地中で周回移動させる
ことにより地盤の掘削とともにその撹拌混合処理を行う
ようにしたトレンチャー式地盤改良機械であることを前
提としている。

【０００７】その上で、掘進速度をＳ（ｍ／ｍｉｎ）、
撹拌翼の回転速度をＷ（ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼の取付ピ
ッチをＣ（ケ／ｍ）、およびチェーンからの撹拌翼のカ
ッター刃の高さ寸法をＡ（ｍ）とした時、Ｓ，Ｗ，Ｃ，
Ａの相互関係がＡ＞Ｓ／（Ｗ・Ｃ）となるように設定さ
れていることを特徴としている。

【０００８】したがって、この請求項１に記載の発明で
は、撹拌翼の取付ピッチをＣ（ケ／ｍ）は既知であるか
ら、トレンチャー式地盤改良機械の掘進速度をＳ（ｍ／
ｍｉｎ）として地中への貫入と引き抜きとを行いつつ、
チェーンとともに周回移動する撹拌翼の回転速度をＷ
（ｍ／ｍｉｎ）として回転させる場合を想定すると、撹
拌翼１枚当たりの掘削・混合厚寸法がＳ／（Ｗ・Ｃ）を
もって与えられる。そして、地盤と固化材とを確実かつ
均一に混合するためには、チェーンから撹拌翼のカッタ
ー刃までの高さ寸法Ａ（ｍ）としてＡ＞Ｓ／（Ｗ・Ｃ）
の式が成立する必要があり、この条件を逸脱すると撹拌
翼とチェーン等に軟弱土砂が付着していわゆる共回り現
象が生じ、地盤と固化材との混合むらが発生するほか、
改良地盤が必要強度を満たさなくなる。

【０００９】この場合、上記請求項１に記載の発明のト
レンチャー式地盤改良機械を用いて行う地盤改良工法と
しては、請求項４に記載の発明のように、チェーンから
撹拌翼のカッター刃までの高さ寸法Ａを１５ｃｍ以下と
し、撹拌翼１枚当たりの切削量を７．５ｃｍ以下とする
ことが望ましい。

【００１０】より詳しくは、土壌および固化材の使用量
変化に応じて撹拌翼の撹拌抵抗が大きく変化する。ま
た、撹拌抵抗の増減に比例してチェーンスピードも増減
することになる。すなわち、撹拌抵抗が増加すればいわ
ゆる羽根切り回数が減少して品質のばらつきとなるため
に、撹拌翼１枚当たりの切削量を最大でも７．５ｃｍと
定めた。それは、撹拌翼の高さ寸法Ａ全体を切削量とす
ると抵抗が大きくなるために、高さ寸法Ａのおよそ半分
は掘削、残りの半分は掘削しつつ切り崩した地盤の混合
に活用するためである。よって、施工方法としては、羽
根切り回数の減少に応じて掘進速度を調整して一定の羽
根切り回数を確保する。

【００１１】また、通常のトレンチャーには約５〜１２
枚程度の撹拌翼が取り付けられているが、撹拌翼の構造
に基づく抵抗を考慮するとその撹拌翼の高さＡは最大で
も１５ｃｍ程度であることが望ましい。同時に、チェー
ンに撹拌翼を取り付けることから、高さ寸法Ａが１５ｃ
ｍ程度以下でないと取付構造が大きくなって重量の増加
につながり、機械装置としての取り回しが不利になる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、所定の建
設機械を母機としてそのアーム先端にトレンチャー式撹
拌混合装置が装着された地盤改良機械において、このト
レンチャー式撹拌混合装置は、フレーム上部の駆動輪と
フレーム下部の従動輪との間にエンドレスなチェーンを
巻き掛けるとともに、このチェーンには所定のピッチで
複数の撹拌翼を装着し、これらの撹拌翼をチェーンとと
もに地中で周回移動させることにより地盤の掘削ととも
にその撹拌混合処理を行うように構成されているもので
あることを前提としている。

【００１３】その上で、トレンチャー式撹拌混合装置に
よる掘進中において、その掘進方向単位距離当たりの撹
拌翼による羽根切り回数もしくはその羽根切り回数をト
レンチャー式撹拌混合装置の投影有効底面積で除した値
を算出して可視表示する計測表示手段を備えていること
を特徴としている。

【００１４】上記計測表示手段は、算出した値をリアル
タイムで表示するのが望ましく、また計測表示手段の表
示部はオペレータの視認性を良くするためにバックホー
等の建設機械の運転室に設置するのが望ましい。

【００１５】ここで、上記羽根切り回数の値もしくはそ
の羽根切り回数をトレンチャー式撹拌混合装置の投影有
効底面積で除した値は、チェーンの長さとそのチェーン
に取り付けられた撹拌翼の数、チェーン駆動輪の円周寸
法、チェーン駆動輪の回転数および撹拌混合装置の投影
有効底面積がわかれば、所定の演算を行うことにより容
易に算出することができる。

【００１６】したがって、この請求項２に記載の発明で
は、地盤改良の実際の施工に先立って事前配合試験を行
い、その地盤における土質と使用しようとする固化材と
に最も適していて且つ品質およびコスト両面において最
も有効な羽根切り回数を予め実験的に把握し（例えば、
２０回／ｍ以上のように）、その値を設定基準値として
オペレータにも認識させておく。

【００１７】そして、施工を行った場合には実際の羽根
切り回数がリアルタイムで可視表示されることから、オ
ペレータは表示部を見ながら可視表示される羽根切り回
数が設定基準値を越えるようにバックホー等建設機械の
通常の操作で掘進速度を制御すればよいことになる。

【００１８】さらに、請求項３に記載の発明は、上記請
求項２に記載の発明を前提とした上で、母機からアーム
先端のトレンチャー式撹拌混合装置までの水平距離を検
出して可視表示する手段を備えていることを特徴として
いる。

【００１９】上記母機からトレンチャー式撹拌混合装置
までの水平距離は所定のセンサにより直接的に検出する
ことも可能であるが、例えば母機のアーム角度を検出す
るセンサを備えている場合にはそのアーム角度から上記
水平距離を算出することが可能である。

【００２０】したがって、この請求項３に記載の発明で
は、トレンチャー式撹拌混合装置までの水平距離がリア
ルタイムで検出されて可視表示されることから、先に貫
入した位置と次に貫入すべき位置とのラップ量の確認を
容易に行えるほか、例えば超軟弱地盤のように区割り線
を引くことができない場合であっても実測による区割り
位置の確認が容易に行えることになる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、掘進速
度と、撹拌翼の回転速度、撹拌翼の取付ピッチおよびチ
ェーンから撹拌翼のカッター刃までの高さ寸法の相互関
係が特定の相関関係となるように設定したため、土壌と
固化材との混合むらをなくして両者を均一に撹拌混合す
ることができ、地盤改良品質が大幅に向上する。

【００２２】請求項２に記載の発明によれば、トレンチ
ャー式撹拌混合装置による掘進中において、その掘進方
向単位距離当たりの撹拌翼による羽根切り回数もしくは
その羽根切り回数をトレンチャー式撹拌混合装置の投影
有効底面積で除した値を算出して可視表示する計測表示
手段を備えているため、羽根切り回数を基準とした施工
管理が可能となり、平面的にも深度的にも土壌と固化材
とを均一に撹拌混合することが可能となって、地盤改良
品質の向上と安定化ならびに経済性とを両立することが
できるようになる。

【００２３】また、請求項３に記載の発明によれば、羽
根切り回数もしくはその羽根切り回数をトレンチャー式
撹拌混合装置の投影有効底面積で除した値が可視表示さ
れるのと併せて、トレンチャー式撹拌混合装置までの水
平距離が可視表示されるため、いわゆる全面改良時のラ
ップ施工に際してトレンチャー式撹拌混合装置の貫入位
置の位置出しや、杭としての施工時の位置出しのほか、
超軟弱地盤のように区割り線が引けない場合の位置出し
等を容易に行える効果がある。

【００２４】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の地盤改良機械を用いて行う地盤改良工法とし
て、チェーンから撹拌翼のカッター刃までの高さ寸法Ａ
を１５ｃｍ以下とし、撹拌翼１枚当たりの切削量を７．
５ｃｍ以下とするものであるから、請求項１に記載の発
明の効果が一段と顕著となる利点がある。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１以下の図面は本発明に係るト
レンチャー式地盤改良機械とその施工管理装置の好まし
い実施の形態を示す図である。

【００２６】図１，２に示すように、トレンチャー式地
盤改良機械は建設機械である無限軌道（履帯）式のバッ
クホー１を母機（ベースマシン）として形成されてい
て、そのアーム２の先端に土壌の掘削と撹拌混合のため
のチェーン駆動式のトレンチャー式撹拌混合装置（以
下、これを単にトレンチャーという）３を着脱可能に装
着してある。

【００２７】このトレンチャー３は、フレーム４の上部
の駆動輪５と下部の従動輪６との間にエンドレスなドラ
イブチェーン７を巻き掛けるとともに、そのドライブチ
ェーン７の外周に等ピッチで複数の撹拌翼８を装着した
もので、各撹拌翼８には複数のカッター刃９が設けられ
ている。上記フレーム４の先端には図示しない固化材吐
出装置が設けられており、例えばグラウトポンプ等によ
り圧送されてきたスラリー状の固化材が吐出されるよう
になっている。そして、フレーム４の上部に設けられた
油圧モータ１０を起動することにより各撹拌翼８がドラ
イブチェーン７とともに周回移動し、それに併せてバッ
クホー１の推力にてトレンチャー３そのものを地中に貫
入することにより土壌の掘削と併せて固化材との撹拌混
合とが行われるようになっている。

【００２８】より詳しくは、例えば平面方向および深度
方向において土壌と固化材とを均一に撹拌混合する最も
一般的な全面改良時には、図４に示すように地盤改良対
象領域に大まかな区割り線Ｑ１，Ｑ２を予め引いてお
き、オペレータは区割りされた領域をさらに細分割する
ようにして地盤に対するトレンチャー３の貫入と引き抜
きとを繰り返すも、平面視において隣接するトレンチャ
ー３の貫入軌跡同士が所定量ｅだけ互いにラップするよ
うにすることが重要となる。

【００２９】なお、油圧モータ１０と同軸上はにロータ
リーエンコーダ等の回転センサ１１が設けられており、
この回転センサ１１をもってモータ回転数が検出される
ようになっている。また、上記ドライブチェーン７を駆
動するための駆動輪５はそのドライブチェーン７と噛み
合うチェーンスプロケットである必要があるが、従動輪
６については必ずしもチェーンスプロケットである必要
はない。

【００３０】ここで、図１，２に示すように、バックホ
ー１によるトレンチャー３の掘進速度をＳ（ｍ／ｍｉ
ｎ）、ドライブチェーン７に装着された撹拌翼８の回転
速度をＷ（ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼８の取付ピッチをＣ
（ケ／ｍ）、およびドライブチェーン７から撹拌翼８の
カッター刃９までの高さ寸法をＡ（ｍ）とした時、Ａ，
Ｓ，Ｗ，Ｃの相互関係は次式（１）のように設定されて
いる。

【００３１】Ａ＞Ｓ／（Ｗ・Ｃ）‥‥（１） ただし、 Ａ：トレンチャー３撹拌翼８のカッター刃９までの高さ
（ｍ） Ｓ：トレンチャー３の掘進速度（ｍ／ｍｉｎ） Ｗ：トレンチャー３の撹拌翼８の回転速度（ｍ／ｍｉ
ｎ） Ｃ：トレンチャー３の撹拌翼８の取り付けピッチ（ケ／
ｍ） なお、撹拌翼８の取り付けピッチＣは、トレンチャー３
のドライブチェーン７の長さをＭ（ｍ）、撹拌翼８の枚
数をＢ（枚）とすればＣ＝Ｂ／Ｍで求められる。同様
に、撹拌翼８の回転速度Ｗ（ｍ／ｍｉｎ）は、先の回転
センサ１１によって検出されるモータ回転数をＮ（ｒｐ
ｍ）、ドライブチェーン７の駆動輪５の円周寸法Ｋ
（ｍ）とすればその両者を乗じることによりＷ＝Ｎ・Ｋ
で求められる。

【００３２】図１に示すバックホー１の運転室には地盤
改良用の施工管理装置の主体となる計測表示盤（計測表
示手段）１２が着脱可能に装着されている。この計測表
示盤１２は、図３に示すように演算処理部１３が内蔵さ
れているほか、同図に示す各種施工管理データを例えば
ディジタル的に可視表示するための表示部１４および設
定器１５を備えていて、後述するように各種施工管理デ
ータがリアルタイムで表示されるようになっているとと
もに、既知の所定データをマニュアル操作にて入力でき
るようになっている。

【００３３】上記バックホー１には、上部旋回体（以
下、これをベースという）１６の回転角を検出するため
の角度センサ１７のほか、トレンチャー３を首振り旋回
させるための旋回機構に付帯していてその旋回角を検出
するための角度センサ１８、アーム２の回転角度を検出
するための角度センサ１９、およびブーム２０の回転角
を検出するための角度センサ２１がそれぞれに設けられ
ていて、各々の角度センサ１７，１８，１９，２１の検
出出力は図５に示すように計測表示盤１２の演算処理部
１３に入力されるようになっている。

【００３４】なお、上記角度センサ１９，２１として
は、例えばフォトカプラと振り子を兼ねたメータ機構で
ブリッジ回路を構成し、振り子のモーメントと回転トル
クがバランスした時の出力を取り出すようにしたいわゆ
るトルクバランス方式と称されるタイプのものが使用さ
れる。

【００３５】また、上記トレンチャー３におけるチェー
ン駆動用モータ１０の回転数が回転センサ１１によって
検出されるが、このチェーン駆動用モータ１０の回転数
もまた演算処理部１３に入力されるようになっていると
ともに、バックホー１自体の荷役駆動系の油圧（ベース
油圧）もまた圧力センサ２２によって検出されて上記演
算処理部１３に取り込まれるようになっている。

【００３６】そして、上記演算処理部１３は図４，５に
示すように羽根切り回数Ｆやチェーン速度Ｗのほか、掘
進速度Ｓ、掘進深度Ｈ、バックホー１のベース１６の回
転中心からトレンチャー３までのＸ軸方向およびＹ方向
それぞれの水平距離Ｌ，Ｒをリアルタイムで算出する機
能を有している。

【００３７】上記計測表示盤１２には設定器１５が付設
されており、ドライブチェーン駆動用の駆動輪であるチ
ェーンスプロケット５の円周寸法Ｋのほか、ドライブチ
ェーン７の長さ（周長）Ｍ、そのドライブチェーン７に
装着された撹拌翼８の枚数Ｂおよびバックホー１のベー
ス回転中心から手前側の区割り線Ｑ１までの距離（オフ
セット値）Ｒ４をそれぞれマニュアル操作にて入力する
ようになっている。

【００３８】他方、上記表示部１４には図５のほか図６
に示すように図示しない固化材圧送源からの出力を受け
てその固化材吐出量をリアルタイムで表示する表示窓３
１と、バックホー１のベース油圧を同じくリアルタイム
で表示する表示窓３２のほか、上記演算処理部１３にて
算出された羽根切り回数Ｆやチェーン速度Ｗおよび掘進
速度Ｓ等の各データをリアルタイムで表示するためのそ
れぞれの表示窓３３〜４０が設けられている。さらに、
上記設定器１５によってマニュアル設定されたベース旋
回中心から区割り線Ｑ１までの距離（オフセット距離）
Ｒ４をそのままダイレクトに表示するための表示窓４１
が設けられている。

【００３９】ここで、上記計測表示盤１２における演算
処理部１３は、図３，４にも示すように角度センサ１
７，１８，１９，２１等からの入力のほか設定器１５か
らの設定入力を受けてリアルタイムで所定の演算を行っ
て、Ｘ軸およびＹ軸方向の水平距離Ｌ，Ｒのほか深度Ｈ
や掘進速度Ｓおよび羽根切り回数Ｆ等の施工管理データ
を表示部１４に与えてそのまま該当する表示窓に可視表
示することになるが、各々の施工管理データは次のよう
に算出される。

【００４０】先ず、Ｘ軸方向の水平距離Ｌ（ｍ）とは図
４にも示すようにベース１６の旋回中心からトレンチャ
ー３の中心までのＸ軸方向での水平距離であり、このＸ
軸方向での水平距離Ｌは次式（２）によって求められ
る。

【００４１】 Ｒ１＝Ｌ１・ｃｏｓθ１ Ｒ２＝Ｌ２・ｃｏｓθ２ Ｌ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）・ｓｉｎ（９０°−θ３）‥‥（２） ただし、 Ｌ１：トレンチャー３の中心からアーム２とブーム２０
の接続部までの距離（ｍ） Ｌ２：アーム２とブーム２０の接続部からベース１６に
対するブーム２０の接続部までの距離（ｍ） Ｒ１：トレンチャー３の中心からアーム２とブーム２０
の接続部までの水平距離（ｍ） Ｒ２：アーム２とブーム２０の接続部からベース１６に
対するブーム２０の接続部までの水平距離（ｍ） Ｒ３：ベース１６に対するブーム２０の接続部からベー
ス１６の旋回中心までの水平距離（ｍ） とする。

【００４２】同様に、Ｙ軸方向の水平距離Ｒ（ｍ）とは
ベース１６の旋回中心からトレンチャー３の中心までの
Ｙ軸方向での水平距離（ただし、オフセット距離Ｒ４を
差し引いた値）であり、このＹ軸方向での水平距離Ｒは
次式（３）によって求められる。なお、この上記オフセ
ット距離Ｒ４は図３，４に示すように設定器１５の一部
であるシフトダイヤルの操作により任意に設定もしくは
変更可能である。

【００４３】 Ｒ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）・ｃｏｓθ３−Ｒ４‥‥（３） ただし、 Ｒ４：ベース旋回中心から手前側の区割り線Ｑ１までの
距離（ｍ） とする。

【００４４】他方、掘進深度Ｈ（ｍ）とは地面からトレ
ンチャー３の先端までの掘り下げ施工深さであり、次式
（４）によって求められる。なお、図５，６に示すよう
に表示部１４のリセットボタン４３を押圧操作してリセ
ットすることにより、任意の位置からの深度を表示する
ことも可能である。

【００４５】Ｈ＝Ｄ１−Ｄ２−Ｃ‥‥（４） ただし、 Ｄ１：Ｌ１・ｓｉｎθ１ Ｄ２：Ｌ２・ｓｉｎθ２ Ｃ：リセットボタン操作によるリセットオフセット量
（ｍ） とする。

【００４６】また、チェーン速度Ｗ（ｍ／ｓｅｃ）とは
トレンチャー３のドライブチェーン７の回転（周回）速
度であり、次式（５）により求められる。

【００４７】Ｗ＝（Ｎ・Ｋ）／６０‥‥（５） ただし、 Ｎ：モータ回転数（ｒｐｍ） Ｋ：チェーン駆動輪（チェーンスプロケット）５の円周
（ｍ） とする。

【００４８】さらに、羽根切り回数Ｆ（回／ｍ）とは深
度方向１ｍ当たりの土壌に対する撹拌翼８の通過枚数を
意味するものであり、次式（６）によって求められる。

【００４９】 Ｆ＝｛（Ｎ・Ｋ／Ｍ）×Ｂ｝／Ｓ‥‥（６） ただし、 Ｍ：ドライブチェーン７の長さ（ｍ） Ｂ：撹拌翼８の枚数（枚） Ｓ：掘進速度（ｍ／ｍｉｎ） とする。

【００５０】ここで、一般的な地盤改良の施工にあたっ
ては、経済的かつ信頼性の高い施工を行うために地質調
査結果を受けて固化材の種類および添加量の選定が行わ
れ、さらに改良地盤が要求強度を満たすように事前に配
合試験が行われる。この配合試験の際に地盤改良後の強
度と先に述べた羽根切り回数Ｆとの関係を把握するもの
とすると、土質や固化材の種類ならびに添加量により相
関特性は微妙に異なるものの、一般的には図７に示すよ
うに羽根切り回数Ｆの増加とともに改良地盤の強度も増
加し、上記羽根切り回数Ｆが所定の値となると以降の強
度の増加が緩慢となる傾向にある。そこで、土質のほか
固化材の種類や添加量ならびに経済性等を考慮して、最
適な羽根切り回数Ｆを選定する。同時に、この選定した
羽根切り回数を設定基準値として事前にオペレータに認
識させておく。

【００５１】そして、実際の施工にあたっては、図３，
４示すように予め地盤改良の対象となる領域に大まかな
区割り線Ｑ１，Ｑ２を引く一方、図５に示した設定器１
５によってオフセット値Ｒ４等を予め入力した上で施工
を行う。すなわち、先に説明したようにオペレータは区
割りされた領域をさらに細分割するようにして地盤に対
するトレンチャー３の貫入と引き抜きとを繰り返し行
い、平面視において隣接するトレンチャーの貫入軌跡同
士が所定量ｅだけ互いにラップするように施工する。

【００５２】その際、先に説明したように、掘進速度Ｓ
（ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼８の回転速度Ｗ（ｍ／ｍｉ
ｎ）、撹拌翼８の取付ピッチＣ（ケ／ｍ）およびドライ
ブチェーン７から撹拌翼８のカッター刃９までの高さ寸
法Ａ（ｍ）との相互関係が、Ａ＞Ｓ／（Ｗ・Ｃ）となる
ように設定されていると、撹拌翼８とドライブチェーン
７等に軟弱土砂が付着したまま共回り現象する回転ロス
が生ずることがなくなり、両者がスムーズに相対移動し
て地盤と固化材との混合むらが解消され、地盤と固化材
とが確実かつ均一に混合されるようになり、結果として
改良地盤が要求強度を満たすようになる。

【００５３】また、上記チェーンから撹拌翼のカッター
刃までの高さ寸法Ａを１５ｃｍ以下とし、撹拌翼１枚当
たりの切削量を７．５ｃｍ以下とすることが望ましい。

【００５４】その理由は、土壌および固化材の使用量変
化に応じて撹拌翼の撹拌抵抗が大きく変化し、また撹拌
抵抗の増減に比例してチェーンスピードも増減すること
になり、結局、撹拌抵抗が増加すればいわゆる羽根切り
回数が減少して品質のばらつきとなるために、撹拌翼１
枚当たりの切削量を最大でも７．５ｃｍと定めた。さら
に、撹拌翼の高さ寸法Ａ全体を切削量とすると抵抗が大
きくなるために、高さ寸法Ａのおよそ半分は掘削、残り
の半分は掘削しつつ切り崩した地盤の混合に活用するた
めでもある。よって、施工方法としては、羽根切り回数
の減少に応じて掘進速度を調整して一定の羽根切り回数
を確保する。

【００５５】その上、通常のトレンチャーには約５〜１
２枚程度の撹拌翼が取り付けられているが、撹拌翼の構
造に基づく抵抗を考慮するとその撹拌翼の高さＡは最大
でも１５ｃｍ程度が限界であり、さらにまたチェーンに
撹拌翼を取り付けることから、高さ寸法Ａが１５ｃｍ程
度以下でないと取付構造が大きくなって重量の増加につ
ながり、機械装置としての取り回しが不利になるためで
ある。

【００５６】同時に、実際の施工の際には図５，６に示
すように計測表示盤１２の表示部１４に先に述べた各種
施工管理データがリアルタイムで可視表示される一方、
オペレータは先に与えられた羽根切り回数Ｆの設定基準
値を把握していることから、表示３３窓に表示される実
測羽根切り回数Ｆが少なくとも先の設定基準値を満たす
値となるようにトレンチャー３の掘進速度を制御する。
その結果として、上記羽根切り回数Ｆを管理しているだ
けで少なくとも平面的にも深度的にも均一な撹拌混合が
可能となる。なお、実際の施工時におけるトレンチャー
３の深度Ｈと羽根切り回数Ｆおよび固化材吐出量との相
互関係の一例を示せば図８のようになる。

【００５７】ここで、上記羽根切り回数Ｆを管理するの
に代えて、その羽根切り回数Ｆの値をトレンチャー３の
投影有効底面積で除した値（回／ｍ³）をもって管理す
るようにしても同様の効果が得られる。

【００５８】一般的な具体例として超軟弱地盤を施工す
る場合を例にとると、トレンチャー３の貫入掘進速度Ｓ
を高めたとしても品質確保の上で羽根切り回数Ｆは２０
回／ｍ以上必要であり、また掘進速度Ｓは５．０ｍ／ｍ
ｉｎ、チェーン速度Ｗは３．０ｍ／ｓｅｃ、撹拌翼８の
取り付けピッチＣは１．４３ケ／ｍ程度となる。

【００５９】また、上記表示部１４にはＸ軸およびＹ軸
方向のトレンチャー３までの水平距離Ｌ，Ｒが可視表示
されることから、図４に示したように隣接するトレンチ
ャー３の貫入軌跡同士のラップ量ｅの確認が容易に行え
るとともに、例えば超軟弱地盤のように区割り線Ｑ１，
Ｑ２が引けない場合であってもトレンチャー３の位置出
しが容易に行え、さらに、図４に示すように平面的な全
面改良ではなく杭ａ１，ａ２…として施工する場合にも
その杭間距離ｂを正確に特定することが可能となる。

【００６０】ここで、先に述べた回転センサ１７，１
８，１９，２１等の各種センサや計測表示盤１２等は積
極的に着脱可能な構造となっていることが望ましい。そ
の理由は、施工現場が遠距離の場合にはアタッチメント
であるトレンチャー３のみを搬送し、母機であるバック
ホー１は現場でのリースもしくはレンタル車両を使用す
ることが多く、その場合でも各種センサや計測表示盤１
２の取り付け，取り外しを容易に行えるようにするため
である。

【００６１】また、上記トレンチャー３は先に例示した
もののみならず、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々
の形態のものを使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトレンチャー式地盤改良機械の一
例を示す構成説明図。

【図２】（Ａ）は図１に示すドライブチェーンの展開説
明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側面説明図。

【図３】各種施工管理データ算出のための寸法関係を示
す説明図。

【図４】図３の平面説明図。

【図５】図１の地盤改良機械に付設された計測表示盤の
構成を示すブロック回路図。

【図６】計測表示盤における表示部の説明図。

【図７】羽根切り回数と改良地盤の強度との関係を示す
グラフ。

【図８】地盤改良のための実際の施工時における深度、
羽根切り回数および固化材吐出量との相互関係を示すタ
イムチャート。

【符号の説明】

１…バックホー（母機） ２…アーム ３…トレンチャー式撹拌混合装置 ５…駆動輪 ６…従動輪 ７…ドライブチェーン ８…撹拌翼 ９…カッター刃 １０…油圧モータ １１…回転センサ １２…計測表示盤 １３…演算処理部 １４…表示部 １５…設定器 １７…角度センサ １８…角度センサ １９…角度センサ ２０…ブーム ２１…角度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D040 AA01 AB05 BA13 BC01 CA01 CA03 CB01 EA01 EA04 FA04 FA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム上部の駆動輪とフレーム下部の
   従動輪との間にエンドレスなチェーンを巻き掛けるとと
   もに、このチェーンには所定のピッチで複数の撹拌翼を
   装着し、これらの撹拌翼をチェーンとともに地中で周回
   移動させることにより地盤の掘削とともにその撹拌混合
   処理を行うようにしたトレンチャー式地盤改良機械であ
   って、 掘進速度をＳ（ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼の回転速度をＷ
   （ｍ／ｍｉｎ）、撹拌翼の取付ピッチをＣ（ケ／ｍ）、
   およびチェーンから撹拌翼のカッター刃までの高さ寸法
   をＡ（ｍ）とした時、Ｓ，Ｗ，Ｃ，Ａの相互関係がＡ＞
   Ｓ／（Ｗ・Ｃ）となるように設定されていることを特徴
   するトレンチャー式地盤改良機械。
2. 【請求項２】 所定の建設機械を母機としてそのアーム
   先端にトレンチャー式撹拌混合装置が装着された地盤改
   良機械において、 このトレンチャー式撹拌混合装置は、フレーム上部の駆
   動輪とフレーム下部の従動輪との間にエンドレスなチェ
   ーンを巻き掛けるとともに、このチェーンには所定のピ
   ッチで複数の撹拌翼を装着し、これらの撹拌翼をチェー
   ンとともに地中で周回移動させることにより地盤の掘削
   とともにその撹拌混合処理を行うように構成されてな
   り、 トレンチャー式撹拌混合装置による掘進中において、そ
   の掘進方向単位距離当たりの撹拌翼による羽根切り回数
   もしくはその羽根切り回数をトレンチャー式撹拌混合装
   置の投影有効底面積で除した値を算出して可視表示する
   計測表示手段を備えていることを特徴とするトレンチャ
   ー式地盤改良機械の施工管理装置。
3. 【請求項３】 母機からアーム先端のトレンチャー式撹
   拌混合装置までの水平距離を検出して可視表示する手段
   を備えていることを特徴とする請求項２に記載のトレン
   チャー式地盤改良機械の施工管理装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のトレンチャー式地盤改
   良機械を用いて行う地盤改良工法であって、 チェーンから撹拌翼のカッター刃までの高さ寸法Ａを１
   ５ｃｍ以下とし、撹拌翼１枚当たりの切削量を７．５ｃ
   ｍ以下とすることを特徴とする地盤改良工法。