JP2002242175A - 地盤中に直柱状の固化柱を形成する掘削撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地盤中に直柱状の固化柱を形成して、地耐力の
小さい地盤を強固にする。 【解決手段】各共回り防止翼１１の上部水平翼片９ａの
上面外方寄りの側壁面に直角に立設された軸支板１４
に、複数枚の方形状の接触片１５を放射状に配設して形
成されたガイド板１６を回転自在なるよう軸支する一
方、前記ガイド板１６を構成する各接触片１５の各先端
１５ａを、前記共回り防止翼１１を構成する垂直翼片１
０より稍外方に突出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地耐力の小さい地
盤を改良すべく、地盤中に固化材と土壌の混合物を充填
して直柱状の固化柱を形成することができる掘削撹拌装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤中に固化柱を形成する掘削撹
拌装置としては、本発明者の所有に係る特許第２５２１
５３３号公報に開示されたものが知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記特許第２５２１５
３３号公報に開示された掘削撹拌装置は、掘削軸に対し
て自由回転する共回り防止翼によって、固化材と土壌の
混合物の流速が減じられて、前記混合物と撹拌翼との共
回りが防止され、更に掘削翼の翼端よりその端縁が外方
へ突出した放射状撹拌板によって孔壁に転圧凹部を形成
すると共に、該凹部に前記混合物を圧着、充填し、外周
に多数の突部を有する固化柱が形成できるという効果を
奏する。

【０００４】しかしながら、前記特許第２５２１５３３
号公報に開示された掘削撹拌装置では、掘削軸による掘
削の際、掘削翼の翼端より外方へ突出した放射状撹拌板
の端縁が孔壁に接触しながら下方移動するため、前記掘
削軸の下方移動に対して制動的に作用して、円滑に下方
移動ができず、孔壁が乱れ、正円穿孔ができず、従って
直柱状の固化柱を形成できないという課題があった。

【０００５】更に、前記掘削軸により計画深度にまで掘
削された後、施工地盤より前記掘削軸を引き上げると
き、掘削翼の翼端より外方へ突出した放射状撹拌板の端
縁が、孔壁に接触しながら上方移動するため、掘削軸の
引き上げ移動に制動的に作用して円滑に引き上げること
ができず、且つ孔壁を損傷するという課題があった。

【０００６】本発明は、前記課題を解決すべくなされた
もので、掘削軸の掘削しながらの下方移動の際、および
施工地盤中に形成された孔より掘削軸を引き上げる際に
も制動的に作用することなく、掘削軸の掘削しながらの
下方移動および該掘削軸を引き上げる上方移動が円滑に
でき、然も形成された孔は正円穿孔となり、地盤中に直
柱状の固化柱を形成することができる掘削撹拌装置を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、固化材を圧送
するための貫通孔を備えた掘削軸の下方部に複数個の掘
削翼を傾斜して固定し、更に前記掘削翼の上方部の掘削
軸には、所定の上下間隔を置いて複数本配設された、前
記掘削翼と略同一長さの上・下部水平翼片の各外側端に
垂直翼片を、その上端縁を前記上部水平翼片と面一にす
ると共に、下端縁を前記下部水平翼片より下方まで延設
して形成された共回り防止翼をそれぞれ一定間隔を置い
て、前記各上・下部水平翼片の各基部を前記掘削軸にそ
れぞれ固設された各軸受に軸支して、各共回り防止翼が
掘削軸とは独立して自由回動できるように装置されると
共に、前記上部水平翼片の下部および下部水平翼片の上
・下部の掘削軸には１８０度の間隔を有して各２個の長
方形状をした撹拌翼が、前記上・下部水平翼片より稍短
く構成されて９０度位相を異にして直角に固定され、更
に前記各共回り防止翼の上部水平翼片の上面外方寄りの
側壁面に直角に立設された軸支板に、複数枚の方形状の
接触片を放射状に配設して形成されたガイド板を回転自
在なるよう軸支する一方、前記ガイド板を構成する各接
触片の各先端を、前記垂直翼片より稍外方へ突出する長
さに形成するという手段を採用することにより、上記課
題を解決した。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明装置を施工地盤中に
掘進した状態を示す断面図であり、軸芯に貫通孔１を有
する掘削軸２の上端には、駆動装置３が連結固定されて
いる。

【０００９】前記駆動装置３は、図示していないリーダ
ーに取付けられていて、前記掘削軸２を回転・降下およ
び上昇させる機能と、例えばポルトランドセメント、あ
るいは地盤安定材等の粉末固化材と水との混合液である
固化材を計量して送出する、図示していない計量送出装
置と、ホースで接続されて前記固化材受け入れのための
固化材注入口４と、図示していない回転継手とにより構
成されている。

【００１０】前記掘削軸２の下端部は、施工地盤の掘削
に適するよう先鋭な錐先刃５に形成され、且つ錐先刃５
の稍上方の掘削軸２の周側には一定間隔を置いて複数個
の掘削翼６（図においては２個）が、掘削し易いように
掘削軸２の回転方向に対して、施工地盤面を鋤くよう適
宜の鋤い角を有して傾斜して取付けられている。

【００１１】また、前記各掘削翼６の下端縁には、土砂
に爪を立てて掘削するよう複数個の掘削爪７が下方へ向
けて突設されている。そして、前記各掘削翼６の取付部
である掘削軸２の、特に限定する必要はないが、好まし
くは各掘削翼６の背面部の近くに、固化材噴出口８を複
数個、前記掘削軸２の貫通孔１に連通して開口する。

【００１２】前記噴出口８が掘削翼６の背面部の近くに
配設されることにより、掘削翼６で土砂を掘削すると、
その背面部はほとんど土砂で埋まることはなく空間部が
形成されるので、噴出口８が土砂によって閉鎖される虞
れがなく、従って固化材は各噴出口８より掘削された土
壌に向かって勢いよく噴射されるのである。

【００１３】前記掘削翼６の上方部の掘削軸２には、該
掘削翼６により掘削された土壌と、噴出口８から噴出し
た固化材とが、後述の撹拌翼１３と共回りして、これら
の混合撹拌が効率よくできなくなるのを防止するため、
所定の上下間隔を置いて配設された、前記掘削翼６と略
同一長さの上・下部水平翼片９ａ・９ｂの各外側端に、
垂直翼片１０を、その上端縁を前記上部水平翼片９ａと
面一にすると共に、下端縁を前記下部水平翼片９ｂより
下方まで延設して固定して形成された共回り防止翼１１
が、複数個一定間隔を置いて、前記各上・下部水平翼片
９ａ，９ｂの各基部が、掘削軸２にそれぞれ固定された
上・下部軸受１２ａ，１２ｂに軸支されて、各共回り防
止翼１１が掘削軸２とは独立して自由回動できるように
装置されている。

【００１４】前記共回り防止翼１１は、本発明の実施の
形態においては２個の共回り防止翼１１が装置されてい
るが、それ以上であってもよい。また、前記掘削翼６
は、本発明の実施の形態においては、２個の掘削翼６が
装置されているが、それ以上であってもよい。

【００１５】また、前記共回り防止翼１１の上部水平翼
片９ａの下部の掘削軸２の外周面、および下部水平翼片
９ｂの上・下部の掘削軸２の外周面に、１８０度の間隔
を有して各２個の長方形状をした撹拌翼１３が、それぞ
れ３段に亘って９０度位相を異にして直角に固定されて
いる。

【００１６】前記各撹拌翼１３は、前記各共回り防止翼
１１を構成する各垂直翼片１０より内方において回動す
るため、その長さは上・下部水平翼片９ａ，９ｂの長さ
より稍短く構成する必要がある。

【００１７】前記各共回り防止翼１１の上部水平翼片９
ａの上面外方寄りの側壁面に直角に立設された軸支板１
４に、孔壁に接触して前記掘削軸２の上・下方移動の際
のガイドとなる長方形状の接触片１５を複数枚放射状に
配設して形成されたガイド板１６が回転自在なるよう軸
支されている。前記ガイド板１６を構成する接触片１５
は、その各先端１５ａが垂直翼片１０より稍外方に突出
する長さに形成され、掘削翼６によって削孔された孔Ｈ
の孔壁に、前記外方に突出している各接触片１５の先端
１５ａが接触しながら回転して行くので、該ガイド板１
６は、前記掘削軸２の上・下方移動の場合のガイドとな
ると共に、共回り防止翼１１と共に回動するので、掘削
された土壌と固化材の撹拌作用を有する。

【００１８】前記ガイド板１６は、各共回り防止翼１１
の上部水平翼片９ａにそれぞれ１個ずつ、合計２個のガ
イド板１６が配設されている。そして、前記各ガイド板
１６を構成する各接触片１５の先端１５ａは、垂直翼片
１０より稍外方へ突出する長さに形成されているので、
掘削翼６によって削孔されて掘削軸２が回転しながら下
方移動するに従って、前記ガイド板１６の各接触片１５
の先端１５ａが前記削孔された孔Ｈの孔壁に接触しなが
ら、該ガイド板１６も掘削軸２の下方移動方向に回転し
て、該掘削軸２の下方移動のガイドとなる。

【００１９】次に本発明の実施の形態による作用につい
て説明する。先ず、駆動装置を起動して掘削軸２を回転
させて、施工地盤面に錐先刃５を先端にして掘進して行
くと、該掘削軸２に所定の角度で傾斜して取付けられて
いる複数個の掘削翼６によって施工地盤が鋤われて、掘
削まき立てて削孔して孔Ｈを形成して行くと共に、前記
駆動装置３から掘削軸２の貫通孔１を介して圧送され
た、ポルトランドセメント、あるいは地盤安定材等の粉
末固化材と水の混合液である固化材を各噴出口８より噴
射し、前記掘削翼６によって掘削まき立てられた土壌と
撹拌によって混練する。

【００２０】そして、固化材と土壌の混合物の撹拌を促
進するため、本発明の実施の形態においては、３段に亘
って２枚ずつの撹拌翼１３が、それぞれ９０度位相を異
にして設置されていて、これら撹拌翼１３が掘削軸２に
従動して回動することにより、前記混合物を更に撹拌す
る。前記撹拌翼１３は図示では平板状のものを使用して
いるが、強度を保持するために図示していないが、補強
リブを付設してもよい。

【００２１】前記混合物を撹拌する前記撹拌翼１３と前
記混合物が共回りして、固化材と土壌の撹拌ができない
のを防止する共回り防止翼１１が、掘削軸２に対して自
由回動できるようにして備えられているために、前記各
撹拌翼１３によって撹拌されて孔Ｈ内において流動して
いる混合物の流体圧力により、共回り防止翼１１と同一
方向へ回動するが、該各共回り防止翼１１の上・下部水
平翼片９ａ，９ｂおよび垂直翼片１０、並びに各ガイド
板１６によって混合物が抵抗を受けるため、各共回り防
止翼１１は混合物に比して速度を減じて回動し、それに
よって混合物の速度を減じて前記混合物と各撹拌翼１３
の共回りを防止して、固化材と土壌の撹拌を促進する。

【００２２】なお、前記各共回り防止翼１１を構成する
下部水平翼片９ｂより下方位置の垂直翼片１０はそれぞ
れ柱状に垂設されているために、撹拌作用を有すること
になり、固化材と土壌の撹拌を更に促進することができ
る。

【００２３】そして、前記撹拌されている混合物の流動
に従って、共回り防止翼１１が低速で回動することによ
り、各ガイド板１６を構成する接触片１５のうち、孔壁
寄りに位置する接触片１５の先端１５ａが孔Ｈの孔壁に
次々に接触して行き、それに従って前記掘削軸２の下方
移動方向に前記ガイド板１６が回転し、該各ガイド板１
６が掘削軸２の下方移動の際のガイドとなって、掘削軸
２による垂直掘削を可能とする。

【００２４】前記共回り防止翼１１は、掘削軸２に対し
て自由回動できるように形成されていると共に、前記ガ
イド板１６は掘削に影響のない共回り防止翼１１の最上
面に設置され、且つ孔壁に接触して掘削軸２の移動方向
に回転するため、前記共回り防止翼１１およびガイド板
１６が掘削軸２の回転に制動的に作用することなく、掘
削翼６および撹拌翼１３が円滑に回動する。

【００２５】そして、計画深度に達した後に、掘削軸２
を逆回転させると、固化材と土壌とが充分に混練された
混合物を、各掘削翼６の傾斜した背面部によって下方向
へ押圧しながら掘削軸２を引き上げることにより、図５
に示すような直柱状の固化柱１８が形成されて施工作業
を完了するのである。

【００２６】なお、前記掘削軸２を引き上げる際には、
前記各ガイド板１６は、接触片１５の先端１５ａが孔Ｈ
の孔壁に接触して、前記掘削軸２の上方移動方向に回転
し、該掘削軸２の上方移動の際のガイドとなり、該掘削
軸２の引き上げに当って制動的に作用することなく、且
つ孔壁を損傷するもことなく、掘削軸２を極めて容易に
引き上げることが可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上述のようであるから、共回り
防止翼が流動する混合物に押圧されて、混合物より低速
で順方向へ回動するので、混合物の流速も減速され、混
合物と各撹拌翼の共回りを防止して固化材と土壌の撹拌
を促進するが、前記各共回り防止翼を構成する下部水平
翼片より下方位置の垂直翼片はそれぞれ柱状に垂設され
ているため、撹拌作用を有し、固化材と土壌の撹拌を更
に促進することができる。また、ガイド板を孔の孔壁に
接触して回転自在なるように設置した共回り防止翼は、
掘削軸に対して自由回動できるように形成されていると
共に、前記ガイド板は掘削に影響のない共回り防止翼の
最上面に設置されており、且つ各ガイド板は、該ガイド
板を構成する各接触片の先端が孔壁に接触して掘削軸の
下方移動の際のガイドとなって、前記共回り防止翼およ
びガイド板が掘削軸の回転に制動的に作用することな
く、掘削翼および撹拌翼が円滑に回動することができる
ので、掘削軸が偏ることなく、また孔壁を乱すこともな
く、正円穿孔ができ、直柱状の固化材が形成できる。そ
して、計画深度に達した後、掘削軸を逆回転させて該掘
削軸を引き上げる際には、前記各ガイド板は、該ガイド
板を構成する各接触片の先端が孔の孔壁に接しながら引
き上げ方向に回転するため、引き上げに当って制動的に
作用することなく、且つ孔壁を損傷することなく、掘削
軸を容易に引き上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の施工状態を示し、固化材と土壌の
混合物を省略した一部切欠斜視図である。

【図２】同要部の一部切欠正面図である。

【図３】同要部の側面図である。

【図４】図１の底面図である。

【図５】施工完了後の状態を示す一部切欠斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 貫通孔、 ２ 掘削軸、 ３ 駆動装置、 ６ 掘
削翼、 ９ａ・９ｂ 上・下部水平翼片、 １０ 垂直
翼片、 １１ 共回り防止翼、 １２ａ，１２ｂ上・下
部軸受、 １３ 撹拌翼、 １４ 軸支板、 １５ 接
触片、 １６ガイド板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固化材を圧送するための貫通孔を備えた掘
   削軸の下方部に複数個の掘削翼を傾斜して固定し、更に
   前記掘削翼の上方部の掘削軸には、所定の上下間隔を置
   いて複数本配設された、前記掘削翼と略同一長さの上・
   下部水平翼片の各外側端に垂直翼片を、その上端縁を前
   記上部水平翼片と面一にすると共に、下端縁を前記下部
   水平翼片より下方まで延設して形成された共回り防止翼
   をそれぞれ一定間隔を置いて、前記各上・下部水平翼片
   の各基部を前記掘削軸にそれぞれ固設された各軸受に軸
   支して、各共回り防止翼が掘削軸とは独立して自由回動
   できるように装置されると共に、前記上部水平翼片の下
   部および下部水平翼片の上・下部の掘削軸には１８０度
   の間隔を有して各２個の長方形状をした撹拌翼が、前記
   上・下部水平翼片より稍短く構成されて９０度位相を異
   にして直角に固定され、更に前記各共回り防止翼の上部
   水平翼片の上面外方寄りの側壁面に直角に立設された軸
   支板に、複数枚の方形状の接触片を放射状に配設して形
   成されたガイド板を回転自在なるよう軸支する一方、前
   記ガイド板を構成する各接触片の各先端を、前記垂直翼
   片より稍外方へ突出する長さに形成したことを特徴とす
   る地盤中に直柱状の固化柱を形成する掘削撹拌装置。