JP2002302936A - 地盤改良攪拌機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤の支持力を高めるための改良柱体を造設
する場合に、改良土の共回り現象が起こることを確実に
防止して、良質な改良土を作製できる地盤改良攪拌機を
提供すること。 【解決手段】 中空状の回転軸１０と、この回転軸の先
端部に設けられた削孔ヘッド１１と、削孔ヘッドより基
端部寄りの回転軸上に設けられた攪拌翼１２と、この攪
拌翼の回転外径より外側で回転軸と略平行に延びる複数
の共回り防止軸１４と、削孔ヘッドと攪拌翼との間で回
転軸上に回転自在に環装された接続管１５と、この接続
管と各共回り防止軸の先端部とを連結する複数の第１ね
じれ抑制板１６と、共回り防止軸から外側へ延びるよう
に共回り防止軸に取り付けられた第２ねじれ抑制板１
８、１９を備えた地盤改良攪拌機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤の支持力を高
めるための改良柱体を造設する地盤改良撹拌機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、軟弱な地盤上に住宅等を建築す
る場合には、地盤中に図６(a)に示すような改良柱体６
を複数造設して地盤の支持力を向上させる地盤改良工法
が施工される。また、前記改良柱体６の一本当たりの支
持力を向上させるために、図６(b)に示すように、改良
柱体に複数の節部８を設けた節付き改良柱体７を造設す
る地盤改良工法もある。

【０００３】前記節付き改良柱体７は、改良柱体の胴部
の外径が拡大した節部８を有するので、通常の改良柱体
６と比べて、地盤との摩擦力が増大する。このため、造
設すべき改良柱体の本数を少なくしたり、改良柱体の長
さを短くすることができ、地盤改良工法を簡略化するこ
とができる。

【０００４】前記改良柱体６又は節付き改良柱体７は、
図７に示すような装置を用いて造設される。すなわち、
地盤を掘削及び撹拌する掘削撹拌翼を備えた地盤改良撹
拌機１が、建設機械２により固定された支柱３に昇降自
在かつ回転自在に設けられ、ミキサー４により、水と固
化材を混錬した固化材スラリーが作製され、該固化材ス
ラリーがポンプ５により、前記地盤改良撹拌機１に圧送
される構成となっている。

【０００５】上記地盤改良撹拌機１の中空状の回転軸９
０は、支柱３に沿って昇降可能な可動支持部３ａと、支
柱３の下端部に設けられた固定支持部３ｂとで回転自在
に支持されている。そして、可動支持部３ａ上に配設さ
れた適当な駆動源により回転軸９０とともに削孔ヘッド
９１（図８参照）を回転させて、改良柱体６又は改良柱
体７を造設すべき地盤を空掘りした後、回転軸９０の下
端部から固化材スラリーを吐出しながら掘削撹拌翼９２
を回転させて、固化材スラリーと土砂とを混合してなる
改良土を作製し、地盤改良撹拌機１を引き上げて該改良
土を固化させることにより、改良柱体６又は節付き改良
柱体７を造設する。

【０００６】図８に示すように、例えば、回転軸９０の
先端には、上記削孔ヘッド９１が設けられるとともに、
この削孔ヘッド９１より上方の回転軸９０上に上記掘削
攪拌翼９２が設けられている。また、節付き改良柱体７
を造設する場合には、回転軸９０の回転方向の正反によ
り回転外径が拡大又は縮小する拡大翼９３を削孔ヘッド
９１と掘削攪拌翼９２との間の回転軸９０上に配置すれ
ばよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した地盤改良工法
では、改良柱体６の強度や均一性等は土砂と固化材スラ
リーを混合してなる改良土の固化反応に依存したものと
なるので、良質で安定した改良柱体を造設するには、土
砂と固化材スラリーとを良く混合することが重要となる
が、土砂が粘土質である場合等には、地盤改良撹拌機１
を用いて土砂と固化材スラリーとを混合及び撹拌する際
に、未改良土が団子状となり地盤改良撹拌機１の掘削撹
拌翼９２と共に回転する現象、いわゆる共回り現象が生
じ、未改良土が塊のまま残ったり、外側のみ固化したよ
うな改良柱体となるおそれがある。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、地盤の支持力を高めるための改良柱体を造
設する場合に、改良土の共回り現象が起こることを確実
に防止して、良質な改良土を作製する手段を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明の請求項１の地盤改良攪拌機は、中空状の回
転軸と、この回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッド
と、削孔ヘッドより基端部寄りの回転軸上に設けられた
攪拌翼と、この攪拌翼の回転外径より外側で上記回転軸
と略平行に延びる複数の共回り防止軸と、削孔ヘッドと
攪拌翼との間で回転軸上に回転自在に環装された接続管
と、この接続管と各共回り防止軸の先端部とを連結する
複数の第１ねじれ抑制板と、共回り防止軸から外側へ延
びるように共回り防止軸に取り付けられた第２ねじれ抑
制板を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項２の地盤改良攪拌機は、請求項１の
構成において、上記第２ねじれ抑制板の先端は、上記削
孔ヘッドの回転外径より外側に位置することを特徴とす
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係る共回り防止機構付き地盤改良撹拌機の構成を説
明するための正面図である。図１に示すように、共回り
防止機構付きの地盤改良撹拌機１００は、その先端（下
端）に吐出口１０ａが形成された中空状の回転軸１０
と、その先端部に掘削チップ１１０を有し、回転軸１０
の先端部に前記吐出口１０ａを塞がないように設けられ
た削孔ヘッド１１と、この削孔ヘッド１１より基端部
側、つまり、削孔ヘッド１１より上方の回転軸１０に設
けられた掘削攪拌翼１２（攪拌翼）と、回転軸１０にお
ける削孔ヘッド１１と掘削攪拌翼１２との間の位置に設
けられた拡大翼１３とを備えている。

【００１２】図２にも示すように、掘削攪拌翼１２は回
転軸１０の外周における相対する側に１対取り付けら
れ、回転軸１０が鉛直方向を向いた状態で各掘削攪拌翼
１２は各々水平方向に対して互いに逆方向へ僅かに傾斜
した姿勢を取るように、回転軸１０に対する掘削攪拌翼
１２の取付方向が定められている。

【００１３】地盤改良撹拌機１００は、共回り防止機構
として、掘削攪拌翼１２の回転外径より外側で回転軸１
０と略平行に延びる複数本、例えば、二本の共回り防止
軸１４と、回転軸１０上に回転自在に環装された接続管
１５と、この接続管１５と各共回り防止軸１４の先端部
とを連結する複数枚、例えば、二枚の第１ねじれ抑制板
１６とを備えている。前記接続管１５及び第１ねじれ抑
制板１６は拡大翼１３と掘削攪拌翼１２との間に設けら
れている。

【００１４】各共回り防止軸１５の先端部には接続管１
７が嵌合、固定され、第１ねじれ抑制板１６における接
続管１５と反対側の端部が接続管１７に接続されてい
る。また、接続管１７における第１ねじれ抑制板１６と
反対側の位置には、共回り防止軸１５から外側へ延びる
第２ねじれ抑制板１８が取り付けられている。

【００１５】各第２ねじれ抑制板１８の回転外径は、図
１中にＡで示す削孔ヘッド１１の回転外径より外側に位
置するように設定されている。なお、接続管１７を用い
る代わりに、第１及び第２ねじれ抑制板１６、１８を共
回り防止軸１４に溶接等の手段で直接接続するようにし
てもよい。

【００１６】上記第２ねじれ抑制板１８より基端部寄
り、つまり、上方の各共回り防止軸１４上には、今一つ
の第２ねじれ抑制板１９が共回り防止軸１４から外側へ
延びるように溶接等の手段で取り付けられている。ここ
では、対応する第１及び第２ねじれ抑制板１８、１９間
の間隔Ｂは、図４（ｄ）（ｅ）等に示した節部８の上下
幅より大きくなり、かつ隣接する節部８の間隔より小さ
くなるように設定される。

【００１７】なお、本地盤改良撹拌機１００も、上述と
同様に、建設機械２（図７参照）により固定された支柱
３に昇降自在に設けられ、ミキサー４により、水と固化
材を混錬した固化材スラリーが作製され、該固化材スラ
リーがポンプ５により、地盤改良撹拌機１００に圧送さ
れるものとなっている。

【００１８】また、図１に示したように、可動支持部３
ａ上の駆動源２０により、回転軸１０が回転されるもの
となっている。更に、各共回り防止軸１４は、基端部が
駆動源１７の両側の可動支持部３ａに固定されるととも
に、固定支持部３ｂの両側に一体的に設けられた支持孔
部３ｃにより昇降自在に支持されている。

【００１９】前記拡大翼１３は、図３に示すように、上
下方向に一定間隔をおいて回転軸１０に固定された一対
のブラケット３０と、該ブラケット３０を貫通する支持
ピン３１を支軸として、軸線回りに回動自在に設けられ
た一対の拡大アーム３２とを備えたものである。また、
ブラケット３０には、拡大アーム３２の回動を規制する
ための規制ピン３３が、ブラケット３０を貫通するよう
に四本設けられている。

【００２０】前記拡大アーム３２は平板状のもので、そ
の先端側であって反転時の回転方向側の側部に掘削チッ
プ３２０が固定されたものである。また、拡大アーム３
２の基端部には、図３に示すように、拡大アーム３２が
支持ピン３１を支軸として規制ピン３３に当接すること
なく回動自在となるような円弧部３２ａと、所定の位置
で規制ピン３３に当接することにより拡大アーム３２の
回動を規制するような角部３２ｂとが形成されている。

【００２１】更に、図１及び図３に示すように、一対の
拡大アーム３２各々には、掘削撹拌ピン３４が三本設け
られている。一対の拡大アーム３２の一方（図１左手
側）に設けられた三本の掘削撹拌ピン３４のうち、一本
めは、該拡大アーム３２の先端部に、回転軸１０と平行
な方向であって下側に突出するように設けられ、二本め
は、一本めの掘削撹拌ピン３４と回転軸１０との距離よ
り短い距離であって、掘削攪拌翼１２の先端と回転軸１
０との距離より長い距離となる位置に、回転軸１０と平
行な方向であって上側に突出するように設けられ、三本
めは、二本めの掘削撹拌ピン３４と回転軸１０との距離
より短い距離であって、掘削攪拌翼１２の先端と回転軸
１０との距離より長い距離となる位置に、回転軸１０と
平行な方向であって下側に突出するように設けられてい
る。

【００２２】また、他方（図１右手側）の拡大アーム３
２に設けられた三本の掘削撹拌ピン３４のうち、一本め
は、該拡大アーム３２の先端部に、回転軸１０と平行な
方向であって上側に突出するように設けられ、二本め
は、一本めの掘削撹拌ピン３４と回転軸１０との距離よ
り短い距離であって、掘削攪拌翼１２の先端と回転軸１
０との距離より距離となる位置に、回転軸１０と平行な
方向であって下側に突出するように設けられ、三本め
は、二本めの掘削撹拌ピン３４と回転軸１０との距離よ
り短い距離であって、掘削攪拌翼１２の先端と回転軸１
０との距離より長い距離となる位置に、回転軸１０と平
行な方向であって上側に突出するように設けられてい
る。したがって、上記一対の拡大アーム３２に設けられ
た各掘削撹拌ピン３４は、拡大翼１３の回転中心に対し
て点対象となる。

【００２３】前記各掘削撹拌ピン３４は円柱状のもので
あって、拡大アーム３２の面上から所定の高さだけ突出
するものであるが、該高さは、拡大アーム３２の回動時
に、各掘削撹拌ピン３４が削孔ヘッド１１及び掘削攪拌
翼１２と当接しないように設定する。

【００２４】このように構成されることにより、拡大ア
ーム３２は、図３(a)に示すように、回転軸１０が反転
（半時計回りに回転）する場合には、遠心力及び土砂等
の抵抗により、拡大アーム３２が開く方向に回動する。
拡大アーム３２は、その先端部が回転軸１０から最も離
れる位置で、角部３２ｂが規制ピン３３に当接して回動
が規制され、拡大翼１３の回転外径が削孔ヘッド１１の
回転外径よりも大きくなる。一方、図３(b)に示すよう
に、回転軸１０が正転（時計回りに回転）する場合に
は、土砂等の抵抗により、拡大アーム３２の側部が規制
ピン３３に当接するまで回動して、拡大翼１３の回転外
径が削孔ヘッド１１の回転外径と同等となる。

【００２５】以下、本地盤改良撹拌機１００を用いた改
良柱体の製造方法について説明する。図４に示すよう
に、まず、地盤改良撹拌機１００の位置決めをした後、
回転軸１０を正転して、削孔ヘッド１１及び掘削攪拌翼
１２により地盤を空掘りする（図４(a)）。このとき、
拡大翼１３の拡大アーム３２は、図４(b)に示すよう
に、掘削攪拌翼１２の外径内に納まるような状態となっ
ている。

【００２６】そして、地盤改良撹拌機１００の先端が設
定した深さに到達した後、ポンプ５により固化剤スラリ
ーを地盤改良撹拌機１００の回転軸１０内に圧送して、
該固化剤スラリーを回転軸１０の吐出口１０ａから吐出
させながら、回転軸１０を正転させたままで、地盤改良
撹拌機１００を引き上げる。これにより、掘削攪拌翼１
２及び削孔ヘッド１１が、土砂と固化剤スラリーとを混
合撹拌する（図４(b)）。

【００２７】土砂と固化剤スラリーの混合撹拌を終えた
後、任意の深さにおいて、回転軸１０を反転する。これ
により、拡大翼１３の拡大アーム３２は、図３(a)に示
すように、その先端部分が削孔ヘッド１１の回転外径を
超え、先に空掘りしたときより大きな外径部分の土砂を
掘削し、土砂と固化剤スラリーとを混合撹拌する。この
状態のまま、地盤改良撹拌機１００を形成すべき節部の
幅分上下動させ、造設すべき改良柱体に節部を形成する
（図４(c)）。

【００２８】その後、回転軸１０を正転させて拡大アー
ム３２を削孔ヘッド１１の回転外径内に納まるような状
態にまで回動させ、所定の深さまで引き上げた後、再
び、回転軸１０を反転させ、上述と同様に、造設すべき
改良柱体に新たな節部を形成する（図４(d)）。

【００２９】これを繰り返して任意の個数の節部を形成
し、回転軸１０を正転させて拡大アーム３２を削孔ヘッ
ド１１の回転外径内に納まるような状態にまで回動さ
せ、共回り防止機構付き地盤改良撹拌機１００を引き上
げる（図４(e)）。このような一連の作業を繰り返し
て、地盤に節付き改良柱体８を任意の本数作製し、一定
時間が経過すれば固化剤スラリーが固化されて節付き改
良柱体８が造設される。

【００３０】図５は、改良柱体に節部を形成している状
態（図４(c)、(d)）における共回り防止機構付き地盤改
良撹拌機１００を表すものである。この状態において回
転軸１０は反転しており、掘削攪拌翼１２により改良柱
体の胴部の改良土が混合撹拌されるとともに、拡大翼１
３により改良柱体の節部が形成される。

【００３１】本実施の形態に係る地盤改良撹拌機１００
によれば、共回り防止機構として、回転軸１０と略平行
に配置された共回り防止軸１４と、第１ねじれ抑制板１
６とを備えてなるので、回転軸１０の回転にかかわら
ず、共回り防止軸１４及び第１ねじれ抑制板１６を非回
転状態に維持することができる。

【００３２】これにより、地盤中に改良柱体を造設する
際において、土砂や改良土が掘削攪拌翼１２等と共に回
転したとしても、共回り防止軸１４及び第１ねじれ抑制
板１６により強制的にせん断されて、改良土の混合撹拌
を促進するとともに、共回り現象を確実に防止する。そ
して、共回り防止軸１４は可動支持部３ａから回転軸１
０と平行に延びているので、地盤に掘削した孔の全ての
高さ領域で共回り防止軸１４による共回り防止効果が得
られるとともに、掘削攪拌翼１２の近傍では第１ねじれ
抑制板１６によって付加的な共回り防止効果が得られ、
全体として、改良土の混合撹拌中の共回りは大幅に減少
する。更に、共回り防止軸１４の基端部を可動支持部３
ａに接続したので、支持孔部３ｃによる支持機能と相俟
って共回り防止軸１４を十分に強固に支持できるように
なる。

【００３３】また、第２ねじれ抑制板１９は、図４(a)
の空掘り中及びその後の土壌改良作業中（図４(b)乃至
（e））中に、削孔ヘッド１１により形成された孔の周
囲の地盤中にくい込んだ状態となるので、共回り防止軸
１４の変形が防止されるとともに、第１ねじれ抑制板１
６で共回り防止軸１４と回転軸１０とが連結されること
によって、共回り防止軸１４の先端部（下端部）付近の
変形が一層生じにくくなる。

【００３４】なお、本実施の形態では、第２ねじれ抑制
板１８、１９の回転外径は、図４(c)(d)における節部８
の内径より内側であるため、いずれかの第２ねじれ抑制
板１８、１９が節部を通過する際には、当該第２ねじれ
抑制板１８、１９による共回り防止軸１４の変形防止効
果は得られなくなる。しかし、対応する第２ねじれ抑制
板１８、１９間の間隔は各節部８の上下幅より大きく、
かつ隣接する節部８の間隔より小さいため、いずれか一
方の第２ねじれ抑制板１８、１９は常に地盤中にくい込
んだ状態となり、最小限のねじれ防止効果は常に確保さ
れる。

【００３５】なお、例えば、各節部８の上下幅と隣接す
る節部８の間隔とが等しい場合は、対応する第２ねじれ
抑制板１８、１９間の間隔を各節部８の上下幅と略等し
く設定すれば、いずれか一方の第２ねじれ抑制板１８、
１９は常に地盤中にくい込んだ状態となる。このよう
に、各節部８の上下幅と隣接する節部８の間隔とに応じ
て、対応する第２ねじれ抑制板１８、１９間の間隔を適
宜に設定し、いずれか一方の第２ねじれ抑制板１８、１
９は常に地盤中にくい込んだ状態となるようにすればよ
い。

【００３６】なお、図示していないが、改良土を作製す
る際（図４(b)）においても、同様に、共回り防止部材
１４及びねじれ抑制板１６により、土砂、固化材スラリ
ーが強制的にせん断されて、改良土の混合撹拌を促進す
るとともに、共回り現象を防止する。

【００３７】本実施の形態では、拡大翼を有する地盤改
良撹拌機に共回り防止機構を設けたものを示したが、拡
大翼を有しない地盤改良撹拌機に同様の共回り防止機構
を設けた場合も、前記と同様の共回り防止効果が得られ
ることは当然である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の地盤改良攪拌機は、中空状の回転軸と、この回転軸の
先端部に設けられた削孔ヘッドと、削孔ヘッドより基端
部寄りの回転軸上に設けられた攪拌翼と、この攪拌翼の
回転外径より外側で上記回転軸と略平行に延びる複数の
共回り防止軸と、削孔ヘッドと攪拌翼との間で回転軸上
に回転自在に環装された接続管と、この接続管と各共回
り防止軸の先端部とを連結する複数の第１ねじれ抑制板
と、共回り防止軸から外側へ延びるように共回り防止軸
に取り付けられた第２ねじれ抑制板を備えたものであ
り、回転軸の回転にかかわらず共回り防止軸並びに第１
及び第２ねじれ抑制板は回転せず、これら共回り防止軸
並びに第１及び第２ねじれ抑制板によって攪拌翼と共に
回転する土砂や改良土が強制的にせん断される。これに
より、共回り現象が確実に防止されるとともに、改良土
の攪拌、混合が促進されて良好な改良柱対が製造される
ようになる。

【００３９】また、複数の共回り防止軸の先端部同士が
第１ねじれ抑制板及び接続管を介して互いに接続されて
いるので、攪拌中に共回り防止軸に加わる土圧によって
共回り防止軸の先端部付近が変形する不具合も生じにく
い。

【００４０】請求項２の地盤改良攪拌機は、請求項１の
構成において、上記第２ねじれ抑制板の先端は、上記削
孔ヘッドの回転外径より外側に位置するので、空掘り中
及び固化材スラリーと土砂との混合による地盤改良中に
第２ねじれ抑制板の先端付近は、削孔ヘッドにより設け
られた孔の周囲の硬い地盤中にくい込んだ状態となる結
果、共回り防止軸の変形は一層生じにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る地盤改良攪拌機を示
す概略正面図である。

【図２】上記地盤改良攪拌機の共回り防止軸及びねじれ
抑制板周辺を示す拡大斜視図である。

【図３】上記地盤改良攪拌機の拡大翼が径方向に拡大又
は縮小する様子を示す平面図である。

【図４】上記地盤改良攪拌機を用いた改良柱体製造方法
を説明する模式図である。

【図５】上記地盤改良攪拌機で節部を形成する様子を示
す断面説明図である。

【図６】地盤の支持力を高めるための改良柱体及び節付
き改良柱体を示す説明図である。

【図７】地盤改良工法に用いられる装置を示す説明図で
ある。

【図８】図７の装置における回転軸を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 回転軸 １１ 削孔ヘッド １２ 掘削攪拌翼（攪拌翼） １４ 共回り防止軸 １５ 接続管 １６ 第１ねじれ抑制板 １８ 第２ねじれ抑制板 １９ 第２ねじれ抑制板

フロントページの続き (72)発明者 奥野 智彦 大阪市北区大淀中１丁目１番88号 積水ハ ウス株式会社内 (72)発明者 田平 幸治 大阪市北区大淀中１丁目１番88号 積水ハ ウス株式会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AC04 BA08 BD05 CB03 DB07 EA11 EA16 EA17 EA18 EA21 EB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状の回転軸と、この回転軸の先端部
   に設けられた削孔ヘッドと、削孔ヘッドより基端部寄り
   の回転軸上に設けられた攪拌翼と、この攪拌翼の回転外
   径より外側で上記回転軸と略平行に延びる複数の共回り
   防止軸と、削孔ヘッドと攪拌翼との間で回転軸上に回転
   自在に環装された接続管と、この接続管と各共回り防止
   軸の先端部とを連結する複数の第１ねじれ抑制板と、共
   回り防止軸から外側へ延びるように共回り防止軸に取り
   付けられた第２ねじれ抑制板を備えたことを特徴とする
   地盤改良攪拌機。
2. 【請求項２】 上記第２ねじれ抑制板の先端は、上記削
   孔ヘッドの回転外径より外側に位置することを特徴とす
   る請求項１記載の地盤改良攪拌機。