JP2002332632A - 地盤改良機の掘削撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水平方向は勿論上下方向にも十分な混合撹拌が
できる軽量でコンパクトな掘削撹拌装置を提供する。 【解決手段】軟弱地盤に対しては地盤改良機で孔を掘削
しつつセメントミルクなどの固化材を供給して、掘削土
と撹拌混合してソイルセメントにする地盤改良工法が用
いられている。掘削撹拌装置１０は、正回転する内軸３
ｂと逆回転する外軸３ａとからなる二重軸の各下端部に
側方へ掘削部材および撹拌部材を突出させて設けたもの
で、本発明は、内軸３ｂに複数の掘削部材１８を備えた
掘削撹拌翼１４を設けて、これに側方先端部から内方へ
囲む逆Ｌ字状の囲み翼１２を設け、外軸３ａには該囲み
翼１２の上部に上部撹拌翼１１を、囲み翼の内部に下部
撹拌翼１５を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正回転する内軸と
逆回転する外軸とからなる二重軸の下端部に設けられ掘
削孔内で掘削土と固化材を撹拌混合する地盤改良機の掘
削撹拌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤に対しては、一般に掘削孔内で
セメントミルクなどの固化材を供給し、掘削土と撹拌混
合してソイルセメントにする地盤改良工法が用いられて
いる。この工法に使用される地盤改良機は、本発明の実
施の形態として示す図６のように、ベースマシン１の前
部に立設したリーダ２に、昇降可能な回転駆動機構４を
備え、これに取り付けられた回転ロッド３の下端に掘削
撹拌装置１０が設けられている。

【０００３】そして、回転ロッド３を回転させて地盤を
掘削しながら下降させ、上端から回転ロッド３内を通じ
てバッチャープラントからの固化材を注入しつつ掘削撹
拌装置により掘削土を撹拌しソイルセメントとしてい
る。掘削撹拌装置は一般には単軸の回転ロッド３に複数
の水平翼を多段に付設したものが使用されているが、羽
根切り回数を大きくできないので大口径の地盤改良には
不向きである。そこで、回転ロッド３を相互に逆方向に
回転する外軸と内軸の二重軸に構成し、内外軸の下端部
にそれぞれ撹拌翼や掘削刃を設けたものが種々開発され
（例えば特開平１１−８１２９７号）ている。なお、羽
根切り回数は撹拌の度合いを示す数値で、（撹拌羽根の
総枚数×回転ロッドの回転数／回転ロッドの昇降速度）
で表される。

【０００４】上記、特開平１１−８１２９７号公報に開
示されている掘削撹拌装置は、図７に示すように、互い
に逆方向へ回転する外軸３１と内軸３２とからなる二重
軸の各下端部にそれぞれ側方へ突出させた半円状の囲み
翼３３，３５を上下に設けており、外軸３１の囲み翼３
３の下部に固設した掘削刃取付部材３４に複数の掘削刃
３４ａを設けるとともに内軸３２の囲み翼３５の下部に
固設した掘削刃取付部材３６に先行掘削刃３７と掘削刃
３６ａ設けている。そして、内軸３２の囲み翼３５を外
軸３１の囲み翼３３より小径のものとし、囲み翼３３お
よび囲み翼３５内にはそれぞれ外軸３１と内軸３２とに
固設された水平な撹拌翼３５ｂ，３３ａおよび撹拌翼３
３ｂ，３５ａを設けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の掘削撹拌装置
は、回転トルクの小さい内軸と回転トルクの大きい外軸
の負荷を調整させることができるが、全長が長くなると
ともに掘削撹拌装置自体の重量が大きくなり、地盤改良
機本体が大型化するという問題がある。

【０００６】また、囲み翼の内部には相対回転する水平
な撹拌翼が設けられているが、囲み翼に囲まれた内部に
おける混合撹拌が主となり、混合撹拌されたものは上下
方向には移動が乏しいので上下方向でバラツキのあるソ
イルセメントになり易いという欠点もある。

【０００７】そこで、本発明は、水平方向は勿論上下方
向にも十分な混合撹拌ができる軽量でコンパクトな掘削
撹拌装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では次の手段を採った。即ち、掘削孔内で固
化材を供給して掘削土と混合撹拌するため、正回転する
内軸と逆回転する外軸とからなる二重軸の下端部に掘削
部材と撹拌翼を設けた地盤改良機の掘削撹拌装置におい
て、内軸に固設され複数の掘削部材を備えた掘削撹拌翼
と、該掘削撹拌翼の側方先端部に一端を固設し他端を外
軸に外嵌するリングに固設した逆Ｌ字状の囲み翼と、該
囲み翼の上方と囲み翼の内部にそれぞれ位置させて外軸
に固設した上部撹拌翼と下部撹拌翼とから構成したこと
を特徴としている。

【０００９】外軸と内軸の駆動モータはそれぞれ別個に
設けてもよいが、１個の駆動モータから歯車で２軸に伝
動するようにすれば回転駆動装置を簡素にできる。ま
た、この動力分割は掘削部材を備えた掘削撹拌翼を取り
付けた内軸のトルクを大きなものとし、上部撹拌翼およ
び下部撹拌翼を取り付けた外軸の回転数を高くするのが
よい。

【００１０】上部撹拌翼、下部撹拌翼、掘削撹拌翼およ
び囲み翼の個数は適宜地盤などによって決めればよく特
に限定しない。この掘削撹拌装置は囲み翼の上部に上部
撹拌翼を設けているので、撹拌された掘削土および固化
材が上方へ移動しやすく、水平方向のみならず垂直方向
の混合撹拌が行われ、バラツキの少ないソイルセメント
が形成できる。

【００１１】なお、請求項２に記載のように上部撹拌翼
および下部撹拌翼に水平軸回りに回動させた面を備えれ
ば、撹拌された掘削土および固化材がより上方へ移動す
ることになるので、十分な垂直方向の混合撹拌が行われ
る。掘削撹拌翼にも水平軸回りに回動させた面を備えて
も勿論よい。

【００１２】また、粘土質の地盤では囲み翼内で掘削土
が塊になり混合が不十分になり易いが、請求項３に記載
のように、下部撹拌翼の下部と掘削撹拌翼の上部に互い
に干渉しないように櫛歯を設ければ、櫛歯間で土塊を壊
すのでこれを防ぐことが可能である。なお、この櫛歯は
囲み翼の水平部と下部撹拌翼の間にも設けると、さらに
有効である。

【００１３】囲み翼は外周部の地盤に掘削土を練り付け
強固にして崩壊を防止するので、外径の一定したソイル
セメントを形成するのに効果があるが、請求項４に記載
のように、逆Ｌ字状の囲み翼の垂直部の外側面を水平方
向の傾斜にすれば、周囲地盤の抵抗を和らげ練り付けを
より確実にする効果がある。なお、この傾斜面はテーパ
状の部材を囲み翼の垂直部の外側面に固設するのが簡便
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施の形
態に基づいて説明する。地盤改良機は、図６に示すよう
に、ベースマシン１の前部に立設したリーダ２のガイド
レールに、駆動モータを備えた回転駆動機構４が昇降可
能に設けられている。

【００１５】そして、回転駆動機構４の下端には中心部
に固化材が通る孔を備えた内軸と、これに外嵌する外軸
の二重軸に構成した回転ロッド３が取り付けられ、その
下端には掘削撹拌装置１０が取り付けられている。回転
駆動機構４の駆動モータの出力軸には２個の歯車機構が
設けられ、一方の歯車機構は内軸へ、他方の歯車機構は
外軸へ伝動するようにし、内軸は正回転、外軸は逆回転
となるように構成されている。なお、内軸の回転数は外
軸の回転数より小さくなるように減速比を設定してい
る。

【００１６】掘削撹拌装置１０は図１ないし図３に示す
ように、外軸３ａに固設された上部撹拌翼１１および下
部撹拌翼１５と、内軸３ｂに固設された掘削撹拌翼１４
および掘削撹拌翼１４の側端から上方へ下部撹拌翼を囲
むように設けた逆Ｌ字状の囲み翼１２とから構成されて
いる。

【００１７】上部撹拌翼１１は撹拌された掘削土および
固化材が上方へ移動するように傾きを付けて外軸３ａに
水平方向に４本固設されている（図１参照）。下部撹拌
翼１５は上部撹拌翼１１より翼長さが短いが同様なもの
で、下部には下方に伸びる複数の櫛歯１６が付設されて
いる。

【００１８】掘削撹拌翼１４はこの装置の最下部に位置
し、内軸３ｂに２本固設されており、傾斜部は下部撹拌
翼１５とは逆方向としている。そして、下部には複数の
掘削部材１８が付設され、また、上部には上記櫛歯１６
とすれ違うように上方に向けて櫛歯１７が付設されてい
る。

【００１９】囲み翼１２は水平部１２ａと垂直部１２ｂ
からなる逆Ｌ字状で、下端部は掘削撹拌翼１４の側端に
固設され、上端部は外軸３ａに外嵌したリング１９に固
設され、左右対称に２個設けられている。そして、垂直
部１２ｂには水平方向にテーパーを有する（図３参照）
側板１２ｃが付設されている。

【００２０】また、囲み翼１２の直角方向には上部撹拌
翼１１と同様の撹拌翼１３がリング１９に固設されてい
る。次に、このように、構成された地盤改良機の掘削撹
拌装置１０を用いた地盤改良作業の一例について説明す
る。

【００２１】先ず、地盤改良作業にあたっては、地盤改
良機のリーダ２が鉛直になるように調整した後、回転駆
動機構４を作動させて回転ロッド３を回転させながら下
降させ、地表から近い部分を空掘し、地表部に多いガラ
などの障害物の有無を確認する。

【００２２】次に、掘削撹拌装置１０を一旦引き上げ、
固化材の吐出準備を行い、回転駆動機構４を作動させな
がら下降させると、撹拌装置１０の内軸３ｂは正回転し
外軸３ａは逆回転し掘削するとともに固化材を吐出させ
て掘削土と固化材を撹拌させながら所定の深度まで掘削
撹拌が行われる。

【００２３】この掘削撹拌時には、内軸３ｂは回転トル
クが外軸３ａより大きいので、掘削が容易であるととも
に、上部撹拌翼１１および下部撹拌翼１５は高速で逆回
転するので、掘削土は共回りせずに撹拌され、水平方向
のみならず垂直方向にも撹拌される。なお、囲み翼１２
以外の上部撹拌翼１１、下部撹拌翼１５および掘削撹拌
翼１４は傾斜させた面を備えており、掘削土および固化
材はより積極的に上方へ移動するので、垂直方向にも十
分混合されバラツキの少ないソイルセメントが形成され
る。

【００２４】また、囲み翼１２で囲まれた中の掘削土は
下部撹拌翼１５と櫛歯１６，１７によって掘削土と固化
材が十分に混合される。とくに、粘土質の地盤では掘削
土は塊になり易く固化材と混合し難いが、回転速度の異
なる櫛歯１６，１７によって十分な混合が行われる。な
お、この櫛歯は図５に示すように、囲み翼１２の水平部
１２ａの下に櫛歯２２を設け、下部撹拌翼１５の上側に
櫛歯２１を設けると、さらに有効である。

【００２５】次に、固化材の吐出を停止し、掘削撹拌装
置１０を引き上げながら撹拌作業を行う。この時には上
部撹拌翼１１が最初にソイルセメント柱を通過し、高速
回転であるので、粘土質のソイルセメントを振り落と
し、掘削撹拌翼１４にこれが付着しずらくしている。

【００２６】また、囲み翼１２の垂直部１２ｂの外周は
周囲の地盤の崩壊を防止し、不要な排出土を少なくする
練り付け効果があり、このため、周囲地盤の抵抗が大き
いが、囲み翼１２は回転トルクが大きい内軸３ｂに設け
られているとともに垂直部１２ｂの外周にはテーパ状の
側板１２ｃが付設されているので、周囲地盤に練り付け
が確実に行われる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の掘削撹拌装
置は、内軸に固設され複数の掘削部材を備えた掘削撹拌
翼と、該掘削撹拌翼の側方先端部に一端を固設し他端を
外軸に外嵌するリングに固設した逆Ｌ字状の囲み翼と、
該囲み翼の上方と囲み翼の内部にそれぞれ位置させて外
軸に固設した上部撹拌翼と下部撹拌翼とから構成されて
おり、囲み翼の上部には上部撹拌翼があるので掘削土お
よび固化材が上方へ移動し易く、水平方向のみならず垂
直方向にも撹拌混合されるので、バラツキの少ないソイ
ルセメントが形成できる。また、囲み翼を上下２段に設
けた従来のものに比べ、高さが低く軽量でコンパクトな
ものとなる。さらに、下部撹拌翼と掘削撹拌翼との間に
櫛歯を設け（請求項３）れば、囲み翼内における撹拌混
合が十分行われ特に粘土質の地盤においても良質なソイ
ルセメントを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態としての掘削撹拌装置の正
面図である。

【図２】同 側面図である。

【図３】同 図１のＡＡ視図である。

【図４】同 図１の縦断面図である。

【図５】同 囲み翼の内部に櫛歯を追加した形態を示す
正面図である。

【図６】同 地盤改良機の全体を示す側面図である。

【図７】従来の掘削撹拌装置の正面図である。

【符号の説明】

１…ベースマシン ２…リーダ ３…回転ロッド ３ａ…外軸 ３ｂ…内軸 ４…回転駆動機構 １０…掘削撹拌装置 １１…上部撹拌翼 １２…囲み翼 １２ａ…水平部 １２ｂ…垂直部 １２ｃ…側板 １３…撹拌翼 １４…掘削撹拌翼 １５…下部撹拌翼 １６，１７…櫛歯 １８…掘削部材 １９…リング ２０…吐出口 ２１，２２…櫛歯 ３１…外軸 ３２…内軸 ３３…囲み翼 ３３ａ，３３ｂ…撹拌翼 ３４…掘削刃取付部材 ３４ａ…掘削刃 ３５…囲み翼 ３５ａ，３５ｂ…撹拌翼 ３６…掘削刃取付部材 ３６ａ…掘削刃 ３７…先行掘削刃

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501187310 株式会社双葉資材 東京都世田谷区玉川２丁目10番15号 (71)出願人 501187011 雄正工業株式会社 東京都新宿区山吹町348番地 大草ビル (71)出願人 501187022 共栄興業株式会社 大阪府摂津市浜町10番26号 (71)出願人 594126610 株式会社佐藤企業 新潟県新潟市坂井砂山１丁目17番36号 (71)出願人 000004617 日本車輌製造株式会社 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 (72)発明者 近藤 順吾 神奈川県横浜市旭区善部町109番１号 モ アクレスト南騎ケ原205号室 (72)発明者 村松 普久夫 東京都港区新橋５丁目９番２号 日興基礎 株式会社内 (72)発明者 磯貝 隆明 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 堀江 由朗 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AC05 BA08 BD05 CA01 DB07 EA16 EA18 EA21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削孔内で固化材を供給して掘削土と混合
   撹拌するため、正回転する内軸と逆回転する外軸とから
   なる二重軸の下端部に掘削部材と撹拌翼を設けた地盤改
   良機の掘削撹拌装置において、内軸に固設され複数の掘
   削部材を備えた掘削撹拌翼と、該掘削撹拌翼の側方先端
   部に一端を固設し他端を外軸に外嵌するリングに固設し
   た逆Ｌ字状の囲み翼と、該囲み翼の上方と囲み翼の内部
   にそれぞれ位置させて外軸に固設した上部撹拌翼と下部
   撹拌翼とからなる地盤改良機の掘削撹拌装置。
2. 【請求項２】上部撹拌翼および下部撹拌翼に水平軸回り
   に回動させた面を備えたことを特徴とする請求項１記載
   の地盤改良機の掘削撹拌装置。
3. 【請求項３】下部撹拌翼の下部と掘削撹拌翼の上部に互
   いに干渉しないように櫛歯を設けたことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の地盤改良機の掘削撹拌装
   置。
4. 【請求項４】逆Ｌ字状の囲み翼の垂直部の外側面は水平
   方向の傾斜を有することを特徴とする請求項１ないし請
   求項３記載の地盤改良機の掘削撹拌装置。