JP2003206526A - 地盤改良装置における固化材吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固化材を安定して且つ効率よく吐出できる固
化材吐出装置を提供する。 【解決手段】 固化材圧送管２に接続される固化材吐出
装置１のノズルチャンバー３は、上流側から加速用チャ
ンバー（加速領域）４と拡散用チャンバー（拡散領域）
５とを備え、その拡散用チャンバー５に偏平スリット状
の吐出口５ａが形成される。拡散用チャンバー５内には
拡散プレート７が配置される。加速用チャンバー４の圧
縮空気導入口６から圧縮空気を導入してその加速用チャ
ンバー４内にて固化材を加圧，加速し、さらに拡散用チ
ャンバー５内にて幅広に拡散して、最終的に吐出口５ａ
から拡散，吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良装置にお
ける固化材吐出装置に関し、特に母機（ベースマシン）
となるバックホウ等の建設機械に支持された掘削，撹拌
用の撹拌装置に装着されて、掘削した土壌と撹拌，混合
するためにセメントや石灰等の粉粒体状もしくはスラリ
状（ミルク状）の固化材を地中に吐出する固化材吐出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の地盤改良装置における固化材吐
出技術として、例えば特公平８−６３１３号公報および
特許第２６８６９２０号公報に記載されたものが知られ
ている。

【０００３】これらの従来の技術では、固化材圧送管の
先端にラッパ状もしくは漏斗状に広がる吐出口部を設
け、この吐出口部からセメント等の粉粒体状の固化材を
単独もしくは水や圧縮空気とともに放射状に拡散させな
がら吐出するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では、吐出口部から一方向に向けて固化材を吐出するだ
けであるため、土壌と固化材との撹拌混合度合いの均一
化が図れないだけでなく、上記吐出口部が土壌中に大き
く開口するかたちとなるため、理論上は吐出の瞬間に広
範囲にわたって固化材を拡散，噴射させることができる
ものの、実際には上記吐出口部に土圧抵抗が加わること
になるためにその吐出口部が土壌によって閉塞状態もし
くは目詰まりを起こしやすく、固化材の吐出効率ひいて
は土壌と固化材との撹拌混合品質もしくは地盤改良品質
の向上の上でなおも改善の余地を残している。

【０００５】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたものであり、とりわけ撹拌装置に付設された固化材
吐出装置が土壌中にあっても効率よく固化材を吐出し
て、土壌と均一に撹拌，混合することができるようにし
た構造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、地盤の掘削，撹拌処理を行う撹拌装置に装着され、
その撹拌装置による土壌の掘削，撹拌処理と並行して土
壌中に粉粒体状もしくはスラリ状の固化材を吐出する固
化材吐出装置であって、固化材圧送管の先端に接続され
たノズルチャンバーと、このノズルチャンバーに形成さ
れて、固化材圧送管にて圧送されてきた固化材を吐出す
る偏平スリット状の吐出口と、上記吐出口の上流側にあ
って、固化材吐出方向を指向するように圧縮空気を導入
することで吐出すべき固化材の流速を高める加速領域
と、上記吐出口と加速領域の間にあって、加速された固
化材を吐出口の吐出幅全体に拡散させる拡散領域と、を
備えたことを特徴としている。

【０００７】この場合において、加速および拡散効率向
上の上では、請求項２に記載のように、上記固化材圧送
管の断面積をＳ１、拡散領域の入口断面積をＳ２とした
とき、Ｓ１≧Ｓ２に設定して、固化材加速流に減圧およ
び減速をさせないようにすることが望ましい。

【０００８】また、上記加速領域は、請求項３に記載の
ように、偏平状の加速用チャンバー内に円錐体の一部を
カットした形状の拡散部材を設け、この拡散部材に沿わ
せるようにして固化材を拡散，吐出するようになってい
ることが望ましい。

【０００９】さらに、吐出幅寸法が大きい場合には、請
求項３に記載の発明を前提として、請求項４に記載のよ
うに、一つの加速領域に対して複数の拡散領域を吐出幅
方向に並設することが拡散効率向上の上で望ましい。

【００１０】したがって、請求項１〜４に記載の発明で
は、吐出口が偏平スリット状のものであってその開口面
積が小さいものの、固化材圧送管にてノズルチャンバー
内に圧送されてきた固化材は上流側の加速領域にて先ず
加速され、次いでその下流側の拡散領域にて吐出口の全
域に均一に広がるように拡散されて、最終的にはそのま
ま偏平スリット状の吐出口から拡散，吐出されることに
なる。

【００１１】特に請求項２に記載のように、上記固化材
圧送管の断面積Ｓ１と拡散領域の入口断面積Ｓ２とをＳ
１≧Ｓ２の関係となるように設定してあると、固化材加
速流の減圧および減速が緩慢となり、固化材の拡散作用
と加圧，加速作用とがより良好に行われるようになる。

【００１２】さらに、請求項３に記載のように、上記拡
散領域に円錐体の一部をカットした形状の拡散部材を設
け、この拡散部材に沿わせるようにして固化材を拡散，
吐出するようにすると、上記拡散領域での固化材の拡散
作用がきわめて良好に且つ安定して行われるようにな
る。

【００１３】その上、請求項４に記載のように、一つの
加速領域に対して複数の拡散領域を吐出幅方向に並設し
てあると、吐出幅寸法が大きい場合であっても固化材の
拡散作用と加圧，加速作用とが一段と良好に行われて、
吐出口から固化材が均一に拡散吐出される。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかの記載を前提として、上記加速領域の上流側に
空気タンクを設けるとともに、この空気タンクから加速
領域への空気導入通路面積よりも空気タンクへの空気供
給路面積を大きく設定して、空気タンクに一時的に蓄え
た圧縮空気を加速領域に導入するようになっていること
を特徴としている。

【００１５】したがって、この請求項５に記載の発明で
は、空気タンクは脈動等の防止のためのアキュームレー
タとして機能し、加速領域への圧縮空気の供給が安定化
することで、その圧縮空気による固化材の加圧，加速作
用が一段と安定化するようになる。

【００１６】ここで、請求項６に記載のように、ノズル
チャンバーよりも上流側の固化材圧送管の一部が加速領
域を兼ねていてもよい。

【００１７】請求項７に記載の発明は、地盤の掘削，撹
拌処理を行う撹拌装置に装着され、その撹拌装置による
土壌の掘削，撹拌処理と並行して土壌中に粉粒体状もし
くはスラリ状の固化材を吐出する固化材吐出装置であっ
て、固化材圧送管の先端に、その固化材圧送管によって
圧送されてきた固化材を偏平状に且つ広角に拡散噴射す
る噴射ノズルを設けるとともに、上記噴射ノズルよりも
上流側に、噴射すべき固化材の流速を高める加速領域を
設定したことを特徴とする。

【００１８】より具体的には、上記加速領域は、請求項
８に記載のように固化材圧送方向を指向するように圧縮
空気を導入することで吐噴射すべき固化材の流速を高め
るようになっていることが望ましく、また、噴射ノズル
の先端には請求項９に記載のように固化材を広角に広げ
たい方向に沿ってスリット状の噴射口が形成されている
ことが望ましい。

【００１９】さらに、複数の噴射ノズルが並設される場
合には、請求項１０に記載のように、複数の噴射ノズル
がその上流側で単一の加速領域を共有していることが望
ましく、その上、請求項１１に記載のように噴射ノズル
が着脱可能となっていることがノズル交換の容易性の上
で望ましい。

【００２０】

【発明の効果】請求項１，６に記載の発明によれば、ノ
ズルチャンバーに形成された偏平スリット状の吐出口の
上流側に加速領域と拡散領域とが形成されているため、
土圧抵抗を受けたとしても吐出口が目詰まりしにくく、
土壌中にて固化材を効率良く、しかも安定して吐出する
ことが可能となる。

【００２１】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記固化材圧送管の断面積Ｓ１と拡散領域の入口断面積Ｓ
２とをＳ１≧Ｓ２の関係となるように設定してあるた
め、特に加速領域での固化材の加圧，加速作用とがより
良好に行われるようになる利点がある。

【００２２】請求項３に記載の発明のよれば、上記拡散
領域では円錐体の一部をカットした形状の拡散部材を設
けて、この拡散部材に沿わせるようにして固化材を拡
散，吐出するようにしてあるため、上記拡散領域での固
化材の拡散作用がきわめて良好に且つ安定して行われる
利点がある。

【００２３】請求項４に記載の発明によれば、一つの加
速領域に対して複数の拡散領域を吐出幅方向に並設して
あるため、吐出幅寸法が大きい場合であっても固化材の
拡散作用と加圧，加速作用とが一段と良好に行われて、
吐出口から固化材が均一に拡散，吐出される利点があ
る。

【００２４】請求項５に記載の発明によれば、空気タン
クが実質的にアキュームレータとして機能して加速領域
への圧縮空気の供給が安定化することから、脈動等の発
生を未然に防止しつつ、その圧縮空気による固化材の加
圧，加速作用が一段と安定化する利点がある。

【００２５】請求項７，８に記載の発明によれば、請求
項１〜６のノズルチャンバー方式に代えて広角拡散式の
噴射ノズルとしたため、土壌中にて固化材を効率良く且
つ安定して拡散噴射できるほか、固化材吐出装置の構造
を一段と簡素で且つコンパクトなものとすることがで
き、特に請求項９に記載の発明によれば、低吐出量のも
とでも固化材を偏平状に且つ広角に拡散噴射できる利点
がある。

【００２６】請求項１０に記載の発明によれば、単一の
加速領域を複数の噴射ノズルが共有していることによっ
て、ノズル数が増えたとしても固化材吐出装置の構造を
一段と簡素化でき、また請求項１１に記載の発明によれ
ば、ノズルが消耗した場合にその交換をきわめて容易に
行える利点がある。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１の（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に
係る固化材吐出装置の第１の実施の形態を示している。

【００２８】同図（Ａ），（Ｂ）に示すように、固化材
吐出装置１は、例えば粉粒体状の固化材の圧送を目的と
した固化材圧送管２の先端に接続されたノズルチャンバ
ー３を中心として形成されている。このノズルチャンバ
ー３は、後述するように固化材圧送管２から供給されて
くる固化材の通路面積を一旦拡大化した上で下流側に向
かってその通路面積を絞るべく、上流側から下流側に向
かって先細り形状となる漏斗状もしくはテーパ筒状の加
速用チャンバー４と、この加速用チャンバー４の下流側
に接続されて上記加速された固化材の流れを幅広に拡散
させるべく略偏平矩形状をなす拡散用チャンバー５とを
備えていて、拡散用チャンバー５の下端には偏平スリッ
ト状に開口した吐出口５ａが形成されている。そして、
上記加速用チャンバー４はその形状からして加速領域と
して、拡散用チャンバー５は拡散領域としての機能をそ
れぞれ有している。

【００２９】ここで、上記固化材圧送管２の断面積をＳ
１、拡散用チャンバー５の入口断面積（加速用チャンバ
ー４の出口断面積）をＳ２としたとき、両者の関係がＳ
１≧Ｓ２となるように設定してある。

【００３０】上記加速用チャンバー４の上面には複数の
圧縮空気導入口６が形成されていて、この圧縮空気導入
口６から加速用チャンバー４の内部に向けて圧縮空気を
導入もしくは噴射することにより、加速用チャンバー４
における固化材の加速効果ならびに拡散用チャンバー５
における固化材の拡散効果をそれぞれ助長するように設
定してある。

【００３１】また、上記拡散用チャンバー５内には、拡
散部材として図２に示すように円錐体形状の一部をカッ
トした形状の所定曲率の拡散プレート７を配設してあ
る。この拡散プレート７は、拡散用チャンバー５の上流
側から下流側に向かってスカート状に広がりながらその
拡散用チャンバー５内における通路面積を下流側に向か
って漸次狭める機能を有している。

【００３２】したがって、このように構成された固化材
吐出装置１によれば、固化材圧送管２を通して所定の圧
力をもって圧送されてきた固化材は、ノズルチャンバー
３内において加速，拡散された上で拡散用チャンバー５
の下端の偏平スリット状の吐出口５ａからその吐出口Ｗ
全幅にわたって拡散，吐出される。

【００３３】より詳しくは、固化材圧送管２からノズル
チャンバー３内に入った固化材は、加速用チャンバー４
自体の形状のほか圧縮空気導入口６からの圧縮空気力の
影響を受けて、その加速用チャンバー４の下流側に向か
って流れが収束されるようにして加速されるのと同時に
加圧される。こうして加速用チャンバー４内にて加圧，
加速された固化材の流れはそのまま幅広の拡散用チャン
バー５内に導入される。加速用チャンバー４内にて加
圧，加速された固化材の流れが拡散用チャンバー５内に
導入されると、固化材は拡散プレート７に衝突しながら
その拡散プレート７に沿って流れるために吐出口５ａの
吐出幅Ｗ全幅にわたるように拡散され、同時に上記拡散
プレート７の存在のために拡散用チャンバー５内の下流
側に向かって漸次通路面積が狭められることにより一段
と加速され、最終的には偏平スリット状の吐出口５ａか
ら均一に且つ勢い良く拡散，吐出されることになる。

【００３４】このように本実施の形態の固化材吐出装置
１によれば、固化材がノズルチャンバー３内を通過する
過程で圧縮空気等を用いてその固化材を加圧，加速して
その運動エネルギーを高めておくことにより、土圧抵抗
等によって固化材の吐出が遮られることがなく、確実且
つ均一に固化材を拡散，吐出することができる。

【００３５】図３，４には本発明に係る固化材吐出装置
の第２，第３の実施の形態をそれぞれ示す。なお、図１
に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号
を付してある。

【００３６】図３に示す第２の実施の形態では、拡散用
チャンバー１５の下端に形成される偏平スリット状の吐
出口１６の吐出幅寸法Ｗが大きい場合に、その拡散用チ
ャンバー１５内に図２に示すような拡散部材としての拡
散プレート７を二つ並べて設ける一方、単一の加速用チ
ャンバー４にて加圧，加速された固化材の流れを分岐用
チャンバー８にて分岐させて、その穴９をもってそれぞ
れ拡散プレート７の上流側に導くようにしたものであ
る。

【００３７】また、図４に示す第３の実施の形態では、
拡散用チャンバー２５の下端に形成される偏平スリット
状の吐出口２６の吐出幅寸法Ｗが極端に大きい場合に、
その拡散用チャンバー２５内に図２に示すような拡散部
材としての拡散プレート７を三つ並べて設ける一方、単
一の加速用チャンバー４にて加圧，加速された固化材の
流れを分岐用チャンバー１８にて分岐させて、その穴１
９をもって各拡散プレート７の上流側に導くようにした
ものである。

【００３８】これら第２，第３の実施の形態によれば、
図１のものと比べて吐出幅寸法Ｗが大幅に大きくなった
場合でも、その吐出口１６または２６の吐出幅Ｗの全域
にわたり固化材を均一に拡散，吐出することができる利
点がある。

【００３９】図５の（Ａ）〜（Ｄ）には本発明に係る固
化材吐出装置の第４の実施の形態を示す。なお、この第
４の実施の形態においても図１に示した第１の実施の形
態と共通する部分には同一符号を付してある。

【００４０】この第４の実施の形態では、加速用チャン
バー４の上流側に所定容量の空気タンク１０を設けてあ
り、圧縮空気供給口１１から導入した圧縮空気を空気タ
ンク１０内に一時的に蓄えた上で、圧縮空気導入口６か
ら加速用チャンバー４内に導入するようになっている。
そして、本実施の形態では、空気タンク１０への圧縮空
気供給口１１が一つで且つ加速用チャンバー４への圧縮
空気導入口６が複数個設けられているが、この圧縮空気
導入口６の総面積よりも圧縮空気供給口１１の総面積の
方が大きくなるように設定してある。

【００４１】したがって、本実施の形態によれば、加速
用チャンバー４には空気タンク１０に一時的に蓄えられ
た圧縮空気が導入されることになるので、その加速用チ
ャンバー４への圧縮空気の供給が安定化し、脈動等の発
生を未然に防止しつつ、その圧縮空気による固化材の加
圧，加速作用と拡散作用が一段と安定化するようにな
る。

【００４２】図６には本発明に係る固化材吐出装置の第
５の実施の形態を示す。

【００４３】この第５の実施の形態の固化材吐出装置２
１では、図４に示した第３の実施の形態の固化材吐出装
置に図５と同様の空気タンク１０を付加したものであ
り、図５と同様の作用効果が得られることになる。

【００４４】図７〜１０は、上記第５の実施の形態の固
化剤吐出装置２１が適用される地盤改良装置の一例を示
している。

【００４５】図７に示すように、建設機械であるバック
ホウ３１を母機（ベースマシン）として、そのアーム３
２の先端に土壌の掘削，撹拌のためのチェーン駆動を基
本としたトレンチャー式撹拌装置（以下、単に撹拌装置
という）３３を装着してある。

【００４６】図８，９は上記撹拌装置３３の詳細を示す
正面説明図および側面説明図であって、その撹拌装置３
３の主体となるフレーム３４は、略角柱状の支柱部３５
と、その支柱部３５の上端に接合された左右一対のサイ
ドプレート３６、およびそれら左右のサイドプレート３
６，３６同士を接続しているトッププレート３７と、こ
のトッププレート３７に接合された二股状のクレビス３
８と、上記支柱部３５の下端から斜めに延設された左右
各一対の補助アーム３９，４０とをもって構成されてい
て、図７に示したように上記フレーム３４のクレビス３
８がバックホウ３１のアーム３２に着脱可能に接続され
る。

【００４７】上記サイドプレート３６，３６同士の間に
は一対のブラケット４１，４２が立設されており、これ
らのブラケット４１，４２には駆動軸４３と一体の駆動
輪としての駆動側チェーンスプロケット４４がベアリン
グユニット４５，４６にて両持ち支持されるかたちで回
転可能に支持されている。一方のブラケット４２の外側
には回転駆動手段として油圧モータ４７が取り付けられ
ており、この油圧モータ４７によって上記駆動側チェー
ンスプロケット４４が回転駆動されるようになってい
る。なお、上記油圧モータ４７としては正逆転駆動が可
能なものが採用されている。

【００４８】また、フレーム３４の下端において左右で
対をなす各補助アーム３９，４０同士の間には、互いに
平行にそれぞれに回転軸４８が横架されている。各回転
軸４８の中央部には従動輪としてのチェーンローラ４９
が装着されているとともに、各回転軸４８の両端部には
ガイドローラ５０がそれぞれに装着されている。これら
のチェーンローラ４９とガイドローラ５０は個々に独立
して回転できる構成であってもよく、それらチェーンロ
ーラ４９と左右一対のガイドローラ５０，５０とが同軸
一体のものとして構成されていてもよい。加えて、チェ
ーンローラ４９は駆動側チェーンスプロケット４４と異
なり後述するドライブチェーン５１と噛み合う歯を有し
ていないものであるが、駆動側チェーンスプロケット４
４と同様の歯を有するチェーンスプロケットタイプのも
のでもよい。

【００４９】そして、上記駆動側チェーンスプロケット
４４とチェーンローラ４９との間には単一かつエンドレ
スなドライブチェーン５１が巻き掛けられていて、この
ドライブチェーン５１は上記油圧モータ４７の起動に応
じて周回駆動されるようになっているととに、上記ドラ
イブチェーン５１の外周には所定のピッチで多数（例え
ば６枚〜１２枚程度）の撹拌翼５２が装着されている。
この撹拌翼５２は、図１０に示すように、幅寸法に比し
てその長さが十分に長い短冊平板状のもので、上記フレ
ーム３４の下部では各撹拌翼５２の両端部がガイドロー
ラ５０に接触してこれらのガイドローラ５０に案内され
るようになっている。また、各撹拌翼５２の前面には例
えば四つの切削羽根５３が突出形成されているととも
に、裏面側の両端部には突起部材５４が一体に形成され
ている。

【００５０】上記フレーム３４のうち左右一対のサイド
プレート３６，３６同士の対向間隙内には、払拭手段と
して各撹拌翼５２と同等の長さを有するワイヤブラシも
しくは櫛形状の払拭ブラシ５５がドライブチェーン５１
側に向けて一直線状に設けられていて、ドライブチェー
ン５１の周回運動に応じて各撹拌翼５２が払拭ブラシ５
５を通過する際にこれに接触してその撹拌翼５２に付着
した泥や固化材等が払拭されるようになっている。

【００５１】また、フレーム３４の一部を形成する左右
一対のサイドプレート３６，３６の内側面には、定位置
固定式の略円弧状に湾曲成形された所定幅寸法の誘導リ
ング５６がそれぞれに溶接固定されている。そして、各
誘導リング５６の上半部外周面の位置および曲率半径は
ドライブチェーン５１に固定された撹拌翼５２の内周面
の周回移動軌跡と一致させてあり、したがって、ドライ
ブチェーン５１とともに周回移動する各撹拌翼５２はガ
イドローラ５０のみならず誘導リング５６によってもま
た案内されるようになっている。

【００５２】上記フレーム３４のうち支柱部３５の下面
には一対のチェーンローラ４９，４９同士の間に位置す
るようにしてセメントや石灰等に代表される粉粒体状の
地盤改良用の固化材を吐出するための固化材吐出装置と
して図６に示した固化材吐出装置２１が設けられてい
る。この固化材吐出装置２７は、図６にも示すようにノ
ズルチャンバー３の一部である拡散用チャンバー２５の
先端に形成された吐出口２６が下方を指向するように設
定してある。

【００５３】なお、上記フレーム３４のうち支柱部３５
の両側面にはドライブチェーン５１の張り側および緩み
側にそれぞれ張力を付与するためのチェーンテンショナ
５８，５９が互いに連動するように配設されている。

【００５４】ここで、図９のほか図１１〜１３に示すよ
うに、上記撹拌装置３３のフレーム３４の一部を形成し
ている中空角柱状もしくは角筒状の支柱部３５は完全密
閉構造となっており、その支柱部３５の内部は後述する
ように固化材吐出装置２１側に供給すべき圧縮空気を一
時的に蓄えるレシーバータンク６０としての機能を併せ
持っている。そして、図示しない空気圧力源からエア供
給管６１（図８参照）を通して供給された圧縮空気は支
柱部３５の側部に形成されたポート６２を通してそのレ
シーバータンク６０内に一旦導入された上、固化材吐出
装置２１側に供給されることになる。また、図示しない
固化材供給源から固化材吐出装置２１側へと固化材を圧
送するための固化材圧送管２は、その圧送管２自体が上
記支柱部３５内を通過して支柱部３５の底部から外部に
突出して、そのまま固化材吐出装置２１側に接続される
ことになる。

【００５５】したがって、このように構成された地盤改
良装置によれば、図７に示すように撹拌装置３３がバッ
クホウ３１のアーム３２に支持されている状態で油圧モ
ータ４７を起動させて、ドライブチェーン５１を駆動側
チェーンスプロケット４４とチェーンローラ４９との間
で周回駆動させる。この時、ドライブチェーン５１の外
周に装着されている各撹拌翼５２はドライブチェーン５
１とともに周回移動し、特にフレーム３４の下部側では
撹拌翼５２が複数のガイドローラ５０によって、またフ
レーム３４の上部側では撹拌翼５２が左右一対の誘導リ
ング５６によってそれぞれ案内されることから、各撹拌
翼５２の周回運動が安定して行われる。

【００５６】この状態でバックホウ３１自体の掘削能力
をもって撹拌装置３３を対象とする改良土壌（改良地
盤）Ｇ中に挿入し、同時に撹拌装置３３先端の固化材吐
出装置２１から例えばセメントあるいは石灰等の固化材
を吐出する。これにより、改良土壌が繰り返し掘り返さ
れながら固化材と混ざり合うように撹拌混合される。

【００５７】この撹拌混合の過程では、ドライブチェー
ン５１の張り側および緩み側ともに相互に連動するチェ
ーンテンショナ５８，５９によって所定の張力が付与さ
れており、しかもドライブチェーン５１とチェーンロー
ラ４９との噛み合い部の両側にそれぞれにガイドローラ
５０が位置しているため、石等の異物が噛み込みにくい
ばかりでなく、ドライブチェーン５１自体もきわめて外
れにくいものとなる。

【００５８】また、各撹拌翼５２には切削羽根５３とと
もその裏面側に突起部材５４が設けられていることか
ら、掘削土壌をほぐしつつその塊を効率よく破砕するこ
とができることはもちろんのこと、掘り起こした土壌中
に適度な空間をつくって固化材と満遍なく混合すること
ができるようになり、またドライブチェーン５１の裏側
に土壌が回り込んだとしてもやがては上記突起部材５４
によって排除されることになる。

【００５９】図１４，１５は本発明の第６の実施の形態
を示し、この実施の形態では、２連チェーン式の撹拌装
置７１に図６の構造をさらに変形させた固化材吐出装置
７２を適用したものである。

【００６０】図１４，１５に示すように、撹拌装置７１
は、支柱部７３の上下のチェーンスプロケット７４，７
５間に互いに独立したエンドレスなドライブチェーン７
６，７６を二本平行に巻き掛けて、これらの二本のドラ
イブチェーン７６にまたがるように複数の撹拌翼７７を
装着したものであって、ドライブチェーン７６はチェー
ンテンショナ７８により所定の張力を付与されながら油
圧モータ７９の起動により変速ボックス８０内の歯車列
もしくは巻き掛け手段を介して周回駆動される。

【００６１】他方、固化材吐出装置７２は、図１６に示
すように加速用チャンバー４とともにノズルチャンバー
３を形成することになる拡散用チャンバーが三つの拡散
用チャンバー８１，８２に分割されていて、各拡散用チ
ャンバー８１，８２は分岐用チャンバー１８を介して単
一の加速用チャンバー４を共有している。そして、三つ
の拡散用チャンバー８１，８２のうち中央部の拡散用チ
ャンバー８２は左右の拡散用チャンバー８１よりもその
吐出幅が大きくるように設定されていて、実質的に中央
部の加速用チャンバー８２における吐出口８３の有効開
口面積が左右のものよりも大きくなっている。

【００６２】したがって、この実施の形態によれば、ド
ライブチェーン７６とともに周回駆動される撹拌翼７７
による土壌の掘削および撹拌，混合処理と並行して、図
６に示したものと全く同様にして固化材吐出装置７２の
吐出口８３から固化材が拡散，吐出されることになるの
であるが、相互に独立した三つの吐出口８３の開口面積
を中央部のものと左右のものとで積極的に変化させるこ
とにより、仮に全体としての固化材吐出量が少なくなっ
た場合でも各吐出口８３から確実に固化材と吐出するこ
とができるようになる。

【００６３】図１７，１８は本発明の第７の実施の形態
を示す図で、この実施の形態では撹拌装置として回転式
垂直押し込み方式の撹拌シャフト９０を採用するととも
に、この撹拌シャフト９０に図６に示した第５の実施の
形態のものとほぼ同様の固化材吐出装置１００を適用し
たものである。

【００６４】撹拌装置としての撹拌シャフト９０は、そ
の下端には例えば一対の撹拌翼９１が装着されていて、
撹拌シャフト９０自体の回転運動とともに母機の押し込
み推力を受けることにより地中深くまでその掘削，撹拌
が可能となっている。そして、撹拌翼９１には図６に示
したものとほぼ同様の固化材吐出装置１００が隣接配置
されていて、撹拌翼９１による掘削，撹拌処理と並行し
てその固化材吐出装置１００から所定の固化材が拡散，
吐出されるようになっている。

【００６５】上記固化材吐出装置１００には撹拌シャフ
ト９０内の固化材圧送管２を通して所定の固化材が供給
されるようになっているとともに、エア供給管９２を通
して外部から供給された圧縮空気が空気室タンク１０に
導入されるようになっている。

【００６６】したがって、本実施の形態においても、先
の第５の実施の形態のものと比べて撹拌装置の形式が異
なるだけであるから、固化材吐出装置１００の機能をは
じめとして基本的にはその第５の実施の形態のものと全
く同様の作用効果が得られ、特に図１９に示すように撹
拌翼９１の全長にわたる範囲に固化材を拡散，吐出でき
る利点がある。

【００６７】ここで、地盤改良の施工に際して、図２０
に示すように互いに平行な撹拌シャフト１１０，１１０
を連結アーム１１１で連結するとともに、各撹拌シャフ
ト１１０の上下に複数の撹拌翼１１２，１１３を装着し
たいわゆるツインヘッド型のものが用いられることがあ
るが、この場合においても図１７，１８に示した構造の
固化材吐出装置１００を適用可能であることは言うまで
もない。

【００６８】図２１〜２３は本発明の第８の実施の形態
を示す。

【００６９】図２１，２２に示すように、撹拌装置１３
１は、支柱部１３２の上下のチェーンスプロケット１３
３とチェーンローラ１３４との間に単一のドライブチェ
ーン１３５を巻き掛けて、このドライブチェーン１３５
に複数の撹拌翼１３６を装着したものであって、ドライ
ブチェーン１３５はチェーンテンショナ１３７により所
定の張力を付与されながら油圧モータ１３８の起動によ
り周回駆動される。

【００７０】他方、固化材吐出装置１３９は、図３に示
したものと同様に拡散部材としての二つの拡散プレート
７を有してなる一対の拡散用チャンバー１４０を分岐配
管１４１をもって相互に接続してノズルチャンバー１４
２としたもので、その分岐配管１４１は分岐部１４３に
て固化材圧送管２に接続されている。そして、上記分岐
部１４３には図２３に示すように仕切板１４４が設けら
れているとともに、分岐配管１４１の直径は固化材圧送
管２のそれよりも小さく設定されていて、なお且つ左右
の分岐配管１４１，１４１の総断面積は固化材圧送管２
の断面積よりも小さくなるように設定されている。

【００７１】また、上記撹拌装置１３１のフレームの一
部を形成している中空角錐状もしくは角錐筒状の支柱部
１３２は領域Ｍにおいて図１１〜１３に示したものと同
様に完全密閉構造のものとなっており、その支柱部１３
２の内部は固化材吐出装置１３９側に供給すべき圧縮空
気を一時的に蓄える空気タンク１４５としての機能を併
せ持っている。そして、図示しない空気圧力源からエア
供給配管１４６を介して供給された圧縮空気はポート１
４７からその空気タンク１４５内に一旦導入された上
で、さらにポート１４８から補助配管１４９をもって取
り出されて、固化材圧送管２の分岐部１４３よりも上流
側の屈曲部１５０の合流部１５１にてこの固化材圧送管
２に導入されるようになっている。

【００７２】すなわち、固化材圧送管２の屈曲部１５０
は所定角度傾斜しているものであるが、上記補助配管１
４９から固化材圧送管２に導入される圧縮空気はその屈
曲部１５０の軸線方向を指向するように吹き込まれるよ
うになっている。したがって、本実施の形態では、拡散
用チャンバー１４０が、吐出すべき固化材を積極的に拡
散させる拡散領域として機能する一方で、固化材圧送管
２のうち分岐部１４３から合流部１５１までの領域が圧
縮空気の導入を受けて固化材を積極的に加速させる加速
領域として機能するようになっている。

【００７３】図２４，２５は本発明の第９の実施の実施
の形態を示し、撹拌翼１６１が装着された二状のドライ
ブチェーン１６２を油圧モータにて同時に周回駆動させ
るタイプの撹拌装置１６０において、先の第８の実施の
形態と同様の思想を取り入れたもので、図２１，２２と
共通する部分には同一符号を付してある。

【００７４】より詳しくは、拡散プレート７を有してな
る大小三つの拡散用チャンバー１６３，１６４を分岐配
管１６５，１６６をもって相互に接続してノズルチャン
バー１６７とし、上流側の分岐配管１６６を分岐部１４
３にて固化材圧送管２に接続する一方、さらに固化材圧
送管２の分岐部１４３よりも上流側の合流部１５１にて
空気タンク１４５からの補助配管１４９を接続して、こ
の合流部１５１にて分岐部側１４３を指向するように圧
縮空気を導入するようになっている。したがって、この
第９の実施の形態においても、拡散用チャンバー１６
３，１６４が、吐出すべき固化材を積極的に拡散させる
拡散領域として機能する一方で、固化材圧送管２のうち
分岐部１４３から合流部１５１までの領域が圧縮空気の
導入を受けて固化材を積極的に加速させる加速領域とし
て機能することになる。

【００７５】これら第８，第９の実施の形態において
は、実質的に固化材圧送管２の一部が圧縮空気の導入に
よる加速領域を兼ねているものであるから、先の各実施
の形態における固化材吐出装置と全く同様の機能が発揮
されることになる。

【００７６】図２６〜２８は本発明の第１０の実施の形
態を示し、図１４〜１６に示した固化材吐出装置７２に
さらなる改良を加えて固化材吐出装置と１７２としたも
ので、それ以外の構成は同図と共通としてある。

【００７７】図２６，２７のほか図２８に示すように、
固化材吐出装置１７２は加速領域としての単一の加速用
チャンバー４の下流側が一次分岐配管２０１をもって四
つの二次分岐配管２０２に分岐されているとともに、各
二次分岐配管２０２の先端には小型で且つチップ状の噴
射ノズル２０３が個別に装着されていて、実質的に合計
四つの噴射ノズル２０３，２０３…が加速領域である単
一の加速用チャンバー４を共有している。

【００７８】各噴射ノズル２０３は、図２９の（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように偏平状で且つ噴射角βとして例えば
９０°〜１２０°程度の広角の噴射パターンＰが得られ
るように矩形状のノズルボディ２０４の中央部に円錐状
もしくは深球状の中心穴２０５を形成するとともに、こ
の中心穴２０５に連通するように広角に広げたい方向に
沿って単一の偏平スリット状の噴射口２０６を形成した
もので、二次分岐配管２０２の先端に例えば溶接にて固
定される（溶接部を符号２０７で示す）。なお、図３０
は図２９のものに対して相対的に中心穴２０５Ａの直径
を小さくしたものであり、このような中心穴２０５，２
０５Ａの直径や深さならびに噴射口２０６の溝幅等は、
必要とする噴射パターンＰや固化材噴射量に応じて適宜
設定される。また、上記の各噴射ノズル２０３は、図３
１に示すように噴射口２０６を形成する一対の角材２０
８を共通の天板２０９に溶接固定してノズルボディ２０
４とした上で上面からドリル２１０等により穴明け加工
を施すことにより形成される。

【００７９】したがって、この実施の形態に形態によれ
ば、上記と同様に土壌の掘削および撹拌，混合処理と並
行して、固化材吐出装置１７２の各噴射ノズル２０３か
ら固化材が偏平状に広範囲にわたって拡散噴射されるこ
とになる。そして、噴射ノズル２０３の内部には拡散プ
レート等が全く存在しないので目詰まりしにくく、仮に
固化材吐出量が少なくなったとしても安定した拡散噴射
を行えるようになる。

【００８０】図３２，３３は本発明の第１１の実施の形
態を示し、図２１，２２に示した固化材吐出装置１３９
にさらなる改良を加えて固化材吐出装置２３９としたも
ので、それ以外の構成は同図と共通としてある。すなわ
ち、図３２，３３の固化材吐出装置２３９は、図２１，
２２の固化材吐出装置１３９における拡散用チャンバー
１４０に代えて図２９に示した噴射ノズル２０３を採用
したものである（図３０に図示のものでも可）。

【００８１】また、図３４，３５は本発明の第１２の実
施の形態を示し、図２４，２５に示した固化材吐出装置
１６７にさらなる改良を加えて固化材吐出装置２６７と
したもので、それ以外の構成は同図と共通としてある。
すなわち、図３４，３５の固化材吐出装置２６７は、図
２４，２５の固化材吐出装置１６７における拡散用チャ
ンバー１６３，１６４に代えて図２９に示した噴射ノズ
ル２０３を採用したものである（図３０に図示のもので
も可）。

【００８２】これら第１１，１２の実施の形態において
も第１０の実施の形態における噴射ノズル２０３と全く
同等の機能が発揮されることになる。

【００８３】図３０は本発明の第１３の実施の形態を示
し、図２９，３０に示した噴射ノズル２０３のさらなる
変形例を示している。

【００８４】すなわち、この実施の形態では六角ナット
部３０１とおねじ部３０２とが形成されたチップ状のノ
ズルボディ３０３に段付き状の中心穴３０４を形成する
とともに、ノズルボディ３０３の先端に中心穴３０４に
連通するように略Ｖ字状をなすスリット状の噴射口３０
５を形成することで噴射ノズル３００としたものである
（なお、この種のノズルは市販されている）。そして、
この噴射ノズル３００はおねじ部３０２をもって相手側
となる配管に螺合させることで着脱可能に装着される。

【００８５】この噴射ノズル３００は、先に説明した第
１０〜第１２の実施の形態における噴射ノズル２０３に
代えて用いることが可能であり、特にノズルボディ３０
３自体がコンパクトであるために固化材吐出装置の小型
化と構造の簡素化に寄与できるほか、ねじ込み式で着脱
可能であるために例えば噴射ノズル３００が消耗した場
合に容易に交換できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固化材吐出装置の第１の実施を示
す図で、（Ａ）はその正面説明図、（Ｂ）は側面説明
図、（Ｃ）は同図（Ａ）のＡ１−Ａ１線に沿う断面図。

【図２】図１における拡散プレートの拡大斜視図。

【図３】本発明に係る固化材吐出装置の第２の実施の形
態を示す正面説明図。

【図４】本発明に係る固化材吐出装置の第３の実施の形
態を示す正面説明図。

【図５】本発明に係る固化材吐出装置の第４の実施の形
態を示す図で、（Ａ）はその正面説明図、（Ｂ）は側面
説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）のＡ２−Ａ２線に沿う断面
図、（Ｄ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図６】本発明に係る固化材吐出装置の第５の実施の形
態を示す正面説明図。

【図７】図６の固化材吐出装置が適用される地盤改良装
置の一例を示す全体構成説明図。

【図８】図７に示す撹拌装置の正面説明図。

【図９】図７に示す撹拌装置の側面説明図。

【図１０】図８，９に示すドライブチェーンの詳細を示
す図で、（Ａ）は正面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平
面説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）の右側面説明図。

【図１１】図９のＡ３−Ａ３線に沿う拡大断面図。

【図１２】図９のＢ１−Ｂ１線に沿う拡大断面図。

【図１３】図９のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図。

【図１４】固化材吐出装置を備えた撹拌装置の他の例を
示す側面説明図。

【図１５】図１４に示した撹拌装置の正面説明図。

【図１６】図１５に示す固化材吐出装置の構成説明図。

【図１７】固化材吐出装置を備えた撹拌装置のさらに他
の例を示す側面説明図。

【図１８】図１７の側面説明図。

【図１９】図１７の平面説明図。

【図２０】図１７の撹拌装置の変形例を示す要部拡大
図。

【図２１】本発明の第８の実施の形態として固化材吐出
装置を備えた撹拌装置の別の例を示す側面説明図。

【図２２】図２１に示した撹拌装置の正面説明図。

【図２３】図２２における分岐部の拡大説明図。

【図２４】本発明の第９の実施の形態として固化材吐出
装置を備えた撹拌装置のさらに別の例を示す側面説明
図。

【図２５】図２４に示した撹拌装置の正面説明図。

【図２６】本発明の第１０の実施の形態として固化材吐
出装置を備えた撹拌装置の他の例を示す側面説明図。

【図２７】図２６に示した撹拌装置の正面説明図。

【図２８】図２６に示す固化材吐出装置の構成説明図。

【図２９】図２８に示す噴射ノズルの詳細を示す図で、
（Ａ）はその平面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ
線に沿う断面説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ線に
沿う断面説明図。

【図３０】図２９に示す噴射ノズルの変形例を示す図
で、（Ａ）はその平面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ
−ａ線に沿う断面説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ
線に沿う断面説明図。

【図３１】図２９，３０に示す噴射ノズルの製作工程の
一例を示す図で、（Ａ）は素材の正面説明図、（Ｂ）は
その穴明け工程の説明図。

【図３２】本発明の第１１の実施の形態として固化材吐
出装置を備えた撹拌装置の他の例を示す側面説明図。

【図３３】図３２に示した撹拌装置の正面説明図。

【図３４】本発明の第１２の実施の形態として固化材吐
出装置を備えた撹拌装置の他の例を示す側面説明図。

【図３５】図３４に示した撹拌装置の正面説明図。

【図３６】本発明の第１３の実施の形態として噴射ノズ
ルの他の例を示し、（Ａ）はその一部破断斜視図、
（Ｂ）は同図（Ａ）の半断面図。

【符号の説明】

１…固化材吐出装置 ２…固化材圧送管 ３…ノズルチャンバー ４…加速用チャンバー（加速領域） ５…拡散用チャンバー（拡散領域） ５ａ…吐出口 ６…圧縮空気導入口 ７…拡散プレート（拡散部材） １０…空気タンク １１…圧縮空気供給口 １５…拡散用チャンバー １６…吐出口 ２１…固化材吐出装置 ２６…吐出口 ３３…トレンチャー式撹拌装置 ７１…撹拌装置 ７２…固化材吐出装置 ８１，８２…拡散用チャンバー ８３…吐出口 ９０…撹拌シャフト（撹拌装置） １００…固化材吐出装置 １１０…撹拌シャフト（撹拌装置） １３１…撹拌装置 １３９…固化材吐出装置 １４０…拡散用チャンバー １４２…ノズルチャンバー １４５…空気タンク １４６…エア供給配管 １４９…補助配管 １６０…撹拌装置 １６３…拡散用チャンバー １６４…拡散用チャンバー １６７…ノズルチャンバー １７２…固化材吐出装置 ２０３…噴射ノズル ２０６…噴射口 ２３９…固化材吐出装置 ２６７…固化材吐出装置 ３００…噴射ノズル ３０５…噴射口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 浩邦 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場 19番地の１ 株式会社加藤建設内 (72)発明者 金井 勝夫 千葉県四街道市大日1017番地 金井重機興 業有限会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 BA02 BA13 CA01 CB01 CB03 DA11

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤の掘削，撹拌処理を行う撹拌装置に
   装着され、その撹拌装置による土壌の掘削，撹拌処理と
   並行して土壌中に粉粒体状もしくはスラリ状の固化材を
   吐出する固化材吐出装置であって、 固化材圧送管の先端に接続されたノズルチャンバーと、 このノズルチャンバーに形成されて、固化材圧送管にて
   圧送されてきた固化材を吐出する偏平スリット状の吐出
   口と、 上記吐出口の上流側にあって、固化材吐出方向を指向す
   るように圧縮空気を導入することで吐出すべき固化材の
   流速を高める加速領域と、 上記吐出口と加速領域の間にあって、加速された固化材
   を吐出口の吐出幅全体に拡散させる拡散領域と、 を備えたことを特徴とする地盤改良装置における固化材
   吐出装置。
2. 【請求項２】 上記固化材圧送管の断面積をＳ１、拡散
   領域の入口断面積をＳ２としたとき、Ｓ１≧Ｓ２に設定
   して、固化材加速流に減圧および減速をさせないように
   したことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置に
   おける固化材吐出装置。
3. 【請求項３】 上記加速領域は、偏平状の加速用チャン
   バー内に円錐体の一部をカットした形状の拡散部材を設
   け、この拡散部材に沿わせるようにして固化材を拡散，
   吐出するようになっていることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の地盤改良装置における固化材吐出装置。
4. 【請求項４】 一つの加速領域に対して複数の拡散領域
   を吐出幅方向に並設したことを特徴とする請求項３に記
   載の地盤改良装置における固化材吐出装置。
5. 【請求項５】 上記加速領域の上流側に空気タンクを設
   けるとともに、この空気タンクから加速領域への空気導
   入通路面積よりも空気タンクへの空気供給通路面積を大
   きく設定して、空気タンクに一時的に蓄えた圧縮空気を
   加速領域に導入するようになっていることを特徴とする
   請求項１〜４のいずれかに記載の地盤改良装置における
   固化材吐出装置。
6. 【請求項６】 上記固化材圧送管の一部が加速領域を兼
   ねていることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装
   置における固化材吐出装置。
7. 【請求項７】 地盤の掘削，撹拌処理を行う撹拌装置に
   装着され、その撹拌装置による土壌の掘削，撹拌処理と
   並行して土壌中に粉粒体状もしくはスラリ状の固化材を
   吐出する固化材吐出装置であって、 固化材圧送管の先端に、その固化材圧送管によって圧送
   されてきた固化材を偏平状に且つ広角に拡散噴射する噴
   射ノズルを設けるとともに、 上記噴射ノズルよりも上流側に、噴射すべき固化材の流
   速を高める加速領域を設定したことを特徴とする地盤改
   良装置における固化材吐出装置。
8. 【請求項８】 上記加速領域は、固化材圧送方向を指向
   するように圧縮空気を導入することで吐噴射すべき固化
   材の流速を高めるようになっていることを特徴とする請
   求項７に記載の地盤改良装置における固化材吐出装置。
9. 【請求項９】 噴射ノズルの先端には、固化材を広角に
   広げたい方向に沿ってスリット状の噴射口が形成されて
   いることを特徴とする請求項７または８に記載の地盤改
   良装置における固化材吐出装置。
10. 【請求項１０】 複数の噴射ノズルがその上流側で単一
    の加速領域を共有しているものであることを特徴とする
    請求項７〜９のいずれかに記載の地盤改良装置における
    固化材吐出装置。
11. 【請求項１１】 噴射ノズルが着脱可能となっているこ
    とを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の地盤
    改良装置における固化材吐出装置。