JP2004169374A - Agitating mixing device for soil improvement - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤の土壌と地盤内に注入する硬化材とを撹拌混合する地盤改良用撹拌混合装置に関し、地盤改良施工機に装着されて用いられる撹拌混合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
地盤の土壌と硬化材とを撹拌混合して軟弱地盤を改良する地盤改良工法においては、粘性土が地盤改良施工機の撹拌混合装置に付着して、撹拌軸ととともに回転する、いわゆる供回り現象が生じる。
そのため、特許文献1には、供回り現象を防止し撹拌混合性能を高めるために複数の供回り防止翼を備えた掘削撹拌装置が記載されている。この装置は、撹拌軸に固定された複数の撹拌翼の間に、撹拌翼よりも若干大径で撹拌軸に対して回転自在に連結された供回り防止翼を設けたものである。
また、特許文献2には、供回り現象を防止するとともに全体的に均一な強度特性を有する地盤に改良できるように、供回り防止翼と隣り合う撹拌翼に垂直羽根を設けた掘削撹拌装置が記載されている。この装置は、撹拌翼の水平面上の回転と垂直羽根の鉛直面上の回転により、撹拌翼と供回り防止翼との間にある土塊を三次元に撹拌混合する。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−226120号公報(第2−3頁、図1)
【特許文献2】
特開平7−197443号公報(第2−3頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の装置のように複数の供回り防止翼を撹拌翼の間にそれぞれ配置しただけでは、撹拌翼の中心側、撹拌軸の接合部に近い撹拌軸近傍に、供回り現象が残り、土塊が撹拌翼や撹拌軸に付着したまま回転するという問題点がある。とくに、粘性の強い粘性土や繊維質の腐植土において、こうした傾向が大きい。
【0005】
一方、特許文献2に記載の装置では、水平面上を回転する撹拌翼を回転支持部として、垂直羽根が鉛直面上に回転するため、撹拌翼の構造が複雑になるという問題点がある。また、撹拌翼の回転支持部は、撹拌翼の回転により土壌からの撹拌抵抗を受け、さらに垂直羽根の回転による土壌からの撹拌抵抗を受けるので、摩耗、破損を十分考慮した設計にする必要があり、高価な構造になってしまう。とくに、粘性の強い粘性土等撹拌抵抗の大きい地盤を地盤改良の対象とする際は、十分な強度を有する撹拌翼にする必要がある。
さらに、撹拌翼には、多数の垂直羽根が設けられているため、装置を土壌に貫入する時の貫入時抵抗が大きく、撹拌軸の駆動部分に大きな負荷がかかりがちである。
また、改良対象地盤に、コンクリートガラ、鉄筋くず、ワイヤー、玉石等の障害物が存在する場合には、撹拌翼が複雑な機構を有するために、これらの障害物が撹拌翼に絡みつき、あるいは、撹拌翼と供回り防止翼との間にはさまり、装置が作動しなくなる。この際、装置からこれら障害物を除去するのには、多大な時間がかかり装置の稼働効率が損なわれる。
【0006】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、粘性の強い粘性土や繊維質の腐植土等様々な地盤に適合し、撹拌混合性に優れ且つ簡単な構造からなる地盤改良用撹拌混合装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る地盤改良用撹拌混合装置は、撹拌軸と、この撹拌軸の周囲に固定して設けられた撹拌翼と、この撹拌翼に隣りあって設けられ、撹拌軸と回転自在に連結された供回り防止部材とを備え、撹拌翼が撹拌軸とともに回転して、地盤の土壌と地盤内に注入する硬化材とを撹拌混合する地盤改良用撹拌混合装置において、供回り防止部材には、撹拌軸の近傍に、撹拌軸の軸方向に向かって撹拌翼側に延び、供回り防止部材から突出した突出部材が少なくとも1つ以上設けられたことを特徴とするものである。
【0008】
撹拌翼は、供回り防止部材を挟んで複数設けられ、突出部材は、それぞれの撹拌翼側に突出していることが好ましい。
撹拌軸及びこれに対応する撹拌翼を2組備え、供回り防止部材がそれぞれの撹拌軸と回転自在に連結されるように構成してもよい。
また、硬化材を地盤内に注入する吐出口を備え、この吐出口の位置を、撹拌軸の径方向に変更しうる硬化材注入部材を備えることもできる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1にこの発明の実施の形態1に係る地盤改良用撹拌混合装置の構成を示す。
撹拌混合装置10は、一方に地盤を掘削する掘削ヘッド13が取り付けられ他方は図示しない駆動機構を有する地盤改良施工機に接続された撹拌軸2を備えている。この撹拌軸2の周囲には、撹拌軸2とともに一体として回転する掘削翼1、撹拌翼3,4,5が撹拌軸2に固定されて設けられている。掘削翼1は、片面に掘削歯を有し、掘削ヘッド13とともに土壌を掘削しつつ、掘削した土壌を撹拌する。すなわち、掘削ヘッドと撹拌翼との機能を兼ね備え、掘削翼1も、単独でひとつの撹拌翼を構成する。
撹拌翼3,4,5は、掘削翼1と略同一の外径を有する棒状体で、撹拌軸2に対して直角な平面を回転して土壌を撹拌する。
【0010】
掘削翼1および撹拌翼3の間には、供回り防止部材として、ボス部6aを備え、撹拌軸2に対して回転自在に連結された平板状の第1の供回り防止翼6が設けられている。さらに、撹拌翼4および5の間には、第1の供回り防止翼6と同様に供回り防止部材として、ボス部7aを備え、撹拌軸2に対して遊転可能に連結された平板状の第2の供回り防止翼7が設けられている。このように、第1の供回り防止翼6の上方に、撹拌翼3および4が90°位相をずらして連続して配置され、撹拌翼4のさらに上方に第2の供回り防止翼7が配置される構成となっている。
【0011】
ボス部6aおよび7aの上下位置には、一対のリング8が撹拌軸2に固定して設けられ、第1および第2の供回り防止翼6,7が撹拌軸2の軸方向にそれぞれ移動しないように構成されている。また、第1および第2の供回り防止翼6,7は、撹拌翼3,4,5よりも大きい外径を有し、その先端部6b、7bが土壌に食い込むように構成されている。したがって、掘削翼1、撹拌翼3,4,5および掘削ヘッド13は回転しながら土壌中を推進するのに対して、第1および第2の供回り防止翼6,7は、回転することなく土壌中を推進する。
【0012】
さらに、第1の供回り防止翼6には、撹拌軸2の軸方向に延びた略矩形板状の突起部材9が、撹拌軸2の近傍に2つ設けられている。
図2に詳細に示されるように、鉛直方向に延びる突起部材9はボルト11により第1の供回り防止翼6に固定されている。
突起部材9は、両先端部9a、9bが約120〜150°の鈍角を形成し、やや尖っている。
図2は、回転する撹拌翼3が突起部材9の上方をまさに通過した場合を示しており、突起部材9の一方の先端9aと撹拌翼3との間隔S1は、約5〜8cmである。一方、供回り防止翼6と撹拌翼3との間隔L1は、約10〜15cmであり、間隔L1に対する間隔S1の比は、約0.3〜0.8程度になるように構成されている。
【0013】
また、突起部材9の中心位置から撹拌軸2の中心軸線gまでの距離M1は約10〜30cmあり、撹拌翼3の外周から撹拌軸2の中心軸線gまでの距離N1に対して、約5〜40%の位置にある。さらに、突起部材9の他方の先端9bと掘削翼1との間隔S2は、約5〜8cmである。一方、供回り防止翼6と掘削翼1との間隔L2は、約10〜15cmであり、間隔L2に対する間隔S2の比は約0.3〜0.8程度になるように構成されている。
さらに、第2の供回り防止翼7にも、第1の供回り防止翼6と同様に、突起部材9が設けられている。
第2の供回り防止翼7の突起部材9と、その上下に配置された撹拌翼4及び5との位置関係は、第1の供回り防止翼6の突起部材9と、その上下に配置された掘削翼1及び撹拌翼3との位置関係と同様である。
【0014】
一方、撹拌軸2には、掘削翼1の近傍に吐出口12が設けられている。吐出口12は、上方から撹拌軸2を通って導かれた硬化材を吐出する。この硬化材は、石炭灰系またはセメント系の材料で、スラリー状のものである。
【0015】
次に、この実施の形態に係る撹拌混合装置10を用いて行われる地盤改良の方法を図1に基づいて説明する。
地盤改良施工機の駆動機構により撹拌軸2が回転し且つ先端の吐出口12から硬化材を噴出させつつ、撹拌軸2を下方に向かって移動して、掘削ヘッド13および掘削翼1により土壌を掘削する。掘削ヘッド13および掘削翼1が地盤E内を下方に推進すると、掘削翼1の外径に相当する掘削径の掘削孔が形成される。この際、掘削径よりも径の大きい供回り防止翼6,7は、掘削孔の周囲に食い込み土壌の抵抗を受けるので回転しないまま、掘削に伴って土壌中を下方に進行する。
【0016】
掘削ヘッド13および掘削翼1で掘削された土塊は、一部は撹拌翼3,4,5により硬化材と撹拌混合され、一部は土塊の粘性により掘削翼1、撹拌翼3および撹拌軸2の周辺に付着し撹拌軸2と一体に供回りし、硬化材と撹拌混合されない。この際、掘削翼1や撹拌翼3の撹拌軸2近傍は、掘削翼1や撹拌翼3の外周部に比べ周速が遅いため、特に土塊が付着しやすい。
しかしながら、供回り防止翼6から突起部材9が、掘削翼1および撹拌翼3に向かって鉛直方向に延びているので、撹拌軸2とともに回転する土塊は、停止している突起部材9にあたって、掘削翼1、撹拌翼3および撹拌軸2から剥離する。
【0017】
したがって、掘削翼1、撹拌翼3および撹拌軸2に付着する土塊が減少するので、掘削された土壌が硬化材と撹拌混合されやすくなる。このため、掘削された土壌と硬化材との混合する割合である撹拌混合精度が向上し、硬化材と混ざり合わない未固結土塊が少なくなる。
このように、構成された撹拌混合装置10を用いて地盤改良を実施したところ、改良強度の変動係数が減少する一方、コンクリートガラ、礫、鉄筋等の絡み具合も悪化せず、貫入抵抗についても、突起部材9のない供回り防止翼を用いた装置と同等であった。
【0018】
実施の形態2.
実施の形態2に係る地盤改良用撹拌混合装置20の構成を図3に示す。
この撹拌混合装置20は、先端に掘削ヘッド21をそれぞれ備える撹拌軸22が並列に2つ設けられたいわゆる2軸タイプの撹拌混合装置である。各撹拌軸22には、掘削ヘッド21の上方に撹拌軸22とともに一体として回転する掘削翼24が設けられている。掘削翼24の上方には,両端でそれぞれの撹拌軸22に連結する、供回り防止部材としてのロッド連結板25が設けられている。ロッド連結板25は、両端にそれぞれ設けられ撹拌軸22と遊嵌する円筒状のボス部25aと、ボス部25a同士を連結する平板状の連結部25bとを備え、それぞれの撹拌軸22と回転自在に連結されている。
連結部25bには、ボス部25aの外周側に矩形平板状の突起部材26が設けられ、ボルト27によりロッド連結板25に固定されている。ボス部25aの上下位置には一対のリング28がそれぞれの撹拌軸22に固定して設けられ、ロッド連結板25が撹拌軸22の軸方向に移動しないように構成されている。
【0019】
突起部材26の一方の先端26aと掘削翼24との間隔S3は、約5〜10cmである。一方、ロッド連結板25と掘削翼24との間隔L3は、約15〜35cmであり、間隔L3に対する間隔S3の比は約0.15〜0.7程度になるように構成されている。
また、各突起部材26の中心位置から対応する撹拌軸22の中心軸線hまでの距離M2は約20〜30cmであり、対応する掘削翼24の外周から撹拌軸22の中心軸線hまでの距離N2に対して、約13〜60%の位置にある。
このように構成された撹拌混合装置20においても、撹拌軸22とともに回転する土塊は、ロッド連結板25から延びた突起部材26によって撹拌軸22および掘削翼24から剥離する。
【0020】
したがって、実施の形態1と同様に、撹拌混合精度が向上し、硬化材と混ざり合わない未固結土塊が少なくなる。さらに、ロッド連結板25は、実施の形態1の供回り防止翼6および7のように、土壌の中に食い込ませる必要がないので、貫入抵抗をさらに低減することができる。
【0021】
実施の形態3.
実施の形態3に係る地盤改良用撹拌混合装置は、実施の形態1の装置において撹拌軸2に設けた吐出口12の代わりに、図4および5に示されるように、掘削翼1に沿って複数の吐出口を備えた硬化材搬送管32を配置したものであり、その他の構成については実施の形態1と同様である。
【0022】
硬化材搬送管32は、硬化材注入部材として機能し、L字形状に折り曲げられ、撹拌軸2内を通り、掘削翼1付近で向きを変え、掘削翼1に沿って半径方向外側に延びている。硬化材搬送管32には、撹拌軸2の中心軸線g付近および中心軸線gから半径方向に所定の距離をあけて、4カ所の硬化材吐出口33,34,35,36が設けられている。
【0023】
吐出口33,34,35,36には雌ねじが形成されている。吐出口34を除いた吐出口33,35,36は、雄ねじを有するプラグ37がそれぞれねじ込まれ封止されている。したがって、この場合、撹拌軸2の中心軸線gから例えば半径約10〜20cmの円上を回転する吐出口34から硬化材は吐出する。
このように、硬化材の吐出位置を撹拌軸2の中心軸線gから半径方向に移動することにより、硬化材と掘削された土壌とがさらに混合しやすくなり、撹拌混合精度がさらに向上した。
また、改良対象となる地盤の性質に応じてプラグ37で封止する吐出口を選択することによって、様々な半径の円上から硬化材を吐出することが可能である。
【0024】
上述した実施の形態1〜3では、供回り防止部材としての供回り防止翼6やロッド連結板25は、掘削翼1や撹拌翼3等に隣り合わせて配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、掘削ヘッド13、21に隣り合わせて、突起部材9を備えた供回り防止翼6や突起部材26を備えたロッド連結板25を配置してもよい。これにより、掘削ヘッド13、21の直上の撹拌軸2、22に付着した土塊を剥離させるのが容易になる。
また、突起部材9および26は、回転する土塊から受ける抵抗に応じた剛性が得られるように、水平方向に切った断面の形状が矩形であっても、撹拌軸2、22の周方向に尖った山形形状であってもよい。また、突起部材9および26は、供回り防止翼6やロッド連結板25に、1つだけ設けてもよく、また、3つ以上設けてもよい。
実施の形態2において、撹拌軸22のロッド連結板25の上方にそれぞれ撹拌翼を設け、突起部材26は、ロッド連結板25の上方にも、さらに突き出た形状にしてもよい。これにより、撹拌軸22のロッド連結板25の上方に付着した土塊も剥離することができ、さらに撹拌混合精度が向上する。
【0025】
【発明の効果】
この発明に係る地盤改良用撹拌混合装置によれば、供回り防止部材には、撹拌軸の近傍に、撹拌軸の軸方向に向かって撹拌翼側に延び、供回り防止部材から突出した突出部材が少なくとも1つ以上設けられているので、粘性の強い粘性土や繊維質の腐植土等様々な地盤に適合し、撹拌混合性に優れ且つ簡単な構造からなる撹拌混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る地盤改良用撹拌混合装置の構造を示す側面図である。
【図2】図1の要部を示す部分拡大側面図である。
【図3】この発明の実施の形態2に係る地盤改良用撹拌混合装置の構造を示す側面図である。
【図4】この発明の実施の形態3に係る地盤改良用撹拌混合装置の要部の構造を示す側面図である。
【図5】図4の矢印A方向から見た図である。
【符号の説明】
1,24…掘削翼(撹拌翼)、2,22…撹拌軸、3,4,5…撹拌翼、6,7…供回り防止翼(供回り防止部材)、9,26…突出部材、12,33,34,35,36…吐出口、25…ロッド連結板(供回り防止部材)、32…硬化材搬送管(硬化材注入部材)、E…地盤。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stirring and mixing device for ground improvement for stirring and mixing soil on a ground and a hardening material injected into the ground, and relates to a stirring and mixing device mounted on a ground improvement construction machine for use.
[0002]
[Prior art]
In the soil improvement method of improving the soft ground by stirring and mixing the soil of the ground and the hardened material, the so-called corotation phenomenon in which the viscous soil adheres to the stirring and mixing device of the soil improvement construction machine and rotates with the stirring shaft Occurs.
Therefore, Patent Literature 1 describes a drilling and stirring device including a plurality of counter-rotating wings in order to prevent a counter-rotation phenomenon and enhance stirring and mixing performance. In this apparatus, a rotation preventing blade having a diameter slightly larger than that of the stirring blade and rotatably connected to the stirring shaft is provided between a plurality of stirring blades fixed to the stirring shaft.
Further,
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-226120 (page 2-3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-7-197443 (page 2-3, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, just by arranging a plurality of counter-rotating blades between the stirring blades as in the device described in Patent Literature 1, the counter-rotating blades are located near the center of the stirring blade, near the stirring shaft near the junction of the stirring shaft. The phenomenon remains, and there is a problem that the earth mass rotates while being attached to the stirring blade or the stirring shaft. This tendency is particularly large in highly viscous soils and fibrous humus soils.
[0005]
On the other hand, the apparatus described in
Furthermore, since a large number of vertical blades are provided on the stirring blade, resistance when the device penetrates into the soil is large, and a large load tends to be applied to the driving portion of the stirring shaft.
In addition, when there are obstacles such as concrete waste, rebar scraps, wires, and cobblestones on the ground to be improved, since the stirring blade has a complicated mechanism, these obstacles are entangled with the stirring blade, or The device is caught between the stirring blade and the rotation preventing blade, and the device does not operate. At this time, it takes a lot of time to remove these obstacles from the apparatus, and the operation efficiency of the apparatus is impaired.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and is suitable for various types of soil such as viscous clayey soil and fibrous humus soil, and has an improved stirring and mixing property and a ground improvement having a simple structure. It is an object to provide a stirring and mixing device for use.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The ground improvement stirring and mixing apparatus according to the present invention includes a stirring shaft, a stirring blade fixedly provided around the stirring shaft, and provided adjacent to the stirring blade and rotatably connected to the stirring shaft. In the ground improvement stirring and mixing device for stirring and mixing the soil of the ground and the hardening material to be injected into the ground, the stirring wing rotates with the stirring shaft, and the rotation prevention member includes: At least one or more protruding members extending in the axial direction of the stirring shaft toward the stirring blade and protruding from the rotation prevention member are provided near the stirring shaft.
[0008]
It is preferable that a plurality of stirring blades are provided with the rotation preventing member interposed therebetween, and the protruding members protrude toward the respective stirring blades.
Two sets of stirring shafts and corresponding stirring blades may be provided so that the rotation preventing member is rotatably connected to each stirring shaft.
Further, a discharge port for injecting the hardening material into the ground may be provided, and a hardening material injection member capable of changing the position of the discharge port in a radial direction of the stirring shaft may be provided.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of a ground improvement stirring and mixing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The stirring and mixing
The stirring
[0010]
Between the excavating blade 1 and the stirring
[0011]
A pair of
[0012]
Further, the first
As shown in detail in FIG. 2, the projecting
The projecting
FIG. 2 shows a case where the
[0013]
The distance M1 from the center position of the
Further, the second
The positional relationship between the protruding
[0014]
On the other hand, the stirring
[0015]
Next, a ground improvement method performed by using the stirring and mixing
The stirring
[0016]
The earth mass excavated by the
However, since the protruding
[0017]
Therefore, the amount of soil mass adhering to the excavating wing 1, the stirring
When the ground improvement was performed using the stirring and mixing
[0018]
FIG. 3 shows a configuration of a ground improvement stirring and mixing
The stirring and mixing
The connecting
[0019]
An interval S3 between one tip 26a of the
The distance M2 from the center position of each
Also in the stirring and mixing
[0020]
Therefore, similarly to Embodiment 1, the stirring and mixing accuracy is improved, and the amount of unconsolidated soil mass that does not mix with the hardening material is reduced. Further, since the
[0021]
The ground improvement stirring / mixing device according to the third embodiment is arranged along the excavation wing 1 as shown in FIGS. 4 and 5, instead of the
[0022]
The hardened
[0023]
Internal threads are formed in the
As described above, by moving the discharge position of the hardening material in the radial direction from the center axis g of the stirring
Further, by selecting a discharge port to be sealed with the
[0024]
In the above-described first to third embodiments, the
Further, the
In the second embodiment, a stirring blade may be provided above the
[0025]
【The invention's effect】
According to the stirring and mixing device for ground improvement according to the present invention, the co-rotation preventing member includes a protruding member that extends toward the stirring blade side toward the axial direction of the stirring shaft near the stirring shaft and protrudes from the co-rotation preventing member. Since at least one or more are provided, it is possible to provide a stirring and mixing apparatus which is suitable for various types of ground such as viscous clayey soil and fibrous humus soil, has excellent stirring and mixing properties, and has a simple structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a structure of a stirring and mixing device for ground improvement according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged side view showing a main part of FIG.
FIG. 3 is a side view showing a structure of a stirring and mixing device for ground improvement according to
FIG. 4 is a side view showing a structure of a main part of a stirring and mixing device for ground improvement according to
FIG. 5 is a view as seen from the direction of arrow A in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1,24 ... Excavation blade (stirring blade), 2,22 ... Stirring shaft, 3,4,5 ... Stirring blade, 6,7 ... Turning prevention wing (Turning prevention member), 9,26 ... Protrusion member, 12 , 33, 34, 35, 36: discharge port, 25: rod connecting plate (rotation prevention member), 32: hardened material conveying pipe (hardened material injection member), E: ground.
Claims (4)
この撹拌軸の周囲に固定して設けられた撹拌翼と、
この撹拌翼に隣りあって設けられ、前記撹拌軸と回転自在に連結された供回り防止部材とを備え、
前記撹拌翼が前記撹拌軸とともに回転して、地盤の土壌と地盤内に注入する硬化材とを撹拌混合する地盤改良用撹拌混合装置において、
前記供回り防止部材には、前記撹拌軸の近傍に、前記撹拌軸の軸方向に向かって前記撹拌翼側に延び、前記供回り防止部材から突出した突出部材が少なくとも1つ以上設けられたことを特徴とする撹拌混合装置。A stirring shaft,
A stirring blade fixedly provided around the stirring shaft,
It is provided adjacent to the stirring blade, and comprises a rotation preventing member rotatably connected to the stirring shaft,
The stirring blade is rotated together with the stirring shaft, in the ground improvement stirring and mixing device for stirring and mixing the soil of the ground and the hardening material to be injected into the ground,
In the vicinity of the stirring shaft, at least one or more protruding members extending toward the stirring blade side in the axial direction of the stirring shaft and protruding from the rotation preventing member are provided in the vicinity of the stirring shaft. A stirring and mixing device.
前記供回り防止部材は、それぞれの前記撹拌軸と回転自在に連結された請求項1または2に記載の撹拌混合装置。Comprising two sets of the stirring shaft and the corresponding stirring blade,
The stirring and mixing device according to claim 1 or 2, wherein the rotation preventing member is rotatably connected to each of the stirring shafts.
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