JP2005076212A - 地盤改良体造成装置及びその工法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬化材の過剰な攪拌を防止すると共に攪拌効率も向上させた地盤改良体造成装置及びその工法を実現する。
【解決手段】対象地盤に形成された削孔内にて硬化材を噴射することにより固化体を造成すべく、前進後退可能かつ回転可能なロッド部１１とモニター部１２とを有する地盤改良体造成装置１０において、モニター部１２が軸に対して垂直に互いに反対方向に延びる一対の攪拌翼１３ａ，１３ｂと、硬化材を噴射すべく側面に開口する少なくとも一対の噴射口１４ａ，１４ｂとを具備し、噴射口１４ａ，１４ｂの各々が、軸に垂直な方向に対して傾斜しつつ一対の攪拌翼１３ａ，１３ｂのいずれか一方の先端へ向けて硬化材を噴射可能に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱地盤の改良、建築構造物基礎等の目的で対象地盤に地盤改良体を造成する地盤改良体造成装置及びその工法に関する。

軟弱粘性土等の軟弱地盤に対して行う地盤改良工法及びこれに用いる地盤改良体造成装置が種々知られている。例えば、対象地盤に対して削孔を形成し、形成された削孔及びその周囲地盤にセメントミルク等のスラリー状硬化材を注入することにより柱状の固化体を造成する地盤改良工法がある。

この地盤改良工法では、対象地盤に対し削孔及び硬化材注入を行うためにロッド状の地盤改良体造成装置が用いられる。そして対象地盤の地上には、ロッド状の地盤改良造成装置を回転させつつ前進後退駆動する地盤改良機と、地盤改良体造成装置に対して圧力を高めた水や硬化材等を送出するためのミキシング装置やポンプ装置を含むプラント装置とが設置される。ロッド状の地盤改良体造成装置は、プラント装置から圧送される水や硬化材等の供給口を具備するスイベル部と、スイベル部からの水又は硬化材等を移送する管を内蔵する長尺のロッド部（通常、複数本を接続）と、ロッド部からの水又は硬化材等を噴射すべく側面及び／又は先端に噴射口を具備するモニター部とからなる。

特許文献１及び２に記載された地盤改良体造成装置のモニタ部は、その側面に水又は硬化材の噴射口と少なくとも一対の攪拌翼とを具備しており、回転前進する削孔の際には噴射口から圧力水を噴射して周囲地盤を切削すると共に攪拌翼により地盤を攪拌することにより効率的に削孔を形成する。所定の深度まで削孔を形成した後、回転後退しつつ噴射口から硬化材を噴射し攪拌翼により地盤と硬化材とを十分に攪拌することにより均一な固化体を造成する。いわゆる「噴射攪拌併用式機械攪拌工法」である。特許文献１及び２では特に、攪拌翼の先端に硬化材の拡散防止板（切削板兼用）が取り付けられており、これにより、硬化材の過剰な拡散を防止すると共に規定された空間内で十分に攪拌混合することにより、所定の形状及び均一な材質の固化体を造成することができる。
特開平９−２９６４３９号公報 特開２０００−１７６５０号公報

しかしながら、特許文献１及び２のような切削板兼用の拡散防止板は、攪拌翼の先端に設けられていることから、地盤中での抵抗が非常に大きい。そのため、回転トルクを増大させる要因となっている。ここで、図４は、対象地盤に造成された柱状の固化体６０ａ〜６０ｄを模式的に示した上面図である。６０ａと６０ｃは前日施工した固化体であり既に硬化している。６０ｂと６０ｄは当日施工予定の固化体である。地盤改良体造成工法では、このように各固化体の側面が互いに重なるようなラップ施工を行う場合がある。特許文献１及び２の地盤改良体造成装置の場合、拡散防止板があるためにこのようなラップ施工が不可能となるケースがある。

以上の現状に鑑み、本発明は、攪拌翼先端に拡散防止板の如き回転トルクを増大させる構成要素を設けることなく、確実に硬化材の過剰な攪拌を防止すると共に攪拌効率も向上させた地盤改良体造成装置及びその工法を実現することを目的とする。

上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
（１）請求項１に係る地盤改良体造成装置は、対象地盤に形成された削孔内にて硬化材を噴射することにより固化体を造成すべく、前進後退可能かつ回転可能なロッド部と、該ロッド部に接続されるモニター部とを有する地盤改良体造成装置であり、前記モニター部が、前記ロッド部の軸に対して垂直に互いに反対方向に延びる一対の攪拌翼と、前記硬化材を噴射すべく側面に開口する少なくとも一対の噴射口とを具備する。
そして、前記少なくとも一対の噴射口の各々が、前記ロッド部の軸に垂直な方向に対して傾斜しつつ前記一対の攪拌翼のいずれか一方の先端へ向けて前記硬化材を噴射可能に設けられることを特徴とする。

（２）請求項２に係る地盤改良体造成装置は、請求項１において、前記噴射口が一対設けられる場合に、その１つが前記ロッド部軸上の前記攪拌翼より基部側に設けられ、かつ他の１つが該攪拌翼より先端側に設けられることを特徴とする。

（３）請求項３に係る地盤改良体造成装置は、請求項１において、前記噴射口が二対設けられる場合に、その一対が前記ロッド部の軸上の前記攪拌翼より基部側にて該ロッド部の軸に対してそれぞれ反対方向に向けて設けられ、他の一対が該攪拌翼より先端側にて該ロッド部の軸に対してそれぞれ反対方向に向けて設けられることを特徴とする。

（４）請求項４に係る地盤改良体造成工法は、前進後退可能かつ回転可能なロッド部と、該ロッド部に接続されるモニター部とを有する地盤改良体造成装置を用いて対象地盤に形成された削孔内にて硬化材を噴射することにより固化体を造成する地盤改良体造成工法において、先ず、前記モニター部に、前記ロッド部の軸に対して垂直に互いに反対方向に延びる一対の攪拌翼と、前記硬化材を噴射すべく側面に開口する少なくとも一対の噴射口とを設ける。さらに、前記少なくとも一対の噴射口の各々から、前記ロッド部の軸に垂直な方向に対して傾斜しつつ前記一対の攪拌翼のいずれか一方の先端へ向けて前記硬化材を噴射することを特徴とする。

本発明による地盤改良体造成装置及びその工法においては、地盤改良体造成装置のモニター部の側面に設けた噴射口から、傾斜しつつ攪拌翼の先端へ向けて硬化材が噴射されるので、硬化材が攪拌翼の先端に衝突することによりそれ以上の遠方への拡散が抑制される。加えて、傾斜して噴射されることで攪拌効率が極めて良好である。攪拌翼に回転トルクを増大させる構成要素もない。これらにより、ラップ施工の場合にも問題なく施工可能である。また、例えば、特許文献１のように多段に攪拌翼を設けずとも、一段のみで十分な攪拌能力を実現できる。

本発明により、低トルク、低回転での施工が可能となり、地盤改良体造成装置及び地盤改良機を含めた全体のシステムの小型化を図ることができる。

以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による地盤改良体造成装置１０の一実施例を概略的に示す部分的斜視図である。地盤改良体造成装置１０は、地上に設置された地盤改良機（図示せず）により対象地盤中を前進後退駆動及び回転駆動（矢印Ｒ）される。地盤改良体造成装置１０は、地上に設置される図示しないプラント装置から送られる水又は硬化材の供給口を具備するスイベル部（図示せず）と、スイベル部から送られる水又は硬化材を移送する管を内蔵するロッド部１１と、ロッド部１１から送られる水又は硬化材を噴射する側面の噴射口１４ａ(図では裏面側にあるため見えていない)、１４ｂを具備するモニター部１２とを回転軸（ロッド部の軸Ｃ）に沿って連結してなる。一例として、ロッド部の径は９０〜１４０mm、噴射口の径は、例えば２．１〜３．４mmである。尚、本明細書では、地盤改良体造成装置１０について、図１における上方側を「基部側」と、下方側を「先端側」と表現することとする。

ロッド部１１に接続されるモニター部１２の側面にはさらに、一対の攪拌翼１３ａ、１３ｂがロッド部１１の軸Ｃに対して垂直に互いに反対方向に延びている。一対の攪拌翼１３ａ、１３ｂの各々は、その回転の進行方向（矢印Ｒ）側に複数の掘削ビットを設けており、攪拌機能に加えて地盤掘削機能も備えている。好適には、モニター部１２の先端にも掘削ビット１５が設けられ、これは掘削時の地盤掘削に用いられる。

図１の実施例では、一対の噴射口１４ａ、１４ｂが、攪拌翼１３ａ、１３ｂより基部側と先端側にそれぞれ１つずつ、ロッド部１１の軸Ｃについて反対方向を向いて設けられている。

これらの一対の噴射口１４ａ、１４ｂの各々は、ロッド部１１の軸Ｃに垂直な方向に対して傾斜した角度で硬化材３０を噴射するように設けられている。加えて、これらの噴射口１４ａ、１４ｂの各々は、一対の攪拌翼１３ａ、１３ｂのいずれか一方の先端へ向けて硬化材３０を噴射可能に設けられている。このような傾斜した噴射角度をもつ噴射ノズルを設けることは公知技術である。これにより、噴射口１４ａ、１４ｂからそれぞれ噴射された硬化材３０は、攪拌翼１３ａ、１３ｂの先端に衝突する。これにより、攪拌翼１３ａ、１３ｂの先端を超えて硬化材３０が拡散することが防止され、硬化材３０は、攪拌翼１３ａ、１３ｂの長さ（すなわち回転直径）で規定される柱状の空間内に留まり、この空間内で攪拌翼１３ａ、１３ｂにより十分に地盤と攪拌混合されることとなる。攪拌混合効果は、硬化材が傾斜した角度で噴射されることによっても向上する。

ここで、「先端」の範囲には、上記の本発明の効果を奏することができる攪拌翼１３ａ、１３ｂの先端近傍の空間を含む。

また、本発明の地盤改良体造成装置１０では、極めて高い攪拌混合能力が得られるので、攪拌翼１３ａ、１３ｂの一段のみで十分であり、これ以上の多段の攪拌翼を設ける必要はない。

尚、本発明においては、一対の攪拌翼１３ａ、１３ｂのそれぞれの先端に向けて少なくとも１本の硬化材の噴射流が衝突するように構成されるので、少なくとも一対の噴射口を設けることが必要である。もちろん、一対以上の噴射口を設けてもよい。

図２は、本発明による地盤改良体造成装置１０の別の実施例を概略的に示す部分的斜視図である。本実施例では、モニター部１２に二対の噴射口１４ａ、１４ｃ、及び１４ｂ、１４ｄが設けられている点が、図１の実施例と異なる。これらのうち、一対の噴射口１４ａ、１４ｃは、ロッド部１１の軸Ｃ上において攪拌翼１３ａ、１３ｂより基部側にて該ロッド軸に対してそれぞれ反対方向に向けて設けられている。そして、他の一対の噴射口１４ｂ、１４ｄは、同じく攪拌翼１３ａ、１３ｂより先端側にて該ロッド軸に対してそれぞれ反対方向に向けて設けられている。

基部側の噴射口１４ａと先端側の噴射口１４ｄの各々は、ロッド部１１の軸Ｃに垂直な方向に対して傾斜した角度で攪拌翼１３ａの先端へ向けて硬化材３０を噴射するように設けられている。また、基部側の噴射口１４ｃと先端側の噴射口１４ｂの各々は、ロッド部１１の軸Ｃに垂直な方向に対して傾斜した角度で攪拌翼１３ｂの先端へ向けて硬化材３０を噴射するように設けられている。このように、一対以上の噴射口を設けることにより、攪拌混合効果をより向上させることができ、大口径の固化体造成に適用可能となる。

図３は、図１及び図２に示した実施例に共通する仕様を模式的に示す図である。一例として挙げる。例えば、硬化材３０の噴射圧力は１０〜２０MPaであり、攪拌翼１３ａ、１３ｂの回転数は毎分１５〜６０回である。一例として、攪拌翼の回転直径が８００〜１６００mmのとき、硬化材３０のロッド軸Ｃに垂直な方向に対する傾斜角θは、５〜３０度の範囲とすることが好適である。

本発明による地盤改良体造成工法は、図１及び図２に例示した地盤改良装置を用いて対象地盤に形成された削孔内にて硬化材を回転しつつ噴射することにより固化体を造成する地盤改良体造成工法である。すなわち、モニター部に、ロッド部の軸に対して垂直に互いに反対方向に延びる一対の攪拌翼と、硬化材を噴射すべく側面に開口する少なくとも一対の噴射口とを設けるた地盤改良体造成装置を用い、少なくとも一対の噴射口の各々から、ロッド部の軸に垂直な方向に対して傾斜しつつ一対の攪拌翼のいずれか一方の先端へ向けて硬化材を噴射する。

本発明による地盤改良体造成装置の一実施例を概略的に示す部分的斜視図である。 本発明による地盤改良体造成装置の別の実施例を概略的に示す部分的斜視図である。 図１及び図２に示した実施例に共通する仕様を模式的に示す図である。 ラップ施工を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ 地盤改良体造成装置
１１ ロッド部
１２ モニター部
１３ａ、１３ｂ 攪拌翼
１４ａ〜１４ｄ 噴射口
１５ 掘削ビット
３０ 硬化材
６０ａ〜６０ｄ 固化体

Claims (4)

1. 対象地盤に形成された削孔内にて硬化材を噴射することにより固化体を造成すべく、前進後退可能かつ回転可能なロッド部と、該ロッド部に接続されるモニター部とを有する地盤改良体造成装置において、
   前記モニター部が、前記ロッド部の軸に対して垂直に互いに反対方向に延びる一対の攪拌翼と、前記硬化材を噴射すべく側面に開口する少なくとも一対の噴射口とを具備し、
   前記少なくとも一対の噴射口の各々が、前記ロッド部の軸に垂直な方向に対して傾斜しつつ前記一対の攪拌翼のいずれか一方の先端へ向けて前記硬化材を噴射可能に設けられることを特徴とする
   地盤改良体造成装置。
2. 前記噴射口が一対設けられる場合に、その１つが前記ロッド部の軸上の前記攪拌翼より基部側に設けられ、かつ他の１つが該攪拌翼より先端側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成装置。
3. 前記噴射口が二対設けられる場合に、その一対が前記ロッド部の軸上の前記攪拌翼より基部側にて該ロッド部の軸に対してそれぞれ反対方向に向けて設けられ、他の一対が該攪拌翼より先端側にて該ロッド部の軸に対してそれぞれ反対方向に向けて設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成装置。
4. 前進後退可能かつ回転可能なロッド部と、該ロッド部に接続されるモニター部とを有する地盤改良体造成装置を用いて対象地盤に形成された削孔内にて硬化材を噴射することにより固化体を造成する地盤改良体造成工法において、
   前記モニター部に、前記ロッド部の軸に対して垂直に互いに反対方向に延びる一対の攪拌翼と、前記硬化材を噴射すべく側面に開口する少なくとも一対の噴射口とを設け、
   前記少なくとも一対の噴射口の各々から、前記ロッド部の軸に垂直な方向に対して傾斜しつつ前記一対の攪拌翼のいずれか一方の先端へ向けて前記硬化材を噴射することを特徴とする
   地盤改良体造成工法。
   

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