JP2007032265A - 地下壁または地下隔壁を形成するための現場で土壌を混合する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地下壁または隔壁を形成するために現場で土壌を混合するに際し、浸透性が高くないしっかりした土壌の単一の壁を作るために、掘削部のパネル類の面から離れた方向で、前記パネルの捩じれ方向に掘削の方向を補正する。
【解決手段】土壌を分散させるための下位部分に分散手段（１）がある地下壁または地下隔壁を形成するために現場で土壌を混合するための複数のケーブルまたは他のフレキシブルまたは円弧状の構造体で吊り下げられた装置であって、前記分散手段の上に、実質的に垂直な軸まわりを回転することができる掘削方向を補正する手段（５，１３）が配置されていることを特徴とするもの。
【選択図】図１

Description

この発明の主題は、連続した複数の地下壁または複数の地下隔壁または単独の要素を形成するための現場で土壌を混合する方法と装置である。

適切な安定剤を加えて現場で土壌を混合する技術は、以下のような広範囲の地質工学計画問題に適用される：

−壁を含むプロダクション、
−土壌の支え特性の大幅な改良、
−耐水性壁の形成、
−汚染場所の不活性化処理、
−砂の液化の危険度の低下。

これらの結果は、確立された土要素を単独にまたは組み合わせて適宜使用し、幾何学的にきまった構造体を形成する。

このシステムは、固い地面およびしっかりかたまった砂地の両者に適用される。

天然の土を例えば、水とセメントの混合物をベーとする凝集流と混合し、しっかりした地面に柱を建て技術は、よく知られている。

この種の混合は、機械的機具で分散させた地面で直接行われるもので、前記機具の回転で凝集流体との混合も行われる。０．１〜０．３Ｍｐａの低圧で吸引される前記流体は、ドリルロッドにより前記機具に運ばれ、分散ブレードの付近で放出される。

さらにもっと進んだ方法では、凝集流体は、２０〜４０Ｍｐａの圧力で吸引され、ジェットの形状の特別なノズルから強いレベルの運動エネルギーをもって放出されるようになっており、前記エネルギーが分散と土壌との混合に大きく役立つ。分散ブレードは、前記ジェット噴流によりすでに柔らかくされている混合物内で動き、力を余り要さずに、より早い速度で回転できるようになっており、確実に柱の径を最小のものにし、早い進行レートにする（例えば、公開公報ＥＰ−１，０４５，０７３およびＵＳ−５，３９６，９６４号明細書等参照）。

特許ＥＰ−１，４５２，６４５は、歯を備えた水平軸まわりを回転するドラムをもつ装置をベースとして、凝集流体と混合した土壌で作った隔壁の形成方法を記載している。掘削部の水平部分は、かくして、矩形の形状をとる。いくつかの掘削部を互いに隣り合わせることで、しっかりした土壌で作られた地下壁（隔壁）を作ることができる。この場合、前記流体の低圧と供給方向がきまっているため、掘削したり、混合したりすることが簡単ではない。

さらに、同じ権利者の名義の２００５年６月２８日のイタリー特許第Ｔ０２００５Ａ０００４４７は、凝集流体と混合した土隔壁の形成方法を記載しており、これは、機器類と共に回転する分散ブレードとジェット噴出ノズルを備えた喜々類を備え、対向する対が回転するいくつかの平行な複数の垂直ロッドをもつ装置を基礎としている。このような装置は、矩形の掘削部を定める縦型のブレード類の周辺を部分的に塞いでしまう。

前記掘削および混合装置は、通常、複数のケーブルから吊り下げられているか、または、ある程度の可撓性を呈する円弧状の案内部材から吊り下げられている。

このような混合装置に関し解決すべき主たる問題は、掘削が直線および垂直に行われる点である。実際に、これら掘削の最終の目的は、浸透性が高くないしっかりした土壌の単一の壁を作る点にある。

掘削部の個々のパネル類は、したがって、互いに突き当てられ、互いにしっかり連結されていなければなない。

したがって、最低の必要条件は、前記パネル類が縦型であることで、これには、調節システムと方向を補正するシステムが要求される。

調節システムは、よく知られており、これは、二つの種の面に対する傾斜計が基礎になっている。

ジャイロスコープ装置は、捩じれ角度の計測に一般に使用されている。

計測信号は、通常、ケーブルを介してオペレーティングマシンヘ送られ、状況の目視チェックを行うことができるようになっている。前記信号は、ついでアルゴリズムにより処理され、このアルゴリズムにより、なすべき補正介入が示される。

明らかに、データの送信は、異なる態様で行われたり、処理が局部的（掘削装置内部）になされるとすべてが除去されてしまう。

掘削装置から土屑などが除去され、掘削部になにもの残っていない場合にあっては、掘削部それ自体の壁に作用するスラスト面を使用する既知のシステムが用いられ、これによって、前記装置の角度およびその前進方向の修正が行われる（ＥＰ０７９１６９０参照）。しかしながら、液状化した土屑類が掘削部に残留していると、混合された土屑類との間で摩擦が生じる広い面領域により、このシステムには、多大の危険が残る。

水平軸を備えたドラムをもつ掘削装置においては、回転軸に対し垂直な面にそって動けるように、前記ドラムに異なる回転速度を用いる周知の方法がある。これと逆に、支持部に対し前記ドラムのグループを傾斜させて、前記軸の方向に動かすようにする（ＥＰ０７３５１９９参照）。

この発明の目的は、前記パネルの面から離れた方向で、前記パネルの捩じれ方向に掘削の方向を補正することにある。

この目的および以下明らかに説明される他の目的を達成するために、そして、この発明は、請求項１による地下壁または隔壁を形成するために現場で土壌を混合する装置および請求項１０による関連の方法を提供するものである。

この発明を添付の図面を参照しながら記載するもので、該図面において；

図１と図２は、第１実施例における、この発明によるリジッドなアンテナをもつ第１の態様のマシンに乗せられた掘削装置の正面と側面をそれぞれ示す；

図３と図４は、いまだ第１の実施例におけるスイングするブームをもつ第２の種類のマシンに装着された掘削装置の正面図と側面図それぞれを示す：

図５と図６は、第２の実施例におけるケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の正面図と側面図それぞれを示す：

図７、図８および図９は、第３の実施例におけるいまだケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の正面図（図７）および二つの異なる動作位置における側面図をそれぞれ示す：

図１０と図１１は、さらに別の実施例におけるリジッドなロッドをもつマシンに装着の、この発明による掘削装置の正面図と側面図それぞれを示す。

前記掘削装置は、分散手段を提供するもので、これは、伝統的な歯がついたドラム１の二重対から作られており、これらドラムは、独立しているか、または、機械的に結合されていて、少なくともモータ要素（前記ドラムの軸に実装されている）でモータ駆動されるようになっている。モータ駆動される部分は、複数の回路を取り付け、維持し制御するためのトラップドア２つきシールされたチャンバでオーバーラップされている。

図示されていないパイプ類の手段により、凝集流体および／または流状化流体が図示されていない複数のノズルを介して供給されるようになっており、これらノズルは、歯つきドラムの間に塊状になってしまう土を分散するように使用される。

地面内へ前進する際、一対のドラムは、内側に回転し、前記歯の作用と高圧（２０〜４０ＭＰａ）で噴出された流体とにより、破砕された土壌がたまるようにする。混合領域３が同じ供給源からの凝集流体と流状化液体が前記したようにノズルで放出される区域につくられる。

この発明によれば、粉砕手段またはモータ駆動キキサー類による掘削方向の補正手段がドラム３を保持する本体４の上部に配置される。

これらの補正手段が機能している間、前記複数のドラムは、反対方向に回転し、即ち、外側方向へ回転して、下向きに力を加え、これで前記流体を安定化し、処理を均質化するのに役立ち、混合チャンバ３内にある土壌を下方へ動かすようにする。この作用の間、前記複数のドラムは、上記した複数のノズルにより圧送される液体に助け続けられる。土壌が下方へ動くにつれ、前記二つのドラムの間のチャンバは、空になり、前に混合されていた土壌が情報から再び充填され、前記コータ駆動の補正手段により動く状態に保たれる。

掘削方向の補正を目的とする第１の実施例によれば、上部の粉砕部材５は、掘削方向の補正の目的のために使用され、前記部材は、実質的に垂直な回転軸をもつ（図１，２，３および４参照）。

各粉砕部材５は、その自身のヒンジまわりをスイングできるようになっており、該ヒンジにより前記部材は掘削装置に取り付けられ、その長さ方向軸まわりを回転する。

土壌を動く状態に保つために、これらに作用するトルクのロアクションもまた前記掘削装置全体に作用する。かくして、粉砕部材５の両者が同じ方向に回転すると、前記掘削装置は、対向するねじれ方向に回転するようになる。

複数の粉砕部材５が反対方向に回転すると、前記トルクは、取り消されるが周囲のマテリアルに対する摩擦力は、取り消されない。対称性の理由で、残留の力は、前記隔壁の面に対し垂直な方向、正確には、主の方向にある。前記粉砕部材の回転方向を逆にすると、これまた前記補正の力の方法を逆にする。

図１，２に示されたマシンの形状における前記装置の上端端部は、ロッドまたはアンテナ６をもち、実質的には、到達する掘削部の深さの長さであって、前記装置の供給パイプまたはケーブルを含み、案内タワー７により案内されて、好ましくない回転を防ぐようになっている。

このようなタワーの高さは、到達する深さの制限を構成する。

図３，４に示す別の実施例においては、ロッド６は、ケーブルシステム８に代えられ、到達する深度の深さをますことができるようになっている。さらには、外側案内システムが使用されていて、これは、マシン（クレーン）からつり下げられており、中空のプリスム断面と同じプリスム断面の内側案内要素１０をもつ。

前記二つの案内要素は、外側で前記装置に係合し、第１の掘削の数メーターの段階にある。前記装置は、相当の深さまで独立していて、掘削部の壁にそって案内される。

図５，６は、さらなる実施例を示すもので、ここでは、掘削装置は、ケーブルシステム１１で支持されているが、一対の粉砕部材の代わりに二対のオーバーラッピング粉砕部材５をもつ。この場合、粉砕グループの摩擦力とトルクは、かなり減少されるもので、これは、得られる結果が最適なことを意味する。

ここで再び粉砕グループの機能を改善するために、幾つかの対で構成し。図７，８，９に図示のような支持を行う支持体１２にそって互いに離して配置するようにする。

構造体１２は、平坦で、長い形状のものであって、種々の補正力の間に距離をおかせ、実質的に掘削部の壁から離すようにしている。

ここで再び前記パネルの面から離れる方向および前記パネルのねじれ方向における掘削方向を補正する目的において、上記した一対、二対またはそれ以上の対の粉砕部材５よりも、補正手段は、混合された土壌のための混合部材でよく、これは、好ましくは上部に配置され、実質的に垂直な回転軸をもつ。

これらの混合部材は、また図１０，１１に図示されているもので、複数の付加体１３から作られ、これらは、垂直ロッド１４から横方向にのびている。複数のロッド１４は、アンテナ１５の横手に位置し、これと平行になっていて、上部に位置するモータ１６により制御されるそれらの長さ方向軸まわりを回転するようになっている。

前記付加体１３は、数が固定されておらず、必要に応じた長さのもので、それらの端部は、モータ１６により前記ロッドが回転されているとき、前記付加体を支持するロッド１４の回転の間周囲の土壌に作用する。

前記土壌に動きを与えるために横端部または混合部材１３に作用するトーショントルクのリアクションもまた掘削装置に作用する。かくして、前記混合部材が同じ方向に回転すると、前記掘削装置は、反対方向へ捩じれ回転するようになる。

その代わりに、前記混合部材が反対の方向に回転すると、前記トルクは、なくなるが、周囲のマテリアルに対する摩擦力はなくならない。対称の理由で、残りの力は、前記隔膜の面に対し垂直な方向、正確には、主の方向へ動く。前記混合部材１３の回転方向を逆転すると、これもまた補正力の方向が逆になる。

補正力なしにフィードするために、前記混合部材は、回転しないか、または、一つの方向へ間欠的に駆動され、ついで、反対の方法へ駆動される。

また別に、これら部材の二対のものを設置し、連続して互いに反対の回転をするように保つことができる。

上部の混合部材は、さらに二つの目的を達成できる。

これらの一つは、流動化された土壌が前記掘削装置の上部領域で動けるように保つためである。この動きは、前記凝集流体の硬化現象で緩慢になり、これによって、掘削の間、そのような流体を導入させ、前記混合時間を合計のリターン時間に延長させ、これによって混合操作の質を高める。他方、抜き取り時間が短縮されるもので、これは、前記凝集流体の投与の制御による状態ではないからである。

前記凝集流体は、掘削の間に導入されるから、流動化液体としても機能し、これによって、前記第１の段階では水を導入する必要がなくなる。この代替手段は、掘削部に導入すべき通体の総量をドラスチックに減らす効果があり、したがって、処理工程の間ほぼオーバーフローしてしまい、特に無駄なものを捨てるという問題およびコストの上昇に結び付く無駄な水の量を減らすものである。

他の利点は、緊急時（陥没、混合物の硬化につながる一時的な崩壊）、前記混合部材を用いて前記混合物を戻すルートを再開し、これによって前記設備を修復することができるようになる。

前記上部混合部材は、環境に適応する形態でつくられる。このことは、それらの動作範囲を混合まで広げ、さらには、緊急時、掘削部からの抜き取りの分野まで広げる。前記方向の制御もまた前記した補正効果を改善する。

第１実施例における、この発明によるリジッドなアンテナをもつ第１の態様のマシンに乗せられた掘削装置の正面 第１実施例における、この発明によるリジッドなアンテナをもつ第１の態様のマシンに乗せられた掘削装置の側面 いまだ第１の実施例におけるスイングするブームをもつ第２の種類のマシンを装着された掘削装置の正面図 いまだ第１の実施例におけるスイングするブームをもつ第２の種類のマシンを装着された掘削装置の側面図 第２の実施例におけるケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の正面図 第２の実施例におけるケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の側面図 第３の実施例におけるいまだケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の正面図 第３の実施例におけるいまだケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の二つの異なる動作位置における一方の側面図 第３の実施例におけるいまだケーブルを備えた部材に装着の、この発明による掘削装置の他方の異なる動作位置における側面図 さらに別の実施例におけるリジッドなロッドをもつマシンに装着の、この発明による掘削装置の正面図 さらに別の実施例におけるリジッドなロッドをもつマシンに装着の、この発明による掘削装置の側面図

符号の説明

１ 歯付きドラムの二重対
２ トラップドア
３ 混合領域
４ 本体
５ 粉砕部材
６ ロッドまたはアンテナ
７ 案内タワー

Claims (11)

1. 土壌を分散させるための下位部分に分散手段（１）がある地下壁または地下隔壁を形成するために現場で土壌を混合するための複数のケーブルまたは他のフレキシブルまたは円弧状の構造体で吊り下げられた装置であって、前記分散手段の上に、実質的に垂直な軸まわりを回転することができる掘削方向を補正する手段（５，１３）が配置されていることを特徴とするもの。
2. 前記掘削方向の補正手段は、複数の粉砕部材（５）であって、これらは、これらの軸まわりを回転し、これらを前記掘削装置の本体にヒンジ止めしているヒンジまわりをスイングできるようになっていることを特徴とする請求項１による装置。
3. ２基の粉砕部材（５）が前記掘削装置において互いに正反対に対向して配置されていることを特徴とする請求項２による装置。
4. 二対の粉砕部材（５）があり、各対の部材は、前記掘削装置において互いに正反対に対向して配置されていることを特徴とする請求項２による装置。
5. 前記掘削装置の本体の上部構造部に沿って間隔をおいていくつかの対の粉砕部材（５）があり、各対の部材は、前記掘削装置において互いに正反対に対向して配置されていることを特徴とする請求項２による装置。
6. 各対の粉砕部材の各部材は、同じ対の他方の部材に対し、同じ方向または反対の方向に回転できるようになっていることを特徴とする請求項２から請求項５による装置。
7. 複数の粉砕部材（５）の支持体（１２）は、フラットにされ、長く延ばされている形状をもつことを特徴とする請求項５による装置。
8. 掘削の方向の補正手段は、実質的に垂直な軸まわりを回転する混合手段（１２）であることを特徴とする請求項１による装置。
9. 混合部材（１３）は、複数の垂直なロッド（１４）から横方向に延びている付加体を構成し、これら付加体は、横方向に位置して前記マシンのアンテナ（１５）と平行になっており；前記ロッド（１４）は、上位にある複数のモータ（１６）により制御されて、それら自体の長さ方向軸まわりを回転することを特徴とする請求項８による装置。
10. 前記請求項による掘削方向の補正手段（５，１３）により行われ、掘削の方向が以下の点についてそれぞれ正しく補正されることを特徴とする掘削および混合方法；
    −前記補正手段（５，１３）のすべてが同じ方向に回転した場合、前記補正に対し反対方向に回転するとき：
    −前記補正手段の回転方向が対の回転に反対の場合、掘削面における方向が正常であるとき。
11. 前記凝集流体が掘削の際に導入され、これが一時的に流動化材として機能することを特徴とする請求項１０による装置。

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