JP2010024675A - 地盤改良装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】地盤改良時に、リアルタイムで掘削土と固化材との混合状態が把握でき、混合状態が不十分な不良箇所の無い高品質の改良体を造成することができる地盤改良装置を提供する。
【解決手段】先端に固化材Cの吐出口7を設けた中空ロッド1と、中空ロッド1の先端近傍に取り付けられて中空ロッド1とともに回転する掘削翼3と、掘削翼3の上方に取り付けられて中空ロッド1とともに回転する下部攪拌翼5と上部攪拌翼6とを備えた地盤改良装置であって、掘削翼3と下部攪拌翼5との間における中空ロッド1の周面に、比抵抗測定センサー4,・・・が貼設された構成とされている。
【選択図】図1

Description

本発明は、掘削土と固化材とを掘削孔内で機械的に攪拌することで、地盤中に改良体を造成し、地盤改良を行う地盤改良装置に関するものである。
従来から、軟弱地盤中などに改良体を造成し、地盤改良を行う地盤改良装置が知られている。
この地盤改良装置による地盤改良の効果を確認するためには、改良体内の強度や透水性を測定する各種の原位置試験が知られている。
但し、こうした原位置試験は、その信頼性を上げるために、試験箇所を多くして実施しなければならず、コストが高くつくという問題がある。
また、実際に確認した改良体内に掘削土と固化材との混合状態が不十分な不良箇所が有ることが分かれば、その不良箇所を有する改良体を再度施工しなおさなければならず、さらにコストが高くつくこととなる。
こうしたことから、近年、特許文献1などに記載された比抵抗測定センサー(比抵抗プローブ)を未硬化状態時の改良体に貫入し、不良箇所がないかどうかを確認することなどもなされている。
特許第3876318号公報
しかしながら、上記した比抵抗測定センサーを用いた従来技術でも、改良体内に掘削土と固化材との混合状態が不十分な不良箇所が有る場合は、比抵抗測定センサーを引き抜いた後には、既にその改良体が固化しはじめている。
そのため、結局のところ、その不良箇所を有する改良体を再度施工しなおさなければならず、その分、コストが高くつくこととなる。
そこで、本発明は、地盤改良時に、リアルタイムで掘削土と固化材との混合状態が把握でき、混合状態が不十分な不良箇所の無い高品質の改良体を造成することができる地盤改良装置を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明の第1の地盤改良装置は、先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、該中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する攪拌翼とを備えた地盤改良装置であって、前記中空ロッドの周面に、比抵抗測定センサーが貼設されていることを特徴とする。
ここで、前記比抵抗測定センサーは、円弧板状又は平板状であり、少なくともその表面に、前記中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有し、その裏面は、前記中空ロッドと電気的に絶縁状態とされているとよい。
また、前記比抵抗測定センサーには、その外縁に、その表面から外側に向って下るテーパ部が設けられているとよい。
さらに、前記比抵抗測定センサーは、前記中空ロッドの周面に、周方向に略一定の間隔で、複数個設けられているとよい。
本発明の第2の地盤改良装置は、先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、該中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する攪拌翼とを備えた地盤改良装置であって、前記中空ロッドに収納器が設けられ、該収納器内に、比抵抗測定センサーが突出・収納可能に設けられていることを特徴とする。
ここで、前記比抵抗測定センサーは、筒状で先端が円錐形状であり、前記中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有するとよい。
また、前記比抵抗測定センサーは、円錐形状又は正多角錐形状であり、前記中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有してもよい。
このような本発明の第1の地盤改良装置は、中空ロッドの周面に、比抵抗測定センサーが貼設された構成とされている。
こうした構成なので、地盤改良時に、比抵抗測定センサーにより、リアルタイムで掘削土と固化材との混合状態が把握でき、混合状態が不十分な不良箇所の無い高品質の改良体を造成することができる。
ここで、比抵抗測定センサーが、円弧板状又は平板状であり、少なくともその表面に、中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有し、その裏面は、中空ロッドと電気的に絶縁状態とされている場合は、深さ方向に所望の精度で、掘削土と固化材との混合状態が把握できる。
そのうえ、比抵抗測定センサーが中空ロッドに密着した円弧板状又は平板状であるため、中空ロッドの回転や地盤中への挿入・引き抜きの際に、比抵抗測定センサーに加わる外力はさほど大きくなく、剥がれたり、破損してしまうおそれが少ない。
また、比抵抗測定センサーの外縁に、その表面から外側に向って下るテーパ部が設けられている場合は、中空ロッドの回転や地盤中への挿入・引き抜きの際に、比抵抗測定センサーに加わる外力がさらに小さくなるため、剥がれたり、破損してしまうおそれがより少ない。
さらに、比抵抗測定センサーが、中空ロッドの周面に、周方向に略一定の間隔で、複数個設けられている場合は、中空ロッドの略全周における掘削土と固化材との混合状態が把握できる。
このような本発明の第2の地盤改良装置は、中空ロッドに収納器が設けられ、収納器内に、比抵抗測定センサーが突出・収納可能に設けられた構成とされている。
こうした構成なので、地盤改良時に、比抵抗測定センサーを突出させることにより、略リアルタイムで掘削土と固化材との混合状態が把握でき、混合状態が不十分な不良箇所の無い高品質の改良体を造成することができる。
そのうえ、比抵抗の測定時以外では、比抵抗測定センサーは収納器内に収納されるため、破損してしまうおそれがない。
ここで、比抵抗測定センサーが、筒状で先端が円錐形状であり、中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有する場合は、この比抵抗測定センサーは、その先端が尖った形状のため、固化材が混合された掘削土中へ容易に突出させることができる。
また、比抵抗測定センサーが、円錐形状又は正多角錐形状であり、中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有する場合も、この比抵抗測定センサーは、その先端が尖った形状のため、固化材と混合された掘削土中へ容易に突出させることができる。
以下、本発明を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1〜6に基づいて説明する。
まず、図1〜図4に基づいて、実施例1の地盤改良装置の構成について説明する。
この実施例1の地盤改良装置は、図1に示したように、中空ロッド1の先端に取り付けられた先端ビット2と、中空ロッド1の先端近傍に突設された掘削翼3と、掘削翼3の上方に中空ロッド1に突設された攪拌翼としての下部攪拌翼5と、下部攪拌翼5の上方に中空ロッド1に突設された攪拌翼としての上部攪拌翼6と、掘削翼3と下部攪拌翼5との間で中空ロッド1に設けられた比抵抗測定センサー4,・・・とで主に構成されている。
この中空ロッド1は、その上端近傍に接続した回転駆動装置(図示せず)により回転され、地盤中に圧入され、複数本軸方向に連結しながら、地盤改良に必要な長さにして用いられる。
ここで、この連結された中空ロッド1,・・・は、上端がプラント(図示せず)に接続されており、プラントで製造された固化材Cが、中空ロッド1,・・・の中空部に送り込まれる。
また、この連結された中空ロッド1,・・・は、下端近傍に固化材Cの吐出口7を有しており、プラントから中空部に送り込まれると、固化材Cが、この吐出口7から吐出される。
さらに、先端ビット2は、先端が尖形に形成され、最下部の中空ロッド1の下端に尖形部が下を向くように取り付け固定されており、中空ロッド1,・・・とともに回転・圧入されて地盤を掘削する。
また、掘削翼3は、2枚の翼31,31から成り、最下部の中空ロッド1の下端近傍で且つ先端ビット2の上方に設けられている。
ここで、これらの2枚の翼31,31は、最下部の中空ロッド1を対称軸として向い合うように略直角に突設されている。
また、これらの翼31,31は、最下部の中空ロッド1に突設された本体部31aと、本体部31aに突設された下向きの掘削刃31b,・・・とからそれぞれ形成されている。
したがって、掘削線Dは、図2に示したように、これらの2枚の翼31の翼長によって決まり、この掘削線Dの内側の土が掘削土Sとなる。
さらに、下部攪拌翼5は、掘削翼3の翼31の翼長と略同一の長さの2枚の矩形板状の翼5a,5aから成り、最下部の中空ロッド1の掘削翼3の上方に設けられている。
ここで、これらの2枚の翼5a,5aは、最下部の中空ロッド1を対称軸として向い合うように略直角に突設されている。
また、これらの翼5a,5aの翼面は、水平面に対して傾斜しており、中空ロッド1,・・・とともに回転して、掘削土Sと固化材Cとを攪拌・混合する。
さらに、上部攪拌翼6は、円筒部6dと、2枚の翼6a,6aと、円筒部6dの下側のストッパー6bと、円筒部6dの上側のクラッチ6cとから成り、最下部の中空ロッド1の下部攪拌翼5の上方に設けられている。
ここで、円筒部6dは、その内径が、最下部の中空ロッド1の外径より若干大きく形成されており、この最下部の中空ロッド1に固定された下側のストッパー6bと上側のクラッチ6cとで中空ロッド1の軸方向に移動しないように支持されて回転自在とされている。
また、この円筒部6dは、その凹部がクラッチ6cの凸部とかみ合うことにより、中空ロッド1,・・・の回転が伝達される。
さらに、クラッチ6cの凸部の幅より、円筒部6dの凹部の幅を大きくすることで、中空ロッド1,・・・の正回転時と逆回転時とのかみ合わせ位置を異ならせ、翼6a,6aの回転軌道が正回転時と逆回転時とで異なるようにしている。
また、2枚の翼6a,6aは、掘削翼3の翼31の翼長と略同一の長さの矩形板状であり、最下部の中空ロッド1を対称軸として向い合い、下部攪拌翼5の翼5a,5aと略直交するように、円筒部6dに略直角に突設されている。
さらに、これらの翼6a,6aの翼面は、下部攪拌翼5の翼5a,5aと同様に、水平面に対して傾斜しており、円筒部6dとともに回転して、掘削土Sと固化材Cとを攪拌・混合する。
そして、4つの比抵抗測定センサー4,・・・が、図3に示したように、掘削翼3と下部攪拌翼5との間における最下部の中空ロッド1の周面に、周方向に略一定の間隔で貼設されている。
ここで、この比抵抗測定センサー4は、図4に示したように、絶縁体から成る円弧板状のセンサー本体4aの表面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の(ここでは、4つの)帯状の電極4b,・・・を有する。
したがって、比抵抗測定センサー4の裏面は、最下部の中空ロッド1と電気的に絶縁状態とされており、最下部の中空ロッド1が比抵抗測定の際の弊害とならない。
そして、これらの比抵抗測定センサー4,・・・は、図2に示したように、中空ロッド1,・・・の中空部に配設された配線8を介して、地上のモニター9に接続されている。
これにより、掘削土Sと固化材Cとの混合物CSの混合状態をモニター9で確認しながら地盤改良が行える。
すなわち、比抵抗測定センサー4,・・・により測定した比抵抗が、図5(a)に示したように、深さ方向に略均一であれば、十分な混合状態であり、高品質の改良体が造成されることが分かる。
これに対し、比抵抗測定センサー4,・・・により測定した比抵抗が、図5(b)に示したように、深さ方向に不均一であれば、不十分な混合状態であり、このままでは、不良箇所を有する改良体が造成されることが分かるので、図5(a)に示したような状態となるまで攪拌を行えばよい。
このようにして、最下部から最上部まで地盤改良を行えば、高品質の改良体が造成できる。
次に、この実施例1の地盤改良装置の作用効果について説明する。
このような実施例1の地盤改良装置は、掘削翼3と攪拌翼としての下部攪拌翼5との間における最下部の中空ロッド1の周面に、比抵抗測定センサー4,・・・が貼設された構成とされている。
こうした構成なので、地盤改良時に、比抵抗測定センサー4,・・・により、リアルタイムで掘削土Sと固化材Cとの混合状態が把握でき、混合状態が不十分な不良箇所の無い高品質の改良体を造成することができる。
ここで、比抵抗測定センサー4,・・・が、円弧板状であり、その表面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の電極4b,・・・を有し、その裏面は、最下部の中空ロッド1と電気的に絶縁状態とされているので、深さ方向に所望の精度で、掘削土Sと固化材Cとの混合状態が把握できる。
そのうえ、比抵抗測定センサー4,・・・が最下部の中空ロッド1に密着した円弧板状であるため、中空ロッド1,・・・の回転や地盤中への挿入・引き抜きの際に、比抵抗測定センサー4,・・・に加わる外力はさほど大きくなく、剥がれたり、破損してしまうおそれが少ない。
また、比抵抗測定センサー4が、最下部の中空ロッド1の周面に、周方向に略一定の間隔で、複数個設けられているので、中空ロッド1の略全周における掘削土Sと固化材Cとの混合状態が把握できる。
次に、図6に基づいて、実施例2の地盤改良装置について説明する。なお、上記実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
この実施例2の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー40が、図6に示したように、絶縁体から成る円弧板状のセンサー本体40aの表面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の(ここでは、4つの)帯状の電極40b,・・・を有する。
そのうえで、センサー本体40aの外縁に、その表面から外側に向って下るテーパ部40cが設けられていることが、上記実施例1と主に異なる。
この実施例2の地盤改良装置では、テーパ部40cが設けられているので、実施例1の比抵抗測定センサー4よりも、中空ロッド1,・・・の回転や地盤中への挿入・引き抜きの際に、比抵抗測定センサー40に加わる外力がさらに小さくなるため、剥がれたり、破損してしまうおそれが少ない。
なお、他の構成及び作用効果については、上記実施例1と略同様であるので説明を省略する。
次に、図7及び図8に基づいて、実施例3の地盤改良装置について説明する。なお、上記実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
この実施例3の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー41,・・・が、図7に示したように、絶縁体から成る平板状のセンサー本体41aの表面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の(ここでは、4つの)帯状の電極41b,・・・を有する。
さらに、これらの比抵抗測定センサー41,・・・は、図8に示したように、最下部の中空ロッド1の周面に、基部1aを介してそれぞれ貼設されている。
これらのことが、上記実施例1と主に異なる。
この実施例3の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー41が平板状なので、実施例1の比抵抗測定センサー4や実施例2の比抵抗測定センサー40よりも簡易に製造することができる。
なお、他の構成及び作用効果については、上記実施例1と略同様であるので説明を省略する。
次に、図9〜図11に基づいて、実施例4の地盤改良装置について説明する。なお、上記実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明を省略する。
この実施例4の地盤改良装置では、図9に示したように、最下部の中空ロッド1の軸方向に長い下部に開口部を有する収納器10が、掘削翼3と下部攪拌翼5との間における最下部の中空ロッド1の周面に設けられている。
ここで、この収納器10内には、比抵抗測定センサー42が、その上端部に付勢力を与えるように圧縮したバネ11を有し、その下端部はストッパー12で係止されて設けられている。
また、この比抵抗測定センサー42は、図10に示したように、絶縁体から成る筒状で先端が円錐形状のセンサー本体42aの周面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の(ここでは、4つの)リング状の電極42b,・・・を有する。
そして、この比抵抗測定センサー42は、図11に示したように、ストッパー12を解除することにより、収納器10内から突出可能とされており、中空ロッド1,・・・の中空部に配設された配線8を介して、地上のモニター9に接続されている。
これにより、既に攪拌した掘削土Sと固化材Cとの混合物CSの混合状態をモニター9で確認しながら地盤改良が行える。
すなわち、比抵抗測定センサー42により測定した比抵抗が、図5(a)に示したように、深さ方向に略均一であれば、十分な混合状態であり、高品質の改良体が造成されることが分かる。
これに対し、比抵抗測定センサー42により測定した比抵抗が、図5(b)に示したように、深さ方向に不均一であれば、不十分な混合状態であり、このままでは、不良箇所を有する改良体が造成されることが分かるので、図5(a)に示したような状態となるまで攪拌を行えばよい。
なお、攪拌しなおす際は、中空ロッド1,・・・が再度圧入されるので、このときの土圧により、比抵抗測定センサー42は、収納器10内へ再度収納される。
このため、攪拌時における掘削翼3の回転に支障をきたすことはない。
このようにして、最下部から最上部まで地盤改良を行えば、高品質の改良体が造成できる。
次に、この実施例4の地盤改良装置の作用効果について説明する。
このような実施例4の地盤改良装置は、最下部の中空ロッド1に収納器10が設けられ、収納器10内に、比抵抗測定センサー42が突出・収納可能に設けられた構成とされている。
こうした構成なので、地盤改良時に、比抵抗測定センサー42を突出させることにより、略リアルタイムで掘削土Sと固化材Cとの混合状態が把握でき、混合状態が不十分な不良箇所の無い高品質の改良体を造成することができる。
そのうえ、比抵抗の測定時以外では、比抵抗測定センサー42は収納器10内に収納されるため、破損してしまうおそれがない。
ここで、比抵抗測定センサー42が、筒状で先端が円錐形状であり、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の電極42b,・・・を有するので、深さ方向に所望の精度で、中空ロッド1の略全周における掘削土Sと固化材Cとの混合状態が把握できる。
また、この比抵抗測定センサー42は、その先端が尖った形状のため、固化材Cが混合された掘削土S中へ容易に突出させることができる。
次に、図12に基づいて、実施例5の地盤改良装置について説明する。なお、上記実施例1及び実施例4で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
この実施例5の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー43が、図12に示したように、絶縁体から成る円錐形状のセンサー本体43aの周面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の(ここでは、4つの)リング状の電極43b,・・・を有することが、上記実施例4と主に異なる。
この実施例5の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー43は、全体が尖った円錐形状なので、実施例4の比抵抗測定センサー42よりも固化材Cが混合された掘削土S中へ容易に突出させることができる。
なお、他の構成及び作用効果については、上記実施例4と略同様であるので説明を省略する。
次に、図13に基づいて、実施例6の地盤改良装置について説明する。なお、上記実施例1及び実施例4で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
この実施例6の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー44が、図13に示したように、絶縁体から成る正三角錐形状のセンサー本体44aの周面に、最下部の中空ロッド1の長さ方向に略一定間隔aで複数の(ここでは、4つの)三角形状の電極44b,・・・を有することが、上記実施例4と主に異なる。
この実施例6の地盤改良装置では、比抵抗測定センサー44は、全体が尖った正三角錐形状なので、実施例5の比抵抗測定センサー43と同様、実施例4の比抵抗測定センサー42よりも固化材Cが混合された掘削土S中へ容易に突出させることができる。
なお、他の構成及び作用効果については、上記実施例4と略同様であるので説明を省略する。
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態について実施例1〜6をもとに詳述してきたが、具体的な構成は、上記した実施例1〜6に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
例えば、上記実施例1〜6では、単軸型の地盤改良装置として実施したが、これに限定されず、多軸型の地盤改良装置として実施してもよい。
実施例1における地盤改良装置の概略構成を示した斜視図である。 実施例1における地盤改良装置の全体構成を示した説明図である。 図2におけるA−A線矢視断面図である。 実施例1の比抵抗測定センサーの概略構成を示した斜視図である。 (a)は、掘削土と固化材との混合状態が十分である場合の深さと比抵抗との関係を示したグラフであり、(b)は、掘削土と固化材との混合状態が不十分である場合の深さと比抵抗との関係を示したグラフである。 実施例2の比抵抗測定センサーの概略構成を示した斜視図である。 実施例3の比抵抗測定センサーの概略構成を示した斜視図である。 実施例3における地盤改良装置の概略構成を示した斜視図である。 実施例4における地盤改良装置の概略構成を示した斜視図である。 実施例4の比抵抗測定センサーの概略構成を示した斜視図である。 実施例4における地盤改良装置の全体構成を示した説明図である。 実施例5の比抵抗測定センサーの概略構成を示した斜視図である。 実施例6の比抵抗測定センサーの概略構成を示した斜視図である。
符号の説明
1 中空ロッド
3 掘削翼
4 比抵抗測定センサー
4b 電極
40 比抵抗測定センサー
40b 電極
40c テーパ部
41 比抵抗測定センサー
41b 電極
42 比抵抗測定センサー
42b 電極
43 比抵抗測定センサー
43b 電極
44 比抵抗測定センサー
44b 電極
5 下部攪拌翼(攪拌翼)
6 上部攪拌翼(攪拌翼)
7 吐出口
10 格納器
C 固化材
a 電極間の間隔

Claims (7)

  1. 先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、該中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する攪拌翼とを備えた地盤改良装置であって、
    前記中空ロッドの周面に、比抵抗測定センサーが貼設されていることを特徴とする地盤改良装置。
  2. 前記比抵抗測定センサーは、円弧板状又は平板状であり、少なくともその表面に、前記中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有し、その裏面は、前記中空ロッドと電気的に絶縁状態とされ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。
  3. 前記比抵抗測定センサーには、その外縁に、その表面から外側に向って下るテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の地盤改良装置。
  4. 前記比抵抗測定センサーは、前記中空ロッドの周面に、周方向に略一定の間隔で、複数個設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の地盤改良装置。
  5. 先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、該中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する攪拌翼とを備えた地盤改良装置であって、
    前記中空ロッドに収納器が設けられ、該収納器内に、比抵抗測定センサーが突出・収納可能に設けられていることを特徴とする地盤改良装置。
  6. 前記比抵抗測定センサーは、筒状で先端が円錐形状であり、前記中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有することを特徴とする請求項5に記載の地盤改良装置。
  7. 前記比抵抗測定センサーは、円錐形状又は正多角錐形状であり、前記中空ロッドの長さ方向に略一定間隔で複数の電極を有することを特徴とする請求項5に記載の地盤改良装置。
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