JP2013136916A

JP2013136916A - 地盤改良装置及び地盤改良方法

Info

Publication number: JP2013136916A
Application number: JP2011288645A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ogawa; 和也小川
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11

Abstract

【課題】硬い地盤であっても容易に地盤改良する。
【解決手段】地盤改良装置１は、回転しながら地盤に進入するロッド１０と、ロッド１０の外周面から外側に向けて形成された掘削翼１１と、ロッド１０の掘削翼１１より後方側に、ロッド１０の外周面から外側に向けて形成された攪拌翼１２と、ロッド１０の外周面に設けられ、セメントミルクを吐出する吐出口２０と、掘削翼１１のロッド進入方向Ｘの前方領域にセメントミルクを吐出するノズル６０を有している。また、地盤改良装置１は、ロッド１０の先端と掘削翼１１との間の外周面に設けられた螺旋状羽根１４を有し、螺旋状羽根１４は、ロッド１０の進入方向Ｘ側に向けられた掘削爪５０を有している。ノズル６０は、螺旋状羽根１４内に埋め込まれている。ノズル６０は、ロッド進入方向Ｘに対し斜め外側に向けられ、吐出口２０より高圧でセメントミルクを吐出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良装置及び地盤改良方法に関する。

地盤とセメントミルクを攪拌して地盤を改良する地盤改良装置は、一般的に、回転しながら地盤に進入させるロッドと、当該ロッドに設けられた掘削翼と、ロッドの掘削翼より後方側に設けられた攪拌翼を有している。そして、地盤を改良する際には、ロッドを回転させながら地盤に進入させ、当該ロッドからセメントミルクを吐出し、ロッドの掘削翼により地盤を掘削しつつ、攪拌翼により地盤とセメントミルクを攪拌混合して、地盤に円柱状のセメントコラムを形成している（特許文献１参照）。

特許第４６７４１８６号公報

しかしながら、上述の地盤改良装置は、効率的に地盤とセメントミルクを攪拌させるべく複数枚の攪拌翼を有するものであり、螺旋状の羽根を全長にわたり備えたロッドを回転させて地中の土を地表に送るような掘削装置に比べて、掘削能力が低い。このため、硬い地盤、特にＮ値が３０を超えるような砂質土や礫質土の地盤にロッドを進入させて地盤を改良するのは難しかった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、硬い地盤であっても、容易に地盤改良可能な地盤改良装置及び地盤改良方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、地盤とセメントミルクを攪拌して地盤を改良する地盤改良装置であって、回転しながら地盤に進入するロッドと、前記ロッドの外周面から外側に向けて形成された掘削翼と、前記ロッドの前記掘削翼より後方側に、前記ロッドの外周面から外側に向けて形成された攪拌翼と、前記ロッドの外周面に設けられ、セメントミルクを吐出する吐出口と、前記掘削翼の前記ロッド進入方向の前方領域にセメントミルクを吐出するノズルと、を有する地盤改良装置が提供される。

本発明によれば、ノズルから掘削翼のロッド進入方向の前方領域にセメントミルクを吐出でき、これにより掘削翼の前方領域の地盤を軟化できるので、掘削翼による地盤の掘削を容易に行うことができる。また、地盤改良領域に迅速かつ十分にセメントミルクが供給されるので、セメントミルクによる潤滑効果が発揮され、地盤と攪拌翼との摩擦抵抗が低下し、攪拌翼による地盤とセメントミルクの攪拌を容易に行うことができる。この結果、硬い地盤であっても、容易に地盤改良できる。

前記地盤改良装置は、前記ロッドの進入方向側に向けられた掘削爪を有し前記ロッドの先端と前記掘削翼との間の外周面に設けられた螺旋状羽根を、さらに有し、前記ノズルは、前記螺旋状羽根に取り付けられていてもよい。かかる場合、螺旋状羽根を備えることにより、ロッドの周囲の地盤が掘削され、この部分の攪拌翼に対する地盤の抵抗を下げて攪拌を容易に行うことができる。また、螺旋状羽根にノズルが取り付けられているので、ノズルを保持する部材を別途設ける必要がなく、地盤改良装置の構成を簡素化できる。

前記ノズルは、前記ロッド進入方向に対し斜め外側に向けられていてもよい。かかる場合、掘削翼の前方領域に効率的にセメントミルクを供給できる。

前記ノズルは、前記螺旋状羽根内に埋め込まれていてもよい。かかる場合、ノズルを設けることによる容積の増加が抑制され、ロッド進入時に地盤改良装置が受ける抵抗を小さくすることができる。

前記ノズルは、前記吐出口よりも高圧でセメントミルクを吐出できるものであってもよい。かかる場合、ノズルからのセメントミルクがより早く遠くに届くので、掘削翼の前方領域へのセメントミルクの供給を十分かつ迅速に行うことができる。これにより、掘削翼による地盤の掘削と、攪拌翼による地盤とセメントミルクの攪拌がより容易に行われ、地盤改良を容易に行うことができる。

前記ロッドの先端には、先端掘削部が設けられていてもよい。かかる場合、地盤改良装置の掘削能力がさらに向上する。

別の観点による本発明は、地盤とセメントミルクを攪拌して地盤を改良する地盤改良方法であって、ロッドを回転させ、前記ロッドの吐出口からセメントミルクを吐出し、前記ロッドの掘削翼により地盤を掘削し、前記ロッドの前記掘削翼より後方の攪拌翼によりに地盤とセメントミルクを撹拌しながら、前記ロッドを地盤に進入させる工程において、前記ロッドの吐出口とは別のノズルから、前記掘削翼のロッド進入方向の前方領域にセメントミルクを吐出する地盤改良方法である。

前記ノズルのセメントミルクは、前記ロッド進入方向に対し斜め外側に向けて吐出されてもよい。

前記ノズルのセメントミルクは、前記吐出口から吐出されるセメントミルクよりも高圧で吐出されてもよい。

本発明によれば、硬い地盤であっても、容易に地盤改良できる。

地盤改良装置の構成の概略を示す説明図である。螺旋状羽根の構成を示すためのロッドの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる地盤改良装置１の構成の概略を示す説明図である。

地盤改良装置１は、例えば回転しながら地盤に進入する円管状のロッド１０と、ロッド１０の外側面に設けられた掘削翼１１と、ロッド１０の掘削翼１１より後方側の外周面に設けられた複数段の攪拌翼１２と、ロッド１０の先端に設けられた先端掘削部１３と、ロッド１０の先端掘削部１３と掘削翼１１との間の外周面に設けられた螺旋状羽根１４と、ロッド１０の複数段の攪拌翼１２の間に設けられた自由回転翼１５等を有している。

ロッド１０は、後端部に接続される駆動部（図示せず）により回転できる。ロッド１０の先端付近の外側面には、セメントミルクを吐出する吐出口２０が形成されている。ロッド１０は、図２に示すように二重管構造になっている。ロッド１０の内部には、吐出口２０に通じセメントミルクを供給する第１の供給管２１と、後述のノズル６０に通じセメントミルクを供給する第２の供給管２２が形成されている。第１の供給管２１及び第２の供給管２２は、例えばロッド１０の内部を軸方向に沿ってロッド１０の後端部まで形成され、それぞれがセメントミルクの供給装置（図示せず）に接続されている。吐出口２０とノズル６０には、それぞれ所定の圧力でセメントミルクを供給できる。

図１に示す掘削翼１１は、ロッド１０の外周面から外側に向けて放射状に延伸ており、ロッド１０と一体となって回転する。掘削翼１１は、ロッド１０の進入方向Ｘ側に向けられた複数の掘削爪３０を有している。

攪拌翼１２は、ロッド１０の外周面から外側に向けて放射状に延伸しており、ロッド１０と一体となって回転する。攪拌翼１２は、ロッド１０の軸方向に沿って複数段設けられている。

先端掘削部１３は、ロッド１０の進行方向Ｘ側に向けられた複数の掘削爪４０を有している。

螺旋状羽根１４は、例えば図２に示すようにロッド１０の外周面に沿って９０度程度螺旋状に回転する２枚の羽根を有している。図１及び図２に示すように螺旋状羽根１４の各羽根の最下端には、ロッド１０の進入方向Ｘ側に向けられた複数の掘削爪５０が設けられている。

螺旋状羽根１４の各羽根には、図１に示すように掘削翼１１のロッド進入方向Ｘの前方領域にセメントミルクを吐出するノズル６０が設けられている。ノズル６０は、進入方向Ｘに対し斜め外側、例えば斜め３０度〜６０度程度、好ましくは斜め４５度に向けられている。
ノズル６０は、厚みのある螺旋状羽根１４の内に埋め込まれている。例えばノズル６０の先端のみが螺旋状羽根１４の側面から突出している。例えばノズル６０は、ロッド１０の吐出口２０よりも先端側に設けられている。

ノズル６０は、上述のようにロッド１０内を通る第２の供給路２２に通じている。よって、セメントミルクは、ロッド１０内の第２の供給路２２を通じてノズル６０に供給され、ノズル６０から掘削翼１１の前方領域に向けて吐出される。ノズル６０は、吐出口２０よりも高圧でセメントミルクを噴出できる。

自由回転翼１５は、ロッド１０の外周面から放射状に延伸している。自由回転翼１５は、ロッド１０に対し自由に回転できる。

次に、以上のように構成された地盤改良装置１を用いた地盤改良方法について説明する。

ロッド１０が地上の所定の位置にセットされ、その後地盤改良装置１の駆動部によりロッド１０が回転しながら地盤内に進入する。このとき、ロッド１０の先端付近の吐出口２０と、螺旋状羽根１４のノズル６０からセメントミルクが吐出される。また、ロッド１０と共に、先端掘削部１３、掘削翼１１、攪拌翼１２及び螺旋状羽根１４が回転する。

ノズル６０のセメントミルクは、吐出口２０より高い圧力、例えば２ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度の圧力で噴出される。このセメントミルクは、ロッド１０のある中心側から斜め下方の外側、つまり掘削翼１１の前方領域（掘削前の地盤改良領域）に噴出される。吐出圧力は、ノズル６０の内径、例えば、２ｍｍ〜７ｍｍ程度のノズル径により調整することが可能であり、ノズル６０の内径を小さくする場合には、より高圧で鋭い噴射形状に、ノズル６０の内径を大きくする場合には、多量のセメントミルクを地盤改良領域に噴出することができる。地盤改良領域の密実さ、粒径に応じて適正な吐出圧力に調整する。かかるノズル６０からのセメントミルクの噴出により、掘削翼１１が到達する前、あるいは到達と同時に地盤にセメントミルクが供給され、地盤が軟化する。その後あるいは同時に掘削翼１１が地盤を掘削する。また、ノズル６０から噴出されるセメントミルクは、螺旋状羽根１４の周囲の地盤にも到達し、地盤が軟化する。螺旋状羽根１４は、軟化した地盤を掘削しかき回す。

吐出口２０のセメントミルクは、例えば２ＭＰａ以下程度の圧力で吐出される。このセメントミルクは、ノズル６０から噴出されたセメントミルクと共に、地盤改良領域の地盤中に注入する。攪拌翼１２は、掘削された地盤とセメントミルクを攪拌、混合する。自由回転翼１５は、ロッド１０と共に回転せず、地盤が攪拌翼１２と共に供回りするのが抑制される。

ロッド１０が所定の深さまで進入した後、セメントミルクの吐出が停止され、ロッド１０が地盤から引き抜かれる。セメントミルクが固化すると、地中に円柱状のセメントコラムが形成される。

本実施の形態によれば、ノズル６０から掘削翼１１のロッド進入方向Ｘの前方領域にセメントミルクを吐出でき、これにより掘削翼１１の前方領域の地盤を軟化できるので、掘削翼１１による地盤の掘削を容易に行うことができる。また、地盤改良領域に迅速かつ十分にセメントミルクが供給されるので、セメントミルクによる潤滑効果が発揮され、地盤と攪拌翼１２との摩擦抵抗が低下し、攪拌翼１２による地盤とセメントミルクの攪拌を容易に行うことができる。この結果、硬い地盤であっても、容易に地盤改良できる。

また、ロッド１０の先端と掘削翼１１との間に螺旋状羽根１４が設けられているので、ロッド１０の周囲の地盤が掘削され、この部分の攪拌翼１２に対する地盤の抵抗を下げて攪拌を容易に行うことができる。また、螺旋状羽根１４にノズル６０が取り付けられているので、ノズル６０を保持する部材を別途設ける必要がなく、地盤改良装置１の構成を簡素化できる。

ノズル６０は、ロッド進入方向Ｘに対し斜め外側に向けられているので、掘削翼１１の前方領域に効率的にセメントミルクを供給できる。ノズル６０から噴出されるセメントミルクは、地盤改良領域の外側への流出を防止するために、進入方向Ｘに対し斜め外側、例えば斜め３０度〜６０度程度の範囲が好ましい。

ノズル６０は、螺旋状羽根１４内に埋め込まれているので、ノズルを設けることによる容積の増加が抑制され、ロッド進入時に地盤改良装置１が受ける抵抗を小さくできる。なお、ノズル６０の全部が螺旋状羽根１４内に埋め込まれていてもよいし、一部が埋め込まれていてもよい。

ノズル６０は、吐出口２０よりも高圧でセメントミルクを吐出できるので、ノズル６０からのセメントミルクがより早く遠くに届く。それゆえ、掘削翼１１の前方領域へのセメントミルクの供給を十分かつ迅速に行うことができる。これにより、掘削翼１１による地盤の掘削と、攪拌翼１２による地盤とセメントミルクの攪拌がより容易に行われ、地盤改良を容易に行うことができる。

ロッド１０の先端には、先端掘削部１３が設けられているので、地盤改良装置１の掘削能力がさらに向上する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態における螺旋状羽根１４の羽根の数や形状は他の形状であってもよい。螺旋状羽根１４におけるノズル６０の設置位置も他の位置であってもよい。また、螺旋状羽根１４がなくてもよい。螺旋状羽根１４がない場合には、ノズル６０は他の位置、例えばロッド１０の外周面や掘削翼１１に取り付けられていてもよい。ノズル６０の数は２つに限られず任意に選択できる。先端掘削部１３は、あってもなくてもよい。また、攪拌翼１２の数は任意に選択できる。

本発明は、硬い地盤を容易に地盤改良する際に有用である。

１地盤改良装置
１０ロッド
１１掘削翼
１２攪拌翼
１３先端掘削部
１４螺旋状羽根
２０吐出口
６０ノズル
Ｘロッドの進入方向

Claims

地盤とセメントミルクを攪拌して地盤を改良する地盤改良装置であって、
回転しながら地盤に進入するロッドと、
前記ロッドの外周面から外側に向けて形成された掘削翼と、
前記ロッドの前記掘削翼より後方側に、前記ロッドの外周面から外側に向けて形成された攪拌翼と、
前記ロッドの外周面に設けられ、セメントミルクを吐出する吐出口と、
前記掘削翼の前記ロッド進入方向の前方領域にセメントミルクを吐出するノズルと、を有する、地盤改良装置。
前記ロッドの進入方向側に向けられた掘削爪を有し、前記ロッドの先端と前記掘削翼との間の外周面に設けられた螺旋状羽根を、さらに有し、
前記ノズルは、前記螺旋状羽根に取り付けられている、請求項１に記載の地盤改良装置。
前記ノズルは、前記ロッド進入方向に対し斜め外側に向けられている、請求項２に記載の地盤改良装置。
前記ノズルは、前記螺旋状羽根内に埋め込まれている、請求項２又は３に記載の地盤改良装置。
前記ノズルは、前記吐出口よりも高圧でセメントミルクを吐出できる、請求項１〜４のいずれかに記載の地盤改良装置。
前記ロッドの先端には、先端掘削部が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の地盤改良装置。
地盤とセメントミルクを攪拌して地盤を改良する地盤改良方法であって、
ロッドを回転させ、前記ロッドの吐出口からセメントミルクを吐出し、前記ロッドの掘削翼により地盤を掘削し、前記ロッドの前記掘削翼より後方の攪拌翼によりに地盤とセメントミルクを撹拌しながら、前記ロッドを地盤に進入させる工程において、前記ロッドの吐出口とは別のノズルから、前記掘削翼のロッド進入方向の前方領域にセメントミルクを吐出する、地盤改良方法。
前記ノズルのセメントミルクは、前記ロッド進入方向に対し斜め外側に向けて吐出される、請求項７に記載の地盤改良方法。
前記ノズルのセメントミルクは、前記吐出口から吐出されるセメントミルクよりも高圧で吐出される、請求項７又は８に記載の地盤改良方法。