JP2015140581A - Ground improvement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤改良装置に関するものである。 The present invention relates to a ground improvement device.
建造物を建造する場合、その地盤が一定の強度以下の場合、地盤改良しなければならない。地盤改良として、表層と深層があるが、大きな建造物や地盤が非常に弱い場合には一般に深層改良される。 When building a building, if the ground is below a certain strength, it must be improved. As ground improvement, there are surface layer and deep layer, but when a large building or ground is very weak, generally deep improvement is performed.
深層改良とは、深くまでコンクリート等の杭を打つ方法が一般的であるが、これは難しいため、土壌を杭状に撹拌翼で撹拌しながら深く掘り進み、その土壌は取り出さず、その撹拌した部分にセメントミルクを注入し、一緒に硬化させて土壌とセメントによる杭を構成する方法が多用されている。例えば、先行技術文献1に記載のようなものである。
Deep improvement is generally a method of hitting piles of concrete to the depth, but this is difficult, so the soil is agitated in a pile shape while stirring with a stirring blade, the soil is not taken out, it is stirred A method is often used in which cement milk is poured into parts and cured together to form soil and cement piles. For example, it is as described in Prior
この方法では、長い杭を打ち込む必要がなく、簡単に地盤内にコンクリートに近い杭が構築できる。 In this method, it is not necessary to drive a long pile, and a pile close to concrete can be easily built in the ground.
しかしながら、従来のこの方式では、構築できるコンクリート杭はすべて円柱状である。これは、先端の撹拌翼(掘削翼)が回転するタイプであるため、当然断面が円形になるのである。 However, in this conventional method, the concrete piles that can be constructed are all cylindrical. Since this is a type in which the stirring blade (excavation blade) at the tip rotates, naturally the cross section becomes circular.
大きな、かつ高層のビル等を構築する場合(勿論それだけではないが)矩形の(基礎体としては直方体)の基礎を構築する場合がある。このような場合、杭を接して構築しても、円と円の間に隙間ができ、完全には埋まらない。これを防止するためには、重複して掘削しなければならず、その重複してセメントミルクを注入した部分と他の部分では強度が異なり問題である。また、強度を確保するためには無駄なセメントを使用することにもなる。 When building a large and high-rise building or the like (of course, not only that), there is a case of building a rectangular base (a rectangular parallelepiped as a base). In such a case, even if the piles are constructed in contact with each other, there is a gap between the circles and they are not completely filled. In order to prevent this, it is necessary to excavate redundantly, and there is a problem in that the strength is different between the part where the cement milk is injected and the other part. In addition, useless cement is used to ensure strength.
よって、本業界では、今まで通りの時間や手間で、矩形状に掘ることが長く要望されていた。そこで本発明では、簡単に矩形状に杭を構築できる装置を提供する。 Therefore, in this industry, it has long been desired to dig into a rectangular shape with the same time and effort as before. Therefore, the present invention provides an apparatus that can easily construct a pile in a rectangular shape.
以上の現状に鑑み、本発明者等は、本発明地盤改良装置を完成したものであり、その特徴とするところは、地盤を撹拌しセメントミルクを混合し硬化させて基礎杭を構成するためのものであって、先端部に該セメントミルクを噴射するノズル、進行方向に掘削するための先端掘削翼、及び該先端掘削翼の回転軸と直角の回転軸を持つ横掘削翼を、該先端掘削翼より根本側(上方側)に中心軸を挟んで向かい合って少なくとも2つ設けた点にある。 In view of the above situation, the present inventors have completed the ground improvement device of the present invention, the feature of which is to stir the ground, mix and harden the cement milk to form the foundation pile A nozzle for injecting the cement milk to a tip, a tip excavating blade for excavating in a traveling direction, and a horizontal excavating blade having a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the tip excavating blade; The point is that at least two of them are provided facing each other across the central axis from the wing to the base side (upper side).
本発明でいう地盤改良とは、軟弱地盤の強度改良、基礎構築、基礎のさらに下方の補強、その他地盤を何かしら改善する処置全般をいい、その上に建造物を構築するか否かを問わない。 The ground improvement referred to in the present invention refers to the overall improvement of the strength of the soft ground, foundation construction, reinforcement further below the foundation, and other improvements to the ground, regardless of whether or not a building is constructed on it. .
ここでセメントミルクは通常のものでよく、特別なものである必要はない。要するに土壌と混合されて硬化するものであればよい。通常は液状であるが、水分の多い土壌では、紛体でも可能である。 Here, the cement milk may be normal and need not be special. In short, what is necessary is just to mix with soil and to harden. Usually, it is liquid, but it can also be powdered in wet soil.
本発明でいう掘削という語は、軟弱地盤では単なる撹拌や侵入という概念も含めて使用する。使用する場所も深層(深さ3m以上)が好適であるが、それに限定するものでなく、どのような深さでもかまわない。 In the present invention, the term excavation is used including the concept of simple stirring and intrusion in soft ground. A deep layer (a depth of 3 m or more) is suitable for the place of use, but it is not limited to this, and any depth may be used.
先端部にセメントミルクを噴射するノズルを有している。通常は液体が噴射されるが、粉体の場合には粉体が噴射される。ここでいう先端部は、セメントミルクを噴射して効果のある場所という意味であり、最先端部のみを言うのではない。より根本側(上方側)でもよい。しかし、少なくとも後述する横掘削翼より一定以上(1m程度)上方では先端部の混合ができないので問題である。勿論、最先端部が好ましい。 It has a nozzle for injecting cement milk at the tip. Normally, liquid is ejected, but in the case of powder, powder is ejected. The tip portion here means a place where cement milk is sprayed and is effective, and does not mean only the most advanced portion. The more fundamental side (upper side) may be sufficient. However, there is a problem because the tip cannot be mixed at least above a certain level (about 1 m) above a horizontal excavation blade described later. Of course, the most advanced part is preferable.
先端掘削翼は、地盤中に侵入していく先端部に設けられており、回転軸は侵入方向と平行である。形状としては、回転する板状体(棒体やねじれた形状のものでもよい)に掘削爪(通常は複数)を設けたものである。掘削爪は土壌を撹拌するだけでなく、土塊を潰し、石等も砕く(砕けなくとも地盤によってはかまわない)ためのものである。板状体は、4本が好適であるが、2本以上ならば基本的に可能である。しかし、力のバランスからして偶数が好ましい。掘削爪は、それ自体が交換可能でも、掘削爪の先端に交換可能部材を設けたものでもよい。交換可能にしているのは、掘削によって、部材が削られるためである。 The tip excavation blade is provided at the tip portion that penetrates into the ground, and the rotation axis is parallel to the penetration direction. As the shape, a rotating plate-like body (a rod body or a twisted shape) may be provided with excavation claws (usually a plurality). The excavation claw not only stirs the soil, but also crushes the clot and crushes stones (it does not matter if it does not break depending on the ground). The number of plate-like bodies is preferably four, but basically two or more are possible. However, an even number is preferable from the balance of force. The excavation claw itself may be exchangeable, or the excavation claw may be provided with an exchangeable member at the tip of the excavation claw. The reason for exchanging is because the member is cut by excavation.
板状体は回転軸に固定されているため、1本の長い板状体の中心に回転軸を固定するタイプでもよく、この場合には上記した本数としては2本と勘定する。この掘削爪やさらにその先端交換部材は、硬度の高い合金が好ましい。
掘削爪の数や形状、固定方法等は自由である。
さらに、より上方にこの先端掘削翼と同じ回転軸、及び該先端掘削翼の回転方向と直角の回転軸を持つ横掘削翼である他の掘削翼(撹拌翼)を設けてもよい。これは、混合をより効果的にするためである。
Since the plate-like body is fixed to the rotating shaft, a type in which the rotating shaft is fixed to the center of one long plate-like body may be used. In this case, the number is counted as two. The excavation claw and its tip replacement member are preferably an alloy having high hardness.
The number and shape of excavation claws, the fixing method, etc. are free.
Further, another excavating blade (agitating blade) which is a horizontal excavating blade having the same rotation axis as the tip excavating blade and a rotation axis perpendicular to the rotation direction of the tip excavating blade may be provided further upward. This is to make the mixing more effective.
横掘削翼は、上記した先端掘削翼とは回転軸が直角方向になっており、該先端掘削翼より根本側に設けられている。根本側でも、混合の問題から先端掘削翼の近傍が好ましい。ここでいう近傍とは、先端掘削翼の回転部分と、横掘削翼の回転部分が接触することはないが、非常に近いことをいう。例えば、横掘削翼の回転円の最下部と先端掘削翼の回転最上部とが、0〜40cm、好ましくは5〜20cm程度離れた位置である。
形状的には、板状体と掘削爪(数や形状は自由である)からなり、先端掘削翼と同様のものである。板状体の本数も2以上であり、偶数がこのましいことも先端掘削翼と同様である。横掘削翼と先端掘削翼との掘削径は同じ程度が好ましい。例えば、違いがあっても10%以内等である。
The horizontal excavation blade has a rotation axis perpendicular to the tip excavation blade described above, and is provided on the root side from the tip excavation blade. Even on the root side, the vicinity of the tip excavating blade is preferable from the viewpoint of mixing. The vicinity here means that the rotating portion of the tip excavating blade and the rotating portion of the horizontal excavating blade are not in contact but are very close. For example, the lowermost part of the rotation circle of the horizontal excavation blade and the uppermost rotation part of the tip excavation blade are at a position separated by 0 to 40 cm, preferably about 5 to 20 cm.
In terms of shape, it consists of a plate-like body and excavation claws (the number and shape are free) and is the same as the tip excavation blade. The number of plate-like bodies is also 2 or more, and even numbers are preferable as in the case of the tip excavating blade. The excavation diameters of the horizontal excavation blade and the tip excavation blade are preferably the same. For example, even if there is a difference, it is within 10%.
この横掘削翼は、少なくとも2つ向かい合わせに設ける。回転方向は自由であるが、互いに逆回転が好ましい。横方向(水平方向)へ移動する力が働くと好ましくないためである。 At least two horizontal excavation blades are provided facing each other. The direction of rotation is arbitrary, but reverse rotation is preferable. This is because it is not preferable to apply a force that moves in the lateral direction (horizontal direction).
横掘削翼は、その掘削(混合)容積を大きくするため、板状体への掘削爪の固定に角度を持たせるのがよい。例えば、掘削翼として、回転方向に平行な板状体にそれと同じ方向に同じような薄い掘削爪を設けると、掘削翼が移動しないとすれば、その撹拌容積は非常に小さく、板状体が回転するその薄い円状のみである。これと反対に掘削爪を板状体と角度を付けて固定し、その掘削爪を長くすれば、撹拌容積は増加する。 In order to increase the excavation (mixing) volume of the horizontal excavation blade, it is preferable that the excavation claw is fixed to the plate-like body at an angle. For example, if the same thin excavation claw is provided in the same direction as a drilling blade in a plate-like body parallel to the rotation direction, if the excavation blade does not move, the stirring volume is very small, and the plate-like body is Only its thin circle that rotates. On the contrary, if the excavation claw is fixed at an angle to the plate-like body and the excavation claw is lengthened, the stirring volume increases.
本発明の1態様として、2つの横掘削翼の回転面と直角の撹拌面積が、該先端掘削翼が掘削する面積の1/6(横掘削翼の全合計として)以上が好適である。「横掘削翼の回転面」は通常の使用(垂直に杭を形成する)では、当然垂直方向である。撹拌面積は、この回転面と直角方向の面積、即ち水平方向の面積である。換言すると縦方向に回転している撹拌翼を上から見たときの投影面積である。
横撹拌翼は通常は左右2つであるが、それより多く重ねるように配置してもよい。この場合には、その全ての合計撹拌面積が1/6であればよい。
さらに、この横撹拌翼とは別に、より根本側に類似の撹拌翼を設けてもよい。
As one aspect of the present invention, it is preferable that the agitating area perpendicular to the rotation surfaces of the two horizontal excavation blades is 1/6 (as the total of the horizontal excavation blades) or more of the area excavated by the tip excavation blades. The “rotating surface of the horizontal excavation blade” is naturally in the vertical direction in normal use (forms a pile vertically). The stirring area is an area perpendicular to the rotating surface, that is, an area in the horizontal direction. In other words, this is the projected area when the stirring blade rotating in the vertical direction is viewed from above.
There are usually two horizontal stirring blades on the left and right, but they may be arranged so as to overlap more. In this case, all the total stirring areas should just be 1/6.
Further, apart from this horizontal stirring blade, a similar stirring blade may be provided on the more fundamental side.
この横掘削翼の回転面と直角の撹拌面積を大きく(1/6以上)しているのは、先端掘削翼によって円形に掘削された後に両サイドから矩形に掘削することによって全体として矩形に近い形状で掘削できるようにするためである。横掘削翼が四方でなく二方で可能なのは、上記した水平面積が大きいため、その中間部(厳密な意味で撹拌されていない部分)も近傍の撹拌によって崩されるためである。勿論、二方だけでなく、少し小さいものを他の一方、又は二方にも設けて、合計三方又は四方にこの横掘削翼を設けるようにしてもよい。
横掘削翼と同種のもの(掘削翼、撹拌翼)をさらにより上方にも設けてもよい。これは混合をより効果的にするためである。
The agitating area perpendicular to the rotating surface of the horizontal excavation blade is increased (1/6 or more) because the excavation is carried out in a circular shape by the tip excavation blade and then excavated into a rectangle from both sides, so that it is almost rectangular. This is to enable excavation in the shape. The reason why the horizontal excavation blade is possible not in all directions but in two directions is that the above-described horizontal area is large, so that the intermediate portion (the portion that is not stirred in a strict sense) is also broken by the nearby stirring. Of course, it is possible to provide not only two sides but also a little smaller one on the other side or two sides, and provide these horizontal excavation blades in a total of three or four directions.
The same type of drilling blade (excavation blade, stirring blade) may be provided further upward. This is to make the mixing more effective.
また、上記した「横掘削翼の回転面と直角の撹拌面積が、該先端掘削翼が掘削する面積の1/6以上(合計で)」が好適なのは、前記した掘削形状がより矩形になるようにするためである。さらに1/4以上、また1/3以上がより好適である。1/3以上ではほとんどの土壌で非常に好適であった。 In addition, the above-mentioned “the stirring area perpendicular to the rotating surface of the horizontal excavation blade is 1/6 or more (in total) of the excavation area of the tip excavation blade” is preferable because the excavation shape is more rectangular. It is to make it. Furthermore, 1/4 or more and 1/3 or more are more suitable. Above 1/3, it was very suitable for most soils.
このような掘削形状にするため、板状体と掘削爪の取り付け角度と掘削爪の長さが問題である。また、水平方向の掘削面積を大きくするためには掘削爪を同じ方向に傾斜して固定するのではなく、方向を変えることが好適である。また、掘削爪の枚数を多くするか、掘削爪を長くするか又は両方行い掘削面積を広げることでもよい。勿論、前記したように横掘削翼を3つ以上にすることでもよい。 In order to obtain such an excavation shape, the mounting angle of the plate-like body and the excavation claw and the length of the excavation claw are problems. Further, in order to increase the horizontal excavation area, it is preferable to change the direction instead of tilting and fixing the excavation claws in the same direction. Further, the number of excavation claws may be increased, the excavation claws may be lengthened, or both may be performed to increase the excavation area. Of course, as described above, three or more horizontal excavation blades may be used.
本発明では、先端掘削翼の回転軸と、回転軸の方向が直角である掘削翼を用いるのがポイントである。勿論駆動源は通常油圧であるが、横掘削翼の部分に横方向に回転を変えるギアを設けるだけでよい。例えば、ウォームギアや傘歯車等である。 In the present invention, the point is to use the rotary shaft of the tip excavator blade and the excavator blade whose direction of the rotary shaft is perpendicular. Of course, the drive source is usually hydraulic, but it is only necessary to provide a gear for changing the rotation in the horizontal direction in the portion of the horizontal excavation blade. For example, a worm gear or a bevel gear.
本発明装置のセメントミルクの噴射は、油圧オイルと別のパイプ(二重管でも並列管その他でも)を通して、先端部から行われる。本発明の作動は、本発明装置を通常垂直に地盤に掘削侵入させていく。勿論、岩盤等を掘削していくものではなく、あくまでも軟弱地盤の改良、基礎等の杭の構築であるため、土壌撹拌混合がメインである。よって、掘削土壌を上方へ搬送する機構等は不要である。即ち、掘削撹拌しながら、セメントミルクを噴射し混合するのである。 The cement milk of the device of the present invention is injected from the tip through a hydraulic oil and another pipe (either a double pipe or a parallel pipe). The operation of the present invention causes the apparatus of the present invention to penetrate into the ground normally vertically. Of course, it is not excavating rocks and the like, but only to improve soft ground and to build piles such as foundations, so mixing with soil is the main. Therefore, a mechanism for conveying the excavated soil upward is not necessary. That is, cement milk is jetted and mixed while excavating and stirring.
最深部まで到達すると、その時点から一般的には掘削翼を回転させながら本装置を引き抜いていく。これで硬化を待つだけである。 When reaching the deepest part, the apparatus is generally pulled out from that point while rotating the excavating blade. This just waits for curing.
本発明掘削装置は次のような大きな効果がある。
(1) 回転運動のみで、ほぼ矩形に深く深層にまで掘削できる。
(2) 矩形にコンクリート様の杭が構築できるため、大きな矩形状の杭を構築するのが容易である。また、無駄なく構築できる。
(3) 矩形形状の杭であるため、連接的に構築することが容易である。
(4) 装置自体が簡単で比較的安価に製造できる。
The excavator of the present invention has the following great effects.
(1) It can be excavated deeply into a substantially rectangular shape with only rotational movement.
(2) Since a concrete-like pile can be constructed in a rectangle, it is easy to construct a large rectangular pile. Moreover, it can be constructed without waste.
(3) Since it is a rectangular pile, it is easy to construct it in a connected manner.
(4) The device itself is simple and can be manufactured relatively inexpensively.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の単なる一例であって、本発明は、これらの実施形態により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments.
図1は、本発明に係る地盤改良装置1の1例を示す正面図である。中央部にギアボックス2があり、回転を横方向にも伝えるためのギアが収納されている。上方には、打ち込み装置(パイルドライバーやボーリング装置のような)の駆動源と接続する接続部3が設けられている。セメントミルク用パイプ等も一緒に接続される。
FIG. 1 is a front view showing an example of a
ギアボックス2の下方には先端掘削翼4が設けられ、その先端部にはセメントミルク噴射ノズル5が設けられている。先端掘削翼4には、板状体6が2本固定され、その先に掘削爪7が交換可能に取り付けられている。
A
ギアボックス2から横方向に横掘削翼8が向かい合わせに設けられている。この横掘削翼8は、横板状体9と横掘削爪10から構成されている。横板状体9は
4本であり、横掘削爪10はそれぞれに3つ固着されている。横掘削爪10は、正面図の右端に見えているように、横板状体9ごとに取り付け方向が異なっている。しかし。この例では固定角度はほぼ同じ(15度程度)である。
このように、横掘削爪10の固着方法を変えて、且つ角度を持って設けることにより、横掘削翼の「水平方向の掘削面積」を大きくしているのである。正面図の左端に見えているように、左の横掘削翼も同じであるが、右とは横掘削爪とは縦横が反対である。
Thus, the “horizontal excavation area” of the horizontal excavation blade is increased by changing the fixing method of the
図2は、図1の例の底面図である。この図で、先端掘削翼4は2本であり、1本の板状体6に3つの掘削爪7が固着されているのがわかる。掘削爪7の固着方向は左右で反対になっており、回転方向に先端が向くようにされている。
FIG. 2 is a bottom view of the example of FIG. In this figure, it can be seen that there are two
図3は、図1の例の平面図である。この図で、横掘削翼8の横掘削爪10が左右で反対に固着されているのがわかる。また、本発明の大きなポイントである横掘削翼の平面掘削面積はここで矩形の一点鎖線で示している。掘削爪が方向を替えて設けられているため、回転によってこの一点鎖線のなかほぼ全体に渡って掘削されるのである。ここで掘削横長さLは、全体の掘削幅のこれも1/8(2つ合わせると1/4)以上が好ましく、さらには1/6(2つ合わせると1/3)以上がより好ましい。
図3の「水平方向の掘削面積」が、先端掘削翼で掘削する面積と比較してどの程度かである。この例では、2つの合計で約1/3である。この面積が大きいということは、この図でいう左右方向の幅が大きいということである。これによって、掘削断面形状、即ち掘り進んだ形状(撹拌された襦袢の平面視形状)がほとんど矩形になるのである。これが本発明の大きな特徴である。
FIG. 3 is a plan view of the example of FIG. In this figure, it can be seen that the
The “horizontal excavation area” in FIG. 3 is what is compared with the area excavated by the tip excavating blade. In this example, the sum of the two is about 1/3. That this area is large means that the width in the left-right direction in this figure is large. As a result, the cross-sectional shape of the excavation, that is, the shape of the excavation (the plan view shape of the stirred ridge) becomes almost rectangular. This is a major feature of the present invention.
図4は、図1の右側面図である。この図では、先端掘削翼4の掘削爪7は、横掘削翼8と異なり、すべてが先端側に傾斜して設けられている。また、横掘削爪10は、同じように見えているが、横方向の板状体に取り付けられたものは、その先端が板状体よりも奥にいき、縦方向の板状体に取り付けられたものは、その先端が板状体よりも手前に来ているのである。これは左右は逆であるが、左側の横掘削翼も同様である。
FIG. 4 is a right side view of FIG. In this figure, the
1 本発明地盤改良装置
2 ギアボックス
3 接続部
4 先端掘削翼
5 セメントミルク噴射ノズル
6 板状体
7 掘削爪
8 横掘削翼
9 横板状体
10 横掘削爪
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The ground improvement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of all lateral excavation blades is two.
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