JP2016223130A - 地盤改良工事に用いる機械撹拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型の地盤改良装置でありながら、掘削や転倒防止のための反力を容易に取ることができ、狭隘地においても必要十分な径の地盤改良体を形成することを可能とする。【解決手段】 ロッド４０の先端部に掘削翼５０及び撹拌翼６０を備え、掘削翼５０により改良対象地盤を掘削し、改良対象地盤中に挿入した撹拌翼６０により原位置土と地盤改良材を混合撹拌して、地中に地盤改良体を造成する機械撹拌装置１００であって、地表部から離隔して設置した基台２０と、基台２０に設置されたロッド支持装置３１及びロッド回転装置３２と、改良対象地盤に対して基台２０を固定する固定装置とを備える。固定装置は、基台２０を支点として、改良対象地盤中に向かって貫入させる少なくとも２つの固定杭７０からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良工事に用いる機械撹拌装置に関するものであり、特に、狭隘地において行う地盤改良工事に適した機械撹拌装置に関するものである。

近年、地震による液状化被害が発生しており、このような軟弱地盤に対しては、地盤改良を行う必要がある。このような地盤改良工法として、例えば、高圧噴射撹拌工法や機械撹拌工法が知られている。しかし、個人住宅が密集した地域では、大型の地盤改良装置を用いて地盤改良を行うことができず、狭隘地に適した地盤改良装置を用いて地盤改良を行わなければならない。

このため、狭隘地に適した地盤改良装置及び地盤改良工法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１に記載された技術は、施工空間に種々な制約を受ける狭隘な住宅地などで液状化防止の地盤改良工事を行う際に使用する地盤か利用装置に関するものである。この地盤改良装置は、昇降駆動部により回転駆動部及び回転動力装置を一定のストロークだけ上昇させる。また、回転駆動部により駆動軸を固定・支持して回転駆動させながら回転駆動部を下降動作させ、地盤の掘削と固化材スラリー注入による機械式攪拌方式の地盤改良工程を下向きに進める。そして、昇降駆動部が下限位置まで下降すると、回転駆動部による駆動軸の固定・支持を一旦解放して、回転駆動部を一定ストローク上昇させ、上昇位置で再び回転駆動部により駆動軸を固定・支持して、回転駆動しながら回転駆動部を下降動作させる地盤改良工程ステップを目標深度まで繰り返し進めるようになっている。

特許文献２に記載された技術は、狭隘な場所の施工に適する小型の２軸型地盤改良装置に関するものである。この２軸型地盤改良装置は、自走式機械本体で鉛直姿勢に支持されたリーダーのガイドレールに沿って昇降する昇降台に、駆動軸を鉛直方向に貫通した軸孔を有する回転駆動部及び当該回転駆動部を回転させる回転動力装置からなる２基の駆動ユニットを左右に取り付ける。そして、回転駆動部の軸孔へ配設した各駆動軸の下端部へ、地盤改良用掘削翼と攪拌翼を取り付け、回転駆動部と回転動力装置で構成した２基の駆動ユニットを、それぞれ個別のユニット台へ設置する。各ユニット台は、昇降台へ取付けた取付基台に対して左右方向に形成されたガイド部へ、互いに接近または離隔するように設置されている。また、取付基台と各ユニット台との間には、ユニット台を個別に移動させる軸間距離調整機構部が設置されている。

特開２０１３−１７４０９４号公報 特開２０１３−２０４３７４号公報

ところで、住宅が密集した住宅地において、既存の建造物を撤去せずに地盤改良工事を行う必要がある場合には、大型の地盤改良装置を導入することができない。大型の地盤改良装置は自重が大きく、地盤掘削等を行う際に自重を反力として工事を行うことができる。これに対して、小型の地盤改良装置は自重が小さいため、自重を反力として工事を行うことができず、反力を取るための工夫が必要となる。

この点、特許文献１に記載された技術は、地表部に敷設したレール上に移動台を載置し、この移動台上に地盤改良装置を設置したものである。そして、レールは地中へ打ち込まれた杭または地中へねじ込まれたねじ杭などの固定具により、掘削貫入時の反力及び転倒防止に必要な反力を得るようになっている。

しかし、特許文献１に記載された地盤改良装置では、施工場所の地表部にレールを敷設しなければならないため、レールを敷設した分だけ施工場所の地表部が狭くなってしまう。このため、掘削翼や撹拌翼の径が制限されてしまい、特に、狭隘地で地盤改良を行う場合に、必要十分な径の地盤改良体を形成することができない場合がある。また、特許文献２に記載された技術は，小型の地盤改良装置において、どのような手段により反力を取るかについては言及されていない。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、小型の地盤改良装置でありながら、掘削や転倒防止のための反力を容易に取ることができ、狭隘地においても必要十分な径の地盤改良体を形成することが可能な機械撹拌装置を提供することを目的とする。

本発明の地盤改良工事に用いる機械撹拌装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の地盤改良工事に用いる機械撹拌装置は、ロッドの先端部に掘削翼及び撹拌翼を備え、掘削翼により改良対象地盤を掘削し、改良対象地盤中に挿入した撹拌翼により原位置土と地盤改良材を混合撹拌して、地中に地盤改良体を造成するための機械撹拌装置に関するものである。

この機械撹拌装置は、地表部から離隔して設置した基台と、基台に設置されたロッド支持装置及びロッド回転装置と、改良対象地盤に対して基台を固定する固定装置とを備えている。また、固定装置は、基台に接続して、改良対象地盤中に向かって貫入させる少なくとも２つの固定杭により構成することが可能である。

本発明の地盤改良工事に用いる機械撹拌装置によれば、基台を地表部から離隔して設けている。このため、地表部に直接、レール等を敷設することにより、基台と地表部とが近接している場合と比較して、改良可能な地盤の範囲（幅）を確保することが可能となる。また、固定装置により、改良対象地盤に対して基台を固定しているため、掘削や転倒防止のための反力を容易に取ることができ、狭隘地においても必要十分な径の地盤改良体を形成することが可能となる。

本発明の実施形態に係る地盤改良工事に用いる機械撹拌装置（実施例１）の側面図。 本発明の実施形態に係る地盤改良工事に用いる機械撹拌装置（実施例１）の平面図。 本発明の実施形態に係る地盤改良工事に用いる機械撹拌装置（実施例２）の側面図。

以下、図面を参照して、本発明に係る地盤改良工事に用いる機械撹拌装置（以下、機械撹拌装置と略記する）の実施形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係る機械撹拌装置を説明するもので、図１は実施例１の側面図、図２は実施例１の平面図、図３は実施例２の側面図である。

＜機械撹拌装置の概要＞
本発明の実施形態に係る機械撹拌装置１００は、図１〜図３に示すように、ロッド４０の先端部に掘削翼５０及び撹拌翼６０を備え、掘削翼５０により改良対象地盤を掘削し、改良対象地盤中に挿入した撹拌翼６０により原位置土と地盤改良材を混合撹拌して、地中に地盤改良体を造成する装置であり、特に、狭隘地においての使用を考慮して、例えば、横幅が１ｍ以下の小型なものとなっている。

この機械撹拌装置１００は、地表部から離隔して設置した基台２０と、基台２０に設けた支持柱３０に設置したロッド支持装置３１及びロッド回転装置３２と、改良対象地盤に対して基台２０を固定する固定装置（固定杭７０等）とを基本的な構成要素とする。基台２０を地表部から離隔して設置するには、地表部に所定間隔でＨ型鋼１２等からなる載置部１０を設置し、当該載置部１０の上部に基台２０を載置すればよい。地表部と基台２０との間隔は、改良対象地盤の幅程度（例えば、１ｍ）とする。なお、図示しないが、ロッド４０には地盤改良材をロッド４０の先端部に送出するための改良材送出管を設けてある。

本発明において、地表部と基台２０とを離隔している理由を説明する。基台２０を地表部と離隔せずに設置した場合には、改良可能な地盤の範囲（幅）が基台２０を載置する載置部１０の幅だけ狭くなることになる。例えば、横幅が１ｍ程度の狭隘地において、載置部１０（例えば、Ｈ型鋼）の幅が１０ｃｍ×２本であるとすると、掘削翼５０及び撹拌翼６０を挿入可能な改良可能な地盤の範囲（幅）は８０ｃｍとなってしまう。そこで、本発明では、地表部と基台２０とを離隔することにより、改良可能な地盤の範囲（幅）を確保している。

＜実施例１＞
実施例１の機械撹拌装置１００は、図１及び図２に示すように、地表部に設置した載置部１０上に基台２０を載置して固定することにより、地表部と基台２０とを離隔させている。実施例１の載置部１０は、２段に重ねたＨ型鋼１２からなり、基台２０の底面が地表部から１ｍ程度離隔するようになっている。基台２０上には支持柱３０を設けてあり、支持柱３０にはロッド支持装置３１及びロッド回転装置３２が取り付けてある。ロッド支持装置３１によりロッド４０を支持し、ロッド回転装置３２によりロッド４０を回転させる。ロッド４０には、その下端部に掘削翼５０が取り付けてあり、掘削翼５０の上部に撹拌翼６０が取り付けてある。

また、載置部１０の下面（地表部）から地中に向かって、２本の螺旋状の固定杭７０からなる固定装置を挿入する。これにより、基台２０、載置部１０、固定杭７０が一連に接続されるので、改良対象地盤に対して基台２０が固定される。実施例１では、改良対象地盤に対して挿入及び抜去が容易であるため螺旋状の固定杭７０を使用しているが、改良対象地盤に対して基台２０を容易に固定及び固定解除することができれば、他の構成からなる固定装置を用いてもよい。また、固定装置として、掘削及び撹拌に伴い基台２０が回転することを防止するために２本の固定杭７０を用いているが、掘削及び撹拌を阻害しない場合には、３本以上の固定杭７０を用いてもよい。

図２に示すように、実施例１の機械撹拌装置１００では、基台２０の幅（ａ）と、掘削翼５０及び撹拌翼６０の回転範囲（ｂ）とが等しくなっている（ａ＝ｂ）。すなわち、実施例１の機械撹拌装置１００では、地表部と基台２０の底面とは離隔しているため、載置部１０が存在したとしても、掘削翼５０及び撹拌翼６０を挿入可能な改良可能な地盤の範囲（幅）が狭くなることはない（実施例２において同様）。

＜実施例２＞
次に、実施例２の機械撹拌装置１００について説明するが、実施例１の機械撹拌装置１００と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して説明を行う。

実施例２の機械撹拌装置１００は、図３に示すように、地表部に設置した載置部１０上に一対のレール８０を設置し、このレール８０上に基台２０を載置することにより、地表部と基台２０とを離隔させている。実施例２の載置部１０は、改良対象地盤中に打ち込んだ杭１１と、杭１１の上部に取り付けたＨ型鋼１２とからなり、基台２０の底面が地表部から１ｍ程度離隔するようになっている。なお、図３に示した杭１１は柱状となっているが、実施例２においても、反力の大きさや施工効率を考慮して、実施例１と同様に螺旋状の杭（図１参照）を用いてもよい。

基台２０上には支持柱３０を設けてあり、支持柱３０にはロッド支持装置３１及びロッド回転装置３２が取り付けてある。また、ロッド支持装置３１によりロッド４０を支持し、ロッド回転装置３２によりロッド４０を回転させる。ロッド４０には、その下端部に掘削翼５０が取り付けてあり、掘削翼５０の上部に撹拌翼６０が取り付けてある。また、基台２０上には、支持柱３０と反対側にカンターウエイト９０を載置してあり、支持柱３０とのバランスをとっている。

実施例２の機械撹拌装置１００は、基台２０がレール８０上に載置されている。すなわち、基台２０の下部には複数の車輪２１が設けてあり、基台２０がレール８０上を走行するようになっている。図示しないが、基台２０をレール８０上に固定するには、車輪２１の回転を阻止する装置（例えば、ストッパ）や、車輪２１をレール８０に固定する装置（例えば、クランプ）を用いればよく、これらの装置が固定装置として機能する。

＜地盤改良＞
本発明の機械撹拌装置１００を用いて地盤改良を行うには、改良対象地盤の地表部に載置部１０を設置し、載置部１０上に基台２０を載置して、地表部と基台２０とを離隔する。そして、地盤改良を行う位置で、固定装置により基台２０を載置部１０に固定し、掘削翼５０により改良対象地盤を掘削するとともに、改良対象地盤中に地盤改良材を注入し、撹拌翼６０により原位置土と地盤改良材を混合撹拌して、地中に地盤改良体を造成する。

そして、固定装置による基台２０の固定を解除して、次の地盤改良位置に機械撹拌装置１００を移動させ、固定装置により基台２０を載置部１０に固定し、掘削翼５０による地盤掘削と、撹拌翼６０による原位置土と地盤改良材の混合撹拌を行って、地中に地盤改良体を造成する。上述した工程を繰り返すことにより、地盤改良対象地盤の全体にわたって地盤改良体を造成する。

１００ 機械撹拌装置
１０ 載置部
１１ 杭
１２ Ｈ型鋼
２０ 基台
２１ 車輪
３０ 支持柱
３１ ロッド支持装置
３２ ロッド回転装置
４０ ロッド
５０ 掘削翼
６０ 撹拌翼
７０ 固定杭
８０ レール
９０ カンターウエイト

Claims (2)

1. ロッドの先端部に掘削翼及び撹拌翼を備え、前記掘削翼により改良対象地盤を掘削し、前記改良対象地盤中に挿入した前記撹拌翼により原位置土と地盤改良材を混合撹拌して、地中に地盤改良体を造成するための機械撹拌装置であって、
   地表部から離隔して設置した基台と、
   前記基台に設置されたロッド支持装置及びロッド回転装置と、
   前記改良対象地盤に対して前記基台を固定する固定装置と、
   を備えたことを特徴とする地盤改良工事に用いる機械撹拌装置。
2. 前記固定装置は、基台に接続して、改良対象地盤中に向かって貫入させる少なくとも２つの固定杭からなることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工事に用いる機械撹拌装置。

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