JP2017043901A - 地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤改良装置の構造を複雑化させることなく、しかも容易に共回りの有無を知ることのできる地盤改良工法の提供。【解決手段】回転ロッド３の回転に伴って回転する掘削翼５および撹拌翼７と、回転ロッド３の回転に対して相対回転可能であって、掘削翼５の径方向外端部よりも回転ロッド３に対する径方向外側に径方向外端部が延長された共回り防止翼６とを備えた地盤改良装置１を用い、回転ロッド３を地盤に降下させ、回転ロッド３の回転に伴う掘削翼５の回転により掘削された掘削土中に固化材を注入しつつ、撹拌翼７の回転によって掘削土と固化材を撹拌混合する地盤改良工法において、共回り防止翼６に索状体１０を予め連結しておき、地盤上に導出されている索状体１０の動きを回転ロッド３の回転中に監視する。【選択図】図１

Description

本発明は、地盤中で掘削土と固化材を撹拌混合させて改良体を造成することで地盤改良を行う地盤改良工法に関する。

この種の地盤改良工法として、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載された地盤改良工法には、地盤改良装置が用いられる。地盤改良装置は、回転ロッドと、回転ロッドとともに回転する掘削翼および撹拌翼と、回転ロッドにその回転に対して相対的に回転可能（回転ロッドの回転に対して自由回転可能）な共回り防止翼と、回転ロッドの回転数に対する共回り防止翼の相対回転数を検出するためのカウントセンサとを備えている。

下記特許文献１には、カウントセンサとして、回転ロッドに取付けた磁気式近接スイッチと、共回り防止翼に取付けた検出用マグネットとを備えた例、共回り防止翼に取付けた磁気式近接スイッチと、回転ロッドに取付けた検出用マグネットとを備えた例が記載されている。

上記構成の地盤改良装置を用いた地盤改良は、次のようにして行われる。すなわち、回転ロッドとともに掘削翼が回転することで地盤が掘削され、掘削土中に固化材を注入しながら撹拌翼が回転ロッドとともに回転することにより、掘削土と固化材が撹拌混合されて、掘削土と固化材が混合した改良体が地盤中に造成される。

改良体の造成に際して、カウントセンサによって回転ロッドの回転数に対する共回り防止翼の相対回転数が検出され、共回り防止翼の相対回転数が回転ロッドの回転数とほぼ同じであれば、共回り防止翼は地盤中で静止していることになる。共回り防止翼が地盤中で静止していれば、掘削土と固化材が正常に撹拌混合されていることになり、良質の改良体が造成されていると判断できる。

しかしながら、共回り防止翼の相対回転数が回転ロッドの回転数に比べて大きく下回っている場合には、共回り防止翼が回転ロッドとともに回転している状態にあるので、掘削土が撹拌翼と共に回転する共回り現象が発生していると判断できる。掘削土の共回り現象が発生してしまうと、掘削土と固化材が混合されず、良質の改良体が造成できない。この場合では、回転ロッドを地盤から引上げて、再度施工するといった措置を行う。

特開２０００−１４４７０３号公報

上記地盤改良工法では、地盤改良装置に、回転ロッドの回転数に対する共回り防止翼の相対回転数を検出させるカウントセンサを、特別に備えている。しかしながら、カウントセンサは、回転ロッドに取付けた磁気式近接スイッチ、および共回り防止翼に取付けた検出用マグネットであり、あるいは共回り防止翼に取付けた磁気式近接スイッチ、および回転ロッドに取付けた検出用マグネットである。このため、カウントセンサを備えた分だけ構造が複雑化した地盤改良装置を地盤改良工法に用いなければならないという問題が指摘される。

そこで本発明は、地盤改良装置の構造を複雑化させることなく、しかも容易に共回りの有無を知ることのできる地盤改良工法の提供を目的とする。

本発明の地盤改良工法は、回転ロッドの先端側に配置され該回転ロッドの回転に伴って回転する掘削翼と、前記回転ロッドの軸方向途中部に配置され該回転ロッドの回転に伴って回転する撹拌翼と、前記回転ロッドの軸方向途中部に配置され該回転ロッドの回転に対して相対回転可能であって、前記掘削翼の径方向外端部よりも前記回転ロッドに対する径方向外側に径方向外端部が延長された共回り防止翼とを備えた地盤改良装置を用い、前記回転ロッドを地盤に降下させ、該回転ロッドの回転に伴う前記掘削翼の回転により掘削された掘削土中に固化材を注入しつつ、前記撹拌翼の回転によって掘削土と固化材を撹拌混合する地盤改良工法において、前記共回り防止翼に索状体を予め連結しておき、地盤上に導出されている索状体の動きを、前記回転ロッドの回転中に監視することを特徴とする。

本発明の地盤改良工法では、回転ロッドを地盤中に降下させつつ掘削翼を回転させると地盤が掘削される。共回り防止翼の径方向外端部は、掘削翼の径方向外端部よりも回転ロッドに対する径方向外側にあることで周辺地盤の抵抗を受けている。この共回り防止翼には索状体を連結していて、索状体は地盤上に導出させているから、地盤上で索状体の動きを監視することができる。回転ロッドの回転中に索状体の動きを監視していて、索状体が回転ロッドに伴って連れ動くことがなければ、共回り防止翼は地盤中で回転する（回転方向に移動）ことなく、ほぼ静止していることになる。共回り防止翼が地盤中で回転することなく静止していれば、掘削土中に注入された固化材と掘削土が円滑に撹拌混合されている状態であることが分かる。

しかしながら、本発明の地盤改良工法では、地盤上に延長された索状体が、回転ロッドの回転に連れ動く状態では、回転ロッドの回転に伴って共回り防止翼が回転していることになり、固化材と掘削土の撹拌が円滑に行われていない状態であることがわかる。

本発明の地盤改良工法では、前記索状体を、前記共回り防止翼の径方向外端部に連結する方法を採用できる。この方法によれば、共回り防止翼の径方向外端部は、掘削翼の径方向外端部よりも回転ロッドに対する径方向外側に延長された位置にあるため、索状体が掘削土の回転の動きの影響を受けにくい。

本発明の地盤改良工法によれば、地盤上に延長された索状体の動きを監視して、回転ロッドが回転しても、索状体が移動しなければ、共回り防止翼は地盤中で回転することなく静止していて、掘削土中に注入された固化材と掘削土が円滑に撹拌混合されている状態であることが分かる。また、索状体が回転ロッドの回転に伴って連れ動いてしまう状態では、回転ロッドの回転に伴って共回り防止翼が回転していることになり、固化材と掘削土の撹拌が円滑に行われていない状態であることを、地盤改良装置の構造を複雑化させることなく、共回り防止翼に連結した索状体の動きのみで容易に知ることができる。

本発明の一実施形態に係る地盤改良工法に用いる地盤改良装置の使用状態を表す一部破断側面断面図である。 同一部破断平面図（Ａ−Ａ線断面図）である。

以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る地盤改良工法を説明する。はじめに図１を参照しつつ、本実施形態の地盤改良工法に用いられる地盤改良装置１の説明をする。地盤改良装置１は一般的に用いられる構成を備えている。すなわち、地盤改良装置１は、主として、図示しないベースマシンと、ベースマシンから略鉛直方向に立設されたリーダーマストと、リーダーマストに対して昇降可能に設置された撹拌混合部２とを備える。

撹拌混合部２は、回転ロッド（「オーガロッド」とも称する）３と、回転ロッド３の先端（下端）側寄りに配置された掘削ヘッド４と、回転ロッド３をその軸心回りに回転させるための、図示しないアースオーガ駆動装置とを備える。掘削ヘッド４は、掘削翼５を備えている。撹拌混合部２は、共回り防止翼６と、撹拌翼７とをさらに備える。

回転ロッド３は、その内部に固化材（例えば、セメント系等のスラリー状固化材）を通すための図示しない通路を備え、長尺の筒状に形成されている。前記通路は、回転ロッド３の上端から下端に亘って形成されている。前記通路の先端部が固化材の吐出口であり、例えば吐出口は回転ロッド３の下端部近傍に形成されている。

掘削翼５は板状に形成されており、回転ロッド３の先端部に取付けられる回転軸３Ａの周囲に、１８０°間隔で二個設けられている。これら掘削翼５は、その先端側縁部に沿って複数個のビット８が、着脱自在に装着されている。さらに、回転軸３Ａの先端面にも、複数個のビット８が着脱自在に装着されている。ビット８は、掘削翼５の傾斜面と平行な方向、すなわち掘削翼５の回転方向に対して傾斜する方向となるよう装着されている。

共回り防止翼６は、掘削翼５に対して上方に所定間隔をあけて配置されている。共回り防止翼６は、回転ロッド３に同軸で、回転ロッド３にボス部９を介して取付けられて、回転ロッド３の回転に対して自在に回転（相対回転）し得るように構成されている。本実施形態では、共回り防止翼６は、周方向に１８０°間隔で二個設けられている。各共回り防止翼６は、掘削翼５よりも長く形成されている。換言すれば、共回り防止翼６の径方向外端部６Ａは、掘削翼５の径方向外端部５Ａよりも回転ロッド３に対する径方向外側に延長された位置にある。

この構成により共回り防止翼６は、掘削翼５で掘削された掘削土に対してその径方向外方の地盤Ｇに上方から食い込む。このため、掘削翼５および後述する撹拌翼７が回転しても回転（回転方向に移動）せずに、静止状態が保たれ得る。すなわち、掘削翼５の回転で掘削された掘削土と、共回り防止翼６の上方で撹拌翼７によって撹拌される掘削土との共回りが防止され得る構成となっている。

撹拌翼７は、共回り防止翼６に対して上方に所定間隔をあけて配置されている。撹拌翼７は、回転軸３Ａに同軸で、回転ロッド３の回転とともに回転するよう構成されている。本実施形態では、撹拌翼７は、周方向に１８０°間隔で二個設けられている。各撹拌翼７は、掘削翼５と同等の長さに形成されている。

上記構成の地盤改良装置１の動作の概略を説明する。回転ロッド３を下降させ、アースオーガ駆動装置の駆動により回転ロッド３が回転すると、掘削翼５および撹拌翼７が回転する。掘削翼５には図示しないウエイトの重量が働いており、あるいは回転ロッド３の自重が働いていることで、掘削翼５は回転しつつ地盤Ｇを掘削する。掘削中に、あるいは掘削翼５の回転を停止させた状態で、吐出口から固化材が吐出され、掘削された掘削土および固化していない固化材が撹拌翼７によって撹拌され、地盤Ｇに改良体１３が造成される。すなわち、構造物の基礎となる円柱状の改良体１３が施工される。

本実施形態の地盤改良工法は、上記地盤改良装置１を用いて改良体１３を造成する際、回転ロッド３を下降させる前に、共回り防止翼６の径方向外端部６Ａに索状体１０の端部を連結しておく。この索状体１０は、一つの共回り防止翼６連結すればよい。索状体１０としては、例えばワイヤが用いられる。索状体１０は、地盤Ｇ上においては地盤Ｇに立設した支柱１１に、滑車１２を介して案内されるようにする。このようにすることで、索状体１０が回転ロッド３の下降とともに下降する共回り防止翼６に連れられ、滑車１２に案内されつつ、共回り防止翼６とともに、地盤Ｇに入り込む。滑車１２は横軸回りに回転自在で索状体１０が掛けられる円板部と、円板部の回転中心軸とを備え、且つ滑車１２は、支柱１１に縦軸を介して垂直軸回りに回動自在に構成されている。

そして、掘削翼５や撹拌翼７の回転により掘削土は移動する（撹拌される）が、索状体１０の端部は共回り防止翼６の径方向外端部６Ａに連結されていて、共回り防止翼６の径方向外端部６Ａは、掘削翼５および撹拌翼７の径方向外端部５Ａ，７Ａよりも回転ロッド３に対する径方向外側に延長された位置にある。このため、索状体１０は、掘削土の動きの影響を受けにくく、共回り防止翼６が回転していなければ、周方向には移動しない。なお、改良体１３の造成施工中は、回転ロッド３を上下動させる場合もある。この際には、索状体１０を回転ロッド３の上下動速度に応じて、繰出したり繰上げたりする。

共回り防止翼６は、掘削翼５の回転で掘削された掘削土と、共回り防止翼６の上方で撹拌翼７によって撹拌される掘削土との共回りを防止するものであって、このためには、地盤Ｇ中で回転することなく静止（但し、回転ロッド３の上下動に伴う移動はなされる）していることが必要である。しかしながら、掘削土の性状によっては、回転ロッド３とともに回転してしまう場合がある。例えば、共回り防止翼６と掘削翼５との間、あるいは共回り防止翼６と撹拌翼７との間に礫などの障害物が介在してしまう場合に、共回り防止翼６が、回転ロッド３の回転に伴って回転してしまう。そうなると、共回り防止翼６には索状体１０が連結されていているから、共回り防止翼６の回転に伴って連れ動く（引きずられる）。

そして、索状体１０は地上に延長されていて、目視によって監視可能となっている。また、索状体１０は滑車１２に案内されることからも、その動きは目視により明確である。すなわち、索状体１０が共回り防止翼６の回転に伴って連れ動く状態は、作業者に容易に判断できる。逆に、索状体１０が共回り防止翼６の回転（平面視して時計方向回転、反時計方向回転は問われない）に伴って連れ動く状態であれば、共回り防止翼６が地盤中で回転、あるいは回動（回転方向に移動すること）していることが判明する。共回り防止翼６が地盤中で回転していることが判明すれば、回転ロッド３を地盤から引き上げて再施工する等の措置を速やかに行う。索状体１０が共回り防止翼６の回転に伴って連れ動けば、滑車１２が横軸回りに回転し、あるいは縦軸回りに回動する。

上記のように、本実施形態における地盤改良工法では、一般的な構成を備えた地盤改良装置１の共回り防止翼６に、索状体１０を連結し、索状体１０における地上に延長された部分が連れ動くと、共回り防止翼６が回転ロッド３の回転に伴って回転していることになるから、固化材と掘削土の撹拌が円滑に行われていない状態であることを、地盤改良装置１の構造を複雑化させることなく、索状体１０の動きのみで容易に知ることができる。

本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではない。例えば、索状体１０を回転ロッド３の上下動速度に応じて繰出したり繰上げたりするのは、作業者が行ってもよいし、速度センサ等を用いて自動的に行ってもよい。

上記実施形態において、索状体１０が共回り防止翼６の回転に連れ動く動作として、地盤Ｇの性状等の条件により、地盤上では平面視して見かけ上回転しておらず単に地盤中に引き込まれる状態や、平面視して回転ロッド３周りに周方向に移動する回転状態や、引き込まれつつ回転する状態が考えられる。

回転ロッド３の上下動に応じて索状体１０を繰出したり繰上げたりしている途中であっても、共回り防止翼６は回転することが考えられる。この場合でも、索状体１０が、繰出し、繰上げ量を超えて連れ動くことを作業者が知ることで、共回り防止翼６が回転していることがわかる。

１…地盤改良装置、２…撹拌混合部、３…回転ロッド、３Ａ…回転軸、４…掘削ヘッド、５…掘削翼、５Ａ，６Ａ，７Ａ…径方向外端部、６…共回り防止翼、７…撹拌翼、８…ビット、９…ボス部、１０…索状体、１１…支柱、１２…滑車、１３…改良体、Ｇ…地盤

Claims (2)

1. 回転ロッドの先端側に配置され該回転ロッドの回転に伴って回転する掘削翼と、前記回転ロッドの軸方向途中部に配置され該回転ロッドの回転に伴って回転する撹拌翼と、前記回転ロッドの軸方向途中部に配置され該回転ロッドの回転に対して相対回転可能であって、前記掘削翼の径方向外端部よりも前記回転ロッドに対する径方向外側に径方向外端部が延長された共回り防止翼とを備えた地盤改良装置を用い、
   前記回転ロッドを地盤に降下させ、該回転ロッドの回転に伴う前記掘削翼の回転により掘削された掘削土中に固化材を注入しつつ、前記撹拌翼の回転によって掘削土と固化材を撹拌混合する地盤改良工法において、
   前記共回り防止翼に索状体を予め連結しておき、地盤上に導出されている索状体の動きを、前記回転ロッドの回転中に監視することを特徴とする地盤改良工法。
2. 前記索状体を、前記共回り防止翼の径方向外端部に連結する請求項１に記載の地盤改良工法。

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