JP2512758B2 - 地盤改良機 - Google Patents

地盤改良機

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JP2512758B2 JP19472887A JP19472887A JP2512758B2 JP 2512758 B2 JP2512758 B2 JP 2512758B2 JP 19472887 A JP19472887 A JP 19472887A JP 19472887 A JP19472887 A JP 19472887A JP 2512758 B2 JP2512758 B2 JP 2512758B2
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stirring
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、軟弱地盤内に改良柱体を形成するために
用いられる地盤改良機に関するものである。
(従来技術) 従来、軟弱地盤内に改良柱体を形成するために用いら
れる地盤改良機として、回転駆動および昇降駆動される
撹拌軸に複数の撹拌翼を取付けられたものが知られてい
る。これらは複数の撹拌翼を上下方向に複数段に配置す
ることにより改良材と土との撹拌混合効率を高めようと
するものである。これらの撹拌翼は、一般に、上下の撹
拌翼に狭まれた土塊が撹拌翼と共回りしない程度にその
上下間隔が定められている。
ところで、一般に撹拌軸の昇降速度を比較的速くする
と施工能率を向上させることはできるが撹拌混合効率は
低下し、逆に上記昇降速度を比較的遅くすると撹拌混合
効率を向上させることはできるが施工能率は低下する。
これらの関係を、第8図に示すように一対の撹拌翼11
a,12aを上下2段に配置し、かつ平面視で互いに直角に
交差するように配置し、改良材を例えば引抜き時に吐出
する場合について説明する。上下段の撹拌翼11a,12aの
段差に相当する高さを撹拌軸2が例えば1/4回転するこ
とにより上昇するように撹拌軸2の引抜き速度Vを比較
的大きく設定した場合、プロセスP1で上段の撹拌翼11a
の付根下側から土中に吐出された改良材3は、プロセス
P2を経て撹拌軸が1/4回転したプロセスP3において初め
て下段の撹拌翼12aによって土と撹拌混合される。した
がってこの場合には土中に吐出された改良材3が土と撹
拌混合されるのは1回のみとなり、その撹拌混合が十分
ではないので改良柱体の品質は低下する傾向となる。
この場合の対策としては、撹拌混合を十分なものにす
るために撹拌軸2の回転数nを大きくすることが考えら
れる。ところが、撹拌翼11a,12aはその回転に際して土
の抵抗を受けるために撹拌軸2の回転数nをある程度以
上に大きくすることはできない。この結果、土と改良材
3との撹拌混合効率は撹拌軸2の引抜き速度Vによって
調整することになる。
このため、従来の改良柱体の形成においては、第9図
に示すように引抜き速度Vを比較的小さくして撹拌翼の
1回転当たりの上昇高さを小さくすることによって改良
材3と土との十分な撹拌混合を図るようにしている。す
なわちプロセスP1で上段の撹拌翼11aから吐出された改
良材3は、プロセスP2でまず下段の撹拌翼12aの一側の
翼bによってその下端部が撹拌混合され、この後撹拌軸
2が1/2回転したプロセスP3では上記撹拌翼12aの他側の
翼cによってその中央部が撹拌混合され、さらに撹拌軸
2が1/2回転したプロセスP4では上記撹拌翼12aの異なる
側の翼bによってその上端部が撹拌混合される。
このように、従来は撹拌軸2の引抜き速度Vを十分に
小さくすることによって改良材3と土との撹拌混合が十
分に行われるようにしている。ところが、引抜き速度V
を小さくすると施工能率が低下するという問題が発生す
る。このため施工能率を高めることができ、しかも撹拌
混合効率をも高めることができる地盤改良機の出現が要
望されている。
(発明の目的) この発明は、このような従来の課題を解決するために
なされたものであり、施工能率を高めることができ、し
かも改良材と土との撹拌混合効率をも高められて良好な
品質の改良柱体を形成することができる地盤改良機を提
供するものである。
(発明の構成) この発明は、軸回りに回転駆動と昇降駆動とが同時に
行われるように構成された撹拌軸を有し、この撹拌軸に
はその周囲に突出して形成された上下に複数段の撹拌翼
が備えられている地盤改良機において、上記複数段の撹
拌翼は、撹拌軸が回転と昇降とを同時に駆動されること
によって螺旋状に同一回転軌跡を描いて昇降するよう
に、撹拌軸の昇降速度と回転数とに関係付けて互いの段
差が定められているものである。
上記構成によれば、撹拌軸を回転させながら昇降させ
ることにより上下に配置された複数段の撹拌翼は螺旋状
に同一回転軌跡を描いて昇降し、これによって例えば最
上段の撹拌翼位置から吐出された改良材が撹拌軸の上昇
とともに複数段の撹拌翼によって確実に土と繰返し撹拌
混合され、しかも上記撹拌軸の昇降速度が比較的大きく
ても撹拌翼は螺旋状の同一回転軌跡を描いて移動するた
めに上記と同様の作用が果される。
(実施例) 第1図において、撹拌軸2は図示しないベースマシン
によって回転駆動および昇降駆動可能に支持されてい
る。この撹拌軸2には軸に沿って改良材供給通路21が形
成され、この改良材供給通路21は最上段の撹拌翼11の付
根下側に形成された吐出口22で開口している。これによ
って撹拌軸2は、回転しながら昇降される間に改良材供
給通路21を通して圧送された改良材が吐出口22から吐出
されるようにしている。
この撹拌軸2には第1図および第2図に示すように4
つの撹拌翼11,12,13,14が互いに等しい段差dを隔てて
上下に配置され、かつ段差dを隔てて隣接する2つの撹
拌翼が第3図に示すように平面視で互いに90゜の角度θ
で交差するように放射状に均等に配置されている。上記
段差d(m)は、撹拌軸の昇降速度V(m/min)および
回転数n(rpm)と、撹拌翼の交差角度θ゜と、0もし
くは自然数であるNとに基いて、 d=(V/n)×{(θ/360)+N} ……(イ) によって定められる。(V/n)項によって1回転当たり
の撹拌軸2の昇降高さが得られ、これに{(θ/360)+
N}項とを乗じることによって、Nが0の時には複数の
撹拌翼を1回転分の同一の回転軌跡に沿って移動するよ
うな段差dの値が得られ、またNが1の時には5回転分
の同一の回転軌跡に沿って移動するような各撹拌翼の段
差dの値が得られる。すなわちこの段差d毎に各撹拌翼
11,12,13,14を配置することによって、撹拌軸2が昇降
速度Vおよび回転数nで駆動されると各撹拌翼11,12,1
3,14は必ず螺旋状の同一回転軌跡S(第1図および第2
図にはN=0の場合のみ示す。)に沿って移動すること
になる。
これによって例えば引抜き時吐出の場合、撹拌軸2の
吐出口22からある時点に吐出された土中の改良材は、撹
拌軸2がN回転する間に最上段の撹拌翼11に後続する他
の撹拌翼12,13,14が上記回転軌跡Sに沿って上記改良材
位置に繰返し到来するので、これらの撹拌翼12,13,14に
よって確実に撹拌混合される。そして吐出される改良材
は連続しているので上記撹拌混合も連続して行われる。
しかも、上記昇降速度Vの値が比較的大きい値に設定さ
れても、各撹拌翼11,12,13,14を(イ)式によって得ら
れる段差d毎に配置することにより、上記撹拌翼11,12,
13,14は確実に螺旋状の同一回転軌跡Sに沿って移動す
ることになるので、撹拌混合効率が低下することはな
い。
なお上記螺旋状の回転軌跡Sに沿って移動する撹拌翼
11,12,13,14の撹拌混合作用は、第4図に示すように撹
拌翼11,12,13,14の回転方向前面から見た場合の厚みα
の範囲を中心に発揮されることから、複数の撹拌翼11,1
2,13,14の実際の段差設定においては、(イ)式で得ら
れる段差dの値を上記厚みαの範囲で増減してもよい。
また上記実施例では各段の撹拌翼11,12,13,14を撹拌
軸2から一側に突出するように形成しているが、例えば
各段の撹拌翼を撹拌軸2から両側に突出するように形成
してもよい。この場合には吐出口22を両側に形成するこ
とにより、2つの螺旋状の回転軌跡に沿って撹拌混合作
用が発揮されることになる。また上記実施例では螺旋状
の回転軌跡Sに沿って複数の撹拌翼が均等に配置される
ように段差dを定めているが、均等配置に限らず、例え
ばθを60゜,90゜,120゜などを交互に混ぜた変則的な配
置にして変則的な段差設定にしても、これらの撹拌翼が
螺旋状の同一回転軌跡に沿って配置されていればよい。
さらに、上記実施例では引抜き時吐出について説明し
たが、これに限らず貫入時吐出の場合にも同様に適用す
ることができる。この場合には改良材を最下段の撹拌翼
に形成した吐出口から吐出させればよい。
(具体例) 第1図に示すように4段の撹拌翼11〜14を有する撹拌
軸2の供試体(A)と、第5図に示すように6段の撹拌
翼11〜16をθとして120゜に設定し、かつ(イ)式によ
って得た段差dに設定した撹拌軸2の供試体(B)と、
比較例として第8図に示す従来の2段の撹拌翼11a,12a
を有する撹拌軸2の供試体(C)とについて、縮尺1/4
の長さにした模型を用いて撹拌混合効率について試験し
た。なお、上記3供試体(A),(B),(C)の試験
条件を第1表に示す。
試験は、CMC(カルボキシメチルセルロース)の3.5%
溶液とヘドロとの2種類の想定地盤について行った。透
明のCMC溶液には改良材として色砂を吐出させてその分
布状況について調べ、またヘドロには改良材としてセメ
ントを吐出させて固化後の改良柱体の1軸圧縮強度につ
いて調べた。第6図および第7図にはこれらの試験結果
が示されている。
第6図の横軸は撹拌軸2の中心からの半径方向を距離
Rを示し、縦軸は分布率を示している。ここで分布率と
は、上記距離Rの25mm幅毎に計測した改良材混合量の全
吐出量に対する割合をいい、撹拌軸2から半径方向の分
布状況を表わすものである。第6図には上記各幅の分布
率をその外周位置に示している。例えば0〜25mmの幅の
分布率は25mmの位置に示されている。
この第6図にそれぞれA,B,Cで示された供試体
(A),(B),(C)についての試験結果によれば、
いずれの供試体(A),(B),(C)も撹拌軸2の半
径部分ではその分布率の値が小さいが、この範囲を除け
ばこの発明による供試体(A)および供試体(B)では
撹拌翼の突出長さのほぼ全長にわたり分布率がほぼ均一
(20%)な値となり、また供試体(C)と比べて分布率
の変動も小さい。
第7図の横軸は撹拌軸2の中心からの半径方向の距離
Rを示し、縦軸はこの距離Rの各値の位置でサンプリン
グしたものの1軸圧縮強度を示している。
この第7図にそれぞれA,B,Cで示された供試体
(A),(B),(C)についての試験結果によれば、
この発明による供試体(A)および供試体(B)は従来
例による供試体(C)よりも高強度の改良柱体が形成さ
れ、とくに供試体(B)では引抜き速度を他に比べて1.
5倍の速さに設定したにもかかわらず極めて高い強度が
発現されている。また供試体(A)では撹拌翼11〜14の
突出長さにわたって強度のばらつきは小さくほぼ均一な
値を示している。
(発明の効果) この発明の地盤改良機によれば、撹拌軸を回転させな
がら昇降させることにより上下に配置された複数段の撹
拌翼が螺旋状に同一回転軌跡を描いて昇降し、これによ
って例えば最上段の撹拌翼から吐出された改良材が撹拌
軸の上昇とともに確実に土と繰返し撹拌混合される。し
かも上記撹拌軸の昇降速度が比較的大きくても複数の撹
拌翼は確実に螺旋状に同一回転軌跡を描いて移動する。
したがって施工能率および撹拌混合効率を同時に高める
ことができ、良好な品質の改良柱体を形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の要部斜視図、第2図は第1
図の正面図、第3図は第1図の平面図、第4図は撹拌翼
の断面説明図、第5図は他の実施例を示す第1図相当
図、第6図はCMC溶液における距離Rと分布率との関係
図、第7図はヘドロにおける距離Rと1軸圧縮強度との
関係図、第8図は従来の問題点の説明図、第9図は従来
の改良柱体の形成工程の説明図である。 2……撹拌軸、11〜16……撹拌翼、S……螺旋状の回転
軌跡、V……引抜き速度(昇降速度)、n……回転数、
d……段差、θ……交差角度。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸回りに回転駆動と昇降駆動とが同時に行
    われるように構成された撹拌軸を有し、この撹拌軸には
    その周囲に突出して形成された上下に複数段の撹拌翼が
    備えられている地盤改良機において、上記複数段の撹拌
    翼は、撹拌軸が回転と昇降とを同時に駆動されることに
    よって螺旋状に同一回転軌跡を描いて昇降するように、
    撹拌軸の昇降速度と回転数とに関係付けて互いの段差が
    定められていることを特徴とする地盤改良機。
  2. 【請求項2】上記段差d(m)は、撹拌軸の昇降速度V
    (m/min)と回転数n(rpm)と撹拌翼の平面視での互い
    の交差角度θ゜とゼロもしくは自然数であるNとに基い
    て、 d=(V/n)×{(θ/360)+N} によって定められていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の地盤改良機。
JP19472887A 1987-08-03 1987-08-03 地盤改良機 Expired - Lifetime JP2512758B2 (ja)

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JP2503045B2 (ja) * 1988-04-30 1996-06-05 利夫 福田 混合撹拌翼及びその使用方法
SE469177B (sv) * 1991-07-18 1993-05-24 Bpa Bygg Ab Redskap foer infoerande av markstabiliserande aemne
JP4841716B2 (ja) * 2000-06-21 2011-12-21 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP2017137678A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 株式会社不動テトラ 地盤攪拌混合装置及び地盤改良方法

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