JP2515054B2 - 地盤改良用攪拌装置及びそれを使用した地盤改良工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は掘削土砂と固化材を混
合することにより地中に固結体を造成する地盤改良工法
に使用される攪拌装置，及びそれを使用した地盤改良工
法に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】地盤を掘
削ロッドにより目標の深度まで掘進し、掘削終了後、掘
削土砂と掘削ロッドの先端から土中に吐出される固化材
を攪拌し、両者を混合してそのまま硬化させることによ
り地中に造成杭等の固結体を造成する方法は従来、掘進
時に例えばロッドを正回転させることにより先端のビッ
トで掘削を、また引き抜き時に逆回転させることにより
ロッドに突設される攪拌翼で土砂と固化材との攪拌，混
合を行う、という要領で行われるが、完成する固結体の
品質は土砂と固化材の混合状態で決まるため攪拌，混合
は入念に行う必要がある。

【０００３】特に従来の掘削ロッドは先端に吐出孔を持
ち、攪拌翼は吐出孔の上方に位置することから、ロッド
の引き抜き時、すなわち上昇時には吐出された固化材は
実質的に攪拌されないため、固化材を削孔の全長に亘っ
て十分に送り込むためには掘削ロッドの往復動を複数回
繰り返す必要があり、この複数回の往復動操作を要する
点が従来方法の、施工効率の向上を図る上での障害とな
っている。

【０００４】この発明はこうした背景を踏まえてなされ
たもので、効率的な攪拌と混合を行う装置とそれを使用
した施工方法を新たに提案するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では固化材を吐出
する吐出孔を掘削ロッドの軸方向に距離を隔てて上下２
箇所に配置し、各吐出孔の位置に吐出孔と攪拌翼を持つ
上部ハウジングと下部ハウジングを昇降自在に被せ、掘
削時は掘削ロッドの下側の下部吐出孔から固化材を吐出
して主に下部攪拌翼で攪拌を行い、逆に引き抜き時は上
側の上部吐出孔から固化材を吐出して主に下部攪拌翼で
攪拌を行い、降下時と上昇時のいずれのときも、固化材
の吐出位置にある攪拌翼に加え、掘削ロッドの進行方向
に対して吐出孔より後退した位置にある攪拌翼で攪拌を
行うことにより、少ない往復動数で効率的に固化材の混
合を行うことを可能にする。

【０００６】攪拌装置は掘削ロッドの先端に接続される
ロッド本体と、ロッド本体の外周にロッド本体に対して
一定ストロークだけ相対的に上下動自在に被せられ、そ
れぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼が突設される上部ハウジ
ング及び下部ハウジングから構成される。

【０００７】ロッド本体の周面の、上部攪拌翼と下部攪
拌翼の各突設位置には、掘削ロッドの内部を通じて固化
材を吐出する上部吐出孔及び下部吐出孔が穿設され、上
部ハウジングと下部ハウジングの、それぞれ上部攪拌翼
と下部攪拌翼の位置に上部吐出孔と下部吐出孔が明けら
れる。上部ハウジングの上部吐出孔と下部ハウジングの
下部吐出孔間の距離はロッド本体の上部吐出孔と下部吐
出孔間の距離より上記の一定ストローク分大きい。

【０００８】掘削ロッドの降下時には上向きの土の抵抗
でロッド本体に対して相対的に上昇する上部ハウジング
がロッド本体の上部吐出孔を閉鎖すると同時に、下部ハ
ウジングの下部吐出孔がロッド本体の下部吐出孔に合致
する。このとき固化材はロッド本体の下部吐出孔からの
み吐出される。上昇時には下向きの土の抵抗でロッド本
体に対して相対的に降下する下部ハウジングがロッド本
体の下部吐出孔を閉鎖すると同時に、上部ハウジングの
上部吐出孔がロッド本体の上部吐出孔に合致する。この
とき固化材はロッド本体の上部吐出孔からのみ吐出され
る。

【０００９】地盤の掘削時は上記の通り、ロッド本体と
下部ハウジングの下部吐出孔から固化材の吐出が行わ
れ、吐出された固化材はその吐出位置にある下部攪拌翼
と吐出孔の上方に位置し、掘進と共に降下する上部攪拌
翼により攪拌される。一方、引き抜き時は逆にロッド本
体と上部ハウジングの上部吐出孔から吐出が行われ、吐
出された固化材はその吐出位置にある上部攪拌翼と吐出
孔の下方に位置し、引き抜きと共に上昇する下部攪拌翼
により攪拌される。固化材の攪拌は掘削時と引き抜き時
のいずれのときも吐出位置に存在する攪拌翼と吐出後に
吐出位置を通過する攪拌翼によって効果的に行われ、従
来より少ない往復動の回数で混合が完了する。

【００１０】施工は攪拌装置が付属した掘削ロッドを回
転させ、ロッド本体の下部吐出孔を通じ、これに合致し
ている下部ハウジングの下部吐出孔から固化材を吐出
し、上部攪拌翼及び下部攪拌翼で掘削土と固化材を攪
拌，混合しながら掘進し、掘削ロッドが所定深度に到達
した後、ロッド本体の上部吐出孔を通じ、これに合致し
ている上部ハウジングの上部吐出孔から固化材を吐出
し、再度上部攪拌翼及び下部攪拌翼で固化材と掘削土を
攪拌，混合しながら掘削ロッドを引き抜く、という要領
で行われ、そのまま固化材と掘削土の混合物を硬化させ
て固結体が造成される。

【００１１】

【実施例】請求項１記載発明の攪拌装置Ａは図１に示す
ように掘削ロッド（図示せず）の先端に接続されるロッ
ド本体１と、ロッド本体１の外周にロッド本体１に対し
て一定ストロークだけ相対的に上下動自在に被せられ、
それぞれ上部攪拌翼２と下部攪拌翼３が突設される上部
ハウジング４及び下部ハウジング５から構成され、掘削
ロッドによる地盤の掘削時にロッド本体１の下方に明け
られた下部吐出孔1bから、引き抜き時にロッド本体１の
上方に明けられた上部吐出孔1aからそれぞれ固化材を吐
出し、掘削土と固化材を上部攪拌翼２と下部攪拌翼３に
よって攪拌し、混合する装置である。

【００１２】ロッド本体１は図２に示すように管状を
し、その内周が固化材を送り、固化材を上部吐出孔1aや
下部吐出孔1bから吐出するための注入管1cとなり、この
注入管1cの上端位置と下端位置に連通してそれぞれ上部
吐出孔1aと下部吐出孔1bが明けられる。

【００１３】ロッド本体１の外周には図３，図４に示す
ような、それぞれ上部攪拌翼２と下部攪拌翼３が突設さ
れる上部ハウジング４と下部ハウジング５が被せられ
る。上部ハウジング４と下部ハウジング５の、上部攪拌
翼２と下部攪拌翼３の位置にはそれぞれ上部吐出孔1aと
下部吐出孔1bに連通可能な上部吐出孔4a及び下部吐出孔
5bが明けられる。実施例では上部吐出孔1aと下部吐出孔
1b、及び上部吐出孔4aと下部吐出孔5bを共にロッド本体
１の軸に垂直に穿設し、固化材が孔壁に向かって吐出さ
れる方向に配置している。

【００１４】上部攪拌翼２と下部攪拌翼３は図１に示す
ようにそれぞれ上部吐出孔4aと下部吐出孔5bの向きに突
設されるが、上部吐出孔4aと下部吐出孔5bの穿設方向に
上部攪拌翼２と下部攪拌翼３を向けることによって上部
攪拌翼２や下部攪拌翼３はそれぞれの側から吐出された
固化材を削孔内に分散させる働きも兼ねることになる。

【００１５】上部ハウジング４と下部ハウジング５はロ
ッド本体１に対して、あるストロークだけ相対的に上下
動自在に外接し、このストローク分だけ上部吐出孔1aと
下部吐出孔1b間の距離より上部吐出孔4aと下部吐出孔5b
間の距離は大きく、掘削ロッドの降下時に下部吐出孔1b
が下部吐出孔5bに合致したときには上部吐出孔1aが上部
ハウジング４で閉鎖され、上昇時に上部吐出孔1aが上部
吐出孔4aに合致したときには下部吐出孔1bが下部ハウジ
ング５で閉鎖される。

【００１６】上部ハウジング４と下部ハウジング５は図
１に示すように互いに連結されてロッド本体１に外接す
るが、実施例では一体化した上部ハウジング４と下部ハ
ウジング５をロッド本体１に対して軸方向に相対移動自
在とするために、図１，図４に示すように連結された上
部ハウジング４と下部ハウジング５の内周面に摺動溝６
を形成する一方、ロッド本体１の外周面に摺動溝６の長
さより短く、その両端を係止させるストッパ７を突設し
ている。摺動溝６とストッパ７の長さの差が上部ハウジ
ング４と下部ハウジング５のロッド本体１に対する相対
移動量、ストロークとなる。

【００１７】図１の実線は掘削ロッド上昇時の、上部ハ
ウジング４と下部ハウジング５の位置を示すが、掘削ロ
ッドの上昇時は上部ハウジング４と下部ハウジング５
が、主に上部攪拌翼２と下部攪拌翼３が受ける下向きの
土の抵抗でロッド本体１に対して相対的に降下し、摺動
溝６の上端がストッパ７の上端に係止してロッド本体１
に対して固定された状態となる。このとき、図示するよ
うに上部吐出孔4aは上部吐出孔1aに合致するが、下部吐
出孔5bは下部吐出孔1bより下に位置し、下部吐出孔1bは
下部ハウジング５によって閉鎖され、固化材は上部吐出
孔1aからのみ吐出可能となる。

【００１８】逆に掘削ロッドの降下時は図１に二点鎖線
で示すように上部ハウジング４と下部ハウジング５が、
主に上部攪拌翼２と下部攪拌翼３が受ける上向きの土の
抵抗でロッド本体１に対して相対的に上昇し、摺動溝６
の下端がストッパ７の下端に係止し、同時に上部ハウジ
ング４が上部吐出孔1aを閉鎖し、固化材を下部吐出孔1b
からのみ吐出させることになる。

【００１９】本発明の攪拌装置Ａでは、掘削ロッドの降
下時は下部吐出孔1bから、また上昇時は上部吐出孔1aか
ら固化材の吐出が行われ、下部吐出孔1bから吐出された
固化材は吐出位置の下部攪拌翼３と吐出後に吐出位置を
通過する上部攪拌翼２により、また上部吐出孔1aから吐
出された固化材は同じく吐出位置の上部攪拌翼２と吐出
後に吐出位置を通過する下部攪拌翼３により攪拌され
る。この結果、固化材は掘削ロッドの進行と同時に攪拌
されるため降下時と上昇時のいずれのときも効率的に掘
削土と混合されることになる。

【００２０】なお、本攪拌装置Ａは掘削ロッド単位で接
続されるため多軸型の掘削機にも適用される。

【００２１】請求項２記載の発明は請求項１記載の攪拌
装置Ａを用いて掘削ロッドを回転させながら掘削と引き
抜きを行うことにより掘削土と固化材とを混合し、固結
体の造成を施工する方法である。固化材にはソイルセメ
ント，モルタル、またはセメントミルク等のスラリー等
が使用される。

【００２２】掘削土砂と固化材との混合は上記発明中で
説明したように、攪拌装置Ａが付属した掘削ロッドを回
転させ、ロッド本体１の下部吐出孔1bを通じ、これに合
致している下部ハウジング５の下部吐出孔5bから固化材
を吐出し、上部攪拌翼２及び下部攪拌翼３で掘削土と固
化材を攪拌，混合しながら掘進し、掘削ロッドが所定深
度に到達した後、ロッド本体１の上部吐出孔1aを通じ、
これに合致している上部ハウジング４の上部吐出孔4aか
ら固化材を吐出し、上部攪拌翼２及び下部攪拌翼３で固
化材と掘削土を攪拌，混合しながら掘削ロッドを引き抜
く、という要領で行われる。

【００２３】地盤の掘削は通常通り攪拌装置Ａの先端に
取り付けられるビットにより、下部吐出孔1b，5bから固
化材を吐出しながら行われ、同時に上部攪拌翼２と下部
攪拌翼３とによる掘削土との攪拌が行われる。

【００２４】掘削ロッドの掘進時、固化材は下部吐出孔
5bから削孔中に吐出されるが、下部攪拌翼３と吐出後に
降下してくる上部攪拌翼２がこの固化材を攪拌するため
掘進時から効率的に固化材の攪拌が行われ、掘削ロッド
の上昇時も、上部吐出孔4aから吐出された固化材が上部
攪拌翼２と吐出後に吐出位置に上昇してくる下部攪拌翼
３によって効率的に攪拌が行われる。

【００２５】以上の通り、掘削ロッドの降下時と上昇時
のいずれのときも吐出位置の攪拌翼と固化材の吐出後に
その位置を通過する攪拌翼によって吐出位置に存在する
固化材と掘削土を有効に攪拌，混合することになるた
め、例えば一定の混合状態を得るのに、従来掘削ロッド
の上下動を２往復要する場合に、本発明によれば１往復
で済ませることが可能であり、従来より少ない往復動の
回数で混合を完了させることができる。

【００２６】

【発明の効果】掘削ロッドの降下時と上昇時のいずれの
ときも、固化材の吐出位置の攪拌翼と吐出後にその位置
を通過する攪拌翼によって削孔内に存在する固化材と掘
削土を攪拌，混合するものであるため、掘削ロッドの掘
進と引き抜きの１往復操作のみによって完全な混合状態
を得ることができ、従来より効率的に施工を完了させる
ことが可能である。この結果、固結体に高い品質を与え
ながら施工能率の大幅な向上が図られる。

【００２７】また掘削ロッドの掘削時と引き抜き時に、
ロッド本体に対して昇降自在に外接する上部ハウジング
と下部ハウジングに上下方向に作用する土の抵抗を利用
してロッド本体からの固化材の吐出位置を下部と上部に
分離しているため装置の構造が簡素である。

【００２８】更に固化材の吐出位置を上下に分離するこ
とは掘削ロッドの回転の向きに関係しないため掘削ロッ
ドを正逆いずれの向きにも回転させることができ、正回
転，あるいは逆回転したまま降下と上昇を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】攪拌装置の製作例を示した一部断面立面図であ
る。

【図２】攪拌装置を構成するロッド本体を示した立面図
である。

【図３】上部ハウジングを示した立面図である。

【図４】下部ハウジングを示した立面図である。

【符号の説明】

Ａ……攪拌装置、１……ロッド本体、1a……上部吐出
孔、1b……下部吐出孔、1c……注入管、２……上部攪拌
翼、３……下部攪拌翼、４……上部ハウジング、4a……
上部吐出孔、５……下部ハウジング、5b……下部吐出
孔、６……摺動溝、７……ストッパ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削ロッドの先端に接続されるロッド本
   体と、ロッド本体の外周にロッド本体に対して一定スト
   ロークだけ相対的に上下動自在に被せられ、それぞれ上
   部攪拌翼と下部攪拌翼が突設される上部ハウジング及び
   下部ハウジングから構成され、掘削ロッドによる地盤の
   掘削時と、掘削ロッドの引き抜き時に掘削土と固化材を
   攪拌し、混合する装置であり、ロッド本体の周面の、上
   部攪拌翼と下部攪拌翼の各突設位置には、掘削ロッドの
   内部を通じて固化材を吐出する上部吐出孔及び下部吐出
   孔が穿設され、上部ハウジングと下部ハウジングの、そ
   れぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼の位置には上部吐出孔と
   下部吐出孔が明けられており、上部ハウジングの上部吐
   出孔と下部ハウジングの下部吐出孔間の距離はロッド本
   体の上部吐出孔と下部吐出孔間の距離より上記の一定ス
   トローク分大きい地盤改良用攪拌装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の攪拌装置が付属した掘削
   ロッドを回転させ、ロッド本体の下部吐出孔を通じ、こ
   れに合致している下部ハウジングの下部吐出孔から固化
   材を吐出し、上部攪拌翼及び下部攪拌翼で掘削土と固化
   材を攪拌，混合しながら掘進し、掘削ロッドが所定深度
   に到達した後、ロッド本体の上部吐出孔を通じ、これに
   合致している上部ハウジングの上部吐出孔から固化材を
   吐出し、上部攪拌翼及び下部攪拌翼で固化材と掘削土を
   攪拌，混合しながら掘削ロッドを引き抜き、固結体を造
   成する地盤改良工法。