JP2563222B2 - 地盤改良機の混合攪拌装置 - 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、軟弱地盤などを改良
するための地盤改良機の混合攪拌装置に関する。更に詳
しくは、基礎工事などにおいて土壌の硬化材を土壌と共
に機械的に混合して固化するものであり、地盤を固化さ
れた円柱状の固結体に改良する地盤改良機のための混合
攪拌装置である。

【０００２】

【従来技術】従来、軟弱地盤などを円柱状に改良する地
盤改良機は、掘削翼および攪拌翼を設けた掘削軸を所定
の掘進機構により回転掘進させ、掘削時または引抜時に
掘削軸内に設けた供給路からセメントミルクなどの固化
材を供給し、掘削翼又は攪拌翼の近傍で吐出させながら
地盤を強制攪拌して円柱状に地盤を固結させるものであ
る。

【０００３】しかし、この円柱状の固結体、すなわち地
盤改良柱は、たとえば周辺の地盤中に海水や酸性水等の
浸食性物質か含まれている場合、地盤改良柱の表面から
浸食による劣化が進むことから、地盤改良柱の耐食性を
増すためには地盤改良柱全体を増強・緊密化しなければ
ならず、その分安定材の添加量が多くなったり、寸法の
割増といった問題があった。また、伏流水を含む地盤の
場合には地盤改良柱が十分に固まる前に安定材が除々に
散逸してしまって地盤改良効果がそれ程期待できないと
いう問題があった。

【０００４】そこで、本出願人は、地盤改良柱の最外周
部に層状の強化された固結体を形成した地盤改良方法が
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記地盤改良方法に使
用される掘削及び攪拌装置は、外周に層状の固結体を形
成するための地盤改良材と、中心部の地盤改良材の材質
が異なる場合も対応出来るよう、特殊な弁装置が又は隔
壁を有する管を用いて、両地盤改良材を使い分けてい
る。このため、構造及び装置が複雑である。

【０００６】この発明は、以上のような技術的背景で発
明されたものであり、次の目的を達成するものである。

【０００７】この発明の目的は、地盤改良柱の最外周及
び内部に強化された一層又は多層状の固結体を形成する
ための新規な地盤改良機の混合攪拌装置を提供すること
にある。

【０００８】この発明の他の目的は、切換弁、２重管な
どを使用せずに簡単な構造で地盤改良柱の最外周及び内
部に強化された一層又は多層状の団結体を形成するため
の新規な地盤改良機の混合攪拌装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【前記課題を解決するための手段】前記課題を解決する
ために次のような手段を採る。

【００１０】ａ．地盤を掘削しながら地盤改良材を吐出
させて形成する柱状の改良固結体（５０）及び前記改良
固結体（５０）の最外周にのみ形成され前記地盤改良材
と異なる成分である強化固結体（５１）を形成する地盤
改良施工に使用するための地盤改良機の混合攪拌装置に
おいて、 ｂ．回転及び軸線方向に駆動され、前記地盤改良材が供
給される中空の１本の貫通孔（２０）を有する掘削軸
（１）と、 ｃ．前記掘削軸（１）に回転自在に取り付けられ地盤の
掘削及び攪拌のための翼（３，４）と、 ｄ．前記翼（３，４）に取り付けられた第１クラッチ歯
（１２）と、 ｅ．前記第１クラッチ歯（１２）と噛み合って前記翼
（３，４）を許容された角度だけ回転し、かつ第１角度
位置と第２角度位置で停止するように前記掘削軸（１）
に設けられた第２クラッチ歯（１３）と、 ｆ．前記第１角度位置で前記改良固結体（５０）を形成
するための前記地盤改良材が前記貫通孔（２０）を介し
て吐出する第１吐出口（８）と、 ｇ．前記第２角度位置で前記改良固結体（５０）の主に
外周部を層状に前記地盤改良材と異なる成分である前記
強化団結体（５１）を形成するために前記翼（３，４）
の外周に設けた第２吐出口（１０）と、 ｈ．少なくとも２種類の前記改良固結体（５０）又は前
記強化団結体（５１）を形成するための前記地盤改良材
を前記貫通孔（２０）に選択的に供給する地盤改良材供
給システム（４２，４４，４６，４８）と、 ｉ．前記第１吐出口（８）は、前記掘削軸（１）を下げ
て掘削するとき、前記掘削軸（１）に設けられた側孔
（２１）と前記第１吐出口（８）とが連通し、前記地盤
改良材供給システム（４２，４４，４６，４８）から供
給された前記改良固結体（５０）を形成するための前記
地盤改良材を吐出させるものであり、 ｊ．前記第２吐出口（１０）は、前記掘削軸（１）を引
き上げ時に前記掘削軸（１）に設けられた前記側孔（３
０）と前記第２吐出口（１０）とが連通し、前記強化団
結体（５１）を形成するための前記地盤改良材を吐出さ
せるものである ｋ．ことを特徴とする地盤改良機の混合攪拌装置であ
る。

【００１１】前記第２吐出口（１０）は多層状に固結体
を作るために半径方向に複数配置しても良い。

【００１２】特に、掘削軸に２重管又は隔壁管などの特
殊な管を使用しなくても単管を使用できるので構造が簡
単である。

【００１３】

【作用】掘削軸は、回転駆動されると同時に加圧力が加
えられて地盤に押し込まれる。先端ビット、掘削翼は、
同時に回転駆動されて地盤を円柱状に掘削して、掘削孔
内の土壌を揉み解す。吐出口は、掘削翼の中心部に設け
られていて、地盤改良材が吐出され地盤改良される。一
定深さの地盤の改良が終了すると、掘削軸を掘削時と逆
方向の回転をさせながら引き上げる。掘削軸を引き上げ
ながら回転を続ける。一方、掘削翼は回転しながら地盤
改良材を吐出口から吐出させつつ土壌を攪拌しながら、
地盤改良柱体の最外周及び内部に強化された一層又は多
層状の地盤改良柱を形成する。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがって
説明する。図１は、混合攪拌翼装置を示す等測投影図で
ある。図２は、図１のａ−ａ線切断図である。図３は、
図１をｂ−ｂ線で切断した断面図である。掘削軸１は、
掘削翼３、攪拌翼４が取り付けられ回転駆動される軸で
ある。掘削軸１の上端には、ロッド１７の下端を連結す
るための継手２が固定されている。ロッド１７は、地盤
改良機（図示せず）のチャックに固定されており、地盤
改良機の駆動機構により回転と軸線方向の駆動が与えら
れる。

【００１５】掘削軸１の上部外周には、２枚の攪拌翼
４，４が１８０度の角度をおいて溶接で固定されて設け
られている。攪拌翼４，４は、長方形状の鋼板で作られ
たものである。攪拌翼４，４は、掘削軸１の軸線に対し
て角度θ₁ を有している。掘削軸１の下部には、フラン
ジ５が一定角度だけ回転できるように設けられている。
フランジ５の外周面には、２枚の掘削翼３，３が設けら
れている。掘削翼３，３は、攪拌翼４と長方形状の鋼状
で作られたものであり、掘削軸１の軸線に対して角度θ
₁ を有しフランジ５に取り付けられている。掘削翼３，
３の正面側、すなわち掘削を進める側には、掘削のため
の数個のビット７，７が溶接で固定されている。

【００１６】ビット７，７は、約長方体状のものであ
り、ビット７，７の前面は、垂直線に対して、角度θ₂
だけ傾斜させられている。これは、地盤掘削時にビット
７，７の地盤への食い込みを良くするためのものであ
る。フランジ５の外周には、地盤改良材の第１吐出口８
が形成されている。この第１吐出口８は、主に地盤改良
柱の中心部を形成するための地盤改良材を吐出するため
の吐出口である。

【００１７】一方、フランジ５から掘削翼３に沿って管
９が固定されている。管９の先端は、地盤改良材を吐出
するための第２吐出口１０である。この第２吐出口１０
は、主に地盤改良柱の最外周部に強化された層状の固結
体、言い換えるとパイプ状の地盤改良柱を形成するため
のものである。最外周部に吐出する材料としては、ファ
イバ混入のセメントモルタルやポリマーセメントモルタ
ルなどの高強度材料又は、瀝青材や水ガラス系材料など
の急速固化材が用いられる。

【００１８】フランジ５の上端面１１には、２枚のクラ
ッチ歯１２，１２がフランジ５に一体に設けられてい
る。このクラッチ歯１２，１２には、掘削軸１に一体又
はボルト等によりに設けたクラッチ歯１３，１３が設け
られている。回転する掘削軸１を押し下げて掘削すると
き、又は逆転させて掘削軸１を引き上げるとき必ずクラ
ッチ歯１２と、クラッチ歯１３との噛み合いは９０度ず
れる。

【００１９】掘削軸１の下端部の外周には、ストッパー
１５が一体に設けられている。ストッパー１５はフラン
ジ５を回動自在に支持し、かつフランジ５の下端面を支
持するためのものである。掘削軸１の最下端には、穿孔
ビット１６が溶接又は機械的にクランプされ固定されて
いる。この穿孔ビット１６は、主に地盤改良柱の中心部
を削孔するためのものである。

【００２０】図３は、図１のｂ−ｂ線で切断した切断面
である。掘削軸１の中心は、地盤改良材を通すための貫
通孔２０を有している。掘削軸１の下部には、貫通孔２
０と直角方向に側孔２１が穿孔されている。フランジ５
には、側孔２１と連通する側孔２２が設けられている。
フランジ５と掘削軸１との間のすべり面には、２本のＯ
リング２３，２３が介在され、地盤改良材の漏れをシー
ルしている。

【００２１】側孔２１と吐出口８とは、掘削時に角度位
相が一致したとき地盤改良材を吐出させる。図３の図示
例は、クラッチ歯１３が鎖線位置にあるときの（図２）
側孔２１と吐出口８の角度位置関係を示す。掘削軸１を
押し下げて吐出口８から地盤改良材が吐出するときは、
掘削時である。掘削軸１と掘削翼３，３とを相対的に９
０度回転させると、図５の状態となる。この状態になる
と、地盤改良材は、吐出口８から噴出することはない。
結局、側孔２１、側孔２２は、開閉弁の役割を果たす。

【００２２】図６は、図１のｃ−ｃ線で切断した切断図
を示す。図７は、図６のｅ−ｅ線で切断した状態を示す
側面図である。図６は、掘削軸１を逆転させて、引き上
げて最外周に強化された層状の地盤改良柱を形成すると
きの状態を示すものである。掘削軸１には、側孔３０が
穿けられている。この側孔３０に連通するように、側孔
３１がフランジ５に設けられている。掘削軸１を下げて
掘削するときには、図８に示すように、側孔３０と側孔
３１との角度位相が異なって側孔３０と側孔３１とが連
通しなくなる。したがって、吐出口１０から地盤改良材
は噴出することはない。結局、側孔３０と側孔３１と
は、開閉弁の役割を果たす。

【００２３】地盤改良の施工方法 以下、本実施例の地盤改良機の混合攪拌装置による地盤
改良方法を説明する。図９（ａ）は、掘削を進め地盤を
揉み解す様子を示した地盤の断面図である。地盤改良機
のロッド１７に継手２を介して掘削軸１が連結されてい
る。掘削軸１は、ロッド１７が地盤改良機により回転駆
動される。掘削軸１はこの回転と共に地盤改良機によ
り、ロッド１７に加圧力を加えられ地盤に押し込まれ
る。

【００２４】穿孔ビット１６、掘削翼３，３、攪拌翼
４，４は、同時に回転駆動されて地盤を円柱状に掘削し
て、掘削孔４０内の土壌を揉み解す。掘削孔４０が設定
した深さに達すると掘削軸１の回転と送りを停止させ
る。この回転と送り中には、ロッド１７へ液状の地盤改
良材を加圧して供給する。タンク４４に貯蔵された地盤
改良材はモータ４３により駆動されるポンプ４２により
加圧され、手動コック４１を介してロッド１７内の供給
路４９に供給される。この供給路４９から加圧された地
盤改良材がロッド１７を通り噴出口８から噴出される。

【００２５】噴出された地盤改良材は、掘削翼３，３、
攪拌翼４，４により土と攪拌されて地盤改良材を均質に
分散させ改良固結体５０を造成する。所定の深さ位置ま
で掘削及び地盤改良が終了すると、地盤改良機の回転駆
動機構を逆転させて掘削軸１を逆転させる。この逆転と
共にモータ４７を起動させて、ポンプ４６を回し、コッ
ク４５を開にする。タンク４８内の地盤改良材４８は、
供給管４９を介して供給される。タンク４８内の地盤改
良材４８は、強化された地盤改良材又は速乾性の地盤改
良材などである。供給された地盤改良材は、掘削軸１内
の貫通孔２０、側孔３０、側孔３１、管９を通り、吐出
口１０から噴出される。除々にロッド１７を引き上げ
て、最外周層にのみ強力な強化固結体５１が形成される
（図１１参照）。

【００２６】［その他の実施例］前記実施例の吐出口１
０は、最外周からのみ地盤改良材を吐出させるものであ
った。このため、固結体は最外周にのみ造成される。図
１０に示すものは、この吐出口を半径方向に複数箇所設
けたものである。すなわち、吐出口１０ａ，１０ｂ，１
０ｃである。このため、最外周とともに多重層状に強化
固結体が造成される。したがって、前記実施例に比して
より強固な固結体が造成できる（図１２参照）。

【００２７】前記実施例では、側孔２１及び側孔２２
と、側孔３０及び側孔３１とを軸線方向に間隔をおいて
設けた。しかし、側孔２１及び側孔２２だけ形成し、一
方の角度位置で吐出口８から地盤改良材を噴出させ、他
方の角度位置で異なる地盤改良材を吐出口１０から噴出
させても良い。すなわち、吐出口８及び吐出口１０の地
盤改良材の供給路を共通にしたものである。

【００２８】また、前記した吐出口８は、フランジ５に
設けたものであるが、掘削軸１の外周に設けても良い
し、攪拌翼４のボスに設けても良い。更に、前記吐出口
１０は、掘削翼４の外周に設けたが攪拌翼４を掘削翼３
と同様に回転できるように構成し、この外周に吐出口１
０を設けてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したように、この発明は、地盤
改良柱の最外周及び内部に強化された一層又は多層状の
固結体を形成することができる。また掘削翼装置自体に
弁装置を有していないので、構造が簡単である。更に、
ロッドに２重管又は隔壁管などの特殊な管を使用しなく
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は地盤改良機の第１実施例を示す混合攪拌
装置の軸測投影図である。

【図２】図２は図１のａ−ａ線で切断した断面図であ
る。

【図３】図３は図１のｂ−ｂ線で切断した断面図であ
る。

【図４】図４は図３のｄ−ｄ線で切断した断面図であ
る。

【図５】図５は図４の掘削翼が９０度回転した状態の断
面図である。

【図６】図６は図１のｃ−ｃ線で切断した状態を示す断
面図である。

【図７】図７は図６のｅ−ｅ線で切断した状態を示す断
面図である。

【図８】図８は図７の掘削翼が９０度へ回転された状態
の断面図である。

【図９】図９（ａ）は混合攪拌翼装置による施工状況を
示す断面図である。図９（ｂ）は強化された層状の地盤
改良柱を作る状況を示す断面図である。

【図１０】図１０は混合攪拌装置の第２実施例を示す軸
測投影図である。

【図１１】図１１は第１実施例の混合攪拌装置により、
造成した地盤改良柱の平面及びその断面図である。

【図１２】図１２は第２実施例の混合攪拌装置により、
造成した地盤改良柱の平面及びその断面図である。

【符号の説明】

１…掘削軸、２…継手、３…掘削翼、４…攪拌翼、フラ
ンジ…５、ビット…７、８，１０…吐出口、９…管、１
１…上端面、１２，１３…クラッチ歯、１５…ストッパ
ー、１０，１６…穿孔ビット、２０…貫通孔、２１，２
２…側孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 克美 東京都千代田区東神田２丁目４番５号 住友セメント株式会社関連事業本部工事 部内 (72)発明者 田中 政彦 佐賀県唐津市原1534番地 株式会社吉田 鉄工所内 (56)参考文献 特開 昭62−78312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72810（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−92734（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−35007（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ．地盤を掘削しながら地盤改良材を吐出
   させて形成する柱状の改良固結体（５０）及び前記改良
   固結体（５０）の最外周にのみ形成され前記地盤改良材
   と異なる成分である強化固結体（５１）を形成する地盤
   改良施工に使用するための地盤改良機の混合攪拌装置に
   おいて、 ｂ．回転及び軸線方向に駆動され、前記地盤改良材が供
   給される中空の１本の貫通孔（２０）を有する掘削軸
   （１）と、 ｃ．前記掘削軸（１）に回転自在に取り付けられ地盤の
   掘削及び攪拌のための翼（３，４）と、 ｄ．前記翼（３，４）に取り付けられた第１クラッチ歯
   （１２）と、 ｅ．前記第１クラッチ歯（１２）と噛み合って前記翼
   （３，４）を許容された角度だけ回転し、かっ第１角度
   位置と第２角度位置で停止するように前記掘削軸（１）
   に設けられた第２クラッチ歯（１３）と、 ｆ．前記第１角度位置で前記改良固結体（５０）を形成
   するための前記地盤改良材が前記貫通孔（２０）を介し
   て吐出する第１吐出口（８）と、 ｇ．前記第２角度位置で前記改良固結体（５０）の主に
   外周部を層状に前記地盤改良材と異なる成分である前記
   強化団結体（５１）を形成するために前記翼（３，４）
   の外周に設けた第２吐出口（１０）と、 ｈ．少なくとも２種類の前記改良固結体（５０）又は前
   記強化団結体（５１）を形成するための前記地盤改良材
   を前記貫通孔（２０）に選択的に供給する地盤改良材供
   給システム（４２，４４，４６，４８）と、 ｉ．前記第１吐出口（８）は、前記掘削軸（１）を下げ
   て掘削するとき、前記掘削軸（１）に設けられた側孔
   （２１）と前記第１吐出口（８）とが連通し、前記地盤
   改良材供給システム（４２，４４，４６，４８）から供
   給された前記改良固結体（５０）を形成するための前記
   地盤改良材を吐出させるものであり、 ｊ．前記第２吐出口（１０）は、前記掘削軸（１）を引
   き上げ時に前記掘削軸（１）に設けられた前記側孔（３
   ０）と前記第２吐出口（１０）とが連通し、前記強化団
   結体（５１）を形成するための前記地盤改良材を吐出さ
   せるものである ｋ．ことを特徴とする地盤改良機の混合攪拌装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記第２吐出口（１０）は多層状に固結体を作るために
   半径方向に複数配置されていることを特徴とする地盤改
   良機の混合攪拌装置。