JP2604299B2 - 地盤改良方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、セメントミルク等の
改良材を地盤中に圧入して改良工事を行ったり、地盤中
に基礎杭等を構築する施工の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、国土の狭隘な我が国にあっ
ては山岳地帯が多く、複雑に入りくんで長い海岸線に近
接している地勢条件にあって、農耕牧畜用地は勿論のこ
と、企業施設や住宅地に有効利用出来る平野部は限られ
ており、したがって、旧来より土地の有効利用は極めて
重要であり、したがって、種々の地盤改良技術が研究開
発改良されて実用化されている。

【０００３】そして、遠浅海岸，河川，湖沼等の流域の
軟弱地盤の改良は言うまでもなく、地盤の安定化や沈下
防止，液状化防止のための基礎杭構築等の技術も種々開
発され、これらはケーシングパイプを介し地盤中に削孔
を掘削し、セメントミルク等の改良材を地盤中に圧入等
するような施工技術が用いられてきている。

【０００４】而して、土木建設産業にあっても他の各種
産業同様に、その隆盛は産業廃棄物等公害問題を引き起
して地球規模での環境破壊につながる虞もあることか
ら、これらと調和する技術の開発が強く求められるよう
になってきている。

【０００５】特に、地盤改良にあって当該地盤中に圧入
する改良材が地下水を汚染したり、削孔を掘削する際に
排出される大量の土壌については産業廃棄物としての処
理に重大なかかわり合いを有するようになってきてお
り、これに対処する技術として地盤改良について図８に
より例示的に略説すると、所定の軟弱地盤１に対し台車
２を設定部位に搬入し、そのリーダー３に沿って地盤改
良装置４を昇降自在に設け、又、駆動装置４' を介しシ
ャフトとしてのケーシングパイプ５がスクリューオーガ
ー７を有して削孔８を形成するように該スクリューオー
ガー７により排出された土壌８' はベルトコンベヤ等に
よりミキシングバッチャープラント９内に送給され、セ
メントミルク１０と共に均一に混合攪拌され、改良材１
１としてケーシングパイプ５のスイーベルジョイント１
２を介しケーシングパイプ５の内部に相対回動自在に内
装された図示しない圧送パイプ内に送給されて攪拌体６
に圧送されるようにされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そして、ケーシングパ
イプ５にあっては軸方向長さに所定数のジョイントを有
して改良材圧送プロセスでの深度に応じて所定長に連結
解離されることが出来るようにされている。

【０００７】而して、該ケーシングパイプ５は、例え
ば、その先端に攪拌体６を有している態様ではケーシン
グパイプ５には相当大きな動力を付与することが必要で
あり、又、改良材圧送パイプを内装することからユニバ
ーサルジョイント方式のジョイントは採用出来ず、該ケ
ーシングパイプ５の構造が地盤改良装置の機構部として
著しく複雑となる欠点があった。

【０００８】又、上述の如く、削孔８の掘削を行い、且
つ、掘削プロセスでは先端の下部の吐出ノズルから改良
材１１を吐出し、引揚プロセスでは該先端の上部の吐出
ノズルから該改良材１１を吐出し、しかも、これらの各
プロセスにおいて、先端の上下部のノズルの切り換えの
ためにケーシングパイプ５の正回転、逆回転（或いは、
正回転，正回転、或いは、逆回転，正回転）を行わねば
ならず、これに伴う吐出ノズルの切り換え選択が著しく
困難で正確さが維持出来難く、又、ノズルの切り換えが
地上では確認出来ず、設計通りの地盤改良が出来難いと
いう難点があった。

【０００９】又、ケーシングパイプ５の正回転の継続、
或いは、間欠旋回動作、及び、改良材１１の吐出を上下
の吐出ノズルのいづれかで行うかは地盤の性状や掘削条
件により選択の自由度が望まれるにもかかわらず、従来
はいずれかで行うかが初期設計で固定的に決められてお
り、地上に於ては施工中途で確認されず、選択の自由度
がないという不具合があった。

【００１０】このことから、又、設計通りの正確な地盤
改良や基礎杭構築を現出するうえからも上下の吐出ノズ
ルの切り換えの選択が地盤上で目視して自在に行われる
ことが強く望まれるものであった。

【００１１】しかも、在来施工態様では通常地盤１内で
の吐出ノズル切り換え等は地上からでは目視出来ず、操
作の確認が出来ないという不都合さがあった。

【００１２】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく地盤改良において、発生する種々の問題点を解決
するべく技術的改良を加え効率良く設計通りの地盤改良
が出来るようにして建設産業における土木技術利用分野
に益する優れた地盤改良方法、及び、該方法に直接使用
する装置を提供せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、ケーシングパイプを介
して所定深度まで削孔を掘削し、セメントミルク等の改
良材をスイーベルジョイントを介しケーシングパイプ内
の圧送通路を介して圧送し、その間、該ケーシングパイ
プを正方向（逆方向）に回転させ、掘削プロセスをたど
り、又、引揚プロセスにおいても同様に正方向（逆方
向）の回転を行いながら、改良材を上下の吐出ノズルよ
り選択的に吐出して土壌と可及的に均一に混合攪拌する
ようにし、その際、ケーシングパイプの駆動側パイプに
はカムを付設し、従動側パイプにあってはクランク状の
カムノッチを設け、正回転（逆回転）によるトルク伝達
を自在に付与すると共に掘削プロセス，引揚プロセスに
応じてケーシングパイプの上下の吐出ノズルのいづれか
から選択的に改良材を吐出し、当該吐出ノズルの切り換
えが地上に於いて明瞭に目視され得、改良工事が確実に
行われるように所定に制御管理が行われ、設計通りの高
品質地盤改良が出来るようにした技術的手段を講じたも
のである。

【００１４】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図面を参
照して説明すれば以下の通りである。

【００１５】図示実施例は軟弱地盤改良の態様であって
図８に示す一般態様と同様にシャフトとしてのケーシン
グパイプ５を介し削孔８を掘削し、セメントミルク１０
等を改良材１１となしてスイーベルジョイント１２を介
しケーシングパイプ５内の圧送通路１３' を介し掘削プ
ロセスではケーシングパイプ５を右回転の正回転させな
がら、その先端部の下部の吐出ノズルより該改良材１１
を吐出して土壌と可及的に均一状態に混合攪拌し、引揚
プロセスでも正回転の右回転させながら当該先端部の図
示しない上部の吐出ノズルより同様に改良材１１を吐出
して土壌と混合攪拌するようにするものであり、この出
願の発明の地盤改良装置４においては、図１，図２に示
す如く、駆動装置４' に連結された駆動側パイプ５' に
は正逆回転自在のトルク伝達用の断面方形のビーム２７
が貫挿され、該駆動側パイプ５'のフランジ３０とその
直下の従動側パイプ５''側のフランジ３０' との間には
下向に押圧力を付勢裡に伝達する弾圧スプリング３１が
介装され、又、該従動側パイプ５''の上下のフランジ３
０' とフランジ３０''の間にはクラッチ溝３２が設けら
れ、駆動装置４' に設けられて延設されたパネル状のク
ラッチバー３３が係合して従動側パイプ５''を駆動側パ
イプ５' に対しクラッチのオン・オフを介しての昇降が
自在にされている。

【００１６】そして、これらの機構部は図８に示す様に
地上にて作業員の目視が可能で該目視による所定の制御
がスムーズに出来るような位置に配設されているもので
ある。

【００１７】而して、該従動側パイプ５''の側面には径
方向一対の縦断面Ｌ型のカム３４，３４がボルトを介し
取り外し自在に固設されている。

【００１８】当該従動側パイプ５''のヘッド部５''' の
側面には方形のノッチ３５が形成され、被改良地盤の性
状に応じその底面の隅部には略方形のカムプレート３６
が対角位置にボルトにより取り付け、取り外し自在に設
けられて該方形のノッチ３５をして側面視クランク状の
カムノッチ３７を図１に示す様に形成することが出来る
ようにされ、該クランク状のカムノッチ３７の端縁部、
及び、カムプレート３６にカム３４が選択的に係合して
掘削プロセスにおいては従動側パイプ５''に図５（ホ）
に示す様に、図上右回りの正回転のトルクを付与し、引
揚プロセスにおいても同図５（ヘ）に示す様に、同様正
回転の図上右回りのトルクを付与しての両回転によるケ
ーシングパイプ５の先端の下部と上部の吐出ノズルから
吐出される改良材１１と次述する如く、土壌との混合攪
拌を行うことが出来るようにされ、掘削プロセスは勿論
のこと、引揚プロセスにおいても該改良材１１を図示し
ない下部，上部の吐出ノズルから吐出して改良材と土壌
との混合攪拌が均一に行われるようにされ、しかも、こ
れらの切り換えが地上にてカム３４、及び、カムプレー
ト３６、クランク状のカムノッチ３７との係合を作業員
が地上で確実に目視出来、且つ、制御が所定に可能で設
計通りの地盤改良がなされていることを確認しつつ施工
管理を良好にすることが出来るようにされている。

【００１９】而して、図２に示す様に、従動側パイプ
５''へのトルク伝達が従動側パイプ５''のカム３４、ク
ランク状のカムノッチ３７に対するカムプレート３６の
取り付けにより該カム３４のカムプレート３６に係合す
る中途で多少のガタツキは生ずるが、該従動側パイプ
５''に一体のスリーブ２１に伝達され、又、駆動側パイ
プ５' に挿通されているトルク伝達用のビーム２７の先
端が該スリーブ２１内の中管２５に嵌合することにより
トルクは該ビーム２７の正回転の右回転で確実に伝達さ
れるようにされている。

【００２０】又、該中管２５にあっては図２、及び、図
６の（ト），（チ）に示す様に、中心の軸方向に形成さ
れた圧送通路１３' が適宜のハニカルホールド構造によ
り外側の圧送通路１３''に同心的に設けられており、該
中管２５内のビーム２７の内側腔部２８に設けられた圧
送通路１３に対し周方向所定の位相差を介しスリーブ２
１に設けたバイパス通路２９，２９' が前者が内側の圧
送通路１３' に接続することが出来るように、又、後者
が外側の圧送通路１３''に連通するようにスリーブ２１
のカム３４、及び、クランク状のカムノッチ３７の選択
的な係合を介し上下の吐出ノズルに接続することが出来
るようにされている。

【００２１】かかるカム３４、及び、クランク状のカム
ノッチ３７、及び、カムプレート３６を介しての右回転
の正回転トルク伝達、及び、上下の吐出ノズルへの圧送
通路１３' ，１３''の接続態様については図３（イ）と
図５（ホ）と図６（ト）は掘削プロセス、図３（ロ）と
図５（ヘ）と図６（チ）は引揚げプロセスに示す通りで
ある。

【００２２】尚、図１，図２に示す様に、スリーブ２１
の外側面には縦方向にフイン３８，３８…が固設され、
その下部のケーシングパイプ５のフランジ４０には補強
リブ３９，３９…が周方向に所定ピッチで固定されてい
る。

【００２３】又、各図に示す白矢印は回転方向を示すも
のである。

【００２４】上述構成において、軟弱地盤改良に際し図
８に示す態様同様に台車２を地盤１の所定部位に搬入し
てそのリーダー３に沿って地盤改良装置４を昇降自在に
セットし、ケーシングパイプ５により所定の削孔８を掘
削しながらオーガー７を介して排出される土壌８' をバ
ッチャープラント９にてセメントミルク１０と混合攪拌
して改良材１１とし、スイーベルジョイント１２を介し
ケーシングパイプ５内の圧送通路に圧入し地盤改良を行
うに際し、所定の制御装置を介し駆動側パイプ５' をし
てクラッチバー３３により下降させ、ビーム２７の右回
転と共にカム３４をしてクランク状のカムノッチ３７を
図３（イ）、及び、図５（ホ）に示す様に下降してカム
プレート３６との当接を介して右回転させ、これにより
掘削プロセスではスリーブ２１には正回転の右回転のト
ルクが付与され、該スリーブ２１は右回転して図６の
（ト）に示す様に、ビーム２７内の圧送通路１３' を介
し圧送される改良材１１は圧送通路１３，バイパス通路
２９を通り、中管２５の内側の圧送通路１３' を通って
ケーシングパイプ５の先端の下部の吐出ノズルから吐出
されて土壌と確実に均一状態に混合攪拌分散される。

【００２５】而して、所定深度までの掘削が行われた
後、引揚プロセスに移行すると、ビーム２７が上述同様
正回転を行いケーシングパイプ５は上昇行程に移り、そ
こで、クラッチバー３３が上昇されて従動側パイプ５''
を上昇させるビーム２７の正回転と共にカム３４はクラ
ンク状のカムノッチ３７を図３（ロ）の図上左下側から
右上側に移行しカムプレート３６の端縁に当接し、スリ
ーブ２１に掘削プロセスと同じく右回転の正回転のトル
クを与える。

【００２６】尚、スプリング３１は押圧付勢力を従動側
パイプ５''に付与している。

【００２７】そして、スリーブ２１のバイパス通路２
９' は図６（チ）に示す様に、圧送通路１３' の外側の
リング状の圧送通路１３''に接続されて改良材１１は攪
拌体６の図示しない上部の吐出ノズルから吐出されて土
壌と均一に混合攪拌される。

【００２８】そして、上述プロセスは所定深度に於ける
設定ストロークの掘削プロセスと引揚プロセスの複数ス
テップを反復することで行われ、均一に改良材１１と土
壌との混合攪拌が行われ、設計通りの地盤改良がなさ
れ、該改良材１１の吐出ノズルの切り換え吐出は図上に
於いてカム３４のクランク状のカムノッチ３７（或いは
カムプレート３６）に対する係合が施工現場の地上で充
分に目視されることにより確実に視認されて改良工事の
確認、及び所定の管理制御をすることが出来る。

【００２９】そして、この間のスリーブ２１に対する右
回転のトルク伝達はビーム２７、カム３４、カムプレー
ト３６、カムノッチ３７の端部に対する選択的係合によ
って確実に保証される。

【００３０】このようにして、掘削プロセス、及び、引
揚プロセスがスリーブ２１の右回転の正回転によりこれ
に伴う上下の吐出ノズルの切り換え吐出の組合せがなさ
れ、設計通りの地盤改良がなされる。

【００３１】尚、方形ノッチ３５に於けるカムプレート
３６，３６のネジ取り付けについては図４に示す様に、
図３に示す態様とは逆の隅位置の取り付けにより掘削プ
ロセスでの逆回転の左回転を行い下部吐出ノズルに対応
し、又、引揚プロセスでも逆回転の左回転の同方向の回
転とすることが出来、上部吐出ノズルに対応するように
されている。

【００３２】又、図７の（リ），（ヌ）に示すカムノッ
チ３７に対するカムプレート３６の逆対角位置の取付態
様では右回転，左回転を掘削プロセスで行い下部吐出ノ
ズルに対応し、又、引揚プロセスでは上部吐出ノズルに
対応させることが出来る。

【００３３】而して、地盤の性状、及び、施工条件によ
り掘削、及び、引揚プロセスにおける該スリーブ２１の
右回転の正回転，左回転の逆回転、及び、吐出ノズルの
吐出選択を変える場合には、例えば、図４、及び、図７
に示す様に、カムプレート３６，３６の方形ノッチ３５
の隅部に対する取り付け位置を変えてクランク状のカム
ノッチ３７を切り換えることにより自由に選択させるこ
とが出来る。

【００３４】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、クラッ
チバーについてはカム方式やギヤ方式にしたりする等種
々の態様が採用可能である。

【００３５】又、適用対象の地盤改良は基礎杭構築等に
適用出来ることも勿論であり、改良材については薬液や
粉体，スラリーについても適用出来ることも勿論のこと
である。

【００３６】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に軟弱地盤改良等の改良工事において、地盤中にセメン
トミルク等の所定の改良材を圧注して土壌と混合攪拌し
経時的に固化させて所定の地盤改良や基礎杭構築を行う
に際し、削孔掘削においてケーシングパイプを掘削プロ
セス、或いは、引揚プロセスにおいて所望に上下動，右
回転の正回転、或いは、左回転の逆回転の継続的動作さ
せ、上下の吐出ノズルから当該改良材を吐出させて土壌
と確実に混合攪拌させ設計通りの地盤改良が行えるとい
う優れた効果が奏される。

【００３７】その際、地盤の性状や施工条件に応じケー
シングパイプの右回転の正回転、或いは、左回転の逆回
転を継続的、或いは、間欠的に行い、又、上下の吐出ノ
ズルを選択的に切り換えることにより最適状態での改良
材と土壌の混合攪拌が行えるという効果があり、選択的
切り換えの自由度があるという効果もある。

【００３８】而して、当該切り換えについてはクラッチ
部分等がケーシングパイプの地上部分に設けられている
ことにより、当該切り換えが地上に於いて目視出来、し
たがって、土壌中に於ける切り換えが地上で視認するこ
とが出来、又、それにより所定の制御管理が行え、設計
通りの高品質の確実な改良が行えているか確認しつつ施
工をすることが出来るという効果があり、改良工事の設
計通りの施工の制御管理が行え、施工能率の向上、施工
期間の短縮、データ蓄積等が正確に行えるという優れた
効果が奏される。

【００３９】又、所定深度における掘削プロセスと引揚
プロセスとが所定ストロークの複数ステップで反復して
行うことにより最適能率状態での施工を行うことが出来
るという優れた効果が奏される。

【００４０】而して、ケーシングパイプの駆動側パイプ
にカムが設けられ、従動側パイプにクランク状のカムノ
ッチが設けられ、その下側の中管にスリーブを外装し、
該スリーブに周方向の位相差を介して上下の吐出ノズル
に接続する改良材通路に選択的に接続させることにより
掘削プロセス、或いは、引揚プロセスにおける同回転に
対応する改良材の吐出が行えるという効果がある。

【００４１】又、カムとクランク状のカムノッチとの選
択的な組み合わせにより上記正回転での掘削プロセス、
引揚プロセスに対応する改良材の吐出が決定されると共
に確実なトルク伝達も保証出来るという優れた効果が奏
される。

【００４２】しかも、ケーシングパイプの上下動と改良
材の吐出位置の上下とを選択的に切り換え組み合わせす
ることが地上に於て視認的に確認出来るために地盤性状
に応じた吐出ノズルの切り換えを最適状態に地上に於て
確認しながら行えるために、設計通りの最適地盤改良が
行えるという優れた効果が奏される。

【００４３】したがって、１基の地盤改良装置で地盤の
性状に応じケーシングパイプの上下動，正逆いずれかの
回転作動、及び、上下一対の吐出ノズルの切り換えが自
在に行えるという効果がある。

【００４４】したがって、地盤改良装置に汎用性が付与
され、多くの種類の地盤に対する改良工事が改良材の種
類の選択の自由度を有した多能力装置とさせることが出
来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の装置の１実施例の部分拡大斜
視図である。

【図２】同、部分縦断側面図である。

【図３】（イ），（ロ）はカムとクランク状のカムノッ
チに対するカムプレートとの組み合わせの模式正面図で
ある。

【図４】（ハ），（ニ）はカムとクランク状のカムノッ
チに対するカムプレートとの他の組み合わせの模式正面
図である。

【図５】カムとクランク状のカムノッチの模式平断面図
である。

【図６】スリーブの圧送通路の選択接続の上から見た模
式平断面図である。

【図７】（リ），（ヌ）はカムとクランク状のカムノッ
チに対するカムプレートの他の組み合わせの模式正面図
である。

【図８】土壌改良の部分模式断面図である。

【符号の説明】

５ ケーシングパイプ １ 地盤 ８ 削孔 １１ 改良材 １３' ，１３'' 圧送通路 １９，１９' 吐出ノズル ２９，２９' 切換ジョイント ３４ カム ３７ クランク状のカムノッチ ２１ スリーブ ２４ フック ２６ ノッチ ２５ 中管 ５' 駆動側パイプ ５'' 従動側パイプ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１本のケーシングパイプを地盤中に貫挿し
   て削孔を形成させ、掘削プロセスと引揚プロセスのいづ
   れか一方では該ケーシングパイプの先端の下部ノズルか
   ら改良材を吐出して掘削土壌と混合攪拌させ、他方では
   当該１本のケーシングパイプの先端の上部ノズルから改
   良材を吐出して該掘削土壌と混合攪拌するようにする地
   盤改良方法において、上記掘削プロセスと引揚プロセス
   での該ケーシングパイプの上下動と改良材の吐出位置の
   上下及びケーシングパイプの正逆回転を選択的に切り換
   えて組み合わせ当該吐出位置の切り換えを地上で確認出
   来るようにすることを特徴とする地盤改良方法。
2. 【請求項２】上記掘削プロセスと引揚プロセスを所定深
   度まで所定ストローク複数ステップの反復で行うように
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤
   改良方法。
3. 【請求項３】１本のケーシングパイプ内に圧送通路が形
   成され、該圧送通路には上下の吐出ノズルに対する切換
   ジョイントが設けられ、該ケーシングパイプにはクラッ
   チが設けられている地盤改良装置であって、該ケーシン
   グパイプに駆動側パイプと従動側パイプが連設され、該
   駆動側パイプにカムが地上側に目視自在に設けられ、一
   方従動側パイプにクランク状のカムノッチが形成される
   と共に該従動側パイプ内の中管に対しスリーブを外装
   し、該スリーブには周方向に位相差を有して上記上下の
   吐出ノズルに選択的に接続自在な圧送通路が形成されこ
   れらの機構部は地上にて目視出来るようにされているこ
   とを特徴とする地盤改良装置。