JP2620043B2

JP2620043B2 - 地盤改良装置及び地盤改良方法

Info

Publication number: JP2620043B2
Application number: JP6031525A
Authority: JP
Inventors: 光弘國藤
Original assignee: 成幸工業株式会社
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: CN1109539A; JPH07238535A; US5503501A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中において原地盤の
掘削土砂と固結材とを攪拌混合することで地盤改良をし
て地中に止水壁や山留め壁や基礎杭の形成、あるいは軟
弱地盤の改良等を行うための地盤改良装置及び地盤改良
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から機械攪拌とジェット工法による
固結杭造成において、ジェット噴流の到達距離を制御す
るものとして、特開平５ー３４６０２０号公報が知られ
ている。この従来例にあっては、図２３に示すように、
地中に挿入する管８０に上下に間隔を隔てて複数の攪拌
翼８１を設け、この上下の攪拌翼８１の先端部に固結材
４を噴射するノズル８２を設け、２個のノズル８２から
噴射される固結材４の噴射流を衝突させ、この衝突位置
により造成する杭の仕上がり径を制御するようにしてい
る。

【０００３】すなわち、上記従来例は、管８０の先端か
ら固結材４を低圧噴射すると共に攪拌翼８１により攪拌
造成して直径Ｒ₁の攪拌造成した攪拌パイルＰ₁を形成
し、また、同時にノズル８２から固結材４を噴射して地
盤を掘削しながら上記直径Ｒ₁の部分の外側に断面ドー
ナツ状のパイル部分Ｐ₂を形成し、全体として直径Ｒ₂
の杭を造成するものである。そして、上記のように２個
のノズル８２から噴射される固結材４の噴射流を衝突さ
せることで噴射流のエネルギーを一定程度減少させ、こ
の衝突位置を形成しようとする杭の外周部と見なし、こ
のことにより精度の良い径の杭を造成しようとするもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
例にあっては、図２３に示すように上下の攪拌翼８１の
先端部に設けたノズルから固結材４を噴射して衝突させ
るに当たり、上のノズル８２からは斜め下方に固結材４
を噴射させ、下のノズル８２からは斜め上方に固結材４
を噴射させて、上下のノズル８２からの噴射流を衝突さ
せているので、一方の噴射流の噴射途中に障害物があっ
た場合など、他方の噴射流と衝突することがなく、この
時、他方の噴射流は衝突位置を越えて外側を掘削攪拌す
ることになり、形成しようとする径の杭の外側の地盤中
に必要量以上に固結材を噴射してしまって、目的とする
径よりも大きい杭が形成されてしまうおそれがある。

【０００５】また、従来にあっては、機械攪拌とジェッ
ト攪拌とを併用しているといえども、攪拌翼８１の先端
にノズル８２を設けているので、ノズル８２により噴射
される固結材４で形成される掘削攪拌部分は水平断面ド
ーナツ状の部分であり、図２３の半径Ｒ₁ の部分は固結
材４の噴射による掘削攪拌ではなく、攪拌翼８２により
掘削攪拌となっており、半径Ｒ₁ の部分と固結材４の噴
射により形成される半径Ｒ₁ の部分の外側の水平断面ド
ーナツ状の部分とでは攪拌混合状態が異なり、全体とし
て均一な地盤改良ができないという問題がある。

【０００６】本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発
明したものであって、本発明の目的とするところは、目
的とする径で且つ均一に攪拌混合された地盤改良用掘削
攪拌部を簡単且つ確実に形成できる地盤改良装置及び地
盤改良方法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決して本発明の目的を達成するため、本発明の地盤改良
装置は、地中に挿入される回転軸２に拡縮自在な攪拌手
段３と固結材４を斜め下方に噴射するための固結材噴射
部５とを設け、固結材噴射部５を攪拌手段３の上方に配
置すると共に固結材噴射部５から噴射される固結材４の
噴射流が拡径した攪拌手段３の先端部に衝突するように
設定して成ることを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の地盤改良法は、固結材噴射
部５から固結材を噴射せず且つ攪拌手段３を縮径した状
態で回転軸２を地中の目的とする深さまで挿入し、次
に、回転軸２を引き上げつつ固結材噴射部５から固結材
４を斜め下方に噴射して噴射圧で地盤を掘削攪拌すると
共に攪拌手段３を拡径して拡径した攪拌手段３の先端部
に斜め下方に噴射される固結材の噴射流を衝突させて攪
拌手段３により固結材４と掘削土砂とを攪拌混合するこ
とを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】しかして、上記の構成の本発明によれば、地中
に挿入される回転軸２に拡縮自在な攪拌手段３と固結材
４を斜め下方に噴射するための固結材噴射部５とを設
け、固結材噴射部５を攪拌手段３の上方に配置すると共
に固結材噴射部５から噴射される固結材４の噴射流が拡
径した攪拌手段３の先端部に衝突するように設定してあ
るので、攪拌手段３を拡大した状態で固結材４を噴射し
ながら固結材４の噴射圧で地盤を掘削すると共に掘削土
砂と固結材４とを攪拌混合し、更に、拡径した攪拌手段
３により更に掘削土砂と固結材４とを攪拌混合するもの
であり、しかも、このように固結材４の噴射によって主
たる掘削をするようにしているにもかかわらず、固結材
４の噴射流が拡大した攪拌手段３の先端部に衝突して噴
射エネルギーを減衰させるので、該衝突部分（つまり拡
大した攪拌手段３の先端部付近）が掘削土砂と固結材４
との攪拌混合により形成される地盤改良用掘削攪拌部８
の外周端部に相当し、結果的に正確な径の地盤改良用掘
削攪拌部８が形成されるものであり、また、ここで、斜
め上方から噴出している固結材４の噴射流の途中に障害
物があった場合には、噴射流は拡大した攪拌手段３に衝
突する以前の段階で飛散して、掘り残し部分が生じる可
能性があるが、この場合には、拡大した攪拌手段３によ
り固結材４の噴射による掘り残し部分が掘削攪拌され
て、正確な径の地盤改良用掘削攪拌部８が形成されるこ
とになる。そして、斜め下方に固結材４を噴射しながら
回転軸２を回転して引き上げることで、引き上げる時に
形成される大径の地盤改良用掘削攪拌部８の掘削及び攪
拌混合と拡大した攪拌手段３による攪拌混合が回転軸２
を中心として略円錐状態で立体的に行え、目的とする大
径の地盤改良用掘削攪拌部８が全体として正確に且つ均
一な攪拌混合状態に形成されることになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて詳述する。図２には本発明の一実施例が示してあ
る。図中１０は地上に設置される施工機であり、この施
工機１０にリーダ１１が垂直に立ててある。リーダ１１
には上下に移動自在に移動体１２が設けてあり、移動体
１２の上下移動は例えばワイヤーやチェーンを用いて行
うことができる。回転軸２は移動体１２に設けたチャッ
ク装置１３でチャックされた状態では移動体１２を上下
することで上昇又は下降することができるようになって
いる。ここで、チャック装置１３でチャックした場合、
移動体１２に設けた回転装置１４からの回転を回転軸２
に伝達することで回転軸２を回転することができるよう
になっている。リーダ１１には補助チャック２０が設け
てあり、この補助チャック２０に回転軸２が上下に挿通
してあって、補助チャック２０により回転軸２をチャッ
ク自在としてある。

【００１１】回転軸２は図１に示すように、外周部に凹
凸の無い上下方向に長いロッド部２１の下部にジョイン
ト部２２を介して下部ロッド部２３を接続したものであ
り、下部ロッド部２３には下端部には掘削手段１が設け
てある。掘削手段１は下部ロッド部２３の下端部に設け
たビット１６により構成してある。また、下部ロッド部
２３の下端部には回転軸２の挿入を容易にするために液
状物７を下方に向けて噴射するための下端噴射部６が設
けてある。下部ロッド部２３のビット１６の上方位置に
は拡縮自在な攪拌手段３が設けてあり、更に、下部ロッ
ド部２３の攪拌手段３の上方位置にセメントミルク、セ
メントミルクを主成分とする固結材、合成樹脂液を主成
分とする固結材等の任意の固結材４を斜め下方に向けて
噴射するための固結材噴射部５が設けてある。

【００１２】固結材噴射部５から噴射される固結材４の
噴射方向は上記のように斜め下方を向いているが、拡縮
する攪拌手段３を拡径した場合、ちょうど上記斜め下方
に噴射される固結材４の噴射流が拡径した攪拌手段３の
先端部に衝突するように設定してある。図１３、図１４
は上記における拡縮自在な攪拌手段３の一例が示してあ
る。この実施例では、回転軸２に取付け部４０を設け、
この取付け部４０に攪拌部材３ａの一端部を回転自在に
取付けて攪拌手段３が構成してある。取付け部４０は上
下に対向した上下突部４０ａ、４０ｂと上下突部４０
ａ、４０ｂ間に位置する略ひし形をした中央柱部４０ｃ
とで構成してあり、上下突部４０ａ、４０ｂの対角線上
において対向する一組の角部付近において攪拌部材３ａ
の後端部を枢支軸４１により枢支してある。しかして、
攪拌部材３ａの図１３の状態が攪拌手段３が拡径した状
態であり、図１４の状態が攪拌手段３が縮径した状態で
ある。そして回転軸２を矢印イ方向に回転すると攪拌部
材３ａの一側面４２が中央柱部４０ｃの当たり面４３に
当たって拡径状態が保たれる。一方、図１３の矢印ロ方
向に回転軸２を回転すると攪拌部材３ａは土砂の抵抗で
矢印ハ方向に回転し、図１４の状態（つまり攪拌部材３
ａの他側面４４が中央柱部４０ｃの傾斜した当たり面４
３に当たって止まる状態）に縮径する。図１４に示すよ
うな攪拌部材３ａの縮径状態において回転軸２を矢印イ
方向に回転すると、土の抵抗で攪拌部材３ａが矢印ニ方
向に回転して図１３のように拡径する。

【００１３】図１５乃至図１７には拡縮自在な攪拌手段
３の他例が示してある。この実施例では回転軸２に取付
け部４０を設け、取付け部４０に攪拌部材３ａを枢支軸
４１により回動自在に取付け、攪拌部材３ａは油圧シリ
ンダーのような拡縮駆動装置４５により駆動されるよう
になっていて拡縮自在な攪拌手段３が構成してある。こ
の実施例においては図１７の実線状態が攪拌手段３を拡
径した状態であり、図１７の破線の状態が攪拌手段３を
縮径した状態である。

【００１４】図１８、図１９には拡縮自在な攪拌手段３
の更に他例が示してある。すなわち図１５乃至図１７の
実施例においては、攪拌手段３の拡縮が水平面で行われ
るようになっているが、図１８、図１９の実施例におい
ては攪拌手段３の拡縮が垂直面で行われるようになって
いる。すなわち、攪拌部材３ａが油圧シリンダーのよう
な拡縮駆動装置４５により垂直面で起倒自在に駆動され
るのであり、図１８の実線が攪拌部材３ａが拡径した状
態、図１８の破線が攪拌部材３ａが縮径した状態を示し
ている。

【００１５】回転軸２には更にスクリュー部９が設けて
ある。このスクリュー部９は上の固結材噴射部５よりも
上方に配設してある。そして、スクリュー部９は回転軸
２の挿入時に混合物を上方に移動させて一部を地上に排
出するための役目をする。上記のような構成の装置を用
いて地盤改良をして地中に地盤改良柱を形成するのであ
るが、施工に当たっては例えば以下のようにして行うも
のである。まず図３（ａ）→（ｂ）のように、固結材噴
射部５から固結材４を噴射しない状態で、回転軸２を回
転しながら掘削手段１により掘削して回転軸２を地中の
目的とする深さまで挿入する。この回転軸２を所定深さ
まで挿入する際は下端噴射部６から液状物７を下方に向
けて噴射しながら回転軸２の挿入を容易にするものであ
る。この場合、液状物７と掘削土砂との混合物の一部が
スクリュー部９により上方に移動させられて地上に排出
されることになる。ここで、スクリュー部９を設けない
場合には掘削土砂が排出されないので、液状物７のみが
回転軸２に沿って上昇してしまい、せっかく挿入時に地
中に液状物７を噴出したといえども、回転軸２の挿入時
に形成される小径の下孔５０内が硬い状態となり、回転
軸２の引き上げ時に大径の地盤改良用掘削攪拌部８を形
成する際に下孔５０部分も再度掘削する必要が生じる
が、スクリュー部９により液状物７と掘削土砂との混合
物の一部を排出することで、液状物７のみが大量に地上
に溢れることがなくなることになり、形成される小径の
下孔５０内は液状物７と掘削土砂とが混合された柔らか
い状態を維持できることになる。液状物７としては回転
軸２の挿入を容易にすることを主な目的とするものであ
るから、例えば、濃度の薄いセメントミルク、セメント
ミルクとベントナイトとの混合液等が使用できる。

【００１６】上記のようにして、回転軸２を地中の所定
の深さまで挿入して小径の下孔５０を地中に形成した
後、図３（ｃ）→（ｄ）……のようにして回転軸２を引
き上げるのであるが、この回転軸２を引き上げる際、本
発明においては、下端噴射部６からの液状物７の噴射を
停止し、固結材噴射部５から固結材４を斜め下方に噴射
しながら回転軸２を回転しつつ上方に引き上げるのであ
る。この場合、攪拌手段３も拡径状態にする。すると、
固結材噴射部５から斜め下方に噴射された固結材４の噴
射圧により地盤を掘削攪拌するのであるが、この場合、
固結材噴射部５から噴射された固結材４が拡径した攪拌
手段３の先端部に衝突することで、噴射エネルギーが減
衰されることになり、この結果、図５に示すように回転
軸２を中心とし、回転軸２から上記固結材噴射部５から
噴射される固結材４と拡径した攪拌手段３の先端部の衝
突部分までの距離を略半径とする大径の地盤改良用掘削
攪拌部８が形成されるのである。そして、固結材噴射部
５から斜め下方に噴射される固結材４の噴射により掘削
された掘削土砂と固結材４とが拡径した攪拌手段３によ
っても同時に混合されることになる。この攪拌手段３は
掘削土砂と固結材４との攪拌混合だけでなく、固結材４
の噴射により地盤を掘削した場合の掘り残し部が生じた
場合（例えば斜め上方から噴射される固結材４の噴射流
が途中で障害物に当たった場合など掘り残し部が生じ
る）、拡径した攪拌手段３で掘り残し部分を掘削するこ
とができる。このため、攪拌手段３に掘削用の刃部を設
けたものであってもよい。ところで、攪拌手段３を拡径
し、大径の地盤改良用掘削攪拌部８を形成するための地
盤の掘削の主体が主に拡径した攪拌手段３の場合、大径
の掘削が要求されるため攪拌手段３の拡縮機構に無理な
力が作用して破損したりするおそれがあるが、本発明に
おいては、回転軸２に引き上げ時に固結材４の噴射圧が
主体となって主に地盤を掘削するので、攪拌手段３で掘
削する場合があるのは上記のように掘り残し部の掘削時
であって、このため、攪拌手段３の拡縮機構に無理な力
が作用して破損したりするのが防止できる。

【００１７】このように、回転軸２の引き上げ時に上下
の固結材噴射部５から斜め下向に噴射しながら噴射圧で
掘削すると共に掘削した土砂と固結材４とを攪拌混合
し、更に、固結材４の噴射流を拡径した攪拌手段３の先
端部に衝突させて拡径した攪拌手段３により攪拌混合す
るので、回転軸２の上方への引き上げ時における大径の
地盤改良用掘削攪拌部８の掘削及び攪拌混合が、上の固
結材噴射部５からの固結材４の斜め下方への噴射におい
ては回転軸２を中心として略円錐状態で立体的に行え、
拡径した攪拌手段３により円盤状に行われ、これらの複
合的な組み合わせにより形成される地盤改良用掘削攪拌
部８の全域において攪拌混合効果が向上することにな
る。

【００１８】ここで、斜め下方に固結材４を噴射しなが
ら大径の地盤改良用掘削攪拌部８を形成することにつき
更に詳細に説明すると、固結材４を斜め下方に向けて噴
射しながら回転軸２が回転することで固結材４は回転軸
２を中心として略円錐状に噴射されて周辺地盤を噴射圧
により掘削しながら同時に掘削土砂と固結材４とを攪拌
混合する。この場合、上記のように固結材４の噴射によ
る掘削及び攪拌混合の領域が略円錐状であるため、例え
ば水平方向に噴射しながら回転軸２が回転する場合にお
ける掘削及び攪拌混合領域である略円盤状に比べて、掘
削及び攪拌混合領域が立体的になって、掘削及び攪拌混
合が効果的にできるのである。そして、例えば、回転軸
２を引き上げながら斜め下方に向けて固結材４を噴射し
つつ回転軸２を回転すると、上記立体的（略円錐状）な
掘削及び攪拌混合領域Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃……が図４の原
理図に示す矢印方向への回転軸２の引き上げに伴って
イ、ロ、ハというように上にずれていくことで、掘削及
び攪拌混合領域Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃……が上下に互いに立
体的に重複していって掘削及び攪拌混合がなされて、目
的とする径の大径の地盤改良用掘削攪拌部８が形成でき
るのである。

【００１９】上記のようにして回転軸２を引き上げなが
ら掘削土砂と固結材４との混合物５１が充填された大径
の地盤改良用掘削攪拌部８を形成するのであるが、ここ
で、回転軸２を回転して引き上げながら大径の地盤改良
用掘削攪拌部８を形成していく際、地表面近くまで固結
材噴射部５が引き上げられても、固結材噴射部５から噴
射される固結材４は斜め下方を向いているので、地表面
近くの地盤が上方に盛り上がったり、固結材４や土砂が
地上に噴出するおそれがなく、地上にいる作業者に固結
材４や土砂が衝突して怪我させたり、あるいは、地上の
周辺に固結材４や土砂が飛散して周辺環境を悪くしない
ようになっている。もちろん、本発明の装置を用いて地
下の任意の深さの部分に地盤改良用掘削攪拌部８を形成
することもできる。

【００２０】ところで、回転軸２を挿入した際に、図６
のように回転軸２の下部が傾いて挿入された場合、回転
軸２に引き抜き力Ｔが作用すると、回転軸２が傾いてい
るため図６のようにＭという横方向の分力が作用する。
この状態で固結材４を斜めに噴射して下孔５０よりも大
径の地盤改良用掘削攪拌部８が形成されると、回転軸２
は矢印Ｘ方向に移動することができる余裕が生じるの
で、上記横方向の分力Ｍの作用と、回転軸２自体の材質
による垂直姿勢に戻ろうとする復元力とにより回転軸２
の下部が矢印Ｘ方向に移動し、回転軸２の下部が上記大
径の孔部の形成により余裕が生じた分だけ矢印Ｘ方向に
移動するということは固結材４の噴射位置が矢印Ｘ方向
にずれるということであり、この結果、更に大径の地盤
改良用掘削攪拌部８は横方向にずれながら形成されるこ
とになり、上記作用が回転軸２を引き上げながら順次お
こなわれることで、下から順に形成されてくる大径の地
盤改良用掘削攪拌部８が次第に垂直姿勢となるように矯
正されながら形成されるものである。

【００２１】上記のようにして回転軸２を引き上げなが
ら掘削土砂と固結材４との混合物５１が充填された大径
の地盤改良用掘削攪拌部８を形成するものであり、回転
軸２を完全に引き抜いた後に同様にして次々と地盤改良
用掘削攪拌部８を形成する。地盤改良用掘削攪拌部８内
に充填された掘削土砂と固結材との混合物が硬化するこ
とで地盤改良柱が形成される。この場合、地盤改良用掘
削攪拌部８を連続して（一部が重複するようにしてもよ
い）形成することで止水壁や山留め壁を形成するもので
ある。もちろん、上記地盤改良用掘削攪拌部８を形成す
ることで基礎杭を形成したり、軟弱地盤の改良をおこな
ってもよい。

【００２２】ところで、上記した回転軸２は移動体１２
に挿通してあり、移動体１２に設けたチャック装置１３
により回転軸２をチャック自在としてあり、回転軸２を
地中に挿入する際はチャック装置１３により回転軸２を
チャックした状態で移動体１２を下降することで回転軸
２が回転しながら掘削手段により地盤を掘削しながら下
降し、移動体１２がリーダ１１の所定位置まで下降する
と、チャックを外し、移動体１２を上昇させ、所定高さ
まで移動体１２を上昇させた状態で再びチャック装置１
３により回転軸２をチャックして移動体１２を下降する
ことで回転軸２が回転しながら掘削手段により地盤を掘
削しながら下降し、上記動作を順次繰り返すことで、回
転軸２を所定の深さまで挿入するものである。一方、回
転軸２を引き上げるには上記と逆の動作でチャック装置
１３によるチャック、チャック解除を繰り返すことによ
り行うものであるが、チャック装置１３によるチャック
解除時点で、回転軸２が下降するのを防止するため、チ
ャック装置１３によるチャック解除と同時に補助チャッ
ク２０で回転軸２をチャックして仮支持し、移動体１２
を所定位置まで下降させて再びチャック装置１３により
チャックした時点で補助チャック２０を解除し、移動体
１２を上昇させて回転軸２を回転しながら上昇させるも
のである。ここで、チャック装置１３としては例えは、
図２０、図２１に示すような構成となっている。つま
り、移動体１２に回転装置１４により回転する回転筒２
５を設け、該回転筒２５に回転軸２を上下移動自在に挿
通し、移動体１２に設けた支持枠２６に設けた油圧シリ
ンダーのようなシリンダー装置２７により移動自在な円
盤状の支持体２８を設け、該支持体２８にベアリングを
介して円盤状の回転体２９を回転自在に取付け、回転体
２９に傾斜面３０を備えた腕部３１を突設し、回転筒２
５に設けた窓３２に移動自在に挿通したチャック体３３
の外側端部の傾斜面３４に上記腕部３１の傾斜面３０を
対向させ、シリンダー装置２７を駆動することで腕部３
１を上昇させるとチャック体３３が押し込まれて回転軸
２がチャックされてチャック体３３を介して回転筒２５
の回転が回転軸２に伝達されると共に回転軸２が移動体
１２に対して上下に移動できないようにするものであ
る。そして、腕部３１を後退させるとチャック体３３の
押し込みが解除されてチャック体３３による回転軸２の
チャックが解除されるようになっている。チャック体３
３には回転軸２から離れる方向のばね力を付勢しておい
てもよい。なお、補助チャック２０は単に回転軸２をチ
ャックしたりチャック解除したりするものであり、例え
ば、図２２に示すように偏芯した回動体３５を回動装置
（図示せず）により回動して破線のように回転軸２をチ
ャックしたり、実線のようにチャック解除したりするも
のである。もちろん、チャック装置１３及び補助チャッ
ク２０として上記のものにのみ限定されるものでないの
はもちろんである。上記のようなチャック装置１３を備
えた移動体１２は図２においてＹで示す範囲で上下移動
するものであり、上下移動に当たってはワイヤーやチェ
ーン等で上下駆動させるものであるが、このようにする
ことで、リーダ１１の上下長さを短くできると共に重量
の重たい回転装置１４を備えた移動体１２がリーダ１１
の下部を上下することになり、装置全体の重心が下に位
置し、装置の転倒が防止できることになる。

【００２３】図７乃至図１２には回転軸２を複数本並設
した実施例が示してある。図中１０は地上に設置される
施工機であり、この施工機１０にリーダ１１が垂直に立
ててある。リーダ１１には上下に移動自在に移動体１２
が設けてあり、移動体１２の上下移動は例えばワイヤー
やチェーンを用いて行うことができる。複数本の回転軸
２が移動体１２に上下に挿通してあり、この複数本の回
転軸２の上端部はスイベルジョイントに取付けてある。
複数の回転軸２は移動体１２に設けたチャック装置１３
でチャックされた状態では移動体１２を上下することで
上昇又は下降することができるようになっている。ここ
で、チャック装置１３でチャックした場合、移動体１２
に設けた回転装置１４からの回転を回転軸２に伝達する
ことで回転軸２を回転することができるようになってい
る。リーダ１１には補助チャック２０が設けてあり、こ
の補助チャック２０に回転軸２が上下に挿通してあっ
て、補助チャック２０により回転軸２をチャック自在と
してある。

【００２４】回転軸２は図１の実施例のものを基本的に
同じ構成であり、回転軸２の下端部には掘削手段１が設
けてある。掘削手段１はビット１６により構成してあ
る。また、回転軸２の下端部には回転軸２の挿入を容易
にするために液状物７を下方に向けて噴射するための下
端噴射部６が設けてある。回転軸２のビット１６の上方
位置には拡縮自在な攪拌手段３が設けてあり、更に、回
転軸２の攪拌手段３の上方位置にセメントミルク、セメ
ントミルクを主成分とする固結材、合成樹脂液を主成分
とする固結材等の任意の固結材４を斜め下方に向けて噴
射するための固結材噴射部５が設けてある。

【００２５】固結材噴射部５から噴射される固結材４の
噴射方向は上記のように斜め下方を向いているが、拡縮
する攪拌手段３を拡径した場合、ちょうど上記斜め下方
に噴射される固結材４の噴射流が拡径した攪拌手段３の
先端部に衝突するように設定してある。固結材噴射部５
の上方にはスクリュー部９が設けてある。そして、スク
リュー部９は回転軸３の挿入時に混合物を上方に移動さ
せて一部を地上に排出するための役目をする。ここで添
付図面に示す実施例においては隣合う回転軸２間の距離
は隣合う回転軸３により掘削される下孔５０同士が互い
に平面視で重複しないように（つまり、図８（ｂ）にお
いて隣合う掘削手段１であるビットを有する回転軸２の
回転軌跡間に隙間Ｌが生じるように）回転軸２間の距
離、ビットの径、スクリュー部９の径等が設定してあ
る。このように、隣合う回転軸２間の距離を長くとるこ
とで、掘削手段１により形成される下孔５０の径をでき
るだけ小さくし、この下孔５０の径に規制されることな
く、後述の大径の地盤改良用掘削攪拌部８の径をできる
だけ大きく形成できるようにしている。

【００２６】複数本の回転軸２は縦板状の連結部材５５
により連結してあって回転軸２間の間隔が広がったり、
狭まったりするのを防止している。連結部材５５は回転
軸２部分においては軸受け部５２で回転軸２に回転自在
に取付けてあり、軸受け部５２間が縦板状をしている。
軸受け部５２間の縦板状部５３には連結部材５５の挿入
を容易にするための液状物７を下方に向けて噴射する噴
射部５６が設けてある。図中７０は噴射部５６に液状物
７を供給するためのホースである。

【００２７】上記のような回転軸２を複数本並設した構
成の装置を用いて地盤改良をして地中に地盤改良柱を形
成するのであるが、以下施工の一例を示す。まず図１０
（ａ）のように、拡縮翼３を縮径し且つ固結材噴射部５
から固結材４を噴射しない状態で、各回転軸２を回転し
ながら掘削手段１により掘削して回転軸２を地中の目的
とする深さまで挿入する。この回転軸２を所定深さまで
挿入する際は下端噴射部６から液状物７を下方に向けて
噴射しながら回転軸２の挿入を容易にし、また、噴射部
５６から液状物７を下方に向けて噴射しながら回転軸２
間の連結部材５５の挿入を容易にするものである。この
場合、液状物７と掘削土砂との混合物の一部がスクリュ
ー部９により上方に移動させられて地上に排出されるこ
とになる。ところで、本発明においては複数本の回転軸
２を地中に挿入して形成される複数の小径の下孔５０は
図１０（ｄ）の一点鎖線で示すように隣合う下孔５０同
士が互いに平面視で重複しないように離れて形成され、
隣合う小孔の下孔５０間には縦板状の連結部材５５によ
り形成された巾の狭い（つまり下孔５０の径よりのはる
かに巾の狭い）巾狭溝５０ａが形成されることになる。

【００２８】上記のようにして、複数本の回転軸２を地
中の所定の深さまで挿入して小径の下孔５０を地中に形
成した後、図１０（ｂ）のようにして複数本の回転軸２
を引き上げるのであるが、この複数本の回転軸２を引き
上げる際、本発明においては、下端噴射部６からの液状
物７の噴射を停止し、各回転軸２にそれぞれ設けた攪拌
手段３を拡径すると共に固結材噴射部５から固結材４を
斜め下方に噴射しながら複数本の回転軸２を回転しつつ
上方に引き上げるのである。すると、各回転軸２の固結
材噴射部５から噴射された固結材４の噴射圧により地盤
を掘削攪拌するのであるが、この場合、固結材噴射部５
から斜め下方に噴射された固結材４が拡径した攪拌手段
３の先端部に衝突することで、噴射エネルギーが減衰さ
れることになり、この結果、図１２のように各回転軸２
を中心とし、各回転軸２から上記上下の固結材４の衝突
部分までの距離を半径とする大径の地盤改良用掘削攪拌
部８が連続して形成されるのである。

【００２９】そして、固結材噴射部５から斜め下方に噴
射される固結材４の噴射により掘削された掘削土砂と固
結材４とが同時に攪拌混合されると共に更に拡径した攪
拌手段３により攪拌混合されることになる。この攪拌手
段３は掘削土砂と固結材４との攪拌混合だけでなく、固
結材４の噴射により地盤を掘削した場合の掘り残し部が
生じた場合（例えば斜め上方から噴射される固結材４の
噴射流が途中で障害物に当たった場合など掘り残し部が
生じる）、拡径した攪拌手段３で掘り残し部分を掘削す
ることができる。このため、攪拌手段３に掘削用の刃部
を設けたものであってもよい。ところで、攪拌手段３を
拡径し、大径の地盤改良用掘削攪拌部８を形成するため
の地盤の掘削の主体が主に拡径した攪拌手段３の場合、
大径の掘削が要求されるため攪拌手段３の拡縮機構に無
理な力が作用して破損したりするおそれがあるが、本発
明においては、回転軸２に引き上げ時に固結材４の噴射
圧が主体となって主に地盤を掘削するので、攪拌手段３
で掘削する場合があるのは上記のように掘り残し部の掘
削時であって、このため、攪拌手段３の拡縮機構に無理
な力が作用して破損したりするのが防止できる。

【００３０】上記のようにして回転軸２を引き上げなが
ら掘削土砂と固結材４との混合物５１が充填された大径
の地盤改良用掘削攪拌部８を平面視で一部重複して複数
形成して大径の地盤改良用掘削攪拌部群が形成される。
ここで、固結材４を斜めに噴射する場合の作用は基本的
には図４の説明で述べたのと同じ作用であるが、回転軸
２を複数設けた場合においては、更に、図１１に示すよ
うに複数本の回転軸２を引き上げながら斜め下方に向け
て固結材４を噴射しつつ各回転軸２を回転すると、上記
立体的（略円錐状）な掘削及び攪拌混合領域Ｘ₁、
Ｘ₂、Ｘ₃……、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃……、Ｚ₁、Ｚ₂、
Ｚ₃……、が図１１の原理図の矢印方向への回転軸２の
引き上げに伴ってイ、ロ、ハというように上にずれてい
くことで、掘削及び攪拌混合領域Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃…
…、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃……、Ｚ₁、Ｚ₂、Ｚ₃……、が
上下に互いに立体的に重複すると共に横方向においても
互いに立体的に重複していって掘削及び攪拌混合がなさ
れ、目的とする径の複数の大径の地盤改良用掘削攪拌部
８を平面視で一部重複して形成できるのである。

【００３１】上記のようにして回転軸２を引き上げなが
ら掘削土砂と固結材４との混合物５１が充填された大径
の地盤改良用掘削攪拌部８を平面視で一部重複して複数
形成して大径の地盤改良用掘削攪拌部群が形成される。
ここで、回転軸２を挿入した際に、図６のように傾いて
挿入された場合、回転軸２に引き抜き力Ｔが作用する
と、回転軸２が傾いているため図６のようにＭという横
方向の分力が作用する。この状態で固結材４を斜めに噴
射して下孔５０よりも大径の地盤改良用掘削攪拌部８が
形成されると、回転軸２は矢印Ｘ方向に移動することが
できる余裕が生じるので、上記横方向の分力Ｍの作用
と、回転軸２自体の材質による垂直姿勢に戻ろうとする
復元力とにより回転軸２の下部が矢印Ｘ方向に移動す
る。このように回転軸２の下部が上記大径の孔部の形成
により余裕が生じた分だけ矢印Ｘ方向に移動するという
ことは固結材４の噴射位置が矢印Ｘ方向にずれるという
ことであり、この結果、更に大径の地盤改良用掘削攪拌
部８は横方向にずれながら形成されることになり、上記
作用が回転軸２を引き上げながら順次おこなわれること
で、下から順に形成されてくる大径の地盤改良用掘削攪
拌部８が次第に垂直姿勢となるように矯正されながら形
成されるものである。

【００３２】なお、上記した添付図面に示す各実施例で
は回転軸２の周方向に２個設けた例を示したが、固結材
噴射部５から噴射される固結材４の噴射方向が斜め下方
を向き且つ拡径した状態の攪拌手段３に衝突するように
設定したものであれば、周方向に１個又は３個以上設け
てもよく、また、回転軸２に上下方向に複数個の固結材
噴射部５を複数個設けてもよいものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明にあって
は、上述のように、地中に挿入される回転軸に拡縮自在
な攪拌手段と固結材を斜め下方に噴射するための固結材
噴射部とを設け、固結材噴射部を攪拌手段の上方に配置
すると共に固結材噴射部から噴射される固結材の噴射流
が拡径した攪拌手段の先端部に衝突するように設定して
あるので、攪拌手段を拡大した状態で固結材を噴射しな
がら固結材の噴射圧で地盤を掘削すると共に掘削土砂と
固結材とを攪拌混合することができ、固結材の噴射によ
る掘削と攪拌混合と更に攪拌手段による攪拌混合とによ
って複合的に掘削と攪拌混合が行われることになり、効
率的に掘削と攪拌混合ができるものであり、しかも、こ
のように固結材の噴射により主として掘削するようにし
ているにもかかわらず、固結材の噴射流が拡大した攪拌
手段の先端部に衝突して噴射エネルギーを減衰させるこ
とになるので、該衝突部分が掘削土砂と固結材との攪拌
混合により形成される地盤改良用掘削攪拌部の外周端部
に相当し、結果的に正確な径の地盤改良用掘削攪拌部が
形成されるものである。また、斜め上方から噴出してい
る固結材の噴射流の途中に障害物があったりして掘り残
し部分が生じても、拡大した攪拌手段により固結材の噴
射による掘り残し部分が掘削攪拌されて、正確な径の地
盤改良用掘削攪拌部を形成できるものである。また、斜
め下方に固結材を噴射しながら回転軸を回転して引き上
げることで、引き上げる時に形成される大径の地盤改良
用掘削攪拌部の掘削及び攪拌混合と拡大した攪拌手段に
よる攪拌混合が回転軸を中心として略円錐状態で立体的
に行え、目的とする大径の地盤改良用掘削攪拌部が全体
として正確に且つ均一な攪拌混合状態に形成できるもの
である。

【００３４】また、請求項２記載の発明にあっては、固
結材噴射部から固結材を噴射せず且つ攪拌手段を縮径し
た状態で回転軸を地中の目的とする深さまで挿入し、次
に、回転軸を引き上げつつ固結材噴射部から固結材を斜
め下方に噴射して噴射圧で地盤を掘削攪拌すると共に攪
拌手段を拡径して拡径した攪拌手段の先端部に斜め下方
に噴射される固結材の噴射流を衝突させて攪拌手段によ
り固結材と掘削土砂とを攪拌混合するので、回転軸の引
き上げ時に、固結材噴射部から斜め下方に噴射する固結
材の噴射圧により大径の地盤改良用掘削攪拌部を形成し
て現地盤の土砂と固結材とを混合し、大径の地盤改良孔
部に土砂と固結材とが混合された混合物が充填されるの
であり、この際、固結材の噴射流が拡径した攪拌手段の
先端部に衝突することで噴射エネルギーが減衰されて形
成される地盤改良用掘削攪拌部の半径が特定されること
になって目的とする大きさの地盤改良用掘削攪拌部を形
成できるものであり、しかも、この工程中、回転軸を挿
入した際に形成される小径の下孔の垂直精度が悪くて
も、回転軸に垂直な引き上げ力をかけて引き上げると、
回転軸は其自体が自然と垂直姿勢になろうとする力が作
用し、一方、固結材の噴射圧により大径の地盤改良用掘
削攪拌部が形成されるので、回転軸の下部が横方向にず
れることができる余裕が地中に形成され、回転軸が大径
の地盤改良孔部部分において垂直姿勢になろうとして姿
勢制御をしながら引き上げられることになり、これを連
続して行いながら次第に引き上げていくことで大径の地
盤改良孔部が次第に垂直姿勢に矯正されていって垂直精
度の良い大径の地盤改良孔部が形成できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例の回転軸の拡大正面図
である。

【図２】同上の全体を示す側面図である。

【図３】本発明の方法を示す図面で、（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）（ｅ）は同上の施工順序を示す説明図であ
る。

【図４】同上の回転軸を引き上げながら固結材を斜め下
方に噴射しつつ回転軸を回転する場合の掘削及び攪拌混
合領域の変化を示す説明図である。

【図５】同上の回転軸を回転しながら固結材を斜め下方
に噴射した場合の軌跡を示す説明図である。

【図６】回転軸が傾斜して挿入された場合における引き
上げ時における垂直方向への姿勢制御の作用を説明する
ための説明図である。

【図７】（ａ）は本発明の装置の他の実施例の要部正面
図、（ｂ）は同上の攪拌手段の縮径時と拡径時とにおけ
る下孔と地盤改良用掘削攪拌部とを示す説明のための平
面図である。

【図８】同上の装置の側面図である。

【図９】同上の装置の正面図である。

【図１０】同上の方法を示す図面で、（ａ）（ｂ）
（ｃ）は同上の施工順序を示す縦断面図であり、（ｄ）
（ｅ）はそれぞれ（ａ）（ｂ）に対応する平断面図であ
る。

【図１１】同上の回転軸を引き上げながら固結材を斜め
下方に噴射しつつ回転軸を回転する場合の掘削及び攪拌
混合領域の変化を示す説明図である。

【図１２】同上の回転軸を回転しながら固結材を斜め下
方に噴射した場合の軌跡を示す説明図である。

【図１３】同上に用いる拡縮する攪拌手段の一実施例の
拡径状態を示す平断面図である。

【図１４】同上の縮径状態を示す平面断面図である。

【図１５】本発明に用いる拡縮する攪拌手段の他の実施
例の拡径状態を示す正面図である。

【図１６】同上の縮径状態を示す正面図である。

【図１７】同上の平面断面図である。

【図１８】本発明に用いる拡縮する攪拌手段の更に他の
実施例の正面図である。

【図１９】同上の平面断面図である。

【図２０】本発明に用いるチャック装置の概略正面図で
ある。

【図２１】同上のチャック装置の概略斜視図である。

【図２２】本発明に用いる補助チャックの概略作用説明
図である。

【図２３】従来例を示す施工状態の断面図である。

【符号の説明】

２回転軸３攪拌手段４固結材５固結材噴射部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地中に挿入される回転軸に拡縮自在な攪
拌手段と固結材を斜め下方に噴射するための固結材噴射
部とを設け、固結材噴射部を攪拌手段の上方に配置する
と共に固結材噴射部から噴射される固結材の噴射流が拡
径した攪拌手段の先端部に衝突するように設定して成る
ことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】請求項１記載の地盤改良装置を用いて地
盤改良する方法であって、固結材噴射部から固結材を噴
射せず且つ攪拌手段を縮径した状態で回転軸を地中の目
的とする深さまで挿入し、次に、回転軸を引き上げつつ
固結材噴射部から固結材を斜め下方に噴射して噴射圧で
地盤を掘削攪拌すると共に攪拌手段を拡径して拡径した
攪拌手段の先端部に斜め下方に噴射される固結材の噴射
流を衝突させて攪拌手段により固結材と掘削土砂とを攪
拌混合することを特徴とする地盤改良方法。