JP2739602B2 - 地盤改良工法及びその装置 - Google Patents

地盤改良工法及びその装置

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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) この発明は土木工事のうち、軟弱地盤等の地中に固化
材等の地盤改良材を注入し、該固化材と軟弱土壌とを混
合し、地盤を改良する工法及びその装置に関するもので
ある。
(従来の技術) 固化材など地盤改良材を地盤に混入撹拌する地盤改良
工法においては、混入する固化材の体積に相当するボリ
ュームを無理やり地盤に押し込むため周辺地盤へ伝播さ
れ少なからず周辺地盤に変位をもたらす。
この変位防止対策としてエアを固化材などと同時に吹
き込みエアのアップリフト効果を利用して固化材体積相
当量の混合土をスライムとして地表に排出する方法があ
る。
このスライムは産業廃棄物となるため、その処分費用
が膨大となる問題がある。
このためエアを用いず、アースオーガーのシャフトを
スクリューオーガー状に構成し、回転上下動さすことに
より土を強制的に地表に排出し、排土部の空隙に固化材
体積相当量の混合土を吸収し、変位移動を防止すること
が知られている。しかしこの方法もシャフトの駆動部が
上部にある場合に限られ、下部駆動方式やボーリングタ
イプの小型機械には適用できない問題がある。
さらに、改良すべき軟弱地盤の土壌を予め撹乱機で撹
乱して、柱状の撹乱部を設け、これら撹乱部へ噴射注入
杭を建込んで固化材を注入し、地盤変位の生じない杭を
形成する工法が提案される。(特開昭60−59222号公
報) しかし、この工法の撹乱部への変位吸収のみでは十分
防止できない。さらに、注入材だけでは撹乱土を十分地
表に排土することはできず、何がしかの変位が残るほか
撹乱部の形成と噴射注入杭の造成が二重になり能率上の
問題がある。また、第11図に示すように、上下動回転機
構1の支柱4により回転上下動可能に支持された注入ロ
ッド2に対して角度を有する方向に伸び、その先端にノ
ズル孔を有する腕木ノズル5aを有するロッドクラウン3a
を注入ロッドの先端に取付け、該注入ロッドを改良対象
の軟弱地盤Aの所定深度まで腕木により軟弱土壌を撹乱
して撹乱層Bを形成しながら降下させ、所定深度に到達
後、該ロッドを引き上げながら固化材圧送ホース9から
注入ロッド2に圧送された固化材ミルクを高圧噴射10
し、前記撹乱形成した撹乱層Bの外周部B1に固化材ミル
クを混合し、円筒状の改良固化層Dを造成する軟弱地盤
改良工法および装置が知られている。(特開昭57−5132
3号公報)。
しかし、この工法では変位移動の他に腕木5aの中心部
付近では、撹乱土と固化材ミルクの混合が十分でなく、
第12図のように注入ロッドの中心部に未改良層Eができ
る問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 上記の問題を解決するため腕木5aからの固化材ミルク
の噴射の他、注入ロッドの先端のロッドクラウン3aより
水平方向に固化材ミルクを噴射し、第13図に示すように
中心部に改良層D2を形成することによって上記の問題を
解決できる。しかしこの場合腕木の先端ノズルからの噴
流体衝撃力の低下およびロッドの先端の小孔ノズルの目
詰りの問題がある。また腕木の先端ノズルからの噴流体
衝撃力の低下を防ぐため注入ロッドを高圧二重管に形成
し、固化材の圧送を行えば、その問題を解決できるが高
圧ポンプが2台必要となり経済性の面から問題がある。
(課題を解決するための手段) この発明は上述の課題を解決するために、回転上下動
機構の支柱で回転上下動可能に支持された注入ロッドに
土壌撹乱装置を設けるとともに注入ロッドの固化材吐出
部の上部に近接して土壌押上板を設けた地盤改良装置の
注入ロッドを改良予定の地盤の地中に貫入し、撹乱装置
で撹乱層を形成し、注入ロッドを引き上げ固化材を前記
撹乱層又はその外周部に注入し固化改良層を形成する
際、注入ロッドの固化材吐出部の上部に近接して設けた
土壌押上板により撹乱土を上方へ押し上げて土壌押上板
の下方に空隙を形成し、固化材と混合された混合土を該
空隙に吸収し、改良予定地盤外への変位移動の防止およ
び注入ロッドの中心部の地盤おも改良することを特徴と
する地盤改良工法とその装置としたことである。
(作用) 注入ロッドを所定の軟弱地盤中に回転させながら降下
貫入すると、注入ロッドの回転貫入に伴って撹乱装置の
撹拌翼あるいは腕木により軟弱土壌中に撹乱層が形成さ
れる。注入ロッドが所定深度まで達したならば注入ロッ
ドを引き上げるときに、固化材ミルクを撹乱層中又はそ
の外周部に注入し、機械撹拌翼での撹拌混合、あるいは
高圧噴射注入による撹拌混合し、改良固化層を形成す
る。その際固化材噴出部の上部近傍に平板状の土壌押上
板が設けられているので、該土壌押上板によって撹乱土
は上方へ押し上げられ、同時に固化材吐出部と土壌押上
板との間に空隙が生じ、固化材ミルクと混合された流動
状混合土は該空隙に吸収され、周辺地盤への変位移動が
防止される。
また注入ロッドの中心部の地盤も改良される。
(実施例) この発明の装置の一実施例を図面により説明するが、
同一図面符号はその名称も機能も同じである。
第1図〜第6図は第1の発明の工法に用いる装置の実
施例を示し、第1図において1は回転上下動機構で、固
化材を吐出する注入ロッド2を回転上下動可能に支柱4
で支持させる。注入ロッド2の上端部はスイベル8を介
して固化材ミルク圧送ホース9に連結する。注入ロッド
2の下端部に撹乱装置を構成するアースオーガー3およ
び機械撹拌翼5を設けるとともに軸部および機械撹拌翼
5に固化材吐出口11を設ける。
上記機械撹拌翼5の上部近傍に注入ロッド2を引き上
げるとき前記撹拌した土を上方へ押し上げる土壌押上板
6を設ける。
土壌押上板6は第2図に示すようにフラット円盤6aあ
るいは第3図に示す平板6b、または図示してないが円盤
の外周部が上方へ反った鍋底形状の何れでもよく、地中
に貫入又は貫入した注入ロッド2を引き上げる際に抵抗
を小さくするため、やや螺旋状のものとしてもよい。
第4図は他の実施例で、固化材を吐出する注入ロッド
2の下部に機械撹拌翼5を二段に設けるとともに機械撹
拌翼5の上部近傍に土壌押上板6を設けた例を示す。
また第7図〜第10図は第1及び第2の発明の工法に用
いられる装置の一実施例で回転上下動機構1の支柱4で
固化材を高圧噴射する注入ロッド2を回転上下動可能に
支持し、該注入ロッド2の上端部はスイベル8を介して
固化材ミルク圧送ホース9に連結する。注入ロッド2の
下端部に撹乱装置を構成するロッドクラウン3aを取り付
けまた、該ロッドクラウン3aは注入ロッド2に対して角
度を有する方向に伸びる腕木5aを備え、該腕木5aの先端
に注入ロッド2からの固化材ミルクを高圧噴射ノズル
(図示せず)を設ける。
また腕木5aの上端に近接して撹乱した土Bを上方へ押
し上げる土壌押上板6を注入ロッド2の軸部に設ける。
土壌押上板6は第1実施例の土壌押上板と同様に構成す
る。
さらに土壌押上板6は必要によっては、複数段装着し
てもよい。なお土壌押上板6の大きさは機械撹拌翼5あ
るいは腕木5aが回転して画く軌跡と同等か、これより小
さくても良く、地盤Aの状況に合わせ自由に選択する。
(発明の効果) この発明の地盤改良装置を用いて地盤改良を行う場
合、改良予定地盤Aに回転上下動機構1の支柱4により
支持された注入ロッド2を介して該ロッドの先端に張設
された機械撹拌翼5あるいは腕木5aを回転させながら地
中の所定位置まで貫入する。この場合必要によっては図
示しないが注入ロッドの先端装置から下向きにあるいは
機械撹拌翼または腕木の先端ノズルから削孔水を出して
もよい。こうすることによって機械撹拌翼あるいは腕木
の回転軌跡部に土が撹乱された撹乱層Bが形成される。
機械撹拌翼あるいは腕木が地中の所定位置に達した後、
注入ロッド、機械撹拌翼等の固化材吐出口から低圧ある
いは通常圧又は高圧等で吐出し(例えば第7図の場合、
腕木の先端ノズルの固化材吐出口から固化材ミルクを高
圧噴射10し)回転上下機構1により注入ロッドを回転引
上げることにより固化材ミルクと軟弱地盤を混合撹拌
し、円柱状又は円筒状改良層Dを形成する。
4 このとき円盤状の土壌押上板6も同時に引き上げら
れ円盤状の土壌押上板上部にある注入ロッド貫入時に形
成された撹乱層Bの土壌が上部へ排土Fとして押し上げ
られると同時に円盤状押上板6の直下に空隙部7が生ず
る。
例えば第1図の場合、固化材吐出口から噴射された固
化材ミルクは撹拌された土と混合され、改良された流動
状の混合土Gができる。この時改良層の混合土Gの体積
は固化材ミルクの混合体積相当量増加し、混合土は地盤
の弱い撹乱層、あるいは他の弱い部分へ移動しようとす
るが土壌押上板の下部の空隙に吸収され周辺地盤への変
位移動が防止される。
また第7図の場合腕木の先端部のノズル等から高圧噴
射された固化材ミルクと土とが混合され、改良された流
動状の混合土Gとなる。この時改良層の混合土Gの体積
は固化材ミルクの混合体積相当量増加し、混合土は地盤
の弱い撹乱層、あるいは他の弱い部分へ移動しようとす
るが円盤状の土壌押上板で強制的に土を押し上げ円盤の
下部に空隙部分7を造ることにより固化材ミルクが混入
された流動状の混合土Gは、土壌押上板6の下部の空隙
にに吸収されやすくなり、円筒状の改良体Dの中心部D1
あるいはD2を充填埋戻した状態の円柱状改良体Hを容易
に効果的に造ることができると同時に変位も防止され
る。
この発明は上述の様に極めて簡単な構造で他に特別の
機械を用いずとも高圧噴射により固化材を注入する注入
ロッドの下部中心部の一部改良層D1あるいは未改良層D2
をなくすことができ、従来の装置に比して有効改良体積
の増加が計れ、経済的となるほか止水工法にも使用でき
る。
また、従来の固化材などの地盤改良材を地盤に混入撹
拌する地盤改良工法に於ては、混入する固化材の体積に
相当するボリュームを無理やり地盤に押し込むため周辺
地盤へ伝播され少なからず周辺地盤に変位をもたらして
いたような問題を解決できる。
さらに土壌押上板によって地表に排出された排土Fに
は固化材が混入しないので一般の残土処理と同等に行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の工法に用いる第1実施例の装置及
び施工状況を示す断面図、第2図及び第3図は同上の土
壌押上板の取付状態の断面図、第4図は第1の発明の工
法に用いる他の実施例の装置及び施工状況を示す断面
図、第5図及び第6図は同上の土壌押上板の取付状況の
断面図、第7図は第1及び第2の発明の工法に用いる実
施例の装置及び施工状態を示す断面図、第8図及び第9
図は同上の土壌押上板の取付状態の断面図、第10図は上
記第7図の装置により形成された改良固化層の断面図、
第11図は従来の装置及び施工状況を示す断面図、第12図
は同装置により形成された改良固化層の断面図、第13図
は他の従来の装置で形成した改良固化層の断面図であ
る。 1……回転上下動機構 2……注入ロッド 3……アースオーガー 3a……ロッドクラウン 4……支柱 5……機械撹拌翼 5a……腕木 6……土壌押上板 7……空隙部 8……スイベル 9……固化材圧送ホース 10……高圧噴射 11……固化材吐出部 A……軟弱地盤 B……撹乱層 B1……外周部 D……改良固化層(円筒状) D1……中心部一部改良層 D2……中心部改良層 E……中心未改良層 F……排出土 G……流動状混合土 H……改良固化層(円柱状)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】改良予定地盤の地中に注入ロッドを貫入
    し、該注入ロッドの撹乱装置で土壌を撹乱して形成した
    撹乱層又は、その外周部に固化材を注入して固化改良層
    を形成する際に、注入ロッドの固化材吐出部の上部に近
    接して設けた土壌押上板により固化材吐出口の近傍の撹
    乱土を上方へ押し上げて土壌押上板の下方に空隙を形成
    し、固化材と混合された混合土を該空隙に吸収し、周辺
    地盤への変位移動を防止することを特徴とする地盤改良
    工法。
  2. 【請求項2】改良予定地盤の地中に注入ロッドを貫入
    し、該注入ロッドの撹乱装置で土壌を撹乱して形成した
    撹乱層の外周部に固化材を高圧噴射により注入して固化
    改良層を形成する際に、注入ロッドの固化材吐出部の上
    部に近接して設けた土壌押上板により固化材吐出口の近
    傍の撹乱土を上方へ押し上げて土壌押上板の下方に空隙
    を形成し、固化材と混合された混合土を該空隙に吸収
    し、周辺地盤への変位移動防止および注入ロッドの中心
    部の地盤を改良することを特徴とする地盤改良工法。
  3. 【請求項3】回転上下機構の支柱で回転上下動可能に支
    持された注入ロッドに土壌撹乱装置を設けると共に、該
    注入ロッドの固化材吐出部の上部に近接して土壌押上板
    を設けたことを特徴とする地盤改良装置。
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