JP2838388B2 - 地盤改良装置 - 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、地盤改良装置、特に
共廻り防止翼を備えた掘削ロッドの改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、一軸回転ロッドによる地盤改良工
法において、先端に掘削翼を、またその上方に攪拌翼を
設けた攪拌ロッドを回転し、その先端からセメントミル
クを主とする硬化材を注入しながら削孔し、攪拌翼によ
り掘削土砂を混合攪拌して円柱状に硬化させることによ
り、改良する工法が知られている。

【０００３】ところで、攪拌翼により掘削土砂を攪拌す
るためには、できるだけ土砂を細粒化及び均質化する必
要があるが、粘土質地盤などにおいてはブロック状とな
った土塊が攪拌翼と共にそのまま回転して細粒化するこ
となく残り、攪拌効果が不十分になるという難点がある
ため、従来図４に示すように、攪拌翼上の攪拌ロッドの
外周に削孔径よりも外径の大きい共廻り防止翼を回転自
在に遊嵌し、これを削孔地山に食い込ませて停止させ、
これと攪拌翼との羽根切り運動により土砂を細粒化して
攪拌する方法が知られている。

【０００４】しかしながら、この共廻り防止翼は削孔地
山の土圧反力により停止させるため、軟弱地盤において
は、土質によって土圧反力に強弱があり、先端の食い込
み長を土質に応じて選定しなければならず、その製作管
理が煩雑となるなどの問題があり、また削孔地山に岩石
等の硬い異物があって共廻り防止翼がその上に載ると、
掘進困難や掘削ロッドの湾曲推進が生じたり、また削孔
地山の支持層が傾斜している場合に、掘削ロッドの直進
性はその剛性のみに依存するため、掘削ロッドが曲がっ
て推進されるなどの問題があった。

【０００５】そこで従来、図５に示すように掘削ロッド
と共に回転する攪拌翼および掘削攪拌翼の先端に掘削径
とほぼ同径の円筒状のドラムを取付け、このドラム内の
攪拌翼間に共廻り防止翼を掘削ロッドに回転自在に取付
けることにより、共廻り防止翼を地山に食い込ませずに
施工するようにした工法も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記回転ドラムを用い
た装置においては、ドラムが掘削孔の地山壁に沿って推
進され、攪拌翼と共廻り防止翼の羽根切り運動により攪
拌するため、撹拌性能や直進性に優れているが、攪拌土
砂中に障害物や玉石が多数あるとこれを噛み込んで施工
に支障をきたすなどの問題がある。

【０００７】また、ドラムを回転しながらその中で撹拌
するため、ドラムの内外で周辺摩擦抵抗を受けるので、
ドラムを用いない方法に比べて掘削ロッドのトルクを必
要とするなどの問題もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】掘削ロッド１の先端部の
外周に掘削翼３が設けられ、この掘削翼３の上方の所定
高さ位置に攪拌翼４が固定され、掘削ロッド１の外周に
中間が所定角度に折曲可能な複数の共廻り防止翼５，６
が掘削翼３又は攪拌翼４に近接して回転自在に取付けら
れており、共廻り防止翼５，６はそれぞれ掘削ロッド１
に回転自在に取付けた回転輪７に基端を固定した固定翼
板５ａおよび６ａと、それらの先端にヒンジ部８，８’
を介してその垂直軸廻りに最大 180°以内の開き角θ，
θ’をもって折曲できるように枢着した回転翼板５ｂお
よび６ｂとから構成されており、回転翼板５ｂおよび６
ｂはその先端において外周部の直径がほぼ掘削径と同径
かやや小さい径に形成された円筒状の摩擦接触ドラム９
の内周部にヒンジ部１０，１０’を介してその垂直軸廻
りに回転自在に枢着され、隣り合う少なくとも１組の共
廻り防止翼５，６の固定翼板５ａおよび６ａと回転翼板
５ｂおよび６ｂとにより開き角θ，θ’を生ずるＶ溝部
分が、摩擦接触ドラム９の円周方向に互いに向かい合う
ように相互の折曲方向が設定されており、共廻り防止翼
５，６のヒンジ部８，８’には回転翼板５ｂおよび６ｂ
の固定翼板５ａおよび６ａに対する開き角θ，θ’のそ
れぞれが最大に開いたときに、それ以上開かないように
係止するストッパー１１，１１’が設けられ、この開き
角θ，θ’は回転輪７が摩擦接触ドラム９の中心に位置
するときに、いずれも最大の開き角にならない中間的な
角度に維持されるように設定されている地盤改良装置。

【０００９】

【作用】掘削ロッド１と共に掘削翼３と攪拌翼４を図１
の矢印方向に回転しながら掘進すると、共廻り防止翼
５，６に隣接する撹拌翼４が掘削土砂をその回転方向に
送り出すため、この土砂の圧力を一方の固定翼板５ａと
回転翼板５ｂが開き角θを生ずるＶ突部側から受けてこ
れらをＶ溝側方向に回転させようとするため、回転翼板
５ｂの開き角θをより開く方向に力を作用し、これによ
って掘削ロッド１の軸心とヒンジ部１０間の距離を延ば
そうという力が働く。

【００１０】この作用により、摩擦接触ドラム９は掘削
ロッド１の軸心からヒンジ部１０の方向へ片寄ろうと
し、その外周面を既に掘削した孔壁１３に押し付ける結
果、摩擦接触ドラム９の回転が制せられて共廻り防止翼
５の回転が拘束される。

【００１１】これと同時に他方の共廻り防止翼６側で
は、撹拌翼４に送り出された土砂の圧力を固定翼板６ａ
と回転翼板６ｂが開き角θ’を生ずるＶ溝側から受けて
これらをＶ突部側方向に回転させようとするため、上記
共廻り防止翼５の場合と反対に回転翼板６ｂの開き角
θ’を閉じる方向に力を作用し、これによって掘削ロッ
ド１の軸心とヒンジ部１０’間の距離を縮めようという
力が働く。

【００１２】この作用により、摩擦接触ドラム９は掘削
ロッド１の軸心の方向へ片寄ろうとする結果、上記のよ
うに共廻り防止翼５による摩擦接触ドラム９の孔壁１３
への押し付け作用が円滑に行われる。

【００１３】このように摩擦接触ドラム９が孔壁１３に
摩擦接触して共廻り防止翼５，６の回転を抑え、攪拌翼
４あるいは掘削翼３による土砂の掘削攪拌を確実にする
と共に、摩擦接触ドラム９の孔壁１３に沿った直進保持
性により掘削ロッド１をほぼ削孔中心に保持するため、
掘削ロッド１の直進性が向上し、安定した地盤改良の施
工が可能となる。

【００１４】また、削孔する周辺地盤の支持層が傾斜し
ている場合にも、摩擦接触ドラム９は孔壁１３に接触し
ているため、支持層の傾斜の影響を受けずに円滑に推進
し、掘削ロッド１は曲がりを生じないと共に、孔壁に接
して岩石等の障害物Ｓがあったり、周辺地盤が固い場合
にも、摩擦接触ドラム９が変位する（逃げる）ため、こ
れらの影響を受けることはなく、また掘削土砂中に障害
物があってこれが攪拌翼に噛み込んでも、孔壁１３との
摩擦に打ち勝って摩擦接触ドラムが回転するため、装置
が壊れることがない。

【００１５】軟弱地盤では掘削ロッド１の剛性が高く、
摩擦接触ドラム９を孔壁１３に押し付けることにより掘
進方向が狂うことが少なく、さらに支持層では上部にあ
る摩擦接触ドラム９が孔壁１３に摩擦接触して掘削ロッ
ド１の逃げを拘束し、掘削ロッド１の先端の直進性を向
上させる。

【００１６】また、摩擦接触ドラム９は回転させずに、
単に掘削孔を上下させるだけであるため、掘削撹拌する
回転トルクの負担とならず、従来のように攪拌翼を取付
けたドラムを回転させる方法に比べてトルクは遥かに少
なくて済む。

【００１７】さらに、攪拌翼４と共廻り防止翼５，６と
の間で障害物や玉石を噛み込んだ場合にも、共廻り防止
翼５，６と共に摩擦接触ドラム９も一緒にまわるため、
攪拌翼と共廻り防止翼５，６を壊したり、施工が停止し
たりすることが防止される。

【００１８】

【実施例】掘削ロッド１の先端部にセメントミルク等の
固化剤の注入孔２がその外周に掘削翼３が設けられ、こ
の掘削翼３の上方の所定高さ位置に複数の攪拌翼４が固
定され、この掘削翼３と攪拌翼４との間あるいは攪拌翼
４，４との間の掘削ロッド１の外周に中間が所定角度に
折曲可能な複数の共廻り防止翼５，６が回転自在に取付
けられている。

【００１９】共廻り防止翼５，６は、それぞれ掘削ロッ
ド１に回転自在に取付けた回転輪７に基端を固定した固
定翼板５ａおよび６ａと、それらの先端に蝶番等のヒン
ジ部８，８’を介してその垂直軸廻りに最大 180°以
内、望ましくは150°〜160°程度の開き角θ，θ’だけ
折曲できるように枢着した回転翼板５ｂおよび６ｂとか
ら構成されており、回転翼板５ｂおよび６ｂはその先端
が円筒状の摩擦接触ドラム９の内周部に蝶番等のヒンジ
部１０，１０’を介してその垂直軸廻りに回転自在に枢
着されている。

【００２０】そして共廻り防止翼５，６は、それらの固
定翼板５ａおよび６ａと回転翼板５ｂおよび６ｂにより
開き角θ，θ’を生ずるＶ溝部分が摩擦接触ドラム９の
円周方向に互いに向かい合うように相互の折曲方向が設
定されている。

【００２１】ヒンジ部８，８’には、回転翼板５ｂおよ
び６ｂの固定翼板５ａおよび６ａに対する開き角θ，
θ’のそれぞれが最大角度開いたときに、それ以上開か
ないように係止するストッパー１１，１１’が設けられ
ている。

【００２２】開き角θ，θ’は、回転輪７（掘削ロッド
１）が摩擦接触ドラム９の中心に位置するときに、いず
れも最大の開き角にならない中間的な角度に維持される
ようになっている。

【００２３】摩擦接触ドラム９は、その外周の直径がほ
ぼ掘削径と同径かやや小さい径に形成されており、必要
に応じてその外周には接触摩擦を増大するための突起１
２を形成する。

【００２４】以上の構成において、粘性の高い地盤にお
いて共廻り防止がなされる仕組みを説明すると、図１に
おいて、いま掘削ロッド１と共に掘削翼３と攪拌翼４を
図１の矢印方向に回転しながら掘進すると、共廻り防止
翼５，６に隣接する撹拌翼４が掘削土砂をその回転方向
に送り出すため、この土砂の圧力を一方の固定翼板５ａ
と回転翼板５ｂが開き角θを生ずるＶ突部側から受けて
これらをＶ溝側方向に回転させようとするため、回転翼
板５ｂの開き角θをより開く方向に力を作用し、これに
よって掘削ロッド１の軸心とヒンジ部１０間の距離を延
ばそうという力が働く。

【００２５】この作用により、摩擦接触ドラム９は掘削
ロッド１の軸心からヒンジ部１０の方向へ片寄ろうと
し、その外周面を既に掘削した孔壁１３に押し付ける結
果、摩擦接触ドラム９の回転が制せられて共廻り防止翼
５の回転が拘束される。

【００２６】これと同時に他方の共廻り防止翼６側で
は、撹拌翼４に送り出された土砂の圧力を固定翼板６ａ
と回転翼板６ｂが開き角θ’を生ずるＶ溝側から受けて
これらをＶ突部側方向に回転させようとするため、上記
共廻り防止翼５の場合と反対に回転翼板６ｂの開き角
θ’を閉じる方向に力を作用し、これによって掘削ロッ
ド１の軸心とヒンジ部１０’間の距離を縮めようという
力が働く。

【００２７】この作用により、摩擦接触ドラム９は掘削
ロッド１の軸心の方向へ片寄ろうとする結果、上記のよ
うに共廻り防止翼５による摩擦接触ドラム９の孔壁１３
への押し付け作用が円滑に行われる。

【００２８】このように摩擦接触ドラム９が孔壁１３に
摩擦接触して共廻り防止翼５，６の回転を抑え、攪拌翼
４あるいは掘削翼３による土砂の掘削攪拌を確実にする
と共に、摩擦接触ドラム９の孔壁１３に沿った直進保持
性により掘削ロッド１をほぼ削孔中心に保持するため、
掘削ロッド１の直進性が向上し、安定した地盤改良の施
工が可能となる。

【００２９】また、削孔する周辺地盤の支持層が傾斜し
ている場合にも、摩擦接触ドラム９は孔壁１３に接触し
ているため、支持層の傾斜の影響を受けずに円滑に推進
し、掘削ロッド１は曲がりを生じないと共に、孔壁に接
して岩石等の障害物Ｓがあったり、周辺地盤が固い場合
にも、摩擦接触ドラム９が変位する（逃げる）ため、こ
れらの影響を受けることはなく、また掘削土砂中に障害
物があってこれが攪拌翼に噛み込んでも、孔壁１３との
摩擦に打ち勝って摩擦接触ドラムが回転するため、装置
が壊れることがない。

【００３０】なお、掘削ロッド１を逆回転しながら引上
げる際には、掘進の場合と逆に共廻り防止翼５，６に反
対の土砂圧が作用し、摩擦接触ドラム９を掘削時とは反
対側に押し付けて回転を拘束する。

【００３１】なお、共廻り防止翼は図３に示すように、
２個のみならず３個またはそれ以上設置してもよく、こ
の場合には隣り合う少なくとも１組の共廻り防止翼５，
６の固定翼板５ａおよび６ａと回転翼板５ｂおよび６ｂ
とにより開き角θ，θ’を生ずるＶ溝部分が、摩擦接触
ドラム９の円周方向に互いに向かい合うように相互の折
曲方向が設定されていればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、以下の効
果を奏する。

【００３３】１）摩擦接触ドラムが孔壁に摩擦接触して
共廻り防止翼の回転を抑え、攪拌翼あるいは掘削翼によ
る土砂の掘削攪拌を確実にすると共に、掘削ロッドをほ
ぼ削孔中心に保持するため、掘削ロッドの直進性が向上
し、安定した地盤改良の施工が可能となる。

【００３４】２）掘削土砂中に障害物があってこれが攪
拌翼に噛み込んだり、周辺地盤が硬い場合でも、摩擦接
触ドラムが回転したり、変位するため、装置が壊れるこ
とがなく、また摩擦接触ドラムが円滑に推進するため、
掘進に支障なく確実に施工することができる。

【００３５】３）掘進中、周辺地盤の支持層が傾斜して
いて掘削ロッドの先端が変位しようとしても、摩擦接触
ドラムで変位を拘束でき、掘進の直進性を確保すること
ができる。

【００３６】４）摩擦接触ドラム付きの共廻り防止翼
は、シンプルで経済的に製作でき、小型化および大型化
に容易に対応することができる。

【００３７】５）摩擦接触ドラム付き共廻り防止翼を複
数段取付けても掘進力の低下および回転トルクの増大は
ほとんど無く、掘削ロッドのより安定した直進性を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す平面図。

【図２】この発明の一実施例を示す側面図。

【図３】この発明の他の実施例を示す平面図。

【図４】従来の一装置による施工状態を示す縦断側面
図。

【図５】従来の他の装置による施工状態を示す縦断側面
図。

【符号の説明】

１ 掘削ロッド ２ 注入孔 ３ 掘削翼 ４ 攪拌翼 ５ 共廻り防止翼 ５ａ 固定翼板 ５ｂ 回転翼板 ６ 共廻り防止翼 ６ａ 固定翼板 ６ｂ 回転翼板 ７ 回転輪 ８ ヒンジ部 ８’ ヒンジ部 ９ 摩擦接触ドラム １０ ヒンジ部 １０’ ヒンジ部 １１ ストッパー １２ 突起 １３ 孔壁 θ 開き角 θ’ 開き角 Ｓ 障害物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−158640（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3022280（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/12 102

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削ロッド１の先端部の外周に掘削翼３
   が設けられ、この掘削翼３の上方の所定高さ位置に攪拌
   翼４が固定され、掘削ロッド１の外周に中間が所定角度
   に折曲可能な複数の共廻り防止翼５，６が掘削翼３又は
   攪拌翼４に近接して回転自在に取付けられており、共廻
   り防止翼５，６はそれぞれ掘削ロッド１に回転自在に取
   付けた回転輪７に基端を固定した固定翼板５ａおよび６
   ａと、それらの先端にヒンジ部８，８’を介してその垂
   直軸廻りに最大 180°以内の開き角θ，θ’をもって折
   曲できるように枢着した回転翼板５ｂおよび６ｂとから
   構成されており、回転翼板５ｂおよび６ｂはその先端に
   おいて外周部の直径がほぼ掘削径と同径かやや小さい径
   に形成された円筒状の摩擦接触ドラム９の内周部にヒン
   ジ部１０，１０’を介してその垂直軸廻りに回転自在に
   枢着され、隣り合う少なくとも１組の共廻り防止翼５，
   ６の固定翼板５ａおよび６ａと回転翼板５ｂおよび６ｂ
   とにより開き角θ，θ’を生ずるＶ溝部分が、摩擦接触
   ドラム９の円周方向に互いに向かい合うように相互の折
   曲方向が設定されており、共廻り防止翼５，６のヒンジ
   部８，８’には回転翼板５ｂおよび６ｂの固定翼板５ａ
   および６ａに対する開き角θ，θ’のそれぞれが最大に
   開いたときに、それ以上開かないように係止するストッ
   パー１１，１１’が設けられ、前記開き角θ，θ’は回
   転輪７が摩擦接触ドラム９の中心に位置するときに、い
   ずれも最大の開き角にならない中間的な角度に維持され
   るように設定されていることを特徴とする地盤改良装
   置。