JP2886089B2 - 軟弱地盤改良装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤上に構造物を
築造する際の地盤沈下防止を図るために用いられる軟弱
地盤改良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、軟弱地盤改良のために、種々
の工法が用いられている。代表的なものとしては、たと
えば「建設機械」誌の１９８１年３月号第５９頁〜第６
３頁に「粉体材料の気送による新地盤改良工法」として
掲載されているような噴射撹拌工法などが知られてい
る。

【０００３】図１０は、噴射撹拌工法の作業順序を示
す。噴射工法に用いる機械設備としては、鉛直軸線方向
に細長く延びる軟弱土層固化機１を備える設備を用い
る。この設備では、軟弱土層固化機１が引き出されてい
る状態ではかなり背が高くなるので、引き出した状態の
軟弱土層固化機１よりも高い背のやぐら２を基台３の一
端に立設する。基台３は、軟弱な地盤４の表面上に設置
される。軟弱土層固化機１は回転軸５を有し、回転軸５
の下端には撹拌翼６が設けられている。図１０（１）の
ようにして、軟弱土層固化機１の据え付けを行った後、
図１０（２）のようにして削孔を行う。軟弱土層固化機
１を自重で地盤４中に挿し込みながら、撹拌翼６を回転
駆動すると、削孔部７が軟弱な地盤４中に柱状に形成さ
れる。図１０（３）に示すように所定深さまでの削孔が
終了すると、回転軸５をやぐら２に沿って引き上げる。
回転軸４の引き上げが完了すると、図１０（４）に示す
ように、地盤４中の削孔部７にセメント等の粉体状の改
良剤を圧縮空気によって噴射し、固結させて改良固結柱
８を形成する。

【０００４】軟弱土層固化機についてのより詳細な説明
は、たとえば実公昭５８−３５７０５号公報などに開示
されている。この公報では作業船に軟弱土層固化機を搭
載し、海底の軟弱土層の改良を行う例を示している。軟
弱地盤の改良のためには、図１０（４）に示すような改
良固結柱８を狭い間隔で複数本形成する必要がある。こ
のため、陸上用としては、図１１に示すようなクローラ
式くい打ちやぐら９と同様の構成で、自走式の軟弱地盤
改良装置が多く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】陸上で用いられる自走
式の軟弱地盤改良装置では、クローラ式走行装置の前端
部に軟弱土層固化機を吊り下げて昇降するガイドやぐら
を有する。軟弱土層固化機は走行装置の前端部で昇降さ
れる。このため、軟弱土層固化機吊り下げ用のやぐら
は、軟弱土層固化機の機械長さ以上の高さまで走行装置
から立設させることが必要である。また軟弱土層固化機
を自重によって土壌中に下降させる際と、軟弱土層固化
機を土壌中から上昇させる際とには、作用する荷重の方
向が逆方向となる。また荷重が走行装置の先端部に作用
するので、下降時と上昇時とにおける軟弱土層固化機の
軌跡コントロールが難しい。また一般に軟弱土層固化機
はウインチ等で吊り下げられているだけなので、地盤中
への貫入時には、機械自重を超える荷重を対応させるこ
とができない。さらに、地盤改良作業の１回毎に、クロ
ーラ式走行装置を移動させる必要があり、精密な改良作
業、すなわち既に改良された部分とラップして改良する
場合のラップ量の確保が困難である。

【０００６】特に、陸上の大深度軟弱地盤改良では、従
来の装置や方法をそのまま適用すると、次のような問題
が顕在化する。

【０００７】機械ガイド装置と吊り下げ装置とが長尺
かつ大形化する。

【０００８】偏心荷重に対処するため、より大きなカ
ウンタウエイトやアウトトリガなどが必要となる。

【０００９】安定性確保のため、装置が大形化する。

【００１０】以上の諸問題はあっても、従来の装置およ
び方法をそのまま拡大適用して、大深度軟弱地盤改良装
置を製作し、実現することは可能である。しかしなが
ら、機械装置が超大形化し、陸上施工で必要な装置の機
動性と、地盤処理で必要とされる正確性、精度等、施工
面で欠点がある。これらの欠点をより少なくした新しい
構成の装置が強く要望されている。

【００１１】本発明の目的は、大深度用の長尺な軟弱土
層固化機を搭載しても、大形化することなく、安定かつ
正確な地盤改良を効率的に行うことができる軟弱地盤改
良装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、軟弱地盤の地
表から、鉛直軸線方向に延びる軟弱土層固化機を挿し込
み、土層を強化する軟弱地盤改良装置において、軟弱土
層固化機を大略的に中央部に搭載し、水平方向に移動可
能な基台と、基台上に立設され、軟弱土層固化機を外囲
して鉛直方向に案内するやぐらと、やぐらの基部に設け
られ、軟弱地盤固化機の荷重を受けて保持する保持機構
とを含み、軟弱土層固化機は、やぐらのほぼ中央部に案
内される支柱と、支柱の周囲に設けられる軸受によって
回転可能に支えられ、下端に撹拌翼が設けられる回転軸
とを有し、回転軸の上端に回転軸の回転機構を収納する
ケーシングが設けられ、電源および地盤改良粉体供給用
のケーブル・ホースのためのガイドリールをそれぞれ備
え、保持機構は、支柱を地盤中に押し込みあるいは地盤
から引き抜くことが可能であり、やぐらの基部、中間部
分および頂部には、支柱をやぐら中で平面移動させる機
構が備えられ、やぐらの高さは、軟弱土層固化機を引き
上げた状態で、その重心付近までであることを特徴とす
る軟弱地盤改良装置である。

【００１３】

【００１４】また本発明の前記保持機構は、複数の昇降
ジャッキを備え、軟弱土層固化機の支柱に軸線方向に間
隔をあけて設けられる支承ガイドに昇降ジャッキの先端
を係合させて昇降ジャッキを伸縮させることによって、
支柱の地盤中への押し込み、あるいは地盤中からの引き
抜きが可能に構成されることを特徴とする。

【００１５】さらに本発明は、軟弱地盤の地表から、鉛
直軸線方向に延びる軟弱土層固化機を挿し込み、土層を
強化する軟弱地盤改良装置において、軟弱土層固化機を
大略的に中央部に搭載し、水平方向に移動可能な基台
と、基台上に立設され、軟弱土層固化機を外囲して鉛直
方向に案内するやぐらと、やぐらの基部に設けられ、軟
弱地盤固化機の荷重を受けて保持する保持機構とを含
み、軟弱土層固化機は、前記やぐら中で平面移動可能で
あることを特徴とする軟弱地盤改良装置である。

【００１６】

【作用】本発明に従えば、軟弱土層固化機は基台の大略
的に中央部に搭載される。基台上には、軟弱土層固化機
を外囲するやぐらが立設され、やぐらの基部に軟弱土層
固化機の荷重を受けて保持する保持機構を設ける。軟弱
土層固化機は基台の大略的に中央部から地盤中に挿し込
まれ、また地盤中から引き抜かれるので、大深度用の長
尺な軟弱土層固化機を搭載しても、基台には偏心した荷
重は加わらず、偏心の補正のためにカウンタウエイトや
アウトトリガ等を設ける必要はなく、安定した操業およ
び装置の小形化が可能である。軟弱土層固化機の回転軸
は、支柱の周囲に設けられる軸受によって回転可能に支
えられる。回転軸の上端には、ケーシングが設けられ回
転軸の回転機構を収納する。電源および地盤改良粉体供
給用のケーブルホースは、ガイドリールによって、干渉
やからみを防止する。また、軟弱地盤固化機はやぐらの
基部で保持され、やぐらの頂部から吊り下げる必要はな
い。このため軟弱土層固化機の引き上げた状態で、その
重心付近までやぐらの高さがあれば、軟弱土層固化機を
ほぼ鉛直状態に保持することができる。これによって、
軟弱地盤改良装置の大きさを軟弱土層固化機の長さに比
較して小形化することができる。

【００１７】

【００１８】また本発明に従えば、軟弱土層固化機の地
盤中への押し込みと地盤中からの引き上げを、複数の昇
降ジャッキによって支柱に対して行うので、安定した作
業を行うことができる。

【００１９】また本発明に従えば、軟弱土層固化機は、
やぐら中で平面移動可能であるので、基台を同一場所に
設置したまま複数個所の地盤改良を行うことができる。
装置全体を軟弱地盤の地上で水平移動させて位置決めす
る必要がないので、効率よく正確な作業を続けることが
できる。

【００２０】

【実施例】図１および図２は、本発明の一実施例による
軟弱地盤改良装置の概略的な構成を示す。図１は正面
図、図２は右側面図をそれぞれ示す。長尺の軟弱土層固
化機１１は、やぐら１２内に挿通され、ガイドされる。
やぐら１２は、基台１３の大略的に中央部に立設され
る。基台１３は、改良すべき軟弱な地盤１４の地表に設
置される。軟弱土層固化機１１は、鉛直方向に延びる回
転軸１５を有し、回転軸１５の下端には撹拌翼１６が設
けられている。回転軸１５の上端には、ケーシング１７
が設けられ、回転軸１５を回転駆動するためのモータ１
８が備えられている。ケーシング１７内には、モータ１
８の回転駆動を、減速して回転軸１５に伝達するための
機構などが収納されている。基台１３にはクローラ１９
が設けられ、地盤１４の表面上を自走可能である。

【００２１】図３〜図９は、図１および図２の実施例の
軟弱地盤改良装置についてのより詳細な構成を示す。図
３は主要部分の正面図、図４は上部の正面図、図５は削
孔状態を示す正面図、図６は図２の切断面線Ａ−Ａから
見た断面図、図７は図２の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面
図、図８は図２の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図、図９
は図３のＤ部の拡大図をそれぞれ示す。これらの図にお
いて、やぐら１２の基部には、保持・ガイド・昇降装置
２０が設けられる。やぐら１２の中間部分および頂部に
は、ガイド装置２１，２２がそれぞれ設けられる。これ
らの保持・ガイド・昇降装置２０およびガイド装置２
１，２２は、回転軸１５を支える支柱２３をやぐら２の
ほぼ中央部にガイドしている。軟弱土層固化機１１は、
範囲１１ａ内を水平移動可能である。回転軸１５は、支
柱２３の周囲に設けられる軸受２４によって回転可能に
支えられている。支柱２３は、保持・ガイド・昇降装置
２０に設けられる昇降ジャッキ２５によって昇降変位さ
れる。

【００２２】クローラ１９上には、図２に示す軟弱土層
固化機１１の操作のための操作室２６と、昇降ジャッキ
２５を初めとする油圧アクチュエータに圧油を供給す油
圧ユニット２７などが設けられる。回転軸１５の回転駆
動用のモータ１８に対する電源の供給や、地盤改良のた
めのセメント等の粉体の供給は、図１に示すガイドリー
ル２８，２９によって干渉やからみが防止されるケーブ
ル・ホース３０を介して行われる。

【００２３】図６に示すように、保持・ガイド・昇降装
置２０では、一対の昇降ジャッキ２５が対向して設けら
れ、昇降ジャッキ２５の下部固定側では、左右一対のＸ
移動用ジャッキ３１によってＸ方向に移動可能であり、
また、上方のガイド装置２１，２２では、昇降ジャッキ
２５および移動ジャッキ３１を取付けた装置はないが
（図７）、Ｘ方向移動用ジャッキ３４によってＸ方向に
支柱２３を平面移動可能である。Ｙ方向には、Ｙ方向移
動用ジャッキ３２が設けられ、支柱２３をやぐら１２内
で平面移動可能である。昇降ジャッキ２５、Ｘ移動用ジ
ャッキ３１およびＹ移動用ジャッキ３２は、やぐら１２
の横梁上を摺動可能な摺動ジャッキ３３によってそれぞ
れ支持されている。

【００２４】図７に示すように、軸受２４は、支柱２３
の周囲に設けられている。支柱２３には、支承ガイド３
５も設けられ、昇降ジャッキ２５からの昇降駆動力を受
ける。

【００２５】図８に示すように、回転軸１５は４本設け
られ、各撹拌翼１６の平面的な軌跡は相互に重複してラ
ップする。地盤１４が削孔された後で固化されると、こ
の輪郭線１６ａの断面形状を有す改良固結柱が得られ
る。

【００２６】図９に示すように、支柱２３には軸線方向
に間隔をあけて支承ガイド３５が設けられる。各支承ガ
イド３５は、昇降ジャッキ２５のロッドの先端のクレビ
ス３６と係合し、ロッドの伸縮に対応して支柱２３を昇
降変位させる。１つの支承ガイド３５から次の支承ガイ
ド３５にクレビス３６を移す際には、他の昇降ジャッキ
２５は支承ガイド３５と係合しておく必要がある。この
ため複数の昇降ジャッキ２５が必要である。このような
機構によって、軟弱土層固化機１１は、自重によらずに
ジャッキ力によって強制的に地盤１４中に押し込むこと
ができる。自重以上の貫入力を発生させることができる
ので、地盤１４の途中で貫入抵抗物が存在しても、その
抵抗に抗して軟弱土層固化機１１を強制的に下降させる
ことができる。

【００２７】１回の改良処理を終了させると、水平移動
用各ジャッキ２５，３１，３２，３３を所定スパンだけ
それぞれ移動させて、改良機械である軟弱土層固化機１
１を水平移動し、２回目以降の処理で地盤改良作業を続
けて行う。このようにして、水平移動は各ジャッキのス
トローク管理を行い、機械的に詳細に位置決めを行うの
で、既改良部分とのラップ量の管理などの施工精度、お
よび機械的に昇降時のガイドを動かして改良機械本体の
姿勢管理も可能で、精度のよい施工が可能である。施工
を繰り返して、軟弱土層固化機１１が、やぐら１２内を
移動するのに支障のない範囲内で、複数回の地盤改良作
業を連続して行うことができる。その後クローラ１９に
よって、隣接する次の改良区域へ移動し、同様の地盤改
良作業を順次繰り返して、所定区域範囲の地盤改良作業
を行う。

【００２８】本実施例によれば、改良地盤面を走行する
クローラ１９などの移動装置上に、中央部に改良機械
を保持・ガイド・昇降させる設備を有し、保持・ガイ
ド・昇降装置はクローラ装置の移動を伴わないである程
度改良面を移動可能で、保持・ガイド・昇降装置はク
ローラ装置上のやぐら１２内に配置され、改良機械は
油圧ジャッキ等により保持され、改良機械が地盤に貫入
するときの貫入力を抑制するかあるいは改良機械自重以
上の貫入力を発生させて地盤１４に貫入させ、作業用
のやぐらが短くてすむので、改良機械の姿勢制御は容易
かつ正確に行うことができる。また１回のクローラ走行
装置の位置決めで、複数回の改良を行うことができるの
で、施工速度も早くなり、施工の経済性も向上する。さ
らに、平面移動が正確かつ容易にできるので、ラップ量
の精密な確保により正確な地盤改良作業を行うことがで
きる。また、必ずしも軟弱地盤固化機１１の長さ以上の
やぐら１２を設ける必要がないので、特に大深度用の長
尺の軟弱土層固化機１１を用いる施工装置として経済的
に実現することができる。また軟弱土層固化機１１の貫
入力を、自重以上にも自重以下にも自由に制御すること
ができるので、地盤１４中の障害物の有無などの影響を
受けずに、安定した操業を行うことができる。

【００２９】なお、本発明では改良機械の昇降にジャッ
キを用いたが、特に図示はしないが支柱２３の側面の支
承ガイド３５の代わりにラックを支柱２３の両側面に取
付け、昇降ジャッキの代わりにラックと係合するピニオ
ンを用いて、ピニオンの駆動によって軟弱土層固化機１
１の嵌入・昇降も可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、軟弱土層
固化機を基台の大略的に中央部に搭載しているので、基
台に偏心荷重が加わることはなく、また、回転軸を回転
させた状態でも支柱を地盤中に押し込み、自重を超える
押し込み力を発生して、安定した作業を効率的に行うこ
とができる。

【００３１】また、やぐらの高さが軟弱土層固化機の長
さよりも短くてよいので、装置を全体として小形に構成
することができる。

【００３２】また本発明によれば、昇降ジャッキの伸縮
によって、支柱に設けられる支承ガイドを介し、軟弱土
層固化機の地盤中への押し込みと地盤中からの引き抜き
とを行うので、軟弱土層固化機の重量や地盤の軟弱さの
度合などの影響を受けずに、安定な昇降を行うことがで
きる。

【００３３】さらに本発明によれば、軟弱土層固化機は
やぐら内を平面移動可能である。一度軟弱地盤改良装置
を設置した後、複数回の地盤改良をそのままの位置で行
うことができるので、効率よく地盤改良を進めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体的な正面図である。

【図２】図１の実施例の右側面図である。

【図３】図１の実施例の主要部の正面図である。

【図４】図１の実施例の上部の正面図である。

【図５】図１の実施例が地盤の改良を行っている状態を
示す簡略化した正面図である。

【図６】図２の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。

【図７】図２の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。

【図８】図２の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図である。

【図９】図３のＤ部の部分拡大図である。

【図１０】従来からの軟弱地盤改良工法を説明する簡略
化した正面断面図である。

【図１１】従来からのクローラ式くい打ちやぐらの構成
を示す簡略化した正面図である。

【符号の説明】 １１ 軟弱土層固化機 １２ やぐら １３ 基台 １４ 地盤 １５ 回転軸 １６ 撹拌翼 １９ クローラ ２０ 保持・ガイド・昇降装置 ２１，２２ ガイド装置 ２３ 支柱 ２４ 軸受 ２５ 昇降ジャッキ ３１ Ｘ移動用ジャッキ ３２ Ｙ移動用ジャッキ ３５ 支承ガイド ３６ クレビス

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤の地表から、鉛直軸線方向に延
   びる軟弱土層固化機を挿し込み、土層を強化する軟弱地
   盤改良装置において、 軟弱土層固化機を大略的に中央部に搭載し、水平方向に
   移動可能な基台と、 基台上に立設され、軟弱土層固化機を外囲して鉛直方向
   に案内するやぐらと、 やぐらの基部に設けられ、軟弱地盤固化機の荷重を受け
   て保持する保持機構とを含み、 軟弱土層固化機は、やぐらのほぼ中央部に案内される支
   柱と、支柱の周囲に設けられる軸受によって回転可能に
   支えられ、下端に撹拌翼が設けられる回転軸とを有し、
   回転軸の上端に回転軸の回転機構を収納するケーシング
   が設けられ、 電源および地盤改良粉体供給用のケーブル・ホースのた
   めのガイドリールをそれぞれ備え、 保持機構は、支柱を地盤中に押し込みあるいは地盤から
   引き抜くことが可能であり、やぐらの基部、中間部分お
   よび頂部には、支柱をやぐら中で平面移動させる機構が
   備えられ、 やぐらの高さは、軟弱土層固化機を引き上げた状態で、
   その重心付近までであることを特徴とする軟弱地盤改良
   装置。
2. 【請求項２】 前記保持機構は、複数の昇降ジャッキを
   備え、軟弱土層固化機の支柱に軸線方向に間隔をあけて
   設けられる支承ガイドに昇降ジャッキの先端を係合させ
   て昇降ジャッキを伸縮させることによって、支柱の地盤
   中への押し込み、あるいは地盤中からの引き抜きが可能
   に構成されることを特徴とする請求項１または１記載の
   軟弱地盤改良装置。
3. 【請求項３】 軟弱地盤の地表から、鉛直軸線方向に延
   びる軟弱土層固化機を挿し込み、土層を強化する軟弱地
   盤改良装置において、 軟弱土層固化機を大略的に中央部に搭載し、水平方向に
   移動可能な基台と、 基台上に立設され、軟弱土層固化機を外囲して鉛直方向
   に案内するやぐらと、 やぐらの基部に設けられ、軟弱地盤固化機の荷重を受け
   て保持する保持機構とを含み、 軟弱土層固化機は、前記やぐら中で平面移動可能である
   ことを特徴とする軟弱地盤改良装置。