JP2905378B2 - 地盤改良用の掘削攪拌方法およびその掘削攪拌装置 - 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、地盤の削孔内にセメ
ント系等の固化材を注入すると共に、掘削した原位置の
土砂と固化材とを混合して、軟弱な深層の地盤を改良す
る、所謂、深層混合地盤改良工法およびその工法で使用
する掘削攪拌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の、原位置の土砂と固化材とを攪
拌混合して、軟弱地盤を改良する深層混合地盤改良工法
では、粘性土が掘削攪拌装置に付着して、改良すべき地
盤の土砂と掘削攪拌装置とが共に回転する、所謂、共回
り現象を起こすことがあり、攪拌混合が充分に行えると
は言えないものであった。

【０００３】そこで、この共回り現象を防止する対策と
して、従来では、(1) 掘削攪拌時に回転しない翼「共回
り防止翼」を装着した掘削攪拌装置（特公昭58-29374
号，地盤改良機における切削土の混合攪拌装置）や、
(2) 二重管軸により上下の混合攪拌翼が互いに正逆回転
し、共回り現象を防止する機能を有する掘削攪拌装置
（特公昭59−3603号，軟弱地盤改良工法）等の装置が提
案され、さらに平面的に回転する第一の攪拌翼に加えて
立面的に回転する第二の攪拌翼を付加して三次元的に攪
拌する装置（特開昭５９−３８４１９号、地盤の攪拌方
法およびその装置）が提案されている。

【０００４】

【この発明が解決しようとする課題】しかし、前述した
従来の共回り防止が可能な各装置には、次に述べる改良
すべき点があった。即ち、前記(1) および(2) の両装置
では、攪拌翼の動きが掘削軸に直角な平面上のみであ
り、三次元的な混合攪拌を行うことができないものとな
っている。また前記(3) の装置では掘削軸の回転を第二
攪拌翼に伝達するのに傘歯車を使用しているが、その構
造が複雑で、地盤の土砂の目詰りを生ずる恐れがある。
そのため、従来の各装置および方法は、土砂と硬化材と
の混合攪拌の程度が向上せずに、改良強度が比較的小さ
いという欠点があった。

【０００５】このように、前述した従来の各掘削攪拌装
置および方法では、攪拌混合を確実に行えるようにすべ
く、共回り現象を防止しているにもかかわらず、三次元
的な混合攪拌を行なえず、改良すべき地盤の土砂と固化
材との混合が充分に行えるとはまだ言えないものであっ
た。また三次元的な混合攪拌しうるとしても装置が複雑
であり、故障等を生ずる恐れがあった。

【０００６】この発明は前述した事情に鑑みて創案され
たもので、その目的は比較的簡単な構成であって、しか
も軟弱地盤の土砂と固化材とを三次元的に確実に混合攪
拌できるようにして、全体に均一的な強度特性となる地
盤改良体を築造できるようにした地盤改良用の掘削攪拌
方法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の掘削攪拌方法
では、先端の掘削翼より上方部分の掘削軸に突設して掘
削軸と共にその軸周りを回動する羽根支持軸およびこの
羽根支持軸にその軸周りを回動自在として突設した複数
の攪拌促進羽根からなる第二攪拌翼と、この第二攪拌翼
の近接位置である掘削軸に突出した状態で設けている突
設部とを用いることとする。そして、掘削軸の回転に伴
う、第二攪拌翼における羽根支持軸の掘削軸周りの回動
で、その羽根支持軸に設けた各攪拌促進羽根も掘削軸周
りを回動するようにすると共に、この掘削軸の軸周りを
回動する各攪拌促進羽根は、その少なくとも一つが突設
部に当接することで与えられる外力によって、羽根支持
軸の軸周りをも回動できるようにする。このことから、
掘削軸と共に回動する第一攪拌翼によって掘削軸周りを
攪拌すると共に、掘削軸と共に回転する第二攪拌翼の羽
根支持軸によって掘削軸周りを攪拌しつつ、この羽根支
持軸周りを回動する各攪拌促進羽根によって羽根支持軸
周りを攪拌することで、全体として三次元的に攪拌でき
るようにする。なお、突設部としては、掘削軸と共に回
動しないことにより、攪拌促進羽根に当接して外力を与
えられる共回り防止翼と、掘削軸の回転とは逆方向へ回
動することにより、攪拌促進羽根に当接して外力を与え
られる突設フランジが考えられる。 このようなこの発明
の掘削攪拌方法によれば、先端に掘削翼を設けた掘削軸
に突設した羽根支持軸と、この羽根支持軸にその軸周り
を回動自在に設けた各攪拌促進羽根と、この各攪拌促進
羽根が当接することで外力を与えることができるように
掘削軸に突設した突設部とを用いることにより、突設部
に当接するだけという極めて単純な動作によって、各攪
拌促進羽根の羽根支持軸周りの回動を、軟弱地盤の土砂
と固化材との中でも安定した状態で確実に行えるように
している。 そして、これらのことから、この発明の掘削
攪拌方法では、極めて簡単な構造でも、掘削軸周りとは
直交する羽根支持軸周りも攪拌させることができるよう
にしていることから、軟弱地盤の土砂と固化材との三次
元的な攪拌が確実に行える ようになる。

【０００８】以下、この発明の地盤改良用の掘削攪拌方
法およびその掘削攪拌装置を、図示する実施形態に基い
て説明する。

【０００９】先ず、この発明の掘削攪拌方法を実施する
めたの、この発明の掘削攪拌装置について述べると、地
盤内に注入した固化材と土砂とを攪拌混合する地盤改良
用の掘削攪拌装置１（図１〜図３参照）は、先端の掘削
翼２より上方部分の掘削軸４にに突設して掘削軸４と共
にその軸周りを回動する第一攪拌翼３と、先端の掘削翼
２より上方部分の掘削軸４にに突設して掘削軸４と共に
その軸周りを回動する羽根支持軸5aおよびこの羽根支持
軸5aにその軸周りを回動自在として突設した複数の攪拌
促進羽根６からなる第二攪拌翼５と、この第二攪拌翼５
の近接位置である掘削軸４にに突設している突設部８と
を備えている。 ここで、第二攪拌翼５における複数の攪
拌促進羽根６は、羽根支持軸5aにおける軸方向の複数位
置で、その軸方向各位置において羽根支持軸5aの軸周り
放射状に複数設けており、軸方向の複数位置の少なくと
も一つが突設部８に当接できるように構成していると共
に、突設部８は、当接した回動自在の複数の攪拌促進羽
根６に外力を与えられるように構成している。 また、第
二攪拌翼５における複数の攪拌促進羽根６は、掘削軸４
の回転に伴ってその軸周りを回動する羽根支持軸5aと共
に掘削軸４の軸周りを回動し、軸方向の複数位置の少な
くとも一つが突設部８に当接することで与えられる外力
により、羽根支持軸5aの軸周りを回動するように構成し
ている。 そして、掘削軸４と共に回動して掘削軸４周り
を攪拌することのできる第一攪拌翼３と、掘削軸４と共
に回動する羽根支持軸5aによって掘削軸４周りを攪拌し
つつ、この羽根支持軸5a周りを回動する複数の攪拌促進
羽根６によって羽根支持軸5a周りを攪拌することのでき
る第二攪拌翼５とで、全体として三次元的に攪拌できる
ように構成している。

【００１０】この実施形態での突設部８は、掘削軸４の
軸周りを回動自在であると共に、掘削翼２よりも掘削軸
４からの突出距離が長くなっており、掘削翼２での掘削
範囲外の地盤（図示せず）との抵抗で掘削軸４と共に回
動しないことで、掘削軸４の軸周りを回動する羽根支持
軸5aと共に掘削軸４の軸周りを回動している攪拌促進羽
根６に当接して外力を与えられるようにした共回り防止
翼で構成している。そして、この実施形態の突設部８で
ある共回り防止翼は、図３に示すように、掘削軸４の両
側へ延びており、ボス７を介し掘削軸４に遊嵌して掘削
軸４と共に回動しない状態となっている。 なお、この突
設部８（共回り防止翼）が設けられており、突設部８
（共回り防止翼）によって掘削軸４の軸周りを回動しな
いボス７には、攪拌促進羽根６に当接して外力を与えら
れるようにした突出片14が、掘削軸４の軸周り放射状に
複数設けられている。そして、この各突出片14には、羽
根支持軸5aと共に掘削軸４の軸周りを回動していると共
に、突設部８（共回り防止翼）で外力を与えられ羽根支
持軸5aの軸周りを回動している複数の攪拌促進羽根６
が、次々と当接することとなる。このことから、当接が
突設部８（共回り防止翼）だけよりも、攪拌促進羽根６
の羽根支持軸5a周りの回動をより連続してスムーズに行
えるようにすることができる。

【００１１】この実施形態において、第二攪拌翼５にお
ける羽根支持軸5aの軸方向複数位置に設けた攪拌促進羽
根６の少なくとも一つの攪拌促進羽根6aは、他の攪拌促
進羽根６よりも長くして、羽根支持軸5aと共に掘削軸４
軸周りを回動している時に突設部８と当接するように構
成している。そして、この長い攪拌促進羽根6aが、第二
攪拌翼５（羽根支持軸5a）の掘削軸４軸周りの回動時に
おいて、突設部８（共回り防止翼）に当接して回動する
ことにより、複数の攪拌促進羽根６の全体が羽根支持軸
5aの軸周りを回動することになる。 なお、この長い攪拌
促進羽根6aは、その突設部８への当接部分が掘削軸４に
最も近い位置となるようにした状態が、即ち、図１に示
したような状態が、突設部８に与えるトルクが小さくな
って最適なものである。

【００１２】さらに、このこの実施例での掘削攪拌装置
１を詳述すると、図１に示すように、掘削軸４の先端に
軸の両側放射方向に一直線に並んだ掘削翼２と、その上
方位置に掘削翼２と同径以下であり、掘削軸４の両側放
射方向に一直線に並んだ第一攪拌翼３を備えている。こ
の各翼は、掘削軸４に装着してある駆動装置（図示せ
ず）に駆動されて掘削軸４を中心に回転し、掘進，引抜
きおよび、注入した固化材と土砂との攪拌，混合を可能
としてある。

【００１３】この実施形態での掘削攪拌装置１には、掘
削翼２と下段の第二攪拌翼５との間、および上段の第二
攪拌翼５の上部の、二つの第二攪拌翼５の近傍位置に突
設部８である共回り防止翼が設けてある。

【００１４】このような構成からなる、この発明の掘削
攪拌装置１を用いることで、この発明の掘削攪拌方法に
よって行われる地盤改良は、次に述べるようにして実施
される。

【００１５】即ち、掘削翼２を回転して掘削軸４を、改
良すべき地盤中（図示せず）に、掘削軸４の先端部から
セメント系等の固化材を削孔内に注入しつつ掘進し、所
定の深度に達したならば第一攪拌翼３および第二攪拌翼
５を回転しつつ掘削軸４を引き抜き、土砂と固化材とか
らなる改良土に攪拌混合する。

【００１６】この際、掘削軸４の回転に伴い、第二攪拌
翼５の羽根支持軸5aが掘削軸４の軸周りを回動すること
で、その羽根支持軸5aに設けられた複数の攪拌促進羽根
６も掘削軸４の軸周りを回動することになる。そして、
この掘削軸４の軸周りを回動する複数の攪拌促進羽根６
は、その少なくとも一つ（長い攪拌促進羽根6a）が突設
部８に当接することで与えられる外力によって、羽根支
持軸5aの軸周りをも回動するようになる。

【００１７】そして、掘削軸４と共に回動する第一攪拌
翼３によって掘削軸４周りを攪拌すると共に、掘削軸４
と共に回転する第二攪拌翼５の羽根支持軸5aによって掘
削軸４周りを攪拌しつつ、この第二攪拌翼５の羽根支持
軸5a周りを回動する複数の攪拌促進羽根６によって羽根
支持軸5a周りを攪拌することで、全体として三次元的に
攪拌できるようになる。このことから、土壌と固化材と
からなる改良土の混合攪拌を三次元に行えるようになっ
て、きわめて均一な攪拌混合が可能となる。

【００１８】図４は、この発明の別形態で、第二攪拌翼
５における複数の攪拌促進羽根６を羽根支持軸5a周りへ
も回動させるべく外力を与える、突設部８の別形態を示
すものである。ここでの突設部８は、先端に掘削翼２を
有する掘削軸４の回転とは逆方向へ回動するようにし
て、掘削軸４の軸周りを回動する羽根支持軸5aと共に掘
削軸４の軸周りを回動している攪拌促進羽根６に当接し
て外力を与えられるようにしてなる突設フランジ９で構
成している。 この図４の実施形態では、突設部８を掘削
軸４の回転とは逆方向へ回動するようにすべく、正逆回
転方式の共周り防止機構を有する掘削攪拌装置を用いる
こととする。即ち、ここでの掘削攪拌装置１は、掘削軸
４をそれぞれ逆方向へ回転する内軸11および外軸10とか
ら構成してなり、第一攪拌翼３を設けている外軸10の先
端から内軸11が突出していると共に、この外軸10の先端
から突出した内軸11の先端（突出端）に掘削翼２を設け
ている。そして、この内軸11が突出する外軸10の先端部
分において、外軸10と共に回動する第二攪拌翼５を外軸
10に設けていると共に、内軸11と共に回転する突設部８
（突設フランジ９）を内軸11に固設している。なお、こ
の図４に示した掘削攪拌装置１では、内軸11が突出する
外軸10の先端部分において設けられるので、第二攪拌翼
５の取付けは一本の掘削軸４（内軸11，外軸10）に対し
て一か所のみとなる。また、突設部８である突設フラン
ジ９の形態としては、例えば、図３に示したように、掘
削軸４周り放射状としてボス７に複数設けた突出片14の
ようなものが考えられる。このような形態にする場合
は、各突出片14が突設フランジ９に相当すると共に、掘
削軸４が内軸11に相当することになる。ただし、ボス７
は内軸11に固定することになる。 このような構成によれ
ば、掘削軸４における外軸10の回転に伴い、第二攪拌翼
５の羽根支持軸5aが外軸10の軸周りを回動することで、
その羽根支持軸5aに設けられた複数の攪拌促進羽根６も
外軸10の軸周りを回動することになる。そして、この外
軸10の軸周りを回動する複数の攪拌促進羽根６は、その
一つ（長い攪拌促進羽根6a）が、突設部８である突設フ
ランジ９に当接することで与えられる外力によって、即
ち、外軸10とは逆方向へ回転する内軸11に設けられてい
ることで攪 拌促進羽根６とは逆方向へ回動する突設フラ
ンジ９に当接することで与えられる外力によって、羽根
支持軸5aの軸周りをも回動するようになる。

【００１９】図５は、この発明のさらに別形態を示すも
のである。この図５の実施形態でも、突設部８を掘削軸
４の回転とは逆方向へ回動するようにすべく、正逆回転
方式の共周り防止機構を有する掘削攪拌装置を用いる。
ここでは、外軸10の先端から突出した内軸11の先端（突
出端）に設けられている掘削翼２の回動力を利用して、
突設部８を、外軸10に設けた第二攪拌翼５とは反対の方
向へ回動させることとする。 詳述すると、内軸11が突出
する外軸10の先端部分よりも上方位置の外軸10に、第二
攪拌翼５を設けていると共に、この第二攪拌翼５近傍位
置の外軸10に、突設部８である突設フランジ９を回動自
在に遊嵌している。また、掘削軸４である内軸11の先端
に固設した掘削翼２と、突設フランジ９に延設している
連結翼12とを連結材13により連結している。そして、こ
のことから、内軸11と共に回動する掘削翼２の回動力が
連結材13および連結翼12により伝達されて、突設部８で
ある突設フランジ９が内軸11と共に回動することに、即
ち、外軸10に設けた第二攪拌翼５の回動方向とは逆の方
向へ回動することになる。 なお、連結翼12は、その延設
方向に複数の溝12ａが設けられており、突設部８である
突設フランジ９に当接する長い攪拌促進羽根6a以外の攪
拌促進羽根６が通過できるように構成されている。ま
た、この実施形態では、図４に示した実施形態と同様
に、内軸11が突出する外軸10の先端部分において第二攪
拌翼５および突設部８が設けられており、第二攪拌翼５
の取付けを一本の掘削軸４（内軸11，外軸10）に対して
二か所にしている。

【００２０】

【発明の効果】この発明は以上の通りであり、次の効果
を奏する。

【００２１】(1) 先端の掘削翼を回転させる掘削軸に設
けた第二攪拌翼が掘削軸周りを回動する時に、この第二
攪拌翼の羽根支持軸へ回動自在に設けた複数の攪拌促進
羽根を、突設部（共回り防止翼および突設フランジ）に
当接させることによって、羽根支持軸周りを回動させる
ことができる。そのため、第一攪拌翼と第二攪拌翼の各
攪拌促進羽根とで混合攪拌を三次元に行うこきができる
ようになり、きわめて均一な攪拌混合が可能となる。

【００２２】(2) 第二攪拌翼の攪拌促進羽根とこの攪拌
促進羽根を回動させる突設部との簡単な構造の組合せ
で、しかも、第二攪拌翼における複数の攪拌促進羽根
を、突設部によって強制的に回転させることができるの
で、例えば、歯車等を用いた複雑な構造のものに比べ
て、つまりや故障が発生しにくくなり、土砂と固化材の
充分な三次元の攪拌混合が実現できて、きわめて均一な
攪拌混合が可能となる。

【００２３】このように、本発明による掘削攪拌方法お
よびその装置によれば、第一攪拌翼と第二攪拌翼との組
合せでの均一な攪拌混合効果により、等方的な強度特性
を有する地盤改良体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の地盤改良用の掘削攪拌装置を示す正
面図である。

【図２】(a) は図１のＡ−Ａ線概略断面図で、(b) は
(a) のＣ−Ｃ線矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線概略断面図である。

【図４】この発明の別態様を示すものであり、正逆回転
方式の掘削攪拌装置を示す正面図である。

【図５】この発明のさらに別態様を示すものであり、正
逆回転方式の掘削攪拌装置を示す正面図である。

【符号の説明】

１…掘削攪拌装置、２…掘削翼、３…第一攪拌翼、４…
掘削軸、５…第二攪拌翼、5a…羽根支持軸、６…攪拌促
進羽根、6a…長い攪拌促進羽根、７…ボス、８…突設
部、９…突設フランジ、10…外軸、11…内軸、12…連結
翼、13…連結材、14…突出片。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−38419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−55116（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−80527（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−80529（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/12 102

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤内に注入した固化材と土砂とを攪拌
   混合する地盤改良用の掘削攪拌方法であり、 先端の掘削翼より上方部分の掘削軸に突設して掘削軸と
   共にその軸周りを回動する第一攪拌翼と、前記先端の掘
   削翼より上方部分の掘削軸に突設して掘削軸と共にその
   軸周りを回動する羽根支持軸およびこの羽根支持軸にそ
   の軸周りを回動自在として突設した複数の攪拌促進羽根
   からなる第二攪拌翼と、この第二攪拌翼の近接位置であ
   る前記掘削軸に突出した状態で設けている突設部とを用
   いることとし、 前記第二攪拌翼における複数の攪拌促進羽根は、前記羽
   根支持軸における軸方向の複数位置で、その軸方向各位
   置において羽根支持軸の軸周り放射状に複数設けてお
   り、前記軸方向の少なくとも一つが前記突設部に当接で
   きるように構成していると共に、突設部は当接した回動
   自在の複数の攪拌促進羽根に外力を与えられるように構
   成していることにより、 前記掘削軸の回転に伴い、第二攪拌翼の羽根支持軸が掘
   削軸の軸周りを回動することで、その羽根支持軸に設け
   られた複数の攪拌促進羽根も掘削軸の軸周りを回動する
   ことになると共に、この掘削軸の軸周りを回動する複数
   の攪拌促進羽根は、その少なくとも一つが前記突設部に
   当接することで与えられる外力によって、羽根支持軸の
   軸周りをも回動するようになり、 前記掘削軸と共に回動する第一攪拌翼によって掘削軸周
   りを攪拌すると共に、掘削軸と共に回転する第二攪拌翼
   の羽根支持軸によって掘削軸周りを攪拌しつつ、この第
   二攪拌翼の羽根支持軸周りを回動する複数の攪拌促進羽
   根によって羽根支持軸周りを攪拌することで、全体とし
   て三次元的に攪拌できるようにしていることを特徴とす
   る地盤改良用の掘削攪拌方法。
2. 【請求項２】 地盤内に注入した固化材と土砂とを攪拌
   混合する地盤改良用の掘削攪拌装置であり、 先端の掘削翼より上方部分の掘削軸に突設して掘削軸と
   共にその軸周りを回動する第一攪拌翼と、前記先端の掘
   削翼より上方部分の掘削軸に突設して掘削軸と共にその
   軸周りを回動する羽根支持軸およびこの羽根支持軸にそ
   の軸周りを回動 自在として突設した複数の攪拌促進羽根
   からなる第二攪拌翼と、この第二攪拌翼の近接位置であ
   る前記掘削軸に突設している突設部とを備えており、 前記第二攪拌翼における複数の攪拌促進羽根は、前記羽
   根支持軸における軸方向の複数位置で、その軸方向各位
   置において羽根支持軸の軸周り放射状に複数設けてお
   り、前記軸方向の少なくとも一つが前記突設部に当接で
   きるように構成していると共に、前記突設部は、当接し
   た回動自在の複数の攪拌促進羽根に外力を与えられるよ
   うに構成しており、 前記第二攪拌翼における複数の攪拌促進羽根は、前記掘
   削軸の回転に伴ってその軸周りを回動する前記羽根支持
   軸と共に掘削軸の軸周りを回動して、前記軸方向の複数
   位置の少なくとも一つが突設部に当接することにより与
   えられる外力で、羽根支持軸の軸周りを回動するように
   構成しており、 前記掘削軸と共に回動して掘削軸周りを攪拌することの
   できる前記第一攪拌翼と、掘削軸と共に回動する前記羽
   根支持軸によって掘削軸周りを攪拌しつつ、この羽根支
   持軸周りを回動する前記複数の攪拌促進羽根によって羽
   根支持軸周りを攪拌することのできる前記第二攪拌翼と
   で、全体として三次元的に攪拌できるように構成してい
   ることを特徴とする地盤改良用の掘削攪拌装置。
3. 【請求項３】 前記突設部は、前記掘削軸の軸周りを回
   動自在であると共に、前記掘削翼よりも掘削軸からの突
   出距離が長くなっており、掘削翼での掘削範囲外の地盤
   との抵抗で掘削軸と共に回動しないことで、掘削軸の軸
   周りを回動する前記羽根支持軸と共に掘削軸の軸周りを
   回動している攪拌促進羽根に当接して外力を与えられる
   ようにしてなる共回り防止翼で構成していることを特徴
   とする請求項２記載の地盤改良用の掘削攪拌装置。
4. 【請求項４】 前記突設部は、先端に前記掘削翼を有す
   る掘削軸の回転とは逆方向へ回動するようにして、掘削
   軸の軸周りを回動する前記羽根支持軸と共に掘削軸の軸
   周りを回動している攪拌促進羽根に当接して外力を与え
   られるようにしてなる突設フランジで構成していること
   を特徴とする請求項２記載の地盤改良用の掘削攪拌装
   置。