JP2920470B2 - 土圧低減式地盤改良工法 - 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、軟弱地盤等の地盤改
良に際する土圧の影響を、掘削土の部分的な移動により
低減して対処する土圧低減式地盤改良工法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】地盤改良時の地盤改良材の注入による改
良地盤の体積増加が原因とされる地中の埋設構造物に対
する土圧の影響を、掘削土の排除により低減する手段と
して、地盤改良材の注入量にほぼ見合う量の掘削土を予
め排除したり、または地盤改良と同時に注入量にほぼ見
合う量の掘削土をスクリュにより地上に排出したりなど
して防止するという工法が既に公知となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ス
クリュロッド全長に及ぶスクリュにより掘削土を排除し
ているため、スクリュが掘削翼よりも小径に形成されて
いても、掘削土の排除量を地盤改良材の注入量にほぼ見
合う量とすることは難しく、ましてやスクリュの回転に
よる掘削土の移動状態は、地盤の土質や硬さ、地下水の
有無などにる影響を受け易く、またスクリュ回転数、掘
削または引抜スピードなどの作業操作によっても異なる
もので、注入量に相当する量の掘削土を排除することは
実に困難であり、このため地盤改良中における土圧の変
動は著しく、場合によっては掘削土の排出が過剰に行わ
れて地盤沈下を起こす。

【０００４】この発明は上記従来の課題を解決するため
に考えられたものであって、その目的は、スクリュの回
転による掘削土の移動を部分的に制限することによっ
て、地盤改良材の注入により生ずる改良地盤の体積の増
加による土圧の上昇を低減し、これにより改良地盤区域
に隣接した地中の埋設構造物への土圧の影響を除くこと
ができる新たな土圧低減式地盤改良工法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
は、地中の埋設造物の近辺の軟弱地盤等を、スクリュロ
ッドの先端に地盤改良材の吐出口と攪拌翼とを有する掘
削攪拌ヘッドを備えた地盤改良装置により所定深度まで
掘削し、掘削後に掘削攪拌ヘッドから注入した地盤改良
材を掘削土と攪拌混入して地盤改良を行うにあたり、部
分的にかつ掘削翼よりも小径のスクリュを設けたスクリ
ュロッドのスクリュを埋設構造物の側部に臨む部位に設
置して作動させ、そのスクリュの回転により上記埋設構
造物に土圧の影響を与えない範囲のスクリュ部位の掘削
土を上方へ移動して、スクリュ回転により地中状態を乱
すことなく地盤改良時の土圧を自然に低減してなる、と
いうものである。

【０００６】

【作 用】上記構成では、スクリュロッドと共に掘削攪
拌ヘッドが回転して、先端部の掘削錘と掘削翼とにより
地中が深く掘削されてゆく、また同時に回転している攪
拌翼により掘削土が攪拌され、その掘削が所定深度に達
したときに掘削攪拌ヘッドの先端部の吐出口から地盤改
良材が掘削土に注入されて、攪拌翼により掘削土と攪拌
混入され、改良地盤の体積が増加してゆくようになる。

【０００７】スクリュロッド側ではスクリュ部位の掘削
土、すなわち上記埋設構造物の側部の掘削土が、スクリ
ュの回転によりスクリュの長さ分だけ上方へ送り出され
る。この送り出しはスクリュが掘削翼よりも小径なこと
から、スクリュ径内の掘削土に制限されがちとなって、
スクリュ周囲には掘削土が残るようになる。このためス
クリュ部位では掘削土の密度が小さく部分的に緩んだ状
態にある。またスクリュのない部位では掘削土の移動は
生じないので、掘削土の移動は埋設構造物に土圧の影響
を与えない許容範囲のみとなり、過剰排土も防止される
ようになる。

【０００８】上記のように埋設構造物の側部の掘削土が
緩められていると、掘削攪拌ヘッド周囲の改良地盤の体
積増加に伴って、スクリュ部位の下側の掘削土が押し上
げられるようになる。このため体積の増加分がそれに見
合う掘削土の上方移動によって相殺されるようになり、
この結果、土圧の上昇が抑制されて上記埋設構造物への
土圧の影響が低減されるようになる。

【０００９】

【実施例】以下この発明を二連オーガ装置による地盤改
良装置を例として説明する。図中１は二連オーガ装置
で、中空の一対のスクリュロッド２の先端部に掘削攪拌
ヘッド３が取付けてある。この掘削攪拌ヘッド３はスク
リュロッド２のそれぞれに接続する一対のロッド４と、
円周方向には該ロッド４と一体にしてロッド外周に上下
動自在に嵌装した所要長さの鋼製の外管５とからなり、
その外管５の先端部に掘削翼６と掘削錘７が設けてあ
る。また外管５の側部には複数の攪拌翼８，８が交互に
上下位置と突出方向とを変えて一対ずつ多段に取付けて
ある。

【００１０】上記ロッド４の内部には、図２以下に示す
ように、上記スクリュロッド２の内部と接続端９を介し
て連通したセメントスラリー等の地盤改良材の供給路１
０が先端まで設けてあり、その供給路１０はロッド先端
の側部に穿設した吐出口１１と、上記攪拌翼８よりも上
部のロッド側部に穿設した吐出口１２の両方と接続して
いる。

【００１１】上記外管５の側部には、吐出口１１，１２
を交互に重合位置する下部開口１３と上部開口１４とが
設けてあり、外管５の上下移動（１００mm程度）に伴う
開口の移動により吐出口１１，１２のいずれか一方が開
いて地盤改良材が供給路１０から掘削土中に吐出するよ
うにしてある。なお、各開口には吐出圧により開放する
ゴム等の弾性片によるバルブ１３ａ，１４ａが片側のみ
止着して開閉自在に設けてある。

【００１２】上記ロッド４と外管５の係着は、ロッド４
の外側の中央部と上部との四方に縦に施したキー溝１５
に、外管５の外側から側壁に貫設した縦長のキー１６を
嵌合して行い、そのキー溝１５の長さ範囲にて外管５の
上下移動を可能となすとともに、キー１６を介してロッ
ド４と外管５を円周方向に対しては一体となして、回転
力が外管５に伝達され、外管５の回転により掘削と攪拌
とが行えるようにしてある。

【００１３】また上記各キー１６は平断面形状が凸状の
もので、図３及び図４に示すように、外管５の側壁に穿
設した長孔５ａから頭部１６ａを外側にして上記キー溝
１５に嵌込まれ、外管側壁から突出した頭部１６ａを外
管周囲に取付けた環状のキーホルダー１７により保持し
て脱落しないように設けてある。

【００１４】このキーホルダー１７は内側に上記頭部１
６ａの嵌合溝１７ｂを有し、両端に耳片１７ｃを一体形
成した一対の半円形の部材１７ａからなり、その一対を
外管周囲にて掌合した後、耳片１７ｃに貫挿した複数の
ボルト１７ｄにより外管周囲に締着したものからなる。
このようなキー１６の取付構造では、キーホルダー１７
を取り除くことによって、キー１６を外管５から抜き外
すことができ、これにより上記キー溝１５とキー１６と
の嵌合によるロッド４と外管５との連結を解除して、ロ
ッド４から外管５を必要に応じて抜き外すことができ
る。

【００１５】１８は外管５の上端と下部とに架設した連
結部材で、この連結部材１８は外管５に設けた上下フラ
ンジ１９の間に環状の取付部材２０を嵌めて両外管にわ
たり取付けられ、両端には振れ止め用の突片が突設して
ある。この連結部材１８により両外管５は相互に支えら
れて回転自在に連結している。

【００１６】２１は一対の上記スクリュロッド２の先端
部にわたり設けた連結部材で、上記連結部材１８と同様
にスクリュロッド２に設けた上下フランジ２２の間に環
状の取付部材２３を嵌めて取付けられ、両端の四方には
スタビライザー２４が設けてある。

【００１７】２５は外管５の操作杆で、駆動装置２６側
の油圧操作装置（図は省略）のピストン２７と掘削攪拌
ヘッド上部の連結部材１８とにわたり垂直に設けられ、
この操作杆２５により外管５を操作して、上記吐出口１
１，１２の交互開放が行われる。また操作杆２５として
中空管を採用し、その中央部内に傾斜値を電気的に測定
できるセンサーを設けることによって、操作杆２５を傾
斜測定部材に兼用することができる。

【００１８】２８はスクリュロッド２に部分的に設けた
掘削土移動用のスクリュで、図１に示のように、地中の
トンネル等の埋設構造物３０の側部に臨む部位に設置さ
れる。このスクリュ２８の外径は上記掘削翼６の外径よ
りも小径で、埋設構造物３０の高さよりある程度長めに
設けられており、このスクリュ２８の長さ範囲の掘削土
だけが、スクリュロッド２を掘削方向に回転（正回転）
した際のスクリュ回転により上方に移動するようになっ
ている。またスクリュ２８による掘削土の部分的な移動
は、スクリュロッド２の回転による掘削攪拌ヘッド３で
の地盤改良材の攪拌混入時に同時に行われるので、地盤
改良材の注入により改良地盤の体積が増加しても、その
増加分に見合う掘削土がスクリュ２８により上方へ移動
されて、土圧の上昇が抑制されるようになる。

【００１９】上記構成の二連オーガ装置１による地盤改
良では、まず一対の掘削攪拌ヘッド３を右と左に方向を
変えて回転しつつ地中の掘削を行う。この一対の掘削攪
拌ヘッド３は連結部材１８，２１により一体化され、ま
たスタビライザー２４を両側四方に備えることによっ
て、一対のスクリュロッド２の上端を地上で支持して地
中の深層部まで掘削を行うものであっても垂直度が維持
され、掘削先端に掘削抵抗が大きく作用しても掘削攪拌
ヘッド３は傾斜し難く、地中を垂直に掘削して貫入して
ゆく。

【００２０】上記外管５の上下移動による吐出口１１，
１２の切換操作は、貫入が所定の掘削深度に達した後に
おいて行われる。たとえば、掘削深度が１５ｍの場合に
ついて説明すると、貫入が１２ｍに達するまでは掘削の
みとする。残りの３ｍから定着深度までは、操作杆２５
により外管５を上方に移動して先端の吐出口１１を開
き、スクリュロッド２の内部を経て供給路１０に圧送さ
れたセメントスラリーによる地盤改良材を掘削土に注入
しながら掘削を行う。注入されたセメントスラリーと掘
削土は攪拌翼８の回転により攪拌されて混合し改良地盤
となるが、さらに先端処理として定着深度から１ｍほど
掘削攪拌ヘッド３を引き上げて再貫入を行う。この際に
はセメントスラリーの注入を停止して攪拌のみ行う。

【００２１】上記先端処理が完了したら上方への引き上
げ攪拌に移行する。この場合、先端の吐出口１１は攪拌
翼８よりも下に位置するため、吐出口１１からセメント
スラリーを注入しつつ攪拌翼８により掘削土と攪拌する
ことはできないので、吐出口１１を上部の吐出口１２に
切換える。この切換えは上記操作杆２５により外管５を
下方に移動して、開口１３を吐出口１１から下側にずら
せ、上記開口１４を上部の吐出口１２と重合させること
によって行われる。

【００２２】そして切換え後にセメントスラリーの供給
を開始し、スクリュロッド２と共に掘削攪拌ヘッド３を
回転しつつ引き上げてゆくと、吐出口１２からのセメン
トスラリーが攪拌翼８により掘削土と攪拌混入されて地
盤が改良され、セメントスラリーの注入に伴い改良地盤
の体積が増加してゆくことになる。

【００２３】スクリュロッド側では、先端処理時にスク
リュ部位も１ｍほど上下に変動するが、スクリュ２８は
スクリュロッド２と共に掘削方向に回転して埋設構造物
３０の側部の掘削土を、スクスクリュ長さ分だけ上方へ
移動して送り出す。この送り出しはスクリュ２８が掘削
翼６よりも小径なことから、スクリュ径内の掘削土に制
限されがちとなって、スクリュ周囲には掘削土が残るよ
うになる。このためスクリュ部位では掘削土の密度が小
さく部分的に緩んだ状態にある。またスクリュのない部
位では掘削土の移動は生じないので、掘削土の移動は埋
設構造物３０に土圧の影響を与えない許容範囲のみとな
り、過剰排土が防止されるようになる。

【００２４】このように、埋設構造物３０の側部の掘削
土が緩められていると、改良地盤の体積の増加に伴って
スクリュ部位の下側の掘削土が押し上げられるようにな
り、さらにスクリュ２８により掻き取られるようにして
上方へと送り出される。このため体積の増加分がそれに
見合う掘削土の上方移動によって相殺されるようにな
り、この結果、土圧の上昇が抑制されて上記埋設構造物
３０への土圧の影響が低減されるようになる。このよう
なことは、スクリュ２８を掘削方向に回転しつつスクリ
ュロッド２を引抜きながら、掘削土とスラリーの攪拌混
入を行ってゆく限りにおいて、地盤改良部位が上方へ移
動しても順次同様に行われるので、地中に土圧の変動が
あったとしても、それは埋設構造物３０の位置ずれを起
こすほどのものではない。またスクリュ２８による掘削
土の移動は部分的で、スクリュ２８より上側の掘削土
は、スクリュ２８により送り出されてきた掘削土により
押し上げられるようになり、さらには掘削土の密度状態
等によってある程度の相違はあるが、その掘削土は最終
的には地上に排土されることになる。この排土は結果的
に小径のスクリュ２８の回転によるものであるから、過
剰に排土されるようなこともない。このようなことか
ら、セメントスラリーの注入による埋設構造物３０への
土圧の影響が、スクリュ回転により地中状態を乱すこと
なく自然に低減されることになる。

【００２５】

【発明の効果】この発明は上述のように、部分的にかつ
掘削翼よりも小径のスクリュを設けたスクリュロッドの
スクリュを埋設構造物の側部に臨む部位に設置して作動
させ、そのスクリュの回転により上記埋設構造物に土圧
の影響を与えない範囲のスクリュ部位の掘削土を上方へ
移動して、スクリュ回転により地中状態を乱すことなく
地盤改良時の土圧を自然に低減してなることから、全長
にわたりスクリュを備えた従来のスクリュロッドによ
り、地盤改良を行った際に生じがちな掘削土の過剰排土
が防止され、過剰排土による掘削土の全体的な緩みもな
くなるので地中の土圧変動も生じ難く、地盤沈下のよう
な不測の事態も回避されるようになる。また改良地盤の
体積が増加して土圧が上昇するようなことがあつても、
その土圧はスクリュ部位の部分的な掘削土の緩みにより
低減されるので、地中の埋設構造物に対する土圧の影響
もきわめて小さなものとなる。この結果、軟弱な地盤で
あつても常に地中の土圧を安定させた状態で地盤改良を
行い得るので、地盤改良中における埋設構造物の変動を
も容易に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る土圧低減式地盤改良方法の実
施に用いられる装置の要部立面図である。

【図２】 掘削攪拌ヘッド部分の一部縦断立面図であ
る。

【図３】 キーの取付状態を示す部分縦断側面図であ
る。

【図４】 同じく平断面図である。

【図５】 図２Ａ−Ａ線における平断面図（Ａ）とＢ−
Ｂ線における平断面図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１ 二連オーガ装置 ２ スクリュロッド ３ 掘削攪拌ヘッド ４ ロッド ６ 掘削翼 ７ 掘削錘 ８ 攪拌翼 ２８ スクリュ ２９ 許容範囲 ３０ 地中の埋設構造物

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中の埋設構造物の近辺の軟弱地盤等
   を、スクリュロッドの先端に地盤改良材の吐出口と攪拌
   翼とを有する掘削攪拌ヘッドを備えた地盤改良装置によ
   り所定深度まで掘削し、掘削後に掘削攪拌ヘッドから注
   入した地盤改良材を掘削土と攪拌混入して地盤改良を行
   うにあたり、部分的にかつ掘削翼よりも小径のスクリュ
   を設けたスクリュロッドのスクリュを埋設構造物の側部
   に臨む部位に設置して作動させ、そのスクリュの回転に
   より上記埋設構造物に土圧の影響を与えない範囲のスク
   リュ部位の掘削土を上方へ移動して、スクリュ回転によ
   り地中状態を乱すことなく地盤改良時の土圧を自然に低
   減してなることを特徴とする土圧低減式地盤改良工法。