JP2929981B2 - 地盤の掘削,攪拌装置 - Google Patents

地盤の掘削,攪拌装置

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JP2929981B2 JP28511495A JP28511495A JP2929981B2 JP 2929981 B2 JP2929981 B2 JP 2929981B2 JP 28511495 A JP28511495 A JP 28511495A JP 28511495 A JP28511495 A JP 28511495A JP 2929981 B2 JP2929981 B2 JP 2929981B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、地盤の掘削,攪
拌装置に関し、特に、空頭制限の厳しい狭隘な場所で土
留め壁を構築する際に好適な装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地下構造物を築造する際に地盤中に構築
される土留め壁の構築工法として、多軸混練オーガ機を
使用するソイルセメント連続壁工法(SMW工法)が知
られている。この種の工法に使用される多軸混練オーガ
機は、一般的に、列状に配置された3本の攪拌軸を備え
ており、各攪拌軸の先端には、削孔ビットが設けられる
とともに、各攪拌軸の外周には、螺旋状の攪拌翼が設け
られている。
【0003】各攪拌軸に設けられた攪拌翼は、平面的に
みて水平方向に隣接する攪拌翼同士の回転範囲が、相互
に部分的に重なるように、かつ、上下方向に間隔を置い
て、干渉が避けられる位置に配置されている。また、各
攪拌軸には、軸方向に貫通し、削孔ビットの先端に開口
する硬化材の噴射孔が設けられている。連続壁を構築す
る際には、各攪拌軸を回転させることで、削孔ビットで
地盤を掘削しながら貫入される。各攪拌軸は、複数本の
ユニットに分割されていて、1本分の攪拌軸が所定深度
まで貫入されると、順次別の攪拌軸を継ぎ足すことで所
定深度まで貫入される。
【0004】この貫入過程で、削孔ビットにより地盤土
砂を原位置で削孔すると同時に、セメントミルクやこれ
とベンドナイトなどとを混合した硬化材が噴射孔から噴
出され、硬化材と原位置土砂とを混合攪拌して、3本の
攪拌軸を列状に連ねた長さを1エレメントとするソイル
セメント壁を造成する。そして、攪拌軸がソイルセメン
ト壁の造成予定深度まで到達すると、攪拌軸を引き上げ
て各ユニットに分離して解体し、造成されているエレメ
ントの端部に重なるようにして、上述した工程を順次繰
り返すことで、エレメントを横方向に連結した連続壁を
構築する。
【0005】しかしながら、このようなソイルセメント
連続壁工法には、特に、空頭制限の厳しい狭隘な場所、
例えば、架線下,ガード下,地下,高架橋下などで施工
する際に、以下に説明する技術的な課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述したソ
イルセメント連続壁工法では、1エレメント毎に攪拌軸
の段取り替えを行うため、作業工期が長くなるととも
に、作業が煩雑になる。また、特に、空頭制限の厳しい
場所では、攪拌軸の組み立ておよび解体作業が非常に困
難になる。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、エ
レメント毎の段取り替えを必要としない、地盤の掘削,
攪拌装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、先端に削孔ビットを有し、外周に攪拌翼
が設けられ、かつ、列状に配置され、地盤を攪拌しなが
らセメントミルクなどの地盤硬化材を噴射する複数の攪
拌軸と、前記攪拌軸の上端側に設けられた回転駆動部
と、前記回転駆動部を上下移動自在に支持する走行台
と、前記回転駆動部を上下方向に移動させる昇降機構
と、前記走行台をレールに沿って移動させる駆動機構と
を備えた地盤の掘削,攪拌装置であって、前記地中連続
壁の形成方向の前端側にあって、前記攪拌軸の軸心を挟
むようにしてその前段側に、先端に削孔ビットが設けら
れるとともに、外周にスクリュー羽根が設けられた一対
の掘削軸を対向配置し、前記回転駆動部で前記スクリュ
ー羽根が掘削土砂を前記攪拌軸側に移送するように前記
一対の掘削軸を相互に逆回転させるとともに、前記攪拌
軸と前記掘削軸とを地盤中の所定深度まで貫入した後に
引き上げることなく前記駆動機構により水平移動させる
ようにした。前記攪拌軸には、前記地盤硬化材の噴射孔
を前記削孔ビットおよび前記攪拌翼の近傍に設けること
ができる。上記構成の地盤の掘削,攪拌装置によれば、
攪拌軸と掘削軸とを地盤中の所定深度まで貫入した後に
引き上げることなく水平移動させるので、エレメント毎
に攪拌軸や掘削軸を組立,解体する作業が不要になる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1から図3
は、本発明にかかる地盤の掘削,攪拌装置の一実施例を
示している同図に示す装置は、一対の掘削軸10と、列
状に配置される2本の第1および第2攪拌軸12,14
と、回転駆動部16と、走行台18と、昇降機構20
と、駆動機構24とを備えている。
【0010】一対の掘削軸10は、その詳細は図示して
いないが、図3において、一方の掘削軸10の裏面側に
同一構成の他方の掘削軸が対向するように配置されてい
て、形成しようとする土留め壁の形成方向の前端側にな
るように第1攪拌軸12の前段側に配置されている。ま
た、一対の掘削軸10は、攪拌軸12,14の列方向の
中心線を挟んで対称位置に配置されている。
【0011】各掘削軸10は、複数のユニットに分割さ
れていて、最先端に削孔ビット10aが設けられてい
る。また、各掘削軸10の外周には、螺旋状のスクリュ
ー羽根10bが設けられている。第1および第2攪拌軸
12,14は、掘削軸10と同様に複数のユニットに分
割されていて、先端にそれぞれ削孔ビット12a,14
aが設けられている。
【0012】また、第1および第2攪拌軸12,14の
外周には、それぞれ攪拌翼12b,14bが固設されて
いる。各攪拌軸12,14に固設された攪拌翼12b,
14bは、平面的に見て、水平方向で隣接する部分にお
いて、それぞれの回転半径が相互に重なるような大きさ
になっているとともに、相互の干渉を避けるために、上
下方向に間隔をおいて間欠的に配置されている。なお、
掘削軸10に設けられたスクリュー羽根10bの回転範
囲は、各攪拌翼12b,14bの回転範囲の略1/2に
設定されている(図5参照)。
【0013】第1,第2攪拌軸12,14には、内部を
上下方向に貫通する硬化材供給路(図示省略)が設けら
れ、削孔ビット12a,14aの下端中心と、各攪拌翼
12b,14bの近傍とに硬化材の噴射孔12c,14
cが設けられている。噴射孔12c,14cからは、セ
メントミルクやこれにベントナイトを混合した硬化材が
噴射される。一対の掘削軸10と第1および第2攪拌軸
12,14は、適宜箇所に設けられた連結板24で回転
可能に結合されている。
【0014】回転駆動部16は、掘削軸10および第
1,第2攪拌軸12,14を回転駆動するものであっ
て、内部に油圧モータや複数のギャが収納されており、
下面側に掘削軸10と第1および第2攪拌軸12,14
を着脱可能に結合するコネクタ16aが設けられてい
る。回転駆動部16は、走行台18に揺動自在に立設さ
れた支柱26と、支柱26の前面側に設けられたガイド
ロッド28に上下移動自在に支持されている。
【0015】走行台18は、複数の車輪16aを有して
いて、各車輪16aは、形成しようとする土留め壁の形
成方向に沿って延びるガイドレール30に嵌合してい
る。昇降機構20は、回転駆動部16を上下移動させる
ものであって、具体的には、支柱26に沿って配置され
た油圧ジャッキから構成されている。駆動機構22は、
車輪16aを回転させて、走行台16をガイドレール3
0に沿って移動させるものであって、油圧モータや減速
機などから構成されている。
【0016】なお、図1,2において符号32で示した
部分は、支柱26の起伏用ジャッキであり、同34は、
回転駆動部16などに油圧を供給する油圧ユニットであ
る。図4〜7は、上記構成の装置を使用して土留め壁を
連続的に構築する工法の一例を示している。土留め壁を
形成する際には、まず、図4に示すように、装置が形成
しようとする土留め壁の一端側に設置される。このと
き、一対の掘削軸10は、土留め壁の形成方向の前端側
に位置させられる。
【0017】装置の設置が完了すると、昇降機構20に
より回転駆動部16を押し下げながら、回転駆動部16
により掘削軸10と攪拌軸12,14とを回転させる。
掘削軸10と攪拌軸12,14とを回転させると、これ
らの軸は、掘削ビット10a,12a,14aで地盤を
掘削しながら徐々に貫入する。そして、単位ユニットの
長さまで貫入すると、順次他のユニットを継ぎ足して、
土留め壁を構築しようとする深度までこの操作が行われ
る。
【0018】なお、この場合、一対の掘削軸10と攪拌
軸12,14の回転方向に特別制限はなく、任意の方向
に回転させることができる。掘削軸10と攪拌軸12,
14が所定深度まで貫入させられると、図6に示すよう
に、昇降機構20による押し込みを停止して、攪拌軸1
2,14を回転駆動するとともに、攪拌軸12,14の
各噴射孔12c,14cから硬化材を噴射する。
【0019】この操作により、各攪拌軸12,14の攪
拌翼12b,14bで、原位置地盤土砂を攪拌するとと
もに、噴射孔12c,14cから噴射された硬化材を土
砂と混合させる。そして、このような攪拌混合が進行し
た段階で、駆動機構22を駆動させて、走行台18をガ
イドレール30に沿って移動させながら、掘削軸10と
攪拌軸12,14とを水平移動させる。
【0020】このとき、一対の掘削軸10は、スクリュ
ー羽根10bが図5に回転方向を矢印で示すように、掘
削土砂を第1攪拌軸12側に移送するように、回転駆動
部16で相互に逆回転させる。このように掘削軸10を
回転させながら、駆動機構22で、土留め壁の形成方向
に水平移動させると、スクリユー羽根10bで掘削され
た土砂が円滑に移動されるので、水平移動が容易になる
とともに、方向性のバランスも良くなる。
【0021】以上の作業がある程度進行し、第2攪拌軸
14の後方に、掘削土砂と硬化材との混合物領域(図
6,7にハッチングで示した部分)が形成されると、硬
化材が固化する前に、この混合物中にH型鋼などの芯材
32が埋設される。このような作業を継続していくと、
硬化材が硬化することにより、装置を設置した一端側か
ら順次ソイルセメント壁が形成される。
【0022】そして、掘削軸10が土留め壁の形成予定
箇所の他端まで到達すると、水平移動を停止して、昇降
機構20により掘削軸10と攪拌軸12,14とを引上
げ、これらの分解を行って工事が完了する。さて、以上
のように構成された地盤の掘削,攪拌装置によれば、掘
削軸10と攪拌軸12,14とを地盤中の所定深度まで
貫入した後に引き上げることなく水平移動させるので、
エレメント毎に攪拌軸12,14や掘削軸10を組立,
解体する作業が不要になり、工期の短縮が可能になる。
【0023】また、掘削軸10や攪拌軸12,14の組
立,解体は、それぞれ一回で済むので、空頭制限の厳し
い狭隘な場所、例えば、架線下,ガード下,地下,高架
橋下などで施工もさほどの困難を伴うことなく、比較的
容易に行える。なお、前述した掘削軸10および攪拌軸
12,14の貫入過程で、攪拌軸12,14の噴射孔1
2c,14cから硬化材を噴射させるか否かは、任意に
選択できるが、硬化材を噴射しながら貫入すると、貫入
が終了すると直ちに水平移動させることが可能になる。
【0024】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる地盤の掘削,攪拌装置によれば、掘削軸
や攪拌軸の継ぎ足し組立作業を最初に行うと、従来のこ
の種の装置のように、エレメント毎に組立,解体を繰り
返す必要がないので、労力の省力化ができるとともに、
安全性も向上する。
【0025】また、本発明の装置は、軟弱粘性土から洪
積の締まった砂礫層まで広範囲の土質に適用することが
できる。さらに、攪拌軸や掘削軸を適宜継ぎ足すことに
より、比較的大深度、例えば、50m程度まで施工でき
る。またさらに、施工場所で空頭に制限の有る場合に
は、非常に有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる土留め壁の連続構築装置の一実
施例を示す側面図である。
【図2】図1の正面図である。
【図3】同連続構築装置で使用する掘削軸と攪拌軸の要
部正面図である。
【図4】本発明にかかる装置を使用して土留め壁を構築
する際の施工工程の初期段階の側面図である。
【図5】同装置における施工の初期に形成される掘削範
囲の説明図である。
【図6】図4に引き続いて行われる工程の正面説明図で
ある。
【図7】図6に引き続いて行われる工程の正面説明図で
ある。
【符号の説明】 10 掘削軸 10a 削孔ビット 10b スクリュー羽根 12 第1攪拌軸 12a 削孔ビット 12b 攪拌翼 12c 噴射孔 14 第2攪拌軸 14a 削孔ビット 14b 攪拌翼 14c 噴射孔 16 回転駆動部 18 走行台 20 昇降機構 22 駆動機構 30 ガイドレール 36 芯材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02F 5/02 E02D 5/20 102

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端に削孔ビットを有し、外周に攪拌翼
    が設けられ、かつ、列状に配置され、地盤を攪拌しなが
    らセメントミルクなどの地盤硬化材を噴射する複数の攪
    拌軸と、前記攪拌軸の上端側に設けられた回転駆動部
    と、前記回転駆動部を上下移動自在に支持する走行台
    と、前記回転駆動部を上下方向に移動させる昇降機構
    と、前記走行台をレールに沿って移動させる駆動機構と
    を備えた地盤の掘削,攪拌装置であって、 前記地中連続壁の形成方向の前端側にあって、前記攪拌
    軸の軸心を挟むようにしてその前段側に、先端に削孔ビ
    ットが設けられるとともに、外周にスクリュー羽根が設
    けられた一対の掘削軸を対向配置し、 前記回転駆動部で前記スクリュー羽根が掘削土砂を前記
    攪拌軸側に移送するように前記一対の掘削軸を相互に逆
    回転させるとともに、前記攪拌軸と前記掘削軸とを地盤
    中の所定深度まで貫入した後に引き上げることなく前記
    駆動機構により水平移動させることを特徴とする地盤の
    掘削,攪拌装置。
  2. 【請求項2】 前記攪拌軸には、前記地盤硬化材の噴射
    孔を前記削孔ビットおよび前記攪拌翼の近傍に設けたこ
    とを特徴とする請求項1記載の地盤の掘削,攪拌装置。
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