JP3280710B2 - 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】開示技術は、軟弱地盤の強度アッ
プや地盤中に基礎杭等を構築する地盤改良を行う技術の
分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、山間部が多く、しかも、長
く入りくんだ長い海岸線に迫っており、平野部が狭隘で
ある我が国の特殊な地勢条件にあっては、国土の有効利
用は極めて重要であり、特に、農耕地は勿論のこと、住
宅地，各種産業施設の設置に必要な平野部は限られてい
ることから、遠浅海岸，河川，湖沼の流域等の軟弱地盤
の強度をアップする地盤改良や地盤中にソイルセメント
コラム等の基礎杭等の構築物を形成させて充分な強度に
するような地盤改良技術は基礎産業として建設工事中で
も最も重要であり、旧くから各種の工事の研究開発がな
されて実用化されており、現在もその研究が猶続けられ
ており、そして、常にさまざまな改良すべき問題も新た
に発生している。

【０００３】而して、地盤改良においては、ケーシング
パイプを用いる態様もあるが、シャンクにスパイラルフ
インを固設したオーガーを用いて削孔を掘削する態様も
広く用いられており、掘削して得られた削孔中にセメン
トを混入した改良土（混練土）を充填して置換的にソイ
ルセメントコラム等の地中構造物を形成し、地盤強度を
アップするような施工が広く用いられている。

【０００４】例えば、図１０に示す様な、施工態様にお
いて、地盤１の所定部位にクローラタイプの台車２を搬
入セットし、そのリーダー３に沿って上記オーガー４を
吊設し、その駆動装置５により回転作用と押圧力を付与
して掘削し、該オーガー４の所定部位から掘削土壌をベ
ルトコンベヤ６を介し搬出し、混合プラント７の土砂ホ
ッパによりサイロ８からの固化材としてのセメント、及
び、水タンク９からの水を加えて混合攪拌させ圧送ポン
プ１０によりパイプ、又は、ホース１１を介し該オーガ
ー４の上部のスイーベルジョイント１２を介しシャンク
１３内を圧送させてオーガー４の上昇する過程で該オー
ガー４の先端から圧出し、掘削土壌と置換的に充填して
改良土１４として経時的に固化させてソイルセメントコ
ラムを形成するようにしている態様がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】当該プロセスにおい
て、削孔を形成する掘削土壌の排土１５はオーガー４の
回転により、上昇して排出するプロセスで塊状で排土さ
れる場合があり、したがって、ベルトコンベヤ６により
混合プラント７に供給された状態においてでも壊砕され
難く、セメント等と混合されるプロセスでも均一な、分
散混合状態になり難く、圧送ポンプ１０によるパイプ、
又は、ホース１１を介してのスイーベルジョイント１２
によりシャンク１３内へ圧送されるプロセスでも流動性
が悪く、したがって、圧送抵抗が高く、圧送ポンプ１０
やオーガー４の駆動装置５に負荷がかかり、装置プラン
トにオーバーロードがかかり易く、それだけ、保守点検
整備にも煩瑣な作業を要し、コスト高になるばかりでな
く、工期が長びき、施工能率も悪く、形成されたソイル
セメントコラム等の品質や精度にも悪影響が出かねない
という不具合があった。

【０００６】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくさまざまな地盤改良工事におけるオーガーによる
掘削排土と改良剤との混合攪拌の問題点を解決すべき技
術的課題とし、オーガーによる削孔掘削のプロセスにて
掘削土壌のスラリー化を図り、該掘削土壌を壊砕すると
共に、流動性を良くし、改良材との混合攪拌プロセスに
対し供給し、又、該改良材との混合攪拌を容易にし、更
に、装置プラントの動力を低減させ、スムーズな掘削輸
送が行われ、設計通りの高精度の地中構造物や地盤改良
が行われるようにして、建設産業における土木技術利用
分野に益する優れた地盤改良工法を提供せんとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、当該軟弱地盤中に基礎
杭等の地中構造物を形成して当該地盤強度をアップし軟
弱地盤改良を行うに際し、当該地盤の所定部位に搬入し
た台車のリーダーに沿ってオーガーを吊設し、所定に該
オーガーを駆動して削孔を掘削し、掘削土壌を混合プラ
ントに輸送してセメント等の改良材と混合攪拌して改良
土（混練土）とし、スラリー状にしてオーガーのスイー
ベルジョイントに逆送してシャンク内を通し、削孔中の
掘削土と置換的に充填させて経時的に固化させるに際
し、オーガーにより削孔掘削を行うに際し、オーガーの
シャンク下端部から水を送給して削孔を助勢すると共に
削孔中の掘削土壌とオーガーにより壊砕、混合攪拌して
スラリー化させ、流動性をもたせて排土し易くし、該排
土はスラリー化による流動性を介し輸送ポンプによりパ
イプ、又は、ホース等を介し混合プラントに輸送され、
セメント等の改良材等と水との最適混合比で混合攪拌さ
れ、その際、排土がスラリー化されていることにより、
改良材との混合攪拌がより均一分散状態で行われて改良
土（混練土）とされ、圧送ポンプにより、パイプ、又
は、ホースを介しオーガーのスイーベルジョイントを介
しそのシャンク内に圧送されるプロセスにおいても、適
度な流動性の故にスムーズに輸送され、又は、ホースや
圧送ポンプ、及び、スイーベルジョイントの損耗を少く
し、オーガーのシャンクから掘削土壌内へ噴出され削孔
の崩壊を防ぎ、良好な置換を介し充填されるプロセスで
も均一分散状態にされ、経時的に確実な高精度のソイル
セメントコラム基礎杭等が形成されるようにした技術的
手段を講じたものである。

【０００８】

【発明が実施しようとする形態】次に、この出願の発明
の実施例を図１、乃至、図９に基づいて説明すれば以下
の通りである。

【０００９】尚、図１０と同一態様部分は同一符号を用
いて説明するものとする。

【００１０】図示実施例は軟弱地盤１の改良において、
先行掘削による削孔土壌を削孔部位とは別の部位に設置
されたバッチャープラントに於て改良材としてのセメン
トと混合攪拌して改良土（混練土）とし、再び、当該削
孔内に圧送充填して削孔土壌と置換的に充填させて経時
的に固化させ、ソイルセメントコラムを形成させる態様
であり、当該改良対象地盤１の所定部位に図５に示す様
に、所定の台車２を搬入セットし、併せて、該台車２に
その所定範囲内に近接して混合プラント７を設置し、図
１，図２，図３，図４に示すオーガー４を台車２のリー
ダー３に沿って吊設し、上部の所定の静圧付与、及び、
回転駆動付与装置５により供されて所定に削孔を掘削
し、掘削土壌を排土プラント６´ を介し固った土壌を
壊砕、又は、分離除去した後、パイプ、又は、ホース輸
送により流量計１６を介し混合プラント７の所定の混合
攪拌槽１７にてサイロ８からの改良材としてのセメント
を供給装置１８を介しミキサーにより土壌均一に混合攪
拌して圧送ポンプ１０´ を介し、パイプ、又は、ホー
ス１１´ によりオーガー４の上部に設けられたスイー
ベルジョイント１２を介し、該オーガー４のシャンク１
３´ 内に圧送し、その先端のノズル４５より改良土１
４のジェットを削孔土壌内に置換的に充填して改良土１
４の基礎杭を形成するようにした施工を行うものであ
る。

【００１１】而して、該オーガー４は図１，図２の上部
オーガー４´ と図３，図４に示す下部オーガー４´´
´ から成り、該上部オーガー４´ は上端部のスイーベ
ルジョイント１２と接合する連結穴４８を有するジョイ
ント４１に接続する内部に輸送通路を有する中空タイプ
のシャンク１３´ であってその下端に連結穴４８を有
する下部ジョイント４２を増径状にして一体的に有し上
端から下端にかけ１条スクリュウのスパイラルフイン４
３が螺設されてあり、更に、該スパイラルフイン４３に
は所定間隔で薄板状のパドル４４，４４…が一体的に溶
接固定されて外延されている。

【００１２】この場合、スパイラルフイン４３とパドル
４４とは下部のノズル４５から供給される水と掘削土壌
とを特にパドル４４によって土壌を壊砕し、攪拌してス
ラリー化すると共に、壊砕出来ない土塊をスパイラルフ
イン４３の外側に押しやり、スラリー化した掘削土壌を
該スパイラルフイン４３により上昇させる。

【００１３】又、下部オーガー４´´´ にあってはそ
の上端を上部オーガー４´ のジョイント４２にシャン
ク１３´ の上半分側にパドル４４を設けると共に下半
分側に該パドル４４と同径のスパイラルフイン４３´
を設け、該スパイラルフイン４３´ の下端には図３に
示す様に掘削ビット４７が取り付けてある。

【００１４】更に、スパイラルフイン４３´ から下方
にシャンク１３´ が当該図３に示す様に突出してあ
り、その下端には長さが短いミキサーフイン４６を設け
ると共に該シャンク１３´ の中空内に連通するノズル
４５を開口している。

【００１５】尚、スパイラルフイン４３´ がパドル４
４と同径であるのは、改良材を混合した改良土１４をノ
ズル４５から土壌中に充填した時にスパイラルフイン４
３´の上部のスラリー状掘削土と混ざらないようにする
ためである。

【００１６】そして、これらのスパイラルフイン４３、
及び、パドル４４，は削孔掘削に与かると共に、削孔土
壌の混合攪拌にも与かり、又、スパイラルフイン４３は
該掘削土壌の上昇にかかわり、そして、パドル４４は掘
削土壌の壊砕、並びに、均一混合攪拌に与かるように機
能する。

【００１７】そして、排土プラント６´ にあっては図
６に示す様に、台車２の前部に地表面と削孔２３と段差
部２３´ を介しピット６１を地盤表層に直接的に形成
し、該ピット６１に土塊の壊砕装置、又は、分離装置６
２、サンドポンプ、或いは、スラリーポンプ２５を掘削
土壌スラリー２４に浸漬状態で設置し、圧送パイプ、又
は、ホース２６に流量計１６を介設して混合プラント７
の図示しない混合攪拌装置１７へと接続するようにした
り、或いは、図７に示す様に、削孔２３の基部に排土シ
ュート２７を有するガイドケーシングパイプ２８を臨ま
せたスラリータンク６１´ を設置し、シュート２７か
らの掘削土壌のスラリー２４を該スラリー２４内の土塊
を壊砕、もしくは、分離除去した後スラリータンク６１
´ 内に貯留し、サンドポンプ、或いは、スラリーポン
プ２５を接続して圧送パイプ、又は、ホース２６に流量
計１６を介設して混合プラント７の混合攪拌装置１７に
接続するようにしても良く、いづれにしても削孔２３か
らの上述する掘削土壌スラリー２４を一旦貯留し、サン
ドポンプ、或いは、スラリーポンプ２５により該混合プ
ラントに流動的に輸送するようにする。

【００１８】尚、図５に示す様に、該混合プラント７に
於ては輸送用のパイプ、又は、ホース１１´ の基部に
圧送ポンプ１０´ と水タンク１９との間に両者に選択
的に接続する切換バルブ２０が介設され、圧送ポンプ１
０´ 側には流量計２１が介設されており、オーガー４
のスイーベルジョイント１２に対し削孔２３の掘削時の
助勢水、及び、掘削土壌のスラリー化のための水を供給
すると、スラリー化された掘削土壌と改良材としてのセ
メントをスラリー状に混合した改良土をオーガー４のシ
ャンク２３に対して選択的に圧送することが出来るよう
にされている。

【００１９】上述プラントにおいて、当該改良対象地盤
１の所定部位にクローラタイプの台車２を搬入セット
し、そのリーダー３に沿ってオーガー４を吊設し、混合
プラント７の切換バルブ２０を介し水タンク１９から水
を輸送用のパイプ、又は、ホース１１´ を介し、スイ
ーベルジョイント１２を介しオーガー４のシャンク１３
´ 内に圧送し、静圧付与装置、及び、駆動装置５を介
し該オーガー４を正転させて地盤１に圧入し、削孔２３
を掘削する。

【００２０】その間、オーガー４のシャンク１３´ 内
に送給された水は削孔を助勢すると共に掘削土壌に混入
されて該掘削土壌をスラリー化し、削孔２３の崩壊を防
止する。

【００２１】この間、オーガー４の下部のスクリュウフ
イン４３´ の掘削ビット４７で掘削し、フイン４３と
パドル４４，４４…とは削孔２３の掘削土壌の壊砕，混
合攪拌、及び、上昇に与かり、ジェットノズル４５から
噴出する水と混合攪拌して掘削土壌のスラリー化を図
る。

【００２２】当該プロセスにおいて、回転するオーガー
４により掘削土壌の粒径の大きいもの、或いは、塊状の
大サイズのものは遠心力を受けてシャンク１３より外側
に偏寄されようとするが、各パドル４４により確実に均
一に壊砕され、水とにより緊密スラリーとなる。

【００２３】当該プロセスにおいて、水の流量を当該塊
状の性質に応じて調整することにより掘削土壌スラリー
２４は設計通りの流動性を付与することが出来る。

【００２４】そして、後述する如く改良土をノズル４５
から削孔２３に充填しながら所定深度でオーガー４を逆
回転、或いは、引き上げを行うことによりスパイラルフ
イン４３に挾持されたスラリー化した掘削土壌は上昇
し、排土プラント６´ のピット６１、又は、スラリー
タンク６１´ に排出されて貯留される。

【００２５】そして、ピット６１、或いは、スラリータ
ンク６１´ に貯留された排土スラリー２４は壊砕装
置、又は、分離装置６２で土塊を壊砕、又は、分離除去
した後サンドポンプ、或いは、スラリーポンプ２５によ
りパイプ、又は、ホース２６を介し混合プラント７の混
合攪拌装置１７に送給され、その流量は設計的に流量計
１６により適宜に計量される。

【００２６】而して、オーガー４が当該深度から、引き
上げるタイミングで該混合プラント７に於てはサイロ８
からの改良材としてのセメントがセメントタンク８より
混合攪拌装置１７に送給されて排土スラリー２４と更に
混合攪拌されて改良土（混練土）とされ、パイプ、又
は、ホース１１´ を介しスイーベルジョイント１２に
よりオーガー４のシャンク１３´ 内の通路に圧送され
てその下端のジェットノズル４５から掘削土壌中に噴出
され、スパイラルフイン４３、及び、パドル４４，４４
…を介し置換的に充填され、オーガー４の引き上げた
後、経時的に固化してソイルセメントコラムとして形成
されてゆく。

【００２７】この間、この出願の発明においては、削孔
２３から排出される排土の掘削土壌は均一な排土スラリ
ー２４とされていることにより、混合プラント７へのサ
ンドポンプ、或いは、スラリーポンプ２５、及び、パイ
プ、又は、ホース２６を介しての送給はその流動性の故
に流過抵抗を少くされて、スムーズに供給され、又、ス
イーベルジョイント１２へのフイードバック的な輸送に
おいても、パイプ、又は、ホース１１´ 内、及び、圧
送ポンプ１０´ 内での流過は同じくその流動性のため
にスムーズに均一状態で行われ、圧送動力が少くて済
み、又、パイプ、又は、ホース１１´ や機構部の損耗
も少く、したがって、プラントの稼動は保守点検整備等
を必要とすることなく行われる。

【００２８】又、掘削土壌は水と共にスラリー化される
ために、より均一な分散状態となり、混合プラント７に
於ける改良材のセメントとの混合攪拌においても、均一
分散状態で混合攪拌されるために形成されるソイルセメ
ントコラムの品質は設計通り信頼性の高いものとされ得
る。

【００２９】そして、混合プラント７での混合攪拌槽１
７に於ては第二次的に掘削土壌中の礫や土砂の微粉細を
も行えて均一比重に分散混合攪拌される。

【００３０】そして、該混合プラント７に於ては、掘削
土壌のスラリー化、及び、改良土のスラリー化のため
に、輸送がし易く、オーバーロードがかからないことに
より装置プラントのコンパクト化，各機構部の小サイズ
化が図られ、保守点検整備等の作業員の配置が省略され
得る。

【００３１】そして、スラリー化されることにより土壌
との置換がし易くなり、又、セメント等の固化材との混
合比が適宜に調整される。

【００３２】而して、図８，図９に示す実施例において
は、上部オーガー４の変形例であってオーガー４´´が
上部、或いは、下部にスパイラルフイン４３を、又、逆
に下部、或いは、上部にパドル４４，４４…を一体的に
分離して設けた態様であり、該スパイラルフイン４３、
及び、パドル４４，４４…が共に掘削土壌の水との混合
攪拌，土砂の壊砕、及び、掘削土壌スラリーの上昇、並
びに、沈下防止を図る機能は上述実施例同様であり、
又、設計変更的にはパドル４４に部分的ながらスパイラ
ル状のひねりを付与し、スパイラルフイン４３と協働す
る機能を有するようにしても良い態様である。

【００３３】尚、適用対象は軟弱地盤改良や基礎杭等の
地下構築物の形成以外の工事にも適用出来ることは勿論
のことである。

【００３４】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に軟弱地盤の改良や地盤中の基礎杭の構築物の構築によ
り、当該地盤の強度アップするような地盤改良工法にお
いて、オーガーを用いて削孔を形成するに際し、削孔に
伴い該オーガーのシャンクから水を圧送噴出させて掘削
土壌と混合攪拌してスラリー化することにより、オーガ
ーの掘削抵抗が少くなり、動力が低減され、又、オーバ
ーロードがかからないことにより、摩耗や損耗等が避け
られるという効果があり、又、排土に際しスラリー化さ
れていることによる排出が流動的になり、スムーズに排
出され、掘削土壌の混合攪拌に際しての壊砕作用も付加
されて比重分布が一定となり、次段の輸送に際してのパ
イプ、又は、ホース等の流過抵抗を低減し、サンドポン
プやスラリーポンプの負荷を少くし、動力費を削減する
と共に故障等の発生を防止することが出来、途上との置
換もし易くなるという優れた効果が奏される。

【００３５】そして、ソイルセメントコラム等の形成に
際しての掘削土壌とセメント等の改良材との攪拌混合に
よる改良土のフイードバック的な削孔への再送給に際し
ても掘削土壌がスラリー化されていることにより、当該
セメント等の改良材の混合攪拌もスムーズに行われ、混
合比も最適に調整され、改めてスラリー化せずとも、ス
ラリー状態を保持し、スイーベルジョイントを介しての
オーガーのシャンク内への送給プロセスでも流過抵抗が
少く、スムーズに流動的に送給され、当然のことなが
ら、送給ポンプ圧力も高めずに済み、そのためオーバー
ロードがかからず、したがって、混合プラント等の故障
等も生ぜず、装置プラントの小型化，コンパクト化が図
れ、イニシャルコストの低減が促進されるという効果が
ある。

【００３６】そして、形成されるソイルセメントコラム
等の基礎杭等も掘削土壌、及び、改良土がスラリー化さ
れていることによる緊密比重分布，密度分布が保持され
て設計通りの信頼性の高い基礎杭が形成され、ひいて
は、当該改良地盤の強度アップが全領域的に緊密に図ら
れるという優れた効果が奏される。

【００３７】そして、設計通りの期間で施工が行われ、
安全性を保ちながらコストダウンを図れるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明に用いる上部オーガーの１実施
例の正面図である。

【図２】同、底面図である。

【図３】同、下部オーガーの正面図である。

【図４】オーガーの底面図である。

【図５】ソイルセメントコラム形成プラントの概略部分
断面図である。

【図６】図５に於ける掘削土壌スラリー処理プラントの
１実施例の部分断面図である。

【図７】同、別の態様の断面図である。

【図８】上部オーガーの別の実施例の正面図である。

【図９】同、底面図である。

【図１０】在来態様のソイルセメントコラム形成プラン
トの概略模式図である。

【符号の説明】

４ オーガー １ 地盤 ２３ 削孔 １４ 改良土 ２４ 掘削土壌スラリー ６１ ピット ６１´ スラリータンク ２６，１１´ パイプ、又は、ホース

フロントページの続き (73)特許権者 000140292 株式会社奥村組 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 (73)特許権者 000183266 住友大阪セメント株式会社 東京都千代田区六番町６番地28 (73)特許権者 000146928 株式会社森本組 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 (73)特許権者 000140694 株式会社加藤建設 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市 場19番地の１ (73)特許権者 000148346 株式会社銭高組 大阪府大阪市西区西本町２丁目２番11号 (73)特許権者 390036515 株式会社鴻池組 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 (73)特許権者 390036504 日特建設株式会社 東京都中央区銀座８丁目14番14号 (73)特許権者 000004123 日本鋼管株式会社 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 (72)発明者 千田 昌平 茨城県竜ケ崎市松葉３丁目５−11 (72)発明者 黒沢 正之 東京都江戸川区平井４丁目10−10−903 (72)発明者 後藤 年芳 大阪府泉大津市北豊中町２丁目15番８号 (56)参考文献 特開 昭61−5115（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−318616（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−86209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−26715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−85906（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−92210（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−83034（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12 102 E02D 5/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オーガーにより地盤を削孔しその削孔土壌
   を排土し排土土壌と固化材とを攪拌混合して改良土とし
   て削孔内に圧送充填するようにした地盤改良工法におい
   て、上記オーガーによる削孔プロセスにて地盤中に注水
   を行いながら削孔し、削孔土壌を排土すると共に上記固
   化材をスラリー状に削孔土壌を削孔内にて掘削土壌を壊
   砕するようにして攪拌混合し改良土として削孔内に圧送
   充填して削孔土壌と置換するようにすることを特徴とす
   る地盤改良工法。
2. 【請求項２】上記削孔土壌のスラリー状の排土を地盤上
   部のピットに対して行うようにすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の地盤改良工法。
3. 【請求項３】上記削孔土壌のスラリー状の排土を削孔基
   部にセットしたスラリータンクに対して行うようにする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地盤改良
   工法。
4. 【請求項４】上記スラリー化した排土に固化材を混入し
   たスラリー状の改良土をパイプ又は、ホースを介して削
   孔中に供給するようにすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の地盤改良工法。