JP3395958B2 - 土圧低減式地盤改良用二連オーガ装置 - Google Patents

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、軟弱地盤等の地
盤改良に際する土圧の影響を、スクリュによる掘削土の
移動により低減する土圧低減式地盤改良用二連オーガ装
置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
良地盤の体積膨張が原因とされる既設構造物等に対する
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】また地盤改良装置としては、スクリュを全
長にわたり有する二重管構造のスクリュロッドの先端
に、掘削翼と攪拌翼とを設けた掘削攪拌ヘッドを継手に
より連結し、その掘削攪拌ヘッドの上下に吐出口を設
け、それら吐出口を地上にて切換操作可能な別個の供給
路に接続して、上記スクリュロッドの回転により所定深
度まで掘削を行った後、上下いずれかの吐出口から吐出
した地盤改良材を、攪拌翼により掘削土と攪拌混合する
ことによって地盤改良を行う一方、地盤改良材の注入量
にほぼ見合う量の掘削土をスクリュにより地上に排出す
るという構造の単一のオーガ装置を採用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、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、スクリュ外径が掘削翼よりも小さく形成さ
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ことすらある。しかもスク
リュロッドの上端を地上で支持して地中の掘削を行うこ
とから、深層部まで垂直度を維持することが難しく、掘
削先端に大きく作用する掘削抵抗により掘削攪拌ヘッド
が傾斜して、地中深くに垂直に掘削貫入することは極め
て困難とされている。

【０００５】また二重管構造のスクリュロッドを採用し
て、掘削攪拌ヘッドの上部と下部とに開設した吐出口へ
の地盤改良材の供給を行うようにしており、供給路の切
換えをもって地盤改良材の吐出位置を変えているので、
いずれか一方の供給路は地盤改良材を残したまま停止状
態となり、このため供給路が残留物により狭くなり易
く、特に引抜き時には下部の吐出口の供給路は長く使用
されないのでその傾向が大きく、地上に引抜いたときに
供給路を洗浄して残留物を除去しておかないと、後に使
用できなくなる課題を有する。

【０００６】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、スクリュによ
る掘削土の移動を部分的なスクリュの採用により制限す
ることによって、地盤改良材の吐出量による土圧の上昇
を低減し、これにより改良地盤区域に隣接した建築物の
基礎や各種の地下トンネル、護岸等の既存構造物への土
圧の影響を除くことができ、また装置を二連オーガによ
り構成することによって、スクリュロッドの上端を地上
で支持するものであっても地中の深層部まで地中を垂直
に掘削して貫入してゆくことができる新たな土圧低減式
地盤改良用二連オーガ装置を提供することにある。

【０００７】またこの発明の他の目的は、スクリュロッ
ド先端の掘削攪拌ヘッドをロッドとその外周に上下動自
在に嵌装した外管とから構成することにより、掘削攪拌
ヘッドの上下に開設した吐出口の供給路を共通のものと
して、スクリュロッドの進行方向に応じた切換えを確実
に行い得る新たな土圧低減式地盤改良用二連オーガ装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
は、スクリュロッドの先端に掘削翼と掘削錘及び攪拌翼
とを有する掘削攪拌ヘッドを備え、その掘削攪拌ヘッド
のロッド先端と攪拌翼より上部とに切換可能な地盤改良
材の吐出口を開設した一対のオーガを、掘削攪拌ヘッド
の上下に設けた連結部材により回転自在に並設して二連
オーガとなし、その両オーガのスクリュを掘削翼よりも
小径となしてスクリュロッドの地中既設構造物等の対応
個所にのみ部分的に設け、そのスクリュの長さ範囲の掘
削土だけを回転により上方に移動可能に構成してなる、
というものである。

【０００９】またこの発明の上記掘削攪拌ヘッドは、ス
クリュロッドと接続した中空のロッドと、該ロッドの外
周に上下方向にのみ可動自在に嵌装した外管とからな
り、その外管に掘削翼と掘削錘及び攪拌翼とを設け、上
記ロッドにスクリュロッド内と連通する地盤改良材の供
給路を内設して吐出口をロッドの先端部と攪拌翼より上
部とに開設し、それら吐出口を交互に開閉する開口を外
管の上部と下部とに設けるとともに、外管を上下動する
操作杆を地上部の駆動装置から外管上部に連結してな
る、というものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】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、上下方向
にのみ可動自在にロッド外周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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】２８はスクリュロッド２に設けた掘削土移
動用のスクリュで、地中既設構造物３０の対応個所に部
分的に設けられている。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、スクリュの長さ範囲の掘
削土だけを回転により上方に移動できるように形成して
ある。このスクリュ位置の掘削土の移動により、それに
見合う所定量の掘削土が最終的には地上に排出されるこ
とになる。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
盤改良材の吐出量により体積が増加しても、その増加分
の殆どが掘削土の移動量と相殺されるようになって、土
圧の上昇が抑制される。

【００２０】上記構成の二連オーガー装置１では、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。

【００２１】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の地盤改良材を掘削土に吐出しな
がら掘削を行う。吐出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される
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
ントスラリーの圧入を停止して攪拌のみ行う。

【００２２】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。

【００２３】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
盤が改良されてゆく。

【００２４】スクリュロッド側では上記セメントスラリ
ーの攪拌混入と同時に、スクリュ２８の部分の掘削土、
すなわち地中既設構造物３０の対応個所の掘削土だけが
スクリュ２８の回転により上方に移動する。この掘削土
の移動はスクリュ２８の長さ分だけとなり、またスクリ
ュ２８が小径なことから移動量にも制限が生ずることか
ら広範囲とならず、その掘削土の移動は地中既設構造物
３０に土圧の影響を与えない許容範囲２９のみとなり、
掘削土の密度が粗となる程度に行われる。

【００２５】この移動によりセメントスラリーの吐出で
改良地盤の体積が増加しても、その増加分はスクリュ２
８による掘削土の移動量と相殺されるようになるので、
土圧の上昇はきわめて小さなものとなる。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のな
い位置の掘削土は、スクリュ位置から上方に移動された
掘削土に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、増加体積
に相当する掘削土は最終的には地上に排出される。また
スクリュ２８のない部位での掘削土の移動は行われない
ので、必要以上の掘削土の排出も防止される。

【００２６】また掘削攪拌ヘッドを内外二重に構成する
ことにおいても、中空のロッドの外周にキー等を用いて
外管を嵌装するだけでよいので簡単であり、吐出口の切
換も外管を上下動するだけで他に特別な操作を要しない
ため容易に行え、地盤改良材の供給路も共通にして常時
使用できるので、２つの供給路を切換えて地盤改良材の
吐出位置を上下に変更する場合に生じがちな残留地盤改
良材の固化による供給障害が防止でき、地上に引抜いた
ときの供給路の洗浄も簡単に済むので、装置の保守管理
も容易となる他、土圧により操作困難となるような個所
もないので深層の地盤改良にも役立て得る。

【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用二連オ
ーガ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 ５ 外管 ６ 掘削翼 ７ 掘削錘 ８ 攪拌翼 ９ 接続端 １０ 供給路 １１ 先端の吐出口 １２ 上部の吐出口 １３ 下部開口 １４ 上部開口 １５ キー溝 １６ キー １７ キーホルダー １８ 連結部材 ２５ 外管の操作杆 ２８ スクリュ ２９ 許容範囲 ３０ 地中既設構造物

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−300109（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリュロッドの先端に掘削翼と掘削錘
   及び攪拌翼とを有する掘削攪拌ヘッドを備え、その掘削
   攪拌ヘッドのロッド先端と攪拌翼より上部とに切換可能
   な地盤改良材の吐出口を開設した一対のオーガを、掘削
   攪拌ヘッドの上下に設けた連結部材により回転自在に並
   設して二連オーガとなし、その両オーガのスクリュを掘
   削翼よりも小径となしてスクリュロッドの地中既設構造
   物等の対応個所にのみ部分的に設け、そのスクリュの長
   さ範囲の掘削土だけを回転により上方に移動可能に構成
   してなることを特徴とする土圧低減式地盤改良用二連オ
   ーガ装置。
2. 【請求項２】 上記掘削攪拌ヘッドはスクリュロッドと
   接続した中空のロッドと、該ロッドの外周に上下方向に
   のみ可動自在に嵌装した外管とからなり、その外管に掘
   削翼と掘削錘及び攪拌翼とを設け、上記ロッドにスクリ
   ュロッド内と連通する地盤改良材の供給路を内設して吐
   出口をロッドの先端部と攪拌翼より上部とに開設し、そ
   れら吐出口を交互に開閉する開口を外管の上部と下部と
   に設けるとともに、外管を上下動する操作杆を地上部の
   駆動装置から外管上部に連結してなる請求項１記載の土
   圧低減式地盤改良用二連オーガ装置。