JP3673800B2 - 地盤改良方法および同装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明はセメント、石灰、セメントミルク等の地盤改良材を地盤中に注入し、原位置土と混合(セメント等の固化材の場合はさらに固化)して地盤を改良する地盤改良方法および同装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の地盤改良方法において、改良後の地盤の強度は、地盤改良材(以下、単に改良材という)と混合される原位置土の性質(土粒子の径、土粒子同士の結合力、含水量、土粒子以外の含有物)や改良材の注入量、混合度合い等によって決まる。
【0003】
一方、改良対象となる地盤は、一般的に、性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造となっている。
【0004】
従来、このような互層構造の地盤を改良する方法として、図13(イ)(ロ)(ハ)に示すように、下端部外周に撹拌翼1を備えた撹拌軸2(図では二軸式の場合を例示している)をモータ3により縦軸まわりに回転させて地盤中に貫入しながら撹拌軸下端から改良材を吐出し、撹拌翼1によりこの改良材と原位置土とを撹拌混合し、所定深度に達した後、撹拌しながら撹拌軸2を引き抜く方法がとられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように撹拌翼を水平回転させて改良材と原位置土とを撹拌混合する従来の地盤改良方法によると、撹拌翼が回転している深度でのみ撹拌・混合作用が行われるため、各土層の性質の違いによって土層ごとに改良地盤の強度が異なる。すなわち、改良強度が深度方向に不均一となる。
【0006】
一方、これを防止するために、
(i)土層ごとに改良材の投入量を制御する手段、
(ii)最も強度が出にくい土層を基準として全土層での改良材投入量を設定する手段
をとることが考えられる。
【0007】
しかし、上記(i)の手段では制御が面倒となり、(ii)の手段によると強度が出易い土層では改良材の無駄遣いとなる。
【0008】
また、混合位置(撹拌翼の位置)まで改良材を送る手段として、ポンプや配管設備等が必要となり、設備が大がかりとなる。
【0009】
そこで本発明は、改良材の投入量を土層ごとに制御する必要も、改良材を無駄遣いすることもなく、簡単な設備で、全土層を通じて均一な改良強度を得ることができる地盤改良方法および同装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明(方法)は、性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造の地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段により原位置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方法において、上下方向に回転するエンドレスチェーンに掘削と攪拌を兼用する複数の混合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土を上下方向に混合する混合手段を構成し、上記混合羽根が下向きに移動する下降側の地表面から地盤改良材を注入しながら上記混合羽根によって地盤改良材と全土層の原位置土とを混合し、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻すものである。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の方法において、地盤改良材とともに砂を投入するものである。
【0012】
請求項3の発明(装置)は、地盤中に注入される地盤改良材と原位置土とを混合させて地盤を改良する混合手段を備え、この混合手段は、縦長のフレームに上下方向に回転するエンドレスチェーンを掛け渡し、このエンドレスチェーンに、掘削と攪拌を兼用する逃げ角を備えた複数の混合羽根を取付けて成り、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻す堰き止め手段を備えたものである。
【0013】
上記方法および装置によると、混合羽根が上下方向に移動して改良材を全土層の原位置土と混合させるため、全土層を通じて均一な改良強度を得ることができる。
【0014】
しかも、全土層を通じた混合作用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。
【0015】
また、混合羽根が改良材の移送作用を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管等の設備が不要となる。
【0016】
この場合、請求項1, 2の方法によると、改良材が混合羽根の下降側の地表面から投入されるため、改良材が上層から下層まで無駄なく送られる。
【0017】
また、請求項3の装置によると、各混合羽根に逃げ角を設けたから、混合羽根による掘削性能を高めることができ、本発明の対象である互層構造の地盤に適したものとなる。
【0018】
ここで、本発明の方法及び装置によると、施工個所の地表面において改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分が堰き止め手段により堰き止められて混合羽根の加工側に戻されるため、混合物の外部への流出を防止することができる。このため、一層、改良材の無駄遣いがなくなるとともに、改良材と原位置土の混合度合いをより一層高めることができる。
【0019】
さらに、請求項2の方法によると、とくに改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投入することによって所要の改良強度を効率良く得ることができる。
【0020】
しかも、砂を地表面から投入し、混合羽根によって全土層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1〜図10によって説明する。
【0022】
基本実施形態(図1〜図5参照)
この実施形態では、混合手段として、掘削手段を兼ねるチェーン式混合機Aを用いている。
【0023】
この混合機Aは、縦長中空状のフレーム11の上端部に取付けられた駆動輪12と、下端部に取付けられた遊動輪13との間にエンドレスチェーン14が掛け渡され、このエンドレスチェーン14の外周にブラケット15…(図3,4に示す)を介して取付けられた掘削刃を兼ねる多数の混合羽根16…によって改良対象地盤中に縦孔を掘削し、かつ、この縦孔内に投入される改良材と原位置土とを撹拌・混合するように構成されている。図2中、17は駆動輪12を回転駆動するモータである。
【0024】
なお、図2,3に示すように、駆動輪12、遊動輪13、チェーン14、モータ17はそれぞれ左右一対ずつ設けられ、両側チェーン14,14間にブラケット15…が掛け渡されている。
【0025】
但し、チェーン14の幅を大きくし、単一チェーンにブラケット15…を取付けてもよい。
【0026】
また、混合羽根16の掘削性能を高めるために、図4に示すように同羽根16にすくい角αおよび逃げ角βがつけられている。
【0027】
この混合機Aを用いた地盤改良の作業手順を図5(イ)〜(ホ)によって説明する。
【0028】
(I) 同図(イ)に示すように、油圧ショベル等の掘削機械Bにより、改良対象地盤の地表面に混合機Aを建て込むための補助孔Gを掘削する。
【0029】
(II) 同図(ロ)に示すように、クレーン等の吊り上げ機械により吊りロープ18を介して混合機Aを吊上げ、補助孔Gに建て込む。
【0030】
19はセメントミルク等の改良材を混練・供給する改良材供給装置、20は改良材の供給流量を検出する流量計、21は改良材を供給する改良材供給ホースである。
【0031】
(III) チェーン14を、たとえば同図(ロ)の矢印で示す方向に回転させることにより、混合羽根16…によって縦孔掘削を開始するとともに、改良材を、混合羽根16…が下向きに移動する下降側の地表面から注入する。
【0032】
こうすれば、同図(ハ)に示すように、掘削される縦孔H内において、改良材が、混合羽根16…の回転によって上から下、さらに上向きに運ばれ、その過程で原位置土と混合される。そして、この混合物もまた混合羽根16…によって縦孔H内全域を移動する。
【0033】
(IV) 所定の深度までの縦孔掘削が終了すれば、混合機Aの下降を停止させ、必要に応じて改良材の投入、および混合羽根16…による撹拌・混合作用を行いながら(ニ)に示すように混合機Aを上昇させる。
【0034】
そして、(ホ)に示すように混合機A全体を地上に引き上げて作業が完了し、縦孔H内に改良地盤が造成される。
【0035】
この地盤改良方法によれば、混合羽根16…が上下方向に移動して改良材を原位置土と混合させるため、改良対象地盤が、性質の異なる複数の土層(たとえば下から順に粘土層L1とシルト層L2と砂層L3)が積み重なった互層構造となっている場合に、全土層L1〜L3を通じて均一な改良強度を得ることができる。
【0036】
しかも、全土層L1〜L3を通じた混合作用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。
【0037】
また、混合羽根16…が改良材の移送作用を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管等の設備が不要となる。
【0038】
この場合、改良材が混合羽根16…の下降側の地表面から投入されるため、改良材が上層L3から下層L1まで無駄なく送られる。
【0039】
他の実施形態
(1)混合羽根16に作用する掘削抵抗を小さくするために、図6に示すように同羽根16を複数(図では三つ)の羽根片16a,16b,16cに分割してもよい。
【0040】
(2)上記基本実施形態では、混合羽根16の掘削性能を高めるために、図4に示すように同羽根16の片側にすくい角αと逃げ角βをつけたが、混合羽根16の回転方向を正逆切換える場合を考慮して、図7に示すようにこのすくい角αと逃げ角βを羽根16の上下両側に付けてもよい。
【0041】
(3)上記基本実施形態によると、改良材と原位置土の混合物が流体の場合、混合羽根16…が上昇移動する側で混合物がオーバーフローによって外部に流出し、改良材の無駄遣いとなるおそれがある。
【0042】
そこで、この点の対策として、図8,9に示すように、施工個所の地表面において混合物のオーバーフロー分を堰き止める堰板22を、混合機Aを囲繞する状態で設けてもよい。
【0043】
こうすれば、混合物のオーバーフロー分が、堰板22内で図9矢印で示すように混合羽根16の下降側に戻されるため、改良材の無駄遣いがなくなるとともに、改良材と原位置土の混合度合いがさらに高くなり、改良地盤の深度方向の均一性がより向上する。
【0044】
さらに、この実施形態の変形例として、図10に示すように駆動部(駆動輪12、モータ17)を含む混合機上部を覆うカバー23を設けるとともに、このカバー23の下方に、深度に応じて上下方向に伸縮可能な蛇腹状の堰筒24を設け、この堰筒24によって施工個所の地表面において混合機Aを囲う構成をとってもよい。
【0045】
なお、堰筒24の下端を地表面に密着させるために堰筒24の下端にウェイト25が設けられている。また、26は改良材ホース、27は同ホース26の途中に設けられたストップバルブである。
【0046】
(4)図示しないが、とくに改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投入してもよい。
【0047】
こうすれば、所要の改良強度を効率良く得ることができる。しかも、砂を地表面から投入して全土層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要となる。
【0048】
なお、砂の投入方法としては、地表面に山積みした砂を油圧ショベル等によって混合機Aにおける混合羽根16…の下降側に近づけ、混合羽根16…によって掻き取るようにすればよい。
【0049】
(5)基本実施形態では、混合機Aをクレーン等の吊り上げ機械によって吊り下げる場合を例にとって説明したが、自走可能な台車にリーダ(櫓)またはフレームを取付け、混合機Aをこのリーダまたはフレームに支持させてもよい。
【0050】
また、この実施形態をとる場合、台車を走行させて連続して地盤を改良することが可能となるため、図11に示すように改良壁体W…を縦横に交差する状態で造成する壁式(格子式)地盤改良工法や、図12に示すように改良壁体W…を厚み方向に接する状態で造成して、あるブロック全体を改良するブロック式地盤改良工法を実施することができる。
【0051】
このような工法によると、混合機Aを抜き差しする頻度が少なくてすむため、効率の良い地盤改良を行うことができる。
【0052】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、上下方向に回転するエンドレスチェーンに複数の混合羽根を取付けて混合手段を構成し、地盤中に注入された地盤改良材と原位置土とを混合羽根によって上下方向に混合させるため、改良対象地盤が、性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造の場合に、全土層を通じて均一な改良強度を得ることができる。
【0053】
しかも、全土層を通じた混合作用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。
【0054】
また、混合羽根が改良材の移送作用を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管等の設備が不要となり、設備費が安くてすむ。
【0055】
この場合、請求項1の方法によると、改良材が混合羽根の下降側の地表面から投入されるため、改良材が上層から下層まで無駄なく送られる。
【0056】
ここで、本発明の方法及び装置によると、施工個所の地表面において改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分が堰き止め手段により堰き止められて混合羽根の加工側に戻されるため、混合物の外部への流出を防止することができる。このため、一層、改良材の無駄遣いがなくなるとともに、改良材と原位置土の混合度合いをより一層高めることができる。
【0057】
さらに、請求項2の方法によると、とくに改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投入することによって所要の改良強度を効率良く得ることができる。
【0058】
しかも、砂を地表面から投入し、混合羽根によって全土層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態における混合手段としての混合機の概略正面図である。
【図2】 同概略側面図である。
【図3】 混合機の一部拡大側面図である。
【図4】 図3IV−IV線断面図である。
【図5】 (イ)(ロ)(ハ)(ニ)(ホ)は地盤改良の作業手順を示す概略正面図である。
【図6】 混合機における混合羽根の変形例を示す側面図である。
【図7】 混合機における混合羽根のさらに別の変形例を示す一部拡大正面図である。
【図8】 本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図9】 図8のIX−IX線拡大断面図である。
【図10】 図8,9の実施形態の変形例を示す正面図である。
【図11】 改良壁体を縦横に交差して造成する工法による地盤改良状態を示す概略斜視図である。
【図12】 改良壁体を厚み方向に接する状態で造成する工法による地盤改良状態を示す概略斜視図である。
【図13】 (イ)(ロ)(ハ)は従来の地盤改良方法による作業手順を示す正面図である。
【符号の説明】
A 混合手段としてのチェーン式混合機
11 フレーム
12 駆動輪
13 遊動輪
14 エンドレスチェーン
16 混合羽根
22 堰板
24 堰筒
Claims (3)
- 性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造の地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段により原位置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方法において、上下方向に回転するエンドレスチェーンに掘削と攪拌を兼用する複数の混合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土を上下方向に混合する混合手段を構成し、上記混合羽根が下向きに移動する下降側の地表面から地盤改良材を注入しながら上記混合羽根によって地盤改良材と全土層の原位置土とを混合し、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻すことを特徴とする地盤改良方法。
- 地盤改良材とともに砂を投入することを特徴とする請求項1記載の地盤改良方法。
- 地盤中に注入される地盤改良材と原位置土とを混合させて地盤を改良する混合手段を備え、この混合手段は、縦長のフレームに上下方向に回転するエンドレスチェーンを掛け渡し、このエンドレスチェーンに、掘削と攪拌を兼用する逃げ角を備えた複数の混合羽根を取付けて成り、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻す堰き止め手段を備えたことを特徴とする地盤改良装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19726796A JP3673800B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 地盤改良方法および同装置 |
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JPH1037179A JPH1037179A (ja) | 1998-02-10 |
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JP19726796A Expired - Lifetime JP3673800B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 地盤改良方法および同装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101998180B1 (ko) * | 2018-11-28 | 2019-09-27 | 한미기초기술 주식회사 | 지중 연속벽 구축용 파일 드라이버 |
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1996
- 1996-07-26 JP JP19726796A patent/JP3673800B2/ja not_active Expired - Lifetime
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