JP3739831B2 - Method for producing improved consolidated body in the ground - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、土木、建設の基礎工事などにおいて、軟弱な地盤を柱状等に掘削しながら石灰系やセメント系のスラリー状の固化剤を吐出して、その掘削土と固化剤を混合、攪拌し、これを固結させることにより形成される、地中における改良固結体(柱状固結体)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、地中における改良固結体(以下、改良固結体ともいう)は、回転する掘削縦軸(回転シャフト)の先端若しくは先端近傍に掘削翼及び固化剤の吐出口を備えた製造装置(地盤改良装置)により、その掘削縦軸を回転させながらその先端の掘削翼で地盤を地中に向かって所定深さ掘削すると共に、その掘削土に所定の固化剤を混合して攪拌し、それを固化させることで形成されていた。そして、このようにして形成されていた改良固結体は、横断面が一様の円柱体構造をなしているのが一般である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造装置によって製造される改良固結体は、横断面が円形で一様(一定)なため、それ自体が、経年と共に、周囲の地盤に相対して不等に沈下し易いといった問題があった。この原因は、その改良固結体が、横断面が一様のために周囲の地盤(土壌)との摩擦が小さく、周囲の地盤に十分に拘束されないためであり、こうした問題は、地盤が軟弱なほど顕著に現れる。こうしたことから、従来においては改良固結体の全高(杭長)を高い(長い)ものとせざるを得ず、それにともなって、施工時間が多くかかるだけでなく、体積が増大することからその分、多量の固化剤を要し、コストの増大も招いていたといった問題があった。
【0004】
本発明は、従来のこうした問題点を解消した改良固結体の好適な製造方法を提供することをその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明に係る、地中における改良固結体の製造方法は、上下動及び回転が自在に制御可能の掘削縦軸を備えてなる、地中における改良固結体の製造装置であって、前記掘削縦軸には、該掘削縦軸に略直交する配置で所定長さの横軸体を貫通状に備えており、該横軸体は、所定の回転駆動手段により該横軸体の軸線の回りに回転可能とされていると共に、該横軸体の外側(外周面)に対しては、該横軸体がその軸線の回りに回転することにより地盤を掘削可能でありかつその掘削土と固化剤とを混合及び攪拌可能の掘削混合攪拌爪を備えており、しかも、該掘削混合攪拌爪の前記横軸体の半径方向の長さがほぼ同一とされている、地中における改良固結体の製造装置を用い、
前記掘削縦軸を回転及び下動させながら、前記横軸体をその軸線回りに回転させることにより、前記掘削混合攪拌爪にて地盤を平面視、略円形に掘削して、固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、略円柱状の未固結体が形成される第1工程と、
この第1工程における前記掘削縦軸の回転のみを停止して該掘削縦軸をさらに下動させながら前記横軸体を回転してその掘削混合攪拌爪によって地盤を所定深さ掘削しつつ固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、前記略円柱状の未固結体の横断面積より横断面積が小さい円柱状でない未固結体が該略円柱状の未固結体の下に続いて形成される第2工程とを含み、
形成された未固結体をその後に固化させることで地中に改良固結体を形成することを特徴とする。
【0008】
【作用および発明の効果】
本発明に係る、地中における改良固結体の製造方法によれば、その製造装置(以下、製造装置又は単に装置ともいう)における掘削縦軸を回転及び下動させながら、それに略直交する配置で設けられた横軸体をその軸線回りに回転させることにより、該横軸体の外側に設けられた掘削混合攪拌爪にて地盤を平面視、略円形に掘削できる。したがって、第1工程として、所定深さこのような掘削をしつつ固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、略円柱状の未固結状態のもの(未固結体)が形成される。
【0009】
そして、第2工程として、第1工程における掘削縦軸の回転のみを停止して掘削縦軸をさらに下動させながら横軸体を回転してその掘削混合攪拌爪によって地盤を所定深さ掘削しつつ固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、前記略円柱状の未固結体の横断面積より横断面積が小さい円柱状でない未固結体が前記略円柱状の未固結体の下に続いて形成される。次いで、これらの第1工程及び第2工程を適数回繰返すことにより、上下に横断面積が繰返し異なる未固結体が形成される。そして、この未固結体の形成後、掘削縦軸を、横軸体を上から見た位置(向き)を第2工程のときの位置に制御しながら上動して引き上げ、未固結体を固化を待つ。かくして、地中には、その側面に上下に間隔をおいて複数の凹部を備えた改良固結体が形成され、その凹部には、周囲の土壌が入り込むことから、沈下を有効に防止できる改良固結体となすことができる。
【0010】
【実施例】
本発明に係る改良固結体の製造方法を具体化した一実施例について図面を参照して詳細に説明するが、その前に本実施例に係る製造方法によって製造される改良固結体1について図1ないし図3に基づいて説明する。本例に係る改良固結体1は、図1に示したように円柱状の大径部2,2相互の間に、小径部3,3が位置し、上下に大径部2と小径部3が繰返し位置するようにして地盤G中に形成されている。ただし、小径部3の横断面形状は、その大径部2の横断面形状(略円)に略内接する矩形状をなしている(図2及び図3参照)。しかして、本例では、改良固結体1の側面1aのうち、小径部3の側面、つまり各小径部3の上の大径部2の下面2bと下の大径部2の上面2cとの間が凹部3aをなし、ここに周囲の土壌が入り込んでいるため、改良固結体1の沈下が有効に防止される。
【0011】
そして、このような改良固結体1は、図4ないし図6に例示した装置により形成(製造)できる。すなわち、図中、21は、略円筒状をなす掘削縦軸(回転駆動軸)であって、その先端(下端)は先細円錐状に形成されて縦掘削部22とされ、図示しない回転駆動手段及び制御手段により、回転及び回転停止が自在に制御されるように構成されており、そして所定の速度で上下動できるように構成されている。
【0012】
また、本例では、掘削縦軸21の先端近傍には、圧送源から掘削縦軸21の内部の配管(図示せず)を通って圧送されるスラリー状の固化剤を吐出可能の固化剤吐出口23を備えている。そして、掘削縦軸21の先端寄り部位には、掘削縦軸21に略直交する配置で所定長さL1をもつ横軸体24を貫通状に備えており、この横軸体24は、所定の回転駆動手段によりその軸線Jの回りに回転可能とされている。ただし、回転駆動手段は、本例では、掘削縦軸21内部であってその交差部に設けられた両軸の油圧モーター25の軸に結合されており、油圧モーター25は、掘削縦軸21中の図示しない配管を介して外部のパワーユニットに接続されており、回転及び停止が制御されるようになっている。
【0013】
さらに横軸体24は、その外側(外周面)に対し、その全長(L1)にわたって、横軸体24がその軸線Jの回りに回転することにより地盤Gを掘削可能でありかつその掘削土と固化剤とを混合及び攪拌可能の掘削混合攪拌爪26を多数備えている。ただし、本例における掘削混合攪拌爪26は、先端部26aが鉤状をなし、横軸体24の半径方向の長さL2が全部についてほぼ同一とされ、しかも、横軸体24の長さL1より小さく設定されている。
【0014】
このような本装置の使用に際しては、軟弱な地盤Gに対して掘削混合攪拌爪26,26が接地され、掘削縦軸21が所定の回転数で回転されながら地中に向かって下動(掘削推進方向に駆動)され、その下で横軸体24が回転されると、横軸体24は掘削縦軸21と一体となって掘削縦軸21の回りに回転する。
【0015】
すなわち、掘削縦軸21を回転及び下動させながら、横軸体24をその軸線J回りに回転させることにより、掘削混合攪拌爪26にて地盤Gを平面視、掘削縦軸21の中心から横軸体24の略先端までの距離(1/2L1)をその半径とする略円形に掘削できる。この半径は、厳密には掘削縦軸21の中心から最外側の掘削混合攪拌爪26の先端までの距離である。したがって、第1工程として、所定深さこのような掘削をしつつスラリー状の固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、略円柱状の未固結体が形成される。
【0016】
そして、第2工程として、第1工程における掘削縦軸21の回転のみ停止して掘削縦軸21をさらに下動させながら横軸体24を回転してその掘削混合攪拌爪26によって地盤Gを所定深さ掘削しつつ固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、前記略円柱状の未固結体の下に続いて、平面視(横断面)略L1×L2の大きさの略矩形の未固結体が形成される。
【0017】
次いで、これらの第1工程及び第2工程を適数回繰返すことにより、ストレートの円柱状ではない、上下に横断面積が繰返し異なる未固結体が形成されるが、この後、掘削縦軸21を、横軸体24を上から見た位置(向き)を第2工程のときの位置に制御しながら上動して引き上げ、未固結体の固化を待てばよい。なおこの引き上げ時には、横軸体24のみ回転させてもよい。かくして、未固結体の固化後においては、図1ないし図3に示したように、側面1aに、上下に間隔をおいて複数の凹部3aを備えた改良固結体1が製造(形成)される。
【0018】
図7及び図8は、参考例として本発明の製法とは別の製法により製造された改良固結体1を示したものであり、このものは、地盤Gに、同芯状でともに円形の大径部2と小径部3をもつものである。
【0019】
そして本発明によって製造される改良固結体は、上記装置において図9及び図10に示したように、横軸体24に油圧シリンダ27などを内蔵しておき、そのロッド先端に別の横軸体として杆体24aを接続しておき、この杆体24aを横軸体24の先端側から図9中、矢印を付したように伸縮自在に制御できるものとしておき、杆体24aにも横軸体24に設けられた掘削混合攪拌爪26と同様の掘削混合攪拌爪36を設けておくことによっても、容易に形成することができる。もちろん、掘削混合攪拌爪36は横軸体24の掘削混合攪拌爪26と一緒に横軸体24の軸線回りに回転するようになっている。
【0021】
図9及び図10に示した装置では、上記において、横軸体24の先端側から杆体24aを伸ばした状態で横軸体24及び掘削縦軸21を各軸線回りに回転させて所定深さ掘削混合攪拌し、次いで、杆体24aを縮めた状態で掘削縦軸21を回転させることなく横軸体24のみ回転させて所定深さ掘削混合し、これを繰り返すことにより、大径部が大きな円形断面で、小径部が相対的に小さい矩形断面の改良固結体を形成することができる。
【0022】
本発明に係る製造方法に用いる装置の掘削混合攪拌爪は、上記実施例では、先端部が鉤状に形成されたものを例示したが、その形状、構造は、土質や地盤の軟弱さなどによる掘削抵抗に応じて適宜のものに設計すればよい。すなわち、土質によっては、連続或いは不連続の螺旋状のものでもよい。螺旋状のものとした場合には、掘削混合攪拌過程で、横方向(横軸体の軸方向)へ掘削土を動かすことができるから、より均質に混合攪拌されるので、質の高い改良固結体となすことができる。なお、図4ないし図6に示した掘削混合攪拌爪とする場合には、掘削効率を高める上で、横軸体が一回転したときに、地盤の全体を引掻く配置としておくとよい。また、いずれの形状、構造の掘削混合攪拌爪とする場合でも、横軸体の略全長にわたって設けておくとよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る製造方法によって製造される地中における改良固結体の一例を示す正面図。
【図2】 図1のA−A線断面図。
【図3】 図1のB−B線断面図。
【図4】 本発明に係る地中における改良固結体の製造方法に用いる製造装置を具体化した実施例を説明する要部正面図。
【図5】 図4における横軸体及び掘削混合攪拌爪を説明する部分斜視図。
【図6】 図4のC−C線断面図。
【図7】 参考例として示した、本発明の製法とは別の製法により製造された改良固結体の斜視図。
【図8】 図7のD−D線断面図。
【図9】 本発明に係る地中における改良固結体の製造方法に用いる製造装置を具体化した別の実施例を説明する要部正面図。
【図10】 図9における横軸体及び掘削混合攪拌爪の側面図。
【符号の説明】
1 改良固結体
1a 改良固結体の側面
3a 凹部
21 掘削縦軸
24 横軸体
26,36 掘削混合攪拌爪
G 地盤
J 横軸体の軸線[0001]
[Industrial application fields]
The present invention discharges a lime-based or cement-based slurry-like solidifying agent while excavating a soft ground into a columnar shape, etc. in civil engineering, construction foundation work, etc., and mixes and stirs the excavated soil and the solidifying agent. , which is formed by consolidation relates to the manufacturing method of improving Katayuitai (columnar Katayuitai) of the ground.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an improved consolidated body in the ground (hereinafter, also referred to as an improved consolidated body) is a manufacturing apparatus having a drilling blade and a solidifying agent discharge port at or near the tip of a rotating excavation longitudinal axis (rotating shaft) ( With the ground improvement device), the ground is excavated at a predetermined depth toward the ground with the excavating blade at the tip while rotating the excavating vertical axis, and the excavated soil is mixed with a predetermined solidifying agent and stirred. It was formed by solidifying. The improved consolidated body formed in this way generally has a cylindrical structure with a uniform cross section.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The improved solidified body manufactured by the above-described conventional manufacturing apparatus has a problem that the cross section is circular and uniform (constant), so that it tends to sink unequally relative to the surrounding ground as time passes. was there. This is because the improved solidified body has a uniform cross-section and has low friction with the surrounding ground (soil) and is not sufficiently restrained by the surrounding ground. It appears so prominently. Therefore, in the past, the total height (pile length) of the improved consolidated body has to be high (long), and not only does the construction time increase, but the volume increases accordingly. There was a problem that a large amount of solidifying agent was required and the cost was increased.
[0004]
An object of the present invention is to provide a suitable method for producing an improved solidified body in which such problems as described above are eliminated.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a method for producing an improved consolidated body in the ground according to the present invention comprises an excavation vertical axis that can be freely controlled in vertical movement and rotation. In the manufacturing apparatus, the excavation vertical axis includes a horizontal axis body having a predetermined length arranged in a substantially perpendicular manner to the excavation vertical axis, and the horizontal axis body is provided by predetermined rotation driving means. It can be rotated around the axis of the horizontal shaft body, and the ground can be excavated by rotating the horizontal shaft body around the axis of the horizontal shaft body (outer peripheral surface). And a drilling mixing stirring claw capable of mixing and stirring the excavated soil and the solidifying agent, and the radial length of the horizontal shaft body of the drilling mixing stirring claw is substantially the same . , Using equipment for manufacturing improved consolidated bodies in the ground,
While rotating and moving the excavation vertical axis, the horizontal shaft is rotated around its axis to excavate the ground in plan view with the excavation mixing agitating claw in a substantially circular shape, and the solidifying agent is excavated soil. A first step in which a substantially columnar unconsolidated body is formed by discharging and mixing and stirring in,
In this first step, only the excavation vertical axis is stopped, the horizontal axis is rotated while further lowering the excavation vertical axis, and the solidification agent is excavated to a predetermined depth by the excavation mixing stirring claw. Is discharged into the excavated soil and mixed and stirred, so that a non-cylindrical unconsolidated body whose cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the substantially cylindrical unconsolidated body is below the substantially cylindrical unconsolidated body. And a second step formed subsequently to
The formed unconsolidated body is then solidified to form an improved consolidated body in the ground .
[0008]
[Operation and effect of the invention]
According to the method for manufacturing an improved consolidated body in the ground according to the present invention, the vertical axis of excavation in the manufacturing apparatus (hereinafter also referred to as a manufacturing apparatus or simply an apparatus) is rotated and moved downward, and is disposed substantially orthogonally to it. By rotating the horizontal shaft body provided in (1) around its axis, the ground can be excavated in a substantially circular shape in plan view with the excavating and mixing agitating claw provided on the outer side of the horizontal shaft body. Therefore, as a first step, a solidified agent is discharged into the excavated soil while excavating at a predetermined depth and mixed and agitated to obtain a substantially cylindrical unconsolidated state (unconsolidated body). It is formed.
[0009]
Then, as the second step, only the excavation vertical axis in the first step is stopped and the horizontal axis is rotated while further lowering the excavation vertical axis, and the ground is excavated to a predetermined depth by the excavation mixing stirring claw. While the solidifying agent is discharged into the excavated soil and mixed and agitated, the non-consolidated non-consolidated material whose cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the substantially cylindrical unconsolidated material is Formed subsequently under the body. Subsequently, by repeating these first step and second step an appropriate number of times, unconsolidated bodies having different cross-sectional areas up and down are formed. After the formation of the unconsolidated body, the excavated vertical axis is lifted up while controlling the position (orientation) of the horizontal axis body viewed from above to the position in the second step, and the unconsolidated body Wait for the solidification. Thus, in the ground, an improved solidified body having a plurality of recesses is formed on the side surface with an interval in the vertical direction, and the surrounding soil enters the recesses, so that the settlement can be effectively prevented. Can be consolidated.
[0010]
【Example】
Illustrating a method of manufacturing the improved solid sintered body according to the present invention in detail with reference to the accompanying drawings, an embodiment embodying but improvements Katayuitai 1 thus is manufactured in the manufacturing method according to the present embodiment before that Will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the improved consolidated
[0011]
Such an improved consolidated
[0012]
Further, in this example, a solidifying agent discharge capable of discharging a slurry-like solidifying agent pumped from a pumping source through a pipe (not shown) inside the drilling
[0013]
Further, the
[0014]
When using this apparatus, the excavating and mixing agitating
[0015]
That is, by rotating and moving the excavation
[0016]
Then, as the second step, only the rotation of the excavation
[0017]
Subsequently, by repeating these first step and second step an appropriate number of times, an unconsolidated body that is not a straight columnar shape but has different cross-sectional areas up and down is formed. May be lifted up while controlling the position (orientation) of the
[0018]
7 and 8, the method of the present invention as a reference example and shows the improved
[0019]
As shown in FIGS. 9 and 10, the improved consolidated body produced by the present invention has a
[0021]
In the apparatus shown in FIGS . 9 and 10, in the above, the
[0022]
The excavating and mixing agitating claw of the apparatus used for the manufacturing method according to the present invention is exemplified by the tip portion formed in a bowl shape in the above embodiment, but the shape and structure depend on the soil and the softness of the ground. What is necessary is just to design suitably according to excavation resistance. That is, depending on the soil, it may be a continuous or discontinuous spiral. In the case of a spiral one, the excavated soil can be moved in the horizontal direction (axial direction of the horizontal shaft body) during the excavation and mixing process, so that the mixing and stirring is performed more homogeneously. Can be combined with ties. In the case of the excavating and mixing agitating claw shown in FIGS. 4 to 6, it is preferable that the entire ground be scratched when the horizontal shaft rotates once in order to improve excavation efficiency. Moreover, even if it is set as the excavation mixing stirring nail | claw of any shape and structure, it is good to provide over substantially the full length of a horizontal shaft body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of an improved consolidated body in the ground manufactured by a manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is a main part front view for explaining an embodiment in which a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing an improved consolidated body in the ground according to the present invention is embodied.
FIG. 5 is a partial perspective view for explaining the horizontal shaft body and the excavation mixing stirring claw in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 7 is a perspective view of an improved consolidated body manufactured by a manufacturing method different from the manufacturing method of the present invention, shown as a reference example .
8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
FIG. 9 is a front view of an essential part for explaining another embodiment embodying a production apparatus used in the method for producing an improved consolidated body in the ground according to the present invention.
10 is a side view of the horizontal shaft body and the excavation mixing stirring claw in FIG. 9. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記掘削縦軸を回転及び下動させながら、前記横軸体をその軸線回りに回転させることにより、前記掘削混合攪拌爪にて地盤を平面視、略円形に掘削して、固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、略円柱状の未固結体が形成される第1工程と、
この第1工程における前記掘削縦軸の回転のみを停止して該掘削縦軸をさらに下動させながら前記横軸体を回転してその掘削混合攪拌爪によって地盤を所定深さ掘削しつつ固化剤を掘削土中に吐出して混合攪拌することにより、前記略円柱状の未固結体の横断面積より横断面積が小さい円柱状でない未固結体が該略円柱状の未固結体の下に続いて形成される第2工程とを含み、
形成された未固結体をその後に固化させることで地中に改良固結体を形成することを特徴とする、地中における改良固結体の製造方法。 An apparatus for producing an improved consolidated body in the ground, comprising an excavation vertical axis that can be freely controlled in vertical movement and rotation, wherein the excavation vertical axis has a predetermined arrangement in a position substantially perpendicular to the excavation vertical axis A horizontal shaft body having a length is provided in a penetrating manner, and the horizontal shaft body can be rotated around the axis of the horizontal shaft body by a predetermined rotation driving means, and is disposed outside the horizontal shaft body. On the other hand, the horizontal shaft body is provided with an excavation mixing stirring claw capable of excavating the ground by rotating around its axis and capable of mixing and stirring the excavated soil and the solidifying agent, The length of the horizontal shaft body of the excavating and mixing agitating claw is substantially the same in the radial direction , using an improved consolidated body manufacturing apparatus in the ground,
While rotating and moving the excavation vertical axis, the horizontal shaft is rotated around its axis to excavate the ground in plan view with the excavation mixing agitating claw in a substantially circular shape, and the solidifying agent is excavated soil. A first step in which a substantially columnar unconsolidated body is formed by discharging and mixing and stirring in,
In this first step, only the excavation vertical axis is stopped, the horizontal axis is rotated while further lowering the excavation vertical axis, and the solidification agent is excavated to a predetermined depth by the excavation mixing stirring claw. Is discharged into the excavated soil and mixed and stirred, so that a non-cylindrical unconsolidated body whose cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the substantially cylindrical unconsolidated body is below the substantially cylindrical unconsolidated body. And a second step formed subsequently to
A method for producing an improved consolidated body in the ground, characterized in that an improved consolidated body is formed in the ground by subsequently solidifying the formed unsolidified body .
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