JP3891073B2

JP3891073B2 - Ground improvement method and ground improvement machine

Info

Publication number: JP3891073B2
Application number: JP2002253181A
Authority: JP
Inventors: 文男木下; 健次大貫; 元彦水谷
Original assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Current assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004092127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤強度を向上させるための地盤改良方法および地盤改良機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤を改良する方法として例えば、特開平5−098631号公報に記載の深層混合処理方法が知られている。
【０００３】
この処理方法は、下端部に撹拌翼を備えた撹拌軸を回転させながら地中に貫入し、生石灰やセメントミルク等の改良材と軟弱粘性土等を地盤中で撹拌混合し、改良材と粘性土等の化学的な結合作用を利用して、強固な円柱状パイルを造成するものである。
【０００４】
この深層混合処理方法によって所望する範囲の地盤を改良する場合、上記円柱状パイルを前後左右に隙間なく施工することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の深層混合処理方法では、１回の施工で造成されるパイルが円柱状であるため、連続して地盤を改良するには、図１３に示すように、その一部（図中、Ｆ部分）を重複させて施工しなければならず、しかも、地盤改良部位を移動する毎に（例えばＨ１からＨ２に）撹拌軸を地中から引き上げなければならず、時間的に、また経済的にも多大なロスが発生していた。
【０００６】
また、改良材と撹拌混合する軟弱粘性土は深度によってその性状が異なることがあり、深度方向に均一な強度と品質を確保することが困難であるという問題もある。
【０００７】
本発明は以上のような従来の深層混合処理方法における課題を考慮してなされたものであり、重複施工を解消して時間的、経済的なロスを低減することができ、かつ深度方向に均一な強度と品質を得ることができる地盤改良方法および地盤改良機を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の地盤改良方法は、掘削具を備えたカッターポストを地中に差し込んだ状態で左右方向に移動させて掘削溝を形成するとともに、その掘削溝に改良材を投入する地盤改良方法において、掘削具として左右方向の掘削を行う第一掘削具と、前後方向のうちの一方向の掘削を行う第二掘削具とを有する地盤改良機を用い、第一掘削具による左右方向の掘削溝の終点で、上記カッターポストを挟んで上記第二掘削具とは反対側から上記第二掘削具を掘削地盤に押し付けながら第二掘削具による掘削を行って、カッターポストを上記一方向に位置を変え、再び上記第一掘削具による左右方向の折り返し掘削を行う地盤改良方法である。
【０００９】
上記地盤改良方法において、第一掘削具による掘削溝の終点で、第二掘削具によりカッターポストを掘削溝と直角方向に移動させ、再び第一掘削具によって次の列の掘削溝を平行に折り返し掘削すれば、地盤を矩形状に改良することができる。
【００１０】
上記地盤改良方法において、カッターポストの傾斜を検出する傾斜検出手段を有し、この傾斜検出手段から求められる傾斜角度に基づいてカッターポストの掘削姿勢を制御すれば、設計通りの掘削溝を形成することができ、カッターポストの下端に至るまで正確に地盤を改良することができる。
【００１１】
上記地盤改良方法において、チェーンに複数の上記第二掘削具を位置ずれ装着し、カッターポストを挟んで両側に位置するチェーンを互いに逆方向となるように往復移動させてもよい。
【００１２】
本発明の地盤改良機は、掘削具を備えたカッターポストを地中に差し込んだ状態で左右方向に移動させて掘削溝を形成するとともに、その掘削溝に改良材を投入する地盤改良機において、掘削具として左右方向の掘削を行う第一掘削具と、前後方向のうちの一方向の掘削を行う第二掘削具とが設けられ、上記第二掘削具による掘削の際に、上記カッターポストを挟んで上記第二掘削具と反対側から上記第二掘削具を掘削地盤に押し付ける押付手段が設けられている地盤改良機である。
【００１３】
上記地盤改良機において、上記カッターポストに、カッターポストまわりを周回するチェーン式カッターが設け、このチェーン式カッターに第一掘削具および第二掘削具を設けることができる。
【００１４】
上記地盤改良機において、上記第二掘削具は、着脱可能であることが好ましい。
【００１５】
上記地盤改良機において、上記押付手段は、カッターポストを部分的に押圧するように構成され、かつカッターポストの深度方向に設けられたガイドレールに沿って昇降できるように構成することができる。
【００１６】
上記地盤改良機において、上記押付手段の一具体例としては、拡縮し得る袋体と、その袋体に対して流体を給排する給排装置とから構成されたものが示される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の地盤改良方法に使用される地盤改良機の構成を示した側面図であり、図２はその正面図である。
【００１９】
両図において、地盤改良機１は、ＴＲＤ(Trench-cutting Re-mixing Deep Wall Method)工法に使用される連続溝掘削機と基本的に同じ構成からなり、地上を走行するためのクローラ２ａを装着した下部走行体２上に上部旋回体３を搭載し、この下部走行体２に門型フレーム４を備えている。
【００２０】
この門型フレーム４には、一対の横行上シリンダ４ａおよび横行下シリンダ４ｂが上下に平行して配置されており、リーダ５に垂下されたカッターポスト６に対して横行掘削推力を与えるようになっている。このカッターポスト６をガイドとしてチェーン式カッター７が回転するようになっている。
【００２１】
上記カッターポスト６は、連結された長尺の箱形フレームで構成されており、その上端部に設けられた回転駆動装置８によって駆動輪９ａが回転する。この駆動輪９ａとカッターポスト６の下端部に設けられた遊動輪９ｂとの間に上記チェーン式カッター７のエンドレスチェーン１０が掛け渡されており、このチェーン１０の外周側にビットプレートを介して多数の掘削ビット（第一掘削具）１１が配列されている。なお、回転駆動装置８はリーダ５に配置された昇降シリンダ５ａによって昇降させることができるようになっている。
【００２２】
上記チェーン式カッター７を駆動させつつ地中でカッターポスト６を横方向（図２のＸ−Ｘ′方向）に移動させることにより、その進行方向に溝を掘削する。
【００２３】
また、回転駆動装置８には地上傾斜計が備えられ、カッターポスト６には地中傾斜計が深さ方向に複数配設されている。これらの傾斜計は、例えば、ひずみゲージ式センサ、ポテンショメータ等から構成され傾斜検出手段として機能するものであり、地盤改良機１の進行方向における傾斜角を検出するもの、また、地盤改良機１の進行方向に対して直交する側方の傾斜角を検出するもの、進行方向および側方の傾斜角を同時に検出するものがある。
【００２４】
これらの傾斜計から得られた傾斜角データは、運転室内のコンピュータで処理され、カッターポスト６の傾斜状態や撓みがモニタ画面にリアルタイムで表示されるようになっている。
【００２５】
図３は、地盤改良機１のカッターポスト６の側面に装備された押付手段としての側方推力補助装置を示したものであり、(ａ)は図２のＡ−Ａ矢視断面図、(ｂ)はその正面図、(ｃ)はその側面図である。
【００２６】
図３の各図において、カッターポスト６の側面にはその長手方向にガイドレール２０ａ，２０ｂが配設されており、このガイドレール２０ａ，２０ｂをガイドして箱状の側方推力補助装置２１が昇降するようになっている。
【００２７】
この側方推力補助装置２１は、掘削ビット１１の外周端１１ａとカッターポスト６側面との隙間Ｂを利用して取り付けられており、昇降用ロープ２０ｃを図示しないウインチで巻き取り、または巻き解くことにより昇降するようになっている。なお、下降推力は、側方推力補助装置２１の下端部に取り付けられた錘によって発生する。なお、図中２０ｄは推力を発生させる媒体としての流体を供給するための流体注入ホースであり、この流体注入ホースは図示しない流体給排装置に接続されている。
【００２８】
側方推力補助装置２１は、その内部に流体を収納し得る袋体としてのバッグを備えており、流体を注入すると、図４に示すように、台座２１ａからバッグ２１ｂが矢印Ｃ方向（側方）に伸張し、バッグ２１ｂの先端に設けられている押圧板２１ｃが掘削壁Ｄを押圧し、それにより、後述するサイドカッター（矢印Ｅ方向に掘削する）の掘削反力を支持するようになっている。
【００２９】
なお、バッグ２１ｂの仕様は、地盤改良機の能力に応じて適宜選択されるが本実施形態においては、伸張長さが1500mm程度、最大推力が100kN程度のものを採用している。
【００３０】
図５は側方掘削を行うためのサイドカッター（側方カッター）の構成を示したものであり、(ａ)はサイドカッターの正面図、(ｂ)はその側面図、(ｃ)はその底面図を示している。
【００３１】
図５の各図において、サイドカッターは、カッターポスト６の一方側を移動する掘削ビット１１のビットプレート１１ｂに対してＬ字状に接続された第一サイドカッター２２と、他方側を移動する掘削ビット１１のビットプレート１１ｂに対してＬ字状に接続され、第一サイドカッター２２に対して左右対称に配置された第二サイドカッター２３とから構成されている。上記両サイドカッター２２，２３は第二掘削具として機能する。
【００３２】
第一サイドカッター２２を代表して説明すると、第一サイドカッター２２は、上下方向に複数段（本実施形態では３段）配置された横フレーム２２ａと、各横フレーム２２ａを縦方向に接続する縦フレーム２２ｂとを有している。横フレーム２２ａにはＴ字状のガイド２２ｃ（図５(ｂ)参照）が設けられており、このガイド２２ｃに対してＴ字溝を有する掘削ビットユニット２２ｄが複数差し込まれ、図示しない固定ピンによって固定されている。なお、掘削ビットユニット２２ｄの上下両端に掘削ビット２２ｅが取り付けられている。
【００３３】
この第一サイドカッター２２では、掘削ビットユニット２２ｄをガイド２２ｃに対して所望する個数、また、任意の位置に取り付けることができ、また、取り外すことも可能である。
【００３４】
この第一サイドカッター２２と第二サイドカッター２３とがそれぞれ昇降動作することにおり、カッターポスト側方の地盤を掘削することができるようになっている。
【００３５】
図６はその側方掘削の原理図を示したものであり、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面図である。同図に示すように、カッターポスト６における側方推力補助装置２１取付側と反対側に上記第一サイドカッター２２および第二サイドカッター２３を配置しているため、カッターポスト６を後方向に移動させながら掘削を行うことが可能になる。
【００３６】
ただし、上記した両サイドカッター２２，２３は、側方掘削を行うときにのみ掘削ビット１１のビットプレート１１ａに装着されるものであり、従来の左右方向の連続溝を掘削する場合には取り外される。
【００３７】
次に、上記構成を有する地盤改良機１を用いた地盤改良方法について説明する。
【００３８】
図７は地盤改良の施工手順を示したものである。
【００３９】
まず、地盤改良機１を施工範囲Ｅにおける施工開始位置Ｐ１（施工範囲Ｅのコーナー部分）に移動させ、カッターポスト６を所定深度まで建て込む。
【００４０】
次に、左右方向Ｐ１→Ｐ２について地盤改良を行う。このとき、地中に差し込んだカッターポスト６をｄ１方向に移動させ、溝掘削と造成（固化液と掘削部分の土砂とを混合、撹拌する）を一回の工程で行ういわゆる１パス施工を行う。
【００４１】
このとき、地盤改良機１のカッターポスト６にはその深度方向に傾斜計が備えられているため、掘削される連続溝の形状がリアルタイムでモニタの画面上に表示される。したがって掘削される連続溝の形状を最深部にいたるまで監視することができる。また、傾斜角度データに基づいてカッターポストの姿勢を制御することができるため、後述するように地盤改良を繰り返し施工する場合において重複部分を最小限、またはゼロにして地盤改良を行うことができる。
【００４２】
次に、移動端のＰ２ではカッターポスト６を側方（ｄ２方向）に移動させる。従来の連続溝掘削機では専らｄ１方向の掘削施工のみ可能であり側方掘削を行う機能が備わっていない。ところが、本実施形態の地盤改良機では側方掘削を行うための両サイドカッター２２，２３と、その両サイドカッター２２，２３を掘削壁に押圧するための側方推力補助装置２１が備えられているため、カッターポスト６を側方（ｄ２方向）に移動させつつ地盤改良を行うことができる。
【００４３】
詳しく説明すると、側方掘削ではチェーン式カッター７において地上に露出している部分に各サイドカッター２２，２３を装着する。このとき、各サイドカッター２２，２３を深度方向に位置をずらせて装着し、チェーン１０をカッターポスト６を周回させずにカッターポスト６右側に位置するチェーンと左側に位置するチェーンを互いに逆方向となるように限られた範囲で往復移動させることにより両サイドカッター２２，２３を駆動させる。
【００４４】
次に、地中に差し込まれたカッターポスト６の上方に側方推力補助装置２１を配置し、そのバッグ２１ｂ（図４参照）に流体を注入して側方掘削の駆動反力を支持し、その側方推力補助装置２１を順次、カッターポスト６の下部まで降下させて側方掘削を行う。
【００４５】
カッターポスト６の下端まで側方掘削が行われてカッターポスト６が略鉛直の姿勢になると、側方推力補助装置２１のバッグ２１ｂに注入した流体を吸入して側方推力補助装置２１による押圧力を解除し、ウインチを巻き取ることによって側方推力補助装置２１を地上に引き上げる。
【００４６】
次いで、両サイドカッター２２，２３を取り外す。
【００４７】
引き続き、図７においてカッターポスト６を横方向（矢印ｄ３方向）に移動させて溝掘削、造成を行う。
【００４８】
地盤改良機には、地中壁の状況を監視する監視装置が搭載されており、カッターポストの各深度毎に配設されたセンサーからの信号とＧＰＳ（Global Positioning System）等の外部からの位置信号にもとづき、地中の改良状況が二次元または三次元で表示されるようになっている。そして、重複部（オーバーラップ量）Ｃを確保した位置Ｐ３まで掘削および造成しながら移動する。
【００４９】
そして、既に造成された地中の様子は、上記監視装置によって地盤改良状況として記録され、その地盤改良状況をもとにして折り返し掘削の進路が設定される。
【００５０】
なお、予定造成領域に対して位置ずれがある場合には、その位置ずれを補正するように監視装置を設定し修正造成を行う。この際、造成領域の計測を行なった後に補正を行うようにするとより精度を向上させることができる。
【００５１】
このように、上記監視装置で記録された造成領域のデータに基づいて折り返し掘削が行われる。また、このようにして造成作業を行うことで、重複して造成する重複部Ｃを最小限としながら改良漏れのない造成を行うことができる。
【００５２】
移動端Ｐ４では上記したＰ２と同様にして側方掘削（矢印ｄ４方向）を行う。
【００５３】
上記した横方向の溝掘削、造成と、側方への溝掘削、造成をジグザクに施工していくことにより、施工範囲Ｅ全体の地盤改良を行う。
【００５４】
なお、側方掘削において、地盤改良機１本体は矢印ｄ２方向に自走することはできないため、図８に示す搬送手段を利用する。
【００５５】
同図において、移動端Ｐ２にはローラ付き台座２４，２５が設置されており、地盤改良機１はこの台座２４，２５上にｄ１方向から乗り上がる。図中２ａ，２ａは、台座２４，２５上に乗り上った地盤改良機１のクローラを示している。
【００５６】
この状態でワイヤロープ等で地盤改良機１の本体を矢印ｄ２方向に引っ張ることにより、地盤改良機１の本体を側方に移動させる。
【００５７】
なお、初回造成時には予定領域を設定しておき、これに対してリアルタイムで検出される造成データとを比較し、この間で位置ずれがある場合は、適宜修正の造成を行うように警報を出力するように構成してもよい。
【００５８】
また、折り返し造成時には、監視装置に記録されている造成済み地中領域のデータから、予め漏れが無いように造成するのに必要な造成領域とそのための造成ルートと自動的に演算し表示することもできる。また、折り返し掘削で造成する新規の造成領域とを比較しながら漏れがないように造成を自動で行うように制御することもできる。
【００５９】
なお、上述した実施形態では図３に示したように所定のサイズの側方推力補助装置２１を用いており、降下させながらカッターポスト６の深度方向に側方掘削を行う方法を示した。この場合の側方掘削を図９の（ａ)に示す。
【００６０】
しからながら、側方推力補助装置２１は上記したものに限らず、例えば図９(ｂ)の２１´に示すように、カッターポスト６の深度方向全体にわたって同時に押圧するものであってもよい。
【００６１】
また、図９(ｃ)に示すように、深度方向に複数の側方推力補助装置２１″を配設し、必要に応じていずれかの側方補助装置２１″に対して選択的に側方推力を発生させるものであってもよい。
【００６２】
また、図１０は側方推力補助装置の別の実施例を示したものである。
【００６３】
同図に示す側方推力補助装置は、流体をバッグに注入によって推力を発生するのとは異なり、機械的に伸縮する機構を用いて側方推力を発生するように構成されている。
【００６４】
この側方推力補助装置３０は、カッターポスト６に沿って昇降し得る油圧シリンダ３０ａと、その油圧シリンダ３０ａのロッド３０ｂ先端に設けられたパンタグラク機構３０ｃとから構成されている。
【００６５】
油圧シリンダ３０ａのヘッド側に圧油を供給すると、ロッド３０ｂが伸長し、カッターポスト６と掘削壁との間に配置されたパンタグラク機構３０ｃが拡張する方向に動作し、カッターポスト６を介してサイドカッター２２，２３を掘削壁に押圧する。
【００６６】
油圧シリンダ３０ａのロッド側に圧油を供給すると、ロッド３０ｂが縮小し、パンタグラク機構３０ｃが縮小する方向に動作し、両サイドカッター２２，２３の押圧が解除される。
【００６７】
このように機械的な押付手段によってもサイドカッター２２，２３を掘削壁に押圧するための側方推力を発生することができる。
【００６８】
図１１および図１２は第二掘削具の変形例および別の変形例を示したものである。
【００６９】
なお、両図において、図５と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図１１において、サイドカッターは、第一サイドカッター４０と、第一サイドカッター４０に対して左右対称に配置された第二サイドカッター４１とから構成されている。
【００７１】
第一サイドカッター４０を代表して説明すると、第一サイドカッター４０は、上下方向に３段配置された横フレーム４０ａと、各横フレーム４０ａを縦方向に接続する縦フレーム４０ｂとを有している。横フレーム４０ａには複数の掘削ビット支持体４０ｃが溶接されており、この掘削ビット支持体４０ｃに掘削ビット４０ｄが取り付けられる。
【００７２】
また、図１２に示すサイドカッター４２は、二つのビットプレート１１ｂ，１１ｂに跨がって取り付けられた矩形状のプレート４２ａを有し、このプレート４２ａ上には、図５で説明したガイド２２ｃと同様の構成からなるガイド４２ｂが平行して配設されており、各ガイド４２ｂに、掘削ビット４２ｃを備えた掘削ビットユニット４２ｄが装着されている。
【００７３】
なお、各ガイド４２ｂに装着される掘削ビット４２ｃは横方向に位置をずらせて取り付けられており、全体として全幅掘削を行うように構成されている。このサイドカッター４２の構成では、掘削ビット４２ｃの捻転を防止することができる利点がある。
【００７４】
なお、図では省略しているが、カッターポスト６の左側には、サイドカッター４２と左右対称にサイドカッター４３（図示しない）が配置されている。
【００７５】
なお、上記実施形態では、カッターポスト６を後方向に位置を変えながら順次複数列の掘削溝を形成したが、両サイドカッター２２，２３と側方推力補助装置３０の配置を逆にすれば、具体的にはカッターポスト６の前面側に両サイドカッター２２，２３を配置し、カッターポスト６の背面側に側方推力補助装置２１を配置すれば、カッターポスト６を前方向に位置を変えながら順次複数列の掘削溝を形成することもできる。
【００７６】
この場合は、造成済みの領域の上に敷板を敷き詰めるなどして養生を施し、地盤改良機が乗り入れ可能な状態とすることが望ましい。
【００７７】
さらに、複数台の地盤改良機を用いて造成を行う場合は、各々機械に搭載された監視装置のデータを現場事務所や基地局等のサーバーに送信して蓄積管理し、このサーバーでのシミュレーション等の演算処理結果を地盤改良機へ送信することで造成作業を効率良く行うことができるようになる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１の本発明によれば、第一掘削具による左右方向の掘削溝の終点で、第二掘削具を掘削地盤に押し付けながら第二掘削具による前後方向のうちの一方向の掘削を行って、カッターポストを上記一方向に位置を変え、第一掘削具による折り返し掘削を行なうことにより、掘削溝を前後複数列に連続させて一定領域の地盤を改良するため、重複施工を解消して時間的、経済的なロスを低減することができる。しかも第二掘削具を掘削地盤に押し付けながら掘削を行うため、効率の良い側方掘削が行える。
【００７９】
請求項２の本発明によれば、地盤を矩形状に改良することができる。
【００８０】
請求項３の本発明によれば、傾斜検出手段から求められる傾斜角度に基づいてカッターポストの掘削姿勢を制御するため、設計通りの掘削溝を形成することができ、カッターポストの下端に至るまで正確に地盤を改良することができる。
【００８１】
請求項５の本発明によれば、掘削具として左右方向の掘削を行う第一掘削具に加えて、前後方向のうちの一方向の掘削を行う第二掘削具が設けられ、第二掘削具を掘削地盤に押し付ける押付手段が設けられるため、掘削溝を前後複数列に連続させて掘削し地盤を改良することができるとともに、効率の良い側方掘削が行える。
【００８２】
請求項６の本発明によれば、カッターポストに、カッターポストまわりを周回するチェーン式カッターを設け、このチェーン式カッターに第一掘削具および第二掘削具を設けることにより、左右方向の掘削と前後方向の掘削が簡単な構成によって行えるようになる。
【００８３】
請求項８の本発明によれば、押付手段を、カッターポストを部分的に押圧するように構成し、かつカッターポストの深度方向に設けられたガイドレールに沿って昇降できるように構成したため、押付手段の構成をコンパクトに実現することができるともに、カッターポストの深度方向において任意の部位を押し付けることが可能になる。
【００８４】
請求項９の本発明によれば、押付手段を、拡縮し得る袋体と、その袋体に対して流体を給排する給排装置とから構成したため、流体の流量を制御することにより押付圧を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤改良機の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】 (ａ)は図１のカッターポストに備えられる側方推力補助装置の平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図である。
【図４】図３の側方推力補助装置の動作を説明する平面図である。
【図５】 (ａ)は図１のカッターポストに備えられるサイドカッターの正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は底面図である。
【図６】 (ａ)は側方掘削の原理を示す平面図、(ｂ)は側面図である。
【図７】本発明による地盤改良方法を説明する模式図である。
【図８】側方掘削における地盤改良機の移動方法を示す平面図である。
【図９】 (ａ)は第一の側方掘削方法、(ｂ)は第二の側方掘削方法、(ｃ)は第三側方掘削方法を示す説明図である。
【図１０】側方推力補助装置の変形例を示す側面図である。
【図１１】サイドカッターの変形例を示す図５相当図である。
【図１２】サイドカッターの別の変形例を示す図５相当図である。
【図１３】従来の深層混合処理方法による地盤改良方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１地盤改良機
２下部走行体
３上部旋回体
４門型フレーム
５リーダ
６カッターポスト
７チェーン式カッター
８回転駆動装置
１０エンドレスチェーン
１１掘削ビット
２１側方推力補助装置
２１ａ台座
２１ｂバッグ
２１ｃ押圧板
２２第一サイドカッター
２２ｅ掘削ビット
２３第二サイドカッター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ground improvement method and a ground improvement machine for improving ground strength.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for improving the ground, for example, a deep mixing method described in JP-A-5-098631 is known.
[0003]
This treatment method penetrates into the ground while rotating a stirring shaft with a stirring blade at the lower end, and stirs and mixes an improved material such as quick lime and cement milk with soft viscous soil in the ground. A strong columnar pile is created by utilizing the chemical binding action of soil or the like.
[0004]
When the ground in a desired range is improved by this deep mixing treatment method, the columnar pile is constructed without gaps in the front, rear, left and right.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional deep mixing method, since the pile created by one construction is cylindrical, in order to continuously improve the ground, as shown in FIG. F part) must be overlapped, and every time the ground improvement site is moved (for example, from H1 to H2), the agitation shaft must be lifted from the ground, which is time and economical. There was also a great loss.
[0006]
In addition, the soft viscous soil that is stirred and mixed with the improving material may have different properties depending on the depth, and it is difficult to ensure uniform strength and quality in the depth direction.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional deep mixing method as described above, and can eliminate time and economical loss by eliminating duplicated construction and is uniform in the depth direction. It is an object of the present invention to provide a ground improvement method and a ground improvement machine capable of obtaining high strength and quality.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The ground improvement method of the present invention is a ground improvement method in which a cutter post provided with a drilling tool is moved in the left-right direction in a state of being inserted into the ground to form a drilling groove, and an improvement material is introduced into the drilling groove. a first drilling tool to drill the lateral direction drilling tool, with a soil improvement machine having a second drilling tool to perform a one-way drilling of the longitudinal direction, the excavation of the left-right direction by the first drilling tool at the end, by sandwiching the cutter post What the second drilling tool rows by that drilling the second drilling tool while pressing the excavating ground the second drilling tool from the opposite side of the said first direction the cutter post repositioning to a row cormorants land Release improved method of wrapping drilling lateral direction again by the first drilling tool.
[0009]
In the above ground improvement method, at the end of the excavation groove by the first excavation tool, the cutter post is moved in a direction perpendicular to the excavation groove by the second excavation tool, and the excavation groove of the next row is folded back again in parallel by the first excavation tool. If excavated, the ground can be improved to a rectangular shape .
[0010]
In the above SL ground improvement method has a tilt detection means for detecting an inclination of the cutter post, by controlling the drilling position of the cutter post based on the inclination angle obtained from the inclination detecting unit, forming a drilling groove as designed It is possible to improve the ground accurately up to the lower end of the cutter post.
[0011]
In the ground improvement method, the plurality of second excavation tools may be misaligned and attached to the chain, and the chains located on both sides of the cutter post may be reciprocated in opposite directions.
[0012]
The ground improvement machine of the present invention is a ground improvement machine in which a cutter post provided with an excavating tool is moved in the left-right direction in a state of being inserted into the ground to form an excavation groove, and an improvement material is introduced into the excavation groove. a first drilling tool to drill the lateral direction drilling tool, a second drilling tool is provided to perform the one-way drilling of the longitudinal direction, during excavation by the second drilling tool, the cutter post It is a ground improvement machine provided with pressing means for pressing the second excavation tool against the excavation ground from the opposite side of the second excavation tool .
[0013]
In the ground improvement machine, a chain cutter that circulates around the cutter post may be provided on the cutter post, and the first excavator and the second excavator may be provided on the chain cutter.
[0014]
In the ground improvement machine, the second excavator is preferably detachable .
[0015]
The said ground improvement machine WHEREIN: The said pressing means can be comprised so that it can raise / lower along the guide rail provided in the depth direction of a cutter post, and it is comprised so that a cutter post may be pressed partially.
[0016]
In the above ground improvement machine, as a specific example of the pressing means, there is shown one constituted by a bag body that can be expanded and contracted and a supply / discharge device that supplies and discharges fluid to and from the bag body.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a side view showing the configuration of a ground improvement machine used in the ground improvement method of the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof.
[0019]
In both figures, the ground improvement machine 1 has basically the same configuration as the continuous groove excavator used in the TRD (Trench-cutting Re-mixing Deep Wall Method) method, and is equipped with a crawler 2a for traveling on the ground. An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 2, and the lower traveling body 2 is provided with a portal frame 4.
[0020]
In the portal frame 4, a pair of a traverse upper cylinder 4 a and a traverse lower cylinder 4 b are arranged in parallel in the vertical direction, and a traverse excavation thrust is applied to the cutter post 6 suspended from the leader 5. ing. A chain cutter 7 rotates with the cutter post 6 as a guide.
[0021]
The cutter post 6 is constituted by a long box-shaped frame that is connected, and a driving wheel 9a is rotated by a rotary driving device 8 provided at an upper end portion thereof. An endless chain 10 of the chain cutter 7 is stretched between the drive wheel 9a and an idler wheel 9b provided at the lower end of the cutter post 6, and a bit plate is disposed on the outer periphery of the chain 10 via a bit plate. A large number of excavation bits (first excavation tools) 11 are arranged. The rotary drive device 8 can be moved up and down by a lifting cylinder 5 a disposed in the reader 5.
[0022]
By driving the chain cutter 7 and moving the cutter post 6 laterally (XX ′ direction in FIG. 2) in the ground, a groove is excavated in the traveling direction.
[0023]
Further, the rotary drive device 8 is provided with a ground inclinometer, and the cutter post 6 is provided with a plurality of underground inclinometers in the depth direction. These inclinometers are composed of, for example, strain gauge type sensors, potentiometers, etc., and function as inclination detecting means, which detect the inclination angle in the traveling direction of the ground improvement machine 1, Some of them detect a lateral inclination angle orthogonal to the traveling direction, and some detect a traveling direction and a lateral inclination angle simultaneously.
[0024]
The tilt angle data obtained from these inclinometers is processed by a computer in the cab so that the tilt state and deflection of the cutter post 6 are displayed in real time on the monitor screen.
[0025]
FIG. 3 shows a side thrust assisting device as a pressing means equipped on the side surface of the cutter post 6 of the ground improvement machine 1, and (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. b) is a front view thereof, and (c) is a side view thereof.
[0026]
In each drawing of FIG. 3, guide rails 20a and 20b are arranged in the longitudinal direction on the side surface of the cutter post 6, and a box-shaped side thrust assisting device 21 is guided by guiding the guide rails 20a and 20b. It is designed to go up and down.
[0027]
The side thrust assisting device 21 is attached using a gap B between the outer peripheral end 11a of the excavating bit 11 and the side surface of the cutter post 6 and winds or unwinds the lifting rope 20c with a winch (not shown). It is designed to move up and down. The downward thrust is generated by a weight attached to the lower end of the side thrust assisting device 21. In the figure, reference numeral 20d denotes a fluid injection hose for supplying a fluid as a medium for generating a thrust, and this fluid injection hose is connected to a fluid supply / discharge device (not shown).
[0028]
The side thrust assisting device 21 includes a bag as a bag body that can store a fluid therein, and when the fluid is injected, as shown in FIG. 4, the bag 21 b moves from the pedestal 21 a to the arrow C direction (sideward). ) And the pressing plate 21c provided at the tip of the bag 21b presses the excavation wall D, thereby supporting the excavation reaction force of a side cutter (excavated in the direction of arrow E) described later. ing.
[0029]
The specification of the bag 21b is appropriately selected according to the capacity of the ground improvement machine, but in the present embodiment, the bag having an extension length of about 1500 mm and a maximum thrust of about 100 kN is adopted.
[0030]
FIG. 5 shows the configuration of a side cutter (side cutter) for performing side excavation. (A) is a front view of the side cutter, (b) is a side view thereof, and (c) is a bottom view thereof. The figure is shown.
[0031]
In each drawing of FIG. 5, the side cutter includes a first side cutter 22 connected in an L shape to the bit plate 11 b of the excavation bit 11 that moves on one side of the cutter post 6, and excavation that moves on the other side. The second side cutter 23 is connected to the bit plate 11 b of the bit 11 in an L shape and is arranged symmetrically with respect to the first side cutter 22. Both the side cutters 22 and 23 function as a second excavator.
[0032]
The first side cutter 22 will be described as a representative. The first side cutter 22 connects the horizontal frames 22a arranged in a plurality of stages (three stages in the present embodiment) in the vertical direction and the horizontal frames 22a in the vertical direction. And a vertical frame 22b. The horizontal frame 22a is provided with a T-shaped guide 22c (see FIG. 5 (b)), and a plurality of excavation bit units 22d having T-shaped grooves are inserted into the guide 22c. It is fixed. The excavation bit 22e is attached to the upper and lower ends of the excavation bit unit 22d.
[0033]
In the first side cutter 22, a desired number of excavation bit units 22d can be attached to the guide 22c, and can be attached at an arbitrary position, or can be removed.
[0034]
The first side cutter 22 and the second side cutter 23 are respectively moved up and down, so that the ground on the side of the cutter post can be excavated.
[0035]
FIG. 6 shows the principle diagram of the side excavation, where (a) is a plan view and (b) is a side view. As shown in the figure, since the first side cutter 22 and the second side cutter 23 are disposed on the opposite side of the cutter post 6 from the side thrust auxiliary device 21 mounting side, the cutter post 6 is moved backward. It is possible to excavate while
[0036]
However, both the side cutters 22 and 23 are attached to the bit plate 11a of the excavation bit 11 only when performing side excavation, and are removed when excavating a conventional continuous groove in the left-right direction. .
[0037]
Next, a ground improvement method using the ground improvement machine 1 having the above configuration will be described.
[0038]
FIG. 7 shows the construction procedure for ground improvement.
[0039]
First, the ground improvement machine 1 is moved to the construction start position P1 (corner portion of the construction range E) in the construction range E, and the cutter post 6 is built to a predetermined depth.
[0040]
Next, ground improvement is performed in the left-right direction P1 → P2. At this time, the cutter post 6 inserted into the ground is moved in the d1 direction, and so-called one-pass construction is performed in which the groove excavation and creation (mixing and stirring the solidified liquid and the earth and sand of the excavated portion) are performed in one step. .
[0041]
At this time, since the cutter post 6 of the ground improvement machine 1 is provided with an inclinometer in the depth direction, the shape of the continuous groove to be excavated is displayed on the monitor screen in real time. Therefore, the shape of the continuous groove to be excavated can be monitored up to the deepest part. Moreover, since the attitude | position of a cutter post can be controlled based on inclination-angle data, when performing ground improvement repeatedly as mentioned later, a ground improvement can be performed by making an overlap part into the minimum or zero.
[0042]
Next, the cutter post 6 is moved laterally (d2 direction) at the moving end P2. The conventional continuous groove excavator can exclusively perform excavation work in the d1 direction and does not have a function of performing side excavation. However, in the ground improvement machine of this embodiment, both side cutters 22 and 23 for performing side excavation and a side thrust assisting device 21 for pressing the side cutters 22 and 23 against the excavation wall are provided. Therefore, the ground improvement can be performed while moving the cutter post 6 to the side (d2 direction).
[0043]
More specifically, in the side excavation, the side cutters 22 and 23 are attached to portions exposed to the ground in the chain cutter 7. At this time, the side cutters 22 and 23 are mounted with their positions shifted in the depth direction, and the chain located on the right side of the cutter post 6 and the chain located on the left side are opposite to each other without rotating the chain 10 around the cutter post 6. Both side cutters 22 and 23 are driven by reciprocating within a limited range.
[0044]
Next, the lateral thrust assisting device 21 is disposed above the cutter post 6 inserted into the ground, and fluid is injected into the bag 21b (see FIG. 4) to support the driving reaction force of lateral excavation. The lateral thrust assisting device 21 is sequentially lowered to the lower part of the cutter post 6 to perform side excavation.
[0045]
When the side digging is performed to the lower end of the cutter post 6 and the cutter post 6 is in a substantially vertical posture, the fluid injected into the bag 21b of the side thrust assisting device 21 is sucked and the pressing force by the side thrust assisting device 21 is obtained. Is released and the side thrust assisting device 21 is pulled up to the ground by winding the winch.
[0046]
Subsequently, both side cutters 22 and 23 are removed.
[0047]
Subsequently, in FIG. 7, the cutter post 6 is moved in the lateral direction (arrow d3 direction) to perform groove excavation and formation.
[0048]
The ground improvement machine is equipped with a monitoring device that monitors the condition of the underground wall, and signals from sensors arranged at each depth of the cutter post and the position from the outside such as GPS (Global Positioning System) Based on the signal, the underground improvement status is displayed in two or three dimensions. And it moves, excavating and constructing to the position P3 which secured the overlap part (overlap amount) C.
[0049]
The underground state already created is recorded as the ground improvement status by the monitoring device, and the course of the loop excavation is set based on the ground improvement status.
[0050]
If there is a positional deviation with respect to the planned creation area, the monitoring apparatus is set so as to correct the positional deviation and the correction creation is performed. At this time, if the correction is performed after the creation region is measured, the accuracy can be improved.
[0051]
In this way, the loop excavation is performed based on the data of the creation area recorded by the monitoring device. In addition, by performing the creation operation in this way, it is possible to perform creation without any omission of leakage while minimizing the overlapping portion C that is created redundantly.
[0052]
At the moving end P4, side excavation (arrow d4 direction) is performed in the same manner as P2 described above.
[0053]
The ground improvement of the entire construction range E is performed by performing the above-described lateral groove excavation and creation, and lateral groove excavation and creation in a zigzag manner.
[0054]
In addition, in the side excavation, the ground improvement machine 1 main body cannot self-propell in the direction of the arrow d2, and therefore the conveying means shown in FIG. 8 is used.
[0055]
In the figure, pedestals 24 and 25 with rollers are installed at the moving end P2, and the ground improvement machine 1 rides on the pedestals 24 and 25 from the direction d1. 2a and 2a in the figure show the crawler of the ground improvement machine 1 that has climbed on the pedestals 24 and 25.
[0056]
In this state, the main body of the ground improvement machine 1 is moved to the side by pulling the main body of the ground improvement machine 1 in the arrow d2 direction with a wire rope or the like.
[0057]
In addition, a planned area is set at the time of the first creation, and compared with the creation data detected in real time against this, if there is a position shift between them, an alarm is output so as to create a correction as appropriate. You may comprise as follows.
[0058]
Also, at the time of turn-up creation, automatically create and display the creation area and the creation route necessary for construction in advance so that there is no leakage from the data of the created underground area recorded in the monitoring device. You can also. Moreover, it can also be controlled to automatically perform creation so as not to leak while comparing with a new construction region created by turning excavation.
[0059]
In the above-described embodiment, the side thrust assisting device 21 having a predetermined size is used as shown in FIG. 3, and a method of performing side excavation in the depth direction of the cutter post 6 while being lowered is shown. Side excavation in this case is shown in FIG.
[0060]
However, the side thrust assisting device 21 is not limited to the one described above, and may be one that simultaneously presses the entire depth of the cutter post 6 as shown by 21 'in FIG. 9B, for example.
[0061]
Further, as shown in FIG. 9 (c), a plurality of side thrust assisting devices 21 "are arranged in the depth direction, and the side assisting devices 21" are selectively laterally arranged as required. It may generate a thrust.
[0062]
FIG. 10 shows another embodiment of the side thrust assisting device.
[0063]
The side thrust assisting device shown in the figure is configured to generate a side thrust using a mechanically expanding and contracting mechanism, unlike a thrust generated by injecting fluid into a bag.
[0064]
The side thrust assisting device 30 includes a hydraulic cylinder 30a that can be moved up and down along the cutter post 6, and a pan-tack mechanism 30c provided at the tip of the rod 30b of the hydraulic cylinder 30a.
[0065]
When pressure oil is supplied to the head side of the hydraulic cylinder 30a, the rod 30b extends, and the pantagaku mechanism 30c disposed between the cutter post 6 and the excavation wall operates in an expanding direction. The cutters 22 and 23 are pressed against the excavation wall.
[0066]
When pressure oil is supplied to the rod side of the hydraulic cylinder 30a, the rod 30b is contracted, the pantagaku mechanism 30c is operated in a contracting direction, and the pressing of the side cutters 22 and 23 is released.
[0067]
Thus, a lateral thrust force for pressing the side cutters 22 and 23 against the excavation wall can be generated also by the mechanical pressing means.
[0068]
11 and 12 show a modification of the second excavation tool and another modification.
[0069]
In addition, in both figures, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as FIG. 5, and the description is abbreviate | omitted.
[0070]
In FIG. 11, the side cutter is composed of a first side cutter 40 and a second side cutter 41 arranged symmetrically with respect to the first side cutter 40.
[0071]
The first side cutter 40 will be described as a representative. The first side cutter 40 has a horizontal frame 40a arranged in three stages in the vertical direction, and a vertical frame 40b that connects the horizontal frames 40a in the vertical direction. Yes. A plurality of excavation bit supports 40c are welded to the horizontal frame 40a, and an excavation bit 40d is attached to the excavation bit support 40c.
[0072]
Further, the side cutter 42 shown in FIG. 12 has a rectangular plate 42a attached over the two bit plates 11b and 11b, and on the plate 42a, the guide 22c described in FIG. Guides 42b having the same configuration are arranged in parallel, and a drilling bit unit 42d including a drilling bit 42c is attached to each guide 42b.
[0073]
In addition, the excavation bit 42c attached to each guide 42b is attached by shifting the position in the lateral direction, and is configured to perform full width excavation as a whole. The side cutter 42 has an advantage that the excavation bit 42c can be prevented from being twisted.
[0074]
Although omitted in the drawing, a side cutter 43 (not shown) is disposed on the left side of the cutter post 6 in a symmetrical manner with the side cutter 42.
[0075]
In the above embodiment, the plurality of rows of excavation grooves are formed sequentially while changing the position of the cutter post 6 in the rearward direction. However, if the arrangement of the side cutters 22 and 23 and the side thrust assisting device 30 is reversed, Specifically, if both side cutters 22 and 23 are arranged on the front side of the cutter post 6 and the side thrust assisting device 21 is arranged on the back side of the cutter post 6, the position of the cutter post 6 is changed in the forward direction. A plurality of rows of excavation grooves can be formed sequentially.
[0076]
In this case, it is desirable that the ground improvement machine is put into a state where it can be put on by laying a laying board on the already created area.
[0077]
In addition, when building with multiple ground improvement machines, the data of the monitoring device installed in each machine is sent to a server such as a field office or base station for storage management, and simulation is performed on this server. Thus, the creation process can be efficiently performed by transmitting the calculation processing result such as the above to the ground improvement machine.
[0078]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention of claim 1, at the end point of the left and right excavation grooves by the first excavation tool, the second excavation tool is moved forward and backward by pressing the second excavation tool against the excavation ground. What line one-way drilling of direction, the cutter post repositioning into the one direction, by performing the folding excavation by the first drilling tool, ground in certain areas by continuous excavation around a plurality of rows Therefore, it is possible to eliminate redundant construction and reduce time and economical loss. Moreover, since the excavation is performed while pressing the second excavating tool against the excavation ground, efficient side excavation can be performed.
[0079]
According to the present invention of claim 2, the ground can be improved to a rectangular shape .
[0080]
According to the present invention 請 Motomeko 3, for controlling the drilling position of the cutter post based on the inclination angle obtained from the inclination detecting unit, it is possible to form the excavation as designed, leading to the lower end of the cutter post Can improve the ground accurately.
[0081]
According to the present invention of claim 5, in addition to the first drilling tool to drill the lateral direction drilling tool, the second drilling tool is provided to perform the one-way drilling of the longitudinal direction, the second drilling tool Since the pressing means that presses the ground into the excavation ground is provided , the ground can be improved by excavating the excavation grooves continuously in a plurality of rows before and after , and efficient side excavation can be performed.
[0082]
According to the sixth aspect of the present invention, the cutter post is provided with a chain type cutter that circulates around the cutter post, and the chain type cutter is provided with the first excavating tool and the second excavating tool, so that Longitudinal excavation can be performed with a simple configuration .
[0083]
According to the present invention 請 Motomeko 8, since the pressing means may be configured to partially press the cutter post, and was configured to be raised and lowered along a guide rail provided in the depth direction of the cutter post, The structure of the pressing means can be realized in a compact manner, and an arbitrary part can be pressed in the depth direction of the cutter post.
[0084]
According to the ninth aspect of the present invention, the pressing means includes the bag body that can be expanded and contracted and the supply / discharge device that supplies and discharges fluid to and from the bag body. Can be adjusted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a ground improvement machine according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of FIG.
3A is a plan view of a side thrust assisting device provided in the cutter post of FIG. 1, FIG. 3B is a front view, and FIG. 3C is a side view.
4 is a plan view for explaining the operation of the side thrust assisting device of FIG. 3; FIG.
5A is a front view of a side cutter provided in the cutter post of FIG. 1, FIG. 5B is a side view, and FIG. 5C is a bottom view.
6A is a plan view showing the principle of side excavation, and FIG. 6B is a side view.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a ground improvement method according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a method of moving the ground improvement machine in side excavation.
9A is an explanatory view showing a first lateral excavation method, FIG. 9B is an explanatory diagram showing a second lateral excavation method, and FIG. 9C is a third lateral excavation method;
FIG. 10 is a side view showing a modification of the side thrust assisting device.
FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 5 showing a modification of the side cutter.
FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 5 and showing another modified example of the side cutter.
FIG. 13 is an explanatory view showing a ground improvement method by a conventional deep mixing processing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground improvement machine 2 Lower traveling body 3 Upper turning body 4 Portal frame 5 Leader 6 Cutter post 7 Chain type cutter 8 Rotation drive device 10 Endless chain 11 Excavation bit 21 Side thrust assisting device 21a Pedestal 21b Bag 21c Pressing plate 22 First One side cutter 22e Drilling bit 23 Second side cutter

Claims

In the ground improvement method in which the cutter post provided with the excavating tool is moved in the left-right direction with the cutter post inserted into the ground to form the excavation groove, and the improvement material is injected into the excavation groove,
A first drilling tool to drill the lateral direction as the drilling tool, with a soil improvement machine having a second drilling tool to perform a one-way drilling of the longitudinal direction, the drilling in the horizontal direction by the first drilling tool at the end of the groove by performing a dig that by the said second drilling tool cutting while pressed against the excavating ground the second drilling tool from the opposite side of the said second drilling tool across the cutter post, said cutter post changing the position to one direction, ground improvement method again, wherein the TURMERIC row wrapping drilling in the horizontal direction by the first drilling tool.

The cutter post is moved in the direction perpendicular to the excavation groove by the second excavation tool at the end point of the excavation groove by the first excavation tool, and the excavation groove of the next row is folded back in parallel by the first excavation tool. The ground improvement method according to 1.

The ground improvement method according to claim 1 or 2 , further comprising an inclination detection means for detecting an inclination of the cutter post, and controlling the excavation posture of the cutter post based on an inclination angle obtained from the inclination detection means.

The ground improvement method according to any one of claims 1 to 3 , wherein a plurality of the second excavation tools are misaligned and attached to the chain, and the chains located on both sides of the cutter post are reciprocated in opposite directions. .

In a ground improvement machine that forms a drilling groove by moving the cutter post equipped with a drilling tool into the ground in the left-right direction, and introduces an improved material into the drilling groove,
A first drilling tool to drill the lateral direction as the drilling tool, and a second drilling tool to perform a one-way drilling of the longitudinal direction is provided,
A ground improvement characterized by having a pressing means for pressing the second excavation tool against the excavation ground from the opposite side of the second excavation tool across the cutter post when excavating with the second excavation tool. Machine.

The ground improvement machine according to claim 5, wherein the cutter post is provided with a chain type cutter that circulates around the cutter post, and the chain type cutter is provided with the first excavating tool and the second excavating tool.

The ground improvement machine according to claim 5 or 6 , wherein the second excavation tool is detachable .

6. The ground improvement machine according to claim 5 , wherein the pressing means is configured to partially press the cutter post and is configured to move up and down along a guide rail provided in a depth direction of the cutter post. .

The ground improvement machine according to any one of claims 5 to 8, wherein the pressing means includes a bag body that can be expanded and contracted, and a supply / discharge device that supplies and discharges fluid to and from the bag body.