JP3945747B2 - 地盤改良撹拌機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の支持力を向上させる改良柱体を造設するために用いる地盤改良撹拌機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤の支持力を向上させるため、図8に示すように、地盤2に改良柱体11を造設する深層混合処理工法(柱状改良工法)が用いられる。前記改良柱体11を造設するにあたっては、例えば図1に示すように、回転軸3に地盤2を掘削及び撹拌する撹拌翼14が複数設けられた地盤改良撹拌機15と、該地盤改良撹拌機15を昇降自在に支持すると共に、回転駆動させる支持部7が装備された建設機械6と、水とセメント等の固化材を混練して固化材スラリーを生成するミキサー8、該ミキサー8により生成された固化材スラリーを地盤改良撹拌機15の回転軸3の内部に配管9を通じて供給するポンプ10等からなるプラントと、を利用する。
【0003】
改良柱体の造設に際しては、まず、前記支持部7に設けられた回転駆動部7b及び昇降部7aにより前記地盤改良撹拌機15を回転させながら降下させて地盤2に貫入し、所定の深さまで空掘りする。つぎに、空掘りにより破砕されて形成された土砂中に固化材スラリーを注入しつつ、撹拌翼14を回転させて土砂と固化材スラリーを撹拌混合して改良土を作製する。そして、作製した前記改良土を所定期間放置して固化させると改良柱体11となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した柱状改良工法においては、改良柱体11の強度は土砂と固化材スラリーを混合して作製される改良土に依存することから、質の高い改良柱体11を安定的に造設するためには、土砂と固化材スラリーを常に十分に混合して良質な改良土を作製することが不可欠である。しかし、地盤の土砂が粘土質である場合や地盤に繊維質の泥炭が含まれる場合は、土砂と固化材スラリーを撹拌するときに、粘性の高い土砂や泥炭が地盤改良撹拌機15の撹拌翼14に付着し、又は絡み付いて団子状の塊となり、撹拌翼14と一体となって回転する、いわゆる共回り現象が発生し易くなる。この共回り現象が発生すると土砂と固化材スラリーは十分に混合されず不良質な改良土が作製され、改良柱体11の性能、つまり、その固化強度が著しく低下して期待した支持力を発揮できないことがある。
【0005】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、地盤の土砂が粘土質である場合や地盤に繊維質の泥炭が含まれる場合であっても、共回り現象を防止し、地盤の土砂と固化材スラリーを十分に撹拌混合して、良質の改良柱体を造設する地盤改良撹拌機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の地盤改良撹拌機は、中空状の回転軸と、該回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッドと、前記回転軸に突設され、前記回転軸が回転することにより地盤の中の土砂と固化材スラリーを撹拌する撹拌翼と、を備えた地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼に、複数の半球状の突起が形成されたことを特徴としている。
【0007】
請求項2記載の地盤改良撹拌機は、請求項1記載の地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼の断面形状が流線型であることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機について図面に基づき説明する。図1及び図2に示すように、前記地盤改良撹拌機1は、回転軸3と、回転軸3の先端に設けられた削孔ヘッド4と、回転軸3に一定間隔で相互に90度ずつ異なる向きに突設された複数の撹拌翼5と、を備えたものであり、この地盤改良撹拌機1は、建設機械6の前部に設けられた支持部7にその長手方向を上下にして支持されている。また、前記地盤改良撹拌機1は、支持部7に装備された昇降部7aによって昇降され、回転駆動部7bによって回転駆動力を与えられて回転されるようになっている。以下、各部について詳細に説明する。
【0009】
前記建設機械6は、前記した地盤改良撹拌機1を支持する支持部7、支持部7に設けられた昇降部7a及び回転駆動部7bのほか、走行体としてのクローラ6aを装備しており、軟弱地盤等の走行条件の悪いところであっても、オペレータの操作により施工場所に移動してその前部に支持する地盤改良撹拌機1を所望の位置に配置する。
【0010】
前記回転軸3は、撹拌翼5及び削孔ヘッド4が設けられて、これらを回転させる回転駆動力を伝達する役割を果たすほか、固化材スラリーを地中に注入するための供給配管としての役割をも果たす。すなわち、前記回転軸3には鋼管等の中空状のものが使用されており、その基部3aから固化材スラリーが圧入されると先端部3bから圧入された固化材スラリーが吐出されて土砂の中に注入されるようになっている。
【0011】
前記固化材スラリーは、「従来の技術」の欄で述べたように、ミキサー8内において生成されて、該ミキサー8から前記回転軸3の基部3aまで設けられた配管9及び配管途中に設置されたポンプ10によって供給されるようになっている。なお、前記回転軸3の基部3aと前記配管9の端部の接続には、回転軸3の基部3aと配管9が回転自在に接続されるようにスイベルジョイント等が用いられている。
【0012】
前記削孔ヘッド4は、前記回転軸3の先端部3bに、固化材スラリーの吐出を妨げないように、設けられたものであり、使用時に、回転軸3から推進力及び回転駆動力を与えられて孔底を掘削する。
【0013】
前記撹拌翼5は、前記回転軸3に一定間隔で相互に90度ずつ異なる向きに複数突設されている。そして、撹拌翼5の一辺端に掘削チップ5aが複数設けられ、撹拌翼5の表面には、多数の突起5bが形成されている。
【0014】
上記した構成を有する地盤改良撹拌機1を使用して、地盤2に改良柱体を造設する場合は、図3(a)に示すように、まず最初に、前記建設機械6を操作して、改良柱体を造設すべき地点に地盤改良撹拌機1を配置する。
【0015】
次に、図3(b)に示すように、地盤改良撹拌機1を回転させながら下降させて、削孔ヘッド4及び前記撹拌翼5により地盤2を掘削しながら地盤改良撹拌機1を地盤2の中に押し進め、改良柱体を造設すべき深さまで貫入する。
【0016】
そして、図3(c)に示すように、前記ミキサ8及び前記ポンプ9を稼働させて、固化材スラリーを回転軸3の内部を通じて先端部3bから土砂に注入しながら、地盤改良撹拌機1を回転昇降させて土砂と固化材スラリーを撹拌翼5によって撹拌混合して改良土を作製する。その後、地盤改良撹拌機1を撤収して所定期間放置すると、図3(d)に示すように、改良土が固化して改良柱体11となる。
【0017】
つぎに、前記撹拌翼5による土砂及び固化材スラリーの撹拌について説明する。図4(a)に示すように、土砂と固化材スラリーを撹拌混合するために、撹拌翼5が土砂と固化材スラリーの中を回転すると、その撹拌翼5の表面には、固化材スラリーと土砂からなる付着物12が形成される。そして、この付着物12が大きく成長すると、団子状の大きな塊となって、共回り現象を発生し、固化材スラリーと土砂の混合効率の低下を招く。
【0018】
しかしながら、本実施の形態に係る地盤改良撹拌機1の撹拌翼5には、複数の突起5bが形成されているため、図示するように突起間に隙間Xが生じ易く、撹拌翼5の表面とその表面に生じた付着物12の接触面積が減少して、前記突起5bがない場合と比較して、前記付着物12の撹拌翼5への付着力が小さくなる。このことから、図4(b)に示すように、撹拌翼5の表面に発生した付着物12は、大きく成長する前に、周囲の土砂等との摩擦力により撹拌翼5から剥離され、或いは、ばらばらに崩壊される。
【0019】
このことから明らかなように、前記撹拌翼5を備えた地盤改良撹拌機1によれば、前記撹拌翼5に固化材スラリーと土砂からなる団子状の大きな塊が形成され難く、共回り現象の発生を抑える効果を生じる。
【0020】
ところで、付着物12が大きく成長する前に撹拌翼5から剥離し、又は崩壊され易くなるのは、突起5bが形成されていない撹拌翼と比較して、付着物12と撹拌翼の接触面積の大小によるものであるから、このような作用効果を得るためには、前記撹拌翼5を、例えば、図5(a)、(b)に示すように、半球状のものではなく、縦長或いは横長の突起5c、5dを設けた撹拌翼5A、5Bとしてもよい。
【0021】
次に前記地盤改良撹拌機1の変形例に係る地盤改良撹拌機1Aについて説明する。図6に示すように、変形例に係る地盤改良撹拌機1Aは、前記地盤改良撹拌機1と撹拌翼の断面形状を除いて同様の構成となっている。すなわち、変形例に係る地盤改良撹拌機1Aの撹拌翼5Cの断面形状は、図示するように流線型である。このため、撹拌翼5Cを土砂と固化材スラリーの中で回転させたとき、撹拌翼5Cの表面における土砂及び固化材スラリーの流れが、断面形状が流線型でない前記撹拌翼5(図2)と比較して、スムースになり、土砂等が撹拌翼5Cの表面に付着し難くくなる。このことから、変形例に係る地盤改良撹拌機1Aを利用すれば、断面形状が流線型でない撹拌翼5を有する前記地盤改良撹拌機1より一層共回り現象の発生が抑制される。
【0022】
以上説明した地盤改良撹拌機1及び変形例に係る地盤改良撹拌機1Aは、撹拌翼自体への土砂の付着を防止して、共回り現象を防止するものであるが、従来から提案されている共回り防止機構など、特に撹拌翼に付着した大きな塊を剪断する機構等と組み合わせて構成すれば、更に一層の共回り防止効果が期待できる。例えば、図7に示すように、前記地盤改良撹拌機1の回転軸3に共回り防止翼13を設けた地盤改良撹拌機1Bであってもよい。前記共回り防止翼13は、撹拌翼5より大径であり、且つ、前記回転軸3に回転自在に設けられたものであり、掘削されていない固い地盤にその両端部が係止されて、回転する撹拌翼5及び回転軸3に対して静止した状態を保持することにより、撹拌翼5と共回りする土砂を剪断して共回りを防止するものである。従って、この地盤改良撹拌機1Bによれば、撹拌翼5に大きな付着物が発生し難く、また、付着物が成長して大きな塊となった場合であっても、前記共回り防止翼13により剪断破壊して共回り現象の発生を防止する。
【0023】
【発明の効果】
請求項1記載の地盤改良撹拌機は、中空状の回転軸と、該回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッドと、前記回転軸に突設され、前記回転軸が回転することにより地盤の中の土砂と固化材スラリーを撹拌する撹拌翼と、を備えた地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼に、複数の半球状の突起が形成されたものであるので、撹拌翼に突起が形成されていないものと比較して、撹拌翼と土砂等の接触面積が小さいことから、土砂等からなる大きな塊が撹拌翼に付着し難くく、共回り現象を防止することができる。従って、該地盤改良撹拌機によれば、地盤の土砂と固化材スラリーは十分に撹拌混合されるので、良質の改良柱体を造設することができる。
【0024】
請求項2記載の地盤改良撹拌機は、請求項1記載の地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼の断面形状が流線型であるものであるので、撹拌翼を土砂と固化材スラリーの中で回転させたとき、撹拌翼の表面における土砂等の流れが、断面形状が流線型でないものと比較して、スムースになり、土砂等が撹拌翼の表面に付着し難くくなる。このことから、該地盤改良撹拌機を利用すれば、請求項1記載の地盤改良撹拌機より一層共回り現象の発生を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】改良柱体を造設するときに使用されるプラントの例を示した図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機を示した図である。
【図3】改良柱体を造設する際の手順を表した説明図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機の撹拌翼の撹拌作用についての説明図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機の撹拌翼の突起形状のバリエーションを示した図である。
【図6】本発明の実施の形態の変形例に係る地盤改良撹拌機を示した図である。
【図7】共回り防止翼を装着した地盤改良撹拌機の例を示した説明図である。
【図8】改良柱体を示した斜視図である。
【符号の説明】
1、1A、 地盤改良撹拌機
3 回転軸
4 削孔ヘッド
5、5A乃至5C 撹拌翼
5b乃至5d 突起
Claims (2)
- 中空状の回転軸と、該回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッドと、前記回転軸に突設され、前記回転軸が回転することにより地盤の中の土砂と固化材スラリーを撹拌する撹拌翼と、を備えた地盤改良撹拌機において、
前記撹拌翼に、複数の半球状の突起が形成されたことを特徴とする地盤改良撹拌機。 - 前記撹拌翼の断面形状が流線型であることを特徴とする請求項1記載の地盤改良撹拌機。
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