JP3974937B2 - Ground improvement method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明に係る土壌改良工法及び建設機械は、軟弱な地盤の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来軟弱地盤を改良する方法として、超高圧で注入材を噴射攪拌する方法と大型の機械を用いて機械的に噴射攪拌する工法がある。
【0003】
従来の地盤改良工法では、超高圧噴射による噴射撹拌工法と大型機械によるオーガー撹拌工法と主体であるが、超高圧噴射工法では、撹拌杭を施工する場合にセメントミルクに20MPa乃至40MPaの高圧をかけて、ノズルの先端から噴射して圧力で杭を作る工法であるので排泥が多く出る欠点があり、又大型機械による機械式撹拌工法は機械が非常に大きいため施工場所が制約される等問題があった。
【0004】
超高圧噴射撹拌工法では比較的コンパクトな機械による工事が可能であるが、多量の排泥(排出スライム)が発生し、環境上好ましくなく、又、この排泥を処理しようとすれば高額な費用がかかるという問題がある。
【0005】
一方、大型機械による機械式撹拌工法においては、施工機械が大型であり、施工できる場所が限定されるという問題と、施工のため大型プラントの運搬、設置を必要とするため、広い場所を構えなければならず、その費用も高額であるという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
軟弱地盤を強化するためには超高圧噴射撹拌工法が有力であるが、発生する排泥により環境問題あるいは処理のための費用の問題が発生することはすでに述べた。さらに従来の工法は、腐植土、硬質粘土、粘着性のある粘性土、有機物質を含む層、貝殻層などでは、均質な地中杭を得ることが困難である。環境問題を解決する有力な技術として、特開2001−159130号公開特許公報に「機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法及び装置」として、コンプレッサにて空気を圧送し切削ビット先端部より空気を噴出しながら切削ビットにて地盤を掘り進み、削孔完了後グラウトポンプにてセメントミルクを圧送して切削ビットにて掘削された土壌とセメントミルクを撹拌し地中杭を造成する技術が記載されている。さらに、前述の技術を改良したものが、特開2002−97629号公開特許公報に「機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法及び装置」として開示されており、らせん状の羽根を有する掘削工具で効果的に撹拌を行うことが記載されている。これら技術によれば、切削させた土壌とセメントミルクを完全に撹拌して地中杭を形成させることにより排泥を地上に排出することなく、環境問題を引き起こすことなく、しかも安価、簡便に土壌強化工事を施工することができる。本発明はこれらの発明に関連するものであり、当該発明をより発展させ、腐植土、硬質粘土、粘着性のある粘性土、有機物質を含む層、貝殻層などにおいても均質な地中坑を形成できる土壌改良工法及びその装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の地盤改良工法は、先導管と軸体と軸体の周囲に多段に設けられた最大回転半径が150mm以上1000mm以下である回転羽根を有し、前記回転羽根の上面および下面に爪を設けた土壌掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気又は水或いは水と圧縮空気の混合体を噴出しながら土壌を掘削し、所定の深さに達した後に土壌掘削工具を毎分30回転以上60回転以下の回転速度で逆回転させて土壌を撹拌させながら回転羽根部より地盤強化材を注入して土壌と地盤強化材を混合させ、土壌中に改良体を造成する地盤改良工法であって、所定の深さに達した後、土壌掘削工具を一定の深さに保ちながら逆回転させる作業と土壌掘削工具を所定の間隔だけ短時間で引き上げる作業とを交互に繰り返すものである。ここで、多段に設けられた回転羽根とは、複数の円盤や多角形状板を軸体に沿って平行に設けたものでもよく、軸体のまわりにらせん状に設けられたものでもよい。らせん状羽根の場合には、軸体の長さ方向において中央部で半径が大きく両端部で半径が小さくなる形状にすることもできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明で使われる土壌掘削工具の一例を示す断面図である。本例の土壌掘削工具1は軸体のまわりにらせん状羽根を有する。先端に先導管2を有し、切削チップ3が設けられている。切削チップ3により地盤を切削しながら、先導管2が地中に入っていく。先導管2に続いて軸体4が設けられ、その周囲にらせん状羽根5が設けられている。このように、本発明においては多段に設けられた回転羽根には、らせん状羽根も含むものとする。軸体4は中空となっているが、らせん状羽根5が設けられている部分は、軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなるように構成されている。ここでは、図1に示すように円筒の両側に円錐を接続したような形状になっており、両端部から中央部へ向かって径が大きくなっている。そして、らせん状羽根5を含む全体の形状で見ても、両端部から中央部へ向かって全体として径が大きくなっている。らせん状羽根5の最大径は、排泥を発生させずに大きな径の施工をするためには直径300mm以上(半径150mm以上)であることが好ましく、特に1000mm以上(半径500mm以上)であることが好ましい。また、設備の規模を余り大きくせずかつ均質な改良体を得るためには直径2000mm以下(半径1000mm以下)であることが好ましい。本例においてらせん状羽根5の最大径は1000mmである。また、軸体4の長さは約800mmで、中央部分の約160mmは一定の太さとなっており、上下の約320mmの範囲において軸径は約140mmから約400mmへと一定の割合で変化しており、そのテーパー角は22°程度である。軸体4のテーパー角はらせん状羽根5が地中を進行する場合にスムーズに土砂を後方に送るため有用な機能を有するが、かかる機能を十分に発揮するためには22°程度にするのが好ましい。らせん状羽根5は軸方向に160mm進むごとに一周するようなピッチになっており、軸体4の長さに沿って5周している。軸体4がテーパー状になっている範囲ではらせん状羽根5の外径は中央部に向かって一定の割合で大きくなっている。一方、軸体4の太さが一定である範囲では、らせん状羽根5の外径も一定となっている。本例においてはらせん状羽根5は外径が最大の状態で完全に一周しており、底面図で見れば外形は完全な円形を形成しているため、掘り進めていくときに軸はぶれることなく真直ぐに進んでいく。
【0011】
軸体4は中空となっているが、内部には内管が設けられており、内管は抽入材吐出ノズル7へつながっている。抽入材吐出ノズル7は軸体4の最も径が大きい位置において外へ向かって設けられている。本例では抽入材吐出ノズル7は2本設けられているが、3本以上設けてもよい。また、軸体4に対して完全に垂直に設ける以外にも、ある程度傾けてもよい。軸体と内管の間の隙間は圧縮空気の通路となり、先導管2の先端より圧縮空気が噴出できるようになっている。
【0012】
らせん状羽根6の上下面にはそれぞれ長方形の板状の爪6が複数取り付けられている。爪6は軸体4を中心とする円周に接する方向に、すなわち、爪6の板厚の方向が半径方向になるように設けられている。この方向で取付けることにより排泥の発生がより起こりにくくなる。図3に示すように爪6の長方形の形状のうち、一つの角が面取りされている。この面取りは、角を直線で切り落とすのでもよいし、丸みをつけるのでもよい。この面取りされた角は、らせん状羽根5の回転方向にあわせて向けられる。本例では、掘り進む際は図1において右方向に回転するが、らせん状羽根5の上面に設けられた爪6はこの回転方向に向いた側に面取りされた角を向けて取り付けられる。逆に、土壌掘削工具1を引き上げるときは、左回りに回転するが、らせん状羽根5の下面に設けられた爪6はこの左回りの方向に向いた側に面取りされた角を向けて取り付ける。このように向けることにより、掘り進めるときはらせん状羽根5の下面に設けられた爪6が鋭く土壌にくい込みながら土壌を効果的に撹拌し、一方、上面に設けられた爪6は切削・撹拌された土壌を滑らかに後方へ送り、こぶし程度の大きさの石が混ざっていても噛み込みにくくなっている。逆に、引き上げるときはらせん状羽根5の上面に設けられた爪6が効果的に土壌を切削・撹拌し、下面に設けられた爪6が土壌を滑らかに後方へ送る。爪6としては、このような長方形の板状のものほか、円柱状、4角柱や5角柱等の多角柱状、円錐状など各種の形状のものが使え、またこれらを組合わせて使用してもよい。
【0013】
本発明に使用する土壌掘削工具の別の例を図2に示す。本例においては、回転羽根6は複数の平板状の羽根を平行に、軸体4の長さ方向に沿って配設したものである。平板状の羽根の形状は円盤状が排泥を出さないためには好ましいが、3角形、4角形等多角形板状のもので代用してもよい。掘り進んだり引き上げたりする作業がスムーズに行われるためには、図2に示すように各板状材の最大回転半径が、軸体4の長さ方向に沿って中央付近では大きく、その上下においては小さくなるように配列することが好ましい。なお、回転羽根6の最大回転半径は150mm以上1000mm以下となるようにするのが好ましい。
【0014】
図4に本発明に係る建設機械の一例を示す。作業台車23は無限軌道24を備えて自走可能であり、工事現場において装置全体を容易に移動させることができるものである。作業台車23には上下動可能なアーム25を介してリーダー26が取り付けられている。リーダー26はチャック27を上下に移動可能に取り付けるスライド式の取り付け装置である。施工場所に作業台車23を移動させたら、アーム25の角度を調整してリーダー26を垂直に立てる。チャック27に最上段の中間ロッドを通し、チャック27で中間ロッドをつかむ。最上段の中間ロッドの上にスィベル9がつながれ、最下段の中間ロッドの下に土壌掘削工具1が接続される。チャック27は油圧駆動により中間ロッド22を正逆両方向に回転させることができる。すなわち、中間ロッド22はチャック27の回転を先端の土壌掘削工具1に伝達する駆動軸の働きをする。スィベル9に抽入材ホース28と空気ホース29とが接続され、それぞれのホースは図示しないプラントのグラウトポンプとコンプレッサーにつながれる。スィベル9、中間ロッド22および土壌掘削工具1は、それぞれ二重管構造であるが、空気および抽入材の通路がつながるよう接続される。
【0015】
土壌掘削工具1により掘り進めるときには、コンプレッサーで空気を送り土壌掘削工具1の先端より噴出するとともに、土壌掘削工具1のらせん状羽根が下向きに進行するよう回転させる。削孔は▲1▼空気を送る方法、▲2▼水を送る方法、▲3▼空気と水を送る方法、がある。道路等がある場所では空気と水を使用したほうが水の使用が少なくなって道路を水浸しにすることがないが、水を排出しても問題にならないような場所においては水のみで削孔してもよい。空気と水で削孔する場合は、コンプレッサーと水供給管をエジェクターに接続し、水と空気を混合した上で空気ホース29を通して圧送する。ある程度掘り進めたら、中間ロッド22を継ぎ足して、さらに深く掘り進める。切削した土砂を滑らかに後方に送るために、回転羽根は先端から中央部にむかって径が広がり、また上部へ向かって径が小さくなる形状になっている。回転羽根5には爪6が設けられているので、土砂は効果的にほぐされる。
【0016】
最終深さまで掘り進めたら、チャック27の回転方向を逆にして、回転羽根6が上向きに進行するよう回転させながら、土壌掘削工具1を引き上げる。この際、抽入材ホース28より抽入材を送り込み、土壌掘削工具1の抽入材吐出ノズルより抽入材を地中に注入する。ここで、回転羽根6の回転速度が重要である。回転速度が十分でないと土砂とセメントミルクや水ガラス等の地盤強化材が十分撹拌されず、腐植土、硬質粘土、粘着性のある粘性土、有機物質を含む層、貝殻層などでは、図5に示すようにセメントミルクが団子状にしか行き渡らず、均質な地中杭を造成することができない。本発明においては30〜60回転/分の速度で回転羽根を回転させるが、特に35〜40回転/分で回転させるのが好ましい。この範囲の回転速度を用いることにより従来の工法では均質な地中杭が造成しにくい土壌においても、均質で良好な地中杭を形成することができる。また、高速回転で撹拌することにより、施工時間を短縮することもできる。回転羽根5の上面にも爪が設けられているので、土砂とセメントミルクを効果的に撹拌する。そして、本発明に係る建設機械および工法においては、土砂の機械的撹拌と抽入材の噴出による土砂の撹拌が同時に行われ、切削された土砂と抽入材は効率的に混合される上、切削された土砂が排泥として地上に排出されることがない。ここで土壌掘削工具を逆回転させるながら引き上げる方法として、土壌掘削工具を一定の深さに保ちながら逆回転させる作業と土壌掘削工具を所定の間隔だけ短時間で引き上げる作業とを交互に繰り返えすようにすることが、排泥の発生をより効果的に防止するので好ましい。例えば本例においては、4.5秒間同じ深さにて逆回転および注入材の注入を行い、2.5cmずつ引き上げた。すなわち、1mの深さについて2.5cmきざみで40回の引き上げを行い、3分間をかけて上昇する。同一深さにとどまる時間に対して引き上げに要する時間は短い。引き上げるときは、掘り進めるときとは逆に、中間ロッドを順次取り外しながら作業を進める。所定の高さまで引き上げたら抽入材の注入を停止して、土壌掘削工具1を引き上げる。このようにして一つの穴の施工が完了したら、作業台車23を次の位置に移動させ、同様の施工を繰り返す。
【0017】
本発明に使用する建設機械の駆動装置の一例を図6に示す。本実施形態の土壌改良工法においては、回転半径が150〜1000mmと大型の回転羽根を含めて毎分30〜60回転という高速で回転させて土砂の撹拌を撹拌するため、使用する駆動装置も強力なものである必要がある。一方、この駆動装置は作業台車23に搭載できる程度のコンパクトなものでなければならない。そのため、図7に示すように、オイルモーター31を駆動原として用い、オイルモーター31の軸に減速比が1/6程度の遊星減速器32を接続し、遊星減速器32の出力側に第1のプーリー33を設ける。中間プーリーやベルト等の中間伝達装置34を介して、第1のプーリー33に対して減速比が1/6になるように第2のプーリーを接続する。この第2のプーリーに接続された出力軸36は、チャック27等を介して中間ロッドを回転させ、土壌掘削工具1を回転させる。このような構成をとることにより十分な出力を得ることができ、従来の土木工事用作業台車に搭載された駆動装置よりも高速回転が可能でコンパクトな駆動装置が得られる。
【0018】
次に、本発明の別の実施の形態について説明する。本実施形態においては、注入材としてセメントミルクの代わりに粉体のセメントを地中に直接送り込むものである。図7に本実施形態で用いるスィベルの一例を示す。スィベル9の上部は非回転部10であり、回転しない。非回転部10には抽入材導入口11と空気導入口12が側面に設けられている。非回転部10に対して回転自在に回転軸14がベアリング13を介して取り付けられている。回転軸14は内管15と外管16から構成される二重管構造になっている。内管15は中空となっており、この中空部が抽入材通路17を構成する。抽入材通路17は抽入材導入口11から導入された抽入材が通過できるようにつながっている。内管15と外管16の間にも隙間が設けられており、この隙間が空気通路18を構成する。空気通路18は空気導入口12から導入された空気が通過できるようにつながっている。この構造は、前述のセメントミルクを注入する実施形態で使用するものとほぼ同じであるが、本実施形態においては内管15を通して粉体のセメントを送るため、太い内管を使用している。図8に本実施形態で用いる中間ロッドの一例を示す。中間ロッドも二重管構造になっているが、スィベルと同様に、内管には3インチ程度の太い管を使用している。
【0019】
図9に本実施形態で用いる建設機械の一例を示す。スィベルと中間ロッドは前述の太い内管を有するものである。スィベル上部には注入材ホース28が接続され、注入材ホース28はエジェクター41に接続されている。エジェクター41の上部にはホッパー43が設けられ、粉体のセメント44をエジェクターに供給する。エジェクターの他端側はコンプレッサー42につながっており、圧縮空気が供給される。圧縮空気により粉体のセメントはエジェクター41内に取り込まれ、粉体のセメントは圧縮空気によって、注入材ホース28、スイベル、中間ロッドを通して、土壌掘削工具の回転羽根部にある注入材吐出ノズル7まで送られるようになっている。
【0020】
建設機械を用いた地盤改良工法において、作業は前述の実施形態の場合とほぼ同様に進められるが、土壌掘削工具1を逆回転させながら注入材吐出ノズル7より粉体のセメントを地中に注入する。地中に注入されたセメントは爪6を備えた回転羽根5により土砂とともに撹拌され、地中杭を形成する。セメントミルクの代わりに粉体のセメントを注入するので造成される地中杭の強度は高い。一方、セメントミルクを注入する工法では、地中杭の強度はやや低くなるが、回転羽根の回転半径以上の大きな径の地中杭を造成できるため経済性に優れるという利点がある。
【0021】
【実施例】
本発明を地盤改良工事に適用した例である。ここでは、抽入材としては高濃度のセメントミルクを用いる。本工法に使用するセメントミルクは改良体の強度を十分なものとするために従来の工法の場合(例えば練りあがりの抽入材1m3中にセメント量760kg程度)よりセメントの比率を多くすることが好ましい。ここで、セメント量を多くすると抽入材の比重が大きくなりポンプでの圧送性が悪くなりやすいので、減水剤(例えば芳香族スルホンと特殊変性リグニンを主成分とするもの)を配合することが好ましい。この減水剤の配合によりセメントミルクが流れやすくなってポンプにより送りやすくなるとともに、改良体の強度が増す。本実施例においては減水剤として芳香族スルホンと特殊変性リグニンを主成分とする商品名サンフローSW−2000S(日本製紙株式会社)を使用し、練りあがりの抽入材1m3中にセメント1000kgとサンフローSW−2000Sを5kg配合し、改良体の圧縮強度1MPa(設計基準強度)を得た。プラントで空気と混合されたセメントミルクを0.6〜2.5MPaの低圧で噴出する方法と、18.0〜29.0MPaの超高圧でセメントミルクを噴出する方法がある。後者の超高圧噴出撹拌の場合は、空気とセメントミルクは混合させずに別々に送り、空気は掘り進むときに先導管先端より下方向に、セメントミルクは引き上げるときにらせん状羽根の横の抽入材排出口7より横方向に噴出する。どちらの方法においても、切削された土砂はセメントミルクと混合され、改良体として地中杭を構成するので、地上に排泥として排出されない。引き上げるときは図3において時計回りにらせん状羽根は回転し、上から土砂を引き込むとともに撹拌・混合された土砂とセメントを羽根により下に強く押し付けるので、強固な地中杭を形成でき、また、排泥の発生を強力に抑制する。このため、排泥による環境問題を起こすことがなく、また、排泥の処理のための多額の費用も発生しないため、地球環境に優しく、施工性、経済性、安全性にすぐれた工法となっている。
【0022】
なお、超高圧噴出撹拌の場合は、セメントミルクを横方向に高圧噴射するために、らせん状羽根の径よりも広い範囲の改良体の造成が可能であり、工期の短縮および経済性の向上が実現できるとともに、密着施工や改良体相互の施工が可能となり工事の全体的な一体化がはかれる。本実施例のおいては、直径1mのらせん状羽根を使用し、らせん状羽根の回転速度を毎分35〜40回転と高速で撹拌を行った。抽入材吐出圧力を18〜22MPa、空気吐出量を1.5〜3.0m3/min、空気吐出圧力を0.6〜0.7MPaとした。単位時間当たりの注入量には留意が必要で、過度の注入を行うと排泥を発生させないという本発明の効果が発揮できない場合がある。排泥を発生させない限界での単位時間当たり注入量を前もって把握した上で、その70%程度で注入するのが排泥防止をより確かなものにする上で好ましい。本実施例では70リットル/minとした。引き上げ速度(以下、1m引き上げるのに要する時間で表示)は、C<0.01N/mm2(=MPa)での粘性土では3.0min/m、0.01N/mm2≦C≦0.03N/mm2(5≦N≦10)の土質では5.0min/m、10≦N≦15の砂質土では6.0min/mとした。
【0023】
一方、低圧噴出の場合は、抽入材噴射ノズル7の内径は8〜12mmとし、らせん状羽根の回転速度を毎分30回転、抽入材吐出圧力を0.6〜2.5MPa、注入速度は50リットル/minとした。
【0024】
本実施例の工法により、腐植土等の従来の工法では施工が困難な土壌においても、均質な改良体を造成できる。また、従来工法の対象となっている土壌においても、より均質な改良体を排泥を出すことなく容易に造成できる。
【0025】
【発明の効果】
本発明には、腐植土、硬質粘土、粘着性のある粘性土、有機物質を含む層、貝殻層などにおいても均質な地中坑を形成できるという効果があり、さらに、排泥を出すことなく土砂を掘削及び撹拌することができ、施工現場周辺の環境を保護することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する土壌掘削工具の例を示す断面図である。
【図2】本発明に使用する土壌掘削工具の別の例を示す断面図である。
【図3】爪の形状を示す斜視図である。
【図4】本発明に係る建設機械を示す正面図である。
【図5】従来の工法による地中杭を示す断面図である。
【図6】本発明に係る建設機械に使用する駆動装置を示す正面図である。
【図7】スィベルを示す断面図である。
【図8】中間ロッドを示す断面図である。
【図9】本発明に係る建設機械を示す正面図である。
【符号の説明】
1.土壌掘削工具
2.先導管
3.切削チップ
4.軸体
5.らせん状羽根
6.爪
7.抽入材吐出ノズル
8.空気噴出口
9.スィベル
10.非回転部
11.抽入材導入口
12.空気導入口
13.ベアリング
14.回転軸
15.内管
16.外管
17.抽入材通路
18.空気通路
19.オスカップリング
20.メスカップリング
21.ボルト
22.中間ロッド
23.作業台車
24.無限軌道
25.アーム
26.リーダー
27.チャック
28.抽入材ホース
29.空気ホース
31.オイルモーター
32.遊星減速器
33.第1のプーリー
34.中間伝達装置
35.第2のプーリー
41.エジェクター
42.コンプレッサー
43.ホッパー
44.粉体のセメント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The soil improvement method and construction machine according to the present invention relate to improvement of soft ground.
[0002]
[Prior art]
Conventional methods for improving soft ground include a method of jetting and stirring an injection material at ultra-high pressure and a method of mechanically jetting and stirring using a large machine.
[0003]
The conventional ground improvement method mainly consists of an agitation agitation method using an ultra-high pressure injection and an auger agitation method using a large machine. In the ultra-high pressure injection method, a high pressure of 20 to 40 MPa is applied to cement milk when constructing an agitation pile. In addition, since it is a method of making a pile by pressure by injecting from the tip of the nozzle, there is a disadvantage that a lot of mud is discharged, and the mechanical stirring method by a large machine is a very large machine, so the construction site is restricted, etc. was there.
[0004]
The ultra-high pressure jet agitation method allows construction with a relatively compact machine, but a large amount of mud (discharged slime) is generated, which is undesirable from the environment, and it is expensive to treat this mud. There is a problem that it takes.
[0005]
On the other hand, in the mechanical agitation method using a large machine, the construction machine is large and the place where it can be constructed is limited, and a large plant must be transported and installed for construction. There is a problem that the cost is high.
[Problems to be solved by the invention]
[0006]
The ultra-high pressure jet agitation method is effective for strengthening soft ground, but it has already been mentioned that the generated waste mud causes environmental problems and cost problems for treatment. Furthermore, it is difficult for the conventional construction method to obtain a homogeneous underground pile in humus soil, hard clay, sticky viscous soil, a layer containing an organic substance, a shell layer, and the like. As a promising technology to solve environmental problems, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-159130 discloses “Mechanical Stirring Air Cement Milk Mixing Pressure Feeding Method and Device”, and air is pumped by a compressor and blown from the tip of a cutting bit. The technology of digging the ground with a cutting bit while pumping the cement milk with a grout pump after completion of the drilling and stirring the soil and cement milk excavated with the cutting bit is described. . Further, an improvement of the above-described technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-97629 as “Mechanical stirring air cement milk mixing pressure feeding method and apparatus”, which is effective for a drilling tool having spiral blades. Describes that stirring is performed. According to these technologies, the cut soil and cement milk are completely agitated to form underground piles, so that waste mud is not discharged to the ground, causing environmental problems, and inexpensive and simple. Reinforcement work can be performed. The present invention relates to these inventions, and further develops the invention to provide a underground pit that is homogeneous even in humus soil, hard clay, sticky viscous soil, layers containing organic substances, shell layers, etc. It aims at providing the soil improvement construction method and apparatus which can be formed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the ground improvement method of the present invention has a rotary blade having a maximum turning radius of 150 mm or more and 1000 mm or less provided in multiple stages around the front conduit, the shaft body, and the shaft body, The soil excavation tool provided with claws on the upper and lower surfaces of the rotating blades was rotated, and the soil was excavated while jetting compressed air or water or a mixture of water and compressed air from the leading conduit, and reached a predetermined depth. Later, the soil excavation tool is reversely rotated at a rotation speed of 30 to 60 revolutions per minute to inject the ground reinforcement from the rotating blades while stirring the soil, and the soil and ground reinforcement are mixed to improve the soil. A ground improvement method for creating a body, and after reaching a predetermined depth, an operation of rotating the soil excavation tool in a reverse direction while maintaining a constant depth, and an operation of pulling up the soil excavation tool by a predetermined interval in a short time repeated alternately Than it is. Here, the rotary blades provided in multiple stages may be those in which a plurality of disks or polygonal plates are provided in parallel along the shaft body, or may be provided in a spiral shape around the shaft body. In the case of a spiral blade, it is possible to have a shape in which the radius is large at the center portion and the radius is small at both ends in the length direction of the shaft body .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view showing an example of a soil excavation tool used in the present invention. The
[0011]
Although the
[0012]
A plurality of rectangular plate-
[0013]
Another example of the soil excavation tool used in the present invention is shown in FIG. In the present example, the
[0014]
FIG. 4 shows an example of a construction machine according to the present invention. The
[0015]
When digging with the
[0016]
When digging to the final depth, the
[0017]
An example of a construction machine drive device used in the present invention is shown in FIG. In the soil improvement method according to the present embodiment, since the rotating radius is 150 to 1000 mm and a large rotating blade is included and the earth and sand are stirred by rotating at a high speed of 30 to 60 revolutions per minute, the driving device to be used is also powerful. It needs to be something. On the other hand, this drive device must be compact enough to be mounted on the
[0018]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, powder cement is directly fed into the ground instead of cement milk as an injection material. FIG. 7 shows an example of a swivel used in this embodiment. The upper part of the
[0019]
FIG. 9 shows an example of a construction machine used in this embodiment. The swivel and the intermediate rod have the aforementioned thick inner tube. An
[0020]
In the ground improvement method using a construction machine, the work is carried out in substantially the same manner as in the above-described embodiment, but powder cement is injected into the ground from the injection
[0021]
【Example】
It is an example in which the present invention is applied to ground improvement work. Here, high concentration cement milk is used as the drawing material. The cement milk used in this construction method should have a higher cement ratio than the conventional construction method (for example, about 760 kg of cement in 1 m 3 of the drawn material). Is preferred. Here, if the amount of cement is increased, the specific gravity of the drawn material increases and the pumpability of the pump tends to deteriorate, so a water reducing agent (for example, an aromatic sulfone and specially modified lignin as a main component) may be blended. preferable. The blending of the water reducing agent facilitates the flow of cement milk and facilitates feeding by the pump, and increases the strength of the improved body. In this example, the product name Sunflow SW-2000S (Nippon Paper Industries Co., Ltd.) containing aromatic sulfone and specially modified lignin as main components is used as a water reducing agent, and 1000 kg of cement is used in 1 m 3 of the drawn material. 5 kg of Sunflow SW-2000S was blended to obtain an improved compression strength of 1 MPa (design standard strength). There are a method of jetting cement milk mixed with air at a low pressure of 0.6 to 2.5 MPa and a method of jetting cement milk at an ultrahigh pressure of 18.0 to 29.0 MPa. In the case of the latter ultra-high pressure jet agitation, air and cement milk are sent separately without mixing, and air is drawn downward from the tip of the leading conduit when digging, and cement milk is drawn next to the spiral blade when pulling up. It ejects from the
[0022]
In the case of ultra-high pressure jet agitation, cement milk is injected in a horizontal direction at a high pressure, so that it is possible to create an improved body in a wider range than the diameter of the spiral blade, which shortens the construction period and improves the economy. In addition to being able to be realized, close construction and mutual construction are possible, and the overall construction can be integrated. In this example, a spiral blade having a diameter of 1 m was used, and stirring was performed at a high speed of 35 to 40 rotations per minute. The drawing material discharge pressure was 18 to 22 MPa, the air discharge amount was 1.5 to 3.0 m 3 / min, and the air discharge pressure was 0.6 to 0.7 MPa. It is necessary to pay attention to the injection amount per unit time, and if the excessive injection is performed, the effect of the present invention that no mud is generated may not be exhibited. In order to make sure prevention of waste mud, it is preferable to inject at about 70% after grasping in advance the injection amount per unit time at the limit where no waste mud is generated. In this example, it was 70 liters / min. The pulling speed (expressed in terms of time required for pulling up 1 m below) is 3.0 min / m, 0.01 N / mm 2 ≦ C ≦ 0 for clay soil with C <0.01 N / mm 2 (= MPa). It was set to 5.0 min / m for the soil of 03 N / mm 2 (5 ≦ N ≦ 10), and 6.0 min / m for the sand of 10 ≦ N ≦ 15.
[0023]
On the other hand, in the case of low pressure ejection, the inside diameter of the drawing
[0024]
By the construction method of the present embodiment, a homogeneous improved body can be created even in soil that is difficult to construct by conventional construction methods such as humus soil. Moreover, even in the soil that has been the subject of conventional construction methods, it is possible to easily create a more homogeneous improved body without discharging mud.
[0025]
【The invention's effect】
In the present invention, there is an effect that a homogeneous underground pit can be formed even in humus soil, hard clay, sticky viscous soil, a layer containing an organic substance, a shell layer, and the like, and without draining mud. Sediment can be excavated and agitated, and the environment around the construction site can be protected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a soil excavation tool used in the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a soil excavation tool used in the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a shape of a nail.
FIG. 4 is a front view showing a construction machine according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an underground pile by a conventional construction method.
FIG. 6 is a front view showing a drive device used in the construction machine according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a swivel.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an intermediate rod.
FIG. 9 is a front view showing a construction machine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Soil excavation tool2. Tip conduit3. Cutting
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