JP4820645B2 - 地盤改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、掘削軸の先端側に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼と圧縮空気によって土壌中に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出部とを設けた地盤改良装置に関するものである。

従来より、軟弱地盤の強化や汚染地盤の浄化などを目的として、土壌を掘削しながら掘削した土壌中に圧縮空気によって粉粒状の地盤改良剤（固化剤や浄化剤など）を吐出し、地盤改良剤と土壌とを撹拌混合することによって地盤の改良を行っていた。

この地盤改良作業においては、専用の地盤改良装置が用いられていた。この地盤改良装置は、回転モータに掘削軸の基端を取付けるとともに、掘削軸の先端側に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼と圧縮空気によって土壌中に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出部とを設け、圧縮空気中に地盤改良剤を混入させて圧縮空気によって地盤改良剤を供給するための地盤改良剤供給機構を改良剤吐出部に連通連結した構成となっていた。

そして、従来の地盤改良装置では、地盤改良剤供給機構によって地盤改良剤を改良剤吐出部に供給するとともに、圧縮空気の作用で地盤改良剤を改良剤吐出部から土壌中に吐出し、改良剤吐出部から吐出した地盤改良剤と掘削した土壌とを撹拌翼によって撹拌混合するようにしていた（たとえば、特許文献１参照。）。
特開平６−２００５２２号公報

ところが、上記従来の地盤改良装置では、圧縮空気によって地盤改良剤を改良剤吐出部から土壌中に吐出していたために、地盤改良剤とともに圧縮空気も土壌中に吐出していた。

そして、従来の地盤改良装置を用いた地盤改良作業においては、土壌中に地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気が全て掘削軸に沿って土壌中から大気中へ良好に排出される保障はなく、掘削した土壌の状態によっては、50ｍ以上も離れた比較的軟弱な農耕地などから圧縮空気が噴出してしまったり、近傍の固化途中の改良地盤から圧縮空気が噴出して土壌の固化を妨げてしまうことが発生し、地盤改良作業の安全性や信頼性を損なっていた。

そこで、請求項１に係る本発明では、掘削軸の先端側に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼と圧縮空気によって土壌中に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出部とを設けた地盤改良装置において、掘削軸の先端側と基端側とを連通させて、改良剤吐出部から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気を土壌中から大気中へ排出するための排気通路を形成することにした。

また、請求項１に係る本発明では、前記掘削軸を同軸状で相対的に反対方向へ向けて回転する内側掘削軸と外側掘削軸とで形成し、各内外側掘削軸に内外側撹拌翼を形成するとともに、内側掘削軸の外周面と外側掘削軸の内周面との間に前記排気通路を形成することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記排気通路に土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段を設けることにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記排気通路に土壌中の圧縮空気を吸引するための圧縮空気吸引手段を設けることにした。

また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、前記排気通路の吸入口を前記撹拌翼の回転方向側とは反対側の面に形成することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、請求項１に係る本発明では、掘削軸の先端側に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼と圧縮空気によって土壌中に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出部とを設けた地盤改良装置において、掘削軸の先端側と基端側とを連通させて、改良剤吐出部から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気を土壌中から大気中へ排出するための排気通路を形成しているために、改良剤吐出部から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気が排気通路を介して土壌中から大気中へ良好に排出されることになり、圧縮空気が想定外の地盤から突如噴出してしまうのを未然に防止することができ、地盤改良作業の安全性や信頼性を向上させることができる。

また、請求項１に係る本発明では、掘削軸を同軸状で相対的に反対方向へ向けて回転する内側掘削軸と外側掘削軸とで形成し、各内外側掘削軸に内外側撹拌翼を形成するとともに、内側掘削軸の外周面と外側掘削軸の内周面との間に排気通路を形成しているために、相対的に反対方向へ向けた回転する内外側撹拌翼によって掘削した土壌と地盤改良剤との撹拌混合を良好に行うことができるとともに、同軸状に配置した内側掘削軸と外側掘削軸との間隙を排気通路として有効に利用することができる。

また、請求項２に係る本発明では、排気通路に土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段を設けているために、圧縮空気とともに吸引してしまった土壌によって排気通路が詰まってしまうのを未然に防止することができ、圧縮空気だけを土壌中から大気中へ良好に排出させることができる。

また、請求項３に係る本発明では、排気通路に土壌中の圧縮空気を吸引するための圧縮空気吸引手段を設けているために、地盤改良剤とともに土壌中に吐出された圧縮空気を土壌中から大気中へより一層良好に排出させることができる。

また、請求項４に係る本発明では、排気通路の吸入口を撹拌翼の回転方向側とは反対側の面に形成しているために、排気通路の吸入口から掘削した土壌が吸引されてしまうのを防止することができ、排気通路の詰まりを防止することができる。

以下に、本発明に係る地盤改良装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

［第１実施例］
図１に示すように、地盤改良装置１は、重機２の前端部に支柱３を立設し、この支柱３に掘削機構４を昇降自在に取付け、この掘削機構４に空気圧縮機５と地盤改良剤貯留タンク６と地盤改良剤混入機７とからなる地盤改良剤供給機構８をスイベルジョイント９を介して連通連結している。

掘削機構４は、支柱３の前側部に昇降支持体10を昇降自在に取付け、この昇降支持体10に駆動モータ11とこの駆動モータ11に連動連結した反転変速機12とを搭載し、この反転変速機12に掘削軸13の基端部を連動連結するとともに、掘削軸13の先端側に撹拌翼14を取付けている。

掘削軸13は、図２及び図３に示すように、同軸状に配置した中空円筒状の内側掘削軸15と外側掘削軸16とで二軸状に形成しており、反転変速機12に内側掘削軸15と外側掘削軸16とをそれぞれ連動連結し、反転変速機12の作用によって内側掘削軸15と外側掘削軸16とが相対的に反対方向へ向けて回転するようにしている。

内側掘削軸15は、内部に地盤改良剤供給機構８に連通連結した改良剤供給パイプ17を収容するとともに、この改良剤供給パイプ17の先端部に形成した左右一対の改良剤吐出ノズル18,18を内側掘削軸15の外方へ向けて突出させている。この改良剤吐出ノズル18,18は、地盤改良剤供給機構８から供給される粉粒状の地盤改良剤（固化剤や浄化剤など）を圧縮空気の作用で土壌中に吐出するための改良剤吐出部19として機能する。

また、内側掘削軸15は、改良剤吐出ノズル18,18の直上方位置に左右一対の吸入口52,52を形成するとともに、吸入口52,52の直上方位置に円環状の傘部53を形成し、さらに、中途部に後述する排気通路22に通じる左右一対の連通孔54,54を上下に間隔をあけて形成している。

外側掘削軸16は、基端部に左右一対の連通孔20,20を形成するとともに、先端部を開口し、開口部分に外方へ向けて拡径させた傘状の吸入口21を形成し、しかも、内側掘削軸15の外周面と外側掘削軸16の内周面との間の間隙を連通させて、吸入口21と連通孔20,20とを連通する排気通路22を形成している。この排気通路22は、地盤改良作業時に改良剤吐出部19から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気を土壌中から大気中へ排出させるための流路として機能する。

撹拌翼14は、内側掘削軸15の先端部に形成した左右一対の先端側撹拌翼23と、外側掘削軸16の先端部に形成した左右一対の最内側撹拌翼24と、内側掘削軸15の中途部に略コ字状に形成した左右一対の内側撹拌翼25と、外側掘削軸16の中途部に円周方向に向けて120度間隔で略コ字状に形成した外側撹拌翼26とで構成している。

ここで、内側掘削軸15と外側掘削軸16とが反転変速機12によって相対的に反対方向へ向けて回転することから、内側掘削軸15に形成した先端側撹拌翼23と内側撹拌翼25は、外側掘削軸16に形成した最内側撹拌翼24と外側撹拌翼26とは相対的に反対方向へ向けて回転するようになっている。

先端側撹拌翼23は、内側掘削軸15の先端外周面に板状の翼体27を傾斜状に取付け、この翼体27の下端側部に６個の掘削ビット28を間隔をあけて取付けている。

最内側撹拌翼24は、外側掘削軸16の先端外周面に板状の翼体29を傾斜状に取付けている。

内側撹拌翼25は、下端部を内側掘削軸15の外周面に取付けるとともに、上端部に環状体30を取付け、この環状体30を外側掘削軸16の外周面に遊嵌している。また、内側撹拌翼25は、外側面に板状の小翼片31を取付けている。

外側撹拌翼26は、上端部を外側掘削軸16の外周面に取付けるとともに、下端部に環状体32を取付け、この環状体32を内側掘削軸15の外周面に遊嵌している。また、外側撹拌翼26は、内側面に小翼片31を挟んで上下一対の板状の小翼片33,33を取付けている。

以上に説明したように、地盤改良装置１は、掘削軸13の先端側に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼14と圧縮空気によって土壌中に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出部19とを設けた構成となっている。

そして、地盤改良作業時には、図１に示すように、掘削機構４の先端側撹拌翼23に形成した掘削ビット28によって地盤34を掘削しながら掘り進み、地盤34の内部において改良剤吐出部19から圧縮空気とともに地盤改良剤を土壌中に吐出するとともに、撹拌翼14によって土壌と地盤改良剤とを混合撹拌して、地盤34の改良を行うようにしている。

しかも、上記構成の地盤改良装置１では、掘削軸13の先端側（地盤34の内部）と基端側（地盤34の外部）とを連通させて、改良剤吐出部19から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気を土壌中（地盤34の内部）から大気中（地盤34の外部）へ排出するための排気通路22を形成している。

これにより、上記地盤改良装置１では、改良剤吐出部19から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気が吸入口21,52から排気通路22に流入し、排気通路22を通って連通孔20から外部へ排出されるようにしている。

そのため、上記地盤改良装置１では、改良剤吐出部19から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気を排気通路22を介して土壌中から大気中へ良好に排出することができるようになり、圧縮空気が想定外の地盤34から突如噴出してしまうのを未然に防止することができ、地盤改良作業の安全性や信頼性を向上させることができる。

特に、上記地盤改良装置１では、掘削軸13を同軸状で相対的に反対方向へ向けて回転する内側掘削軸15と外側掘削軸16とで形成し、各内外側掘削軸15,16に内外側撹拌翼25,26を形成するとともに、内側掘削軸15の外周面と外側掘削軸16の内周面との間に排気通路22を形成している。

そのため、上記地盤改良装置１では、相対的に反対方向へ向けて回転する内外側撹拌翼25,26によって土壌が撹拌翼14と供回りしてしまうのを防止して掘削した土壌と地盤改良剤との撹拌混合を良好に行うことができるとともに、新たに排気通路22を形成するための専用部品を設けることなく同軸状に配置した内側掘削軸15と外側掘削軸16との間隙を排気通路22として有効に利用することができる。

［第２実施例］
上記地盤改良装置１では、内側掘削軸15に吸入口52と連通孔54を形成して排気通路22に通じる流路を形成しているが、これに限られず、たとえば図４に示す地盤改良装置1'のように、内側掘削軸15の外周に中空円筒状の連通管55を内側掘削軸15に一体的に取付け、この連通管55の下端部に傘状の吸入口56を形成するとともに、連通管55の中途部に排気通路22に通じる左右一対の連通孔57,57を上下に間隔をあけて形成してもよい。

このように、改良剤吐出部19の近傍（直上方位置）に排気通路22に通じる吸入口52,56を形成することによって、圧縮空気を確実に排気通路22へと導入させることができ、圧縮空気をより一層良好に排出することができる。

［第３実施例］
図５に示す地盤改良装置35は、上記地盤改良装置１の排気通路22に土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段36を設けたものである。なお、以下の説明では、上記地盤改良装置１と同様の機能を有する部材に同一の符号を付して説明を省略している。

土壌吸引防止手段36は、図５に示すように、内側掘削軸15と外側掘削軸16との間に中空円筒状のスパイラル軸37を回転自在に収容し、このスパイラル軸37の基端部と外側掘削軸16とをワンウェイクラッチ38で連動連結するとともに、スパイラル軸37の先端外周部にスパイラル片39を取付けている。図中、58は連通孔である。

そして、この地盤改良装置35では、土壌改良作業時に、スパイラル片39が外側掘削軸16とともに回転することによって、圧縮空気とともに排気通路22に吸引した土壌をスパイラル片39の回転によって排気通路22の吸入口21から排出するようにしている。

このように、地盤改良装置35では、排気通路22に土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段36を設けることにより、排気通路22の内部に圧縮空気とともに吸引してしまった土壌によって排気通路22が詰まってしまうのを未然に防止して、圧縮空気だけを土壌中から大気中へ良好に排出させるようにしている。

なお、上記地盤改良装置35では、土壌吸引防止手段36として外側掘削軸16にスパイラル片39を取付けた構造としているが、土壌吸引防止手段36は、土壌の吸引を防止できればよく、排気通路22にメッシュ状のフィルターを取付けた構造としてもよい。

［第４実施例］
図６に示す地盤改良装置40は、上記地盤改良装置１の排気通路22に土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段41を設けたものである。なお、以下の説明では、上記地盤改良装置１と同様の機能を有する部材に同一の符号を付して説明を省略している。

土壌吸引防止手段41は、図６に示すように、吸入口21の直下方位置と吸入口21の直上方位置とに左右一対の略矩形板状の廃土板42,43をそれぞれ取付けた構造となっており、下側の廃土板42は、基端部を内側掘削軸15の外周面に取付け、上側の廃土板43は、基端部を外側掘削軸16の外周面に取付けている。

そして、この地盤改良装置40では、土壌改良作業時に、廃土板42が回転することによって、吸入口21の周囲の土壌を吸入口21から遠ざけるようにして、土壌が吸入口21から排気通路22の内部に吸引されないようにしている。

このように、地盤改良装置40では、土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段41を設けることにより、排気通路22の内部に圧縮空気とともに土壌が吸引されてしまうのを未然に防止して、圧縮空気だけを土壌中から大気中へ良好に排出させるようにしている。

［第５実施例］
図７に示す地盤改良装置44は、上記地盤改良装置１の排気通路22に土壌中の圧縮空気を吸引するための圧縮空気吸引手段45を設けたものである。なお、以下の説明では、上記地盤改良装置１と同様の機能を有する部材に同一の符号を付して説明を省略している。

圧縮空気吸引手段45は、図７に示すように、反転変速機12に外側掘削軸16の基端部の連通孔20を閉塞するカバー体46を取付け、このカバー体46の内部に吸引ポンプ47を収容するとともに、カバー体46に排気口48を形成して、この排気口48に吸引ポンプ47を連通連結している。

そして、この地盤改良装置44では、土壌改良作業時に、吸引ポンプ47によって排気通路22から圧縮空気を強制的に吸引するようにしている。

このように、地盤改良装置44では、排気通路22に土壌中の圧縮空気を吸引するための圧縮空気吸引手段45を設けることにより、地盤改良剤とともに土壌中に吐出された圧縮空気を土壌中から大気中へより一層良好に排出させるようにしている。

なお、上記地盤改良装置44では、圧縮空気吸引手段45の吸引ポンプ47をカバー体46の内部に収容しているが、これに限られず、吸引ポンプ47を反転変速機12の内部に収容してもよい。

［第６実施例］
図８に示す地盤改良装置49は、上記地盤改良装置１の排気通路22の吸入口21を撹拌翼14の回転方向側とは反対側の面に形成したものである。なお、以下の説明では、上記地盤改良装置１と同様の機能を有する部材に同一の符号を付して説明を省略している。

すなわち、地盤改良装置49は、図８に示すように、外側撹拌翼26の内部に連通路50を形成し、この連通路50を排気通路22に連通連結するとともに、図８に示した状態において手前側へ向けて回転する左側の外側撹拌翼26の裏面や図８に示した状態において奥側へ向けて回転する右側の外側撹拌翼26の表面に連通路50に連通する円形状の吸入口51を外側撹拌翼26に沿って間隔をあけて形成している。

そして、この地盤改良装置49では、土壌改良作業時に、外側撹拌翼26に形成した吸入口51から圧縮空気を吸引し、排気通路22を介して大気中に排出するようにしている。

このように、地盤改良装置49では、排気通路22の吸入口51を撹拌翼14（外側撹拌翼26）の回転方向側とは反対側の面に形成することにより、排気通路22の吸入口51から掘削した土壌が吸引されてしまうのを防止して、排気通路22の詰まりを防止するようにしている。

なお、上記地盤改良装置49では、吸入口51を外側撹拌翼26に形成しているが、撹拌翼14の回転方向側とは反対側の面に吸入口51を形成すればよく、吸入口51を内側撹拌翼25に形成してもよい。

また、上記第１〜第６実施例に示した地盤改良装置1,1',35,40,44,49では、相違する構造を明確にするために別個の構成としたが、これら第１〜第６実施例に示した構造を適宜組合わせた構成としてもよい。たとえば、排気通路22に土壌吸引防止手段36を設けるとともに、排気通路22に圧縮空気吸引手段45を接続した構成としてもよい。

本発明に係る地盤改良装置を示す全体説明図。 第１実施例としての地盤改良装置を示す側面断面図。 同平面断面図。 第２実施例としての地盤改良装置を示す側面断面図。 第３実施例としての地盤改良装置を示す側面断面図。 第４実施例としての地盤改良装置を示す側面断面図。 第５実施例としての地盤改良装置を示す側面断面図。 第６実施例としての地盤改良装置を示す側面断面図。

符号の説明

1,1',35,40,44,49 地盤改良装置 ２ 重機
３ 支柱 ４ 掘削機構
５ 空気圧縮機 ６ 地盤改良剤貯留タンク
７ 地盤改良剤混入機 ８ 地盤改良剤供給機構
９ スイベルジョイント 10 昇降支持体
11 駆動モータ 12 反転変速機
13 掘削軸 14 撹拌翼
15 内側掘削軸 16 外側掘削軸
17 改良剤供給パイプ 18 改良剤吐出ノズル
19 改良剤吐出部 20 連通孔
21 吸入口 22 排気通路
23 先端側撹拌翼 24 最内側撹拌翼
25 内側撹拌翼 26 外側撹拌翼
27 翼体 28 掘削ビット
29 翼体 30 環状体
31 小翼片 32 環状体
33 小翼片 34 地盤
36,41 土壌吸引防止手段 37 スパイラル軸
38 ワンウェイクラッチ 39 スパイラル片
42,43 廃土板 45 圧縮空気吸引手段
46 カバー体 47 吸引ポンプ
48 排気口 50 連通路
51 吸入口 52,56 吸入口
53 傘部 54,57,58 連通孔
55 連通管

Claims (4)

1. 掘削軸の先端側に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼と圧縮空気によって土壌中に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出部とを設けた地盤改良装置において、
   掘削軸の先端側と基端側とを連通させて、改良剤吐出部から地盤改良剤とともに吐出された圧縮空気を土壌中から大気中へ排出するための排気通路を形成し、
   前記掘削軸を同軸状で相対的に反対方向へ向けて回転する内側掘削軸と外側掘削軸とで形成し、各内外側掘削軸に内外側撹拌翼を形成するとともに、内側掘削軸の外周面と外側掘削軸の内周面との間に前記排気通路を形成したことを特徴とする地盤改良装置。
2. 前記排気通路に土壌の吸い込みを防止するための土壌吸引防止手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
3. 前記排気通路に土壌中の圧縮空気を吸引するための圧縮空気吸引手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地盤改良装置。
4. 前記排気通路の吸入口を前記撹拌翼の回転方向側とは反対側の面に形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の地盤改良装置。