JP5096086B2

JP5096086B2 - 地盤掘削攪拌装置

Info

Publication number: JP5096086B2
Application number: JP2007235883A
Authority: JP
Inventors: 美喜男梅岡
Original assignee: 美喜男梅岡
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: JP2009068206A

Description

本発明は、地盤改良工事において地盤を掘削するために用いられる地盤掘削攪拌装置に関するものである。

軟弱な地盤を強固な地盤に改良するための工法として、地盤を所定の深さの円柱状に掘削しながらセメントミルク等の固化材を流し込んで攪拌し、そのセメントミルクで湿潤した掘削土を固化させてソイルセメント柱を造成する方法が知られている。また、それらの工法に用いられる地盤掘削攪拌装置として、掘削爪を備えた掘削羽根を軸部材の先端に固着し、その掘削羽根の上側に攪拌羽根を設けるとともに、セメントミルクを吐出させるための吐出口を掘削羽根に設けたものが知られている（特許文献１）。

特開２００１−３２３４５５号公報

しかしながら、上記従来の地盤掘削攪拌装置では、単純な攪拌羽根によって掘削土を攪拌するだけであるため、土塊を細かく粉砕することができず、造成されるソイルセメント柱の均一性が低くなってしまう。また、掘削の途中で、攪拌羽根の先端が瓦礫に衝突した場合には、不用意に掘削穴の径が大きくなってしまう。したがって、上記従来の地盤掘削攪拌装置では、軟弱な地盤の強度を効果的に向上させることが困難であった。

本発明の目的は、上記従来の地盤掘削攪拌装置が有する問題点を解消し、セメントミルクで湿潤した掘削土を十分に攪拌することができ、造成されるソイルセメント柱の均一性を高めて軟弱な地盤の強度を効果的に向上させることが可能な地盤掘削攪拌装置を提供することにある。

かかる本発明の内、請求項１に記載された発明は、掘削爪を備えた掘削羽根が軸部材の先端に固着されており、その掘削羽根の上側に攪拌羽根が設けられた地盤掘削攪拌装置であって、前記攪拌羽根が、軸部材に固定され軸部材とともに回転する固定攪拌羽根と、軸部材に回転可能に設けられ軸部材の回転に伴って惰性で回転するスロー回転攪拌羽根とからなるものであり、スロー回転攪拌羽根が、固定攪拌羽根の上下を覆うように設けられており、スロー回転攪拌羽根の外側の端縁に、スロー回転攪拌羽根の厚みよりも広幅の（前後厚みの大きい）錘体が固着されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、軸部材の内部にセメントミルクの流下路が設けられており、その流下路内を流下したセメントミルクを排出するための排出口が、上側から下側にかけて大径となるように開いた扇形のガイドを伴って掘削羽根に設けられており、かつ、それらの流下路と排出口とを繋ぐように排出管が、掘削羽根に沿うように設けられているとともに、前記排出管の先端が軸部材の中心に対して外側へ曲がった状態で前記排出口と連通していることを特徴とするものである。

請求項１に記載の地盤掘削攪拌装置は、回転ピッチの異なる２種類の攪拌羽根によって掘削土を攪拌するため、土塊を細かく攪拌することができる。したがって、請求項１に記載の地盤掘削攪拌装置を用いれば、均一性が高く強度の高い柱状改良体（ソイルセメント柱）を形成することができ、軟弱な地盤の強度を効果的に向上させることができる。また、請求項１に記載の地盤掘削攪拌装置は、スロー回転攪拌羽根が固定攪拌羽根に近い位置で回転するため、土塊の攪拌性能が非常に良好である。

請求項２に記載の地盤掘削攪拌装置は、排出管の先端が軸部材の中心に対して外側へ曲がった状態で排出口と連通しているため、地盤中に押し込む際に下方から強い圧力を受けた場合でも、排出管内に土砂が入り込みにくく、セメントミルクが内部で詰まる事態が起こりにくい。

以下、本発明に係る地盤掘削攪拌装置を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、地盤掘削攪拌装置の正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線矢視図である。地盤掘削攪拌装置１は、軸部材２、掘削羽根３、供回り防止羽根（自由回転羽根）４、補助攪拌羽根５、スロー回転攪拌羽根６、固定攪拌羽根７等を組み付けることによって一体的に構成されている。

軸部材２は、鉄によって直径約１０５ｍｍの中空の円柱状に形成されており、先端が円錐状に尖った状態になっている。また、基端には、掘削機械（図示せず）に結合させるための四角柱状の結合部８が設けられている。さらに、内部には、セメントミルクを流下させるための流下路１７が設けられている。加えて、先端際には、流下路１７を流下したセメントミルクを排出するための排出管９が設けられている。

上記した軸部材２の先端際には、掘削羽根３が固着（溶接）されている。掘削羽根３は、横方向の長さ約８００mmの横長な羽根本体１０の下側に、６個の掘削爪１１，１１・・が付設されている。また、左側には、セメントミルクを吐出するための排出口１８が、外側（下側）に向けて広めに開いた扇形のガイド１９を伴って設けられている。一方、掘削羽根３の上部には、軸部材２の先端際から突出した排出管９が、掘削羽根３の長手方向に沿うように付設されている。そして、その排出管９の先端が、排出口１８のガイド１９の基端と連通した状態になっている。

また、掘削羽根３の上側には、供回り防止羽根４が回転自在に設けられている。供回り防止羽根４は、軸部材２に対して回転自在に設けられた回転支持体１２に、厚さ２５ｍｍの２枚の羽根体１３，１３を螺着することによって形成されており、横方向の長さ９４０ｍｍ×高さ１０５ｍｍの大きさを有している（掘削羽根３、補助攪拌羽根５、スロー回転攪拌羽根６、固定攪拌羽根７よりも横幅が長くなっている）。

さらに、供回り防止羽根４の上側には、補助攪拌羽根５が固着されている。補助攪拌羽根５は、先端をやや狭幅にした横長な長方形の板状に形成されており、厚さ２５ｍｍ×横方向の長さ８００ｍｍ×幅１０５ｍｍの大きさを有している。そして、供回り防止羽根４および軸部材２と直交し、板面が水平面に対して２０°の角度を成すように、軸部材２に傾斜状に固着（溶接）されている（なお、図１における波線は、補助攪拌羽根５を長手方向と直交する方向から見た状態を示したものである）。

また、補助攪拌羽根５の上側には、スロー回転攪拌羽根６と固定攪拌羽根７とが設けられている。スロー回転攪拌羽根６は、所定の距離を隔てて軸部材２に回転自在に設けられた２個の回転支持体１４，１４に、厚さ約３２ｍｍのコ字状の２枚の羽根体１５，１５の基端部分を螺着することによって形成されており、固定攪拌羽根７の上下を覆った状態になっている。そして、横方向の長さ８００ｍｍ×高さ１４９ｍｍの大きさを有している。また、各羽根体１５，１５の先端には、幅が約１００ｍｍの錘体１６が固着されており、固定攪拌羽根７の先端と錘体１６の内側との距離が約１５ｍｍとなるように調整されている。

一方、固定攪拌羽根７は、補助攪拌羽根５と同様に、先端をやや狭幅にした横長な長方形の板状に形成されており、厚さ２５ｍｍ×横方向の長さ７０６ｍｍ×幅１０５ｍｍの大きさを有している。そして、補助攪拌羽根５および軸部材２と直交し、板面が水平面に対して２０°の角度を成すように、軸部材２に傾斜状に固着（溶接）されている。

［地盤掘削攪拌装置の使用方法］
上記の如く構成された地盤掘削攪拌装置１は、軟弱な地盤の改良工事等に好適に用いることができる。地盤掘削攪拌装置１を用いて軟弱な地盤を改良する場合には、地盤掘削攪拌装置１を地面に突き立てて、圧力を加えて回転させながら地中に押し込む。また、かかる回転とともに軸部材２の流下路１７にセメントミルクを注入し、排出管９を介して排出口１８から外部に放出する。そして、セメントミルクによって湿潤した土壌（掘削土）を、固定攪拌羽根７、補助攪拌羽根５、スロー回転攪拌羽根６によって攪拌する。かかる際に、固定攪拌羽根７とスロー回転攪拌羽根６との回転速度差により適度なシェアが生じることによって、土壌を細かく粉砕することが可能となる。そして、十分な深さまで地盤掘削攪拌装置１を押し込み、セメントミルクによって湿潤した円柱状の土壌（すなわち、ソイルセメント柱）を形成した後に、地盤掘削攪拌装置１を引き抜き、十分に時間をかけて養生させることによって、ソイルセメント柱を固化させる。

［地盤掘削攪拌装置の効果］
地盤掘削攪拌装置１は、上記の如く、軸部材２とともに回転する固定攪拌羽根７と、軸部材２の回転に伴って惰性で回転するスロー回転攪拌羽根６とが設けられており、回転ピッチの異なる２種類の攪拌羽根によって掘削土を攪拌するため、土塊を細かく攪拌することができる。加えて、固定攪拌羽根７の先端がスロー回転攪拌羽根６の先端より内側に位置しているため、掘削の途中で固定攪拌羽根７の先端が瓦礫に衝突した場合でも、不用意に掘削穴の径が大きくなる事態が起こりにくい。したがって、地盤掘削攪拌装置１を用いれば、均一性が高く強度の高いソイルセメント柱を形成することができ、軟弱な地盤の強度を効果的に向上させることができる。

また、地盤掘削攪拌装置１は、スロー回転攪拌羽根６が固定攪拌羽根７の上下を覆うように設けられており、スロー回転攪拌羽根６が固定攪拌羽根７に近い位置で回転するため、土塊の攪拌性能が非常に良好である。

さらに、地盤掘削攪拌装置１は、セメントミルクの排出管９の先端が外向きに傾斜した状態で排出口１８と連通しているため、地盤中に押し込む際に下方から強い圧力を受けた場合でも、排出管９内に土砂が入り込みにくく、セメントミルクが内部で詰まる事態が起こりにくい。加えて、地盤掘削攪拌装置１は、排出口１８が外側に向けて広めに開いた扇形のガイド１９を伴っているので、セメントミルクを広く分散して吐出できるため、セメントミルクが掘削土と混ざり易い。

［地盤掘削攪拌装置の変更例］
なお、本発明に係る地盤掘削攪拌装置の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、軸部材、固定攪拌羽根、スロー回転攪拌羽根、補助攪拌羽根、供回り防止羽根等の材質、形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、地盤掘削攪拌装置は、上記実施形態の如く、供回り防止羽根や補助攪拌羽根を設けたものに限定されず、供回り防止羽根や補助攪拌羽根のないものでも良い。また、先端から順に供回り防止羽根、補助攪拌羽根、スロー回転攪拌羽根、固定攪拌羽根を設けたものに限定されず、供回り防止羽根、補助攪拌羽根、スロー回転攪拌羽根、固定攪拌羽根の配置を適宜変更することができる。加えて、上記実施形態の如く、スロー回転攪拌羽根と固定攪拌羽根とを１個ずつ設けたものに限定されず、複数のスロー回転攪拌羽根および／または複数の固定攪拌羽根を設けたものに変更することも可能である

さらに、スロー回転攪拌羽根は、上記実施形態の如く、固定攪拌羽根の上下を覆うものや先端に錘体を設けたものに限定されず、単純な羽根形状のものでも良い。なお、スロー回転攪拌羽根の先端に錘体を設けた場合には、回転抵抗が増大するため、土塊を細かく粉砕する性能がより精度の高いものとなる。また、上記実施形態の如く、スロー回転攪拌羽根を固定攪拌羽根の上下を覆うものとする場合には、固定攪拌羽根の先端とスロー回転攪拌羽根との間隔を１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内で調整すると、土壌を細かく粉砕する性能が一層向上するので好ましい。

地盤掘削攪拌装置の正面図である。図１におけるＡ−Ａ線矢視図である。

符号の説明

１・・地盤掘削攪拌装置
２・・軸部材
３・・掘削羽根
４・・供回り防止羽根
５・・補助攪拌羽根
６・・スロー回転攪拌羽根
７・・固定攪拌羽根
１９・・ガイド

Claims

掘削爪を備えた掘削羽根が軸部材の先端に固着されており、その掘削羽根の上側に攪拌羽根が設けられた地盤掘削攪拌装置であって、
前記攪拌羽根が、軸部材に固定され軸部材とともに回転する固定攪拌羽根と、軸部材に回転可能に設けられ軸部材の回転に伴って惰性で回転するスロー回転攪拌羽根とからなるものであり、
スロー回転攪拌羽根が、固定攪拌羽根の上下を覆うように設けられており、スロー回転攪拌羽根の外側の端縁に、スロー回転攪拌羽根の厚みよりも広幅の錘体が固着されていることを特徴とする請求項１に記載の地盤掘削攪拌装置。
軸部材の内部にセメントミルクの流下路が設けられており、その流下路内を流下したセメントミルクを排出するための排出口が、上側から下側にかけて大径となるように開いた扇形のガイドを伴って掘削羽根に設けられており、かつ、それらの流下路と排出口とを繋ぐように排出管が、掘削羽根に沿うように設けられているとともに、
前記排出管の先端が軸部材の中心に対して外側へ曲がった状態で前記排出口と連通していることを特徴とする請求項１に記載の地盤掘削攪拌装置。