JP5204319B1 - 地盤改良施工機及び同施工機を使用する地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤改良施工機の掘削翼及び駆動軸が地盤或いは先行の地盤改良体から受ける抵抗力により発生する変位や芯ブレを防止して、同掘削翼の鉛直方向の貫入精度を向上させた地盤改良施工機及び同施工機を使用する地盤改良工法を提供する。
【解決手段】共回り防止翼１１は、地盤改良施工用掘削翼１０の直上位置へ、非回転状態に、且つ軸方向へは不動の状態に取り付けられており、掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の直径線方向に配置された枠材１１ａを主体とし、枠材１１ａの先端部位であって掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂを取り付けた構成である。変位抑止板１１ｂの外面から枠材１１ａと同方向へ突き出された角部１１ｃが掘削孔１４の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止作用を発揮する。
【選択図】図２

Description

この発明は、液状化防止を目的として、壁状に連続する地盤改良体を平面視が矩形等の閉鎖形状に造成し、或いは前記閉鎖形状の内部地盤を更に地盤改良壁で縦、横方向に仕切った格子形状に施工した格子状地盤改良壁を造成する地盤改良工事の施工に好適な単軸型の地盤改良施工機、及び同施工機を使用する地盤改良工法の技術分野に属し、更に云えば、地盤改良施工機の掘削翼及び駆動軸が地盤或いは先行の地盤改良体から受ける抵抗力により発生する変位や芯ブレを防止して、同掘削翼の鉛直方向の貫入精度を向上させた地盤改良施工機及び同施工機を使用する地盤改良工法の技術分野に属する。

地盤の液状化防止には、例えば下記の特許文献１、２に係る特許発明で提案されたように、壁状に連続する地盤改良体を、平面視が矩形等の閉鎖形状に形成し、或いは前記閉鎖形状壁に囲まれた内部地盤を更に縦・横方向に仕切った格子状地盤改良壁を施工することの有効性が実証されており、当業者間での信頼性が高い。
例えば狭い宅地に前記格子状地盤改良壁を施工するには、１軸の掘削翼を備えた小型の地盤改良施工機で地盤改良壁を施工することが望まれる。この場合、杭状の地盤改良体を１本ずつ並列に高い鉛直精度で施工して、隣接する杭状地盤改良体相互間のラップ寸法を必要十分に確保し、もって止水構造の地盤改良壁を一枚壁状に連続する構造に施工しなければならない。
この場合に問題となるのは、地盤の土質構成が平面方向及び深度方向に多種多様で、固い部分や軟らかい部分が混在しており、掘削抵抗が多様なことである。一方、地盤改良施工機の掘削翼は、駆動軸の上部を吊り状態に支持して地中へ貫入させる構成なので、掘削翼へ地盤土壌が及ぼす抵抗の大小に応じて曲がり（芯ブレ）を生じ易く、鉛直方向の貫入精度、ひいては地盤改良体相互間のラップ寸法の精度を保つことが施工技術として難しい。特に単軸の場合は、地盤改良体を順押し状態に、又は改良体の外径相当の間隔をあけて先行造成して、更に前記間隔部へ隣り合う二つの地盤改良体を繋ぐ地盤改良体を施工する場合に同様の問題が起こり易い。
その他の原因として、空頭制限により例えば２０ｍ程度の長尺の駆動軸を使用できない場合は、１〜５ｍ程度の短尺の駆動軸を継ぎ足しする施工が行われる。この短尺駆動軸のジョイント部が剛性不足であると鉛直方向の貫入精度が保つことができない。
更に、小型施工機を使用して地盤改良工事を行う場合には、機械重量等の関係で、外径が小さく剛性の弱い駆動軸しか使用できないので、鉛直方向の貫入精度を保つことが難しい。

上記の問題点を解決するため、例えば下記の特許文献３及び４には地盤改良を施工する地盤改良施工機の掘削翼の近傍位置に掘削土壌等の共回り防止翼を設ける技術が開示されている点が参照される。
もっとも、特許文献３の場合は、共回り防止翼を、平面的に見て直径線方向に細長い枠材（翼板）を縦向きに配置すると共に、掘削翼の外径よりも少し長い角部を形成して、両先端が掘削孔の孔壁土中へ突き刺さる構成とし、もって掘削土壌の共回り防止作用に必要な大きさの反力（固定作用力）を得る技術を開示した内容にすぎない。
また、特許文献４の場合は、共回り防止翼を平面的に見ると、直交する４方向に細長い枠材（翼板）を縦向きに配置すると共に、それぞれの先端を掘削翼の外径よりも長い角部に形成して、先端部が掘削孔の孔壁土中に突き刺さり、掘削土壌の共回り防止に必要な反力（固定力）を得る構成が開示されている。この特許文献４の場合は、共回り防止翼が攪拌翼の芯ブレ防止にも効果がある旨の記載も認められる。

特公平４−５４００４号公報 特許第２５６８１１５号公報（特開平２−１３２２２０号公報） 特開昭５６−１５３０１３号公報 特開２００９−２９３３５９号公報 特開平７−１５０５４５号公報

上記特許文献３及び４は、共回り防止翼を設けた構成により、掘削土壌の共回りを防止して掘削土との攪拌効果を高めるほか、掘削地盤が掘削翼へ与える抵抗力に起因する曲がり（芯ブレ）の抑制にも効果を発揮し、鉛直方向の掘削貫入精度を高め、地盤改良体のラップ寸法の確保に寄与することが一応認められる。
しかし、特許文献３のように、共回り防止翼を構成する細長い枠材（翼板）を直径線に設け、又は特許文献４のように共回り防止翼を構成する細長い枠材（翼板）を直交する４方向に設けて、各々の先端が掘削孔の孔壁土中に突き刺さる程度の構成では、周辺地盤が掘削翼へ与える大きな抵抗力に対する変位又は芯ブレ防止の効果に多くを期待できない。
むしろ、周辺地盤が与える大きな抵抗力に負けて、共回り防止翼の先端部が孔壁を破壊して（崩して）しまい、鉛直方向の貫入精度の向上にさしたる効果を得られないとさえ考えられる。

上記の特許文献５にも、やはり共回り防止翼とストッパー翼が設けられている。しかし、共回り防止翼は、掘削翼の掘削径と同等若しくはそれよりも小径の円筒形状であり、ストッパー翼は掘削径と同等で、先端に掘削孔の内面に接する連結材が孔の深さ方向に長く設けられた構成である。従って、この特許文献５に記載された共回り防止翼とストッパー翼は、積極的に孔壁地盤に反力を取って掘削翼の変位又は芯ブレ防止効果を期待する構成になっていない。

本発明の目的は、特には狭い宅地等での施工に適する１軸の駆動軸及び掘削翼で成る単軸型の構成で、駆動軸の下部に共回り防止翼を設ける場合に、掘削土壌の共回り防止機能が奏されるだけでなく、掘削地盤が掘削翼及び駆動軸へ与える抵抗力に起因する変位又は曲がり（芯ブレ）の抑制に効果を発揮して、鉛直方向の掘削貫入精度を高め、地盤改良体のラップ寸法を確保して止水構造の地盤改良壁を一枚壁状に連続状態に施工することに寄与し、液状化防止効果に優れた地盤改良体の施工に適する地盤改良施工機および同施工機を使用する地盤改良工法を提供することである。

上記した従来技術の課題を解決する手段として、請求項１に記載した発明に係る地盤改良施工機は、
走行機構部３を備えた機械本体部２の前部にリーダー４を立て、そのガイドレールに沿って昇降する回転駆動部６で駆動軸５を回転させる構成であり、同駆動軸５の下部に地盤改良施工用掘削翼１０と共回り防止翼１１及び攪拌翼１２を取り付けて成る地盤改良施工機１において、
前記共回り防止翼１１は、地盤改良施工用掘削翼１０の直上位置へ、非回転状態に、且つ軸方向へは不動の状態に取り付けられており、地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の直径線方向に配置された枠材１１ａを主体とし、同枠材１１ａの先端部位であって地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂを取り付けて成り、前記変位抑止板１１ｂの外面から半径方向外向きに突き出され、両側面を鉛直に形成された角部１１ｃが、掘削孔１４の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止作用を発揮し、且つ鉛直方向への貫入精度の高い地盤改良体の施工を可能とする構成であることを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る地盤改良施工機は、
走行機構部３を備えた機械本体部２の前部にリーダー４を立て、そのガイドレールに沿って昇降する回転駆動部６で駆動軸５を回転させる構成であり、同駆動軸５の下部に地盤改良施工用掘削翼１０と共回り防止翼１１及び攪拌翼１２を取り付けて成る地盤改良施工機１’において、
前記共回り防止翼１１は、地盤改良施工用掘削翼１０の直上位置へ、非回転状態に、且つ軸方向へは不動の状態に取り付けられており、地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の直径線方向に配置された枠材１１ａを主体とし、同枠材１１ａは駆動軸５の上下方向へ少なくとも上下２段に配置した構成とされ、前記上下２段の枠材１１ａ、１１ａの先端部であって地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂが上下２段の枠材１１ａ、１１ａを共通に繋ぐ構成で取り付けられて成り、前記変位抑止板１１ｂの外面から半径方向外向きに突き出され、両側面を鉛直に形成された角部１１ｃが、掘削孔１４の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止作用を発揮し、且つ鉛直方向への貫入精度の高い地盤改良体の施工を可能とする構成であることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した地盤改良施工機において、
駆動軸５の下端部へ取り付けた地盤改良施工用掘削翼１０の直上位置へ取り付けた共回り防止翼１１は、上下２段に配置された枠材１１ａ、１１ａの中間部位に、駆動軸５と共に回転する攪拌翼１２が設置された構成であること特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した地盤改良施工機において、
回転駆動部６で回転される駆動軸５は、１軸又は２軸以上の多軸で構成されており、
前記駆動軸５を２軸以上の多軸で構成した場合、共回り防止翼１１は各駆動軸５間を連結する軸間固定金具１１ｄを備えた構成であることを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る地盤改良工法は、
上記請求項１〜４に記載した発明に係る地盤改良施工機を使用し、上記駆動軸５の下部に取り付けた地盤改良施工用掘削翼１０で地盤を掘削し、セメント系固化材であるスラリーを注入して掘削土と攪拌する地盤改良工法において、
前記地盤改良施工用掘削翼１０で地盤を掘削した掘削土へ固化材スラリーを注入して攪拌する際、共回り防止翼１１の変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃを掘削孔１４の孔壁土中へ食い込ませて共回り防止翼１１を非回転状態に保つことにより、その枠材１１ａで攪拌効果を高めること、
及び前記変位抑止板１１ｂを掘削孔１４の内周面に接触させ、前記角部１１ｃを孔壁土中へ食い込ませた土圧抵抗により、地盤改良施工用掘削翼１０及び駆動軸５の変位又は芯ブレによる曲がり施工を防止して鉛直精度を高めることを特徴とする。

請求項１〜４に記載した発明に係る地盤改良施工機は、共回り防止翼１１の先端部位であって地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂを取り付けた構成なので、該変位抑止板１１ｂが掘削孔１４の孔壁内面へ強く接して大きな面圧を生じて芯ブレに抵抗する。よって、枠材１１ａの長手方向を中心とし、変位抑止板１１ｂの円弧角方向へ変位又は芯ずれ（曲がり）には強く抵抗して確実に阻止する。
また、前記変位抑止板１１ｂの外面から角部１１ｃが突き出す構成なので、該角部１１ｃが掘削孔１４の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止の作用を発揮する。その上、前記枠材１１ａの長手方向と直交する方向への変位又は芯ブレに強く抵抗して曲がりを確実に阻止するから鉛直方向への貫入精度の高い地盤改良体の施工に寄与する。
よって、請求項５記載の発明に係る地盤改良工法は、上記構成の施工機を用いて実施するから、特に単軸型の小型施工機で狭い宅地、空間的制約がある場所での地盤改良施工を容易に可能ならしめると共に、掘削翼１０及び駆動軸５を水平面で見た直交２次元方向への変位又は芯ブレによる曲がりは効果的に阻止され、鉛直精度の高い地盤改良施工が実現でき、その結果、隣接する地盤改良体相互間のラップ寸法は設計条件通りに良好に確保できるから、止水性能に優れて一枚壁状態の地盤改良壁を造成することができ、液状化防止効果の大きい地盤改良工事の施工が可能となる。

本発明に係る地盤改良施工機を示した全体図である。 （Ａ）は上記地盤改良施工機の駆動軸に取り付けた共回り防止翼の実施例を示した立面図、（Ｂ）は（Ａ）に指示したｂ矢視図である。 共回り防止翼の変位抑止板による効果を示した説明図である。 共回り防止翼の角部による効果を示した説明図である。 （Ａ）は上記地盤改良施工機の駆動軸に取り付ける共回り防止翼の実施例２を示した立面図、（Ｂ）は（Ａ）に指示したｂ矢視断面図である。 駆動軸を２軸で構成した実施例を示した説明図である。 共回り防止翼の枠材を平面的に見て直交する２方向に配置した構成を示した説明図である。 短尺の駆動軸を切り継ぎして施工する場合の実施例を示した説明図である。 本発明に係る地盤改良工法の一例を示した説明図である。

本発明による地盤改良施工機は、共回り防止翼１１が地盤改良施工用掘削翼１０の直上位置へ、非回転状態に、且つ軸方向へは不動の状態に取り付けられている。前記共回り防止翼１１は、地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の直径線方向に配置された枠材１１ａを主体とし、同枠材１１ａの先端部位であって地盤改良施工用掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂを取り付けた構成である。前記変位抑止板１１ｂの外面から半径方向外向きに突き出され、両側面を鉛直に形成された角部１１ｃが、掘削孔１４の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止作用を発揮し、且つ鉛直方向への貫入精度の高い地盤改良体の施工を可能とする構成であり、特に云えば、狭い宅地の施工に適する単軸の小型施工機としての実施に適するが、２軸以上の多軸型としての実施も可能である。

本発明による地盤改良工法は、地盤改良施工用掘削翼１０で地盤を掘削した掘削土へ固化材スラリーを注入して攪拌する際、共回り防止翼１１の変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃを掘削孔１４の孔壁土中へ食い込ませて共回り防止翼１１を非回転状態に保つことにより、その枠材１１ａで攪拌効果を高める。そして、変位抑止板１１ｂを掘削孔１４の内周面に接触させ、角部１１ｃを孔壁土中へ食い込ませた土圧抵抗により、地盤改良施工用掘削翼１０及び駆動軸５の変位又は芯ブレによる曲がり施工を防止して鉛直精度を高める。

以下に、本発明に係る地盤改良施工機を図１〜図９に示した実施例に基づいて説明する。
図１に示す地盤改良施工機１は、液状化防止を目的として、主に軟弱地盤を対象として地盤改良を行う施工機であって、特に狭隘な場所で地盤改良工事を行うことに適するように、駆動軸５を単軸とした小型で構成している。２軸以上の多軸型であると、地盤改良体を並列状態に施工して一枚の壁状に造成しようとすると、多軸の掘削翼を施工方向に配置するためには、掘削翼を支持するリーダーを施工機ごと施工方向に沿って移動させて段取り替えをするほかなく、図示したクローラの如き走行機構部では小回りが効かず、狭い宅地等での施工には不向きだからである。但し、本発明は、２軸以上の多軸型施工機を排除するものではない。
前記地盤改良施工機１の主要部分の構成は既に公知であり、上記した従来技術の主要部とほぼ同様の構成である。そこで地盤改良施工機１の構成を簡単に説明すると、走行機構部３を備えた機械本体部２の前部にリーダー４を立て、そのガイドレールに沿って昇降する回転駆動部６で駆動軸５を回転させる構成であり、同駆動軸５の下部に地盤改良施工用掘削翼１０と共回り防止翼１１及び攪拌翼１２が取り付けられており、前記リーダー４の下部には前記駆動軸５に支持して同駆動軸５の揺動を防止する下部ガイド７が設けられている。なお、前記駆動軸５の掘進力は、前記回転駆動部６に併設した油圧シリンダー６０で与えられる。

上記駆動軸５の下部の構成詳細を図２（Ａ）、（Ｂ）に拡大して示した。上記駆動軸５の下端部へ攪拌翼１２が上下に二段の配置とされ、同攪拌翼１２、１２の軸１７が嵌め込み式の軸継手により同心状態に接続されている。前記攪拌翼軸１７の下部に、上下をスラスト受け板１５、１５により軸方向へ不動状態に支持された回転軸筒１８により、同攪拌翼軸１７に対しては回転自在な状態に共回り防止翼１１が取り付けられている。つまり、前記共回り防止翼１１は、掘削翼１０及び攪拌翼１２とは共回りしない状態に取り付けられている。更に、前記攪拌翼軸１７の下端部へ掘削翼１０の軸１６が、やはり嵌め込み式の軸継手により同心状態に接続されている。

実施例１の地盤改良施工機１の共回り防止翼１１の主体は、上記掘削翼１０で掘削した掘削孔１４（図３を参照）の直径線方向に細長い板状の枠材１１ａで成り、同枠材１１ａの先端部であって掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、同掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂが取り付けられている。更に、前記変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃが掘削孔１４の孔壁土中へ十分に深く（例えば１０ｃｍ程度）食い込んで上記の非回転状態を保つ構成とされている。

したがって、上記掘削翼１０が地盤の固い部分、或いは軟らかい部分を掘削する際に受ける掘削抵抗力の大小差によって駆動軸５及び掘削翼１０の回転に芯ブレを起こしそうな場合でも、上記構成の共回り防止翼１１によれば、図３に示すように、掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂが、掘削孔１４の孔壁内面へ強く接して大きな面圧を生じて抵抗する。よって、枠材１１ａの長手方向の変位又は芯ずれ（曲がり）は確実に阻止する（スタビライザー機能を発揮）。
また、図４に示したように、例えば先行して造成した地盤改良体９ａに一部分ラップさせて地盤改良体を造成する場合において、上記の変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃが掘削孔１４の孔壁土中へ十分深く食い込んだ状態で抵抗し、前記枠材１１ａの長手方向と直交する方向への変位又は芯ブレによる曲がりを阻止する。
かくして掘削翼１０及び駆動軸５を水平面で見た直交２次元方向への変位又は芯ブレによる曲がりは効果的に阻止され、鉛直精度の高い地盤改良施工が実現できる。
その結果、隣接する地盤改良体相互間のラップ寸法は設計条件通りに良好に確保できるから、止水性能に優れて一枚壁状態の地盤改良壁を造成することができ、液状化防止効果の大きい地盤改良工事の施工が可能となる。
上記の作用効果を実現する構成条件として、駆動軸５の中心を通って左右の変位抑止板１１ｂの外面を結ぶ直径線の長さは、掘削翼１０の回転円の直径Ｄ_０とほぼ等しく、これは掘削孔１４の孔径と等しい。一方、やはり攪拌翼軸１６の中心を通って、変位抑止板１１ｂの外面から突き出された左右の角部１１ｃの先端を結ぶ直径線の長さＤ_１は、掘削翼１０の回転円直径Ｄ_０よりも大きく構成している。前記角部１１ｃの突き出し長さの一例を示すと１０ｃｍ程度である。

図５は、地盤改良施工機１’の実施例２を示す。
実施例２の地盤改良施工機１’は、対象地盤が軟弱地盤で、実施例１で説明した構成の共回り防止翼１１では十分な地盤反力を取ることができず変位抑止効果が不十分な場合に対応した構成であり、枠材１１ａを上下２段に構成し、これを繋ぐ変位抑止板１１ｂの面積を大きくして、前記変位抑止板１１ｂそのものの変形や破損を防ぐために補強効果を高めた構成を特徴としている。以下に、実施例２の地盤改良施工機１’の具体的な構成を説明する。

実施例２の基本構造は、上記実施例１の地盤改良施工機１との構成と多くを共通する。
即ち、駆動軸５の下端部へ相当する攪拌翼１２の軸１７が嵌め込み式の軸継手により同心状態に接続されている。この攪拌翼軸１７における攪拌翼１２の直下位置に、上下をスラスト受け板１５、１５により軸方向へは不動状態に支持され、同攪拌翼軸１７に対しては回転軸筒１８により回転自在な状態、つまり掘削翼１０及び攪拌翼１２とは共回りしない状態で防止翼１１が取り付けられている。
実施例２の場合、共回り防止翼１１の主体である細長い板状の枠材１１ａは、中間位置にもう一つの攪拌翼１２を挟んで上下２段に配置されている。この攪拌翼１２は、攪拌翼軸１７と一体的構造とされている。
更に、前記攪拌翼軸１７の下端部へ掘削翼１０の軸１６が、やはり嵌め込み式の軸継手により同心状態に接続されている。
実施例２の場合も、共回り防止翼１１の主体である上下２段の細長い板状の枠材１１ａ、１１ａはそれぞれ、上記掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の直径線方向に配置されている。そして、同枠材１１ａ、１１ａの先端部であって、掘削翼１０で掘削した掘削孔１４の孔壁内面へ接する位置に、同掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂが配置され、上下２段の枠材１１ａ、１１ａを共通に一体的に繋ぐ形態に取り付けられている。更に、前記変位抑止板１１ｂの外面から突き出された、上下方向に長い直線状をなす角部１１ｃが、掘削孔１４の孔壁土中へ例えば１０ｃｍ程度食い込んで前記の非回転状態を保つ構成で設けられており、この点が上記図３の実施例と異なる。

実施例２の場合も、上記掘削翼１０が地盤の固い部分、或いは軟らかい部分を掘削する際に受ける掘削抵抗力の大小差によって駆動軸５及び掘削翼１０の回転に芯ブレを起こしそうな場合、上記構成の共回り防止翼１１において掘削孔１４の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板１１ｂが、図３に示したように、掘削孔１４の孔壁内面へ強く接して大きな面圧を生じて抵抗し、枠材１１ａの長手方向を中心に、変位抑止板１１ｂの円弧角の範囲では変位又は芯ブレ（曲がり）は確実に阻止する。
また、枠材１１ａの長手方向と直交する方向への変位又は芯ブレは、図４に示したように、上記の変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃが掘削孔１４の孔壁土中へ十分深く食い込んだ状態で抵抗し回転方向への位置ズレを確実に阻止する。
かくして掘削翼１０及び駆動軸５を水平面で見た直交２次元方向へは、変位又は芯ブレによる曲がりは効果的に阻止され、鉛直精度の高い地盤改良施工が実現できる。
よって、隣接する地盤改良体相互間のラップ寸法は設計条件通りに良好に確保でき、止水性能に優れて一枚壁状態の地盤改良壁を造成することを可能にし、液状化防止効果の大きい地盤改良工事の施工が可能となる。
上記の作用効果を実現する構成条件として、実施例２の場合も、駆動軸５の中心を通って左右の変位抑止板１１ｂ、１１ｂの外面を結ぶ直径線の長さは、掘削翼１０の回転円の直径Ｄ_０とほぼ等しく、これは掘削孔１４の孔径と等しい。一方、同じく攪拌翼軸１７の中心を通って、変位抑止板１１ｂの外面から突き出された左右の角部１１ｃの先端を結ぶ直径線の長さＤ_２は、掘削翼１０の回転円直径Ｄ_０よりも大きく構成している。前記角部１１ｃの突き出し長さの一例を示すと１０ｃｍ程度である。

なお、図１〜４に基づいて説明した実施例１の地盤改良施工機１、及び図３〜５に基づいて説明した実施例２の地盤改良施工機１’は、狭隘な場所での施工を考慮して駆動軸５を単軸とした構成であるが、図６で示すように、２軸とした構成でも同様に実施することができるし、図示することは省略したが、３軸以上の多軸型の構成で実施することもできる。但し、前記駆動軸５を２軸以上の多軸型で構成する場合には、隣合う駆動軸５、５の回転軸筒１８を軸間固定金具１１ｄで連結して拘束する必要がある。かく構成とすると、地盤掘削中において隣接する掘削翼１０、１０、及び駆動軸５、５の変位や芯ブレを基本的に防止して共回り防止翼１１、１１はスタビライザー機能を発揮するものとなる。

また、前記共回り防止翼１１の基本形態は、図２及び５に示した実施例のように、直径線の１方向に細長い板状の枠材１１ａで構成するほか、図７に示したように、枠材１１ｂを平面的に見て直交する２方向に配置した構成とし、各共回り防止翼１１、１１の先端部位に上述した変位抑止板１１ｂを取り付けた構成で実施することもできる。
なお、図７で示した実施例では、前記枠材１１ｂ、１１ｂを平面的に見てＸ状に配置した構成を示しているが、その有用性は次のように説明できる。例えば図９に示したように、地盤改良体の外径相当の間隔を開けて先行造成した二つの地盤改良体９ｂ、９ｃ間へ両者を連結する地盤改良体９を造成する場合、角部１１ｃ、１１ｃが先行造成した地盤改良体９ｂ、９ｃへ食い込むことを避ける必要がある。つまり、固化が進行中の地盤改良体９ｂ、９ｃへは角部１１ｃが貫入し難いので、図７のような態様で実施することが望まれる。勿論、隣接する地盤改良体が存在しない場合には、枠材１１ｂ、１１ｂを、平面的に見て十字状に配置した構成で実施しても良い。

更に、空頭制限により長尺の駆動軸（約２０ｍ程度）を使用できない場合には、例えば１〜５ｍ程度の短尺の駆動軸５０、５０を継ぎ足して施工することになる。この場合には、図８に示したように、各駆動軸５０の適所に、上述した共回り防止翼１１と同様な構成のスタビライザー１１’（つまり攪拌作用を要しない）を設けることにより、短尺駆動軸５０のジョイント部５０ａの剛性不足に起因する駆動軸５の変位又は芯ブレを解消して、鉛直方向の貫入精度が保つ実施例が好ましい。

次に、上述した地盤改良施工機（１又は１’）を使用した請求項５に記載した発明に係る地盤改良工法について説明する。
本発明に係る地盤改良工法も、従来の地盤改良工法と同様、走行機構部３で機械本体部２を施工位置へ移動させ、回転駆動部６で駆動軸５を回転駆動させつつ同回転駆動部６をガイドレール４に沿って下降させて、前記駆動軸５の下部に取り付けた地盤改良施工用掘削翼１０で地盤を掘削しつつセメント系固化材であるスラリーを注入し、攪拌翼１２で攪拌して施工する構成である。

本発明に係る地盤改良工法の特徴は、地盤改良施工用掘削翼１０で地盤を掘削した掘削土へ固化材スラリーを注入して攪拌翼１２で攪拌する際に、共回り防止翼１１の先端部に取り付けた変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃを掘削孔１４の孔壁土中へ食い込ませて共回り防止翼１１を非回転状態に保つことにより、その枠材１１ａで攪拌効果を高め、更に前記変位抑止板１１ｂを掘削孔１４の内周面に接触させ、前記角部１１ｃを孔壁土中へ食い込ませた土圧抵抗により、掘削翼１０及び駆動軸５の変位又は芯ブレによる曲がり施工を防止するスタビライザー機能を発揮して鉛直精度を高めることである。
一般に、単軸型の地盤改良施工機１を使用して地盤改良壁を造成する場合には、地盤改良体を順押し状態に造成する手順で行ったり、或いは図９に示すように、地盤改良体の外径相当の間隔を開けて先行造成した二つの地盤改良体９ｂ、９ｃ間へ両者を連結する地盤改良体９を造成する手順で行われる。
前記地盤改良体を順押し状態で造成する施工法は、先行造成した地盤改良体の固化が進行中の場合、前記掘削翼１０及び駆動軸５が、前記地盤改良体と原地盤のうち、軟らかい方へ向かって変位又は芯ブレする問題が発生する。
また、図９に示す施工法は、先行造成した地盤改良体９ｂ、９ｃの固化が進行中で、該地盤改良体が原地盤よりも軟らかい場合、掘削翼１０及び駆動軸５が、前記地盤改良体９ｂ、９ｃのうち後から造成した軟らかい地盤改良体９ｃへ向かって変位又は芯ブレする。一方、先行造成した地盤改良体９ｂ、９ｃの固化が進み、原地盤より固くなった場合には、掘削翼１０及び駆動軸５は、原地盤へ向かって変位又は芯ブレする問題が発生する。
そこで、図３に示したように、掘削孔１４の内周面に接触させた変位抑止板１１ｂで地盤改良施工用掘削翼１０へ与える抵抗力に起因する曲がりを抑制して、枠材１１ａの長手方向を中心として変位抑止板１１ｂの円弧角方向への変位又は芯ブレ（曲がり）による曲がり施工を確実にして阻止して鉛直精度を高めることができる。
また、枠材１１ａの長手方向と直交する方向への変位又は芯ブレによる曲がりは、図４に示したように、上記の変位抑止板１１ｂの外面から突き出された角部１１ｃが掘削孔１４の孔壁土中へ十分深く食い込んだ状態で抵抗し阻止する。
よって、隣接する地盤改良体相互間のラップ寸法は設計条件通りに良好に確保できるから、止水性能に優れて一枚壁状態の地盤改良壁を造成することができ、液状化防止効果の大きい地盤改良工事の施工が可能となる。

以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明の要旨、及び技術思想を逸脱しない範囲で、当業者が必要に応じて行う設計変更や応用、変形として種々な態様で実施できることを、ここに念のため申し添える。

１、１’ 地盤改良施工機
１０ 地盤改良施工用掘削翼
１１ 共回り防止翼
１１ａ 枠材
１１ｂ 変位抑止板
１１ｃ 角部
１１ｄ 軸間固定金具
１２ 攪拌翼
２ 機械本体部
３ 走行機構部
４ リーダー
５ 駆動軸
６ 回転駆動部

Claims (5)

1. 走行機構部を備えた機械本体部の前部にリーダーを立て、そのガイドレールに沿って昇降する回転駆動部で駆動軸を回転させる構成であり、同駆動軸の下部に地盤改良施工用掘削翼と共回り防止翼及び攪拌翼を取り付けて成る地盤改良施工機において、
   前記共回り防止翼は、地盤改良施工用掘削翼の直上位置へ、非回転状態に、且つ軸方向へは不動の状態に取り付けられており、地盤改良施工用掘削翼で掘削した掘削孔の直径線方向に配置された枠材を主体とし、同枠材の先端部位であって地盤改良施工用掘削翼で掘削した掘削孔の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板を取り付けて成り、前記変位抑止板の外面から半径方向外向きに突き出され、両側面を鉛直に形成された角部が、掘削孔の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止作用を発揮し、且つ鉛直方向への貫入精度の高い地盤改良体の施工を可能とする構成であることを特徴とする、地盤改良施工機。
2. 走行機構部を備えた機械本体部の前部にリーダーを立て、そのガイドレールに沿って昇降する回転駆動部で駆動軸を回転させる構成であり、同駆動軸の下部に地盤改良施工用掘削翼と共回り防止翼及び攪拌翼を取り付けて成る地盤改良施工機において、
   前記共回り防止翼は、地盤改良施工用掘削翼の直上位置へ、非回転状態に、且つ軸方向へは不動の状態に取り付けられており、地盤改良施工用掘削翼で掘削した掘削孔の直径線方向に配置された枠材を主体とし、同枠材は駆動軸の上下方向へ少なくとも上下２段に配置した構成とされ、前記上下２段の枠材の先端部であって地盤改良施工用掘削翼で掘削した掘削孔の孔壁内面へ接する位置に、掘削孔の円周方向の曲率と等しい円弧面状をなす変位抑止板が上下２段の枠材を共通に繋ぐ構成で取り付けられて成り、前記変位抑止板の外面から半径方向外向きに突き出され、両側面を鉛直に形成された角部が、掘削孔の孔壁土中へ食い込んで非回転状態を保ち掘削土の共回り防止作用を発揮し、且つ鉛直方向への貫入精度の高い地盤改良体の施工を可能とする構成であることを特徴とする、地盤改良施工機。
3. 駆動軸の下端部へ取り付けた地盤改良施工用掘削翼の直上位置へ取り付けた共回り防止翼は、上下２段に配置された枠材の中間部位に、駆動軸と共に回転する攪拌翼が設置された構成であること特徴とする、請求項２に記載した地盤改良施工機。
4. 回転駆動部で回転される駆動軸は、１軸又は２軸以上の多軸で構成されており、
   前記駆動軸を２軸以上の多軸で構成した場合、共回り防止翼は各駆動軸間を連結する軸間固定金具を備えた構成であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した地盤改良施工機。
5. 上記請求項１〜４に記載した発明に係る地盤改良施工機を使用し、上記駆動軸の下部に取り付けた地盤改良施工用掘削翼で地盤を掘削し、セメント系固化材であるスラリーを注入して掘削土と攪拌する地盤改良工法において、
   前記地盤改良施工用掘削翼で地盤を掘削した掘削土へ固化材スラリーを注入して攪拌する際、共回り防止翼の変位抑止板の外面から突き出された角部を掘削孔の孔壁土中へ食い込ませて共回り防止翼を非回転状態に保つことにより、その枠材で攪拌効果を高めること、
   及び前記変位抑止板を掘削孔の内周面に接触させ、前記角部を孔壁土中へ食い込ませた土圧抵抗により、地盤改良施工用掘削翼及び駆動軸の変位又は芯ブレによる曲がり施工を防止して鉛直精度を高めることを特徴とする、地盤改良工法。

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