JP6640819B2 - 排土式3軸深層混合処理装置および3軸深層混合処理工法 - Google Patents
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Description
特許文献1は、2軸の回転軸を貫入する際に、固化材の供給量に相当する土量を積極的に排土した後、回転軸の引き抜き時に貫入した地盤に固化材を供給して撹拌混合することで、固化材の供給に伴う地盤膨張を防止して周辺地盤に変位が生じることを回避する変位低減型の地盤改良工法である。この場合には、貫入時に固化材を供給しないので、固化材が混入されずに元の地盤のまま排土される。
すなわち、特許文献1の場合には、2軸の回転軸であるので、3軸の回転軸を備えた装置や、エアを固化材に混入する地盤改良工法で改良面積を増大できる装置に比べて改良面積が小さくなるため、施工効率の向上が求められていた。
また、特許文献2の場合には、3軸の回転軸を備えているので2軸の回転軸の場合に比べて改良面積を増大することは可能であるが、回転軸の貫入時に固化材を吐出する方法となるので、排土に固化材のセメント分が混入するという問題があった。
しかも、この場合においても、回転軸の貫入時に固化材を吐出するため、排土にセメント分が混入するという課題があった。
また、本発明の他の目的は、固化材の成分を混入させずに排土することができる排土式3軸深層混合処理装置および3軸深層混合処理工法を提供することである。
ここで、固化材吐出口は、3軸の回転軸のすべてに装備する場合と、外側の側方回転軸の2軸に装備する場合に係わらず可能としている。
このように、各回転軸を貫入する際に、固化材の供給量に相当する土量を積極的に排土した後の、回転軸の引き抜き時に貫入した地盤に固化材が供給され撹拌混合されるので、固化材の供給に伴う地盤膨張を防止して周辺地盤に変位が生じることを抑制することができる。
さらにまた、本発明では、上述したような効果を3軸の回転軸を備えた構成とすることにより達成でき、2軸の回転軸の場合よりも改良面積を増大させることができるので、施工効率の向上を図ることができる。
また、本発明に係る排土式3軸深層混合処理工法は、前記各回転軸を地盤から引き抜く際に、中央に位置する中央回転軸を側方回転軸よりも高速で回転させるようにしてもよい。
また、本発明に係る排土式3軸深層混合処理工法は、前記各回転軸を地盤から引き抜く際に、中央に位置する中央回転軸と側方回転軸のスパイラルのピッチや大きさを変えるようにしてもよい。
また、本発明の排土式3軸深層混合処理装置および3軸深層混合処理工法によれば、固化材の成分を混入させずに排土することができる。
また、引き抜き時において中央回転軸11Bが両側方回転軸11A、11Cと逆方向に回転する場合には、両側方回転軸11A、11Cよりも高速回転するように設定されている(図3(c)参照)。つまり、3軸の回転軸11A,11B,11Cが交互に逆方向に回転し3軸ともに排土する。
また、固化材吐出口13は、各回転軸11A、11B、11Cの先端部に、それぞれ最下段の撹拌翼14付近と最上段の撹拌翼14付近に設けられている。そして、各回転軸11A、11B、11Cの内部に軸方向全体にわたって流路(不図示)が設けられており、3軸吐出の場合には、回転軸11A、11B、11Cの上端に供給された固化材が固化材吐出口13A,13B、13Cへ流通するようになっていて、貫入時の改良部先端処理時には固化材を下段側の固化材吐出口13Aa、13Ba、13Caから吐出し、引き抜き時には固化材を上段側の固化材吐出口13Ab、13Bb、13Cbから吐出することが基本となっている。2軸吐出の場合には、同様に下段側の固化材吐出口13Aa、13Caと上段側の固化材吐出口13Ab、13Cbを切り替えて使用する。
ここでは、排土式3軸深層混合処理装置1を使用して地盤G中の所定範囲をなす改良領域P(図5(g)参照)を改良する施工方法である。
先端処理の再貫入時には、引き抜き時の回転を行うことで、各撹拌翼14により形成される3連の撹拌領域R(図4(a)、(b))においては上記のような連続する一連の撹拌流が生じる。これに加え、各中央回転軸11Bのスパイラル12によりその中央部の土が自ずと上方に押し上げられていくことから、撹拌領域Rの中央部の土圧が両側の土圧よりも自ずと相対的に低下し、しかも撹拌領域Rの両側にのみ固化材が供給されることから両側での土圧が中央部での土圧よりも相対的に上昇し、さらにスタビライザ16によって中央部に向かう撹拌流が外側に向かう撹拌流に比べて促進されることから、図3(b)に示すように両側から中央部に向かって流れるような改良土の流れが自ずと促進され、それによって撹拌領域R全体にわたって撹拌混合が促進されて充分な撹拌混合効果が得られる。3軸ともに固化材吐出口13を有する場合には、各回転軸11A、11B、11Cの下段吐出口から行う。
また引き抜き時には、各回転軸11A、11B、11Cの回転数は高速回転とし、中央回転軸11Bではスパイラル12により排土を行う。このとき、側方回転軸11A、11Cをそれぞれ11Bと同方向に回転させることから、スパイラル12によりその周囲の土が自ずと下方に押し下げられて撹拌領域Rの中央部の土圧が両側の土圧よりも自ずと相対的に下降する。さらに、スタビライザ16によって中央部に向かう撹拌流が外側に向かう撹拌流に比べて促進されることから、両側から中央側に向かって流れるような改良土の流れが自ずと促進され、貫入時と同様に撹拌領域R全体にわたって撹拌混合が促進されて充分な撹拌混合効果が得られる。
なお、引き抜き時における固化材の供給は、側方回転軸11A、11Cの最上段の撹拌翼14付近に設けている固化材吐出口13Bから行う。なお、3軸ともに固化材吐出口13を有する場合には、各回転軸11A、11B、11Cの上段吐出口から行う。
本実施の形態では、図2及び図5に示すように、各回転軸11A、11B、11Cを回転させた貫入時には固化材を吐出させずに貫入させ、各回転軸11A、11B、11Cに形成されるスパイラル12によって排土することができる。そして、所定の深度(改良下端位置P2)まで貫入させた後に各回転軸11A、11B、11Cを引き抜く際に、各回転軸11A、11Cの上側吐出口から地盤G中に固化材を吐出させつつ、各回転軸11A、11Cを逆回転させることで、スパイラル12により両側回転軸周囲の土を下方に押し下げ、地盤改良体を形成する。
また、本実施の形態では、固化材の成分を混入させずに排土することができる。
例えば、本実施の形態では、各回転軸11A、11B、11Cのそれぞれが個別に駆動モータ2によって回転駆動される構成としているが、例えば、側方回転軸11A、11Cの回転数を同じに設定する場合には1台の駆動モータで動力伝達機構を介して両側方回転軸11A、11Cを共通で駆動させるようにしてもよい。また、駆動モータ2は、電動式、油圧式等に限らず、他の駆動源を採用することも可能である。
また、スタビライザ16を設ける場合においても、貫入時や引き抜き時における各回転軸11A、11B、11Cの回転方向を考慮して各工程において好ましい撹拌流が生じるようにその位置や向きを設定すれば良く、例えば上段側に設けるスタビライザ16と下段側に設けるスタビライザ16を逆向きに設けることにより、撹拌領域の上下において中央部に向かう撹拌流と外側に向かう撹拌流が同時に生じるように構成してもよい。
また、中央回転軸11Bと側方回転軸11A、11Cのスパイラル12のピッチや大きさを変えることでも、相対的に中央部を早く押し上げることができる。
2 駆動モータ
3 固化材
11 回転軸
11A、11C 側方回転軸
11B 中央回転軸
12 スパイラル
13 固化材吐出口
14 撹拌翼
15 掘削翼
16 スタビライザ
17、17A、17B 連結部材
G 地盤
P 改良領域
P1 改良上端深度
P2 改良下端深度
Claims (6)
- 先端部に撹拌翼を備え並列に配置された3軸の回転軸と、
前記3軸の回転軸の各外周面に設けられたスパイラルと、
前記回転軸の先端部から地盤に向けて固化材を吐出させる固化材吐出口と、
を備え、
前記3軸の回転軸は、回転速度と回転方向とを個別に制御することが可能に設けられていることを特徴とする排土式3軸深層混合処理装置。 - 前記各回転軸の下端部同士を連結する連結部材が設けられ、該連結部材に対して直交する方向に延びる複数のスタビライザが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の排土式3軸深層混合処理装置。
- 請求項1又は2に記載の排土式3軸深層混合処理装置を使用して地盤改良を施工する排土式3軸深層混合処理工法であって、
前記回転軸をそれぞれ回転させて地盤に貫入していきつつ前記スパイラルによってその周囲の土を上方に押し上げる工程と、
前記各回転軸を地盤から引き抜く際に、前記3軸の回転軸の回転速度と回転方向とを個別に制御しつつ、前記各回転軸の前記固化材吐出口から地盤中に固化材を吐出する工程と、
を有することを特徴とする排土式3軸深層混合処理工法。 - 前記各回転軸を地盤から引き抜く際に、両側に位置する側方回転軸を反転させるようにしたことを特徴とする請求項3に記載の排土式3軸深層混合処理工法。
- 前記各回転軸を地盤から引き抜く際に、中央に位置する中央回転軸を側方回転軸よりも高速で回転させるようにしたことを特徴とする請求項3に記載の排土式3軸深層混合処理工法。
- 前記各回転軸を地盤から引き抜く際に、中央に位置する中央回転軸と側方回転軸のスパイラルのピッチや大きさを変えるようにしたことを特徴とする請求項3に記載の排土式3軸深層混合処理工法。
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