JP7102044B1

JP7102044B1 - 地盤改良工法及び地盤改良装置

Info

Publication number: JP7102044B1
Application number: JP2022018071A
Authority: JP
Inventors: 隆雨甲斐
Original assignee: 千代田ソイルテック株式会社
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2042-02-08
Also published as: JP2023115706A

Abstract

【課題】本開示は、近隣の構築物に変異が生じることを防止し、固化材が地表に溢れ出ず、地表に排出される掘削排土を固化材が混入していない土とすることができる地盤改良工法及び地盤改良装置を提供することを目的とする。【解決手段】本開示に係る地盤改良工法は、掘削ロッド３を地盤ＧＬ中の所定深度に達するまで挿入する挿入工程と、掘削ロッドを正回転させながら引き上げて掘削排土５３を地表に排出するとともに、土砂と固化材とが混合された未固化柱状体３０を形成する形成工程と、形成工程において、掘削ロッドの引き上げ長さが予め設定した設定長さに達する時が固化材の吐出体積が設定体積に達する時よりも早いとき、掘削ロッドの引き上げを一旦停止して固化材の吐出体積が設定体積に達する時を待つ待機工程と、形成工程と待機工程とを１サイクルとし、１サイクルを未固化柱状体が所定の長さに達するまで繰り返す繰返し工程と、固化工程と、を有する。【選択図】図３

Description

本開示は、地盤改良工法及び地盤改良装置に関する。

従来、住宅又は地上３階建て以下高さ１３ｍ以下で軒下９ｍ以下の軽量建物などの構築物が不同沈下することを防止するために、柱状地盤改良杭や鋼管の先端に鉄の円盤を溶接した鋼管杭などの基礎杭を打設する工法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１６－８９３７７号公報

鋼管杭は盤石で安心であるが、高価であり、繋杭など溶接の技術又は狭小地に搬入することが困難であるなどの欠点がある。セメントミルクなどを使う柱状地盤改良杭であれば、狭小地であっても安価に施工することができる。しかし、柱状地盤改良杭は、鋼管杭と比較して、構築時に、掘削孔へのセメントミルクなどの固化材の注入によって押しのけられる土の体積が遥かに大きく、鋼管杭と同じ支持力を持たせるためには、掘削孔の周りに土圧がかかり、近隣の構築物においてブロック塀の歪み又は風呂場のタイルのひび割れなど構築物の変異が生じる問題や柱状地盤改良杭が形成される際に地表に固化材が溢れ出して無駄になる問題があり、大きな損害につながるおそれがある。また、大きな支持力を必要とする設計として、図４に示すように、群杭と呼ばれる複数本の杭を相互に密接させて打設する工法がある。図４では、理想の杭の断面形状を破線の円で示し、従来工法で現実に施工される杭の形状を実線で囲んでハッチングを付して示した。群杭の施工中は、周辺に打設中の杭が未硬化で柔らかくセメントミルクなどの材料の圧送圧が高いので、図４に示すように、現実に施工される杭の太さ（図４において実線で示し斜線のハッチングを付した）が理想の杭の太さ（図４において破線で示した円）よりも太くなりやすく、周囲への土圧が高くなったり、セメントミルクが大量に無駄になったりして、理想の杭を形成することが難しい場合があった。攪拌ロッドの先端が隣の打設直後の柔らかい杭の方へ曲がっていく場合もあり、高度な技術を持っているオペレータであっても、施工が難しいという問題があった。また、排出される掘削排土は固化材が混入した土であり、産業廃棄物として取り扱われる。このため、その廃棄処理にコストがかかる問題があった。

本開示は、近隣の構築物に変異が生じることを防止し、固化材が地表に溢れ出ず、地表に排出される掘削排土を固化材が混入していない土とすることができる地盤改良工法及び地盤改良装置を提供することを目的とする。

本発明に係る地盤改良工法は、中空部を有する掘削ロッドと、該掘削ロッドの下端部に開口し、かつ、前記中空部に連通する噴出口と、前記掘削ロッドの前記噴出口よりも上方の外周面に突設された螺旋翼と、前記掘削ロッドに突設されて前記螺旋翼の外径よりも大きい外径を有する先端翼と、を備える地盤改良装置を使用して、地盤中で土砂と前記噴出口から吐出される固化材とを混合し、前記地盤中に柱状改良杭を構築する地盤改良工法において、前記地盤改良工法は、前記掘削ロッドを正回転させながら前記掘削ロッドの下端部が前記地盤中の所定深度に達するまで挿入する挿入工程と、前記掘削ロッドを正回転させながら引き上げて掘削排土を地表に排出するとともに、前記噴出口から前記固化材を吐出して前記土砂と前記固化材とが混合された未固化柱状体を形成する形成工程と、該形成工程において、前記掘削ロッドの引き上げ長さが予め設定した設定長さに達する時が前記固化材の吐出体積が予め設定した設定体積に達する時よりも早いとき、前記掘削ロッドの引き上げを一旦停止して前記固化材の吐出体積が前記設定体積に達する時を待つか、又は、前記固化材の吐出体積が前記設定体積に達する時が前記掘削ロッドの引き上げ長さが前記設定長さに達する時よりも早いとき、前記固化材の吐出を一旦停止して前記掘削排土の排出体積が前記設定体積に達する時を待つ待機工程と、前記形成工程と前記待機工程とを１サイクルとし、該１サイクルを前記未固化柱状体が所定の長さに達するまで繰り返す繰返し工程と、前記未固化柱状体を固化させて前記柱状改良杭とする固化工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る地盤改良工法では、前記固化工程前に、前記掘削ロッドを正回転させながら前記掘削ロッドの下端部が前記未固化柱状体中の前記所定深度に達するまで挿入し、前記掘削ロッドの下端部が前記所定深度に存在する状態で前記掘削ロッドを正回転させる攪拌工程を更に有することが好ましい。柱状改良杭の高さ方向において、外径をより均一にすることができる。

本発明に係る地盤改良装置は、地盤中で土砂と固化材とを混合し、前記地盤中に柱状改良杭を構築する地盤改良装置において、中空部を有する掘削ロッドと、該掘削ロッドの下端部に開口し、かつ、前記中空部に連通する噴出口と、前記掘削ロッドの前記噴出口よりも上方の外周面に突設された螺旋翼と、前記掘削ロッドに突設されて前記螺旋翼の外径よりも大きい外径を有する先端翼と、前記中空部に接続される固化材供給装置と、該固化材供給装置から供給される前記固化材の流量を計測する流量計測装置と、前記掘削ロッドを駆動する駆動装置と、前記掘削ロッドの深度を計測する深度計測装置と、制御装置と、を備え、該制御装置は、少なくとも前記流量計測装置から送られてきた流量情報及び前記深度計測装置から送られてきた深度情報を入力する入力部と、該入力部からの情報に基づいて少なくとも前記固化材供給装置及び前記駆動装置へオンオフ信号を出力する出力部と、を有し、前記柱状改良杭に混合される前記固化材の全体積を体積Ｖ１、地表に排出される掘削排土の全体積を体積Ｖｓとしたとき、前記体積Ｖｓが前記体積Ｖ１の９０～１１０％となるように制御することを特徴とする。

本開示によれば、近隣の構築物に変異が生じることを防止し、固化材が地表に溢れ出ず、地表に排出される掘削排土を固化材が混入していない土とすることができる地盤改良工法及び地盤改良装置を提供することができる。本開示によれば、固化材の節約となり、打設するオペレータにとっても技術的に簡単で安心して作業を進められる安価な工法を提供することができる。

本実施形態に係る地盤改良装置の一例を説明するための概略図である。本実施形態に係る地盤改良装置の地盤中に挿入される部分を説明するための概略図である。本実施形態に係る地盤改良工法の一例を説明するための概略図であり、（ａ）は挿入工程、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は形成工程、（ｅ）は攪拌工程を示す。従来の工法による問題点を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１は、本実施形態に係る地盤改良装置の一例を説明するための概略図である。本実施形態に係る地盤改良装置１００は、図１に示すように、地盤ＧＬ中で土砂と固化材とを混合し、地盤ＧＬ中に柱状改良杭を構築する地盤改良装置において、中空部を有する掘削ロッド３と、掘削ロッド３の下端部に開口し、かつ、中空部に連通する噴出口１４，１５と、掘削ロッド３の噴出口１４，１５よりも上方の外周面に突設された螺旋翼２と、掘削ロッド３に突設されて螺旋翼２の外径よりも大きい外径を有する先端翼５と、中空部に接続される固化材供給装置６～１１，１３と、固化材供給装置６～１１，１３から供給される固化材の流量を計測する流量計測装置１２と、掘削ロッド３を駆動する駆動装置４と、掘削ロッド３の深度を計測する深度計測装置２６と、制御装置２５と、を備え、制御装置２５は、少なくとも流量計測装置１２から送られてきた流量情報及び深度計測装置２６から送られてきた深度情報を入力する入力部（不図示）と、入力部からの情報に基づいて少なくとも固化材供給装置６～１１，１３及び駆動装置４へオンオフ信号を出力する出力部（不図示）と、を有し、柱状改良杭に混合される固化材の全体積を体積Ｖ１、地表に排出される掘削排土の全体積を体積Ｖｓとしたとき、体積Ｖｓが体積Ｖ１の９０～１１０％となるように制御する。

地盤改良装置１００は、図１に示すように、例えば、昇降装置２７に支持されることが好ましい。昇降装置２７は、例えば、ガイド支柱２７ａと、ガイド支柱２７ａの上下端にそれぞれ設けられた一対のガイドシーブ２７ｂ，２７ｃと、ガイドシーブ２７ｂ，２７ｃ間に掛け渡された昇降チェーン２７ｄと、ガイドシーブ２７ｂ，２７ｃを回転駆動させるシーブ駆動装置（不図示）と、を有する。昇降装置２７は、クレーン車又は土木作業に一般に使用されている作業車などの作業車両１の作業用アームに取り付けられることが好ましい。これによって、地盤改良装置１００の位置決めを容易に行ない得るように構成される。

掘削ロッド３は、昇降装置２７の昇降チェーン２７ｄに連結されており、ガイドシーブ２７ｂ，２７ｃの回転によって、ガイド支柱２７ａに沿って昇降移動する。掘削ロッド３は、例えば円筒形の管であり、管内の中空部は固化材の通路となっている。固化材は、例えば、セメントミルクである。

噴出口１４，１５は、掘削ロッド３の下端部に設けられた孔であり、固化材の出口である。図１では、一例として、噴出口１４，１５が、掘削ロッド３の下端に設けられた第１噴出口１４と掘削ロッド３の下端部の側面に設けられた第２噴出口１５とを有する形態を示したが、本発明はこれに限定されず、第１噴出口１４だけを有する形態（図２に図示）、又は第２噴出口１５だけを有する形態であってもよい。

図２は、本実施形態に係る地盤改良装置の地盤中に挿入される部分を説明するための概略図である。螺旋翼２は、板状の羽根が掘削ロッド３の外周に螺旋状に周回したスクリュー翼である。螺旋翼２を有する掘削ロッド３は、スパイラル付きロッドとも呼ばれる。螺旋翼２は、固化材が混入していない土砂を螺旋翼２の内側部分に取り込み、掘削排土として地表に排出する役割を持つ。螺旋翼２の内側部分とは、上下に隣接する螺旋翼２の羽根同士の間の空間であり、例えば、図２において縦線状のハッチングを付した部分である。螺旋翼２の外径Ｄ２は、掘削ロッド３の外径Ｄ１よりも大きく、先端翼５の外径Ｄ３よりも小さければよく、特に限定されない。螺旋翼２は、図１に示すように、掘削ロッド３の地盤ＧＬ中に挿入される部分のうち下端から所定の長さを除く部分にわたって連続して設けられることが好ましい。螺旋翼２の螺旋方向は、図１では、一例として正面視で右上がりになっている形態を示したが、本発明はこれに限定されず、螺旋翼２の螺旋方向が正面視で左上がりになっていてもよい。

先端翼５は、杭の外周に相当する太さで地盤を掘削するとともに掘削した土砂と固化材とを混合する役割を持つ。先端翼５は、従来公知の掘削羽根を用いることができる。図２では、一例として板状部材の側辺に複数個の爪を突出させた形態を示した。先端翼５は、掘削ロッド３の下端に設けられることが好ましく、螺旋翼２よりも下方に設けられることが好ましい。また、先端翼５は、噴出口１４，１５よりも上方に設けられることが好ましい。先端翼５の外径Ｄ３は、形成する柱状改良杭の外径と略同等であり、柱状改良杭の外径に応じて適宜設計される。先端翼５は、従来公知な任意の構成の掘削羽根を用いることが可能であり、例えば、図２では、一例として掘削ロッド３の外壁面から突出する板状部材の端辺に複数個の爪を突出させた形態を示した。

地盤改良装置１００は、掘削ロッド３に突設された掘削翼１６を更に有することが好ましい。掘削翼１６は、掘削ロッド３の先端翼５よりも上方に設けられることが好ましい。掘削翼１６は、固い地盤を削る役割を持つ。掘削翼１６は、従来公知の掘削羽根を用いることができる。図２では、一例として板状部材の側辺に複数個の爪を突出させた形態を示した。

固化材供給装置６～１１，１３は、例えば、図１に示すように、ミキサー６と、圧送ポンプ８と、障害物除去装置１０と、ミキサー６の出口とポンプ８の入口とを繋ぐバキュームホース７と、圧送ポンプ８の出口と障害物除去装置１０の入口とを繋ぐ圧送ホース９と、障害物除去装置１０の出口と掘削ロッド３の上端とを繋ぐ圧送ホース１１と、圧送ホース１１の出口を掘削ロッド３の中空部に連通させるスイベルなどの接続部１３と、を有する。ミキサー６から送られた固化材は、バキュームホース７を通って圧送ポンプ８に供給される。ポンプ８から送出された固化材は、圧送ホース９を通って、障害物除去装置１０に送られて障害物を除去された後、圧送ホース１１を通って、掘削ロッド３の上端から中空部に供給される。中空部に供給された固化材は、噴出口１４，１５から噴出されて、先端翼５によって掘削された土に混合される。

流量計測装置１２は、例えば、自動リセット機能装備を有しており、固化材の供給量が予め設定された量に達すると固化材の供給を停止する装置であることが好ましい。流量計測装置１２は、例えば、障害物除去装置１０の出口と掘削ロッド３の上端とを繋ぐ圧送ホース１１に接続される。

駆動装置４は、掘削ロッド３を回転させるモータである。

深度計測装置２６は、例えば、昇降装置２７の下側のガイドシーブ２７ｃにロータリーエンコーダを連動可能に取り付けて昇降装置２７の昇降チェーン２７ｄの移動量を検出することで、掘削ロッド３の先端の深度を算出する装置である。掘削ロッド３の先端の深度の算出は、深度計測装置２６が行ってもよいし、制御装置２５が行ってもよい。

制御装置２５は、少なくとも流量計測装置１２から送られてきた流量情報及び深度計測装置２６から送られてきた深度情報を入力する入力部（不図示）と、入力部からの情報に基づいて少なくとも固化材供給装置６～１１，１３及び駆動装置４へオンオフ信号を出力する出力部（不図示）と、を有する。制御装置２５は、流量計測装置１２から送られてきた流量情報から噴出口１４，１５から吐出された固化材の吐出体積を算出する。また、制御装置２５は、深度計測装置２６から送られてきた深度情報から掘削排土の排出体積を算出する。掘削排土の排出体積は、掘削ロッド３のうち地中から地表に出てきた部分の体積及び当該部分に設けられた螺旋翼２の内側部分の体積の和と同じである。掘削ロッド３を地中に挿入すると、掘削ロッド３の体積分に相当する土砂が圧縮されて、螺旋翼２の内側部分の体積に相当する土砂とともに螺旋翼２の内側に詰まった状態となる。

制御装置２５は、柱状改良杭に混合される固化材の全体積を体積Ｖ１、地表に排出される掘削排土の全体積を体積Ｖｓとしたとき、体積Ｖｓが体積Ｖ１の９０～１１０％となるように制御する。より好ましくは、体積Ｖｓは体積Ｖ１の９５～１０５％である。特に好ましくは、体積Ｖｓは体積Ｖ１と略同等又は同等である。体積Ｖ１は、柱状改良杭となる所定長さの未固化柱状体が形成されるまでに土砂に混合される固化材の全体積、又は柱状改良杭となる所定長さの未固化柱状体が形成されるまでに噴出口１４，１５から吐出される固化材の全吐出体積である。体積Ｖｓは、掘削ロッド３のうち地中に挿入される部分の体積及び前記挿入される部分に設けられた螺旋翼２の内側体積の和である。

図３は、本実施形態に係る地盤改良工法の一例を説明するための概略図であり、（ａ）は挿入工程、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は形成工程、（ｅ）は攪拌工程を示す。本実施形態に係る地盤改良工法は、図１に示すように、中空部を有する掘削ロッド３と、掘削ロッド３の下端部に開口し、かつ、中空部に連通する噴出口１４，１５と、掘削ロッド３の噴出口１４，１５よりも上方の外周面に突設された螺旋翼２と、掘削ロッド３に突設されて螺旋翼２の外径よりも大きい外径を有する先端翼５と、を備える地盤改良装置１００を使用して、地盤ＧＬ中で土砂と噴出口１４，１５から吐出される固化材とを混合し、地盤ＧＬ中に柱状改良杭を構築する地盤改良工法において、地盤改良工法は、図３（ａ）に示すように掘削ロッド３を正回転させながら掘削ロッド３の下端部が地盤ＧＬ中の所定深度に達するまで挿入する挿入工程と、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように掘削ロッド３を正回転させながら引き上げて掘削排土５３を地表に排出するとともに、噴出口１４，１５から固化材を吐出して土砂と固化材とが混合された未固化柱状体３０を形成する形成工程と、形成工程において、掘削ロッド３の引き上げ長さが予め設定した設定長さに達する時が固化材の吐出体積が設定体積に達する時よりも早いとき、掘削ロッド３の引き上げを一旦停止して固化材の吐出体積が設定体積に達する時を待つか、又は、固化材の吐出体積が予め設定した設定体積に達する時が掘削ロッド３の引き上げ長さが設定長さに達する時よりも早いとき、固化材の吐出を一旦停止して掘削排土５３の排出体積が設定体積に達する時を待つ待機工程と、形成工程と待機工程とを１サイクルとし、１サイクルを未固化柱状体が所定の長さに達するまで繰り返す繰返し工程と、未固化柱状体３０を固化させて柱状改良杭とする固化工程と、を有する。

次に、図１及び図３を参照して各工程について説明する。図３では、図１の地盤改良装置１００の一部を示している。

挿入工程では、作業車両１（図１に図示）によって指定位置に地盤改良装置１００の掘削ロッド３の下端を位置決めする。そして、駆動装置４（図１に図示）の駆動によって掘削ロッド３を正回転させながら掘削ロッド３を図３（ａ）に示すように所定深度まで掘り下げる。掘削ロッド３の先端が所定深度に達した時点で駆動装置４の駆動を一旦停止してもよい。これによって、地中には、先端翼５の外径に相当する太さで掘削土５０が柱状に形成される。本明細書において、正回転とは、螺旋翼２を地盤ＧＬ中にねじ込む方向をいう。具体的には、正回転は、螺旋翼２の螺旋方向が正面視で右上がりである場合、回転方向が掘削ロッド３を上から見たときに右回り（時計回り）となる回転であり、螺旋翼２の螺旋方向が正面視で左上がりである場合、回転方向が掘削ロッド３を上から見たときに左回り（反時計回り）となる回転である。掘削ロッド３を地中に挿入すると、図２に示すように、螺旋翼２の外径よりも内側の部分には固化材が混入していない土砂５１が入り込む。この固化材が混入していない土砂５１には、掘削ロッド３の挿入によって掘削ロッド３の外側に押しのけられた掘削ロッド３の体積に相当する圧縮土砂が含まれる。

形成工程では、図１に示す制御装置２５の出力部が、固化材供給装置６～１１，１３及び駆動装置４へオン信号を出力する。これによって、固化材供給装置６～１１，１３が作動して噴出口１４，１５から固化材を圧送注入するとともに駆動装置４が駆動して掘削ロッド３を正回転させながら引き上げる。そうすると、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、掘削ロッド３の下方では土砂と固化材とが混合された混合土５２が形成される。この混合土５２が図３（ｄ）に示すように所定太さ及び所定長さで地中に柱状に形成されることで流動性を有する未固化柱状体３０となる。一方、地中から地表に出てきた螺旋翼２の内側部分に詰まっていた固化材が混入していない土砂５１は、掘削排土５３として地表に排出される。

形成工程では、図１に示す流量計測装置１２及び深度計測装置２６のスイッチをオンにしておく。制御装置２５には、予め固化材の吐出体積の設定体積及び掘削ロッド３の引き上げ長さの設定長さが設定登録されており、掘削ロッド３を正回転で引き抜くと同時に固化材を圧送注入する。設定体積は例えば２０リットルであり、設定長さは例えば２０ｃｍである。設定長さは、掘削ロッド３の引き抜きによって地表に排出される掘削排土の体積が、設定体積と同程度となるように決定される。制御装置２５は、入力部が流量計測装置１２から送られてきた流量情報を入力すると、流量情報から噴出口１４，１５から吐出された固化材の吐出体積を算出し、深度計測装置２６から送られてきた深度情報を入力すると、深度情報から掘削ロッド３の引き上げ長さを算出する。算出された固化材の吐出体積及び掘削ロッド３の引き上げ長さは、出力部に送られる。出力部は、掘削ロッド３の引き上げ長さが予め設定した設定長さに達すると、駆動装置４へオフ信号を出力する。また、出力部は、固化材の吐出体積が予め設定した設定体積に達すると、固化材供給装置６～１１，１３へオフ信号を出力する。この制御によって待機工程が実行される。流量計測装置１２が自動リセット機能装備を有する場合、出力部が固化材供給装置６～１１，１３へオフ信号を出力する代わりに、固化材の供給量が予め設定された量に達すると流量計測装置１２が固化材の供給を自動的に停止してもよい。そして、掘削ロッド３の引き上げ長さ及び固化材の吐出体積がいずれも設定した値に達したら、出力部は、固化材供給装置６～１１，１３及び駆動装置４へオン信号を出力して、再度、形成工程を進行させる。設定体積を２０リットル、設定長さを２０ｃｍとした場合を例にとって説明する。固化材の吐出体積が先に２０リットルに達したら、掘削ロッド３の引き上げ長さが２０ｃｍに達するまで固化材の吐出を停止し、掘削排土の排出体積が２０リットルに達したら、固化材の吐出を再開する。あるいは、掘削ロッド３の引き上げ長さが先に２０ｃｍに達したら、固化材の吐出体積が２０リットルに達するまで掘削ロッド３の引き上げを停止し、固化材の吐出体積が２０リットルに達したら、掘削ロッド３の引き上げを再開する。このように固化材の流量及び掘削ロッド３の引き上げ量を小刻みに自動計測しながら、固化材の吐出体積と掘削排土の排出体積とが同比率になるような制御を、未固化柱状体３０の長さが設定した長さになるまで繰り返す。

繰返し工程は、形成工程と待機工程とを１サイクルとし、１サイクルを未固化柱状体３０が所定の長さに達するまで繰り返す工程である。所定の長さは、所定の深度位置から地表までの距離であってもよいし（図３（ｄ）に図示）、所定の深度位置から地表よりも低い位置までの距離であってもよい（不図示）。繰返し工程が終了すると、図３（ｄ）に示すように、掘削ロッド３の全体が地表に引き上げられる。制御装置２５は、掘削ロッド３の先端が地表に引き上げられて引上げが終了すると同時に固化材の圧送ポンプ８を停止させる。繰返し工程によって固化材が混ざっていない土が螺旋翼２のスパイラルに詰まって地表に引き上げられ、先端翼５が固化材と地中の土とを撹拌しながら未固化柱状体３０が形成される。

その後、固化工程を行う。固化工程では、未固化柱状体３０は、所定期間養生されることによって固化して柱状改良杭となる。ここまでの作業を地盤の複数個所で行って複数本の柱状改良杭を施工することで、地盤ＧＬを強固な地盤に改良することができる。

本実施形態に係る地盤改良工法では、図３（ｅ）に示すように、固化工程前に、掘削ロッド３を正回転させながら掘削ロッド３の下端部が未固化柱状体３０中の所定深度に達するまで挿入し、掘削ロッド３の下端部が所定深度に存在する状態で掘削ロッド３を正回転させる攪拌工程を更に有することが好ましい。なお、撹拌工程の前には、螺旋翼２の内側部分に詰まった掘削排土５３は除去しておく。未固化柱状体３０は流動性を有するので、攪拌工程によって、固化材と土砂とがランダムに練り混ぜられながら固化材と土砂との混合土５２が螺旋翼２によって上昇及び下降を繰り返す。その結果、柱状改良杭の高さ方向において、固化材の混合率が均一で、外径がより均一な杭とすることができる。

本実施形態に係る地盤改良工法は、固化材のロスがなく土圧による周囲の変異の心配もない。また、産業廃棄物となる固化材の混入した残土が排出されないので、産業廃棄物の搬出が不要となる。したがって、安心で安価な工法となる。

１作業車両
２螺旋翼
３掘削ロッド
４駆動装置
５先端翼
６ミキサー
７バキュームホース
８圧送ポンプ
９圧送ホース
１０障害物除去装置
１１圧送ホース
１２流量計測装置
１３接続部
１４，１５噴出口
１６掘削翼
２５制御装置
２６深度計測装置
２７昇降装置
２７ａガイド支柱
２７ｂ，２７ｃガイドシーブ
２７ｄ昇降チェーン
３０未固化柱状体
５０掘削土
５１固化材が混入していない土砂
５２混合土
５３掘削排土
１００地盤改良装置
ＧＬ地盤

Claims

中空部を有する掘削ロッドと、該掘削ロッドの下端部に開口し、かつ、前記中空部に連通する噴出口と、前記掘削ロッドの前記噴出口よりも上方の外周面に突設された螺旋翼と、前記掘削ロッドに突設されて前記螺旋翼の外径よりも大きい外径を有する先端翼と、を備える地盤改良装置を使用して、地盤中で土砂と前記噴出口から吐出される固化材とを混合し、前記地盤中に柱状改良杭を構築する地盤改良工法において、
前記地盤改良工法は、
前記掘削ロッドを正回転させながら前記掘削ロッドの下端部が前記地盤中の所定深度に達するまで挿入する挿入工程と、
前記掘削ロッドを正回転させながら引き上げて掘削排土を地表に排出するとともに、前記噴出口から前記固化材を吐出して前記土砂と前記固化材とが混合された未固化柱状体を形成する形成工程と、
該形成工程において、前記掘削ロッドの引き上げ長さが予め設定した設定長さに達する時が前記固化材の吐出体積が予め設定した設定体積に達する時よりも早いとき、前記掘削ロッドの引き上げを一旦停止して前記固化材の吐出体積が前記設定体積に達する時を待つか、又は、前記固化材の吐出体積が前記設定体積に達する時が前記掘削ロッドの引き上げ長さが前記設定長さに達する時よりも早いとき、前記固化材の吐出を一旦停止して前記掘削排土の排出体積が前記設定体積に達する時を待つ待機工程と、
前記形成工程と前記待機工程とを１サイクルとし、該１サイクルを前記未固化柱状体が所定の長さに達するまで繰り返す繰返し工程と、
前記未固化柱状体を固化させて前記柱状改良杭とする固化工程と、を有することを特徴とする地盤改良工法。
前記固化工程前に、前記掘削ロッドを正回転させながら前記掘削ロッドの下端部が前記未固化柱状体中の前記所定深度に達するまで挿入し、前記掘削ロッドの下端部が前記所定深度に存在する状態で前記掘削ロッドを正回転させる攪拌工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
地盤中で土砂と固化材とを混合し、前記地盤中に柱状改良杭を構築する地盤改良装置において、
中空部を有する掘削ロッドと、
該掘削ロッドの下端部に開口し、かつ、前記中空部に連通する噴出口と、
前記掘削ロッドの前記噴出口よりも上方の外周面に突設された螺旋翼と、
前記掘削ロッドに突設されて前記螺旋翼の外径よりも大きい外径を有する先端翼と、
前記中空部に接続される固化材供給装置と、
該固化材供給装置から供給される前記固化材の流量を計測する流量計測装置と、
前記掘削ロッドを駆動する駆動装置と、
前記掘削ロッドの深度を計測する深度計測装置と、
制御装置と、を備え、
該制御装置は、少なくとも前記流量計測装置から送られてきた流量情報及び前記深度計測装置から送られてきた深度情報を入力する入力部と、該入力部からの情報に基づいて少なくとも前記固化材供給装置及び前記駆動装置へオンオフ信号を出力する出力部と、を有し、前記柱状改良杭に混合される前記固化材の全体積を体積Ｖ１、地表に排出される掘削排土の全体積を体積Ｖｓとしたとき、前記体積Ｖｓが前記体積Ｖ１の９０～１１０％となるように制御することを特徴とする地盤改良装置。