JPH06136741A - 地盤の改良工法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横断面として実質的に矩形の改良体を造成し
て、施工能率を高め、これらを隣接することにより、未
改良部分を無くす。 【構成】隣接する複数の回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂと、こ
の各回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂの先端側に水平方向に一体
的に突設された水平回転羽根２Ａ、２Ｂと、両回転駆動
縦軸１Ａ、１Ｂの軸心を繋ぐ線の両側において、水平の
延びる回転横軸６Ａ、６Ｂと、この回転横軸６Ａ、６Ｂ
に突設された縦回転羽根ａと、回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂ
の縦軸回りの回転力を回転横軸の水平軸回りの回転力と
して伝達する伝達機構とを備え、各水平回転羽根周縁の
描く軌跡Ｘ、Ｘが実質的に接しており、各縦回転羽根周
縁の描く軌跡Ｙ、Ｙが離間し、さらに各水平回転羽根周
縁の描く軌跡Ｘの直径が、平面的に視て両縦回転羽根６
ａ、６ａ周縁を繋ぐ長さＬに実質的に相当している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤を機械的に攪拌過
程でセメントなどの固化材と混合し、ソイルセメント改
良体などを造成することにより地盤を改良する工法とそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤の改良工法としては、種々の工法が
知られており、その改良に盛んに行われている。

【０００３】たとえば、ソイルセメント壁を造成する場
合を考えると、古くは、単軸アースオーガー機により、
一本ごとソイルセメント杭を造成させ、これらをラップ
させながら連続壁としてしたのに対して、近年では、多
軸アースオーガー機により、若干の間隔を置いてある長
さのソイルセメント壁を造成、その後隣接するソイルセ
メント壁にラップを持たせて跨がらせてソイルセメント
壁を造成して、完全に連続したソイルセメント壁を造成
することが行われている。いずれにしても、アースオー
ガー機を用いている以上、その壁体の平面形状は、串ダ
ンゴ状である。

【０００４】また、深層混合処理により、構造物の基礎
を構築する場合には、平面的に四方に広がりをもって構
築することが必要であるために、図１５に示すように、
改良柱体Ｓを碁盤の枡目状に隣接することが行われる。
この場合、改良柱体の接合が円形の接線では弱いことか
ら、構造力学的に全体としての広がりで構造物の荷重を
受けるのではなく、各改良柱体の支持力の総和でしかな
い。

【０００５】このために、図１６に示すように、一部を
ラップすることも行われている。なお、図１７に示すよ
うに、完全ラップさせることも可能ではある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、造成する改良
体を一部ラップさせるとしても、その平面形状が串ダン
ゴ状であり、その平面上の谷部分において未改良部分が
発生し、遮水性に劣ったり、支持力が充分でないことが
多い。また、図１７に示すように、完全ラップさせるこ
とも可能ではあるが、目的の改良面積当たりの施工能率
がきわめて低い。

【０００７】したがって、本発明の第１の課題は、一回
当たりの改良範囲を広げ、結果として施工能率を高める
ことにある。第２の課題は、隣接改良範囲間では未改良
範囲を残さないことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明工法は、回転駆動縦軸の先端側に水平方向に一体的に
突設された水平回転羽根を設けるとともに、水平の延び
て配設された回転横軸に縦回転羽根を突設し、前記回転
横軸は前記回転駆動縦軸の回転力に従動して回転するよ
うになし、平面的に視て、前記縦回転羽根による攪拌領
域は、前記水平回転羽根周縁の描く軌跡の外までの領域
をカバーするよう突設した掘削攪拌装置を用い、水平回
転羽根および縦回転羽根を回転させながら対象地盤中の
所定深度までの掘削攪拌および引き上げを行い、この過
程で、地上から固化材を攪拌部分に吐出させ、現位置土
との攪拌混合を行うことが解決できる。

【０００９】この場合、ある位置での現位置土との攪拌
混合と、隣接する位置での現位置土との攪拌混合とが、
平面的に視て、前記縦回転羽根による攪拌領域が接する
かラップするように、複数の個所で行うことができる。

【００１０】他方で、隣接する複数の回転駆動縦軸の先
端側に水平方向に一体的に突設された水平回転羽根を設
けるとともに、これら各水平回転羽根周縁の描く軌跡が
実質的に接するかラップするように配置し、他方で、前
記両回転駆動縦軸の軸心を繋ぐ線の両側において、水平
の延びて配設された回転横軸に縦回転羽根を突設し、こ
の縦回転羽根による攪拌領域は、各水平回転羽根周縁の
描く両円軌跡の外と両円軌跡を結ぶ直線で囲まれる領域
をカバーする掘削攪拌装置を用い、水平回転羽根および
縦回転羽根を回転させながら対象地盤中の所定深度まで
の掘削攪拌および引き上げを行い、この過程で、地上か
ら固化材を攪拌部分に吐出させ、現位置土との攪拌混合
を行うこともできる。

【００１１】この場合、水平回転羽根は、縦回転羽根の
上方および下方に設け、掘削攪拌装置の貫入時において
は、下方の縦回転羽根相当位置から固化材を吐出させ、
引き上げ時には上方の縦回転羽根相当位置から固化材を
吐出させることができる。

【００１２】さらに、本発明装置は、隣接する複数の回
転駆動縦軸と、この各回転駆動縦軸の先端側に水平方向
に一体的に突設された水平回転羽根と、前記両回転駆動
縦軸の軸心を繋ぐ線の両側において、水平の延びる回転
横軸と、この回転横軸に突設された縦回転羽根と、前記
回転駆動縦軸の縦軸回りの回転力を回転横軸の水平軸回
りの回転力として伝達する伝達機構とを備え、前記各水
平回転羽根周縁の描く軌跡が実質的に接しており、前記
各縦回転羽根周縁の描く軌跡が離間し、さらに各水平回
転羽根周縁の描く軌跡の直径が、平面的に視て両縦回転
羽根周縁を繋ぐ長さに実質的に相当していることを特徴
とするものである。

【００１３】

【作用】本発明に係る水平回転羽根の縦軸回りの回転に
より、図７の範囲Ｘ、Ｘ部分が掘削される。また、縦回
転羽根の回転により、平面的に視て目的の長方形から範
囲Ｘ、Ｘ部分を除く部分についても掘削される。したが
って、全体としては、長方形の領域を掘削攪拌すること
ができ、この掘削機を地盤中に押し進めれば、長方形断
面の領域を掘削攪拌することができる。

【００１４】この掘削または攪拌過程において、たとえ
ば縦軸を通して、セメントや石灰などの固化材を吐出さ
せると、現位置土とその固化材とが混合される。この掘
削攪拌装置を地盤から引き上げてしばらくすると、図２
に示す矩形のＺ領域を強度の高まった改良体となる。し
たがって、この改良体Ｚに対して、図２のように、順次
直線方向にまたは２次元的に隣接して改良体を造成する
ことにより、連続した壁状の、あるいは平面的に広がり
のあるブロック状の地盤改良を行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。まず、図３〜図６によって、本発明
の掘削装置の構造および作動について説明する。

【００１６】１Ａ、１Ｂは隣接する回転駆動縦軸で、そ
の各回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂの先端側に水平方向に一体
的に水平回転羽根２Ａ、２Ｂが突設され、基端側にも同
様に水平方向に一体的に水平回転羽根２０Ａ、２０Ｂが
突設されている。水平回転羽根２Ａ、２Ｂ、２０Ａ、２
０Ｂは、図４にも示されているように、平面に対しては
傾斜しており、その下部側にビット２ａを有している。

【００１７】この水平回転羽根２Ａ、２Ｂと水平回転羽
根２０Ａ、２０Ｂとの間において、各回転駆動縦軸１
Ａ、１Ｂはケーシング３Ａ、３Ｂ内を貫通しており、こ
のケーシング３Ａ、３Ｂの上下部分は横架材４、４によ
って連結されている。図１に示されているように、さら
に上方においても、各回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂは横架材
４１、４２によって連結されている。これによって、各
回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂの平行性が担保されている。

【００１８】地上には、装置をガイドおよび地中に押し
下げるためのガイドマスト５が、たとえばクローラ型ベ
ースマシン（図示せず）に保持された状態で立設されて
おり、各回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂは、レール５ａに沿っ
て移動する給進モーター１０による駆動により、横架材
４２を介して下降するようになっている。

【００１９】他方で、回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂの軸心を
繋ぐ線の両側において、図３を基準とすれば上下におい
て、水平の延びる第１回転横軸６Ａ、６Ｂが配設されて
いる。この回転横軸６Ａ、６Ｂには、縦回転羽根６ａが
突設されている。

【００２０】回転横軸６Ａ、６Ｂは、ケーシング３Ａ、
３Ｂの側方に突設されたギヤボックス７Ａ、７Ｂによっ
て軸受（図示せず）を介して回転自在に保持されてい
る。さらに、回転横軸６Ａ、６Ｂのギヤボックス７Ａ、
７Ｂより延長部分においても、第２回転横軸６０Ａ、６
０Ｂが設けられ、同様に縦回転羽根６０ａが形成されて
いる。

【００２１】回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂは、横架材４２に
固定された回転油圧駆動モーター８Ａ、８Ｂによって回
転され、その縦軸回りの回転力は、回転横軸６Ａ、６Ｂ
の水平軸回りの回転力としても伝達機構９により利用さ
れている。この伝達機構９は、図６に示されているよう
に、回転駆動縦軸１Ａまたは１Ｂの周囲に固定されたウ
ォーム９１と回転横軸６Ａ、６Ｂの周囲に固定されたウ
ォームホイール９２とが噛合されていることによって構
成されている。この伝達機構としては、ラックとピニオ
ン、あるいは傘歯車などの組み合わせなどでもよい。

【００２２】いま、回転油圧駆動モーター８Ａ、８Ｂに
よって、回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂをそれぞれ平面的に視
て反時計回りおよび時計回りに回転させると、水平回転
羽根２Ａ、２Ｂが同方向に回転せられるとともに、各ウ
ォーム９１およびウォームホイール９２により回転横軸
６Ａ、６Ｂは図５および図６に示す方向に回転される。
この回転横軸６Ａ、６Ｂの各縦回転羽根６ａの周縁の描
く軌跡Ｙは、図３および図５に示されているように、離
間しており、一方で各水平回転羽根２Ａ、２Ｂ周縁の描
く軌跡Ｘは、図３に示されているように接触している。
さらに、図３および図５に示されているように、各水平
回転羽根周縁２Ａ、２Ｂの描く軌跡の直径Ｘが、平面的
に視て両縦回転羽根６ａ周縁を繋ぐ長さＬに実質的に相
当している。

【００２３】かかる掘削攪拌装置はたとえば次記のよう
にソイルセメント改良体の造成に用いることができる。
すなわち、図１に示すように、掘削攪拌装置を対象個所
に設置し、給進モーター１０により、押し込み力を与え
つつ、駆動モーター８Ａ、８Ｂによって回転駆動縦軸１
Ａおよび１Ｂを回転させながら、先端の掘削ビット１１
Ａ、１１Ｂにより掘削を行う。やがて、水平回転羽根２
Ａ、２Ｂが地盤に当接する段階になると、これらによっ
て地盤を掘削攪拌する。さらに掘り進めると、回転横軸
６Ａ、６Ｂおよび第２回転横軸６０Ａ、６０Ｂが地盤に
当接し、これによって地盤を掘削攪拌する。この段階か
ら、地盤が平面的に視て横長長方形状に掘削される。

【００２４】かかる地盤の掘削攪拌により地盤を弛緩さ
せながら所定深度まで貫入する。所定深度に達した後
に、掘削機を引き上げる。この引き上げ過程において
も、回転駆動縦軸１Ａおよび１Ｂを回転させ、したがっ
て水平回転羽根２Ａ、２Ｂ、回転横軸６Ａ、６Ｂ、およ
び第２の回転横軸６０Ａ、６０Ｂも回転させる。

【００２５】掘削攪拌装置の貫入時において、回転駆動
縦軸１Ａおよび１Ｂの先端に形成した吐出口１２Ａ、１
２Ｂ、または水平回転羽根２Ａ、２Ｂ部分に形成した吐
出口１５から、あるいは両者から固化材Ｍ、たとえばセ
メント系材料を地盤中に吐出させる。また、引き上げ時
には、水平回転羽根２０Ａ、２０Ｂ部分に形成した吐出
口１６から同様に固化材Ｍを吐出させる。

【００２６】吐出された固化材は、平面的に円形に散布
される。地盤が各回転羽根によって弛緩され、かつ攪拌
されているので、円形に散布された固化材は、１次的に
は各水平回転羽根により攪拌され、また縦回転羽根によ
って、平面的に視て長方形状に攪拌され、現位置土と混
合される。その結果、Ｚ領域に強度の高まった改良体を
造成できる。

【００２７】固化材としては、セメントミルクまたはセ
メントスラリー、セメント粉体、石灰などを用いること
ができる。セメント粉体、石灰の場合には、乾式で空気
に乗せて噴出させることができる。固化材の供給経路と
しては、前述のように、回転駆動縦軸１Ａおよび１Ｂを
通すことなく、別途設けた管路を通すことができる。

【００２８】ところで、必要ならば、掘削攪拌装置の貫
入およびの引き上げを一様に行うのではなく、掘削攪拌
装置を上下させて原位置土との混合性を高めながら、引
き上げを行うようにしてもよい。

【００２９】このように造成した改良体Ｚに対して、図
２に示されているように、一方向に隣接して、あるいは
ブロック状に２次元的に隣接させて他の壁体を造成する
ことにより、一方向に連続した改良壁、あるいは２次元
的に広がりのある敷ブロック状の改良体を造成すること
ができる。

【００３０】本発明の装置を用いて、貫入時には固化材
Ｍの吐出を行わず、所定深度に達した後、引き上げ時に
おいて、吐出口１２Ａ、１２Ｂおよびまたは吐出口１５
から、たとえばセメントスラリーまたはセメントモルタ
ルを圧入充填し、トレミー方式で弛緩を押し上げて地盤
と置換し、セメント系壁体を造成することもできる。

【００３１】本発明において、第２の回転横軸６０Ａ、
６０Ｂを設けることは、必須ではなく、たとえば図８の
ように小判形に改良するようにしてもよい。また、水平
回転羽根２Ａ、２Ｂは一部をラップさせるようにしても
よい。回転駆動縦軸１Ａ、１Ｂの回転駆動手段と、回転
横軸６Ａ、６Ｂの回転駆動手段とは、別個に設けること
もできる。

【００３２】他方、本発明は、種々の変形例を含んでい
る。すなわち、上記例は、図９の（Ａ）の正規の長方形
状の改良を行うものであるが、同図（Ｂ）のように、ビ
ヤ樽型、（Ｃ）または（Ｄ）のように外形が波形を示す
ものなどとすることができる。これらの単位改良ゾーン
を隣接することにより、それぞれ図１０に示す（Ａ）〜
（Ｄ）のように敷ブロック状に改良できる。

【００３３】ちなみち、図１０の（Ｃ）の改良体とする
場合には、図１１に示すように、縦回転羽根６ａの突出
長さを回転横軸方向に変化させることで、容易に目的の
形状のものが得られる。

【００３４】一方、回転駆動縦軸の先端側に水平方向に
一体的に突設された水平回転羽根を設けるとともに、水
平の延びて配設された回転横軸に縦回転羽根を突設し、
前記回転横軸は前記回転駆動縦軸の回転力に従動して回
転するようになし、平面的に視て、前記縦回転羽根によ
る攪拌領域は、前記水平回転羽根周縁の描く軌跡の外ま
での領域をカバーするよう突設した掘削攪拌装置を用い
る限り、本発明の要旨の範囲内である。

【００３５】したがって、図１２および図１３に示すよ
うに、１本の回転駆動縦軸３と基本的に１本の回転横軸
６を持ったものでもよい。この場合における、縦回転羽
根６ａによる攪拌領域は、水平回転羽根２，２０周縁の
描く軌跡の外までの領域をカバーするよう突設されてい
る。また、回転横軸６は回転駆動縦軸３の回転力を受け
て従動回転させることができる。この手段として、図示
の例では、回転駆動縦軸３に一体化された傘歯車３１に
噛合して傘歯車３２，３３をそれぞれ設け、その傘歯車
３２，３３に回転横軸６を一体化させる構成としてあ
る。

【００３６】この変形例からも推測されるように、図３
および図４に示す、回転駆動縦軸が２軸、回転横軸が２
軸の場合が、掘削反力を相殺してバランス上好ましい
が、その他、回転駆動縦軸が１軸で、平行の回転横軸が
２軸などの態様とすることができる。

【００３７】連続地中壁を造成する場合、たとえば図１
４に示すように、回転駆動縦軸が３軸、平行の回転横軸
が２軸とし、回転横軸の端部を水平回転羽根の周縁の軌
跡より、食い違い状に逆方向に突出させることにより、
段継ぎ状に、単位改良体を接合するようにしてもよい。

【００３８】上記の図８の例は、水平回転羽根２Ａ、２
Ｂをラップさせた例であるが、逆に完全に離間させても
よい。この種の離間態様の場合には、その離間部分を縦
回転羽根が攪拌混合を受け持つようにする。

【００３９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、実質的に
横断面矩形の改良体を造成でき、施工能率に優れたもの
となるなどの利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削攪拌装置を利用した改良工法の概
要説明図である。

【図２】造成した壁体の平面図である。

【図３】掘削攪拌装置の平面図である。

【図４】掘削攪拌装置の要部正面図である。

【図５】掘削攪拌装置の要部右側面図である。

【図６】伝達機構の説明図である。

【図７】改良範囲の説明図である。

【図８】他の改良範囲例の説明図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は各種の単位改良体の平面図で
ある。

【図１０】図９の例のそれぞれ対応する全体の改良範囲
を示す平面図である。

【図１１】縦回転羽根の突出長さが異なる例の平面図で
ある。

【図１２】１本の回転駆動縦軸と１本の回転横軸の例の
正面図である。

【図１３】その平面図である。

【図１４】連続地中壁の造成例の概要平面図である。

【図１５】改良柱体の造成例の概要平面図である。

【図１６】ラップ態様例の概要平面図である。

【図１７】完全ラップ施工例の概要平面図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ…回転駆動縦軸、２、２Ａ、２Ｂ、２０
Ａ、２０Ｂ…水平回転羽根、６、６Ａ、６Ｂ、６０Ａ、
６０Ｂ…回転横軸、１２Ａ、１２Ｂ、１５、１６…吐出
口、Ｚ…改良体（改良領域）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動縦軸の先端側に水平方向に一体的
   に突設された水平回転羽根を設けるとともに、水平の延
   びて配設された回転横軸に縦回転羽根を突設し前記回転
   横軸は前記回転駆動縦軸の回転力に従動して回転するよ
   うになし、 平面的に視て、前記縦回転羽根による攪拌領域は、前記
   水平回転羽根周縁の描く軌跡の外までの領域をカバーす
   るよう突設した掘削攪拌装置を用い、 水平回転羽根および縦回転羽根を回転させながら対象地
   盤中の所定深度までの掘削攪拌および引き上げを行い、
   この過程で、地上から固化材を攪拌部分に吐出させ、現
   位置土との攪拌混合を行うことを特徴とする地盤の改良
   工法。
2. 【請求項２】ある位置での現位置土との攪拌混合と、隣
   接する位置での現位置土との攪拌混合とが、平面的に視
   て、前記縦回転羽根による攪拌領域が接するかラップす
   るように、複数の個所で行う請求項１記載の地盤の改良
   工法。
3. 【請求項３】隣接する複数の回転駆動縦軸の先端側に水
   平方向に一体的に突設された水平回転羽根を設けるとと
   もに、これら各水平回転羽根周縁の描く軌跡が実質的に
   接するかラップするように配置し、 他方で、前記両回転駆動縦軸の軸心を繋ぐ線の両側にお
   いて、水平の延びて配設された回転横軸に縦回転羽根を
   突設し、この縦回転羽根による攪拌領域は、各水平回転
   羽根周縁の描く両円軌跡の外と両円軌跡を結ぶ直線で囲
   まれる領域をカバーする掘削攪拌装置を用い、 水平回転羽根および縦回転羽根を回転させながら対象地
   盤中の所定深度までの掘削攪拌および引き上げを行い、
   この過程で、地上から固化材を攪拌部分に吐出させ、現
   位置土との攪拌混合を行うことを特徴とする地盤の改良
   工法。
4. 【請求項４】水平回転羽根は、縦回転羽根の上方および
   下方に設け、掘削攪拌装置の貫入時においては、下方の
   縦回転羽根相当位置から固化材を吐出させ、引き上げ時
   には上方の縦回転羽根相当位置から固化材を吐出させる
   請求項１または３記載の地盤の改良工法。
5. 【請求項５】隣接する複数の回転駆動縦軸と、この各回
   転駆動縦軸の先端側に水平方向に一体的に突設された水
   平回転羽根と、前記両回転駆動縦軸の軸心を繋ぐ線の両
   側において、水平の延びる回転横軸と、この回転横軸に
   突設された縦回転羽根と、前記回転駆動縦軸の縦軸回り
   の回転力を回転横軸の水平軸回りの回転力として伝達す
   る伝達機構とを備え、 前記各水平回転羽根周縁の描く軌跡が実質的に接してお
   り、前記各縦回転羽根周縁の描く軌跡が離間し、さらに
   各水平回転羽根周縁の描く軌跡の直径が、平面的に視て
   両縦回転羽根周縁を繋ぐ長さに実質的に相当しているこ
   とを特徴とする地盤の改良装置。