JPH06287936A - 地盤改良工法における掘削土の混合攪拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軟弱地盤等に場所打ち杭を構築する掘削装置
において、固定羽根の間に共回り防止部材を配置し、凝
固剤を混入する土が、掘削装置と共回りすることを防止
して、混合攪拌作用を良好に行い得るようにする。 【構成】 駆動用ロッド１１に固定される上下の固定羽
根１８の間に、共回り防止部材２０を配置して、該共回
り防止部材２０に設けた外部回転部材を低速で孔１の内
壁に沿って回転させるようにする。前記共回り防止部材
２０では、軸に偏芯した状態で取り付けられている偏芯
円板部材２１の周囲に、軸受け機構２２を介して外部回
転部材２５を回転可能に配置し、羽根部材２６……が孔
の内壁に突き刺さる状態で、ロッド１１とは反対方向に
低速で回転する。そして、前記共回り防止部材と、固定
羽根１８による攪拌作用を行わせるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤等の上に建造
物を構築する際に、その地盤に掘削した土にセメントミ
ルク等の凝固剤を混合して、場所打ち杭を作成し、その
地盤の支持強度を向上させるための地盤改良工法に用い
られる掘削装置に関し、特に、粘土質の土壌でも、凝固
剤の混合攪拌作業を行う際に、掘削された土が回転部材
と共回りしないようにするとともに、共回り防止部材の
羽根部材により、土の固まりをほぐす作用を行わせる混
合攪拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より地盤の状態の良くない場所や埋
立て地等のように、建物を構築するのに適しない場所で
は、地盤中に多数の杭を打込んだりすることが行われて
おり、その地盤の支持強度を向上させて、重量の大きな
構造物を支持させる手段を用いている。また、特に大き
な支持強度を必要としないような比較的低い建物の場合
には、地中にドリル装置を用いて所定の径の孔を掘削
し、その孔の土にセメントミルクやケイ酸ソーダ等の固
化剤（以下凝固剤と呼ぶ）を混合して、土を固化させる
ことによって場所打ち杭を構築し、杭状の地盤改良を行
うことが行なわれている。前記場所打ち杭を構築するた
めの工法としては、例えば、特開昭６１−９５１１８号
工法等に示されるように、掘削と攪拌とを行い得るよう
に構成した装置が用いられている。

【０００３】そして、前述したような従来の装置を用い
ることによって、孔の掘削と、掘削された土に凝固剤を
混合攪拌して、場所打ち杭を構築し、地盤の支持強度を
向上させることが出来るようにする。ところが、その場
所打ち杭を構築する際に、土が砂質土や、シルト系の場
合には、前述したような従来の装置を用いて場所打ち杭
の施工を行うことは容易に出来るが、その土の性質が、
例えば、硬い場合や、粘土のような粘着力の大きい土等
の場合には、掘削装置の掘削羽根とともに掘削された土
が共回りするという問題が発生する。そして、掘削土に
凝固剤を混合しようとしても、両者を効率良く混合攪拌
することができないという問題が発生している。

【０００４】上記したような問題を解決するために、特
開昭５６−１５３０１３号公報等に示されるように、掘
削土の共回りを防止する技術が用いられている。上記従
来例の共回り防止手段は、駆動軸の長さ方向に、所定の
間隔で設けた攪拌翼に対して、その間に共回り防止翼を
配置し、該共回り防止翼を収容する円筒体を、掘削孔の
壁に向けて突っ張るように構成している。そして、攪拌
翼によって土が攪拌される際に、その土が共回り防止翼
によって抵抗を受けるので、土と凝固剤との混合が良好
に行なわれることになり、粘土質等の地盤での場所打ち
杭の構築が良好に行われ得るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
共回り防止装置を用いた場所打ち杭の構築装置を用いる
場合に、円筒体とその内部に向けて突出された共回り防
止翼との間に、攪拌翼を回転させることが必要である。
そして、前記したように、構成された従来の装置におい
ては、掘削を行うための地盤の土質が粘性を有する土
や、ピート層等の比較的均質な場合で、回転翼と固定翼
との間隔内を通過出来る程度の塊しかない場合には、比
較的良好な状態で場所打ち杭の構築が出来るものであ
る。

【０００６】ところが、近年は、埋立て地等のように土
質が均質なものではなく、コンクリートの塊やガレキ等
が混入されたように、非常に土質の悪い場所での土質改
良の工事を行うことが多くなっている。また、非常に粘
性の強い粘土質の土壌等でも、その地盤の支持強度が小
さい場合には、その粘土質の土壌に対してセメントミル
ク等の凝固剤を混合し、場所打ち杭を構築することが行
われている。しかしながら、前述したような共回り防止
装置を用いる場合には、そのコンクリートの大きな塊
や、ガレキ等が回転翼と固定翼との間を通過することが
出来ずに、掘削された土に対して、凝固剤を混合する作
業を良好に行うことができないという問題が発生してい
る。

【０００７】また、前記したように、非常に粘性の強い
粘土質の土壌等のように、地盤の土質が良くない場所で
は、共回り防止部材を良好に作動させることが困難であ
り、該共回り防止部材が回転翼とともに回転しやすいと
いう問題がある。さらに、前記従来例に示されるような
共回り防止部材は、その機構が比較的複雑であるため
に、その保守点検が面倒であるという問題がある。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記したような従来より用い
られている装置の欠点を解消するもので、比較的簡単な
構成の共回り防止部材を用いて、掘削した土の共回りを
防止出来るとともに、該共回り防止部材に設けた羽根部
材により、土の固まり等を砕く作用を発揮できる装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、掘
削装置の軸として用いられる駆動用ロッドの先端部に、
噴出孔を設けた先端部材を形成して、該先端部材より凝
固剤等を噴出させるように構成し、該駆動用ロッドの先
端部近傍に掘削羽根を設け、前記駆動用ロッドの掘削羽
根の上部に、所定の間隔で固定攪拌羽根を固着して配置
し、掘削装置により地盤に孔を掘削し、該掘削孔の土に
凝固剤等を混入して攪拌を行い、孔の土を固化させて地
盤の改良を行う工法に用いる装置に関する。本発明の装
置では、前記固定羽根の間に共回り防止部材を配置し、
前記共回り防止部材を駆動用ロッドに取り付けた偏芯円
板部材と、該偏芯円板部材に対して軸受け機構を介して
支持される外部回転部材とから構成し、前記外部回転部
材には、所定の間隔で羽根部材を突出させて設け、駆動
用ロッドと一体に回転が行なわれる掘削羽根と偏芯円板
部材に対して、外部回転部材に設けた羽根部材が、掘削
孔の内壁に係止される状態で、掘削土の共回りを防止す
るとともに、土の攪拌作用を促進するように構成してい
る。

【００１０】前述したように、本発明においては、掘削
装置に対して共回り防止部材を装備しており、該共回り
防止部材の周囲に配置した羽根部材が、掘削装置の回転
にともなって反対方向に低速で回転し、掘削孔の内壁に
突き刺さる状態となるために、外部回転部材が掘削装置
とともに回転することがない。また、掘削孔の内部で凝
固剤と攪拌される土は、外部回転部材の周囲に突出させ
て配置している羽根部材により、共回りが生じることが
防止され、固定羽根により孔の内部で攪拌されるので、
混合作用を良好な状態で行うことを可能にする。そし
て、前記共回り防止部材の外部回転部材が掘削孔の中で
偏芯した状態で駆動されることにより、土の中に固まり
等が混入していても、その塊を共回り防止部材の羽根部
材によりつぶすようにして、土と凝固剤の混合作用を良
好に行うことができ、強度の大きな場所打ち杭の構築作
業を容易に行うことができる。

【００１１】

【実施例】図示された例に従って、本発明の掘削土の混
合攪拌装置の構成を説明する。本発明の掘削装置１０
は、図１に示されるように、従来の駆動用ロッドの場合
と同様に、駆動用ロッド１１の内部に孔１２を貫通させ
た状態の中空部材を用いている。前記駆動用ロッド１１
の下端部に、噴出孔１４を設けた先端部材１３を配置
し、該噴出孔１４から凝固剤を噴出させる機構を構成し
ている。また、該駆動用ロッド１１の先端部材１３に対
応させて、先端部に多数の掘削歯１６を突出させた掘削
羽根１５を取り付けており、前記掘削羽根１５により孔
の掘削の動作を行うようにする。

【００１２】前記掘削羽根１５の上部には、駆動用ロッ
ド１１の長さ方向に所定の間隔を介して、固定羽根１
８、１８ａ……を設けており、該固定羽根によって掘削
された土を上方に排出させるとともに、凝固剤を混合す
る際に、土と凝固剤との攪拌混合の作用を行うようにし
ている。なお、前述した掘削羽根１５と固定羽根１８…
…とは、従来の掘削装置の場合と同様に、駆動用ロッド
１１に溶接等の手段によって取付けられ、その長さが孔
の径に対応させて構成され、掘削方向に傾斜した部分を
有する羽根部材として構成される。

【００１３】前述した掘削羽根１５と固定羽根１８との
間、および、固定羽根１８とさらにその上に位置する固
定羽根との間には、共回り防止部材２０、２０ａが配置
される。本発明の共回り防止部材は、図２に示されるよ
うに、駆動用ロッド１１に対して、偏芯円板部材２１を
偏芯させた位置に固定し、該駆動用ロッド１１とともに
偏芯円板部材２１が回転する状態に設けている。

【００１４】また、前記偏芯円板部材２１は、駆動用ロ
ッド１１の軸心との間に、間隔ｄだけ偏芯させた位置に
設けており、駆動用ロッド１１を回転させると、該偏芯
円板部材２１の軸心２１ａは、駆動用ロッド１１の軸心
に対して半径ｄの円弧に沿って回転される状態となる。
なお、前記偏芯円板部材２１に対して外部回転部材２５
を支持する軸受け機構２２は、防水手段を講じた部材と
して構成され、泥水の中で回転させた場合でも、ベアリ
ング部分に泥等が入り込まないような機構のものを用い
る。

【００１５】前記偏芯円板部材２１の周囲には、軸受け
機構２２を介して外部回転部材２５を配置しており、前
記軸受け部材２２を含む本体の半径をＬ１として設定し
ている。また、前記軸受け部材の周囲に配置する外部回
転部材の周囲には、多数の羽根部材２６……を、所定の
間隔で突出させる状態に固定している。そして、前記羽
根部材２６……は、偏芯円板部材２１の軸心２１ａを中
心にして、半径方向に長さＬ２（部材２５の厚さを含
む）だけ突出させて設けている。

【００１６】したがって、前記駆動用ロッド１１を回転
させた際には、図３に示されるように、羽根部材２６の
先端部は、円板部材２１の軸心２１ａに対して、Ｌ３＝
Ｌ１＋Ｌ２の距離で位置づけられ、掘削孔１の内壁２に
対応する状態となる。そこで、前記羽根部材の先端部
を、掘削孔１の半径Ｌに対して、Ｌ＜ｄ＋Ｌ３の関係に
設定すると、羽根部材の先端部は孔の内壁に突き刺さる
状態となる。

【００１７】また、前述したように、偏芯円板部材２１
の周囲に軸受け機構２２を介して外部回転部材２５を配
置した場合に、駆動用ロッド１１が回転されることによ
り、偏芯円板部材２１が駆動用ロッドと反対方向に回転
する。しかしながら、前記偏芯円板部材２１に支持され
る外部回転部材２５は、その周囲に突出する羽根部材２
６が、孔の内壁に突き刺さる状態に構成されているため
に、駆動用ロッドの回転方向とは逆方向に低速で回転さ
れる状態となる。

【００１８】本発明の共回り防止部材では、図３に示さ
れるように、軸１１を中心とした半径ｄの公転円軌道を
回りながら、孔壁との摩擦で、軸１１の回転方向とは反
対の方向に遅い速度で自転する状態が設定される。つま
り、偏芯円板２１が、軸１１と一体に回転する場合に、
該偏心円板に支持される外部回転部材２５は、その周囲
に突出されている羽根部材２６が、掘削孔１の内壁２に
係合する状態で、回転部材２５を回転させることにな
り、該回転部材２５の回転速度は、孔の径と軸心２１ａ
から羽根の先端の長さＬ１＋Ｌ２の比率により設定され
た値となる。

【００１９】前記図２および図３に示される本発明の共
回り防止部材２０において、駆動用ロッド１１の回転に
したがって偏芯円板部材２１が回転するが、該偏芯円板
部材２１に支持される外部回転部材２５は、その周囲に
突出する羽根部材２６が、孔１の内壁２に突き刺さる状
態となる。そして、駆動用ロッド１１が回転されると、
掘削羽根１５や固定羽根１８に追従して、孔の内部の土
が回転されようとするが、その孔の中で反対方向に低速
で回転される共回り防止部材２０が、その土の回転方向
に逆らう方向に回転されるので、孔の中の土の固まりを
つぶす作用を発揮しながら、土と凝固剤を攪拌する作用
を促進する状態が設定される。したがって、前記掘削孔
１の内部で、土が攪拌される場合には、固定羽根や掘削
羽根が一定の速度で回転されたとしても、外部回転部材
の羽根部材が、その孔の中の土に対して共回りを防止す
るとともに、攪拌作用を発揮し、駆動用ロッド１１の先
端部材１３から噴出される凝固剤と、土とを混合するこ
とができるようにする。

【００２０】なお、上記したように構成した本発明の共
回り防止部材２０において、掘削羽根１５により掘削さ
れる孔の内径と、共回り防止部材の外径、および、羽根
部材の突出高さ等の関係は、掘削される場所の土質に応
じて、任意に形成することができる。また、掘削孔１の
内径に対して、外部回転部材の径を任意に構成すること
ができるものであり、該外部回転部材の回転数の比率等
も、それ等の各部材の径に合わせて、任意に設定するこ
とが可能である。そして、掘削装置により掘削される孔
の中で、土に凝固剤を混合する作用を、その場所打ち杭
を構築する土壌の性質に合わせて、適宜行うことができ
る。

【００２１】前述したように構成された本発明の掘削装
置１０を用いて、地盤に孔を掘削する場合には、最初に
掘削羽根１５を用いて設定された深さの孔を掘削する
が、その際に、掘削羽根１５とその先端に設けた掘削歯
１６とによって地盤を掘り下げ、その掘削された土を固
定羽根および共回り防止部材の回転により上部に排出す
る。そして、設計の深さにまで、孔１を掘削した後で、
先端部材１３から凝固剤を噴出させながら駆動用ロッド
１１を回転させて、孔の中に残留する土に対してその凝
固剤を混合し、場所打ち杭の造成を行う。また、本発明
の装置を用いて場所打ち杭を構築する場合に、現場の土
質によっては、掘削の開始時から、凝固剤を供給して掘
削する土に混合しながら、掘削作業と杭の構築の作業を
平行させて行う場合もある。

【００２２】前記作業方法とは別に、孔１を掘削装置に
よって掘削している途中で、その孔から排除される土の
量が設計量に達した後で、その下部の掘削を行うと同時
に、先端部材１３から凝固剤を噴出させながら、さらに
掘削の動作を継続し、掘削している土にその凝固剤を混
合しながら、孔を掘り下げるようにすることも可能であ
るが、それ等の掘削と混合の手順は、任意に行うことが
出来るものとなる。この掘削と土の搬出の作業を行う場
合に、掘削部にコンクリートの塊や大きな石等があって
も、それを掘削羽根によって掘り取ることが出来る場合
には、その大きな塊等は該掘削羽根と固定羽根、およ
び、共回り防止部材がそれぞれ回転することによって、
順次上方に向けて搬出されることになるので、その孔の
掘削の作業を能率良く行うことが出来る。

【００２３】これに対して、従来の共回り防止装置を用
いた場合では、固定羽根の間に抵抗となる板部材が配置
されていたために、大きな塊等がその抵抗板部材に引掛
かってしまい、掘削装置が容易に下部に進まないという
問題が発生していたが、本発明の掘削装置の場合には、
前記したような問題が発生することがなく、孔の掘削を
能率良く行うことが出来る。さらに、孔１の壁２から木
材や大きな石、その他のガレキが突出した状態であって
も、それ等の壁から突出している部材は、孔の途中で固
定羽根および共回り防止部材によって順次削り取られた
りする他に、羽根がその障害物の部分を容易に通過する
ことが出来ることにもなり、掘削した土を上方に向けて
搬送する場合の障害となることはない。

【００２４】なお、前記したような本発明の掘削土の混
合攪拌装置は、図４に示されるように、一般的な掘削用
の車両に装備されて、場所打ち杭の造成と、それによる
地盤改良の作業とを行うことが出来るようにされる。こ
の第４図に示される実施例において、掘削装置１０の上
端部は駆動装置４０に接続されており、該駆動装置４０
がヘッド部材３７を介して吊り下げられる状態で、マス
ト３５のガイド３６に沿って上下動が行なわれることに
より、孔の掘削と掘削装置１０の引抜きの動作が行なわ
れる。

【００２５】前記マスト３５は作業車両３０の支持アー
ム３１によって支持され、その車両に設けたウインチ３
２から引き出されたワイヤ３３が、ヘッド部材３７を介
して駆動装置４０を支持し、そのウインチ３２によって
前記駆動装置を上下動させ、掘削装置１０の移動の動作
を行うようにする。また、掘削装置１０の上部にはスイ
ベル４５を設けておき、該スイベル４５から駆動用ロッ
ド１１の中空孔に凝固剤を供給するようにするが、この
凝固剤は、タンク４２からポンプ４３を介して、ホース
４４によりスイベル４５に供給される。

【００２６】そして、前記ポンプ４３により設定された
圧力で、先端部材１３に設けた噴出孔１４から、孔１の
中の土に向けて噴出され、掘削装置に配置される羽根等
の部材により、土との混合が行なわれるものとなる。な
お、前記した本発明の実施例において、掘削する孔の径
に応じて、掘削羽根と固定羽根の軸から突出する長さが
設定されるものであり、掘削装置１０に設ける固定羽根
の数と間隔等も、任意に形成することが出来る。

【００２７】

【発明の効果】本発明の装置は、前述したように、掘削
装置に対して共回り防止部材を装備しており、該共回り
防止部材の周囲に配置した羽根部材が、掘削装置の回転
にともなって、掘削孔の内壁に突き刺さる状態となるた
めに、外部回転部材が掘削装置とともに回転することが
ない。また、掘削孔の内部で凝固剤と攪拌される土は、
外部回転部材の周囲に突出させて配置している羽根部材
により、共回りが生じることが防止され、固定羽根と、
共回り防止部材とにより、孔の内部で攪拌されるので、
混合作用を良好な状態で行うことを可能にする。そし
て、前記共回り防止部材の外部回転部材が掘削孔の中で
偏芯した状態で駆動されることにより、土の固まりを共
回り防止部材の羽根部材により潰す作用を発揮させ、土
と凝固剤の混合作用を促進し、良質な場所打ち杭を構築
することができる。さらに、本発明の装置では、土の中
に大きな石やガレキ等が混入しる場合でも、その塊を共
回り防止部材の回転に追従させて上下に移動させること
ができ、場所打ち杭の構築作業を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の共回り防止機構を設けた掘削装置の
側面図である。

【図２】 本発明の共回り防止機構の平面図である。

【図３】 本発明の装置による共回り防止作用の説明図
である。

【図４】 本発明の掘削装置を適用する装置全体の構成
を示す説明図である。

【図中の符号】

１ 掘削孔、 １０ 掘削装置、 １１ 駆動用
ロッド、１２ 中空孔、 １３ 噴出孔を設けた先
端部材、 １５ 掘削羽根、１６ 掘削歯、 １８
固定羽根、 ２０ 共回り防止部材、２１ 偏
芯円板部材、 ２２ 軸受け機構、 ２５ 外部回
転部材、２６ 羽根部材、 ３０ 作業車両、 ３
５ マスト、４０ 駆動装置、 ４５ スイベ
ル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削装置のロッドの先端部に噴出孔を設
   けた先端部材を設け、前記先端部材より凝固剤等を噴出
   させるように構成し、駆動用ロッドの先端部近傍に掘削
   羽根を設け、 前記駆動用ロッドの掘削羽根の上部に、所定の間隔で固
   定羽根を固着して配置し、 掘削装置により地盤に孔を掘削し、該孔の土に凝固剤等
   を混入して攪拌を行い、孔の土を固化させて地盤の改良
   を行う工法に用いる装置において、 前記固定羽根の間に共回り防止部材を配置し、前記共回
   り防止部材を駆動用ロッドに取り付けた偏芯円板部材
   と、該偏芯円板部材に対して軸受け機構を介して支持さ
   れる外部回転部材とから構成し、前記外部回転部材に
   は、所定の間隔で羽根部材を突出させて設け、 駆動用ロッドと一体に回転が行なわれる掘削羽根と偏芯
   円板部材に対して、外部回転部材に設けた羽根部材が、
   掘削孔の内壁に係止される状態で、掘削土の共回りを防
   止するとともに、土の攪拌作用を促進するように構成し
   たことを特徴とする地盤改良工法における掘削土の混合
   攪拌装置。