JPH0711134B2 - 地盤改良船 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、海、川、湖、沼等における水面下の軟弱地盤
中に、粉粒状の改良材を噴射、攪拌、混合して地盤改良
を行う地盤改良船の改良に関するものである。

（従来の技術） 従来、軟弱地盤を改良する手段として、中空攪拌軸を回
転させながら軟弱地盤中に所定の深度まで貫入させ、そ
の貫入または引抜きのいずれか一方の工程で、粉粒状の
地盤改良材を攪拌軸の先端から軟弱地盤中に噴射し、そ
の改良材と地盤軟弱土とを攪拌軸の下端に設けた攪拌翼
により攪拌混合して地盤改良を行う深層噴射攪拌工法が
公知である。また、この噴射攪拌工法により海底の軟弱
地盤を改良するために地盤改良船が用いられることも公
知である。

このような地盤改良船は、一般に船体上にリーダを垂直
に固着立設し、そのリーダに攪拌軸を回動自在にかつ昇
降自在に支持させ、攪拌軸の上端に回転駆動装置を連結
し、回転駆動装置を上部支持枠を介してリーダに昇降自
在に支持させ、回転駆動装置により攪拌軸を回転させた
状態で、回転駆動装置と、上部支持枠と、攪拌軸とを一
体的に昇降させて、攪拌軸の貫入、引抜きを行うように
構成されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の地盤改良船では、船上に高いリーダが立設さ
れたままであるため、船体の重心が高くなり、風等の影
響を受けやすく、航行時および地盤改良作業時の安定性
および作業性が悪いという問題がある。

ところで、船体にリーダを起伏自在に取り付けたものと
して、たとえば特開昭52-49612号公報に示される表層汚
泥固化処理船が知られている。この処理船によれば、目
的点までの移動時に、リーダを船体と平行状態に倒伏さ
せることによって、重心を低くでき、比較的安全に航行
できる。しかし、この処理船は、攪拌軸とは別個に固結
性薬剤注入管を設け、上記攪拌軸が海底の表層部を這う
ように船体を移動させながら、表層に堆積した汚泥を攪
拌軸により攪拌すると同時に、固結性薬剤を注入管から
注入し、汚泥と混合混練して固化処理するものであり、
深層部の固化処理を行うものではない。

また、仮にこの処理船のリーダ支持構造を上記地盤改良
船に採用しても、次のような問題がある。すなわち上記
支持構造では、リーダの下端部を水平軸により船体に回
動自在に支持させているため、リーダの起伏のために大
きな回転トルクが必要である。とくに、攪拌軸の上端に
回転駆動装置を連結してその装置を攪拌軸と一体的に昇
降させるようにしているため、リーダの起伏時には攪拌
軸を上昇させて回転駆動装置をリーダの上端側に位置さ
せる必要があり、これに伴ってリーダの重心が上端側に
偏ることになる。

このようにリーダの重心が上端側に偏ると、リーダの起
伏のためにさらに大きな回転トルクが必要となり、その
起伏装置も大型となるとともに、リーダを倒伏させた際
にリーダの枢支部付近に非常に大きな曲げモーメントが
かかる。この曲げモーメントは攪拌軸が長くなる程大き
くなり、これに伴ってリーダの構造を堅牢なものとする
必要があり、コストが非常に高くなる。また、施工中に
回転駆動装置のモータや減速機等が故障した場合、いち
いちリーダを倒伏させて点検しなければならず、メンテ
ナンスが非常に不便である等の問題が生じる。

本発明は、このような技術的課題を解決するためになさ
れたものであり、リーダの中間部を水平軸により船体に
対して旋回自在に支持させてリーダを起伏自在とした地
盤改良船において、リーダの起伏時のバランスを向上さ
せ、リーダを容易に起伏でき、リーダの起伏装置を小形
化できるとともに、リーダの構造も簡素化してコストダ
ウンを可能にし、さらに、メンテナンスも容易に行うこ
とができる地盤改良船を提供するものである。

（課題解決のための手段） 本発明の地盤改良船は、長手方向中間部が水平軸回りに
回動自在に船体に支持されることにより、上記船体とほ
ぼ平行な倒伏状態と下端が上記船体よりも下方に突出す
る起立状態とに変更自在に構成されたリーダと、このリ
ーダに支持手段及び第１の昇降手段を介して回転自在に
かつ軸方向に往復移動自在に設けられ、内部に改良材送
給路を有し、先端に水面下の軟弱地盤中に改良材を噴射
する改良材噴射口と撹拌翼とが設けられた中空撹拌軸
と、この中空撹拌軸を回転駆動する回転駆動装置とを備
え、上記回転駆動装置を上記リーダに第２の昇降手段を
介してリーダとの軸方向相対位置が変更自在となるよう
に設けるとともに、この回転駆動装置をこの回転駆動装
置から上記中空撹拌軸へ回転トルクが伝達可能な状態の
まま軸方向に相対的に摺動自在となるように上記中空撹
拌軸に嵌合したものである。

（実施例） 第１図，第２図において、船体１のほぼ中央部には上下
に貫通する開口部11が設けられている。なお、船体１を
双胴形にして開口部11を形成してもよい。開口部11の左
右両側には相対向する一対の軸受12が設けられている。
リーダ２はその長手方向中間部において左右両側に一対
の水平軸21が突設され、各水平軸21が上記各軸受12に回
動自在に支持され、これによりリーダ２が船体１に対し
て水平軸21を中心に旋回自在で、第１図に示すように船
体１と平行な倒伏状態と、第２図に示すようにリーダ２
の下部が船体１の開口部11から下方に突出した起立状態
とに変更自在に構成されている。上記リーダ２の起伏装
置３として、船体１に起伏用ウインチドラム31が設けら
れ、このドラム31からシーブ32およびガントリ33を経て
起伏用ロープ34が導出され、そのロープ34の先端がリー
ダ２の上端に設けられた部材22に止着されている。

上記リーダ２には水面下の軟弱地盤ａ中に改良材を噴射
するための手段として、先端に攪拌翼41を備えた中空攪
拌軸４が回転自在でかつリーダ長手方向に移動自在（昇
降自在）に設けられている。攪拌軸４の先端側はリーダ
２の下端に設けられた下部軸受23に対して軸方向摺動自
在でかつ回転自在に支持され、攪拌軸４の後端（上端）
は上部軸受51に回転自在に支持され、この上部軸受51が
リーダ２に対して長手方向に移動自在（昇降自在）に支
持されている。

上記攪拌軸４の昇降装置（第１の昇降手段）５として、
第３図に示すように船体１に上昇（引抜き）用ウインチ
ドラム52と、下降（貫入）用ウインチドラム53とが設け
られている。引抜き用ウインチドラム52から導出された
引抜き用ロープ54は、船体１に設けられたシーブ55a
と、リーダ２の上端部材22に設けられたシーブ55b,55c
と、攪拌軸４の上部軸受51の上面に設けられたシーブ55
dとに掛渡され、その先端が上端部材22に止着されてい
る。また、貫入用ウインチドラム53から導出された貫入
用ロープ56は、船体１に設けられたシーブ57aと、上記
上端部材22に設けられたシーブ57bと、リーダ２下端の
下部軸受23に設けられたシーブ57cと、上記上部軸受51
の下面に設けられたシーブ57dとに掛渡され、その先端
が下部軸受23に止着されている。そして、上記両ドラム
52,53により両ロープ54,56の巻取り、繰出を行うことに
より上部軸受51を介して攪拌軸４の昇降すなわち貫入、
引抜きを行うようになっている。

攪拌軸４の回転駆動装置６は第４図、第５図に示すよう
に駆動モータ61と減速機62等にて構成され、減速機62は
駆動モータ61の駆動軸63に連結された駆動歯車64と、同
歯車64に噛合う従動歯車65とを具備し、従動歯車65の中
心部に攪拌軸４の挿通穴66が設けられている。この場
合、攪拌軸４の外形が横断面角形（またはフィン付軸）
に形成され、その内部に改良材送給用通路42が設けられ
ており、従って、上記従動歯車65に設けられる穴66は攪
拌軸４の外径に対応して角形に形成され、この穴66に攪
拌軸４が軸方向に摺動自在に挿通され、これによって回
転駆動装置６が攪拌軸４に対して軸方向の相対的摺動を
許容しつつ回転トルクを伝達するようになっている。

上記回転駆動装置６には案内部材67が連設され、この案
内部材67が上記リーダ２に連設されたガイドレール24に
摺動自在に係合され、これにより回転駆動装置６がリー
ダ２に対して長手方向に移動自在（昇降自在）に支持さ
れている。この回転駆動装置６をリーダ２の長手方向に
位置変更自在に支持させる手段として、上記攪拌軸４を
昇降させる第１の昇降装置５と実質的に同一の第２の昇
降装置７が用いられる。すなわち船体１に上昇用ウイン
チドラム71と、下降用ウインチドラム72とが設けられ、
上昇用ウインチドラム71から導出された引抜き用ロープ
73が、船体１に設けられたシーブ74aと、リーダ２の上
端部材22に設けられたシーブ74b,74cと、回転駆動装置
６の上面に設けられたシーブ74dとに掛渡され、その先
端が上端部材22に止着されている。また、下降用ウイン
チドラム72から導出された下降用ロープ75は、船体１に
設けられたシーブ76aと、上記上端部材22に設けられた
シーブ76bと、下部軸受23に設けられたシーブ76cと、回
転駆動装置６の下面に設けられたシーブ76dとに掛渡さ
れ、その先端が下部軸受23に止着されている。そして、
上記両ドラム71,72により両ロープ73,75の巻取、繰出を
行うことにより回転駆動装置６をリーダ長手方向に移動
（昇降）させるようになっている。

このように攪拌軸４を昇降させる第１の昇降装置５と、
攪拌軸回転駆動装置６を昇降させる第２の昇降装置７と
をそれぞれウインチ式とし、それらのウインチドラム5
2,53,71,72を船体１側に設けることによりリーダ２の軽
量化が可能となる。

次に、上記構成の地盤改良船を用いて海底の地盤改良を
行う場合について説明する。

まず第１図に示すようにリーダ２を船体１に対して水平
な倒伏状態に保持し、この状態で船体を自走あるいは曳
航により所定の改良域まで航行させる。この場合、第１
の昇降装置５における貫入用と引抜き用の両ウインチド
ラム52,53および両ロープ54,56により、上部軸受51およ
び攪拌軸４を巻上げておくとともに、第２の昇降装置７
により回転駆動装置６をリーダ２の中間部で水平軸21の
上部に位置するように調節しておく。これによりリーダ
２の重心がほぼ水平軸21付近に位置することになり、リ
ーダ２の左右のバランスが良くなる。

また、このようにリーダ２を倒伏させることにより地盤
改良船の全体高さを相当低くでき、橋等と干渉すること
なく、しかも、重心も低くでき、風等の影響を受けるこ
となく、所定の改良域まで安全にかつ速やかに航行でき
る。

次に、この地盤改良船を所定の改良域に碇泊させ、リー
ダ起伏装置３のウインチドラム31により起伏用ロープ34
を巻取り、リーダ２を水平軸21を中心に旋回させて、第
２図に示すようにリーダ２の下部が船体１の開口部11か
ら海中に突出する起立状態に保持させる。なお、このリ
ーダ２の起立時には必要に応じて図示しないステーシリ
ンダ等を併用する。

上記リーダ２を起立させる場合、前述したように予め攪
拌軸４および上部軸受51を巻上げ、かつ、回転駆動装置
６を水平軸21付近に位置させて、リーダ４の左右のバラ
ンスを調節しておくことにより、リーダ２を僅かな力で
円滑に起立させることができる。また、回転駆動装置６
を第２の昇降装置７によりリーダ２の下端側に変位させ
た状態でリーダ２を起立させれば、リーダ２を一層容易
に起立させることができる。

こうして、リーダ２を起立させ、リーダ２の下端および
このリーダ２に支持された攪拌軸４の先端攪拌翼41を海
底面に接近させ、この位置から地盤改良作業を開始す
る。

この地盤改良時には、攪拌軸４を回転駆動装置６により
回転させながら、第１の昇降装置５の引抜き用ロープ52
を緩めるとともに、貫入用ロープ53を巻取ることによ
り、攪拌翼41の海底の軟弱地盤ａ中に所定の深度まで貫
入させ、その後、同軸４を上記回転駆動装置６により回
転させながら、貫入用ロープ53を緩めるとともに、引抜
き用ロープ52を巻取ることにより、攪拌翼41を引抜き、
その貫入または引抜きの少なくとも一方の工程で、図示
しない改良材送給プラントから空気圧送により攪拌軸４
内の通路42に改良材を送給し、その改良材を攪拌軸４の
下端の噴射口から軟弱地盤ａ中に噴射し、この改良材と
地盤軟弱土とを攪拌翼41により攪拌混合して所定の地盤
改良を行う。なお。この地盤改良時において、攪拌軸４
の貫入および引抜きに伴って回転駆動装置６を第２の昇
降装置７により昇降させ、攪拌軸４に対してできるだけ
上部軸受51と下部軸受23との中間部で回転トルクを伝達
するように位置調節する。

また、上記のようにリーダ２の下端を船体１から下方に
突出させた起立状態で地盤改良を行うことにより、リー
ダ２の下端および攪拌軸４の下端攪拌翼41を海底面に対
してできるだけ接近させた位置から地盤改良作業を開始
することができ、貫入、引抜きのサイクルタイムを短縮
して、工期を短縮できる。しかも、攪拌軸４の昇降スト
ロークおよび全長を短くできるとともに、リーダ２の全
長を短くでき、かつ船体１の上面にはリーダ２の上半部
が突出しているだけであるので、この地盤改良作業時に
おける船の全体高さを低くでき、風等による影響を少な
くできるとともに、船体１の揺れを少なくでき、安定性
ならびに作業性を向上できる。

なお、地盤改良作業終了後は、上記攪拌軸４を巻上げた
状態で、リーダ２を上記起立時とは逆の作動で第１図に
示す水平状態に倒伏させる。このとき回転駆動装置６を
リーダ２の水平軸21付近に位置させてリーダ２の左右の
バランスを調節することにより、リーダ２を円滑に倒伏
させることができ、さらに、回転駆動装置６をリーダ２
の上端側に変位させておけば、リーダ２を一層容易に倒
伏させることができる。

第６図は攪拌軸４の回転駆動装置６を昇降させる第２の
昇降手段の別の実施例を示すものであり、この実施例で
は支持ロープ77の一端をリーダ２の上端部材22に止着
し、他端を攪拌軸４の上部軸受51に止着し、その中間部
を回転駆動装置６に設けたシーブ78に懸渡している。こ
うすれば回転駆動装置６が攪拌軸４の昇降に追従して昇
降し、回転駆動装置６の昇降のための駆動装置を省略で
きることになる。

なお本発明の地盤改良船は、海底だけに限らず、川、
湖、沼等における水面下の軟弱地盤の改良時にも用いう
ることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上のように本発明の地盤改良船は、リーダを倒伏させ
ることにより重心を低くでき、風等の影響を受けること
なく、所定の改良域まで安全にかつ速やかに航行でき
る。また、地盤改良作業時には、リーダを起立させるこ
とによって、リーダの下端および攪拌軸を水底の軟弱地
盤表面に接近させた位置から作業を開始でき、作業能率
を大幅に向上できるとともに、攪拌軸の貫入、引抜きの
サイクルタイムを短縮して工期を短縮できる。しかも、
船体の重心を低くして船体の揺れを少なくでき、安定性
ならびに作業性を向上できる。

とくに、攪拌軸の回転駆動装置を攪拌軸に対して相対摺
動自在で、かつリーダの長手方向に位置変更自在に設け
てあるので、リーダの起立および倒伏の姿勢変更時に、
この回転駆動装置を位置変更することによって、リーダ
の上下すなわち左右のバランスを最適な状態に調節で
き、リーダの起伏のための回転モーメントを小さくで
き、リーダを容易にかつ円滑に起立および倒伏できる。
さらに、リーダの構造も簡素化できるとともに、リーダ
の起伏装置も小形化でき、コストダウンを図ることがで
きる。

また、施工中に回転駆動装置が故障した場合、いちいち
リーダを倒伏させる必要がなく、リーダを起立させたま
ま、回転駆動装置をリーダの枢支部付近、つまり船体の
甲板高さ付近などの作業しやすい高さまで変位させるだ
けで、回転駆動装置を容易に補修でき、メンテナンスの
作業性の向上ならびに作業時間の短縮を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の地盤改良船による水上輸送時の状態を
示す側面図、第２図はその地盤改良作業時の状態を示す
側面図、第３図は攪拌軸の昇降装置の一例を示す概略説
明図、第４図は攪拌軸の回転駆動装置の一例を示す縦断
正面図、第５図はその横断面図、第６図は回転駆動装置
の昇降手段の別の実施例を示す概略側面図である。 １……船体、２……リーダ、３……リーダ起伏装置、４
……攪拌軸、５……第１の昇降装置（攪拌軸用）、６…
…攪拌軸回転駆動装置、７……第２の昇降装置（回転駆
動装置）、11……開口部、12……軸受、21……水平軸、
41……攪拌翼、42……改良材送給通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長手方向中間部が水平軸回りに回動自在に
   船体に支持されることにより、上記船体とほぼ平行な倒
   伏状態と下端が上記船体よりも下方に突出する起立状態
   とに変更自在に構成されたリーダと、このリーダに支持
   手段及び第１の昇降手段を介して回転自在にかつ軸方向
   に往復移動自在に設けられ、内部に改良材送給路を有
   し、先端に水面下の軟弱地盤中に改良材を噴射する改良
   材噴射口と撹拌翼とが設けられた中空撹拌軸と、この中
   空撹拌軸を回転駆動する回転駆動装置とを備え、上記回
   転駆動装置を上記リーダに第２の昇降手段を介してリー
   ダとの軸方向相対位置が変更自在となるように設けると
   ともに、この回転駆動装置をこの回転駆動装置から上記
   中空撹拌軸へ回転トルクが伝達可能な状態のまま軸方向
   に相対的に摺動自在となるように上記中空撹拌軸に嵌合
   したことを特徴とする地盤改良船。