JPH079086B2 - 地盤改良材造成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は、河川、湖沼、海岸等の埋立地等の軟弱地盤
を改良するに際して、地盤中にソイルセメント杭等を造
成する装置の構造の技術分野に属する。

＜要旨の概要＞ 而して、この出願の発明は遠浅海岸、河川、湖沼等の軟
弱地盤を改良する等の工事に際し、地盤中に削孔を形成
し、削孔内土壌とセメントミルク等の改良材を攪拌混合
してソイルセメント杭等の改良材を造成する装置であっ
て、その二重管の外管の先部分には上側の攪拌翼が側延
して設けられ、該外管内に挿通されてその先端から延出
する内管の先部分には下側の攪拌翼が設けられて、両攪
拌翼が相対逆回転装置に連結されている地盤改良材造成
装置に関する発明であり、特に、二重管の内外管が逆回
転自在にされ、外管先端の攪拌翼と内管先端部の攪拌翼
には各々剪断爪が設けられ、該内管先端には掘削翼が設
けられている地盤改良材造成装置に係る発明である。

＜従来の技術＞ 周知の如く、国土が狭溢な我が国に於いては、土地の有
効利用は極めて重要な問題であり、したがって、例え
ば、遠浅海岸、河川、湖沼等の埋立地等の利用技術は従
来より種々の改良の開発研究がなされて様々な工事が実
用化されている。

而して、これらの改良技術のうち軟弱地盤中に削孔を形
成させて削孔内土壌とセンメトミルク等の改良材を混合
攪拌してソイルセメント杭等を形成する地盤改良材造成
技術があり、ケーシングパイプ等により削孔を形成し、
削孔装置に設けた攪拌翼により土壌とセメントミルク等
の改良材を混合攪拌するようにされており、例えば、特
開昭62−264212号公報発明等が開発されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、地盤改良材形成に際し地盤や土壌の性状
が種々異なるために土壌とセメントミルク等の改良材と
の攪拌混合に伴う剪断抵抗が大きい場合には、攪拌翼と
土壌、或いは、セメントミルク、或いは、これらの混合
体が該攪拌翼に共回りして充分な剪断を付与することが
出来ないという不具合があり、結果的に、充分な強度を
有するソイルセメント杭等が形成出来なくなる虞がある
等の欠点があった。

又、このような剪断抵抗が大きい場合には攪拌翼に付加
するトルクが大となり、又、近時の如く施工効率を上げ
るべく攪拌翼径が大サイズのもので造成する傾向が大き
くなると、造成装置も大型となり、結果的に、イニシャ
ルコストは勿論のこと、ランニングコストも高くつくと
いう不利点があった。

又、上記特開昭62−264212号公報発明に示されている如
く、これに対処するに、攪拌翼を上下２段にし、それぞ
れ逆回転させてトルクを減少させ土壌とセメントミルク
の混合体の攪拌翼に対する共回り現象をなくするように
した技術がありはする。

又、このようにして重機自体の大重量化が進み、施工中
に付与するトルクが大きくなると、安定した造成が出来
難い難点があり、又、削孔と攪拌混合が分化されず、造
成効率が悪く、又、小型化した攪拌翼では剪断が充分行
われ難いという不具合もあった。

＜発明の目的＞ この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく地盤改良
に係るソイルセメント杭等の造成の問題点を解決すべき
技術的課題とし、造成中のトルクを削減しながらも、地
盤内に於ける土壌の剪断効率を向上させ、該土壌とセメ
ントミルク等の改良材との攪拌混合が設計通りに確実に
行われて地盤改良の施工が高能率に行われるようにして
建設産業における土木技術利用分野に益する優れた地盤
改良材造成装置を提供せんとするものである。

＜課題を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は、前述課題を解決するために、所定の
改良地盤内にセメントミルク等による地盤改良材を造成
するに際し、所定径のケーシングパイプ内に二重管の先
端の掘削翼、及び、その上下所定複数段の攪拌翼をその
中途に設けたヒンジを介して縮小させて挿入して前延さ
せ、削孔させるに際し、先端堀削翼のビットにより掘削
を行うと共に、その上部の所定複段の攪拌翼をヒンジを
介して外延させ大径化して回転攪拌させ、更に、設計に
よっては外側のケーシングパイプも攪拌翼の外管に対し
フックを介して連結係合一体回転することが出来るよう
にされ、動力伝達が良く、高能率に掘削、削孔がなさ
れ、該ケーシングパイプをも回転させて貫入を助勢し、
削孔中、或いは、所定深度までの削孔を行った後に造成
装置を引き上げながら回転を行うことによりセメントミ
ルク等の改良材を土壌中に注入して所定の地盤改良材を
形成するようにし、その間、複段の攪拌翼は外管、及
び、内管により互いに逆回転させて土壌の粘性等が高い
場合であっても確実に剪断作用が付与されて掘削、及
び、土壌、セメントミルク等の混合攪拌が効率的に行
え、造成装置が小型であっても確実な改良造成がなされ
るようにした技術的手段を講じたものである。

＜実施例＞ 次に、この出願の発明の１実施例を図面に基づいて説明
すれば以下の通りである。

図示実施例は軟弱地盤中にセメントミルクによる地盤改
良材としてのソイルセメント杭を造成する態様であり、
造成装置１は第４図に示す様に、上端の駆動装置２に連
結された相互に所定に逆回転する外管３と、該外管３に
内装されその先端部が延出して突出されている内管４と
が各々外管３の先端部と内管４の先端部とに攪拌翼５、
５′を一体的に設けられ、それらには下向きに刃状の剪
断爪６、６…、６′、６′…を一体的に固設されてお
り、内管４の先端部にはビット７、７…を有する攪拌翼
５よりは小径の掘削翼８が一体的に設けられており、上
部２段の攪拌翼５、５′の相互の逆回転、及び、掘削翼
８の回転の全体的なトルクがバランスして駆動装置２に
負荷がかからず、削孔形成の掘削中における掘削土壌の
粘性が高い場合に攪拌翼５、５′、掘削翼８による掘削
土壌の共回り等がなく、又、確実に剪断作用が付与され
るようにされている。

尚、駆動装置２内は適宜の設計により外管３と内管４と
が所定のトルクで相互に逆回転するようなギヤ機構が設
けられているものである。

而して、第１、２、３図に示す様に、造成装置１に於い
ては所定径の改良材の芯材を成す鋼管のケーシングパイ
プ９が外管３に対し同芯的に設けられており、該外管３
の直径方向に延在固定された一対のフックフイン11、11
の先端に対しフック12、12を係合させて外管３からの動
力が該ケーシングパイプ９に伝達されて該ケーシングパ
イプ９は外管３と共に一体回転することが出来るように
されており、又、フック12に対するフックフイン11はケ
ーシングパイプ９に対する外管３の挿入離脱により係合
離反自在であるようにされている。

又、攪拌翼５、５′は同一サイズにされてケーシングパ
イプ９の内径よりは大きい長さに、又、縮細時には小さ
い長さにヒンジ13にピン枢支されて拡縮自在にされてお
り、ケーシングパイプ９内に対する挿入セット時には折
りたたまれて縮小され、セット後は拡大されて大サイズ
にされ、有効に混合攪拌剪断作用がなされるようにされ
ている。

上述構成において、所定の軟弱地盤中に改良材としての
ソイルセメント杭を造成するに際し、造成装置１の外管
３の攪拌翼５、及び、内管４の攪拌翼５′をそのヒンジ
13、13を介し折りたたみ、外径を縮小し、ケーシングパ
イプ９を相対挿入させて外管３のフックフイン11、11の
先端を該ケーシングパイプ９のフック12、12に係合させ
て外装し、該ケーシングパイプ９の先端から外管３の攪
拌翼５、及び、内管４の攪拌翼５′を延出させた姿勢で
ヒンジ13、13を介して各攪拌翼５、５′を開き所定の重
機を介し造成地盤に臨ませ、駆動装置２を作動させて外
管３、及び、内装する内管４を所定角速度で逆回転さ
せ、それによりフックフイン11、11、フック12、12の掛
合を介しケーシングパイプ９も該外管３と一体的に１方
向に回転し、内管４は逆回転し、内管４先端の掘削翼８
はそのビット７、７…により所定の掘削を介して削孔し
ていき、又、上下の攪拌翼５、５′もその剪断爪６、
６′により削孔掘削を助勢し、所定の削孔を掘削してい
く。

この間、ケーシングパイプ９と攪拌翼５、５′、及び、
掘削翼８は相互に逆回転するために、掘削抵抗は少く、
又、掘削に伴う掘削土壌の共回りはなく、スムーズに掘
削が行われていく。

そして、攪拌翼５、５′はその剪断爪６、６′、６、
６′…により逆回転しながら掘削土壌を剪断していき、
その間、必要に応じ削孔中において図示しないケーシン
グパイプ孔より内管４を介して改良材としてのセメント
ミルクを注入し、攪拌翼５、５′により掘削土壌と攪拌
混合し、又、所定深度までの掘削が行われた後の上昇プ
ロセスにおいてセメントミルクの注入を行い、設計によ
っては昇降サイクルを所定に反復させながらセメントミ
ルクの注入を行って改良材を形成していく。

又、最終的にはセメントミルクと掘削土壌との攪拌混合
体の内部にケーシングパイプ９が同芯的に貫入されてい
き、最終的な所定深度からの引き上げにおいて上下の攪
拌翼５、５′はケーシングパイプ９に対しその下端で係
合することによりヒンジ13、13を介し折りたたまれてケ
ーシングパイプ９内を上昇し、該ケーシングパイプ９を
セメントミルクと掘削土壌の攪拌混合体の中に残置して
上昇し、所定の合成杭を形成するようにされる。

そして、攪拌翼５、５′、及び、掘削翼８の地表への上
昇後は重機を所定に移動して次段の造成に供される。

このようにして、ソイルセメント杭が造成されるが、そ
の造成プロセスにおいて、外管３の攪拌翼５とケーシン
グパイプ９、及び、内管４の攪拌翼５′と掘削翼８とが
互いに逆回転するために、掘削土壌や該掘削土壌とセメ
ントミルクとの混合体が高い粘性を有しても共回りせ
ず、したがって、芯ずれ等も起こらず、トルクが少く攪
拌翼５、５′による掘削土壌に対する剪断作用が確実に
行われて設計通りの改良材が形成されていく。

したがって、未攪拌部分等が生ぜず、良好な充分な強度
を有するソイルセメント杭等の改良材が造成される。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るもの
でないことは勿論であり、例えば、ケーシングパイプは
そ内外側面にスパイラル凸条等を設けてセメントミルク
と掘削土壌との混合攪拌体との締結を図るようにする等
種々の態様が採用可能である。

そして、設計変更的には複段の攪拌翼間の距離、或い
は、掘削翼と攪拌翼間の距離等を地盤の性状に応じて適
宜に変更することも出来るものである。

＜発明の効果＞ 以上、この出願の発明によれば、基本的にソイルセメン
ト杭等の改良材の軟弱地盤内への造成を行うに際し、外
管と内管の二重管の該外管と内管に上下所定段数に折り
たたみ、拡縮自在な攪拌翼を設けて相互に逆回転するよ
うに設けたことにより、地盤の土壌が高い粘性を有して
いるような場合であっても掘削に伴う土壌に対する剪断
が確実に行われ、しかも、逆回転することによる掘削抵
抗も少く、注入するセメントミルク等の改良材との攪拌
混合も充分に行われ、トルクも少いために攪拌翼の径が
上部のケーシングパイプの径よりも大サイズのものを用
いて大型の改良材の造成を行う場合であっても、未攪拌
部分が形成されず、したがって、セメントミルクと掘削
材との混合攪拌効率が良く、設計通りの充分な強度を有
する改良材が形成されるという優れた効果が奏される。

したがって、造成装置を大型にしても動力がそれほど要
らず、設計通りの改良材が地盤の粘性等に関係なく行わ
れるという効果が奏される。

而して、複段に設ける攪拌翼、或いは、該攪拌翼と掘削
翼間の距離を地盤の性状に応じて設計変更出来るために
造成装置の使用に柔軟性が出来、地盤の性状に応じて所
定の改良材の造成が行えるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の１実施例の説明図であり、第１
図は全体概略部分断面側面図、第２、３図は第１図II−
II、III−III平面図、第４図は造成装置の全体模式側面
図である。 ３……外管、５……攪拌翼、 ４……内管、５′……攪拌翼、 １……造成装置、６、６′……剪断爪、 ８……掘削翼、13……ヒンジ、 ９……ケーシングパイプ、11、12……フック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西寿 三男 東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建 設株式会社内 (72)発明者 斉藤 直義 東京都千代田区九段北４丁目２番35号 ラ イト工業株式会社内 (72)発明者 岡本 隆 神奈川県川崎市川崎区南渡田町１番１号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−15118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−40019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−159212（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングパイプに同芯的に設けられた外
   管先部に上側攪拌翼が設けられ該外管に同芯的に挿通さ
   れて先方に延出した内管先部に下側攪拌翼が設けられ両
   攪拌翼が相互に逆回転自在な駆動装置に連結されている
   地盤改良材造成装置において、上記各両攪拌翼の下縁部
   には剪断爪が所定数付設され、その長さが共に上記ケー
   シングパイプの径より大きくされ、更に内管先端には掘
   削翼が付設されていることを特徴とする地盤改良材造成
   装置。
2. 【請求項２】上記両攪拌翼はそれぞれ中途部のヒンジを
   介して曲折して拡縮自在にされていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の地盤改良材造成装置。
3. 【請求項３】前記外管が上記ケーシングパイプにフック
   を介して連係されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の地盤改良材造成装置。