JPH0885941A - 撹拌混合工法用システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 気泡を製造し給送する作業と、給送された気
泡を掘削土砂に撹拌混合しつつ削孔する作業と、削孔残
土から気泡を除去して処理する作業とを、一連の作業と
して行なうことを可能にする気泡を用いた撹拌混合工法
用システムを提供する。 【構成】 三軸オーガマシン１と、気泡製造プラント２
と、安定材製造プラント３と、排土処理プラント４とか
ら構成されて、気泡製造プラントは、起泡材水溶液を収
納した貯留槽１２と、貯留槽から起泡材水溶液を発泡器
１４に向けて圧送するポンプ１５と、発泡器の他端側吸
入端に接続した空気圧送用のコンプレッサ１６などを備
えている。排土処理プラントは、排土を集積する土砂処
理ピット２０と、消泡剤水溶液を収容した溶解槽２１か
ら処理ピットに向けて消泡剤を供給するポンプ２２及び
供給配管２７と、処理ピット内に配置された混合用のス
クリュー２３及びこれを回転駆動させるための撹拌装置
２４と、消泡処理された土砂を排出する真空吸引装置２
５などを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、撹拌混合工法用シス
テムに関し、特に、発泡させた気泡を掘削土砂に混合撹
拌しつつ削孔し、しかる後に掘削土砂と安定材とを混合
して地盤を固化処理する撹拌混合工法を行なうための撹
拌混合工法用システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】撹拌混合工法は、地盤削孔用オーガ等の
撹拌翼を備えた削孔軸を回転しつつ地中に下降させ、ス
クリュウや撹拌羽根等の撹拌翼の撹拌作用により地盤内
の土砂を所定の深度まで撹拌混合した後、削孔軸の先端
部よりセメントミルクや石灰などの安定材すなわち固化
材を噴出しながら削孔軸を回転しつつ引き上げることに
より、前記土砂と安定材とを混合して地盤内に円柱状の
固化体を造成する工法である。そして、この撹拌混合工
法は、従来より、例えばＤＬＭ工法、ＣＭＣ工法、ＳＭ
Ｗ工法等の単軸あるいは多軸の削孔軸を用いた種々の工
法が知られており、その軸数分に応じた円柱状の硬化体
を地中に造成するこにより、地盤改良を行ったり山留壁
や止水壁を形成すべく種々の工事に採用されるものであ
る。

【０００３】そして、かかる撹拌混合工法を、例えば砂
質地盤や砂礫地盤などの掘削土砂の流動性が低下し易い
地盤や、硬質粘性土等の掘削土砂が撹拌翼に付着し易い
地盤等に用いる場合には、削孔軸による撹拌抵抗あるい
は切削抵抗が増すことにより、削孔効率が大幅に低下す
るため、かかる削孔効率の改善を図るべく、水溶性高分
子の水溶液に空気を混合して得られる気泡やタンパク系
の発泡剤や界面活性剤等を起泡剤として発泡させた気泡
を掘削土砂に混合撹拌しつつ削孔作業を行なう技術が開
発されている。

【０００４】一方、このようにして気泡を掘削土砂に混
合撹拌しつつ削孔作業を行なう場合、発生する気泡が混
入した残土は、気泡を消滅させることにより容易に処理
することができるが、かかる残土内の気泡の自然消滅を
待つには長期間を要するため、通常は、発生した残土に
消泡材を添加混合して気泡を速やかに消滅させ、その後
の残土処理を迅速かつ容易に行なうことができるように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして、上述のよう
な、発泡させた気泡を掘削土砂に混合撹拌しつつ削孔
し、しかる後に掘削土砂と安定材とを混合して地盤を固
化処理する撹拌混合工法においては、作業の効率化を図
るためには、掘削土砂に混合するための気泡を製造し給
送する作業と、給送された気泡を掘削土砂に撹拌混合し
つつ削孔する作業と、削孔作業により発生する残土から
気泡を除去して処理する作業とを、一連の作業としてシ
ステム化するのが望ましいが、このようなシステムは未
だ開発されていないのが現状である。

【０００６】そこで、この発明は、かかる点に着目して
なされたものであって、掘削土砂に混合するための気泡
を製造し給送する作業と、給送された気泡を掘削土砂に
撹拌混合しつつ削孔する作業と、削孔作業により発生す
る残土から気泡を除去して処理する作業とを、一連の作
業として行なうことを可能にすることにより、気泡を用
いた撹拌混合工法を効率良く行なうことのできる撹拌混
合工法用システムを提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、撹拌翼を
有する削孔軸を回転しつつ下降させ、該撹拌翼の撹拌作
用により地盤内の土砂を所定の深度まで削孔撹拌せし
め、かつ前記削孔軸の先端部より安定材を噴出しながら
前記削孔軸を回転しつつ引き上げることにより前記土砂
と安定材とを混合して地盤を固化処理する撹拌混合工法
を行なうためのシステムであって、撹拌翼を有する削孔
軸及び該削孔軸を上下方向に案内するための支柱を備え
た削孔マシーンと、給送配管を介して前記削孔軸と接続
されることにより前記削孔軸に気泡を給送する気泡製造
プラントと、前記削孔マシーンによる削孔作業及び混合
作業に伴って生じる掘削残土の排出処理を行う排土処理
プラントとを備え、前記気泡製造プラントは、起泡材水
溶液を収納した貯留槽と、該貯留槽から前記起泡材水溶
液を発泡器に向けて圧送するポンプと、該発泡器に接続
した空気圧送用のコンプレッサからなり、前記排土処理
プラントは、排土を集積する土砂処理ピットと、消泡剤
水溶液を収容した貯留槽から前記処理ピットに向けて消
泡剤を供給する供給配管と、前記処理ピット内に配置さ
れた混合用のスクリューと、消泡処理された土砂を排出
する排出装置とからなることを特徴とする撹拌混合工法
用システムにある。

【０００８】

【作用】以上の構成を有する撹拌混合工法用システムに
よれば、気泡製造プラントにより製造された気泡は給送
配管を介して削孔マシーンの削孔軸に給送され、削孔マ
シーンは、給送された気泡を掘削土砂に撹拌混合しつつ
削孔作業を行なう、そして、削孔作業により発生した掘
削残土は、土砂処理ピットに集積され、ここで消泡剤水
溶液と混合されて消泡処理される。すなわち、これらの
作業が一連の作業として効率良く行われる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を添付図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に
かかる撹拌混合工法用システムの全体の構成を示す説明
図で、撹拌混合工法としてのＳＭＷ工法に採用したもの
である。すなわち、ＳＭＷ工法は、多軸混練オーガー機
によって、セメントミルクなどのセメント系懸濁液を削
孔機すなわちオーガの先端から地盤中に注入しつつ、原
位置において、円柱状の硬化体としてのソイルセメント
柱を混合造成する工法である。

【００１０】そして、図１における撹拌混合工法用シス
テムは、削孔マシーンとしての三軸オーガマシン１と、
気泡製造プラント２と、安定材製造プラント３と、排土
処理プラント４とから概略構成されている。

【００１１】三軸オーガマシン１は、支柱５を鉛直状態
に支持したベースマシン６と、支柱５に沿って昇降かつ
回転自在に平行に鉛直支持された３本のオーガ７（図２
参照）とを備えている。

【００１２】各オーガ７は内部中空であって、その外周
には削孔及び掘削土砂の撹拌混合用の撹拌翼としての複
数のスクリュ９及び複数の撹拌羽根９’を備えていると
ともに、各オーガ７の先端には後述する気泡や安定材の
噴出孔が開口され、さらにその上端はスイベルジョイン
ト（回転継手）８を介して回転駆動用のモータ３０に連
結しており、各オーガ７はモータ３０の駆動により回転
しつつ昇降機構３１によって上昇及び下降し、改良しよ
うとする原地盤Ｅを削孔しつつ撹拌混合する。

【００１３】また、前記スイベルジョイント８には気泡
製造プラント２の給送配管２ａ及び安定材供給プラント
３の注入ライン３ａが切替弁１０，１１介して切替え可
能に接続され、それぞれのプラント２，３で製造された
気泡及び安定材を、各オーガ７の中空の内部を介して噴
出孔の先端より噴出できるように構成されている。

【００１４】気泡製造プラント２は、起泡材水溶液を収
納した貯留槽１２と、貯留槽１２から起泡材水溶液を発
泡器１４に向けて圧送するポンプ１５と、発泡器１４の
他端側吸入端に接続したコンプレッサ１６及び起泡材溶
解槽１７，水槽１８等からなり、水槽１８から溶解槽１
７内に水道水を供給するとともに、例えば水溶性高分子
からなる起泡材を所定量溶解槽１７内に投入し混合撹拌
することにより、所定濃度の起泡材水溶液が製造され、
この起泡材水溶液を貯留槽１２内に順次補充できるよう
になっている。

【００１５】そして、貯留槽１２から圧送された起泡材
水溶液は、発泡器１４内で圧縮空気と混合して適宜の発
泡倍率で発泡し、バルブ１０，１１の切替によりスイベ
ルジョイント８を通じて各オーガ７の先端噴出孔より気
泡として噴出する。

【００１６】なお、起泡材の注入量や濃度の制御はベー
スマシン６の操縦室内のオペレータが地盤Ｅの性状や撹
拌抵抗やその多の状態を勘案しつつ操縦室内でそれぞれ
の注入ライン１２ａ，及びエアライン１６ａに設けた調
整バルブ１２ｂ，１６ｂを遠隔制御することで行なわれ
る。

【００１７】ここで、前記起泡材を構成する水溶性高分
子としては、例えば水溶性のセルロースエーテルであっ
て、好ましくはメチルセルロース，ヒドロキシセルロー
ス、カルボキシメチルセルロースなどを使用することが
できる。この水溶性高分子は水に溶解して粘稠性を呈
し、またこの溶液は土中の金属イオンに比較的強いため
分解しにくく、かつ容易に発泡する。なお、起泡材を構
成する物質は上記水溶性高分子に限定されるものではな
く、タンパク系の発泡剤や界面活性剤を起泡材として用
いても良い。

【００１８】また、前記安定材製造プラント５は、安定
材の貯留槽やこの貯留槽内の安定材を前記スイベルジョ
イント８に向けて圧送するポンプ等から構成されてい
る。ここで安定材すなわち固化材としては、地盤Ｅ内に
ソイルセメント柱を造成するためのセメント系懸濁液と
して、セメントミルク，セメント系スラリー，生石灰
や、その他公知の種々の材料が用いられる。なお、図１
中３ｂ，３ｃは気泡の供給が不要である場合の安定材の
注入ラインである。

【００１９】さらに、前記排土処理プラント４は、削孔
作業によって発生した気泡が混入された掘削残土を集積
する土砂処理ピット２０と、消泡剤水溶液を収容した貯
留槽すなわち溶解槽２１から前記処理ピット２０に向け
て消泡剤を供給するポンプ２２及び供給配管２７と、前
記処理ピット２０内に配置された混合用のスクリュー２
３及びこれを回転駆動させるための撹拌装置２４と、消
泡処理された土砂を排出する真空吸引装置２５及び前記
溶解槽２１に水道水を供給するための水槽２６とを備え
たものである。

【００２０】ここで、掘削残土に添加混合される消泡剤
としては、例えば、高級脂肪酸エステル、鉱物油、高級
アルコールなどを用いることができ、より具体的には、
エチルアルコール、東邦化学工業（株）製のプロナール
２４００（商品名）のような界面活性剤等を用いること
ができる。

【００２１】次に、図１及び図２（ａ）〜（ｄ）を参照
しつつ、上記構成を有する撹拌混合工法用システムによ
りＳＭＷ工法を実施する場合の作業手順を説明する。す
なわち、まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、三
軸オーガマシン１の各オーガ７を回転させつつ下降させ
て地盤Ｅを削孔するとともに、これと平行して気泡製造
プラント２を稼働する。この時、バルブ１０，１１は給
送配管２ａ側に切替えられてスイベルジョイント８は気
泡側に接続され、気泡を各オーガ７の先端より噴出させ
つつ所定の深さまで削孔，撹拌する。

【００２２】この作業状態では、オーガ７の先端から噴
出した気泡はオーガ４の撹拌作用によって撹拌土砂と十
分に混合し、その結果、撹拌土砂は十分な流動性を持つ
ことになるとともに、オーガ７やこれに取り付けたスク
リュ９及び複数の撹拌羽根９’と掘削土砂の間に気泡が
介在して掘削土砂の付着を防止し、これらによって削孔
時における摩擦抵抗が低減して、効率の良いかつ迅速な
削孔作業が行われることになる。

【００２３】所定の深度まで削孔作業を行ったら、次
に、図２（ｃ）に示すように、各オーガ４を回転させつ
つ上昇させる。この時バルブ１０，１１を切替え、気泡
製造プラント２を停止するとともに、安定材供給プラン
ト３の稼働することによって各オーガ７の先端からは安
定材が吐出される。そして、吐出した安定材は流動性の
高い円柱状の撹拌部位Ｅ1 内の土砂と十分に均一に撹拌
混合されて、その下方から安定材と原位置地盤との混合
柱が形成され、所定時間の経過後にこれが固化すること
によってソイルセメント柱が造成される。

【００２４】そして、これらの削孔作業時にあるいは安
定材の供給・混合時に、削孔内からは掘削残土が発生す
るが、かかる掘削残土は排土処理ピット２０に集積さ
れ、消泡剤の添加，混合により強制的に気泡を消滅させ
た後、真空吸引装置２５によって容易に排出処理される
ことになる。

【００２５】さらに引き続いて、図２（ｄ）に示すよう
に、ソイルセメント柱を連続造成するラインに沿って上
記作業を繰り返えすことにより、ソイルセメント柱から
なる連続地中壁が形成されることになる。

【００２６】なお、上記実施例では、この発明の撹拌混
合工法用システムをＳＭＷ工法に採用した場合について
記載したが、この発明はかかる実施例に限定されるもの
ではなく、その他の種々の撹拌混合工法おいても採用す
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の撹拌混
合工法用システムは、撹拌翼を有する削孔軸及び該削孔
軸を上下方向に案内するための支柱を備えた削孔マシー
ンと、給送配管を介して前記削孔軸と接続されることに
より前記削孔軸に気泡を給送する気泡製造プラントと、
前記削孔マシーンによる削孔作業及び撹拌混合作業に伴
って生じる掘削残土の排出処理を行う排土処理プラント
とを備え、掘削土砂に混合するための気泡を製造し給送
する作業と、給送された気泡を掘削土砂に撹拌混合しつ
つ削孔する作業と、削孔作業により発生する残土から気
泡を除去して処理する作業とを、一連の作業として行な
うことができるので、気泡を用いた撹拌混合工法の効率
化を容易に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる撹拌混合工法用シス
テムをＳＭＷ工法に採用した場合の全体の構成を示す説
明図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は図１に示す撹拌混合工法用シ
ステムを用いてＳＭＷ工法を実施する状況を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 三軸オーガマシン（削孔マシーン） ２ 気泡製造プラント ２ａ 給送配管 ４ 排土処理プラント ７ オーガ（削孔軸） ８ スイベルジョイント ９ スクリュウ（攪拌翼） ９’ 攪拌羽根（攪拌翼） １２ 貯留槽 １４ 発泡器 １５ ポンプ １６ コンプレッサ ２０ 土砂処理ピット ２１ 溶解槽（貯留槽） ２２ ポンプ ２３ スクリュー ２５ 真空吸引装置（排出装置） ２７ 供給配管 Ｅ 地盤 Ｅ1 撹拌部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 潔 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撹拌翼を有する削孔軸を回転しつつ下降
   させ、該撹拌翼の撹拌作用により地盤内の土砂を所定の
   深度まで削孔撹拌せしめ、かつ前記削孔軸の先端部より
   安定材を噴出しながら前記削孔軸を回転しつつ引き上げ
   ることにより前記土砂と安定材とを混合して地盤を固化
   処理する撹拌混合工法を行なうためのシステムであっ
   て、 撹拌翼を有する削孔軸及び該削孔軸を上下方向に案内す
   るための支柱を備えた削孔マシーンと、給送配管を介し
   て前記削孔軸と接続されることにより前記削孔軸に気泡
   を給送する気泡製造プラントと、前記削孔マシーンによ
   る削孔作業及び混合作業に伴って生じる掘削残土の排出
   処理を行う排土処理プラントとを備え、 前記気泡製造プラントは、起泡材水溶液を収納した貯留
   槽と、該貯留槽から前記起泡材水溶液を発泡器に向けて
   圧送するポンプと、該発泡器の他端側吸入端に接続した
   空気圧送用のコンプレッサからなり、 前記排土処理プラントは、掘削残土を集積する土砂処理
   ピットと、消泡剤水溶液を収容した貯留槽から前記処理
   ピットに向けて消泡剤を供給する供給配管と、前記処理
   ピット内に配置された混合用のスクリューと、消泡処理
   された土砂を排出する排出装置とからなることを特徴と
   する撹拌混合工法用システム。