JPH0941362A - 地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地盤の内部にセメント系固化材を均一に
攪拌・混合して所要の強度を有する柱状改良体を築造し
て、安定した改良地盤を造成する地盤改良装置を提供す
る。 【解決手段】 軟弱地盤の地盤改良装置であって、地盤
掘削装置と固化材注入装置と該地盤掘削装置を搭載し移
動する走行装置とからなり、該地盤掘削装置２０は昇降
自在で両軸芯間距離が一定もしくは変更自在な左右一対
の掘削悍２２を有し、掘削悍は該両掘削悍の下部側方に
突設された複数段の攪拌羽根２４のそれぞれの掃過円が
任意の量だけオーバラップできる機構を備えるととも
に、両掘削悍２２の攪拌羽根２４はそれぞれ干渉しない
よう緩傾斜に突設され、該攪拌羽根間の中間高さ位置で
該両掘削悍同志を連結する固定または伸縮自在な水平の
泥土共回り防止部材３０を配設するとともに、該固化材
注入装置は固化材サイロと固化材移送用の固化材ポンプ
またはコンプレッサと前記固化材吐出ノズルに接続され
る固化材輸送用の固化材供給配管とを備えたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地盤改良装置に係
り、特に、軟弱地盤の内部に固化材を均一に攪拌・混合
して所要の強度を有する柱状改良体を築造して、安定し
た改良地盤を造成する地盤改良装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の地盤改良装置においては、掘削悍
は、１本の単軸型のものと２本以上を有する多軸型のも
のとがある。図１０は、１本の掘削悍を有する地盤改良
装置の１例を示すものであり、掘削悍１の先端に、その
上方に固着される掘削翼２の掘削径よりも小さい穿孔掘
削翼６を取り付け掘削翼２の上にこれより大径の共回り
防止翼４を遊嵌状態で取り付け、さらにその上に攪拌翼
３ａ，３ｂ、３ｃを固着し、固化材の噴出口８を備えて
いる。一方、掘削悍を２本有する多軸型の地盤改良装置
は、図１１に示されるように、適当な間隔を離間して２
本の掘削悍１、１が平行に配列され、それぞれ掘削悍１
とともに回転する掘削翼２と攪拌翼攪拌翼３ａ，３ｂ、
３ｃが掘削悍１に固着され、掘削悍１に遊嵌状態で両掘
削悍１、１同志を連結する共回り防止翼４、５が配設さ
れ、噴出口１ａ，１ａが備えられている。そして、多軸
型は単軸型は比べて同一時間に作業する地盤掘削面積が
広いため、当然のことながら作業効率がよい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多軸型
の地盤改良装置は、たとえば、図１２に示されるとお
り、２本の掘削悍における掘削翼や攪拌翼の直径や高さ
方向配列を全く同一に形成し、同一高さに配列した場合
には、掘削翼や攪拌翼が互いに接触干渉しないようにす
るためこれらの掃過円がオーバラップしないように両方
の掘削悍距離を大きくする必要があるが、この場合掃過
円のオーバラップしない部分の土砂の攪拌が不十分にな
る。そこで、図１３のように、一方の攪拌翼の掃過円が
他方の攪拌翼の掃過円とオーバラップするように２本の
掘削悍を近接して配置する場合には、隣合う２本の掘削
悍の攪拌翼や掘削翼が接触干渉しないようにその高さを
上下方向にずらした状態としているが、共回り防止翼を
設けるために、共回り防止翼を含んだ上下両攪拌翼間高
さＨ2 は、共回り防止翼を含まない上下両攪拌翼間高さ
Ｈ1 に比べて必要以上に大きくなり過ぎ、この部分の土
砂の攪拌作用が不十分になるという難点がある。また、
２軸型の両掘削悍間の軸芯間距離が固定されている場合
には、オーバラップ領域が設計の段階で固定されてお
り、地盤改良する土質に応じて作業現場で臨機応変にオ
ーバラップ量を適宜変更することが出来ず、不便を来し
ていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明においては、第１の発明では、軟弱地
盤内に固化材を均一に混合した柱状改良体を形成する軟
弱地盤の地盤改良装置であって、地盤掘削装置と該地盤
掘削装置を搭載し移動するクローラで形成された走行装
置と固化材注入装置とからなり、該地盤掘削装置は、該
走行装置に傾動自在に立設された柱脚に布設されたガイ
ドレールに沿って巻上機の作動により昇降自在な左右一
対の掘削悍を備え、該両掘削悍の下部側方には半径水平
方向に両掘削悍ともそれぞれ同一高さに突出する複数段
の円周等間隔に複数枚で形成された攪拌羽根を備え、該
両掘削悍間の軸芯間距離を各々の掘削悍に突設された攪
拌羽根のそれぞれの掃過円がオーバラップする状態に設
定するとともに、該両掘削悍の軸芯間距離を伸縮自在な
軸芯可変装置を具備し、該攪拌羽根間の中間高さ位置で
両端がそれぞれ該掘削悍に遊嵌され該両掘削悍同志を連
結する水平で固定の、または、伸縮自在な泥土共回り防
止部材を配設し、最下部に先端が略下方に突出する鋭利
な刃物を有する回転自在な掘削翼を備えるとともに、前
記固化材注入装置に接続された固化材吐出ノズルを配設
し、前記攪拌羽根は、隣接する該攪拌羽根が稼働中互い
に接触干渉しないように、一方の攪拌羽根が先端に向か
うにしたがって上昇する方向に緩傾斜角度で掘削悍に突
設され、他方の掘削悍に突設される攪拌羽根はこれとは
反対に先端に向かうにしたがって下降する方向に同一の
緩傾斜角度で取り付けられ、該固化材注入装置は、固化
材サイロと固化材移送用の固化材ポンプまたはコンプレ
ッサと前記固化材吐出ノズルに接続される固化材輸送用
の固化材供給配管とを備えてなる地盤改良装置とした。
そして、第２の発明では、攪拌羽根を垂直断面が水平面
に対して３０度〜６０度の傾斜角度で傾斜させた平板で
形成した。また、第３の発明では、軸芯可変装置を、各
々の掘削悍を把持する把持部と、該両把持部と接続され
伸縮自在な連結部と、油圧シリンダもしくはボールネジ
機構からなる該連結部の伸縮手段とで構成した。さら
に、第４の発明では、軸芯可変装置の伸縮機構を、平行
四辺形リンク機構とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明においては、各段の攪拌羽
根の高さを同一にし、しかも隣合う両攪拌羽根の掃過円
を作業現場の土質に合わせて所望のオーバラップ量とな
るよう掘削悍の両軸芯間距離を設定して配置するととも
に、隣り合う両攪拌羽根が接触干渉しないように各々の
掘削悍から緩傾斜して突設されており、共回り防止材が
連結される領域のデッドペース（攪拌の不十分な空間）
を最小に止めることが出来るから、両攪拌羽根の掃過円
で囲まれる領域の土砂はいずれの高さにおいても万遍な
く均一に攪拌混合される。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図９は、本発明の実施例に係
り、図１は地盤改良装置の全体側面図、図２は掘削悍の
要部拡大正面図、図３は図２のＡ−Ａ視の平面図、図４
は地盤掘削装置の掘削悍の駆動装置の正面図、図５は１
実施例を示す軸芯可変装置の正面図、図６は図５のＸ−
Ｘ視の平面図、図７は図５のＹ−Ｙ視の平面図、図８は
他の実施例を示す軸芯可変装置の断面平面図、図９は別
の他の実施例を示す軸芯可変装置の断面平面図である。
図１に示すように、地盤改良装置１００はキャタピラー
１２により走行自在なクローラ１０Ａからなる走行装置
１０と、走行装置１０上に傾動用シリンダ１６Ａにより
傾動自在な柱脚１６とこれに沿設されたガイドレール１
６Ｂに沿って巻上機により昇降自在な掘削悍２２からな
る地盤掘削装置２０と、掘削悍２２の下部先端部に固化
材を供給する固化材注入装置４０とから構成される。

【０００７】地盤掘削装置２０は、２本の掘削悍２２、
２２が平行に配列され、それぞれの掘削悍２２の下端部
には、図２に示されるように、下方に鋭利な刃面を有す
る複数個のバイト２６ａを取り付けた掘削翼２６や外周
部に斜めにバイト２８ａが取り付けられた掘削翼２６よ
りも大径の掘削翼２８が水平に突設され、その上部には
複数段の攪拌羽根（攪拌翼ともいう）２４が適当間隔に
離して突設される。攪拌羽根２４は、平板を立てた状態
とするか、図２に示すように水平面に対して３０度から
６０度の範囲の羽根傾斜角θだけ傾斜させた状態にして
取り付けることとし、１段の攪拌羽根２４の枚数は１８
０度方向に延びた２枚で形成するか、または、図３に示
すように、十文字状に４枚で形成してもよい。あるい
は、１２０度ずつ円周方向に配列された３枚のものや５
枚以上のものにしてもよいが、通常は２枚、３枚、４枚
のなかから選定する。

【０００８】第２の発明における羽根傾斜角θの範囲
（３０度〜６０度）で、下限値を３０度とした理由は、
これ以上緩傾斜とすると回転する攪拌羽根２４が掬う泥
土量が激減し、攪拌効率が低下するからであり、上限値
を６０度としたのは、これ以上攪拌羽根２４を立てると
攪拌時の泥土の上下移動作用が少なくなり、攪拌羽根２
４と同一高さの泥土の攪拌作用しか期待できないことに
なり、やはり攪拌効率が低下するからである。羽根傾斜
角θを保有した攪拌羽根２４はプロペラ作用により、泥
土の上下混練作用も付与されており、攪拌効率が高い。
羽根傾斜角θは、通常４５度近辺が最も攪拌効率が高
く、望ましい。そして、各段の攪拌羽根２４はそれぞれ
隣の掘削悍２２の攪拌羽根２４と同一高さに配列すると
ともに、図２に示すように、その掃過円がオーバラップ
するように両掘削悍距離を選定するとともに、一方の掘
削悍２２に突設される攪拌羽根２４を先端方向に向かう
にしたがって上昇するように緩傾斜させて掘削悍２２に
取り付け、他方の掘削悍２２に突設される攪拌羽根２４
は反対に先端方向に向かうにしたがって下降するように
ほぼ同一の角度だけ緩傾斜させて掘削悍２２に取り付け
る。このように攪拌羽根２４を配列することによって両
掘削悍２２の回転数を同期することなく、それぞれ隣り
合う攪拌羽根２４、２４同志が干渉することなく操業出
来る。そして、両掘削悍２２、２２の回転方向は互いに
逆向きとし、それぞれの掘削悍２２、２２の回転数を他
に関係なく自由に選定して回転できるが、通常は同一と
する。両掘削悍２２、２２間距離は攪拌羽根２４の各々
の掃過円がある一定量だけオーバラップするようにした
うえ泥土共回り防止部材３０の長さを固定してもよい
が、掃過円のオーバラップ量を地盤改良現場の実情に合
わせて自由に変更できるようにするため、たとえば、図
５〜図７に示すような軸芯可変装置（伸縮機構）６０を
使用するか、あるいは、図８や図９に示す平行四辺形リ
ンク機構７０、７５を利用したメカニズム等を採用した
軸芯可変装置６０により、両掘削悍間距離が可変自在と
なるように構成してもよい。

【０００９】すなわち、第３の発明に相当する図５〜図
７の実施例では、軸芯可変装置（伸縮機構）６０は、各
々の掘削悍２２、２２をそれぞれ軸受６１ａ，６２ｂを
介して把持する厚肉の水平板で形成された把持部６１、
６２を油圧シリンダ６３で連結したものであり、把持部
６１の端部にはさらに油圧シリンダ６５を介して張出部
６４が取り付けられる。さらに、把持部６１や把持部６
２の下方の掘削悍２２、２２に図７に示すとおり、大径
のチエンホイール６６ａ，６６ｂが取り付けられ、一方
把持部６１の他端部の下方と張出部６４の下方に回転軸
を介してそれぞれ小径のチエンホイール６７ａ，６７ｂ
が取り付けられ、図７のようにローラチエン６８が巻回
される。このようにして、掘削悍２２、２２の軸芯間距
離が油圧シリンダ６３の作動により可変できる。油圧シ
リンダ６５は軸芯間距離を変更した後のローラチエン６
８の緊張度の調整に使用する。図８と図９は第４の発明
に相当し、それぞれ平行四辺形リンク機構７０を採用し
た軸芯可変装置（伸縮機構）６０を示したもので、図８
は、リンク機構７０のクロスしたリンク７１、７２を中
央でピン接合し油圧シリンダ７３で把持部６１、６２間
距離を接離し、両軸芯間距離を変更する。

【００１０】これに対して、図９では平行なリンク７
６、７７を油圧シリンダ７８、７９で角度変化させ把持
部６１、６２間距離を接離する方式とした。また、掘削
悍２２の下端部側壁には１個または複数個の固化材吐出
ノズル５０が配設され、後述する固化材供給配管４８と
接続されて固化材を吐出できるようになっている。一
方、図２に示すように、任意の隣接する上下攪拌羽根間
２４、２４間の中間に両端が掘削悍２２の外周に遊嵌す
る水平な泥土共回り防止部材３０を掛け渡して掘削悍２
２、２２同志を連結する。泥土共回り防止部材３０の中
間部には、両掘削悍の軸芯間距離の変更に対応できるた
め、２重管構造として一方の管内を他方の管が摺動可能
に構成される。

【００１１】図４は、地盤掘削装置２０の駆動装置を示
し、掘削悍２２の上部に掘削悍２２をそれぞれ回転駆動
する油圧モータ３６が配設され、さらに同期装置３８を
経由して掘削悍２２に接続される。同期装置３８は、各
々の油圧モータ３６の出力軸の回転角度の相互関係を任
意に設定された通りに制御するもので、たとえば、歯車
機構や図７に示したチエンホイール機構などを使用して
もよいし、また電気的な手段を採用してもよい。

【００１２】固化材注入装置４０は、図１に示すよう
に、たとえばトラック４２等の車両に固化材を貯溜する
固化材サイロ４４とポンプ４６（固化材が液体の場合）
またはコンプレッサ４６Ａ（固化材が粉体の場合）等の
固化材の移送手段を搭載し、フレキシブル管で形成され
た固化材供給配管４８を経由して掘削悍２２の上部に取
り付けられた回転継手４８ａから掘削悍２２の中心軸方
向に穿孔された固化材流路２２ａを通って、掘削悍２２
の下部先端の固化材吐出ノズル５０から固化材を吐出す
るようになっている。

【００１３】次に、以上のように構成された本発明の作
動について説明する。まず、走行装置１０のクローラ１
０Ａを地盤改良を必要とする作業現場に移動して固定し
た後、柱脚１６を鉛直に立ててから巻上機１４でワイヤ
ロープ１４ａを下降し、地盤掘削装置２０をガイドレー
ル１６Ｂに沿って静かに地面上に下ろすとともに、あら
かじめその作業現場の土質を考慮のうえ攪拌羽根２４の
掃過円同志のオーバラップ領域を適切に選定して両軸芯
間距離を設定したのち、地盤掘削装置２０の掘削悍２２
駆動用の油圧モータ３６を回転駆動する。この掘削作業
の進行とともに、掘削悍２２は徐々に地中に埋没し下部
先端の掘削翼２６や掘削翼２８のバイト２６ａ、２８ａ
が掘削悍下部や掘削悍周囲に土砂を掘削し、攪拌羽根２
４が掘削された土砂を攪拌混合する。この掘削混合に際
して固化材注入装置４０を稼働して先端部の固化材吐出
ノズル５０より固化材を土砂へ供給する。このようにし
て、地表面から順次所定の深さまで掘削を続けるととも
に、固化材を供給しつつ攪拌混合することによって、改
良され安定した改良柱体を形成し、軟弱地盤を改良され
た硬い地盤とする。１か所の作業を終わると、巻上機１
４を操作して、地盤掘削装置２０を地上へ上昇させ、次
の作業箇所へ移動させ、以下同様の作業を継続する。な
お、固化材は、水に溶解させて水溶液など液体として供
給することも、あるいは、粉体を空気とともにエア搬送
して供給することもできる。

【００１４】以上述べたように、本発明においては、２
軸の地盤改良装置において、２軸の回転角度を同調する
ように回転を制御することによって、両軸の攪拌羽根２
４、２４の掃過円をオーバラップさせても支障なく作業
を実施できるから、掘削した土砂や泥土を均一に攪拌で
きる。また、作業現場の土質に合わせて攪拌羽根２４の
オーバラップ量を簡便容易に変更できるから、より肌理
の細かい適切な作業が実施できる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、下記の優れた作用効果がある。 （１） 両軸の攪拌羽根の掃過円をオーバラップさせて
も支障なく作業を実施できるから、掘削した土砂と固化
材の混合均一性が高く、土砂の改良度が向上する。 （２） 左右の攪拌羽根を段違いでなく、同一レベルで
配列し、しかも緩傾斜させて配列させたので、共回り防
止部材近傍のデッドゾーンを極力少なくすることがで
き、攪拌効率を向上することができるとともに、両掘削
悍の回転数の同期制御が不要となる。また、隣接する上
下の攪拌羽根間の高さを短くできる。したがって、攪拌
効率が従来のものに比べてさらに、高くできる。 （３） 両軸の攪拌羽根の掃過円のオーバラップ量を任
意に変更できるから、作業現場の土質に適合した能率的
な作業を実施でき、作業効率が向上する。 （４） 地質に相違や異物の存在により、左右の掘削悍
にかかるトルクが異なっても、同調装置により各々の掘
削悍の駆動用油圧モータの負荷を均等化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る地盤改良装置の全体側面
図である。

【図２】本発明の実施例に係る地盤改良装置の掘削悍の
要部拡大正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ視の断面平面図である。

【図４】本発明の実施例に係る地盤掘削装置の掘削悍の
駆動装置の正面図である。

【図５】本発明の実施例に係る軸芯可変装置の要部側面
図である。

【図６】図５のＸ−Ｘ視の断面平面図である。

【図７】図５のＹ−Ｙ視の断面平面図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る軸芯可変装置の断面
平面図である。

【図９】本発明の別の他の実施例に係る軸芯可変装置の
断面平面図である。

【図１０】従来の単軸型の地盤改良装置の掘削悍の正面
図である。

【図１１】従来の２軸型の地盤改良装置の掘削悍の正面
図である。

【図１２】従来の２軸並列型の地盤改良装置の掘削悍の
正面図である。

【図１３】従来の２軸段違い型の地盤改良装置の掘削悍
の正面図である。

【符号の説明】

１ 掘削悍 １ａ 噴出口 ２ 掘削翼 ３ａ，３ｂ，３ｃ 攪拌翼 ４ 共回り防止翼 ５ 共回り防止翼 ６ 穿孔掘削翼 ８ 噴出口 １０ 走行装置 １０Ａ クローラ １２ キャタピラ １４ 巻上機 １４ａ ワイヤロープ １６ 柱脚 １６Ａ 傾動用シリンダ １６Ｂ ガイドレール ２０ 地盤掘削装置 ２２ 掘削悍 ２２ａ 固化材流路 ２４ 攪拌羽根（攪拌翼） ２６ 掘削翼 ２６ａ バイト ２８ 掘削翼 ２８ａ バイト ３０ 共回り防止部材（泥土共回り防止部材） ３６ 油圧モータ ３８ 同期装置 ４０ 固化材注入装置 ４２ トラック ４４ 固化材サイロ ４６ ポンプ（コンプレッサ） ４８ 固化材供給配管 ４８ａ 回転継手 ５０ 固化材吐出ノズル ６０ 軸芯可変装置（伸縮機構） ６１、６２ 把持部 ６１ａ，６２ｂ 軸受 ６３ 油圧シリンダ ６４ 張出部 ６５ 油圧シリンダ ６６ａ，６６ｂ、６７ａ，６７ｂ チエンホイール ６８ ローラチエン ７０ リンク機構 ７１、７２ リンク ７３ 油圧シリンダ ７５ リンク機構 ７６、７７ リンク ７８、 ７９ 油圧シリンダ １００ 地盤改良装置 θ 羽根傾斜角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地盤内に固化材を均一に混合した柱
   状改良体を形成する軟弱地盤の地盤改良装置であって、
   地盤掘削装置と該地盤掘削装置を搭載し移動するクロー
   ラで形成された走行装置と固化材注入装置とからなり、 該地盤掘削装置は、該走行装置に傾動自在に立設された
   柱脚に布設されたガイドレールに沿って巻上機の作動に
   より昇降自在な左右一対の掘削悍を備え、該両掘削悍の
   下部側方には半径水平方向に両掘削悍ともそれぞれ同一
   高さに突出する複数段の円周等間隔に複数枚で形成され
   た攪拌羽根を備え、該両掘削悍間の軸芯間距離を各々の
   掘削悍に突設された攪拌羽根のそれぞれの掃過円がオー
   バラップする状態に設定するとともに、該両掘削悍の軸
   芯間距離を伸縮自在な軸芯可変装置を具備し、該攪拌羽
   根間の中間高さ位置で両端がそれぞれ該掘削悍に遊嵌さ
   れ該両掘削悍同志を連結する水平で固定の、または、伸
   縮自在な泥土共回り防止部材を配設し、最下部に先端が
   略下方に突出する鋭利な刃物を有する回転自在な掘削翼
   を備えるとともに、前記固化材注入装置に接続された固
   化材吐出ノズルを配設し、 前記攪拌羽根は、隣接する該攪拌羽根が稼働中互いに接
   触干渉しないように、一方の攪拌羽根が先端に向かうに
   したがって上昇する方向に緩傾斜角度で掘削悍に突設さ
   れ、他方の掘削悍に突設される攪拌羽根はこれとは反対
   に先端に向かうにしたがって下降する方向に同一の緩傾
   斜角度で取り付けられ、 該固化材注入装置は、固化材サイロと固化材移送用の固
   化材ポンプまたはコンプレッサと前記固化材吐出ノズル
   に接続される固化材輸送用の固化材供給配管とを備えて
   なる地盤改良装置。
2. 【請求項２】 攪拌羽根は、垂直断面が水平面に対して
   ３０度〜６０度の傾斜角度で傾斜させた平板で形成され
   た請求項１記載の地盤改良装置。
3. 【請求項３】 軸芯可変装置は、各々の掘削悍を把持す
   る把持部と、該両把持部と接続され伸縮自在な連結部
   と、油圧シリンダもしくはボールネジ機構からなる該連
   結部の伸縮手段とから構成された請求項１記載または請
   求項２記載の地盤改良装置。
4. 【請求項４】 軸芯可変装置の伸縮機構を、平行四辺形
   リンク機構とする請求項３記載の地盤改良装置。