JPH0978566A

JPH0978566A - 地盤改良装置

Info

Publication number: JPH0978566A
Application number: JP23955595A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Oota; 惠智太田; Yasunori Kodama; 恭典児玉
Original assignee: Nisshin Koki Co Ltd; Takenaka Doboku Co Ltd
Current assignee: Takenaka Doboku Co Ltd; Nippon Steel Texeng Co Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-25
Anticipated expiration: 2015-09-19
Also published as: JP3072411B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軟弱地盤を掘削しその掘削土壌中に安定材を
注入し攪拌混合することにより軟弱地盤を改良処理する
地盤改良装置を提供する。【解決手段】攪拌掘削軸の上端部近傍の位置に切り換
えバルブが設けられ、前記切り換えバルブは、安定材供
給ホースへ連通する流路、上部注入孔と連通する流路、
及び先端注入孔へ連通する流路の少なくとも三つを備え
た弁体が水平な中心線で回転可能に設置され、前記弁体
の中心線に沿って突き出された軸に転換羽根が略下向き
に取り付けられ、前記転換羽根を挟み、前記弁体の回転
及び制止を行う二つの切り換えバーが、攪拌掘削軸の外
周に沿って回転する環体に突設され、また、前記環体の
回転範囲を規制する位置決め片が該環体から突設され、
前記位置決め片が所定の回転角で突き当たる２箇所の位
置にストッパが攪拌掘削軸の外周面に固定して設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、軟弱地盤を掘削
しその掘削土壌中に安定材を注入し攪拌混合することに
より軟弱地盤を改良処理する地盤改良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤を掘削しその掘削土壌中
に安定材を注入し攪拌混合することにより軟弱地盤を改
良処理する地盤改良装置は種々研究開発が進められ、そ
の成果の発明、考案が数多く公知に属し、既にいくつか
の実施例もある。例えば、図７Ａ，Ｂに示した従来の地
盤改良装置は、回転駆動軸ａの下端部に攪拌掘削軸ｂを
継手等で一連に連結している。該攪拌掘削軸ｂには下端
部に軟弱地盤を掘削する掘削カッターｗが設けられ、そ
の上方には上下３段に攪拌翼ｃが取り付けられている。
回転駆動軸ａ及び攪拌掘削軸ｂはそれぞれ内外の二重管
構造に形成され、内管ｄの下端部に上部注入孔ｅが開口
され、外管ｆの下端部に下部注入孔ｇが開口されてい
る。内管ｄ及び外管ｆの上方位置には、図７Ａに示すよ
うに内管用ホースｈと外管用ホースｉがそれぞれスイベ
ルジョイントｊ，ｋで接続され、これら２本のホース
ｈ，ｉは切り換え弁ｍを介して１本のホースｎと接続さ
れ、該ホースｎの他端が安定材注入機ｐと接続されてい
る。

【０００３】上記地盤改良装置は次のように使用され
る。まず、回転駆動軸ａを回転させて所定深度まで掘削
を行う。掘削が根固め部上端へ達した時点で、根固め部
の改良を行うため前記切り換え弁ｍを外管用ホースｉの
側へ切り換え、前記安定材注入機ｐにより安定材を圧送
させ、下部注入孔ｇから安定材を注入（貫入吐出）させ
つつ回転駆動による掘削と攪拌混合を予定深度まで進め
る。掘削が予定深度に達した時点で、今度は切り換え弁
ｍを内管用ホースｈの側へ切り換え、上部注入孔ｅから
安定材を注入（引き抜き吐出）し攪拌混合を行いつつ回
転駆動軸ａを根固め部の上端まで引き上げる。更に必要
に応じて前記貫入吐出と引き抜き吐出を数回繰り返して
安定材が濃い根固め部を形成する。その後、上部注入孔
ｅから安定材を注入（引き抜き吐出）しながら前記回転
駆動軸ａを地上まで引き上げる過程で攪拌混合を行うこ
とにより改良土柱を形成し、このような改良土柱を平面
的に多数連続させて改良地盤を形成する。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】上述した従来の地盤
改良装置は、内管ｄと外管ｆそれぞれにスイベルジョイ
ントｊ，ｋを使用して２本のホースｈ，ｉを接続し、上
部注入孔ｅと下部注入孔ｇへの安定材の供給を切り換え
弁ｍの操作により切り換える構成なので、装置の構造が
複雑である。即ち、１軸に対し安定材を注入するための
ホースｈ，ｉが２本必要になり、それに応じて前記ホー
スｈ，ｉを回動駆動軸ａに接続するため２個のスイベル
ジョイントｊ，ｋ等の装備も必要であり、これらを設備
する作業の手間も嵩み、コストもかかる。更に２個のス
イベルジョイントｊ，ｋは、十分な手入れをしないと、
回転摺動部の摩耗、損傷等によって安定材の内部漏洩れ
等による詰まり現象が起きやすく、メンテナンスが面倒
である。

【０００５】従って、本発明の目的は、１軸に対し１本
のホース及び１個のスイベルジョイントで構成でき、構
造が簡単で設備作業も容易であり、また、駆動軸の回転
に伴う土圧の作用を利用して、つまり駆動軸の回転方向
を正・逆方向に変えることによって安定材注入孔への流
路の切り換えを自在に行なえる、切り換えバルブを設け
た地盤改良装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係る地盤改
良装置は、垂直下向きの配置で回転可能に支持された駆
動軸４の下端部に攪拌掘削軸５の上端部が一連に接続さ
れており、前記攪拌掘削軸５には、下端部に軟弱地盤を
掘削する掘削カッター６が設けられ、その上方部分に攪
拌翼７が複数設けられ、先端部に安定材を貫入吐出する
先端注入孔８が設けられ、上部に安定材を引き抜き吐出
する上部注入孔９が設けられており、軟弱地盤を掘削し
原位置の掘削土壌中に安定材を注入し該土壌と攪拌混合
して軟弱地盤を改良処理する地盤改良装置において、前
記攪拌掘削軸５の上端部近傍の位置に切り換えバルブ１
０が設けられていること、前記切り換えバルブ１０は、
安定材供給ホースへ連通する流路、前記上部注入孔と連
通する流路、及び前記先端注入孔８へ連通する連通する
流路の少なくとも三つを備えた弁体１２が、水平な中心
線で回転可能に設置され、前記弁体１２の中心線に沿っ
て突き出された軸１４に転換羽根１５が略下向きに取り
付けられた構成であること、前記転換羽根１５を挟み、
前記弁体１２の回転及び制止を行う二つの切り換えバー
１７ａ，１７ｂが、攪拌掘削軸５の外周に沿って回転す
る環体１６に突設されており、また、前記環体１６の回
転範囲を規制する位置決め片１８が該環体１６から突設
され、前記位置決め片１８が所定の回転角で突き当たる
２箇所の位置にストッパ１９ａ，１９ｂが攪拌掘削軸の
外周面に固定して設けられていることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態、及び実施例】以下に、本発明の実
施例を図面に基づいて説明する。図１は、地盤改良装置
の全体構成を示している。上端部を回転駆動部（処理機
本体）１に接続され垂直下向きの配置で回転可能に支持
された２軸（単軸でも良いし、又は３軸以上でも良
い。）の駆動軸４，４の下端部に、攪拌掘削軸５の上端
部がそれぞれ一連に接続されている。前記攪拌掘削軸５
には、下端部に軟弱地盤を掘削する掘削カッター６が設
けられ、その上方には半径方向に突き出た攪拌翼７が上
下方向に２段（但し、段数はこの限りでない。）設けら
れている。前記攪拌掘削軸５の先端部には安定材を貫入
吐出する先端注入孔８が設けられ、上端部付近には安定
材を引き抜き吐出する上部注入孔９が設けられている。
更に、前記攪拌掘削軸５の上端部近傍の位置には切り換
えバルブ１０が設けられている。前記２本の攪拌掘削軸
５，５は高さ方向の略中間部位を連結部材１１により相
互に拘束され垂直姿勢と間隔を保持して回転可能に支持
されている。また、各駆動軸４，４には１本ずつ合計２
本のホース２，２が、図示は省略したがそれぞれスイベ
ルジョイントで接続され、同２本のホース２，２の他端
はそれぞれ個別の安定材注入機３，３と接続されてい
る。

【０００８】図２は、攪拌掘削軸５の上端部近傍位置に
設けられた切り換えバルブ１０の構造をさらに詳しく説
明した分解斜視図である。前記駆動軸４内には安定材を
供給する管路として内管４ａが該駆動軸４の中心部軸方
向に設けられ、前記内管４ａの下端には六角形状の角穴
部２１が垂直方向に形成されている。また、前記駆動軸
４の下方部にはピン孔２３が前記角穴部２１の略中心を
通る直径線に沿って水平方向に貫通して設けられてい
る。一方、攪拌掘削軸５内には安定材を供給する管路と
して内管５ａが該攪拌掘削軸５の中心部軸方向に設けら
れ、同攪拌掘削軸５の上部には前記角穴部２１に嵌まる
六角形状の角軸部２２が設けられ、同角軸部２２の上端
部にはシールリング２５が嵌め込まれている。また、前
記角軸部２２の略中心には前記ピン孔２３に一致するピ
ン孔２７が設けられている。したがって、攪拌掘削軸５
を駆動軸４へ接続する作業は、前記角穴部２１へ前記角
軸部２２を嵌め込み、一致したピン孔２３と２７にピン
２４をかんざし状に通すことにより行われる。かくする
と、図３と図４に示したように前記駆動軸４の回転は前
記攪拌掘削軸５に確実に伝達できるし、両軸が抜け外れ
ることもない。また、前記シールリング２５により前記
攪拌掘削軸５と駆動軸４とは水密的に接続されるため接
続部から安定材が漏れることもない。切り換えバルブ１
０は、前記攪拌掘削軸５の上端部近傍の位置に設置され
ている。図２と図３で明らかなように、切り換えバルブ
１０は、上部注入孔９と連通する流路１０ａと、安定材
を供給する前記駆動軸４の内管４ａと連通する流路１０
ｂ、及び先端注入孔８へ至る攪拌掘削軸５の内管５ａと
連通する流路１０ｃの合計３個の流路が各々回転方向に
略９０度ずつ異なる向きに設けられた弁体１２と、該弁
体１２が回転可能に嵌め込まれたシリンダ１３と、同弁
体１２が抜けないように反対側から弁体１２の端面にネ
ジ止めする蓋体２６から成る。従って、弁体１２は、バ
ルブケーシング２８のシリンダ１３内で水平な中心線の
回りに回転する。弁体１２の中心線に沿ってその端面か
ら前記蓋体２６の中心部を貫通した軸１４が突き出さ
れ、同軸１４には土圧の作用を好適に受ける広い矩形状
（長方形状）の転換羽根１５が垂直下向きに取付けられ
ている。本実施例で前記切り換えバルブ１０は、前記上
部注入孔９と略同一高さ位置に設置されているが、必要
に応じて上部注入孔９より上方又は下方位置に設置して
いても良い。

【０００９】駆動軸４の下端部に接続された攪拌掘削軸
５の構造を拡大して示した図４で明らかなように、前記
転換羽根１５の先端部が十分届く位置であってバルブケ
ーシング２８の外周に沿って水平に回転する環体１６が
上下のガイドリング２９，３０を利用して設けられ、同
環体１６には前記転換羽根１５を間に挟む配置に二つの
切り換えバー１７ａ，１７ｂが突設されている。前記環
体１６の背面側には前記切り換えバー１７ａ，１７ｂと
は略１８０度反対側の位置に、同環体１６の回転範囲を
規制する位置決め片１８が突設され（図６Ａ，Ｂ）、前
記切り換えバー１７ａ，１７ｂと前記位置決め片１８と
は前記環体１６と共に回転する構成とされている。一
方、前記上下のガイドリング２９，３０には、前記位置
決め片１８が突き当たる２個のストッパ１９ａ，１９ｂ
が、前記環体１６の回転範囲を規制するべき２箇所の位
置に固定して設けられている（図６Ａ，Ｂ）。

【００１０】従って、この地盤改良装置は、例えば図５
Ａのように駆動軸４を矢印Ｘ方向（右回り）に回転させ
ると、切り換えバルブ１０の転換羽根１５は、土圧の作
用を受けて矢印ａ方向に回転し、右隣りの切り換えバー
１７ｂへ当たり、同切り換えバー１７ｂと共に環体１６
を左回り方向へ押し回す。すると、前記転換羽根１５と
共に弁体１２が回転し、前記駆動軸４の内管４ａと弁体
１２の流路１０ａとが連通し、攪拌掘削軸５の内管５ａ
と流路１０ｃとが連通した回転位置で、前記環体１６と
共に回転する位置決め片１８が、一方のストッパ１９ｂ
に当たり同環体１６は制止され（図６Ａ）、以後切り換
えバルブ１０は図５Ａ，図６Ａの状態をずっと維持す
る。したがって、駆動軸４の内管４ａへ供給された安定
材あるいはベントナイト泥水等は、切り換えバルブ１０
を経て、先端注入孔８から注出される。

【００１１】次に、駆動軸４を図５Ｂのように逆に矢印
Ｙ方向（左回り）に回転させると、前記転換羽根１５
は、やはり土圧の作用により今度は矢印ｂ方向に回転
し、このときは左隣りの切り換えバー１７ａへ当たり、
同切り換えバー１７ａを介して環体１６を右回り方向へ
回転させる。図５Ａの状態から転換羽根１５は約９０度
回転し、図５Ｂに示すように、弁体１２の流路１０ａが
上部注入孔９と連通し、駆動軸４の内管４ａと弁体の流
路１０ｂとが連通した状態になったところで、前記環体
１６の位置決め片１８が、他方のストッパ１９ａへ当た
り同環体１６は制止される（図６Ｂ）。したがって、駆
動軸４の内管４ａへ供給された安定材は、切り換えバル
ブ１０を経て、上部注入孔９から注出される。

【００１２】次に、上記構成の地盤改良装置を使用した
地盤改良工法の実施例を説明する。２軸以上の場合、各
駆動軸４の回転は、掘削土壌と安定材との攪拌効果を考
慮して相反する向きの回転とされるから、攪拌掘削軸５
の切り換えバルブ１０は、図１に示したように、各駆動
軸４の掘削時の回転で図５Ａのように先端注入孔８への
流路を開く効き勝手に設置される。もっとも地盤掘削の
段階では通常安定材を注入しないドライ掘削が行われ
る。

【００１３】地盤の掘削が予定深度の手前の根固め部を
改良処理する高さ位置に達した時点で、安定材注入機３
により安定材を圧送させる。このとき切り換えバルブ１
０は既に説明したように図５Ａのようになっているか
ら、駆動軸４の内管４ａへ供給された前記安定材は、切
り換えバルブ１０から攪拌掘削軸５の内管５ａを経て、
最終的に先端注入孔８から注出される。このようにし
て、先端注入孔８から安定材の注入（貫入吐出）を開始
して軟弱地盤の掘削と攪拌混合を予定深度まで進め根固
め部を形成する。掘削が予定深度に達した段階から、引
き抜き吐出を行うためには、各駆動軸４の回転を前記掘
削時とは逆向きに回転させ、駆動軸４を引き抜きつつ安
定材を注入して攪拌混合を行う。駆動軸４の回転が正反
対になると、切り換えバルブ１０は、土圧の作用を受け
て図５Ｂの状態に切り換わるので、前記弁体１２の流路
１０ａは上部注入孔９と連通し、駆動軸４の内管４ａと
流路１０ｂとが連通する。したがって、駆動軸４の内管
４ａへ供給された安定材は、切り換えバルブ１０を経
て、上部注入孔９から注出される。かくして、上部注入
孔９から安定材を注入（引き抜き吐出）しながら前記攪
拌掘削軸５を地上まで引き上げる過程で攪拌混合処理を
行うことにより改良土柱が形成される。このような改良
土柱を平面的に多数連続させて改良地盤を形成すること
は従来工法と全く同じである。

【００１４】

【本発明が奏する効果】本発明の地盤改良装置によれ
ば、１軸に対し１本のホース及び１個のスイベルジョイ
ントで構成できるので構造が簡単で、設備作業も容易で
ある。また、スイベルジョイントが１個で済むことか
ら、その分設備コストも安価で、メンテナンスも容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】地盤改良装置の全体構成を示した正面図であ
る。

【図２】切り換えバルブを分解して示した斜視図であ
る。

【図３】駆動軸と攪拌掘削軸の接続部を示した断面図で
ある。

【図４】地盤改良装置の下部構造を示した正面図であ
る。

【図５】Ａ，Ｂは、攪拌羽根と切り換えバルブとの配置
関係を示した正面図である。

【図６】Ａ，Ｂは、攪拌羽根と切り換えバルブとの配置
関係を示した平面図である。

【図７】Ａ，Ｂは、それぞれ従来技術を示した地盤改良
装置の全体図、同装置の下部構造を示した正面図であ
る。

【符号の説明】

４駆動軸５攪拌掘削軸６掘削カッター７攪拌翼８先端注入孔９上部注入孔１０切り換えバルブ１２弁体１４軸１５転換羽根１７ａ切り換えバー１７ｂ切り換えバー１６環体１８位置決め片１９ａストッパ１９ｂストッパ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直下向きの配置で回転可能に支持され
た駆動軸の下端部に攪拌掘削軸の上端部が一連に接続さ
れており、前記攪拌掘削軸には、下端部に軟弱地盤を掘
削する掘削カッターが設けられ、その上方部分に攪拌翼
が複数設けられ、先端部に安定材を貫入吐出する先端注
入孔が設けられ、上部に安定材を引き抜き吐出する上部
注入孔が設けられており、軟弱地盤を掘削し原位置の掘
削土壌中に安定材を注入し該土壌と攪拌混合して軟弱地
盤を改良処理する地盤改良装置において、前記攪拌掘削軸の上端部近傍の位置に切り換えバルブが
設けられていること、前記切り換えバルブは、安定材供給ホースへ連通する流
路、前記上部注入孔と連通する流路、及び前記先端注入
孔へ連通する流路の少なくとも三つを備えた弁体が、水
平な中心線で回転可能に設置され、前記弁体の中心線に
沿って突き出された軸に転換羽根が略下向きに取り付け
られた構成であること、前記転換羽根を挟み、前記弁体の回転及び制止を行う二
つの切り換えバーが、攪拌掘削軸の外周に沿って回転す
る環体に突設されており、また、前記環体の回転範囲を
規制する位置決め片が該環体から突設され、前記位置決
め片が所定の回転角で突き当たる２箇所の位置にストッ
パが攪拌掘削軸の外周面に固定して設けられていること
を特徴とする地盤改良装置。