JPH10131657A - 地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中障害物・岩盤・転石等を掘削する場合、
障害物の凹凸に掘削刃の刃先がささり、駆動しているモ
ーター等の装置が停止するか、刃先が欠けて掘削不能と
なる。刃先に振動が発生し、滑らかな回転運動ができな
くなる。またモーター等の装置の故障の原因となる。 【解決手段】 残土搬出量の少ない深層地盤改良工法に
適する地中ケーシング・切削板兼反射板・オーガースク
リューを主体とした地中障害物・岩盤・転石等用深層地
盤改良装置を提供する。その要部は、噴射口を有するケ
ーシングパイプ、及びケーシングパイプに設けた撹拌翼
・掘削翼・切削板兼反射板、並びに掘削翼及び切削板兼
反射板に設けた多数の掘削刃とで構成される。前記掘削
翼に地中障害物切削用の回転ローラーを設け、削孔底面
の地中障害物を切削する。また回転ローラーの刃先と掘
削刃の刃先の間に段差を設け、回転ローラーの刃先で地
盤改良装置の上載重量を担う構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中障害物・岩盤
・転石等用深層地盤改良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自然保護、美観、景観等の環境問
題や廃棄物処理場の確保から残土搬出量の少ない深層地
盤改良工法に関心が高まっているとともに、この深層地
盤改良工法等を利用して構築された、地盤改良した杭
に、既製の鋼管杭やコンクリートパイルを挿入する工法
が注目をあび、この工法の採用が増加してきている。

【０００３】そして、この深層地盤改良工法では、単に
軟弱地盤での地盤改良と違い、地中障害物・岩盤・転石
等での施工が必要不可欠となる。しかし、在来の深層等
地盤改良工法に装備されている地盤改良装置では、次の
ような問題がある。

【０００４】１）「内外刃（地中ケーシング・切削板兼
反射板）の刃先」と「掘削翼の掘削刃の刃先」で、地中
障害物・岩盤・転石等を掘削する場合、地中障害物・岩
盤・転石等の凹凸に掘削刃の刃先がささり、駆動してい
るモーター等の装置が停止するか、刃先が欠けて掘削不
能となる場合がある。

【０００５】２）刃先が障害物・岩盤・転石等の凹凸に
添って、回転するため、振動が発生し、滑らかな回転運
動ができなくなり、モーター等の装置の故障の原因とな
る。

【０００６】３）滑らかな障害物・岩盤・転石等の掘削
の場合、岩盤等に掘削刃の刃先が刺さらず、その面上を
滑ってしまい、掘削不能となる場合がある。

【０００７】尚、使用目的を異にするが切削用の回転ロ
ーラーを設けた構成としては図１１、図１２の先行技術
がある。

【０００８】図１１は特開平５−３０２４８７号の岩盤
穿孔用ドリリングバケットであり、この発明は、ドリリ
ングバケット８の案内用孔部１２に案内爪部２２を設け
るとともに、底板２４を開閉可能に構成し、前記ドリリ
ングバケット８の底板２４の底面部位に略上半分を埋め
込んでローラ部１０を配置し、このローラ部１０の回転
方向後方側に形成される案内用孔部１２内に案内爪部２
２を設け、ローラ部１０によって穿孔作業を開始した際
に、切刃１６の外刃部１６ａ及び内刃部１６ｂによって
刃間距離だけ外周を切削するとともに、前記ローラ部１
０によって岩盤を粉砕して破片とし、穿孔作業時の土や
破片は、案内爪部２２よりドリリングバケット８の筒部
２６内に取り込む構成が開示されている。

【０００９】次に図１２は特開昭６０−２３５９０号の
地盤掘削ビットであり、この発明は、回転軸を兼ねる吸
込管２１の外周に設けた６枚の翼２２の下面に設けられ
た回転形カッタ２３は、地盤１００の掘削面１０１上を
矢印ロ方向に回転しながら矢印イ方向に移動し、刃先２
３Ｃが地盤１００に喰い込んで地盤１００中のレキ、玉
石１０２を切削する。回転形カッタ２３による掘削が行
われた際、レキ、玉石１０２の硬さの違い、レキ、玉石
１０２間に混在している土砂の硬さ及びレキ、玉石１０
２間の結合力の強弱の違いにより、回転形カッタ２３の
刃先２３Ｃの喰い込み量が変化すると、ビット全体が上
下方向に変動する。そしてレキ、玉石１０２等の結合力
の弱い部分では、回転形カッタ２３にて切削力が与えら
れる前にレキ、玉石１０２が地盤１００中より掘り起こ
されて掘削面１０１上を転動する。また前記翼２２の側
面に取付けられたチゼルカッタ２４の刃先２４Ｃは、回
転形カッタ２３の刃底２３Ｄよりもｈだけ上方に位置し
ているので、第１１図に示すようにビット全体が上下方
向（矢印ハ方向）に変動した際、チゼルカッタ２４の刃
２３Ｂが掘削面１０１上を転動するレキ、玉石１０２’
を切削又は破砕する構成が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、従来の深
層等地盤改良装置では種々の課題が考えられる。そし
て、この課題を解決し、かつ前記深層等地盤改良装置に
最適な地中障害物・岩盤・転石等用の深層地盤改良装置
は見聞されない処である。

【００１１】尚、前記先行技術文献は地中障害物・岩盤
・転石等を粉砕して破片とし、穿孔作業時の土や破片を
排出する構成となっており、本発明が目的とする残土搬
出量の少ない深層地盤改良装置には適さないこと、及び
掘削・岩盤穿孔装置の上載重量が掘削刃でなく、ローラ
ー部・チゼルカッタにかかるので、スムーズな貫入が図
れないこと、またこの動きが、切刃又はローラー部・チ
ゼルカッタ又は回転形カッタの動きとなり、障害物・岩
盤・転石等の穿孔又は切削が困難視されること、等の課
題がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記に鑑み本発明は、残
土搬出量の少ない深層地盤改良工法に適する地中ケーシ
ング・切削板兼反射板・オーガースクリューを主体とし
た地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良装置を提供
すること、又は撹拌装置等の上載重量を切削用の回転ロ
ーラーで受け止め、当該装置のスムーズな貫入を図りつ
つ、掘削刃への負担軽減及び刃先の保護を図ること、等
を意図して下記の構成を採用する。

【００１３】先ず、請求項１は、地中ケーシングを主体
とする発明であり、噴射口を有するケーシングパイプに
繞設された地中ケーシングと、このケーシングパイプと
地中ケーシングとに差渡し設けられた撹拌翼及び掘削翼
と、前記地中ケーシング及び前記掘削翼に設けた多数の
掘削刃とで構成される地中障害物・岩盤・転石等用深層
地盤改良装置であって、前記地中ケーシングに地中障害
物・岩盤・転石等切削用の回転ローラーを設け、削孔底
面の地中障害物・岩盤・転石等を切削するとともに、当
該回転ローラーの刃先と前記掘削刃の刃先の間に段差を
設け、当該回転ローラーの刃先で地盤改良装置の上載重
量を担うことを特徴とする構成の地中障害物・岩盤・転
石等用深層地盤改良装置である。

【００１４】次に、請求項２は、切削板兼反射板を主体
とする発明であり、噴射口を有するケーシングパイプ
と、このケーシングパイプに設けた撹拌翼及び掘削翼並
びに切削板兼反射板と、この掘削翼並びに切削板兼反射
板に設けた多数の掘削刃とで構成される地中障害物・岩
盤・転石等用深層地盤改良装置であって、前記切削板兼
反射板に地中障害物・岩盤・転石等切削用の回転ローラ
ーを設け、削孔底面の地中障害物・岩盤・転石等を切削
するとともに、当該回転ローラーの刃先と前記掘削刃の
刃先の間に段差を設け、当該回転ローラーの刃先で地盤
改良装置の上載重量を担うことを特徴とする構成の地中
障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良装置である。

【００１５】さらに、請求項３は、オーガースクリュー
を主体とする発明であり、オーガースクリューと、この
オーガースクリューに設けた多数の掘削刃とで構成され
る地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良装置であっ
て、前記オーガースクリューに地中障害物・岩盤・転石
等切削用の回転ローラーを設け、削孔底面の地中障害物
・岩盤・転石等を切削するとともに、当該回転ローラー
の刃先と前記掘削刃の刃先の間に段差を設け、当該回転
ローラーの刃先で地盤改良装置の上載重量を担うことを
特徴とする構成の地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤
改良装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】先ず、請求項１の発明を、図１〜
図６に基づいて説明すると、地中ケーシングの底板又は
地中ケーシング等に設けた回転ローラーの刃先と下段に
位置する掘削刃の刃先との間には段差を設ける構成とな
っている。したがって、後述するように、この回転ロー
ラーが、削孔底面及びこの削孔底面の地中障害物・岩盤
・転石等の障害物（以下、原則として、障害物とす
る。）上を転動した場合には、掘削刃の刃先は、この障
害物に衝止することなく、本来の作用である掘削作業が
行える。またこの回転ローラーは、地盤改良装置（以
下、改良装置とする。）の上載重量を担う構成となって
いる。

【００１７】そして、駆動機（図示せず。）を介して、
ケーシングパイプを回転することにより、このケーシン
グパイプに設けられた地中ケーシングが同時回転し、前
述の如く、回転ローラーが削孔底面又は障害物の上を転
動するとともに、この地中ケーシング及びケーシングパ
イプの先端に設けた掘削刃（必要により設ける。）及び
掘削翼並びにこの掘削翼に設けた掘削刃、及び地中ケー
シングの先端周縁に設けた掘削刃が回転し、地中を掘削
する。この掘削作業中において、掘削刃は、削孔底面に
障害物が存在しても、この障害物に邪魔されることな
く、掘削作業を行っていき、この掘削作業により生成さ
れた掘削土壌を地中ケーシング内に取込みつつ、当該掘
削土壌中にケーシングパイプの先端やや上方に設けた噴
射口より改良材（水とセメントを混合した改良材、水と
セメント及びベントナイトを混合した改良材、等があ
る。）を注入し、両者を撹拌混合する。このように改良
材は地中ケーシング内にある掘削土壌中に注入されるの
で、該改良材の逸出もなく、効率的かつ確実に撹拌混合
され、二次公害の発生はない。またこの掘削作業中にお
いて、掘削刃は、削孔底面に障害物が存在しても、この
障害物に邪魔されることなく、掘削作業が行えること、
及び回転ローラーにより、障害物は一定の量で削れるこ
と、等からより掘削土砂との混練一体化が図れ、優良な
地盤改良の撹拌効果が増し、均一な、信頼性のある品質
の改良杭が造成できる。また前記掘削刃の障害物への衝
止を回避できることから、例えば、この掘削刃の破損、
折損等の回避が図れること、及び駆動用のモーター等の
停止回避等が図れること、等の有益性を有する。

【００１８】以上のように掘削及び撹拌混合がされ、本
装置が掘進していくことにより、改良材入り土砂（改良
土）が生成されるとともに、該改良土は撹拌翼で更に撹
拌混合されて、改良径（地中ケーシングの掘削刃の掘削
刃先端縁による掘削孔径を云う。）と同径の削孔が形成
され、確実な杭径、即ち、所定規格（設定）上の杭体が
構築される。このようにして改良杭が構築された後は、
本装置を引き抜くが、望ましくは、改良材を掘削土壌に
撹拌混合することも有り得る。

【００１９】次に、請求項２の発明を、図７〜図９に基
づいて説明すると、切削板兼反射板に設けた回転ローラ
ーの刃先と下段に位置する掘削刃の刃先との間には段差
を設ける構成となっている。したがって、後述するよう
に、この回転ローラーが、削孔底面及びこの削孔底面の
障害物上を転動した場合には、掘削刃の刃先は、この障
害物に衝止することなく、本来の作用である掘削作業が
行える。またこの回転ローラーは、改良装置の上載重量
を担う構成となっている。

【００２０】そして、駆動機を介して、ケーシングパイ
プを回転することにより、このケーシングパイプに設け
られた切削板兼反射板が同時回転し、前述の如く、回転
ローラーが削孔底面又は障害物の上を転動するととも
に、この切削板兼反射板及びケーシングパイプの先端に
設けた掘削刃（必要により設ける。）及び掘削翼並びに
この掘削翼に設けた掘削刃、及び切削板兼反射板の先端
周縁に設けた掘削刃が回転し、地中を掘削する。この掘
削作業中において、掘削刃は、削孔底面に障害物が存在
しても、この障害物に邪魔されることなく、掘削作業を
行っていき、ケ−シングパイプの先端やや内側に設けた
噴射口より改良材を噴射しつつ（尚、この噴射される水
とセメントを混合した改良材、水とセメント及びベント
ナイトを混合した改良材、等の改良材に圧縮空気噴射を
併用する方法なども有る。）、切削板兼反射板内に取込
みつつ、両者を撹拌混合する。切削板兼反射板内側に設
けた噴射受けにより、改良材を掘削土壌のセンター方向
に向かって確実に拡散させ、掘削土壌中にほぼ均一に浸
透させ得ること、及び改良材の切削板兼反射板近傍への
集中的な噴射を回避できること、等の特徴を有する。ま
たこの改良材は切削板兼反射板内にある掘削土壌中に注
入されるので、該改良材の逸出もなく、効率的かつ確実
に撹拌混合され、二次公害の発生はない。またこの掘削
作業中において、掘削刃は、削孔底面に障害物が存在し
ても、この障害物に邪魔されることなく、掘削作業が行
えること、及び回転ローラーにより、障害物は一定の量
で削れること、等からより掘削土砂との混練一体化が図
れ、優良な地盤改良の撹拌効果が増し、均一な、信頼性
のある品質の改良杭が造成できる。また前記掘削刃の障
害物への衝止を回避できることから、例えば、この掘削
刃の破損、折損等の回避が図れること、及び駆動用のモ
ーター等の停止回避等が図れること、等の有益性を有す
る。

【００２１】以上のように掘削及び撹拌混合がされ、本
装置が掘進していくことにより、改良材入り土砂（改良
土）は生成されるとともに、該改良土は撹拌翼で更に撹
拌混合されて、改良径（切削板兼反射板の掘削刃の掘削
刃先端縁による掘削孔径を云う。）と同径の削孔が形成
され、確実な杭径、即ち、所定規格（設定）上の杭体が
構築される。このようにして改良杭が構築された後は、
本装置を引き抜くが、望ましくは、改良材を掘削土壌に
撹拌混合することも有り得る。

【００２２】続いて、請求項３の発明を、図１０に基づ
いて説明するが、この例は、請求項２の発明の掘削翼及
び撹拌翼がオーガースクリューに変更され、かつ回転ロ
ーラーがこのオーガースクリューに設けられた構成であ
り、その機能及び実施態様はこの請求項２とほぼ同じで
あるので、説明は省略する。

【００２３】

【実施例】請求項１の発明は、図１〜図６に示してお
り、図中１は図示しない地盤改良機、掘削機等の土木・
建築作業機械に設けた駆動部（駆動装置）に設けられた
ケーシングパイプで、このケーシングパイプ１の先部に
は数枚の撹拌翼２と、数枚の掘削翼３を介して円筒状の
地中ケーシング４が設けられており、この地中ケーシン
グ４と前記ケーシングパイプ１との間にチャンバー５が
構成される。地中ケーシング４の先端縁には内外刃４
１、４１’が、また掘削翼３の下端縁には刃３１が、そ
れぞれ設けられており、前記地中ケーシング４の内外刃
４１、４１’及び掘削翼３の刃３１の刃先３１ａで地中
を掘削又は障害物を破砕する構成となっている。またケ
ーシングパイプ１の先端に刃１１を設ける場合もある。
図中１１１はケーシングパイプ１の先端やや上方で、か
つ前記チャンバー５に開口する噴射口を示しており、該
噴射口１１１を介してケーシングパイプ１に供給された
改良材をこのチャンバー５内の掘削土壌に注入する構成
である。図中６はケーシングパイプ１の下方で、かつ前
記撹拌翼２の上方に適宜枚数設けられた削孔Ｂに当接さ
れるスタビライザー兼撹拌翼で、該スタビライザー兼撹
拌翼６の放射方向の自由端縁６１と地中ケーシング４の
内外刃４１、４１’の超硬チップ（コバルトとタングス
テンカーバイトの合金、以下同じ）でなる刃先４１ａ、
４１’ａとが同径位置関係（同じ鉛直方向の位置関係）
となっている。これにより、改良径Ａと同径のスタビラ
イザー兼撹拌翼６がケーシングパイプ１に装着される構
成となっている。図中７は地中ケーシング４の底板４２
又は地中ケーシング４に設けた回転ローラーであり、こ
の回転ローラー７には刃先７ａが設けられている。また
刃先７ａは、ケーシングパイプ１の先端に設けた刃１１
の刃先１１ａ又は地中ケーシング４の内外刃４１、４
１’の刃先４１ａ、４１’ａより下方（削孔方向）に位
置しており、望ましくは、１０mm〜２０mm突出する構成
となっている。また図中７１は回転ローラー７を枢支す
る軸である。図中Ｃは改良土を示す。また現状の構造で
は、前記１０mm〜２０mm突出する寸法は、実験例によれ
ば、１５mm程度が効果があことが判明したが、地盤、装
置、他の構造等の種々の状況で最適な寸法が採用され
る。

【００２４】尚、以下同じ部材、構造又は機能を発揮す
る部材、構造等は、同じ番号及び名称を使用する。また
回転ローラー７は掘削翼３に枢支することも有り得る。

【００２５】請求項２の発明は、図７〜図９に示してお
り、請求項１の発明とほぼ同様な構成である。但し、こ
の例は、掘削翼３の両翼端３ａ、３ａに切削板兼反射板
８が設けられており、この切削板兼反射板８に内外刃４
１、４１’が設けられている。またこの切削板兼反射板
８に回転ローラー７が設けられている。尚、回転ローラ
ー７は掘削翼３に枢支することも有り得る。図中９は改
良体供給パイプを示す。

【００２６】請求項３の発明は、図１０に示しており、
請求項２の発明とほぼ同様な構成である。但し、この例
は、オーガースクリュー１０の下方両端に切削板兼反射
板８が設けられており、この切削板兼反射板８の螺旋翼
端１０ａ、１０ａに内外刃４１、４１’が設けられてい
る。またこの切削板兼反射板８に回転ローラー７が設け
られている。尚、回転ローラー７はオーガースクリュー
１０に枢支することも有り得る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、掘削刃より１０mm〜２０mm突
出し、かつ先端面積の少ない回転ローラーの先端の刃先
に、装置等の上載重量がかかると、障害物・岩盤・転石
等の凹凸が緩和され、掘削刃等の回転運動が滑らかにな
り、振動の発生もなくなる。

【００２８】また本発明は、装置等の上載重量が掘削刃
でなく、回転ローラーにかかるので、貫入状態が一定で
スムースな動きとなること、その動きが、掘削刃の動き
となり、障害物等の掘削物は薄く、細かく、一定の量で
削れること、及びこのように細かく削れることで、地盤
改良の撹拌効果が増し、均一でかつ信頼性のある品質の
改良杭が構築できる。

【００２９】さらに本発明は、先端面積の少ない回転ロ
ーラーの先端の刃先に装置等の上載重量がかかり、さら
に回転ローラーの回転が加わり、障害物・岩盤・転石等
に亀裂を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に対応する模式図である。

【図２】請求項１に対応する断面模式図である。

【図３】請求項１に対応する底面模式図である。

【図４】回転ローラーの一例を説明する仰視図である。

【図５】回転ローラーと掘削刃及びとの関係を説明する
模式図である。

【図６】回転ローラーと掘削刃及びケーシングパイプの
関係を説明する拡大模式図である。

【図７】請求項２に対応する断面模式図である。

【図８】図７の例の要部拡大斜視図である。

【図９】図７の一例を説明する俯瞰図である。

【図１０】請求項３に対応する模式図である。

【図１１】従来の一例を説明する断面模式図である。

【図１２】従来の他の一例を説明する要部断面模式図で
ある。

【符号の説明】

１ ケーシングパイプ １１ 刃 １１ａ 刃先 １１１ 噴射口 ２ 撹拌翼 ３ 掘削翼 ３ａ 翼端 ３１ 刃 ３１ａ 刃先 ４ 地中ケーシング ４１ 内刃 ４１ａ 刃先 ４１’ 外刃 ４１’ａ 刃先 ４２ 底板 ５ チャンバー ６ スタビライザー兼撹拌翼 ６１ 自由端縁 ７ 回転ローラー ７ａ 刃先 ７１ 軸 ８ 切削板兼反射板 ９ 改良体供給パイプ １０ オーガースクリュー １０ａ 螺旋翼端 Ａ 改良径 Ｂ 削孔 Ｃ 改良土

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射口を有するケーシングパイプに繞設
   された地中ケーシングと、このケーシングパイプと地中
   ケーシングとに差渡し設けられた撹拌翼及び掘削翼と、
   前記地中ケーシング及び前記掘削翼に設けた多数の掘削
   刃とで構成される地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤
   改良装置であって、 前記地中ケーシングに地中障害物・岩盤・転石等切削用
   の回転ローラーを設け、削孔底面の地中障害物・岩盤・
   転石等を切削するとともに、当該回転ローラーの刃先と
   前記掘削刃の刃先の間に段差を設け、当該回転ローラー
   の刃先で地盤改良装置の上載重量を担うことを特徴とす
   る構成の地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良装
   置。
2. 【請求項２】 噴射口を有するケーシングパイプと、こ
   のケーシングパイプに設けた撹拌翼及び掘削翼並びに切
   削板兼反射板と、この掘削翼並びに切削板兼反射板に設
   けた多数の掘削刃とで構成される地中障害物・岩盤・転
   石等用深層地盤改良装置であって、 前記切削板兼反射板に地中障害物・岩盤・転石等切削用
   の回転ローラーを設け、削孔底面の地中障害物・岩盤・
   転石等を切削するとともに、当該回転ローラーの刃先と
   前記掘削刃の刃先の間に段差を設け、当該回転ローラー
   の刃先で地盤改良装置の上載重量を担うことを特徴とす
   る構成の地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良装
   置。
3. 【請求項３】 オーガースクリューと、このオーガース
   クリューに設けた多数の掘削刃とで構成される地中障害
   物・岩盤・転石等用深層地盤改良装置であって、 前記オーガースクリューに地中障害物・岩盤・転石等切
   削用の回転ローラーを設け、削孔底面の地中障害物・岩
   盤・転石等を切削するとともに、当該回転ローラーの刃
   先と前記掘削刃の刃先の間に段差を設け、当該回転ロー
   ラーの刃先で地盤改良装置の上載重量を担うことを特徴
   とする構成の地中障害物・岩盤・転石等用深層地盤改良
   装置。
4. 【請求項４】 上記回転ローラーの刃先は掘削刃の刃先
   より１０mm〜２０mm突出する構成で、かつ鋭角形状の刃
   先となっていることを特徴とする請求項１、請求項２又
   は請求項３に記載の地中障害物・岩盤・転石等用深層地
   盤改良装置。