JPH1037179A - 地盤改良方法および同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良材の投入量を土層ごとに制御する必要
も、改良材を無駄遣いすることもなく、簡単な設備で、
全土層を通じて均一な改良強度を得る。 【解決手段】 上下方向に回転するエンドレスチェーン
１４に複数の混合羽根１６…を取付けて混合機Ａを構成
し、地盤中に注入された地盤改良材と原位置土とを混合
羽根１６…によって上下方向に混合するようにした地盤
改良方法および同装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセメント、石灰、セ
メントミルク等の地盤改良材を地盤中に注入し、原位置
土と混合（セメント等の固化材の場合はさらに固化）し
て地盤を改良する地盤改良方法および同装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の地盤改良方法において、改良後
の地盤の強度は、地盤改良材（以下、単に改良材とい
う）と混合される原位置土の性質（土粒子の径、土粒子
同士の結合力、含水量、土粒子以外の含有物）や改良材
の注入量、混合度合い等によって決まる。

【０００３】一方、改良対象となる地盤は、一般的に、
性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造となっ
ている。

【０００４】従来、このような互層構造の地盤を改良す
る方法として、図１３（イ)(ロ)(ハ）に示すように、下
端部外周に撹拌翼１を備えた撹拌軸２（図では二軸式の
場合を例示している）をモータ３により縦軸まわりに回
転させて地盤中に貫入しながら撹拌軸下端から改良材を
吐出し、撹拌翼１によりこの改良材と原位置土とを撹拌
混合し、所定深度に達した後、撹拌しながら撹拌軸２を
引き抜く方法がとられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
撹拌翼を水平回転させて改良材と原位置土とを撹拌混合
する従来の地盤改良方法によると、撹拌翼が回転してい
る深度でのみ撹拌・混合作用が行われるため、各土層の
性質の違いによって土層ごとに改良地盤の強度が異な
る。すなわち、改良強度が深度方向に不均一となる。

【０００６】一方、これを防止するために、（ｉ）土層
ごとに改良材の投入量を制御する手段、（ii）最も強度
が出にくい土層を基準として全土層での改良材投入量を
設定する手段をとることが考えられる。

【０００７】しかし、上記（ｉ）の手段では制御が面倒
となり、（ii）の手段によると強度が出易い土層では改
良材の無駄遣いとなる。

【０００８】また、混合位置（撹拌翼の位置）まで改良
材を送る手段として、ポンプや配管設備等が必要とな
り、設備が大がかりとなる。

【０００９】そこで本発明は、改良材の投入量を土層ご
とに制御する必要も、改良材を無駄遣いすることもな
く、簡単な設備で、全土層を通じて均一な改良強度を得
ることができる地盤改良方法および同装置を提供するも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明（方法）
は、地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段により原位
置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方法におい
て、上下方向に回転するエンドレスチェーンに複数の混
合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土を上下方
向に混合する混合手段を構成し、上記混合羽根が下向き
に移動する下降側の地表面から地盤改良材を注入しなが
ら上記混合羽根によって地盤改良材と原位置土とを混合
するものである。

【００１１】請求項２の発明は、地盤中に地盤改良材を
注入し、混合手段により原位置土と混合させて地盤を改
良する地盤改良方法において、上下方向に回転するエン
ドレスチェーンに複数の混合羽根を取付けて、上記地盤
改良材と原位置土を上下方向に混合する混合手段を構成
し、施工個所の地表面において上記地盤改良材と原位置
土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めながら混合作
用を行わせるものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２の方
法において、地盤改良材とともに砂を投入するものであ
る。

【００１３】請求項４の発明（装置）は、地盤中に注入
される地盤改良材と原位置土とを混合させて地盤を改良
する混合手段を備え、この混合手段は、縦長のフレーム
に上下方向に回転するエンドレスチェーンを掛け渡し、
このエンドレスチェーンに複数の混合羽根を取付けて成
るものである。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４の構成におい
て、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の
混合物のオーバーフロー分を堰き止める堰き止め手段を
具備するものである。

【００１５】上記方法および装置によると、混合羽根が
上下方向に移動して改良材を全土層の原位置土と混合さ
せるため、全土層を通じて均一な改良強度を得ることが
できる。

【００１６】しかも、全土層を通じた混合作用が行われ
るため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前
に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御す
る必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。

【００１７】また、混合羽根が改良材の移送作用を行う
ため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管
等の設備が不要となる。

【００１８】この場合、請求項１の方法によると、改良
材が混合羽根の下降側の地表面から投入されるため、改
良材が上層から下層まで無駄なく送られる。

【００１９】また、請求項２の方法および請求項５の装
置によると、改良材と原位置土の混合物のオーバーフロ
ー分が堰き止め手段によって堰き止められ、外部への流
出が防止されるため、一層、改良材の無駄遣いがなくな
るとともに、改良材と原位置土の混合度合いをより一層
高めることができる。

【００２０】さらに、請求項３の方法によると、とくに
改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにく
い土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投
入することによって所要の改良強度を効率良く得ること
ができる。

【００２１】しかも、砂を地表面から投入し、混合羽根
によって全土層部分に送ることができるため、砂を改良
材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る
設備が不要となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図１０
によって説明する。

【００２３】基本実施形態（図１〜図５参照） この実施形態では、混合手段として、掘削手段を兼ねる
チェーン式混合機Ａを用いている。

【００２４】この混合機Ａは、縦長中空状のフレーム１
１の上端部に取付けられた駆動輪１２と、下端部に取付
けられた遊動輪１３との間にエンドレスチェーン１４が
掛け渡され、このエンドレスチェーン１４の外周にブラ
ケット１５…（図３，４に示す）を介して取付けられた
掘削刃を兼ねる多数の混合羽根１６…によって改良対象
地盤中に縦孔を掘削し、かつ、この縦孔内に投入される
改良材と原位置土とを撹拌・混合するように構成されて
いる。図２中、１７は駆動輪１２を回転駆動するモータ
である。

【００２５】なお、図２，３に示すように、駆動輪１
２、遊動輪１３、チェーン１４、モータ１７はそれぞれ
左右一対ずつ設けられ、両側チェーン１４，１４間にブ
ラケット１５…が掛け渡されている。

【００２６】但し、チェーン１４の幅を大きくし、単一
チェーンにブラケット１５…を取付けてもよい。

【００２７】また、混合羽根１６の掘削性能を高めるた
めに、図４に示すように同羽根１６にすくい角αおよび
逃げ角βがつけられている。

【００２８】この混合機Ａを用いた地盤改良の作業手順
を図５（イ）〜（ホ）によって説明する。

【００２９】 同図（イ）に示すように、油圧ショベ
ル等の掘削機械Ｂにより、改良対象地盤の地表面に混合
機Ａを建て込むための補助孔Ｇを掘削する。

【００３０】 同図（ロ）に示すように、クレーン等
の吊り上げ機械により吊りロープ１８を介して混合機Ａ
を吊上げ、補助孔Ｇに建て込む。

【００３１】１９はセメントミルク等の改良材を混練・
供給する改良材供給装置、２０は改良材の供給流量を検
出する流量計、２１は改良材を供給する改良材供給ホー
スである。

【００３２】 チェーン１４を、たとえば同図（ロ）
の矢印で示す方向に回転させることにより、混合羽根１
６…によって縦孔掘削を開始するとともに、改良材を、
混合羽根１６…が下向きに移動する下降側の地表面から
注入する。

【００３３】こうすれば、同図（ハ）に示すように、掘
削される縦孔Ｈ内において、改良材が、混合羽根１６…
の回転によって上から下、さらに上向きに運ばれ、その
過程で原位置土と混合される。そして、この混合物もま
た混合羽根１６…によって縦孔Ｈ内全域を移動する。

【００３４】 所定の深度までの縦孔掘削が終了すれ
ば、混合機Ａの下降を停止させ、必要に応じて改良材の
投入、および混合羽根１６…による撹拌・混合作用を行
いながら（ニ）に示すように混合機Ａを上昇させる。

【００３５】そして、（ホ）に示すように混合機Ａ全体
を地上に引き上げて作業が完了し、縦孔Ｈ内に改良地盤
が造成される。

【００３６】この地盤改良方法によれば、混合羽根１６
…が上下方向に移動して改良材を原位置土と混合させる
ため、改良対象地盤が、性質の異なる複数の土層（たと
えば下から順に粘土層Ｌ１とシルト層Ｌ２と砂層Ｌ３）
が積み重なった互層構造となっている場合に、全土層Ｌ
１〜Ｌ３を通じて均一な改良強度を得ることができる。

【００３７】しかも、全土層Ｌ１〜Ｌ３を通じた混合作
用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材
総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入
量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくな
る。

【００３８】また、混合羽根１６…が改良材の移送作用
を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポン
プ、配管等の設備が不要となる。

【００３９】この場合、改良材が混合羽根１６…の下降
側の地表面から投入されるため、改良材が上層Ｌ３から
下層Ｌ１まで無駄なく送られる。

【００４０】他の実施形態 （１）混合羽根１６に作用する掘削抵抗を小さくするた
めに、図６に示すように同羽根１６を複数（図では三
つ）の羽根片１６ａ，１６ｂ，１６ｃに分割してもよ
い。

【００４１】（２）上記基本実施形態では、混合羽根１
６の掘削性能を高めるために、図４に示すように同羽根
１６の片側にすくい角αと逃げ角βをつけたが、混合羽
根１６の回転方向を正逆切換える場合を考慮して、図７
に示すようにこのすくい角αと逃げ角βを羽根１６の上
下両側に付けてもよい。

【００４２】（３）上記基本実施形態によると、改良材
と原位置土の混合物が流体の場合、混合羽根１６…が上
昇移動する側で混合物がオーバーフローによって外部に
流出し、改良材の無駄遣いとなるおそれがある。

【００４３】そこで、この点の対策として、図８，９に
示すように、施工個所の地表面において混合物のオーバ
ーフロー分を堰き止める堰板２２を、混合機Ａを囲繞す
る状態で設けてもよい。

【００４４】こうすれば、混合物のオーバーフロー分
が、堰板２２内で図９矢印で示すように混合羽根１６の
下降側に戻されるため、改良材の無駄遣いがなくなると
ともに、改良材と原位置土の混合度合いがさらに高くな
り、改良地盤の深度方向の均一性がより向上する。

【００４５】さらに、この実施形態の変形例として、図
１０に示すように駆動部（駆動輪１２、モータ１７）を
含む混合機上部を覆うカバー２３を設けるとともに、こ
のカバー２３の下方に、深度に応じて上下方向に伸縮可
能な蛇腹状の堰筒２４を設け、この堰筒２４によって施
工個所の地表面において混合機Ａを囲う構成をとっても
よい。

【００４６】なお、堰筒２４の下端を地表面に密着させ
るために堰筒２４の下端にウェイト２５が設けられてい
る。また、２６は改良材ホース、２７は同ホース２６の
途中に設けられたストップバルブである。

【００４７】（４）図示しないが、とくに改良対象地盤
が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占め
られている場合に、改良材とともに砂を投入してもよ
い。

【００４８】こうすれば、所要の改良強度を効率良く得
ることができる。しかも、砂を地表面から投入して全土
層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する
設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要と
なる。

【００４９】なお、砂の投入方法としては、地表面に山
積みした砂を油圧ショベル等によって混合機Ａにおける
混合羽根１６…の下降側に近づけ、混合羽根１６…によ
って掻き取るようにすればよい。

【００５０】（５）基本実施形態では、混合機Ａをクレ
ーン等の吊り上げ機械によって吊り下げる場合を例にと
って説明したが、自走可能な台車にリーダ（櫓）または
フレームを取付け、混合機Ａをこのリーダまたはフレー
ムに支持させてもよい。

【００５１】また、この実施形態をとる場合、台車を走
行させて連続して地盤を改良することが可能となるた
め、図１１に示すように改良壁体Ｗ…を縦横に交差する
状態で造成する壁式（格子式）地盤改良工法や、図１２
に示すように改良壁体Ｗ…を厚み方向に接する状態で造
成して、あるブロック全体を改良するブロック式地盤改
良工法を実施することができる。

【００５２】このような工法によると、混合機Ａを抜き
差しする頻度が少なくてすむため、効率の良い地盤改良
を行うことができる。

【００５３】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、上下
方向に回転するエンドレスチェーンに複数の混合羽根を
取付けて混合手段を構成し、地盤中に注入された地盤改
良材と原位置土とを混合羽根によって上下方向に混合さ
せるため、改良対象地盤が、性質の異なる複数の土層が
積み重なった互層構造の場合に、全土層を通じて均一な
改良強度を得ることができる。

【００５４】しかも、全土層を通じた混合作用が行われ
るため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前
に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御す
る必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。

【００５５】また、混合羽根が改良材の移送作用を行う
ため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管
等の設備が不要となり、設備費が安くてすむ。

【００５６】この場合、請求項１の方法によると、改良
材が混合羽根の下降側の地表面から投入されるため、改
良材が上層から下層まで無駄なく送られる。

【００５７】また、請求項２の方法および請求項５の装
置によると、改良材と原位置土の混合物のオーバーフロ
ー分が堰き止め手段によって堰き止められ、外部への流
出が防止されるため、一層、改良材の無駄遣いがなくな
るとともに、改良材と原位置土の混合度合いをより一層
高めることができる。

【００５８】さらに、請求項３の方法によると、とくに
改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにく
い土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投
入することによって所要の改良強度を効率良く得ること
ができる。

【００５９】しかも、砂を地表面から投入し、混合羽根
によって全土層部分に送ることができるため、砂を改良
材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る
設備が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における混合手段としての混
合機の概略正面図である。

【図２】同概略側面図である。

【図３】混合機の一部拡大側面図である。

【図４】図３IV−IV線断面図である。

【図５】（イ)(ロ)(ハ)(ニ)(ホ）は地盤改良の作業手順
を示す概略正面図である。

【図６】混合機における混合羽根の変形例を示す側面図
である。

【図７】混合機における混合羽根のさらに別の変形例を
示す一部拡大正面図である。

【図８】本発明の他の実施形態を示す概略正面図であ
る。

【図９】図８のIX−IX線拡大断面図である。

【図１０】図８，９の実施形態の変形例を示す正面図で
ある。

【図１１】改良壁体を縦横に交差して造成する工法によ
る地盤改良状態を示す概略斜視図である。

【図１２】改良壁体を厚み方向に接する状態で造成する
工法による地盤改良状態を示す概略斜視図である。

【図１３】（イ)(ロ)(ハ）は従来の地盤改良方法による
作業手順を示す正面図である。

【符号の説明】

Ａ 混合手段としてのチェーン式混合機 １１ フレーム １２ 駆動輪 １３ 遊動輪 １４ エンドレスチェーン １６ 混合羽根 ２２ 堰板 ２４ 堰筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青井 實 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段
   により原位置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方
   法において、上下方向に回転するエンドレスチェーンに
   複数の混合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土
   を上下方向に混合する混合手段を構成し、上記混合羽根
   が下向きに移動する下降側の地表面から地盤改良材を注
   入しながら上記混合羽根によって地盤改良材と原位置土
   とを混合することを特徴とする地盤改良方法。
2. 【請求項２】 地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段
   により原位置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方
   法において、上下方向に回転するエンドレスチェーンに
   複数の混合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土
   を上下方向に混合する混合手段を構成し、施工個所の地
   表面において上記地盤改良材と原位置土の混合物のオー
   バーフロー分を堰き止めながら混合作用を行わせること
   を特徴とする地盤改良方法。
3. 【請求項３】 地盤改良材とともに砂を投入することを
   特徴とする請求項１または２記載の地盤改良方法。
4. 【請求項４】 地盤中に注入される地盤改良材と原位置
   土とを混合させて地盤を改良する混合手段を備え、この
   混合手段は、縦長のフレームに上下方向に回転するエン
   ドレスチェーンを掛け渡し、このエンドレスチェーンに
   複数の混合羽根を取付けて成ることを特徴とする地盤改
   良装置。
5. 【請求項５】 施工個所の地表面において地盤改良材と
   原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止める堰き
   止め手段を具備することを特徴とする請求項４記載の地
   盤改良装置。