JPS60357Y2 - 粉粒体噴射撹拌式地盤改良装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は粉粒体噴射攪拌式地盤改良装置に関する。

軟弱地盤を改良する方法のひとつとして、地中を攪拌翼
て攪拌しながら地上からセメント、石灰などの粉粒状改
良材を気送し、これを攪拌翼の付は根部分から地中に掬
き出すことで円柱状の改良土を造成する手法がある。

この粉粒体噴射攪拌式地盤改良工法の実施にあたっては
、攪拌翼に良好な攪拌性能と改良材の半径方向への良好
な分散機能を持たせることが必要であるほか、改良材を
各地中深度の軟弱土単位体積あたり一定量すつバラツキ
なく吹込むことが重要である。

しかし、従来の吹込み機においては、圧力容器式タンク
に回転フィーダおよびこれと共働して改良材を吐出部か
ら攪拌翼付きの昇降ロッドに圧送するエア送入部を内蔵
させ、改良材の地中への吹込み量のコントロールを専ら
回転フィーダの回転数制御で行う構造となっていたので
、攪拌翼が地表から比較的浅い位置にあるときは改良材
の吹込み量を均一化できるが、たとえば深度１０〜２０
ｍというような深層地盤改良を行う場合には、攪拌翼の
地中深度の増加に伴う背圧の影響で気送用エアの元圧、
流量が変化し、昇降ロッド先端のノズルヘの改良材供給
量が実質的に減少する。

そのため、従来では地中各深度で改良材混入量にばらつ
きが生じ、深さ方向で均一な改良強度が得られないとい
う問題があった。

本考案は、前記のような噴射攪拌式地盤改良装置の問題
点を解消し、粉粒状改良材を各地中深度に最適な固気比
て定量ずつ正確に供給でき、また攪拌翼による削孔中に
ノズル閉塞が起らず、作業終了後に配管内や昇降ロッド
内て残留改良材が固化したりすることのないこの種噴射
攪拌式地盤改良装置を提供しようとするものである。

上記目的のため本考案は回転フィーダと共働して収容部
内の粉粒状改良材を吐出部から昇降ロッドに向は搬送す
るエア送入部と別に、吐出部近傍に開孔した詰り防止用
エア注入部を設け、かつ、それらエア送入部および詰り
防止用エア注入部とエア供給源を結び糸に、攪拌翼地中
深度に応じて圧縮エア流量を自動的に調整する制御装置
を設けたものである。

以下本考案の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図は本考案の粉粒体噴射攪拌式地盤改良装置を概略
的に示すもので、先端に攪拌翼１を取付けかつこの攪拌
翼の付は根ゾーンにノズル２を備えた中空状の昇降ロッ
ド３と、この昇降ロッド３を昇降および回転する駆動機
構を備えた改良機本体４と、セメント、石灰、スラグ、
砂などの１種又は２種以上からなる粉粒状改良材をホー
ス５を経てＲ降ロッド３に気送する吹込み機６およびこ
の吹込み機６に気送用の圧縮エアを供給するエア圧縮機
７とを備えている。

第２図と第３図は前記吹込み機６の詳細を示すものて、
この吹込み機６は、粉粒状改良材Ａを所定量貯蔵する収
容部８を持った圧力容器構造となっており、収容部８の
上側には粉粒状改良材供給手段３８と接続した装入部９
が開設されると共に、収容部下側にはホース５により昇
降ロッド３と連結される筒状の吐出部１０が取付けられ
ている。

前記筒状の吐出部１０はコム質など可縮性材料て作られ
、外周の押圧機構１１とでシャッタないし仕切弁を構成
し、ホース５と収容部８のあいだを連通又は遮断てきる
ようになっている。

前記吐出部１０の近傍の収容部域には多数のポケット１
４を有する回転フィーダ１２が内蔵されると共に、この
回転フィーダ１２の直近には回転フィーダと共働して収
容部内の改良材を吐出部１０からホース５へ気送するた
めの気送エア吹込み部１３が設けられており、気送エア
吹込み部１３の先端にはポケット１４に臨む吹出し口１
５が形成されている。

そして、前記気送エア吹込み部１３はエア供給系（メイ
ン配管）１６によりさきのエア圧縮機７に連絡され、ま
た吐出部１０のやや前方位置には詰り防止用エア注入部
１７が接続され、この詰り防止用エア注入部１７もエア
供給系（バイパス配管）１８を介してエア圧縮機７に連
絡されており、そのようなエア供給系１６，１８には攪
拌翼の地中深度に応じて気送エア吹込み部１３および詰
り防止用エア注入部１７へのエア流量を自動的に調整す
るための制御装置１９，１９’を設けている。

前記制御装置１９，１９’は、第３図のように、流量制
御弁２０．２０’と、これら流量制御弁２０，２０’よ
りもエア圧縮機側に配された流量計（瞬間流量計）２１
，２１’と、圧力センサー２２および温度センサー２３
と、流量計２１゜２１′と前記各センサー２２，２３の
出力系に接続され、流量計２１，２１’て計測された流
量測定値を各センサー２２，２３からの温度および圧力
測定信号により演算補正して実流量値を算出する演算器
２４，２４’と、当該施工に要する基準エア流量値の設
定器２５，２５’と、この設定器２５．２５’に与えら
れた基準エア流量値と前記演算器２４，２４’て算出送
出された実流量値との偏差を求める比較器２６，２６’
と、比較器２６．２６’と前記流量制御弁２０．２０’
の間に介在され比較器２６，２６’からの信号て流量制
御弁２０，２０’に所定の作動信号を送る作動制御器２
７，２７’とを備えている。

前記２つの制御装置１９，１９’はたとえはエア供給系
１６，１８の分岐部位に設けた切換え器２８などを利用
して切換え作動できるようになっており、かつ第２図の
ように制御盤２９に組込まれている。

また、本実施例てはエア供給系１６゜１８の分岐部分に
レシーバタンク３９が設けられている。

そして、一方ては収容部８を含む機体３０はロードセル
のような連続討重器３１を介して架台３２で支承され、
この連続計重器３１と回転フィーダ１２の主軸駆動用モ
ータ３３のあいだに、連続計重器３１から送られた計重
信号から単位時間あたりの改良材吐出量を演算する演算
器３４と、施工に要する単位時間あたりの改良材量をセ
ットする設定器３５と、この設定器３５に入力された吐
出量設定値信号と前記演算器３４から送出された実吐出
量信号とを比較してその偏差の有無および大小を求める
比較器３６と、比較器３６からの信号により、主軸駆動
用モータ３３の駆動量（主軸回転数）を調整する制御器
３７とを介在させている。

この制御系も前記制御盤２９に組込まれている。

なお、本実施例は一軸式であるがもちろん２軸以上の多
軸式噴射攪拌装置にも適用される。

その他図面において、４０は装入口に配した開閉弁、４
１は収容部を大気圧または設定圧に保つための排気弁で
ある。

次に本考案による噴射攪拌式地盤改良工法を説明する。

改良目的地盤に改良機本体４と吹込み機６を設置し、収
容部８にセメント、石灰、スラグなど必要な粉粒状改良
材Ａを投入しておく。

作業開始に先たって地質や深度等に応じた単位体積あた
りの改良材地中吹込み量と昇降ロッド昇降速度、回転速
度を設定し、これらの相関から固気比および単位時間あ
たりの基準改良材吐出量、気送用エア量、詰り防止用エ
ア量を求めておく。

そして基準改良材吐出量は回転ツイータ１２の回転数す
なわち駆動モータ３３の出力軸回転数て求められるのて
、これを設定器３５にセットし、また詰り防止用エア流
量を設定器２５′に与え、さらに前記最適改良材吐出量
から求めた気送用エア量を設定器２５に入力しておく。

次いて、切換え器２８により２つの制御装置１９．１９
’のうち詰り防止用の回路を作動てきるようにすると共
に、シャッタにより吐出部１０を閉じておき、この状態
て改良機本体４により昇降ロット３を地中に下降させつ
つ回転させる。

これにより地盤Ｂは攪拌翼１により攪拌掘削されるか、
このときエア圧縮機７から圧縮エアがエア供給系１８を
介して詰り防止用エア注入部１７に送られており、吐出
部の直近付近からホース５および昇降ロッド３を通して
ノズル２から噴出する。

そのため攪拌翼１による掘削中に土砂がノズル２に侵入
しない。

だが、単に圧縮エアを昇降ロッドに送給するだけでは、
掘削深度が大になり地中背圧が高くなるにつれエアが圧
縮されて流量に変化を生じ、ついには背圧に負けて土砂
がノズル中に侵入する。

しかし、本考案ではエア供給系１８に制御装置１９′を
備え、流量計２１′により測定したエア流量と圧力・温
度の両センサー２２，２３からの検出データにより補正
して演算器２４で実流量値を算出し、この実流量値とさ
きの設定流量値とを比較器２６′を通して比較し、偏差
の量に応じて作動制御器２７′により流量制御弁２０′
の開度を調整する。

そのため、攪拌翼がどの地中深度にあっても背圧にまさ
るエア流量ノズル２から噴射され、土砂の詰りが防止さ
れる。

このようにして攪拌翼１が目標地中深度に到ったところ
で、次に昇降ロッド３を回転して所定の速度て引上げを
開始するそれと併行して切換え器２８により詰り防止用
エア注入回路を閉じると共に気送エア吹込み回路を開き
、またシャッタにより吐出部１０を開くと共に、駆動モ
ータ３３を定速回転して回転フィーダ１２を作動させる
。

これにより、収容部８の粉粒状改良材Ａは回転フィーダ
１２の各ポケットに順次充填され、これが定位置に到っ
たところで気送エア吹込み部１３から噴出される圧縮エ
アにより吐出部１０へ定量すつ吐出され、ホース５をへ
て昇降ロッド３に気流搬送されたのち、昇降ロッド中を
下降して攪拌翼１の付は根部分のノズル２から半径方向
に掬き出され、回転する攪拌翼１により軟弱土砂を混合
攪拌される。

しかして、このような行程においてはさきに述べたごと
く地中深度に対応する背圧がノズル２を通して作用し、
これによる元圧外乱現象や温度条件などにより回転フィ
ーダ１２の回転数（従って改良材吐出量）が適正であっ
ても改良材の搬送媒体であるエア流量の変化て地中への
改良材供給量が実質的に変調を来す。

しかるに、本考案においては、前記気送エア吹込み部１
３とエア圧縮機７を結ふエア供給系１６に流量計２１と
流量制御弁２０および圧力センサー２２、温度センサー
２３が設けられ、流量計２１で逐次的に測定されたエア
流量が圧力センサー２２および温度センサー２３からの
検出信号と共に演算器２４に挿入され、エア圧縮機から
の元圧変化に応じた１次側圧力補正と温度変化による補
正のなされた実流量値として検出され、これが予め設定
器２５に入力しておいた基準流量値と比較器２６により
比較され、背圧の増加などにより基準流量値と偏差が生
じていた場合には、その偏差に応じた開度変更指令が作
動制御器２７に送られ、ここで、所定の電気量などに変
換されて流量制御弁２０が作動腰地中深度の増大などに
よりエアの実流量値が低下した場合にはそれを補う量の
エアが気送エア吹込み部１３に送られ、地中深度が減少
した場合にはそれに対応して減少した流量が送られる。

このような動作と併行して連続計重器３１により収容部
内の改良材の量的変化が連続的に計測され、さらに演算
器２４により単位時間あたりの変化すなわち瞬間実吐出
量が算出される。

そしてこの瞬間実吐出量は比較器３６において設定器３
５に入力しておいた前記基準吐出量と比較され、偏差の
犬きさに応じて駆動モータ３３が作動することで回転ツ
イータ１２の回転数が調整される。

このようなことから、粉粒状改良材は常に一定量すつ吐
出され、しかもその改良材に見合う分のエア量が必す供
給されることになるため、各地中深度に一定の固気比の
改良材をコンスタントに供給することができる。

改良材の供給コントロール方式としては、機体からの改
良材吐出量を検知して、これに対応するようにエア圧と
回転フィーダの駆動を双方制御することも考えられるが
、この方式はホースやノズルて閉塞を起した場合のコン
トロールに難点がある。

また、回転フィーダの駆動とエア圧を相互に関連を持た
せて制御することから、制御機器や回路が複雑化し、故
障も多くなりやすい。

本考案の場合には、そのような難点がなくしかも確実容
易に定量地中吹込みを実現できる。

なお、改良材の掬き出しが終ったときには吐出部１０を
閉じ、切換え器２８によりエア供給系１８を開放する。

これにより圧縮エアはホース５及び昇降ロッド３を経て
ノズル２から噴射され、ホース中や昇降ロッド中に残留
していた改良材が排出される。

そのため、次の作業までの間に残存改良材が団塊状に固
結して噴射が困難になるというトラブルが回避される。

以上説明した本考案によるときには、攪拌翼による掘削
時における粉粒改良材噴射ノズルの詰りを防止できると
共に、掘削後の各地中深度に最適な固気比で粉粒状改良
材を定常吹込みすることができ、さらに吹込み終了時の
ホースや昇降ロッドへの改良材残留による閉塞を確実に
防止することができる。

そのため本考案によれば、深層地盤に対する粉粒体噴射
式地盤改良工事を円滑に実施することが可能になるとい
うすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る粉粒体噴射攪拌式地盤改良装置の
一実施例を示す側面図、第２図は本考案装置の要部を示
す側面図、第３図は本考案における制御装置の吹込み板
構造と制御装置の構成を示す説明図である。 １・・・・・・ｆｆｉ拌翼、２・・・・・・ノズル、３
・・・・・・昇降ロッド、６・・・・・・吹込み機、７
・・・・・・エア圧縮機、８・・・・・・収容部、１０
・・・・・・吐出部、１２・・・・・・回転フィーダ、
１３・・・・・・気送エア吹込み部、１６，１８・・・
・・・エア供給系、１７・・・・・・詰り防止用エア注
入部、１９．１９’・・・・・・制御装置、２０，２０
’・・・・・・流量制御弁、２１，２１’・・・・・・
流量計、２２・・・・・・圧力センサー、２３・・・・
・・温度センサー、２４，２４’・・・・・・演算器、
２５，２５’・・・・・・設定器、２６，２６′・・・
・・・比較器、２７，２７’・・・・・・作動制御器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 先端付近に攪拌翼と噴射ノズルを備えた回転自在な
   昇降ロッドとこの昇降ロッドに粉粒状改良材を気送する
   吹込み機を備えた噴射攪拌式地盤改良装置において、前
   記吹込み機が回転フィーダ１２およびこれと共働して収
   容部８の粉粒状改良材を吐出部１０から排出する気送エ
   ア吹込み部１３を備え、かつ前記気送エア吹込み部１３
   へのエア供給系１６に、攪拌翼の地中深度に応じてエア
   流量を自動的に調整する制御装置１９を設けたことを特
   徴とする粉粒体噴射攪拌式地盤改良装置。 ２ 前記吐出部１０が可縮構造となっており、この吐出
   部の近傍に詰り防止用エア注入部１７を有し、かつ該詰
   り防止用エア注入部１７へのエア供給系１８にも攪拌翼
   の地中深度に応じて供給エア流量を自動的に調整する制
   御装置１９′が設けられている。 実用新案登録請求の範囲第１項記載の粉粒体の噴射攪拌
   式地盤改良装置。 ３ 前記制御装置１９．１９’が、流量制御弁２０．２
   ０’と流量計２１，２１’と、圧力センサー２２および
   温度センサー２３と、流量計２１．２Ｆからの測定値を
   各センサー２２，２３からの信号により演算補正して実
   流量値を算出する演算器２４，２４’と、基準エア流量
   値の設定器２５，２５’と、前記演算器２４，２４′て
   算出された実流量値と設定器２５，２５′からの基準エ
   ア流量値との偏差を求める比較器２６，２６’と、この
   比較器２６．２６’からの信号て前記流量制御弁２０，
   ２０’を作動させる作動制御器２７，２７’とを備えて
   いる実用新案登録請求の範囲第１項記載の粉粒体噴射攪
   拌式地盤改良装置。