JPS60492B2 - 軟弱地盤改良工法並びに装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地盤改良剤を軟弱地盤中に蝿浮浪合させて該
地盤粘性士の固結磁化による地盤強度の増大を企図する
改良工法並びに装置に関し、更に有効適切な効果を発揮
し得る新提案に係るものである。

生石灰その他の粉粒系地盤改良剤、あるいはセメントミ
ルクその他のスラリー系地盤改良剤を、軟弱地盤中に鷹
拝混合させて、地盤の硬化を図る改良工法は周知技術で
あり、このための改良装置としても既に各種の型式のも
のが実用に供されていることはいうまでもない。

技術的にこれを大別すれば、地盤改良剤の貯蔵容器であ
ると共にスクリュフィーダ等の供給手段を具備し、地中
貫入、引抜目在な打設管と、該打設管周側に取付けられ
て下端部に擬伴翼を具備した蝿梓用回転軸によるタイプ
と、前記打設管を用いることなく、地中貫入、引抜目在
な中空回転軸を用い、中空内部を加圧ェァを伴う地盤改
良剤の圧送経路とし、軸下端部に列設した上下多段の雛
梓翼近傍において車由周側に設けた改良剤吐出口から改
良剤を加圧ェアと共に地盤中に噴出させるタイプのもの
とに別れるが、何れの方式においても、貫入地点の先端
部分における未改良層の発生という点で問題点があり、
打設管、灘梓用回転軸併用タイプのものは、構造の複雑
化、装置の大型化、従ってまた消費動力の増大等を生じ
るし、中空回転軸のみのタイプのものでは、構造の簡単
、装置の小型化、経済性の点で有利であるが、回転軸径
が比較的小径のため、従来と同様の工法、即ち所定深度
までの貫入、到達地点より引抜きと共に改良作業を行う
のみでは生産性、作業効率の点で遜色がある等の点にお
いても問題がある。本発明は、中空回転軸を用いるタイ
プの地盤改良作業において、従来と相違した効果的かつ
効率的な工法が可能であると共に、装置の小型化、簡単
化を損うことなく、地盤改良作業の質と量との向上を可
能としたものであり、そ特徴とする処は、中空回転軸の
下端部に２以上の蝿梓翼が間隔をあげかつ前記軸と定角
度の相対回転可能に設けられた上下の蝿梓翼のボスと前
記軸とに、前記相対回転を介して開閉するノズル孔が設
けられ、前記軸の中空内部を地盤改良剤並びに加圧ェア
の圧送経路とした装置を用い、前記回転軸の下降時には
該麹を一方向に回転しつつ下位のノズル孔より加圧ェア
単独または加圧ェアを伴う地盤改良剤を放出し、上昇時
には該軸を反対方向に回転しつつ上位のノズル孔より加
圧ェアを伴う地盤改良剤を放出し、前記燈梓翼の回転と
共に地盤改良を行う点にあり、更にその特徴とする処は
、前記中空回転軸の下降時には該軸を一方向に回転しつ
つ下位のノズル孔より加圧ェア単独または加圧ェアを伴
う地盤改良剤の所要全量の半量分を放出し、上昇時には
該軸を反対方向に回転しつつ上位のノズル孔より加圧ェ
アを伴う地盤改良剤の所要全量の残る半量分を放出し、
前記燈梓翼の回転と共に地盤改良を行う点にあり、また
その特徴とする処は、その中空内部を地盤改良剤並びに
加圧ヱアの圧送経路とすると共に回転手段並びに昇降手
段を具備した中空回転軸と、該回転軸の下端部外周に間
隔をあげて上下方向に列設されかつ上下の擬伴翼が軸と
定角度の相対回転可能に取付けられると共に前記上下翼
のボスと軸とに亘つて前記相対回転を介して開閉するノ
ズル孔が設けられた２以上の雌梓翼とから成る点にあり
、更にその特徴とする処は、前記上下ノズル孔間の回転
軸内部に以層しかっ昇降相対回転を介して開閉自在なバ
ルブとから成る点にある。

以下図示の実施例に塞いて本発明を詳述すると、第１図
において１は中空回転軸であって、その中空部は加圧ヱ
ア並びに地盤改良剤の圧送路ｌａとされ、図示省略して
あるが軸１の上端から配管を介しコンブレッサよりの加
圧ェア乃びタンクからの地盤改良剤が供給可能とされて
いる。

この中空回転軸１の下端部に、２以上の、図例では３個
の鷹梓翼２，３，４が定間隔下に上下方向に亘つて列設
される。各翼２，３，４は何れもボス２ａ，３ａ，４ａ
を介して藤１の外周に取付けられるが、本考案では上段
の蝿梓翼２及び下段の撹梓翼４は、何れも回転軸１と定
角度の相対回転可能に設けるのである。即ち第２、３図
示のように、上下の鷹梓翼２，４の各ボス２ａ，４ａを
、回転軸１側に一体に固設した固定フランジ乃至は固定
ポス等の支持部５上に可回動に支承させると共に、各ボ
ス２ａ，４ａの外周側に設けたピン６を支持部５側に枢
軸７を介して揺動自在に付設したアーム８の長孔９に係
合させ、アーム８の揺動角規制ストツパ１０，１０を同
じく支持部５に設けることにより、各ボス２ａ，４ａの
回動角を一定に制限するのである。更にこの上下の鷹梓
翼２，４の各ボス２ａ，４ａの周側と、これと対応する
位置の回転軸１の周側には、回転軸１とボス２ａ，４ａ
の相対回転によって開閉自在なノズル孔１１ａ，１１ｂ
、ノズル孔１２ａ，１２ｂをそれぞれ設けるのである。
また上位の濃伴翼２におけるノズル孔１ １ａ，１ １
ｂの下位において、回転軸１内に位置して圧送路ｌａを
開閉遮断するバルブ１３を可回動に配設するのである。
このバルブ１３の開閉のための回動には前記アーム８を
用い、アーム８の回動用枢軸７を前記バルブ１３の中心
位置に連結することにより、蝿梓翼２のボス２ａと回転
軸１との相対回転により「アーム８の回動と共にバルブ
１３が開閉されるようにするのであり、上下の縄幹翼２
，４の中間に位置する濃伴翼３はポス３ａを回転軸１に
固定し、軸１の回転と共に同行するように設けるのであ
る。本発明はこのような構成を持つ中空回転軸１を地盤
改良装置の主体として用いるのであり、このためには中
空回転軸１を軟弱地盤中に貫入、引抜目在とすることが
必要であり、例えば第６図に示すような装置とする。

即ち走行自在な架台１４に立設するガイドリーダ１５に
巻取線出自在な吊持素条１６シーブ１７等を介して、中
空回転軸１の上端を可回動に支持し、図示省略してある
が軸１に正逆回転を与える駆動手段や、加圧ェァ及び地
盤改良剤の供給手段を具備した駆動装置１８を昇降自在
に吊持させるのであり、麹１はガィドリ−ダ’６に突設
した中間軸受１９に可回動兼沼勤自在に挿支させるので
あり、軟弱地盤２０１こ対して中空回転軸１を貫入、引
抜目在とし、目的の改良作業を行うようにする。勿論装
置の構造は図例のみに限られるものでなく、従来の中空
管藤による縄枠軸を直接地盤中に貫入、引抜目在とし、
櫨枠軸内部を地盤改良剤の圧送路とし、鯛下端の鷹梓翼
近傍から吐出して改良作業を行う地盤改良装置の各種タ
イプのものを利用できることはいうまでもない。また本
発明においては、前記中空回転軸１の下端部における上
下の櫨梓翼２，４のボス２ａ，４ａを介しての定角回動
自在な取付位置において、それぞれノズル孔１１ａ，１
１ｂ、ノズル孔１２ａ，１２ｂを設けるに当り、第４図
示のように上下のノズル孔で互いに開閉動作が反対とな
るように設けるのである。

即ち第２図イＬ且は上位の礎梓翼２におけるノズル孔１
１ａ，１１ｂの開閉動作を示しているが、図イのよつに
回転軸１に対し第６図で述べた駆動装置１８を介して矢
印のように時計方向の回転を与える時、凝梓翼２は軟弱
地盤中において翼２に働く地盤軟弱上によってＦ，方向
の反力によって、第３図に示した定角回動規制構造であ
るピン６、アーム８及びストッパ１０，１０を介して、
軸１例のノズル孔１１ａに対しボス２ａのノズル孔１１
ｂがＦ，方向に定角度移動して、ノズル孔１１ａ，１１
ｂの喰違いによってノズル孔の運通が遮断される閉姿勢
となり、反対に図口に示すように、回転軸１に対し反時
計方向の回転を与える時、翼２には逆にＦ２方向の反力
が働いてボス２ａは反対方向に定角度回動して、ノズル
孔１１ａに対しボス２ａのノズル孔１１ｂが合致して連
適する開姿勢となるのであり、これは下位の縄梓翼４側
のノズル孔亀２ａ，１２ｂにおいても、動作自体は同様
であるが、第４図イ，口に示すように、上下のノズル孔
１１ａ，１１ｂ、ノズル孔１２ａ，１２ｂにおいては互
いにその開閉が反対となるようにするのである。同図イ
は軸１が時計方向に回動し、上位の蝿梓翼２では地盤軟
弱士の反力Ｆ，によってポス２ａと共に逆方向に定角度
移動して、ノズル孔１１ａ，１１ｂが閉姿勢となる時、
下位の蝿梓翼４においては同様に地盤軟弱士の反力Ｆ２
によってボス４ａと共に逆方向に同角度移動した時、そ
のノズル孔１２ａ，１２ｂが合致して開姿勢となるので
あり、このさし、バルブ１３は図示のようにアーム６の
枢軸７の回動を介して開姿勢となるようにし、同図口に
示すように軸１が反時計万向に回動し、上位の蝿梓翼２
においてノズル孔１１ａ，１１ｂが開姿勢になった時、
下位の澄枠翼４においてはノズル孔１２ａ，１２ｂが閉
姿勢となり、バルブ１３は開姿勢より閉姿勢となるよう
に、上下のノズル孔１１ａ，１１ｂ、ノズル孔１２ａ，
１２ｂでは互いに反対の開閉動作を行なうように設定す
るのであり、これによって上下ノズル孔の自動切換開閉
が得られることになる。またこのイに示した開閉運動は
回転軸１が軟弱地盤２０に貫入する時に行なわせるよう
にし、口に示した開閉運動は回転麹１を軟弱地盤２０よ
り引抜く時に行うようにするのである。本発明による前
記構造を持つ中空回転軸１によれば、次に述べるような
地盤改良工法が得られることになる。

即ち第６図に例示したような池盤改良装置において、吊
持素条１６の操出しを介して中空回転軸１を中間軸受１
９ガイドリーダ１５に沿って軟弱地盤２０に貫入下降さ
せる時には、第４図イに示したように回転軸１を時計方
向に回転させつつ下降させるのであり、これによって上
位のノズル孔１１ａ，１１ｂは閥姿勢となり、下位のノ
ズル孔１２ａ，１２ｂは開姿勢となり、バルブ１３も開
姿勢となるため、地盤貫入と共に圧送路ｌａを介して加
圧ェアのみを給送し、これを下位のノズル孔１２ａ，１
２ｂより噴出させつつ、地盤２０内の所要深度地点まで
の貫入が高速度で得られることになる。このごし、この
ノズル孔１２ａ，１２ｂからの軟弱士の侵入は前記加圧
ェアの噴出によって防止できる。かくして第５図点線で
示したように、回転軸１が軟弱地盤２０の底、即ち地盤
２川こ続く堅固な支持地盤２１上に藤下端が着底した時
の、上位の蝿梓翼２′到達予定地点に下位の澱梓翼４が
実線で示したように貫入した時、地盤改良剤を加圧ェア
と共に圧送路ｌａを介して下位のノズル孔１２ａ，１２
ｂより地中に噴出させつつ、実線に示すように回転軸１
を着底させ、着底と共に回転軸１を逆方向に回転させて
第４図口に示したように、上位にノズル孔１１ａ，１１
ｂの開姿勢、下位のノズル孔１２ａ，１２ｂの閉姿勢、
バルブ１３の閉姿勢に切換えて、上位のノズル孔１ １
ａ，１ １ｂより加圧ェアと共に地盤改良剤を噴出させ
つつ、回転軸１を引抜行程に移すことによって、先に着
底前に下位ノズル１２ａ，１２ｂより吐出された地盤改
良剤を各燈杵翼４，３，２の回転と共に蝿拝混合し、引
続き上位のノズル孔１１ａ，１１ｂより吐出される地盤
改良剤を各蝿梓翼２，３，４によって反復蝿拝しつつ地
表までの地盤改良作業が進行する。地表近くにおいては
改良剤の給送を停止し加圧ェア給送のみとし、これによ
って貫入行程の終端近くにおける回転軸１下端１まおげ
る末改良層をなくしっっ、引抜行程によって所要深度長
の地盤改良作業が得られるのである。このさし、回転軸
１の地盤貫入行程の当初から、加圧ヱアを伴う地盤改良
剤の噴出、蝿梓翼４，３，２による反復健投混合による
改良作業、所要深度地点に到達後の引抜行程における加
圧ェアを伴う地盤改良剤の噴出、縄梓翼２，３，４によ
る反復燈粋混合による改良作業の、往復行程における実
施も勿論可能である。何れの場合でも上位のノズル１１
ａ，１１ｂよりの改良剤噴出時には「バルブ１３の閉姿
勢によって下位の軸内やノズル孔１２ａ，１２ｂにおけ
る改良剤の目語り等は全く生じない。また本発明によれ
ば、前記工法に当り、中空回転軸１の貫入、引抜の両行
程時における地盤改良剤の供給とこれが蝿浮浪合にさし
、し、この１サイクルに要する地盤改良剤の必要全量が
ｘである時、貫入行程時にそのｘ／ａ量、引抜行程時に
残るｘ′ａ量のように、等量づつ半分に分けての供給も
可能となり、このようにすれば地盤改良剤の供給装置の
能力はｘ／２分のもので足りることとなって、供給装置
の小型化、駆動ェネルギの軽減ともなるのである。

更にこの貫入、引抜両行程における地盤改良剤の供給可
能を利用して、地盤の軟弱度が予想以上に悪い時に、往
復行程時の地盤改良剤の供給による改良剤の増加供ｖ給
、あるいは貫入時と引抜時にそれぞれ異なる性質の地盤
改良剤を供給し、これを地盤中で混合させて与えること
も可能であるように、従来の貫入、引抜行程において、
引抜行程時のみに地盤改良剤を供給して改良作業を行う
という片道方式のワンパターンと相違し、各種の工法を
容易に実施できるのである。本発明は以上のように、中
空回転軸の下端に２以上の多段縄梓翼を列設すると共に
、その上下の各燈梓翼２，４を軸１と相対回転自在（一
定角度）として、この翼位置に軟弱地盤における反力を
利用して可逆回転による自動切換ノズル孔１１ａ，１１
ｂ，１２ａ，１２ｂを設けることにより、何等動力源や
駆動源を必要とすることなく、地盤への貫入（下降）、
引抜（上昇）両行程において、上下ノズル孔を相反開閉
させ、前述のようにバラエティに富みかつ有効適切で強
力かつ効率的な地盤改良作業が容易に得られる点で著し
く有利化される。即ち軟弱地盤内への加圧ヱア単独噴射
を伴う高速度の貫入によるスピードアップ、地盤内への
貫入着底前の地盤改良剤の先行噴出とこれが渡洋混合に
よる回転軸下端における未改良層の完全な解消（第５図
）、引抜行程時のみの改良剤供給による改良作業の他に
、貫入、引抜両行程時に亘る改良剤供給による往復改良
作業、このごいの往復行程時における改良剤供給の１／
２づつの分割供与等、目的と状況に応じて適切な改良作
業を効率的かつ効果的に施工可能である。しかも上下ノ
ズル孔の切換は回転軸１の回転方向を変えるのみで、軟
弱地盤に生じる反力を利用するため、その切換は全く駆
動源を必要としないのである。このさし、駆動のために
油圧ェア圧、モータ等が必要であれば、かかる動力源を
回転軸１の下端まで持ってくることが必要であり、構造
の複雑化、士圧、水圧に対する予防策等、その実施は著
しく困難である。また回転軸１は回転しているので、必
要な配管、配線を軸外周を利用して設けることは、第６
図のように中間軸受１９がある場合は不可能であるし、
鼠内部の圧送路ｌａを利用することは、軸□径の小さい
ことと相まって改良剤の付着等を考えれば実施は事実上
困難であり、本発明はかかる技術的困難は全く生じない
し、必要機構の簡単化、これに伴う故障やトラブルも全
くなく、装置全体のコンパクト化を阻害しない。しかも
往復行程における地盤改良剤の半量宛供給手段によれば
、改良剤供給装置の能力の小型化、設備の簡単化も得ら
れるし、全般に経済的かつ軽量で機動力の大きな装置が
容易に得られるのであり、異種の改良剤の軟弱地盤中に
おける混合、両者の結合、性状変化による地盤団結、硬
化能力の向上も期せられるのであり、この種地盤改良工
法における新規で有用な工法の改善、装置としての改善
という点で優れた価値を発揮できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による中空回転軸要部の側断面図、第２
図は同ノズル孔自動切換を示す横断平面図、第３図は同
軸と蝿洋翼の定角回動機造実施例の側面図、第４図は同
上下ノズルの作動状態説明図、第５図は同軸着底時の動
作説明図、第６図は本発明改良装置実施例の側面図であ
る。 １・・・・・・中空回転軸、ｌａ・・・・・・圧送路、
２，３，４・・・・・・蝿梓翼、２ａ，３ａ，４ａ，・
・…・ボス、６．．．．．・ピン、７・・・・・・枢軸
、８・・・・・・アーム、１０…・・・ストツバ、１１
ａ，１１ｂ・・・・・・上位ノズル孔、１２ａ，１２ｂ
…・・・下位ノズル孔、１３・・・…バルブ、１４・・
・・・・架台、１５……ガイドリーダ、１６・・・・・
・吊持索条、１７・・・・・・シーブ、１８…・・・駆
動装置、１９・・・・・・中間軸受、２０・・・・・・
軟弱地盤。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空回転軸の下端部に２以上の撹拌翼が間隔をあけ
   かつ前記軸と定角度の相対回転可能に設けられた上下の
   撹拌翼のボスと前記軸とに、前記相対回転を介して開閉
   するノズル孔が設けられ、前記軸の中空内部を地盤改良
   剤並びに加圧エアの圧送経路とした装置を用い、前記中
   空回転軸の下降時には該軸を一方向に回転しつつ下位の
   ノズル孔より加圧エア単独または加圧エアを伴う地盤改
   良剤を放出し、上昇時には該軸を反対方向に回転しつつ
   上位のノズル孔より加圧エアを伴う地盤改良剤を放出し
   、前記撹拌翼の回転と共に地盤改良を行うことを特徴と
   する軟弱地盤改良工法。 ２ 中空回転軸の下端部に２以上の撹拌翼が間隔をあけ
   かつ前記軸と定角度の相対回転可能に設けられた上下の
   撹拌翼のボスと前記軸とに、前記相対回転を介して開閉
   するノズル孔が設けられ、前記軸の中空内部を地盤改良
   剤並びに加圧エアの圧送経路とした装置を用い、前記中
   空回転軸の下降時には該軸を一方向に回転しつつ下位の
   ノズル孔より加圧エア単独または加圧エアを伴う地盤改
   良剤の所要全量の半量分を放出し、上昇時には該軸を反
   対方向に回転しつつ上位のノズル孔より加圧エアを伴う
   地盤改良剤の所要全量の残る半量分を放出し、前記撹拌
   翼の回転と共に地盤改良を行うことを特徴とする軟弱地
   盤改良工法。 ３ その中空内部を地盤改良剤並びに加圧エアの圧送経
   路とすると共に回転手段並びに昇降手段を具備した中空
   回転軸と、該回転軸の下端部外周に間隔をあけて上下方
   向に列設されかつ上下の撹拌翼が軸と定角度の相対回転
   可能に取付けられると共に前記上下翼のボスと軸とに亘
   つて前記相対回転を介して開閉するノズル孔が設けられ
   た２以上の撹拌翼とから成ることを特徴とする軟弱地盤
   改良装置。 ４ その中空内部を地盤改良剤並びに加圧エアの圧送経
   路とすると共に回転手段並びに昇降手段を具備した中空
   回転軸と、該回転軸の下端部外周に間隔をあけて上下方
   向に列設されかつ上下の撹拌翼が軸と定角度の相対回転
   可能に取付けられると共に前記上下翼のボスと軸とに亘
   つて前記相対回転を介して開閉するノズル孔が設けられ
   た２以上の撹拌翼と、前記上下のノズル孔間の回転軸内
   部に位置しかつ前記相対回転を介して開閉自在なバルブ
   とから成ることを特徴とする軟弱地盤改良装置。