JPS62280412A - 地盤改良方法及び地盤改良機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、軟弱地盤内の支持地盤上に改良柱体を形成す
る際に、その改良柱体が確実に一定の支持地盤に着底し
て形成されるように自動制御できる地盤改良機に関する
ものである。

（従来技術） 従来の地盤改良機としては、先端に撹拌翼を固定した撹
拌軸をリーダに沿わＶて鉛直方向に位置調節し、回転駆
動モータにより撹拌軸を回転駆動させるとともにウィン
チ等の駆動′ｖＲ置によりその撹拌軸を降下させていき
、所定深度まで撹拌貫入した後、撹拌翼によるｍ痒とと
もに撹拌軸先端部よりセメント等の改良材の噴射を行い
ながら上記駆初装訪により撹拌軸を引上げて、改良柱体
を形成するものが知られている。

この地盤改良機による地盤改良においては、改良柱体に
作用する上載荷重を有効に支持地盤に伝達させるために
、改良材を噴出する撹拌軸の先端部を軟弱層の下にある
支持地盤まで確実に貫入させて、その支持地盤に確実に
着底した改良柱体を形成する必要がある。

このため、地盤改良前の先行ポーリングにより支持地盤
までの深度をあらかじめ確認しておき、その深度を撹拌
軸の真人深度として用い、複数の改良柱体に対して画一
的に適用して支持！！ｌ盤への着底とみなす方法、また
は地盤の強さと撹拌軸の回転駆動モータの電流値とが比
例するところから、上記深度を参考にしながら、撹拌軸
の貫入作業中に作業者がその１流値の変化を電流計で監
視することにより支持地盤に到達したか否かを判断し、
現実の地盤に応じて個別的に支持地盤への着底を判断す
る方法が行なわれていた。

ところが、軟弱地盤層の下の支持地盤の深度は同じ施工
現場においても一定とは限らないので、例えば第１図に
一点鎖線で示す前記のポーリング結果から求められる位
置を支持地盤面の深度として画一的に用いてその位置か
ら改良柱体を形成した場合、支持地盤面がざらに深い部
分では軟弱地盤層内に浮いた状態で改良柱体が形成され
る結果となり地盤改良の目的を達することができず、逆
に支持地盤面がさらに浅い部分では撹拌軸の先端部が支
持地盤に１人するために施工能率が低下したり撹拌翼も
しくは回転駆動モータの寿命を縮めたり損傷したりする
おそれがあった。

また、作業者が電流値を目視で判断する場合は、電流計
が慣性力により振れているため電流値を正確に読取るこ
とが難しく、どの電流値をもって撹拌軸の先端部が支持
地盤に着底したかの判断が作業者によって個人差を生じ
、着底したと判断した支持地盤の地盤強さにバラツキが
生じて、地盤改良施工後の地盤に要求される支持強度を
１１１］袖できないおそれがあった。

さらに、上記の電流計による場合は、その着底の判断の
適否が、地盤改良の品質に直結するとともに鏝械設備の
損傷を招くおそれがあるため、判断する作業者に過度の
精神的負担を与え施工能率を低下させるおそれがあった
。

（発明の目的） 本発明は、上記の状況に鑑み、所定の強度を有する支持
地盤位置が確実に、かつ自助的に検出できることにより
、良好で一定した品質の地盤改良が行なえるとともに、
その施工能率を向上できる地盤改良機を提供することを
目的とするものである。

（発明の構成） 本発明は、回転駆動モータにより回転駆動され、駆動装
置により昇降駆動される撹拌軸を有する地盤改良機にお
いて、回転駆動中における回転駆動モータの許容°電流
値を設定づるｌζめの電流値設定器と、回転駆動中にお
ける回転駆動モータの電流値を検出するだめの電流値検
出器と、上記゛心流賄の設定値と検出値とを比較して検
出値が設定値を超過する場合に信号を発する゛電流値比
較回路と、この比較回路からの信号を受けてその信号発
生時間を計数して超過時間を求める時間計数手段と、同
じく上記比較回路での信号発生時に検出値から設定値を
減じて超過電流値を求める電流値演算器と、この電流値
演算器で求めた超過電流値と上記時間計数手段で求めた
超過時間とから超過電気間を求めるとともにその超過電
気はを積算する電気量演算器と、地盤内の目標地盤強さ
に対応する電気量の値を設定するための電気Ｍ設定器と
、上記電気量演算器での積算超過電気昂と電気量設定器
での設定電気量とを比較して積算超過電気石が設定電気
量より大きいときに上記駆動装置に停止信号を発する電
気量比較回路とをそなえて地盤改良機を構成したもので
ある。

、ト記構成においては、回転駆動モータの機械的な能力
から定まる許容電流値と、目標とする支持地盤の有する
所定の強度を規制するための電気量の値とを設定してお
けば、撹拌軸の先端部に設けられた撹拌翼が回転しなが
ら支持地盤と接触することで回転駆動モータに負荷がか
かり、その検出電流値が上記設定電流値を超え、その超
過時間と超″Ａｆｉ流値とより超″Ａ電気準を求め、そ
の超過電気量を積算した積算超過電気ｍと上記の設定電
気量との比較により、一定の強度を有する支持地盤位置
が検出でき、これにより目標とする支持地盤に確実に着
底した改良柱体の形成が容易に行える。

（実施例） 第１図は本発明の実施例である地盤改良機を用いて改良
柱体を形成している状態、第２図は本発明の主要部のブ
ロック図をそれぞれ示すものである。

第１図に示す地盤改良機は、ベースマシン１に対してリ
ーダ２および先端部に撹拌翼３を有する撹拌軸４等を装
着し、この撹拌軸４を回転駆動させる回転駆動モータ５
．同じく昇降駆動させる駆動装置６等を設け、撹拌軸４
の上端に改良材プラント（図示せｆ）からのホース７を
スイベルジヨイント８を介して連結して基本構成として
いる。

そして、第２図に示すように、上記の回転駆動モータ５
の電流値により支持地盤の位置を検出して駆ＷＪ装置６
の駆動停止制御を行なう支持地盤位置検出装置Ａを設け
ている。

この支持地盤位置検出装置へは、回転駆動エータ５の許
容電流値を設定するための電流値設定器９と、回転駆動
中における回転駆動モータ５の電流値検出器１０と、設
定Ｔｉ流値と検出電流値とを比較して検出電流値の方が
大きい場合に信号を発する第−Ｔｉ流値比較回路１１と
、この比較回路１１の信号によりその信号発生時間を計
数して超過時間を求める時間Ｊ１数器１２と、電流値の
検出値から設定値を減じて超過電流値を求める電流値演
算器１３と、この電流値演算器１３で求めた超過電？！
値の正・負を判断する第二電流値比較回路１４と、この
第二′Ｉｉ流値比較回路１４で正のときに入力された超
過電流値と時間計数器１２で求めた超過時間とから超′
Ａ電気吊を求めて積１する゛七気量演算器１５と、目標
とする地盤に対応する電気量の値を設定するための電気
吊設定器１６と、上記電気量演算器１５での積算超過電
気量と電気量設定器１６での設定電気はとを比較して、
積ｎ超過電気量が設定電気量より大きいときに上記駆動
装置６に停止信号を発する電気量比較回路１７とをそな
えたものである。

ここで、電流値設定器９に設定する許容電流値は、回転
駆動モータ５の鳴械的な能力により定まる値で、例えば
回転駆動モータ５の１００％トルクに対応する電流値で
あり、また電流値比較回路１１で発する信号は、検出電
流値が設定電流値を超えている間のみ発生するものであ
って例えば時間の計数を行うことができる周期的パルス
等である。

本実施例では、電流値の比較回路を処理内容に応じて二
つに分けて構成を単純化している。すなわち、電流値の
検出値と設定値との大小を比較して時間の計数のための
信号を発生させる第一比較回路１１と、電流値の検出値
から設定値を減じた値が正か負かで大小比較して、正の
とき、すなわち検出値が設定値を超過しているときその
超過電流値を電気量演算器１５に入力する第二電流値比
較回路１４とに分けて設けている。

電気量演算器１５では、超過電流値を超過時間毎に乗算
したものを、時間について積分することにより超過電気
量を求めて、それらを積算している。

また、電気量設定器１６に設定する電気量は、目標とす
る支持地盤の強度により定められる値であり、また電気
量比較回路１７で発する駆動装置６への停止信号は、１
＝勅により駆動装置が制御されているときでも優先的に
駆！ｌＪ装置６に作用してその駆動を停止させるもので
ある。

この地盤改良機を用いて、撹拌翼３を回転させて軟弱地
盤を撹拌しながら撹拌軸４を買入させていくと、地盤の
強さによってそのｌｊ！拌翼３に作用する回転抵抗が変
化し、それにより回転駆動し一タ５に作用する負荷が変
化する。

この地盤の強さの変化を回転駆動モータ５に流れる電流
値の変化としてとらえ、この電流値を検出することによ
り相対的に地盤の強さの変化を得ることができ、あらか
じめ設定した電流値と比較さ１士ることで所定の地盤の
強さを検出できる。

そして、第１図に示すように、軟弱地盤層Ｓの下にある
堅い支持地盤Ｈの上面に存在する凹凸の凸部に、撹拌軸
４の先端部に設けられた棒状の撹拌翼３が接触して検出
電流値が急増して第一電流値比較回路１１で信号が発ぼ
られて超過時間の計数が行われるとともに超過電流値が
演算され、その凸部の一部をｌｊ！拌舅３が削り去る時
点まで続き、そののちに隣接する他の撹拌翼３が回転し
てきて再びその凸部に接触することにより検出゛電流値
が急増して第一電流値比較回路１１で信号が発ゼられる
。

この間も撹拌軸４は降下して、上記接触および信号の発
信が繰返され、ついには連続的に検出電流値が設定電流
値を超過することになり、形成される改良柱体Ｐが、ト
載荷重を有効に支持地盤に伝えることができるような所
定の強さを有する支持地盤の位置にり１達する。

したがって、上記信号が発せられた時間の計数値である
超過時間と超′Ａ電流値とから求められる超過電気量を
検出することで、撹拌翼３が支持地盤と一時的に接触し
たり連続的に接触したりする態様をすべて含めて総合的
に管理でき、改良柱体Ｆ）を着底さぽるｌＴ１１である
支持地盤の内でも一定の支持強度を有する支持地盤の位
置を確実に得ることができる。

すなわち、設定電流値における回転馴初モータ５の能力
を超過する負荷が作用したとぎの回転馴初モータ５の消
費電力量と上記超′Ａ電気量とが比例することから、撹
拌翼３が支持地盤と様々の態様で接触するのに影響され
ず、所定の支持強度を有する支持地盤の位置を総合的に
判断することができる。

そして、積算超過電気量が設定電気量になれば、撹拌＠
４を降下させていた駆動装置６を自動的に停止させ、改
良材プラントからホース７、スイベルジヨイント８およ
び撹拌＠４の内部を通じて撹拌軸先端部の吐出口まで圧
送された改良材を噴射撹拌しながら、撹拌軸４を引上げ
て改良柱体Ｐを形成する作業に移行することになる。

これにより、実際の支持地盤に応じて、確実に一定の強
さを有する支持地盤に着底させた改良柱体Ｐを形成する
ことができる。

また、本実施例の支持地盤位行検出装置へでは、検出電
流値が設定電流値を越えたときの出退電気吊の積算を、
撹拌″１３の位置、ずなわも深度によって制限する手段
を付加している。

これは軟弱地Ｉｓの表面近くの表層部分に堅い地層Ｓ′
が存在する場合等に、この堅い地層Ｓ′により回転駆動
モータ５の電流値が上がり、′電気串演算器１５で所定
の支持地盤と接触することにより生じた超″Ａ、［気掛
として積算してしまうことを防ぐために設シリられたも
のである。

この超過゛電気量の積算の制限手段は、撹拌軸４の深度
を検出する深度検出器１８と、制限する深度を設定する
深度設定器１つと、これら検出深度と設定深度とを比較
する深度比較回路２０と、検出深度が設定深度を超えた
ときに作動してＯＮ状態にする電磁リレー２１とより構
成され、この電磁リレーにおける常開接点２２を第一電
流値比較回路１１と時間計数器１２との間に介在させて
いる。

深度検出器１８としては、撹拌軸４の上下昇降運動また
は駆動装置に関係づけて種々適用でき、第１図に示すよ
うに、駆動装置としてウィンチを用いワイヤロープを介
して昇降駆動させる場合は、例えばそのワイヤローブの
上下運動を回転角に変換することにより検出し、パルス
信号もしくはシンクロ信号等を利用してエンコーダで深
度に変換するものが深度検出器として用いられる。

深度設定器１９で設定する深度としては、例えば地表面
から表層の堅い地層Ｓ′の影響がなくなる深度を設定す
ればよい。

このような制限手段を付加することにより、表層の堅い
地層Ｓ′の影響がなくなってから、時間計数？！Ｓ１２
で時間の計数を開始して゛七気吊演算器１５で超ｌＡ電
気猷を積算することになるので、実際の地盤の状態に応
じた支持地盤ト（の位置が検出できる。

第２図中２３で示す表７ｊＸ乎段は、撹拌軸４が目標の
支持地盤に到達したことを作業者に知らせる例えば警告
ランプ、警告ブザー等で、同じり２４で示す施工記録出
力は、例えば設定電流値、設定電気はや目標の支持地盤
に到達した深度等を改良柱体毎に記録するものである。

なお本発明では、地盤の強さの変化を回転駆動モータ５
に流れる電流値の変化としてとらえているが、この電流
値の変化の代りに直接的に回転駆動モータ５の消費電力
値の変化を検出することで地盤の強さの変化を検出する
こともできる。

（発明の効果） 本発明の地盤改良機によれば、回転駆動モータの＾械的
な能力から定まる許容°Ｉ！流値と、支持地盤として目
標とする所定の強度を規制するための電気石の値とを設
定しておくだけで、一定の強度を有する支持地盤位置が
確実にかつ速やかに、しかも自動的に検出できる。

これにより、撹拌軸の着底判断における作業者の精神的
負担を解消でき、その着底判断が早くなるとともに不必
要な支持地盤への貫入がなくなるので施工能率の向上お
よび改良材の消費号減少を図れるうえに、実際の支持地
盤に応じて、確実に一定の強さを有する支持地盤に着底
させた改良柱体を形成することができるので、良好で一
定した品質の地盤改良が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による施工状態を示す簡略説明
図、第２図は第１図の実施例における本発明の主要部の
ブロック図である。 Ａ・・・支持地盤位置検出装置、Ｓ・・・軟弱地盤、ト
ド・・支持地盤、Ｐ・・・改良柱体、３・・・撹拌翼、
４・−・撹拌軸、５・・・回転駆動モータ、６・・・駆
ｅＶ装置、９・・・電流値設定器、１０・・・電流値検
出器、１１．１４・・・電流値比較回路、１２・・・時
間計数器、１３・・・°電流値演算器、１５・・・電気
量演算器、１６・・・電気量設定器、１７・・・電気ｉ
ｄ比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転駆動モータにより回転駆動され、駆動装置によ
   り昇降駆動される撹拌軸を有する地盤改良機において、
   回転駆動中における回転駆動モータの許容電流値を設定
   するための電流値設定器と、回転駆動中における回転駆
   動モータの電流値を検出するための電流値検出器と、上
   記電流値の設定値と検出値とを比較して検出値が設定値
   を超過する場合に信号を発する電流値比較回路と、この
   比較回路からの信号を受けてその信号発生時間を計数し
   て超過時間を求める時間計数手段と、同じく上記比較回
   路での信号発生時に検出値から設定値を減じて超過電流
   値を求める電流値演算器と、この電流値演算器で求めた
   超過電流値と上記時間計数手段で求めた超過時間とから
   超過電気量を求めるとともにその超過電気量を積算する
   電気量演算器と、地盤内の目標地盤強さに対応する電気
   量の値を設定するための電気量設定器と、上記電気量演
   算器での積算超過電気量と電気量設定器での設定電気量
   とを比較して積算超過電気量が設定電気量より大きいと
   きに上記駆動装置に停止信号を発する電気量比較回路と
   をそなえたことを特徴とする地盤改良機。