JPS6343237Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は改良材連続吹込み式地盤改良装置に関
するものである。

軟弱地盤を改良する方法として、地中を撹拌翼
で撹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、これを撹拌翼の付け根部分
から地中に掬き出すことで円柱状の改良土を造成
する工法が知られている。

この工法は一般に噴射撹拌式地盤改良工法と称
され、その実施にあたつては、撹拌翼に良好な撹
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、多量の改良材を
各地中深度に途切れなく連続して吹込むことが必
要であり、これは特に深度10〜30ｍというような
深層地盤改良の実施や同時多軸吹込み方式の採用
にあつて不可欠である。

しかし、従来のこの種地盤改良装置は、本出願
人の提案した実願昭56−29699号（実開昭57−
147339号）のように、単にパツチ式の圧力容器に
回転フイーダおよびこれと共働して改良材を吐出
させる構造の吹込み機構造であつたため、圧力容
器内の改良材が空になるたびに面倒な充填作業を
必要とすると共に、その充填の都度吹込み作業が
中断され、そのタイムロスにより連続高能率で地
盤改良を行えないという欠点があつた。また、圧
力容器内の資料残量を把握できないため誤つて圧
力容器内の改良材が空になつたまま吹込みを続け
たり、改良材詰めかえ作業に伴つて気送条件が変
化しやすいため、各地中深度で改良材供給量にば
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つた。

本考案は前記のような不具合を解消し、煩雑な
改良材の詰めかえや残量監視を必要とせず、自動
的に一貫連続した地中吹込みを行うことができ、
深層地盤改良や多軸式地盤改良に際して各地中深
度で均一な改良強度を得ることができるこの種地
盤改良装置を提供しようとするものである。

この目的を達成するため、本考案は、改良材吹
込み機を下部に切出し機構と吐出部を有する下室
に対し受給口を有する上室を一体に連続した圧力
容器と、受給口に対して分離した投入装置で構成
し、しかも圧力容器全体を連続計重器で支承して
上下室内の改良材トータル重量（トータル残量）
の変化を逐次的に計測すると共に、連続計重器を
投入装置および受給口と通口の閉鎖弁を一定のプ
ログラムで連係作動させる投入サイクル制御装置
と接続し、任意の設定上限に相当する重量の改良
材を上室と下室に分割した状態で、下室より昇降
ロツドへ連続的に改良材を風送し、この風送を終
始持続しながら上下室トータル改良材残量が所望
設定下限に達した計重信号で上室から下室に改良
材を投入し、次いで再び上下室を遮断してトータ
ル改良材残量が所定の設定上限に回復するまで投
入装置から上室へ改良材を投入し、設定上限から
設定下限まで上下室遮断状態を保持するという投
入サイクルを繰返すようにしている。

以下本考案の実施例を添付図面に基づいて説明
する。

第１図ないし第４図は本考案に係る改良材連続
吹込み式地盤改良装置の一実施例を示すもので、
Ａは改良機本体であり、先端に撹拌翼２５を取付
け、かつこの撹拌翼の付け根ゾーンに掬き出しノ
ズル２６を備えた昇降ロツド２４と、この昇降ロ
ツド２４を昇降及び回転する駆動機構とを具備し
ている。Ｂは吹付け機で、セメント，石灰，スラ
グ，砂など１種又は２種以上の粉粒状改良材をホ
ース８を経て昇降ロツド２４に気送する機能を有
する。Ｃは、吹込み機Ｂに気送用圧縮エアや内部
加圧エアを供給するエア圧縮機である。

前記吹込み機Ｂは、フレーム２とこのフレーム
に配された圧力容器状の本体１と、フレーム２の
一部又は他の手段により本体１に近接して配され
た投入装置３を有しており、本体１は、前記投入
装置３からの改良材の供給を受ける受給口４を設
けた上室１ａと、この上室１ａとくびれ状の通口
５を介して一体に連絡し、底側域に切出し機構６
とこの切出し機構６に隣接する吐出部７を設けた
下室１ｂを備える。

前記切出し機構６は、本実施例では、ポケツト
状、溝状又は羽根状の分配部６２を定間隔で形成
した回転フイーダ６１と、この回転フイーダ６１
を底部域で回転させる可変速モータなどの駆動部
６２と、回転フイーダ６１と共働して下室内の改
良材を吐出部７に吹き飛ばしてホース中を気流搬
送する気送エアの吹込み部６４とを備え、気送エ
ア吹込み部６４は下室壁を貫くように挿入され、
吹出し口が分配部６２に臨んでいる。

前記上室１ａの受給口４と下室１ｂの通口５に
は、それぞれ弁体９１とこれをリンクアームなど
を介して口縁部に接離させるための作動部（パワ
ーシリンダなど）を有する上部閉鎖弁９ａと下部
閉鎖弁９ｂが配され、さらに、上室１ａと下室１
ｂには、室内を加圧して収容改良材を圧下するた
めの加圧部１０ａ，１０ｂと、加圧エアを放出し
て室内を常圧に復帰させるための排気部１１ａ，
１１ｂが設けられ、電磁弁などの操作部１１１，
１１２，１１３，１１４により作動させるように
なつている。

投入装置３は、本実施例ではスクリユーコンベ
アを用い、モータのごとき駆動部３１によりスク
リユー軸を回転させることで改良材を受給口４を
通して上室１ａに投入させるようにしている。ス
クリユーコンベア代えベルトコンベアを用いても
よく、場合によつてはバケツト類を用いてもよ
い。

以上が基本構造であり、改良材を上室１ａと下
室１ｂに充填させ、下室１ｂから切出し機構６に
より気送を行い、下室に上室から改良材を補給す
れば連続化を行えるかのように見える、しかし、
下室内の改良材残量そのものを自動検出すること
は機構的に不可能であるため、単純にタイマーな
どで一定時間ごとに上下室を連通して改良材を移
動させるだけでは、過剰供給により通口が閉止で
きなくなつたり、逆に時期遅れなどで一時的に下
室が空となる状態が生ずるなど、安定性を信頼性
に乏しい。

そこで本考案は、フレーム２の一部にロードセ
ルなど重量を連続的に計測して制御用の信号を発
生できる計重器１２を配し、この計重器１２で上
室１ａと下室１ｂを含む本体全体を中空状に支承
せしめ、上下室内の改良材トータル重量（トータ
ル残量）の変化を逐次計測させるようにしてい
る。

そしてさらに、前記計重器１２の出力側を投入
サイクル制御装置１３に接続し、この投入サイク
ル制御装置１３により投入装置３，閉鎖弁９ａ，
９ｂ，加圧部１０ａ，１０ｂと排気部１１ａ，１
１ｂを自動的に連係動作させるようにしている。

第４図は投入サイクル制御装置１３の一例を示
すもので、計重器１２からの信号から電気的に風
体重量を除去するゼロ点補正回路を有するアンプ
１４と、このアンプ１４を介して上下室改良材ト
ータル残量を連続表示する表示器１５と、上下室
改良材トータル残量の所望下限値W₁を設定記憶
し、計重器からの計重信号と比較してそれらが合
致したときに所定の信号を送出する下限設定器１
６ａと、上下室改良材トータル残量の所望上限値
W₂を設定記憶し、計重器から計重信号と比較し
てそれらが合致したときに所定の信号を送出する
上限設定器１６ｂと、それら下限設定器１６ａと
上限設定器１６ｂに接続され、投入装置３と閉鎖
弁９ａ，９ｂ，加圧部１０ａ，１０ｂおよび排気
部１１ａ，１１ｂの全部又は一部をタイマーなど
により一定のプログラムで逐次動作するための制
御器１７ａ，１７ｂを備えている。

下限設定器１６ａの制御器１７ａは、上室加圧
部１０ａと上室排気部１１ａの各操作部１１１，
１１３と、上部及び下部の各閉鎖弁９ａ，９ｂに
対する作動部９２，９３および投入装置３の駆動
部３１と電気的その他の回路で結ばれ、一定のプ
ログラムたとえば、上室加圧部開−下部閉鎖部開
−同閉−上室加圧部閉−上室排気部開−上部閉鎖
部開−投入装置起動の順動作を行い、これらが終
了したときに下限設定器１６ａにロツク解除信号
を与えるようにしている。

上限設定器１６ｂの制御器１７ｂは、上部閉鎖
弁９ａの作動部９２と投入装置３の駆動部３１及
び上室排気部１１ａの操作部１１３と電気的その
他の回路で結ばれ、タイマーなどにより一定のプ
ログラムすなわち投入装置停止−上部閉鎖弁閉−
上記排気部閉の順動作を行わせ、これが終了した
ときに上限設定器１６ｂのロツク解除を行うよう
にしている。

なお、本考案は計重器１２による改良材トータ
ル残量の連続計測系を利用して、計重器１２を切
出し機構６の駆動部６３のあいだに演算器１９と
所望吐出量の設定比較器２０と表示器２１と駆動
制御器２２とを備えた吐出量追従制御装置１８を
接続し、計重された上下室改良材トータル残量信
号を微分して瞬間吐出量を検出表示すると共に、
予め設定した吐出量と比較してその偏差に応じて
駆動部６３の駆動量（たとえば回転フイーダの回
転数）を増減し、設定した吐出量による正確な改
良材気送を行うようにしている。これにより吐出
状態が安定化し、上室１ａへの改良材投入量にズ
レが生じにくくなるため、さきの投入サイクル制
御がより効果的となる。

なお、上限設定器１６ｂにおける上部閉鎖弁の
制御系と駆動制御器２２のあいだにはホールド回
路２３が設けられ、このホールド回路２３により
上部閉鎖弁９ａが開放している間は切出し機構６
の駆動制御を行わないようにしている。

その他図面において、２８は投入サイクル制御
装置１３と吐出量追従制御装置１８を納めた制御
盤，２９は吐出部７に設けたシヤツタ，３０は昇
降ロツド貫八時用の詰り防止用エア注入部であ
る。昇降ロツドは本実施例では一軸式であるがも
ちろん２軸式以上の多軸式としてもよく、この場
合にはたとえば吐出部７を分岐状にしてそれぞれ
ホースを介して各昇降ロツドと接続すればよい。

本考案は上記のような構成からなるので、改良
目的地盤に改良機本体Ａと吹込み機Ｂを設置し、
投入装置３に必要な改良材を送給する。そして、
一方では投入サイクル制御装置１３の下限設定器
１６ａと上限設定器１６ｂに吐出量と投入装置能
力に応じた上下室トータル重量の下限値W₁と上
限値W₂をそれぞれ入力しておく。いま、上室容
量500Kg、下室容量600Kg、吐出量60Kg／min、投
入装置能力250Kg／minとすると、たとえば下限
値W₁として500Kg、上限値W₂として650Kgを入力
する。

そして、起動回路により作動部９２，９３で閉
鎖弁９ａ，９ｂを開いて上室１ａと下室１ｂを連
通させると共に、上室１ａと投入装置３を連通状
態にし、投入装置３により受給口４と通口５を介
して下室１ｂに下限値相当量の改良材を投入す
る。次に下部閉鎖弁９ｂにより下室１ｂと上室１
ａを切り離し、この上室１ａに改良材トータル重
量が上限値W₂に達する量（本操業例では600−
500Kg）を充填し、上部閉鎖弁９ａを閉じて上室
内を気密化する。これらの作業は制御器１７ａ，
１７ｂをロツクしながら計重器１２と表示器１５
により容易に行うことができる。

以上で逆転準備が完了し、シヤツタ２９で吐出
部７を閉じた状態で改良機本体Ａにより昇降ロツ
ド２４を地中に下降させつつ回転させる。これに
より軟弱地盤Ｄは撹拌翼２５により撹拌掘削され
る。このとき詰り防止用エア注入部３０に圧縮エ
アが送入され、これがホース８及び昇降ロツド２
４を通してノズル２６から噴出し、土砂のノズル
への侵入が防止される。

かくして、撹拌翼２５が目的地中深度に達した
ところで、昇降ロツドを回転しながら所定の速度
で引上げを開始すると共に、詰り防止用エア注入
回路を閉じ、下室加圧部１０ｂの操作部１１２を
オンにして下室１ｂを加圧すると共に、気送エア
吹込み部６４への圧縮エア送入を開始し、さらに
シヤツタ２９を開き、駆動部６３を起動して切出
し機構６を作動させる。

これにより、下室内の改良材は上方から圧縮エ
アで圧下されながら回転フイーダ６１の分配部６
２に順次充填され、これが定位置に到つたところ
で気送エア吹込み部６４から噴出されるエアによ
り吐出部７へ定量ずつ吐出され、ホース１８をへ
て昇降ロツド２４を下降し、撹拌翼２５のノズル
２６から半径方向に掬き出され、回転する撹拌翼
により軟弱土砂と混合撹拌される。

この気送過程で上下室改良材トータル残量（重
量）は漸減し、その経時的な変化が計重器１２に
より連続計測され、表示器１５に表示されると同
時に、投入サイクル制御装置１２の設定器１６
ａ，１６ｂに刻々と入力される。

そして、上下室トータル残量が設定下限値W₁
に達したときに、下限設定器１６ａがこれを自動
的に検出し、制御器１７ａへの駆動信号で一定の
プログラムに従つて上室１ａから下室１ｂへの次
良材投入がなされると共に上室への改良材投入が
なされる。すなわち、まず操作部１１１がオンと
なつて加圧部１０ａにより下室１ｂと等圧になる
まで上室１ａが加圧され、次いで、作動部９３の
罷動により下部閉鎖弁９ｂが通口５を開放し、上
室１ａの改良材が自重により下室１ｂへと落下す
る。

これが完了するや再び作動部９３により下部閉
鎖弁９ｂで通口５が閉じられ、操作部１１１，１
１３により加圧部１０ａの閉止と排気部１１ａの
開放が行われ上室が大気圧に戻される。それから
作動部９２により上部閉鎖弁９ａが開かれ、投入
装置３の駆動部３１に起動信号が送られることに
より、投入装置３から上室１ａへの改良材投入が
開始される。

このような上室１ａから下室１ｂへの改良材投
入期および上室１ａへの改良材投入期のいずれの
時期にも切出し機構６は運転が持続され改良材は
昇降ロツド２４に連続風送されるが、吐出量より
も投入装置能力が大きいため、上室１ａへ改良材
投入期では改良材の上下室トータル残量は漸増す
る。そしてこれが予め上限設定器１６ｂに入力し
ておいた上限値W₂にまで回復すると、制御器１
７ｂに信号が送られ、該制御器１７ｂにより上室
１ａへの改良材投入が停止される。すなわち駆動
部３１への信号で投入装置３の運転が停止し、続
いて作動部９２により上部閉鎖弁９ａが受給口４
を閉じ、操作部１１３により上室排気部１１ａが
閉じられる。

こうして上室１ａへの改良材投入が停止してい
る間も下室１ｂでは連続吐出が行われているた
め、上下室改良材トータル残量は漸減し、これが
計重器１２により計測され再びトータル残量が下
限値W₁に達すると、下限設定器１６ａから制御
器１７ａへと作動信号が送られ、さきのプログラ
ムにより上室内の改良材を下室へ落下させる。

以後、上下室改良材トータル残量の変動に対応
して設定器１６ａ，１６ｂにより自動的に前記投
入サイクルが繰返され、改良材は投入装置３から
上室１ａを下室１ｂに送給され、ホース８，昇降
ロツド２４及びノズル２６を介して各地中深度に
コンスタントに連続供給される。第５図はこうし
た操業時における改良材量変動例を示すもので、
上室１ａではパル的波形を描くように改良材量が
変動し、下室１ｂでは上室パルス波形の下端をほ
ぼ頂点とする鋸歯状波形を描いて改良材量が変化
し、上室及び下室への改良材の過給や下室での改
良材残量不足を生ぜしめることなく円滑かつ安定
した連続吹込みが行われる。

改良材の掬き出しが行つたところで吐出部７を
閉じ、前記運転準備と逆の操作により本体１と段
入装置３の運転を停止し、詰り防止用エア吹込み
部を通して圧縮エアを導入する。これによりホー
ス中や昇降ロツド中に残留している改良材が清掃
される。

以上説明した本考案によるときには、地中を撹
拌しながら地上からセメント，石灰などの粉粒状
改良材を圧縮エアにより気送し、撹拌翼の端部か
ら地中に蒔くことで円柱状の改良土を作る工法に
用いられる装置において、切出し機構６と吐出口
７を有する下室１ｂに対し受給口４を有する上室
１ａを通口５を介して連通させ、受給口４と通口
５にそれぞれ閉鎖弁９ａ，９ｂを設け、上室１ａ
と下室１ｂに加圧エアを導入する加圧部１０ａ，
１０ｂと加圧エアを外部に放出する排気部１１
ａ，１１ｂを設けた圧力容器状の本体１と、上室
１ａに対し改良材を供給する投入装置３と、前記
本体１を支承し、上下室内に分割投入された改良
材トータル重量の変化を逐次的に計測する計重器
１２を備える上に、計重器１２に接続され、その
計重器１２からの信号により投入装置３と上下室
の閉鎖弁９ａ，９ｂと加圧部１０ａ，１０ｂおよ
び排気部１１ａ，１１ｂを、上下室内の改良材ト
ータル残量が所定の設定下限量に達した計重信号
で上室と下室を連通させて改良材を落下させ、次
いで上室と下室とを遮断するとともに下室のみ加
圧してトータル改良材残量が所定の設定上限量に
回復するまで上室に改良材を投入し、トータル改
良材残量が設定上限量から設定下限量までにおい
ては上下室遮断・加圧状態を保持するように選択
的に連係作動させるための投入サイクル制御装置
１３を備えているため、面倒な残量監視や、改良
材の詰め換えを要さずまたそれによる作業中断が
生じず、改良工事に必要な多量の改良材を、途切
れなく連続して高能率かつ省力条件下で、地中に
気送して吹き込むことができ、また、残量監視ミ
スによるエアだけの供給や、本体内への改良材の
詰め換えに伴う気送条件変化が生じないため、各
地中深度での改良材供給量のバラツキが少なくな
り、均一な改良材強度が得られ、したがつて深い
層の地盤改良や多軸式の地盤改良に大きく貢献で
きるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る改良材連続吹込み式地盤
改良装置の一使用状態を示す側面図、第２図は本
考案装置の一実施例を示す正面図、第３図は同じ
く低側面図、第４図は本考案における制御系を示
すフロシート、第５図は本考案装置における本体
内の改良材変動状態を示すグラフである。 Ａ……改良機本体、Ｂ……本考案装置、１……
本体、３……投入装置、４……受給口、５……通
口、６……切出し機構、７……吐出部、８……ホ
ース、９ａ，９ｂ……閉鎖弁、１２……計重器、
１３……投入サイクル制御装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 先端付近に撹拌要素と噴射ノズルを回転自在な
   昇降ロツドとこの昇降ロツドに粉粒状改良材を圧
   縮エアを搬送媒体として気送する吹込み機を備え
   た地盤改良装置において、 吹込み機が、切出し機構６と吐出口７を有する
   下室１ｂに対し受給口４を有する上室１ａを通口
   ５を介して連通させ、受給口４と通口５にそれぞ
   れ閉鎖弁９ａ，９ｂを設け、上室１ａと下室１ｂ
   に加圧エアを導入する加圧部１０ａ，１０ｂと加
   圧エアを外部に放出する排気部１１ａ，１１ｂを
   設けた圧力容器状の本体１と、上室１ａに対し改
   良材を供給する投入装置３と、前記本体１を支承
   し、上下室内に分割投入された改良材トータル重
   量の変化を逐次的に計測する計重器１２と、 計重器１２に接続され、その計重器１２からの
   信号により投入装置３と上下室の閉鎖弁９ａ，９
   ｂと加圧部１０ａ，１０ｂおよび排気部１１ａ，
   １１ｂを、上下室内の改良材トータル残量が所定
   の設定下限量に達した計重信号で上室と下室を連
   通させて改良材を落下させ、次いで上室と下室と
   を遮断するとともに下室のみ加圧してトータル改
   良材残量が所定の設定上限量に回復するまで上室
   に改良材を投入し、トータル改良材残量が設定上
   限量から設定下限量までにおいては上下室遮断・
   加圧状態を保持するように選択的に連係作動させ
   るための投入サイクル制御装置１３を備えている
   ことを特徴とする改良材連続吹込み式地盤改良装
   置。