JPS6353327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (ア) 技術分野 この発明は、軟弱地盤を効率良く、支障少な
く、且つ均一に改良することができる軟弱地盤改
良装置に関する。

(イ) 従来技術とその問題点 地盤改良法として従来知られているものに、２
種類の方法があつた。

ここでは簡単のため、スラリー法と粉体法とい
つて区別する。

(a) スラリー法 粉体を水に混練しスラリーとして圧送するも
のである。

セメント系、石こう系、石炭系等のスラリー
を軟弱地盤中に圧送する。或は、これと同時
に、又は時間差をもつて、水ガラスなどの薬液
を注入する。スラリー、薬液を軟弱地盤と撹拌
混合する。

これは、セメントなどを水に混ぜた状態で送
るから、セメントと水の混合状態は良好であ
る。

しかし、スラリーは時間とともに固化するか
ら、常にタンクを回転させていなければならな
い。また、スラリーを送るパイプの中でスラリ
ーが固化するのを防止するため、非使用時は、
スラリーを全部抜き取つて洗浄しなければなら
ない。

此れは、パイプだけでなく貯蔵槽内について
もいえることである。１回の作業ごとに清掃
し、洗浄しなければならない。作業ロスが大き
く煩労である。また材料を使い切らなかつた場
合、これは無駄になり、おびただしい材料ロス
になる。

いまひとつの欠点は、水が過剰になりやすい
ということである。

軟弱土が軟弱であるのは、含有水分が多すぎ
るためである。新たに、多量の水分を入れるの
は望ましくない。

しかし、スラリー状態を維持し、パイプの中
を輸送できる流動性を与えるためには、かなり
の割合の水が必要になる。

従つて、スラリー状態でセメントを軟弱土へ
導入すると、ただでさえ水分の多い地盤に、過
剰な水分が追加され、軟弱地盤を硬化させるの
が難しくなる。

(b) 粉体法 セメントなどの粉体を、そのまま輸送する。
粉体のままであるから、自然に固化する、とい
うことがない。作業を中断し、粉体の流れを停
止しても差し支えない。貯蔵庫、パイプを作業
の１サイクルごとに清掃する、という必要もな
い。

取り扱いは便利であるが、反対に次の難点が
ある。

地表より浅い部分の軟弱土の中へ粉体を吹き
込んだ場合、パイプと軟弱土のすきま、軟弱土
に発生するすきまから、粉体が地表へ戻つてく
ることがある。地表に、おびただしい粉害が発
生する。これを防ぐため、装置の全体にビニー
ルシートをかぶせたりするが、粉体の漏れるの
を防ぐことは難しい。

さらに、セメント等を粉末のまま吹き込む
と、軟弱土とのなじみが悪い。セメントがうま
く土中に拡散せず、セメントのかたまりとな
る。つまりママコになつてしまう。

いまひとつは、地盤中の含有水分によつてセ
メントの硬化が起こるが、水分によつて、セメ
ントの硬化作用が左右される、という欠点があ
る。

含有水分が少ないときは、別に水を補給しな
ければならないこともある。この場合も、セメ
ントなど粉体と水とのなじみが悪く、よく混ざ
らないことが多い。

(ウ) 目 的 この発明は、これまで述べた従来技術の欠点を
解決除去する軟弱地盤改良装置を提供することを
目的とする。

粉体は反応液と別途に粉体のまま輸送し、軟弱
土の中で、少量の反応液と、噴出するとともに混
合するようにし、必要な反応液量を減ずる。

(エ) 構 成 軟弱地盤改良装置は、本体から、下方へ昇降可
能に回転軸を垂下してある。回転軸の下端に下部
撹拌翼、それより上に上部撹拌翼を設ける。

撹拌翼は、軟弱土を堀削し、撹拌するものであ
る。

改良装置本体は、ベースマシーンの上に設けら
れている。移動型原料圧送プラントから、回転軸
の中へ、粉体主剤と反応液とを別々に送給する。

回転軸、撹拌翼のいずれか一方又は両方に、粉
体主剤を噴出する孔が外側に向かつて設けられ
る。粉体主剤噴出孔のまわりに、反応液噴出孔が
設けられる。粉体主剤に対し、反応液が斜め方向
から集中して吹きつけるように、内向きに傾斜し
た反応液噴出孔になつている。

反応液が吹き出す方向は円錐を形成する。吹き
出す方向が螺旋になるようにして、反応液を螺旋
状にしてもよい。こうすると、粉体と接触してい
る時間が長くなり、反応液と粉体がよく混ざる。

(オ) 実施例（陸上の場合） 第１図は本発明の軟弱地盤改良装置の全体図で
ある。

ベースマシーン１は、換向可能な走行装置を有
する支持装置である。ベースマシーン１には垂直
の支持柱が立てられている。

支持柱に、昇降可能な改良装置本体２が設けら
れている。ベースマシーン１の運転者が、改良装
置本体２を昇降操作できるようになつている。

改良装置本体２から、下方へ回転軸３が垂下さ
れている。回転軸３の中には、粉体主剤を導く粉
体通路と、反応液を導く反応液通路とが設けられ
ている。

回転軸３の下方の拡大斜視図を第２図に示す。

回転軸３は、地盤の中へ押し込み、貫入するも
のであるから、下端が鋭く尖つている。

下端には下部撹拌翼４が設けられている。此れ
は、回転軸３の回転にともなつて、軟弱土を撹拌
するものである。

下部撹拌翼４の上には、上部撹拌翼５が固設さ
れる。これも回転軸３の回転に伴つて、軟弱土を
撹拌する。

この他に撹拌翼を設けてもよい。撹拌翼の数は
任意である。

回転軸３は１本であつてもよいが（第１図）、
複数本平行に設けてもよい（第２図）。

いずれにしても、回転軸３を回転させながら下
降させてゆくと、軟弱土が掘り返され、撹拌翼に
よつて撹拌される。撹拌翼４，５は、ここで、堀
削翼と撹拌翼とを含む包括概念である。

一定深さまで回転軸３を貫入すると、今度は逆
に上昇させ、土中から引き抜く。

回転軸３が複数本あれば、一回の貫入で、広い
面積を堀削、撹拌できる。第２図のように６本の
回転軸３が平行にある場合、第３図のように、撹
拌翼の回転領域が重なる。

撹拌翼は、それぞれの回転軸３に関し、取り付
位置が相異しているから、互いに衝突しない。

６は移動型原料圧送プラントであり、この中に
粉体主剤と、反応液が貯溜されている。またこれ
らの圧送装置も備えている。

移動型原料圧送プラント６から、回転軸３の上
まで、粉体主剤を送るための粉体主剤圧送用ホー
ス７と、反応液を送るための反応液圧送用ホース
７ａとが設けられる。

回転軸３の中を、反応液と粉体主剤は別々の通
路を経て圧送される。

回転軸３の途中か、又は下部撹拌翼４、上部撹
拌翼５の何箇所か、又はこれら全てに、粉体主
剤、反応液を噴出する噴出孔を同心円状に設け
る。

第５図は、下部撹拌翼４に噴出孔を設けた例を
示す断面図である。回転軸３、上部撹拌翼４に設
けた場合も同様である。

２つの通路が必要であるから、この例では、撹
拌翼４が、粉体主剤１４のみを通す内管１５と、
反応液１６のみを通す外管１７とを有する２重管
となつている。

反応液１６を外管に通すのは、反応液が粉体に
衝突する確率を増大させるためである。もしも、
反応液１６が内側で、粉体が外側であるとすれ
ば、反応液は中心から飛び出すことになり、粉体
の形成するリングを一回切るだけになる。衝突す
る確率が小さい。

本発明では、外管から反応液１６を噴射するの
で、粉体の存在する領域の一端から他端まで反応
液が貫く。衝突する確率が大きい。

内管１５は、ある箇所で、外側へ向けて曲が
り、開口している。これが粉体主剤噴出孔１８で
ある。粉体は、空気圧によつて圧送され、粉体主
剤噴出孔１８から、粉体微粒子として、外部へ噴
出する。

粉体主剤噴出孔１８のまわりに、同心円状に反
応液噴出孔１９が設けられる。

反応液噴出孔１９は、内向きに傾斜しており、
反応液が粉体に向かつて集中するように噴出す
る。反応液面は略円錐形を形成する。

此れは、粉体が噴出された瞬間の、微粒子の状
態で、反応液と接触させるためである。

反応液の噴出孔１９は、連続した円環孔にして
もよい。この場合、連続円錐形の反応液膜を形成
する。

そうでなくて、噴出孔１９を粉体噴出孔１８の
まわりに、同心円状に配置した多数の円形細孔で
あつてもよい。

多数の円形細孔の場合は、孔の中心線の延長
が、粉体主剤噴出孔の中心線に対し、わずかにそ
らせて、螺旋流を発生させることできる。螺旋流
又は、円錐集中流はいずれも、粉体と、反応液の
接触時間を長くする。反応液は、粉体の流れを一
端から他方の端へ斜めに横切るので粉体に衝突す
る確率が大きい。

反応液噴出孔１９は細い直径の孔であるから、
ここで圧損が大きく、噴出流の流れは速い。この
ため、噴霧状になる。

粉体主剤と反応液は同時に噴射するようにす
る。噴出は常時行うこともある。また貫入時のみ
噴出を行うようにしてもよいし、逆に引抜時のみ
噴出を行うようにしてもよい。

粉体主剤噴出孔１８、反応液噴出孔１９は、適
な弁が合つて、遠隔操作によつて、開閉できるよ
うになつている。

粉体のままであるから、圧送、停止を繰り返し
ても、通路の中で、粉体主剤が固化する、という
こともない。

回転軸３を回転させながら地中に貫入させ、軟
弱土を堀削、撹拌し、粉体主剤と反応液と軟弱土
を撹拌する。

粉体主剤は反応液と瞬時に混合されるから、軟
弱土とのなじみがよくなる。

反応液、粉体主剤の作用で軟弱土が硬化する。

このような軟弱地盤の改良操作を順次繰り返
し、ベースマシーン１を進行させてゆく。地盤の
軸圧縮強度を、各種車両が走行しうる程度に固化
させれば、車両を通行させることができる。ま
た、杭打ちなども可能になる。

表層だけでなく、地盤の中間層、深層の改良に
も適している。

(カ) 実施例（水上の場合） 本発明は、水底の軟弱地盤の改良にも用いるこ
とができる。

この場合、ベースマシーンは船の中に設けられ
ることになる。垂直の支持柱に、改良装置本体２
が昇降可能に設けられ、これから下方へ回転軸３
ａが垂下されている。

第４図は水底の地盤改良を示す。

回転軸３ａには、下部撹拌翼４ａと、上部撹拌
翼５ａとが取り付けられている。

下部撹拌翼４ａに、前記の粉体主剤噴出孔１
８、反応液噴出孔１９がある。回転軸３ａを回転
させながら、粉体主剤と反応液とを同時に噴出さ
せ、回転軸３ａの貫入、引抜きを繰り返す。第４
図の破線と矢印で示すように回転軸３ａを昇降さ
せながら横方向へ移動する。

第４図において、１０は支持層、１１は軟弱地
盤、１２は改良部、１３は非改良部である。

(キ) 粉体主剤と反応液 粉体主剤と反応液の組み合わせについて説明す
る。

(1) 粉体主剤………セメント 反応液 ………水ガラス水溶液 (2) 粉体主剤………水硬性無機質微粉 反応液 ………アルミナ塩溶液 など、さまざまな組み合わせがある。もつとも
単純には、 (3) 粉体主剤………セメント 反応液 ………水 という組み合わせも有効である。

１例として、含水比20％、深さ50cm、軟弱土
12000m³の表層軟弱地盤を改良するに当たり、株
式会社タクマ開発の粉体主剤と反応液の２剤より
なるオートセツトを使用し、前記方法により地盤
を改良した。改良された地盤は、重機の通行を可
能にし、かつ杭打設に好適となつた。

(ク) 効 果 (1) 軟弱地盤中に、粉体主剤と反応液とを別途に
送給する。

このため、粉体主剤の噴出孔やパイプのなか
がつまる、ということがない。圧送、停止を繰
り返しても、粉体のままであるから硬化しない
ためである。

スラリーを輸送するものに比べて、断続運転
ができる。引抜き時、貫入時のみ粉体、反応液
を送給する、ということが可能である。

(2) 粉体主剤を内管で、反応液を外管で送る。反
応液は外管から内向きに傾斜した反応液噴出孔
から噴出するので、粉体の存在する領域を一端
から他端まで斜めに横切ることになり、粉体と
衝突する確率が大きい。

(3) １回の作業ごとに、パイプ内を洗浄する、と
いう煩労なことがない。

(4) 洗浄による材料の無駄も回避できる。

(5) 粉体だけを送るのではなく、噴出孔から噴出
した瞬間に反応液と混合しているから、粉体が
ママコにならず、有効に使える。軟弱土とのな
じみが良い。

(6) 粉体だけを送るものは、粉体が地上へ舞い上
がり、粉害を生じたが、本発明では粉害はな
い。

(7) 粉体だけを送るものは、軟弱土に含まれる水
分を利用して硬化するので、含有水分により、
効果が左右される。本発明は反応液を送給する
から含有水分によらず、常に最適の条件で地盤
改良できる。

(8) 粉体主剤が噴出された瞬間の微粒子状態に対
し、反応液が噴出されるので、少量の反応液で
あつても、粉体主剤と良好に接触でき、粉体を
流動状にできる。

軟弱地盤は含水量が多すぎるので軟弱な訳で
あるから追加する水量はできるだけ少ないのが
望ましい。

本発明は、少量の反応液を有効に利用し水分
量をあまり増やさないようにしている (9) 粉体主剤と反応液を単に軟弱地盤中へ送給す
るのではなく、撹拌翼で撹拌すから、軟弱土と
粉体主剤、反応液が均一に撹拌混合されて、均
質性の高い良好な改良地盤を得ることができ
る。

(10) 陸上でも水上でも使える。

(11) 港湾、湖沼の埋の立て時に埋立地の軟弱地盤
を改良するために用いることができる。

(12) 地盤の表層のみでなく、中間層、深層の改良
にも適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軟弱地盤改良装置の全体図。
第２図は複数の回転軸を平行にして設けた実施例
の回転軸下方の斜視図。第３図は第２図の例にお
ける撹拌翼回転領域を示す図。第４図は水底の軟
弱地盤の改良を示す回転軸と水中地盤の断面図。
第５図は撹拌翼に設けた粉体主剤噴出孔、反応液
噴出孔を示す断面図。 １…ベースマシーン、２…改良装置本体、３，
３ａ…回転軸、４，４ａ…下部撹拌翼、５，５ａ
…上部撹拌翼、６…移動型原料圧送プラント、７
…粉体主剤圧送用ホース、７ａ…反応液圧送用ホ
ース、８…改良部分、９…軟弱地盤、１０…支持
層、１１…軟弱地盤、１２…改良部、１３…非改
良部、１４…粉体主剤、１５…内管、１６…反応
液、１７…外管、１８…粉体主剤噴出孔、１９…
反応液噴出孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地上又は水上に設けられる移動可能なベース
   マシーン１と、ベースマシーン１によつて昇降可
   能に支持される改良装置本体２と、改良装置本体
   ２から軟弱地盤９，１１の中へ貫入するため下方
   へ昇降自在に垂下され改良装置本体２によつて回
   転させることができ内部に粉体主剤通路である内
   管１５と反応液通路である外管１７を有する長い
   回転軸３，３ａと、回転軸３，３ａの下端に固設
   され回転軸３，３ａの回転にともなつて軟弱土を
   撹拌すべき下部撹拌翼４，４ａと、下部撹拌翼
   ４，４ａより上方において回転軸３，３ａに固設
   され回転軸の回転にともなつて軟弱土を撹拌すべ
   き上部撹拌翼５，５ａと、粉体主剤１４と反応液
   １６とを圧送すべき原料圧送プラント６と、原料
   圧送プラント６から回転軸３の中へ粉体主剤１４
   を圧送するための粉体主剤圧送用ホース７と、原
   料圧送プラント６から回転軸３の中へ反応液１６
   を圧送するための反応液圧送用ホース７ａと、回
   転軸３、又は回転軸３に取り付けられた撹拌翼
   ４，５のいずれか又は全てに設けられ粉体主剤通
   路である内管１５と連通し粉体主剤１４を外部へ
   噴出すべき粉体主剤噴出孔１８と、粉体主剤噴出
   孔１８の周囲にあつて反応液通路である外管１７
   と連通し反応液１６を噴出された粉体主剤１４へ
   向かつて螺旋流又は円錐集中流となるよう噴出す
   るため内向き傾斜にそつて設けられる反応液噴出
   孔１９とより構成される事を特徴とする軟弱地盤
   改良装置。