JP3260337B2 - 地盤改良装置及び地盤改良方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混合攪拌機を地盤
中に掘進降下させながら改良材と軟弱土とを混合攪拌す
るようにした地盤改良装置及び地盤改良方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の混合攪拌機を備えた
地盤改良装置が幾つか知られている。例えば、図１５に
示すように、従来の地盤改良装置２０１は、建設作業機
械の一つであるバックホウ２０２と、そのアーム２０３
に取り付けられた混合攪拌機２０４とを備える。混合攪
拌機２０４は、連結部２０７を介してアーム２０３に連
結される。混合攪拌機２０４は、連結部２０７から下方
へ延びる支持枠２１２と、支持枠２１２の先端に取り付
けられた複数の誘導輪２１３とを含む。支持枠２１２の
内側には駆動モータ２１４が設けられ、駆動モータ２１
４の上方には駆動輪２１６が設けられる。駆動モータ２
１４の回転軸に取り付けられたスプロケット２１５及び
駆動輪２１６の回転軸に取り付けられたスプロケット２
１７には、駆動チェーン２１８が巻回される。駆動モー
タ２１４の駆動力は、この駆動チェーン２１８により駆
動輪２１６に伝えられる。駆動輪２１６及び誘導輪２１
３等には、攪拌チェーン２１９が巻回される。攪拌チェ
ーン２１９には、複数の攪拌翼２２０が設けられる。駆
動輪２１６が駆動されることにより、攪拌チェーン２１
９が両輪２１６，２１３の間を周回し攪拌翼２２０が作
動する。混合攪拌機２０４の下部位置には、改良材供給
装置（図示せず）から供給管（図示せず）を通じて供給
される改良材を攪拌翼２２０の近傍に吐出するための吐
出ノズル２２２が設けられる。

【０００３】従って、この地盤改良装置２０１によれ
ば、混合攪拌機２０４を地表面２３０に垂直に突き立て
て攪拌翼２２０を作動させることにより、混合攪拌機２
０４が地盤中２３１に掘進降下する。このとき、地盤中
２３１に埋没した吐出ノズル２２２から改良材を攪拌翼
２２０の近傍に吐出させることにより、その改良材と地
盤中の軟弱土とが攪拌翼２２０により混合攪拌される。
その後、混合攪拌機２０４の下端部が地盤改良面の最深
部に達してから、混合攪拌機２０４を地表面２３０に引
き上げることにより、固化した柱状の混合処理土が形成
され、軟弱地盤の改良が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
前記地盤改良装置２０１では、図１６に示すように、地
盤改良装置２０１を使用することにより、地表面近くの
第１領域Ａよりも深い第２領域Ｂのみを地盤改良するこ
とがある。この場合、第１領域Ａと第２領域Ｂとの境界
面Ｚに混合攪拌機２０４の下端部が達した段階で、吐出
ノズル２２２から改良材を吐出させることになる。しか
し、この場合には、地盤改良を行う必要のない第１領域
Ａにも、攪拌チェーン２１９等を介して改良材が混入し
てしまい、第１領域Ａの土砂が不必要にも固化してしま
うという問題点がある。

【０００５】上記の問題を防ぐために、混合攪拌機２０
４の上端部が第２領域Ｂに完全に入った段階で、吐出ノ
ズル２２２から改良材を吐出させる方法が考えられる。
しかし、この場合には、境界面Ｚの近くには改良材が完
全に行き渡らず、境界面Ｚの近くの地盤改良が不十分に
なるおそれがあった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、地表面に近い第１領域よ
りも深い第２領域のみについて地盤改良する場合に、混
合攪拌機の上端部が第２領域に完全に入った段階で各吐
出口から改良材を吐出させることにより、第１及び第２
の領域の境界面付近に改良材を行き渡らせて第２領域の
みを地盤改良し、第１領域に改良材が混入することを防
止することを可能にした地盤改良装置及び地盤改良方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項１に記載の地盤改良装置は、改良材を吐出す
るための吐出手段と、吐出された改良材を地盤の軟弱土
と混合攪拌するための攪拌チェーンと共に駆動輪及び誘
導輪に沿って周回、走行させる攪拌翼とを含む混合攪拌
機を備えた地盤改良装置において、吐出手段が、混合攪
拌機の下部位置に設けられた下部吐出口部と、下部吐出
口部より上側に設けられた少なくとも一つの上部吐出口
部とを備え、下部吐出口部及び上部吐出口部のそれぞれ
を複数の吐出孔より構成し、改良材供給装置から改良材
の供給を受ける供給管と、供給管に設けられた分配手段
とを備え、供給管に供給された改良材を分配手段を介し
て上部吐出口部及び下部吐出口部へ分配供給するもので
あることを趣旨とする。

【０００８】上記構成の地盤改良装置によれば、地表面
直下から地盤改良を行う場合に、混合攪拌機を地盤中に
完全に埋没させた後、その下部位置に設けられた下部吐
出口部と、それよりも上側に設けられた少なくとも一つ
の上部吐出口部のそれぞれから改良材を吐出させ、これ
と同時に攪拌翼を作動させる。このとき、下部吐出口部
から吐出される改良材は、混合攪拌機の下部位置に対応
する地盤中に行き渡りながら軟弱土と混合攪拌される。
一方、上部吐出口部は地表面近くに位置することから、
同吐出口部から吐出される改良材は、地表面近くに行き
渡りながら軟弱土と混合攪拌されることになる。また、
地表面近くの第１領域よりも深い第２領域の地盤を改良
する場合には、混合攪拌機を第２領域の地盤中に位置さ
せると共に、その上端部を第１領域と第２領域との境界
面近くに位置させた後、下部及び上部の吐出口部から改
良材を吐出させ、これと同時に攪拌翼を作動させる。こ
のとき、下部吐出口部から吐出される改良材は、混合攪
拌機の下部位置に対応する地盤中に行き渡りながら軟弱
土と混合攪拌される。一方、上部吐出口部から吐出され
る改良材は、第１及び第２の領域の境界面近くに行き渡
りながら混合攪拌されることになる。また、第２領域の
地盤中に入った状態で混合攪拌機が作動することから、
第１領域の地盤中に改良材が混入することがない。更
に、複数の吐出口部へ改良材を供給するにも、改良材供
給装置から分配手段までの間は一本の供給管を共用する
ことが可能となる。

【０００９】上記問題点を解決するために請求項２に記
載の地盤改良装置は、請求項１に記載された地盤改良装
置において、下部吐出口部に連通される下部吐出管と、
上部吐出口部に連通される上部吐出管と、下部及び上部
の吐出管の内部に圧縮空気を常時供給するための圧縮空
気供給手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】上記構成の地盤改良装置によれば、請求項
１に記載の地盤改良装置の作用に加え、圧縮空気供給手
段により各吐出管の内部に圧縮空気が常時供給されるこ
とにより、前記分配手段により供給管との連通が遮断さ
れる方の吐出管の内部が真空状態になることがない。従
って、各吐出管の供給管との連通が遮断されている間に
対応する吐出口部に土砂等が逆流することがない。

【００１１】上記問題点を解決するために請求項３に記
載の地盤改良方法は、請求項１又は請求項２に記載され
た地盤改良装置により行う地盤改良方法であって、攪拌
翼を作動させることにより、混合攪拌機の上端部を所定
の深さの改良地盤面まで掘進させる第１の掘進工程と、
混合攪拌機の上端部が改良地盤面に達した後、下部及び
上部の吐出口部から改良材を吐出させながら攪拌翼を作
動させることにより、改良材と軟弱土を混合攪拌すると
共に混合攪拌機の下端部を所定の深さまで掘進させる第
２の掘進工程と、混合攪拌機の下端部が所定の深さに達
した後、混合攪拌機の上端部を改良地盤面まで上昇させ
る上昇工程とを備え、その後に第２の掘進工程と上昇工
程を繰り返すと共に、その繰り返し毎に混合攪拌機を水
平方向へ変位させることにより、未処理層を残してその
下に地盤改良層を形成することを特徴とする。

【００１２】上記構成の地盤改良方法によれば、請求項
１又は請求項２に記載された地盤改良装置の作用に加
え、第１の掘進工程において混合攪拌機の上端部が所定
の深さの地盤改良面に達した後、第２の掘進工程におい
て各吐出口部から吐出される改良材を攪拌翼により軟弱
土と混合攪拌することにより、地表面下所定の深さの改
良地盤面より下の軟弱土が、混合攪拌機の下端部が所定
の深さに達するまで柱状に改良処理される。そして、上
昇工程において混合攪拌機を上昇させることにより、混
合攪拌機の上端部が改良地盤面に復帰配置される。その
後、第２の掘進工程と上昇工程を繰り返すと共に、その
繰り返し毎に混合攪拌機を水平方向へ変位させることに
より、柱状に改良処理された土が水平方向に連続するこ
とになり、地表面直下の未処理層を残してその下に一群
の地盤改良層が形成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］ 以下、本発明を具体化した第１の実施の形態に係る地盤
改良装置及び地盤改良方法を図面を参照して詳細に説明
する。

【００１４】図１及び図２に本実施の形態の地盤改良装
置の概略構成を示す。この地盤改良装置１は、建設作業
機械の一つであるバックホウ２と、そのアーム３の先端
に取り付けられた増長アーム４と、その増長アーム４の
下端に取り付けられた混合攪拌機５とを備える。

【００１５】バックホウ２は旋回可能に設けられた旋回
フレーム６と、旋回フレーム６に設けられたブーム７
と、地盤改良装置１を運転操作するための操縦室８とを
備える。アーム３はブーム７に設けられたアームシリン
ダ９に連結される。ブーム７は旋回フレーム６に設けら
れたブームシリンダ１０により上下動される。アームシ
リンダ９が駆動されることにより、ブーム７に対するア
ーム３の傾きが変えられる。アーム３に設けられたバケ
ットシリンダ１１は、リンク機構１２を介して増長アー
ム４に連結される。そして、バケットシリンダ１１が駆
動されることにより、アーム３に対する増長アーム４の
傾きが変えられる。アーム３と増長アーム４との間に設
けられた回転機構１３は、地表面に対して垂直な軸線を
中心に、増長アーム４と共に混合攪拌機５を回転させる
ためのものである。ここで、各シリンダ９〜１１及び回
転機構１３が適宜に駆動されることにより、ブーム７、
アーム３、増長アーム４及び混合攪拌機５がそれぞれ動
かされる。

【００１６】増長アーム４には傾斜計１４が取り付けら
れる。この傾斜計１４は、混合攪拌機５の鉛直性を計測
するためのものであり、その計測結果は電気信号として
操縦室８に設けられた表示装置８ａに送られ、同装置８
ａに表示されるようになっている。

【００１７】混合攪拌機５は、支持枠２１にそれぞれ設
けられた駆動輪２２、誘導輪２３，２４及び補助輪２
５，２６を備える。駆動輪２２は、同一の駆動軸２７上
に一対が並列に設けられる。誘導輪２３，２４及び補助
輪２５，２６は、各列の駆動輪２２に対応してそれぞれ
一対が並列に設けられる。各列の駆動輪２２、誘導輪２
３，２４及び補助輪２５，２６には、それぞれ攪拌チェ
ーン２８が巻回される。各攪拌チェーン２８の外周上に
は、複数の攪拌翼２９が所定間隔だけ隔てて取り付けら
れる。この実施の形態では、混合攪拌機５の下端部に二
組の誘導輪２３，２４を並べて設け、複数の攪拌翼２９
を含む各攪拌チェーン２８を走行させるようにした。こ
れにより、混合攪拌機５の下端部、即ち地盤に対する着
底部の形状が四角面形状になるように構成している。

【００１８】支持枠２１の上部には、攪拌チェーン２８
及び攪拌翼２９の周回経路上であって駆動輪２２の近傍
に複数のヘラ３１が取り付けられる。これらヘラ３１
は、攪拌翼２９に付着した泥を除去するための泥除去手
段を構成するものである。

【００１９】支持枠２１には、回転速度計３０が設けら
れる。この回転速度計３０は、駆動輪２２の単位時間当
たりの回転速度を計測することにより、攪拌チェーン２
８の単位時間当たりの周回速度、ひいては攪拌翼２９に
よる軟弱土の攪拌速度を計測するためのものである。こ
の回転速度計３０の計測結果は電気信号として操縦室８
の表示装置８ａに送られ、同装置８ａに表示されるよう
になっている。

【００２０】支持枠２１には、駆動手段を構成する油圧
式の駆動モータ３２が設けられる。この駆動モータ３２
には、油圧配管（図示せず）を通じて作動油が供給され
る。駆動モータ３２の出力軸上に固定されたスプロケッ
ト３３は、駆動軸２７上に固定されたスプロケット３４
に対して駆動チェーン３５により連結される。

【００２１】駆動モータ３１の油圧配管途中には、圧力
計３６が設けられる。この圧力計３６は、駆動モータ３
２に供給される作動油の圧力を計測するためのものであ
る。この圧力計３６は、作動油の油圧を、攪拌翼２９が
地盤から受ける攪拌抵抗として計測することにより、混
合攪拌機５の着底部の地盤反力を計測するものである。
この圧力計３６の計測結果は電気信号として操縦室８の
表示装置８ａに送られ、同装置８ａに表示されるように
なっている。

【００２２】混合攪拌機５の下部位置、即ち両誘導輪２
３，２４の近傍には、地盤改良用セメント、水及びエア
ー等を改良材として吐出するための本発明の下部吐出口
部を構成する下部吐出ノズル３７Ａが設けられる。一
方、混合攪拌機５の上部位置、即ち駆動輪２２の近傍に
は、同様に改良材を吐出するための本発明の上部吐出口
部を構成する上部吐出ノズル３７Ｂが設けられる。これ
ら各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂには、図４に示すよう
に、供給管３８、下部吐出管３９Ａ及び上部吐出管３９
Ｂを通じて改良材が供給される。

【００２３】ここで、混合攪拌機５において改良材を吐
出するために設けられた各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂを
含む吐出装置について説明する。図４にその吐出装置５
０の概念構成を示す。この吐出装置５０は、供給管３８
と、その供給管３８から分岐された下部吐出管３９Ａ及
び上部吐出管３９Ｂと、供給管３８と下部及び上部の吐
出管３９Ａ，３９Ｂとの連結部に設けられた本発明の分
配手段としての分配機４０とを備える。供給管３８に
は、改良材供給装置（図示せず）から改良材が供給され
る。下部吐出管３９Ａは、下部吐出ノズル３７Ａへ改良
材を供給するためのものである。上部吐出管３９Ｂは、
上部吐出ノズル３７Ｂへ改良材を供給するためのもので
ある。開閉弁機構より構成された分配機４０は、下部吐
出管３９Ａ又は上部吐出管３９Ｂを選択的に供給管３８
に連通させるものである。この分配機４０は、供給管３
８と下部吐出管３９Ａとが連通されるときに上部吐出管
３９Ｂと供給管３８との連通を遮断し、供給管３８と上
部吐出管３９Ｂとが連通されるときに下部吐出管３９Ａ
と供給管３８との連通を遮断するものである。下部吐出
管３９Ａには、圧縮空気を供給するための下部供給管５
３Ａが接続され、上部吐出管３９Ｂには、同じく圧縮空
気を供給するための上部供給管５３Ｂが接続される。こ
れら各供給管５３Ａ，５３Ｂは、主供給管５２を介して
圧縮空気供給装置に接続される。これら供給管５２，５
３Ａ，５３Ｂにより、本発明の圧縮空気供給手段が構成
される。

【００２４】上記構成の吐出装置５０によれば、下部及
び上部の吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂへ改良材を供給する
にも、改良材供給装置からそれらノズル３７Ａ，３７Ｂ
までの間は一本の供給管３８を共用することが可能とな
る。このため、改良材供給装置から各吐出ノズル３７
Ａ，３７Ｂまでの配管の取り回しを簡素化することがで
きるようになる。

【００２５】更に、この吐出装置５０によれば、供給管
３８に供給された改良材は、分配機４０を介して下部吐
出管３９Ａ又は上部吐出管３９Ｂに選択的に供給され
る。即ち、分配機４０により下部吐出管３９Ａが供給管
３８に連通しているときには、上部吐出管３９Ｂと供給
管３８との連通が遮断され、供給管３８に供給される改
良材が選択的に下部吐出管３９Ａのみに供給されて下部
吐出ノズル３７Ａのみから吐出されることになる。その
逆に、分配機４０により上部吐出管３９Ｂが供給管３８
に連通しているときには、下部吐出管３９Ａと供給管３
８との連通が遮断され、供給管３８に供給される改良材
が選択的に上部吐出管３９Ｂのみに供給されて上部吐出
ノズル３７Ｂのみから吐出されることになる。この実施
の形態では、分配機４０において、下部吐出ノズル３７
Ａと上部吐出ノズル３７Ｂとへ供給される改良材の分配
比率を任意（例えば、５：５，７：３，１０：０等）に
変更可能になっている。従って、各吐出ノズル３７Ａ，
３７Ｂの両方から改良材が吐出されると共に、各吐出ノ
ズル３７Ａ，３７Ｂから改良材が吐出されるときには、
供給管３８に加わる改良材の供給圧力の総てが各吐出３
７Ａ，３７Ｂに集中的に加わることになる。このため、
各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂに土砂等が詰まりかけた場
合でも、各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂに改良材の供給力
の総てが集中的に強力に加わることから、詰まりかけた
土砂等を各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂから強制的に排除
することができる。この結果、各吐出ノズル３７Ａ，３
７Ｂに土砂等が詰まるのを防止することができ、各吐出
ノズル３７Ａ，３７Ｂから改良材を円滑に吐出させるこ
とができる。例えば、下部吐出ノズル３７Ａが土砂等で
詰まりかけた場合には、下部吐出管３９Ａと供給管３８
とが連通するときに、上部吐出管３９Ｂと供給管３８と
の連通が遮断される。これにより、供給管３８に供給さ
れた改良材は上部吐出管３９Ｂには全く供給されず、下
部吐出管３９Ａのみに集中的に供給されることになる。
このため、下部吐出ノズル３７Ａに詰まりかけた土砂等
は、改良材の供給圧力により改良材と共に同ノズル３７
Ａから吐出され、強制的に排除される。この結果、下部
吐出ノズル３７Ａの詰まりを防止することができ、同ノ
ズル３７Ａからの改良材の円滑な吐出を確保することが
できる。

【００２６】ここで、各吐出管３９Ａ，３９Ｂにおいて
供給管３８との連通が遮断されるときには、対応する各
吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂが外部に開口することから、
同ノズル３７Ａ，３７Ｂの中に土砂等が逆流し易くな
る。しかしながら、この実施の形態では、供給管３８と
の連通が遮断された各吐出管３９Ａ，３９Ｂに対し、主
供給管５２及び各供給管５３Ａ，５３Ｂを通じて圧縮空
気が供給されることから、各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂ
に土砂等が逆流することを防止することができる。この
意味でも、各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂに土砂等が詰ま
ることを防止することができ、同ノズル３７Ａ，３７Ｂ
からの改良材の円滑な吐出を確保することができる。

【００２７】ここで、混合攪拌機５に設けられた前記ヘ
ラ３１について詳しく説明する。図５にそのヘラ３１の
取り付け状態を示す。支持枠２１は、混合攪拌機５の上
端部４３に隣接する支持部２１Ａと、その支持部２１Ａ
の両側から下方へ延びる側面部２１Ｂ，２１Ｃとを含
む。支持部２１Ａ下面には、複数のヘラ３１が下方へ突
出されるように並列に取り付けられる。各ヘラ３１は、
その下方に位置する一対の駆動輪２２に対応して配置さ
れる。各駆動輪２２に連結された攪拌チェーン２８に
は、前記したように複数の攪拌翼２９が取り付けられ
る。各攪拌翼２９は、駆動輪２２の径方向へ突出する三
つのカッター刃２９Ａを含む。これらカッター刃２９Ａ
は、駆動輪２２の軸線方向に配置されており、各カッタ
ー刃２９Ａの間が攪拌部２９Ｂとなっている。各ヘラ３
１は、これら攪拌部２９Ｂを通過するように、かつ、各
カッター刃２９Ａに干渉しないように支持部２１Ａに固
定される。従って、攪拌チェーン２８と共に各攪拌翼２
９が作動することにより、各攪拌翼２９のカッター刃２
９Ａが各ヘラ３１の間を通過するときには、各攪拌部２
９Ｂがヘラ３１に沿って移動することになる。このと
き、攪拌部２９Ｂに付着していた泥等は、各ヘラ３１に
よって剥ぎ取られて除去される。即ち、攪拌翼２９に付
着した泥は、各ヘラ３１によって常に除去されることに
なり、攪拌翼２９の攪拌機能の低下が抑えられる。この
結果、軟弱土と改良材を攪拌するための攪拌翼２９によ
る攪拌効率を常に高い値に維持することができる。

【００２８】次に、前述した回転機構１３について詳し
く説明する。図６に回転機構１３の平面図を示す。回転
機構１３は、アーム３と増長アーム４との連結部１３Ｂ
と、その連結部１３Ｂの下に設けられた固定部１３Ａ
と、その固定部１３Ａの下に回転可能に設けられた回転
部１３Ｃとを備える。固定部１３Ａには、外方へ突出さ
れた固定アーム１３Ｄが取り付けられる。回転部１３Ｃ
には、固定アーム１３Ｄに対応して外方へ突出された回
転アーム１３Ｅが取り付けられる。固定アーム１３Ｄの
先端には、油圧シリンダ１３Ｆの基端が回動可能に取り
付けられる。油圧シリンダ１３Ｆには、油圧により伸縮
可能なシリンダロッド１３Ｇが設けられる。シリンダロ
ッド１３Ｇの先端は、回転アーム１３Ｅの先端に回動可
能に取り付けられる。

【００２９】上記構成の回転機構１３によれば、油圧シ
リンダ１３Ｆのシリンダロッド１３Ｇが矢印Ｃの方向に
伸びることにより、回転アーム１３Ｅを介して回転部１
３Ｃが矢印Ｅの方向へ回転する。この回転により、増長
アーム４が回転して混合攪拌機５が同方向へ所定角度だ
け回転する。一方、油圧シリンダ１３Ｆのシリンダロッ
ド１３Ｇが矢印Ｄの方向に縮むことにより、回転アーム
１３Ｅを介して回転部１３Ｃが矢印Ｆの方向に回転す
る。この回転により、増長アーム４が回転して混合攪拌
機５が同方向へ所定角度だけ回転する。従って、増長ア
ーム４を地表面に対して垂直に配置した状態で回転機構
１３を作動させることにより、混合攪拌機５がその定位
置で地表面４０に対して垂直な軸線を中心に回転される
ことになる。これにより、混合攪拌機５の向きを、定位
置において所定角度の範囲内で自在に変えることができ
るようになる。また、同じ掘進位置で混合攪拌機５の向
きだけを変えたい場合に、バックホウ２を移動させるこ
となく混合攪拌機５の向きを変えることができる。

【００３０】次に、上記構成の地盤改良装置１の動作に
ついて説明する。地盤改良装置１を操縦するには、図１
に示すように、増長アーム４と共に混合攪拌機５を地表
面４０に対して垂直に突き立てる。この状態から、操縦
室８のオペレータが傾斜計１４から送られる計測結果を
表示装置８ａで視認して混合攪拌機５の鉛直性を確認し
ながら、攪拌チェーン２８を駆動させて地表面４０を各
攪拌翼２９で攪拌する。これにより、図２に示すよう
に、混合攪拌機５の上端部４３が地表面４０に達するま
で混合攪拌機５を掘進させる。このように、混合攪拌機
４を地盤中に完全に埋没させた後、その下部位置に設け
られた下部吐出ノズル３７Ａと上部位置に設けられた上
部吐出ノズル３７Ｂのそれぞれから改良材を吐出させ、
これと同時に各攪拌翼２９を作動させる。このとき、下
部吐出ノズル３７Ａから吐出される改良材は、混合攪拌
機５の下部位置に対応する地盤中に行き渡りながら軟弱
土と混合攪拌される。一方、上部吐出ノズル３７Ｂは地
表面４０の近くであって、駆動輪２２の近傍に位置する
ことから、この吐出ノズル３７Ｂから吐出される改良材
は、地表面４０の近くに行き渡りながら軟弱土と混合攪
拌されることになる。

【００３１】更に、操縦室８のオペレータが傾斜計１４
から送られる計測結果を表示装置８ａで視認して混合攪
拌機５の鉛直性を確認し、圧力計３６から送られる計測
結果を表示装置８ａで視認して地盤の硬さを確認し、回
転速度計３０から送られる計測結果を表示装置８ａで視
認して攪拌翼２９による攪拌速度を確認し制御しなが
ら、地盤中４１に対して混合攪拌機５を掘進させる。こ
れにより、混合攪拌機５による垂直な掘進跡に沿って軟
弱土が改良材と混合攪拌され、柱状の改良処理土が形成
される。この場合、地盤の硬さを確認して攪拌翼２９に
よる攪拌速度を制御しながら地盤を垂直に改良処理する
ことができる。

【００３２】上記構成の地盤改良装置１によれば、図３
に示すように、地表面４０に近い第１領域Ａよりも深い
第２領域Ｂの地盤を改良する場合には、混合攪拌機５の
上端部４３が第２領域Ｂに達するまで、各吐出ノズル３
７Ａ，３７Ｂから改良材を吐出させることなく混合攪拌
機５を掘進させる。そして、混合攪拌機５の上端部４３
を第１領域Ａと第２領域Ｂとの境界面Ｚの近くに位置さ
せた後、各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂから改良材を吐出
させ、これと同時に各攪拌翼２９を作動させる。このと
き、下側の下部吐出ノズル３７Ａから吐出される改良材
は、混合攪拌機５の下端部に対応する地盤中に行き渡り
ながら軟弱土と混合攪拌される。一方、上側の上部吐出
ノズル３７Ｂは境界面Ｚに近いところに位置することか
ら、その吐出ノズル３７Ｂから吐出される改良材は、境
界面Ｚの近くに行き渡りながら混合攪拌されることにな
る。このとき、混合攪拌機５は第１領域Ａの地盤にはか
からず、第２領域Ｂの地盤中に入った状態で作動するこ
とから、上部吐出ノズル３７Ａから吐出される改良材が
第１領域Ａの地盤中に混入することがない。この結果、
第１領域Ａの地盤を固化させることなく第２領域Ｂの地
盤のみを選択的に固化させることができる。

【００３３】上記構成の地盤改良装置１によれば、混合
攪拌機５とバックホウ２のアーム３との間に増長アーム
４が設けられる。このため、増長アーム４を地表面４０
に対して垂直に立てて混合攪拌機５を作動させることに
より、混合攪拌機５を地盤中に垂直に下降させることが
可能となり、増長アーム４の長さ分だけより深い位置ま
で混合攪拌機５を降下させることが可能となる。このた
め、混合攪拌機５を鉛直性をもって地盤に作用させるこ
とができ、より深い位置まで地盤改良することができ
る。

【００３４】上記構成の地盤改良装置１によれば、増長
アーム４に混合攪拌機５の鉛直性を計測するための傾斜
計１４が取り付けられるので、操縦室８のオペレータが
傾斜計１４の計測結果を表示装置８ａにより読み取るこ
とにより、混合攪拌機５の鉛直性を知ることが可能にな
る。従って、混合攪拌機５の鉛直性を測るために別途人
員を配置する必要がない。この意味で、地盤改良の作業
性を向上させることができるようになる。

【００３５】上記構成の地盤改良装置１によれば、攪拌
翼２９による攪拌速度を計測するための回転速度計３０
を設けているので、操縦室８のオペレータが回転速度計
３０の計測結果を読み取ることにより、攪拌翼２９によ
る攪拌速度を知ることが可能になる。このため、攪拌翼
２９による攪拌速度が設定通りの値になっているか容易
に確認することがきるようになる。

【００３６】上記構成の地盤改良装置１によれば、駆動
モータ３２へ供給される作動油の圧力を計測するための
圧力計３６を設けているので、操縦室８のオペレータが
回転速度計３０の計測結果を読み取ることにより、混合
攪拌機５の着底部における地盤反力を容易に知ることが
可能になる。このため、対象地盤の地盤反力を別途の作
業で計測することなく地盤改良作業と並行して計測する
ことができ、対象地盤の状態をオペレータが確認しなが
ら地盤改良作業を進めることができ、その作業効率を向
上させることができる。

【００３７】次に、上記構成の地盤改良装置１を使用し
た二つの地盤改良方法について説明する。

【００３８】［地盤改良方法１］ 図７に地盤改良方法１の概念構成を示す。ここでは、地
表面４０に近い第１領域Ａよりも深い第２領域Ｂの部分
を地盤改良する場合について説明する。先ず、図７に示
すステップ１の状態からステップ２の状態へと混合攪拌
機５により地盤の掘進を進める。即ち、第１の掘進工程
において、各攪拌翼２９を作動させることにより、混合
攪拌機５の上端部４３を所定の深さに位置する第２領域
Ｂの改良地盤面Ｚまで掘進させる。次に、混合攪拌機５
の上端部４３が改良地盤面Ｚに達した後、第２の掘進工
程において、下部及び上部の吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂ
から改良材を吐出させながら攪拌翼２９を作動させるこ
とにより、改良材と軟弱土を混合攪拌すると共に、図７
のステップ３に示すように、混合攪拌機５の下端部４４
を所定深さに位置する第２領域Ｂの最深面Ｙまで掘進さ
せる。次に、混合攪拌機５の下端部４４が最深面Ｙに達
した後、上昇行程において、図７のステップ２に示すよ
うに、混合攪拌機５の上端部４３を改良地盤面Ｚまで上
昇させる。その後に、上記第２の掘進工程と上記上昇工
程を繰り返すと共に、その繰り返し毎に混合攪拌機５を
水平方向へ変位させることにより、未処理層である第１
領域Ａを残してその下の第２領域Ｂに地盤改良層を形成
する。即ち、図７に矢印Ｓで示すように、混合攪拌機５
の上端部４３が改良地盤面Ｚに達するまで混合攪拌機５
を上昇させると共に、混合攪拌機５を横に移動させて変
位させる。その後、混合攪拌機５の上端部４３が改良地
盤面Ｚに達したら、混合攪拌機５の下端部４４が最深面
Ｙに達するまで混合攪拌機５を再び下降させると共に、
混合攪拌機５を横に移動させて変位させる。この作業を
繰り返すことにより、第２領域Ｂのみを地盤改良する。

【００３９】上記の地盤改良方法１によれば、第１の掘
進工程で、混合攪拌機５の上端部４３が地盤改良面Ｚに
達した後、第２の掘進工程で、各吐出ノズル３７Ａ，３
７Ｂから吐出される改良材を各攪拌翼２９により軟弱土
と混合攪拌することにより、地表面下の改良地盤面Ｚよ
り下の第２領域Ｂの軟弱土が、混合攪拌機５の下端部４
４が最深面Ｙに達するまで柱状に固化処理される。そし
て、上昇工程で混合攪拌機５を上昇させることにより、
混合攪拌機５の上端部４３が改良地盤面Ｚに復帰配置さ
れる。その後、第２の掘進工程と上昇工程を繰り返すと
共に、その繰り返し毎に混合攪拌機５を水平方向へ変位
させることにより、柱状に固化処理された土が水平方向
に連続することになる。以上により、地表面直下の第１
領域Ａの未処理層を残して、その下の第２領域Ｂに一群
の地盤改良層が形成される。ここでは、図７に矢印Ｓで
示すように混合攪拌機５を移動させた場合に、混合攪拌
機５の上端部４３が改良地盤面Ｚに達したとき、上部吐
出ノズル３７Ｂにより同地盤面Ｚの近くに改良材を行き
渡らせることが可能となる。このため、改良地盤面Ｚの
近くを含む第２領域Ｂの全域を改良材により固化させて
地盤改良することができるようになる。つまり、地表面
４０に近い第１領域Ａよりも深い第２領域Ｂのみについ
て地盤改良する場合に、混合攪拌機５の上端部４３が第
２領域Ｂに完全に入った段階で各吐出ノズル３７Ａ，３
７Ｂから改良材を吐出させることにより、第１及び第２
の領域Ａ，Ｂの境界面Ｚの付近に改良材を充分に行き渡
らせて第２領域Ｂのみを選択的に地盤改良することがで
き、併せて、第１領域Ａに改良材を混入させることを防
止することができる。

【００４０】ここでは、第２の掘進工程と上昇行程の繰
り返しにおいて、図８に示すように、バックホウ２の旋
回フレーム６を定位置で旋回させてアーム３を旋回させ
たり、アーム３を屈伸させたりすることにより、混合攪
拌機５を第１平面領域Ｇから第２平面領域Ｈへ移動させ
て水平方向へ変位させる。このとき、回転機構１３によ
り混合攪拌機５を回転させること、第１平面領域Ｇの側
面ｇと第２平面領域Ｈの側面ｈとを互いに整合させなが
ら柱状に固化処理された土を連続させることができる。
同様に、第２平面領域Ｈと第３平面領域Ｉ、第３平面領
域Ｉと第４平面領域Ｊ、並びに、第４平面領域Ｊと第５
平面領域Ｋとをそれぞれ連続させることができる。即
ち、この実施の形態では、一地点で混合攪拌機５を作動
させて各単位平面領域Ｇ〜Ｈを地盤改良すると共に、ア
ーム３の旋回及び屈伸と回転機構１３による混合攪拌機
５の水平回転とを組み合わせ、所定の屈曲した水平軌跡
（図８は直角に屈曲した水平軌跡に相当する。）に沿っ
て混合攪拌機５を断続的に変位させると共に、各変位地
点で混合攪拌機５を作動させることにより、複数の単位
平面領域Ｇ〜Ｈを水平方向へ連続させながら地盤改良す
るようにしている。従って、アーム３及び回転機構１３
と共に混合攪拌機５を作動させることにより、バックホ
ウ２を定位置で停止させたまま、屈曲した水平軌跡に沿
って、複数の単位平面領域Ｇ〜Ｈが水平方向へ連続しな
がら地盤改良されることになる。これにより、各単位平
面領域Ｇ〜Ｈを占める柱状に改良処理された土が水平方
向に連続して配列されることになり、一群の地盤改良層
が形成される。この結果、バックホウ２を頻繁に移動さ
せる必要がない分だけ、この種の屈曲した水平軌跡に沿
った地盤改良を効率良く行うことができるようになる。

【００４１】［第２の実施の形態］ 次に、本発明を具体化した第２の実施の形態に係る地盤
改良装置を図９に従って説明する。

【００４２】図９に本実施の形態の地盤改良装置の概略
構成を示す。この地盤改良装置は、混合攪拌機１１１
が、誘導輪２３を省略して誘導輪２４のみを有する点
で、前記実施の形態の混合攪拌機５と構成が異なる。こ
の混合攪拌機１１１にも、攪拌チェーン２８及び攪拌翼
２９を駆動するための駆動手段としての駆動モータ３２
が設けられる。同じく、混合攪拌機１１１には、攪拌翼
２９による軟弱土の攪拌速度を計測するための回転速度
計３０が設けられる。一方、吐出手段としての各と出ノ
ズル３７Ａ，３７Ｂへ改良材を供給するための改良材供
給手段としての改良材供給装置１１２には、同装置１１
２から各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂへ供給される改良材
の流量を計測するための改良材流量計１１３が設けられ
る。改良材供給装置１１２は、サイロ１１４に収容され
た改良材を、供給管３８及び各吐出管３９Ａ，３９Ｂを
通じて各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂへ供給するものであ
る。改良材流量計１１３は、改良材供給装置１１２にお
いて供給管３８の接続部分に設けられる。この流量計１
１３は、計測した単位時間当たりの改良材流量を表示す
るための表示器１１３ａを含む。表示器１１３ａに表示
された流量は、作業者によって読み取り可能である。回
転速度計３０の計測結果は電気信号として操縦室８の表
示装置８ａに送られ、同装置８ａに表示されるようにな
っている。この地盤改良装置は、改良材供給装置１１２
を制御するためのコントローラ１１５を更に備え、その
コントローラ１１５へは、回転速度計３０及び改良材流
量計１１２の計測結果が電気信号として送られる。そし
て、コントローラ１１５は、攪拌翼２９による攪拌速度
の違いに応じた一定の改良材流量が得られるように、改
良材流量計１１３で計測される改良材流量の値と、回転
速度計３０で計測される攪拌速度の値とに基づいて、改
良材供給装置１１２を制御するようになっている。

【００４３】従って、本実施の形態の地盤改良装置によ
れば、対象地盤の状況によって、攪拌翼２９による所定
の攪拌速度が得られないことが回転速度計３０の計測結
果に基づきコントローラ１１５によって判断された場合
には、そのときの攪拌速度に応じた所定の改良材流量と
なるようにコントローラ１１５が改良材供給装置１１２
を制御する。これにより、対象地盤の状況に応じた一定
量の改良材を各吐出ノズル３７Ａ，３７Ｂから吐出させ
るようにしている。即ち、回転速度計３０の計測結果
と、改良材流量計１１３の計測結果とを関連付けること
により、所定の攪拌速度で所定の改良材吐出量を確保す
るようにしている。このため、所定の攪拌速度を確保で
きないときには、改良材供給装置１１２を制御して各吐
出ノズル３７Ａ，３７Ｂからの改良材の吐出量を増減す
ることにより、攪拌速度の違いに応じた改良材吐出量を
確保することができ、対象地盤の状況に応じた最適な効
率で地盤改良を行うことができるようになる。

【００４４】尚、本発明は前記各実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々
の変形、改良を行うことができ、例えば、以下のように
具体化することもできる。

【００４５】（１）前記各実施の形態では、図４に示す
ように、それぞれ一つの大きめの口よりなる下部吐出ノ
ズル３７Ａ及び上部吐出ノズル３７Ｂにより下部吐出口
部及び上部吐出口部を構成した。これに対し、図１０に
示すように、小さめの複数の吐出孔６０Ａよりなる下部
吐出ノズル３７Ａ及び上部吐出ノズル３７Ｂにより下部
吐出口部及び上部吐出口部を構成してもよい。

【００４６】（２）前記第１の実施の形態では、混合攪
拌機５の下端部に二組の誘導輪２３，２４を並べて設
け、複数の攪拌翼２９を含む各攪拌チェーン２８を走行
させるようにした。これにより、混合攪拌機５の下端
部、即ち地盤に対する着底部の形状が四角面形状になる
ように構成した。これに対し、混合攪拌機の下端部に一
組の誘導輪を設け、複数の攪拌翼２９を含む攪拌チェー
ンを走行させるようにし、混合攪拌機の地盤に対する着
底部の形状を楔形状になるように構成してもよい。

【００４７】（３）前記第１の実施の形態では、第１領
域Ａ及び第２領域Ｂが共に地盤である場合の地盤改良に
ついて説明したが、第１領域Ａが水である場合の地盤改
良にも適用することができる。この場合、水中に改良材
を吐出することなく第２領域Ｂのみを地盤改良すること
ができる。

【００４８】（４）前記第１の実施の形態の地盤改良装
置に対し、図１４に示すように、バックホウ２等の建設
作業機械に昇降柱７０を含む昇降装置７１を装着し、そ
の昇降柱７０の下端に混合攪拌機５を取り付ける。そし
て、昇降装置７１の昇降柱７０を垂直方向へ昇降させる
ことにより、混合攪拌機５を地盤に対して垂直方向へ昇
降可能に構成してもよい。この場合、昇降柱７０の長さ
の分だけ、混合攪拌機５をより深い位置まで垂直性を保
ちながら降下させることが可能になる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１に記載された地盤改良装置によ
れば、地表面直下から地盤改良する場合に、混合攪拌機
を地盤中に完全に埋没させてから各吐出口部から改良材
を吐出させることにより、地表面付近に改良材を行き渡
らせることができる。併せて、地表面直下の第１領域よ
りも深い第２領域のみを地盤改良する場合に、混合攪拌
機の上端部が第２領域に完全に入った段階で各吐出口部
から改良材を吐出させることにより、第１及び第２の領
域の境界面付近に改良材を行き渡らせて第２領域のみを
地盤改良することができ、第１領域に改良材を混入させ
ることを防止することができる。又、改良材供給装置か
ら各吐出口部までの配管の取り回しを簡素化することが
できる。

【００５０】請求項２に記載の地盤改良装置によれば、
請求項１に記載の地盤改良装置の効果に加え、各吐出管
に対して圧縮空気が供給されることから、各吐出口部に
土砂等が逆流することを防止することができる。この意
味でも、各吐出口部に土砂等が詰まることを防止するこ
とができ、同吐出口部からの改良材の円滑な吐出を確保
することができる。

【００５１】請求項３に記載の地盤改良方法によれば、
地表面直下の第１領域よりも深い第２領域のみを地盤改
良する場合に、混合攪拌機の上端部が第２領域に完全に
入った段階で各吐出口部から改良材を吐出させることに
より、第１及び第２の領域の境界面付近に改良材を行き
渡らせて第２領域のみを地盤改良することができ、第１
領域に改良材を混入させることを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係り、地盤改良装置を示す
概略構成図である。

【図２】同じく、地盤改良装置の動作を示す概略構成図
である。

【図３】同じく、地盤改良装置の動作を示す概略構成図
である。

【図４】同じく、混合攪拌機に設けられた吐出装置の概
略構成図である。

【図５】同じく、混合攪拌機に設けられたヘラの構成を
示す図である。

【図６】同じく、増長アーム等に設けられた回転機構を
示す概略構成図である。

【図７】同じく、地盤改良方法１を示す概略図である。

【図８】同じく、地盤改良方法１を示す概略図である。

【図９】第２の実施の形態に係り、地盤改良装置を示す
概略構成図である。

【図１０】別の実施の形態に係り、吐出装置の変形例を
示す図である。

【図１１】別の実施の形態に係り、地盤改良装置を示す
概略構成図である。

【図１２】別の実施の形態に係り、地盤改良装置を示す
概略構成図である。

【図１３】別の実施の形態に係り、地盤改良装置を示す
概略構成図である。

【図１４】別の実施の形態に係り、地盤改良装置を示す
概略構成図である。

【図１５】従来の地盤改良装置を示す概略構成図であ
る。

【図１６】同じく従来の地盤改良装置を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１ 地盤改良装置 ２ バックホウ（建設作業機械） ３ アーム ４ 増長アーム ５ 混合攪拌機 ８ 操縦室 １３ 回転機構 １４ 傾斜計 ２２ 駆動輪 ２３ 誘導輪 ２４ 誘導輪 ２８ 攪拌チェーン ２９ 攪拌翼 ３０ 回転速度計 ３１ ヘラ（泥除去手段） ３５ 駆動チェーン ３６ 圧力計 ３７Ａ 下部吐出ノズル（下部吐出口部） ３７Ｂ 上部吐出ノズル（上部吐出口部） ３８ 供給管 ３９Ａ 下部吐出管 ３９Ｂ 上部吐出管 ４０ 分配機（分配手段） ５２ 主供給管 ５３Ａ 下部供給管 ５３Ｂ 上部供給管（５２，５３Ａ，５３Ｂ：圧縮空
気供給手段） １１３ 改良材流量計 １２２ 攪拌翼 １２２Ａ 攪拌翼 １２２Ｂ 攪拌翼 １２３ 混合攪拌機 １２４ 混合攪拌機

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−280043（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−68124（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−124844（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−88568（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−102478（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−324010（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−296441（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−67818（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−247114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−51217（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−87234（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−65202（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12 103 E02F 5/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改良材を吐出するための吐出手段と、前
   記吐出された改良材を地盤の軟弱土と混合攪拌するため
   の攪拌チェーンと共に駆動輪及び誘導輪に沿って周回、
   走行させる攪拌翼とを含む混合攪拌機を備えた地盤改良
   装置において、 前記吐出手段が、前記混合攪拌機の下部位置に設けられ
   た下部吐出口部と、前記下部吐出口部より上側に設けら
   れた少なくとも一つの上部吐出口部とを備え、前記下部
   吐出口部及び前記上部吐出口部のそれぞれを複数の吐出
   孔より構成し、 改良材供給装置から前記改良材の供給を受ける供給管
   と、前記供給管に設けられた分配手段とを備え、前記供
   給管に供給された改良材を前記分配手段を介して前記上
   部吐出口部及び前記下部吐出口部へ分配供給するもので
   ある ことを特徴とする地盤改良装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された地盤改良装置にお
   いて、 前記下部吐出口部に連通される下部吐出管と、 前記上部吐出口部に連通される上部吐出管と、 前記下部及び上部の吐出管の内部に圧縮空気を常時供給
   するための圧縮空気供給手段とを備えたことを特徴とす
   る地盤改良装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載された地盤
   改良装置により行う地盤改良方法であって、 前記攪拌翼を作動させることにより、前記混合攪拌機の
   上端部を所定の深さの改良地盤面まで掘進させる第１の
   掘進工程と、 前記混合攪拌機の上端部が前記改良地盤面に達した後、
   前記下部及び上部の吐出口部から前記改良材を吐出させ
   ながら前記攪拌翼を作動させることにより、前記改良材
   と前記軟弱土を混合攪拌すると共に前記混合攪拌機の下
   端部を所定の深さまで掘進させる第２の掘進工程と、 前記混合攪拌機の下端部が所定の深さに達した後、前記
   混合攪拌機の上端部を前記改良地盤面まで上昇させる上
   昇工程とを備え、その後に前記第２の掘進工程と前記上
   昇工程を繰り返すと共に、その繰り返し毎に前記混合攪
   拌機を水平方向へ変位させることにより、未処理層を残
   してその下に地盤改良層を形成することを特徴とする地
   盤改良方法。