JP3972075B2

JP3972075B2 - 地盤改良機の撹拌装置

Info

Publication number: JP3972075B2
Application number: JP2002122962A
Authority: JP
Inventors: 修一坂本
Original assignee: 株式会社ドリームテック
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003313857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の支持力を高めるために地中に柱状改良部を形成する地盤の柱状改良工事において、地盤改良機の一部として地盤を掘削しつつ掘削土と地盤改良用固化剤とを撹拌混合する撹拌装置に関し、特に様々な地盤状況に対応でき、確実に掘削土砂と固化剤とを攪拌混合させられる撹拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤上に建物等の構造物を構築する場合、基礎下側の地盤に柱状改良部を形成して構造物に対する地盤の支持力を向上させる柱状地盤改良等の地盤改良が一般的に行われている。柱状地盤改良の場合、柱状改良部は構造物の基礎と対応して配設され、周囲の地盤との摩擦力で上側の構造物を確実に支持できるようにするものである。こうした柱状地盤改良工法としては、従来から地盤改良機を用いた工法が一般的に利用されており、この地盤改良機の一例として、特公昭５８−２９３７４号公報に記載されるものがあり、これを図３に示す。図３は従来の地盤改良機の撹拌装置における概略構成説明図である。
【０００３】
前記図３において従来の地盤改良機は、地上に固定される掘進・引上げ用の駆動装置（図示を省略）と、これに昇降自在かつ回転自在に連結される撹拌装置１００とを備える構成である。また、これらと合わせて、水とセメント等の固結材を混ぜた流動性の地盤注入用固化剤を形成するミキサ（図示を省略）や、固化剤を撹拌装置１００に圧送するポンプ（図示を省略）等も用いられる。
【０００４】
前記撹拌装置１００は、前記駆動装置に着脱自在に取付けられる中空の回動軸１０１と、回動軸１０１先端に取付けられる地盤掘削用の掘削翼１０２と、回動軸１０１に取付けられて掘削土砂を撹拌する撹拌翼１０３と、回動軸１０における掘削翼１０２と撹拌翼１０３との間に回動自在に配設される共回り防止翼１０４とを備える構成である。
【０００５】
前記共回り防止翼１０４は、回動軸１０１に軸方向への動きを制限されつつ回動自在に軸支されるボス部１０５と、このボス部１０５外周部から回動軸１０１と直交する方向に突設される翼板１０６とを備える構成である。この共回り防止翼１０４は、翼長さが掘削翼１０２よりも長く、翼先端部は掘削翼１０２の回転半径の外側に位置する。このため、掘削翼１０２で地盤を掘削すると、共回り防止翼１０４はその先端部分が掘削領域外側の未掘削地盤中に存在して回転せずに掘削方向へ移動し、掘削翼１０２や撹拌翼１０３が回転している間も回転しない状態を維持する。
【０００６】
上記従来の地盤改良機による地盤改良工程は、駆動装置で回動軸１０１を回転駆動し、回動軸１０１先端の掘削翼１０２で地盤を掘削しつつ、回動軸１０１の吐出口（図示を省略）から固化剤を吐出し、掘削で生じた土砂と固化剤とを掘削翼１０２と撹拌翼１０３の回転により撹拌しつつ混合していく。回転しない共回り防止翼１０４は、固化剤と混合する前の掘削土砂が塊状となって掘削翼１０２や撹拌翼１０３と共に回転する、いわゆる共回り現象が生じるのを防止し、掘削翼１０２や撹拌翼１０３による撹拌効果を高める。
【０００７】
あらかじめ設定された深さまで掘削後、撹拌装置１００を回転させつつ引き上げ、掘削土砂と固化剤の撹拌、混合をさらに進める。必要に応じて、地盤に対して回転させた撹拌装置１００の上昇、下降を複数回繰返して確実な混合状態を得る。掘削土砂と固化剤を十分混合したら、撹拌装置１００全体を引き上げて、混合状態の掘削土砂と固化剤をそのまま固化させると、この部分が硬化した柱状改良部となる。地盤が粘土質等の粘性の高い土質である場合でも、共回り防止翼１０４により共回り現象を防ぐことができることから、土砂と固化剤との混合を短時間で完了できると共に、土砂が塊のまま残ることなく固化剤と十分混合し、改良地盤の強度を十分に確保できることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の地盤改良機の撹拌装置は以上のように構成されていたことから、掘削翼１０２や撹拌翼１０３と共回りしようとする掘削土砂の塊は、共回り防止翼１０４により強制的に停止させられるものの、回動軸１０１における吐出口の位置が適切でないと、吐出口を出た固化剤が回動軸１０１近傍や掘削翼１０２近傍に留まってしまう場合があり、この場合固化剤が土砂に均等に行渡らず、土砂と固化剤を十分に混合させられなくなるという課題を有していた。
【０００９】
また、地盤が軟質である場合には、撹拌される土砂からの圧力による共回り防止翼１０４の回転しようとする力に対し、共回り防止翼１０４端部のある地盤の未掘削部分がこれを支えきれずに崩れ、共回り防止翼１０４を回転停止状態に維持できなくなる危険性があり、共回り防止翼１０４が土砂と共に回転して共回り現象を防止できないことに加え、地盤の未掘削部分まで乱してしまうこととなり、完成後の柱状改良部の支持強度が低下するという課題を有していた。
【００１０】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、掘削土砂に対し固化剤を適切に注入して固化剤の滞留を防止し、掘削領域の土砂全体に固化剤を確実に行渡らせられ、攪拌混合効率を向上させて土砂と固化剤とを十分に混合でき、良質な柱状改良地盤を形成できる地盤改良機の撹拌装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る地盤改良機の攪拌装置は、流動状態の固化剤を通せる中空体で形成され、掘進・引上げ用の駆動装置に着脱自在に取付けられて回動及び昇降する回動軸と、当該回動軸の先端部に取付けられて地盤を掘削する掘削翼と、前記回動軸に一又は複数突設される撹拌翼と、前記回動軸における前記掘削翼と撹拌翼との間の所定箇所に回動自在に配設され、地盤に対しほぼ回動しない状態とされて土砂の共回り現象を防ぐ共回り防止翼とを備え、掘削土砂と固化剤を撹拌、混合する地盤改良機の撹拌装置において、前記回動軸が、掘削翼取付部分より掘削翼回転方向後方側にあたる周側面における前記掘削翼付け根部下側の略中央所定位置に、回動軸の径方向外側へ向けて前記固化剤を所定圧力で噴射する噴射孔を配置され、前記共回り防止翼が、前記回動軸の掘削翼と最下部の攪拌翼との中間位置に一つのみ配設され、掘削翼の回転半径より外側に位置する外周側翼端部に、回動軸の軸線方向両側のみへそれぞれ突出する形状として拡大された拡大部を備えるものである。
【００１２】
このように本発明においては、回動軸の掘削翼取付部分より掘削翼回転方向後方側の周側面所定位置に固化剤の噴射孔が穿設され、回動軸内に固化剤を供給し、噴射孔から固化剤を所定圧力で回動軸の径方向外側へ向けて噴射することにより、掘削の際、固化剤が掘削翼により地中の土砂が削り取られた直後の空隙に注入されて掘削範囲全体にスムーズに広がることとなり、掘削土砂と固化剤との混合が促され、土砂と固化剤の混合がより効率的に進行して工事にかかる時間を短縮できると共に、土砂と固化剤が十分に混合して、固化後の柱状改良部の強度を高められる。
【００１３】
また、共回り防止翼の外周側翼端部を回動軸と平行な向きに拡大した形状とし、共回り防止翼と地盤の未掘削部分との接触面積を増やすことにより、共回り防止翼に対する地盤の回転抵抗力を大幅に増大させられ、地盤が軟質の場合でも共回り防止翼端部を支持させることができ、共回り防止翼の回転を防止して共回り防止翼としての機能を確実に発揮させられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置を図１に基づいて説明する。この図１は本実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置における正面図である。
前記図１に示すように本実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置１は、前記した従来の地盤改良機の撹拌装置１００同様、回動軸１１と、掘削翼１２と、撹拌翼１３と、共回り防止翼１４とを備える構成を有する一方、異なる点として、回動軸１１先端における掘削翼１２取付部分より掘削翼１２回転方向後方側部位に噴射孔１５を備える構成を有するものである。
【００１５】
この本実施の形態に係る撹拌装置１は、従来の地盤改良機と同様に地上側の駆動装置（図示を省略）に昇降自在かつ回転自在に連結されると共に、流動性の地盤注入用固化剤を形成するミキサ（図示を省略）や、固化剤を撹拌装置１に圧送するポンプ（図示を省略）等を工事用機器として併用する。
前記掘削翼１２、下側の撹拌翼１３ａ、上側の撹拌翼１３ｂは、土砂及び固化剤を効果的に撹拌できるよう、回動軸１１の軸線の直交面に対して所定の傾斜角度で回動軸１１に固定されている。
【００１６】
前記撹拌翼１３は、回動軸１１における掘削翼１２の上方に上下二組各々回動軸１１の軸線と直交する向きに突出配設されており、掘削翼１２と同じ外径とされる構成である。下側の撹拌翼１３ａの突出方向と上側の撹拌翼１３ｂの突出方向は、回動軸１１を中心として９０°ずれた状態とされている。なお、撹拌翼１３の数や傾斜角度は図示したものに限らず、それぞれ適宜設定できる。
前記共回り防止翼１４は、前記従来同様、回動軸１０１に軸方向への動きを制限されつつ回動自在に軸支されるボス部１６と、このボス部１６外周部から回動軸１１と直交する方向に突設されて先端部が掘削翼１０２による掘削範囲の外側に位置する翼板１７とを備える構成である。この共回り防止翼１４は回動軸１１における掘削翼１２と下側の撹拌翼１３ａとの間の位置に設けられ、押込み力や引上げ力をなるべく小さくするために傾斜させない状態とされる。
【００１７】
次に、前記構成に基づく撹拌装置による地盤改良工程について説明する。あらかじめ、構造物の基礎を配設するために柱状地盤改良を行う予定の地盤３０に対し、地上側で地盤改良機（駆動装置及び撹拌装置１）を位置決めしつつ据付けた後、駆動装置で地上から回動軸１１を降下させつつ回転駆動し、回動軸１１先端の掘削翼１２で地盤の掘削を開始する。
回動軸１１先端に装備された噴射孔１５からは、ポンプ（図示を省略）で回動軸１１内に供給された固化剤が噴射されている。固化剤は、掘削翼１２により地中の土砂が削り取られた直後の空隙に注入され、ここから固化剤が掘削範囲全体に安定して広がっていく。掘削翼１２があらかじめ設定された深さに到達するまで、回動軸１１の回転、下降を継続して掘削を進める。
【００１８】
掘削翼１２が設定深さに達したら、引上げ工程として、回動軸１１の噴射孔１５から固化剤を噴射しながら掘削翼１２及び撹拌翼１３を回転させ、駆動装置で回動軸１１を引上げていくと、掘削範囲内の土砂と固化剤が撹拌されて一様に混合される。
掘進時及び引上げ時、回動軸１１の回転に伴って共回り防止翼１４を回転させる駆動力も生ずるが、共回り防止翼１４は掘削範囲外側の地盤の抵抗を受けて回転しない状態を保ち、粘土質の土砂等が掘削翼１２や撹拌翼１３と共に回転し始めたとしても、回転停止状態の共回り防止翼１４により、土砂等の回転が抑止され、掘削土砂中の塊が強制的に破砕される。
【００１９】
掘削翼１２が所定の深さ位置まで上昇したら、固化剤の噴射を停止する。そして、回動軸１１を全て引上げ、掘削翼１２も地中から離脱させて引上げが完了したら、地盤の掘削範囲を一定時間放置して混合した土砂と固化剤を固化させると、地中に柱状改良部が完成する。
このように本実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置では、回動軸１１の掘削翼１２取付部分より掘削翼１２回転方向後方側の周側面所定位置に固化剤の噴射孔１５が穿設され、回動軸１１内に固化剤を供給し、噴射孔１５から固化剤を所定圧力で回動軸１１の径方向外側へ向けて噴射することから、掘削の際、固化剤が掘削翼１２により地中の土砂が削り取られた直後の空隙に注入されて掘削範囲全体にスムーズに広がることとなり、掘削土砂と固化剤との混合が促され、土砂と固化剤の混合がより効率的に進行して工事にかかる時間を短縮できると共に、土砂と固化剤が十分に混合して、固化後の柱状改良部の強度を高められる。
【００２０】
なお、前記実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置において、共回り防止翼１４は地盤の未掘削部分に翼端部を支持される構成としているが、この他、図２に示すように、共回り防止翼１４の先端を回動軸と平行な向きに拡大した形状に形成する構成とすることもでき、掘進及び引上げ時の抵抗をほとんど増やすことなく、翼端と地盤の未掘削部分との接触面積を増やして、地盤による回転抵抗力を高められ、土質によらず共回り防止翼１４の回転を確実に防ぐことができる。
【００２１】
また、前記実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置において、共回り防止翼１４は掘削翼１２及び撹拌翼１３より長い翼長とされて地盤の未掘削部分に翼端を支持される構成としているが、これに限らず、共回り防止翼１４を所定の回転防止機構と併用して掘削翼１２の掘削範囲内に収る形状に形成する構成とすることもでき、共回り防止翼１４による未掘削地盤の破壊をなくして地盤の支持力をより一層向上させられると共に、地盤の強度に関わりなく確実に共回り現象を防止できる。また、共回り防止翼１４と未掘削地盤中の岩石等の障害物とが干渉することもなく、掘進の際の押下げ力を抑えられる。
【００２２】
また、前記実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置においては、共回り防止翼１４を回動軸１１の掘削翼１２と下側の撹拌翼１３ａとの中間位置に配設する構成としているが、これに限らず、その他の位置、例えば、撹拌翼１３ａと撹拌翼１３ｂとの間の位置に設ける構成とすることもでき、前記実施形態同様に共回り現象防止が図れる。この他、共回り防止翼１４は一つに限らず、回動軸１１の複数位置にそれぞれ配設することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回動軸の掘削翼取付部分より掘削翼回転方向後方側の周側面所定位置に固化剤の噴射孔が穿設され、回動軸内に固化剤を供給し、噴射孔から固化剤を所定圧力で回動軸の径方向外側へ向けて噴射することにより、掘削の際、固化剤が掘削翼により地中の土砂が削り取られた直後の空隙に注入されて掘削範囲全体にスムーズに広がることとなり、掘削土砂と固化剤との混合が促され、土砂と固化剤の混合がより効率的に進行して工事にかかる時間を短縮できると共に、土砂と固化剤が十分に混合して、固化後の柱状改良部の強度を高められるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明によれば、共回り防止翼の外周側翼端部を回動軸と平行な向きに拡大した形状とし、共回り防止翼と地盤の未掘削部分との接触面積を増やすことにより、共回り防止翼に対する地盤の回転抵抗力を大幅に増大させられ、地盤が軟質の場合でも共回り防止翼端部を支持させることができ、共回り防止翼の回転を防止して共回り防止翼としての機能を確実に発揮させられるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る地盤改良機の撹拌装置における正面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る地盤改良機の撹拌装置における正面図である。
【図３】従来の地盤改良機の撹拌装置における使用状態説明図である。
【符号の説明】
１、１００撹拌装置
１１、１０１回動軸
１２、１０２掘削翼
１３、１３ａ、１３ｂ撹拌翼
１４、１０４共回り防止翼
１５噴射孔
１６、１０５ボス部
１７、１０６翼板

Claims

流動状態の固化剤を通せる中空体で形成され、掘進・引上げ用の駆動装置に着脱自在に取付けられて回動及び昇降する回動軸と、当該回動軸の先端部に取付けられて地盤を掘削する掘削翼と、前記回動軸に一又は複数突設される撹拌翼と、前記回動軸における前記掘削翼と撹拌翼との間の所定箇所に回動自在に配設され、地盤に対しほぼ回動しない状態とされて土砂の共回り現象を防ぐ共回り防止翼とを備え、掘削土砂と固化剤を撹拌、混合する地盤改良機の撹拌装置において、
前記回動軸が、掘削翼取付部分より掘削翼回転方向後方側にあたる周側面における前記掘削翼付け根部下側の略中央所定位置に、回動軸の径方向外側へ向けて前記固化剤を所定圧力で噴射する噴射孔を配置され、
前記共回り防止翼が、前記回動軸の掘削翼と最下部の攪拌翼との中間位置に一つのみ配設され、掘削翼の回転半径より外側に位置する外周側翼端部に、回動軸の軸線方向両側のみへそれぞれ突出する形状として拡大された拡大部を備えることを特徴とする地盤改良機の撹拌装置。