JPH0786224B2 - 地盤改良用撹拌装置及びそれを使用した地盤改良工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は掘削土砂と固化材との混合により地中に固結
体を造成する地盤改良工法に使用される攪拌装置，及び
それを使用した地盤改良工法に関するものである。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕

地盤を掘削ロッドにより目標の深度まで掘進し、掘削終
了後、掘削土砂と掘削ロッドの先端から土中に注入され
る固化材を攪拌し、両者を混合することにより地中に造
成杭等の固結体を造成する方法は従来、掘進時にロッド
を正回転させることによりその先端の掘削ビットで掘削
を、また引き抜き時に逆回転させることによりロッドに
突設される攪拌翼で土砂と固化材との攪拌，混合を行
う、という要領で行われるが、このロッドに攪拌翼を突
設した形の掘削ロッドによる方法では地盤の掘削終了後
の、攪拌翼による固化材との混合時に、掘削土がロッド
の軸方向にある長さだけ一塊となって攪拌翼の回りに付
着し、これと一緒に回転することにより比較的大きな土
塊が生ずる可能性が高い。

この掘削時に生ずる土塊が攪拌時にそのままの形で固化
材と混合された場合、土砂と固化材との混合状態は不完
全なままであるため、でき上がる固結体は不均質とな
り、その圧縮強度を低下させる恐れがあることから、こ
の土塊を発生させないことが常に施工上の課題となって
いる。

この問題に対し、掘削ロッドにこれに対して回転自在
で、削孔径より長い翼を突設し、ロッドの回転時に、先
端が土中に差し込まれることにより翼が回転しないこと
を利用し、土が攪拌翼に付着して同時に回転する事態を
防止する装置が提案されている。

この装置は翼等の回転を削孔の回りの土の抵抗により阻
止し、翼と攪拌翼とにより攪拌時に掘削土をある程度の
大きさに切り、土塊の発生を防止するものであるが、こ
れに対し、本発明はより掘削土を攪拌時に細かく粉砕
し、良好な混合状態を得る装置及びその施工方法を新た
に提案しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では掘削ロッドの攪拌翼の上下に、粉砕翼とこれ
を連結する連結材からなる粉砕フレームを掘削ロッドに
対して回転自在，且つ上下動自在に取り付け、攪拌時に
掘削ロッドに対して相対的に上下動する粉砕翼と攪拌翼
とにより掘削土を細かく粉砕することにより掘削土が塊
状態で攪拌翼に付着して掘削ロッドとともに回転するこ
とを防止し、均質で、良好な土と固化材との混合状態を
得る。

粉砕フレームは掘削ロッドに対して回転自在で、且つ軸
方向に往復動自在に、上下に並列して掘削ロッドの外周
に突設される粉砕翼と、この上下の粉砕翼を互いに接続
する連結材とからなり、攪拌翼は粉砕フレームの上下の
粉砕翼の中間位置に掘削ロッドに突設される。

攪拌時、粉砕フレームは掘削土による抵抗と慣性とによ
り掘削ロッドに対して遅れて回転し、また掘削ロッド
の、混合を促進させるために行われる上下動時には粉砕
フレームは同じく抵抗と慣性で、上下の粉砕翼とその中
間に位置する攪拌翼との間に範囲内で上下動し、それに
よりその上下の粉砕翼と攪拌翼との間で土砂の粉砕が行
われる。掘削ロッドの上昇時、または降下時には掘削ロ
ッドが上昇、または降下するのみで粉砕フレームの一方
の粉砕翼と攪拌翼間の間隔が広がると同時に、他方の粉
砕翼と攪拌翼間の間隔が狭まり、粉砕フレームと攪拌翼
の相対的な回転によって間隔が狭まる側の粉砕翼と攪拌
翼との間で土砂を細かく粉砕できる。

また粉砕フレームが掘削ロッドに対して回転自在で、軸
方向に往復動自在に掘削ロッド回りに接続していること
により、掘削ロッドを回転させるのみで自動的に粉砕フ
レームを攪拌翼に対して相対的に回転させ、掘削ロッド
を昇降させるのみで相対的に昇降させることができ、強
制的に粉砕フレームを回転、あるいは昇降させる必要が
なく、攪拌装置の構成が簡素化される。

施工は掘削ロッドを回転させ、その粉砕フレームと攪拌
翼とで掘削土を切削しながら地盤を掘進し、所定深度に
到達した後、掘削ロッドの先端より固化材を吐出しなが
ら掘削ロッドを回転させ、更に掘削土を粉砕フレームの
上下の粉砕翼と攪拌翼とで粉砕すると同時に、この粉砕
された土と固化材とを攪拌，混合する、という要領で行
われ、固結体が造成される。固化材の吐出は掘削ロッド
による掘進時からも行われる。

〔実施例〕

以下本発明を一実施例を示す図面に基づい７説明する。

まず第１請求項記載の発明を説明する。

この発明の攪拌装置Ａは第１図−I,第２図に示すように
掘削ロッド１に、これに対して回転自在，且つ上下動自
在に取り付けられる粉砕フレーム２と、その中間位置に
突設される攪拌翼３とから構成され、掘削ロッド１の掘
進による掘削土を細かく粉砕し、固化材との混合の度合
いを高めるものである。第１図−IIはＩの平面図である
が、中心線の左側は底面を、右側が平面を表している。

粉砕フレーム２は上下に距離をおいて並列する粉砕翼2
a,2aとこれを接続する連結材2b,2bとからなり、粉砕翼2
a,2aは掘削ロッド１の外周にこれに対して摺動自在に差
し込まれる外管2c,2cに突設される。

この粉砕フレーム２の平面上の両端間距離は削孔径と同
程度の大きさであり、またその外管2cが掘削ロッド１か
ら切り離されることによりこれに対して相対的に回転可
能で、上下動自在な状態にある。

攪拌翼３は粉砕フレーム２に取り囲まれるように、上下
の粉砕翼2a,2aの中間位置の掘削ロッド１に突設され、
その長さは粉砕翼2aのそれより短くなっている。

粉砕フレーム２に挟まれた攪拌翼３の上下には図示する
ように粉砕フレーム２の外管2c,2cを係止させ、その移
動の範囲を制限するリブ4,4が突設されており、このリ
ブ４と外管2cとの間の範囲で粉砕フレーム２は移動自在
となっている。

地盤の掘削後、掘削ロッド１は上下動しながら回転し、
掘削土と固化材の攪拌が行われるが、このとき、粉砕フ
レーム２は掘削土、すなわち切削，粉砕された土による
抵抗等により静止，あるいは低速で回転するため、粉砕
翼2a,2aと攪拌翼３とに相対的な回転、すなわち角速度
差が生じ、その間で土の切削，粉砕が行われることにな
る。

また第１図−Ｉに示すように掘削ロッド１の上昇時、粉
砕フレーム２は同じく抵抗等によりこれに対して相対的
に降下し、逆に掘削ロッド１の降下時は第２図に示すよ
うに上昇し、それぞれ上側の粉砕翼2aと攪拌翼３との間
と、下側の粉砕翼2aと攪拌翼３との間の距離が短縮さ
れ、このとき相対的に回転しながら間隔が狭まる粉砕翼
2aと攪拌翼３との間で土砂はより細かく粉砕されること
になる。

この粉砕翼2aと攪拌翼３とによる土砂の粉砕は粉砕フレ
ーム２の掘削ロッド１に対する上昇時に、粉砕フレーム
２の上方に位置する攪拌翼３との間においても期待で
き、この粉砕フレーム２上の攪拌翼３は上昇する土砂を
押し下げ、繰り返して土砂を粉砕する効果を持ってい
る。

なお、土砂の粉砕は後述するように地盤の掘削時にもあ
る程度行われる。

また、粉砕フレーム２に減速機を接続することによって
これを強制的に掘削ロッド１に対して逆回転させること
もできる。

次に第２請求項記載の発明を説明する。

この発明は第１請求項記載発明の攪拌装置Ａを用いて掘
削土を粉砕しながらこれと固化材を攪拌し、混合するこ
とにより地中に固結体を造成する方法である。

まず、掘削ロッド１の回転により先端の掘削ビット５で
削孔が行われる。このとき、第２図に示すように粉砕フ
レーム２は掘削ロッド１に対して相対的に上昇し、掘削
ロッド１に対して遅れて回転する粉砕フレーム２と攪拌
翼３とにより掘削土はある程度の大きさに切削される。
後述する固化材の吐出は、この削孔開始時から行うこと
が効果的であり、削孔から攪拌まで連続的に、あるいは
断続的に固化材を注入する場合もある。

この掘削ロッド１の回転時、上昇する掘削土は傾斜が付
いた攪拌翼３により下方へ抑え付けられ、粉砕フレーム
２の粉砕翼2aとの間で切削が行われる。

掘削ロッド１が所定深度に到達した後、その先端よりソ
イルセメント，モルタル，またはセメントミルク等のス
ラリーである固化材を吐出しながら、これを回転させ、
掘削土と固化材との攪拌，混合を行う。これは掘削ロッ
ド１を上下動させながら行われる。

掘削ロッド１の上昇時、攪拌装置Ａの発明で説明した通
り、粉砕フレーム２は掘削ロッド１に対して相対的に降
下すると同時に、遅れて回転するため、その上側の粉砕
翼2aと攪拌翼３との間で土砂が切削，粉砕される。逆に
掘削ロッド１の降下時には粉砕フレーム２が上昇し、そ
の下側の粉砕翼2aと攪拌翼３との間で切削，粉砕が行わ
れる。

この土砂の粉砕と同時に、土砂と固化材とが攪拌，混合
され、固結体が造成される。

なお、上記した通り、土砂の固結化を早める必要がある
場合には、固化材の吐出と攪拌，混合を掘削ロッド１の
掘進時から開始することが有効である。

〔発明の効果〕

この発明は以上の通りであり、掘削ロッドに対して回転
自在、且つ往復動自在に接続された粉砕フレームと攪拌
翼の相対的な回転と上下動により掘削土の切削，粉砕を
行い、特に掘削ロッドが回転しながら昇降することによ
り粉砕フレームの粉砕翼と攪拌翼間の間隔が狭まる側で
土砂をより細かく粉砕することができるため、粉砕され
た土砂と固化材との混合を均質に行うことが可能であ
り、良好で、高品質の固結体を造成することができる。

また粉砕フレームは掘削ロッドに対して回転自在で、軸
方向に往復動自在に掘削ロッド回りに接続しているた
め、掘削ロッドを回転させるのみで自動的に攪拌翼に対
して相対的に回転し、掘削ロッドを昇降させるのみで相
対的に昇降し、強制的に粉砕フレームを回転、あるいは
昇降させる必要がなく、攪拌装置の構成が簡素化されて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図−I,IIは掘削ロッドの上昇時の様子を示したそれ
ぞれ立面図，平面図、第２図は掘削ロッドの降下時の様
子を示した立面図である。 Ａ……攪拌装置、１……掘削ロッド、２……粉砕フレー
ム、2a……粉砕翼、2b……連結材、2c……外管、３……
攪拌翼、４……リブ、５……掘削ビット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削ロッドによる地盤の掘削後に掘削土と
   固化材を攪拌，混合する装置であり、掘削ロッドの周面
   に突設される攪拌翼と、この攪拌翼の上下に高さ方向に
   距離をおいて掘削ロッドに取り付けられ、掘削土を粉砕
   する粉砕フレームとから構成され、粉砕フレームは攪拌
   翼の上下に並列する粉砕翼と、この上下の粉砕翼を互い
   に接続する連結材とからなり、掘削ロッドに対して回転
   自在で、且つ軸方向に往復動自在にこれに接続されてい
   ることを特徴とする地盤改良用攪拌装置。
2. 【請求項２】第１請求項記載の地盤改良用攪拌装置が付
   属した掘削ロッドを回転させ、その粉砕フレームの粉砕
   翼と攪拌翼とで掘削土を切削しながら地盤を掘進し、所
   定深度に到達した後、掘削ロッドの先端より固化材を吐
   出しながら掘削ロッドを回転させ、更に掘削土を粉砕フ
   レームの上下の粉砕翼と攪拌翼とで粉砕すると同時に、
   この粉砕された土と固化材とを攪拌，混合して固結体を
   造成する地盤改良工法。
3. 【請求項３】固化材の吐出を地盤の掘進時から行うこと
   を特徴とする第２請求項記載の地盤改良工法。