(57)【要約】      （修正有）【課題】地盤改良工事後の排出土を抑制しつつ、土砂と固化材とを効率良く攪拌可能な地盤改良装置を提供する。【解決手段】地盤改良装置１０は、駆動装置１３に回転させられて地盤に貫入引抜される掘削ロッド１４と、掘削ロッド１４の先端部に幅方向に延設された一対の掘削翼１５と、掘削ロッド１４の幅方向に二段に延設された一対の攪拌翼１６．１７と、掘削ロッド１４の両翼１５．１７間に幅方向に延設された一対の傾斜板１８とを有している。この傾斜板１８は、掘削翼１５の傾斜方向と反対方向に傾斜している。この傾斜角度θは、掘削ロッドの軸方向に対して５度〜１５度の範囲に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、
該掘削ロッドの下端部に幅方向に延設された掘削翼と、
該掘削翼の上方において前記掘削ロッドの幅方向に延設された攪拌翼と、
前記掘削ロッド内の流路を通じて固化材を吐出する吐出口と、
を備え、前記掘削翼の回転により地盤を掘削し、固化材の混入した掘削土砂を前記攪拌翼にて均一に攪拌する地盤改良装置であって、
前記掘削ロッドに掘削土砂の流れを受ける傾斜板を設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記傾斜板が、前記掘削翼の傾斜方向と反対方向に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記傾斜板の傾斜角度を、前記掘削ロッドの軸方向に対して５度〜１５度の範囲に設定したことを特徴とする請求項２記載の地盤改良装置。
【請求項４】
前記傾斜板の基端部を、前記掘削ロッド外周に配設された上下一対のストッパ間に回転自在に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤を改良するために掘削土砂と固化材とを混合攪拌して、地中に固結土柱を順次造成する地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の地盤改良装置については種々のタイプが提案され、例えば特許文献１の地盤改良装置が公知となっている。図８に基づき概略を説明すれば、所定の駆動装置によって回転駆動される掘削ロッド１と、この掘削ロッド１の幅方向に二段に延設された一対の攪拌翼２．３と、前記掘削ロッド１の下端部に幅方向に延設された掘削翼４と、前記掘削ロッド１の前記両翼３．４間に幅方向に延設された一対の垂直ガイド板５とを備え、前記掘削翼４には地盤を掘削する複数のビット６が固定されている。
【０００３】
前記掘削ロッド１内には、セメントスラリーやセメントミルクなどのセメント系固化材を吐出する流路が形成されている一方、前記各掘削翼４は、前記流路を通じて固化材を吐出する吐出口を有している。
【０００４】
前記両攪拌翼２．３は、互いに交差して前記掘削ロッド１に延設されている一方、前記各垂直ガイド板５の先端部に突設された回転軸７に星型の回転羽根車８が回転自在に支承されている。
【０００５】
そして、掘削ロッド１を回転させて降下するときには、回転羽根車８の外周部が掘削孔地山に食い込みながら回転し、地盤の地質に影響されることなく、垂直ガイド板５を降下させて掘削ロッド１を鉛直な掘進方向に案内される。
【０００６】
一方、掘削ロッド１を反転させて引き上げるときには、回転羽根車８が削孔地山に接触して回転しながら上昇するので、抵抗なく引き上げられる。
【特許文献１】特開２００２−３３９３４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、吐出口から固化材を吐出しつつ地盤を掘削していることから、地盤改良工事後には掘削土砂に固化材が混入した排出土が生じてしまう。この排出土には固化材が混入しているため、そのまま放置できず、産業廃棄物として指定された廃棄場所まで運搬し、埋め立て処理する必要ある。
【０００８】
したがって、工事後に発生した排出土の処分に費用を要し、工事コストを抑制できないおそれがある。また、回転羽根車８の外周部が掘削孔地山に食い込むことから、掘削翼４に掬い上げられた掘削土砂の流れを垂直ガイド板５が止め、掘削土が掘削ロッド１と共回りし、攪拌効率を低下させるおそれもある。
【０００９】
そこで、本発明は、地盤改良工事後の排出土を抑制しつつ、土砂と固化材とを効率良く攪拌可能な地盤改良装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記解決課題を解決するために創作された技術的思想であって、請求項１記載の発明は、駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、該掘削ロッドの下端部に幅方向に延設された掘削翼と、該掘削翼の上方において前記掘削ロッドの幅方向に延設された攪拌翼と、前記掘削ロッド内の流路を通じて固化材を吐出する吐出口と、を備え、前記掘削翼の回転により地盤を掘削し、固化材の混入した掘削土砂を前記攪拌翼にて均一に攪拌する地盤改良装置であって、前記掘削ロッドに掘削土砂の流れを受ける傾斜板を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この傾斜板は、掘削翼の回転で掘削した土砂を受止めているので、掘削孔からの排出量が抑制され、排出残量を減少させることができる。
【００１２】
前記傾斜板の一例としては、請求項２記載のように、前記掘削翼の傾斜方向と反対方向に傾斜している態様が挙げられる。この傾斜角度としては、請求項３記載のように、前記掘削ロッドの軸方向に対して５度〜１５度の範囲に設定されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記傾斜板の基端部を、請求項４記載のように、前記掘削ロッド外周に配設された上下一対のストッパ間に回転自在に設ければ、掘削翼によって掬い上げられた掘削土砂が前記傾斜板に作用して、掘削ロッドの回転とは逆方向の回転を与え、掘削土砂の共回りが効果的に防止される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜４記載の発明によれば、地盤改良工事の際に発生する排出残量が減少することから、排出残土の処分費が軽減され、工事コストの高騰が防止される。
【００１５】
特に、請求項４記載の発明によれば、掘削土砂の共回りが効果的に防止され、攪拌効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図５は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置を示している。この地盤改良装置１０は、深層混合処理工法のスラリー工法に従って軟弱地盤を改良して構造物の支持力を強化させている。
【００１７】
このスラリー工法の施工ラインでは、図５に示すように、セメントスラリーやセメントミルクなどのセメント系の固化材がスラリープラントＲで生成されている。この固化材は、スライーポンＰをもって前記地盤改良装置１０に供給されている。ここでは前記地盤改良装置１０は、改良専用施工機１１のアーム１２に支持され、駆動装置１３（例えば駆動モータなど）によって回転駆動されている。
【００１８】
具体的には、前記地盤改良装置は、図１に示すように、前記駆動装置１３に回転駆動されて地盤に貫入引抜される掘削ロッド１４と、この掘削ロッド１４の下端部に幅方向に延設された一対の掘削翼１５と、この両掘削翼１５の上方において前記掘削ロッド１４の幅方向に二段に延設された一対の攪拌翼１６．１７と、前記掘削ロッド１４の前記両翼１５．１７間に幅方向に延設された一対の傾斜板１８とを主体に構成されている。
【００１９】
前記掘削ロッド１４は、前記駆動装置１３に連結されたロッド本体２０と、このロッド本体２０の外周面に装着固定されたハウジング２１とを備え、前記ロッド本体２０内には前記固化材の流路が形成されている。
【００２０】
前記各掘削翼１５は、地盤に掘削孔Ｃを形成しつつ貫入し、互いに反対方向にすくい角の傾斜をもって前記ハウジング２１に形成され、前記掘削ロッド１４の回転により地盤を掘削する複数のビット２２と、前記流路を介して前記固化材を吐出する図外の吐出口と、この吐出口内への掘削土の進入を防止する図外の逆止弁とを有している。
【００２１】
前記両攪拌翼１６．１７は、上下に交差状に位置しており、前記ハウジング２１から所定の傾斜角度をもって延設され、前記固化材の混入した掘削土砂を揉み解している。
【００２２】
前記各傾斜板１８は、長方形状の傾斜板本体２３と、該傾斜板本体２３の基端部が溶接された半円筒状の軸支承部材２４と、該軸支承部材２４の両側端部に折曲形成されたフランジ２５とを備え、前記軸支承部材２４に内周は前記ハウジング２１の半周部と相似形に形成されている。
【００２３】
したがって、前記各軸支承部材２４を前記ハウジング２１に対向して嵌着した後に、互いのフランジ２５をボルト２６で締結して前記傾斜板本体２３が前記ハウジング２１に回転自在に取り付けられている。このとき前記ハウジング２１に形成された上下一対のストッパ２７間に前記軸支承部材２４が嵌着されるため、前記傾斜板本体２３は前記ハウジング２１の軸方向の移動が規制されている。
【００２４】
前記傾斜板本体２３は、図２に示すように、前記ハウジング２１の軸方向に対して角度αの傾斜をもって前記軸支承部材２４の外面に延設されている。この傾斜方向は、図１及び図２に示すように、前記掘削翼１５の傾斜方向と反対方向に施されている。すなわち、一方の前記掘削翼１５には前下がりの傾斜が施され、他方の掘削翼１５には後下がりの傾斜が施されている。これに対して、一方の傾斜板本体２３には後下がりの傾斜が施され、他方の傾斜板本体２３には前下がりの傾斜が施されている。
【００２５】
ここでは前記傾斜板本体２３の傾斜角度αは、前記ハウジング２１の軸方向に対して約１０度の傾き角度に設定されている。このとき前記両傾斜板１８間のコラム径ｂは、図３に示すように、前記両掘削翼１５間のコラム径ａよりも１００ｍｍ長く設定されている。また、各傾斜板本体２３の先端コーナ部には掘削孔Ｃ内への搬入を考慮してテーパが施されている。
【００２６】
そこで、前記地盤改良装置１０を用いて軟弱地盤を改良する場合を一例に説明すれば、まず、図４（ａ）に示すように、改良専用施工機１１を移動させながら掘削ロッド１４を貫入させる改良部の位置決めを行う。この位置決めの後には、図４（ｂ）に示すように、掘削ロッド１４を改良部に空打ち貫入させる。
【００２７】
この後に掘削ロッド１４を図４（ｃ）中の矢印Ｐ方向に回転させ、掘削翼１５の回転で地盤を掘削して掘削ロッド１４を改良地盤に貫入させる。同時に吐出口から固化材を吐出させ、掘削翼１４に掘削された掘削土砂に固化材を混入させる。
【００２８】
このとき傾斜板本体２３は掘削翼１５と反対方向に傾斜していることから、掘削土砂の流れを受止め、掘削孔Ｃからの排出量を抑えている。したがって、地盤改良工事後に発生する排出残土量が減少し、この点で排出残土の処分費が抑制され、工事コストの高騰が防止される。
【００２９】
ここで傾斜板本体２３の傾斜角度αは、前記ハウジング２１の軸方向に対して約１０度の傾き角度に設定されているが、掘削孔Ｃ内への進入抵抗と掘削土砂の受け易さとを考慮して適宜変更して使用される。
【００３０】
すなわち、傾斜角度アルファが大きすぎると掘削土砂を受け易くなるものの掘削孔Ｃ内への侵入抵抗が増加する。一方、傾斜角度θが小さすぎると掘削孔Ｃ内への進入抵抗は減少するものの、掘削土砂を受け難くなる。したがって、傾斜角度θは、改良地面の土質に応じて±５度の範囲で適宜選択して使用することが好ましい。
【００３１】
また、両傾斜板本体２３は、掘削翼１５によって掬い上げられた掘削土砂を受止めていることから、掘削ロッド１４とは逆方向の回転力が与えられ、これにより掘削土砂が掘削ロッド１４と共回りすることなく、攪拌翼１６．１７に十分に揉み解される、攪拌効率が向上する。この意味で、両傾斜板１８間のコラム径ｂを両掘削翼１５間のコラム径ａよりも若干長くするだけで共回りが防止でき、装置のコンパクト化や軽量化が実現される。実際に地盤改良装置１０では、コラム径ｂはコラム径ａよりも１００ｍｍ長く設定するだけで済んでいる。
【００３２】
そして、掘削ロッド１４を必要深度まで貫入させたときには、図４（ｄ）に示すように、固化材と掘削土とが均等に攪拌混合される。つぎに、掘削ロッド１６を、矢印Ｑ方向に回転させ、図４（ｅ）〜（ｇ）に示すように、地盤の改良部から引き上げる。この段階でも両傾斜板本体２３は、攪拌翼１６．１７で土押し下げられた土砂によって掘削ロッドとは逆方向の回転力を与えられ、掘削土砂の共回りが防止され、混合土砂が十分に攪拌される。この結果、固化材と掘削土砂が均等に攪拌混合されたソイルセメントＳの固結土柱が地盤に生成され、軟弱地盤が改良される。
【００３３】
図６は、前記傾斜板１８の他例を示している。ここでは前記両傾斜板１８は、上段の前記両攪拌翼１６の上側に配設されている。すなわち、前記ハウジング２１の最上段に前記両ストッパ２７が形成され、該ストッパ２７間に前記両軸支承部材２４が嵌着され、前記両フランジ２５にボルト２６が締結されている。
【００３４】
この態様によれば、前記掘削ロッド１４を前記矢印Ｐ方向に回転させたときに、固化材の混入した掘削土砂は前記攪拌翼１６．１７にて攪拌された後に、前記傾斜板本体２３に受け止め、同様に掘削孔Ｃからの排出量が減少する。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば図７に示すように、各段の両攪拌翼１６．１７間に前記両傾斜板１８を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤改良装置の正面図。
【図２】同  傾斜板の側面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】（ａ）は改良地盤の位置決めを示す断面図、（ｂ）は掘削ロッドを地盤に貫入させた状態を示す断面図、（ｃ）は固化材と掘削土とを攪拌混合させている状態を示す断面図、（ｄ）は必要深度まで掘削翼が到達した状態を示す断面図、（ｅ）は掘削ロッドの引抜途中を示す断面図、（ｆ）は掘削ロッドを空打部まで引き抜いた状態を示す断面図、（ｇ）は掘削ロッドの引抜完了の状態を示す断面図。
【図５】スラリー工法の施工ラインを示す概略図。
【図６】傾斜板の他例を示す地盤改良装置の正面図。
【図７】傾斜板のさらに他例を示す地盤改良装置の正面図。
【図８】従来例の正面図。
【符号の説明】
【００３７】
１０…地盤改良装置
１３…駆動装置（駆動手段）
１４…掘削ロッド
１５…掘削翼
１６．１７…攪拌翼
１８…傾斜板
２４…軸支承部材（傾斜板の基端部）
２７…ストッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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