(57)【要約】【課題】  地盤の改良とアンカーの造成を同時に行う。【解決手段】  筒状のロッド１１に攪拌翼１２を備えたアンカー造成用攪拌ロッド１０の周囲にロッド２１に攪拌翼２２を備えた複数の地盤改良用攪拌ロッド２０を配置し、アンカー造成用攪拌ロッド１０のロッド１１内に引張部材１３を挿入し、各地盤改良用攪拌ロッド２０を自転公転及びアンカー造成用攪拌ロッド１０を自転させる駆動装置３０を設ける。固化材を地盤に注入しながらアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０を自転公転させて改良すべき深度まで攪拌し、アンカー造成用攪拌ロッド１０を地盤改良用攪拌ロッド２０より更に深部へ降下させて攪拌し、その後引張部材を地中に残置してアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０を引き上げ、固化材を固化させて地盤改良部とアンカー部を同時に形成する。【選択図】図２
2010001695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤に固化材を注入して地盤を改良するとともに、同改良地盤の下方に改良地盤より小径のアンカーを一体的に形成して地耐力を高める地盤改良装置であって、筒状のロッドに攪拌翼を備えたアンカー造成用攪拌ロッドの周囲にロッドに攪拌翼を備えた複数の地盤改良用攪拌ロッドを等間隔おいて配置し、アンカー造成用攪拌ロッドのロッド内に引張部材を挿入し、アンカー造成用攪拌ロッドを中心にして各地盤改良用攪拌ロッドを自転公転及びアンカー造成用攪拌ロッドを自転させる駆動装置を設け、地盤に固化材を注入する固化材注入手段を設け、アンカー造成用攪拌ロッドと各地盤改良用攪拌ロッドの上部を支承して昇降させ且つアンカー造成用攪拌ロッドを各地盤改良用攪拌ロッドより深部へ降下できる昇降手段を設けたことを特徴とする、地盤改良装置。
【請求項２】
引張部材の先端に定着金具を取り付けた、請求項１記載の地盤改良装置。
【請求項３】
地盤改良用攪拌ロッドが、攪拌翼の偏心位置にロッドを取り付けた構造である、請求項１又は２記載の地盤改良装置。
【請求項４】
地表に架台を設置し、同架台上に駆動装置を水平方向へ移動可能に配置した、請求項１〜３いずれか記載の地盤改良装置。
【請求項５】
アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドが、複数本の短尺のロッドを脱着可能に連結した構造で、昇降手段が、駆動装置を昇降させる昇降ジャッキを架台に設け、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの途中位置を緊緩するチャッキング装置を駆動装置に設け、架台にマストを立設し、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの上端部を支承したスイベルをマストに沿って昇降自在に設けた構造である、請求項４記載の地盤改良装置。
【請求項６】
アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドが、複数本の短尺のロッドを脱着可能に連結した構造で、昇降手段が、駆動装置上に昇降ジャッキを介して昇降台を設け、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの途中位置を緊緩する上部チャッキング装置を昇降台に設け、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの途中位置を緊緩する下部チャッキング装置を駆動装置に設け、架台にマストを立設し、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの上端部を支承したスイベルをマストに沿って昇降自在に設けた構造である、請求項４記載の地盤改良装置。
【請求項７】
ロッド同士を所定間隔に保持するサポートを設けた、請求項１〜６いずれか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、軟弱地盤に固化材を注入して掘削土と攪拌混合し、固化材を固化させて地盤を改良する地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤にセメントミルク等の固化材を注入し、固化材と掘削土とを攪拌混合して固化させ、地中に改良杭を造成して地盤を強化するソイルセメントコラム工法が広く知られている。この工法に用いる地盤改良装置としては、固化材を吐出できるロッドに攪拌翼を取り付け、施工機のアームに支持された駆動装置で攪拌ロッドを回転させながら地中へ押し付け、地上のプラントから供給された固化材を吐出しながら攪拌翼で地盤を攪拌できるようにした構造のものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、前記の地盤改良装置で改良された地盤では、橋梁の基礎やマンホール等に対して鉛直荷重には十分でも、地震時の浮力や引抜き力といった上向きの力に対しては何ら抵抗できない。その場合、地震時の上向きの力に対応するため、改良地盤の下方にアンカーを造成する方法がある。しかし、地盤の改良とアンカーの造成は異なる設備で別々に行われており、作業に期間を要する問題があった。
【特許文献１】特開２００８−２５２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題を解消し、地盤の改良とアンカーの造成を同時にできる地盤改良装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  軟弱地盤に固化材を注入して地盤を改良するとともに、同改良地盤の下方に改良地盤より小径のアンカーを一体的に形成して地耐力を高める地盤改良装置であって、筒状のロッドに攪拌翼を備えたアンカー造成用攪拌ロッドの周囲にロッドに攪拌翼を備えた複数の地盤改良用攪拌ロッドを等間隔おいて配置し、アンカー造成用攪拌ロッドのロッド内に引張部材を挿入し、アンカー造成用攪拌ロッドを中心にして各地盤改良用攪拌ロッドを自転公転及びアンカー造成用攪拌ロッドを自転させる駆動装置を設け、地盤に固化材を注入する固化材注入手段を設け、アンカー造成用攪拌ロッドと各地盤改良用攪拌ロッドの上部を支承して昇降させ且つアンカー造成用攪拌ロッドを各地盤改良用攪拌ロッドより深部へ降下できる昇降手段を設けたことを特徴とする、地盤改良装置
２）  引張部材の先端に定着金具を取り付けた、前記１）記載の地盤改良装置
３）  地盤改良用攪拌ロッドが、攪拌翼の偏心位置にロッドを取り付けた構造である、前記１）又は２）記載の地盤改良装置
４）  地表に架台を設置し、同架台上に駆動装置を水平方向へ移動可能に配置した、前記１）〜３）いずれか記載の地盤改良装置
５）  アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドが、複数本の短尺のロッドを脱着可能に連結した構造で、昇降手段が、駆動装置を昇降させる昇降ジャッキを架台に設け、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの途中位置を緊緩するチャッキング装置を駆動装置に設け、架台にマストを立設し、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの上端部を支承したスイベルをマストに沿って昇降自在に設けた構造である、前記４）記載の地盤改良装置
６）  アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドが、複数本の短尺のロッドを脱着可能に連結した構造で、昇降手段が、駆動装置上に昇降ジャッキを介して昇降台を設け、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの途中位置を緊緩する上部チャッキング装置を昇降台に設け、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの途中位置を緊緩する下部チャッキング装置を駆動装置に設け、架台にマストを立設し、アンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドの上端部を支承したスイベルをマストに沿って昇降自在に設けた構造である、前記４）記載の地盤改良装置
７）  ロッド同士を所定間隔に保持するサポートを設けた、前記１）〜６）いずれか記載の地盤改良装置
にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、固化材を地盤に注入しながらアンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドを自転公転させて改良すべき深度まで攪拌し、アンカー造成用攪拌ロッドを地盤改良用攪拌ロッドより更に深部へ降下させて攪拌し、その後引張部材を地中に残置してアンカー造成用攪拌ロッドと地盤改良用攪拌ロッドを引き上げ、固化材を固化させる。したがって、地盤改良部とアンカー部を同時に形成でき、工期を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、ロッドを攪拌翼の偏心位置に取り付けると、円形や矩形など任意の断面形状に切削して攪拌でき、横方向に長く改良する場合は、わずかにオーバーラップさせるだけで改良でき、余掘り量を低減して効率が良い。駆動装置を地表に設置すると、低重心で転倒の危険が無く安定性に優れ、攪拌位置の位置決めも精度良く容易に行える。短尺のロッドを継ぎ足しながら昇降ジャッキで降下させて攪拌させると、従来の高さを有する施工機を省略でき、橋架の下・ガード下・鉄塔架線下など高さ制限のある場所（５〜６ｍ）でも施工が可能となる。ロッド同士を所定間隔に保持するサポートを設けると、攪拌時の地盤の抵抗に対する各ロッドのねじれを防止できる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１〜７に示す実施例１は、駆動装置を油圧ジャッキで昇降させることでロッドを上下動できるようにした例である。図１は実施例１の地盤改良装置の説明図、図２は実施例１の駆動装置の縦断面図、図３は実施例１の駆動装置の横断面図、図４は実施例１の駆動装置の平面図、図５は実施例１のサポートの説明図、図６は実施例１の攪拌翼の回転軌跡を示す説明図、図７は実施例１の地盤の改良とアンカーの造成を示す説明図である。
【０００９】
図中、１０はアンカー造成用攪拌ロッド、１１はロッド、１１ａは支軸部、１１ｂはジョイント、１２は攪拌翼、１３は引張部材、１３ａは定着金具、１３ｂは定着部材、２０は地盤改良用攪拌ロッド、２１はロッド、２１ａは吐出口、２１ｂは支軸部、２１ｃはジョイント、２２は攪拌翼、２３はサポート、２３ａはスラストリング、２３ｂは連結部材、３０は駆動装置、３１は内歯歯車、３１ａはギヤ、３２は太陽歯車，３２ａは貫通孔、３３は遊星歯車、３３ａは貫通孔、３４はモータ、３４ａはピニオンギヤ、３５は外殻、３５ａは回転体、３６はチャッキング装置、４０は架台、４１はマスト、４２は油圧ジャッキ（昇降ジャッキ）、５０はプラント、５１は供給チューブ、６０はスイベル、Ａはアンカー部、Ｃは地盤改良部、Ｇは地盤、Ｋは基礎、Ｓはソイルセメントである。
【００１０】
実施例１の地盤改良装置を図１〜５に示す。アンカー造成用攪拌ロッド１０は、断面四角形状の角材で構成した短尺の筒状のロッド１１をジョイント１１ｂで脱着可能に複数本連結し、最下のロッド１１の先端部外周に攪拌翼１２をその中央位置で取り付け、先端に定着金具１３ａを備えた引張部材１３をロッド１１内に挿入している。固化材はロッド１１と引張部材１３との間の空間を通じて供給し、最下のロッド１１の先端の開口から吐出できるようにしている。
【００１１】
地盤改良用攪拌ロッド２０は、断面四角形状の角材で構成した短尺のロッド２１をジョイント２１ｃで脱着可能に複数本連結し、最下のロッド２１の先端部外周に攪拌翼２２をその偏心位置で取り付けている。この地盤改良用攪拌ロッド２０をアンカー造成用攪拌ロッド１０の周囲に等間隔おいて３体配置している。ロッド２１の内部には固化材を供給する流路（図示せず）を形成し、最下のロッド２１の先端には固化材を吐出する吐出口２１ａを開口している。
【００１２】
サポート２３は、ロッド１１，２１の途中位置を支承するスラストリング２３ａと、各スラストリング２３ａ同士を三角形状に連結する連結部材２３ｂとで構成している。ロッド１１，２１の途中位置は断面円形の支軸部１１ａ，２１ｂを２ｍ間隔で形成し、スラストリング２３ａで回転自在に軸支できるようにしている。
【００１３】
駆動装置３０は、外周にギヤ３１ａを形成した内歯歯車３１の内歯にロッド１１が貫通する太陽歯車３２とロッド２１が貫通する３体の遊星歯車３３を歯合し、内歯歯車３１の外側に２体のモータ３４を対向して配置し、そのモータ３４のピニオンギヤ３４ａと内歯歯車３１のギヤ３１ａとを歯合している。太陽歯車３２と遊星歯車３３にはロッド１１，２１がそれぞれ貫通して係合するための断面四角形状の貫通孔３２ａ，３３ａを形成している。これらを上下面が開口した外殻３５内に収容し、ロッド１１，２１を自転可能に貫通して回転できる回転体３５ａを外殻３５の上下に配置している。駆動装置２０の上面には、ロッド１１，２１の途中位置を緊緩するチャッキング装置３６を取り付けている。
【００１４】
架台４０は直線状で、駆動装置３０の左右下部を移動可能に支持するために左右一対設けている。架台４０にはストッパ（図示せず）を備えた高さ４〜５ｍほどのマスト４１を架台４０の長手方向に沿って移設可能に立設し、左右のマスト４１でスイベル６０を昇降自在に且つストッパで定位置に保持可能に支持している。架台４０は左右それぞれに油圧ジャッキ４２を備え、駆動装置３０を昇降できるようにしている。油圧ジャッキ４２は、１本のロッド１１，２１の長さと略等しい伸縮量を有している。アンカー造成用攪拌ロッド１０と各地盤改良用攪拌ロッド２０の上端部はスイベル６０で支承し、プラント５０の供給チューブ５１と接続して固化材を供給できるようにしている。
【００１５】
図１に示すように、改良すべき地盤Ｇの地表に一対の架台４０を設置し、架台４０上に駆動装置３０を配置して移動させ、油圧ジャッキ４２を伸張させる。プラント５０は攪拌位置の架台４０に隣設する。アンカー造成用攪拌ロッド１０と３体の地盤改良用攪拌ロッド２０を駆動装置３０の太陽歯車３２と遊星歯車３３の貫通孔３２ａ，３３ａに下方から貫通して係合するとともにチャッキング装置３６を締めて保持し、その貫通したアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０の上端部をスイベル６０で支承する。
【００１６】
プラント５０とモータ３４を作動させると、ロッド１１の先端開口及びロッド２１の吐出口２１ａから固化材が地盤Ｇに吐出され、３体の地盤改良用攪拌ロッド２０は攪拌翼１２，２２同士が干渉しないように自転公転（図６参照）するとともにアンカー造成用攪拌ロッド１０が自転し、油圧ジャッキ４２を縮退させると図７（ａ）に示すようにアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０が駆動装置３０とともに降下しながら地盤Ｇを断面略矩形状に切削する。掘削土と固化材は攪拌翼１２，２２で攪拌混合されてソイルセメントＳとなる。サポート２３は攪拌の進捗に応じて駆動装置３０の下方位置で追加的に取り付け、地盤Ｇの抵抗に対する各ロッド１１，２１のねじれを防止する。
【００１７】
油圧ジャッキ４２が完全に縮退（駆動装置３０が最下位置に降下）するとプラント５０とモータ３４を停止してチャッキング装置３６を緩め、油圧ジャッキ４２を伸張させて駆動装置３０を最上位置に上昇させ、スイベル６０をアンカー造成用攪拌ロッド１０と各地盤改良用攪拌ロッド２０の上端部から外して上昇させ、アンカー造成用攪拌ロッド１０と各地盤改良用攪拌ロッド２０の上端部にロッド１１，２１を追加してスイベル６０で支承する。そして、チャッキング装置３６を締めてプラント５０とモータ３４を作動させ、油圧ジャッキ４２を縮退させて地盤Ｇを切削する。この工程を地盤改良の予定深度に達するまで繰り返す。
【００１８】
地盤改良の予定深度まで攪拌すると地盤改良用攪拌ロッド２０用のチャッキング装置３６を緩め、図７（ｂ）に示すようにアンカー造成用攪拌ロッド１０のみを更に地中に降下させてロッド１１を追加しながら攪拌する。アンカー予定深度まで攪拌するとプラント５０とモータ３４を停止し、図７（ｃ）に示すように引張部材１３を地中に残置して油圧ジャッキ４２を伸張させてアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０を引き上げ、チャッキング装置３６を緩めてアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０を分離し、ソイルセメントＳを固化して養生する。その後、図７（ｄ）に示すように地盤改良部Ｃの上部に基礎Ｋを構築し、引張部材１３の後端部を定着部材１３ｂで定着する。
【実施例２】
【００１９】
図８に示す実施例２は、駆動装置上に備えた昇降台を油圧ジャッキで昇降させることでロッドを上下動できるようにした例である。図８は実施例２の駆動装置の縦断面図である。図中、３７は昇降台、３８は上部チャッキング装置、３９は下部チャッキング装置である。実施例２は、図８に示すように駆動装置３０上に油圧ジャッキ４２を介して昇降台３７を取り付け、昇降台３７に上部チャッキング装置３８を取り付け、駆動装置３０に下部チャッキング装置３９を取り付けている。駆動装置３０は架台４０に固定している。
【００２０】
実施例２では、油圧ジャッキ４２を伸張させた状態で上部チャッキング装置３８と下部チャッキング装置３９を緩めてアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０を取り付け、上部チャッキング装置３８を締めてプラント５０とモータ３４を作動させる。油圧ジャッキ４２を縮退させると、アンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０が昇降台３７とともに降下して地盤Ｇを切削する。
【００２１】
昇降台３７が最下位置に降下するとプラント５０とモータ３４を停止し、下部チャッキング装置３９を締めるとともに上部チャッキング装置３８を緩め、油圧ジャッキ４２を伸張させて昇降台３７を最上位置に上昇させ、スイベル６０をアンカー造成用攪拌ロッド１０と地盤改良用攪拌ロッド２０から外してロッド１１，２１を追加する。そして、上部チャッキング装置３８を締めるとともに下部チャッキング装置３９を緩め、プラント５０とモータ３４を作動させ、以上の工程を繰り返す。その他、符号、構成、作用効果は実施例１と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の地盤改良装置は、ソイルセメントコラム工法に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１の地盤改良装置の説明図である。
【図２】実施例１の駆動装置の縦断面図である。
【図３】実施例１の駆動装置の横断面図である。
【図４】実施例１の駆動装置の平面図である。
【図５】実施例１のサポートの説明図である。
【図６】実施例１の攪拌翼の回転軌跡を示す説明図である。
【図７】実施例１の地盤の改良とアンカーの造成を示す説明図である。
【図８】実施例２の駆動装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  アンカー造成用攪拌ロッド
１１  ロッド
１１ａ  支軸部
１１ｂ  ジョイント
１２  攪拌翼
１３  引張部材
１３ａ  定着金具
１３ｂ  定着部材
２０  地盤改良用攪拌ロッド
２１  ロッド
２１ａ  吐出口
２１ｂ  支軸部
２１ｃ  ジョイント
２２  攪拌翼
２３  サポート
２３ａ  スラストリング
２３ｂ  連結部材
３０  駆動装置
３１  内歯歯車
３１ａ  ギヤ
３２  太陽歯車
３２ａ  貫通孔
３３  遊星歯車
３３ａ  貫通孔
３４  モータ
３４ａ  ピニオンギヤ
３５  外殻
３５ａ  回転体
３６  チャッキング装置
３７  昇降台
３８  上部チャッキング装置
３９  下部チャッキング装置
４０  架台
４１はマスト
４２  油圧ジャッキ（昇降ジャッキ）
５０  プラント
５１  供給チューブ
６０  スイベル
Ａ  アンカー部
Ｃ  地盤改良部
Ｇ  地盤
Ｋ  基礎
Ｓ  ソイルセメント
【図１】
2010001695.tif 000003
【図２】
2010001695.tif 000004
【図３】
2010001695.tif 000005
【図４】
2010001695.tif 000006
【図５】
2010001695.tif 000007
【図６】
2010001695.tif 000008
【図７】
2010001695.tif 000009
【図８】
2010001695.tif 000010