(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良するための削孔攪拌装置であって、
鉛直方向に延びるロッドと、
前記ロッドの下端に接続された掘削ビットと、
前記ロッドを回転させる駆動装置と、
前記ロッドの内部を通じて前記掘削ビットからセメントミルクを噴射するセメントミルク供給装置と、を備え、
前記ロッドは、一端に外周に螺条が形成された外螺条部を、他端に内周に螺条が形成された内螺条部を有する複数の鋼管が接続されてなり、各鋼管は一端に外周に螺条が形成された外螺条部を、他端に内周に螺条が形成された内螺条部を有し、前記外螺条部及び前記内螺条部は、上側の前記鋼管を下側の前記鋼管に対して、前記複数の鋼管全ての接続部について同一の所定の方向に回転させることで螺合するように形成されており、
前記駆動装置は、削孔攪拌時に、前記ロッドを、互いに螺合した前記外螺条部と前記内螺条部とが締め付けられる方向に回転させ、
前記掘削ビットは、
前記ロッドに接続された軸部と、
前記軸部に外周に向かって延びるように設けられた攪拌翼と、
前記軸部の先端部に側方に延びるように設けられた掘削翼と、
前記掘削翼に設けられた第1のビットと、
前記攪拌翼の上部に前記所定の方向に向かって刃先が斜め上方を向くように設けられた第２のビットと、
を備えることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の削孔攪拌装置であって、
前記駆動装置は、更に、前記ロッドに起振力を加えることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の削孔攪拌装置であって、
前記駆動装置の下部に前記ロッドの上端が接続されていることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項記載の削孔攪拌装置を用いて地盤改良する方法であって、
前記回転装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに互いに螺合した前記外螺条部と前記内螺条部とが締め付けられる方向に回転させながら、前記掘削ビットを下降させることで地盤を削孔攪拌する第１のステップと、
前記回転装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに互いに螺合した前記外螺条部と前記内螺条部とが締め付けられる方向に回転を加えながら、前記掘削ビットを上昇させて前記掘削ビットを掘削孔内から撤去する第２のステップとを備えることを特徴とする地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良するための削孔攪拌装置及びこの削孔攪拌装置を用いた地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤改良するべく、ソイルセメント柱を隣接するソイルセメント柱同士が部分的に互いに重なり合うように構築することで、ソイルセメント壁を構築することが行われている。このようなソイルセメント柱を構築するための装置として、例えば、特許文献１に記載されているような削孔攪拌装置が用いられる。
図１２〜図１５は、かかる削孔攪拌装置２００を用いて、地盤内にソイルセメント柱を構築する方法を説明するための図である。これらの図に示すように、削孔攪拌装置２００は、鋼管２３１が接続されてなるロッド２３０と、ロッド２３０を回転させる回転装置２１０と、ロッド２３０を把持することで回転装置２１０の回転をロッド２３０に伝達するロッドチャック２２０と、ロッド２３０の下端に接続され、側方に向かって延びる切削翼及び攪拌翼を有する掘削ビット（不図示）と、スイベル２４０から供給されたセメントミルクをロッド２３０の内部を通して掘削ビットから噴射するセメントミルク供給装置と、を備える。
【０００３】
ソイルセメント柱を構築する際には、図１２に示すように、ロッドチャック２２０によりロッド２３０を把持することにより、回転装置２１０による回転をロッド２３０に伝達させ、掘削ビットを回転させる（以下、この回転方向を正回転という）。また、これとともにスイベル２４０からセメントミルクを供給し、ロッド２３０内を通じて掘削ビットの先端から噴射する。
【０００４】
そして、所定の深さまで削孔攪拌が進行するごとに、図１３に示すように、ロッド２３０の上端にジョイントピン２５０により新たに鋼管２３１をピン接合する。そして、図１４に示すように、ロッドチャック２２０によるロッド２３０の把持を解除して、上方に引き上げ、再度ロッドチャック２２０によりロッド２３０を把持し、セメントミルクを噴射しながら地盤を削孔攪拌する。これにより、ロッド２３０を延長しながら地盤内を削孔攪拌して、地盤改良体を構築することができる。
【０００５】
なお、掘削ビットを引き上げる際には、図１５に示すように、回転装置２１０により、削孔攪拌時とは逆にロッド２３０を回転させながら、（以下、この回転方向を逆回転という）ロッド２３０を上昇させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８―１２７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記のように、鋼管２３１をジョイントピン２５０によりピン接合する場合には、連結した鋼管２３１同士の間にがたつきが生じてしまう。また、鋼管２３１同士を固定するのに非常に手間がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ロッドを構成する鋼管同士を手間をかけずに、がたつきなく接続可能な削孔攪拌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の削孔攪拌装置は、地盤改良するための削孔攪拌装置であって、鉛直方向に延びるロッドと、前記ロッドの下端に接続された掘削ビットと、前記ロッドを回転させる駆動装置と、前記ロッドの内部を通じて前記掘削ビットからセメントミルクを噴射するセメントミルク供給装置と、を備え、前記ロッドは、一端に外周に螺条が形成された外螺条部を、他端に内周に螺条が形成された内螺条部を有する複数の鋼管が接続されてなり、各鋼管は一端に外周に螺条が形成された外螺条部を、他端に内周に螺条が形成された内螺条部を有し、前記外螺条部及び前記内螺条部は、上側の前記鋼管を下側の前記鋼管に対して、前記複数の鋼管全ての接続部について同一の所定の方向に回転させることで螺合するように形成されており、前記駆動装置は、削孔攪拌時に、前記ロッドを、互いに螺合した前記外螺条部と前記内螺条部とが締め付けられる方向に回転させ、前記掘削ビットは、前記ロッドに接続された軸部と、前記軸部に外周に向かって延びるように設けられた攪拌翼と、前記軸部の先端部に側方に延びるように設けられた掘削翼と、前記掘削翼に設けられた第1のビットと、前記攪拌翼の上部に前記所定の方向に向かって刃先が斜め上方を向くように設けられた第２のビットと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の削孔攪拌装置において、前記駆動装置は、更に、前記ロッドに起振力を加えることとしてもよく、また、前記駆動装置の下部に前記ロッドの上端が接続されていることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明の地盤改良方法は、上記の削孔攪拌装置を用いて地盤改良する方法であって、前記回転装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに互いに螺合した前記外螺条部と前記内螺条部とが締め付けられる方向に回転させながら、前記掘削ビットを下降させることで地盤を削孔攪拌する第１のステップと、前記回転装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに互いに螺合した前記外螺条部と前記内螺条部とが締め付けられる方向に回転を加えながら、前記掘削ビットを上昇させて前記掘削ビットを掘削孔内から撤去する第２のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロッドを構成する鋼管を、一端に外螺条部を他端に内螺条部を備えた鋼管を、外螺条部と内螺条部とを螺合させることにより接続することとしたため、鋼管の間にがたつきが生じるのを防止することができる。また、かかる構成により、鋼管を回転させることで、連結、取り外しを行うことができ、これらの作業を手間をかけずに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の削孔攪拌装置の構成を示す図である。
【図２】ロッドと起振装置との接続部の構成を示す図である。
【図３】鋼管の構成を示す図である。
【図４】掘削ビットの詳細な構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
【図５】ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図である。
【図６】ソイルセメント柱を構築する様子を示し、掘削ビットを拡大して示す図（その１）である。
【図７】ソイルセメント柱を構築する様子を示し、掘削ビットを拡大して示す図（その２）である。
【図８】ソイルセメント柱を構築する様子を示し、ロッドと起振装置との接続部を拡大して示す図（その１）である。
【図９】ソイルセメント柱を構築する様子を示し、ロッドと起振装置との接続部を拡大して示す図（その２）である。
【図１０】ソイルセメント柱を構築する様子を示し、ロッドと起振装置との接続部を拡大して示す図（その３）である。
【図１１】ソイルセメント柱を構築する様子を示し、ロッドと起振装置との接続部を拡大して示す図（その４）である。
【図１２】従来の削孔攪拌装置を用いて、地盤内にソイルセメント柱を構築する方法を説明するための図（その１）である。
【図１３】従来の削孔攪拌装置を用いて、地盤内にソイルセメント柱を構築する方法を説明するための図（その２）である。
【図１４】従来の削孔攪拌装置を用いて、地盤内にソイルセメント柱を構築する方法を説明するための図（その３）である。
【図１５】従来の削孔攪拌装置を用いて、地盤内にソイルセメント柱を構築する方法を説明するための図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の削孔攪拌装置の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の削孔攪拌装置１０の構成を示す図であり、図２は、ロッド７０と起振装置５０との接続部の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の削孔攪拌装置１０は、キャタピラからなる移動機構２０と、移動機構２０によって移動可能な台座部３０と、台座部３０により鉛直方向に延びるように支持された案内部４０と、案内部４０に取り付けられた起振装置５０と、起振装置５０に接続されたロッド７０と、ロッド７０を回転させる回転装置６０と、ロッド７０の先端に取り付けられた掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通じて掘削ビット８０の先端からセメントミルクを排出するセメントミルク供給装置９０とを備える。
【００１５】
起振装置５０は、例えば、偏芯重錘を回転させることにより生じた起振力をロッド７０に伝達する装置である。図２に示すように、ロッド７０は、その上端が起振装置５０の下部に接続されている。回転装置６０は、起振装置５０の下部に取り付けられており、ロッド７０にその軸を中心とした回転力を加える装置である。
起振装置５０は、ロッド７０及び回転装置６０とともに案内部４０に沿って移動可能である。
【００１６】
ロッド７０は、複数の鋼管７１が接続されてなる。図３は、鋼管７１の構成を示す図である。同図に示すように、各鋼管７１は、一方の端部に外周に螺条が形成された外螺条部７１Ａを有し、また、他方の端部には内周に螺条が形成された内螺条部７１Ｂを有する。このため、一の鋼管７１の内螺条部７１Ｂと他の鋼管７１の外螺条部７１Ａを螺合させることにより、鋼管７１を軸方向に接続することができる。なお、これら外螺条部７１Ａ及び内螺条部７１Ｂは、全ての鋼管７１の接続部について、上下に接続された上側の鋼管７１を下側の鋼管７１に対して、掘削ビット８０の下から見て図４（Ｃ）に矢印で示す方向に回転させると外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとの螺合が締まるような向きに形成されている。また、上端の鋼管７１にはスイベル６１が取り付けられており、セメントミルク供給装置９０から供給されたセメントミルクは、スイベル６１からロッド７０の内部へ送り込まれる。
【００１７】
図４は、掘削ビット８０の詳細な構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。同図に示すように、掘削ビット８０は、ロッド７０に接続される軸部８１と、軸部８１に外周に向かって延びるように複数の高さ位置に接続された攪拌翼８２と、軸部８１の先端部に両側方に延びるように取り付けられた掘削翼本体８３と、掘削翼本体８３に取り付けられた第１のビット８４と、軸部８１の先端に取り付けられた中央ビット８５と、最上部の攪拌翼８２の上部に取り付けられた第２のビット８６と、を備える。
【００１８】
第１の掘削ビット８４は、図４（Ｃ）に矢印で示す方向（すなわち、上側の鋼管７１を下側の鋼管７１に対して、外螺条部７１Ａ及び内螺条部７１Ｂを締め付けるように回転させる方向；以下、この方向の回転を正回転といい、回転方向を正回転方向という）に回転させながら掘削ビット８０を下降させることで下方の地盤を削孔攪拌することができるように、正回転方向に斜め下方に向かって取り付けられている。すなわち、回転装置６０は、ロッド７０を上記正回転方向に回転させる。このようにロッド７０を正回転方向に回転させると、第１の掘削ビット８４により地盤を掘削撹拌する際の抵抗によって、ロッド７０を構成する上側の鋼管７１には下側に鋼管７１に対して正回転方向の回転力、すなわち、外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとの螺合が締まる向きの回転力が作用することとなり、これにより、鋼管７１の螺合接続部がゆるむのを防止できる。
【００１９】
第２のビット８６は鋼材からなる爪状の部材であり、図４（Ｃ）に矢印で示す方向（正回転方向）に向かって刃先が斜め上方を向くように攪拌翼８２に取り付けられている。これにより、軸部８１を正回転させながら、掘削ビット８０全体を上昇させることで、第２のビット８６により上方のソイルセメントを切削することができる。
セメントミルク供給装置９０によりロッド７０を通じて供給されたセメントミルクは、軸部８１の先端から排出される。
【００２０】
以下、削孔攪拌装置１０により地盤を改良してソイルセメント柱を構築する方法を説明する。図５は、ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図であり、図６および図７は、掘削ビット８０を拡大して示す図である。また、図８〜図１１は、ロッド７０と起振装置５０との接続部を拡大して示す図である。
【００２１】
図５、図６、及び図８に示すように、削孔攪拌装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を毎分２０〜６０回転の速度で回転させながら地盤１を削孔攪拌して削孔攪拌部４を形成する。この際、起振装置５０によりロッド７０を介して掘削ビット８０に例えば、２０〜５０Ｈｚ程度の起振力を加える。これにより、掘削ビット８０も振動するため、切削効率が向上する。また、掘削ビット８０が振動し、この振動が地盤１に伝達されることで、地盤１中の大きな礫や岩が振動により移動するため容易に削孔攪拌を行える。
【００２２】
このように起振装置５０により起振力を加える場合に、従来技術の欄で図１２〜図１５を参照して説明したような複数の分割された鋼管をピン接続して鋼管を構成すると、連結した鋼管同士の間にがたつきが生じてしまうため、起振装置によりロッドに起振力を加えても、掘削ビットへの起振力の伝達効率が低下してしまう。
【００２３】
これに対して、本実施形態では、内螺条部７１Ｂと外螺条部７１Ａとを螺合させることにより鋼管７１を接続してロッド７０を構成しているため、がたつき無く鋼管７１同士を連結することができる。このため、起振装置５０による起振力を確実に掘削ビット８０へ伝達することができる。
また、起振装置５０の下部にロッド７０を接続しているため、ロッド７０を上端から押さえつけることができ、これにより掘削効率が向上し、硬質の地盤であっても掘削可能となる。
【００２４】
また、上記の掘削作業と平行して、セメントミルク供給装置９０により、ロッド７０の内部を通じて削孔攪拌部４内にセメントミルクを噴射する。したがって、掘削ビット８０の下方の地盤１はセメントミルクを含んだ状態で振動することで液状化して軟化するため、掘削ビット８０により容易に切削することができる。このように、削孔攪拌装置１０によれば、起振装置５０により起振力が加えられることで掘削ビット８０による掘削効率が向上する。
【００２５】
そして、掘削ビット８０により切削された土砂とロッド７０の先端から噴射されたセメントミルクとが、攪拌翼により攪拌されることで削孔攪拌部４内にソイルセメント５が形成される。この際、攪拌翼８２に第２のビット８６が取り付けられているため、第２のビット８６により土砂とセメントミルクとが攪拌されるため、攪拌効率が向上する。
【００２６】
なお、図９に示すように、所定の深さまで削孔攪拌し、起振装置５０及び回転装置６０が案内部４０の下方まで到達したら、ロッド７０を構成する鋼管７１を継ぎ足す必要がある。
【００２７】
かかる場合には、図１０に示すように、起振装置５０に接続された鋼管７１Ｃと、最上端の鋼管７１Ｅとの接続を解除し、起振装置５０及び回転装置６０を案内部４０に沿って上昇させ、これらの鋼管７１Ｃ，７１Ｅの間に新たに鋼管７１Ｄを配置する。そして、鋼管７１Ｃの下端と鋼管７１Ｄの上端とを接続し、また、鋼管７１Ｅの上端と鋼管７１Ｄの下端とを接続する。このようにして鋼管７１を継ぎ足しながら、地盤を削孔攪拌することで、所定の深さまで地盤１を地盤改良することができる。
【００２８】
このようにして所定の深さまで地盤１を削孔攪拌した後、ロッド７０を引き上げ、削孔攪拌部４から掘削ビット８０を引き抜く。この際、削孔攪拌部４内上部のソイルセメント５は、形成後、時間が経過しているため、硬化を開始している。これに対して、本実施形態では、図７及び図１１に示すように、ロッド７０を引き上げる際に、回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を正回転させる。これにより、掘削ビット８０の最上部の攪拌翼８２に取り付けられた第２のビット８６が、硬化を開始したソイルセメント５を切削するため、スムーズに掘削ビット８０の撤去作業を行うことができる。
【００２９】
また、図１５を参照して説明したように、従来、掘削ビット８０を引き上げる際には、回転装置６０により、削孔攪拌時とは、逆方向にロッド７０を回転させていた。しかしながら、本実施形態において、削孔攪拌時と逆方向にロッド７０を回転させると、鋼管７１の外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとの螺合がゆるむ虞がある。
【００３０】
これに対して、本実施形態では、掘削ビット８０の引き上げ時にも、回転装置６０により削孔攪拌時と同じ方向にロッド７０を回転させる（すなわち、正回転させる）こととした。これにより、掘削ビット８０の最上部の攪拌翼８２に取り付けられた第２のビット８６が、硬化を開始したソイルセメント５を切削するため、スムーズに掘削ビット８０の撤去作業を行うことができると共に、鋼管７１の外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとの螺合がゆるむのを防止できる。なお、掘削ビット８０を引き上げる際に、適宜なタイミングでロッド７０を構成する鋼管７１を取り外す。本実施形態では、鋼管７１を外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとを螺合させることで接続しているため、鋼管７１同士を逆回転させることで容易に取り外し作業を行うことができる。
そして、削孔攪拌部４内に形成したソイルセメント５が硬化することでソイルセメント柱の構築作業が完了する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、ロッド７０を構成する鋼管７１の一方の端部に外螺条部７１Ａを他方の端部に内螺条部７１Ｂを形成し、外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとを螺合させることで鋼管７１を接続することとしたため、鋼管７１同士を、がたつきを生じることなく、強固に接続することができる。これにより、起振装置５０からロッド７０を介して起振力を確実に掘削ビット８０に伝達することができ、地盤の削孔効率を向上することができる。
【００３２】
また、掘削ビット８０に回転力に加えて起振力を加えることとしたため、削孔効率を向上することができる。さらに、起振装置５０の下部に直接ロッド７０を接続することとしていることで、起振装置５０によりロッド７０を押さえつけることができ、削孔効率が向上することができる。
これらの理由により、小型の削孔攪拌装置１０であっても、硬質の地盤を削孔攪拌することができ、狭隘な敷地であってもソイルセメント柱を構築することができる。  
【００３３】
また、ロッド７０を構成する鋼管７１を外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとを螺合させることで接続することとしたため、鋼管７１同士の接続作業及び取り外し作業を迅速に行うことができる。
【００３４】
また、掘削ビット８０の上部に、掘削ビット８０を正回転させることにより上方のソイルセメントを掘削可能な第２のビット８６を設けているため、掘削ビット８０の引き上げを容易に行うことができる。また、この際、正回転させることで上方のソイルセメントを削孔攪拌することができるため、鋼管７１同士を接続する外螺条部７１Ａと内螺条部７１Ｂとの螺合がゆるむことはない。
【符号の説明】
【００３５】
１  地盤
４  削孔攪拌部                          ５  ソイルセメント
１０  削孔攪拌装置                      ２０  移動機構
３０  台座部                            ４０  案内部
５０  起振装置                          ６０  回転装置
６１  スイベル                          ７０  ロッド
７１、７１Ｃ，７１Ｄ，７１Ｅ  鋼管      ７１Ａ  外螺条部
７１Ｂ  内螺条部                        ８０  掘削ビット
８１  軸部                              ８２  掘削翼
８３  掘削翼本体                        ８４  第１のビット
８６  第２のビット                      ９０  セメントミルク供給装置
【図１】
0005608382.tif 000002
【図３】
0005608382.tif 000003
【図４】
0005608382.tif 000004
【図５】
0005608382.tif 000005
【図６】
0005608382.tif 000006
【図７】
0005608382.tif 000007
【図２】
0005608382.tif 000008
【図８】
0005608382.tif 000009
【図９】
0005608382.tif 000010
【図１０】
0005608382.tif 000011
【図１１】
0005608382.tif 000012
【図１２】
0005608382.tif 000013
【図１３】
0005608382.tif 000014
【図１４】
0005608382.tif 000015
【図１５】
0005608382.tif 000016