(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の先端側に攪拌翼を取り付けると共に、該攪拌翼を覆うように天井部を有した筒状の汚濁防止枠体を取り付け、この汚濁防止枠体の天井部に、前記回転軸を挿通させる挿通孔を設けると共に、該挿通孔と前記回転軸との隙間をシールするシール材を設け、前記回転軸を上下動させ、水底地盤を固化材を吐出しながら前記攪拌翼により攪拌混合して地盤改良するようにした地盤改良装置において、
前記汚濁防止枠体の天井部に、空気抜き孔を設けると共に、該空気抜け孔を開閉させる切替バルブを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
請求項１記載の地盤改良装置であって、
前記汚濁防止枠体の周側部に、該汚濁防止枠体外の非汚濁水を該汚濁防止枠体内に導入する水導入孔を設け、この水導入孔に対向する位置に、前記汚濁防止枠体の内外の水圧差により該水導入孔を開閉させる弁体を設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項３】
請求項１又は２項に記載の地盤改良装置であって、
前記汚濁防止枠体内に、該汚濁防止枠体内の汚濁水を汲み上げるポンプを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項４】
請求項３記載の地盤改良装置であって、
前記ポンプから汲み上げられた汚濁水を貯留する浄化水槽を備えたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤改良装置であって、
前記汚濁防止枠体の周側部の下端側に、水底との間を塞いで該汚濁防止枠体内の汚濁水が外に出ないようするスカートを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤改良装置であって、
前記汚濁防止枠体内に、前記攪拌翼に付着した汚濁物を吹き落とすジェット水を噴射するジェットノズルを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤改良装置であって、
前記汚濁防止枠体内に、前記攪拌翼に付着した汚濁物を吹き落とすジェットエアを噴射するジェットノズルを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項８】
回転軸の先端側に攪拌翼を取り付けると共に、該攪拌翼を覆うように天井部を有した筒状の汚濁防止枠体を取り付け、前記回転軸を上下動させ、水底地盤を固化材を吐出しながら前記攪拌翼により攪拌混合して地盤改良するようにした地盤改良装置を用いる地盤改良方法において、
前記汚濁防止枠体が前記攪拌翼を覆った状態のまま、該汚濁防止枠体の天井部に設けられた空気抜け孔を開いた状態で水底に沈め、
次に、前記汚濁防止枠体が水底に着底した後、前記回転軸を回転させながら水底地盤中に貫入させ、所定深度に達した際に、前記固化材を吐出しながら前記攪拌翼を回転させた状態で引き上げて、前記水底地盤中に改良杭を造成し、
次に、前記攪拌翼が前記汚濁防止枠体内に格納された状態、或いはその途中において、前記汚濁防止枠体内のポンプにより該汚濁防止枠体内の汚濁水を作業船上の水槽に吸引すると共に、該汚濁防止枠体内に設けられたジェットノズルよりジェット水或いはジェットエアを噴射して、前記回転軸と前記攪拌翼に付着した汚濁物を剥離・洗浄し、
次に、前記回転軸と前記攪拌翼の洗浄が終了した後で、前記汚濁防止枠体内の汚濁水を前記作業船上の浄化水槽に吸引すると共に、前記汚濁防止枠体の周側部に設けられた水導入孔から該汚濁防止枠体内に外部の清廉な水を導入して、該汚濁防止枠体内の汚濁を浄化させ、
次に、前記作業船上の水槽で前記汚濁水中の汚濁物を沈殿・分離し、その上澄み水を前記固化材の混練水として利用することを特徴とする地盤改良方法。
【請求項９】
請求項８記載の地盤改良方法であって、
前記汚濁防止枠体内に設けられたジェットノズルよりジェット水を噴射して、前記回転軸と前記攪拌翼に付着した汚濁物を剥離・洗浄する際に、前記汚濁防止枠体から外部へ汚濁水が漏洩しないように前記ジェットノズルの噴射水量が前記ポンプの汚濁水の吸引水量を上回らないように水量管理を行うことを特徴とする地盤改良方法。
【請求項１０】
請求項８記載の地盤改良方法であって、
前記水底地盤上にサンドマットを敷設した後で、前記水底地盤中に前記改良杭を造成す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、水底地盤を改良する際に発生する汚濁水の拡散を防止して地盤改良する水上施工に用いて好適な地盤改良装置及び該装置を用いる地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水底地盤を水上施工する場合に、攪拌混合による底泥の舞い上がり等により周辺が汚濁されるが、この汚濁水の拡散を防止する汚濁拡散防止装置として、図１２に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この汚濁拡散防止装置１は、図１２に示すように、上面側が円錐台状の傾斜面３ａを有した頂壁３で封止され、下面側が開口した円筒体２を備えている。この円筒体２の頂壁３の中央には、下端に攪拌翼９を備えた回転軸８を遊嵌する貫入孔４を形成してある。また、頂壁３の傾斜面３ａには複数の水抜き孔５を形成してある。さらに、円筒体２の頂壁３及び側壁６は、接合部７を介して二分割構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−７４６２８号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の汚濁拡散防止装置１では、頂壁３の貫入孔４と回転軸８との間に隙間があり、さらに、頂壁３の傾斜面３ａに複数形成された水抜き孔５が閉じられることがないため、水底地盤を改良する際に、水底に沈めた円筒体２の側壁６の下端と水底の隙間から円筒体２内に外部の水が流入し易く、この円筒体２内に外部の水が流入した場合に、円筒体２内の汚濁水が頂壁３の貫入孔４と水抜き孔５から外部へ漏洩して周辺へ拡散してしまい、汚濁の拡散を確実に防止することが難しく、周辺環境を悪化させていた。
【０００６】
尚、特許文献２には、下面開口の箱形構造をなす汚染物質拡散防止装置の天井板部に水密構造のすべり軸受を設け、このすべり軸受に駆動軸を貫通させて、天井板部を貫通する駆動軸の周りの隙間から汚濁水が外へ漏洩しないようにしているものが開示されているが、汚染物質拡散防止装置を水底に沈める際に、内部の水を外へ逃がす逆止弁と、汚染物質拡散防止装置を水底から引き上げる際に、外の水を内部へ導き入れる逆止弁とが必要不可欠であるため、その分構造が複雑となってコスト高となり、また、汚染物質拡散防止装置の内外に水を出し入れする構造では、水圧の関係で、汚染物質拡散防止装置を水底までスムーズに沈めたり、引き上げることが難しかった。
【０００７】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、水中の汚濁拡散を簡単かつ確実に防止して、水底地盤を確実かつ低コストで改良することができ、かつ、水上施工時に周辺環境を良好な状態に維持することができる地盤改良装置及び該装置を用いる地盤改良方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、回転軸の先端側に攪拌翼を取り付けると共に、該攪拌翼を覆うように天井部を有した筒状の汚濁防止枠体を取り付け、この汚濁防止枠体の天井部に、前記回転軸を挿通させる挿通孔を設けると共に、該挿通孔と前記回転軸との隙間をシールするシール材を設け、前記回転軸を上下動させ、水底地盤を固化材を吐出しながら前記攪拌翼により攪拌混合して地盤改良するようにした地盤改良装置において、前記汚濁防止枠体の天井部に、空気抜き孔を設けると共に、該空気抜け孔を開閉させる切替バルブを設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の地盤改良装置であって、前記汚濁防止枠体の周側部に、該汚濁防止枠体外の非汚濁水を該汚濁防止枠体内に導入する水導入孔を設け、この水導入孔に対向する位置に、前記汚濁防止枠体の内外の水圧差により該水導入孔を開閉させる弁体を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２項に記載の地盤改良装置であって、前記汚濁防止枠体内に、該汚濁防止枠体内の汚濁水を汲み上げるポンプを設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３記載の地盤改良装置であって、前記ポンプから汲み上げられた汚濁水を貯留する浄化水槽を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤改良装置であって、前記汚濁防止枠体の周側部の下端側に、水底との間を塞いで該汚濁防止枠体内の汚濁水が外に出ないようするスカートを設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤改良装置であって、前記汚濁防止枠体内に、前記攪拌翼に付着した汚濁物を吹き落とすジェット水を噴射するジェットノズルを設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤改良装置であって、前記汚濁防止枠体内に、前記攪拌翼に付着した汚濁物を吹き落とすジェットエアを噴射するジェットノズルを設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、回転軸の先端側に攪拌翼を取り付けると共に、該攪拌翼を覆うように天井部を有した筒状の汚濁防止枠体を取り付け、前記回転軸を上下動させ、水底地盤を固化材を吐出しながら前記攪拌翼により攪拌混合して地盤改良するようにした地盤改良装置を用いる地盤改良方法において、前記汚濁防止枠体が前記攪拌翼を覆った状態のまま、該汚濁防止枠体の天井部に設けられた空気抜け孔を開いた状態で水底に沈め、次に、前記汚濁防止枠体が水底に着底した後、前記回転軸を回転させながら水底地盤中に貫入させ、所定深度に達した際に、前記固化材を吐出しながら前記攪拌翼を回転させた状態で引き上げて、前記水底地盤中に改良杭を造成し、次に、前記攪拌翼が前記汚濁防止枠体内に格納された状態、或いはその途中において、前記汚濁防止枠体内のポンプにより該汚濁防止枠体内の汚濁水を作業船上の浄化水槽に吸引すると共に、該汚濁防止枠体内に設けられたジェットノズルよりジェット水或いはジェットエアを噴射して、前記回転軸と前記攪拌翼に付着した汚濁物を剥離・洗浄し、次に、前記回転軸と前記攪拌翼の洗浄が終了した後で、前記汚濁防止枠体内の汚濁水を前記作業船上の水槽に吸引すると共に、前記汚濁防止枠体の周側部に設けられた水導入孔から該汚濁防止枠体内に外部の清廉な水を導入して、該汚濁防止枠体内の汚濁を浄化させ、次に、前記作業船上の水槽で前記汚濁水中の汚濁物を沈殿・分離し、その上澄み水を前記固化材の混練水として利用することを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８記載の地盤改良方法であって、前記汚濁防止枠体内に設けられたジェットノズルよりジェット水を噴射して、前記回転軸と前記攪拌翼に付着した汚濁物を剥離・洗浄する際に、前記汚濁防止枠体から外部へ汚濁水が漏洩しないように前記ジェットノズルの噴射水量が前記ポンプの汚濁水の吸引水量を上回らないように水量管理を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項８記載の地盤改良方法であって、前記水底地盤上にサンドマットを敷設した後で、前記水底地盤中に前記改良杭を造成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、汚濁防止枠体の天井部に、回転軸を挿通させる挿通孔を設けると共に、挿通孔と回転軸との隙間をシールするシール材を設けたことにより、汚濁防止枠体内の汚濁水の天井部の挿通孔から外部への漏洩を確実に防止することができ、水中の汚濁拡散を簡単かつ確実に防止して、水底地盤を確実かつ低コストで改良することができる。これにより、水上施工時に周辺環境を良好な状態に維持することができる。また、汚濁防止枠体の天井部に、空気抜き孔を設けると共に、空気抜け孔を開閉させる切替バルブを設けたことにより、汚濁防止枠体を水底に沈める際に、切替バルブを介して空気抜け孔を開けることで、汚濁防止枠体内の空気を空気抜け孔から確実に抜くことができ、汚濁防止枠体をスムーズに水底まで沈めることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、汚濁防止枠体の周側部に、汚濁防止枠体外の非汚濁水を汚濁防止枠体内に導入する水導入孔を設け、この水導入孔に対向する位置に、汚濁防止枠体の内外の水圧差により水導入孔を開閉させる弁体を設けたことにより、汚濁防止枠体内の汚濁水の水圧が下がった時に、弁体により開かれた水導入孔から汚濁防止枠体内に外部の清廉な水を導入して、汚濁防止枠体内の汚濁を簡単かつ確実に浄化させることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、汚濁防止枠体内に、汚濁防止枠体内の汚濁水を汲み上げるポンプを設けたことにより、汚濁防止枠体内の汚濁水を水槽内に簡単かつスムーズに汲み上げることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、ポンプから汲み上げられた汚濁水を貯留する浄化水槽を備えたことにより、汚濁水中の汚濁物を浄化水槽で沈殿・分離することができるため、固化材の混練水として再利用することができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、汚濁防止枠体の周側部の下端側に、水底との間を塞いで汚濁防止枠体内の汚濁水が外に出ないようするスカートを設けたことにより、汚濁防止枠体内の汚濁水の水圧が下がった時に、スカートと水底の隙間から汚濁防止枠体内に外部の清廉な水を導入して、汚濁防止枠体内の汚濁を簡単かつ確実に浄化させることができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、汚濁防止枠体内に、攪拌翼に付着した汚濁物を吹き落とすジェット水を噴射するジェットノズルを設けたことにより、ジェット水で攪拌翼に付着した汚濁物を短時間で確実に剥離・洗浄することができる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、汚濁防止枠体内に、攪拌翼に付着した汚濁物を吹き落とすジェットエアを噴射するジェットノズルを設けたことにより、ジェットエアで攪拌翼に付着した汚濁物を短時間で確実に剥離・洗浄することができる。
【００２５】
請求項８の発明によれば、天井部に、回転軸を挿通させる挿通孔を設けると共に、挿通孔と回転軸との隙間をシールするシール材を設け、汚濁防止枠体の天井部に、空気抜き孔を設けると共に、空気抜け孔を開閉させる切替バルブを設けた汚濁防止枠体を用いて、回転軸を上下動させ、水底地盤を固化材を吐出しながら攪拌翼により攪拌混合して地盤改良するようにしたことにより、汚濁防止枠体を水底に沈める際に、切替バルブを介して空気抜け孔を開けることで、汚濁防止枠体内の空気を空気抜け孔から確実に抜くことができ、汚濁防止枠体をスムーズに水底まで沈めることができ、また、施工中は、汚濁防止枠体内の汚濁水が天井部の挿通孔から外部へ漏洩することがなく、水中の汚濁拡散を簡単かつ確実に防止して、水底地盤を確実かつ低コストで改良することができる。その結果、水上施工時に周辺環境を良好な状態に維持することができる。
【００２６】
請求項９の発明によれば、汚濁防止枠体内に設けられたジェットノズルよりジェット水を噴射して、回転軸と攪拌翼に付着した汚濁物を剥離・洗浄する際に、汚濁防止枠体から外部へ汚濁水が漏洩しないようにジェットノズルの噴射水量がポンプの汚濁水の吸引水量を上回らないように水量管理を行うことにより、汚濁防止枠体から外部への汚濁水の漏洩を確実に防止して、地盤改良で発生する汚濁防止枠体内の汚濁水の周辺の水中への汚濁拡散を簡単かつ確実に防止することができ、水上施工周辺の生態環境等の環境に悪影響を及ぼすことがない。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、水底地盤上にサンドマットを敷設した後で、水底地盤中に改良杭を造成することにより、水底地盤から回転軸を引き抜く際に、サンドマットの砂で攪拌翼に付着した汚濁物を落とすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の船首に地盤改良装置を備えた作業船を示す側面図である。
【図２】上記地盤改良装置の要部の拡大断面図である。
【図３】上記地盤改良装置の要部に用いられる汚濁防止枠体の断面図である。
【図４】上記汚濁防止枠体の平面図である。
【図５】上記地盤改良装置に用いられる回転軸をセットした状態を示す断面図である。
【図６】上記回転軸を水底地盤に貫入して改良する状態を示す断面図である。
【図７】上記回転軸により水底地盤に改良杭を造成した状態を示す断面図である。
【図８】上記改良杭の造成が完了した状態を示す断面図である。
【図９】上記回転軸を水底地盤に再度貫入して改良する状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の地盤改良装置の要部の拡大断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の地盤改良装置の要部の概略説明図である。
【図１２】従来の汚濁拡散防止装置の要部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１実施形態の船首に地盤改良装置を備えた作業船を示す側面図、図２は同地盤改良装置の要部の拡大断面図、図３は同地盤改良装置の要部に用いられる汚濁防止枠体の断面図、図４は同汚濁防止枠体の平面図、図５〜図９は同地盤改良装置による海上等における水上施工の状態を順を追って示す斜視図である。
【００３１】
図１に示すように、地盤改良装置１０は、作業船１１の船体１１ａの船首１１ｂに設けられており、４本の回転軸２０の先端に取り付けられた掘削翼２１により水中Ａの水底Ｂに位置する水底地盤Ｃを掘削し、その掘削土Ｄとセメントスラリーやセメントミルク等の固化材Ｅとを各回転軸２０の先端側に取り付けられた攪拌翼２２により攪拌混合して該固化材Ｅの固化により改良杭Ｆを造成する４軸式のものである。
【００３２】
また、船体１１ａには、前側から後ろ側にかけて、一対のウインチ１２Ａ，１２Ｂ、ノッチタンク（浄化水槽）１３、清水タンク１４、グラウトポンプ１５、スラリープラント１６、セメントサイロ１７を、それぞれ設けてある。この水上施工のラインでは、スラリープラント１６で生成されたセメントスラリーやセメントミルク等の固化材Ｅを、グラウトポンプ１５によってオーガ（駆動機）１９を介して回転軸２０に供給するようになっている。さらに、後述する汚濁防止枠体３０内から汲み上げられた汚濁水Ｍは、ノッチタンク１３内で汚濁水Ｍ中の汚濁物を沈殿・分離し、その上澄み水が清水タンク１４内に貯留されるようになっている。また、清水タンク１４内には、ポンプＰとホースＨを介して水中Ａの水も汲み上げられて貯留されるようになっている。尚、図中符号Ｐはポンプを、符号Ｈはホースを、それぞれ示している。
【００３３】
図１に示すように、地盤改良装置１０は、船体１１ａの船首１１ｂに垂直に立設したリーダ１８と、このリーダ１８に沿って鉛直方向に昇降動（上下動）自在に支持された４本の回転軸２０と、この回転軸２０を回転させつつ昇降させるオーガー（駆動機）１９と、リーダ１８及び回転軸２０に対して昇降動自在に取り付けられ、回転軸２０の先端に取り付けられた掘削翼２１及び攪拌翼２２を覆うように天板（天井部）３１を有した四角筒状の汚濁防止枠体３０とを備えている。
【００３４】
図１に示すように、オーガ１９は、リーダ１８の正面両側に形成された一対の溝部１８ａ，１８ａに沿って昇降動自在に設けられている。即ち、このオーガ１９には、ウインチ１２Ａに基端側が巻き付けられたワイヤＷａを連結してあり、このウインチ１２Ａの駆動によりオーガ１９がリーダ１８に沿って昇降動するようになっている。また、図１及び図４に示すように、汚濁防止枠体３０は、回転軸２０に対して昇降動自在に支持されていると共に、リーダ１８の一対の溝部１８ａ，１８ａに沿って昇降動するようになっている。即ち、この汚濁防止枠体３０の天板３１に取り付けられた後述する滑車４５には、ウインチ１２Ｂに基端側が巻き付けられると共に、一端側がリーダ１８の頂部１８ｂに連結されたワイヤＷｂが張架してあり、このウインチ１２Ｂの駆動により汚濁防止枠体３０がリーダ１８に沿って昇降動するようになっている。尚、４本の回転軸２０は、オーガ１９に内蔵された図示しないモータ及び歯車機構等によりそれぞれ回転するようになっている。また、図５に示すように、各回転軸２０は継ぎ足しにより長尺に形成できるようになっている。
【００３５】
図１，図２に示すように、回転軸２０は、円柱状に形成してあり、共回り防止を兼ねた間隔保持板２３，２４により所定間隔を保持できるようになっている。また、回転軸２０の下端（先端）には、水底地盤Ｃを掘削する掘削翼２１を取り付けてある。さらに、回転軸２０の掘削翼２１の上側には、左右に直線状に延びる攪拌翼２２を９０゜位相をずらして互い違いに取り付けてある。さらに、回転軸２０の上端から攪拌翼２２にかけて固化材Ｅを供給する流路２５を貫通するように設けてある。
【００３６】
そして、回転軸２０を改良する水底地盤Ｃ中に貫入した後の引き抜き時に、回転軸２０の流路２５の下端に設けた吐出口２６より水底地盤Ｃ中に、セメントスラリーやセメントミルク等の固化材Ｅを吐出して注入し、改良する水底地盤Ｃ中の掘削土Ｄと固化材Ｅとを攪拌混合して該固化材Ｅの固化により改良杭Ｆを造成するようになっている。
【００３７】
図１〜図４に示すように、汚濁防止枠体３０は、鉄等の鋼製であり、自重により水底Ｂまで沈む重さに形成してある。この汚濁防止枠体３０は、四角板状の天板（天井部）３１と、この天板３１の外周縁より下方に延びる四角筒状の側板（周側部）３２と、を備えていて、使用する際に、回転軸２０の下端（先端）に取り付けられた掘削翼２１及び攪拌翼２２を覆う位置にセットされる。
【００３８】
図２に示すように、汚濁防止枠体３０の天板３１には、回転軸２０を挿通させる挿通孔３３を４箇所それぞれ設けてあると共に、各挿通孔３３と回転軸２０との隙間をシールするゴム製のＯリング（シール材）３４を保持部材３５を介して取り付けてある。また、汚濁防止枠体３０の天板３１には、汚濁防止枠体３０を水没させる際に汚濁防止枠体３０内の空気を汚濁防止枠体３０外に追い出す空気抜き孔３６を設けてある。この天板３１上には、空気抜け孔３６を開閉させる切替バルブ３７を取り付けてある。
【００３９】
図２に示すように、汚濁防止枠体３０の側板３２の下部の相対向する位置には、汚濁防止枠体３０外の非汚濁水Ｎを汚濁防止枠体３０内に導入する円形の水導入孔３８をそれぞれ設けてある。この水導入孔３８に対向する側板３２の内側には、汚濁防止枠体３０の内外の水圧差により水導入孔３８を開閉させる円板状のヒンジ付き弁体３９を取り付けてある。このヒンジ付き弁体３９による水挿入孔３８の開閉により、非汚濁水Ｎが汚濁防止枠体３０の外部から内部にのみ通過するようになっている。
【００４０】
図２〜図４に示すように、汚濁防止枠体３０の側板３２の内側の天板３１寄りの位置には、汚濁防止枠体３０内の汚濁水ＭをホースＨを介してノッチタンク１３に汲み上げるポンプ４０を一対取り付けてある。また、汚濁防止枠体３０の側板３２の下端側には、水底Ｂとの間を塞いで汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍが外に出ないようするゴム板状で四角筒状のスカート４１を取り付けてある。このスカート４１は、汚濁防止枠体３０内の水圧が汚濁防止枠体３０の外部の水圧より低下した場合に、汚濁防止枠体３０側に捲れて汚濁防止枠体３０外より非汚濁水Ｎを供給できるようになっている。さらに、汚濁防止枠体３０の側板３２の攪拌翼２２に相対向する位置には、攪拌翼２２に付着した図示しない汚濁物等を吹き落とすジェット水（高圧水）Ｊを高圧噴射するジェットノズル４２を複数取り付けてある。
【００４１】
図２〜図４に示すように、汚濁防止枠体３０の天板３１上の四隅には、ウインチ１２Ｂに基端側が巻き付けられたワイヤＷｂが張架される滑車４５をそれぞれ取り付けてある。また、汚濁防止枠体３０は、側板３２の一片の上部に取り付けられた一対のホルダ４６，４６の各凸部４６ａがリーダ１８の一対の溝部１８ａ，１８ａにスライド自在に嵌め込まれている。これにより、汚濁防止枠体３０がリーダ１８の一対の溝部１８ａ，１８ａに沿って昇降動するようになっている。
【００４２】
次に、前記構成の地盤改良装置１０による水上施工を、図１と図２及び図５〜図９を用いて順に説明する。
【００４３】
図５に示すように、作業船１１の船体１１ａに立設したリーダ１８に、オーガ１９を介して４本の回転軸２０を垂直にセットすると共に、各回転軸２０の先端側に汚濁防止枠体３０を垂直にセットする。この際に、水中Ａには、各回転軸２０と汚濁防止枠体３０を取り囲むように、水面上に浮かぶフロート５０を介してシート５１を垂下させておく。
【００４４】
次に、リーダ１８に沿って各回転軸２０及び汚濁防止枠体３０を下降させ、汚濁防止枠体３０が各回転軸２０の先端の掘削翼２１及び攪拌翼２２を覆った状態のまま、天板３１に設けられた空気抜け孔３６を開いた状態で、汚濁防止枠体３０を、図１及び図２に示すように、水底Ｂに沈める。この際、汚濁防止枠体３０内の上部に溜まった空気が空気抜け孔３６から抜けるので、汚濁防止枠体３０はスムーズに水底Ｂまで沈む。
【００４５】
次に、図６に示すように、汚濁防止枠体３０が水底Ｂに着底した後、各回転軸２０を回転させながら水底地盤Ｃ中に貫入させる。
【００４６】
次に、図７に示すように、各回転軸２０の下端が所定深度に達した際に、各回転軸２０の吐出口２６より水底地盤Ｃ中に、セメントスラリーやセメントミルク等の固化材Ｅを吐出して注入し、固化材Ｅを吐出しながら攪拌翼２２を回転させた状態で引き上げて、改良する水底地盤Ｃ中の掘削土Ｄと固化材Ｅとを攪拌混合し、水底地盤Ｃ中に改良杭Ｆを造成する。
【００４７】
次に、図８に示すように、掘削翼２１及び攪拌翼２２が汚濁防止枠体３０内に格納された状態、或いは、その途中において、汚濁防止枠体３０内のポンプ４０により汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍを作業船１１上のノッチタンク１３に吸引すると共に、汚濁防止枠体３０内に設けられたジェットノズル４２よりジェット水Ｊを高圧噴射して、各回転軸２０と攪拌翼２２に付着した土砂等の汚濁物を剥離・洗浄する。
【００４８】
このジェット水Ｊにより各回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物を洗浄する際に、汚濁防止枠体３０から外部へ汚濁水Ｍが漏洩しないようにジェットノズル４２の噴射水量がポンプ４０の汚濁水Ｍの吸引水量を上回らないように水量管理を、作業船１１上の図示しない操作盤等にて行う。
【００４９】
次に、各回転軸２０と攪拌翼２２の洗浄が終了したらジェット水Ｊの高圧噴射を停止するが、汚濁防止枠体３０内のポンプ４０の作動は継続させ、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍを作業船１１上のノッチタンク１３に吸引すると共に、汚濁防止枠体３０の側板３２に設けられた水導入孔３８、或いは、汚濁防止枠体３０の側板３２の下端側のスカート４１と水底Ｂの隙間から汚濁防止枠体３０内に外部の清廉な水（非汚濁水）Ｎを導入して、汚濁防止枠体３０内の汚濁を浄化させる。
【００５０】
次に、作業船１１上のノッチタンク１３で汚濁水Ｍ中の汚濁物等を沈殿・分離し、その上澄み水を、図９に示す回転軸２０の次の貫入・造成の際に、固化材Ｅの混練水として利用する。これにより、地盤改良で発生する汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍを固化材Ｅの混練水としてリサイクルすることができる。
【００５１】
この地盤改良装置１０による水中Ａの水底地盤Ｃを地盤改良する水上施工では、天板３１に、回転軸２０を挿通させる挿通孔３３を設けると共に、挿通孔３３と回転軸２０との隙間をシールするＯリング３４を設けた汚濁防止枠体３０を用い、水底地盤Ｃの所定深まで貫入させた回転軸２０を引き上げる際に、水底地盤Ｃの掘削土Ｄを攪拌翼２２の下側の吐出口２６より固化材Ｅを吐出して注入しながら攪拌翼２２により攪拌混合して改良杭Ｆを造成するようにしたことにより、造成中の水中Ａに汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍが天板３１の挿通孔３３から外部へ漏洩することがなく、水中Ａへの汚濁拡散を簡単かつ確実に防止して、水底地盤Ｃを確実かつ低コストで地盤改良することができる。これにより、水上施工時に周辺環境を良好な状態に維持することができる。
【００５２】
また、汚濁防止枠体３０の天板３１に、空気抜き孔３６を設けると共に、空気抜け孔３６を開閉させる切替バルブ３７を設けたことにより、汚濁防止枠体３０を水底Ｂに沈める際に、切替バルブ３７を介して空気抜け孔３６を開けることで、汚濁防止枠体３０内の空気を空気抜け孔３６から確実に抜くことができ、汚濁防止枠体３０をスムーズに水底Ｂまで沈めることができる。
【００５３】
また、汚濁防止枠体３０の側板３２に、汚濁防止枠体３０外の非汚濁水Ｎを汚濁防止枠体３０内に導入する水導入孔３８を設け、この水導入孔３８に対向する位置に、汚濁防止枠体３０の内外の水圧差により水導入孔３８を開閉させて汚濁防止枠体３０内に非汚濁水Ｎを導入するヒンジ付き弁体３９を設けたことにより、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍをポンプ４０でノッチタンク１３に汲み上げて、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍの水圧が下がった時に、ヒンジ付き弁体３９により開かれた水導入孔３８から汚濁防止枠体３０内に外部の非汚濁水Ｎを導入して、汚濁防止枠体３０内の汚濁を簡単かつ確実に浄化させることができる。
【００５４】
また、汚濁防止枠体３０内に、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍを汲み上げるポンプ４０を設けたことにより、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍを作業船１１上のノッチタンク１３内に簡単かつスムーズに汲み上げることができる。このポンプ４０で汲み上げられた汚濁水Ｍは、ノッチタンク１３内で汚濁水Ｍ中の汚濁物が沈殿・分離され、その上澄み水が清水タンク１４内に貯留されるため、固化材Ｅの混練水として再利用することができる。
【００５５】
さらに、汚濁防止枠体３０の側板３２の下端側に、水底Ｂとの間を塞いで汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍが外に出ないようするスカート４１を設けたことにより、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍをポンプ４０でノッチタンク１３に汲み上げて、汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍの水圧が下がった時に、スカート４１と水底Ｂの隙間から汚濁防止枠体３０内に外部の非汚濁水Ｎを導入して、汚濁防止枠体３０内の汚濁を簡単かつ確実に浄化させることができる。
【００５６】
さらに、汚濁防止枠体３０の側板３２の攪拌翼２２に相対向する位置に、回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物を吹き落とすジェット水Ｊを高圧噴射するジェットノズル４２を複数取り付けたことにより、ジェット水Ｊで回転軸２０と攪拌翼２２に付着した土砂等の汚濁物を短時間で確実に剥離・洗浄することができる。
【００５７】
さらに、汚濁防止枠体３０内に設けられたジェットノズル４２よりジェット水Ｊを高圧噴射して、回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物等を剥離・洗浄する際に、汚濁防止枠体３０から外部へ汚濁水Ｍが漏洩しないようにジェットノズル４２の噴射水量がポンプ４０の汚濁水Ｍの吸引水量を上回らないように水量管理、及び、濁度計等による水質管理を行うことにより、汚濁防止枠体３０から外部への汚濁水Ｍの漏洩を確実に防止して、地盤改良で発生する汚濁防止枠体３０内の汚濁水Ｍの周辺の水中Ａへの汚濁拡散を簡単かつ確実に防止することができる。その結果、水上施工周辺の生態環境等の環境に悪影響を及ぼすことがない。
【００５８】
さらに、前記構成の地盤改良装置１０による水上施工において、水底地盤Ｃ上に予めサンドマットを敷設しておけば、改良杭Ｆの造成後、水底地盤Ｃ中から回転軸２０を引き抜く時に、回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物をサンドマット中で砂により掻き落とすことができる。即ち、回転軸２０と攪拌翼２２がサンドマットの砂層を通過する時に、回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物をサンドマットの砂層により掻き落として洗浄することができる。
【００５９】
図１０は本発明の第２実施形態の地盤改良装置の要部の拡大断面図である。
【００６０】
この第２実施形態の地盤改良装置１０′では、汚濁防止枠体３０の側板３２の攪拌翼２２に相対向する位置に、攪拌翼２２に付着した図示しない汚濁物等を吹き落とすジェットエアＪａを高圧噴射するジェットノズル４３を複数取り付けてある。このジェットエアＪａを噴射すると、汚濁防止枠体３０内の上部には空気が溜まるが、この空気は空気抜き孔３６より外部へ放出するようになっている。これに伴い、汚濁防止枠体３０内の汚濁水ＭをホースＨを介してノッチタンク１３に汲み上げる一対のポンプ４０，４０は、汚濁防止枠体３０の側板３２の内側のヒンジ付き弁体３９寄りの位置にそれぞれ取り付けてある。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
この第２実施形態によれば、汚濁防止枠体３０の側板３２の攪拌翼２２に相対向する位置に、回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物等を吹き落とすジェットエアＪａを高圧噴射するジェットノズル４４を複数取り付けたことにより、ジェットエアＪａで回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物等を短時間で確実に剥離・洗浄することができる。
【００６２】
また、ジェット水Ｊの代わりにジェットエアＪａを使用するため、清水タンク１４の水の使用量を減らすことができ、その分、低コスト化を図ることができる。
【００６３】
図１１は本発明の第３実施形態の地盤改良装置の要部の概略説明図である。
【００６４】
この第３実施形態の地盤改良装置１０″は、汚濁防止枠体３０の側板３２の攪拌翼２２に相対向する位置に取り付けられるジェット水Ｊ或いはジェットエアＪａを高圧噴射するジェットノズル４４を長尺に形成すると共に、ヒンジ部４４ａを介して揺動自在に取り付けてある。これにより、回転軸２０と攪拌翼２２のより近傍の位置にジェットノズル４４の先端を向けて、ジェット水Ｊ或いはジェットエアＪａを高圧噴射することができ、回転軸２０と攪拌翼２２に付着した汚濁物等をより簡単かつ確実に吹き落として洗浄することができる。
【００６５】
尚、前記各実施形態では、４本の回転軸により掘削土と固化材を攪拌混合して改良杭を造成する４軸式の多軸式のものについて説明したが、１本の回転軸による１軸式のものや２本の回転軸による多軸式のものに、前記各実施形態を適用できることは勿論である。また、前記各実施形態では、回転軸と攪拌翼に付着した汚濁物等をジェット水、或いは、ジェットエアで吹き落とすようにしているが、ジェット水とジェットエアの混合である高圧のエア混合水で吹き落とすようにしても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１０，１０′，１０″  地盤改良装置
１１  作業船
１３  ノッチタンク（浄化水槽）
１８  リーダ
２０  回転軸
２２  攪拌翼
３０  汚濁防止枠体
３１  天板（天井部）
３２  側板（周側部）
３３  挿通孔
３４  Ｏリング（シール材）
３６  空気抜き孔
３７  切替バルブ
３８  水導入孔
３９  弁体
４０，Ｐ  ポンプ
４１，４２  ジェットノズル
Ａ  水中
Ｂ  水底
Ｃ  水底地盤
Ｅ  固化材
Ｆ  改良杭
Ｎ  非汚濁水
Ｍ  汚濁水
Ｊ  ジェット水
Ｊａ  ジェットエア
【要約】
【課題】水中の汚濁拡散を簡単かつ確実に防止して、水底地盤を確実かつ低コストで改良することができ、かつ、水上施工時に周辺環境を良好な状態に維持することができる地盤改良装置を提供する。
【解決手段】回転軸２０の先端側に攪拌翼２２を取り付けると共に、攪拌翼２２を覆うように天井部３１を有した筒状の汚濁防止枠体３０を取り付け、回転軸２０を上下動させ、水底地盤Ｃを固化材を吐出しながら攪拌翼２２により攪拌混合して地盤改良するようにした地盤改良装置１０において、汚濁防止枠体３０の天井部３１に、回転軸２０を挿通させる挿通孔３３を設けると共に、挿通孔３３と回転軸２０との隙間をシールするシール材３４を設けた。また、汚濁防止枠体３０の天井部３１に、空気抜き孔３６を設けると共に、空気抜け孔３６を開閉させる切替バルブ３７を設けた。
【選択図】図２【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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