(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造の地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段により原位置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方法において、上下方向に回転するエンドレスチェーンに掘削と攪拌を兼用する複数の混合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土を上下方向に混合する混合手段を構成し、上記混合羽根が下向きに移動する下降側の地表面から地盤改良材を注入しながら上記混合羽根によって地盤改良材と全土層の原位置土とを混合し、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻すことを特徴とする地盤改良方法。
【請求項２】
地盤改良材とともに砂を投入することを特徴とする請求項１記載の地盤改良方法。
【請求項３】
地盤中に注入される地盤改良材と原位置土とを混合させて地盤を改良する混合手段を備え、この混合手段は、縦長のフレームに上下方向に回転するエンドレスチェーンを掛け渡し、このエンドレスチェーンに、掘削と攪拌を兼用する逃げ角を備えた複数の混合羽根を取付けて成り、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻す堰き止め手段を備えたことを特徴とする地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセメント、石灰、セメントミルク等の地盤改良材を地盤中に注入し、原位置土と混合（セメント等の固化材の場合はさらに固化）して地盤を改良する地盤改良方法および同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の地盤改良方法において、改良後の地盤の強度は、地盤改良材（以下、単に改良材という）と混合される原位置土の性質（土粒子の径、土粒子同士の結合力、含水量、土粒子以外の含有物）や改良材の注入量、混合度合い等によって決まる。
【０００３】
一方、改良対象となる地盤は、一般的に、性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造となっている。
【０００４】
従来、このような互層構造の地盤を改良する方法として、図１３（イ)(ロ)(ハ）に示すように、下端部外周に撹拌翼１を備えた撹拌軸２（図では二軸式の場合を例示している）をモータ３により縦軸まわりに回転させて地盤中に貫入しながら撹拌軸下端から改良材を吐出し、撹拌翼１によりこの改良材と原位置土とを撹拌混合し、所定深度に達した後、撹拌しながら撹拌軸２を引き抜く方法がとられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように撹拌翼を水平回転させて改良材と原位置土とを撹拌混合する従来の地盤改良方法によると、撹拌翼が回転している深度でのみ撹拌・混合作用が行われるため、各土層の性質の違いによって土層ごとに改良地盤の強度が異なる。すなわち、改良強度が深度方向に不均一となる。
【０００６】
一方、これを防止するために、
（ｉ）土層ごとに改良材の投入量を制御する手段、
（ii）最も強度が出にくい土層を基準として全土層での改良材投入量を設定する手段
をとることが考えられる。
【０００７】
しかし、上記（ｉ）の手段では制御が面倒となり、（ii）の手段によると強度が出易い土層では改良材の無駄遣いとなる。
【０００８】
また、混合位置（撹拌翼の位置）まで改良材を送る手段として、ポンプや配管設備等が必要となり、設備が大がかりとなる。
【０００９】
そこで本発明は、改良材の投入量を土層ごとに制御する必要も、改良材を無駄遣いすることもなく、簡単な設備で、全土層を通じて均一な改良強度を得ることができる地盤改良方法および同装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明（方法）は、性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造の地盤中に地盤改良材を注入し、混合手段により原位置土と混合させて地盤を改良する地盤改良方法において、上下方向に回転するエンドレスチェーンに掘削と攪拌を兼用する複数の混合羽根を取付けて、上記地盤改良材と原位置土を上下方向に混合する混合手段を構成し、上記混合羽根が下向きに移動する下降側の地表面から地盤改良材を注入しながら上記混合羽根によって地盤改良材と全土層の原位置土とを混合し、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻すものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の方法において、地盤改良材とともに砂を投入するものである。
【００１２】
請求項３の発明（装置）は、地盤中に注入される地盤改良材と原位置土とを混合させて地盤を改良する混合手段を備え、この混合手段は、縦長のフレームに上下方向に回転するエンドレスチェーンを掛け渡し、このエンドレスチェーンに、掘削と攪拌を兼用する逃げ角を備えた複数の混合羽根を取付けて成り、かつ、施工個所の地表面において地盤改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分を堰き止めて混合羽根の下降側に戻す堰き止め手段を備えたものである。
【００１３】
上記方法および装置によると、混合羽根が上下方向に移動して改良材を全土層の原位置土と混合させるため、全土層を通じて均一な改良強度を得ることができる。
【００１４】
しかも、全土層を通じた混合作用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。
【００１５】
また、混合羽根が改良材の移送作用を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管等の設備が不要となる。
【００１６】
この場合、請求項１,２の方法によると、改良材が混合羽根の下降側の地表面から投入されるため、改良材が上層から下層まで無駄なく送られる。
【００１７】
また、請求項３の装置によると、各混合羽根に逃げ角を設けたから、混合羽根による掘削性能を高めることができ、本発明の対象である互層構造の地盤に適したものとなる。
【００１８】
ここで、本発明の方法及び装置によると、施工個所の地表面において改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分が堰き止め手段により堰き止められて混合羽根の加工側に戻されるため、混合物の外部への流出を防止することができる。このため、一層、改良材の無駄遣いがなくなるとともに、改良材と原位置土の混合度合いをより一層高めることができる。
【００１９】
さらに、請求項２の方法によると、とくに改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投入することによって所要の改良強度を効率良く得ることができる。
【００２０】
しかも、砂を地表面から投入し、混合羽根によって全土層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図１０によって説明する。
【００２２】
基本実施形態（図１〜図５参照）
この実施形態では、混合手段として、掘削手段を兼ねるチェーン式混合機Ａを用いている。
【００２３】
この混合機Ａは、縦長中空状のフレーム１１の上端部に取付けられた駆動輪１２と、下端部に取付けられた遊動輪１３との間にエンドレスチェーン１４が掛け渡され、このエンドレスチェーン１４の外周にブラケット１５…（図３，４に示す）を介して取付けられた掘削刃を兼ねる多数の混合羽根１６…によって改良対象地盤中に縦孔を掘削し、かつ、この縦孔内に投入される改良材と原位置土とを撹拌・混合するように構成されている。図２中、１７は駆動輪１２を回転駆動するモータである。
【００２４】
なお、図２，３に示すように、駆動輪１２、遊動輪１３、チェーン１４、モータ１７はそれぞれ左右一対ずつ設けられ、両側チェーン１４，１４間にブラケット１５…が掛け渡されている。
【００２５】
但し、チェーン１４の幅を大きくし、単一チェーンにブラケット１５…を取付けてもよい。
【００２６】
また、混合羽根１６の掘削性能を高めるために、図４に示すように同羽根１６にすくい角αおよび逃げ角βがつけられている。
【００２７】
この混合機Ａを用いた地盤改良の作業手順を図５（イ）〜（ホ）によって説明する。
【００２８】
(Ｉ)  同図（イ）に示すように、油圧ショベル等の掘削機械Ｂにより、改良対象地盤の地表面に混合機Ａを建て込むための補助孔Ｇを掘削する。
【００２９】
(ＩＩ)  同図（ロ）に示すように、クレーン等の吊り上げ機械により吊りロープ１８を介して混合機Ａを吊上げ、補助孔Ｇに建て込む。
【００３０】
１９はセメントミルク等の改良材を混練・供給する改良材供給装置、２０は改良材の供給流量を検出する流量計、２１は改良材を供給する改良材供給ホースである。
【００３１】
(ＩＩＩ)  チェーン１４を、たとえば同図（ロ）の矢印で示す方向に回転させることにより、混合羽根１６…によって縦孔掘削を開始するとともに、改良材を、混合羽根１６…が下向きに移動する下降側の地表面から注入する。
【００３２】
こうすれば、同図（ハ）に示すように、掘削される縦孔Ｈ内において、改良材が、混合羽根１６…の回転によって上から下、さらに上向きに運ばれ、その過程で原位置土と混合される。そして、この混合物もまた混合羽根１６…によって縦孔Ｈ内全域を移動する。
【００３３】
(ＩＶ)  所定の深度までの縦孔掘削が終了すれば、混合機Ａの下降を停止させ、必要に応じて改良材の投入、および混合羽根１６…による撹拌・混合作用を行いながら（ニ）に示すように混合機Ａを上昇させる。
【００３４】
そして、（ホ）に示すように混合機Ａ全体を地上に引き上げて作業が完了し、縦孔Ｈ内に改良地盤が造成される。
【００３５】
この地盤改良方法によれば、混合羽根１６…が上下方向に移動して改良材を原位置土と混合させるため、改良対象地盤が、性質の異なる複数の土層（たとえば下から順に粘土層Ｌ１とシルト層Ｌ２と砂層Ｌ３）が積み重なった互層構造となっている場合に、全土層Ｌ１〜Ｌ３を通じて均一な改良強度を得ることができる。
【００３６】
しかも、全土層Ｌ１〜Ｌ３を通じた混合作用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。
【００３７】
また、混合羽根１６…が改良材の移送作用を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管等の設備が不要となる。
【００３８】
この場合、改良材が混合羽根１６…の下降側の地表面から投入されるため、改良材が上層Ｌ３から下層Ｌ１まで無駄なく送られる。
【００３９】
他の実施形態
（１）混合羽根１６に作用する掘削抵抗を小さくするために、図６に示すように同羽根１６を複数（図では三つ）の羽根片１６ａ，１６ｂ，１６ｃに分割してもよい。
【００４０】
（２）上記基本実施形態では、混合羽根１６の掘削性能を高めるために、図４に示すように同羽根１６の片側にすくい角αと逃げ角βをつけたが、混合羽根１６の回転方向を正逆切換える場合を考慮して、図７に示すようにこのすくい角αと逃げ角βを羽根１６の上下両側に付けてもよい。
【００４１】
（３）上記基本実施形態によると、改良材と原位置土の混合物が流体の場合、混合羽根１６…が上昇移動する側で混合物がオーバーフローによって外部に流出し、改良材の無駄遣いとなるおそれがある。
【００４２】
そこで、この点の対策として、図８，９に示すように、施工個所の地表面において混合物のオーバーフロー分を堰き止める堰板２２を、混合機Ａを囲繞する状態で設けてもよい。
【００４３】
こうすれば、混合物のオーバーフロー分が、堰板２２内で図９矢印で示すように混合羽根１６の下降側に戻されるため、改良材の無駄遣いがなくなるとともに、改良材と原位置土の混合度合いがさらに高くなり、改良地盤の深度方向の均一性がより向上する。
【００４４】
さらに、この実施形態の変形例として、図１０に示すように駆動部（駆動輪１２、モータ１７）を含む混合機上部を覆うカバー２３を設けるとともに、このカバー２３の下方に、深度に応じて上下方向に伸縮可能な蛇腹状の堰筒２４を設け、この堰筒２４によって施工個所の地表面において混合機Ａを囲う構成をとってもよい。
【００４５】
なお、堰筒２４の下端を地表面に密着させるために堰筒２４の下端にウェイト２５が設けられている。また、２６は改良材ホース、２７は同ホース２６の途中に設けられたストップバルブである。
【００４６】
（４）図示しないが、とくに改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投入してもよい。
【００４７】
こうすれば、所要の改良強度を効率良く得ることができる。しかも、砂を地表面から投入して全土層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要となる。
【００４８】
なお、砂の投入方法としては、地表面に山積みした砂を油圧ショベル等によって混合機Ａにおける混合羽根１６…の下降側に近づけ、混合羽根１６…によって掻き取るようにすればよい。
【００４９】
（５）基本実施形態では、混合機Ａをクレーン等の吊り上げ機械によって吊り下げる場合を例にとって説明したが、自走可能な台車にリーダ（櫓）またはフレームを取付け、混合機Ａをこのリーダまたはフレームに支持させてもよい。
【００５０】
また、この実施形態をとる場合、台車を走行させて連続して地盤を改良することが可能となるため、図１１に示すように改良壁体Ｗ…を縦横に交差する状態で造成する壁式（格子式）地盤改良工法や、図１２に示すように改良壁体Ｗ…を厚み方向に接する状態で造成して、あるブロック全体を改良するブロック式地盤改良工法を実施することができる。
【００５１】
このような工法によると、混合機Ａを抜き差しする頻度が少なくてすむため、効率の良い地盤改良を行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、上下方向に回転するエンドレスチェーンに複数の混合羽根を取付けて混合手段を構成し、地盤中に注入された地盤改良材と原位置土とを混合羽根によって上下方向に混合させるため、改良対象地盤が、性質の異なる複数の土層が積み重なった互層構造の場合に、全土層を通じて均一な改良強度を得ることができる。
【００５３】
しかも、全土層を通じた混合作用が行われるため、所要の改良強度を得るための改良材総量を事前に調査しておけば、土層ごとの改良材の投入量を制御する必要も、また改良材の無駄遣いもなくなる。
【００５４】
また、混合羽根が改良材の移送作用を行うため、改良材を各土層位置まで送るためのポンプ、配管等の設備が不要となり、設備費が安くてすむ。
【００５５】
この場合、請求項１の方法によると、改良材が混合羽根の下降側の地表面から投入されるため、改良材が上層から下層まで無駄なく送られる。
【００５６】
ここで、本発明の方法及び装置によると、施工個所の地表面において改良材と原位置土の混合物のオーバーフロー分が堰き止め手段により堰き止められて混合羽根の加工側に戻されるため、混合物の外部への流出を防止することができる。このため、一層、改良材の無駄遣いがなくなるとともに、改良材と原位置土の混合度合いをより一層高めることができる。
【００５７】
さらに、請求項２の方法によると、とくに改良対象地盤が改良材の投入によって強度アップしにくい土層で占められている場合に、改良材とともに砂を投入することによって所要の改良強度を効率良く得ることができる。
【００５８】
しかも、砂を地表面から投入し、混合羽根によって全土層部分に送ることができるため、砂を改良材と混合する設備や、この混合物を所定の深度まで送る設備が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態における混合手段としての混合機の概略正面図である。
【図２】  同概略側面図である。
【図３】  混合機の一部拡大側面図である。
【図４】  図３IV−IV線断面図である。
【図５】  （イ)(ロ)(ハ)(ニ)(ホ）は地盤改良の作業手順を示す概略正面図である。
【図６】  混合機における混合羽根の変形例を示す側面図である。
【図７】  混合機における混合羽根のさらに別の変形例を示す一部拡大正面図である。
【図８】  本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図９】  図８のIX−IX線拡大断面図である。
【図１０】  図８，９の実施形態の変形例を示す正面図である。
【図１１】  改良壁体を縦横に交差して造成する工法による地盤改良状態を示す概略斜視図である。
【図１２】  改良壁体を厚み方向に接する状態で造成する工法による地盤改良状態を示す概略斜視図である。
【図１３】  （イ)(ロ)(ハ）は従来の地盤改良方法による作業手順を示す正面図である。
【符号の説明】
Ａ  混合手段としてのチェーン式混合機
１１  フレーム
１２  駆動輪
１３  遊動輪
１４  エンドレスチェーン
１６  混合羽根
２２  堰板
２４  堰筒
【図１】
0003673800.tif 000002
【図２】
0003673800.tif 000003
【図３】
0003673800.tif 000004
【図４】
0003673800.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003673800.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
0003673800.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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