(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の回転軸の下部に放射状に設けた１以上の攪拌翼の回転域の地盤中に、空気と共に粉粒体の地盤改良材を吐出させ、原位置土と攪拌混合し、空気は地上にて回収してなる地盤改良工法において、前記一対の回転軸間には、前記攪拌翼より上方の位置に前記回転軸に遊嵌する軸受け部と、前記軸受け部を連接する本体部からなる振れ止め板を差し渡しで設け、前記振れ止め板の本体部は厚みが回転軸の径と同等以上とし、且つ平面視で開口構造を除くものであって、前記空気を前記振れ止め板でほぐされた地盤を通って上方に排出し、地上にて回収することを特徴とする地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に粉粒体の地盤改良材を供給して、原位置土と強制的に攪拌混合し、土と地盤改良材とを反応させて土質性状を安定化し、且つ強度を高める地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の地盤改良工法における空気抜きは、回転軸を角形にしたり、回転軸にフィンを設けて、回転軸外周と地盤とに隙間を形成し、この隙間を利用して用済みの空気を地上に導き、回転軸に嵌挿し地盤上に設置したフード内に回収するようにしている（特開昭５７−６１１０８号公報参照）。しかし、この従来例では回転軸が長尺の場合に隙間を維持するのが困難であり、また地盤の種類により空気の抜け具合が異なり、安定した地盤改良の施工が難しく、場合により地盤中に空気が残留するおそれがある。
【０００３】
このような状況から、確実な空気抜きを行うことのできる工法として、(1) 地盤改良材と空気の混合流体を、上面は閉じられ底面のみ開いた中空体の攪拌翼内に吐出させ、地盤改良材は攪拌翼内の原位置土に付着させ、空気は回転軸の内部を通し地上で回収するようにした地盤改良工法が開示されている（特公昭６１−１６８０８号公報参照）。また、(2) 攪拌翼より僅かに上方の回転軸に、内部空間が回転軸内の空気回収路に連通している空気回収フードを装着し、この空気回収フードの下方開口に回転軸の昇降に応じて自動的に開閉する蓋を設けた地盤改良装置が開示されている（特公平５−８２９５号公報参照）。更に、(3) 地盤改良材を空気で圧送し、水底の地盤中に噴出させ、原位置土と攪拌混合する一方、用済みの空気を水底に設置したフードを経て大気中に放出し、その際フード内に水圧に相当する空気圧をかける水底地盤改良工法が開示されている（特公昭６２
−４９４０９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報例の空気抜きを行うことのできる地盤改良工法等は、いずれも空気の抜け道が作られ、用済みの空気はその抜け道から地上で回収され、誠に都合がよい。しかしながら、従来の工法により形成された空気の抜け道では、用済み空気の抜けは必ずしも十分ではなかった。すなわち、(1) の公報例では、何らかの事情で中空体の攪拌翼外に出た空気や更に攪拌翼上面に回り込んだ空気は回収し難く、(2) 及び(3) の公報例でも空気回収フードから外れた空気は回収し難く、回収されない空気による他の構造物の変位や地盤改良材の吐出抑制などの弊害が生ずるという問題があった。
【０００５】
また、従来の工法で使用される施工装置は、攪拌翼を複雑な形状に加工したり、空気回収フードを設置したりする必要があり、装置の製造コストを上昇させると共に、該施工装置は使用し難い構造であり、作業者にとっては面倒な工程を含むものであった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、簡単な構造で、一対の回転軸間に空気の抜け道を形成して用済み空気を地上に排出し、他の構造物の変位や地盤改良材の吐出抑制などの弊害を防止できる地盤改良工法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、一対の回転軸間で、攪拌翼の上方に差し渡しで設置される振れ止め板の厚みを回転軸の軸径と同等以上にすれば、回転軸の貫入時及び引き抜き時に回転軸間内に存在する原位置土の一部を十分にほぐすことができ、このほぐされた原位置土内の空隙が空気の抜け道となり、用済み空気は該空気の抜け道を通って、地上に排出されることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、一対の回転軸の下部に放射状に設けた１以上の攪拌翼の回転域の地盤中に、空気と共に粉粒体の地盤改良材を吐出させ、原位置土と攪拌混合し、空気は地上にて回収してなる地盤改良工法において、前記一対の回転軸間には、前記攪拌翼より上方の位置に前記回転軸に遊嵌する軸受け部と、前記軸受け部を連接する本体部からなる振れ止め板を差し渡しで設け、前記振れ止め板の本体部は厚みが回転軸の径と同等以上とし、且つ平面視で開口構造を除くものであって、前記空気を前記振れ止め板でほぐされた地盤を通って上方に排出し、地上にて回収することを特徴とする地盤改良工法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、一対の回転軸間で、且つ攪拌翼の上方側に存在する原位置土は回転軸の引き抜き時に、所定の厚みを有する振れ止め板の上方移動に伴うほぐし効果により十分にほぐされ、このほぐされた原位置土内の空隙が空気の抜け道となり、用済み空気は該空気の抜け道を通って、地上に排出される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における地盤改良工法を図１〜図６に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態である地盤改良工法で使用する施工装置の模式図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３はＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４は回転軸の横断面図、図５は本発明の実施の形態の地盤改良工法の工程を説明する模式図、図６は図５（Ｃ）のＣ−Ｃ線に沿って見た図である。本発明の地盤改良工法は、施工装置１０の一対の回転軸１、１の下方部に放射状に設けた１以上の攪拌翼２の回転域の地盤中に、空気と共に粉粒体の地盤改良材を地盤改良材吐出口４から吐出させ、原位置土と攪拌混合し、空気は地上にて回収してなるものである。
【００１０】
施工装置１０において、一対の回転軸１、１間で、且つ攪拌翼２より上方の位置には振れ止め板５が差し渡しで設けられている。振れ止め板５は回転軸１に遊嵌する軸受け部５２、５２と、軸受け部５２を連接する本体部５１とからなる。図２及び図３に示すように、本体部５１は断面が菱形状の中空管からなり、本体部５１の厚み寸法Ｗは回転軸１の径Ｄより大きい。この本体部５１の形状は、本体部５１の厚み寸法Ｗが回転軸１の径Ｄと同等以上であれば、特に制限されず、例えば断面が円形状、四角状、逆三角状、Ｙ字状のものも使用できる。本体部５１の厚み寸法Ｗの最大値は、土質や施工装置の大きさ等を考慮し、回転軸の上昇に障害を与えない範囲で適宜に決定される。また、本体部５１は従来の施工装置の振れ止め板の形状である断面がＩ字状の平板に、例えば断面が三角形の帯状突状物などを接合して、本体部５１の厚み寸法Ｗを大きくなるように調整したものでもよい。本体部５１の厚み寸法Ｗは本体部５１の全長に亘り形成するのが好ましいが、用済み空気を排出できる程度に土がほぐれるのであれば、本体部の全長の一部であってもよい。図１において、符号６は共回り防止板であり、回転軸１の共回り防止板６の上下に位置する攪拌翼２、２の共回りを防止するために設置される。
【００１１】
回転軸１は、施工設備の回転駆動機７に昇降自在、且つ回転自在に吊り下げられ、角パイプ状をなし、図４に示すようにその内部の中空部には地盤改良材や吐出空気が流通する通路１５が通されている。回転軸１の下部には複数の攪拌翼２ａ、２ｂが設けられ、それらの１の攪拌翼２ａにおける回転方向裏側のつけ根部分の回転軸１の外周に地盤改良材吐出口４が設けられている。また、回転軸の下方に位置する他の攪拌翼２ｂにおける回転方向裏側のつけ根部分の回転軸１の外周に空気吐出口３が設けられている。空気吐出口３及び地盤改良材吐出口４はいずれも通路１５に接続し、この通路１５は地上１３の圧縮空気の吐出空気供給設備や地盤改良材供給設備（不図示）に接続している。回転軸１は角パイプ状以外に、例えば、丸パイプ状であってもよい。尚、空気吐出口３は地盤改良材吐出口
として使用してもよい。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態における地盤改良工法を図５を参照して説明する。図５は模式図であり、攪拌翼は説明の便宜上回転軸１個当たり１段とする例で説明する。回転駆動機７により回転軸１を正転方向に回転させながら地盤９に貫入させる際、地上１３の吐出空気供給設備から、例えば３〜１０kg／cm2 の圧縮空気を図５では省略する空気吐出口３から吐出させ、回転軸１の外周回りの地盤を予めほぐしておく（図３（Ａ））。所定の深度まで到達すると、空気吐出口３からの空気の吐出を停止し、回転軸貫入工程は終了する（図３（Ｂ））。次に、回転軸１を逆転方向に回転させながら地盤から引き抜く際、地上１３の地盤改良材供給設備から空気輸送された地盤改良材を地盤改良材吐出口４から吐出し、地盤中に攪拌混合させて改良柱体１２を形成する。その際振れ止め板５は回転軸の上昇と同様に地盤中を上昇することから、振れ止め板本体部５１の幅広効果により、図６中の攪拌翼２の上方位置側の２点鎖線で囲まれる部分（斜線部）にほぐされた原位置土を形成させることができる。このため、用済みの空気は、このほぐされた原位置土内の隙間を通って、図５中（Ｃ）の矢印の示す方向に排出され、地上１３にて回収される。なお、回転軸１を地盤に貫入させる際、あるいは貫入及び引き抜き双方の際、地盤改良材吐出口４から地盤改良材を吐出させ、地盤中で攪拌混合させてもよい。なお、引き抜き時の回転軸の回転は逆転方向に限定されず、正転方向であってもよい。
【００１３】
本実施の形態例によれば、一対の回転軸間に存在する原位置土は回転軸の引き抜き時に、所定の厚みを有する振れ止め板の上方移動に伴うほぐし効果により十分にほぐされ、このほぐされた原位置土内の空隙が空気の抜け道となり、用済み空気は該空気の抜け道を通って、地上に排出される。
【００１４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体的な構成はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での変更、追加は本発明の範囲内である。
【００１５】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
Ｘ市Ｙ線で本発明の地盤改良工法を行った。使用した施工装置は図１〜図４に示すものと同様のものである。改良深度は３０ｍであり、一個の改良柱体を造成する時間を求めた。結果を図７に示す。図７は、縦軸は深度、横軸は施工時間であり、回転軸の先端部の軌跡を描いたものである。ａ点から貫入を開始して所定の深度３０ｍに達した点ｂにおいて、地盤改良材吐出口が目詰まりし地盤改良材が吐出不良となった。この詰まりを解消するため、地盤改良材吐出口４から圧縮空気を吐出しながら回転軸を上方へ引き上げたところ、所定深度３０ｍから１０ｍ上方の地点ｃで詰まり物を除去できた。再度の貫入後、所定深度のｄ地点まで到達し、以後引き抜き工程を行い、ｅ点において、回転軸を地上に引き抜き改良柱体を造成できた。ａ〜ｅまでの所要時間は１．５時間程度であった。
【００１６】
比較例１
振れ止め板を断面がＩ字状のものを使用した以外は、実施例１と同様の方法で行った。この場合、振れ止め板の本体部の厚みは、回転軸の径より小さいものであった。結果を図８に示す。図８は図７と同様で回転軸の先端の軌跡を示すものである。比較例１においては、最初の目詰まりを解消するのに回転軸を所定深度から１５〜２０ｍ引き上げる必要があった（図中、ｈ点）。更に、目詰まりはｉ点で生じたため、同様の目詰まり物除去工程を行った（図中、ｉ点からｊ点）。このため、開始地点ａから改良柱体の造成を完了する地点ｌまでの所要時間は３〜４時間であった。
【００１７】
実施例１及び比較例１から、本発明の工法によれば、従来の工法に比して、工期が１／２に短縮できることが判明した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の回転軸間に存在する原位置土は回転軸の引き抜き時に、所定の厚みを有する振れ止め板の上方移動に伴うほぐし効果により十分にほぐされ、このほぐされた原位置土内の空隙が空気の抜け道となり、用済み空気は該空気の抜け道を通って、地上に排出することができ、他の構造物の変位や地盤改良材の吐出抑制などの弊害を防止できる。このように、振れ止め板の本体部の幅寸法を広く変更するだけで、工期は従来の半分に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態である地盤改良工法で使用する施工装置の模式図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿って見た端面図である。
【図３】  図１のＢ−Ｂ線に沿って見た図である。
【図４】  回転軸の横断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態の地盤改良工法の工程を説明する模式図である。
【図６】  図５（Ｃ）のＣ−Ｃ線に沿って見た図である。
【図７】  実施例１の工法における回転軸先端の軌跡を示す図である。
【図８】  比較例１の工法における回転軸先端の軌跡を示す図である。
【符号の説明】
１                    回転軸
２、２ａ、２ｂ        攪拌翼
３                    空気吐出口（地盤改良材吐出口）
４                    地盤改良材吐出口
５                    振れ止め板
６                    共回り防止板
７                    回転駆動機
９                    地盤
１０                    施工装置
１１                    原位置土
１２                    改良柱体
１３                    地上
１５                    地盤改良材や吐出空気の通路
１６                    振れ止め板の上方移動によりほぐされた土
５１                    振れ止め板の本体部
５２                    軸受部
Ｗ                      振れ止め板の本体部の厚み
Ｄ                      回転軸の径
【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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