(57)【要約】【課題】共回り防止翼の両端張出し部における地盤の掘進抵抗を低減して、円柱状のソイルセメントコラムの築造を効率的に行えるようにした撹拌混合装置の共回り防止翼を提供する。【解決手段】回転可能な掘削ロッド１に掘削翼２および攪拌翼３と共に共回り防止翼４を取り付ける。共回り防止翼４は、掘削ロッド１に掘削ロッド１と同期回転しないように取り付けられた翼本体７と、翼本体７の左右両端部に取り付けられ、一部または全部が掘削翼２によって掘削される掘削孔の孔壁面より外側の地盤内に差し込まれる張出し部８とから構成する。張出し部８は翼本体７より横断面方向の厚さｂを薄く、かつ翼本体７を形成する鋼材の引張り強度より高強度に形成する。張出し部８の上下端部に断面ほぼＶ字状の刃形8aを形成する。【選択図】図１
2014122495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な掘削ロッドに掘削翼および攪拌翼と共に取り付けられる撹拌混合装置の共回り防止翼において、前記掘削ロッドに掘削ロッドと同期回転しないように取り付けられる共回り防止翼本体と、当該共回り防止翼本体の端部に取り付けられ、一部または全部が前記掘削翼によって掘削される掘削孔の孔壁面より外側の地盤に差し込まれる張出し部とから構成され、前記張出し部は前記共回り防止翼本体より薄く形成され、かつ前記共回り防止翼本体の材料より高強度の材料より形成されていることを特徴とする撹拌混合装置の共回り防止翼。
【請求項２】
請求項１記載の撹拌混合装置の共回り防止翼において、張出し部の降伏点は、共回り防止翼本体を形成する鋼材の降伏点の2.5倍以上であることを特徴とする撹拌混合装置の共回り防止翼。
【請求項３】
請求項１または２記載の撹拌混合装置の共回り防止翼において、張出し部の下端部または上下端部に断面ほぼＶ字状の刃形が形成されていることを特徴とする撹拌混合装置の共回り防止翼。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかひとつに記載の撹拌混合装置の共回り防止翼において、共回り防止翼本体は一または複数の攪拌翼の上下側にそれぞれ取り付けられ、張出し部は前記共回り防止翼本体の先端部間に取り付けられていることを特徴とする撹拌混合装置の共回り防止翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントミルク等の固化材を掘削中の地盤に注入しつつ、掘削土と固化材とを攪拌混合することにより、地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造するための撹拌混合装置に取り付けられる共回り防止翼に関し、共回り防止翼端部を薄く、かつ高強度化することにより地盤の掘進抵抗を低減し、ソイルセメントコラムの築造を効率的に行うことができる。
【背景技術】
【０００２】
一般的な深層混合処理工法として、セメントミルク等の固化材を掘削中の地盤に注入しつつ、掘削土と固化材とを攪拌混合することによって、地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造する地盤改良工法が知られている。
【０００３】
本工法には、例えば、図８に図示するような、掘削ロッド１と共に回転する掘削翼２と、掘削翼２によって掘削された掘削土と掘削土内に注入されたセメントミルク等の固化材とを攪拌混合する攪拌翼３とを備えた撹拌混合装置が用いられる。
【０００４】
本工法によるソイルセメントコラムの築造に際し、特に粘着力の大きい粘性土地盤においては、掘削土が掘削翼２や攪拌翼３に付着してこれらの翼と同期回転する、いわゆる共回り現象が発生して掘削土と固化材とが均一に攪拌混合されないことがある。
【０００５】
この種の問題に対し、出願人は、図８に図示するように、掘削ロッド１に掘削径より長い共回り防止翼15を回転自在に取り付け、当該共回り防止翼15の両端張出し部15a,15aを掘削翼２によって掘削される掘削孔の孔壁面より外側の地盤内に差し込んで固定することで、共回り防止翼15が掘削翼２や攪拌翼３と同期回転することなく掘削孔内に静止することにより、掘削土の共回り現象を防止するようにした共回り防止翼を開発している（特許文献１参照）。
【０００６】
なお、この場合の共回り防止翼15の両端張出し部15a,15aの厚さｂと高さｈは、共回り防止翼が同期回転しないでその機能を発揮できるように、かつ地中障害等に衝突しても損傷しないように経験的に、それぞれ18〜50ｍｍ、100〜200ｍｍ程度に形成されている。
【０００７】
また、共回り防止翼15の代わりに図９に図示するような、側面に見て箱状に構成された共回り防止翼16が取り付けられることもある。当該共回り防止翼16は、掘削翼２のすぐ上側に取り付けられた攪拌翼３の上下両側に攪拌翼３を挟んでそれぞれ取り付けられた上下一対の翼本体16a,16aと、翼本体16a,16aの左右両端の先端部間に攪拌翼３を跨いで取り付けられた左右一対の張出し部16b,16bとから側面に見て箱状に構成され、左右張出し部16b,16bは攪拌翼３に当たらないように側面に見てコ字状に形成されている。  
【０００８】
また、特許文献２には、掘削ロッドに共回り防止翼を側面視コ状に取り付け、その垂直片の外側に掘削孔の孔壁地盤内に食い込むような抵抗フランジを取り付け、かつこの抵抗フランジを垂直片に沿って昇降させることにより、硬質地盤における抵抗フランジの掘進抵抗を低減するようにした共回り防止翼が開示されている。
【０００９】
また、特許文献３には、掘削ロッドに共回り防止翼を水平軸回りに回転自在に取り付け、かつコイルスプリングによって前記共回り防止翼が原位置に復帰する構成とすることにより、硬質地盤への掘進抵抗を低減するようにした共回り防止翼が開示されている。
【００１０】
そして、特許文献４には、共回り防止翼の先端に掘削孔の孔壁面に当接するＹ字状先端部を取り付けることにより、孔壁面に対する共回り防止翼の把持力を高めて築造されるソイルセメント柱体の垂直精度を高めるようにした共回り防止翼が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭58-29374号公報
【特許文献２】特開2011-1686号公報
【特許文献３】特開平11-061800号公報
【特許文献４】特開2010-37730号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１に開示された共回り防止翼では、掘削孔の孔壁より外側の地盤内に差し込まれる共回り防止翼15の両端張出し部15a,15aが、掘進と共に孔壁より外側の地盤を切削していくため、特に硬質地盤においては、両端張出し部15a,15aに生じる掘進抵抗が大きくなり、このためソイルセメントコラムの築造に長い時間を要するか、あるいはソイルセメントコラムの築造がきわめて困難になるか、さらには実質的に掘進不能となり、設計で想定したソイルセメントコラムを築造できないという課題があった。
【００１３】
また、特許文献２および３に開示された共回り防止翼では、孔壁より外側の地盤に対する掘進抵抗は低減できても、共回り防止翼を地盤中で可動可能に取り付ける必要があり、このため構造が複雑化して製作コストが嵩む等の課題が発生するだけでなく、地盤中で共回り防止翼が設計通りに作動するかどうかを確認することができないという課題もあった。
【００１４】
そして、特許文献４に記載された共回り防止翼では、掘削孔の孔壁面に当接するＹ字状先端部の孔壁面に対する把持力によって、共回り防止翼の掘削ロッドとの同期回転を阻止しているため、共回り防止翼の同期回転を完全に阻止できないことがあった。
【００１５】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、円柱状のソイルセメントコラムを築造するための攪拌混合装置に取り付けられる共回り防止翼の端部張出し部における地盤の掘進抵抗を低減することにより、特に硬質地盤におけるソイルセメントコラムの築造を効率的に行えるようにした攪拌混合装置の共回り防止翼を提共することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る撹拌混合装置の共回り防止翼は、回転可能な掘削ロッドに掘削翼および攪拌翼と共に取り付けられる共回り防止翼において、前記掘削ロッドに掘削ロッドと同期回転しないように取り付けられる共回り防止翼本体と、当該共回り防止翼本体の端部に取り付けられ、一部または全部が前記掘削翼によって掘削される掘削孔より外側の地盤内に差し込まれる張出し部とから構成され、前記張出し部は前記共回り防止翼本体より薄く形成され、かつ前記共回り防止翼本体の材料より高強度の材料より形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明は、掘削土と固化材とを攪拌混合することにより地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造するための撹拌混合装置の共回り防止翼として、共回り防止翼の両端部張出し部における地盤の掘進抵抗を低減することにより、ソイルセメントコラムの築造を効率的に行えるようにしたものである。
【００１８】
すなわち、共回り防止翼の両端張出し部の横断面方向の厚さを共回り防止翼本体より薄く形成することにより張出し部に生じる地盤の掘進抵抗を低減することにより、特に硬質地盤において掘進速度が低下する現象を防止でき、設計で想定したソイルセメントコラムをきわめて効率的に築造することができる。
【００１９】
なお、ここで硬質土地盤とは粘性土地盤においてはＮ値が10程度以上、砂質地盤においてはＮ値が30程度以上の地盤を想定している。
【００２０】
また、熟練した技術を持たない施工機オペレータでも、ソイルセメントコラムの築造に要する時間を短縮することができ、ソイルセメントコラムの築造が不可能となる事態を防ぐことができる。その結果、設計支持力を確保できないという施工技術者の心理的不安を軽減できる。
【００２１】
また、安定的に施工時間を短縮することができるため、施工機オペレータをはじめとした、作業員の疲労やストレス等を軽減できるため、副次的ではあるが事故や作業員のけが等を未然に防止することができる。
【００２２】
さらに、施工機本体やオーガーモータ、掘削ロッドや掘削翼、攪拌翼などに生じる負荷、衝撃等を軽減できて故障等による修理類を大幅に低減できると共に長寿命化を図ることができる。
【００２３】
また、張出し部の上下端部にＶ字断面の刃形(包丁型の刃形)を形成することにより、掘進および引き上げの際に張出し部に生じる地盤の抵抗をさらに低減することができる。
【００２４】
また、掘進および引き上げの際に張出し部に生じる地盤の抵抗を低減することにより、小型施工機の使用が可能になり、また大径ソイルセメントコラムの施工も可能となる。
【００２５】
また特に、施工試験により張出し部はせん断変形と曲げ変形を起し易いことが確認できたことから、張出し部を薄くして掘進抵抗を低減するには、少々の力でせん断変形や曲げ変形を起さないように、張出し部を硬質の鋼材で形成する必要がある。
【００２６】
張出し部の材質には特にばね鋼鋼材(SUP材)、ハードックス(耐摩耗鋼板)、ウェルドックス(高引張鋼板)などの超高力鋼を選定することができる。
【００２７】
これらの鋼材の降伏点は、一般構造用圧延鋼材が245Ｎ/ｍｍ２であるのに対し、ばね鋼鋼材(SUP材)は1080Ｎ/ｍｍ２、ハードックス(耐摩耗鋼板)は1000〜1300Ｎ/ｍｍ２、ウェルドックス(高引張鋼板)は700Ｎ/ｍｍ２である。なお、ハードックスとウェルドックスはスウェーデン鋼と総称され、いずれもスウェーデンスティール社の製品である。
【００２８】
一般構造用圧延鋼材の強度を基準とした場合、切削、研削、研磨などの加工性、納期などの入手のしやすさ、さらに材料費や加工費などのコスト等を考慮すると、一般構造用圧延鋼材の2.5〜4.0倍程度の降伏点を有するものが望ましい。
【００２９】
また、張出し部の厚さｂは、地盤の掘進抵抗の低減という観点からは、できるだけ薄くすることが望ましく、ばね鋼鋼材やスウェーデン鋼鋼材であれば4.5ｍｍ以上あればよいが、溶接による取付け等を考慮すると10ｍｍ程度が望ましい。
【００３０】
また、掘削孔の孔壁より外側の地盤内に差し込まれる張出し部の長さは、張出し部の受働抵抗から求められる抵抗モーメントが、掘削ロッドの回転から決まる共回り防止翼の回転モーメントを上回るように決定するか、経験的に10ｃｍ程度あればよいが、一般的に掘削径に比例して掘削ロッドの回転力による共回り防止翼の回転モーメントが大きくなることから、これに対抗すべく掘削孔の口径に比例して張出し部の横方向の長さや高さｈを変化させる必要がある。
【００３１】
このため、張出し部の全体の長さは、通常、掘削孔の孔壁より外側の地盤内に差し込まれる部分の長さ10ｃｍ、共回り防止翼本体の端部に重ねてボルト止めされる部分の長さ10ｃｍの計20ｃｍ程度あればよい。
【００３２】
また、これより長く形成することにより孔壁より外側の地盤中に差し込まれる部分の長さを自由に設定することができ、さらに、ボルト止め等によって取り替え可能とすることにより、対象地盤に応じて最適な寸法に付けかえることができる。
【００３３】
例えば、掘削ロッドの回転力による共回り防止翼の回転モーメントが想定以上に大きくなる場合、孔壁面より外側の地盤中に差し込まれる部分の長さを自由に設定して付けかえることができる。
【００３４】
また、共回り防止翼は、攪拌翼を挟んでその上下両側にそれぞれ一個ずつ取り付けることにより共回り防止効果を一層高めることができる。  
【００３５】
さらに、張出し部を共回り防止翼本体の先端部間に取り付け、上下共回り防止翼を連結して側面から見て箱状に形成することで、単に共回り防止効果を高めるだけでなく、掘進中の掘削ロッドのぶれ等を防止することによりソイルセメントコラムを鉛直に築造することができ、施工精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、掘削土と固化材とを攪拌混合することにより地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造するための撹拌混合装置の共回り防止翼として、共回り防止翼の端部張出し部の横断面方向の厚さを共回り防止翼本体より薄く形成することにより、張出し部に作用する地盤の掘進抵抗を低減することができ、これにより円柱状ソイルセメントコラムの築造をきわめて効率的に行うことができる。
【００３７】
また、掘進時における作業員の疲労やストレス等を軽減でき、これにより事故や作業員のけが等を未然に防止することができる。また、施工機本体やオーガーモータ、掘削ロッドや掘削翼、攪拌翼などに生じる負荷、衝撃等を軽減できて故障等による修理類を大幅に低減できると共に長寿命化を図ることができる。さらに、硬質地盤におけるソイルセメントコラムの築造においても、安定した施工が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ本発明の共回り防止翼を示す正面図、側面図、平面図である。
【図２】本発明の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ本発明の共回り防止翼の他の実施形態を示す正面図、側面図、平面図である。
【図３】本発明の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ本発明の共回り防止翼の他の実施形態を示す正面図、側面図、平面図である。
【図４】本発明の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ本発明の共回り防止翼の他の実施形態を示す正面図、側面図、平面図である。
【図５】本発明の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ本発明の共回り防止翼の他の実施形態を示す正面図、側面図、平面図である。
【図６】従来の共回り防止翼を用いて円柱状ソイルセメントコラムを築造した場合と、本発明の共回り防止翼を用いてソイルセメントコラムを築造した場合の深度と施工時間の関係図として掘進状況を比較したグラフである。
【図７】従来の共回り防止翼を用いて円柱状ソイルセメントコラムを築造した場合と、本発明の共回り防止翼を用いて円柱状ソイルセメントコラムを築造した場合の掘削エネルギーを深度分布により比較したグラフである。
【図８】従来の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ従来の共回り防止翼を示す正面図、側面図、平面図である。
【図９】従来の共回り防止翼を取り付けた攪拌混合装置を示し、図(a)は掘削ロッド、掘削翼、攪拌翼および共回り防止翼の位置関係を示す正面図、図(b)は図(a)におけるイ部拡大斜視図、図(c),(d),(e)は、それぞれ従来の共回り防止翼を示す正面図、側面図、平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図1(a)〜図1(e)は、本発明に係る共回り防止翼の一実施形態を示し、図において、掘削ロッド１の先端に掘削翼２が取り付けられ、その上方に複数の攪拌翼３が掘削ロッド１の軸方向に一定間隔おきに取り付けられている。また、掘削翼２とそのすぐ上側に取り付けられた攪拌翼３との間に本発明の共回り防止翼４が取り付けられている。
【００４０】
掘削ロッド１は先端に掘削ビット５と固化材吐出口６をそれぞれ有し、図示しないオーガーモータによって回転し、かつ図示しない昇降装置によって上下移動することにより地盤を掘削する。
【００４１】
掘削翼２と攪拌翼３はほぼ同一長さに形成され、共に掘削ロッド１と同期回転することにより、掘削翼２は掘削ビット５と共同して地盤を掘削し、攪拌翼３は掘削翼２と掘削ビット５によって掘削された掘削土と固化材吐出口６から吐出されたセメントミルクとを攪拌混合する。なお、掘削翼２と撹拌翼３は、平面上複数方向に放射状に突設されている。
【００４２】
セメントミルクは地上のプラント設備（図省略）で製造され、グラウトポンプ等（図省略）から圧送され、かつ掘削ロッド１内に設けられた注入材注入路（図省略）を介して注入され、そして固化材吐出口６から掘削中の地盤に吐出される。
【００４３】
共回り防止翼４は、掘削翼２および撹拌翼３とほぼ同一長さに形成された共回り防止翼本体(以下「翼本体」)７とこの翼本体７の先端部に突設された張出し部８とから構成されている。
【００４４】
翼本体７は、掘削ロッド１に回転自在に外接された円筒状の外接部7aと外接部7aの外側に突設された複数の翼部7bとから一体に形成されている。  
【００４５】
張出し部８は横断面方向の厚さｂが翼本体７の横断面方向の厚さより薄く形成され、上下両端部に断面ほぼＶ字状の刃形(包丁の刃形)8aが形成されている。また、張出し部８を形成する鋼材には、特にばね鋼鋼材(SUP材)、ハードックス(耐摩耗鋼板)、ウェルドックス(高引張鋼板)などの超高力鋼が用いられ、これらの鋼材の降伏点は翼本体７を形成する一般構造用圧延鋼材の降伏点の2.5倍〜4.0倍程度の強度を有している。
【００４６】
このように形成された張出し部８は、基端側8bの側面を翼本体７の先端の側面に所定長重ね、ボルト止めすることにより脱着自在に取り付けられている。なお、必要であれば取付けプレート10を併用してもよい。
【００４７】
図2(a)〜(e)に図示する実施形態は、張出し部８が翼本体７の両端部に溶接によって取り付けられている例を示したものであり、張出し部８が溶接によって取り付けられている以外は、図1(a)〜(e)で説明した実施形態とほぼ同じである。
【００４８】
このような構成において、翼本体７の外接部7aが掘削ロッド１に回転自在に外接し、かつ張出し部８の全部または先端の一部が掘削翼２および掘削ビット５によって掘削された掘削孔の孔壁面より外側の地盤内に差し込まれることにより、共回り防止翼４は掘削孔内に固定される。
【００４９】
そして、共回り防止翼４は、掘削ロッド１と同期回転することなく掘削孔内に静止し続け、掘削翼２と攪拌翼３のみが掘削ロッド１と同期回転する。これにより、掘削土が掘削翼２や攪拌翼３に付着して掘削翼２および攪拌翼３と共に回転する「掘削土の共回り現象」が防止されるため、掘削土とセメントミルクとを均質に攪拌混合することができる。
【００５０】
また、張出し部８の横断面方向の厚さｂが翼本体７の横断面方向の厚さより薄く形成され、かつ張出し部８の上下両端部に断面ほぼＶ字状の刃形8aが形成されていることにより、張出し部８における地盤の掘進抵抗が大幅に低減されるため、掘進速度が安定してソイルセメントコラムをきわめて効率的に築造することができる。
【００５１】
図3(a)〜(e)は、本発明の他の実施形態を示し、図において、掘削ロッド１の先端部に掘削翼２が取り付けられ、その上方に複数の攪拌翼３が掘削ロッド１の軸方向に一定間隔おきに取り付けられている。また、掘削翼２のすぐ上側に共回り防止翼11が取り付けられている。
【００５２】
共回り防止翼11は、掘削翼２のすぐ上側に取り付けられた攪拌翼３の上下両側に、攪拌翼３を挟んでそれぞれ取り付けられた上下一対の翼本体7,7の左右両端の先端部間に攪拌翼３を跨いで取り付けられた左右一対の張出し部12,12とから側面に見て箱状に構成されている。  
【００５３】
張出し部12の横断面方向の厚さｂは、翼本体７の横断面方向の厚さより薄く、かつ張出し部12を形成する鋼材の降伏点は翼本体７を形成する鋼材の降伏点より2.5〜4.0倍程度の強度を有している。
【００５４】
さらに、上下両端部に断面ほぼＶ字状の刃形(包丁の刃形)12a,12aがそれぞれ形成されており、張出し部12には上下翼本体7,7の先端部側面に張出し部12の基端側12bの側面を所定長重ね、ボルト止めすることにより取り付けられている。その他の構成は、図1,2で説明した実施形態とほぼ同じである。
【００５５】
このように構成されていることにより、共回り防止翼12は単に掘削土の共回り現象の発生を防止するだけでなく、掘進中の掘削ロッドのぶれ等を防止することにより施工精度を高める効果をも有する。
【００５６】
図4(a)〜(e)は、同じく本発明の他の実施形態を示したものであり、図3(a)〜(e)で説明した実施形態において、特に共回り防止翼の張出し部の形状が異なる。
【００５７】
図において、共回り防止翼13は、掘削翼２のすぐ上側に取り付けられた攪拌翼３の上下両側に、攪拌翼３を挟んでそれぞれ取り付けられた上下一対の翼本体7,7の左右両端の先端部間に攪拌翼３を跨いで取り付けられた左右一対の張出し部14,14とから側面に見て箱状に構成されている。  
【００５８】
また特に、張出し部14は、上下翼本体7,7間を攪拌翼３に近接して鉛直方向に延びる鉛直フランジ14aと鉛直フランジ14aの上下両端部から翼本体7,7側にそれぞれ水平に突出する水平フランジ14b,14bとから正面に見てほぼコ字状に形成されている。
【００５９】
そして、張出し部14は、上下水平フランジ14b,14bを上下翼本体7,7の端部の側面に所定長重ね、複数の取付けボルト９によってボルト止めすることにより翼本体7,7の先端部に脱着自在に取り付けられている。なお、必要であれば取付けプレート10を併用してもよい。
【００６０】
図5(a)〜(e)に図示する実施形態は、張出し部14が上下翼本体7,7の両端部に溶接によって取り付けられている例を示したものであり、張出し部14が溶接によって取り付けられている以外は、図4(a)〜(e)で説明した実施形態とほぼ同じである。
【００６１】
なお、図５に図示するように、張出し部14は、攪拌翼３の先端が当たらない程度に側部を一部切り欠く等の簡単な方法により、正面に見てコ字状に形成することができる。
【００６２】
図６のグラフと表１は、従来の共回り防止翼を用いて円柱状ソイルセメントコラムを築造した場合と、本発明に係る共回り防止翼を用いてソイルセメントコラムを築造した場合の掘進状況を比較したものである。
【００６３】
【表１】
2014122495.tif 000003
【００６４】
対象地盤は、上方より埋土がGL-0.8ｍまで、Ｎ値３〜５のロームがGL-2.8ｍまで、Ｎ値５〜13の細砂がGL-8.5ｍまで、砂混じりシルト、細砂を挟んでＮ値15〜32のシルト混じり細砂がGL-11.8ｍまで、Ｎ値12〜56の細砂がGL-20.8ｍまで堆積し、GL-3.8ｍに孔内水位を有する地盤である。
【００６５】
図６より、従来の共回り防止翼を用いると、ソイルセメントコラム先端部の硬質地盤では掘削ロッドを繰返し上下移動して掘進する必要があるのに対し、本願発明に係る共回り防止翼によれば、掘削ロッドを上下移動することなく掘進することができた。また、表１から明らかなように施工時間を１本当たり平均４分程度短縮することができた。
【００６６】
これにより、施工中の作業員の疲労やストレス等を軽減でき、これにより事故や作業員のけが等を未然に防止することができた。
【００６７】
また、図７と表２は、従来の共回り防止翼を用いて円柱状ソイルセメントコラムを築造した場合と、本発明に係る共回り防止翼を用いて円柱状ソイルセメントコラムを築造した場合の掘削エネルギーを深度分布により比較したものである。
【００６８】
【表２】
2014122495.tif 000004
【００６９】
本発明に係る共回り防止翼を用いた場合、掘削エネルギーは、ソイルセメントコラムの中間部では従来の共回り防止翼より32％、先端部では90％減らすことができた。これにより、特に硬質地盤における撹拌混合装置にかかる負荷が軽減されるため、撹拌混合装置の故障が少なくなり使用寿命が延び、また小型の施工機による施工も可能になると考えられる。
【００７０】
なお、地盤を掘削するために必要なエネルギーは、押込みエネルギーと回転エネルギーによって表すことができるものとし、掘削エネルギー（Ｅ）は、(1)式の通り定義した。
【００７１】
Ｅ＝(α・ＥTV＋β・ＥTR)／Ｖ  (ｋＮ)        ……(1)
また、ＥTVとＥTRは、それぞれ(2)式、(3)式の通り定義した。
ＥTV＝Ｐ・Ｖ  (ｋＮ・ｍ/min)                  ……(2)
ＥTR＝２π・Ｔ・R(ｋＮ・ｍ/min)               ……(3)
ここで、
ＥTV:単位時間当たりの押込みエネルギー
ＥTR:単位時間当たりの回転エネルギー
Ｐ:押込み力(ｋＮ)
Ｖ:掘進速度(ｍ/min)
Ｔ:トルク(ｋＮ・ｍ)
Ｒ：回転数(rpm)
α、β:各エネルギーに関する削孔効率(今回はα＝1、β＝1とした)
【００７２】
表３は、従来の共回り防止翼における張出し部の許容曲げモーメントを、表４は、本発明の共回り防止翼における張出し部の許容曲げモーメントを示したものである。
【００７３】
【表３】
2014122495.tif 000005
【００７４】
【表４】
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【００７５】
表３と表４から明らかなように、従来の共回り防止翼では、許容曲げモーメントは7.4〜10.2ｋＮ・ｍであった。本発明に係る共回り防止翼で目標とする許容曲げモーメントの下限値を7.4ｋＮ・ｍとすると、表４における許容曲げモーメントの下限値は、7.5ｋＮ・ｍであるため、張出し部の厚さｂの下限値は4.5ｍｍまでとなる。
【００７６】
表５は、従来の共回り防止翼の張出し部が受ける地盤の掘進抵抗力を、表６は、地盤の掘進抵抗力(極限支持力(qd))を算出するための硬質地盤のパラメータを、そして表７は張出し部の厚さｂを変更した際の地盤の掘進抵抗力を示したものである。
【００７７】
【表５】
2014122495.tif 000007
【００７８】
【表６】
2014122495.tif 000008
【００７９】
【表７】
2014122495.tif 000009
【００８０】
従来の共回り防止翼の張出し部の厚さｂを18ｍｍ〜25ｍｍとした場合、地盤の掘進抵抗力は23.80〜33.06ｋＮであった。表７に示すように地盤の掘進抵抗力33.06ｋＮを半減させるためには、張出し部の厚さｂは12ｍｍとなる。そのため、本発明で目標とする張出し部の厚さｂの上限値を12ｍｍとした。
【００８１】
以上の検討結果より、張出し部の厚さｂは、計算上は4.5ｍｍ〜12ｍｍまで可能であり、また地盤の掘進抵抗の低減という観点からはできるだけ薄くすることが望まれるが、溶接による取付け等を考慮すると10ｍｍ程度が望ましい。
【００８２】
また、張出し部を形成する鋼材の降伏点は、一般構造用圧延鋼材の降伏点を基準とした場合、一般構造用圧延鋼材の2.5〜4.0倍程度の強度を有するものであればよいが、切削、研削、研磨などの加工性、納期などの入手のしやすさ、さらに材料費や加工費などのコスト等を考慮すると、一般構造用圧延鋼材のほぼ4.0倍程度の強度を有するものが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造するための撹拌混合装置に設置される共回り防止翼の両端張出し部における地盤の掘進抵抗を、張出し部を薄くして低減することにより、特に硬質地盤におけるソイルセメントコラムの築造を効率的に行うことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  掘削ロッド
２  掘削翼
３  攪拌翼
４  共回り防止翼
５  掘削ビット
６  固化材吐出口
７  翼本体（共回り防止翼本体）
7a  外接部
7b  翼部
８  張出し部
8a  刃形
8b  基端側
９  取付けボルト
11  共回り防止翼
12  張出し部
12a  刃形
12b  基端側
13  共回り防止翼
14  張出し部
14a  鉛直フランジ
14b  水平フランジ
14c  刃形
【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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