(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダマストに沿って昇降する駆動部に連結されて垂下するとともに、その下方端の所定範囲の外周に半径方向に突出する撹拌翼を有し、かつ前記攪拌翼の上方にスクリュー羽根が螺設されている攪拌軸と、
前記攪拌軸の内部に設けられて前記攪拌軸の下端に開口した第１吐出口に連通する第１流体通路と、
前記攪拌軸の内部に設けられて前記攪拌軸の側面のうち前記攪拌翼の上方に開口した第２吐出口に連通する第２流体通路と、
前記攪拌軸の上部の二重スイベル装置を介して前記第１流体通路に連通している第１供給管および前記第２流体通路に連通している第２供給管と、
前記第１供給管および前記第２供給管の配管系統中に介装された、弁および分岐管を有する切換装置と、
前記切換装置を介してエアを供給するエア供給源と、
前記切換装置を介してセメントスラリーまたは水を供給するプラントと、
を備え、
前記切換装置は、
地盤表層の非改良部を下方に掘削するときには前記第１供給管および前記第１流体通路を介して水またはエアを供給し前記第１吐出口から吐出させ、
前記非改良部の掘削を終えたときには前記第１吐出口および前記第２の吐出口から流体を吐出しないようにし、
地盤改良部の底部から適当な深さの位置より前記底部に向かって下方に掘削する際には前記第１供給管および前記第１流体通路を介しセメントスラリを供給して前記第１吐出口から吐出させ、
前記適当な深さの位置より前記非改良部に向かって前記攪拌軸を引き上げる際には前記第２供給管および前記第２流体通路を介してセメントスラリを供給して前記第２吐出口から吐出させるように、
それぞれ前記弁の開閉が操作されることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記切換装置の下流側において前記第１供給管および前記第２供給管にそれぞれ接続された流量計をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載した地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、地中に地盤改良材を注入して地盤を改良するに用いる地盤改良装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱な地盤を改良して強固な地盤とする地盤改良方法として、地盤を掘削し、その削穴内に例えばセメントスラリー等の地盤改良材を注入しつつ撹拌して土砂と混練し、これが硬化することにより地盤を強固に改良するようになされている。
【０００３】
上記の工法を実施するための装置として、従来特開平２−１４０３２１号公報に示される装置がある。この装置は、オーガスクリューの下部に撹拌翼を有する注入軸を連結し、オーガスクリューおよび注入軸の軸内の通路を通じて注入軸の下端および上方側部に開口された吐出口から選択的に地盤改良材を吐出されるようになっており、その吐出口の選択はオーガスクリューの軸部下方位置に内蔵された切換え装置により行なうようになされ、注入軸の上下動によって切換え動作されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに上記従来の装置では、流体の切換え装置がオーガスクリューの軸部の下方部内に設けられているので、その切換え装置を内蔵する軸部の径が太くなり、それに伴って重量も増大し、しかも作業中は切換え装置が地中に位置することになるので土砂や水の侵入により作動不良を起こすおそれがあるとともに切換え動作が正常に行われたか否かの確認ができず、信頼性に欠けるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこれに鑑み、軸部の径大化がなく、かつ切換えの確認が容易にでき、信頼性の高い地盤改良装置を提供することを目的とするものであり、また地盤改良材の注入量をリアルタイムで把握することを可能とする地盤改良装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来の技術が有する問題点を解決する本発明の請求項１に記載した地盤改良装置は、
リーダマストに沿って昇降する駆動部に連結されて垂下するとともに、その下方端の所定範囲の外周に半径方向に突出する撹拌翼を有し、かつ前記攪拌翼の上方にスクリュー羽根が螺設されている攪拌軸と、
前記攪拌軸の内部に設けられて前記攪拌軸の下端に開口した第１吐出口に連通する第１流体通路と、
前記攪拌軸の内部に設けられて前記攪拌軸の側面のうち前記攪拌翼の上方に開口した第２吐出口に連通する第２流体通路と、
前記攪拌軸の上部の二重スイベル装置を介して前記第１流体通路に連通している第１供給管および前記第２流体通路に連通している第２供給管と、
前記第１供給管および前記第２供給管の配管系統中に介装された、弁および分岐管を有する切換装置と、
前記切換装置を介してエアを供給するエア供給源と、
前記切換装置を介してセメントスラリーまたは水を供給するプラントと、
を備え、
前記切換装置は、
地盤表層の非改良部を下方に掘削するときには前記第１供給管および前記第１流体通路を介して水またはエアを供給し前記第１吐出口から吐出させ、
前記非改良部の掘削を終えたときには前記第１吐出口および前記第２の吐出口から流体を吐出しないようにし、
地盤改良部の底部から適当な深さの位置より前記底部に向かって下方に掘削する際には前記第１供給管および前記第１流体通路を介しセメントスラリを供給して前記第１吐出口から吐出させ、
前記適当な深さの位置より前記非改良部に向かって前記攪拌軸を引き上げる際には前記第２供給管および前記第２流体通路を介してセメントスラリを供給して前記第２吐出口から吐出させるように、
それぞれ前記弁の開閉が操作されることを特徴としている。
また、本発明の請求項２に記載した地盤改良装置は、前記切換装置の下流側において前記第１供給管および前記第２供給管にそれぞれ接続された流量計をさらに備えることを特徴としている。
【０００７】
【作用】
地盤の表層部分は通常比較的硬い層が存在し、若しくは地盤改良の必要がない場合が多いので、第１吐出口から水（またはエア）を吐出させながら表層非改良部の地盤を掘削する。なお水は硬い地盤の掘削を容易にし、またエアはスクリューによる排土効率を高めるに寄与する。これら流体の供給は地盤の性状に応じ選択し、切換え装置の操作によって行なう。
【０００８】
前記表層非改良部の掘削を越えたとき、第１吐出口または第２吐出口から切換え装置の切換えにより一切流体の吐出を止めて掘削を進める。これは軟弱な地層である改良部を流体によってさらに軟弱化させないためである。掘削した土砂はスクリュー羽根により地上に排出される。
【０００９】
地盤の改良部の低部に到達したら、そのまま適当深さ（ダブリング部）の上端まで撹拌軸を引上げ、ついで切換え装置を切換えて第１吐出口からセメントスラリー等（凝固性薬液）を吐出させて撹拌翼により土砂との撹拌混合を行ないつつ改良部の底部まで再掘削し、改良部の底部に到達したら切換え装置を切換えて第１吐出口からの流体（薬液）の吐出を止め、ダブリング部の上端に第２吐出口が位置するまで撹拌軸を引上げる。その後再び第２吐出口からの吐出を行ない、土砂との撹拌混合を行ないつつ表層非改良部まで作業を行なう。この表層非改良部に至ったらば第２吐出口からの吐出口を止め、攪拌軸を地上に引抜く。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。
図１は本発明による地盤改良装置の全体構成例を示す側面図であり、図３はその撹拌軸１の断面を示しており、この攪拌軸１は、ベースマシン２に立設されたリーダマスト３の側面のガイドレール４にそって昇降自在に支持されモータ５、減速機６等を搭載した駆動部７の出力軸に連結されて垂下され、途中の数個所が振止め８、８によりガイドされて垂直に支持されている。
【００１１】
この駆動部７は、その上部のシーブ９に巻回されるワイヤ１０がリーダマスト３の上端のシーブ１１を経由してベースマシン２上の図示しないウインチに導かれ、このウインチの巻上げ巻下げにより駆動部７が昇降し、攪拌軸１が昇降されるようになっている。
【００１２】
前記撹拌軸１は、その軸部１Ａの下方端の所定範囲の外周に半径方向に突出する攪拌翼１２、１２…が複数段にわたって設けられ、この攪拌翼１２、１２…が設けられる領域より上方の軸部１Ａの周にはスクリュー羽根１３が螺設されている。
【００１３】
上記軸部１Ａの内部には２つの流体通路（第１流体通路１４、第２流体通路１５）が設けられており、第１流体通路１４は軸心にあって軸部１Ａの上下端に貫通し、その下端は軸部１Ａの下端に開口する第１吐出口１６に連通されている。第２流体通路１５は、第１流体通路１４の周囲にあって、この第２流体通路１５の下部は前記攪拌翼１２、１２…が設けられる範囲の上方位置の側面に開口する第２吐出口１７に連通されている。
【００１４】
前記第１、第２流体通路１４、１５の上方部は二重スイベル装置１８に接続されている。この二重スイベル装置１８は、その一例を図４に断面図として示すように、軸部１Ａの上端部材１Ｂにシール１９、１９を介して第１供給管２０が回転自在に接続され、この第１供給管２０と第１流体通路１４とが常時連通されている。
【００１５】
前記軸部１Ａの上方部外周には外筐体２１がシール２２、２２を介して相対的に回転自在に嵌合され、この外筐体２１内に軸部１Ａの外周面に開口された第２流体通路１５の開口部２３が臨み、外筐体２１に接続される第２供給管２４と第２流体通路１５とが常時連通状態におかれるようになっている。
【００１６】
図示の実施例では、前記第１供給管２０にエア供給源であるコンプレッサ２５が接続され、第２供給管２４にはセメントスラリー（または水）の供給源であるプラント２６が接続されており、これら供給管の配管系統中に切換え装置２７が介装されている。図４中、符号２８は二重スイベル装置１８のカバー兼第１供給管２０の接続管２０ａをボルト２０ｂで固定する回り止め用部材である。
【００１７】
切換え装置２７は、第１供給管２０を開閉する弁２９と、第２供給管２４を開閉する弁３０と、この第２供給管２４の弁３０より上流側で分岐し第１供給管２０の弁２９より下流側に合流する分岐管３１を開閉する弁３２とを有し、これら弁２９、３０、３２は電磁作動弁が用いられている。なおこれらの弁は一つのユニットとして構成されているものであってもよい。
【００１８】
図示の実施例では、セメントスラリーの注入量をリアルタイムで把握することができるよう、前記第１供給管２０の分岐管合流部より下流側と、第２供給管２４の弁３０より下流側とに流量計３３、３４が接続されており、これら弁２９、３０、３２、流量計３３、３４により制御ユニット３５を構成している。
【００１９】
次に上記実施例の作用を説明する。
地盤の表層部分は、通常比較的硬い層が存在し、若しくは地盤を改良する必要のない場合が多いので、切換え装置２７の弁２９または３２を開け、弁３０を閉じて攪拌軸１の下端の第１吐出口１６から水またはエアを吐出させながら図５（Ａ）のように表層非改良部Ａの地盤を掘削する。なお水を吐出させることは硬い地盤の掘削を容易とし、またエアを供給することはスクリュー羽根１３による排土効率を高めるうえで効果を持つ。これら流体の種類や可否は地盤の性状に応じて選択し、切換え装置２７の操作によって行う。
【００２０】
前記表層非改良部Ａの掘削を越えたとき切換え装置２７の切換えにより第１吐出口１６または第２吐出口１７からは一切流体の吐出を止めて掘削を進める（図５（Ｂ））。これは軟弱な地層である改良部Ｂを流体によってさらに軟弱化させないためである。掘削された土砂はスクリュー羽根１３によって地上へ排出される。
【００２１】
図５（Ｃ）のように攪拌軸１が地盤の改良部Ｂの底部に到達したら、そのまま適当深さ（浅深掘削を交互に行う領域で、ダブリング部Ｗという）の上端位置まで攪拌軸１を引上げ、ついで切換え装置２７の弁３２を開けて第１流体通路１４を通じ第１吐出口１６からセメントスラリーを吐出させて攪拌翼１２、１２…により土砂との攪拌混合を行いつつ改良部Ｂの底部まで再掘削し（図５（Ｄ））、改良部Ｂの底部に到達したら切換え装置２７の弁３２を閉じて第１吐出口１６からのセメントスラリーの吐出を止め、ダブリング部Ｗの上端位置に第２吐出口１７が位置するまで攪拌軸１を引上げる（図５（Ｅ））。
【００２２】
その後再び第２吐出口１７からのセメントスラリーの吐出を行い、土砂との攪拌混合を行いつつ表層非改良部Ａまで作業を行なう（図５（Ｆ））。この表層非改良部Ａに至ったらば、第２吐出口１７からのセメントスラリーの吐出を止め、攪拌軸１を地上に引抜いて作業を終了する（図５（Ｇ））。
【００２３】
上記作業におけるセメントスラリーの吐出量は、流量計３３、３４により検出され、その量が計画量と異なっているときは供給量を調整する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、攪拌軸内の２路の流体通路を通じて地中に供給する流体の切換えを行なうための切換え装置が攪拌軸の上方で攪拌軸とは直接関係のない位置に設けられているので、切換えの確認が容易にでき、作業の信頼性を高めることができるとともに攪拌軸の径大化がなく、大重量化を防ぐことができる。
さらに、第１吐出口から水（またはエア）を吐出させながら表層非改良部の地盤を掘削すれば、水は硬い地盤の掘削を容易にし、またエアはスクリューによる排土効率を高めるに寄与する。
【００２５】
また請求項２のように、流体の供給系に流量計を設ければ、セメントスラリー等の薬液の注入量をリアルタイムで把握することができ、杭の精度を高めることができる。
【００２６】
なお図示実施例のように切換え装置を駆動部に付設すれば、切換えと吐出とのタイムラグを少なくするうえで有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地盤改良装置の全体構成例を示す略示側面図。
【図２】図１における駆動部の拡大図。
【図３】本発明における攪拌軸および流体供給系を示す一部切欠断面図。
【図４】図３における二重スイベル装置の拡大断面図。
【図５】（Ａ）〜（Ｇ）は攪拌混合時の態様を示す説明図。
【符号の説明】
１  攪拌軸
３  リーダマスト
７  駆動部
１２  攪拌翼
１３  スクリュー羽根
１４  第１流体通路
１５  第２流体通路
１６  第１吐出口
１７  第２吐出口
１８  二重スイベル装置
２０  第１供給管
２１  外筐体
２３  開口部
２４  第２供給管
２５  エア供給源（コンプレッサ）
２６  プラント
２７  切換え装置
２９，３０，３２  弁
３３，３４  流量計
３５  制御ユニット
【図１】
0003560359.tif 000002
【図２】
0003560359.tif 000003
【図３】
0003560359.tif 000004
【図４】
0003560359.tif 000005
【図５】
0003560359.tif 000006