(57)【要約】【課題】地盤改良する際に施工効率を低下させることなく、その鉛直精度を確保する。【解決手段】地盤１内にソイルセメント柱を構築するための削孔攪拌装置１０は、鉛直方向に延びるロッド７０と、ロッド７０を回転させる回転装置６０と、ロッド７０に起振力を加える起振装置５０と、ロッド７０の内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置９０と、ロッド７０の下端に接続された掘削ビット８０と、掘削ビット８０の先端に接続され、鉛直下方に向けて延びるパイロットロッド８５と、を備える。【選択図】        図１
2011140760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良するための削孔攪拌装置であって、
鉛直方向に延びるロッドと、
前記ロッドに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、
前記ロッドの内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置と、
前記ロッドの下端に接続された掘削ビットと、
前記掘削ビットの中心部にその下端から鉛直下方に向けて延びるように接続されたパイロットロッドと、を備えることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の削孔攪拌装置であって、
前記パイロットロッドは、前記掘削ビットの下端よりも２００ｍｍ以上の長さ突出するように形成されていることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の削孔攪拌装置であって、
前記セメントミルク供給装置から供給されたセメントミルクは、前記パイロットロッドの側部に形成された孔から側方に向かって噴射されることを特徴とする削孔攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良するための削孔攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤改良するべく、ソイルセメント柱を隣接するソイルセメント柱同士が部分的に互いに重なり合うように構築することで、ソイルセメント壁を構築することが行われている。このようなソイルセメント柱を構築するための装置として、例えば、特許文献１に記載されているように、ロッドの下部に側方に向かって延びる切削翼及び攪拌翼を備えるとともに、ロッドの下端からロッドの内部を通して供給されたセメントミルクを下向きに噴射可能な削孔攪拌装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―３１３８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ソイルセメント柱を構築する際に、ロッドに微小な曲がりや偏芯などがあると、ロッドを回転させているうちにロッドが傾いてしまい、ソイルセメント柱が傾斜してしまうことがある。上記のように、ソイルセメント柱同士を連結してソイルセメント構造物を構築する場合に、ソイルセメント柱が傾斜してしまうと、ソイルセメント柱の間に隙間が生じて、止水性が損なわれるなどの問題を招いてしまう。
【０００５】
ソイルセメント柱の鉛直精度を確保する方法として、ロッドから側方に向かって突出するスタビライザーを設けることも考えられるが、削孔攪拌した孔内にセメントミルクを注入すると、セメントミルクと掘削土とが攪拌されて形成されたソイルセメントが孔内を上昇することで、スタビライザーに上向きの力が作用し、削孔攪拌の際の抵抗となって、施工効率が低下してしまう。
また、上記のようにセメントミルクを下向きに噴射すると、噴射したセメントミルクが周囲の地盤内に広がらないでロッドの外周に沿って上昇してしまい、十分に掘削土とセメントミルクとを攪拌することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、地盤改良する際に施工効率を低下させることなく、その鉛直精度を確保することを目的とする。さらに、本発明は、地盤を削孔攪拌するとともに掘削土にセメントミルクを噴射することでソイルセメント柱を構築する際に掘削土とセメントミルクとを確実に攪拌することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の削孔攪拌装置は、地盤改良するための削孔攪拌装置であって、鉛直方向に延びるロッドと、前記ロッドに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、  前記ロッドの内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置と、前記ロッドの下端に接続された掘削ビットと、前記掘削ビットの中心部にその下端から鉛直下方に向けて延びるように接続されたパイロットロッドと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の削孔攪拌装置において、前記パイロットロッドは、前記掘削ビットの下端よりも２００ｍｍ以上の長さ突出するように形成されていてもよい。
【０００９】
また、前記セメントミルク供給装置から供給されたセメントミルクは、前記パイロットロッドの側部に形成された孔から側方に向かって噴射されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地盤内に挿入されたパイロットロッドが掘削ビットを鉛直下方に向けて案内するため、施工性を低下させることなくソイルセメント柱の鉛直精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】地盤改良装置を示す図である。
【図２】掘削ビットの詳細な構成を示す正面図である。
【図３】ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図である。
【図４】ソイルセメント柱を構築する際の掘削ビットを拡大して示す図である。
【図５】セメントミルクを側方に向かって噴射可能な掘削ビットを拡大して示す図である。
【図６】セメントミルクを側方に向かって噴射可能な構成を組み合わせた掘削ビットを拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の削孔攪拌装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態においてソイルセメント構造物を構築するために用いられる地盤改良装置について説明する。図１は地盤改良装置１０を示す図である。同図に示すように、地盤改良装置１０はキャタピラからなる移動機構２０と、移動機構２０上に設置された台座部３０と、台座部３０により鉛直に延びるように支持された案内部４０と、案内部４０に取り付けられた起振装置５０と、起振装置５０に接続されたロッド７０と、ロッド７０を回転させる回転装置６０と、ロッド７０の先端に取り付けられた掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通じて掘削ビット８０の先端からセメントミルクを排出するセメントミルク供給装置９０とを備える。
【００１３】
起振装置５０は、例えば、偏芯重錘を回転させることにより生じた起振力をロッド７０に伝達する装置である。起振装置５０は、ロッド７０及び回転装置６０とともに案内部４０に沿って移動可能である。
回転装置６０は、ロッド７０にその軸を中心とした回転力を加える装置である。
【００１４】
図２は、掘削ビット８０の詳細な構成を示す正面図である。同図に示すように、掘削ビット８０は、ロッド７０に接続される軸部８１と、軸部８１の先端部に側方に延びるように取り付けられた掘削翼本体８３と、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４と、外周に向かって延びるように軸部８１に接続された複数の攪拌翼８２と、軸部８１の下端に、その中心軸がロッド７０の中心軸と一致するように接続されたパイロットロッド８５と、を備える。
【００１５】
パイロットロッド８５は、円筒状の鋼材からなり、下端が円錐状に尖っている。パイロットロッド８５の上端部の外周には螺条が形成されており、この螺条が軸部８１の下端に形成された螺条孔に螺合することでパイロットロッド８５は軸部８１に取り外し可能に接続されている。パイロットロッド８５の側面には孔８６が形成されており、セメントミルク供給装置９０によりロッド７０を通じて供給されたセメントミルクは、この孔８６から側方に向かって噴射される。
【００１６】
パイロットロッド８５は、掘削ビット８０の下端（すなわち、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４の下端）から、２００ｍｍ以上下方に向けて突出している。このような構成としたのは、以下の理由による。すなわち、地盤内に１００ｍｍ程度の岩石などがあると削孔攪拌の際の抵抗となり、削孔攪拌作業を行う際に、このような岩石に掘削ビット８０が当接した状態で、掘削ビット８０に上下方向に起振力を加えると岩石の大きさ（１００ｍｍ程度）と同程度、掘削ビット８０が上昇することとなる。後述するように、本実施形態では、パイロットロッド８５を地盤に挿入した状態で、地盤を削孔攪拌するが、このように掘削ビット８０が上昇してしまうと、パイロットロッド８５が地盤から抜け出てしまう虞がある。そこで、本実施形態では、パイロットロッド８５が地盤から抜け出るのを防止すべく、パイロットロッド８５の突出量を、掘削ビット８０の移動量である１００ｍｍの２倍、すなわち２００ｍｍとした。
【００１７】
地盤改良装置１０は、回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させることで、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４により地盤を掘削することができる。また、セメントミルク供給装置９０により、パイロットロッド８５の孔８６から掘削孔内にセメントミルクを噴射するとともに、掘削ビット８０が回転することで、攪拌翼８２がセメントミルクと掘削土とを混合攪拌し、ソイルセメントを形成することができる。
【００１８】
図３は、ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図であり、図４は、掘削ビットを拡大して示す図である。これらの図に示すように、地盤改良装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を毎分２０〜６０回転の速度で回転させながら地盤１を掘削して掘削孔４を形成する。この際、起振装置５０によりロッド７０を介して掘削ビット８０に例えば、２０〜５０Ｈｚ程度の上下方向の起振力を加える。これにより、掘削ビット８０も上下に振動するため、切削効率が向上する。また、掘削ビット８０が上下に振動し、この振動が地盤１に伝達されることで、地盤１中の大きな礫や岩が振動により移動するため容易に掘削を行える。
【００１９】
また、掘削が進行とともに、掘削ビット８０が下方へ進行する。この際、パイロットロッド８５が略鉛直に下方の地盤１に挿入されているため、掘削ビット８０は、このパイロットロッド８５により案内されながら、鉛直下方に向かって進行することとなる。このため、ソイルセメント柱の鉛直精度を確保することができる。
【００２０】
なお、この際、１００ｍｍ程度の大きさの岩石などがあり、掘削ビット８０がこの岩石に接した状態で起振装置５０により上下に起振力を加えると、岩石の大きさと同程度掘削ビット８０が上下に振動することがある。これに対して、本実施形態では、パイロットロッド８５を掘削ビットの８０の下端から２００ｍｍ以上突出させることとしているため、掘削ビット８０が上下に振動しても、パイロットロッド８５が地盤１から抜けることを防止できる。また、パイロットロッド８５の上端から中間部までが円柱状に形成されているため、掘削ビット８０が上下に振動しても、パイロットロッド８５の側面が地盤１と当接した状態が維持されるので、掘削ビット８０を安定にガイドすることができる。
【００２１】
また、上記の掘削作業と並行して、セメントミルク供給装置９０により、ロッド７０の内部を通じてパイロットロッド８５の孔８６から側方に向けてセメントミルクを噴射する。したがって、掘削ビット８０の下方の地盤１はセメントミルクを含んだ状態で振動することとなり液状化して軟化するため、掘削ビット８０により容易に切削することができる。このように、地盤改良装置１０によれば、起振装置５０により起振力が加えられることで掘削ビット８０による掘削効率が向上する。
【００２２】
また、従来は、セメントミルクをロッドの下向きに噴射していたが、下向きに噴射すると、噴射したセメントミルクが周囲の地盤内に広がらないでロッド７０の外周に沿って上昇し易く、十分に掘削土とセメントミルクとを攪拌することができないという問題が生じていた。これに対して、本実施形態では、セメントミルクをパイロットロッド８５から側方に向けて噴射することとしたため、セメントミルクがロッド７０に沿って上昇することを防止し、確実に掘削土と攪拌することができる。
【００２３】
そして、掘削ビット８０により切削された掘削土とパイロットロッド８５から噴射されたセメントミルクが、攪拌翼８２により攪拌されることで掘削孔４内にソイルセメントが形成される。このソイルセメントが硬化することで、ソイルセメント柱の構築が完了する。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、掘削ビット８０に鉛直下方に向けて延びるようにパイロットロッド８５を設けることとしたため、地盤１を削孔攪拌する際にパイロットロッド８５が地盤内に挿入され、掘削ビット８０が下方に進行する際にパイロットロッド８５が掘削ビット８０を鉛直下方に案内する。このため、ソイルセメント柱の鉛直精度を確保することができる。
【００２５】
また、パイロットロッド８５を接続するのみであるので、地盤を削孔攪拌する作業の障害とはならない。
【００２６】
また、パイロットロッド８５を掘削ビット８０の下端より２００ｍｍ以上突出させることとしたため、掘削ビット８０に上下方向に起振力を加えても、パイロットロッド８５が地盤１から抜けてしまうのを防止できる。
【００２７】
また、セメントミルクをパイロットロッド８５から側方に向けて噴射することとしたため、セメントミルクがロッド７０に沿って上昇することを防止し、掘削土とセメントミルクを確実に攪拌することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、パイロットロッド８５として円柱状で先端が鋭利な錐体状に形成された鋼材を用いるものとしたが、これに限らず、例えば十字状断面などその他の断面形状の柱体状の鋼材を用いてもよく、また、必ずしも先端を鋭利に形成する必要はない。ただし、パイロットロッド８５の先端を鋭利に形成することで、スムーズに地盤内に挿入することができる。また、パイロットロッド８５全体を錐体状としてもよい。
また、本実施形態では、パイロットロッド８５の先端を鋭利な錐体状としたが、これに限らず、半円球状にしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、パイロットロッド８５を掘削ビット８０の下端より２００ｍｍ以上突出させることとしたが、これに限らず、地盤による支持力が確保できれば、地盤の地質に応じて突出長さを変更してもよく、硬質地盤の場合には短く、軟質地盤の場合には長くしてもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、パイロットロッド８５の側面に孔８６を形成し、この孔８６から側方に向かってセメントミルクを噴射するものとしたが、これに限らず、本発明の参考例としては、図５に示すように、掘削翼本体８３の下面に沿ってセメント供給用配管９０を設け、このセメント供給用配管９０を通して側方に向かってセメントミルクを噴射する構成とすることも考えられる。同図に示す掘削ビット１８０は、ロッド７０に接続される軸部８１と、軸部８１に外周に向かって延びるように接続された複数の攪拌翼８２と、軸部８１の先端部に両側方に延びるように取り付けられた掘削翼本体８３と、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４と、軸部８１の先端に取り付けられたビット８５と、各掘削翼本体８３の裏面に沿って取り付けられたセメントミルク供給管８６とを備えており、
パイロットロッド８５を省略している。なお、その他の構成は上記実施形態と同様である。かかる構成の掘削攪拌装置によれば、セメントミルク供給装置から供給されたセメントミルクは攪拌翼本体８３の先端から側方に向かって噴射されることとなる。これにより、噴射されたセメントミルクが周囲に広がるため、ロッド７０に沿って上昇するのを防止し、掘削土とセメントミルクとを確実に攪拌することができる。なお、セメントミルク供給管８６の長さは問わない。
【００３１】
上記の構成と図４のようにパイロットロッド８５を設けた構成とを組み合わせることにより、図６に示すように、セメントミルクが掘削翼本体８３の先端から側方に噴射されるため、パイロッドロッド８５から側方に噴射した場合と同様にロッド７０に沿って上昇するのを防止し、掘削土とセメントミルクとを確実に攪拌することができる。
【００３２】
また、これに限らず、軸部８１の下端を下方に延出させてこの部分からセメントミルクを側方に向かって噴射する構成を組み合わせてもよい。要するにセメントミルクを側方に噴射できる構成であれば、セメントミルクを噴射する箇所やその構成は問わない。
【００３３】
また、本実施形態では、回転装置６０によりロッド７０を回転させるとともに、起振装置５０によりロッド７０に起振力を加えたが、これに限らず、ロッド７０に回転又は振動のうち何れかのみを加えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  地盤                                ４  掘削孔
１０  地盤改良装置                      ２０  移動機構
３０  台座部                            ４０  案内部
５０  起振装置                          ６０  回転装置
７０  ロッド                            ８０  掘削ビット
８１  軸部                              ８２  攪拌翼
８３  掘削翼本体                        ８４  ビット
８５  パイロットロッド                  ８６  孔
９０  セメントミルク供給装置
【図１】
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【図２】
2011140760.tif 000004
【図３】
2011140760.tif 000005
【図４】
2011140760.tif 000006
【図５】
2011140760.tif 000007
【図６】
2011140760.tif 000008