(57)【要約】【課題】回転軸が地盤内で傾斜することを確実に防止することができる深層混合処理装置を提供する。【解決手段】地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸３と、この回転軸３の下端側に設けられ、回転軸３を中心に回転される攪拌翼４と、回転軸３の傾斜角を検出する傾斜角検出手段６と、攪拌翼４の先端側に設けられ、その外方に向かってジェット流を噴射するジェット噴射口５とを備え、傾斜角検出手段６が傾斜角の上限設定値以上を検出すると、ジェット噴射口５よりエアーと水のジェット流を噴射させるようにした。【選択図】　　　図１
2004052267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸と、この回転軸の先端側に設けられ、該回転軸を中心に回転される攪拌翼と、前記回転軸の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記攪拌翼の先端外方に向かってジェット流を噴射するジェット噴射口とを備え、
前記傾斜角検出手段が前記回転軸の傾斜角又はずれ量の上限設定値以上を検出すると、前記ジェット噴射口より前記ジェット流を噴射させるようにしたことを特徴とする深層混合処理装置。
【請求項２】
地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸と、この回転軸の先端側に設けられ、該回転軸を中心に回転される攪拌翼と、前記回転軸の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記回転軸の傾斜方向を検出する傾斜方向検出手段と、前記攪拌翼の先端外方に向かってジェット流を噴射するジェット噴射口とを備え、
前記傾斜角検出手段が前記回転軸の傾斜角又はずれ量の上限設定値以上を検出すると、前記傾斜方向検出手段の傾斜方向データに基づき前記回転軸の傾斜の逆方向を算出し、この逆方向に前記ジェット噴射口より前記ジェット流を所定の範囲に渡って噴射させるようにしたことを特徴とする深層混合処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の深層混合処理装置であって、
前記ジェット流の噴射動作を、前記回転軸の貫入・引き抜きを繰り返しながら行うようにしたことを特徴とする深層混合処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸の先端側に固定された攪拌翼を回転させながら地盤改良材を吐出して地盤改良及び止水壁構築を行う深層混合処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の深層混合処理装置は、地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸と、この回転軸の先端側に設けられ、回転軸を中心に回転される攪拌翼と、この攪拌翼で混合される地盤中に地盤改良材を吐出する吐出口とを備えており、例えば、軟弱地盤に地盤改良材としてセメントミルク等の固化材を吐出することにより広い範囲に亘って軟弱地盤を硬い地盤に改良したり、軟弱地盤内に止水壁を構築したりするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地盤中の地盤硬さは不均一であり、攪拌翼で攪拌される地盤の硬さが攪拌翼の回転位置によって異なる場合がある。このような場合に、攪拌翼が地盤から受ける反力は、硬い地盤からの方が柔らかい地盤からよりも強いため、回転軸が弾性変形により柔らかい地盤の方向に傾斜する傾向がある。このように回転軸が傾斜した状態で地盤中へ更に回転軸が貫入すると、地盤内の地盤改良範囲がずれ、効率良く均一な地盤改良ができなかったり、ラップ施工により止水壁が構築できないという問題が発生した。
【０００４】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、回転軸が地盤内で傾斜することを確実に防止することができる深層混合処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸と、この回転軸の先端側に設けられ、該回転軸を中心に回転される攪拌翼と、前記回転軸の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記攪拌翼の先端外方に向かってジェット流を噴射するジェット噴射口とを備え、前記傾斜角検出手段が前記回転軸の傾斜角又はずれ量の上限設定値以上を検出すると、前記ジェット噴射口より前記ジェット流を噴射させるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この深層混合処理装置では、地盤の硬さが攪拌翼の回転位置によって異なる地盤に攪拌翼が当たり、硬い地盤からの反力によって回転軸が柔らかい地盤側に傾斜し、この傾斜又はずれ量が上限設定値以上になると、ジェット噴射口よりジェット流が噴射され、このジェット流によって硬い地盤が軟らかくほぐされて硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸が弾性復帰変形により元の傾斜しない方向に徐々に戻る。
【０００７】
請求項２の発明は、地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸と、この回転軸の先端側に設けられ、該回転軸を中心に回転される攪拌翼と、前記回転軸の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記回転軸の傾斜方向を検出する傾斜方向検出手段と、前記攪拌翼の先端外方に向かってジェット流を噴射するジェット噴射口とを備え、前記傾斜角検出手段が前記回転軸の傾斜角又はずれ量の上限設定値以上を検出すると、前記傾斜方向検出手段の傾斜方向データに基づき前記回転軸の傾斜の逆方向を算出し、この逆方向に前記ジェット噴射口よりジェット流を所定の範囲に渡って噴射させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この深層混合処理装置では、地盤の硬さが攪拌翼の回転位置によって異なる地盤に攪拌翼が当たり、硬い地盤からの反力によって回転軸が柔らかい地盤側に傾斜し、この傾斜が上限設定値以上になると、ジェット噴射口よりジェット流が回転軸の傾斜の逆方向である硬い地盤側に向かって噴射され、このジェット流によって硬い地盤が軟らかくほぐされて硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸が弾性復帰変形により元の傾斜しない方向に徐々に戻る。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の深層混合処理装置であって、前記ジェット流の噴射動作を、前記回転軸の貫入・引き抜きを繰り返しながら行うようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この深層混合処理装置では、請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、硬い地盤には複数回に亘ってジェット流が噴射される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図３は本発明の第１実施形態を示し、図１は深層混合処理装置の概略構成図、図２はジェット流の供給噴射機構の構成図、図３は深層混合処理装置の動作フローチャート、図４はジェット流の噴射角範囲を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、深層混合処理装置１Ａは、地上に配置された処理装置本体２と、この処理装置本体２に上端側が支持され、地盤中に貫入・引き抜きされる回転軸３と、この回転軸３の先端側に設けられ、回転軸３を中心に回転する３段の攪拌翼４と、攪拌翼４の先端側に設けられたジェット噴射口５と、回転軸３の先端側に設けられ、回転軸３の垂直方向に対する傾斜角を検出する傾斜角計測計（傾斜角検出手段）６とを備えている。
【００１４】
回転軸３は地面に対して垂直方向に延びており、地盤中への貫入・引き抜きができるように構成されている。また、回転軸３は所定の回転方向Ｒに回転され、その先端側にはセメントミルク等の地盤改良材を吐出する吐出口７が設けられている。
【００１５】
各段の攪拌翼４は、１８０度対向位置に配置され、このうちの一方の攪拌翼４の先端部にジェット噴射口５が内蔵されている。このジェット噴射口５からは、ジェット流の供給噴射機構９によって攪拌翼４の先端外方に向かってエアーと水（又は水のみ）のジェット流が噴射されるようになっている。
【００１６】
図２に示すように、ジェット流の供給噴射機構９は、エアーを圧縮するコンプレッサー１０と、このコンプレッサ１０とジェット噴射口５とを連通するエアー配管１１と、このエアー配管１１の途中に介在された電磁弁１２と、高圧水を排出するハイウォッシャ２０と、このハイウォッシャ２０とジェット噴射口５とを連結する水配管２１と、この水配管２１及びエアー配管のジェット噴射口５の直前に設けられたエアー駆動弁２２とを備えており、電磁弁１２とエアー駆動弁２２の開閉によって水とこの水の周囲を被うエアーとによる複層流（又は水のみ）をジェット噴射口５より噴射できるようになっている。
【００１７】
次に、上記構成の深層混合処理装置１Ａの動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００１８】
まず、回転軸３を回転させながらその先端側を地盤に貫入させると、各攪拌翼４が回転して地盤が攪拌される。この回転軸３の回転と共に各吐出口７からは地盤改良材が吐出され、この地盤改良材が攪拌翼４によって地盤に混合される。この攪拌翼４の攪拌と吐出口７からの地盤改良材の吐出とを行いつつ、回転軸３を徐々に地盤中に貫入して攪拌混合動作を行う（ステップＳ１）。
【００１９】
この攪拌混合動作中にあっては、傾斜角計測計６によって回転軸３の傾斜角（或いはずれ量）を常時監視し、回転軸３の傾斜角が上限設定値以上であるか否かをチェックする（ステップＳ２）。そして、回転軸３の傾斜角が上限設定値未満であれば、攪拌混合動作を続行し、回転軸３の傾斜角（或いはずれ量）が上限設定値以上になると、ジェット流噴射動作を開始する（ステップＳ３）。
【００２０】
ここで、攪拌翼４が均一な地盤の箇所を攪拌している場合には、攪拌翼４に対する地盤からの反力がその回転方向によってほぼ同じであるため、回転軸３が傾斜することがないが、地盤の硬さがその回転位置によって異なる地盤に攪拌翼４が当たり、攪拌翼４に対する地盤からの反力が回転位置（角度）によって異なると、回転軸３が柔らかい地盤側に傾斜する。
【００２１】
このように傾斜角（或いはずれ量）が上限設定値以上になると、ジェット流の噴射動作が開始される。このジェット流の噴射動作は、電磁弁１２が開位置にされ、回転軸３の回転によりエアーと水がジェット噴射口５から３６０度の範囲に渡って（図４中Ｌの範囲に渡って）噴射されることにより実行される。エアーと水の噴射によって硬い地盤が軟らかくほぐされると、硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸３が弾性復帰変形により傾斜しない方向に徐々に戻る。そして、回転軸３の傾斜角が下限設定値以下になると（ステップＳ４）、ジェット噴射動作を終了し（ステップＳ５）、再び攪拌混合動作に戻る（ステップＳ１）。
【００２２】
以上、この深層混合処理装置１Ａでは、攪拌翼４が地盤の硬さが攪拌翼４の回転位置によって異なる地盤に当たり、地盤からの反力によって回転軸３が柔らかい地盤側に傾斜し、この傾斜が上限設定値以上になると、ジェット噴射口５よりエアーと水のジェット流が噴射され、このジェット流によって硬い地盤が軟らかくほぐされて硬い地盤側からの反力が小さくなる。そして、傾斜している回転軸３が弾性復帰変形により元の傾斜しない方向に徐々に戻る。
【００２３】
従って、回転軸３が地盤内で傾斜することを確実に防止することができ、回転軸３が地盤内で傾斜することに起因する種々の問題を解消することができる。具体的には、広範囲の地盤改良の場合には、効率良く均一な地盤改良を行うことができ、止水壁の構築の場合には、ラップ施工により効率良く止水壁を構築することができる。
【００２４】
また、上記したジェット流の噴射動作の過程にあって、回転軸３の貫入・引き抜き動作を繰り返しながらジェット流の噴射を行うようにすれば、硬い地盤に複数回に亘ってジェット流が噴射されるため、非常に硬い地盤も確実に柔らくほぐすことができる。
【００２５】
尚、前記第１実施形態では、３６０度の範囲に渡ってジェット流を噴射させたが、ジェット流の噴射範囲は、当該地盤の特質や当該地盤に対する噴射の過去データなどにより適宜決定すれば良い。
【００２６】
図５〜図７は本発明の第２実施形態を示し、図５は深層混合処理装置の概略構成図、図６は深層混合処理装置の動作フローチャート、図７は回転軸の傾斜角度と傾斜方向を示す図、図８はジェット流の噴射角範囲を示す図である。
【００２７】
図５に示すように、この第２実施形態の深層混合処理装置１Ｂは、前記第１実施形態のものと比較して、傾斜方向計測計（傾斜方向検出手段）８が処理装置本体２側に設けられている点と、ジェット流噴射の制御とが異なる。傾斜方向計測計８は、回転軸３の傾斜が傾斜角計測計６により検出された場合に、その際の回転軸３の回転方向を検出するようになっている。他の構成は前記第１実施形態のものと同一であるため、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、図２は援用する。
【００２８】
上記構成の深層混合処理装置１Ｂの動作を図６の動作フローチャートに基づいて説明する。
【００２９】
まず、回転軸３を回転させながらその先端側を地盤に貫入すると、各攪拌翼４が回転して地盤が攪拌される。この回転軸３の回転と共に各吐出口７からは地盤改良材が吐出され、地盤改良材が攪拌翼４によって地盤に混合される。この攪拌翼４の攪拌と吐出口７からの地盤改良材の吐出とを行いつつ回転軸３を徐々に地盤中に貫入して攪拌混合動作を行う（ステップＳ１０）。
【００３０】
この攪拌混合動作中にあっては、傾斜角計測計６及び傾斜方向計測計８によって回転軸３の傾斜角（或いはずれ量）及び傾斜方向を常時監視し（ステップＳ１１）、回転軸３の傾斜角が上限設定値以上であるか否かをチェックする（ステップＳ１２）。回転軸３の傾斜角が上限設定値未満であれば、攪拌混合動作を続行し、回転軸３の傾斜角（或いはずれ量）が上限設定値以上になると、検出した傾斜方向データより噴射開始と完了の方向角を算出する（ステップＳ１３）。
【００３１】
この方向角の算出方法の具体例を図７及び図８に基づいて説明すると、図７に示すように、回転軸３が５０度の方向に傾斜したとすると、回転軸３の傾斜方向データ（例えば５０度）に１８０度を加算して回転軸３の傾斜の逆方向のデータを得る。この逆方向のデータに±４５度加算した角度を算出し、この範囲Ｌを噴射開始と完了の方向角とする（図４参照）。
【００３２】
このように噴射の方向角を算出すると、この噴射の方向角においてジェット流の噴射動作を開始する（ステップＳ１４）。このジェット流の噴射動作は、ジェット噴射口５が噴射範囲Ｌ内となると、電磁弁１２が開位置にされ、エアーと水がジェット噴射口５より回転軸３の傾斜の逆方向である硬い地盤に噴射されることにより実行する。このエアーと水の噴射によって硬い地盤が軟らかくほぐされると、硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸３が弾性復帰変形により傾斜しない方向に徐々に戻る。そして、回転軸３の傾斜角が下限設定値以下になると（ステップＳ１５）、ジェット噴射動作を終了し（ステップＳ１６）、再び攪拌混合動作に戻る（ステップＳ１０）。
【００３３】
以上、この深層混合処理装置１Ｂでは、地盤の硬さがその回転位置によって異なる地盤に攪拌翼４が当たり、地盤からの反力によって回転軸３が柔らかい地盤側に傾斜し、この傾斜が上限設定値以上になると、ジェット噴射口５よりジェット流が回転軸３の傾斜の逆方向である硬い地盤側に向かって噴射され、このジェット流によって硬い地盤が軟らかくほぐされて硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸３が弾性復帰変形により元の傾斜しない方向に徐々に戻る。
【００３４】
従って、回転軸３が地中内で傾斜することを確実に防止することができ、回転軸３が地盤内で傾斜することに起因する種々の問題を解消することができる。具体的には、広範囲の地盤改良の場合には、効率良く均一な地盤改良を行うことができ、止水壁の構築の場合には、ラップ施工により効率良く止水壁を構築することができる。
【００３５】
上記したジェット流の噴射動作の過程にあって、第１実施形態と同様に、回転軸３の貫入・引き抜きを繰り返しながらジェット流の噴射を行うようにすれば、硬い地盤に複数回に亘ってジェット流が噴射されるため、非常に硬い地盤も確実に柔らくほぐすことができる。また、ほぐす場所を第１実施形態のものよりも正確にねらうため、回転軸３の回転を停止した状態で、或いは、回転数を低くした状態でジェット流を噴射するようにしても良い。
【００３６】
この第２実施形態では、硬い地盤側にのみ確実にエアーと水が噴射され、柔らかい地盤側にエアーと水が噴射されないため、地盤の硬さを均一にならすのにより効果的である。さらに、回転軸３の傾斜方向に対して逆方向で、且つ、所定の範囲に渡ってジェット噴射口よりジェット流を確実に噴射させるようにしたので、広い範囲の角度に渡って硬い地盤がある場合に効果的である。
【００３７】
また、この第２実施形態では、所定の範囲（９０度の範囲）に渡ってジェット流を噴射させたが、ジェット流の噴射範囲は、当該地盤の特質や当該地盤に対する噴射の過去データなどにより適宜決定すれば良い。
【００３８】
尚、前記各実施形態では、１８０度対向位置にある攪拌翼４の一方にのみジェット噴射口５を設けたが、全ての攪拌翼４の先端側にジェット噴射口５を設けても良し、回転軸３側にジェット噴射口５を設けても良い。但し、前記第２実施形態のように噴射角度を制御するには１８０度対向位置のジェット噴射口５を別個独立にジェット噴射できるように構成する必要がある。また、ジェット噴射口５からは、エアーと水の複層流を噴射させたが、地盤を柔らかくほぐすことができるものであれば良く、たとえば、エアーのみ、或いは、セメントミルクでも良い。さらに、深層混合処理装置１Ａ，１Ｂが、１本の回転軸３を有する装置について説明したが、回転軸３が複数の装置についても適用可能である。例えば、２軸式の深層混合処理装置では、２本の回転軸を正転・逆転させることにより前後の傾斜角を修正可能であるが、２本の回転軸を共に同じ方向に回転させる場合に本発明を適用することができる。さらに、前記各実施形態では、回転軸３の貫入時或いは貫入・引き抜き時にジェット流を噴射する場合について説明したが、貫入時にのみジェット流を噴射するようにしても良いことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、地盤の硬さが回転位置によって異なる地盤に攪拌翼が当たり、地盤からの反力によって回転軸が柔らかい地盤側に傾斜し、この傾斜が上限設定値以上になると、ジェット噴射口よりジェット流が噴射され、このジェット流によって硬い地盤が軟らかくほぐされて硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸が弾性復帰変形により元の傾斜しない方向に徐々に戻るため、回転軸が地盤内で傾斜することを防止することができ、回転軸が地盤内で傾斜することに起因する種々の問題を解消することができる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、地盤の硬さが回転位置によって異なる地盤に攪拌翼が当たり、地盤からの反力によって回転軸が柔らかい地盤側に傾斜し、この傾斜が上限設定値以上になると、ジェット噴射口よりジェット流が回転軸の傾斜の逆方向である硬い地盤側に向かって噴射され、このジェット流によって硬い地盤が軟らかくほぐされて硬い地盤側からの反力が小さくなり、傾斜している回転軸が弾性復帰変形により元の傾斜しない方向に徐々に戻るため、回転軸が地盤内で傾斜することを確実に防止することができ、回転軸が地盤内で傾斜することに起因する種々の問題を解消することができる。
【００４１】
請求項３の発明によれば、ジェット流噴射動作を、回転軸の貫入・引き抜きを繰り返しながら行うようにしたので、硬い地盤に複数回に渡ってジェット流を噴射することができ、非常に硬い地盤も確実に柔らくほぐすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、深層混合処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、ジェット流の供給噴射機構の構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、深層混合処理装置の動作フローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、ジェット流の噴射角範囲を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示し、深層混合処理装置の概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、深層混合処理装置の動作フローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態を示し、回転軸の傾斜角度と傾斜方向を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示し、ジェット流の噴射角範囲を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ　深層混合処理装置
３　回転軸
４　攪拌翼
５　ジェット噴射口
６　傾斜角計測計（傾斜角検出手段）
８　傾斜方向計測計（傾斜方向検出手段）
【図１】
2004052267.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004052267.tif 000005
【図４】
2004052267.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004052267.tif 000008
【図７】
2004052267.tif 000009
【図８】
2004052267.tif 000010