(57)【要約】【課題】様々な地盤に適合し、撹拌混合性に優れ且つ簡単な構造からなる地盤改良用撹拌混合装置を提供することを課題とする。【解決手段】撹拌混合装置１０は、掘削翼１および撹拌翼３の間に、撹拌軸２対して回転自在に連結された平板状の第１および第２の供回り防止翼６、７を備えている。第１の供回り防止翼６には、撹拌軸２の軸方向に延びた略矩形板状の突起部材９が撹拌軸２の近傍に設けられている。撹拌軸２には吐出口１２が設けられ、吐出口１２は上方から撹拌軸２を通って導かれた硬化材を吐出する。突起部材９により、突起部材９の先端９ａと撹拌翼３との隙間、突起部材９の先端９ｂと掘削翼１との隙間が、それぞれ、供回り防止翼６と撹拌翼３との隙間、供回り防止翼６と掘削翼１との隙間より狭くなっている。掘削された土壌のうち、撹拌軸２とともに供回りする土塊は、停止している突起部材９にあたって、掘削翼１、撹拌翼３および撹拌軸２から剥離する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌軸と、
この撹拌軸の周囲に固定して設けられた撹拌翼と、
この撹拌翼に隣りあって設けられ、前記撹拌軸と回転自在に連結された供回り防止部材とを備え、
前記撹拌翼が前記撹拌軸とともに回転して、地盤の土壌と地盤内に注入する硬化材とを撹拌混合する地盤改良用撹拌混合装置において、
前記供回り防止部材には、前記撹拌軸の近傍に、前記撹拌軸の軸方向に向かって前記撹拌翼側に延び、前記供回り防止部材から突出した突出部材が少なくとも１つ以上設けられたことを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項２】
前記撹拌翼は、前記供回り防止部材を挟んで複数設けられ、前記突出部材は、それぞれの前記撹拌翼側に突出した請求項１に記載の撹拌混合装置。
【請求項３】
前記撹拌軸及びこれに対応する前記撹拌翼を２組備え、
前記供回り防止部材は、それぞれの前記撹拌軸と回転自在に連結された請求項１または２に記載の撹拌混合装置。
【請求項４】
前記硬化材を地盤内に注入する吐出口を備え、この吐出口の位置を、前記撹拌軸の径方向に変更しうる硬化材注入部材を備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の撹拌混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤の土壌と地盤内に注入する硬化材とを撹拌混合する地盤改良用撹拌混合装置に関し、地盤改良施工機に装着されて用いられる撹拌混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の土壌と硬化材とを撹拌混合して軟弱地盤を改良する地盤改良工法においては、粘性土が地盤改良施工機の撹拌混合装置に付着して、撹拌軸ととともに回転する、いわゆる供回り現象が生じる。
そのため、特許文献１には、供回り現象を防止し撹拌混合性能を高めるために複数の供回り防止翼を備えた掘削撹拌装置が記載されている。この装置は、撹拌軸に固定された複数の撹拌翼の間に、撹拌翼よりも若干大径で撹拌軸に対して回転自在に連結された供回り防止翼を設けたものである。
また、特許文献２には、供回り現象を防止するとともに全体的に均一な強度特性を有する地盤に改良できるように、供回り防止翼と隣り合う撹拌翼に垂直羽根を設けた掘削撹拌装置が記載されている。この装置は、撹拌翼の水平面上の回転と垂直羽根の鉛直面上の回転により、撹拌翼と供回り防止翼との間にある土塊を三次元に撹拌混合する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２２６１２０号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開平７−１９７４４３号公報（第２−３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の装置のように複数の供回り防止翼を撹拌翼の間にそれぞれ配置しただけでは、撹拌翼の中心側、撹拌軸の接合部に近い撹拌軸近傍に、供回り現象が残り、土塊が撹拌翼や撹拌軸に付着したまま回転するという問題点がある。とくに、粘性の強い粘性土や繊維質の腐植土において、こうした傾向が大きい。
【０００５】
一方、特許文献２に記載の装置では、水平面上を回転する撹拌翼を回転支持部として、垂直羽根が鉛直面上に回転するため、撹拌翼の構造が複雑になるという問題点がある。また、撹拌翼の回転支持部は、撹拌翼の回転により土壌からの撹拌抵抗を受け、さらに垂直羽根の回転による土壌からの撹拌抵抗を受けるので、摩耗、破損を十分考慮した設計にする必要があり、高価な構造になってしまう。とくに、粘性の強い粘性土等撹拌抵抗の大きい地盤を地盤改良の対象とする際は、十分な強度を有する撹拌翼にする必要がある。
さらに、撹拌翼には、多数の垂直羽根が設けられているため、装置を土壌に貫入する時の貫入時抵抗が大きく、撹拌軸の駆動部分に大きな負荷がかかりがちである。
また、改良対象地盤に、コンクリートガラ、鉄筋くず、ワイヤー、玉石等の障害物が存在する場合には、撹拌翼が複雑な機構を有するために、これらの障害物が撹拌翼に絡みつき、あるいは、撹拌翼と供回り防止翼との間にはさまり、装置が作動しなくなる。この際、装置からこれら障害物を除去するのには、多大な時間がかかり装置の稼働効率が損なわれる。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、粘性の強い粘性土や繊維質の腐植土等様々な地盤に適合し、撹拌混合性に優れ且つ簡単な構造からなる地盤改良用撹拌混合装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る地盤改良用撹拌混合装置は、撹拌軸と、この撹拌軸の周囲に固定して設けられた撹拌翼と、この撹拌翼に隣りあって設けられ、撹拌軸と回転自在に連結された供回り防止部材とを備え、撹拌翼が撹拌軸とともに回転して、地盤の土壌と地盤内に注入する硬化材とを撹拌混合する地盤改良用撹拌混合装置において、供回り防止部材には、撹拌軸の近傍に、撹拌軸の軸方向に向かって撹拌翼側に延び、供回り防止部材から突出した突出部材が少なくとも１つ以上設けられたことを特徴とするものである。
【０００８】
撹拌翼は、供回り防止部材を挟んで複数設けられ、突出部材は、それぞれの撹拌翼側に突出していることが好ましい。
撹拌軸及びこれに対応する撹拌翼を２組備え、供回り防止部材がそれぞれの撹拌軸と回転自在に連結されるように構成してもよい。
また、硬化材を地盤内に注入する吐出口を備え、この吐出口の位置を、撹拌軸の径方向に変更しうる硬化材注入部材を備えることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る地盤改良用撹拌混合装置の構成を示す。
撹拌混合装置１０は、一方に地盤を掘削する掘削ヘッド１３が取り付けられ他方は図示しない駆動機構を有する地盤改良施工機に接続された撹拌軸２を備えている。この撹拌軸２の周囲には、撹拌軸２とともに一体として回転する掘削翼１、撹拌翼３，４，５が撹拌軸２に固定されて設けられている。掘削翼１は、片面に掘削歯を有し、掘削ヘッド１３とともに土壌を掘削しつつ、掘削した土壌を撹拌する。すなわち、掘削ヘッドと撹拌翼との機能を兼ね備え、掘削翼１も、単独でひとつの撹拌翼を構成する。
撹拌翼３，４，５は、掘削翼１と略同一の外径を有する棒状体で、撹拌軸２に対して直角な平面を回転して土壌を撹拌する。
【００１０】
掘削翼１および撹拌翼３の間には、供回り防止部材として、ボス部６ａを備え、撹拌軸２に対して回転自在に連結された平板状の第１の供回り防止翼６が設けられている。さらに、撹拌翼４および５の間には、第１の供回り防止翼６と同様に供回り防止部材として、ボス部７ａを備え、撹拌軸２に対して遊転可能に連結された平板状の第２の供回り防止翼７が設けられている。このように、第１の供回り防止翼６の上方に、撹拌翼３および４が９０°位相をずらして連続して配置され、撹拌翼４のさらに上方に第２の供回り防止翼７が配置される構成となっている。
【００１１】
ボス部６ａおよび７ａの上下位置には、一対のリング８が撹拌軸２に固定して設けられ、第１および第２の供回り防止翼６，７が撹拌軸２の軸方向にそれぞれ移動しないように構成されている。また、第１および第２の供回り防止翼６，７は、撹拌翼３，４，５よりも大きい外径を有し、その先端部６ｂ、７ｂが土壌に食い込むように構成されている。したがって、掘削翼１、撹拌翼３，４，５および掘削ヘッド１３は回転しながら土壌中を推進するのに対して、第１および第２の供回り防止翼６，７は、回転することなく土壌中を推進する。
【００１２】
さらに、第１の供回り防止翼６には、撹拌軸２の軸方向に延びた略矩形板状の突起部材９が、撹拌軸２の近傍に２つ設けられている。
図２に詳細に示されるように、鉛直方向に延びる突起部材９はボルト１１により第１の供回り防止翼６に固定されている。
突起部材９は、両先端部９ａ、９ｂが約１２０〜１５０°の鈍角を形成し、やや尖っている。
図２は、回転する撹拌翼３が突起部材９の上方をまさに通過した場合を示しており、突起部材９の一方の先端９ａと撹拌翼３との間隔Ｓ１は、約５〜８ｃｍである。一方、供回り防止翼６と撹拌翼３との間隔Ｌ１は、約１０〜１５ｃｍであり、間隔Ｌ１に対する間隔Ｓ１の比は、約０．３〜０．８程度になるように構成されている。
【００１３】
また、突起部材９の中心位置から撹拌軸２の中心軸線ｇまでの距離Ｍ１は約１０〜３０ｃｍあり、撹拌翼３の外周から撹拌軸２の中心軸線ｇまでの距離Ｎ１に対して、約５〜４０％の位置にある。さらに、突起部材９の他方の先端９ｂと掘削翼１との間隔Ｓ２は、約５〜８ｃｍである。一方、供回り防止翼６と掘削翼１との間隔Ｌ２は、約１０〜１５ｃｍであり、間隔Ｌ２に対する間隔Ｓ２の比は約０．３〜０．８程度になるように構成されている。
さらに、第２の供回り防止翼７にも、第１の供回り防止翼６と同様に、突起部材９が設けられている。
第２の供回り防止翼７の突起部材９と、その上下に配置された撹拌翼４及び５との位置関係は、第１の供回り防止翼６の突起部材９と、その上下に配置された掘削翼１及び撹拌翼３との位置関係と同様である。
【００１４】
一方、撹拌軸２には、掘削翼１の近傍に吐出口１２が設けられている。吐出口１２は、上方から撹拌軸２を通って導かれた硬化材を吐出する。この硬化材は、石炭灰系またはセメント系の材料で、スラリー状のものである。
【００１５】
次に、この実施の形態に係る撹拌混合装置１０を用いて行われる地盤改良の方法を図１に基づいて説明する。
地盤改良施工機の駆動機構により撹拌軸２が回転し且つ先端の吐出口１２から硬化材を噴出させつつ、撹拌軸２を下方に向かって移動して、掘削ヘッド１３および掘削翼１により土壌を掘削する。掘削ヘッド１３および掘削翼１が地盤Ｅ内を下方に推進すると、掘削翼１の外径に相当する掘削径の掘削孔が形成される。この際、掘削径よりも径の大きい供回り防止翼６，７は、掘削孔の周囲に食い込み土壌の抵抗を受けるので回転しないまま、掘削に伴って土壌中を下方に進行する。
【００１６】
掘削ヘッド１３および掘削翼１で掘削された土塊は、一部は撹拌翼３，４，５により硬化材と撹拌混合され、一部は土塊の粘性により掘削翼１、撹拌翼３および撹拌軸２の周辺に付着し撹拌軸２と一体に供回りし、硬化材と撹拌混合されない。この際、掘削翼１や撹拌翼３の撹拌軸２近傍は、掘削翼１や撹拌翼３の外周部に比べ周速が遅いため、特に土塊が付着しやすい。
しかしながら、供回り防止翼６から突起部材９が、掘削翼１および撹拌翼３に向かって鉛直方向に延びているので、撹拌軸２とともに回転する土塊は、停止している突起部材９にあたって、掘削翼１、撹拌翼３および撹拌軸２から剥離する。
【００１７】
したがって、掘削翼１、撹拌翼３および撹拌軸２に付着する土塊が減少するので、掘削された土壌が硬化材と撹拌混合されやすくなる。このため、掘削された土壌と硬化材との混合する割合である撹拌混合精度が向上し、硬化材と混ざり合わない未固結土塊が少なくなる。
このように、構成された撹拌混合装置１０を用いて地盤改良を実施したところ、改良強度の変動係数が減少する一方、コンクリートガラ、礫、鉄筋等の絡み具合も悪化せず、貫入抵抗についても、突起部材９のない供回り防止翼を用いた装置と同等であった。
【００１８】
実施の形態２．
実施の形態２に係る地盤改良用撹拌混合装置２０の構成を図３に示す。
この撹拌混合装置２０は、先端に掘削ヘッド２１をそれぞれ備える撹拌軸２２が並列に２つ設けられたいわゆる２軸タイプの撹拌混合装置である。各撹拌軸２２には、掘削ヘッド２１の上方に撹拌軸２２とともに一体として回転する掘削翼２４が設けられている。掘削翼２４の上方には，両端でそれぞれの撹拌軸２２に連結する、供回り防止部材としてのロッド連結板２５が設けられている。ロッド連結板２５は、両端にそれぞれ設けられ撹拌軸２２と遊嵌する円筒状のボス部２５ａと、ボス部２５ａ同士を連結する平板状の連結部２５ｂとを備え、それぞれの撹拌軸２２と回転自在に連結されている。
連結部２５ｂには、ボス部２５ａの外周側に矩形平板状の突起部材２６が設けられ、ボルト２７によりロッド連結板２５に固定されている。ボス部２５ａの上下位置には一対のリング２８がそれぞれの撹拌軸２２に固定して設けられ、ロッド連結板２５が撹拌軸２２の軸方向に移動しないように構成されている。
【００１９】
突起部材２６の一方の先端２６ａと掘削翼２４との間隔Ｓ３は、約５〜１０ｃｍである。一方、ロッド連結板２５と掘削翼２４との間隔Ｌ３は、約１５〜３５ｃｍであり、間隔Ｌ３に対する間隔Ｓ３の比は約０．１５〜０．７程度になるように構成されている。
また、各突起部材２６の中心位置から対応する撹拌軸２２の中心軸線ｈまでの距離Ｍ２は約２０〜３０ｃｍであり、対応する掘削翼２４の外周から撹拌軸２２の中心軸線ｈまでの距離Ｎ２に対して、約１３〜６０％の位置にある。
このように構成された撹拌混合装置２０においても、撹拌軸２２とともに回転する土塊は、ロッド連結板２５から延びた突起部材２６によって撹拌軸２２および掘削翼２４から剥離する。
【００２０】
したがって、実施の形態１と同様に、撹拌混合精度が向上し、硬化材と混ざり合わない未固結土塊が少なくなる。さらに、ロッド連結板２５は、実施の形態１の供回り防止翼６および７のように、土壌の中に食い込ませる必要がないので、貫入抵抗をさらに低減することができる。
【００２１】
実施の形態３．
実施の形態３に係る地盤改良用撹拌混合装置は、実施の形態１の装置において撹拌軸２に設けた吐出口１２の代わりに、図４および５に示されるように、掘削翼１に沿って複数の吐出口を備えた硬化材搬送管３２を配置したものであり、その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００２２】
硬化材搬送管３２は、硬化材注入部材として機能し、Ｌ字形状に折り曲げられ、撹拌軸２内を通り、掘削翼１付近で向きを変え、掘削翼１に沿って半径方向外側に延びている。硬化材搬送管３２には、撹拌軸２の中心軸線ｇ付近および中心軸線ｇから半径方向に所定の距離をあけて、４カ所の硬化材吐出口３３，３４，３５，３６が設けられている。
【００２３】
吐出口３３，３４，３５，３６には雌ねじが形成されている。吐出口３４を除いた吐出口３３，３５，３６は、雄ねじを有するプラグ３７がそれぞれねじ込まれ封止されている。したがって、この場合、撹拌軸２の中心軸線ｇから例えば半径約１０〜２０ｃｍの円上を回転する吐出口３４から硬化材は吐出する。
このように、硬化材の吐出位置を撹拌軸２の中心軸線ｇから半径方向に移動することにより、硬化材と掘削された土壌とがさらに混合しやすくなり、撹拌混合精度がさらに向上した。
また、改良対象となる地盤の性質に応じてプラグ３７で封止する吐出口を選択することによって、様々な半径の円上から硬化材を吐出することが可能である。
【００２４】
上述した実施の形態１〜３では、供回り防止部材としての供回り防止翼６やロッド連結板２５は、掘削翼１や撹拌翼３等に隣り合わせて配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、掘削ヘッド１３、２１に隣り合わせて、突起部材９を備えた供回り防止翼６や突起部材２６を備えたロッド連結板２５を配置してもよい。これにより、掘削ヘッド１３、２１の直上の撹拌軸２、２２に付着した土塊を剥離させるのが容易になる。
また、突起部材９および２６は、回転する土塊から受ける抵抗に応じた剛性が得られるように、水平方向に切った断面の形状が矩形であっても、撹拌軸２、２２の周方向に尖った山形形状であってもよい。また、突起部材９および２６は、供回り防止翼６やロッド連結板２５に、１つだけ設けてもよく、また、３つ以上設けてもよい。
実施の形態２において、撹拌軸２２のロッド連結板２５の上方にそれぞれ撹拌翼を設け、突起部材２６は、ロッド連結板２５の上方にも、さらに突き出た形状にしてもよい。これにより、撹拌軸２２のロッド連結板２５の上方に付着した土塊も剥離することができ、さらに撹拌混合精度が向上する。
【００２５】
【発明の効果】
この発明に係る地盤改良用撹拌混合装置によれば、供回り防止部材には、撹拌軸の近傍に、撹拌軸の軸方向に向かって撹拌翼側に延び、供回り防止部材から突出した突出部材が少なくとも１つ以上設けられているので、粘性の強い粘性土や繊維質の腐植土等様々な地盤に適合し、撹拌混合性に優れ且つ簡単な構造からなる撹拌混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る地盤改良用撹拌混合装置の構造を示す側面図である。
【図２】図１の要部を示す部分拡大側面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る地盤改良用撹拌混合装置の構造を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る地盤改良用撹拌混合装置の要部の構造を示す側面図である。
【図５】図４の矢印Ａ方向から見た図である。
【符号の説明】
１，２４…掘削翼（撹拌翼）、２，２２…撹拌軸、３，４，５…撹拌翼、６，７…供回り防止翼（供回り防止部材）、９，２６…突出部材、１２，３３，３４，３５，３６…吐出口、２５…ロッド連結板（供回り防止部材）、３２…硬化材搬送管（硬化材注入部材）、Ｅ…地盤。
【図１】
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【図２】
2004169374.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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