(57)【要約】【課題】  ３軸の回転軸により形成される３連の攪拌領域において土と固化材とをより確実かつ効率的に攪拌混合する。【解決手段】  ３軸の回転軸１のうち両側の回転軸１ａを同一方向に回転させるとともに中央の回転軸１ｂをそれとは逆方向に回転させることにより、攪拌領域全体にわたって改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成する。両側の回転軸の回転数と中央の回転軸の回転数に差をもたせ、攪拌領域の両側部と中心部とで改良土圧に差を生じさせてそれらの間における改良土の流れを促進せしめる。回転数の大きい回転軸からの固化材の供給量を回転数の小さい回転軸からの供給量よりも大きく設定する。高負荷の回転軸の回転数を低負荷の回転軸の回転数よりも小さく設定する。【選択図】      図３
2005350870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に攪拌翼を備えた３軸の回転軸を並設し、それら回転軸を正回転させて地盤に貫入するとともに逆回転させて地盤から引き抜く間に、回転軸の先端部から固化材を地盤中に供給して各攪拌翼により形成される３連の攪拌領域において攪拌混合することにより地盤改良を行う３軸深層混合処理工法であって、
３軸の回転軸のうち両側の回転軸を同一方向に回転させるとともに中央の回転軸を両側の回転軸とは逆方向に回転させることにより、前記攪拌領域全体にわたって改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成し、
かつ、両側の回転軸の回転数と中央の回転軸の回転数に差をもたせることにより、前記攪拌領域の両側部と中心部とで改良土圧に差を生じさせてそれらの間における改良土の流れを促進せしめることを特徴とする３軸深層混合処理工法。
【請求項２】
請求項１記載の３軸深層混合処理工法であって、回転軸からの固化材の供給量を回転数に応じて設定し、回転数の大きい回転軸からの供給量を、回転数が小さい回転軸からの供給量よりも大きく設定することを特徴とする３軸深層混合処理工法。
【請求項３】
請求項１記載の３軸深層混合処理工法であって、回転軸の回転数を負荷に応じて設定し、高負荷の回転軸の回転数を低負荷の回転軸の回転数よりも小さく設定することを特徴とする３軸深層混合処理工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３軸の回転軸を備えた３軸深層混合処理装置による地盤改良工法である３軸深層混合処理工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の３軸深層混合処理工法としてはたとえば特許文献１に示されるものがあるが、これは図４に示すように３軸の回転軸１のうち両側の２軸の回転軸１ａをそれぞれ独立の駆動源２により逆方向に回転させ、中央の回転軸１ｂは動力伝達装置３を介して両側の回転軸１ａのいずれか一方と同方向（したがって他方とは逆方向）に回転させるというものである。
【０００３】
そして従来の３軸深層混合処理工法では、各回転軸１をそれぞれ正回転させて各攪拌翼４により地盤を攪拌しながらその全体を地盤中に所定深度まで貫入した後、各回転軸１をそれぞれ逆回転させて引き抜くのであるが、そのような貫入工程や引き抜き工程の途中で各回転軸１の先端部からセメントスラリーやセメント粉体等の固化材を地盤中に供給して原地盤の土と攪拌混合することにより改良土とし、それを硬化させることで地盤改良を行うものである。
【特許文献１】特許第３１５６０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の３軸深層混合処理工法では、３軸の回転軸１の各攪拌翼４により図５に示されるような３連の攪拌領域５が形成されてそこで固化材と原地盤の土とが攪拌混合されることになるのであるが、そのような攪拌領域５における攪拌混合が必ずしも充分に行われずに所期の改良効果が得られない場合も想定される。特に、従来においては、中央の攪拌翼４の回転方向は両側の攪拌翼４のいずれかとは常に同方向に回転することから、図５（ａ），（ｂ）に示すように逆方向に回転するものどうしの間ではそれなりの攪拌効果も期待できるが、同方向に回転するものどうしの間では改良土の流れが分断されてしまってそこでは改良土が停滞してしまい、それにより攪拌領域５内において固化材と土との攪拌混合状態に偏りが生じる場合があることが指摘されている。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、３軸の回転軸により形成される３連の攪拌領域において土と固化材とをより確実かつ効率的に攪拌混合することを可能とする３軸深層混合処理工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、先端部に攪拌翼を備えた３軸の回転軸を並設し、それら回転軸を正回転させて地盤に貫入するとともに逆回転させて地盤から引き抜く間に、回転軸の先端部から固化材を地盤中に供給して各攪拌翼により形成される３連の攪拌領域において攪拌混合することにより地盤改良を行う３軸深層混合処理工法であって、３軸の回転軸のうち両側の回転軸を同一方向に回転させるとともに中央の回転軸を両側の回転軸とは逆方向に回転させることにより、前記攪拌領域全体にわたって改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成し、かつ、両側の回転軸の回転数と中央の回転軸の回転数に差をもたせることにより、前記攪拌領域の両側部と中心部とで改良土圧に差を生じさせてそれらの間における改良土の流れを促進せしめるようにしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の３軸深層混合処理工法において、回転軸からの固化材の供給量を回転数に応じて設定し、回転数の大きい回転軸からの供給量を、回転数が小さい回転軸からの供給量よりも大きく設定するものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１の発明の３軸深層混合処理工法において、回転軸の回転数を負荷に応じて設定し、高負荷の回転軸の回転数を低負荷の回転軸の回転数よりも小さく設定するものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、基本的に各回転軸の回転方向を上記のように設定することにより、各攪拌翼による３連の攪拌領域全体にわたって改良土が連続して流れるような一連の攪拌流が自ずと形成され、それにより従来のように攪拌領域の一部において攪拌流が分断されて改良土がそこに停滞してしまうようなことがなく、より確実かつ効率的な攪拌混合効果が得られ、優れた地盤改良効果が得られる。しかも、両側の回転軸の回転数と中央の回転軸の回転数に差をもたせることにより、攪拌領域の両側部と中心部とで改良土圧に自ずと差が生じ、その結果、攪拌領域内において改良土が水平方向に移動するような改良土の流れが自ずと促進され、攪拌混合効果をより一層高めることができる。
【００１０】
また、請求項２の発明によれば、回転軸からの固化材の供給量を回転数に対応させて設定し、回転数の大きい回転軸からの供給量をより大きくすることにより、供給した固化材を上記のように水平方向に移動するような改良土の流れに乗せて攪拌領域全体にわたって効率的に行き渡らせることができ、優れた攪拌混合効率が得られる。
【００１１】
さらに、請求項３の発明によれば、地盤状況等によって両側の回転軸と中央の回転軸にかかる負荷に差が生じる場合、高負荷がかかる回転軸の回転数を低負荷の回転軸の回転数よりも小さくすることにより、それぞれのトルクを負荷に応じて調節することができ、それにより地盤状況に応じた最適な運転が可能となり、併せて、回転数に差をもたせることによる上記のような優れた攪拌混合効率を同時に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を図１〜図３に示す。図１に示すように本実施形態の３軸深層混合処理工法では、従来と同様に並設した３軸の回転軸１の先端部にそれぞれ複数段（図示例では４段）の攪拌翼４を備えた構成の３軸深層混合処理装置を用いて、それらの攪拌翼４により図２に示すような３連の攪拌領域５を形成してそこで原地盤の土と固化材とを攪拌混合して改良土とするのであるが、本実施形態の３軸深層混合処理工法では、各回転軸１をそれぞれ専用の駆動源２により独立に駆動するものとしておいて、それらの回転方向を、貫入時の正回転時および引き抜き時の逆回転時のいずれにおいても、図示しているように両側の回転軸１ａが同一方向に回転するとともに中央の回転軸１ｂがそれらとは逆方向に回転する（つまり、３軸の回転軸１ａ，１ｂ、１ａが交互に逆方向に回転する）ものとしている。
【００１３】
各回転軸１の回転方向をそのように設定したことにより、図２（ａ），（ｂ）に示すように貫入時および引抜き時のいずれにおいても３連の攪拌領域５全体にわたって改良土が連続して流れるような一連の攪拌流が形成され、したがって図６に示した従来の場合のように攪拌領域５の一部において改良土の流れが分断されてそこに停滞してしまうようなことがなく、それにより攪拌領域５全体にわたって固化材と土とを偏りなく確実かつ効率的に攪拌し混合できるものとなっている。なお、各回転軸１の先端部には、最下段の攪拌翼４付近と最上段の攪拌翼４付近に、それぞれ固化材の吐出口９，１０が設けられていて、貫入時には固化材を下段側の吐出口９から吐出し、引き抜き時には固化材を上段側の吐出口１０から吐出することが基本となっている。
【００１４】
以上に加え、本実施形態の３軸深層混合処理工法では、両側の回転軸１ａの回転数と中央の回転軸１ｂの回転数に差をもたせることにより、上記の攪拌領域５の両側部と中心部とで改良土圧に差が生じるようにしており、それにより攪拌領域５において改良土が水平方向に移動するような流れを促進せしめるようにしている。
【００１５】
すなわち、たとえば図３（ａ）に示すように、中央の回転軸１ｂの回転数を両側の回転軸１ａの回転数よりも大きく設定することにより、攪拌領域５の中央部における改良土圧が両側よりも相対的に自ずと上昇し、それにより改良土が中央部から両側に向かって流れるような改良土の流れが促進されることになる。逆に、図３（ｂ）に示すように、両側の回転軸１ａの回転数を中央の回転軸１ｂの回転数よりも大きく設定することにより、攪拌領域５の両側における改良土圧が中央部よりも相対的に自ずと上昇し、それにより改良土が両側から中央部に向かって流れるような改良土の流れが促進されることになる。なお、回転軸１の回転数を大きくすれば自ずとトルクは低下し、回転数を小さくすれば自ずとトルクは増大することになる。
【００１６】
本実施形態によれば、各攪拌翼４により形成される３連の攪拌領域５において基本的に図２に示したような一連の攪拌流が安定に生じていることに加え、回転軸１の回転数の制御により攪拌領域５内の改良土圧に積極的に差を生じさせることによって上記のような水平方向の流れも促進することができ、それにより優れた攪拌混合効果が得られ、優れた地盤改良効果が得られる。しかも、そのような改良土圧の差を回転軸１の回転数を増減することのみで行い得るから、そのために何等面倒な操作や複雑な機構を必要とせずコスト増の要因は殆どないし、攪拌混合効率の向上により固化材の総供給量を削減することも可能である。
【００１７】
なお、本実施形態の具体的な工程としては、図３の（ａ）の状態あるいは（ｂ）の状態のいずれかを選択してその状態のままで貫入工程と引き抜き工程を行うことでも良いが、たとえば貫入時には（ａ）の状態として引き抜き時には（ｂ）の状態（あるいはその逆）としたり、貫入工程と引き抜き工程の途中で（ａ）の状態と（ｂ）の状態を一定時間間隔で交互に繰り返すことでも良く、そのようにすれば攪拌領域５全体における攪拌混合状態をより均質化することができる。
【００１８】
また、（ａ）の状態あるいは（ｂ）の状態をそのまま一定時間継続した場合、地質や固化材の供給量その他の状況によっては、中央部あるいは両側部での改良土圧が次第に上昇していってある時点で上昇限界に達して急速に周囲に流れ出して土圧が安定するという現象が生じる場合があり、その場合は攪拌領域５内において改良土の脈動が自ずと生じることになり、そのような脈動によっても結果的に充分な攪拌混合効果が得られる。
【００１９】
ところで、回転軸１からの固化材（セメントスラリーやセメント粉体等）の供給は各回転軸１から均等に行うことでも良く、その吐出時期についても貫入時のみ、引き抜き時のみ、あるいは貫入時と引き抜き時の双方、のいずれとすることでも良いが、いずれにしても上記のような回転軸１の回転数の設定に併せて回転軸１からの固化材の供給量の調節を行うことも考えられる。すなわち、同じく図３（ａ）に示しているように、回転数を大きくした中央の回転軸１ｂからの固化材の供給量を相対的に大きくするとともに、回転数を小さくした両側の回転軸１ａからの供給量を相対的に小さく（あるいは供給停止）し、逆に（ｂ）に示しているように、回転数を大きくした両側の回転軸１ａからの固化材の供給量を相対的に大きくするとともに、回転数を小さくした中央の回転軸１ｂからの供給量を相対的に小さく（あるいは供給停止）すれば、固化材の供給量の差によっても改良土圧の差が生じて上記のような改良土の流れがより促進されるし、供給した固化材を上記のような改良土の流れにそのまま乗せて自ずと攪拌領域全体にスムーズに行き渡らせることができる。
【００２０】
さらに、本実施形態のような３軸深層混合処理工法では、地盤状況によっては両側の回転軸１ａと中央の回転軸１ｂにかかる負荷に差が生じる場合も想定される。たとえば原地盤が粘性土の場合には、両側の回転軸１ａに対する回転抵抗が中央の回転軸１ｂに対する回転抵抗よりも大きくなって両側の回転軸１ａに中央の回転軸１ｂよりも大きな負荷がかかる場合があり、逆に原地盤が砂質土の場合には両側の回転軸１ａよりも中央の回転軸１ｂにより大きな負荷がかかる場合がある。そこで、上記のような回転数の調節を回転軸１にかかる負荷の状況に応じて行うことも考えられる。
【００２１】
そのような負荷のアンバランスが生じた場合、同じく図３（ａ），（ｂ）に示しているように、高負荷がかかる回転軸１の回転数を相対的に小さくしてそのトルクを増大させるとともに、低負荷の回転軸１の回転数を相対的に大きくしてそのトルクを低下させることにより、それぞれの回転軸１のトルクを負荷に応じて適正に調整することができて地盤状況に応じた最適な運転が可能となる。しかも、それと同時に、回転数に差をもたせることによって上記のような改良土圧の差とそれによる改良土の流れが自ずと生じるので、併せて優れた攪拌混合効率を得ることができる。
【００２２】
なお、そのような負荷の調整を目的として回転数の調節を行う場合において、それに併せて上述したような固化材の供給量の増減（回転数を大きくした回転軸からの供給量を大きくし、回転数を小さくした回転軸からの供給量を小さくする）を行うことは好ましくない場合がある。つまり、固化材の供給量を大きくすることは回転抵抗が軽減されて負荷を低減する効果を期待できるのであるが、供給量を小さくすることは回転抵抗が増大して負荷が増大してしまう場合があるので、高負荷の回転軸の負荷軽減を目的としてその回転数を小さくする（トルクを増大させる）にも拘わらずそこでの固化材の供給量を小さくすることは逆効果になる場合があり、むしろ供給量を大きくすることが好ましい場合もある。したがって、回転数の調節と供給量の調節は、地盤状況その他の諸条件を充分に考慮して、攪拌領域全体で好ましい攪拌混合状態が得られるように設定すべきである。
【００２３】
以上で本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、地盤の状況その他の諸条件を考慮して具体的な工程や装置の各部の構成については、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更や応用が可能であることはいうまでもない。たとえば、上記実施形態では３軸の回転軸１をそれぞれの駆動源２により独立に駆動するものとしたが、両側の回転軸１ａと中央の回転軸１ｂの回転方向を逆にし、かつそれらの回転数を制御可能に構成する限りにおいて、従来のように２台の駆動源２により適宜の動力伝達機構３を介して駆動するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態である３軸深層混合処理工法の基本工程を示す図である。
【図２】同、攪拌領域における攪拌状態を示す図である。
【図３】同、具体的な工程を示す図である。
【図４】従来の３軸深層混合処理工法を示す図である。
【図５】同、攪拌領域における攪拌状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１（１ａ、１ｂ）  回転軸
２  駆動源
４  攪拌翼
５  攪拌領域
９，１０  吐出口
【図１】
2005350870.tif 000003
【図２】
2005350870.tif 000004
【図３】
2005350870.tif 000005
【図４】
2005350870.tif 000006
【図５】
2005350870.tif 000007