(57)【要約】【課題】中心部に不均一部分のない改良体を造成する高圧噴射地盤改良装置と高圧噴射地盤改良方法を提供する。【解決手段】高圧噴射攪拌装置２に、駆動装置４が昇降自在に取り付けられ、駆動装置４にロッド３が回転可能に連結されている。ロッド３は、高圧噴射攪拌装置２に取り付けられたチャック５を貫通し、下方に延びている。ロッド３の先端部分には、地盤を切削する攪拌翼６が、ロッド３に対して左右対称に取り付けられている。また、攪拌翼６の上方には、ロッド３の回転によって攪拌翼６と共に回転するように、土砂排出部材である逆円錐型スクリュー盤７が取り付けられている。攪拌翼６の片方の先端には噴射ノズル８が設置されている。【選択図】図１
2005281974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に硬化液が圧送される通路を有するロッドと、
この前記ロッドの先端部に取り付けられ、地盤を切削する攪拌翼と、
この前記攪拌翼の先端部に取り付けられ、前記通路と連通した噴射ノズルと、
前記攪拌翼の上方に取り付けられ、前記ロッドの回転によって前記攪拌翼と共に回転し、前記ロッドが引き上げられる際に、前記攪拌翼によって乱された前記攪拌翼上方の土砂を保持する土砂排出部材と、
を備え、
前記土砂排出部材の投影面積が、前記攪拌翼の攪拌面積の１０〜７０％に相当することを特徴とする高圧噴射地盤改良装置。
【請求項２】
前記土砂排出部材が、スクリュー盤である請求項１に記載の高圧噴射地盤改良装置。
【請求項３】
前記土砂排出部材が、じゃかご体である請求項１に記載の高圧噴射地盤改良装置。
【請求項４】
先端部に、攪拌翼及び、この攪拌翼の上方に、攪拌面積の１０〜７０％に相当する投影面積を有する土砂排出部材を備えたロッドを、前記先端部側から地盤の所定深度まで貫入させる工程と、
前記ロッド先端部を引き上げると共に、前記土砂排出部材が前記攪拌翼上方の土砂を保持することによって、前記攪拌翼上方に体積変化を生じさせる工程と、
前記噴射ノズルから硬化液を高圧噴射する工程と、
高圧噴射された硬化液が地盤と混合されて混合土となり、前記攪拌翼上方に生じた体積変化によって、前記混合土が、前記攪拌翼によって乱された領域に吸引される工程と
を備える高圧噴射地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧噴射地盤改良装置及び高圧噴射地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
経済的な地盤改良を行うためには、改良半径を大きくすることが望まれる。特許文献１には、ロッドに直角方向に設けた攪拌翼の先端部分から高圧噴射によって硬化液を噴流し、ロッドを回転させ、引き抜く地盤改良工法が開示されている。この方法によれば、攪拌翼の長さの分だけ、改良半径を大きくすることができる。
【０００３】
一方、改良半径を大きくするために、硬化液を高圧で噴射させることが行われている。硬化液を高圧で噴射させると、高圧による側圧が周辺地盤に変位を与え、近接した構造物に悪影響を及ぼすことがある。
この問題を解決するために、特許文献２には、注入ロッドをスクリューオーガー状に構成した高圧噴射地盤改良装置が開示されている。この高圧噴射地盤改良装置を用いた地盤改良方法によれば、スクリューオーガー部によってコア部分を排土して、コア空隙部を形成する。コア空隙部の形成と共に、注入ロッドに硬化材を高圧圧送し、羽根体の先端から外側方向に高圧噴射しつつ、ロッドを回転上昇させる。この際、噴射注入加圧の側圧を、排土したコア空隙部に逃がすことができるため、側圧による変位を防止しながら、中空円筒状の改良体を造成することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−５１３２４号公報
【特許文献２】特開昭５７−５１３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来の方法では、攪拌翼によって切削された円柱状の中心部分の攪拌領域は、直接硬化液を噴流しない構造であるため、攪拌翼外周部の改良混合土は、攪拌領域へ必然的に７０％程度吸収されるものの、完全には満たされず、攪拌翼中心部に不均一部分を残すという問題があった。
また、この問題点を解決するために、ロッドを二重管方式として、攪拌領域まで硬化液を供給させる方法も考えられているが、装置が複雑化したり、注入ポンプ等の増設が必要であるため、高コストになるといった問題があった。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、中心部に不均一部分のない改良体を造成する高圧噴射地盤改良装置と高圧噴射地盤改良方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】
【０００７】
この発明に係る高圧噴射地盤改良装置は、内部に硬化液が圧送される通路を有するロッドと、このロッドの先端部に取り付けられ、地盤を切削する攪拌翼と、この攪拌翼の先端部に取り付けられ、通路と連通した噴射ノズルと、攪拌翼の上方に取り付けられ、ロッドの回転によって攪拌翼と共に回転し、ロッドが引き上げられる際に、攪拌翼によって乱された攪拌翼上方の土砂を保持する土砂排出部材とを備え、土砂排出部材の投影面積が、攪拌翼の攪拌面積の１０〜７０％に相当することを特徴とする。
土砂排出部材は、スクリュー盤であってもよく、じゃかご体であってもよい。
【０００８】
また、この発明に係る高圧噴射地盤改良方法は、先端部に、攪拌翼及び、この攪拌翼の上方に、攪拌面積の１０〜７０％に相当する投影面積を有する土砂排出部材を備えたロッドを、先端部側から地盤の所定深度まで貫入させる工程と、ロッド先端部を引き上げると共に、土砂排出部材が攪拌翼上方の土砂を保持することによって、攪拌翼上方に体積変化を生じさせる工程と、噴射ノズルから硬化液を高圧噴射する工程と、
高圧噴射された硬化液が地盤と混合されて混合土となり、攪拌翼上方に生じた体積変化によって、混合土が、攪拌翼によって乱された領域に吸引される工程とから構成される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、攪拌翼の上方に、ロッドの回転によって攪拌翼と共に回転する土砂排出部材を取り付け、攪拌翼によって乱された攪拌翼上方の土砂を土砂排出部材が保持することによって、攪拌領域に体積変化が発生するため、外周部の混合土が攪拌領域に吸引されやすくなり、中心部に不均一部分のない改良体を造成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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に示されるように、この実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置１は、高圧噴射攪拌装置２とロッド３とで構成される。高圧噴射攪拌装置２には、駆動装置４が昇降自在に取り付けられ、駆動装置４にロッド３が回転可能に連結されている。ロッド３は、高圧噴射攪拌装置２に取り付けられたチャック５を貫通し、下方に延びている。
ロッド３の先端部分には、地盤を切削する攪拌翼６が、ロッド３に対して左右対称に取り付けられている。また、攪拌翼６の上方には、ロッド３の回転によって攪拌翼６と共に回転するように、土砂排出部材である逆円錐型スクリュー盤７が取り付けられている。この逆円錐型スクリュー盤７の投影平面形状については、スクリュー盤の刃先７ａが少なくとも１周以上形成されたスクリュー盤である。
攪拌翼６の片方の先端には噴射ノズル８が設置され、ロッド３内に設けられた図示しない通路に連通している。この図示しない通路は、スイベル９を介してロッド３に接続されたホース１０と連通し、ホース１０は、硬化液を貯蔵する図示しない容器に連通している。
【００１１】
図２に示されるように、ロッド３に対して垂直な面に投影された逆円錐型スクリュー盤７の投影面積をＡ１とし、攪拌翼６が回転する際にロッド３に対して垂直な面に描かれる円形領域の面積である攪拌面積をＡ２とする。Ａ１とＡ２の関係が、Ａ１＝（０．１〜０．７）×Ａ２となるように、逆円錐型スクリュー盤７の大きさが設定されている。この関係を、図３で示されるような直径の比率で表すと、Ｄ１＝（０．３〜０．８５）Ｄ２となる。
【００１２】
次に、この実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置１の動作を、図１に基づいて説明する。
駆動装置４により、ロッド３が回転され下降される。これにより、攪拌翼６が回転し、ロッド３の周りの地盤を切削しながら、ロッド３を地盤の所定深度まで貫入させる。
【００１３】
地盤の所定深度まで貫入されたロッド３は、駆動装置４によって回転しながら引き上げられる。この際、硬化液１１が、図示しない容器からホース１０を介してロッド３内に設けられた図示しない通路を圧送され、噴射ノズル８から噴射される。その噴射によるエネルギーによって、攪拌ノズル８周辺の地盤を混合攪拌し、円筒状の改良体１２を造成する。尚、高圧噴射方向は一方向だけでなく、両方向であってもよい。すなわち、攪拌翼６の片方の先端のみに噴射ノズル８が設置されているのではなく、両方の先端に噴射ノズル８が設置されていてもよい。
【００１４】
一方、攪拌翼６の回転と共に逆円錐型スクリュー盤７が回転し、攪拌翼６によって切削された円筒状の攪拌領域１４内の乱された土を、逆円錐型スクリュー盤７が図４に示されるような球根形状１５で保持し上昇させる。この時、この攪拌領域１４に体積変化が起こり、改良体１２のまだ硬化していない流動化した改良混合土が攪拌領域１４に流れ込んで体積変化分を埋め合わせることによって、攪拌領域１４に円柱状の改良体１３が造成される。
【００１５】
このように、攪拌翼６の上方に取り付けられた逆円錐型スクリュー盤７によって、攪拌領域１４の乱された土を排出させて体積変化を生じさせ、その体積変化によって攪拌翼６の外周部に形成された改良体から、まだ硬化していない改良混合土が流れ込むので、攪拌翼６外周部に造成された改良体と同質の円柱状改良体を、攪拌領域１４に造成することができ、中心部に不均一部分のない改良体を造成することができる。
【００１６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る高圧噴射地盤改良装置を図５及び６に基づいて説明する。
この実施の形態２に係る高圧噴射地盤改良装置は、実施の形態１に対して、土砂排出部材をじゃかご体にしたものである。図５に示されるように、攪拌翼６の上方に円環２１を取り付け、円環２１に２本の金属棒２２が半球状に曲げられて接続されることによって、じゃかご体２３が形成されている。図６は、じゃかご体２３の平面図であるが、円環２１は２本の支持棒２４によって、ロッド３に取り付けられている。
【００１７】
このじゃかご体２３を備えたロッド３が地盤の所定深度まで貫入された後、回転しながら引き上げられると、円環２１と金属棒２２とによって構成された半球状の空間に、乱された土が入り込む。すると、実施の形態１と同様に、円環２１上に図４に示されるような球根状の土の塊が形成されて排出され、攪拌領域１４に体積変化が起こる。その結果、中心部に不均一部分のない改良体が造成される。
【００１８】
この実施の形態で使用されたじゃかご体２３は、円環２１と２本の金属棒２２によって半球状に形成されていたが、このような構成に限定されるものではない。乱された土を内部に取り込むことのできる空間を有したものであれば、同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００１９】
次に、この発明に係る高圧噴射地盤改良装置１について、中心部に不均一部分のない改良体を造成する効果を、実施例によって確認した。
使用した装置は、実施の形態１に係る高圧噴射地盤改良装置１であって、逆円錐型スクリュー盤７の投影面積Ａ１と、攪拌翼６の攪拌面積Ａ２との比率を変化させたときの、中心部分に残る不均一部分の直径（中心部不均一径）を測定した。
【００２０】
この結果を図７に示す。Ａ１／Ａ２が増大すると、中心部不均一径が低下する。特に、Ａ１／Ａ２が０．１以下の範囲では、この傾向が著しい。この結果を基に、逆円錐型スクリュー盤７の大きさを、Ａ１＝（０．１〜０．７）×Ａ２となるように設定した。Ａ１＜０．１Ａ２であると、攪拌領域１４の体積変化が小さすぎて、攪拌翼６の外周から吸収される改良土が不足し、改良体中心部の不均一部分が大きくなるからであり、Ａ１＞０．７Ａ２であると、貫入・引き抜き抵抗が大きすぎ作業能率が落ちてしまうからである。
一方、Ａ１／Ａ２≒０．２５〜０．３０程度でほぼ不均一径がゼロと見なせることから、貫入抵抗等の施工能率を考えると、Ａ１／Ａ２はこの範囲で最適であると考えられる。ただし、改良対象土が非常に軟弱なヘドロ等の場合には、硬化材の噴射エネルギーによって改良土が周辺に逃げやすくなるので、Ａ１／Ａ２の値を０．２５〜０．３０より大きく設定する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る高圧噴射地盤改良装置の構成図である。
【図２】逆円錐型スクリュー盤の大きさを説明するための図である。
【図３】逆円錐型スクリュー盤の大きさを説明するための別の図である。
【図４】逆円錐型スクリュー盤が土を保持した状態を表す図である。
【図５】実施の形態２に係る高圧噴射地盤改良装置のロッド先端の図である。
【図６】実施の形態２に係るじゃかご体の平面図である。
【図７】実施例の結果を表す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  高圧噴射地盤改良装置、３  ロッド、６  攪拌翼、７  逆円錐型スクリュー盤、８  噴射ノズル、１１  硬化液、２３  じゃかご体。
【図１】
2005281974.tif 000003
【図２】
2005281974.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005281974.tif 000007
【図６】
2005281974.tif 000008
【図７】
2005281974.tif 000009