(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の回転軸と、該回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッドと、前記回転軸に突設され、前記回転軸が回転することにより地盤の中の土砂と固化材スラリーを撹拌する撹拌翼と、を備えた地盤改良撹拌機において、
前記撹拌翼に、複数の孔が板厚途中まで穿設されたことを特徴とする地盤改良撹拌機。
【請求項２】
前記撹拌翼の断面形状が流線型であることを特徴とする請求項１記載の地盤改良撹拌機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の支持力を向上させる改良柱体を造設するために用いる地盤改良撹拌機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤の支持力を向上させるため、図８に示すように、地盤２に改良柱体１１を造設する深層混合処理工法（柱状改良工法）が用いられる。前記改良柱体１１を造設するにあたっては、例えば図１に示すように、回転軸３に地盤２を掘削及び撹拌する撹拌翼１４が複数設けられた地盤改良撹拌機１５と、該地盤改良撹拌機１５を昇降自在に支持すると共に、回転駆動させる支持部７が装備された建設機械６と、水とセメント等の固化材を混練して固化材スラリーを生成するミキサー８、該ミキサー８により生成された固化材スラリーを地盤改良撹拌機１５の回転軸３の内部に配管９を通じて供給するポンプ１０等からなるプラントと、を利用する。
【０００３】
改良柱体の造設に際しては、まず、前記支持部７に設けられた回転駆動部７ｂ及び昇降部７ａにより前記地盤改良撹拌機１５を回転させながら降下させて地盤２に貫入し、所定の深さまで空掘りする。つぎに、空掘りにより破砕されて形成された土砂中に固化材スラリーを注入しつつ、撹拌翼１４を回転させて土砂と固化材スラリーを撹拌混合して改良土を作製する。そして、作製した前記改良土を所定期間放置して固化させると改良柱体１１となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した柱状改良工法においては、改良柱体１１の強度は土砂と固化材スラリーを混合して作製される改良土に依存することから、質の高い改良柱体１１を安定的に造設するためには、土砂と固化材スラリーを常に十分に混合して良質な改良土を作製することが不可欠である。しかし、地盤の土砂が粘土質である場合や地盤に繊維質の泥炭が含まれる場合は、土砂と固化材スラリーを撹拌するときに、粘性の高い土砂や泥炭が地盤改良撹拌機１５の撹拌翼１４に付着し、又は絡み付いて団子状の塊となり、撹拌翼１４と一体となって回転する、いわゆる共回り現象が発生し易くなる。この共回り現象が発生すると土砂と固化材スラリーは十分に混合されず不良質な改良土が作製され、改良柱体１１の性能、つまり、その固化強度が著しく低下して期待した支持力を発揮できないことがある。
【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、地盤の土砂が粘土質である場合や地盤に繊維質の泥炭が含まれる場合であっても、共回り現象を防止し、地盤の土砂と固化材スラリーを十分に撹拌混合して、良質の改良柱体を造設する地盤改良撹拌機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の地盤改良撹拌機は、中空状の回転軸と、該回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッドと、前記回転軸に突設され、前記回転軸が回転することにより地盤の中の土砂と固化材スラリーを撹拌する撹拌翼と、を備えた地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼に、複数の孔が板厚途中まで穿設されたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の地盤改良撹拌機は、請求項１記載の地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼の断面形状が流線型であることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機について図面に基づき説明する。図１及び図２に示すように、前記地盤改良撹拌機１は、回転軸３と、回転軸３の先端に設けられた削孔ヘッド４と、回転軸３に一定間隔で相互に９０度ずつ異なる向きに突設された複数の撹拌翼５と、を備えたものであり、この地盤改良撹拌機１は、建設機械６の前部に設けられた支持部７にその長手方向を上下にして支持されている。また、前記地盤改良撹拌機１は、支持部７に装備された昇降部７ａによって昇降され、回転駆動部７ｂにより回転駆動力を与えられて回転されるようになっている。以下、各部について詳細に説明する。
【０００９】
前記建設機械６は、前記した地盤改良撹拌機１を支持する支持部７、支持部７に設けられた昇降部７ａ及び回転駆動部７ｂのほか、走行体としてのクローラ６ａを装備しており、軟弱地盤等の走行条件の悪いところであっても、オペレータの操作により施工場所に移動してその前部に支持する地盤改良撹拌機１を所望の位置に配置する。
【００１０】
前記回転軸３は、撹拌翼５及び削孔ヘッド４が設けられて、これらを回転させる回転駆動力を伝達する役割を果たすほか、固化材スラリーを地中に注入するための供給配管としての役割をも果たす。すなわち、前記回転軸３には鋼管等の中空状のものが使用されており、その基部３ａから固化材スラリーが圧入されると先端部３ｂから圧入された固化材スラリーが吐出されて土砂の中に注入されるようになっている。
【００１１】
前記固化材スラリーは、「従来の技術」の欄で述べたように、ミキサー８内において生成されて、該ミキサー８から前記回転軸３の基部３ａまで設けられた配管９及び配管途中に設置されたポンプ１０によって供給されるようになっている。なお、前記回転軸３の基部３ａと前記配管９の端部の接続には、回転軸３の基部３ａと配管９が回転自在に接続されるようにスイベルジョイント等が用いられている。
【００１２】
前記削孔ヘッド４は、前記回転軸３の先端部３ｂに、固化材スラリーの吐出を妨げないように、設けられたものであり、使用時に、回転軸３から推進力及び回転駆動力を与えられて孔底を掘削する。
【００１３】
前記撹拌翼５は、前記回転軸３に一定間隔で相互に９０度ずつ異なる向きに複数突設されている。そして、撹拌翼５自体には、一辺端に掘削チップ５ａが複数設けられ、板圧方向に多数の貫通孔５ｂが穿設されている。
【００１４】
上記した構成を有する地盤改良撹拌機１を使用して、地盤２に改良柱体を造設する場合は、図３（ａ）に示すように、まず最初に、前記建設機械６を操作して、改良柱体を造設すべき地点に地盤改良撹拌機１を配置する。
【００１５】
次に、図３（ｂ）に示すように、地盤改良撹拌機１を回転させながら下降させて、削孔ヘッド４及び前記撹拌翼５により地盤２を掘削しながら地盤改良撹拌機１を地盤２の中に押し進め、改良柱体を造設すべき深さまで貫入する。
【００１６】
そして、図３（ｃ）に示すように、前記ミキサ８及び前記ポンプ９を稼働させて、固化材スラリーを回転軸３の内部を通じて先端部３ｂから土砂に注入しながら、地盤改良撹拌機１を回転昇降させて土砂と固化材スラリーを撹拌翼５によって撹拌混合して改良土を作製する。その後、地盤改良撹拌機１を撤収して所定期間放置すると、図３（ｄ）に示すように、改良土が固化して改良柱体１１となる。
【００１７】
つぎに、前記撹拌翼５による土砂及び固化材スラリーの撹拌について説明する。図４（ａ）に示すように、土砂と固化材スラリーを撹拌混合するために、撹拌翼５が土砂と固化材スラリーの中を回転すると、その撹拌翼５の表面には、固化材スラリーと土砂からなる付着物１２が形成される。そして、この付着物１２が大きく成長すると、団子状の大きな塊となって、共回り現象を発生し、固化材スラリーと土砂の混合効率の低下を招く。
【００１８】
しかしながら、本実施の形態に係る地盤改良撹拌機１の撹拌翼５には、複数の貫通孔５ｂが穿設されているため、撹拌翼５の表面とその表面に生じた付着物１２の接触面積は、前記貫通孔５ｂがない場合と比較して小さく、従って、付着物１２の撹拌翼５への付着力も小さい。このことから、図４（ｂ）に示すように、撹拌翼５の表面に発生した付着物１２は、大きく成長する前に、周囲の土砂等との摩擦力により撹拌翼５から剥離され、或いは、ばらばらに崩壊される。
【００１９】
このことから明らかなように、前記撹拌翼５を備えた地盤改良撹拌機１によれば、前記撹拌翼５に固化材スラリーと土砂からなる団子状の大きな塊が形成され難く、共回り現象の発生を抑える効果を生じる。
【００２０】
ところで、付着物１２が大きく成長する前に撹拌翼５から剥離し、又は崩壊され易くなるのは、貫通孔５ｂが穿設されていない撹拌翼と比較して、付着物１２と撹拌翼の接触面積の大小によるものであるから、このような作用効果を得るためには、前記撹拌翼５を、例えば、図５（ａ）に示すように、貫通孔ではなく、板厚途中まで孔５ｃを穿設したもの５Ａ、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、円孔ではなくスリット状の孔５ｄ、５ｅを設けたもの５Ｂ、５Ｃでもよい。
【００２１】
次に前記地盤改良撹拌機１の変形例に係る地盤改良撹拌機１Ａについて説明する。図６に示すように、変形例に係る地盤改良撹拌機１Ａは、前記地盤改良撹拌機１と撹拌翼の断面形状を除いて同様の構成となっている。すなわち、変形例に係る地盤改良撹拌機１Ａの撹拌翼５Ｄの断面形状は、図示するように流線型である。このため、撹拌翼５Ｄを土砂と固化材スラリーの中で回転させたとき、撹拌翼５Ｄの表面における土砂及び固化材スラリーの流れが、断面形状が流線型でないものと比較して、スムースになり、土砂等が撹拌翼５Ｄの表面に付着し難くくなる。このことから、変形例に係る地盤改良撹拌機１Ａを利用すれば、断面形状が流線型でない撹拌翼５を有する前記地盤改良撹拌機１より一層共回り現象の発生が抑制される。
【００２２】
以上説明した地盤改良撹拌機１及び変形例に係る地盤改良撹拌機１Ａは、撹拌翼自体への土砂の付着を防止して、共回り現象を防止するものであるが、従来から提案されている共回り防止機構など、特に撹拌翼に付着した大きな塊を剪断する機構等と組み合わせて構成すれば、更に一層の共回り防止効果が期待できる。例えば、図７に示すように、前記地盤改良撹拌機１の回転軸３に共回り防止翼１３を設けた地盤改良撹拌機１Ｂであってもよい。前記共回り防止翼１３は、撹拌翼５より大径であり、且つ、前記回転軸３に回転自在に設けられたものであり、掘削されていない固い地盤にその両端部が係止されて、回転する撹拌翼５及び回転軸３に対して静止した状態を保持することにより、撹拌翼５と共回りする土砂を剪断して共回りを防止するものである。従って、この地盤改良撹拌機１Ｂによれば、撹拌翼５に大きな付着物が発生し難く、また、付着物が成長して大きな塊となった場合であっても、前記共回り防止翼１３により剪断破壊して共回り現象の発生を防止する。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載の地盤改良撹拌機は、中空状の回転軸と、該回転軸の先端部に設けられた削孔ヘッドと、前記回転軸に突設され、前記回転軸が回転することにより地盤の中の土砂と固化材スラリーを撹拌する撹拌翼と、を備えた地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼に、複数の孔が板厚途中まで穿設されたものであるので、撹拌翼に孔が穿設されていないものと比較して、撹拌翼と土砂等の接触面積が小さいことから、土砂等からなる大きな塊が撹拌翼に付着し難くく、共回り現象を防止することができる。従って、該地盤改良撹拌機によれば、地盤の土砂と固化材スラリーは十分に撹拌混合されるので、良質の改良柱体を造設することができる。
【００２４】
請求項２記載の地盤改良撹拌機は、請求項１記載の地盤改良撹拌機において、前記撹拌翼の断面形状が流線型であるものであるので、撹拌翼を土砂と固化材スラリーの中で回転させたとき、撹拌翼の表面における土砂等の流れが、断面形状が流線型でないものと比較して、スムースになり、土砂等が撹拌翼の表面に付着し難くくなる。このことから、該地盤改良撹拌機を利用すれば、請求項１記載の地盤改良撹拌機より一層共回り現象の発生を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】改良柱体を造設するときに使用されるプラントの例を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機を示した図である。
【図３】改良柱体を造設する際の手順を表した説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機の撹拌翼の撹拌作用についての説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機の撹拌翼の孔形状のバリエーションを示した図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に係る地盤改良撹拌機を示した図である。
【図７】共回り防止翼を装着した地盤改良撹拌機の例を示した説明図である。
【図８】改良柱体を示した斜視図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、  地盤改良撹拌機
３  回転軸
４  削孔ヘッド
５、５Ａ乃至５Ｄ  撹拌翼
５ｂ乃至５ｅ  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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