(57)【要約】【課題】  地盤の改良を容易且つ確実に行うことができる地盤改良装置を提供する。【解決手段】  地盤を掘削するバケット１０を備える地盤改良装置１であって、バケット１０内に加圧気体を供給する第１のノズル部材２０を備え、バケット１０を地盤に潜り込ませた状態で、第１のノズル部材２０から加圧気体をバケット１０内の土塊に供給しながらバケット１０を動作させることにより、地盤に供給した固化材を土塊と混合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケットにより地盤を掘削して土塊と固化材とを混合する地盤改良方法であって、
バケットを地盤に潜り込ませた状態で、加圧気体を前記バケット内の土塊に供給しながら前記バケットを動作させることにより、地盤に供給した固化材を土塊と混合する地盤改良方法。
【請求項２】
前記バケットは、加圧気体により粉砕された土塊が通過可能な複数の開口部を有する請求項１に記載の地盤改良方法。
【請求項３】
前記バケット内の土塊に対して固化材および加圧気体を噴射する請求項１または２に記載の地盤改良方法。
【請求項４】
地盤を掘削するバケットを備える地盤改良装置であって、
前記バケット内に加圧気体を供給する第１のノズル部材を備え、
前記バケットを地盤に潜り込ませた状態で、第１のノズル部材から加圧気体を前記バケット内の土塊に供給しながら前記バケットを動作させることにより、地盤に供給した固化材を土塊と混合する地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良方法および装置に関し、より詳しくは、バケットにより地盤を掘削して改良する地盤改良方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックホウやパワーショベルのバケットにより地盤を掘削し、水とセメント系固化材とを混合した固化材スラリーを地盤内に供給して土塊と混合撹拌させることにより、地盤を改良することが従来から行われている。例えば、特許文献１には、バケット本体の内部に、複数の撹拌翼を備える回転軸が回転自在に取り付けられており、バケット本体に取り込まれた掘削土砂および固化材液を撹拌翼によって混合撹拌する掘削バケットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１７３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した従来の掘削バケットは、掘削作業中にバケット本体に作用する掘削抵抗や移動抵抗によって、回転軸や撹拌翼に大きな力が作用するため、作業に過大な動力が必要になるだけでなく、回転軸および撹拌翼のメンテナンスや修理の問題が発生し易いという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、地盤の改良を容易且つ確実に行うことができる地盤改良方法および装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記目的は、バケットにより地盤を掘削して土塊と固化材とを混合する地盤改良方法であって、バケットを地盤に潜り込ませた状態で、加圧気体を前記バケット内の土塊に供給しながら前記バケットを動作させることにより、地盤に供給した固化材を土塊と混合する地盤改良方法により達成される。
【０００７】
この地盤改良方法において、前記バケットは、加圧気体により粉砕された土塊が通過可能な複数の開口部を有することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の前記目的は、地盤を掘削するバケットを備える地盤改良装置であって、前記バケット内に加圧気体を供給する第１のノズル部材を備え、前記バケットを地盤に潜り込ませた状態で、第１のノズル部材から加圧気体を前記バケット内の土塊に供給しながら前記バケットを動作させることにより、地盤に供給した固化材を土塊と混合する地盤改良装置により達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地盤の改良を容易且つ確実に行うことができる地盤改良方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る地盤改良装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す地盤改良装置の要部を示す正面図である。
【図３】図１に示す地盤改良装置の作動を説明するための要部概略断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る地盤改良装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る地盤改良装置の概略構成図である。図１に示すように、地盤改良装置１は、従来のバックホウやパワーショベルから構成されており、走行可能な本体２に取り付けられたブーム３と、ブームの先端部に取り付けられたアーム４と、アーム４の先端部に取り付けられたバケット１０とを備えている。ブーム３、アーム４およびバケット１０は、回動可能に支持されており、それぞれに対応して設けられたシリンダ５により駆動される。
【００１２】
図２は、図１に示す地盤改良装置が備えるバケット１０の正面図である。図１および図２に示すように、バケット１０は、従来のスケルトンバケットと同様の構成を有しており、一対の側板１２，１２の間に湾曲状に設けられた底板１１が格子状に形成されることで、底板１１に複数の開口部１１ａを備えている。開口部１１ａは、後述するようにバケット１０内で粉砕された土塊が通過可能な大きさであることが好ましく、例えば、一辺（あるいは直径）が５０〜２００ｍｍ程度であることが好ましい。側板１２，１２の先端部の間には、取付部を介して掘削用の爪１３が設けられている。また、側板１２，１２の基端側には、アーム４に対して回動自在に取り付けられるブラケット１４，１４を備えている。
【００１３】
バケット１０の内部における基端側には、第１のノズル部材２０および第２のノズル部材３０が設けられている。第１のノズル部材２０および第２のノズル部材３０は、いずれも筒状に形成されており、それぞれに複数の噴射孔２０ａ，３０ａが長手方向に間隔をあけて配置されている。図１に示すように、第１のノズル部材２０は、配管２２を介してコンプレッサ２４に接続されており、噴射孔２０ａから加圧気体（加圧空気）が噴射される。また、第２のノズル部材３０は、配管３２を介してプラント３４に接続されている。プラント３４は、水とセメント系固化材とを混練して固化材スラリーを生成し、この固化材スラリーをスラリーポンプ（図示せず）により第２のノズル部材３０に供給して、噴射孔３０ａから吐出させる。噴射孔２０ａ，３０ａからの加圧気体および固化材スラリーの供給・停止あるいは流量調整等は、本体２のキャビンにおいて、オペレータがコンプレッサ２４およびプラント３４と無線通信を行うことにより、制御することができる。加圧気体Ａは、バケット１０内の土塊を細かく粉砕できる程度の噴射圧力で噴射されることが好ましく、空気以外のガスを使用してもよい。噴射孔３０ａから噴射する固化材は、スラリー状であることが好ましいが、粉体状の固化材であってもよい。
【００１４】
第１のノズル部材２０および第２のノズル部材３０は、互いに平行に配置されており、バケット１０の内部に収容された土塊に対して噴射孔２０ａ，３０ａから加圧気体および固化材スラリーを噴射できるように、噴射孔２０ａ，３０ａの向きが調整されて、それぞれ一対の側板１２，１２の間に挟持されている。
【００１５】
次に、上記の地盤改良装置１により、軟弱な地盤を掘削して改良する方法を説明する。掘削作業においてアーム４等を操作し、図３（ａ）に示すように、バケット１０を地盤Ｇに潜り込ませると、バケット１０の内部に土塊が収容される。ついで、図３（ｂ）に矢印で示すように、バケット１０を地盤Ｇ内で移動させ、第１のノズル部材２０および第２のノズル部材３０の噴射孔２０ａ，３０ａから、加圧気体Ａおよび固化材スラリーＳをそれぞれ噴射する。これにより、バケット１０内の土塊は、加圧気体Ａの噴射により細かく粉砕されながら固化材スラリーＳと撹拌混練される。
【００１６】
すなわち、バケット１０内の土塊は、固化材スラリーＳの供給により泥水状となり、加圧気体Ａが噴射されることにより泥水中に気泡が混入して浮力が発生する。これにより、バケット１０の掘削抵抗や移動抵抗が小さくなり、バケット１０による土塊と固化材スラリーＳとの撹拌混練を容易に行うことができる。また、泥水中に混入した気泡は土塊のまわりに付着するため、土塊同士の間にベアリング効果を生じさせることができ、これによっても撹拌性・混練性を高めることができる。本実施形態の地盤改良装置１は、従来の構成のように混合撹拌のための機械的な回転部を必要としないため、故障の問題を抑制することができる。
【００１７】
バケット１０の底板１１には開口部１１ａが形成されているため、図３（ｃ）に示すようにバケット１０が移動すると、バケット１０内において細かく粉砕された土塊は、開口部１１ａを介してバケット１０の外部に排出される。したがって、バケット１０の移動をスムーズに行うことができる。こうして、固化材スラリーＳを適量供給しながら、加圧気体の供給と並行してバケット１０を動作させることにより、地盤の改良を行う。
【００１８】
本実施形態の地盤改良方法によれば、地盤Ｇに潜り込ませたバケット１０内の土塊に加圧気体Ａおよび固化材スラリーＳを供給することにより、固化材スラリーＳに発生した気泡がバケット１０の移動を容易にして、土塊と固化材スラリーＳとの混合撹拌を促すことができる。したがって、バケット１０を動作させるための燃料費等のコストを抑制しつつ、地盤の改良を容易且つ確実に行うことができる。
【００１９】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、バケット１０にスケルトンバケットを使用しているが、例えば、トロンメルバケット等であってもよく、あるいは、他の開口部を有する構成であってもよい。また、底部や側部に開口部を有しないバケットに本発明を適用することも可能である。
【００２０】
また、本実施形態においては、軟弱な地盤Ｇを改良する場合において、地盤Ｇにバケット１０を潜り込ませて、掘削と同時に加圧気体Ａおよび固化材スラリーＳをバケット１０内に供給する方法を説明したが、地盤Ｇが軟弱でないために表層部にバケット１０を潜り込ませることが困難な場合には、下記の方法により地盤改良を行うことができる。
【００２１】
すなわち、地盤Ｇの改良対象となる範囲をバケット１０により予め掘削して空間を形成した後、この空間内に、粉体状の固化材と水を供給しながらバケット１０を動作させて固化材スラリーを形成すると共に（あるいは、この空間内に、地盤改良装置１とは別のプラント等から配管を介して固化材スラリーを供給すると共に）、この空間内に掘削した土塊を戻す。この方法によれば、地盤を予め掘削して固化材または固化材スラリーを供給することにより軟弱な地盤を形成することができるので、もとは軟弱でない地盤であってもバケット１０を容易に潜り込ませることができる。したがって、バケット１０内に第１のノズル部材２０から加圧気体を供給して、上記と同様に土塊を細かく粉砕しながら固化材スラリーと混合することができ、地盤改良を容易に行うことができる。
【００２２】
このように、予め地盤を掘削する場合には、掘削した土塊を空間内に戻す際に固化材スラリーを別途供給することができるので、図４に示すように、地盤改良装置１は、第２のノズル部材３０やプラント３４を備えない構成であってもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  地盤改良装置
１０  バケット
１１ａ  開口部
２０  第１のノズル部材
３０  第２のノズル部材
Ａ  加圧気体
Ｓ  固化材スラリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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