(57)【要約】      （修正有）【課題】共回り防止板の全部又は一部を不要とする構造が簡単な地盤攪拌混合装置及び地盤貫入時の抵抗が少ない地盤攪拌混合方法を提供する。【解決手段】攪拌混合装置１Ａは、攪拌軸２と、攪拌軸２の下部に形成される掘削翼３と、掘削翼３の上方に形成される４段の攪拌軸から一方向に延びる片翼４ａ〜４ｄを有する。掘削翼３は、地盤を掘削するビッド（掘削刃）を有する片翼又は２枚翼であり、攪拌軸は１軸又は２軸以上である地盤攪拌混合装置。【選択図】図１
2017137678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌軸と、
該攪拌軸の下部に形成される掘削翼と、
該掘削翼の上方に形成される１段以上の攪拌翼と、を有し、
該攪拌翼の中、少なくともひとつ段は、片翼であることを特徴とする地盤攪拌混合装置。
【請求項２】
該攪拌翼は２段以上であり、上下方向で隣り合う攪拌翼の中、少なくともひとつの段が片翼であることを特徴とする請求項１記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項３】
該攪拌翼は２段以上であり、全てが片翼であることを特徴とする請求項１記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項４】
該片翼は、該攪拌軸から一方向に延びる翼であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項５】
該一方向は、水平方向であることを特徴とする請求項４記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項６】
上下方向で隣り合う攪拌翼は、平面視において異なる方向に延びる片翼であることを特徴とする請求項３記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項７】
該掘削翼は、ビットを有する片翼又は２枚翼であることを特徴とする請求項１記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項８】
該攪拌軸は、１軸又は２軸以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の地盤攪拌混合装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の地盤攪拌混合装置を使用し、該攪拌翼の回転域の地盤中に、地盤改良材を吐出させ、原位置土と地盤改良材を混合する工程を含むことを特徴とする地盤改良方法。
【請求項１０】
該地盤改良材が、固化剤、浄化剤又は栄養剤であることを特徴とする請求項９に記載の地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共回り防止板の全部又は一部を不要とする地盤攪拌混合装置及びこれを用いた地盤改良方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良に用いられる地盤改良装置としては、種々のものが開示されている。特開平９−４１３６２号公報には、地盤掘削装置２０は昇降自在で両軸芯間距離が一定もしくは変更自在な左右一対の掘削悍２２を有し、掘削悍は該両掘削悍の下部側方に突設された複数段の攪拌羽根２４のそれぞれの掃過円が任意の量だけオーバラップできる機構を備えるとともに、両掘削悍２２の攪拌羽根２４はそれぞれ干渉しないよう緩傾斜に突設され、該攪拌羽根間の中間高さ位置で該両掘削悍同志を連結する固定または伸縮自在な水平の泥土共回り防止部材３０を配設することが開示されている。
【０００３】
従来の地盤掘削装置（地盤攪拌混合装置）において、共回り防止部材（共回り防止板）を設置するのは、攪拌羽根（攪拌翼）で地盤を掘削又は引き抜きながら改良剤を混合する際、掘削した土が攪拌羽根と共回りすることで改良剤が均一に混ざらず、固化処理杭が品質不良となることがあり、これを防止するためである。共回り現象は、特にシルトや粘土が多く含まれる地盤で発生し易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４１３６２号公報（請求項１、段落番号０００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、図１１の単軸の地盤攪拌混合装置１００の場合、共回り防止板１０４は、その両端部分が、地盤攪拌混合装置１００の改良域１０５の外側に張り出しており、貫入時の抵抗となっていた。図１１中、符号１０１は攪拌軸、１０２は掘削翼、１０３ａ〜１０３ｃは攪拌翼を示す。また、図１２のような改良域２０５の改良径以上の改良ピッチとなる２軸の地盤攪拌混合装置２００の場合、攪拌軸２０１、２０１の間に共回り防止板２０４ａ、２０４ｂが存在するため、貫入抵抗が大きいという問題があった。図１２中、符号２０２は掘削翼、２０３ａ、２０３ｂは攪拌翼を示す。また、地盤攪拌混合装置の同軸上で正転方向と逆転方向に回転する機構のものもあるが、これは装置の重量増加や攪拌軸径の拡大を伴うという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、共回り防止板の全部又は一部を不要とする構造が簡単な地盤攪拌混合装置及び地盤貫入時の抵抗が少ない地盤改良方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、上記課題を解決したものであって、攪拌軸と、該攪拌軸の下部に形成される掘削翼と、該掘削翼の上方に形成される１段以上の攪拌翼と、を有し、該攪拌翼の中、少なくともひとつ段は、片翼であることを特徴とする地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、該攪拌翼は２段以上であり、上下方向で隣り合う攪拌翼の中、少なくともひとつの段が片翼であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、該攪拌翼は２段以上であり、全てが片翼であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、該片翼は、該攪拌軸から一方向に延びる翼であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、該一方向は、水平方向であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、上下方向で隣り合う攪拌翼は、平面視において異なる方向に延びる片翼であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【００１３】
また、本発明は、該掘削翼は、ビットを有する片翼又は２枚翼であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【００１４】
また、本発明は、該攪拌軸は、１軸又は２軸以上であることを特徴とする前記地盤攪拌混合装置を提供するものである。
【００１５】
また、本発明は、前記地盤攪拌混合装置を使用し、該攪拌翼の回転域の地盤中に、地盤改良材を吐出させ、原位置土と地盤改良材を混合する工程を含むことを特徴とする前記地盤改良方法を提供するものである。
【００１６】
また、本発明は、該地盤改良材が、固化剤、浄化剤又は栄養剤であることを特徴とする前記地盤改良方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、共回り防止板の全部又は一部が不要である。また、構造が簡単であり低いコストで作製できる。また、地盤貫入時の抵抗が少ないため、貫入時の動力コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態における地盤攪拌混合装置の一部の簡略図である。
【図２】図１の地盤攪拌混合装置の攪拌翼を説明する図である。
【図３】攪拌翼の他の変形例である。
【図４】攪拌翼の他の変形例である。
【図５】攪拌翼の他の変形例である。
【図６】攪拌翼の他の変形例である。
【図７】図１の地盤攪拌混合装置の攪拌作用を説明する図である。
【図８】図７から攪拌が進んだ状態の攪拌翼周りを説明する図である。
【図９】土の共回り現象を説明する図である。
【図１０】図９から攪拌が進んだ状態の攪拌翼周りを説明する図である。
【図１１】従来の単軸の地盤攪拌混合装置の一部の簡略図である。
【図１２】従来の２軸の地盤攪拌混合装置の一部の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態における地盤攪拌混合装置（以下、単に「混合装置」とも言う。）を図１、２、７及び８を参照して説明する。混合装置１０は、２つの攪拌軸２、２を有する２軸型装置である。２つの攪拌軸２、２は、攪拌翼４の上方位置で、不図示の公知の連結体により支持されている。２つの攪拌軸２、２の上端は、例えばオーガーモータに接続されており、同期又は非同期で両者は回転する。
【００２０】
２軸中、一方の軸を有する攪拌混合装置１Ａについて説明する。攪拌混合装置１Ａは、攪拌軸２と、攪拌軸２の下部に形成される掘削翼３と、掘削翼３の上方に形成される４段の片翼４ａ〜４ｄを有する。掘削翼３は、地盤を掘削するビッド（掘削刃）を有するものであり、攪拌翼とは区別される。掘削翼３は、本例では攪拌軸から両側に延びる２枚翼であり、それぞれにビッドを有している。なお、掘削翼３は、２枚翼に限定されず、１枚翼、すなわち片翼であってもよい。また、掘削翼３は、１段に限定されず、２段以上の多段であってもよい。また、掘削翼３は、スパイラル翼であってもよい。
【００２１】
攪拌混合装置１Ａにおいて、攪拌翼４は、片翼である。本発明において、片翼とは、攪拌軸２から一方向に延びる翼であって、水平方向に延びる水平翼、正面視で斜め上方に延びる傾斜翼、正面視で斜め下方に延びる傾斜翼のいずれであってもよい。本例では、水平方向に延びる水平翼である。４段の攪拌翼４中、最下段（第１段）の片翼４ａの直上の第２段の片翼４ｂの向き（翼が延びる方向）は、第１段の片翼４ａの向きより平面視で反時計回り９０度の位置にあり、第２段の片翼４ｂの直上の第３段の片翼４ｃの向きは、第２段の片翼４ｂの向きより平面視で反時計回り９０度の位置にあり、第３段の片翼４ｃの直上の第４段の片翼４ｄの向きは、第３段の片翼４ｃの向きより平面視で反時計回り９０度の位置にある（図２参照）。片翼４ａ〜４ｄは、板状体の面が回転方向に対して斜め上方に向く略傾斜板であることが好ましい。これにより、攪拌混合装置１０の各攪拌軸が回転しながら貫入する際、攪拌翼４は掘削土を攪拌する。片翼４ａ〜４ｄの翼長さはそれぞれ同じであることが好ましい。
【００２２】
攪拌混合装置１Ａにおいて、掘削翼３の下方で掘削軸２の先端には、掘削用の先端ビット５が形成されている。本発明において、掘削先端ビット５は、任意の構成要素であり、あってもなくてもよい。
【００２３】
次に、２軸中、他方の軸を有する攪拌混合装置１Ｂについて説明する。攪拌混合装置１Ｂにおいて、攪拌混合装置１Ａと同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、攪拌混合装置１Ｂにおいて、攪拌混合装置１Ａと異なる点は、先端ビット５、掘削翼３及び攪拌翼４の向きである。すなわち、攪拌混合装置１Ｂは、攪拌混合装置１Ａを平面視で攪拌軸中心において時計回りに９０度、回転させた向きである。なお、攪拌混合装置１Ｂの先端ビット５、掘削翼３及び攪拌翼４は、攪拌混合装置１Ａの先端ビット５、掘削翼３及び攪拌翼４とそれぞれ上下方向における位置は同一である。
【００２４】
すなわち、攪拌混合装置１Ｂの第１段の片翼４ａは、攪拌混合装置１Ａの第１段の片翼４ａと上下方向において同一位置にあり、翼の延びる方向は、時計回りで９０度違っている。また、攪拌混合装置１Ｂの第２段の片翼４ｂは、攪拌混合装置１Ａの第２段の片翼４ｂと上下方向において同一位置にあり、翼の延びる方向は、時計回りで９０度違っている。また、攪拌混合装置１Ｂの第３段の片翼４ｃは、攪拌混合装置１Ａの第３段の片翼４ｃと上下方向において同一位置にあり、翼の延びる方向は、時計回りで９０度違っている。また、攪拌混合装置１Ｂの第４段の片翼４ｄは、攪拌混合装置１Ａの第４段の片翼４ｄと上下方向において同一位置にあり、翼の延びる方向は、時計回りで９０度違っている。
【００２５】
混合装置１０において、攪拌混合装置１Ａと攪拌混合装置１Ｂの先端ビット５、掘削翼３及び攪拌翼４の向きは、本例のように時計回りに９０度異なるものに限定されず、先端ビット５、掘削翼３及び攪拌翼４の向きが同じである左右対称のものであってもよい。
【００２６】
本発明の混合装置において、軸数は、２軸に限定されず、１軸又は３軸以上であってもよい。多軸の混合装置は、改良域が大の地盤改良において有効である。片翼の段数は、上記に限定されず、１段、２段、３段あるいは５段以上において、適宜決定される。段数が増えると、羽切り回数が増え、攪拌混合効率が向上する。また、片翼の上下のピッチも、適宜決定される。また、本発明において、攪拌翼の中、少なくとも一つの段は、片翼である。例えば、４段の攪拌翼において、２段目のみ片翼であっても、１段目と２段目間及び２段目と３段目間において共回り防止板はそれぞれ省略できる。また、攪拌翼は２段以上であり、上下方向で隣り合う攪拌翼の中、少なくともひとつの段が片翼であり、且つ片翼が上下方向で隣り合わないものが好ましい。この場合、多段において、上下方向に２枚羽根が連続することはなく、すべての段間において、共回り防止板を省略できる。また、本発明において、攪拌翼は２段以上であり、全てを片翼とすることができる。これにより、装置の製作コストが低減できる。
【００２７】
また、本発明の混合装置において、多段の攪拌翼において、翼の向きは上記に限定されず、本例のように、攪拌翼が全て片翼の場合、上下方向で隣り合う攪拌翼は、平面視において異なる方向に延びるものが好ましい。また、本発明において、上下方向で隣り合う攪拌翼の向き（翼の長手方向に延びる方向）は、平面視において９０度異なるものに限定されず、種々の角度で異なるものであってもよい。図３には、上下方向で隣り合う攪拌翼の向きが、平面視において１８０度異なるものである。すなわち、第２段の片翼４１ｂの向きは、第１段の片翼４１ａに対して、平面視において１８０度異なり、第３段の片翼４１ｃの向きは、第２段の片翼４１ｂに対して、平面視において１８０度異なり、第４段の片翼４１ｄの向きは、第３段の片翼４１ｃに対して、平面視において１８０度異なる。また、図４には、６段の片翼であって、上下方向で隣り合う攪拌翼の向きが、平面視において時計回りで６０度異なるものを示したものである。すなわち、第２段の片翼４２ｂの向きは、第１段の片翼４２ａに対して、平面視において６０度異なり、第３段の片翼４２ｃの向きは、第２段の片翼４２ｂに対して、平面視において６０度異なり、第４段の片翼４２ｄの向きは、第３段の片翼４２ｃに対して、平面視において６０度異なり、第５段の片翼４２ｅの向きは、第４段の片翼４２ｄに対して、平面視において６０度異なり、第６段の片翼４２ｆの向きは、第５段の片翼４２ｅに対して、平面視において６０度異なる。このように各段の翼の水平方向における向きが異なる攪拌翼であっても、羽切り回数にもよるが、攪拌効率を低下させず、共回り防止板を省略できる。
【００２８】
また、本発明の攪拌翼が全て片翼の場合、片翼は、傾斜翼であってもよい。すなわち、例えば、図５は、３段の片翼４３ａ〜４３ｃが、それぞれ斜め上方を向く、傾斜翼である。また、図６は、３段の片翼４４ａ〜４４ｃが、それぞれ斜め下方を向く、傾斜翼である。このように正面視において、各段の翼が傾斜翼であっても、攪拌効率を低下させず、共回り防止板を省略できる。
【００２９】
次に、本発明の地盤改良方法について説明する。すなわち、本発明の地盤改良方法としては、本発明の混合装置を使用し、該攪拌翼の回転域の地盤中に、地盤改良材を吐出させ、原位置土と地盤改良材を混合する工程を含む方法が挙げられる。地盤改良材としては、固化剤、浄化剤又は栄養剤が挙げられる。固化剤としては、特に制限されず、粉粒状の地盤改良材やセメントミルクが挙げられる。粉粒状の地盤改良材は、空気と共に吐出される。地盤改良材として固化剤を使用する場合、掘削攪拌抵抗低減剤を併用することもできる。低減剤としては、ポリアクリル酸ソーダ又はポリアクルアミドであり、共に水溶液として使用すればよい。浄化剤としては、例えば、地盤中の汚染物質を分解する公知の浄化剤が挙げられる。浄化剤を使用する場合、ｐＨ調整剤を併用することもできる。栄養剤は、改良地盤中の微生物を活性化する公知のものが使用できる。栄養剤を使用する場合、ｐＨ調整剤を併用することもできる。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態における地盤改良方法について説明する。先ず、固化処理杭を造成する地盤改良方法の一例について説明する。本例の地盤改良方法は、地盤改良材として固化剤を使用するものである。先ず、地盤改良機を所定の位置に移動させ、例えば図１の混合装置を地表に下ろす。次いで、オーガーモーター等の回転駆動機により攪拌軸を正転方向に回転させながら地盤をほぐしつつ貫入させる（貫入工程）。この際、攪拌軸は徐々に地中に埋没し、掘削翼の掘削範囲の土砂を掘削し、攪拌翼が掘削された土砂を混合攪拌する。この掘削混合に際して、例えば先端部の固化剤吐出口より固化剤を攪拌域へ供給する。このようにして、地表面から順次所定の深さまで掘削を続けるとともに、固化剤を供給しつつ混合攪拌することにより、固化処理杭を造成する。
【００３１】
本発明の地盤改良方法の掘削混合において、攪拌翼が片翼であり、初期の攪拌混合において、図７に示すように、片翼４ａ〜４ｄの回り及び攪拌軸回りに土砂が付着する。そして、図８に示すように、攪拌混合が進んでも、上方の片翼と下方の片翼の間には土砂が付着して大きな塊りとなることがない。このように、本発明の地盤改良方法においては、混合装置に共回り防止板を不要とする。なお、図７中、（Ｂ）は（Ａ）のＸ-Ｘ線に沿って見た図であり、図８中、（Ｂ）は（Ａ）のＹ-Ｙ線に沿って見た図である。
【００３２】
一方、従来の攪拌翼の２枚翼であって、且つ共回り防止板を省略した混合装置における土砂の共回り現象を図９及び図１０を参照して説明する。この混合装置を使用した場合、初期の攪拌混合において、図９に示すように、２枚翼４００ａ〜４００ｄの回り及び攪拌軸回りに土砂が付着する。そして、図１０に示すように、攪拌混合が進むと、攪拌翼に付着した土砂の堆積が発達して、上方の攪拌翼と下方の攪拌翼の間には大きな土砂の塊りができる。これでは、攪拌翼と攪拌翼回りの土砂が一体となって、共回りするため、地盤の混合攪拌ができなくなる。このように、従来の２枚翼を有する混合装置においては、共回り防止板が必要となる。なお、図９中、（Ｂ）は（Ａ）のＺ１-Ｚ１線に沿って見た図であり、図８中、（Ｂ）は（Ａ）のＺ２-Ｚ２線に沿って見た図である。
【００３３】
また、従来、例えば、図１２に示すような、改良域２０５の改良径以上の改良ピッチとなる２軸の地盤攪拌混合装置２００の場合、２つの改良域２０５、２０５間の非改良域２０６に共回り防止板２０４ａ、２０４ｂが存在するため、貫入抵抗が大きいという問題があった。これに対して、本発明の地盤改良方法によれば、共回り防止板の設置を省略できるため、貫入抵抗が大となる問題は生じない。
【００３４】
上記地盤改良方法の変形例として、地盤改良材として浄化剤を使用する方法が挙げられる。この場合、地盤改良材として固化剤の代わりに浄化剤を使用する以外は、前記地盤改良方法と同様の方法で行うことができる。この地盤改良方法によれば、共回り防止板を不要とする混合装置を使用して、地盤を浄化することができる。
【００３５】
上記地盤改良方法の変形例として、地盤改良材として栄養剤を使用する方法が挙げられる。この場合、地盤改良材として固化剤の代わりに栄養剤を使用する以外は、前記地盤改良方法と同様の方法で行うことができる。この地盤改良方法によれば、共回り防止板を不要とする混合装置を使用して、地盤中の微生物を活性化することができる。
【００３６】
本発明の地盤改良方法は、上記実施の形態例に限定されず、例えば、地盤改良材は、引き抜き工程において吐出して、攪拌混合してもよい。地盤改良材の吐出口の設置位置は、特に制限されず、攪拌軸の先端、攪拌軸の中間位置、攪拌翼の裏面など適宜決定される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、共回り防止板の全部又は一部が不要であるため、装置構造を簡単にでき、低いコストで作製できる。また、地盤貫入時の抵抗が少ないため、貫入時の動力コストを低減できる。
【符号の説明】
【００３８】
２      攪拌軸
３      掘削翼
４、４ａ〜４ｄ、４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ      攪拌翼
５      先端ビット
１０、１００、２００    地盤攪拌混合装置
【図１】
2017137678.tif 000003
【図２】
2017137678.tif 000004
【図３】
2017137678.tif 000005
【図４】
2017137678.tif 000006
【図５】
2017137678.tif 000007
【図６】
2017137678.tif 000008
【図７】
2017137678.tif 000009
【図８】
2017137678.tif 000010
【図９】
2017137678.tif 000011
【図１０】
2017137678.tif 000012
【図１１】
2017137678.tif 000013
【図１２】
2017137678.tif 000014