(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部に設けられた下部噴射口、その上方に離間して設けられた上部噴射口、これら下部噴射口から上部噴射口にわたる範囲に設けられた攪拌翼を有する、改良ロッドと、
粉粒体固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、前記下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および前記上部噴射口に対して接続された第２の送出口を有する密閉ケーシングと、このケーシング内にあって前記供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が前記第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた可撓管と、前記ケーシング内に圧気を導入することにより、ケーシング内の圧力を前記粉粒体固化材を伴う圧気による圧送圧以上に保つ圧力保持手段とを備えており、前記第１の送出口及び第２の送出口のうちいずれか一方が前記可撓管の他方の開口と接続された状態では、いずれか他方が前記ケーシング内に連通するように構成されている、切替装置と、
粉粒体固化材を伴う圧気を前記切替装置を介して前記改良ロッドに対して供給する圧送供給装置と、
を備えた地盤改良装置を用い；
前記改良ロッドをその軸心周りに回転させながら、前記下部噴射口が改良対象地盤における深さ方向改良範囲の下端に到達するまで挿入した後、少なくとも上部噴射口が深さ方向改良範囲の上端に到達するまで引き上げるとともに、
前記改良ロッドの挿入過程において、前記下部噴射口が、深さ方向改良範囲の最下端から前記下部噴射口と前記上部噴射口との離間距離分だけ上方の位置に到達したならば、それ以降、前記切替装置における可撓管の他方の開口を前記第１の送出口にのみ接続して、前記固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を下部噴射口のみから噴射させながら、前記改良ロッドの回転挿入を行い、
前記改良ロッドの引き上げ過程においては、前記切替装置における可撓管の他方の開口を前記第２の送出口にのみ接続した状態に切り替えて、前記固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を上部噴射口のみから噴射させながら、前記改良ロッドの回転引き上げを行う、
ことを特徴とする粉粒体改良材を用いる地盤改良工法。
【請求項２】
下端部に設けられた下部噴射口、その上方に離間して設けられた上部噴射口、これら下部噴射口から上部噴射口にわたる範囲に設けられた攪拌翼を有する、改良ロッドと、
粉粒体固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、前記下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および前記上部噴射口に対して接続された第２の送出口を有する密閉ケーシングと、このケーシング内にあって前記供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が前記第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた可撓管と、前記ケーシング内に圧気を導入することにより、ケーシング内の圧力を前記粉粒体固化材を伴う圧気による圧送圧以上に保つ圧力保持手段とを備えており、前記第１の送出口及び第２の送出口のうちいずれか一方が前記可撓管の他方の開口と接続された状態では、いずれか他方が前記ケーシング内に連通するように構成されている、切替装置と、
粉粒体固化材を伴う圧気を前記切替装置を介して前記改良ロッドに対して供給する圧送供給装置と、
を備えたことを特徴とする粉粒体改良材を用いる地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体改良材を用いる地盤改良工法、ならびにこれに用いる粉粒体改良材を用いる地盤改良装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤を改良するための工法として、攪拌翼が突設された改良ロッドを回転さながら地盤中に挿入し、挿入過程や引き上げ過程において、改良ロッドの所定部位から粉粒体状の固化材（以下、単に固化材ともいう）を噴射し、地盤中に柱体状の固化処理体を造成し軟弱地盤を処理するものが知られている。例えば、深層混合処理工法として知られているものがこれに該当する。
一般に、深層混合処理工法では、地盤強度のばらつきを考慮して、攪拌翼の貫入時に固化材を噴射するのではなく、貫入によって一旦ほぐした状態で引き上げ噴射を行なう方式を採用している。そのため、メインの噴射孔が攪拌翼群の最上段部に取り付けられた改良ロッドを用いるのが一般的である。この場合、最上段翼と最下段翼との間に攪拌しただけで固化材の混入しないいわゆる未改良部ができる。この先端側未改良部を無くすための対策が深層混合処理工法のひとつの課題となっており、これまで以下のような各種の対策がとられてきている。
（先行技術１）
先行技術１は、改良ロッドとは別に外部に固化材噴射専用管を取り付け、これを上下にスライドさせることによって固化材の噴射位置を切り替えながら、最上段翼と最下段翼との間の部位に対しても固化材を噴射して改良体を造成するものである。
（先行技術２）
先行技術２は、最上段翼と最下段翼との間の範囲における攪拌翼の近傍にも噴射孔を設けるとともに攪拌翼部分を数十度揺動可能にし、この揺動範囲において攪拌翼により噴射孔が開放・閉塞されるようになし、翼にかかる抵抗力を利用して翼の回転方向に応じて噴射孔の開・閉を切り替えるものである。
（先行技術３）
先行技術３は、改良ロッド管内に固化材供給管を配置して２重管構造となし、改良ロッドの最上段翼と最下段翼との間の範囲にも噴射孔を穿孔し、ロッド最上部にシリンダーを設け、このシリンダーにより内管である固化材供給管を上下スライドさせてこれに連通する噴射孔を切り替えながら、最上段翼と最下段翼との間の部位に対しても固化材を噴射して改良体を造成するものである。
【０００３】
他方、かかる粉粒体固化材を用いる地盤改良においては、粉粒体固化材を圧気（圧送気体、例えば圧縮空気）に乗せて圧送する装置を利用する。かかる圧送供給装置としては、例えば特開平８−１１３３７０号公報、特開平８−１１３３６９号公報、特開平１０−５９５４２号公報等に開示されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術１は２軸以上の攪拌翼を有する海上施工機械に適用されたもので、陸地への応用は、構造的にも操作性的にも非常に困難である。また先行技術２は、あくまでも切り替えを期待するものであって、切り替わっているかを確認する方法がなく、固化材の付着によって翼部が動かず切り替えが行なわれないおそれもある点が問題である。さらに先行技術３は、シリンダーのストロークで切り替えが行なわれたか否かは確認できるが、構造が非常に複雑となる点が問題である。
【０００５】
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、上記問題点を解決することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
【０００８】
【０００９】
＜請求項１記載の発明＞
下端部に設けられた下部噴射口、その上方に離間して設けられた上部噴射口、これら下部噴射口から上部噴射口にわたる範囲に設けられた攪拌翼を有する、改良ロッドと、
粉粒体固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、前記下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および前記上部噴射口に対して接続された第２の送出口を有する密閉ケーシングと、このケーシング内にあって前記供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が前記第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた可撓管と、前記ケーシング内に圧気を導入することにより、ケーシング内の圧力を前記粉粒体固化材を伴う圧気による圧送圧以上に保つ圧力保持手段とを備えており、前記第１の送出口及び第２の送出口のうちいずれか一方が前記可撓管の他方の開口と接続された状態では、いずれか他方が前記ケーシング内に連通するように構成されている、切替装置と、
粉粒体固化材を伴う圧気を前記切替装置を介して前記改良ロッドに対して供給する圧送供給装置と、
を備えた地盤改良装置を用い；
前記改良ロッドをその軸心周りに回転させながら、前記下部噴射口が改良対象地盤における深さ方向改良範囲の下端に到達するまで挿入した後、少なくとも上部噴射口が深さ方向改良範囲の上端に到達するまで引き上げるとともに、
前記改良ロッドの挿入過程において、前記下部噴射口が、深さ方向改良範囲の最下端から前記下部噴射口と前記上部噴射口との離間距離分だけ上方の位置に到達したならば、それ以降、前記切替装置における可撓管の他方の開口を前記第１の送出口にのみ接続して、前記固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を下部噴射口のみから噴射させながら、前記改良ロッドの回転挿入を行い、
前記改良ロッドの引き上げ過程においては、前記切替装置における可撓管の他方の開口を前記第２の送出口にのみ接続した状態に切り替えて、前記固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を上部噴射口のみから噴射させながら、前記改良ロッドの回転引き上げを行う、
ことを特徴とする粉粒体改良材を用いる地盤改良工法。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
（作用効果）
本発明の切替装置では一本の材料移送経路に対して一方の開口が固定的に連通され、他方の開口が前記複数本の材料移送経路のいずれかとの連通位置に選択的に接続される。よって、移送経路を確実に切り替えることができる。また構造・機構が非常に簡素であることはいうまでもない。特に、切り替えに際して移動する管路は可撓管であり、移動方向が直線的であっても曲線的であっても対応でき、移動過程の位置精度は要求されないため、設計・製造が容易且つ安価となる利点がある。
本発明では、このような切替装置を応用し、上部噴射口に対する固化材供給と下部噴射口に対する固化材供給との切り替えを、圧送供給装置から改良ロッドへの固化材供給経路に介在された切替装置により行うこととしたものである。したがって、改良ロッドの構造は非常に簡素で済む。
【００１９】
また、本発明の切替装置では、切り替えの際、可撓管が一方の送出口に連通された状態では、他方の送出口はケーシング内に連通する。このため、この他方の送出口から粉粒体が逆流したり、対応する噴射口から地下水や軟弱土が逆流するおそれがあるが、本発明ではケーシング内の圧力を圧送圧以上に保つ圧力保持手段を備えているため、このような逆流を防止することが可能である。
【００２０】
さらに、本発明では、かかる切り替えを利用して、改良ロッドの挿入過程において、下部噴射口が、深さ方向改良範囲の最下端から下部噴射口と上部噴射口との離間距離分だけ上方の位置に到達したならば、それ以降、可撓管の他方の開口を第１の送出口にのみ接続して、固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を下部噴射口のみから噴射させながら、改良ロッドの回転挿入を行う。したがって、前述したような先端側未改良部を無くすことができる。
【００２１】
＜請求項２記載の発明＞
下端部に設けられた下部噴射口、その上方に離間して設けられた上部噴射口、これら下部噴射口から上部噴射口にわたる範囲に設けられた攪拌翼を有する、改良ロッドと、
粉粒体固化材を伴う圧気が吹き込まれる供給口、前記下部噴射口に対して接続された第１の送出口、および前記上部噴射口に対して接続された第２の送出口を有する密閉ケーシングと、このケーシング内にあって前記供給口に対して一方の開口が接続され、他方の開口が前記第１の送出口との接続位置及び第２の送出口との接続位置のそれぞれに移動自在とされた可撓管と、前記ケーシング内に圧気を導入することにより、ケーシング内の圧力を前記粉粒体固化材を伴う圧気による圧送圧以上に保つ圧力保持手段とを備えており、前記第１の送出口及び第２の送出口のうちいずれか一方が前記可撓管の他方の開口と接続された状態では、いずれか他方が前記ケーシング内に連通するように構成されている、切替装置と、
粉粒体固化材を伴う圧気を前記切替装置を介して前記改良ロッドに対して供給する圧送供給装置と、
を備えたことを特徴とする粉粒体改良材を用いる地盤改良装置。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳説する。
（地盤改良工法への応用例）
図１は、本発明に係る地盤改良工法例の概略を示しており、地盤に挿入される改良ロッド１、スイーベル装置４、切替装置２および粉粒体固化材の圧送供給装置から主に構成されている。改良ロッド１は、下端部に設けられた下部噴射口１ｂ、その上方に所定距離離間して設けられた上部噴射口１ｕ、これら下部噴射口１ｂから上部噴射口１ｕにわたる範囲に適宜の間隔をおいて設けられた複数の攪拌翼１ｗ，１ｗ…を備えている。また、攪拌翼１ｗの下端部および軸部の先端には適切な形状の掘削ビット１ａ，１ｃがそれぞれ設けられている。
【００２６】
切替装置２は図２にも示されるように、ケーシング２Ｃを備えている。このケーシング２Ｃは本発明の圧力保持が可能なように使用状態において完全に密閉できるものが用いられる。さらにケーシング２Ｃには、一方側の側壁上部中央に、図示しない固化材圧送供給装置の出側に対して管路Ｐ１を介して接続された供給口２ｉが設けられ、他方側の側壁の下部両脇に、改良ロッド１の下部噴射口１ｂおよび上部噴射口１ｕに対して管路Ｐ２，Ｐ３を介して一対一で接続された第１の送出口２ａおよび第２の送出口２ｂが並設されている。そしてこれら供給口２ｉと送出口２ａ，２ｂの間に、本発明の切替装置の原理に従って、一方の開口が供給口２ｉに対して連通接続され、他方の開口が第１の送出口２ａとの接続位置（すなわち連通位置。以下同じ。）及び第２の送出口２ｂとの接続位置のそれぞれに移動自在とされた可撓管２Ｐが設けられている。
【００２７】
この切替装置の更に詳細な例が図２および図３に示されている。すなわち、可撓管２Ｐの一方の開口が供給口２ｉに対して連結固定され、他方の開口の端部に一体化されたスライド体２ｚの開口が第１の送出口２ａとの接続位置および第２の送出口２ｂとの接続位置との間で移動自在とされたものである。特に簡素な構造とするためには、図示のように可撓管２Ｐの他方の開口に対して（すなわち図示例ではスライド体２ｚに）シリンダーを接続し、このシリンダー２Ｓの伸縮によって可撓管２Ｐの他方の開口が第１の送出口２ａとの接続位置および第２の送出口２ｂとの接続位置との間で直線的に往復動するように構成することを推奨する。
【００２８】
しかしもちろん、図４に示すように、可撓管２Ｐの一方の開口は供給口２ｉと同軸的に且つ回動自在に連結されるとともに、この回動による可撓管２Ｐの他方側開口の軌跡が第１の送出口２ａおよび第２の送出口２ｂを通るように可撓管２Ｐが屈曲され、ケーシング２Ｃ外に取り付けられたシリンダー２Ｓからの往復駆動力は可撓管２Ｐの回動方向の回動力に機械的に変換されて、可撓管２Ｐに伝達される形態も採ることができる。このような構造であっても前述の可撓管２Ｐの切替移動が可能とされる。
【００２９】
切り替えのための管２Ｐとして可撓管を用いると、図３に二点鎖線で示すように撓みを利用して他方の開口部を移動させることができるため、上記二例のいずれを採用することもでき、設計の自由度が高まるとともに、移動機構の精度がさほど要求されないため好ましい。可撓管としては素材自体の特性により撓み特性を有するもののほか、素材自体はさほど撓み特性を有しないが、蛇腹状などのように撓み特性を有するように加工されたものも含まれる。
【００３０】
本実施の形態では、ケーシング２Ｃ内の圧力を圧送圧以上に保つ圧力保持手段として、圧縮空気等の圧気を導入する導入口２ｎがケーシング２Ｃの適宜の位置に形成され、この圧気導入口２ｎに対して図示しないコンプレッサー等の圧気供給装置が接続されている。このコンプレッサーとしては当該切替装置２に対して固化材を供給する固化材圧送供給装置と共通のものを用いることができる。
【００３１】
また図示しないが、本発明においては、上部及び下部噴射口１ｕ，１ｂを有する限り、さらに別の位置に噴射口を設けることもできる。この場合、切替装置２も同様に送出口２ａ，２ｂの数をさらに増やし、３以上の数の噴射口に対する固化材の切替供給が可能なように構成することもできる。
【００３２】
他方、かくして構成された地盤改良装置を用いると、図５に示すように先端側未改良部の無い地盤改良を行うことができる。すなわち、先ず図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、改良ロッド１をその軸心周りに回転させ地盤を切削攪拌しながら、下部噴射口１ｂが改良対象地盤における深さ方向改良範囲の下端Ｂに到達するまで挿入する。この際、図５（ａ）に示すように、深さ方向改良範囲の最下端Ｂから下部噴射口１ｂと上部噴射口１ｕとの離間距離Ｌだけ上方の位置に下部噴射口１ｂが到達したならば、それ以降、切替装置２において可撓管２Ｐの他方の開口を第１の送出口２ａにのみ接続して（図１参照。同図に実線で示す状態。）、固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を下部噴射口１ｂのみから噴射させながら、改良ロッド１の回転挿入を行う。よって、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、改良範囲の下端Ｂまで固化材噴射およびその現位置土との攪拌混合を行うことができる。図５には、このロッド挿入時改良領域が符号Ａ１により示されている。
【００３３】
かくして改良ロッド１を改良範囲の下端Ｂまで挿入したならば、次いで改良ロッド１を改良範囲の上端（図示せず）まで引き上げる。この際には切替装置２において可撓管２Ｐの他方の開口を第２の送出口２ｂにのみ接続した状態（図１参照。同図に点線で示す状態。）に切り替えて、図５（ｃ）〜（ｅ）に示すように、固化材圧送装置からの粉粒体固化材を伴う圧気を上部噴射口１ｕのみから噴射させながら、改良ロッド１の回転引き上げを行う。かくして、ロッド挿入時改良領域Ａ１の上側の引上げ時改良領域Ａ２についても改良がなされ、攪拌部分全体に改良体を造成できる。なお、ロッド挿入時改良領域Ａ１はこの改良ロッド１の引き上げ回転によって再攪拌されるので、引上げ時改良領域Ａ２と同程度まで攪拌混合がなされ、深さ方向に均質な改良体が造成される。また上下噴射口１ｕ，１ｂの切り替えに際し、いずれか一方の噴射口に対する固化材搬送路は切替装置２のケーシング２Ｃ内に連通することになるので、対応する噴射口への固化材搬送経路を介して、粉粒体、地下水、軟弱土が逆流するおそれがある。しかし本発明では、ケーシング２Ｃ内の圧力が圧力保持手段によって固化材の圧送圧力以上に保たれるため、このような逆流は効果的に防止される。
【００３４】
他方、上述の例は、所謂深層混合処理工法への適用例であるが、本発明の地盤改良工法は図６に示すように上部噴射口１ｕおよび下部噴射口１ｂ、ならびに攪拌翼１ｗを有する浅層改良ロッド１１を移動台車Ｍに対して支持させ、移動台車Ｍの移動および改良ロッド１１の上下動を組み合わせて浅層地盤の改良を行う浅層混合処理工法にも適用できる。なお図示例は、上部噴射口１ｕおよび下部噴射口１ｂ（すなわち改良ロッド１１）を波状に移動させながら固化材を地中に噴射させる工法を示したものである。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、工作精度が比較的に低くて済み、安価であり、また設計の自由度が高く、他の装置への組み込み又は統合が容易となるなどの利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  地盤改良工法および装置の概要、および特に切替装置の横断面を示す図である。
【図２】  好適な切替装置例を示す要部横断面図である。
【図３】  切替動作を示す、要部横断面図である。
【図４】  他の切替装置例を示す要部縦断面図である。
【図５】  深層混合工法へ適用する際の施工要領を示す図である。
【図６】  浅層混合工法への適用例を示す概要図である。
【符号の説明】
１…改良ロッド、２…切替装置、４…スイーベル装置。
【図１】
0004160758.tif 000002
【図２】
0004160758.tif 000003
【図３】
0004160758.tif 000004
【図４】
0004160758.tif 000005
【図５】
0004160758.tif 000006
【図６】
0004160758.tif 000007