(57)【要約】【課題】土質により攪拌不良が起こりやすい。硬質地盤の場合は回転トルクの大きい攪拌機が必要になり機械が大型化する。改良地盤が粘性土質（粘土質）の場合は、回転翼に土が多量に付着し回転翼と土の供回り減少が発生し攪拌不良となる。改良体が粉体の場合は、攪拌前や攪拌時に改良材が周囲に飛散し環境を損なう。【解決手段】改良を必要とする浅層地盤を攪拌する攪拌部材を有し、油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取り付けて使用する浅層地盤改良用攪拌機に、流体を高圧噴射し、その噴射エネルギーを利用する高圧噴射装置を取り付けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良を必要とする浅層地盤を攪拌する攪拌部材を有し、油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取り付けて使用する浅層地盤改良用攪拌機であって、
前記攪拌部材により攪拌される土壌に向けて改良材を高圧噴射する高圧噴射装置を設けた
ことを特徴とする浅層地盤改良用攪拌機。
【請求項２】
請求項１記載の浅層地盤改良用攪拌機であって、
前記高圧噴射装置は、固定式ノズルを複数有し、前記攪拌部材で攪拌される範囲の土壌に向けて改良材を高圧噴射する
ことを特徴とする浅層地盤改良用攪拌機。
【請求項３】
請求項１記載の浅層地盤改良用攪拌機であって、
前記高圧噴射装置は、揺動式ノズルを有し、前記攪拌部材で攪拌される範囲の土壌に向けて揺動しつつ、改良材を高圧噴射する
ことを特徴とする浅層地盤改良用攪拌機。
【請求項４】
請求項１記載の浅層地盤改良用攪拌機であって、
左右両側に左側板、右側板を有し、先端に複数の掘削刃、左先端側板、右先端側板を有するバケットと、
該バケットを前記アームに取り付けるアーム取付部と、
前記バケットの左側板の中央から右側板の中央までの間であって、前記バケットの内側に前記アームの延びる方向に対して垂直方向に設けられ、回転可能な攪拌軸と、
該攪拌軸の外側に複数設けた攪拌翼と、
前記バケットの左側板または右側板のいずれかの中央に取り外し可能に固定されたモータ取付板と、
該モータ取付板の内側に取り付けた油圧モータと、
該油圧モータの動力を前記攪拌軸に伝達する動力伝達機構と、
前記バケットのアーム取付部付近に設け、前記掘削刃付近に向けて改良材を高圧噴射する噴射ノズルと、
該噴射ノズルへ改良材を供給すべく前記バケット上部に設けた改良材供給管と
を有する浅層地盤改良用攪拌機。
【請求項５】
請求項１記載の浅層地盤改良用攪拌機であって、
改良材供給管を内側に有し、鉛直方向に延びる攪拌装置と、
該攪拌装置を前記アームに取り付けるアーム取付部と、
前記攪拌装置の下方先端部に取り付けた掘削ビットと、
該掘削ビットの上部であって前記攪拌装置を貫いて前記攪拌装置に対して垂直方向に延びる攪拌用回転軸と、
該攪拌用回転軸に複数設けた攪拌翼と、
前記攪拌装置内に設けた油圧モータと、
該油圧モータの動力を前記攪拌用回転軸に伝達する動力伝達機構と、
前記攪拌翼により攪拌される土壌に向けて前記改良材供給管から供給される改良材を高圧噴射すべく前記攪拌装置上に設けた噴射ノズルと
を有する浅層地盤改良用攪拌機。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５のいずれかに記載した浅層地盤改良用攪拌機を油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取り付けてなる浅層地盤改良機。
【請求項７】
請求項６に記載した浅層地盤改良機と、
該浅層地盤改良機の有する浅層地盤改良用攪拌機に取り付けられた高圧噴射装置に対して改良材を供給するグラウトポンプと、
該グラウトポンプに対して、セメントと水とを混合して供給するミキシングプラントと、
該ミキシングプラント及び前記グラウトポンプに対して電力を供給する発電機と
を有する浅層地盤改良システム。
【請求項８】
請求項６に記載した浅層地盤改良機を用いて浅層地盤を改良する浅層地盤改良工法であって、
改良を必要とする浅層地盤を前記攪拌部材を用いて攪拌する攪拌工程と、
該攪拌工程において攪拌される土壌に向けて改良材を高圧噴射する高圧噴射工程と
を有する浅層地盤改良工法。
【請求項９】
請求項６に記載した浅層地盤改良機を用いて汚染土壌を改良する汚染土壌改良工法であって、
改良を必要とする汚染土壌を前記攪拌部材を用いて攪拌する攪拌工程と、
該攪拌工程において攪拌される土壌に向けて改良材を高圧噴射する高圧噴射工程と
を有する汚染土壌改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浅層地盤改良用攪拌機、とりわけ、高圧噴射装置を組み合わせた浅層地盤改良用攪拌機に関する。浅層地盤改良に用いるだけでなく、汚染土壌改良にも用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から行われている浅層の地盤改良工法及び汚染土壌改良工法は、粉体またはスラリーの低圧吐出（３Ｍｐａ程度以下）での改良材の混合攪拌である。
【０００３】
特許文献１には、油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取着可能な台部材、該台部材の下部両側には支持フレームが垂設され、該支持フレームの先端寄りには、所要数の羽根板を有する回転軸が軸支され、回転軸の一端側には回転軸を駆動する駆動機構部が設けてあり、各支持フレームの右端側には、土砂掻き寄せ部材が上下方向に回動可能に軸支されている地盤改良用攪拌機が開示されている。
特許文献２には、上下に長く所定の間隔で並行に設けた上下動できる支持部の下部を連結するように回転軸を設け、この回転軸に薄く四角形状の回転盤を所定の間隔あけて５枚軸支し、回転盤の四角形状の角部から立ち上がりしかも回転軸方向に湾曲した攪拌羽根を設け、支持部の上部に油圧モータを設け、回転軸と油圧モータの出力軸にスプロケットを設け、スプロケットにチェーンをかけ渡し、抵抗少なく浅層地盤の攪拌を行える地盤改良用攪拌機が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０８１０５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２３９２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、従来技術が攪拌機の回転翼のみの掘削・混合攪拌であり、土質により攪拌不良が起こりやすい点である。また、硬質地盤の場合は、回転トルクの大きい攪拌機が必要になり、機械が大型化するという点である。さらに、改良地盤が粘性土質（粘土質）の場合は、回転翼に土が多量に付着し、回転翼と土の供回り減少が発生し、攪拌不良となる点である。さらにまた、改良体が粉体の場合は、攪拌前や攪拌時に改良材が周囲に飛散し、環境を損なう点である
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決すべく、本発明に係る浅層地盤改良用攪拌機は、改良を必要とする浅層地盤を攪拌する攪拌部材を有し、油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取り付けて使用する浅層地盤改良用攪拌機であって、前記攪拌部材により攪拌される土壌に向けて改良材を高圧噴射する高圧噴射装置を設けたものである。
【０００６】
さらに、前記高圧噴射装置は、固定式ノズルを複数有し、前記攪拌部材で攪拌される範囲の土壌に向けて改良材を高圧噴射するものとすることができる。
【０００７】
また、前記高圧噴射装置は、揺動式ノズルを有し、前記攪拌部材で攪拌される範囲の土壌に向けて揺動しつつ、改良材を高圧噴射するものとしてもよい。
【０００８】
本発明に係る浅層地盤改良用攪拌機は、左右両側に左側板、右側板を有し、先端に複数の掘削刃、左先端側板、右先端側板を有するバケットと、該バケットを前記アームに取り付けるアーム取付部と、前記バケットの左側板の中央から右側板の中央までの間であって、前記バケットの内側に前記アームの延びる方向に対して垂直方向に設けられ、回転可能な攪拌軸と、該攪拌軸の外側に複数設けた攪拌翼と、前記バケットの左側板または右側板のいずれかの中央に取り外し可能に固定されたモータ取付板と、該モータ取付板の内側に取り付けた油圧モータと、該油圧モータの動力を前記攪拌軸に伝達する動力伝達機構と、前記バケットのアーム取付部付近に設け、前記掘削刃付近に向けて改良材を高圧噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルへ改良材を供給すべく前記バケット上部に設けた改良材供給管とを有する。
【０００９】
また、本発明に係る浅層地盤改良用攪拌機は、改良材供給管を内側に有し、鉛直方向に延びる攪拌装置と、該攪拌装置を前記アームに取り付けるアーム取付部と、前記攪拌装置の下方先端部に取り付けた掘削ビットと、該掘削ビットの上部であって前記攪拌装置を貫いて前記攪拌装置に対して垂直方向に延びる攪拌用回転軸と、該攪拌用回転軸に複数設けた攪拌翼と、前記攪拌装置内に設けた油圧モータと、該油圧モータの動力を前記攪拌用回転軸に伝達する動力伝達機構と、前記攪拌翼により攪拌される土壌に向けて前記改良材供給管から供給される改良材を高圧噴射すべく前記攪拌装置上に設けた噴射ノズルとを有する。
【００１０】
前記浅層地盤改良用攪拌機を油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取り付けて浅層地盤改良機とすることができる。
【００１１】
その浅層地盤改良機に加えて、前記高圧噴射装置に対して改良材を供給するグラウトポンプと、該グラウトポンプに対して、セメントと水とを混合して供給するミキシングプラントと、該ミキシングプラント及び前記グラウトポンプに対して電力を供給する発電機とを有する浅層地盤改良システムを構成することができる。
【００１２】
本発明に係る浅層地盤改良工法は、前記浅層地盤改良機を用いて浅層地盤を改良する浅層地盤改良工法であって、改良を必要とする浅層地盤を前記攪拌部材を用いて攪拌する攪拌工程と、該攪拌工程において攪拌される土壌に向けて改良材を高圧噴射する高圧噴射工程とを有するものである。
【００１３】
本発明に係る汚染土壌改良工法は、前記浅層地盤改良機を用いて汚染土壌を改良する汚染土壌改良工法であって、改良を必要とする汚染土壌を前記攪拌部材を用いて攪拌する攪拌工程と、該攪拌工程において攪拌される土壌に向けて改良材を高圧噴射する高圧噴射工程とを有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、このように構成されているから、改良材を高圧噴射（５〜４０Ｍpa）することで、その噴射エネルギーによる掘削・攪拌と回転翼による攪拌とで作業能率が格段に向上し施行時間の短縮が可能となる。また、噴射エネルギーを使うことで、浅層のみならず中層までの改良が可能となる。本来中層の地盤改良に必要な機材を不要とすることから施行コストの低減につながる。
【００１５】
硬質地盤でも高圧噴射による掘削ができるので機械の小型化が可能になる。
【００１６】
粘性土の場合でも攪拌機の回転翼付近に高圧噴射することで、回転翼に土の付着がなく供回り減少が発生しない。
【００１７】
固定式噴射ノズルを設けた浅層地盤改良用攪拌機と、揺動式噴射ノズルを設けた浅層地盤改良用攪拌機とを、対象地盤、噴射量、噴射圧力等に応じて使い分けることでさらに効率のよい改良工事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明を用いて実際に地盤改良工法を実施する際の典型的なシステム例を示す図である。本発明に係る地盤改良用攪拌機１０８を油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取り付けて浅層地盤改良機１０１とする。改良土（地盤改良を必要とする土壌）１００の土質がいかなるものかによって、浅層地盤改良用攪拌機をバケットタイプにするか、ロッドタイプにするか、噴射ノズルを固定式のものにするか、揺動式のものにするか、を選択することができる。図１では、バケットタイプのものを描いてある。
【００１９】
地盤改良用攪拌機１０８にはスイベルが設けられ、グラウトポンプから圧送される改良材（または水）はスイベルを介して地盤改良用攪拌機１０８内の噴射ノズルから高圧噴射される。水タンク１０７内にある水とセメントサイロ１０６内のセメントとがミキシングプラント１０３にて混合され、流量計１０４を介してグラウトポンプ１０２に供給される。発電機１０５がグラウトポンプ１０２、ミキシングプラント１０３などへの電力を供給する。
【００２０】
浅層地盤改良用攪拌機の具体的な形状は、バケットのタイプのものと、ロッドのタイプのものとがある。それぞれについて固定式ノズル、揺動式ノズルを組み合わせることで、４つの実施例を挙げることができる。実施例１，２，３及び４の特徴の違いについて簡単に言及する。実施例１は、バケットの内側に攪拌翼を設け固定式の噴射ノズルを４個設けたものである。実施例２は、バケットの内側に攪拌翼を設け揺動式ノズルを２個設けたものである。実施例３は、ロッドの先端に掘削ビット、ロッドに直交する回転軸、回転軸に取り付けた攪拌翼、攪拌翼に向けて固定式の噴射ノズルを２個設けたものである。実施例４は、ロッドの先端に掘削ビット、ロッドに直交する回転軸、回転軸に取り付けた攪拌翼、攪拌翼に向けて揺動式の噴射ノズルを１個設けたものである。
【実施例１】
【００２１】
図５は、バケットの内側に攪拌翼を設け固定式の噴射ノズルを４個設けた実施例を示す図である。図５ａは、油圧式ショベル系掘削機の操縦席に座って操作する操作者から見て左側から見た側面図である。図５ｂは、油圧式ショベル系掘削機の操縦席に座って操作する操作者から見て正面図である。以下、本明細書において、左右、正面というときは、油圧式ショベル系掘削機の操縦席から見て論ずることとする。
【００２２】
バケット５００の先端には、掘削刃５０３が設けられており、図１の地盤改良機１０１の操縦者が油圧式アームを操作して動かすとき又は油圧式アームを固定したまま地盤改良機１０１のキャタピラを用いて前進・後退するときに、掘削刃５０３が改良土１００を掘削するように働く。バケット５００を構成する左側板５０１、右側板５０２には、その先端にそれぞれ左先端側板５０４、右先端側板５０５が設けられており、土砂が脇からこぼれ落ちるのを防止する。アーム取付部５０６は、バケット５００ひいては地盤改良用攪拌機１０８を地盤改良機１０１のアームにしっかりと固定する。取り外し可能としているのは、その地盤の土質などの条件により、バケットタイプのものとロッドタイプのものを変更したり、噴射ノズルが固定式のものと揺動式のものとの交換を可能とするためである。
【００２３】
バケット５００の左側板５０１の中央から右側板５０２の中央までの間であって、バケット５００の内側に、アームの延びる方向に対して垂直方向に攪拌軸５０７が設けられる。この攪拌軸５０７は、回転可能なものであって、その外側には複数の攪拌翼５０８が設けられる。バケット５００の左側面又は右側面のいずれかの中央には取り外し可能に固定されたモータ取付板５０９が設けられる。取り外し可能としたのは、油圧モータ５１０及び動力伝達機構５１１のメンテナンスのためである。動力伝達機構５１１としては、歯車あるいはスプロケットにチェーンをかけたものを用いることができる。
【００２４】
バケット５００の上部であって、アーム取付部に近いあたりには、改良材（又は水）を高圧噴射する噴射ノズル５１２が設けられる。図５の例では、４個ならべて配置してある。その向きは、掘削刃５０３のあたりに改良材が噴射されるような向きである。高圧噴射とは、５Ｍpaから４０Ｍpa程度の圧力である。図５の例では、固定式ノズルとしてある。固定式の場合、ノズルの数は２個から５個程度が望ましい。図５にははっきりと図示されていないが、噴射ノズル５１２へ改良材を供給すべくバケット５００上部には、改良材供給管５１３が設けられている。
【００２５】
図７は、バケットタイプの浅層地盤改良用攪拌機を用いて地盤改良工法を実施する際の様子を示す図である。前述したように油圧式アームを操作することによっても、アームを固定したまま地盤改良機が前進又は後退することによっても、掘削がなされる。掘削作業と、噴射ノズルからの地盤改良材の高圧噴射と、浅層地盤改良用攪拌機による攪拌とは、同時並行的になされ得る。実際には、地盤改良機を扱う操縦者と、図１に示すグラウトポンプ１０２を扱う操作者とが、協働して地盤改良作業を行うから、必要に応じて、噴射を止めて、掘削と攪拌だけを行ったり、掘削だけ、あるいは、攪拌だけを行う作業もあり得る。高圧噴射を用いることで、噴射エネルギーを利用してより効果的な掘削をすることが期待できる。
【実施例２】
【００２６】
図６は、バケットの内側に攪拌翼を設け揺動式の噴射ノズルを２個設けた実施例を示す図である。図６ａは、左側から見た側面図であり、図６ｂは、正面から見た図である。図６の構成は、図５の構成とほぼ同じである。違うのは、噴射ノズルが固定式ではなく揺動式である点、そして噴射ノズルの個数が４個ではなくて２個である点である。揺動式の場合も、噴射圧力は５Ｍpaから４０Ｍpaを用いる。ノズルの数は１個又は２個が望ましい。ノズル揺動回数は３０〜１２０ｃｐｍ（一分間に３０〜１２０回）が適当である。ノズルを揺動させる手段は、油圧モータによる。
【実施例３】
【００２７】
図２は、ロッドタイプの攪拌装置に攪拌翼を設け固定式の噴射ノズルを２個設けた実施例を示す図である。図２ａは、左側面から見た図であり、図２ｂは、正面から見た図である。鉛直方向に延びる攪拌装置２００は、改良材供給管２１３を内部に有している。攪拌装置２００の上端には油圧モータ２１４が設けられて、油圧ショベルからの油圧源が供給される。攪拌装置２００は、アーム取付部２０６により地盤改良機のアームに頑丈に取り付けられる。攪拌装置２００の下端部には掘削ビット２０３が設けられる。掘削ビット２０３の上部であって攪拌装置２００を貫いてロッド２００に対して垂直方向に延びる方向に攪拌用回転軸２０７が設けられ、攪拌用回転軸２０７から放射状に複数の攪拌翼２０８が設けられる。
【００２８】
攪拌用回転軸２０７は、回転自在に設けられるが、それを回転する駆動力は油圧モータ２１４によって与えられる。油圧モータ２１４は、攪拌装置２００の上部に固定され、地盤改良機１０１の油圧源により駆動されて、その駆動力は動力伝達機構２１１（攪拌装置２００内部に設けられている）により攪拌用回転軸２０７に伝達される。動力伝達機構２１１は、具体的には、歯車あるいはチェーンとスプロケットなどからなる。
【００２９】
攪拌翼２０８により攪拌される土壌に向けて改良材供給管２１３から供給される改良材を高圧噴射すべく前記攪拌装置２００上に噴射ノズル２１２が設けられる。図２の実施例では、固定ノズルを２個設けてある。実施例１と同様に５Ｍpaから４０Ｍpaの高圧噴射を用いる。
【００３０】
図４は、ロッドタイプの浅層地盤改良用攪拌機を用いて地盤改良工法を実施する際の様子を示す図である。油圧式アームの操作又はキャタピラによる地盤改良機の前進又は後退により掘削が可能である。掘削ビットによる掘削、攪拌翼による攪拌、噴射ノズルによる高圧噴射、これらの三つのすべて、又は必要に応じてこれら三つのうちの二つの相乗作用により地盤改良作業が進められる。
【実施例４】
【００３１】
図３は、ロッドタイプの攪拌装置３００に攪拌翼を設け揺動式の噴射ノズルを１個設けた実施例を示す図である。図３ａは、左側面から見た図であり、図３ｂは、正面から見た図である。図２に示す実施例３とほぼ同様であるが、異なるのは、噴射ノズルが揺動式である点、噴射ノズルの個数が１個である点である。揺動式ノズルについては、実施例２で述べたものと同様の物を用いる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、以上のように構成されているから、地盤改良のみならず、薬剤を適切に選定することにより、汚染土壌の改良にも利用可能である。また、浅層地盤改良のみならず、中層の地盤改良にも用いることができる。高圧噴射により噴射エネルギーを有効に利用可能だからである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を用いて実際に地盤改良工法を実施する際の典型的なシステム例を示す図である。
【図２】ロッドタイプの攪拌装置に攪拌翼を設け固定式の噴射ノズルを２個設けた実施例を示す図である。
【図３】ロッドタイプの攪拌装置に攪拌翼を設け揺動式の噴射ノズルを１個設けた実施例を示す図である。
【図４】ロッドタイプの浅層地盤改良用攪拌機を用いて地盤改良工法を実施する際の様子を示す図である。
【図５】バケットの内側に攪拌翼を設け固定式の噴射ノズルを４個設けた実施例を示す図である。
【図６】バケットの内側に攪拌翼を設け揺動式の噴射ノズルを２個設けた実施例を示す図である。
【図７】バケットタイプの浅層地盤改良用攪拌機を用いて地盤改良工法を実施する際の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  改良土
１０１  地盤改良機
１０２  グラウトポンプ
１０３  ミキシングプラント
１０４  流量計
１０５  発電機
１０６  セメントサイロ
１０７  水タンク
１０８  地盤改良用攪拌機
２００，３００  攪拌装置
２０３，３０３  掘削ビット
２０６，３０６  アーム取付部
２０７．３０７  攪拌用回転軸
２０８，３０８  攪拌翼
２１１，３１１  動力伝達機構
２１２  噴射ノズル
３１２  揺動噴射ノズル
２１３，２１３  改良材供給管
２１４，３１４  油圧モータ
５００，６００  バケット
５０１，６０１  左側板
５０２，６０２  右側板
５０３，６０３  掘削刃
５０４，６０４  左先端側板
５０５，６０５  右先端側板
５０６，６０６  アーム取付部
５０７，６０７  攪拌軸
５０８，６０８  攪拌翼
５０９，６０９  モータ取付板
５１０，６１０  油圧モータ
５１１，６１１  動力伝達機構
５１２，６１２  噴射ノズル
５１３，６１３  改良材供給管
【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】
2009057748.tif 000007
【図６】
2009057748.tif 000008
【図７】
2009057748.tif 000009