(57)【要約】【課題】簡単な機構で上下の吐出口の切り替えを行うことができる、地盤改良装置を提供する。【解決手段】回転軸と、前記回転軸の下端に設けた掘削翼と、前記回転軸の外周に設けた撹拌翼と、からなり、前記掘削翼によって地盤土壌を掘削し、前記撹拌翼によって地盤土壌と前記回転軸から吐出するセメント系固化材とを撹拌混合する、地盤改良装置であって、前記回転軸は、軸体と、前記軸体に摺動可能に外嵌した摺動体と、からなり、前記軸体の外周には、上部吐出流路と下部吐出流路とを形成し、前記摺動体の外周には、上部吐出口と下部吐出口とを形成し、前記摺動体が上方に摺動した際に、前記下部流路と前記下部吐出口とが連続し、前記摺動体が下方に摺動した際に、前記上部流路と前記上部吐出口とが連続することを特徴とする、地盤改良装置。【選択図】図１
2009235774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の下端に設けた掘削翼と、前記回転軸の外周に設けた撹拌翼と、からなり、前記掘削翼によって地盤土壌を掘削し、前記撹拌翼によって地盤土壌と前記回転軸から吐出するセメント系固化材とを撹拌混合する、地盤改良装置であって、
前記回転軸は、軸体と、前記軸体に摺動可能に外嵌した摺動体と、からなり、
前記軸体の外周には、上部吐出流路と下部吐出流路とを形成し、
前記摺動体の外周には、上部吐出口と下部吐出口とを形成し、
前記摺動体が上方に摺動した際に、前記下部流路と前記下部吐出口とが連続し、
前記摺動体が下方に摺動した際に、前記上部流路と前記上部吐出口とが連続することを特徴とする、
地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤土壌を撹拌しながらセメント系固化材を混合して地中にソイルセメントからなる改良体を構築する際に用いる地盤改良装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、小規模住宅等の構造物の建築における地盤補強工法には、地盤を地中へ向けて切削し、切削により発生した土にセメント系固化材を注入し、切削により出来た孔内において土とセメント系固化材とを撹拌混合してなるソイルセメントを固化し、地中に改良体を構築する工法が知られている。
【０００３】
土とセメント系固化材との撹拌混合は、鋼管等の中空ロッドに配設した撹拌翼を回転させて土を撹拌する際に、撹拌翼に設けた吐出口よりセメント系固化材を噴射して混合することにより行っている。
吐出口は撹拌翼の下端に設け、セメント系固化材を吐出する機構となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の地盤改良方法には、以下のような問題がある。
＜１＞撹拌翼下端からセメント系固化材を吐出させるため、撹拌翼を引上げる時にはセメント系固化材を地盤中に置いてくるだけであり、撹拌混合されていない。
【０００５】
本発明は、上下に吐出口を設け、簡単な機構で吐出口の切り替えを行うことができる、地盤改良装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本願の発明は、回転軸と、前記回転軸の下端に設けた掘削翼と、前記回転軸の外周に設けた撹拌翼と、からなり、前記掘削翼によって地盤土壌を掘削し、前記撹拌翼によって地盤土壌と前記回転軸から吐出するセメント系固化材とを撹拌混合する、地盤改良装置であって、前記回転軸は、軸体と、前記軸体に摺動可能に外嵌した摺動体と、からなり、前記軸体の外周には、上部吐出流路と下部吐出流路とを形成し、前記摺動体の外周には、上部吐出口と下部吐出口とを形成し、前記摺動体が上方に摺動した際に、前記下部流路と前記下部吐出口とが連続し、前記摺動体が下方に摺動した際に、前記上部流路と前記上部吐出口とが連続することを特徴とする、地盤改良装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞セメント系固化材の吐出口を上部と下部に有し、引上げ時には撹拌翼より上方の上部吐出口から吐出させることで、引き上げ時にも撹拌混合を行い、撹拌効率の向上につながる。
＜２＞吐出口の切り替えは、摺動体を、掘削時には土圧によって上方へ、引抜き時には自重によって下方に摺動することによって行うため、確実に作動する。
＜３＞軸体に外嵌した摺動体を摺動させて吐出口を切り替えるため、容易な構造である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
（１）地盤改良装置の構成
本発明に係る地盤改良装置１は、撹拌軸２と、掘削翼３、撹拌翼４と、からなる。（図１）
撹拌軸２は図示しない駆動装置及び駆動軸に連結され、上下動及び回転をする。
地盤改良装置１は回転しながら下降または上昇し、掘削翼３によって地盤土壌を掘削し、撹拌軸２に形成した下部吐出口２２１、上部吐出口２２２からセメント系固化材を吐出しながら撹拌翼３によって地盤土壌を撹拌し、地盤土壌とセメント系固化材とを混合し、地中に改良体を構築する。
以下、各構成部材について詳述する。
【００１０】
（２）撹拌軸
撹拌軸２は中空の円筒状の柱体である。
撹拌軸２の上端は駆動装置及び駆動軸（図示せず）に取り付け、駆動装置によって回転する。
撹拌軸２は、摺動体２２に軸体２１を内挿して構成する。
撹拌軸２の内部には、図示しない供給手段によって、セメント系固化材を供給する。
【００１１】
（２−１）軸体
軸体２１は、中空の柱状の部材である。
軸体２１の中空部２１１には、駆動軸からセメント系固化材を供給する。
中空部２１１の側面には、高さ方向に所定の間隔を設けて、下部流路２１２及び上部流路２１３を、軸体２１の外周に向けて貫設する。（図２、図３）
【００１２】
（２−２）摺動体
摺動体２２は、中空の柱状の部材である。
摺動体２２の内径は、軸体２１の外径とほぼ同一の外径であるため、摺動体２２は軸体２１に外嵌するように構成することにより、摺動体２２は軸体２１の軸方向に沿って摺動自在となる。
摺動体２２の下端付近の外周には、掘削翼３を設けると共に、下部吐出口２２１を貫設する。また、掘削翼３より上方の摺動体２２の外周に撹拌翼４を設け、撹拌翼４より上方の外周に上部吐出口２２２を貫設する。
【００１３】
（２−３）軸体と摺動体の組み合わせ
図２は摺動体２２を下端に摺動させた地盤改良装置1の断面図であり、図３は摺動体２２を上端に摺動させた地盤改良装置１の断面図である。
軸体２１の上部の外周に、上部ストッパ２１４及び下部ストッパ２１５を突設する。
下部ストッパ２１５の円周方向の高さは、摺動体２２の厚さより短くし、上部ストッパ２１４と下部ストッパ２１５の間隔は、摺動体２２の摺動幅とする。
摺動体２２の上部の内周には、下部ストッパ２１５と嵌合するように凹部２２３を形成する。凹部２２３の軸方向の幅は、摺動体２２の摺動幅以上となるようにする。
また、軸体２１と摺動体２２が別々に回転することがないように、図示しないキーとキー溝等の嵌合構造によって、軸体２１と摺動体２２とが一緒に回転するように構成する。
【００１４】
摺動体２２は軸体２１に沿って一定の摺動幅で上下に摺動する。
軸体２１に形成する下部流路２１２と、摺動体２２に形成する下部吐出口２２１は、摺動体２２を上端に摺動した際に連続し、摺動体２２を下端に摺動した際には連続しないように形成する。
軸体２１に形成する上部流路２１３と、摺動体２２に形成する上部吐出口２２２は、摺動体２２を下端に摺動した際に連続し、摺動体２２を上端に摺動した際には連続しないように形成する。
【００１５】
（４）掘削翼
掘削翼３は、地盤土壌を掘削するための部材である。
掘削翼３は、撹拌軸２の軸心を中心として、構築する改良体の直径となるように、摺動体２２の下端付近の両側外周から軸直角方向に突設する。掘削翼３には、地盤を掘削するための掘削爪３１を設ける。
掘削翼３は、地盤改良装置１を回転下降させる際の回転方向に対して下方向に傾斜するように形成することで、地盤改良装置１の掘削効率が向上する。
【００１６】
（５）撹拌翼
撹拌翼４は、掘削翼３によって掘削された地盤土壌を撹拌するための部材である。
撹拌翼４は、撹拌軸２の軸心を中心として、構築する改良体の直径となるように、摺動体２２の外周から軸直角方向に突設する。
撹拌翼４は、突設方向を変えながら、軸方向に複数段設けてもよい。
撹拌翼４は、地盤改良装置１を回転下降させる際の回転方向に対して下方向に傾斜するように形成することで、地盤改良装置１の掘削効率が向上する。
【００１７】
上記部材の他、撹拌軸２の外周には、自由翼５を設けてもよい。
自由翼５は、撹拌軸２に平行な矩形の板体を、掘削翼３の外周よりも長くなるように突設する。
自由翼５は、軸受け等を介して撹拌軸２に対して回転自在に設ける。
このように構成することにより、地盤改良装置１の回転下降時に、自由翼５は掘削翼３および撹拌翼４により掘削・撹拌される範囲よりも外側の地盤を掘削することにより、撹拌軸２の回転とは異なる回転（もしくは静止状態）で下降する。
撹拌軸２とは異なった動きをする自由翼５を配置することによって、地盤土壌と掘削翼３、撹拌翼４との共回りを防止することができる。
【００１８】
［作用］
次に、地盤改良装置１を用いた地盤の改良方法について説明する。
【００１９】
＜１＞貫入工程
駆動装置に取り付けた駆動軸に連結した地盤改良装置１を回転下降させて、地盤に貫入する。
地盤改良装置１は、掘削翼３によって地盤土壌を掘削すると共に、撹拌翼４によって地盤土壌を撹拌しながら下降する。
【００２０】
下降中は、撹拌軸２の摺動体２２の外周に設けた掘削翼３と摺動翼４は下からの土圧を受けるため、摺動体２２は上方に摺動し、下部流路２１２と下部吐出口２２１は連続した状態となる。（図２）
下部吐出口２２１が、構築予定の改良体深度の上端に達したら、供給手段により、セメント系固化材を撹拌軸２の中空部２１１に供給する。
下部流路２１２と下部吐出口２２１は連続しているため、中空部２１１に供給されたセメント系固化材は中空部２１１及び下部流路２１２を通過して下部吐出口２２１から吐出する。（図４Ａ）
よって、撹拌翼４は地盤土壌とセメント系固化材を撹拌混合する。
【００２１】
＜２＞引抜工程
下部吐出口２２１が、構築予定の改良体深度の下端に達したら、駆動装置により地盤改良装置１を下降時とは逆方向に回転させて、地盤から引抜くように上昇させる。（図３Ｂ、Ｃ）
上昇中は、撹拌軸２の摺動体２２の外周に設けた掘削翼３と摺動翼４は上からの土圧を受け、また、摺動体２２と掘削翼３と撹拌翼４の自重によって、摺動体２２は下方に摺動し、上部流路２１２と上部吐出口２２２は連続した状態となる。（図３Ｃ）
上部流路２１２と上部吐出口２２２は連続しているため、中空部２１１に供給されたセメント系固化材は上部流路２１２を通過して上部吐出口２２２から吐出する。
よって、撹拌翼４は、上昇時と同様に、地盤土壌とセメント系固化材を撹拌混合する。
【００２２】
構築予定の改良体深度に合わせて、上記工程を繰り返して、改良体を構築する。
下降時には下部吐出口２２１から、上昇時には上部吐出口２２２から、それぞれセメント系固化材を吐出する。つまり、撹拌翼４の進行方向の先でセメント系固化材を吐出するため、効率的に地盤土壌とセメント系固化材をと撹拌混合することができる。
【００２３】
吐出口の切り替えは、回転方向の切り替えやクラッチの作動ではなく、上昇や下降により作用する土圧及び摺動体２２の自重によって、摺動体２２を摺動するのみである。
このため、簡易な構成で確実に吐出口の切り替えを行うことができる。
【００２４】
吐出口の切り替えは、回転方向の切り替えやクラッチの作動ではなく、上昇や下降により作用する土圧及び摺動体２２の自重によって、摺動体２２を摺動するのみである。
このため、セメント系固化材を供給したまま、上昇と下降の切り替えと同時に吐出口の切り替えを行うため、施工効率が向上する。
【００２５】
吐出口の切り替えは、摺動体２２の摺動で行われる。このため、既存の駆動軸や駆動装置に地盤改良装置１を取り付けることで、本発明のように吐出口を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる地盤改良装置の斜視図
【図２】本発明の地盤改良装置の断面図
【図３】本発明の地盤改良装置の断面図
【図４】本発明の地盤改良装置を用いた地盤改良方法の説明図
【符号の説明】
【００２７】
１・・・・地盤改良装置
２・・・・撹拌軸
２１・・・軸部
２１１・・中空部
２１２・・下部流路
２１３・・上部流路
２１４・・上部ストッパ
２１５・・下部ストッパ
２２・・・摺動部
２２１・・下部吐出口
２２２・・上部吐出口
２２３・・凹部
３・・・・掘削翼
３１・・・掘削爪
４・・・・撹拌翼
５・・・・自由翼
【図１】
2009235774.tif 000003
【図２】
2009235774.tif 000004
【図３】
2009235774.tif 000005
【図４】
2009235774.tif 000006