(57)【要約】【課題】１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ることのできる簡易で低コストの地盤改良機を提供する。【解決手段】地盤改良機１は、ベースマシン２と、ベースマシン２に接続された第一のブーム体３と、第一のブーム体３に対して折曲可能に接続された第二のブーム体４と、第二のブーム体４に接続されたアーム５と、アーム５に接続された、土壌と固化材を混合撹拌するための長尺の混合撹拌装置６を備えている。混合撹拌装置６は、アーム５に接続された長尺のケーシング１０、及び、ケーシング１０の下端に取り付けられた混合撹拌翼１１を備えている。ケーシング１０の地盤貫入可能な長さＬは、１０ｍ以上である【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンと、該ベースマシンに接続されたブームと、該ブームに接続されたアームと、該アームに接続された、土壌と固化材を混合撹拌するための長尺の混合撹拌手段を備えた地盤改良機であって、
上記ブームが、上記ベースマシンに接続された第一のブーム体と、該第一のブーム体に対して折曲可能に接続された第二のブーム体を含むことを特徴とする地盤改良機。
【請求項２】
上記混合撹拌手段が、上記アームに接続された長尺のケーシング、及び、該ケーシングに取り付けられた地盤掘削手段を有し、かつ、上記長尺のケーシングの地盤貫入可能な長さが、１０ｍ以上である請求項１に記載の地盤改良機。
【請求項３】
上記地盤掘削手段が、上記ケーシングの下端に取り付けられた混合撹拌翼である請求項２に記載の地盤改良機。
【請求項４】
上記地盤掘削手段が、上記ケーシングの長手方向に沿って延びる無限軌道ベルトに複数の混合撹拌翼を配設してなるものである請求項２に記載の地盤改良機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤改良機を用いた地盤改良方法であって、
第一の工事区画にて、上記ブーム及びアームの揺動方向と略垂直な向きに、上記ベースマシンの走行方向を定めて、上記ベースマシンの位置を定位置に保ったまま、上記ブーム及びアームの折曲を調整することによって、上記混合撹拌手段による第一の地盤の改良工事を行ない、
次いで、上記ベースマシンの走行方向を上記と同様に保ちつつ、上記ブーム及びアームの揺動方向と略垂直な方向に、上記ベースマシンを１つの工事区画分だけ移動させた後、上記第一の工事区画に隣接する第二の工事区画にて、上記ベースマシンの位置を定位置に保ったまま、上記ブーム及びアームの折曲を調整することによって、上記混合撹拌手段による第二の地盤の改良工事を行ない、
以後、同様にして、第三の地盤の改良工事及びそれ以降の地盤の改良工事を行ない、最終的に帯状の改良地盤を得ることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項６】
上記帯状の改良地盤として、第一の帯状の改良地盤を得た後、上記ベースマシンを、第一の帯状の改良地盤の延びる方向と略垂直な方向に、１つの工事区画分だけ移動させ、次いで、上記の第一の帯状の改良地盤を得る方法と同様にして、第一の帯状の改良地盤と隣接する領域に、第二の帯状の改良地盤を得て、以後、同様にして、第三の帯状の改良地盤及びそれ以降の帯状の改良地盤を得て、最終的に、複数の工事区画が縦横に連なってなる改良地盤を得る請求項５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、地盤を掘削しながらセメントミルク等の固化材を地盤中に注入し混合撹拌して地盤を改良するための地盤改良機、及び該地盤改良機を用いた地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベースマシンに対して、ブーム、アーム、及び、地盤貫入用のヘッドケーシングをこの順に接続してなる地盤改良機械が知られている（特許文献１）。なお、この地盤改良機械において、ヘッドケーシングには撹拌混合ヘッドが内挿支持されており、この撹拌混合ヘッドによって掘進を効率良く行なうように構成されている。
また、複数のブームを有する作業機械として、自走装置を備えるとともに旋回自在な本体部と、この本体部に回動自在に設けられかつ駆動機構によって伸縮自在な複数段のブームと、このブームの先端に取付けられかつ駆動機構によって上下に複数段にわたり折り畳み自在に屈曲するアームと、このアームの先端部に回転自在に設けられた破砕装置とを備えたことを特徴とするコンクリート構築物解体機が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−２２５３６８号公報
【特許文献２】特開平８−２８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の地盤改良機においては、ブーム及びアームの数が各々１つであったため、例えば１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ようとすると、ブーム及びアームの折曲を調整するだけでは長尺の混合撹拌手段の鉛直性を保つことが困難であり、８〜９ｍ程度の地盤貫入深さを得るに留まっていた。なお、このような地盤改良機は、中層混合処理工法用のものであり、後述の深層混合処理工法用の三点支持式の地盤改良機とは、深度の大きさに応じて使い分けられている。
一方、１０ｍ以上の地盤貫入が可能な従来の地盤改良機として、深層混合処理用撹拌機を備えた三点支持式の地盤改良機が知られている。しかし、三点支持式の地盤改良機は、施工単価が高価であり、例えば１０ｍを少し超える程度の地盤貫入深さの工事を行なう場合、１０ｍ未満の地盤貫入が可能な地盤改良機に比べて、経済性に劣る等の問題があった。
そこで、本発明は、１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ることのできる簡易で低コストの地盤改良機、及び、該地盤改良機を用いた地盤改良方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、従来用いられていた１つのブームを有する地盤改良機に代えて、２つのブームを有する地盤改良機を用いれば、１つのブームを有する地盤改良機を用いた場合には、ベースマシンの走行方向とブーム及びアームの揺動方向とが略垂直である状態でベースマシンを定位置に保ち、かつ長尺の混合撹拌手段を鉛直に保つという条件下で、１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ることが困難であっても、２つのブームを有する地盤改良機を用いることによって、前記の条件下で１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ることが極めて容易になり、施工能率も向上することを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、本発明は、下記の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］  ベースマシンと、該ベースマシンに接続されたブームと、該ブームに接続されたアームと、該アームに接続された、土壌と固化材を混合撹拌するための長尺の混合撹拌手段を備えた地盤改良機であって、上記ブームが、上記ベースマシンに接続された第一のブーム体と、該第一のブーム体に対して折曲可能に接続された第二のブーム体を含むことを特徴とする地盤改良機。
［２］  上記混合撹拌手段が、上記アームに接続された長尺のケーシング、及び、該ケーシングに取り付けられた地盤掘削手段を有し、かつ、上記長尺のケーシングの地盤貫入可能な長さが、１０ｍ以上である上記［１］に記載の地盤改良機。
［３］  上記地盤掘削手段が、上記ケーシングの下端に取り付けられた混合撹拌翼である上記［２］に記載の地盤改良機。
［４］  上記地盤掘削手段が、上記ケーシングの長手方向に沿って延びる無限軌道ベルトに複数の混合撹拌翼を配設してなるものである上記［２］に記載の地盤改良機。
［５］  上記［１］〜［４］のいずれかに記載の地盤改良機を用いた地盤改良方法であって、第一の工事区画にて、上記ブーム及びアームの揺動方向と略垂直な向きに、上記ベースマシンの走行方向を定めて、上記ベースマシンの位置を定位置に保ったまま、上記ブーム及びアームの折曲を調整することによって、上記混合撹拌手段による第一の地盤の改良工事を行ない、次いで、上記ベースマシンの走行方向を上記と同様に保ちつつ、上記ブーム及びアームの揺動方向と略垂直な方向に、上記ベースマシンを１つの工事区画分だけ移動させた後、上記第一の工事区画に隣接する第二の工事区画にて、上記ベースマシンの位置を定位置に保ったまま、上記ブーム及びアームの折曲を調整することによって、上記混合撹拌手段による第二の地盤の改良工事を行ない、以後、同様にして、第三の地盤の改良工事及びそれ以降の地盤の改良工事を行ない、最終的に帯状の改良地盤を得ることを特徴とする地盤改良方法。
［６］  上記帯状の改良地盤として、第一の帯状の改良地盤を得た後、上記ベースマシンを、第一の帯状の改良地盤の延びる方向と略垂直な方向に、１つの工事区画分だけ移動させ、次いで、上記の第一の帯状の改良地盤を得る方法と同様にして、第一の帯状の改良地盤と隣接する領域に、第二の帯状の改良地盤を得て、以後、同様にして、第三の帯状の改良地盤及びそれ以降の帯状の改良地盤を得て、最終的に、複数の工事区画が縦横に連なってなる改良地盤を得る上記［５］に記載の地盤改良方法。
【発明の効果】
【０００６】
従来の地盤改良機においては、１つのブームのみを備えているために、ベースマシンの走行方向とブーム及びアームの揺動方向とが略垂直である状態でベースマシンを定位置に保ち、かつ長尺の混合撹拌手段を鉛直に保つという条件下で、例えば１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ることが困難であるのに対し、本発明の地盤改良機においては、２つのブームを備えているために、前記の条件下で１０ｍ以上の地盤貫入深さを得ることが極めて容易であり、また、施工精度及び施工能率も高い。
したがって、例えば、１０〜１４ｍの地盤貫入深さの工事を行なう場合に、従来の高価な三点支持式の地盤改良機を用いる必要がなく、工事コストの削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の地盤改良機の一例、及び、該地盤改良機を用いた地盤改良方法の一例を説明する。図１は、本発明の地盤改良機の一例を示す斜視図であり、図２は、本発明の地盤改良機の一例を用いて地盤改良工事を行なっている状態を示す断面図であり、図３は、本発明の地盤の改良方法の一例を示す平面図である。
図１中、本発明の地盤改良機１は、ベースマシン２と、ベースマシン２に対して折曲可能に接続された第一のブーム体３と、第一のブーム体３に対して折曲可能に接続された第二のブーム体４と、第二のブーム体４に対して折曲可能に接続されたアーム５と、アーム５に対して折曲可能に接続された、土壌と固化材を混合撹拌するための長尺の混合撹拌装置６を備えている。
ベースマシン２と第一のブーム体３、第一のブーム体３と第二のブーム体４、第二のブーム体４とアーム５、アーム５と混合撹拌装置６の各々の相互間は、折曲の回転中心となる回転軸と、折曲の角度を調整するための伸縮可能なシリンダとによって、所望の角度に調整することができる。
なお、第一のブーム体３、第二のブーム体４、及び、アーム５のいずれか１つ以上を伸縮可能に構成してもよいが、コストの観点から、伸縮しない構造であることが好ましい。
【０００８】
第一のブーム体の長さ（両端の回転軸間の距離）は、例えば、４〜６ｍである。第二のブーム体の長さ（両端の回転軸間の距離）は、例えば、４〜６ｍである。アームの長さ（両端の回転軸間の距離）は、例えば、３〜５ｍである。
本発明において、第一のブーム体３、及び第二のブーム体４に加えて、第三のブーム体、第四のブーム体・・・を設けてもよい。ただし、地盤改良機１の構造の複雑化や、地盤改良機１の製造コストの増大等の観点から、ブームは、２つのブーム体のみからなることが好ましい。
なお、本明細書において、混合撹拌装置６に接続される長尺の部分をアームと称し、アームとベースマシンの間に配設される２つ以上の長尺の部分を、各々ブーム体と称し、ブーム体の集合体をブームと称する。
【０００９】
ベースマシン２は、走行手段８を有する下部車体７と、下部車体７の上方に下部車体７に対して水平方向に旋回可能に配設された、運転席９等を含む上部車体を備えている。運転席９等を含む上部車体は、例えば、走行手段８の走行方向（ベースマシン２の走行方向）に対して略垂直の方向に運転席９を向けたまま（図２参照）、ブーム３，４及びアーム５を揺動させることができる。
走行手段８は、図１及び図２に示すような一対の無限軌道（クローラ）の他に、四輪の車輪等で構成してもよい。
混合撹拌装置６は、アーム５に接続された長尺のケーシング１０、及び、ケーシング１０に取り付けられた混合撹拌翼１１を有する。
図１中のケーシング１０は、例えば、断面が矩形である中空のケーシングとして構成されている。ケーシング１０の下端は、地盤への貫入時に、一対（２つ）の混合撹拌翼１１の中間に存在する未改良土壌を解砕するために、正面から見て略逆三角形に形成されている。ケーシング１０の内部には、セメントミルク等の固化材を供給するための流通路が設けられており、ケーシング１０の下端には、固化材の噴射口が設けられている。
一対の混合撹拌翼１１は、ケーシング１０の下端の両側面に設けており、鉛直方向に回転するものである。一対の混合撹拌翼１１の各々は、通常、４個の撹拌翼を備えている。撹拌翼は、各々、３〜４個の撹拌爪を有する。
【００１０】
混合撹拌装置としては、アームに接続された長尺のケーシング、及び、該ケーシングに取り付けられた、該ケーシングに対して可動の地盤掘削手段（典型的には、混合撹拌翼を有するもの）を有していればよく、図１及び図２に示すもの以外に、例えば、長尺のケーシングの上端及び下端にスプロケット及び該スプロケットに懸架した長尺の無限軌道ベルトを配設するとともに、該無限軌道ベルトに複数の混合撹拌翼（ただし、各混合撹拌翼は複数の撹拌爪を有する。）を固着させてなるもの（いわゆるトレンチャー）などが挙げられる。
本発明において、ケーシング１０の地盤貫入可能な長さ（図１中の符号Ｌ）は、好ましくは１０ｍ以上、より好ましくは１１ｍ以上、特に好ましくは１２ｍ以上である。該長さが１０ｍ未満では、ブームを２つ以上のブーム体に分割しなくても、ブームの鉛直性を保ったまま、地盤の改良工事を行なうことができる場合があり、本発明を実施する必要性が小さくなる。
ケーシング１０の地盤貫入可能な長さの上限値は、ブーム体３，４及びアーム５の通常の長さを考慮すると、好ましくは１６ｍ、より好ましくは１５ｍである。該値が１６ｍを超えると、ブームの鉛直性を保ったまま地盤の改良工事を行なうことが困難な場合がある。
【００１１】
なお、本明細書中、「ケーシングの地盤貫入可能な長さ」とは、図１に示すように、ケーシングの下端（具体的には、図１に示すケーシング１０の場合、下端部である逆三角形の最下点）と、地盤に最も深く貫入したと想定した場合の地表面に対応するケーシングの地点の間の距離Ｌをいう。
ここで、「地盤に最も深く貫入した」とは、アーム５に対する混合撹拌装置６の折曲を行なうための機構（例えば、アーム５に付属している伸縮可能なシリンダ）の運動に支障を与えないで地盤に貫入し得る限界点に達した状態を意味するものである。ただし、ここでの「貫入し得る限界点」とは、地盤の掘削による盛り上がり土（図２中の符号２０参照）が存在しない平坦な地表面で貫入作業を行なうものと仮定した場合のものである。
実際の地盤改良工事においては、図２に示すように、地表面からの改良地盤の盛り上がり土２０が存在するので、実際の最大貫入長さＬ１は、ケーシングの地盤貫入可能な長さＬから、盛り上がり土の高さ（例えば１ｍ）と作業時の余裕のための長さ（例えば０．５〜１ｍ）との合計の長さＬ２（１．５〜２ｍ）を差し引いた長さである。
混合撹拌装置６の上端には、混合撹拌装置６の貫入及び引抜き時の鉛直性を保つために、鉛直性の制御用の施工管理計（図示せず）が取り付けられている。
【００１２】
次に、本発明の地盤改良方法を説明する。
図３中、まず、第一の工事区画３０にて、地盤改良機１のベースマシン２の位置を定位置に保ったまま、ブーム３，４及びアーム５の折曲を調整することによって、混合撹拌装置６による第一の地盤の改良工事を行なう。
この際、ブーム３，４及びアーム５の揺動が、ベースマシン２の走行方向（走行手段８の走行方向）に対して略垂直の方向になるように、ベースマシン２の下部車体７及び運転席９を含む上部車体の位置を定める。
なお、本明細書において、「ベースマシン２の位置を定位置に保つ」とは、下部車体７を定位置に保つことを意味する。したがって、下部車体７の位置が固定されている限りにおいて、下部車体７に対して運転席９を含む上部車体が旋回したとしても、ベースマシン２は、定位置に保たれていることになる。
ブーム３，４及びアーム５の揺動が、ベースマシン２の走行方向と同じ方向になるように、ベースマシン２の下部車体７及び運転席９を含む上部車体の位置を定めた場合には、ブーム３，４及びアーム５を揺動させながら、走行手段８によってベースマシン２の位置を若干移動させることができるので、混合撹拌装置６の鉛直性を保ち易くなり、鉛直性を保つ条件下における混合撹拌装置６の地盤貫入可能な長さを若干大きくすることができるものの、図３に示すような手順で工事を行なうことができないため、工事全体の能率が悪くなり、また、工事の精度も低下する。
【００１３】
次いで、ブーム３，４及びアーム５の揺動方向と略垂直な方向に、地盤改良機１のベースマシン２を、１つの工事区画分だけ移動させた後、第一の工事区画３０に隣接する第二の工事区画３１にて、地盤改良機１のベースマシン２の位置を定位置に保ったまま、ブーム３，４及びアーム５の折曲を調整することによって、混合撹拌装置６による第二の地盤の改良工事を行なう。以後、同様にして、第三の地盤の改良工事及びそれ以降の地盤の改良工事を行ない、第一の帯状の改良地盤４０を得る。
その後、地盤改良機１の位置を、第一の帯状の改良地盤４０の延びる方向と略垂直な方向に、第一の帯状の改良地盤４０の幅（つまり、工事区画３０の幅）と同じ距離だけ移動させて、第一の帯状の改良地盤４０の工事方向と逆の方向に折り返し、第一の帯状の改良地盤４０に沿った隣接領域の工事を行なって、第二の帯状の改良地盤４１を得る。以後、同様の手順で第三の帯状の改良地盤４２等を得て、最終的に、複数の工事区画が縦横（二次元）に連なってなる改良地盤を得る。
【実施例】
【００１４】
［実施例１］
図１及び図２に示す地盤改良機１を用いて、図３に示すように地盤改良工事を行なった。
地盤改良機１における第一のブーム体、第二のブーム体、アーム、地盤貫入可能な長さＬの各長さは、各々、５ｍ、５ｍ、４ｍ、１４ｍであった。最大貫入長さ（図２中の符号Ｌ１）が１２ｍであり、地上部分の長さ（図２中の符号Ｌ２）が２ｍである地点に達するまで、地盤の改良工事を行なった。この間、長尺の混合撹拌装置６は、鉛直性を保っていた。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の地盤改良機の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の地盤改良機を用いて地盤改良工事を行なっている状態を示す断面図である。
【図３】本発明の地盤の改良方法の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    地盤改良機
２    ベースマシン
３    第一のブーム体
４    第二のブーム体
５    アーム
６    混合撹拌装置
７    下部車体
８    走行手段（クローラ）
９    運転席
１０    ケーシング
１１    混合撹拌翼
２０    改良地盤の盛り上がり土
３０    第一の工事区画
３１    第二の工事区画
３２    第三の工事区画
４０    第一の帯状の改良地盤
４１    第二の帯状の改良地盤
４２    第三の帯状の改良地盤
【図１】
2009221770.tif 000003
【図２】
2009221770.tif 000004
【図３】
2009221770.tif 000005