(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の下部に放射状に設けた１以上の攪拌翼の回転域の地盤中に、回転軸の攪拌翼の回転方向の裏側の外周面から径方向に沿って延出する固化材吐出管の先端の固化材吐出管口から固化材を吐出させ、原位置土と攪拌混合して固化処理杭を造成する方法であって、前記固化材吐出管口の位置は、固化処理杭の断面積基準で、該固化材吐出管口が１個の場合、該断面積を二等分する円周上とし、該固化材吐出管口が複数（ｎ）個の場合、該断面積をｎ等分する円周で区画される領域をそれぞれ二等分する円周上とすることを特徴とする固化処理杭の造成方法。
【請求項２】
前記固化材吐出管口の位置は、該固化材吐出管口が１個の場合、半径Ｒの固化処理杭で、半径０．７１Ｒの円周上であることを特徴とする請求項１記載の固化処理杭の造成方法。
【請求項３】
前記固化材吐出管口の位置は、該固化材吐出管口が２個の場合、半径Ｒの固化処理杭で、半径０．５Ｒの円周上および半径０．８７Ｒの円周上であることを特徴とする請求項１記載の固化処理杭の造成方法。
【請求項４】
前記固化材吐出管口の位置は、該固化材吐出管口が３個の場合、半径Ｒの固化処理杭で、半径０．４１Ｒの円周上、半径０．７１Ｒの円周上及び半径０．９１Ｒの円周上であることを特徴とする請求項１記載の固化処理杭の造成方法。
【請求項５】
前記固化材吐出管口の位置が、前記位置の±６０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の固化処理杭の造成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を改良するための固化処理杭を造成する際、羽根切り回数を削減することができる改良された固化処理杭の造成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の改良工法のひとつに固化処理杭造成工法がある。この固化処理杭造成工法は、例えば、図６に示すように、機械式攪拌装置１１の先端を、施工する柱体の芯に合わせて回転軸１６を回転させ、回転軸１６の下部に放射状に設けた１以上の攪拌翼１２ａ、１２ｂの回転域の地盤中に、回転軸１６の所定の位置に付設された固化材吐出管口１３、１４又は１５から固化材を吐出させ、原位置土と攪拌混合しながら貫入を行い、設計深度に達したところで吐出を停止し、回転軸１６をそのまま回転又は逆転して、更に攪拌混合しながら地盤中に引き上げて柱状体を造成する工法である。図６中、符号１２１は掘削用ビットである。
【０００３】
通常、固化材は貫入工程において吐出される場合、固化材吐出管口１３又は１５のいずれか一か所から吐出され、引き上げ工程において吐出される場合、固化材吐出管口１４から吐出される。そして、その固化材吐出管口１３、１４又は１５の位置は、上記のいずれの場合も回転軸１６の付近であるか、あるいは、攪拌翼１２ａ、１２ｂの翼長（符号のＬ）中心部（Ｌ／２）付近であるかで、これらの位置は経験的に決定されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固化材吐出管口の位置が回転軸１６の付近であると、固化材を固化処理杭の断面中心付近に部分的に吐出することとなり、固化材を断面積の全体に行き渡るように均一に攪拌するためには、羽根切り回数が多くなるという問題がある。固化材吐出管口の位置が攪拌翼１２ａ、１２ｂの翼長Ｌの中心部付近（Ｌ／２）であると、前記の固化材吐出管口の位置が回転軸１６の付近にあるものと比較すると、羽根切り回数が低減されるものの、依然として羽根切り回数を顕著に減らすことはできず、施工の遅れの問題は依然未解決のままであった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、羽根切り回数が低減でき、施工効率に優れる固化処理杭の造成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、固化処理杭の造成方法において、固化材吐出管口の位置は、固化処理杭の断面積基準で、該固化材吐出管口が受け持つ面積の半分の位置に設置すれば、該固化材吐出管口から吐出される固化材が固化処理杭の断面積の全体に均一に攪拌混合されるため、羽根切り回数が低減できることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、回転軸の下部に放射状に設けた１以上の攪拌翼の回転域の地盤中に、回転軸の攪拌翼の回転方向の裏側の外周面から径方向に沿って延出する固化材吐出管の先端の固化材吐出管口から固化材を吐出させ、原位置土と攪拌混合して固化処理杭を造成する方法であって、前記固化材吐出管口の位置は、固化処理杭の断面積基準で、該固化材吐出管口が１個の場合、該断面積を二等分する円周上とし、該固化材吐出管口が複数（ｎ）個の場合、該断面積をｎ等分する円周で区画される領域をそれぞれ二等分する円周上とすることを特徴とする固化処理杭の造成方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、固化材が固化処理杭の断面積の全体に均一に吐出できるため、羽根切り回数が低減できる。このため、回転軸の引き上げ速度を早くでき、１本の固化処理杭の造成時間を早めることができる。また、従来通りの羽根切り回数で混合攪拌を行えば、固化材が原位置土とより均一に混合されるため、より一層バラツキの無い均一強度を有する高品質の固化処理杭が造成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の固化処理杭の造成方法に使用される機械式攪拌施工装置は、固化材吐出管口の位置が異なる以外、例えば、図６に示すような従来のものが使用できる。本発明の固化処理杭の造成方法に使用される機械式攪拌施工装置の先端部の構造を図１〜図４を参照して説明する。図１はその先端部の正面図、図２は固化材吐出管口が１個の場合の平面図、図３は固化材吐出管口が２個の場合の平面図、図４は固化材吐出管口が３個の場合の平面図をそれぞれ示す。
【０００９】
本発明の固化処理杭の造成方法は、施工装置の回転軸１の下方部に放射状に設けた１以上の攪拌翼２ａ、２ｂの回転域の地盤中に、回転軸１の所定の位置に付設された固化材吐出管口３１から固化材を吐出させ、原位置土と攪拌混合して固化処理杭を造成するものである。
【００１０】
回転軸１は、施工設備の回転駆動機に昇降自在、且つ回転自在に吊り下げられ、丸パイプ状をなし、パイプ内には固化材が流通する通路が通されている（不図示）。回転軸１の下部には複数の攪拌翼２が設けられ、それらの１の攪拌翼２ｂにおける回転方向の裏側の付け根部分の回転軸１の外周に固化材吐出管３が設けられている。また、回転軸１の下方に位置する他の攪拌翼２ａにおける回転方向裏側の付け根部分の回転軸１の外周に固化材吐出管４が設けられている。この固化材吐出管３、４は一端が固化材吐出管口３１、４１で、他端はいずれも回転軸１の中を通る通路に接続し、この通路は地上の固化材供給設備に接続している（不図示）。固化材吐出管口３１の開口方向は、攪拌翼方向、すなわち、固化処理杭の半径方向であっても、また、固化材吐出管３の先端をエルボ管として、攪拌翼方向と直角の方向としてもよい。図１中、符号２１は掘削用ビットである。
【００１１】
固化材吐出管口３１の位置は、固化処理杭５の断面積基準で、該固化材吐出管口が１個の場合、該断面積を二等分する円周上であり、該固化材吐出管口が複数（ｎ）個の場合、該断面積をｎ等分する円周で区画される領域をそれぞれ二等分する円周上である。すなわち、固化材吐出管口の位置は、次式（１）；
Ｘ(n) ＝｛Ｒ2 ×(1,2,3, ・・,2n-1) /2n｝1/2       （１）
（式中、Ｘは半径Ｒの円の面積をｎ等分に区画する円周の半径を示す。）で表されるＸの奇数場所上に設置される。例えば、３個（ｎ＝３）の固化材吐出管口の場合、Ｘ(3) ＝｛Ｒ2 ×(1,2,3,4,5) /6｝1/2 から、Ｘ(3)1＝（Ｒ2 ／６）1/2 ＝０．４１Ｒ、Ｘ(3)2＝（Ｒ2 ／３）1/2 ＝０．５８Ｒ、Ｘ(3)3＝（Ｒ2 ／２）1/2 ＝０．７１Ｒ、Ｘ(3)4＝（２Ｒ2 ／３）1/2 ＝０．８２Ｒ、Ｘ(3)5＝（５Ｒ2 ／６）1/2 ＝０．９１Ｒとなり、そのうち、奇数番目を採り、固化材吐出管口３１の位置は、Ｘ(3)1＝０．４１Ｒ、Ｘ(3)3＝０．７１Ｒ、Ｘ(3)5＝０．９１Ｒの円周上となる。
【００１２】
具体的には、前記固化材吐出管口３１の位置は、該固化材吐出管口が１個の場合、半径Ｒの固化処理杭で、半径０．７１Ｒの円周上であり（図２）、該固化材吐出管口が３１ａ、３１ｂと２個付設する場合、半径Ｒの固化処理杭で、半径０．５Ｒの円周上および半径０．８７Ｒの円周上であり（図３）、前記固化材吐出管口が３１ｃ、３１ｄ及び３１ｅと３個付設する場合、半径Ｒの固化処理杭で、半径０．４１Ｒの円周上、半径０．７１Ｒの円周上及び半径０．９１Ｒの円周上である。固化材吐出管口３１の位置を上記の位置とすれば、固化処理杭の断面積基準で、各固化材吐出口が受け持つ面積が同じとなるため、固化処理杭の断面積の全体に固化材の均一な吐出が可能となる。なお、固化材吐出管口の位置としては、上記位置に厳密に限定されず、その近傍の位置も含まれる。例えば、上記位置から±６０mmの範囲内であれば、固化材が原位置土と均一に混合され、バラツキの無い均一強度を有する高品質の固化処理杭が造成できる。なお、固化処理杭の直径は通常、６００〜２０００mmである。
【００１３】
複数個の固化材吐出管口を有する場合、これらは互いにほぼ同一平面内に設置されていればよく、例えば、２個の固化材吐出管口を有する場合、図３の形態の他、同一側に上下に近接して付設してもよい。また、３個の固化材吐出管口を有する場合、図４の形態の他、攪拌翼２ｂに直角に更に攪拌翼を設けて平面視十字形状の攪拌翼とし、新たな攪拌翼の一側に固化材吐出管３ｃ又は３ｄを設けた位置としてもよい。更に、固化剤吐出管３の代わりに、固化材吐出管４を使用し、固化剤吐出管口４１を上記位置としてもよい。
【００１４】
固化材としては、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。また、回転軸１は丸パイプ以外に、例えば、角パイプ状であってもよい。機械式攪拌装置は回転駆動機に接続される回転軸が１本の単軸型であっても、回転軸が２本の２軸型であってもよい。
【００１５】
次に、図１及び図２に示すような固化材吐出管口が１個の攪拌装置を使用して固化処理杭を造成する方法について説明する。先ず、回転駆動機により回転軸１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。この際、固化材吐出管口３１からはセメントミルクを吐出させない。所定の深度まで到達すると、回転軸貫入工程は終了する。次に、回転軸を正転方向又は逆転方向に回転させながら地盤中を引く抜く際、地上のセメントミルク供給設備からセメントミルクを固化材吐出管口４１から吐出し、地盤中に攪拌混合させて固化処理杭５を造成する。なお、回転軸１を地盤に貫入する際、あるいは貫入及び引き抜き双方の際、固化材吐出管口３１から固化材を吐出させ、地盤中で攪拌混合させてもよい。
【００１６】
上記の方法で造成された固化処理杭５の、羽根切り回数に対するその断面の固化材の混合度合いの変化を図５及び図７を参照して説明する。図５は、本実施の形態例に係る固化処理杭で、（Ａ）は回転軸による羽根切り回数が少ないｎ1 回の場合、（Ｂ）は回転軸による羽根切り回数が中程度のｎ2 回の場合における原位置土と固化材の混合部分を斜線で示した模式図である。羽根切り回数がｎ1 回の場合、固化材は、固化処理杭の断面全体の中央部分のみに拡散しているものの、その中心部分と周辺部分には未だ届いていない。更に、羽根切りが進み、羽根切り回数がｎ2 回の場合、固化材は固化処理杭の断面全体に行き渡り、均一な混合物が得られている。一方、従来の図６に示すような攪拌装置を使用し、固化材吐出管口１５から固化材を吐出する以外は、同様の方法で造成された固化処理杭の場合、図７のように示される。図７中、（Ａ）は回転軸による羽根切り回数が少ないｎ1 回の場合、（Ｂ）は回転軸による羽根切り回数が中程度のｎ2 回の場合、（Ｃ）は回転軸による羽根切り回数が中程度よりやや多いｎ3 回の場合、（Ｄ）は回転軸による羽根切り回数が更に多いｎ4 回の場合における原位置土と固化材の混合部分を斜線で示した模式図である。羽根切り回数がｎ1 回の場合、固化材は、固化処理杭の断面全体の中心のごく一部分のみにしか拡散していない。羽根切りが進み、羽根切り回数がｎ2 回の場合、全体面積を等分に分ける円周で囲まれる領域内まで固化材は拡散している。更に羽根切りが進み、羽根切り回数がｎ3 回の場合、固化材は固化処理杭の断面全体に行き渡っているものの、均一にはなっていない。更に羽根切りが進み、羽根切り回数がｎ4 回の場合、固化材は固化処理杭の断面全体に行き渡り、且つ均一な混合物が得られている。同じ羽根切り回数ｎ2 回であっても、本実施の形態例では、固化材は固化処理杭の断面積全体に均一に行き渡っているのに対して、従来のものは、断面積全体の半分程度にまでしか行き渡っていない。このように、本実施の形態例によれば、従来のものに比して、羽根切り回数が大幅に減少させることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、固化材が固化処理杭の断面積全体に均一に吐出できるため、羽根切り回数が低減できる。このため、回転軸の引き上げ速度を早くでき、１本の固化処理杭の造成時間を早めることができる。また、従来通りの羽根切り回数で混合攪拌を行えば、固化材が原位置土とより均一に混合されるため、より一層バラツキの無い均一強度を有する高品質の固化処理杭が造成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本例の固化処理杭の造成方法に使用される攪拌装置の先端部の正面図である。
【図２】本例の固化材吐出管口が１個の攪拌装置の先端部の平面図である。
【図３】本例の固化材吐出管口が２個の攪拌装置の先端部の平面図である。
【図４】本例の固化材吐出管口が３個の攪拌装置の先端部の平面図である。
【図５】本例に係る固化処理杭で、回転軸の羽根切り回数に対する原位置土と固化材の混合度合いを説明する模式図である。
【図６】従来の固化処理杭の造成方法に使用される攪拌装置の先端部の正面図である。
【図７】従来例に係る固化処理杭で、回転軸の羽根切り回数に対する原位置土と固化材の混合度合いを説明する模式図である。
【符号の説明】
１                            回転軸
２、２ａ、２ｂ                攪拌翼
３、３ａ〜３ｅ、４            固化材吐出管
５                            固化処理杭
２１                          掘削用ビット
３１、３１ａ〜３１ｅ、４１    固化材吐出管口
【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】
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【図６】
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【図７】
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