削孔攪拌装置、地盤改良方法
【課題】地盤を削孔攪拌することでソイルセメント柱を構築する際に掘削土とセメントミルクとを確実に攪拌する。
【解決手段】地盤内にソイルセメント柱を構築するための削孔攪拌装置は、鉛直方向に延びるロッド７０と、ロッド７０に回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、ロッド７０の下端に接続された掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通してセメントミルクを掘削ビット８０に供給し、掘削ビット８０に設けられたセメントミルク供給管８６から側方に向かって噴射するセメントミルク噴射手段と、を備える。
【解決手段】地盤内にソイルセメント柱を構築するための削孔攪拌装置は、鉛直方向に延びるロッド７０と、ロッド７０に回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、ロッド７０の下端に接続された掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通してセメントミルクを掘削ビット８０に供給し、掘削ビット８０に設けられたセメントミルク供給管８６から側方に向かって噴射するセメントミルク噴射手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良するための削孔攪拌装置及びこの装置を用いた地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤改良をするべく、ソイルセメント柱を隣接するソイルセメント柱同士が部分的に互いに重なり合うように構築することで、ソイルセメント壁を構築することが行われている。このようなソイルセメント壁を構築するための装置として、例えば、特許文献１に記載されているように、回転ロッドの下部に側方に向かって延びる切削翼及び攪拌翼を備えるとともに、回転ロッドの内部を通して供給されたセメントミルクを回転ロッドの下端から下向きに噴射可能な削孔攪拌装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―３１３８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような削孔攪拌装置を用いてソイルセメント柱を構築する場合には、セメントミルクを注入しながら地盤を下向きに削孔攪拌するため、削工攪拌が完了した時点において、掘削孔の上部のソイルセメントは硬化を開始している。このため、地盤の削孔攪拌後、掘削孔の下端から掘削ビットを引き上げるのが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、地盤の削孔攪拌が完了した後に、掘削ビットの撤去を容易に行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の削孔攪拌装置は、地盤改良するための削孔攪拌装置であって、鉛直方向に延びるロッドと、前記ロッドに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、 前記ロッドの内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置と、前記ロッドに接続され、下向きに第１のビットが取り付けられた第１の翼体、及び、上向きに第２のビットが取り付けられ、前記第１の翼体の上方に設けられた第２の翼体を有する掘削ビットと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のソイルセメント柱の構築方法は、上記の削孔攪拌装置を用いて地盤改良する方法であって、前記セメントミルク供給装置により前記ロッドを通じて地盤にセメントミルクを供給しながら、前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを下降させることで地盤を削孔攪拌する第１のステップと、前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを上昇させて前記掘削ビットを撤去する第２のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、掘削ビットが上向きに第２のビットが取り付けられた上方の翼体を備えるため、掘削孔内から掘削ビットを撤去する際に、掘削ビットを回転させながら引き上げることで、ソイルセメントが硬化を開始していても、このソイルセメントが第２のビットにより切削されるため、掘削ビットの撤去を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】地盤改良装置を示す図である。
【図２】掘削ビットの詳細な構成を示す正面図である。
【図３】ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図である。
【図４】ソイルセメント柱を構築する際の掘削ビットを拡大して示す図である。
【図５】掘削ビットを撤去する際の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の削孔攪拌装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態においてソイルセメント柱を構築するために用いられる地盤改良装置について説明する。図１は地盤改良装置１０を示す図である。同図に示すように、地盤改良装置１０はキャタピラからなる移動機構２０と、移動機構２０上に設置された台座部３０と、台座部３０により鉛直に延びるように支持された案内部４０と、案内部４０に取り付けられた起振装置５０と、起振装置５０に接続されたロッド７０と、ロッド７０を回転させる回転装置６０と、ロッド７０の先端又は先端近傍に取り付けられた掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通じて掘削ビット８０の先端からセメントミルクを排出するセメントミルク供給装置９０とを備える。
【００１１】
起振装置５０は、例えば、偏芯重錘を回転させることにより生じた起振力をロッド７０に伝達する装置である。起振装置５０は、ロッド７０及び回転装置６０とともに案内部４０に沿って移動可能である。
回転装置６０は、ロッド７０にその軸を中心とした回転力を加える装置である。
【００１２】
図２は、掘削ビット８０の詳細な構成を示す正面図である。同図に示すように、掘削ビット８０は、ロッド７０に接続される軸部８１と、軸部８１に外周に向かって延びるように複数の高さ位置に接続された攪拌翼８２と、軸部８１の先端部に両側方に延びるように取り付けられた掘削翼本体８３と、掘削翼本体８３に取り付けられた第１のビット８４と、軸部８１の先端に取り付けられた中央ビット８５と、最上部の攪拌翼８２の上部に取り付けられた第２のビット８６と、を備える。
【００１３】
セメントミルク供給装置９０によりロッド７０を通じて供給されたセメントミルクは、軸部８１の先端から排出される。
第２のビット８６は鋼材からなる爪状の部材であり、刃先が斜め上方を向くように攪拌翼８２に取り付けられている。これにより、軸部８１を回転させながら、掘削ビット８０全体を上昇させることで、第２のビット８６により上方のソイルセメントを切削することができる。
【００１４】
地盤改良装置１０は、回転装置６０によりロッド７０を介して、掘削ビット８０を回転させることで、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４により地盤を掘削することができる。また、セメントミルク供給装置９０により、掘削孔内にセメントミルクを噴射するとともに、掘削ビット８０が回転することで、攪拌翼８２がセメントミルクと掘削土とを混合攪拌し、ソイルセメントを形成することができる。
【００１５】
図３は、ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図であり、図４は、掘削ビット８０を拡大して示す図である。これらの図に示すように、地盤改良装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を毎分２０〜６０回転の速度で回転させながら地盤１を掘削して掘削孔４を形成する。この際、起振装置５０によりロッド７０を介して掘削ビット８０に例えば、２０〜５０Ｈｚ程度の上下方向の起振力を加える。これにより、掘削ビット８０も上下に振動するため、切削効率が向上する。また、掘削ビット８０が上下に振動し、この振動が地盤１に伝達されることで、地盤１中の大きな礫や岩が振動により移動するため容易に掘削を行える。
【００１６】
また、上記の掘削作業と平行して、セメントミルク供給装置９０により、ロッド７０の内部を通じて掘削孔４内にセメントミルクを噴射する。したがって、掘削ビット８０の下方の地盤１はセメントミルクを含んだ状態で振動することで液状化して軟化するため、掘削ビット８０により容易に切削することができる。このように、地盤改良装置１０によれば、起振装置５０により起振力が加えられることで掘削ビット８０による掘削効率が向上する。
【００１７】
そして、掘削ビット８０により切削された土砂とロッド７０の先端から噴射されたセメントミルクとが、攪拌翼により攪拌されることで掘削孔４内にソイルセメント５が形成される。この際、攪拌翼８２に第２のビット８６が取り付けられているため、第２のビット８６により土砂とセメントミルクとが攪拌されるため、攪拌効率が向上する。
【００１８】
上記のようにして所定の深さまで地盤１を削孔攪拌した後、ロッド７０を引き上げ、掘削孔４から掘削ビット８０を引き抜く。この際、掘削孔４内上部のソイルセメント５は、形成後、時間が経過しているため、硬化を開始している。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、ロッド７０を引き上げる際に、回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させる。これにより、掘削ビット８０の最上部の攪拌翼８２に取り付けられた第２のビット８６が、硬化を開始したソイルセメント５を切削するため、スムーズに掘削ビット８０の撤去作業を行うことができる。
そして、掘削孔４内に形成したソイルセメント５が硬化することソイルセメント柱の構築作業が完了する。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、最上段の攪拌翼８２の上部に第２のビット８６を取り付けておき、掘削ビット８０を掘削孔４内から引き上げる際に、回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させることで、第２のビット８６が硬化したソイルセメント５を切削するため、スムーズに掘削ビット８０を引き上げることができる。
【００２０】
なお、本実施形態では、最上段の攪拌翼８２のみに第２のビット８６を取り付けることとしたが、これに限らず、他の段の攪拌翼８２に第２のビット８６を取り付けることとしてもよい。また、第２のビット８６を掘削翼本体８３に取り付けてもよい。
【００２１】
また、本実施形態では、回転装置６０によりロッド７０を回転させるとともに、起振装置５０によりロッド７０に起振力を加えたが、これに限らず、ロッド７０に回転又は振動のうち何れかのみを加えることとしてもよい。
【００２２】
また、本実施形態では、掘削ビット８０を掘削孔４から引き上げる際に、掘削ビット８０を回転させることとしたが、これに限らず、掘削ビット８０に上下に起振力を加えることとしてもよいし、また、起振力と回転力を加えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０ 地盤改良装置 ２０ 移動機構
３０ 台座部 ４０ 案内部
５０ 起振装置 ６０ 回転装置
７０ ロッド ８０ 掘削ビット
８１ 軸部 ８２ 攪拌翼
８３ 掘削翼本体 ８４ 第１のビット
８５ ビット ８６ 第２のビット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良するための削孔攪拌装置及びこの装置を用いた地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地盤改良をするべく、ソイルセメント柱を隣接するソイルセメント柱同士が部分的に互いに重なり合うように構築することで、ソイルセメント壁を構築することが行われている。このようなソイルセメント壁を構築するための装置として、例えば、特許文献１に記載されているように、回転ロッドの下部に側方に向かって延びる切削翼及び攪拌翼を備えるとともに、回転ロッドの内部を通して供給されたセメントミルクを回転ロッドの下端から下向きに噴射可能な削孔攪拌装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―３１３８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような削孔攪拌装置を用いてソイルセメント柱を構築する場合には、セメントミルクを注入しながら地盤を下向きに削孔攪拌するため、削工攪拌が完了した時点において、掘削孔の上部のソイルセメントは硬化を開始している。このため、地盤の削孔攪拌後、掘削孔の下端から掘削ビットを引き上げるのが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、地盤の削孔攪拌が完了した後に、掘削ビットの撤去を容易に行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の削孔攪拌装置は、地盤改良するための削孔攪拌装置であって、鉛直方向に延びるロッドと、前記ロッドに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、 前記ロッドの内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置と、前記ロッドに接続され、下向きに第１のビットが取り付けられた第１の翼体、及び、上向きに第２のビットが取り付けられ、前記第１の翼体の上方に設けられた第２の翼体を有する掘削ビットと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のソイルセメント柱の構築方法は、上記の削孔攪拌装置を用いて地盤改良する方法であって、前記セメントミルク供給装置により前記ロッドを通じて地盤にセメントミルクを供給しながら、前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを下降させることで地盤を削孔攪拌する第１のステップと、前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを上昇させて前記掘削ビットを撤去する第２のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、掘削ビットが上向きに第２のビットが取り付けられた上方の翼体を備えるため、掘削孔内から掘削ビットを撤去する際に、掘削ビットを回転させながら引き上げることで、ソイルセメントが硬化を開始していても、このソイルセメントが第２のビットにより切削されるため、掘削ビットの撤去を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】地盤改良装置を示す図である。
【図２】掘削ビットの詳細な構成を示す正面図である。
【図３】ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図である。
【図４】ソイルセメント柱を構築する際の掘削ビットを拡大して示す図である。
【図５】掘削ビットを撤去する際の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の削孔攪拌装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態においてソイルセメント柱を構築するために用いられる地盤改良装置について説明する。図１は地盤改良装置１０を示す図である。同図に示すように、地盤改良装置１０はキャタピラからなる移動機構２０と、移動機構２０上に設置された台座部３０と、台座部３０により鉛直に延びるように支持された案内部４０と、案内部４０に取り付けられた起振装置５０と、起振装置５０に接続されたロッド７０と、ロッド７０を回転させる回転装置６０と、ロッド７０の先端又は先端近傍に取り付けられた掘削ビット８０と、ロッド７０の内部を通じて掘削ビット８０の先端からセメントミルクを排出するセメントミルク供給装置９０とを備える。
【００１１】
起振装置５０は、例えば、偏芯重錘を回転させることにより生じた起振力をロッド７０に伝達する装置である。起振装置５０は、ロッド７０及び回転装置６０とともに案内部４０に沿って移動可能である。
回転装置６０は、ロッド７０にその軸を中心とした回転力を加える装置である。
【００１２】
図２は、掘削ビット８０の詳細な構成を示す正面図である。同図に示すように、掘削ビット８０は、ロッド７０に接続される軸部８１と、軸部８１に外周に向かって延びるように複数の高さ位置に接続された攪拌翼８２と、軸部８１の先端部に両側方に延びるように取り付けられた掘削翼本体８３と、掘削翼本体８３に取り付けられた第１のビット８４と、軸部８１の先端に取り付けられた中央ビット８５と、最上部の攪拌翼８２の上部に取り付けられた第２のビット８６と、を備える。
【００１３】
セメントミルク供給装置９０によりロッド７０を通じて供給されたセメントミルクは、軸部８１の先端から排出される。
第２のビット８６は鋼材からなる爪状の部材であり、刃先が斜め上方を向くように攪拌翼８２に取り付けられている。これにより、軸部８１を回転させながら、掘削ビット８０全体を上昇させることで、第２のビット８６により上方のソイルセメントを切削することができる。
【００１４】
地盤改良装置１０は、回転装置６０によりロッド７０を介して、掘削ビット８０を回転させることで、掘削翼本体８３に取り付けられたビット８４により地盤を掘削することができる。また、セメントミルク供給装置９０により、掘削孔内にセメントミルクを噴射するとともに、掘削ビット８０が回転することで、攪拌翼８２がセメントミルクと掘削土とを混合攪拌し、ソイルセメントを形成することができる。
【００１５】
図３は、ソイルセメント柱を構築する様子を示す鉛直断面図であり、図４は、掘削ビット８０を拡大して示す図である。これらの図に示すように、地盤改良装置１０の回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を毎分２０〜６０回転の速度で回転させながら地盤１を掘削して掘削孔４を形成する。この際、起振装置５０によりロッド７０を介して掘削ビット８０に例えば、２０〜５０Ｈｚ程度の上下方向の起振力を加える。これにより、掘削ビット８０も上下に振動するため、切削効率が向上する。また、掘削ビット８０が上下に振動し、この振動が地盤１に伝達されることで、地盤１中の大きな礫や岩が振動により移動するため容易に掘削を行える。
【００１６】
また、上記の掘削作業と平行して、セメントミルク供給装置９０により、ロッド７０の内部を通じて掘削孔４内にセメントミルクを噴射する。したがって、掘削ビット８０の下方の地盤１はセメントミルクを含んだ状態で振動することで液状化して軟化するため、掘削ビット８０により容易に切削することができる。このように、地盤改良装置１０によれば、起振装置５０により起振力が加えられることで掘削ビット８０による掘削効率が向上する。
【００１７】
そして、掘削ビット８０により切削された土砂とロッド７０の先端から噴射されたセメントミルクとが、攪拌翼により攪拌されることで掘削孔４内にソイルセメント５が形成される。この際、攪拌翼８２に第２のビット８６が取り付けられているため、第２のビット８６により土砂とセメントミルクとが攪拌されるため、攪拌効率が向上する。
【００１８】
上記のようにして所定の深さまで地盤１を削孔攪拌した後、ロッド７０を引き上げ、掘削孔４から掘削ビット８０を引き抜く。この際、掘削孔４内上部のソイルセメント５は、形成後、時間が経過しているため、硬化を開始している。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、ロッド７０を引き上げる際に、回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させる。これにより、掘削ビット８０の最上部の攪拌翼８２に取り付けられた第２のビット８６が、硬化を開始したソイルセメント５を切削するため、スムーズに掘削ビット８０の撤去作業を行うことができる。
そして、掘削孔４内に形成したソイルセメント５が硬化することソイルセメント柱の構築作業が完了する。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、最上段の攪拌翼８２の上部に第２のビット８６を取り付けておき、掘削ビット８０を掘削孔４内から引き上げる際に、回転装置６０によりロッド７０を介して掘削ビット８０を回転させることで、第２のビット８６が硬化したソイルセメント５を切削するため、スムーズに掘削ビット８０を引き上げることができる。
【００２０】
なお、本実施形態では、最上段の攪拌翼８２のみに第２のビット８６を取り付けることとしたが、これに限らず、他の段の攪拌翼８２に第２のビット８６を取り付けることとしてもよい。また、第２のビット８６を掘削翼本体８３に取り付けてもよい。
【００２１】
また、本実施形態では、回転装置６０によりロッド７０を回転させるとともに、起振装置５０によりロッド７０に起振力を加えたが、これに限らず、ロッド７０に回転又は振動のうち何れかのみを加えることとしてもよい。
【００２２】
また、本実施形態では、掘削ビット８０を掘削孔４から引き上げる際に、掘削ビット８０を回転させることとしたが、これに限らず、掘削ビット８０に上下に起振力を加えることとしてもよいし、また、起振力と回転力を加えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０ 地盤改良装置 ２０ 移動機構
３０ 台座部 ４０ 案内部
５０ 起振装置 ６０ 回転装置
７０ ロッド ８０ 掘削ビット
８１ 軸部 ８２ 攪拌翼
８３ 掘削翼本体 ８４ 第１のビット
８５ ビット ８６ 第２のビット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良するための削孔攪拌装置であって、
鉛直方向に延びるロッドと、
前記ロッドに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、
前記ロッドの内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置と、
前記ロッドに接続され、下向きに第１のビットが取り付けられた第１の翼体、及び、上向きに第２のビットが取り付けられ、前記第１の翼体の上方に設けられた第２の翼体を有する掘削ビットと、を備えることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の削孔攪拌装置を用いて地盤改良する方法であって、
前記セメントミルク供給装置により前記ロッドを通じて地盤にセメントミルクを供給しながら、前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを下降させることで地盤を削孔攪拌する第１のステップと、
前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを上昇させて前記掘削ビットを撤去する第２のステップとを備えることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項１】
地盤改良するための削孔攪拌装置であって、
鉛直方向に延びるロッドと、
前記ロッドに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加える駆動装置と、
前記ロッドの内部を通してセメントミルクを供給するセメントミルク供給装置と、
前記ロッドに接続され、下向きに第１のビットが取り付けられた第１の翼体、及び、上向きに第２のビットが取り付けられ、前記第１の翼体の上方に設けられた第２の翼体を有する掘削ビットと、を備えることを特徴とする削孔攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の削孔攪拌装置を用いて地盤改良する方法であって、
前記セメントミルク供給装置により前記ロッドを通じて地盤にセメントミルクを供給しながら、前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを下降させることで地盤を削孔攪拌する第１のステップと、
前記駆動装置により前記ロッドを介して前記掘削ビットに回転又は振動のうち少なくとも何れかを加えながら、前記掘削ビットを上昇させて前記掘削ビットを撤去する第２のステップとを備えることを特徴とする地盤改良方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４０７６２（Ｐ２０１１−１４０７６２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１５（Ｐ２０１０−７１５）
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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