地盤改良用攪拌装置

【課題】軟弱地盤の改良に際に固化材と掘削土とを均等に攪拌混合させ、この混合率を簡単に検査する。
【解決手段】地盤改良用攪拌装置１０の掘削ロッド１６のハウジング２２は、軸方向に沿って一対の攪拌翼１９が三段に配置されている。この両攪拌翼１９は、ハウジング２２の外周面に段差状に突設され、互いの攪拌翼１９が上下にオフセットに配置されている。また、最下段の一方の攪拌翼１９には、凝固前のソイルセメントを採取可能な採取器２０が着脱自在に取り付けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固化材と掘削土とを攪拌・混合して、地盤にソイルセメント柱を構築する地盤改良用の攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の地盤改良用攪拌装置については種々のタイプが提案され、特許文献１の攪拌装置を一例に説明すれば、図１２に示すように、所定の駆動装置によって回転駆動される掘削ロッド１と、この掘削ロッド１の外周に複数段に突設された一対の攪拌翼２と、前記掘削ロッド１の下端部に接続された掘削翼３とを有し、この掘削翼３に地盤を掘削するビット４が固定されている。
【０００３】
前記掘削ロッド１には、セメントスラリーやセメントミルクなどの固化材の流路５が設けられている一方、前記掘削翼３には固化材液が吐出される吐出口６が形成されている。
【０００４】
前記両攪拌翼２は、前記掘削ロッド１の外周面に所定の角度で傾斜して突設されているとともに、前記掘削ロッド１の幅方向の同一線上に左右対称に突設されている
そして、掘削ロッド１を回転駆動させて、ビット４により地盤を掘削しながら、吐出口６から吐出される固化材と掘削土とを攪拌翼２により攪拌・混合して、地盤中にソイルセメント柱を構築している。
【特許文献１】特開２００４−１００２３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（１）課題１
しかしながら、従来例は、左右の攪拌翼２が掘削ロッド１の幅方向の同一線上に左右対称に突設されていることから、前記掘削ロッド１が回転駆動されたときに左右の攪拌翼２が同一円周上を回転するにすぎない。
【０００６】
したがって、両攪拌翼２の攪拌効率が悪く、これにより固化材と掘削土が均等に混ざらなく、ソイルセメント柱の強度に影響を与えるおそれがある。この場合に攪拌翼２の枚数を増加させて攪拌効率を向上させる手段が考えられるが、これでは駆動装置の回転駆動力を大きくせざるを得ず、装置の小型化やコスト面などで不利である。
（２）課題２
また、従来、固化材と掘削土の混合率は、ソイルセメント柱の凝固後に岩盤用の掘削機などで供試体を採取して調査されていた。
【０００７】
この場合には、ソイルセメント柱が凝固しているので、採取作業は容易ではなく、作業性が悪化するばかりか、岩盤用の掘削機を用意しなければならず、コスト的にも不利であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、前記課題１を解決すべく、発明された技術的思想であり、駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、この掘削ロッドの幅方向に延設された一対の攪拌翼と、前記掘削ロッドの先端の掘削翼と、前記掘削ロッドの流路を介して固化材を吐出する吐出口とを備え、前記掘削翼の回転で掘削された掘削土と前記吐出口から吐出される固化材とを前記攪拌翼の回転によって攪拌混合する地盤改良用攪拌装置において、前記両攪拌翼を前記掘削ロッドに段差状に設けたことを特徴としている。
【０００９】
したがって、両攪拌翼は異なる円周軌道で回転し、両攪拌翼間で掘削土と固化材とが立体的に攪拌混合される。この両攪拌翼は、掘削ロッドの軸方向に複数段に突設することが好ましい。このとき各段の両攪拌翼を、掘削ロッドの周方向に適宜の角度（例えば９０度など）分ずらして突設すれば攪拌効率が更に向上する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記課題２を解決すべく、発明された技術的思想であり、駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、この掘削ロッドの幅方向に延設された一対の攪拌翼と、前記掘削ロッドの先端の掘削翼と、前記掘削ロッドの流路を介して固化材を吐出する吐出口とを備え、前記掘削翼の回転で掘削された掘削土と前記吐出口から吐出される固化材とを前記攪拌翼の回転によって攪拌混合する地盤改良用攪拌装置において、前記攪拌翼の一方向の回転に従って、掘削土と固化材の混合体を採取する採取手段を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この採取手段の一態様としては、例えば前記攪拌翼に継手具（例えば蝶番など）を用いて開閉自在に連結された有底筒状の採取器などが挙げられる。この場合には、前記攪拌翼が一方向に回転した場合に採取器の開口部が開いて、凝固前の混合体が採取される。
【００１２】
この採取器は、主に攪拌混合後に攪拌翼に取り付けられ、再度掘削ロッドを貫入し、その引抜時に混合体を採取する使用態様が多いが、攪拌混合前に攪拌翼に取り付け掘削ロッドの引抜時に混合体を採取する使用態様であってもよい。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記課題１．２を解決すべく、発明された技術的思想であり、駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、この掘削ロッドの幅方向に延設された一対の攪拌翼と、前記掘削ロッドの先端の掘削翼と、前記掘削ロッドの流路を介して固化材を吐出する吐出口とを備え、前記掘削翼の回転で掘削された掘削土と前記吐出口から吐出される固化材とを前記攪拌翼の回転によって攪拌混合する地盤改良用攪拌装置において、前記両攪拌翼を前記掘削ロッドに段差状に突設するとともに、前記攪拌翼の一方向の回転に従って、掘削土と固化材の混合体を採取する採取手段を設けたことを特徴としている。
【００１４】
したがって、両攪拌翼間で掘削土と固化材とが立体的に攪拌混合され、攪拌効率が向上する。また、採取手段には、例えば前記採取器などが考えられる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、両攪拌翼間で掘削土と固化材とが立体的に攪拌混合されため、攪拌翼の枚数を増加させることなく、攪拌効率を向上させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、凝固前の混合体が採取されることから、混合率の検査が容易なばかりか、凝固後の供試体を岩盤用の掘削機で採取する必要がなく、作業効率が向上し、コストも抑制される。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、攪拌翼の枚数を増加させることなく、両攪拌翼間で掘削土と固化材とが立体的に攪拌混合され、攪拌効率が向上する。また、凝固前の混合体が採取されることから、混合率の検査が容易なばかりか、凝固後の供試体を岩盤用の掘削機で採取する必要がなく、作業効率が向上し、コストも抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜図１０は、本発明の実施形態に係る地盤改良用攪拌装置を示し、この攪拌装置１０は、深層混合処理工法のスラリー工法に従って軟弱地盤を改良して構造物の支持力を強化させている。
【００１９】
この工法の施工ラインでは、図１０に示すように、スラリープラント１１で生成されたセメントスラリーなどの固化材が、スラリーポンプ１２によって前記攪拌装置１０に供給されている。このとき前記攪拌装置１０は、改良専用施工機１３のアーム１４に支持され、駆動装置（例えば駆動モータなど）１５によって回転駆動されている。
【００２０】
前記攪拌装置１０は、図１及び図２に示すように、前記駆動装置１５に回転させられながら地盤に貫入引抜される掘削ロッド１６と、この掘削ロッド１６の先端部に連結された掘削翼１７と、前記掘削ロッド１６の回転に絶縁された状態で前記掘削ロッド１６に支持されたケーシング１８と、前記掘削ロッド１６の軸方向に沿って三段に配置された一対の攪拌翼１９と、最下段の一方の攪拌翼１９に着脱可能に取り付けられた採取器２０とを主体に構成されている。
（１）掘削ロッド１６・掘削翼１７・ケーシング１８
前記掘削ロッド１６は、前記駆動装置１５に基端部が連結されたロッド本体２１と、このロッド本体２１の外周面に装着固定されたハウジング２２とを有し、前記ロッド本体２１内には固化材の流路が形成されている。
【００２１】
前記掘削翼１６は、図１及び図３に示すように、前記掘削ロッド１６の回転により地盤を掘削する複数のビット２３と、前記流路を介して固化材を吐出する吐出口２４と、この吐出口２４内への掘削土の進入を防止する逆止弁３９とを備えている。
【００２２】
前記ケーシング１８は、図１に示すように、前記掘削翼１７と前記両攪拌翼１９との間に配置され、前記ハウジング２２に挿通された円筒部２５の一対のフランジ２６にボルトで連結されている。この両ケーシング１８間の掘削土に固化材を行き渡らせた後に、前記両攪拌翼１９によって固化材と掘削土が攪拌混合されている。
（２）攪拌翼１９
前記両攪拌翼１９は、図１及び図２に示すように、前記ハウジング２２の幅方向に延設され、各段の両攪拌翼１９が前記掘削ロッド１６に対して約１５度の角度をもって傾斜している。これにより前記掘削ロッド１６が、図１中の矢印Ｐ方向に回転した場合には、掘削土・固化材が両攪拌翼１６に矢印Ｒ．Ｓ方向に分岐される。
【００２３】
具体的には、前記両攪拌翼１９は、前記ハウジング２２の外周面に段差状に延設され、互いの攪拌翼１９が上下にオフセットに配置されている。この上下の両攪拌翼１９間の距離は各段間の距離よりも小さく設定され、上側の前記攪拌翼１９の先端部と下側の前記攪拌翼１９の後端部とが同等の高さに設定されている。
【００２４】
したがって、前記掘削ロッド１６が前記矢印Ｐ方向に回転した場合に、各段の上下の前記両攪拌翼１９は、同一円周上ではなく、異なる円周軌道で回転し、上下の前記両攪拌翼１９間では掘削土と固化材とが立体的に攪拌混合される。
（３）採取器２０
前記採取器２０は、図１に示すように、有底筒状に形成され、前記攪拌翼１９群によって掘削土と固化材とを攪拌混合した後に、図４及び図５に示すように、最下段の下側の前記攪拌翼１９の取付用ジャケット２１に連結されている。
【００２５】
この取付用ジャケット２１は、前記攪拌翼１９を被覆するコ字状部材２８と、このコ字状部材２８と下側の前記攪拌翼１９との間に介装されたゴム材１９と、前記コ字状部材２８の下部に溶接された垂直板３０と、この垂直板３０の側面に溶接された水平板３１とを備え、前記コ字状部材２８と下側の前記攪拌翼１９とはボルト３２・ナット３３を用いて連結固定されている一方、前記水平板３１と前記採取器２０のフランジ部３４とが蝶番（ヒンジ）３５を介して連結されている。
【００２６】
すなわち、前記蝶番３５は、図６〜図８に示すように、中心軸３６に対して互いに揺動自在な一対の連結板３７を備え、前記水平部３１の支持部３８に一方の連結板３７がボルト４１で固定されているとともに、前記フランジ部３４に他方の連結板３７がボルト４１で固定され、これにより前記採取器２０が水平部３１に開閉自在に連結される。
（４）施工例
そこで、前記攪拌装置１０を用いて軟弱地盤を改良する場合を一例に説明すれば、まず、図９（ａ）に示すように、改良専用施工機１３を移動させながら掘削ロッド１６を貫入させる改良部の位置決めを行う。この位置決めの後には、図９（ｂ）に示すように、掘削ロッド１６を改良部に空打ち貫入させる。
【００２７】
この後に掘削ロッド１６を前記矢印Ｐ方向に回転させ、図９（ｃ）に示すように、掘削翼１７の回転で地盤を掘削しつつ掘削ロッド１６を改良部に貫入させるとともに、吐出口２４から固化材を吐出し、各段の両攪拌翼１９によって固化材と掘削土が攪拌混合させる。
【００２８】
このとき各段の上下の両攪拌翼１９は、同一円周上ではなく、互いに異なる円周軌道で回転することから、図１に示すように、両攪拌翼１９間で掘削土と固化材とが立体的に攪拌混合される。
【００２９】
すなわち、掘削土・固化材は、両攪拌翼１９の回転によって図１中の矢印Ｒ．Ｓ方向に攪拌されるばかりか、両攪拌翼１９が異なる円周軌道で回転することから、両攪拌翼１９間では、上側の攪拌翼１９に矢印Ｒ方向に攪拌された掘削土・固化材と、下側の攪拌翼１９に矢印Ｓ方向に攪拌された掘削土・固化材とが混ぜ合わされる。
【００３０】
したがって、掘削ロッド１６は、各段の両攪拌翼１９間で掘削土と固化材とを攪拌混合しつつ地盤に貫入する。これにより掘削土と固化材の混合攪拌率が向上し、図９（ｄ）に示すように、掘削ロッド１６を必要深度まで貫入させたときには、固化材と掘削土とが均等に攪拌混合されたソイルセメント（混合体）が地盤に生成される。
【００３１】
このソイルセメントが凝固した場合には、図９（ｇ）のソイルセメント柱の強度が均一化されることから、攪拌翼１９の枚数を増加させる必要がなく、この意味で駆動装置１５の小型化やコストの抑制に貢献できる。
【００３２】
つぎに、掘削ロッド１６を、図９（ｅ）〜（ｇ）に示すように、地盤の改良部から引き抜いた後には、最下段の下側の攪拌翼１９にゴム材１９を介してコ字状部材２８に被せて、ボルト３２・ナット３３で両者１９．２８を連結固定する。
【００３３】
この後に水平板３１の支持部３８に蝶番３５の一方の連結板３７をボルト４１で固定するとともに、フランジ部３４に他方の連結板３７をボルト４１で固定し、採取器２０を最下段の下側の攪拌翼１９に開閉自在に取り付ける。
【００３４】
そして、ソイルセメントの凝固前に、掘削ロッド１６を前記矢印Ｐ方向に回転させて再度貫入させる。このとき採取器２０には、図４中の矢印Ｔ方向から圧力が加わるため、開口部２０ａが水平部３１に閉ざされ、ソイルセメントの内部への侵入が防止される。また、採取器２０は円筒状に形成され、外周が円弧状なため、ソイルセメントの抵抗が少なく、攪拌翼１９から外れるおそれがない。
【００３５】
この掘削ロッド１６の貫入後には，駆動装置１５を反転駆動させ、掘削ロッド１６を前記矢印Ｑ方向に回転させて改良部から引き抜く作業を行う。この場合に、採取器２０には、図５中の矢印Ｕ方向から圧力が加わるため、蝶番３５の中心軸３６を介して採取器２０が回動し、開口部２０ａが水平部３１から離れ、採取器２０内に凝固前のソイルセメントが蓄積される。
【００３６】
この蓄積されたソイルセメントは、掘削ロッド１６を引き抜いた後に固化材と掘削土の混合率の検査に使用される。このソイルセメントは凝固前なため、混合率の検査が容易であるばかりか、攪拌翼１９の回転に伴って採取されるので、従来のように凝固後の供試体を岩盤用の掘削機を用いて採取する必要がなく、作業効率が向上し、かつコストを抑制することもできる。
（５）その他
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば前記採取器２０を最下段の攪拌翼１９だけではなく、上段や中段の攪拌翼１９に取り付けて混合体を採取することもできる。この場合には複数箇所でソイルセメントが採取可能なため、固化材と掘削土の混合率の検査精度が向上する。
【００３７】
また、本発明は、図１１に示すように、各段の両攪拌翼１９毎に延設位置が周方向に９０度ずれている攪拌装置４０にも適用することができる。この場合にも任意の攪拌翼１９に採取器が着脱自在に取り付けられている（図１１では、最下段の下側の攪拌翼１９に開閉自在に取り付けられている。）。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤改良用の攪拌装置の正面図。
【図２】同側面図。
【図３】同底面図。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図５】図４の採取器が回動した状態を示す断面図。
【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】蝶番の正面図。
【図８】蝶番の平面図。
【図９】（ａ）は改良地盤の位置決めを示す断面図、（ｂ）は掘削ロッドを地盤に貫入させた状態を示す断面図、（ｃ）は固化材と掘削土とを攪拌混合させている状態を示す断面図、（ｄ）は必要深度まで掘削翼が到達した状態を示す断面図、（ｅ）は掘削ロッドの引抜途中を示す断面図、（ｆ）は掘削ロッドを空打部まで引き抜いた状態を示す断面図、（ｇ）は掘削ロッドの引抜完了の状態を示す断面図。
【図１０】スラリー工法の施工ラインを示す概略図。
【図１１】本発明の他例の地盤改良用攪拌装置を示す正面図。
【図１２】従来例の地盤改良用攪拌装置を示す正面図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…地盤改良用攪拌装置
１６…掘削ロッド
１７…掘削翼
１９…攪拌翼
２４…吐出口
２０…採取器（採取手段）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、この掘削ロッドの幅方向に延設された一対の攪拌翼と、前記掘削ロッドの先端の掘削翼と、前記掘削ロッドの流路を介して固化材を吐出する吐出口とを備え、前記掘削翼の回転で掘削された掘削土と前記吐出口から吐出される固化材とを前記攪拌翼の回転によって攪拌混合する地盤改良用攪拌装置において、
前記両攪拌翼を前記掘削ロッドに段差状に設けたことを特徴とする地盤改良用攪拌装置。
【請求項２】
駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、この掘削ロッドの幅方向に延設された一対の攪拌翼と、前記掘削ロッドの先端の掘削翼と、前記掘削ロッドの流路を介して固化材を吐出する吐出口とを備え、前記掘削翼の回転で掘削された掘削土と前記吐出口から吐出される固化材とを前記攪拌翼の回転によって攪拌混合する地盤改良用攪拌装置において、
前記攪拌翼の一方向の回転に従って、掘削土と固化材の混合体を採取する採取手段を設けたことを特徴とする地盤改良用攪拌装置。
【請求項３】
駆動手段によって回転駆動される掘削ロッドと、この掘削ロッドの幅方向に延設された一対の攪拌翼と、前記掘削ロッドの先端の掘削翼と、前記掘削ロッドの流路を介して固化材を吐出する吐出口とを備え、前記掘削翼の回転で掘削された掘削土と前記吐出口から吐出される固化材とを前記攪拌翼の回転によって攪拌混合する地盤改良用攪拌装置において、
前記両攪拌翼を前記掘削ロッドに段差状に突設するとともに、
前記攪拌翼の一方向の回転に従って、掘削土と固化材の混合体を採取する採取手段を設けたことを特徴とする地盤改良用攪拌装置。

【図１】