特許 5963350 固化処理杭造成装置及び固化処理杭の造成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5963350

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】固化処理杭造成装置及び固化処理杭の造成方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/12 102

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-104378(P2012-104378)

(22)【出願日】2012年5月1日

(65)【公開番号】特開2013-231319(P2013-231319A)

(43)【公開日】2013年11月14日

【審査請求日】2015年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000236610

【氏名又は名称】株式会社不動テトラ

(74)【代理人】

【識別番号】100098682

【弁理士】

【氏名又は名称】赤塚 賢次

(72)【発明者】

【氏名】磯谷 修二

(72)【発明者】

【氏名】高橋 辰夫

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 英次

【審査官】 富山 博喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０７４０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２００５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１３１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５６５４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動手段により回転される中空の回転軸と、
該回転軸の下方に放射状に設けた１以上の撹拌翼と、
一端が地上の供給手段に接続される途中に切替弁を有する低減剤供給管から供給される撹拌抵抗を低減する低減剤を、一端が地上の供給手段に接続される第１圧縮空気供給管から導入される圧縮空気に同伴させる同伴装置と、
該回転軸の中空部に配設され、一端が地上の供給手段に接続される地盤を改良する固化材を供給する固化材供給管と、
該同伴装置で得られる低減剤混合噴流を吐出する又は該固化材供給管から導入される固化材を該圧縮空気に同伴させて吐出する該撹拌翼内に付設される第１混合エジェクターと、
該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える際、低減剤を吐出し、所定の下限値を下回る際、低減剤の吐出を停止する制御手段と、
を備え、該切替弁は、低減剤の供給と低減剤の供給停止を切り替えるものであることを特徴とする固化処理杭造成装置。

【請求項2】

該第１混合エジェクターは、該撹拌翼の中央近傍に位置し、且つ吐出口を撹拌翼の正回転方向前方に向けて付設したことを特徴とする請求項１記載の固化処理杭造成装置。

【請求項3】

該回転軸の中空部に配設され、一端が地上の供給手段に接続される固化材供給管及び一端が地上の供給手段に接続される第２圧縮空気供給管と、
該固化材供給管から導入される固化材を、該第２圧縮空気供給管から導入される圧縮空気に同伴させて吐出する該撹拌翼内に付設される第２混合エジェクターを更に、有することを特徴とする請求項１又は２に記載の固化処理杭造成装置。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の固化処理杭造成装置を用い、貫入工程は、該回転軸を回転させ原位置土を撹拌し、引き抜き工程は、該第１混合エジェクターから固化材を圧縮空気と共に吐出させ、原位置土と撹拌混合して地中に固化処理杭を造成する方法であって、
該制御手段を作動させ、貫入工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、低減剤を吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止し、引き抜き工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、低減剤を固化材と共に吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止することを特徴とする固化処理杭の造成方法。

【請求項5】

請求項３記載の固化処理杭造成装置を用い、貫入工程は、該回転軸を回転させ原位置土を撹拌し、引き抜き工程は、該第１混合エジェクター又は第２混合エジェクターから固化材を圧縮空気と共に吐出させ、原位置土と撹拌混合して地中に固化処理杭を造成する方法であって、該制御手段を作動させ、貫入工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、低減剤を吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止し、引き抜き工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、該第１混合エジェクターから低減剤を固化材と共に吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止することを特徴とする固化処理杭の造成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸に装備された撹拌翼内に付設された混合エジェクターから撹拌抵抗低減剤を地盤中に吐出し、撹拌翼の撹拌抵抗を低減させる固化処理杭造成装置及び固化処理杭の造成方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

地盤の改良工法の一つに固化処理杭造成工法がある。この固化杭造成工法は、例えば図１０に示すように、機械式撹拌装置１００の先端を、施工する柱体の芯に合わせて回転軸１０１を回転させ、回転軸１０１の下部に放射状に設けた１以上の撹拌翼１０２ａ、１０２ｂの回転域の地盤中に、回転軸１０１の所定位置に付設された固化材吐出管口１０３から固化材を吐出させ、原位置土と撹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１０１をそのまま回転又は逆転して、更に撹拌混合しながら引き抜いて柱状体を造成する工法である。図１０中、符号１２１は掘削ビットである。

【0003】

また、特開２００３−７４０４９号公報には、地上の供給手段に接続される第１圧縮空気供給管及び液状物供給管と、前記液状物供給管から導入される液状物を、前記第１圧縮空気供給管から導入される圧縮空気に同伴させる、前記攪拌翼の外側端近傍に付設され吐出口を外側に向けた混合エジェクターを備える固化処理杭の造成装置が開示されている。該固化処理杭造成装置によれば、攪拌翼径の外側をも混合処理が可能となる。

【0004】

このような機械式撹拌装置に装着される回転駆動手段（以下「オーガモーター」とも言う。）は、使用する撹拌装置の撹拌能力から決められるものであり、小型施工機における撹拌装置の撹拌能力は一般に小さく、大型施工機における撹拌装置の撹拌能力は大きなオーガモーターが装備される。そして、このような機械式撹拌装置の撹拌能力の大小は、改良対象となる地盤の土性図等により決定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−７４０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、地盤土性図等よる撹拌装置の選定において、掘削撹拌に支障がおきないよう、余裕を見て撹拌能力が大きな大型機械式撹拌装置を準備することは、不経済である。また、撹拌能力を抑えた機械式撹拌装置を用いる場合、地盤を掘削する負荷電流が全負荷電流を超えることがあり、この場合、機械式撹拌装置の貫入に支障をきたすという問題がある。

【0007】

このような問題を大掛りな施工装置を使用することなく解決する場合、従来、貫入工程において、高圧水ジェットを撹拌翼近傍から吐出し、原地盤土を緩めることにより、掘削撹拌抵抗を低減しながら、所定深度まで貫入を行っていた。この場合、高圧水ジェットの水量により原地盤土を含んだ排泥が多量に発生し、装置設置の足場が不安定となったり、排泥処分費が嵩み不経済となるという問題がある。

【0008】

従って、本発明の目的は、上記従来の問題点を解決したものであって、大掛かりな施工装置を使用することなく、地盤を掘削する負荷電流が全負荷電流を超える場合であっても、回転軸の貫入に支障をきたすことがない固化処理杭造成装置及び固化処理杭の造成方法を提供することにある。

【0009】

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、回転軸の負荷電流を監視し、撹拌装置の全負荷電流近傍で定められる上限値を超える場合、撹拌抵抗低減剤を吐出すれば、負荷電流が低減され、能力を超える地盤への貫入がスムーズに行われるため、小型機の能力でも大型機並の施工が可能となること等を見出し、本発明を完成するに至った。

【0011】

また、本発明は、回転駆動手段により回転される中空の回転軸と、該回転軸の下方に放射状に設けた１以上の撹拌翼と、一端が地上の供給手段に接続される途中に切替弁を有する低減剤供給管から供給される撹拌抵抗を低減する低減剤を、一端が地上の供給手段に接続される第１圧縮空気供給管から導入される圧縮空気に同伴させる同伴装置と、該回転軸の中空部に配設され、一端が地上の供給手段に接続される地盤を改良する固化材を供給する固化材供給管と、該同伴装置で得られる低減剤混合噴流を吐出する又は該固化材供給管から導入される固化材を該圧縮空気に同伴させて吐出する該撹拌翼内に付設される第１混合エジェクターと、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える際、低減剤を吐出し、所定の下限値を下回る際、低減剤の吐出を停止する制御手段と、を備え、該切替弁は、低減剤の供給と低減剤の供給停止を切り替えるものであることを特徴とする固化処理杭造成装置を提供するものである。

【0012】

また、本発明は、該回転軸の中空部に配設され、一端が地上の供給手段に接続される固化材供給管及び一端が地上の供給手段に接続される第２圧縮空気供給管と、該固化材供給管から導入される固化材を、該第２圧縮空気供給管から導入される圧縮空気に同伴させて吐出する該撹拌翼内に付設される第２混合エジェクターを更に、有することを特徴とする前記固化処理杭造成装置を提供するものである。

【0013】

また、本発明は、前記固化処理杭造成装置を用い、貫入工程は、該回転軸を回転させ原位置土を撹拌し、引き抜き工程は、該第１混合エジェクターから固化材を圧縮空気と共に吐出させ、原位置土と撹拌混合して地中に固化処理杭を造成する方法であって、該制御手段を作動させ、貫入工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、低減剤を吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止し、引き抜き工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、低減剤を固化材と共に吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止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。

【0014】

また、本発明は、前記固化処理杭造成装置を用い、貫入工程は、該回転軸を回転させ原位置土を撹拌し、引き抜き工程は、該第１混合エジェクター又は第２混合エジェクターから固化材を圧縮空気と共に吐出させ、原位置土と撹拌混合して地中に固化処理杭を造成する方法であって、該制御手段を作動させ、貫入工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、低減剤を吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止し、引き抜き工程は、該回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、該第１混合エジェクターから低減剤を固化材と共に吐出し、該負荷電流が所定の下限値を下回った場合、低減剤の吐出を停止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。

【発明の効果】

【0015】

本発明において、回転軸の貫入工程及び引き抜き工程において、地盤を掘削する負荷電流が、例えば全負荷電流を超える場合、これを感知して低減剤を圧縮空気と共に、噴出するため、原位置土の塊等を粉砕し、且つ粉砕した土や土粒子の粒子間に低減剤が作用することで流動性を高めることができる。このため、撹拌翼の抵抗が減り、回転軸の貫入に支障をきたすことがない。また、より大型の撹拌装置を必要とせず回転軸を容易に所定深度まで貫入することができる。また、低減剤を吐出後、負荷電流が、例えば所定の下限値を下回る場合、これを感知して低減剤の吐出を停止すれば、低減剤の無駄な使用を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施の形態における固化処理杭造成装置の模式図である。

【図2】第１の実施の形態例で使用する圧縮空気、固化材及び低減剤の吐出を制御する制御手段のブロック図である。

【図3】図１の固化処理杭造成装置の部分拡大簡略図である。

【図4】回転駆動手段の電流−トルク曲線図の一例である。

【図5】本発明の第２の実施の形態における固化処理杭造成装置の模式図である。

【図6】同伴装置の簡略図である。

【図7】第２の実施の形態例で使用する圧縮空気及び固化材の吐出を制御する制御手段のブロック図である。

【図8】本発明の第３の実施の形態における固化処理杭造成装置の模式図である。

【図9】第３の実施の形態例で使用する圧縮空気、固化材及び低減剤の吐出を制御する制御手段のブロック図である。

【図10】従来の固化処理杭造成装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明の第１の実施の形態における固化処理杭造成装置を図１〜図４を参照して説明する。固化処理杭造成装置１０は、回転駆動手段により回転される中空の回転軸１と、回転軸１の下方に放射状に設けた１以上の撹拌翼２と、回転軸１の中空部に配設され、一端が地上の供給手段８ａに接続される第１圧縮空気供給管３及び分岐の一端が地上の低減剤供給手段６に接続される撹拌抵抗を低減させる低減剤又は分岐の他端が地上の固化材供給手段７に接続される地盤を改良する固化材を供給する兼用供給管４と、兼用供給管４から導入される低減剤又は固化材を、第１圧縮空気供給管８ａから導入される圧縮空気に同伴させて吐出する撹拌翼２内に付設される第１混合エジェクター５と、制御手段２０とを備える。なお、低減剤及び固化材は共に、液状物として使用する。

【0018】

兼用供給管４の分岐点に設置される切替弁１１は、切替えにより、兼用供給管４と低減剤供給手段６の接続、兼用供給管４と固化材供給手段７の接続及び兼用供給管４と低減剤供給手段６及び固化材供給手段７との接続を可能にしている。すなわち、切替弁１１の切替えにより、兼用供給管４に、低減剤のみの供給、固化材のみの供給及び低減剤と固化材両方の供給と３通りの供給を可能にするものである。これにより、例えば、固化材のみを吐出中に、低減剤を吐出して、固化材と低減剤の双方の供給が可能となる。

【0019】

第１混合エジェクター５は、撹拌翼２内に設置されるが、特に、撹拌翼２の中央近傍に位置させ、且つ吐出口５１を撹拌翼２の正回転方向前方に向けて付設することが、低減剤と圧縮空気の噴流物が撹拌翼の回転方向正面に位置する原位置土に高速でぶつけることができ、土の塊を粉砕する作用力が高まる点で好ましい。撹拌翼２の中央近傍とは、放射状に設けた撹拌翼２の放射方向（杭の径方向）における中央付近であり、多少の前後はあってもよい。また、第１混合エジェクター５は、上から見て撹拌翼内に納まる形状とすることが、撹拌翼２から突出する部分が無くなる点で好ましい。撹拌翼２から突出する部分があると、撹拌抵抗により損傷する恐れがでてくる。

【0020】

制御手段２０は、回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える際、低減剤を吐出し、所定の下限値を下回る際、低減剤の吐出を停止する。所定の上限値は、撹拌装置の全負荷電流の７０％〜１００％、好ましくは全負荷電流の９０％〜１００％とすることが、低減剤の浪費にならず、且つ回転駆動手段の保護の点で好ましい。また、所定の下限値は、該所定の上限値の８０％以上、１００％未満、好ましくは、該所定の上限値の９０％以上、１００％未満とすることが、低減剤を節減できる点で好ましい。

【0021】

回転軸１の上端には不図示の回転駆動手段（オーガモーター）が設置され、これにより回転軸１は回転される。すなわち、施工時には、回転軸１が不図示のベースマシン側の支持リーダー及びウインチ等を介して移動可能に支持されて、地盤中へ貫入されたり、地表に引き抜かれたりする。回転駆動手段では、回転軸１を電動モーター及び減速装置を介して正転、逆転するもので、全体が回転軸１と共に、リーダーに沿って昇降される。

【0022】

本例に用いるオーガモーターの電流−トルク曲線を図４に示す。電動機は通常４極（４Ｐと表す）と８極（８Ｐと表す）で示され、貫入時は８Ｐを選択し全負荷電流が大きく時間当たり少ない回転数で貫入を行う。また、引抜時は４Ｐを選択し全負荷電流は理論上８Ｐの７９％となるが、時間当たり回転数は２倍とすることができる。次に、全負荷電流について説明する。全負荷電流とは、モーターの１００％出力時の入力電流値を表し、全負荷電流で運転できればオーガー性能を安定的に出力し続けることができる。本例の所定の上限値を全負荷電流とした場合、上限値を図４にて説明すると、当該オーガーは５０Ｈｚ−８Ｐの場合、全負荷電流は３７５Ａ（アンペア）のように求められ、５０Ｈｚ−４Ｐでの全負荷電流は２９８Ａが求められる。通常貫入過程では、定格トルクは５０Ｈｚ−８Ｐを選択するので、この全負荷電流３７５Ａが上限値として、演算部２２に設定される。

【0023】

制御手段２０は、具体的には、負荷電流センサー２１、演算部２２、低減剤制御部２３、圧縮空気演算処理部２４、低減剤演算処理部２５及び固化材演算処理部２６とから構成される。演算部２２は、所定の上限値と負荷電流センサー２１から送られる信号との比較演算、所定の下限値と負荷電流センサー２１から送られる信号との比較演算を行い、当該演算の結果を低減剤制御部２３に送信する機能を有する。低減剤制御部２３は、比較演算の結果から低減剤吐出信号又は低減剤停止信号に基づき、低減剤の吐出又は停止を低減剤演算処理部２５を通じて低減剤供給手段６に指示し、圧縮空気の供給又は停止を圧縮空気演算処理部２４を通じて圧縮空気供給手段８ａに指示する機能を有する。また、固化材の吐出又は停止は演算部の結果によらず施工条件で機能させることができるが、演算部２２の信号を固化材演算処理部２６に送ることで、施工条件に応じて、固化材の吐出量等を変更することもできる。なお、図１中、符号１２はスイベル管である。

【0024】

次に、固化処理杭造成装置１０を用いた固化処理杭造成方法を説明する。貫入工程は、固化材を吐出せず、回転軸１を回転させ原位置土を撹拌する工程である。貫入工程において、回転軸１を正回転方向に回転させて、地盤中に貫入していくと、地盤と撹拌翼の抵抗から負荷電流が発生する。回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、制御手段２０から低減剤及び圧縮空気の吐出信号が発せられ、第１混合エジェクター５から低減剤を圧縮空気と共に吐出する。これにより、撹拌抵抗を高める原因となっている原位置土の塊等を粉砕すると共に、粉砕した土や土粒子の粒子間に低減剤が作用することで流動性を高めることができる。このため、撹拌翼の抵抗が減り、回転軸１の貫入が円滑に進む。なお、低減剤の吐出量は、予め実験室における模擬試験あるいは過去の種々のデータ等を含めて決定される。また、貫入工程において、第１混合エジェクター５から低減剤を吐出しない状態においては、圧縮空気を吐出させておくことが、吐出口を詰まらせることがない点で好ましい。

【0025】

低減剤吐出過程において、負荷電流が下限値を下回った場合、制御手段２０から低減剤吐出停止信号が発せられ、第１混合エジェクター５からの低減剤と圧縮空気の吐出を停止する。低減剤吐出過程において、負荷電流は全負荷電流以下であるため、低減剤の吐出を停止しても問題はないと共に、低減剤の無駄な使用を抑制できる。低減剤の吐出を停止した後、負荷電流が上昇し、再び所定の上限値を超える場合、第１混合エジェクター５から低減剤を圧縮空気と共に吐出する。このように、負荷電流を全負荷電流以下であって、所定の上限値と下限値の間となるように監視し、低減剤の吐出及び吐出停止を繰り返すことで、回転軸１の円滑な貫入が可能となる。

【0026】

引き抜き工程は、回転軸１を逆回転させつつ、地上に引き上げる工程であって、第１混合エジェクター５から固化材（セメントミルク）が圧縮空気と共に、吐出される。固化材と圧縮空気の噴流物は、分散又は細分化された状態で原位置土に高速でぶつかるため、流動性が高まった地盤中に効率よく撹拌混合されるため撹拌地盤が高度に均一化される。均一化の程度が高まると固化材の使用量を低減でき、また、固化材の使用量を維持すれば、固化後の処理杭９の強度を高めることができる。引き抜き工程において、回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、制御手段２０から低減剤吐出信号が発せられ、第１混合エジェクター５から低減剤が固化材及び圧縮空気と共に吐出される。これにより、撹拌抵抗を高める原因となっている原位置土の塊等を粉砕すると共に、粉砕した土や土粒子の粒子間に低減剤が作用して流動性を高める。なお、貫入工程において、地盤は撹拌されており、引き抜き工程において、低減剤の吐出頻度は少ないものとなる。

【0027】

引き抜き工程であって、且つ低減剤吐出過程において、負荷電流が下限値を下回った場合、制御手段２０から低減剤吐出停止信号が発せられ、第１混合エジェクター５からの低減剤の吐出を停止する。低減剤吐出過程において、負荷電流は全負荷電流以下であるため、低減剤の吐出を停止しても問題はなく固化処理杭を造成できると共に、低減剤の無駄な使用を抑制できる。低減剤の吐出を停止した後、負荷電流が上昇し、再び所定の上限値を超える場合、制御手段２０から低減剤吐出信号が発せられ、第１混合エジェクター５から固化材と共に低減剤を吐出する。このように、引き抜き工程において、負荷電流を全負荷電流以下であって、所定の上限値と下限値の間となるように監視し、低減剤の吐出及び吐出停止を繰り返すことで、回転軸１の円滑な貫入が可能となる。

【0028】

次に、本発明の第２の実施の形態における固化処理杭造成装置を図５〜図７を参照して説明する。図５〜図７において、図１〜図４と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図５〜図７の固化処理杭造成装置１０ａにおいて、図１〜図４の固化処理杭造成装置１０と異なる点は、第１圧縮空気供給配管３を、低減剤を圧縮空気に同伴させた低減剤混合噴流又は圧縮空気を供給する低減剤混合噴流供給配管３ａとした点、兼用配管４を、固化材供給配管４ａとした点である。すなわち、固化処理杭造成装置１０ａは、一端が地上の供給手段に接続される途中に切替弁１１ａを有する低減剤供給管６１から供給される撹拌抵抗を低減する低減剤を、一端が地上の供給手段に接続される第１圧縮空気供給管８１から導入される圧縮空気に同伴させる同伴装置２０１と、一端が地上の供給手段に接続される地盤を改良する固化材を供給する固化材供給管４ａとを備えるものである。なお、切替弁１１ａは低減剤を吐出しない場合、切替ることで、圧縮空気のみを低減剤混合噴流供給配管３ａに供給することができる。

【0029】

同伴装置２０１は、第１圧縮空気供給管８１中に、低減剤供給管６１の先端部を挿入し、部分的に二重配管にすると共に、低減剤供給管６１の先端部の開口を吐出側に向けたものである。また、第１圧縮空気供給管８１における二重配管より先の部分は、先細りとなっている。これにより、低減剤を圧縮空気に同伴させ噴流物として第１混合エジェクター５に供給することができる。

【0030】

また、図７の制御部２０ａは、図２の制御部２０と同様であるものの、圧縮空気供給手段、低減剤供給手段及び固化材供給手段にそれぞれ接続される配管及び切替弁の位置が前述の通り異なるものである。

【0031】

次に、固化処理杭造成装置１０ａを用いた固化処理杭造成方法を、固化処理杭造成装置１０を用いた固化処理杭造成方法と異なる点について主に説明する。貫入工程において、回転軸１を正回転方向に回転させて、地盤中に貫入していくと、地盤と撹拌翼の抵抗から負荷電流が発生する。回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、制御手段２０ａから低減剤及び圧縮空気の吐出信号が発せられ、同伴装置２０１から低減剤混合噴流が配管３ａに供給され、第１混合エジェクター５から低減剤を圧縮空気と共に吐出することになる。これにより、低減剤吐出効果は、固化処理杭造成装置１０を用いた固化処理杭造成方法と同様である。

【0032】

低減剤吐出過程において、負荷電流が下限値を下回った場合、制御手段２０ａから低減剤吐出停止信号が発せられ、第１混合エジェクター５からの低減剤と圧縮空気又は低減剤の吐出を停止する。低減剤の吐出を停止し、配管３ａから圧縮空気のみを供給する場合には、切替弁１１ａを切り替えればよい。低減剤の吐出を停止した後、負荷電流が上昇し、再び所定の上限値を超える場合、第１混合エジェクター５から低減剤を圧縮空気と共に吐出する。

【0033】

引き抜き工程は、固化材供給手段及び第１圧縮空気供給手段を稼働させ、第１混合エジェクター５から固化材が圧縮空気と共に、吐出される。引き抜き工程において、回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、制御手段２０ａから低減剤吐出信号が発せられ、切替弁１１ａが切替えられ、低減剤が供給され、第１混合エジェクター５から低減剤と固化材が圧縮空気と共に吐出される。引き抜き工程であって、且つ低減剤吐出過程において、負荷電流が下限値を下回った場合、制御手段２０ａから低減剤吐出停止信号が発せられ、切替弁１１ａが切替えられ、第１混合エジェクター５からの低減剤の吐出を停止する。

【0034】

次に、本発明の第３の実施の形態における固化処理杭造成装置を図８及び図９を参照して説明する。図８の固化処理杭造成装置１０ｂにおいて、図１の固化処理杭造成装置１０と異なる点は、回転軸１の中空部に配設され、一端が地上の固化材供給手段９に接続される固化材供給管１４及び一端が地上の圧縮空気供給手段８ｂに接続される第２圧縮空気供給管１３と、固化材供給管１４から導入される固化材を、第２圧縮空気供給管１３から導入される圧縮空気に同伴させる、撹拌翼２内に付設される第２混合エジェクター１５を更に、有するところにある。

【0035】

固化処理杭造成装置１０ｂにおいて、第２混合エジェクター１５は、撹拌翼２内であって、撹拌翼２のほぼ中央部に位置し、吐出口５１を下向きに設置した以外は、第１混合エジェクター５と同様の構成を採る。また、第１混合エジェクター５が低減剤又は固化材のいずれか又は両方を吐出するのに対して、第２混合エジェクター１５はセメントミルク（固化材）のみを吐出する点で両混合エジェクターは役割が異なる。なお、図５中、第２混合エジェクター１５は吐出口５１を下側向きに設置されているが、これに限定されず、扁平開口を横置きとし、その吐出口を回転軸の回転方向とすることもできる。

【0036】

固化処理杭造成装置１０ｂの制御部２０ｂにおいて、固化処理杭造成装置１０の制御部２０と異なる点は、図２の制御部２０に、更に図６の第２圧縮空気演算処理部２７及び第２固化材演算処理部２８を付加した点にある。すなわち、演算部２２は所定の上限値又は下限値との演算結果を送信する機能の他に、第２圧縮空気演算処理部２７を通じて第２圧縮空気供給手段８ｂに圧縮空気吐出信号を送信し、第２固化材演算処理部２８を通じて第２固化材供給手段９の固化材吐出信号を送信する。

【0037】

次に、固化処理杭造成装置１０ｂを用いた固化処理杭造成方法を説明する。貫入工程は、固化材を吐出せず、回転軸１を正回転させ原位置土を撹拌する工程である点で、固化処理杭造成装置１０を用いた貫入工程と同じであり、その説明を省略する。なお、第２混合エジェクター１５は、停止状態であるが、吐出口から圧縮空気を吐出しておくことが、吐出口を詰まらせることがない点で好ましい。

【0038】

引き抜き工程は、第２混合エジェクター１５及び必要に応じて第１混合エジェクター５から固化材（セメントミルク）が圧縮空気と共に、吐出される。これにより、固化処理杭９が造成される。第１混合エジェクター５と第２混合エジェクター１５を併用すれば、単独使用と同じ引き抜き速度であれば、単位体積当たりの固化材の注入量を多くでき、単独使用と同じ固化材の注入量であれば、引き抜き速度を格段に向上させることができる。

【0039】

引き抜き工程において、第１混合エジェクター５から固化材が吐出される場合、回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、制御手段２０ｂから低減剤吐出信号が発せられ、第１混合エジェクター５から低減剤が固化材及び圧縮空気と共に吐出される。この低減剤の吐出動作及び吐出停止動作については、固化処理杭造成装置１０を用いた引き抜き工程と同じであり、その説明を省略する。

【0040】

引き抜き工程において、第１混合エジェクター５から固化材が吐出されていない場合、回転駆動手段の負荷電流が所定の上限値を超える場合、制御手段２０ｂから低減剤吐出信号が発せられ、第１混合エジェクター５から低減剤が圧縮空気と共に吐出される。引き抜き工程における低減剤の吐出動作及び吐出停止動作については、固化処理杭造成装置１０を用いた貫入工程と同じであり、その説明を省略する。引き抜き工程において、第１混合エジェクター５から固化材が吐出されていない場合であっても、第２混合エジェクター１５から固化材が吐出しているため、所望の固化処理杭９は造成される。

【0041】

本発明に用いる低減剤は、粉砕した土や土粒子の粒子間に作用して流動性を高め、撹拌翼の掘削抵抗を低減するものであり、例えば、ポリカルボン酸又はポリアクリルアミドが挙げられ、共に水溶液として使用する。ポリアクリル酸ソーダの分子量は５，０００〜１，０００，０００、好ましくは５，０００〜５０，０００である。ポリカルボン酸は、粘性土の場合、掘削撹拌抵抗低減効果がより顕著に表れ、ポリアクリル酸ソーダは砂質土の場合掘削撹拌抵抗低減効果がより顕著に表れる。ポリカルボン酸の使用量は、固化材としてのセメント比で０．１〜１０％、原地盤土１ｍ^３に対して０．１５〜１５ｋｇであり、好ましくはセメント比で０．１〜５％、原地盤土１ｍ^３に対して０．１５〜７．５ｋｇである。ポリアクリルアミドは、砂礫質土の場合、掘削撹拌抵抗低減効果がより顕著に表れる。ポリアクリルアミドの使用量は、固化材としてのセメント比で０．１〜１０％、原地盤土１ｍ^３に対して０．１５〜１５ｋｇであり、好ましくはセメント比で０．１〜１％、原地盤土１ｍ^３に対して０．１５〜１．５ｋｇである。ポリカルボン酸又はポリアクリルアミドは、これを併用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明によれば、地盤を掘削する負荷電流を監視し、低減剤の吐出と吐出停止を繰り返し行なうことで、固化処理杭造成装置の全負荷電流内での貫入及び引き抜きを可能とする。このため、大型の造成装置を必要とせず、回転軸を容易に所定深度まで貫入することができる。また、低減剤の無駄な使用を減らすことができる。

【符号の説明】

【0043】

１ 回転軸
２ 撹拌翼
３ 第１圧縮空気供給管
４ 兼用供給管
５ 第１混合エジェクター
６ 撹拌抵抗低減剤供給手段
７ 固化材供給手段
８ａ 第１圧縮空気供給手段
８ｂ 第２圧縮空気供給手段
９ 固化材供給手段
１０、１０ａ、１０ｂ 固化処理杭造成装置
１１、１１ａ 切替弁
１２ スイベル管
１３ 第２圧縮空気供給管
１４ 固化材供給管
１５ 第２混合エジェクター
２０、２０ａ、２０ｂ 制御手段
２１ 負荷電流センサー
２２ 演算部
２３ 低減剤制御部
２４ 圧縮空気演算処理部
２５ 低減剤演算処理部
２６ 固化材演算処理部
２７ 第２圧縮空気演算処理部
２８ 第２固化材演算処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】