特許 6374430 地盤改良工法及び地盤改良装置

(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】6374430

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】地盤改良工法及び地盤改良装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20180806BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/12 101

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-64956(P2016-64956)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-179756(P2017-179756A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2017年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】500029970

【氏名又は名称】エポコラム機工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114661

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 美洋

(72)【発明者】

【氏名】高倉 功樹

【審査官】 佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１６７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−００６３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０７０２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９９５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２１８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３６８４１５（ＵＳ，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】

掘削軸に掘削刃と撹拌翼とを設け、掘削刃で掘削した地盤中に地盤改良材を吐出し撹拌翼で撹拌混合することで地盤改良を行う地盤改良工法において、
地盤を掘削しながら地盤改良材を地盤に吐出して、
掘削軸に設けた内圧解放ブレードの回転によって掘削軸の周辺の土壌を流動化させることで掘削軸の周辺に改良地盤内の増加内圧を地上に向けて解放させるための内圧解放経路を確保する内圧解放経路確保工程と、
地盤改良材の吐出による体積増加に伴う改良地盤の内圧の増加を利用して内圧解放経路から地上に改良地盤の内圧を解放させる内圧解放工程と、
改良地盤の内圧の解放を利用して改良地盤の掘削土を地上に排出させる掘削土排出工程と、
を同時に行わせることを特徴とする地盤改良工法。

【請求項2】

前記掘削軸として、互いに反対方向に向けて回転する内側軸と外側軸とで二重管状に形成するとともに、内側軸と外側軸にそれぞれ撹拌翼を設け、内側軸の先端部に掘削刃を設ける一方、外側軸の外周面に前記内圧解放ブレードを設けたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。

【請求項3】

掘削軸に掘削刃と撹拌翼とを設け、掘削刃で掘削した地盤中に地盤改良材を吐出し撹拌翼で撹拌混合することで地盤改良を行う地盤改良装置において、
掘削軸の周辺の土壌を流動化させることで掘削軸の周辺に改良地盤内の増加内圧を地上に向けて解放させるとともに改良地盤の内圧の解放を利用して改良地盤の掘削土を地上に排出させるための内圧解放ブレードを掘削軸に設けたことを特徴とする地盤改良装置。

【請求項4】

前記内圧解放ブレードは、掘削軸に沿って上下直線状に伸延する板形状としたことを特徴とする請求項３に記載の地盤改良装置。

【請求項5】

前記内圧解放ブレードは、掘削軸に沿って螺旋状に伸延する螺旋板形状としたことを特徴とする請求項３に記載の地盤改良装置。

【請求項6】

前記内圧解放ブレードは、掘削軸に沿って間隔をあけて配置した羽根板形状としたことを特徴とする請求項３に記載の地盤改良装置。

【請求項7】

前記掘削軸を互いに反対方向に向けて回転する内側軸と外側軸とで二重管状に形成するとともに、内側軸と外側軸にそれぞれ撹拌翼を設け、内側軸の先端部に掘削刃を設ける一方、外側軸の外周面に前記内圧解放ブレードを設けたことを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれかに記載の地盤改良装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削した地盤に地盤改良材を撹拌混合させることで地盤の改良を行う地盤改良工法及びそれに用いる地盤改良装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、軟弱地盤の強化や汚染地盤の浄化などを目的として、地盤改良装置を用いて地盤を掘削しながら掘削した地盤に地盤改良材（固化剤や浄化剤など）を吐出し、地盤改良材と土壌とを撹拌混合することによって地盤の改良を行っている。

【0003】

この地盤改良作業において用いられる地盤改良装置として、上下に伸延する掘削軸の下端に掘削刃を取付けるとともに、掘削軸の下部（掘削刃の上方）に撹拌翼体を設け、掘削刃で掘削した地盤中に地盤改良材を吐出し撹拌翼体で撹拌混合することで地盤改良を行う地盤改良装置が広く知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平３−６３３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

地盤中には深度が深くなるにつれて大きくなる全上載圧が作用しており、地盤改良を行っている際には、地盤中に固化材スラリー等の地盤改良材を注入することで、全上載圧に注入による圧力が加わって改良地盤内の内圧が増加する。

【0006】

この増加内圧の影響が、地上方向に円滑に解放されると、盛上り土として地表面に排出される。改良対象層のＮ値が高い地盤、即ち硬質な地盤での改良施工では、上述のように増加内圧の影響が盛上り土として円滑に行われるため、周辺地盤への変位は発生しにくい。

【0007】

しかし、改良対象中間層が軟弱地盤であり、加えて比重の大きな埋土層や固化盤層等の土層が地表部に厚く存在する場合などには、地上への円滑な排土が阻害され、増加内圧が解放されない。

【0008】

そして、地盤中の増加圧力が解放されないと、増加圧力の作用で軟弱な地盤が押圧され、有害な変位を発生させてしまうおそれがある。

【0009】

近年では、地盤改良施工の用途拡大に伴い、重要既設建築物との極近接位置での改良施工や、変位による亀裂等が生じやすい既設護岸の耐震化施工を地盤改良で行う場合などもあり、より周辺地盤への影響が少ない技術の確立が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

そこで、請求項１に係る本発明では、掘削軸に掘削刃と撹拌翼とを設け、掘削刃で掘削した地盤中に地盤改良材を吐出し撹拌翼で撹拌混合することで地盤改良を行う地盤改良工法において、地盤を掘削しながら地盤改良材を地盤に吐出して、掘削軸に設けた内圧解放ブレードの回転によって掘削軸の周辺の土壌を流動化させることで掘削軸の周辺に改良地盤内の増加内圧を地上に向けて解放させるための内圧解放経路を確保する内圧解放経路確保工程と、地盤改良材の吐出による体積増加に伴う改良地盤の内圧の増加を利用して内圧解放経路から地上に改良地盤の内圧を解放させる内圧解放工程と、改良地盤の内圧の解放を利用して改良地盤の掘削土を地上に排出させる掘削土排出工程とを同時に行わせることにした。

【0011】

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記掘削軸として、互いに反対方向に向けて回転する内側軸と外側軸とで二重管状に形成するとともに、内側軸と外側軸にそれぞれ撹拌翼を設け、内側軸の先端部に掘削刃を設ける一方、外側軸の外周面に前記内圧解放ブレードを設けたものを用いることにした。

【0012】

また、請求項３に係る本発明では、掘削軸に掘削刃と撹拌翼とを設け、掘削刃で掘削した地盤中に地盤改良材を吐出し撹拌翼で撹拌混合することで地盤改良を行う地盤改良装置において、掘削軸の周辺の土壌を流動化させることで掘削軸の周辺に改良地盤内の増加内圧を地上に向けて解放させるとともに改良地盤の内圧の解放を利用して改良地盤の掘削土を地上に排出させるための内圧解放ブレードを掘削軸に設けることにした。

【0013】

また、請求項４に係る本発明では、前記請求項３に係る本発明において、前記内圧解放ブレードは、掘削軸に沿って上下直線状に伸延する板形状とすることにした。

【0014】

また、請求項５に係る本発明では、前記請求項３に係る本発明において、前記内圧解放ブレードは、掘削軸に沿って螺旋状に伸延する螺旋板形状とすることにした。

【0015】

また、請求項６に係る本発明では、前記請求項３に係る本発明において、前記内圧解放ブレードは、掘削軸に沿って間隔をあけて配置した羽根板形状とすることにした。

【0016】

また、請求項７に係る本発明では、前記請求項３〜請求項６のいずれかに係る本発明において、前記掘削軸を互いに反対方向に向けて回転する内側軸と外側軸とで二重管状に形成するとともに、内側軸と外側軸にそれぞれ撹拌翼を設け、内側軸の先端部に掘削刃を設ける一方、外側軸の外周面に前記内圧解放ブレードを設けることにした。

【発明の効果】

【0017】

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

【0018】

すなわち、本発明では、掘削軸に設けた内圧解放ブレードの回転によって掘削軸の周辺の土壌を流動化させることで掘削軸の周辺に改良地盤内の増加内圧を地上に向けて解放させるための内圧解放経路を確保することができるので、地盤改良材の吐出による体積増加に伴う改良地盤の内圧の増加を利用して内圧解放経路から地上に改良地盤の内圧を解放させることができるとともに、改良地盤の内圧の解放を利用して改良地盤の掘削土を地上に排出させることができる。これにより、地盤改良時に周辺地盤に有害な変位が発生してしまうのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】地盤改良装置を示す説明図。

【図2】同拡大正面説明図。

【図3】同拡大平面説明図。

【図4】内圧解放ブレードの形状を示す説明図。

【図5】地盤改良方法を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明に係る地盤改良装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

【0021】

図１に示すように、地盤改良装置１は、地盤２を掘削するとともに、掘削した土壌と地盤改良材とを撹拌混合することで、地盤２の強度や性状を改良するものである。この地盤改良装置１は、重機３の前端部に支柱４を立設し、この支柱４に掘削撹拌機構５を昇降自在に取付けている。この掘削撹拌機構５には、地盤改良材供給機構６がスイベルジョイント７を介して接続されている。地盤改良材供給機構６は、地盤改良材貯留タンク８と水槽９とを地盤改良材混合プラント10に接続するとともに、地盤改良材混合プラント10に地盤改良材吐出ポンプ11を接続して、地盤改良材を掘削撹拌機構５に供給するように構成している。

【0022】

掘削撹拌機構５は、支柱４の前側部に昇降支持体12を昇降自在に取付け、この昇降支持体12に駆動体13を取付け、駆動体13に上下方向に伸延させた掘削軸14の基端部（上端部）を取付け、掘削軸14の先端部（下端部）に掘削刃15と撹拌翼16とを先端側から順に取付けている。

【0023】

駆動体13は、図２に示すように、掘削軸14を構成する内側軸17と外側軸18とに駆動モータ19を反転変速機20を介して接続している。駆動モータ19には、コンピュータからなる制御装置21が接続されており、制御装置21で駆動制御される。なお、制御装置21は、駆動モータ19,20だけでなく、地盤改良装置１の各部をも駆動制御する。

【0024】

掘削軸14は、図２及び図３に示すように、同軸上に回転中心軸を配置した中空円筒状の内側軸17と外側軸18とで上下に伸延する二重管状に形成されている。掘削軸14は、内側軸17の先端部を外側軸18の先端部よりも下方へ向けて突出させている。これらの内側軸17又は外側軸18は、駆動モータ19を駆動することで、反転変速機20の作用で相対的に反対方向へ向けて回転する。

【0025】

この掘削軸14には、外周面（ここでは、外軸18の外周面）に上下直線状に伸延する板形状の２枚の内圧解放ブレードＡを取付けている。ここで、図４（ａ）に示す内圧解放ブレードＡのように、掘削軸14に沿って上下直線状に伸延する板形状とした場合に限られず、掘削軸14の外周面に半径方向外方へ向けて突出して掘削刃15で掘削した掘削軸14の周辺の土壌を流動（移動）させることができればよく、たとえば、図４（ｂ）に示す内圧解放ブレードＢのように、掘削軸14に沿って円周方向上方へ向けて螺旋状に伸延する螺旋板形状としてもよく、また、図４（ｃ）に示す内圧解放ブレードＣのように、掘削軸14に沿って上下方向及び円周方向に間隔をあけて配置した羽根板形状としてもよく、上方へ向けて傾斜状に設けてもよい。

【0026】

掘削刃15は、内側軸17の先端部外周面に２個の平板状の掘削翼体22を円周方向へ向けて180度の間隔をあけて外方へ向けて放射状に取付け、各掘削翼体22の下部に複数個の掘削ビット23を間隔をあけて取付けている。掘削刃15は、内側軸17の回転に伴って掘削翼体22,22が回転し、掘削ビット23で地盤２を掘削する。

【0027】

撹拌翼16は、最内側撹拌翼24と、その外周側に配置される内側撹拌翼25と、さらにその外周側に配置される外側撹拌翼26とで構成している。

【0028】

最内側撹拌翼24は、外側軸18の先端部外周面に２個の平板状の最内側撹拌翼体27を円周方向へ向けて180度の間隔をあけて外方へ向けて放射状に取付けている。

【0029】

内側撹拌翼25は、内側軸17の先端部に複数（ここでは、２個）の内側撹拌翼体28を円周方向へ向けて180度の間隔をあけて外方へ向けて放射状に取付けている。各内側撹拌翼体28は、外方下部へ向けて傾斜状に伸延する内側撹拌翼上部片29と、下方へ向けて垂直状に伸延する内側撹拌翼中途部片30と、外方上部へ向けて傾斜状に伸延する内側撹拌翼下部片31とで、中途部を外方へ向けて膨出させた側面視で略コ字状に形成している。各内側撹拌翼体28は、内側撹拌翼下部片31を内側軸17の先端部側に取付けるとともに、内側撹拌翼上部片29を環状体32に取付け、環状体32を外側軸18の外周面に回動自在に遊嵌させている。また、各内側撹拌翼体28は、内側撹拌翼上部片29の上部や内側撹拌翼中途部片30の内側部や外側部に撹拌片33,34,35を取付けるとともに、内側撹拌翼中途部片30と内側軸17との間に連結片36を取付けている。

【0030】

外側撹拌翼26は、外側軸18の先端部に複数（ここでは、３個）の外側撹拌翼体37を円周方向へ向けて120度の間隔をあけて外方へ向けて放射状に取付けている。各外側撹拌翼体37は、外方下部へ向けて傾斜状に伸延する外側撹拌翼上部片38と、下方へ向けて垂直状に伸延する外側撹拌翼中途部片39と、外方上部へ向けて傾斜状に伸延する外側撹拌翼下部片40とで、中途部を外方へ向けて膨出させた側面視で略コ字状に形成している。各外側撹拌翼体37は、外側撹拌翼上部片38を外側軸18の先端部側に取付けるとともに、外側撹拌翼下部片40を環状体41に取付け、環状体41を内側軸17の外周面に回動自在に遊嵌させている。また、各外側撹拌翼体37は、外側撹拌翼上部片38の下部や外側撹拌翼中途部片39の内側部に撹拌片42,43を取付けている。

【0031】

撹拌翼16は、以上に説明するように構成しており、内側軸17の回転に伴って内側撹拌翼25が所定の回転方向に所定の回転速度で回転し、外側軸18の回転に伴って最内側撹拌翼24と外側撹拌翼26が所定の回転方向（内側撹拌翼25とは反対方向）に所定の回転速度で回転する。

【0032】

この撹拌翼16には、地盤２の内部において掘削した土壌に向けて地盤改良材を注入するための地盤改良材吐出口が形成されている。地盤改良材吐出口には、地盤改良材供給機構６が接続される。地盤改良材吐出口は、地盤２の内部で地盤改良材を吐出できればよく、位置が特定されるものではなく、内側撹拌翼25の上部（内側撹拌翼上部片29）や中途部（内側撹拌翼中途部片30）や下部（内側撹拌翼下部片31）や、外側撹拌翼26の上部（外側撹拌翼上部片38）や中途部（外側撹拌翼中途部片39）や下部（外側撹拌翼下部片40）などに適宜形成される。また、地盤改良材吐出口は、掘削軸14や掘削刃15などに形成されてもよい。

【0033】

地盤改良装置１は、以上に説明したように構成しており、制御装置21で駆動モータ19,20を駆動制御するとともに、地盤改良材供給機構６を制御することで、地盤２を掘削しながら、地盤改良材を掘削した土壌に向けて注入し、土壌と地盤改良材とを撹拌混合して、地盤２を改良する。

【0034】

その際に、上記地盤改良装置１では、掘削軸14を互いに反対方向に向けて回転する内側軸17と外側軸18とで二重管状に形成するとともに、内側軸17と外側軸18にそれぞれ撹拌翼16（内側撹拌翼25、外側撹拌翼26）を設けているために、内側撹拌翼25と外側撹拌翼26とが相対的に逆方向に回転することで土壌の撹拌が行われる。その結果、攪拌作動として、掘削土壌を攪拌翼内に取り込む作動が行われることから、改良域の周辺地盤へ掘削土を撒き出す虞が少なく、低速回転で高品質な施工が可能であり、地盤改良施工に伴う変位の少ない工法となっている。

【0035】

出願人は、地盤改良施工をこれまでに数多く経験してきており、その中で発明者は、種々の知見を基に、変位発生の主要因は、地盤中に掘削軸14、掘削刃15、撹拌翼16などの掘削撹拌機構５の貫入及び地盤改良材を強制的に注入することで発生する地盤内の内圧増加に伴う周辺地盤の崩壊変位と、攪拌翼16の回転作動に伴って発生する遠心力による押圧変位であると考察し、この崩壊変位と押圧変位を防止する本発明を成すに至った。

【0036】

地盤中に掘削撹拌機構５の貫入及び地盤改良材を強制的に注入することで発生する地盤内の内圧増加に伴う周辺地盤の崩壊変位については、増加する内圧を常時解放し続ける、言い換えれば周辺地盤内圧力（＝全上載圧）と改良地盤内圧力との釣り合い状態を維持すれば、当然周辺地盤への崩壊変位は発生しない。

【0037】

また、攪拌翼16の回転作動に伴って発生する遠心力による押圧変位については、遠心力の発生しない攪拌翼16を使用すれば、当然周辺地盤への押圧変位はほとんど発生しないこととなる。

【0038】

そこで、本発明では、掘削軸14に掘削刃15と撹拌翼16とを設け、掘削刃15で掘削した地盤中に地盤改良材を吐出し撹拌翼16で撹拌混合することで地盤改良を行う地盤改良工法において、掘削軸14に設けた内圧解放ブレードA(B,C)の回転によって掘削軸14の周辺の土壌を流動化させることで掘削軸14の周辺に改良地盤内の増加内圧を地上に向けて解放させるための内圧解放経路を確保する内圧解放経路確保工程と、地盤改良材の吐出による体積増加に伴う改良地盤の内圧の増加を利用して内圧解放経路から地上に改良地盤の内圧を解放させる内圧解放工程と、改良地盤の内圧の解放を利用して改良地盤の掘削土を地上に排出させる掘削土排出工程とを行うようにした。なお、これらの工程は、時間的に別々に行われるのではなく、ほぼ同時に行われることになる。また、内圧解放工程では、改良地盤の内圧とその周辺地盤の内圧とが釣り合った状態とすることが望ましい。

【0039】

このように、地盤改良施工中に常時掘削軸周辺土を撹乱・流動化した泥土状態とし、閉塞状態とならないようにすることで（内圧解放経路確保工程）、地盤内の増加内圧の解放方向を地上へ強制的に促し（内圧解放工程）、解放の結果として掘削された土壌の一部を地上に排出することで（掘削土排出工程）、増加する内圧を常時地上へ解放し続けることができる。言い換えれば周辺地盤内圧力と改良地盤内圧力との釣り合い状態を維持することができ、必然として、改良範囲周辺に押圧は発生せず、有害な変位の発生を防止することができる。

【0040】

図５に示すように、地盤改良施工中において掘削土は貫入する掘削軸14の周辺から徐々に盛上り、掘削孔の直上に土の山を形成していく。この動き方は、攪拌混合を行うために掘削軸14とともに内圧解放ブレードA(B,C)が回転しているために、掘削軸14に接触する掘削軸14の周辺の土が攪乱・流動化した泥土状態となり、掘削軸14と接触していない掘削孔の外周部付近の土砂と比較して、掘削軸14の周辺が最も盛上りやすい性状となっているためである。

【0041】

一方、掘削軸14に内圧解放ブレードA(B,C)を設けていない場合には、改良対象中間層が軟弱地盤で比重の大きな埋土層や固化盤層等の土層が地表部に蓋のように存在していると、風船が膨らむように軟弱な地盤を押圧して有害な変位を発生させてしまい、地上への盛上り土の発生状況は、図５の盛り上がり状況と異なり、ほとんど盛り上がらないか、若しくは改良域全体が一様に若干盛り上がる程度になる。このような改良施工での掘削軸周辺土の性状は流動化・泥土化しておらず、閉塞・停滞した状態となっている。

【0042】

本発明では、掘削軸14に内圧解放ブレードA(B,C)を装着し、掘削軸14の周辺を撹乱させることで流動化・泥土状態を常に維持することができ、高い圧力状態の風船に孔をあけるように地盤改良材の注入による増加内圧を地上へ解放させることができる。

【0043】

また、本発明では、地上に排出する土量として、増加する内圧を利用して、周辺地盤内圧力と改良地盤内圧力との釣り合い状態となる土量のみを排出させることから、機械的な強制排土技術等とは異なり、過剰な排土による改良域への土壌の引込変位等の不具合も発生しない。

【0044】

さらに、本発明では、内圧解放経路の確保が行われていれば、増加する内圧を常時解放し続けることができ、言い換えれば周辺地盤内圧力と改良地盤内圧力との釣り合い状態を維持できるため、様々な土質が互層状態となる地盤が対象であっても対応が可能である。

【0045】

特に、上記地盤改良装置１では、撹拌翼16が上下方向に伸延させ中途部を外方へ膨出させた形状であるため、その回転によって土壌を翼内に取り込みながら攪拌混合を行い、土壌の撒き出しがない。加えて内側攪拌翼25と外側攪拌翼26が相対的に逆回転を行うため、各々で発生する回転作動に伴う遠心力が発生せず外周地盤を押圧しない。その結果として、この相対攪拌翼を使用することで、攪拌翼16の回転作動に伴う遠心力による押圧変位が防止され、上記施工方法を行うことにより、地盤改良材を強制的に注入することで発生する地盤内の内圧増加に伴う周辺地盤の崩壊変位を防止することができる。

【0046】

なお、地盤改良施工においては、地盤中に掘削軸14、掘削刃15、撹拌翼16などの掘削撹拌機構５を貫入する際に地盤改良材を注入する貫入吐出施工と、貫入後に地盤から掘削撹拌機構５を引き抜く際に地盤改良材を注入する引抜吐出施工とがあるが、本発明はいずれかに限定されるものではない。

【0047】

また、本発明は、掘削軸14の周辺の土壌を流動化させることができればよく（内圧解放作用を有すればよく）、内圧解放ブレードの形状が限定されるものではないが、上記内圧解放ブレードA,B,Cでは、以下のような特性を有する。

【0048】

上記内圧解放ブレードＡでは、掘削軸14に沿って上下直線状に伸延する板形状としているために、掘削軸14の水平方向において円軌道の直径が強制的に拡縮することで、掘削軸周辺土の移動量が大きくなり、これにより、掘削軸14の周辺の撹乱度・流動化範囲が大きくなり、安定して泥土化され内圧解放の経路が確保される。

【0049】

また、上記内圧解放ブレードＢでは、掘削軸14に沿って螺旋状に伸延する螺旋板形状としているために、掘削軸14の延伸方向において円軌道の直径が強制的に拡縮することで、掘削軸周辺土の移動量が大きくなり、これにより、掘削軸14の周辺の撹乱度・流動化範囲が大きくなり、安定して泥土化され内圧解放の経路が確保される。しかも、掘削軸14の回転方向により螺旋状板に上載された土砂を上部方向へ持ち上げる作動を行うため、地盤改良材の注入による増加内圧に加えて、螺旋状板による上方向への機械的揚土効果を併せると内圧解放効果が向上し、より変位低減が発揮される。なお、必要以上に大きな螺旋直径を有すると機械的揚土効果が大きく発揮され、内圧解放に見合う以上の土壌が排出され、押圧変位ではなく引込変位になり、逆に近接構造物へ悪影響を及ぼすため、掘削軸からの幅として概ね3〜10cm程度の螺旋状板が適当である。加えて、掘削軸14の回転数についても必要以上に高速回転を行うと、この場合も機械的揚土効果が大きく促進されるため、内圧解放経路確保としては低速回転で回転数5〜10rpm程度が適当である。

【0050】

また、上記内圧解放ブレードCでは、掘削軸に沿って間隔をあけて配置した羽根板形状としているために、鉛直板と螺旋状板の組み合わせとなり、楕円軌道を行いながら、且つ軸延伸方向において、直径が拡縮される作動となり、掘削軸周辺土の移動量が大きくなるため、掘削軸14の周辺の撹乱度・流動化範囲が大きくなり、内圧解放の経路が確保される。

【0051】

以上に説明したように、本発明では、地盤改良工程において、内圧解放経路確保工程と内圧解放工程と掘削土排出工程とを設けて、地盤改良材の吐出による改良体内の増加内圧に応じて掘削軸14の周辺の内圧解放経路を通じ、掘削された土壌の一部を地上に排出することで、常に改良地盤内圧力が周辺地盤内圧力と釣り合い状態となり、改良範囲周辺への押圧が発生しないため、変位の発生を抑制することができる。

【0052】

さらに、増加内圧に応じた土量のみ掘削土の排出を行うことから、強制的な排土等の必要以上の土壌の排出をしないため、過剰な掘削土排出により、地盤内土壌体積が減少して改良域へ土壌を引き込む引込変位等の不具合も発生しない。

【0053】

その結果として、改良対象中間層が軟弱地盤で、比重の大きな埋土層や固化盤層等の土層が地表部に厚く存在するような地盤での改良施工においても、円滑な排土を阻害せず、常に回転軸に沿って地上へ解放し、全上載圧とつりあった状態を維持することで、周辺地盤への有害な変位を抑制可能とした。

【0054】

これにより、重要既設建築物との極近接位置での改良施工や、変位による亀裂等が生じやすい既設護岸の耐震化施工を地盤改良で行う場合等においても有害な変位を生じることなく地盤改良施工を行うことができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 地盤改良装置 ２ 地盤
３ 重機 ４ 支柱
５ 掘削撹拌機構 ６ 地盤改良材供給機構
７ スイベルジョイント ８ 地盤改良材貯留タンク
９ 水槽 10 地盤改良材混合プラント
11 地盤改良材吐出ポンプ 12 昇降支持体
13 駆動体 14 掘削軸
15 掘削翼 16 撹拌翼
17 内側軸 18 外側軸
19,20 駆動モータ 21 制御装置
22 掘削翼体 23 掘削ビット
24 最内側撹拌翼 25 内側撹拌翼
26 外側撹拌翼 27 最内側撹拌翼体
28 内側撹拌翼体 29 内側撹拌翼上部片
30 内側撹拌翼中途部片 31 内側撹拌翼下部片
32 環状体 33,34,35 撹拌片
36 連結片 37 外側撹拌翼体
38 外側撹拌翼上部片 39 外側撹拌翼中途部片
40 外側撹拌翼下部片 41 環状体
42,43 撹拌片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】