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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023072747
(43)【公開日】2023-05-25
(54)【発明の名称】掘削撹拌装置及び深層混合処理工法
(51)【国際特許分類】
E02D 3/12 20060101AFI20230518BHJP
【ＦＩ】
E02D3/12 102
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021185364
(22)【出願日】2021-11-15
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）令和３年２月１７日 「ＤＧコラム工法 ―スラリー系機械攪拌式深層混合処理工法― 品質・施工管理指針」と題する刊行物発行 （２）令和３年３月６日「ＤＧコラム工法 ―スラリー系機械攪拌式深層混合処理工法― ＧＢＲＣ性能証明（第２２－２０号）」と題する刊行物発行 （３）令和３年４月１４日 ウェブサイト ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｕｉｌｄｉｎｇ＿ｃｏｎｆｉｒｍ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｕｉｌｄｉｎｇ＿ｃｏｎｆｉｒｍ／ｇｉｊｙｕｔｕ＿ｎｉｎｓｈｏ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｓｅａｒｃｈ／ｇｉｊｙｕｔｕ．ｐｈｐ？ｇｏ＿ｓｅａｒｃｈ＝ｔｒｕｅ＆ｄｉｓｐｌａｙ＿ｏｒｄｅｒ＝ａｇｅｎｔ＆ｄｉｓｐｌａｙ＿ｓｏｒｔ＝ｄｅｓｃ＆ｐａｇｅ＝９にて公開
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （４）令和３年７月３０日「ＮＥＷ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＴＯ ＳＵＰＰＯＲＴ ＰＥＡＣＥ ＯＦ ＭＩＮＤ ＤＧコラム工法 スラリー系機械撹拌式深層混合処理工法 建築技術性能証明／ＧＢＲＣ性能証明 第２０－２２号」と題する刊行物発行 （５）令和３年５月２４日 ウェブサイト ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄａｉｗａｌａｎｔｅｃ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘｔ．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄａｉｗａｌａｎｔｅｃ．ｊｐ／ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ／にて公開 （６）令和３年８月１６日 ウェブサイト ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｕｉｌｄｉｎｇ＿ｃｏｎｆｉｒｍ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｕｉｌｄｉｎｇ＿ｃｏｎｆｉｒｍ／ｇｉｊｙｕｔｕ＿ｎｉｎｓｈｏ／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｓｅａｒｃｈ／ｇｉｊｙｕｔｕ．ｐｈｐ？ｇｏ＿ｓｅａｒｃｈ＝ｔｒｕｅ＆ｄｉｓｐｌａｙ＿ｏｒｄｅｒ＝ａｇｅｎｔ＆ｄｉｓｐｌａｙ＿ｓｏｒｔ＝ｄｅｓｃ＆ｐａｇｅ＝９にて公開
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （７）令和３年８月２７日「ＤＧハイブリッド工法 説明資料」と題する刊行物発行 （８）令和３年８月１６日ＤＧハイブリッド工法 性能証明のための説明資料」と題する刊行物及び「ＤＧ ハイブリッド工法 設計・施工指針」と題する刊行物発行 （９）令和３年１０月２５日「ＮＥＷ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＴＯ ＳＵＰＰＯＲＴ ＰＥＡＣＥ ＯＦ ＭＩＮＤ ＤＧハイブリッド工法 縞鋼板製鋼管を有する地盤改良体を用いた杭状地盤補強工法建築技術性能証明／ＧＢＲＣ性能証明 第２１－０６号」と題する刊行物発行
(71)【出願人】
【識別番号】510277143
【氏名又は名称】大和ランテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001508
【氏名又は名称】弁理士法人 津国
(72)【発明者】
【氏名】田中 則臣
(72)【発明者】
【氏名】樽 敬祐
(72)【発明者】
【氏名】戴 舒翼
(72)【発明者】
【氏名】清宮 悠理
【テーマコード（参考）】
2D040
【Ｆターム（参考）】
2D040AA01
2D040AB05
2D040BA08
2D040BD05
2D040CA01
2D040CB03
2D040EB01
(57)【要約】
【課題】最終的に築造されるコラムの全体にスラリーを拡散させることができ、且つ共回り現象を効果的に防止することができ、これにより、強度にばらつきがない高品質のコラムを築造することが可能な掘削撹拌装置を提供する。
【解決手段】スラリー吐出孔が先端部に形成された円筒状の回転軸１０と、回転軸１０の先端部に固定され、地盤を掘削するための掘削爪が取り付けられた掘削翼２０と、回転軸１０の先端部以外の部分に固定され、地盤を撹拌するための撹拌翼３０と、回転軸１０の先端部以外の部分の外側に回転可能に装着されたボス４１に固定され、ボス４１によって回転軸１０の回転が伝達されない共回り防止翼４０と、回転軸１０のスラリー吐出孔に取り付けられ、入口から出口にかけて直径が小さくなるスラリーの流路が内部に設けられ、スラリーの流れを加速させて地盤中に噴射させるためのノズル６０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】スラリー吐出孔が先端部に形成された円筒状の回転軸１０と、回転軸１０の先端部に固定され、地盤を掘削するための掘削爪が取り付けられた掘削翼２０と、回転軸１０の先端部以外の部分に固定され、地盤を撹拌するための撹拌翼３０と、回転軸１０の先端部以外の部分の外側に回転可能に装着されたボス４１に固定され、ボス４１によって回転軸１０の回転が伝達されない共回り防止翼４０と、回転軸１０のスラリー吐出孔に取り付けられ、入口から出口にかけて直径が小さくなるスラリーの流路が内部に設けられ、スラリーの流れを加速させて地盤中に噴射させるためのノズル６０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、前記スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、前記地盤中にコラムを築造するための掘削撹拌装置であって、
前記スラリーを前記地盤中に供給するための導通路を内部に有し、前記導通路に連通するスラリー吐出孔が先端部に形成された円筒状の回転軸と、
前記回転軸の先端部に固定され、前記地盤を掘削するための掘削爪が取り付けられた掘削翼と、
前記回転軸の先端部以外の部分に固定され、前記地盤を撹拌するための撹拌翼と、
前記回転軸の先端部以外の部分の外側に回転可能に取り付けられたボスに固定され、前記ボスによって前記回転軸の回転が伝達されない共回り防止翼と、
前記回転軸のスラリー吐出孔に取り付けられ、入口から出口にかけて直径が小さくなる前記スラリーの流路が内部に設けられ、前記スラリーの流れを加速させて前記地盤中に噴射させるためのノズルと、
を備えることを特徴とする掘削撹拌装置。
前記スラリーを前記地盤中に供給するための導通路を内部に有し、前記導通路に連通するスラリー吐出孔が先端部に形成された円筒状の回転軸と、
前記回転軸の先端部に固定され、前記地盤を掘削するための掘削爪が取り付けられた掘削翼と、
前記回転軸の先端部以外の部分に固定され、前記地盤を撹拌するための撹拌翼と、
前記回転軸の先端部以外の部分の外側に回転可能に取り付けられたボスに固定され、前記ボスによって前記回転軸の回転が伝達されない共回り防止翼と、
前記回転軸のスラリー吐出孔に取り付けられ、入口から出口にかけて直径が小さくなる前記スラリーの流路が内部に設けられ、前記スラリーの流れを加速させて前記地盤中に噴射させるためのノズルと、
を備えることを特徴とする掘削撹拌装置。
【請求項2】
前記回転軸の先端部に２つ以上の前記スラリー吐出孔が形成され、２つ以上の前記スラリー吐出孔のそれぞれに、前記ノズルが取り付けられる請求項１に記載の掘削撹拌装置。
【請求項3】
前記ノズルの出口の直径が５ｍｍ～２５ｍｍであり、前記ノズルが前記スラリー吐出孔に着脱自在に取り付けられる請求項１又は２に記載の掘削撹拌装置。
【請求項4】
前記回転軸を一方向に回転させたときに、前記地盤の土が前記ノズルに被ることを防止するためのノズルカバーが、前記回転軸の先端部に設けられる請求項１～３のいずれか１項に記載の掘削撹拌装置。
【請求項5】
２枚で１組の前記撹拌翼を３組又は４組備え、各組の前記撹拌翼が、前記回転軸の先端部以外の異なる部分における対称的な位置に固定される請求項１～４のいずれか１項に記載の掘削撹拌装置。
【請求項6】
前記共回り防止翼が固定された前記ボスに、垂直方向に延びる排土板が固定される請求項１～５のいずれか１項に記載の掘削撹拌装置。
【請求項7】
前記共回り防止翼が略コ字形又は略ヨ字形であり、前記共回り防止翼の２つ又は３つの端部をそれぞれ固定するための２つ又は３つの前記ボスを備え、少なくとも１つの前記ボスに前記排土板が固定される請求項６に記載の掘削撹拌装置。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の掘削翼撹拌装置を使用して、セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、前記スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、前記地盤中にコラムを築造する深層混合処理工法であって、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させ、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまでの前記地盤を掘削し、且つ前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、
前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、前記掘削撹拌装置を前記コラムの先端部が形成される位置に保持する工程と、
前記所定時間が経過した後、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、おおよそ前記掘削撹拌装置の高さ分だけ後退させる工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記コラムの先端部が形成される位置まで進行させる工程と、
前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、
を含むことを特徴とする深層混合処理工法。
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させ、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまでの前記地盤を掘削し、且つ前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、
前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、前記掘削撹拌装置を前記コラムの先端部が形成される位置に保持する工程と、
前記所定時間が経過した後、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、おおよそ前記掘削撹拌装置の高さ分だけ後退させる工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記コラムの先端部が形成される位置まで進行させる工程と、
前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、
を含むことを特徴とする深層混合処理工法。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか１項に記載の掘削翼撹拌装置を使用して、セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、前記スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、前記地盤中にコラムを築造する深層混合処理工法であって、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置までの間における任意位置に至るまでの前記地盤を掘削する工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させたまま、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記任意位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまでの前記地盤を掘削し、且つ前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、
前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、前記掘削撹拌装置を前記コラムの先端部が形成される位置に保持する工程と、
前記所定時間が経過した後、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、おおよそ前記掘削撹拌装置の高さ分だけ後退させる工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記コラムの先端部が形成される位置まで進行させる工程と、
前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させ、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記任意位置に至るまで、前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、
前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記任意位置から前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、
を含むことを特徴とする深層混合処理工法。
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置までの間における任意位置に至るまでの前記地盤を掘削する工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させたまま、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記任意位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまでの前記地盤を掘削し、且つ前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、
前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、前記掘削撹拌装置を前記コラムの先端部が形成される位置に保持する工程と、
前記所定時間が経過した後、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、おおよそ前記掘削撹拌装置の高さ分だけ後退させる工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記コラムの先端部が形成される位置まで進行させる工程と、
前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、
前記掘削撹拌装置を一方向に回転させ、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記任意位置に至るまで、前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、
前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記任意位置から前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、
を含むことを特徴とする深層混合処理工法。
【請求項10】
前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまで前記スラリーと土とを混合撹拌し、前記掘削撹拌装置を前記地盤中から引き上げた後、混合撹拌された前記スラリーと土との中に縞鋼管を挿入することにより、前記縞鋼管が一体となった前記コラムを前記地盤中に築造する請求項８又は９に記載の深層混合処理工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セメント系固化材を水と混合したスラリー（セメントミルク）を地盤中に注入しながら、スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、地盤中にコラムを築造するための掘削撹拌装置及び深層混合処理工法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から掘削撹拌装置を用いた深層混合処理工法が実施されている。深層混合処理工法は、建築物、工作物、擁壁などの構造物の地盤を改良するための工法であり、セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、地盤中にコラム（柱状改良体）を築造する。コラムは、地盤を補強し、構造物を支持する。なお、本明細書における「セメント系固化材」とは、土を固化させることを目的としたセメントを主成分とする固化材及びセメントをいい、一般では「固化材」と呼ばれることもある。また、本明細書における「スラリー」とは、セメント系固化材を水と混合して液状にしたものをいい、一般では「セメントミルク」と呼ばれることもある。
【0003】
例えば、特開２０１９－２１４９１１号公報（特許文献１）、特開２０１７－０４８６１６号公報（特許文献２）、及び実用新案登録第３２１５４５３号公報（特許文献３）に開示されているように、従来の掘削撹拌装置は、円筒状の回転軸に、掘削翼、撹拌翼及び共回り防止翼を設けた構成となっている。円筒状の回転軸の内部には、スラリーを供給するための導通路が形成されており、スラリーは、回転軸の先端部に形成されたスラリー吐出孔から地盤中に吐出される。掘削翼によって地盤が掘削され、掘削された土とスラリーとが、撹拌翼によって混合撹拌される。また、掘削撹拌装置が地盤を掘削及び混合撹拌する際に、共回り防止翼は、掘削穴の壁面に当接して停止状態を保つ。停止状態の共回り防止翼は、混合撹拌される土とスラリーとの共回り現象を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－２１４９１１号公報
【特許文献2】特開２０１７－０４８６１６号公報
【特許文献3】実用新案登録第３２１５４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した従来の掘削撹拌装置では、地盤を掘削及び混合撹拌する際に、圧送ポンプの圧力のみによってスラリーを地盤中に吐出させている。このため、最終的に築造されるコラムの全体にスラリーが拡散されず、コラムに未固化の土塊が混入してしまい、コラムの強度にばらつきが生じてしまう。
【0006】
また、従来の掘削撹拌装置には、共回り防止翼が設けられていたが、撹拌翼に付着した土塊を取り除くことができなかった。すなわち、掘削撹拌装置によって地盤の掘削及び混合撹拌を進めるに従い、土が撹拌翼に経時的に付着して塊となり、撹拌翼と土塊とが一体となって回転する共回り現象が生じる。この共回り現象によって、撹拌翼によるスラリーと土との混合撹拌が不十分となり、最終的に築造されるコラムの強度が不足してしまう。
【0007】
さらに、従来の掘削撹拌装置においては、スラリーが十分に拡散されない問題と、共回り現象の問題とが同時に起こる場合もあり、常に、所定の品質を有するコラムを築造することが困難であった。
【0008】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、最終的に築造されるコラムの全体にスラリーを拡散させることができ、且つ共回り現象を効果的に防止することができ、これにより、強度にばらつきがない高品質のコラムを築造することが可能な掘削撹拌装置及び深層混合処理工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）上記目的を達成するために、本発明の掘削撹拌装置は、セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、前記スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、前記地盤中にコラムを築造するための掘削撹拌装置であって、前記スラリーを前記地盤中に供給するための導通路を内部に有し、前記導通路に連通するスラリー吐出孔が先端部に形成された円筒状の回転軸と、前記回転軸の先端部に固定され、前記地盤を掘削するための掘削爪が取り付けられた掘削翼と、前記回転軸の先端部以外の部分に固定され、前記地盤を撹拌するための撹拌翼と、前記回転軸の先端部以外の部分の外側に回転可能に取り付けられたボスに固定され、前記ボスによって前記回転軸の回転が伝達されない共回り防止翼と、前記回転軸のスラリー吐出孔に取り付けられ、入口から出口にかけて直径が小さくなる前記スラリーの流路が内部に設けられ、前記スラリーの流れを加速させて前記地盤中に噴射させるためのノズルと、を備える。
【0010】
（２）好ましくは、上記（１）の掘削撹拌装置において、前記回転軸の先端部に２つ以上の前記スラリー吐出孔が形成され、２つ以上の前記スラリー吐出孔のそれぞれに、前記ノズルが取り付けられる。
【0011】
（３）好ましくは、上記（１）又は（２）の掘削撹拌装置において、前記ノズルの出口の直径が５ｍｍ～２５ｍｍであり、前記ノズルが前記スラリー吐出孔に着脱自在に取り付けられる。
【0012】
（４）好ましくは、上記（１）～（３）のいずれかの掘削撹拌装置において、前記回転軸を一方向に回転させたときに、前記地盤の土が前記ノズルに被ることを防止するためのノズルカバーが、前記回転軸の先端部に設けられる。
【0013】
（５）好ましくは、上記（１）～（４）のいずれかの掘削撹拌装置において、２枚で１組の前記撹拌翼を３組又は４組備え、各組の前記撹拌翼が、前記回転軸の先端部以外の異なる部分における対称的な位置に固定される。
【0014】
（６）好ましくは、上記（１）～（５）のいずれかの掘削撹拌装置において、前記共回り防止翼が固定された前記ボスに、垂直方向に延びる排土板が固定される。
【0015】
（７）好ましくは、上記（６）の掘削撹拌装置において、前記共回り防止翼が略コ字形又は略ヨ字形であり、前記共回り防止翼の２つ又は３つの端部をそれぞれ固定するための２つ又は３つの前記ボスを備え、少なくとも１つの前記ボスに前記排土板が固定される。
【0016】
（８）上記目的を達成するために、本発明の深層混合処理工法は、上記（１）～（７）のいずれかの掘削撹拌装置を使用して、セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、前記スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、前記地盤中にコラムを築造する深層混合処理工法であって、前記掘削撹拌装置を一方向に回転させ、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまでの前記地盤を掘削し、且つ前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、前記掘削撹拌装置を前記コラムの先端部が形成される位置に保持する工程と、前記所定時間が経過した後、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、おおよそ前記掘削撹拌装置の高さ分だけ後退させる工程と、前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記コラムの先端部が形成される位置まで進行させる工程と、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、を含む。
【0017】
（９）上記目的を達成するために、本発明の深層混合処理工法は、上記（１）～（７）のいずれかの掘削撹拌装置を使用して、セメント系固化材を水と混合したスラリーを地盤中に注入しながら、前記スラリーと土とを機械的に混合撹拌することにより、前記地盤中にコラムを築造する深層混合処理工法であって、前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置までの間における任意位置に至るまでの前記地盤を掘削する工程と、前記掘削撹拌装置を一方向に回転させたまま、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記任意位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまでの前記地盤を掘削し、且つ前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、前記掘削撹拌装置を前記コラムの先端部が形成される位置に保持する工程と、前記所定時間が経過した後、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、おおよそ前記掘削撹拌装置の高さ分だけ後退させる工程と、前記掘削撹拌装置を一方向に回転させながら、前記コラムの先端部が形成される位置まで進行させる工程と、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、前記掘削撹拌装置を一方向に回転させ、且つ前記ノズルから前記スラリーを噴射させながら、前記地盤中を進行させることによって、前記コラムの頭部が形成される位置から前記任意位置に至るまで、前記スラリーと土とを混合撹拌する工程と、前記ノズルから前記スラリーの噴射を停止させ、前記掘削撹拌装置を逆方向に回転させながら、前記任意位置から前記コラムの頭部が形成される位置まで後退させる工程と、を含む。
【0018】
（１０）好ましくは、上記（８）又は（９）の深層混合処理工法において、前記コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置に至るまで前記スラリーと土とを混合撹拌し、前記掘削撹拌装置を前記地盤中から引き上げた後、混合撹拌された前記スラリーと土との中に縞鋼管を挿入することにより、前記縞鋼管が一体となった前記コラムを前記地盤中に築造する。
【発明の効果】
【0019】
本発明の掘削撹拌装置及び深層混合処理工法では、スラリー吐出孔に取り付けられたノズルによって、通常よりも高い圧力でスラリーが地盤中に噴射される。これにより、最終的に築造されるコラムの全体にスラリーを拡散させることができる。また、共回り防止翼のボスに固定された排土板によって、撹拌翼に付着した土塊を取り除くことができ、共回り現象を効果的に防止することができる。これらの相乗効果により、強度にばらつきがない高品質のコラムを築造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１実施形態に係る掘削撹拌装置を示す正面図である。
【図2】上記の第１実施形態に係る掘削撹拌装置を示す右側面図である。
【図3】図３（ａ）は、図１の掘削撹拌装置の先端部の拡大図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図３（ｃ）は、掘削撹拌装置の先端部に設けられたノズルを示す正面図である。図３（ｄ）は、上記のノズルを示す右側面図である。図３（ｅ）は、上記ノズルを示す断面図である。
【図4】本発明の第２実施形態に係る掘削撹拌装置を示す正面図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る深層混合処理工法を示す概略図である。
【図6】本発明の第２実施形態に係る深層混合処理工法の前半を示す概略図である。
【図7】上記の第２実施形態に係る深層混合処理工法の後半を示す概略図である。
【図8】本発明の第３実施形態に係る深層混合処理工法を示す概略図である。
【図9】本発明の掘削撹拌装置の変更例の主要部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
【0022】
【0023】
１．１ 回転軸
図１、図２及び図３（ｂ）に示すように、回転軸１０は、円筒状の部材であり、導通路１０ａを内部に有する。この導通路１０ａには、セメント系固化材を水と混合したスラリー１００（図５～図７を参照）が供給される。スラリー１００の供給には、図示しないグラウトポンプが使用される。例えば、回転軸１０の直径は１３９ｍｍ、全長は８８３ｍｍである。
図１、図２及び図３（ｂ）に示すように、回転軸１０は、円筒状の部材であり、導通路１０ａを内部に有する。この導通路１０ａには、セメント系固化材を水と混合したスラリー１００（図５～図７を参照）が供給される。スラリー１００の供給には、図示しないグラウトポンプが使用される。例えば、回転軸１０の直径は１３９ｍｍ、全長は８８３ｍｍである。
【0024】
回転軸１０の先端部には、導通路１０ａに連通する２つのスラリー吐出孔１０ｂが形成されている。２つのスラリー吐出孔１０ｂは、回転軸１０の先端部における対称的な位置に配置されている。スラリー吐出孔１０ｂは円形であり、内周面には、雌ねじ部が形成されている。例えば、スラリー吐出孔１０ｂの内径は３６ｍｍである。２つのスラリー吐出孔１０ｂには、後述するノズル６０が、ねじによって交換可能に取り付けられる。
【0025】
ここで、本実施形態の掘削撹拌装置１は、地盤改良に必要なスラリーの吐出量に応じて、スラリー１００を吐出させるスラリー吐出孔１０ｂの数を、２つ又は１つのいずれかに選択することが可能である。２つのスラリー吐出孔１０ｂを使用する場合は、２つのスラリー吐出孔１０ｂのそれぞれにノズル６０を取り付ける。一方、１つのスラリー吐出孔１０ｂを使用する場合は、一のスラリー吐出孔１０ｂにノズル６０を取り付けるとともに、他のスラリー吐出孔１０ｂに図示しないボルトを螺合させて、他のスラリー吐出孔１０ｂを閉鎖させる。
【0026】
回転軸１０の後端部には、図１及び図２に示すジョイント１１が固定される。ジョイント１１の内部には、図示しない導通路が形成されており、この導通路から回転軸１０の導通路１０ａにスラリー１００が供給される。回転軸１０は、ジョイント１１を介して、図示しない施工機械のロッド８０（図５～図７を参照）に結合される。例えば、ロッド８０の最大径は、回転軸１０とほぼ同径であり、全長は３～６ｍである。
【0027】
１．２ 掘削翼
図２に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚の掘削翼２０を備える。２枚の掘削翼２０は、回転軸１０の先端部における互いに対称的な位置に固定されている。それぞれの掘削翼２０の長手方向の内側には、２つの第１掘削爪２１が取り付けられている。また、それぞれの掘削翼２０の長手方向の外側には、１つの切削爪２３が取り付けられている。さらに、回転軸１０の先端面には、２つの第２掘削爪２２が垂直に固定されている。例えば、１枚の掘削翼２０の全長は３３０ｍｍである。２枚の掘削翼２０と回転軸１０の直径とを合計して、地盤に約８００ｍｍの直径の掘削穴が形成される。
図２に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚の掘削翼２０を備える。２枚の掘削翼２０は、回転軸１０の先端部における互いに対称的な位置に固定されている。それぞれの掘削翼２０の長手方向の内側には、２つの第１掘削爪２１が取り付けられている。また、それぞれの掘削翼２０の長手方向の外側には、１つの切削爪２３が取り付けられている。さらに、回転軸１０の先端面には、２つの第２掘削爪２２が垂直に固定されている。例えば、１枚の掘削翼２０の全長は３３０ｍｍである。２枚の掘削翼２０と回転軸１０の直径とを合計して、地盤に約８００ｍｍの直径の掘削穴が形成される。
【0028】
１．３ 撹拌翼
図２及び図３に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚で１組の撹拌翼３０を３組、合計６枚の撹拌翼３０を備える。６枚の撹拌翼３０は、いずれも回転軸１０における掘削翼２０よりも後端側に固定されている。２枚で１組の撹拌翼３０は、回転軸１０における互いに対称的な位置に配置されている。回転軸１０の上、中、下の位置に配置された３組の撹拌翼３０のうち、中間の１組の撹拌翼３０は、上下の２組の撹拌翼３０に対して、９０°シフトして配置されている。回転軸１０の上に配置された１組の撹拌翼３０には、それぞれ１つの引き上げ用爪３１が取り付けられている。引き上げ用爪３１は、撹拌翼３０の長手方向の外側に配置されている。例えば、１枚の撹拌翼３０の全長は、掘削翼２０と同じ３３０ｍｍである。
図２及び図３に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚で１組の撹拌翼３０を３組、合計６枚の撹拌翼３０を備える。６枚の撹拌翼３０は、いずれも回転軸１０における掘削翼２０よりも後端側に固定されている。２枚で１組の撹拌翼３０は、回転軸１０における互いに対称的な位置に配置されている。回転軸１０の上、中、下の位置に配置された３組の撹拌翼３０のうち、中間の１組の撹拌翼３０は、上下の２組の撹拌翼３０に対して、９０°シフトして配置されている。回転軸１０の上に配置された１組の撹拌翼３０には、それぞれ１つの引き上げ用爪３１が取り付けられている。引き上げ用爪３１は、撹拌翼３０の長手方向の外側に配置されている。例えば、１枚の撹拌翼３０の全長は、掘削翼２０と同じ３３０ｍｍである。
【0029】
１．４ 共回り防止翼
図１に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚で１組の共回り防止翼（自由翼）４０を備える。１枚の共回り防止翼４０は、２つの水平部分を１つの垂直部分で連続させた略コ字形である。共回り防止翼４０の２つの水平部分の端部は、２つのボス４１にそれぞれ固定されている。２つのボス４１のそれぞれは、回転軸１０の外側に装着された２つのカラー４２に回転可能に取り付けられている。ボス４１は、カラー４２の外周面に接触しながら自由に回転することが可能な構成となっている。これにより、共回り防止翼４０には、回転軸１０及びカラー４２の回転が伝達されない。カラー４２を耐摩耗鋼板で構成することによって、共回り防止翼４０との接触による摩耗が低減される。
図１に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚で１組の共回り防止翼（自由翼）４０を備える。１枚の共回り防止翼４０は、２つの水平部分を１つの垂直部分で連続させた略コ字形である。共回り防止翼４０の２つの水平部分の端部は、２つのボス４１にそれぞれ固定されている。２つのボス４１のそれぞれは、回転軸１０の外側に装着された２つのカラー４２に回転可能に取り付けられている。ボス４１は、カラー４２の外周面に接触しながら自由に回転することが可能な構成となっている。これにより、共回り防止翼４０には、回転軸１０及びカラー４２の回転が伝達されない。カラー４２を耐摩耗鋼板で構成することによって、共回り防止翼４０との接触による摩耗が低減される。
【0030】
１枚の共回り防止翼４０は、水平方向に延びる上下２つの水平部分と、これら２つの水平部分に連続する１つの垂直部分とで構成される。例えば、１枚の共回り防止翼４０について、回転軸１０から垂直部分までの水平方向の突出長は４３０ｍｍであり、掘削翼２０及び撹拌翼３０の全長を超える。共回り防止翼４０の垂直部分は、掘削撹拌装置１が地盤を掘削及び混合撹拌する際に、掘削穴の壁面に当接する。これにより、共回り防止翼４０が停止状態に保たれる。撹拌翼３０によって混合撹拌された土とスラリー１００とが、停止状態の共回り防止翼４０の水平部分に接触することにより、土とスラリー１００と共回り現象が防止される。
【0031】
１．５ 排土板
図２に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚の排土板５０を備える。２枚の排土板５０は、共回り防止翼４０が取り付けられた２つのボス４１のそれぞれに固定されている。排土板５０は、垂直方向に延びる板面を有しており、この板面を、撹拌翼３０に付着した土塊に接触させて取り除くことが可能である。
図２に示すように、掘削撹拌装置１は、２枚の排土板５０を備える。２枚の排土板５０は、共回り防止翼４０が取り付けられた２つのボス４１のそれぞれに固定されている。排土板５０は、垂直方向に延びる板面を有しており、この板面を、撹拌翼３０に付着した土塊に接触させて取り除くことが可能である。
【0032】
１．６ ノズル
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸１０の先端部に設けられた２つのスラリー吐出孔１０ｂには、それぞれノズル６０が交換可能に取り付けられている。本発明は、従来のセメント系固化材のスラリー１００を用いた機械攪拌式の深層混合処理工法をベースにしており、スラリー吐出口１０ｂに取り付けられたノズル６０によって、通常よりも高い圧力を掛けてスラリー１００を噴射させることを特徴としている。ノズル６０からスラリー１００を噴射させることは、土とスラリー１００との混合攪拌を促進させ、最終的に築造されるコラムの全体にスラリー１００が十分に拡散される。これにより、強度のばらつきが少ない高品質のコラムを築造することが可能となる。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸１０の先端部に設けられた２つのスラリー吐出孔１０ｂには、それぞれノズル６０が交換可能に取り付けられている。本発明は、従来のセメント系固化材のスラリー１００を用いた機械攪拌式の深層混合処理工法をベースにしており、スラリー吐出口１０ｂに取り付けられたノズル６０によって、通常よりも高い圧力を掛けてスラリー１００を噴射させることを特徴としている。ノズル６０からスラリー１００を噴射させることは、土とスラリー１００との混合攪拌を促進させ、最終的に築造されるコラムの全体にスラリー１００が十分に拡散される。これにより、強度のばらつきが少ない高品質のコラムを築造することが可能となる。
【0033】
図３（ｃ）～（ｅ）に示すように、本実施形態におけるノズル６０は、六角形状の頭部６１と、スラリー吐出口１０ｂの雌ねじ部に螺合するための雄ねじ部６２と、スラリー１００の流れを加速させるテーパー状の流路６３とで構成される。ノズル６０の出口６３ｂは、入口６３ａよりも小さい直径を有する。
【0034】
ノズル６０の出口６３ｂの直径は、使用するノズル６０の個数と、単位時間あたりのスラリー１００の吐出量とによって決定され、例えば、５ｍｍ～２５ｍｍの範囲内である。１分間に５０リットル～５００リットルのスラリー１００を吐出させる場合において、ノズル６０の出口６３ｂの直径、ノズル６０の個数、及び掘削撹拌翼径の具体例を、下記の表１に示す。なお、掘削撹拌翼径は、１組の掘削翼２０又は撹拌翼３０の全長と、回転軸１０の直径とを合計した長さである。例えば、本実施形態の掘削撹拌翼径は、３３０ｍｍ＋３３０ｍｍ＋１３９ｍｍ≒８００ｍｍである。
【0035】
【表1】
【0036】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸１０の先端部には、２つのノズル６０のそれぞれに対応するノズルカバー７０が設けられている。ノズルカバー７０は、ノズル６０を覆う直径を有する半円形の壁であり、図３（ｂ）に示す回転軸１０の正転方向に配置されている。回転軸１０を正転させて地盤の掘削及び混合撹拌をしたときに、土がノズル６０に被ることを防止する。このようなノズルカバー７０によって、ノズル６０の破損、及び回転軸１０内への土の逆流が防止され、スラリー１００の円滑な噴射が維持される。
【0037】
２．第２実施形態の掘削撹拌装置
上述した第１実施形態の掘削撹拌装置１は、回転軸１０に３組６枚の撹拌翼３０を設けた構成となっていたが、撹拌翼３０の数は６枚に限定されるものではない。図４に示す第２実施形態の掘削撹拌装置２のように、回転軸１０に４組８枚の撹拌翼３０を設けた構成としてもよい。この場合、共回り防止翼４０は、３つの水平部分を１つの垂直部分で連続させた略ヨ字形にすることが好ましい。このような略ヨ字形の共回り防止翼４０は、３つのボス４１に固定される。３つのボス４１のそれぞれは、回転軸１０の上、中、下の位置に装着された３つのカラー４２に回転可能に取り付けられる。３つのボス４１のそれぞれに、排土板５０が固定される。なお、中間の排土板５０は、上下の排土板５０とは１８０°反対側に位置しており、図４中には示されていない。
上述した第１実施形態の掘削撹拌装置１は、回転軸１０に３組６枚の撹拌翼３０を設けた構成となっていたが、撹拌翼３０の数は６枚に限定されるものではない。図４に示す第２実施形態の掘削撹拌装置２のように、回転軸１０に４組８枚の撹拌翼３０を設けた構成としてもよい。この場合、共回り防止翼４０は、３つの水平部分を１つの垂直部分で連続させた略ヨ字形にすることが好ましい。このような略ヨ字形の共回り防止翼４０は、３つのボス４１に固定される。３つのボス４１のそれぞれは、回転軸１０の上、中、下の位置に装着された３つのカラー４２に回転可能に取り付けられる。３つのボス４１のそれぞれに、排土板５０が固定される。なお、中間の排土板５０は、上下の排土板５０とは１８０°反対側に位置しており、図４中には示されていない。
【0038】
３．第１実施形態の深層混合処理工法
本発明の第１実施形態の深層混合処理工法について、図５を参照しつつ説明する。
本発明の第１実施形態の深層混合処理工法について、図５を参照しつつ説明する。
【0039】
図５に示すように、第１実施形態の深層混合処理工法は、上述した第１実施形態の掘削撹拌装置１を使用して、スラリー１００を地盤中に注入しながら、スラリー１００と土とを機械的に混合撹拌することにより、地盤中にコラムを築造するものである。第１実施形態の深層混合処理工法は、掘削撹拌装置１を１往復させること（１サイクル）によって、地盤中に１本のコラムを築造する。
【0040】
図５中の符号「Ａ」～「Ｆ」は、第１実施形態の深層混合処理工法に含まれる複数の工程を示している。掘削撹拌装置１は、図示しない施工機械のロッド８０に結合され、正転又は逆転しながら地盤中を進行又は後退する。「正転」とは、図３（ｂ）に示す時計回りの方向を意味し、「逆転」とは、図３（ｂ）に示す反時計回りの方向を意味する。第１実施形態の深層混合処理工法には、現場及び施工条件に応じて、例えば、クローラー式三点支持機、バックホウ、小型クローラー式、ラフタークレーン式、建柱車などの様々な施工機械を用いることが可能である。なお、第１実施形態の掘削撹拌装置１は、単なる例示であり、第２実施形態の掘削撹拌装置２を使用してもよい。
【0041】
３．１ 掘削、混合撹拌及びスラリー吐出
まず、図５中のＡ～Ｃに示すように、掘削撹拌装置１を正転させ、且つノズル６０からスラリー１００を噴射させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの頭部が形成される位置からコラムの先端部が形成される位置に至るまでの地盤を掘削し、且つ土とスラリー１００とを混合撹拌させる。
まず、図５中のＡ～Ｃに示すように、掘削撹拌装置１を正転させ、且つノズル６０からスラリー１００を噴射させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの頭部が形成される位置からコラムの先端部が形成される位置に至るまでの地盤を掘削し、且つ土とスラリー１００とを混合撹拌させる。
【0042】
３．２ コラムの先端処理
次いで、図５中のＣ、Ｄに示すように、ノズル６０からスラリー１００の噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、掘削撹拌装置１をコラムの先端部が形成される位置に保持する。次いで、図５中のＥに示すように、所定時間が経過した後、掘削撹拌装置１を逆転させながら、おおよそ掘削撹拌装置１の高さ分だけ後退させる。次いで、図５中のＦに示すように、掘削撹拌装置１を正転させながら、コラムの先端部が形成される位置まで進行させる。以上の工程によって、コラムの先端部の土とスラリー１００とが十分に撹拌混合される。
次いで、図５中のＣ、Ｄに示すように、ノズル６０からスラリー１００の噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、掘削撹拌装置１をコラムの先端部が形成される位置に保持する。次いで、図５中のＥに示すように、所定時間が経過した後、掘削撹拌装置１を逆転させながら、おおよそ掘削撹拌装置１の高さ分だけ後退させる。次いで、図５中のＦに示すように、掘削撹拌装置１を正転させながら、コラムの先端部が形成される位置まで進行させる。以上の工程によって、コラムの先端部の土とスラリー１００とが十分に撹拌混合される。
【0043】
３．３ 掘削撹拌装置の引き上げ撹拌
その後、図５中のＦ、Ｇ、Ｈに示すように、掘削撹拌装置１を逆転させて土とスラリー１００とを混合撹拌させながら、コラムの先端部が形成される位置からコラムの頭部が形成される位置まで、掘削撹拌装置１を後退させる。以上の工程によって、第１実施形態の深層混合処理工法は完了する。
その後、図５中のＦ、Ｇ、Ｈに示すように、掘削撹拌装置１を逆転させて土とスラリー１００とを混合撹拌させながら、コラムの先端部が形成される位置からコラムの頭部が形成される位置まで、掘削撹拌装置１を後退させる。以上の工程によって、第１実施形態の深層混合処理工法は完了する。
【0044】
【0045】
図６及び図７に示すように、第２実施形態の深層混合処理工法は、コラムの先端部が形成される位置からコラムの頭部が形成される位置までを上部区間と下部区間とに分割し、コラムの下部区間を先に施工し、コラムの上部区間を後に施工することによって、地盤中に１本のコラムを築造する。
【0046】
以下に説明する第２実施形態の深層混合処理工法は、コラムの全長（地盤の改良長）が長く、掘削撹拌装置１の引き上げが困難な場合に有効である。また、先に施工されたコラム下部区間の土及びスラリー１００が、後に施工される上部区間の土の加重を受ける。これにより、先に施工されたコラム下部区間の土及びスラリー１００が、後に施工されるコラム上部区間に溢れることを抑制できる。
【0047】
図６及び図７中の符号「Ａ」～「Ｎ」は、第２実施形態の深層混合処理工法に含まれる複数の工程を示している。上述した第１実施形態の深層混合処理工法と同様に、掘削撹拌装置１は、図示しない施工機械のロッド８０に結合され、正転又は逆転しながら地盤中を進行又は後退する。第２実施形態の深層混合処理工法も、現場及び施工条件に応じて、様々な施工機械を用いることが可能である。なお、第１実施形態の掘削撹拌装置１は、単なる例示であり、第２実施形態の掘削撹拌装置２を使用してもよい。
【0048】
４．１ コラム下部区間の施工
まず、図６中のＡ、Ｂに示すように、掘削撹拌装置１を正転させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの頭部から先端部が形成される位置までのおおよそ中間位置に至るまでの地盤を掘削する。つまり、コラムの頭部から中間位置に至るまで、スラリー１００を吐出させないで地盤を空堀する。
まず、図６中のＡ、Ｂに示すように、掘削撹拌装置１を正転させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの頭部から先端部が形成される位置までのおおよそ中間位置に至るまでの地盤を掘削する。つまり、コラムの頭部から中間位置に至るまで、スラリー１００を吐出させないで地盤を空堀する。
【0049】
次いで、図６中のＣ、Ｄに示すように、掘削撹拌装置１を正転させたまま、且つノズル６０からスラリー１００を噴射させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの中間位置から先端部が形成される位置に至るまでの地盤を掘削し、且つ土とスラリー１００とを混合撹拌する。
【0050】
次いで、図６中のＤ、Ｅに示すように、ノズル６０からスラリーの噴射を停止させ、所定時間が経過するまでの間、掘削撹拌装置１をコラムの先端部が形成される位置に保持する。次いで、図６中のＦに示すように、所定時間が経過した後、掘削撹拌装置１を逆転させながら、おおよそ掘削撹拌装置１の高さ分だけ後退させる。次いで、図６中のＧに示すように、掘削撹拌装置１を正転させながら、コラムの先端部が形成される位置まで進行させる。以上の工程によって、コラムの先端部の土とスラリー１００とが十分に撹拌混合される。
【0051】
その後、図６中のＧ、Ｈに示すように、掘削撹拌装置１を逆方向に回転させながら、コラムの頭部が形成される位置まで後退させる。以上の工程によって、第２実施形態の深層混合処理工法におけるコラム下部区間の施工は完了する。
【0052】
４．２ コラム上部区間の施工
次いで、図７中のＩ、Ｊ、Ｋに示すように、掘削撹拌装置１を正転させ、且つノズルからスラリーを噴射させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの頭部が形成される位置から中間位置に至るまで、土とスラリー１００とを混合撹拌する。
次いで、図７中のＩ、Ｊ、Ｋに示すように、掘削撹拌装置１を正転させ、且つノズルからスラリーを噴射させながら、地盤中を進行させることによって、コラムの頭部が形成される位置から中間位置に至るまで、土とスラリー１００とを混合撹拌する。
【0053】
次いで、ノズルからスラリーの噴射を停止させ、図７中のＬに示すように、掘削撹拌装置１を正転させながら、おおよそ掘削撹拌装置１の高さ分だけ進行させる。その後、図７中のＭ、Ｎに示すように、掘削撹拌装置１を逆方向に回転させながら、コラムの中間位置から頭部が形成される位置まで後退させる。以上の工程によって、コラム上部区間の施工は完了する。これで第２実施形態の深層混合処理工法は完了であり、地盤中に１本のコラムが築造される。
【0054】
５．第３実施形態の深層混合処理工法
本発明の第３実施形態の深層混合処理工法について、図８を参照しつつ説明する。
本発明の第３実施形態の深層混合処理工法について、図８を参照しつつ説明する。
【0055】
上述した第１及び第２実施形態の深層混合処理工法によって地盤中に形成されたコラムに、図８に示す縞鋼管９０を一体化してもよい。すなわち、図５中のＨ及び図７中のＮに示すように、コラムの頭部が形成される位置からコラムの先端部が形成される位置に至るまでスラリー１００と土とを混合撹拌し、掘削撹拌装置１を地盤中から引き上げた後、混合撹拌されたスラリー１００と土との中に縞鋼管９０を挿入する。これにより、縞鋼管９０が一体となった合成コラムを地盤中に築造することができる。
【0056】
図８に示すように、縞鋼管９０の全長は、コラム全長Ｌからコラム径Ｄを減算した長さにすることが好ましい。この場合、縞鋼管９０は、コラム径Ｄと同じ高さを有するコラムの先端改良部に達しない長さとなる。なお、縞鋼管９０の全長は、コラム全長Ｌと同じ長さであってもよい。つまり、縞鋼管９０の全長は、コラム全長Ｌから０以上Ｄ以下の値を減算した長さとすること好ましい。
【0057】
図８に示す第３実施形態の深層混合処理工法によれば、表面に多数の凹凸を有する縞鋼管９０は、コラムの中心部との付着力が大きい。このような縞鋼管９０をコラムに埋設して一体化することにより、コラムの耐性を増加させることができ、地盤の支持力を有効に発揮させることが可能となる。
【0058】
６．作用効果
上述した本実施形態の掘削撹拌装置１、２及びこれらを用いた深層混合処理工法では、スラリー吐出孔１０ｂに取り付けられたノズル６０によって、通常よりも高い圧力でスラリーが地盤中に噴射される。これにより、最終的に築造されるコラムの全体にスラリー１００を拡散させることができる。また、共回り防止翼４０のボス４１に固定された排土板５０によって、撹拌翼３０に付着した土塊を取り除くことができ、共回り現象を効果的に防止することができる。これらの相乗効果により、強度にばらつきがない高品質のコラムを築造することが可能となる。
上述した本実施形態の掘削撹拌装置１、２及びこれらを用いた深層混合処理工法では、スラリー吐出孔１０ｂに取り付けられたノズル６０によって、通常よりも高い圧力でスラリーが地盤中に噴射される。これにより、最終的に築造されるコラムの全体にスラリー１００を拡散させることができる。また、共回り防止翼４０のボス４１に固定された排土板５０によって、撹拌翼３０に付着した土塊を取り除くことができ、共回り現象を効果的に防止することができる。これらの相乗効果により、強度にばらつきがない高品質のコラムを築造することが可能となる。
【0059】
さらに、縞鋼管９０が一体となったコラムを地盤中に築造する場合は、付着力の大きい縞鋼管９０をコラムに埋設して一体化することにより、コラムの耐性を増加させることができ、地盤の支持力を有効に発揮させることが可能となる。
【0060】
７．その他
本発明の掘削撹拌装置及びこれらを用いた深層混合処理工法は、上述した各実施形態の構成や工程に限定されるものではない。例えば、下記のような変更が可能である。
本発明の掘削撹拌装置及びこれらを用いた深層混合処理工法は、上述した各実施形態の構成や工程に限定されるものではない。例えば、下記のような変更が可能である。
【0061】
図３（ｃ）、（ｄ）に示すノズル６０の外形は、六角形に限定されるものではない。ノズル６０の外形は、例えば、三角形、四角形、円形などの様々な形状とすることが可能である。また、ノズル６０は、２つに限定されるものではなく、回転軸１０に交換可能に取り付けられていなくてもよい。例えば、ノズル６０の数は、１つ又は３つ以上であってもよい。掘削撹拌翼径が３００～６００ｍｍの小口径である場合は、図９に示すように、回転軸１０の１つの吐出孔１０ｂに１つのノズル６０が溶接された構成であってもよい。さらに、図３（ａ）、（ｂ）に示すノズルカバー７０の外形は、半円形に限定されるものではない。図９に示すように、ノズルカバー７０の外形は、例えば、ノズル６０を３６０°の方向から覆う円形であってもよい。
【0062】
図２において、回転軸１０の先端に設けられる２つの第２掘削爪２２は、例えば、図９に示すような１つのフィッシュテール型であってもよい。また、図２に示す掘削翼２０には、小さな第１掘削爪２１と、大きな切削爪２３とを設けた構成となってる。これは、掘削翼２０の外側の爪ほど摩耗が激しいため、外側の爪を大きな切削爪２３とした。しかし、図９に示すように、掘削翼２０に設けられる爪を全て同じ大きさの第１掘削爪２１としてもよい。さらに、掘削撹拌翼径が３００～６００ｍｍの小口径である場合は、図２に示す引き上げ爪３１を省略してもよい。
【0063】
第２実施形態の深層混合処理工法では、図６中のＢにおけるスラリーの吐出開始位置を、コラムの頭部から先端部が形成される位置までのおおよそ中間位置とした。しかし、スラリーの吐出開始位置は、中間位置に限定されるものではなく、コラムの頭部が形成される位置から前記コラムの先端部が形成される位置までの間における任意位置とすることができる。
【符号の説明】
【0064】
１、２ 掘削撹拌装置
１０ 回転軸
１０ａ 導通路
１０ｂ スラリー吐出孔
１１ ジョイント
２０ 掘削翼
２１ 第１掘削爪
２２ 第２掘削爪
２３ 切削爪
３０ 撹拌翼
３１ 引き上げ用爪
４０ 共回り防止翼（自由翼）
４１ ボス
４２ カラー
５０ 排土板
６０ ノズル
６１ 頭部
６２ 雄ねじ部
６３ 流路
６３ａ 入口
６３ｂ 出口
７０ ノズルカバー
８０ ロッド
９０ 縞鋼管
１００ スラリー
１０ 回転軸
１０ａ 導通路
１０ｂ スラリー吐出孔
１１ ジョイント
２０ 掘削翼
２１ 第１掘削爪
２２ 第２掘削爪
２３ 切削爪
３０ 撹拌翼
３１ 引き上げ用爪
４０ 共回り防止翼（自由翼）
４１ ボス
４２ カラー
５０ 排土板
６０ ノズル
６１ 頭部
６２ 雄ねじ部
６３ 流路
６３ａ 入口
６３ｂ 出口
７０ ノズルカバー
８０ ロッド
９０ 縞鋼管
１００ スラリー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
