削孔攪拌機及び山留工法
【課題】鉛直方向に対して所定の角度傾斜方向を向くソイルセメント壁の造成を可能とする。
【解決手段】地盤改良するための削孔攪拌機１であって、先端に掘削ビット２０が接続されたロッド１５と、該ロッド１５をその軸方向に移動可能に支持する案内手段１２と、ロッド１５を回転させる回転手段１３と、ロッド１５を介して掘削ビット２０に起振力を付与する起振手段１２と、ロッド１５の内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段とを備え、前記案内手段１２を、傾斜角度調整可能に構成した。案内手段１２の傾斜角度を調整することにより、案内手段１２によって案内されるロッド１５の角度を調整でき、ロッド１５及びロッド１５の先端の掘削ビット２０の地盤への押し込み角度を調整できる。
【解決手段】地盤改良するための削孔攪拌機１であって、先端に掘削ビット２０が接続されたロッド１５と、該ロッド１５をその軸方向に移動可能に支持する案内手段１２と、ロッド１５を回転させる回転手段１３と、ロッド１５を介して掘削ビット２０に起振力を付与する起振手段１２と、ロッド１５の内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段とを備え、前記案内手段１２を、傾斜角度調整可能に構成した。案内手段１２の傾斜角度を調整することにより、案内手段１２によって案内されるロッド１５の角度を調整でき、ロッド１５及びロッド１５の先端の掘削ビット２０の地盤への押し込み角度を調整できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、削孔攪拌機及び山留工法に関し、特に、ソイルセメント柱列又はソイルセメント壁による山留の構築に有効な削孔攪拌機及び山留工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山留工法の一例として、本体機（３点支持式杭打ち機等）に、アースオーガーを接続したＳＭＷ専用機を用い、このＳＭＷ専用機のアースオーガーにより原地盤を削孔しながらセメントミルクを吐出することにより１エレメントの削孔混練を行い、このような作業を連続して行うことによりソイルセメント連続壁を造成するＳＭＷ工法が知られている（非特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなＳＭＷ工法にあっては、アースオーガーを支持する本体機のポストの重量が重く、本体機に鉛直に３点で支持されているため、転倒を回避するために鉛直状態から傾斜させた状態で使用することができない。このため、鉛直方向に対して所定の角度傾斜したソイルセメント連続壁の造成には適用することができない。また、ＳＭＷ専用機は、非常に大型であるため、都市部の狭い敷地等には適用することができない。さらに、設備費が高いため、施工費用が高価となる。
【０００４】
また、山留工法の他の例として、ＳＭＷ専用機の本体機よりも小型の本体機（ラフタークレーン）にスクリューを吊り下げ、スクリューにより原地盤を削孔しながらセメントミルクを注入することにより１エレメントの削孔混練を行い、このような作業を連続して行うことによりソイルセメント連続壁を造成するモンロー工法が知られている（特許文献１参照。）。
【０００５】
このようなモンロー工法にあっては、ＳＭＷ工法のような大型の本体機を用いる必要がないので、都市部の狭い敷地等にも適用できる。また、鉛直方向に対して所定の角度傾斜させたソイルセメント連続壁を造成することもできる。しかし、スクリューを所定の傾斜角度に案内する案内装置が別途必要になるため、設備費が高いため、施工費用が高価となる。
【０００６】
さらに、山留工法の他の例として、本体機にチェーンソー型のカッターポストを接続し、カッターポストを横方向に移動させて地盤を掘削しながら、セメントミルクを注入することにより、ソイルセメント連続壁を造成するＴＲＤ工法が知られている（特許文献２参照。）。
【０００７】
このようなＴＲＤ工法にあっては、ＳＭＷ専用機のようなポストを使用する必要がないので、都市部の狭い敷地等にも適用できる。また、カッターポストを鉛直状態から傾斜させることにより、鉛直方向に対して所定の角度傾斜させたソイルセメント連続壁の造成にも適用することができる。しかし、カッターポストの構造上、コーナー部を有するソイルセメント壁等の場合には、一方向のソイルセメント壁を造成した後に、カッターポストを地盤から一旦引き抜き、セット替えした後に他方向のソイルセメント壁を構築しなければならず、非常に効率の悪い作業となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＳＭＷ協会ホームページ、「ＳＭＷ工法とは」、インターネット、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍｗ．ｋｙｏｋａｉ．ｊｐ／、平成２２年５月１４日検索
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３０３１１０号公報
【特許文献２】特開２００５−８３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、鉛直方向に対して所定の角度傾斜したソイルセメント柱列又はソイルセメント壁の造成を容易に行うことができるとともに、異なる２方向のソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を連続して造成することができる、削孔攪拌機及び山留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】
【００１１】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、地盤改良するための削孔攪拌機であって、先端に掘削ビットが接続されたロッドと、該ロッドをその軸方向に移動可能に支持する案内手段と、ロッドを回転させる回転手段と、ロッドを介して掘削ビットに起振力を付与する起振手段と、ロッドの内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段とを備え、前記案内手段を、傾斜角度調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の削孔攪拌機によれば、案内手段により、ロッド及び掘削ビットをロッドの軸方向に移動させ、回転手段により、ロッド及び掘削ビットを回転させ、起振手段により、ロッドを介して掘削ビットに起振力を付与することにより、地盤を削孔攪拌することができる。
また、この際に、セメントミルク供給手段からロッドの内部にセメントミルクを供給し、このセメントミルクをロッドの内部を通じて掘削ビットに導き、掘削ビットの先端から地盤に向けて吐出させることにより、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成することができる。
この場合、案内手段は、傾斜角度の調整が可能に構成されているので、案内手段の傾斜角度を調整することにより、ロッド及び掘削ビットを地盤に対して所定の角度で押し込むことができ、地盤に所定の角度に傾斜させたソイルセメント柱を造成することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記案内手段は、傾斜角度調整可能に設けられる案内部材と、該案内部材を起倒させるアクチュエータと、該案内部材に沿ってスライド可能なスライド部材とを備え、該スライド部材に前記起振手段及び前記回転手段が取り付けられ、該回転手段に前記ロッドが接続されていることとしてもよい。
【００１４】
本発明の削孔攪拌機によれば、アクチュエータの駆動によって案内部材を起倒させ、案内部材の傾斜角度を調整することにより、案内部材にスライド部材、起振手段、及び回転手段を介してスライド可能に案内されたロッド及び掘削ビットの地盤に対する押し込み角度を調整することができる。
【００１５】
さらに、本発明において、前記ロッドは、複数の鋼管をねじによって一連に接続してなり、先端の鋼管に前記掘削ビットがねじによって接続され、前記ロッドの隣接する鋼管の接続部、及び前記ロッドの先端の鋼管と前記掘削ビットとの接続部を締め付ける方向に前記ロッド及び前記掘削ビットが回転するように、前記回転手段の回転方向が設定されていることとしてもよい。
【００１６】
本発明の削孔攪拌機によれば、ロッドの隣接する鋼管は、ねじ同士を互いに締め付けることにより接続され、ロッドの先端の鋼管と掘削ビットとは、ねじ同士を互いに締め付けることにより接続される。
また、回転手段の回転方向は、ロッドの隣接する鋼管の接続部、及びロッドの先端の鋼管と掘削ビットとの接続部を締め付ける方向に設定されているので、ロッドの隣接する鋼管の接続部、及びロッドの先端の鋼管と掘削ビットとの接続部に緩みが生じるようなことはない。
【００１７】
さらに、本発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の削孔攪拌機により地盤にソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成する山留工法であって、案内手段を所定の角度に傾斜させ、この状態でロッド及び掘削ビットを案内手段に沿ってスライドさせるとともに、回転手段によってロッド及び掘削ビットを回転させながら、起振手段によってロッドを介して掘削ビットに起振力を付与し、この状態でロッド及び掘削ビットを地盤に押し込んで地盤を削孔攪拌するとともに、ロッドの内部を通じて掘削ビットの先端から地盤に向けてソイルセメントを吐出させることにより、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成し、このようなソイルセメント柱を連続して造成することにより、複数のソイルセメント柱からなるソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように、本発明の削孔攪拌機及び山留工法によれば、案内手段を傾斜角度調整可能に設け、この案内手段によってロッドをその軸方向に移動可能に案内したので、案内手段の傾斜角度を調整することにより、ロッド及び掘削ビットの地盤に対する押し込み角度を調整することができ、地盤を所定の傾斜角度で削孔攪拌することができ、所定の傾斜角度の山留を構築することができる。
また、傾斜角度調整可能な案内手段と、案内手段によって移動可能に案内されたロッドと、ロッドに接続された掘削ビットとからなる簡単な構成のものであるので、全体を小型化することができ、都市部の狭い敷地等にも適用することができる。
さらに、一軸のロッド及び掘削ビットにより、地盤を削孔攪拌し、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成し、このようなソイルセメント柱を連続して造成することにより、一連のソイルセメント壁を造成することになるので、異なる２方向のソイルセメント壁の造成にも適用すること可能となり、汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による削孔攪拌機の一実施の形態を示した正面図である。
【図２】図１の削孔攪拌機の案内手段を７°に傾斜させた状態を示した説明図である。
【図３】図１の削孔攪拌機の案内手段を２０°に傾斜させた状態を示した説明図である。
【図４】図１の削孔攪拌機の案内手段を４５°に傾斜させた状態を示した説明図である。
【図５】図１の削孔攪拌機によるソイルセメント壁の造成の過程を示した説明図である。
【図６】図１の削孔攪拌機の掘削ビットの正面図である。
【図７】図6の右側面図である。
【図８】図６の下面図である。
【図９】鋼管の平面図である。
【図１０】ロッドの概略図である。
【図１１】ロッド及び掘削ビットを地盤に押し込んでいる状態を示した説明図である。
【図１２】ロッド及び掘削ビットを地盤から引き抜いている状態を示した説明図である。
【図１３】ソイルセメント壁の造成の手順の一例を示した説明図である。
【図１４】ソイルセメント壁の造成の手順の他の例を示した説明図である。
【図１５】山留と土圧との関係を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５には、本発明による削孔攪拌機の一実施の形態が示されている。本実施の形態の削孔攪拌機１は、地盤改良を用いて山留を構築するのに有効なものであって、本体機２と、本体機２に角度調整可能に支持される案内手段７と、案内手段７によって上下方向にスライド可能に案内される起振手段１２及び回転手段１３と、回転手段１２に接続される一軸のロッド１５と、ロッド１５の先端に接続される掘削ビット２０と、ロッド１５の内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段（図示せず）とを備えている。
【００２１】
本体機２は、車両本体３と、車両本体３を走行可能に支持する無限軌道５とからなる装軌車両であって、車両本体３の上部に運転席４が設けられ、下部に軌道輪、転輪、遊動輪、履板等からなる無限軌道５が設けられ、先端部に案内手段７が設けられ、先後端部の両側に一対のアウトリガー６がそれぞれ設けられている。
【００２２】
本体機３は、無限軌道５の駆動によって所望の方向に移動可能に構成されるとともに、地盤３０に山留４０を構築する際には、先後端部の一対のアウトリガー６により、地盤３０上の所定の位置に水平にかつ安定した状態に支持される。
【００２３】
案内手段７は、車両本体３の先端部に傾斜角度の調整が可能に設けられる案内部材８と、案内部材８を起倒させる第１アクチュエータ１０と、案内部材８に沿って上下方向にスライド可能に案内されるスライド部材９と、スライド部材９を案内部材８に沿ってスライドさせる第２アクチュエータ１１とを備えている。
【００２４】
第１アクチュエータ１０及び第２アクチュエータ１１は、例えば、油圧シリンダであって、油圧供給装置（図示せず）から第１アクチュエータ１０及び第２アクチュエータ１１に油圧を供給し、第１アクチュエータ１０及び第２アクチュエータ１１を伸縮させることにより、第１アクチュエータ１０を介して案内部材８を所定の範囲内で起倒させることができ、第２アクチュエータ１１を介してスライド部材９を案内部材８に沿って所定の範囲内でスライドさせることができる。
なお、本実施の形態においては、図１〜図４に示すように、案内部材８は、７°〜９０°の範囲内で起倒可能に構成されている。
【００２５】
起振手段１２は、例えば、偏芯重錘を回転させることによって起振力を生じさせるものであって、スライド部材９に取り付けられて、スライド部材９と一体に案内部材８に沿ってスライド可能に構成されている。
【００２６】
回転手段１３は、例えば、油圧モータ等から構成されるものであって、スライド部材９に取り付けられて、スライド部材９と一体に案内部材８に沿ってスライド可能に構成されている。回転手段１３は、起振手段１２の下部に接続され、起動手段１２による起振力が回転手段１３に伝達されるとともに、回転手段１３を介してロッド１５及び掘削ビット２０に伝達される。
【００２７】
第２アクチュエータ１１の駆動により、スライド部材９を介して起振手段１２と回転手段１３とが一体に案内部材８に沿ってスライドすることにより、回転手段１３に接続されるロッド１５及び掘削ビット２０が回転手段１３と一体に案内部材８に沿って上下方向にスライドすることになる。
【００２８】
ロッド１５は、図９及び図１０に示すように、複数本の鋼管１６を一連に接続して構成したものであって、各鋼管１６の先端部の外周面には雄ねじ１７が螺設され、後端部の内周面には雌ねじ１８が螺設されている。ロッド１５は、先端側の鋼管１６の後端側の雌ねじ１８に次の鋼管１６の先端側の雄ねじ１７を螺合させて締め付け、その鋼管１６の後端側の雌ねじ１８に次の鋼管１６の先端側の雄ねじ１７を螺合させて締め付け、このように、複数の鋼管１６を順次接続することにより所定の長さに形成される。
【００２９】
ロッド１５は、図５に示すように、後端側の鋼管１６の後端がスイベル継手１４を介して回転手段１３に接続されるとともに、先端側の鋼管１６の先端に掘削ビット２０が取り付けられ、回転手段１３の作動により、スイベル継手１４を介してロッド１５及び掘削ビット２０が一体に回転するように構成されている。
【００３０】
ロッド１５の内部には、セメントミルク供給装置（図示せず）からスイベル継手１４を介してセメントミルクが供給され、このセメントミルクは、ロッド１５の内部を通じてロッド１５の先端の掘削ビッド２０の先端からロッド１５の外部に吐出される。
【００３１】
ロッド１５及び掘削ビット２０は、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及び隣接する鋼管１６〜１６の接続部に緩みが生じないようにするため、ロッド１５の各鋼管１６の両端の雄ねじ１７、雌ねじ１８、及び後述する掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２の締め付け方向とロッド１５の回転方向とが同一となるように、回転手段１３の回転方向を設定している。例えば、回転手段１３の回転方向を図１１、１２中の矢印方向（以下、正回転という。）に設定した場合には、ロッド１５の各鋼管１６の両端の雄ねじ１７、雌ねじ１８、及び掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２を左ねじとし、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向を各雄ねじ１７、及び雌ねじ１８、２２を締め付ける方向に合わせている。
【００３２】
なお、回転手段１３の回転方向を図１１、図１２中の矢印と反対方向に回転（逆回転）させる場合には、ロッド１５の各鋼管１６の両端の雄ねじ１７、雌ねじ１８、及び掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２を右ねじとし、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向を各雄ねじ１７、及び雌ねじ１８、２２の締め付ける方向に合わせればよい。
【００３３】
掘削ビット２０は、図６〜図８に示すように、ロッド１５の先端側の鋼管１６の先端に接続されるビット軸２１と、ビット軸２１の外周面に、ビット軸２１と直交するように複数段（本実施の形態では４段）に設けられる攪拌翼２３〜２６（第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６）と、ビット軸２１の先端に設けられる第１ビット２７と、第１攪拌翼２２に設けられる複数の第２ビット２８と、第４攪拌翼２６に設けられる複数の第３のビット２９とを備えている。
【００３４】
ビット軸２１は、後端側に左ねじの雌ねじ２２が設けられ、この雌ねじ２２にロッド１５の先端側の鋼管１６の先端の左ねじの雄ねじ１７を螺合させて締め付けることにより、ロッド１５の先端側の鋼管１６の先端に一体に取り付けられる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２にロッド１５の先端側の鋼管１６の雄ねじ１７を螺合させて締め付けることにより、ロッド１５の先端側の鋼管１５の先端に掘削ビット２０を取り付けているが、その他の公知の手段によってロッド１５の先端側の鋼管１６の先端に掘削ビット２０を取り付けるようにしてもよい。
【００３６】
第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼１６は、略角柱状をなすものであって、第１攪拌翼２３及び第３攪拌翼２５と第２攪拌翼２４及び第４攪拌翼２６とが、ビット軸２１を中心として互いに直交するように、第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６がビット軸２１の外周面に一体に設けられている。また、第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６は、上下面がビット軸２１の軸線に対して所定の角度で傾斜するように（上下面の回転方向の先方が後方よりも下方に位置するように）、ビット軸２１の外周面に一体に設けられている。
【００３７】
第１ビット２７は、先端部が尖った略三角形板状をなすものであって、ビット軸２１の先端に板面がビット軸２１の軸線と平行となるように、かつ、先端部の尖った部分の頂点がビット軸２１の軸線上に位置するように、ビット軸２１の先端の中央部に一体に設けられている。
【００３８】
各第２ビット２８は、先端が尖った角柱状をなすものであって、第１攪拌翼２３の下面側に、ビット軸２１の軸線に対して所定の角度で傾斜し、かつ、尖った先端が回転方向の前方側に位置するように、一体に設けられている。
【００３９】
上記のように各第２ビット２８を構成することにより、ロッド１５及び攪拌ビット２０を回転させながら下降させて地盤３０を削孔攪拌する際に、各第２ビット２８に作用する抵抗力により、掘削ビット２０のビット軸２１とロッド１５の先端側の鋼管１６との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部に、それらを締め付ける方向への回転力を付与することができ、それらの接続部に緩みが生じるのを防止できる。
【００４０】
各第３ビット２９は、先端が尖った角柱状をなすものであって、第４攪拌翼２６の上面側に、ビット軸２１の軸線に対して所定の角度で傾斜し、かつ、尖った先端が回転方向の先方側に位置するように、一体に設けられている。
【００４１】
上記のように各第３ビット２９を構成することにより、ロッド１５及び掘削ビット２０を回転させながら上昇させる際に、掘削ビット２０の上方に造成されたソイルセメント３３を切削することができ、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤２０から容易に引き抜くことができる。
【００４２】
次に、上記のように構成した削孔攪拌機１による山留工法の一実施の形態について説明する。
まず、図５に示すように、削孔攪拌機１の本体機２を地盤３０上の所定の位置に位置決めし、その位置において、本体機２の先後端部の一対のアウトリガー６を駆動させて、本体機２を地盤３０上に水平かつ安定した状態に支持する。
【００４３】
そして、油圧供給装置から第１アクチュエータ１０に油圧を供給して第１アクチュエータ１０を駆動させ、第１アクチュエータ１０を介して案内部材８を所定の角度（例えば、４５°）に傾斜させる。そして、この状態で、回転手段１３にスイベル継手１４を介してロッド１５を接続し、ロッド１５の先端の鋼管１６の先端の雄ねじ１７に掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２を螺合させて締め付けることにより、ロッド１５の先端に掘削ビット２０を接続する。
【００４４】
そして、回転手段１３を駆動させて、ロッド１５及び掘削ビット２０を例えば毎分２０〜６０回転の速度で回転させるとともに、第２アクチュエータ１１を駆動させて、ロッド１５及び掘削ビット２０を案内部材８に沿って下方にスライドさせ、ロッド１５及び掘削ビット２０を４５°の傾斜角度で地盤３０に押し込み、掘削ビット２０で地盤３０を削孔攪拌する。
【００４５】
この際に、起振手段１２を駆動させることにより、回転手段１３及びロッド１５を介して掘削ビット２０に例えば２０〜５０Ｈｚの起振力を付与する。これにより、掘削ビット２０を振動させながら地盤３０を削孔攪拌することができるので、地盤３０の削孔攪拌効率を高めることができる。また、地盤３０中に大きな礫や岩が存在する場合であっても、それらを掘削ビット２０の振動により、それらを破壊したり、移動させたりすることができるので、それらの存在に影響されることなく、地盤３０を削孔攪拌することができる。
【００４６】
また、起振手段１２によってロッド１５を介して掘削ビット２０に起振力を付与する場合、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部は、雄ねじ１７と雌ねじ１８、２２とを螺合させて締め付けることにより接続され、しかも、回転手段１３の回転方向は、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部を締め付ける方向に設定されているので、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部に緩みが生じ、それらの接続部にガタが生じるようなことはなく、起振手段１２からの起振力を掘削ビット２０に確実に伝達させることができる。
【００４７】
さらに、起振手段１２に回転手段１３を接続し、回転手段１３にスイベル継手１４を介してロッド１５を接続し、ロッド１５の先端の鋼管１６に掘削ビット２０を接続し、しかも、起振手段１２、回転手段１３、スイベル継手１４、ロッド１５、及び掘削ビット２０を一体として、案内部材８に沿って地盤３０の方向にスライドさせるため、第２アクチュエータ１１の押付力だけでなく、それらの自重によっても掘削ビット２０を地盤３０に押し込むことができ、地盤３０に対する削孔効率を高めることができ、硬質の地盤３０であっても容易に削孔することができる。
【００４８】
また、上記の掘削作業として平行して、セメントミルク供給装置からスイベル継手１４を介してロッド１５の内部にセメントミルクを供給し、このセメントミルクをロッド１５の内部を通じて掘削ビット２０に導き、掘削ビット２０の先端から地盤３０に向けて吐出させる。これにより、掘削ビット２０の下方の地盤３０の部分にセメントミルクを注入することができるので、その部分をセメントミルクを含んだ状態で振動させることにより液状化させて軟化させることができ、掘削ビット２０による地盤３０に対する削孔作業を容易に行うことができる。
【００４９】
そして、掘削ビット２０によって地盤３０を削孔することによって産出された土砂と掘削ビット２０の先端から吐出されたセメントミルクとが、第１〜第４の攪拌翼２３〜２６によって攪拌されるとともに、第２ビット２８によっても攪拌されることにより、地盤３０に削孔した孔内にソイルセメント３３を効率よく形成することができる。
【００５０】
なお、起振手段１２及び回転手段１３が案内部材８の下端部まで達した場合には、スイベル継手１４とロッド１５の後端側の鋼管１６との接続状態を解除し、第２アクチュエータ１１の駆動により、スライド部材９を介して起振手段１２及び回転手段１３を案内部材８に沿って上方にスライドさせ、後端の鋼管１６とスイベル継手１４との間に新たな鋼管１６を配置し、この新たな鋼管１６の後端をスイベル継手１４に接続し、先端をロッド１５の後端の鋼管１６の後端に接続し、再度、第２アクチュエータ１１を駆動させて、スライド部材８を介して起振手段１２及び回転手段１３を案内部材８に沿って下方にスライドさせ、ロッド１５及び掘削ビット２０を再度地盤に押し込んで行く。このようにして、複数の鋼管１６を順次継ぎ足しながら、地盤３０を削孔攪拌することにより、地盤３０に所定の深さに達するソイルセメント柱３４を造成することができる。
【００５１】
そして、地盤３０に所定の深さに達するソイルセメント柱３４を造成した後に、第２アクチュエータ１１の駆動によってロッド１５及び掘削ビット２０を上昇させることにより、削孔した孔内に造成されたソイルセメント柱３４中から引き抜く。
【００５２】
この際、削孔した孔１３内に造成されたソイルセメント柱３４は、時間の経過によって上方に行くほど硬化した状態となっているが、本実施の形態の削孔攪拌機１は、ロッド１５及び攪拌ビット２０を正回転させて上昇させるため、掘削ビット２０の第４攪拌翼２６の上面に設けられた第３ビット２９により、硬化が開始しているソイルセメント３３の部分を切削することができ、容易にロッド１５及び掘削ビット２０を削孔した孔内に造成されたソイルセメント柱３４中から引き抜くことができ、ロッド１５及び掘削ビット２０の撤去作業を容易に行うことができる。
【００５３】
また、ロッド１５及び掘削ビット２０を正回転させて上昇させても、ロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部、及びロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部は、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向と同一方向に締め付けられ、しかも、第４攪拌翼２６の上面側の第３ビット２９に作用する抵抗力により、ロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部、及びロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部に締め付ける方向への回転力を付与することができるので、それらの接続部に緩みが生じてガタが生じるようことはない。
【００５４】
そして、図１３に示すように、地盤３０に第１のソイルセメント柱３４−１を造成した後に、第１のソイルセメント柱３４−１の横方向に所定の間隔をおいて、同様の手順により第２のソイルセメント柱３４−２を造成し、第１のソイルセメント柱３４−１と第２のソイルセメント柱３４−２との間に、第３のソイルセメント柱３４−３を両端を重合させた状態で造成し、同様に、第４のソイルセメント柱３４−４、第５のソイルセメント柱３４−５、第６のソイルセメント柱３４−６、第７のソイルセメント柱３４−７を順次造成することにより、地盤３０中に第１のソイルセメント柱３４−１〜第７のソイルセメント柱３４−７からなる、所定の長さの一連のソイルセメント壁３５を造成することができる。
【００５５】
そして、ソイルセメント壁３５の各ソイルセメント柱３４−１〜３４−７中に芯材を挿入することにより、ソイルセメント柱３４−１〜３４−７と芯材とを一体化した、鉛直方向に対して所定の角度（本実施の形態では４５°）に傾斜した山留４０を構築することができる。
【００５６】
なお、異なる２方向のソイルセメント壁３５、３５を造成する場合には、図１４に示すように、第７のソイルセメント柱３４−７に隣接して第８のソイルセメント柱３４−８、第９のソイルセメント柱３４−９、……、を連続して造成することにより、異なる２方向の一連のソイルセメント壁３５、３５を構築することができる。
【００５７】
山留の傾斜角度と土圧との関係を、図１５（ａ）〜（ｃ）に示す。鉛直に山留４０を構築した場合には、主働崩壊線（４５°−φ／２、φ：土質定数（内部摩擦角））と山留４０との間のハッチングの部分の土塊重量（土圧）が山留４０に作用する。また、山留４０を主働崩壊線と一致する傾斜角度で構築した場合には、山留４０に作用する土圧は０となる。さらに、山留４０を主働崩壊線と鉛直線との中間の傾斜角度で構築した場合には、主働崩壊線と山留４０との間のハッチングの部分の土塊重量（土圧）が山留に作用することになる。
【００５８】
そこで、本実施の形態においては、山留４０を主働崩壊線（４５°−φ）に近づけることにより、切梁をなくすとともに、山留４０を小型化し、かつ、山留４０の地盤３０への貫入深さを小さくし、経済性を高めている。
【００５９】
上記のように構成した本実施の形態の削孔攪拌機１にあっては、本体機２に、案内手段７を傾斜角度を調整可能に設け、この案内手段７によって起振手段１２、回転手段１３、ロッド１５、及び掘削ビット２０をスライド可能に案内したので、案内手段７の傾斜角度を調整することにより、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するソイルセメント壁３５による山留４０を構築することができる。
【００６０】
また、本体機２に、案内手段７を傾斜角度を調整可能に設け、この案内手段７によって起振手段１２、回転手段１３、ロッド１５、及び掘削ビット２０をスライド可能に案内した簡単な構成のものであるので、全体を小型化することができ、都市部の狭い敷地等であっても適用することができる。
【００６１】
さらに、異なる２方向のソイルセメント壁３５、３５を一連に造成する場合にも対応することが可能となり、汎用性を高めることができる。
【００６２】
さらに、ロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部、及びロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部を、雄ねじ１７と雌ねじ１８、２２との組合せによって構成するとともに、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向がそれらの接続部を締め付ける方向となるように、回転手段１３の回転方向を設定したので、それらの接続部に緩みが生じてガタが生じるようなことはなく、地盤３０の削孔攪拌を効率よく行うことができる。
【００６３】
さらに、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０から引き抜く際に、ロッド１５及び掘削ビット２０を正回転させるように構成したので、ロッド１５の隣接する鋼管１６、１６の接続部、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部に緩みガ生じてガタが生じるようことはない。さらに、第４攪拌翼２６の上面側に第３ビット２９を設けたことにより、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に削孔した孔から引き抜く際に、第３ビット３９によって削孔した孔内に造成された硬化し始めているソイルセメント柱３４の部分を容易に切削してロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に削孔した孔内に造成されたソイルセメント柱３４中から引き抜くことができるので、ソイルセメント壁３５の造成の効率を大幅に高めることができる。
【００６４】
さらに、起振手段１２によって掘削ビット２０に起振力を付与するように構成したので、地盤３０の削孔効率を高めることができる。さらに、起振手段１２、回転手段１３をスライド部材９に取り付け、回転手段１３にスイベル継手１４を介してロッド１５及び掘削ビット２０を取り付け、起振手段１２、回転手段１３、スイベル継手１４、ロッド１５、及び掘削ビット２０を案内部材８に沿って一体にスライド可能としたことにより、第２アクチュエータ１１による押圧力の他に、それらの自重によってもロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に押し込むことができるので、地盤３０に対する削孔効率を高めることができる。従って、硬質の地盤３０であっても、地盤３０を削孔攪拌してソイルセメント壁３５を容易に構築することができる。
【００６５】
さらに、掘削ビット２０の第１ビット２７及び第２ビット２８によって地盤３０に削孔した孔の内壁面に、掘削ビットの第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６の先端を当接させた状態で削孔攪拌を行うことになるので、地盤３０を削孔攪拌する際に、ロッド１５及び掘削ビット２０に振れが生じるのを防止でき、地盤３０を高精度で削孔攪拌することができる。
【００６６】
さらに、掘削ビット２０の第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６の先端を、地盤３０に掘削した孔３１の内面に当接させることができるので、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に押し込む際に、ロッド１５及び掘削ビット２０に振れが生じるのを防止でき、高精度で所定の傾斜角度の山留４０を構築することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、６．５ｍの深さの孔３１を削孔した場合、削孔方向に対する振れを数ミリに抑えることができ、高精度で所定の傾斜角度の山留４０を構築できることが実証された。
【００６８】
なお、前記の説明においては、ソイルセメント柱３４を連続して造成することによって構成したソイルセメント壁３５による山留４０に本発明を適用したが、ソイルセメント柱３４を所定の間隔ごとに造成することによって構成したソイルセメント柱列による山留に本発明を適用してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００６９】
１ 削孔攪拌機
２ 本体機
３ 車両本体
４ 運転席
５ 無限軌道
６ アウトリガー
７ 案内手段
８ 案内部材
９ スライド部材
１０ 第１アクチュエータ
１１ 第２アクチュエータ
１２ 起振手段
１３ 回転手段
１４ スイベル継手
１５ ロッド
１６ 鋼管
１７ 雄ねじ
１８ 雌ねじ
２０ 掘削ビット
２１ ビット軸
２２ 雌ねじ
２３ 第１攪拌翼
２４ 第２攪拌翼
２５ 第３攪拌翼
２６ 第４攪拌翼
２７ 第１ビット
２８ 第２ビット
２９ 第３ビット
３０ 地盤
３１ 孔
３２ 土砂
３３ ソイルセメント
３４ ソイルセメント柱
３５ ソイルセメン壁
４０ 山留
【技術分野】
【０００１】
本発明は、削孔攪拌機及び山留工法に関し、特に、ソイルセメント柱列又はソイルセメント壁による山留の構築に有効な削孔攪拌機及び山留工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山留工法の一例として、本体機（３点支持式杭打ち機等）に、アースオーガーを接続したＳＭＷ専用機を用い、このＳＭＷ専用機のアースオーガーにより原地盤を削孔しながらセメントミルクを吐出することにより１エレメントの削孔混練を行い、このような作業を連続して行うことによりソイルセメント連続壁を造成するＳＭＷ工法が知られている（非特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなＳＭＷ工法にあっては、アースオーガーを支持する本体機のポストの重量が重く、本体機に鉛直に３点で支持されているため、転倒を回避するために鉛直状態から傾斜させた状態で使用することができない。このため、鉛直方向に対して所定の角度傾斜したソイルセメント連続壁の造成には適用することができない。また、ＳＭＷ専用機は、非常に大型であるため、都市部の狭い敷地等には適用することができない。さらに、設備費が高いため、施工費用が高価となる。
【０００４】
また、山留工法の他の例として、ＳＭＷ専用機の本体機よりも小型の本体機（ラフタークレーン）にスクリューを吊り下げ、スクリューにより原地盤を削孔しながらセメントミルクを注入することにより１エレメントの削孔混練を行い、このような作業を連続して行うことによりソイルセメント連続壁を造成するモンロー工法が知られている（特許文献１参照。）。
【０００５】
このようなモンロー工法にあっては、ＳＭＷ工法のような大型の本体機を用いる必要がないので、都市部の狭い敷地等にも適用できる。また、鉛直方向に対して所定の角度傾斜させたソイルセメント連続壁を造成することもできる。しかし、スクリューを所定の傾斜角度に案内する案内装置が別途必要になるため、設備費が高いため、施工費用が高価となる。
【０００６】
さらに、山留工法の他の例として、本体機にチェーンソー型のカッターポストを接続し、カッターポストを横方向に移動させて地盤を掘削しながら、セメントミルクを注入することにより、ソイルセメント連続壁を造成するＴＲＤ工法が知られている（特許文献２参照。）。
【０００７】
このようなＴＲＤ工法にあっては、ＳＭＷ専用機のようなポストを使用する必要がないので、都市部の狭い敷地等にも適用できる。また、カッターポストを鉛直状態から傾斜させることにより、鉛直方向に対して所定の角度傾斜させたソイルセメント連続壁の造成にも適用することができる。しかし、カッターポストの構造上、コーナー部を有するソイルセメント壁等の場合には、一方向のソイルセメント壁を造成した後に、カッターポストを地盤から一旦引き抜き、セット替えした後に他方向のソイルセメント壁を構築しなければならず、非常に効率の悪い作業となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＳＭＷ協会ホームページ、「ＳＭＷ工法とは」、インターネット、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍｗ．ｋｙｏｋａｉ．ｊｐ／、平成２２年５月１４日検索
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３０３１１０号公報
【特許文献２】特開２００５−８３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、鉛直方向に対して所定の角度傾斜したソイルセメント柱列又はソイルセメント壁の造成を容易に行うことができるとともに、異なる２方向のソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を連続して造成することができる、削孔攪拌機及び山留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】
【００１１】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、地盤改良するための削孔攪拌機であって、先端に掘削ビットが接続されたロッドと、該ロッドをその軸方向に移動可能に支持する案内手段と、ロッドを回転させる回転手段と、ロッドを介して掘削ビットに起振力を付与する起振手段と、ロッドの内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段とを備え、前記案内手段を、傾斜角度調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の削孔攪拌機によれば、案内手段により、ロッド及び掘削ビットをロッドの軸方向に移動させ、回転手段により、ロッド及び掘削ビットを回転させ、起振手段により、ロッドを介して掘削ビットに起振力を付与することにより、地盤を削孔攪拌することができる。
また、この際に、セメントミルク供給手段からロッドの内部にセメントミルクを供給し、このセメントミルクをロッドの内部を通じて掘削ビットに導き、掘削ビットの先端から地盤に向けて吐出させることにより、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成することができる。
この場合、案内手段は、傾斜角度の調整が可能に構成されているので、案内手段の傾斜角度を調整することにより、ロッド及び掘削ビットを地盤に対して所定の角度で押し込むことができ、地盤に所定の角度に傾斜させたソイルセメント柱を造成することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記案内手段は、傾斜角度調整可能に設けられる案内部材と、該案内部材を起倒させるアクチュエータと、該案内部材に沿ってスライド可能なスライド部材とを備え、該スライド部材に前記起振手段及び前記回転手段が取り付けられ、該回転手段に前記ロッドが接続されていることとしてもよい。
【００１４】
本発明の削孔攪拌機によれば、アクチュエータの駆動によって案内部材を起倒させ、案内部材の傾斜角度を調整することにより、案内部材にスライド部材、起振手段、及び回転手段を介してスライド可能に案内されたロッド及び掘削ビットの地盤に対する押し込み角度を調整することができる。
【００１５】
さらに、本発明において、前記ロッドは、複数の鋼管をねじによって一連に接続してなり、先端の鋼管に前記掘削ビットがねじによって接続され、前記ロッドの隣接する鋼管の接続部、及び前記ロッドの先端の鋼管と前記掘削ビットとの接続部を締め付ける方向に前記ロッド及び前記掘削ビットが回転するように、前記回転手段の回転方向が設定されていることとしてもよい。
【００１６】
本発明の削孔攪拌機によれば、ロッドの隣接する鋼管は、ねじ同士を互いに締め付けることにより接続され、ロッドの先端の鋼管と掘削ビットとは、ねじ同士を互いに締め付けることにより接続される。
また、回転手段の回転方向は、ロッドの隣接する鋼管の接続部、及びロッドの先端の鋼管と掘削ビットとの接続部を締め付ける方向に設定されているので、ロッドの隣接する鋼管の接続部、及びロッドの先端の鋼管と掘削ビットとの接続部に緩みが生じるようなことはない。
【００１７】
さらに、本発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の削孔攪拌機により地盤にソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成する山留工法であって、案内手段を所定の角度に傾斜させ、この状態でロッド及び掘削ビットを案内手段に沿ってスライドさせるとともに、回転手段によってロッド及び掘削ビットを回転させながら、起振手段によってロッドを介して掘削ビットに起振力を付与し、この状態でロッド及び掘削ビットを地盤に押し込んで地盤を削孔攪拌するとともに、ロッドの内部を通じて掘削ビットの先端から地盤に向けてソイルセメントを吐出させることにより、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成し、このようなソイルセメント柱を連続して造成することにより、複数のソイルセメント柱からなるソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように、本発明の削孔攪拌機及び山留工法によれば、案内手段を傾斜角度調整可能に設け、この案内手段によってロッドをその軸方向に移動可能に案内したので、案内手段の傾斜角度を調整することにより、ロッド及び掘削ビットの地盤に対する押し込み角度を調整することができ、地盤を所定の傾斜角度で削孔攪拌することができ、所定の傾斜角度の山留を構築することができる。
また、傾斜角度調整可能な案内手段と、案内手段によって移動可能に案内されたロッドと、ロッドに接続された掘削ビットとからなる簡単な構成のものであるので、全体を小型化することができ、都市部の狭い敷地等にも適用することができる。
さらに、一軸のロッド及び掘削ビットにより、地盤を削孔攪拌し、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成し、このようなソイルセメント柱を連続して造成することにより、一連のソイルセメント壁を造成することになるので、異なる２方向のソイルセメント壁の造成にも適用すること可能となり、汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による削孔攪拌機の一実施の形態を示した正面図である。
【図２】図１の削孔攪拌機の案内手段を７°に傾斜させた状態を示した説明図である。
【図３】図１の削孔攪拌機の案内手段を２０°に傾斜させた状態を示した説明図である。
【図４】図１の削孔攪拌機の案内手段を４５°に傾斜させた状態を示した説明図である。
【図５】図１の削孔攪拌機によるソイルセメント壁の造成の過程を示した説明図である。
【図６】図１の削孔攪拌機の掘削ビットの正面図である。
【図７】図6の右側面図である。
【図８】図６の下面図である。
【図９】鋼管の平面図である。
【図１０】ロッドの概略図である。
【図１１】ロッド及び掘削ビットを地盤に押し込んでいる状態を示した説明図である。
【図１２】ロッド及び掘削ビットを地盤から引き抜いている状態を示した説明図である。
【図１３】ソイルセメント壁の造成の手順の一例を示した説明図である。
【図１４】ソイルセメント壁の造成の手順の他の例を示した説明図である。
【図１５】山留と土圧との関係を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５には、本発明による削孔攪拌機の一実施の形態が示されている。本実施の形態の削孔攪拌機１は、地盤改良を用いて山留を構築するのに有効なものであって、本体機２と、本体機２に角度調整可能に支持される案内手段７と、案内手段７によって上下方向にスライド可能に案内される起振手段１２及び回転手段１３と、回転手段１２に接続される一軸のロッド１５と、ロッド１５の先端に接続される掘削ビット２０と、ロッド１５の内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段（図示せず）とを備えている。
【００２１】
本体機２は、車両本体３と、車両本体３を走行可能に支持する無限軌道５とからなる装軌車両であって、車両本体３の上部に運転席４が設けられ、下部に軌道輪、転輪、遊動輪、履板等からなる無限軌道５が設けられ、先端部に案内手段７が設けられ、先後端部の両側に一対のアウトリガー６がそれぞれ設けられている。
【００２２】
本体機３は、無限軌道５の駆動によって所望の方向に移動可能に構成されるとともに、地盤３０に山留４０を構築する際には、先後端部の一対のアウトリガー６により、地盤３０上の所定の位置に水平にかつ安定した状態に支持される。
【００２３】
案内手段７は、車両本体３の先端部に傾斜角度の調整が可能に設けられる案内部材８と、案内部材８を起倒させる第１アクチュエータ１０と、案内部材８に沿って上下方向にスライド可能に案内されるスライド部材９と、スライド部材９を案内部材８に沿ってスライドさせる第２アクチュエータ１１とを備えている。
【００２４】
第１アクチュエータ１０及び第２アクチュエータ１１は、例えば、油圧シリンダであって、油圧供給装置（図示せず）から第１アクチュエータ１０及び第２アクチュエータ１１に油圧を供給し、第１アクチュエータ１０及び第２アクチュエータ１１を伸縮させることにより、第１アクチュエータ１０を介して案内部材８を所定の範囲内で起倒させることができ、第２アクチュエータ１１を介してスライド部材９を案内部材８に沿って所定の範囲内でスライドさせることができる。
なお、本実施の形態においては、図１〜図４に示すように、案内部材８は、７°〜９０°の範囲内で起倒可能に構成されている。
【００２５】
起振手段１２は、例えば、偏芯重錘を回転させることによって起振力を生じさせるものであって、スライド部材９に取り付けられて、スライド部材９と一体に案内部材８に沿ってスライド可能に構成されている。
【００２６】
回転手段１３は、例えば、油圧モータ等から構成されるものであって、スライド部材９に取り付けられて、スライド部材９と一体に案内部材８に沿ってスライド可能に構成されている。回転手段１３は、起振手段１２の下部に接続され、起動手段１２による起振力が回転手段１３に伝達されるとともに、回転手段１３を介してロッド１５及び掘削ビット２０に伝達される。
【００２７】
第２アクチュエータ１１の駆動により、スライド部材９を介して起振手段１２と回転手段１３とが一体に案内部材８に沿ってスライドすることにより、回転手段１３に接続されるロッド１５及び掘削ビット２０が回転手段１３と一体に案内部材８に沿って上下方向にスライドすることになる。
【００２８】
ロッド１５は、図９及び図１０に示すように、複数本の鋼管１６を一連に接続して構成したものであって、各鋼管１６の先端部の外周面には雄ねじ１７が螺設され、後端部の内周面には雌ねじ１８が螺設されている。ロッド１５は、先端側の鋼管１６の後端側の雌ねじ１８に次の鋼管１６の先端側の雄ねじ１７を螺合させて締め付け、その鋼管１６の後端側の雌ねじ１８に次の鋼管１６の先端側の雄ねじ１７を螺合させて締め付け、このように、複数の鋼管１６を順次接続することにより所定の長さに形成される。
【００２９】
ロッド１５は、図５に示すように、後端側の鋼管１６の後端がスイベル継手１４を介して回転手段１３に接続されるとともに、先端側の鋼管１６の先端に掘削ビット２０が取り付けられ、回転手段１３の作動により、スイベル継手１４を介してロッド１５及び掘削ビット２０が一体に回転するように構成されている。
【００３０】
ロッド１５の内部には、セメントミルク供給装置（図示せず）からスイベル継手１４を介してセメントミルクが供給され、このセメントミルクは、ロッド１５の内部を通じてロッド１５の先端の掘削ビッド２０の先端からロッド１５の外部に吐出される。
【００３１】
ロッド１５及び掘削ビット２０は、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及び隣接する鋼管１６〜１６の接続部に緩みが生じないようにするため、ロッド１５の各鋼管１６の両端の雄ねじ１７、雌ねじ１８、及び後述する掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２の締め付け方向とロッド１５の回転方向とが同一となるように、回転手段１３の回転方向を設定している。例えば、回転手段１３の回転方向を図１１、１２中の矢印方向（以下、正回転という。）に設定した場合には、ロッド１５の各鋼管１６の両端の雄ねじ１７、雌ねじ１８、及び掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２を左ねじとし、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向を各雄ねじ１７、及び雌ねじ１８、２２を締め付ける方向に合わせている。
【００３２】
なお、回転手段１３の回転方向を図１１、図１２中の矢印と反対方向に回転（逆回転）させる場合には、ロッド１５の各鋼管１６の両端の雄ねじ１７、雌ねじ１８、及び掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２を右ねじとし、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向を各雄ねじ１７、及び雌ねじ１８、２２の締め付ける方向に合わせればよい。
【００３３】
掘削ビット２０は、図６〜図８に示すように、ロッド１５の先端側の鋼管１６の先端に接続されるビット軸２１と、ビット軸２１の外周面に、ビット軸２１と直交するように複数段（本実施の形態では４段）に設けられる攪拌翼２３〜２６（第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６）と、ビット軸２１の先端に設けられる第１ビット２７と、第１攪拌翼２２に設けられる複数の第２ビット２８と、第４攪拌翼２６に設けられる複数の第３のビット２９とを備えている。
【００３４】
ビット軸２１は、後端側に左ねじの雌ねじ２２が設けられ、この雌ねじ２２にロッド１５の先端側の鋼管１６の先端の左ねじの雄ねじ１７を螺合させて締め付けることにより、ロッド１５の先端側の鋼管１６の先端に一体に取り付けられる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２にロッド１５の先端側の鋼管１６の雄ねじ１７を螺合させて締め付けることにより、ロッド１５の先端側の鋼管１５の先端に掘削ビット２０を取り付けているが、その他の公知の手段によってロッド１５の先端側の鋼管１６の先端に掘削ビット２０を取り付けるようにしてもよい。
【００３６】
第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼１６は、略角柱状をなすものであって、第１攪拌翼２３及び第３攪拌翼２５と第２攪拌翼２４及び第４攪拌翼２６とが、ビット軸２１を中心として互いに直交するように、第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６がビット軸２１の外周面に一体に設けられている。また、第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６は、上下面がビット軸２１の軸線に対して所定の角度で傾斜するように（上下面の回転方向の先方が後方よりも下方に位置するように）、ビット軸２１の外周面に一体に設けられている。
【００３７】
第１ビット２７は、先端部が尖った略三角形板状をなすものであって、ビット軸２１の先端に板面がビット軸２１の軸線と平行となるように、かつ、先端部の尖った部分の頂点がビット軸２１の軸線上に位置するように、ビット軸２１の先端の中央部に一体に設けられている。
【００３８】
各第２ビット２８は、先端が尖った角柱状をなすものであって、第１攪拌翼２３の下面側に、ビット軸２１の軸線に対して所定の角度で傾斜し、かつ、尖った先端が回転方向の前方側に位置するように、一体に設けられている。
【００３９】
上記のように各第２ビット２８を構成することにより、ロッド１５及び攪拌ビット２０を回転させながら下降させて地盤３０を削孔攪拌する際に、各第２ビット２８に作用する抵抗力により、掘削ビット２０のビット軸２１とロッド１５の先端側の鋼管１６との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部に、それらを締め付ける方向への回転力を付与することができ、それらの接続部に緩みが生じるのを防止できる。
【００４０】
各第３ビット２９は、先端が尖った角柱状をなすものであって、第４攪拌翼２６の上面側に、ビット軸２１の軸線に対して所定の角度で傾斜し、かつ、尖った先端が回転方向の先方側に位置するように、一体に設けられている。
【００４１】
上記のように各第３ビット２９を構成することにより、ロッド１５及び掘削ビット２０を回転させながら上昇させる際に、掘削ビット２０の上方に造成されたソイルセメント３３を切削することができ、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤２０から容易に引き抜くことができる。
【００４２】
次に、上記のように構成した削孔攪拌機１による山留工法の一実施の形態について説明する。
まず、図５に示すように、削孔攪拌機１の本体機２を地盤３０上の所定の位置に位置決めし、その位置において、本体機２の先後端部の一対のアウトリガー６を駆動させて、本体機２を地盤３０上に水平かつ安定した状態に支持する。
【００４３】
そして、油圧供給装置から第１アクチュエータ１０に油圧を供給して第１アクチュエータ１０を駆動させ、第１アクチュエータ１０を介して案内部材８を所定の角度（例えば、４５°）に傾斜させる。そして、この状態で、回転手段１３にスイベル継手１４を介してロッド１５を接続し、ロッド１５の先端の鋼管１６の先端の雄ねじ１７に掘削ビット２０のビット軸２１の雌ねじ２２を螺合させて締め付けることにより、ロッド１５の先端に掘削ビット２０を接続する。
【００４４】
そして、回転手段１３を駆動させて、ロッド１５及び掘削ビット２０を例えば毎分２０〜６０回転の速度で回転させるとともに、第２アクチュエータ１１を駆動させて、ロッド１５及び掘削ビット２０を案内部材８に沿って下方にスライドさせ、ロッド１５及び掘削ビット２０を４５°の傾斜角度で地盤３０に押し込み、掘削ビット２０で地盤３０を削孔攪拌する。
【００４５】
この際に、起振手段１２を駆動させることにより、回転手段１３及びロッド１５を介して掘削ビット２０に例えば２０〜５０Ｈｚの起振力を付与する。これにより、掘削ビット２０を振動させながら地盤３０を削孔攪拌することができるので、地盤３０の削孔攪拌効率を高めることができる。また、地盤３０中に大きな礫や岩が存在する場合であっても、それらを掘削ビット２０の振動により、それらを破壊したり、移動させたりすることができるので、それらの存在に影響されることなく、地盤３０を削孔攪拌することができる。
【００４６】
また、起振手段１２によってロッド１５を介して掘削ビット２０に起振力を付与する場合、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部は、雄ねじ１７と雌ねじ１８、２２とを螺合させて締め付けることにより接続され、しかも、回転手段１３の回転方向は、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部を締め付ける方向に設定されているので、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０との接続部、及びロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部に緩みが生じ、それらの接続部にガタが生じるようなことはなく、起振手段１２からの起振力を掘削ビット２０に確実に伝達させることができる。
【００４７】
さらに、起振手段１２に回転手段１３を接続し、回転手段１３にスイベル継手１４を介してロッド１５を接続し、ロッド１５の先端の鋼管１６に掘削ビット２０を接続し、しかも、起振手段１２、回転手段１３、スイベル継手１４、ロッド１５、及び掘削ビット２０を一体として、案内部材８に沿って地盤３０の方向にスライドさせるため、第２アクチュエータ１１の押付力だけでなく、それらの自重によっても掘削ビット２０を地盤３０に押し込むことができ、地盤３０に対する削孔効率を高めることができ、硬質の地盤３０であっても容易に削孔することができる。
【００４８】
また、上記の掘削作業として平行して、セメントミルク供給装置からスイベル継手１４を介してロッド１５の内部にセメントミルクを供給し、このセメントミルクをロッド１５の内部を通じて掘削ビット２０に導き、掘削ビット２０の先端から地盤３０に向けて吐出させる。これにより、掘削ビット２０の下方の地盤３０の部分にセメントミルクを注入することができるので、その部分をセメントミルクを含んだ状態で振動させることにより液状化させて軟化させることができ、掘削ビット２０による地盤３０に対する削孔作業を容易に行うことができる。
【００４９】
そして、掘削ビット２０によって地盤３０を削孔することによって産出された土砂と掘削ビット２０の先端から吐出されたセメントミルクとが、第１〜第４の攪拌翼２３〜２６によって攪拌されるとともに、第２ビット２８によっても攪拌されることにより、地盤３０に削孔した孔内にソイルセメント３３を効率よく形成することができる。
【００５０】
なお、起振手段１２及び回転手段１３が案内部材８の下端部まで達した場合には、スイベル継手１４とロッド１５の後端側の鋼管１６との接続状態を解除し、第２アクチュエータ１１の駆動により、スライド部材９を介して起振手段１２及び回転手段１３を案内部材８に沿って上方にスライドさせ、後端の鋼管１６とスイベル継手１４との間に新たな鋼管１６を配置し、この新たな鋼管１６の後端をスイベル継手１４に接続し、先端をロッド１５の後端の鋼管１６の後端に接続し、再度、第２アクチュエータ１１を駆動させて、スライド部材８を介して起振手段１２及び回転手段１３を案内部材８に沿って下方にスライドさせ、ロッド１５及び掘削ビット２０を再度地盤に押し込んで行く。このようにして、複数の鋼管１６を順次継ぎ足しながら、地盤３０を削孔攪拌することにより、地盤３０に所定の深さに達するソイルセメント柱３４を造成することができる。
【００５１】
そして、地盤３０に所定の深さに達するソイルセメント柱３４を造成した後に、第２アクチュエータ１１の駆動によってロッド１５及び掘削ビット２０を上昇させることにより、削孔した孔内に造成されたソイルセメント柱３４中から引き抜く。
【００５２】
この際、削孔した孔１３内に造成されたソイルセメント柱３４は、時間の経過によって上方に行くほど硬化した状態となっているが、本実施の形態の削孔攪拌機１は、ロッド１５及び攪拌ビット２０を正回転させて上昇させるため、掘削ビット２０の第４攪拌翼２６の上面に設けられた第３ビット２９により、硬化が開始しているソイルセメント３３の部分を切削することができ、容易にロッド１５及び掘削ビット２０を削孔した孔内に造成されたソイルセメント柱３４中から引き抜くことができ、ロッド１５及び掘削ビット２０の撤去作業を容易に行うことができる。
【００５３】
また、ロッド１５及び掘削ビット２０を正回転させて上昇させても、ロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部、及びロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部は、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向と同一方向に締め付けられ、しかも、第４攪拌翼２６の上面側の第３ビット２９に作用する抵抗力により、ロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部、及びロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部に締め付ける方向への回転力を付与することができるので、それらの接続部に緩みが生じてガタが生じるようことはない。
【００５４】
そして、図１３に示すように、地盤３０に第１のソイルセメント柱３４−１を造成した後に、第１のソイルセメント柱３４−１の横方向に所定の間隔をおいて、同様の手順により第２のソイルセメント柱３４−２を造成し、第１のソイルセメント柱３４−１と第２のソイルセメント柱３４−２との間に、第３のソイルセメント柱３４−３を両端を重合させた状態で造成し、同様に、第４のソイルセメント柱３４−４、第５のソイルセメント柱３４−５、第６のソイルセメント柱３４−６、第７のソイルセメント柱３４−７を順次造成することにより、地盤３０中に第１のソイルセメント柱３４−１〜第７のソイルセメント柱３４−７からなる、所定の長さの一連のソイルセメント壁３５を造成することができる。
【００５５】
そして、ソイルセメント壁３５の各ソイルセメント柱３４−１〜３４−７中に芯材を挿入することにより、ソイルセメント柱３４−１〜３４−７と芯材とを一体化した、鉛直方向に対して所定の角度（本実施の形態では４５°）に傾斜した山留４０を構築することができる。
【００５６】
なお、異なる２方向のソイルセメント壁３５、３５を造成する場合には、図１４に示すように、第７のソイルセメント柱３４−７に隣接して第８のソイルセメント柱３４−８、第９のソイルセメント柱３４−９、……、を連続して造成することにより、異なる２方向の一連のソイルセメント壁３５、３５を構築することができる。
【００５７】
山留の傾斜角度と土圧との関係を、図１５（ａ）〜（ｃ）に示す。鉛直に山留４０を構築した場合には、主働崩壊線（４５°−φ／２、φ：土質定数（内部摩擦角））と山留４０との間のハッチングの部分の土塊重量（土圧）が山留４０に作用する。また、山留４０を主働崩壊線と一致する傾斜角度で構築した場合には、山留４０に作用する土圧は０となる。さらに、山留４０を主働崩壊線と鉛直線との中間の傾斜角度で構築した場合には、主働崩壊線と山留４０との間のハッチングの部分の土塊重量（土圧）が山留に作用することになる。
【００５８】
そこで、本実施の形態においては、山留４０を主働崩壊線（４５°−φ）に近づけることにより、切梁をなくすとともに、山留４０を小型化し、かつ、山留４０の地盤３０への貫入深さを小さくし、経済性を高めている。
【００５９】
上記のように構成した本実施の形態の削孔攪拌機１にあっては、本体機２に、案内手段７を傾斜角度を調整可能に設け、この案内手段７によって起振手段１２、回転手段１３、ロッド１５、及び掘削ビット２０をスライド可能に案内したので、案内手段７の傾斜角度を調整することにより、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するソイルセメント壁３５による山留４０を構築することができる。
【００６０】
また、本体機２に、案内手段７を傾斜角度を調整可能に設け、この案内手段７によって起振手段１２、回転手段１３、ロッド１５、及び掘削ビット２０をスライド可能に案内した簡単な構成のものであるので、全体を小型化することができ、都市部の狭い敷地等であっても適用することができる。
【００６１】
さらに、異なる２方向のソイルセメント壁３５、３５を一連に造成する場合にも対応することが可能となり、汎用性を高めることができる。
【００６２】
さらに、ロッド１５の隣接する鋼管１６〜１６の接続部、及びロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部を、雄ねじ１７と雌ねじ１８、２２との組合せによって構成するとともに、ロッド１５及び掘削ビット２０の回転方向がそれらの接続部を締め付ける方向となるように、回転手段１３の回転方向を設定したので、それらの接続部に緩みが生じてガタが生じるようなことはなく、地盤３０の削孔攪拌を効率よく行うことができる。
【００６３】
さらに、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０から引き抜く際に、ロッド１５及び掘削ビット２０を正回転させるように構成したので、ロッド１５の隣接する鋼管１６、１６の接続部、ロッド１５の先端の鋼管１６と掘削ビット２０の接続部に緩みガ生じてガタが生じるようことはない。さらに、第４攪拌翼２６の上面側に第３ビット２９を設けたことにより、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に削孔した孔から引き抜く際に、第３ビット３９によって削孔した孔内に造成された硬化し始めているソイルセメント柱３４の部分を容易に切削してロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に削孔した孔内に造成されたソイルセメント柱３４中から引き抜くことができるので、ソイルセメント壁３５の造成の効率を大幅に高めることができる。
【００６４】
さらに、起振手段１２によって掘削ビット２０に起振力を付与するように構成したので、地盤３０の削孔効率を高めることができる。さらに、起振手段１２、回転手段１３をスライド部材９に取り付け、回転手段１３にスイベル継手１４を介してロッド１５及び掘削ビット２０を取り付け、起振手段１２、回転手段１３、スイベル継手１４、ロッド１５、及び掘削ビット２０を案内部材８に沿って一体にスライド可能としたことにより、第２アクチュエータ１１による押圧力の他に、それらの自重によってもロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に押し込むことができるので、地盤３０に対する削孔効率を高めることができる。従って、硬質の地盤３０であっても、地盤３０を削孔攪拌してソイルセメント壁３５を容易に構築することができる。
【００６５】
さらに、掘削ビット２０の第１ビット２７及び第２ビット２８によって地盤３０に削孔した孔の内壁面に、掘削ビットの第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６の先端を当接させた状態で削孔攪拌を行うことになるので、地盤３０を削孔攪拌する際に、ロッド１５及び掘削ビット２０に振れが生じるのを防止でき、地盤３０を高精度で削孔攪拌することができる。
【００６６】
さらに、掘削ビット２０の第１攪拌翼２３〜第４攪拌翼２６の先端を、地盤３０に掘削した孔３１の内面に当接させることができるので、ロッド１５及び掘削ビット２０を地盤３０に押し込む際に、ロッド１５及び掘削ビット２０に振れが生じるのを防止でき、高精度で所定の傾斜角度の山留４０を構築することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、６．５ｍの深さの孔３１を削孔した場合、削孔方向に対する振れを数ミリに抑えることができ、高精度で所定の傾斜角度の山留４０を構築できることが実証された。
【００６８】
なお、前記の説明においては、ソイルセメント柱３４を連続して造成することによって構成したソイルセメント壁３５による山留４０に本発明を適用したが、ソイルセメント柱３４を所定の間隔ごとに造成することによって構成したソイルセメント柱列による山留に本発明を適用してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００６９】
１ 削孔攪拌機
２ 本体機
３ 車両本体
４ 運転席
５ 無限軌道
６ アウトリガー
７ 案内手段
８ 案内部材
９ スライド部材
１０ 第１アクチュエータ
１１ 第２アクチュエータ
１２ 起振手段
１３ 回転手段
１４ スイベル継手
１５ ロッド
１６ 鋼管
１７ 雄ねじ
１８ 雌ねじ
２０ 掘削ビット
２１ ビット軸
２２ 雌ねじ
２３ 第１攪拌翼
２４ 第２攪拌翼
２５ 第３攪拌翼
２６ 第４攪拌翼
２７ 第１ビット
２８ 第２ビット
２９ 第３ビット
３０ 地盤
３１ 孔
３２ 土砂
３３ ソイルセメント
３４ ソイルセメント柱
３５ ソイルセメン壁
４０ 山留
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良するための削孔攪拌機であって、
先端に掘削ビットが接続されたロッドと、該ロッドをその軸方向に移動可能に支持する案内手段と、ロッドを回転させる回転手段と、ロッドを介して掘削ビットに起振力を付与する起振手段と、ロッドの内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段とを備え、
前記案内手段を、傾斜角度調整可能に構成したことを特徴とする削孔攪拌機。
【請求項２】
前記案内手段は、傾斜角度調整可能に設けられる案内部材と、該案内部材を起倒させるアクチュエータと、該案内部材に沿ってスライド可能なスライド部材とを備え、
該スライド部材に前記起振手段及び前記回転手段が取り付けられ、該回転手段に前記ロッドが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の削孔攪拌機。
【請求項３】
前記ロッドは、複数の鋼管をねじによって一連に接続してなり、先端の鋼管に前記掘削ビットがねじによって接続され、
前記ロッドの隣接する鋼管の接続部、及び前記ロッドの先端の鋼管と前記掘削ビットとの接続部を締め付ける方向に前記ロッド及び前記掘削ビットが回転するように、前記回転手段の回転方向が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の削孔攪拌機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の削孔攪拌機により地盤にソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成する山留工法であって、
案内手段を所定の角度に傾斜させ、この状態でロッド及び掘削ビットを案内手段に沿ってスライドさせるとともに、回転手段によってロッド及び掘削ビットを回転させながら、起振手段によってロッドを介して掘削ビットに起振力を付与し、この状態でロッド及び掘削ビットを地盤に押し込んで地盤を削孔攪拌するとともに、ロッドの内部を通じて掘削ビットの先端から地盤に向けてソイルセメントを吐出させることにより、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成し、このようなソイルセメント柱を連続して造成することにより、複数のソイルセメント柱からなるソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成することを特徴とする山留工法。
【請求項１】
地盤改良するための削孔攪拌機であって、
先端に掘削ビットが接続されたロッドと、該ロッドをその軸方向に移動可能に支持する案内手段と、ロッドを回転させる回転手段と、ロッドを介して掘削ビットに起振力を付与する起振手段と、ロッドの内部にセメントミルクを供給するセメントミルク供給手段とを備え、
前記案内手段を、傾斜角度調整可能に構成したことを特徴とする削孔攪拌機。
【請求項２】
前記案内手段は、傾斜角度調整可能に設けられる案内部材と、該案内部材を起倒させるアクチュエータと、該案内部材に沿ってスライド可能なスライド部材とを備え、
該スライド部材に前記起振手段及び前記回転手段が取り付けられ、該回転手段に前記ロッドが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の削孔攪拌機。
【請求項３】
前記ロッドは、複数の鋼管をねじによって一連に接続してなり、先端の鋼管に前記掘削ビットがねじによって接続され、
前記ロッドの隣接する鋼管の接続部、及び前記ロッドの先端の鋼管と前記掘削ビットとの接続部を締め付ける方向に前記ロッド及び前記掘削ビットが回転するように、前記回転手段の回転方向が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の削孔攪拌機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の削孔攪拌機により地盤にソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成する山留工法であって、
案内手段を所定の角度に傾斜させ、この状態でロッド及び掘削ビットを案内手段に沿ってスライドさせるとともに、回転手段によってロッド及び掘削ビットを回転させながら、起振手段によってロッドを介して掘削ビットに起振力を付与し、この状態でロッド及び掘削ビットを地盤に押し込んで地盤を削孔攪拌するとともに、ロッドの内部を通じて掘削ビットの先端から地盤に向けてソイルセメントを吐出させることにより、削孔した孔内にソイルセメント柱を造成し、このようなソイルセメント柱を連続して造成することにより、複数のソイルセメント柱からなるソイルセメント柱列又はソイルセメント壁を造成することを特徴とする山留工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２５２３４９（Ｐ２０１１−２５２３４９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８１３２（Ｐ２０１０−１２８１３２）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０９２３５５４５）株式会社ＳＥＥＴ (7)
【出願人】（５０７２３４３５７）立正工業株式会社 (12)
【出願人】（３９００２５７５９）株式会社ワイビーエム (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０９２３５５４５）株式会社ＳＥＥＴ (7)
【出願人】（５０７２３４３５７）立正工業株式会社 (12)
【出願人】（３９００２５７５９）株式会社ワイビーエム (26)
【Ｆターム（参考）】
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