JP2001026923A - 地盤改良機の多段式拡縮ヘッド - Google Patents
地盤改良機の多段式拡縮ヘッドInfo
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Abstract
翼、あるいは掘削攪拌翼と共回り防止翼を簡単な拡縮機
構で確実に拡縮でき、セメントミルクと土の混合性を大
幅に向上できるようにする。 【解決手段】地盤改良機の掘削回転軸1を内管2と外管
3からなる2重管構造とすると共に、内管2と外管3を
一体回転可能かつ軸方向に相対スライド可能に設け、外
管3に掘削攪拌翼5を軸方向に間隔をおいて多段に配設
すると共に、掘削攪拌翼5は外径が拡縮する方向に回転
自在となるようにその基部を外管3に軸支し、外管先端
側の掘削攪拌翼5−1は、内管2の先端部に設けた拡縮
ガイド部材8のスライドにより拡縮し、外管基端側の掘
削攪拌翼5−2は、内管2に設けられて外管のスリット
13内を軸方向に移動可能なガイド取付部材12・拡縮
ガイド部材11のスライドにより拡縮するように構成す
る。
Description
式拡縮ヘッドに関するものであり、先行削孔が小さく内
部に拡大地盤改良体を作るため、平面的および断面的に
規制を受ける箇所(擁壁などの遮蔽物の背面、軌道枕木
間などの狭所等)に有効であり、またこれに限らず、ど
のような場所にも適用可能な多段式拡縮ヘッドである。
に、ソイルセメントによる地盤改良体およびアンカー体
を造成する場合、擁壁には大きな穴を開けることができ
ないため、擁壁に小径の穴を開けて地盤改良機の掘削回
転軸の掘削攪拌翼を閉じた状態で挿入し、掘削攪拌翼の
先端ビットで小径の先行孔を掘削し、所定の深度まで削
孔すると、掘削回転軸先端の掘削攪拌翼を広げ、掘削回
転軸を引き抜く際に、拡径した掘削攪拌翼で大径の孔を
掘削しつつセメントミルクと土とを攪拌混合する工法が
行なわれている。また、掘削回転軸内には芯材(アンカ
ー)が挿入されており、これを残して掘削回転軸を引き
抜くことによりソイルセメント体内にアンカーが配設さ
れる。掘削攪拌翼を閉じて擁壁の穴から掘削回転軸を引
き抜けば、擁壁の背面に必要な大径の地盤改良体・アン
カー体が造成される。
掘削回転軸の拡縮ヘッドの1例であり(例えば、特開平
9−256355参照)、掘削回転軸1を内管2と外管
3から2重管構造とし、内管2と外管3とを軸方向のキ
ーで連結し、あるいは内管2を角形や六角形とするなど
して、内管2と外管3を一体回転可能かつ軸方向に相対
スライド可能としている。内管2と外管3は、地盤改良
機本体の回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良機
本体のリーダを案内として掘進用シリンダにより掘進移
動・引抜移動する。内管2と外管3は、地盤改良機本体
側に設けられたスライドシリンダにより所定のストロー
クで相対スライドする。
は先端掘削ビット4が設けられ、外管3の先端には拡縮
式の掘削攪拌翼5が設けられている。掘削攪拌翼5は、
外管3の回りに等間隔をおいて複数(図示例では3枚)
配設されており、その基部が外管3の先端部のブラケッ
ト6に支軸7で軸支され、外径を拡大・縮小する方向
(掘削回転軸と直交する方向)に回転自在とされてい
る。内管2の先端部には、拡縮ガイド部材8が設けられ
ており、外管3に対して内管2が相対スライドすると、
拡縮ガイド部材8が掘削攪拌翼5を拡径あるいは縮径す
るようにされている。
ガイド部材8には蟻溝状やダブテール状の条溝8aが形
成され、掘削攪拌翼5の裏面側には前記条溝8aに摺動
自在に嵌合する嵌合凸部5aが形成され、掘削攪拌翼5
を外側に開き、あるいは内側に閉じ、かつ、その状態を
保持できるようにされている。
けられており、内側に閉じた状態では内管2と平行に収
納され、先端掘削ビット4よりも外側に突出せず、先端
掘削ビット4と掘削刃5bで小径の先行孔が削孔され
る。また、外側に開いた状態で引き抜くことで先行孔よ
り大径の孔が掘削刃5bにより削孔される。なお、外管
3にはスタビライザー9、テールビット10が必要に応
じて設けられており、スタビライザー9は先行孔を掘進
する際に直進性を保持するために用いられ、テールビッ
ト10は引き抜き時の掘削補助に用いられる。
縮ヘッドは、掘削攪拌翼が単段であるため、セメントミ
ルクと土の混合性が悪いという問題点があった。そのた
め、拡縮式の掘削攪拌翼を多段に設置し、さらに拡縮式
の共回り防止翼も設置して混合性を向上させることが考
えられる。しかし、先端の掘削攪拌翼は従来と同様の拡
縮機構を使用できるが、地盤改良機本体側の掘削攪拌翼
および共回り防止翼は外管の中間部に設けられるため、
これら掘削攪拌翼および共回り防止翼に従来と同様の拡
縮機構を適用することはできない。
いは掘削攪拌翼と共回り防止翼を簡単な拡縮機構で確実
に拡縮でき、セメントミルクと土の混合性を大幅に向上
させることのできる地盤改良機の多段式拡縮ヘッドを提
供することを目的とする。
機の多段式拡縮ヘッドは、地盤改良機の掘削回転軸を内
管と外管からなる2重管構造とすると共に、内管と外管
を一体回転可能かつ軸方向に相対スライド可能に設け、
外管に掘削攪拌翼を軸方向に間隔をおいて多段に配設す
ると共に、これら掘削攪拌翼は外径が拡縮する方向に回
転自在となるようにその基部を外管に軸支し、外管の先
端側の掘削攪拌翼は、内管の先端部に設けた拡縮ガイド
部材のスライドにより拡縮し、外管の基端側の掘削攪拌
翼は、内管に設けられて外管のスリット内を軸方向に移
動可能な拡縮ガイド部材のスライドにより拡縮するよう
に構成したことを特徴とする(請求項1:図1、図2参
照)。外管の基端側の掘削攪拌翼の拡縮ガイド部材は、
内管に直接固定することもでき、また内管に沿って固定
しスリット内に摺動自在に嵌合される四角棒状のガイド
取付部材に設けることもできる。
ッドは、地盤改良機の掘削回転軸を内管と外管からなる
2重管構造とすると共に、内管と外管を一体回転可能か
つ軸方向に相対スライド可能に設け、外管に掘削攪拌翼
と共回り防止翼を軸方向に間隔をおいて多段に配設する
と共に、掘削攪拌翼は外径が拡縮する方向に回転自在と
なるようにその基部を外管に軸支し、共回り防止翼は外
径が拡縮する方向に回転自在となるようにその基部を外
管に遊嵌されたブラケットリングに軸支し、外管の先端
側の掘削攪拌翼は、内管の先端部に設けた拡縮ガイド部
材のスライドにより拡縮し、外管の基端側の掘削攪拌翼
は、内管に設けられて外管のスリット内を軸方向に移動
可能な拡縮ガイド部材のスライドにより拡縮し、共回り
防止翼は、外管に遊嵌されたリング状の拡縮ガイド部材
を内管に設けられスリット内を軸方向に移動可能な作動
片によりスライドさせることにより拡縮するように構成
したことを特徴とする(請求項2:図3、図4参照)。
外管の基端側の掘削攪拌翼の拡縮ガイド部材および共回
り防止翼の作動片は、内管に直接固定することもでき、
また内管に沿って固定しスリット内に摺動自在に嵌合さ
れる四角棒状のガイド取付部材に設けることもできる。
面に大径の地盤改良体・アンカー体を造成する場合、掘
削攪拌翼あるいは共回り防止翼を縮径して小径の穴から
挿入し、先端掘削ビットで先行孔を削孔し、所定の深度
まで達すると、掘削攪拌翼あるいは共回り防止翼を拡径
して引き抜くことにより大径の孔を削孔すると共に、吐
出したセメントミルクと土を攪拌混合し、また芯材(ア
ンカー体)を残置することで、大径の地盤改良体(ソイ
ルセメント)・アンカー体が擁壁などの背面に造成され
る。
は共回り防止翼は、外管のスリットとスリット内を移動
する拡縮ガイド部材、あるいはスリット内を移動する作
動片と外管に遊嵌するリング状の拡縮ガイド部材により
拡縮させることができるため、掘削回転軸のヘッドに掘
削攪拌翼を多段に設け、あるいは掘削攪拌翼と共回り防
止翼を多段に設けても、簡単な拡縮機構で確実に拡縮で
き、多段の掘削攪拌翼あるいは多段の掘削攪拌翼と共回
り防止翼によりセメントミルクと土の混合性を大幅に向
上させることができる。
ライドシリンダにより拡縮させるが、必要に応じて打撃
装置を補助的に使用して拡縮を行う(請求項3)。即
ち、拡縮させる掘削攪拌翼および共回り防止翼の設置箇
所が増加するにつれて拡径するための駆動力が増大し、
このため、対象地山がかなり制限される可能性が大き
い。これを解消する方法として、引き抜き時に、打撃に
よる補助拡縮機能を併用して各翼を拡径することで、多
段の拡縮翼を同時に効率良く拡径することができ、効率
的な拡径作業と攪拌混合が可能となる。
材の供給経路と吐出口を設け、固化材を異なる箇所から
吐出でき、あるいは異なる種類の固化材を任意の異なる
供給量で異なる箇所へ吐出できるようにする(請求項
4)。即ち、掘削回転軸の中間吐出口から固化材を吐出
することで、引き抜き時に固化材と土を攪拌混合でき、
掘削回転軸の先端吐出口から固化材を吐出することで、
ソイルセメント体に残置されるアンカー体の周囲に固化
材を供給できる。また、例えば、攪拌混合用の主材(セ
メント系)を掘削回転軸の中間吐出口から吐出し、急結
材(水ガラス系)を掘削回転軸の先端吐出口から吐出さ
せることにより、湧水箇所における止水を行うことがで
き、さらに、主材(セメント系)と急結材(水ガラス
系)の2液により固化時間の調整ができ、固化材が地下
水によって希釈されるのを防止することができる。
態に基づいて説明する。図1、図2は、本発明の多段式
拡縮ヘッドにおいて掘削攪拌翼を2段に設けた例を示
す。図3、図4は、本発明の多段式拡縮ヘッドにおいて
2段の掘削攪拌翼の間に共回り防止翼を設けた例を示
す。
回転軸1は、内管2と外管3からなり、断面角形等の内
管2を外管3内に嵌合挿入することで内管2と外管3が
一体回転可能かつ軸方向に相対スライド可能とされ、外
管3の先端のブラケット6に先端側の拡縮式掘削攪拌翼
5−1が支軸7を介して取付けられ、内管2の先端の先
端掘削ビット4の背部に拡縮ガイド部材8が設けられて
いる。
における先端側に第2の拡縮式掘削攪拌翼5−2を設
け、内管2と一体でスライドする拡縮ガイド部材11で
拡縮式掘削攪拌翼5−2を拡縮する。ここで、掘削攪拌
翼が例えば2枚の場合には、図5(a) に示すように、第
1拡縮式掘削攪拌翼5−1に対して第2拡縮式掘削攪拌
翼5−2を90°位相をずらして配置する。図1(a) 、
図2においては、左側部分に対して右側部分を90°ず
らして示してある。なお、掘削攪拌翼5の枚数は2枚に
限らず、3枚以上でもよい。
けず、内管2に沿って延在し内管2に固定した四角棒状
のガイド取付部材12の地盤改良機本体側の端部外面に
取付け、外管3にはガイド取付部材12が挿入されガイ
ド取付部材12を案内支持するスリット13を設け、内
管2に直接取付ける場合と比べて、外力に対して強固な
構造とし、またスリット内に土が付着しにくい構造とす
る。また、円周方向に複数の拡縮ガイド部材11はリン
グ状のバンド部材14で固定し一体化する。
第1拡縮式掘削攪拌翼5−1と同じであり、外管3に固
定したブラケット6に支軸7で回転自在に取付けられ
る。拡縮ガイド部材11も、第1拡縮式掘削攪拌翼5−
1の拡縮ガイド部材8と同様に、第2拡縮式掘削攪拌翼
5−2の嵌合凸部5aが嵌合する条溝11aを有し、内
管2を外管3に対して引き込むことにより第2拡縮式掘
削攪拌翼5−2が拡径し(図2参照)、内管2を押し出
すことで縮径して外管3の側面に平行に収納される(図
1参照)。
シリンダによりストロークSで相対スライドし、スライ
ドシリンダのストロークエンドで掘削攪拌翼5−1、5
−2の拡径状態および縮径状態が固定保持される。ま
た、嵌合凸部5aは側面視で円弧状に形成され、平行に
収納した掘削攪拌翼5−1、5−2を拡径でき、かつ円
滑な拡縮を行なうことができるようにしている。さら
に、拡径状態では掘削回転軸1の引き抜き方向に対して
掘削攪拌翼5−1、5−2が後退するように設定され
(図2参照)、掘削抵抗の低減を図っている。
攪拌翼5を2段に配置し、これらの間に共回り防止翼1
5を配置した例であり、第1拡縮式掘削攪拌翼5−1お
よび第2拡縮式掘削攪拌翼5−2は、図1の場合と同様
の拡縮機構が用いられる。共回り防止翼15は、掘削回
転軸1のヘッド部分に土が団子状に付着してヘッドと共
に同期回転する土の共回り現象を防止するためのもので
あり、先端が掘削孔壁に挿入されて土中に静止するよう
に、そのブラケットリング16が外管3に対して回転自
在に遊嵌され、軸方向に関してはリング状のバンド部材
17と固定部材18でブラケットリング16を両側から
挟むことにより固定され、軸方向に移動しないようにさ
れている。
トリング16に支軸19を介して取付け、掘削回転軸と
直交する方向に回転自在とし、ガイド取付部材12に取
付けた作動片20と、外管3に回転自在に遊嵌したリン
グ状の拡縮ガイド部材21により拡縮させる。作動片2
0は拡縮ガイド部材21を両側から挟むようにガイド取
付部材12に固定し、リング状の拡縮ガイド部材21が
軸方向に移動しないようにする。リング状の拡縮ガイド
部材21は、リング状本体21aと、このリング状本体
21aに共回り防止翼15に対応させて突設した拡縮ガ
イド21bから構成し、この拡縮ガイド21bに共回り
防止翼15の嵌合凸部15aが嵌合する条溝21cを形
成する。
よび外管3が回転して作動片20が円周方向のどの位置
にあっても作動片20がリング本体21aに当接し、内
管2・ガイド取付部材12のスライドによりリング状の
拡縮ガイド部材21がスライドし、その拡縮ガイド21
bで共回り防止翼15を拡縮させることができる。
1例であり、地盤改良機本体30にリーダ31が傾動可
能に設けられ、このリーダ31に回転駆動装置32が掘
進機構(図示省略)により移動可能に設置され、掘進回
転軸1を掘進移動あるいは引き抜き移動させながら回転
駆動装置32により掘削回転軸1を回転駆動する。ま
た、回転駆動装置32に取付けられた外管3に対して内
管2がスライドシリンダ33によりスライドするように
されている。
ント体を構築するため、図6(a) に示すように、外管3
における第2拡縮式掘削攪拌翼5−2の基端側にセメン
トミルク34の中間吐出口50を設け、引き抜き時に土
とセメントミルクを攪拌混合できるようにする。また、
内管2の先端にも先端吐出口35が設けられ、ソイルセ
メント体中心に残置される芯材36(後述)の周囲にも
セメントミルク34を供給する。図6(a) は掘削回転軸
1の先端側を、図6(b) は基端側を示しており、中間吐
出口50には、スイベル51、内管2と外管3の間の空
間を介してセメントミルク34を供給し、先端吐出口3
5にはスイベル52、内管2の内部を介して供給する。
なお、この図示例では、スライドシリンダ33は回転す
る内管2の周囲に同心円状に設けた構造のものを示して
いる。
鉄筋等の芯材36が配設されており、掘削回転軸1の引
き抜きの際にソイルセメント体内の中心部に残置され
る。芯材36の先端部には例えば定着コーン36a・係
止プレート36bを設けることで残置することができる
(図5(b) 参照)。掘進中は土圧により係止プレート3
6bが先端吐出口35が閉塞すると共に、芯材36が抜
け出ることがなく、引き抜き時には定着コーン36aが
固い地山に圧入され、その周面摩擦抵抗により芯材を残
置させることができる。
い、擁壁の背面に地盤改良体・アンカー体を造成する場
合について、施工手順を以下に示す(図7参照)。な
お、これは共回り防止翼を取付けた多段式拡縮ヘッドの
場合である。
縮径した掘削回転軸1を挿入可能な小径の穴41を明
け、この挿入穴41から掘削回転軸1を挿入し、掘削回
転軸1を回転させつつ掘進移動させ、先端掘削ビット4
等で小径の先行孔42を先行掘削する。
了し、スライドシリンダで内管2を外管3に対して引き
込むことにより拡縮式掘削攪拌翼5−1、5−2、拡縮
式共回り防止翼15を拡径する。
からセメントミルクを吐出しながら掘削回転軸1を逆転
させつつ引き抜く。拡径した拡縮式掘削攪拌翼5−1、
5−2により先行孔42より大径の孔43を掘削しつ
つ、拡縮式掘削攪拌翼5−1、5−2、拡縮式共回り防
止翼15によりセメントミルクと土とを攪拌混合する。
芯材36はその定着コーン36aの周面摩擦で抜け出る
ことがなく、ソイルセメント体内に残置される。
拡縮式掘削攪拌翼5−1、5−2、拡縮式共回り防止翼
15を縮径して挿入穴41から取り出す。その後、挿入
穴41を塞ぎ、芯材36の基端部を定着すれば、作業が
終了する。中心部に芯材36を有するソイルセメント体
44が擁壁40の背面に構築される。
して掘削攪拌翼5・共回り防止翼15を拡縮する場合を
示したが、必要に応じて打撃による補助拡縮装置を併用
してもよい。この打撃装置は、一般に使用されているパ
ーカションタイプの装置を使用すればよく、図5(c) 、
図6において、ハンマー部を掘削回転軸1に取り付け、
掘削回転軸1を打撃することで外管3に対して内管2を
引き込み、掘削攪拌翼5・共回り防止翼15を拡径す
る。この打撃装置を併用すれば、対象地山が硬い場合で
も、多段の拡縮翼を効率良く確実に拡径させることがで
きる。
吐出口50から同じセメントミルクを吐出する場合につ
いて示したが、これに限らず、先端吐出口35と中間吐
出口50などの複数の吐出口からそれぞれ異なる種類の
固化材を異なる供給量で吐出することもできる。例え
ば、中間吐出口50から攪拌混合用の主材(セメント
系)を吐出し、先端吐出口35から急結材(水ガラス
系)を吐出することで、削孔から流出する地下水を止め
ることができる。また、地下水によって固化材が薄めら
れ、強度発現に影響を与えるような場合には、主材(セ
メント系)と急結材(水ガラス系)をそれぞれ任意の供
給量で吐出させることにより固化時間の調整を行い、固
化材が地下水によって希釈されるのを防止することがで
きる。
改良体・アンカー体を造成する場合について説明した
が、これに限定されることなく、鉄道線の直下部、道路
の直下部、その他の硬質面の背面に大径改良体・アンカ
ー体を造成する場合にも本発明を適用できることはいう
までもない。さらに、基礎杭などにおいて拡径部を設け
る場合などにも適用することが可能である。
な構成からなるので、次のような効果を奏することがで
きる。
翼を、外管のスリットとスリット内を移動する拡縮ガイ
ド部材、あるいはスリット内を移動する作動片と外管に
遊嵌するリング状の拡縮ガイド部材により拡縮させるよ
うにしたため、掘削回転軸のヘッドに掘削攪拌翼を多段
に設け、あるいは掘削攪拌翼と共回り防止翼を多段に設
けても、簡単な拡縮機構で確実に拡縮を行なうことがで
きる。
攪拌翼と共回り防止翼によりセメントミルクと土の混合
性を大幅に向上させることができ、直接大径の地盤改良
体・アンカー体を造成できない擁壁等の背面に大径で性
能の良い地盤改良体・アンカー体を造成することができ
る。
を2段配置した例であり、(a)は側面図、(b) は先端側
の拡縮ガイド部材部分の断面図、(c) は基端側の拡縮ガ
イド部材部分の断面図である。
図である。
攪拌翼と拡縮式共回り防止翼を配置した例であり、(a)
は側面図、(b) は共回り防止翼の拡縮ガイド部材部分の
断面図、(c) は基端側の拡縮ガイド部材部分の断面図で
ある。
図である。
(b) は掘削回転軸の芯材の先端部の1例を示す断面図、
(c) は地盤改良機の全体を示す側面図である。
たものであり、(a) は掘削回転軸の先端側を示す側面図
および正面図、(b) は掘削回転軸の基端側を示す側面断
面図である。
順に示す側面図である。
(b) は先端ビットの正面図、(c)は拡縮ガイド部材部分
の断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 地盤改良機の掘削回転軸を内管と外管か
らなる2重管構造とすると共に、内管と外管を一体回転
可能かつ軸方向に相対スライド可能に設け、外管に掘削
攪拌翼を軸方向に間隔をおいて多段に配設すると共に、
これら掘削攪拌翼は外径が拡縮する方向に回転自在とな
るようにその基部を外管に軸支し、外管の先端側の掘削
攪拌翼は、内管の先端部に設けた拡縮ガイド部材のスラ
イドにより拡縮し、外管の基端側の掘削攪拌翼は、内管
に設けられて外管のスリット内を軸方向に移動可能な拡
縮ガイド部材のスライドにより拡縮するように構成した
ことを特徴とする地盤改良機の多段式拡縮ヘッド。 - 【請求項2】 地盤改良機の掘削回転軸を内管と外管か
らなる2重管構造とすると共に、内管と外管を一体回転
可能かつ軸方向に相対スライド可能に設け、外管に掘削
攪拌翼と共回り防止翼を軸方向に間隔をおいて多段に配
設すると共に、掘削攪拌翼は外径が拡縮する方向に回転
自在となるようにその基部を外管に軸支し、共回り防止
翼は外径が拡縮する方向に回転自在となるようにその基
部を外管に遊嵌されたブラケットリングに軸支し、外管
の先端側の掘削攪拌翼は、内管の先端部に設けた拡縮ガ
イド部材のスライドにより拡縮し、外管の基端側の掘削
攪拌翼は、内管に設けられて外管のスリット内を軸方向
に移動可能な拡縮ガイド部材のスライドにより拡縮し、
共回り防止翼は、外管に遊嵌されたリング状の拡縮ガイ
ド部材を内管に設けられスリット内を軸方向に移動可能
な作動片によりスライドさせることにより拡縮するよう
に構成したことを特徴とする地盤改良機の多段式拡縮ヘ
ッド。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の多段式
拡縮ヘッドにおいて、スライドシリンダと必要に応じて
設けた打撃装置により翼を拡縮することを特徴とする地
盤改良機の多段式拡縮ヘッド。 - 【請求項4】 請求項1、請求項2、または請求項3に
記載の多段式拡縮ヘッドにおいて、内管と外管にそれぞ
れ別系統の固化材の供給経路と吐出口を設けたことを特
徴とする地盤改良機の多段式拡縮ヘッド。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP20162499A JP3295055B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | 地盤改良機の多段式拡縮ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20162499A JP3295055B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | 地盤改良機の多段式拡縮ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001026923A true JP2001026923A (ja) | 2001-01-30 |
JP3295055B2 JP3295055B2 (ja) | 2002-06-24 |
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JP20162499A Expired - Fee Related JP3295055B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | 地盤改良機の多段式拡縮ヘッド |
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