JP2005325548A - 撹拌装置の撹拌ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】土中に礫などがあっても引っかからず、スムーズに回転することができると共に共回りも防止できるようにした撹拌装置の撹拌ヘッドに関する。
【解決手段】撹拌装置の掘削軸の先端側に固着されて該掘削軸から放射状に延びる掘削翼本体と、該掘削翼本体に略等間隔で下向きに取り付けられた掘削刃群とを有する撹拌ヘッドにおいて、前記掘削刃群が、正面から見て掘削軸に向かって内向きに湾曲する略円弧形状の掘削刃からなっており、前記掘削軸で掘削翼本体より上方位置に、回転時に土を押さえて共回りを防止する角度に傾斜させて掘削軸から放射状に延びるた共回り防止部材が固着されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、汚染土壌や軟弱地盤等を地盤改良剤と混合攪拌し封じ込めまたは硬化させて地盤改良する工法などで用いられる撹拌装置の撹拌ヘッドの改良に関する。

軟弱地盤中に、スラリー状の地盤改良剤を注入し、これらを攪拌翼で混合攪拌して、硬化、固結反応によって軟弱地盤を杭状や盤状に改良し、これを基礎地盤とする深層混合処理工法が知られており、堀削翼とスラリー状の土壌改良剤のジェット噴射により土の共廻りを防止すると共に、スラリーを均一に混合して、強固なコラムを造成しうる混合撹拌装置として、本出願人はすでに特開２００４−７６４４０号の混合撹拌装置及びその使用方法を提案している。
この発明によれば、地盤改良剤のスラリーを移送可能な中空状のロッドの先端に形成される掘削軸と、該掘削軸の先端側で直径方向に延びると共に掘削刃を備えた第１掘削翼と、前記掘削軸で、上記第１掘削翼の下方に設けられて加圧された前記スラリーを第１掘削翼の外端側に設けられた掘削刃の内側に噴射させる第１吐出口と、前記掘削軸で、前記第１掘削翼より上方位置で、前記第１掘削翼と略直交して直径方向に延びると共に掘削刃を備えた第２掘削翼と、前記掘削軸で、上記第２掘削翼の下方に設けられて加圧された前記スラリーを第２掘削翼の外端側に設けられた掘削刃の内側に噴射させる第２吐出口とを設けた構造からなっている。
これにより、堀削翼を上下二段に形成し、第１堀削翼の下方に第１吐出口を設けて高圧・中圧の地盤改良剤を噴射するので掘削トルクの低減を図ることができ、また、第２攪拌翼の下方に第２吐出口を設けて同様に高圧・中圧の地盤改良剤を噴射するので、原土壌が粘着力の強い地盤や砂礫土であってもスラリーとの攪拌を十分に行うことができ、土の共廻りもジェット噴射によって土切りを確実に行えるなどの相当の効果を奏している。

一方、この種の掘削翼に設ける掘削刃は、従来から矩形で垂直に伸びる剣先ビットが用いられているが、掘削軸を回転しながら推進した場合に、土中の礫などが掘削刃の外端に引っかかり負荷がかかると、杭心のずれが生じたり、トルクが増大するなどの不具合があった。
また、上記掘削翼の回転による共回りを防止するため、撹拌翼などを傾斜させることで対応できるが、傾斜角度が大きすぎると抵抗も大きくなり、効率が低下する欠点があった。
特開２００４−７６４４０号 図１参照

この発明の解決しようとする課題は、掘削刃を湾曲形状とすることで、土中に礫などがあっても引っかからず、スムーズに回転することができるようにした撹拌装置の撹拌ヘッドを提供することにある。
この発明の別の課題は、抵抗を少なくしながら効率的に土の共回りを防止することができる撹拌装置の撹拌ヘッドを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
撹拌装置の掘削軸の先端側に固着されて該掘削軸から放射状に延びる掘削翼本体と、該掘削翼本体に略等間隔で下向きに取り付けられた掘削刃群とを有する撹拌ヘッドにおいて、
前記掘削刃群が、正面から見て掘削軸に向かって内向きに湾曲する略円弧形状の掘削刃からなっていることを特徴とする。
請求項２の発明では、
前記掘削翼本体の両外端に配置された掘削刃が、他の内側に配置されて下端の刃先の位置を略等しく設定された掘削刃より下方に刃先の位置を設定してなることを特徴とする。
請求項３の発明では、
前記掘削翼本体の放射状の配置が、掘削軸の直径の両端延長方向に延出する直線状に配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明では、
前記掘削軸に、掘削翼本体より上方位置に、回転時に土を押さえて共回りを防止する角度に傾斜させて掘削軸から放射状に延びるた共回り防止部材が固着されていることを特徴とする。
請求項５の発明では、
前記共回り防止部材の傾斜角度が掘削翼本体とは逆方向で１０度に傾斜させてなることを特徴とする。
請求項６の発明では、
前記共回り防止部材の放射状の配置が、掘削軸の直径の両端延長方向に延出して直線状に配置されることを特徴とする。
請求項７の発明では、
前記掘削軸の上部に放射状に延びる撹拌翼が形成されていることを特徴とする。

この発明の撹拌装置の撹拌ヘッドは、掘削刃を正面から見て湾曲するアール形状としたので、従来に比べてトルクの低減を図ることができ、掘進効率の向上を図ることができる。
また、土中に礫などがあっても、掘削刃がハネて引っかかることがないので、杭芯のずれを防止することができる。
更に、共回り防止部材を所定の角度に傾斜して設けることで、抵抗を抑えながら正転撹拌時に効率よく土を下に抑えて、土の共回りを防止することができる。

以下にこの発明の撹拌装置の撹拌ヘッドを深層混合攪拌装置に適用した場合の好適実施例について、図面を参照しながら説明する。

本実施例に示す撹拌ヘッド１は、公知の駆動手段としての、例えばオーガにより回転駆動される掘削ロッド（図示せず）の先端に取り付けられるが、掘削ロッドと一体に形成されるものでもよい。
そして、前記掘削ロッドには地盤改良剤のスラリーを中空部内に供給する供給管（図示せず）を接続して駆動すれば良く、公知工法と同様に使用される。

撹拌ヘッド１は、図１および図２に示すように、前記オーガより駆動回転される堀削ロッドの先端に取り付けられる堀削軸２と、該堀削軸２の先端側に固着されて該掘削軸２から放射状に延びる掘削翼本体３と、該掘削翼本体３に略等間隔で下向きに取り付けられた掘削刃群４と、上記掘削翼本体３の上方で掘削軸２に固着された共回り防止部材１０と、該共回り防止部材１０の上方で掘削軸２に固着された撹拌翼８、９とからなっている。
また、符号６は、掘削翼本体３の下方の設けられたスラリーの吐出口である。

即ち、掘削軸２は、掘削ロッドの中空部と連通する中空部を有しており、上端のジョイント部２ａを介して掘削ロッドと一体に連結される。
この掘削軸２の下端にはエッジ７を突設しており、その上方に掘削翼本体３が配置されている。

掘削翼本体３は、掘削軸２を中心にして径方向に対向して延びる一対の翼部３Ａと３Ｂからなっており、一方の翼部３Ａと他方の翼部３Ｂとがそれぞれ掘削軸２の軸線に対して鋭角に交差すると共に、掘削軸２を中心に左右が反対となるようにように形成されている。
ここで、掘削翼本体３は、同一直線状に配置する例を示したが、３つまたはそれ以上を掘削軸２を中心にして放射状に配置するものであってもよい。

この翼部３Ａと３Ｂには、それぞれ複数（図示例では５つ）の掘削刃１４が、各翼部３Ａと３Ｂの短手辺の延長方向下方へ向かって突出している。
この掘削刃１４は、図１に示すように、正面から見て掘削軸に向かって内向きに湾曲する略円弧形状となるように配置されている。

即ち、掘削刃１４は、図４および図５に一層明瞭に示すように、翼部３Ａと３Ｂに固着されるツース本体１４ａと、その先端部に一体に固着された、耐摩耗性並びに硬度に優れた、例えば超硬金属製のビット１４ｂからなっている。
なお、符号１４ｃは、ツース本体１４ａとビット１４ｂの間に形成された硬化肉盛部である。
また、図示例の場合、前記ビット１４ｂは、先端が一点となるように面取りされた尖鋭状に形成されている。
このビット１４ｂは、混合攪拌翼１を土壌中に突入する際に、土壌を掘削、粉砕する。

上記掘削刃１４のうち、翼部３Ａと３Ｂの外端側に配置される掘削刃（説明の便宜上１４’とする）は、他の内側に配置された掘削刃１４より長く且つ刃先が低位置になるように配置されているので、地盤改良剤の飛散を防止する機能も合わせ持つことができるが、この発明では、全部の掘削刃の刃先を同一面上に揃えるものでもよい。

次ぎに、この掘削翼本体３の上方には、掘削軸２に共回り防止部材１０が設けられている。
この共回り防止部材１０は、その外端が掘削翼本体３の外側となるように前記掘削翼本体３より僅かに長く設定されており、また図示例の場合、掘削軸２を中心にして掘削翼本体３から約４５度離間した位置に配置されている（図２参照）。

そして、この共回り防止部材１０は、回転時に土を押さえて共回りを防止する角度として、本実施例では掘削翼本体３とは逆方向で約１０度に傾斜させている（図３参照）。
即ち、掘削翼本体３は正転方向に対して上部が後方となるように傾斜しているが、共回り防止部材１０は掘削翼本体３の正転方向に対して下方が後方となるように傾斜する（図３参照）。
これにより、掘削翼本体３の正転撹拌時に、抵抗を抑えながら効率よく土を下に抑えて、土の共回りを防止することができる。

共回り防止部材１０の傾斜角度を大きくすれば共回りの防止には有効であるが抵抗が大きくなり、小さくすれば共回りの防止を十分に行うことができない。
この傾斜角度は上記実施例に限定されるものではなく、掘削、撹拌する土の性質や、作業内容、撹拌装置の性能などに応じて、実験的に最適の角度を適宜決定すればよい。

なお、本実施例の撹拌ヘッド１では、掘削軸２の上方で、撹拌翼８、９を上下２段に設けて掘削軸２に固着している。
この掘削軸２も、掘削軸２の直径の両端延長方向に延出して直線状に配置されており、図示例では上段の掘削軸２が掘削翼本体３と平行するように配置され、下段の掘削軸２がこれと直交するように配置されている（図２参照）。
これらの構成や配置は、この発明で特に限定されるものではないこと勿論である。

前記実施例では、掘削軸２の下部に掘削翼本体３を設けた場合を説明したが、掘削軸２の上部にも同様の掘削刃を有する掘削翼本体３を設けて上下２段で掘削する構成としてもよい。
その場合は、例えば前記特開２００４−７６４４０号の混合撹拌装置に準じる配置となる。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。

前記実施例では、深層混合処理工法で用いる撹拌装置について説明したが、この発明はその他の地中を掘削しながら撹拌する撹拌装置の撹拌ヘッドとして広く適用することができる。

この発明の実施例を示す撹拌ヘッドの正面図である。 同、平面図の一部である。 同、共回り防止部材の取付状態を示す側面図である。 掘削刃の正面図である。 （ａ）は掘削刃の側面図、（ｂ）（ｃ）はそれぞれの方向から見たエッジの形状を示す図である。

符号の説明

１ 撹拌ヘッド
２ 堀削軸
３ 掘削翼本体
４ 掘削刃群
８、９ 撹拌翼
１０ 共回り防止部材
１４ 掘削刃

Claims (7)

1. 撹拌装置の掘削軸の先端側に固着されて該掘削軸から放射状に延びる掘削翼本体と、該掘削翼本体に略等間隔で下向きに取り付けられた掘削刃群とを有する撹拌ヘッドにおいて、
   前記掘削刃群が、正面から見て掘削軸に向かって内向きに湾曲する略円弧形状の掘削刃からなっていることを特徴とした撹拌装置の撹拌ヘッド。
2. 掘削翼本体の両外端に配置された掘削刃が、他の内側に配置されて下端の刃先の位置を略等しく設定された掘削刃より下方に刃先の位置を設定してなることを特徴とした請求項１に記載の撹拌装置の撹拌ヘッド。
3. 掘削翼本体の放射状の配置が、掘削軸の直径の両端延長方向に延出する直線状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撹拌装置の撹拌ヘッド。
4. 掘削軸に、掘削翼本体より上方位置に、回転時に土を押さえて共回りを防止する角度に傾斜させて掘削軸から放射状に延びるた共回り防止部材が固着されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撹拌装置の撹拌ヘッド。
5. 共回り防止部材の傾斜角度が掘削翼本体とは逆方向で１０度に傾斜させてなることを特徴とする請求項４に記載の撹拌装置の撹拌ヘッド。
6. 共回り防止部材の放射状の配置が、掘削軸の直径の両端延長方向に延出して直線状に配置されることを特徴とする請求項５に記載の撹拌装置の撹拌ヘッド。
7. 掘削軸の上部に放射状に延びる撹拌翼が形成されていることを特徴とする請求項１から６に記載のいずれかの撹拌装置の撹拌ヘッド。
   

Images