JP2005336908A - 地盤掘削方法 - Google Patents

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俊実 藤谷
Satoshi Hashimoto
聡 橋本
Yoshiyuki Takase
義行 高瀬
Kurao Suzuki
庫雄 鈴木
Kenichi Kaneko
研一 金子
Yoshiharu Sakagami
義春 坂上
Katsumi Shibahara
克己 柴原
Seishi Hayashi
清史 林
Yoshizo Osumi
義三 大角
Toshio Ito
俊夫 伊藤
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Abstract

【課題】 並設した回転手段全体に捩れが生じる場合であっても、掘削作業を中断することなく、捩れを簡易に解消しながら、掘削溝を効率良く掘削することができる地盤掘削方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 ベースマシンに対して並設した3基の回転手段20C,20R,20Lによって地盤を掘削可能な掘削装置を用いた地盤掘削方法であって、3基の回転手段20C,20R,20Lにおいて、両端に配置された右側回転手段20Rおよび左側回転手段20Lの各下部掘削刃22Ra,22Laを互いに異なる方向に回転させるとともに、中央に配置された中央回転手段20Cの下部掘削刃22Caの回転方向を一方の方向と逆方向とに切り替えながら掘削溝を掘削することを特徴としている。
【選択図】 図2

Description

本発明は、地盤を掘削して掘削溝を構築する地盤掘削方法に関する。
従来、掘削溝を掘削する方法としては、一列に並設した3本の掘削軸において、両端に配置された2本の掘削軸を同一方向に回転させるとともに、中央に配置された掘削軸を両端の掘削軸の回転方向と異なる方向に回転させて地盤を掘削し、3本の掘削軸全体に鉛直軸周りの捩れが生じた場合には、全ての掘削軸の回転方向を逆転させることにより、3本の掘削軸全体を捩れ方向と逆方向に回転させて捩れを解消する地盤掘削方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特許3408230号公報(段落0018、図5)
しかしながら、前記した地盤掘削方法において、一方の方向に回転した時のみに地盤を掘削する掘削刃が各掘削軸に取り付けられている場合には、3本の掘削軸全体の捩れを解消する際に、全ての掘削軸が逆転することにより、掘削作業が中断されてしまうため、施工効率が低下してしまうという問題がある。
また、3本の掘削軸全体の捩れを解消する際に、全ての掘削軸の回転方向を逆転させる必要があるため、掘削装置の構成が複雑になってしまうという問題がある。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、並設した複数の回転手段によって地盤を掘削する際に、並設した回転手段全体に捩れが生じる場合であっても、掘削作業を中断することなく、捩れを簡易に解消しながら、掘削溝を効率良く掘削することができ、さらに、捩れを解消するために、全ての掘削軸の回転方向を逆転させる必要がないため、掘削装置を簡易な構成にすることができる地盤掘削方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、ベースマシンと、軸方向が掘進方向に配置された状態で、ベースマシンに昇降可能に支持されている少なくとも3基の回転手段とを備え、複数の回転手段は、ベースマシンに対して並設した状態で一体化されており、各回転手段に設けられた掘削刃を、各回転手段の軸周りに回転させることにより、地盤を掘削可能な掘削装置を用いた地盤掘削方法であって、並設した回転手段において、両端に配置された2基の回転手段の各掘削刃を互いに異なる方向に回転させるとともに、並設した回転手段において、両端に配置された2基の回転手段の間に配置された少なくとも1基の回転手段の掘削刃の回転方向を、一方の方向と逆方向とに切り替えながら、各回転手段の各掘削刃によって掘削溝を掘削することを特徴としている。
ここで、ベースマシンは、回転手段を昇降可能な装置であれば自走式や固定式など、その構成は限定されるものではない。
また、掘削刃の形状や構成は限定されるものではなく、地盤を効率良く掘削可能な構成であればよい。なお、両端に配置された2基の回転手段の間に配置されており、掘削時に掘削刃の回転方向が切り替えられる回転手段の掘削刃は、その回転方向が一方の方向または逆方向の何れかであっても地盤を掘削可能な構成であることが好ましい。
このように、本発明の地盤掘削方法によれば、並設した回転手段において、両端に配置された2基の回転手段の各掘削刃を互いに異なる方向に回転させることにより、各々の回転力が打ち消し合わされるため、並設した回転手段全体に生じる鉛直軸周りの捩れを抑制することができる。
また、並設した回転手段全体に捩れが生じるような場合であっても、両端に配置された2基の回転手段の間に配置された少なくとも1基の回転手段の掘削刃の回転方向を切り替えることにより、回転方向を逆転させた掘削刃の回転力によって、並設した回転手段全体を捩れ方向と反対方向に回転させて、捩れを簡易に解消することができる。また、並設した回転手段全体の捩れを解消する際に、両端に配置された2基の回転手段の回転方向を逆転させる必要がないため、一方の方向に回転した時のみに地盤を掘削可能な掘削刃を用いた場合であっても、少なくとも2基の回転手段によって掘削を継続することができる。
さらに、全ての回転手段の回転方向を逆転させることなく、両端に配置された2基の回転手段の間に配置された少なくとも1基の回転手段の回転方向を切り替えることにより、並設した回転手段全体の捩れを解消することができるため、掘削装置を簡易な構成にすることができる。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の地盤掘削方法であって、回転手段は、軸方向が掘進方向に配置されている固定軸と、固定軸が内挿されており、固定軸周りに回転可能な出力部を有する駆動モータとを備え、掘削刃は、駆動モータの出力部に取り付けられていることを特徴としている。
ここで、固定軸周りに回転可能な出力部を有する駆動モータとは、例えば、ラジアルピストンモータやアキシャルピストンモータなど、外周駆動型の油圧式モータである。
このように、本発明の地盤掘削方法では、固定軸周りに回転可能な出力部を有する駆動モータを回転手段に設け、その出力部に掘削刃を取り付けることにより、歯車機構などの駆動機構を介することなく、掘削刃が駆動モータの出力部によって回転するため、掘削装置を簡易な構成にすることができ、製作費用を少なくすることができる。
また、固定軸の下部に駆動モータを取り付けた場合には、掘削時に駆動モータを掘削溝内に配置することができるため、掘削装置を安定させることができる。
さらに、掘削刃と駆動モータとの間隔が小さくなるため、駆動モータの回転力を掘削刃に対して確実に伝達することができる。これにより、駆動モータへの油量または電流などから算出された駆動モータの回転数に基づく掘削刃の回転数と、実際の掘削刃の回転数とのずれを防止することができ、地盤内における掘削刃の回転数を正確に把握することができる。
また、掘削時に固定軸が回転しないため、固定軸に固化剤の供給管を接続する場合には、スイベルジョイント等の特殊な機構を設置する必要がなくなり、回転手段を簡易な構成にすることができる。また、回転しない固定軸に各種の計測装置を簡易に設置することにより、掘削溝内の掘削状態をリアルタイムで把握して、正確に施工を管理することができる。
したがって、本発明の地盤掘削方法では、並設した複数の回転手段によって地盤を掘削する際に、並設した回転手段全体に生じる鉛直軸周りの捩れを抑制することができ、さらに、並設した回転手段全体に捩れが生じるような場合であっても、両端に配置された2基の回転手段の間に配置された少なくとも1基の回転手段の掘削刃の回転方向を切り替えることにより、掘削作業を中断することなく、捩れを簡易に解消しながら、掘削溝を効率良く掘削することができる。
さらに、全ての回転手段の回転方向を逆転させることなく、並設した回転手段全体の捩れを解消することができるため、掘削装置を簡易な構成にすることができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置を示した側面図である。図2は、本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置の回転手段を示した正面図である。図3は、本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置の中央回転手段の下部掘削刃を示した図で、(a)は下部掘削刃を右回転させた場合のビットを示した側面図、(b)は下部掘削刃を左回転させた場合のビットを示した側面図である。図4は、本実施形態の地盤掘削方法における掘削刃の回転方向を示した図で、(a)は通常の掘削時を示した概略図、(b)は3基の回転手段全体に捩れが生じた状態を示した概略図である。図5は、本実施形態の地盤掘削方法における掘削刃の回転方向を示した図で、3基の回転手段全体の捩れを解消している態様を示した概略図である。
なお、以下の説明において、左右方向は、図2の左右方向に対応しており、さらに、右回転とは図4(a)の時計周りであり、左回転とは図4(a)の反時計周りに対応している。
本実施形態では、本発明の地盤掘削方法を用いて掘削溝を掘削するとともに、その掘削溝内に固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を撹拌混合することにより、掘削溝内の地盤を改良して硬化させる場合を例として説明する。
まず、本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置の構成について説明する。
掘削装置1は、図1および図2に示すように、ベースマシン2と、ベースマシン2に昇降可能に支持されている3基の回転手段20C,20R,20Lとを備え、各回転手段20C,20R,20Lは、ベースマシン2に対して並設した状態で一体化されており、各回転手段20C,20R,20Lは、上部掘削刃22Ca,22Ra,22La、下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbおよび混練翼23C,23R,23Lを有している。
この掘削装置1では、下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbによって掘削溝を掘削するとともに、各回転手段20C,20R,20Lから掘削溝内に固化剤を注入し、混練翼23C,23R,23Lによって掘削土砂と固化剤とを撹拌混合して地盤を改良するように構成されている。
次に、ベースマシン2の構成について説明する。
ベースマシン2は、図1に示すように、鉛直方向の昇降レール3と、昇降レール3に沿って昇降可能な支持部材4と、昇降レール3を水平方向に旋回させるための旋回台座5と、昇降レール3を傾動させるための可倒手段6と、各回転手段20C,20R,20Lに駆動用油を供給するための給油管7と、各回転手段20C,20R,20Lから駆動用油を排出するための排油管8と、各回転手段20C,20R,20Lに固化剤を供給するための供給管9と、ベースマシン2を移動させるための履帯10とを主要部として構成されている。
旋回台座5は、上部台座5aと下部台座5bとから構成され、上部台座5aには昇降レール3が接続されており、上部台座5aを水平方向に回動させることにより、昇降レール3を水平方向に旋回させることができる。
昇降レール3の可倒手段6は、伸縮可能な油圧シリンダであり、下端部が上部台座5aに連結され、上端部が昇降レール3の中間部に連結されており、可倒手段6を伸縮させることにより、昇降レール3の下端部に設けられた回転支持部11を中心として、昇降レール3を傾動可能となっている。
支持部材4は、各回転手段20C,20R,20Lを昇降レール3に沿って鉛直方向に昇降自在な状態で支持する部材である。なお、支持部材4を昇降させるための機構は限定されるものではなく、本実施形態では、旋回台座5上に電動ウィンチ(図示せず)を設置し、電動ウィンチのワイヤ12を、昇降レール3の上端部に設置された滑車13と支持部材4の上部に設置された滑車14とを介して、昇降レール3の上端部から吊り下げ、このワイヤ12の先端部に支持部材4を取り付けることにより、ワイヤ12の繰り出し又は巻き取りによって支持部材4を昇降させている。
給油管7および排油管8は、各回転手段20C,20R,20Lの駆動を行うために設けられており、施工現場に設置されたオイルタンク(図示せず)から各回転手段20C,20R,20Lに接続され、給油管7および排油管8を通じてオイルタンクから各回転手段20C,20R,20Lに駆動用油が供給されるとともに、各回転手段20C,20R,20Lから排出された駆動用油がオイルタンクに回収されるように構成されている。また、供給管9は、施工現場に設置された貯蔵タンク(図示せず)から各回転手段20C,20R,20Lに接続されており、貯蔵タンクから供給管9を通じて各回転手段20C,20R,20Lに固化剤が供給されるように構成されている。
次に、回転手段20C,20R,20Lの構成について説明する。
3基の回転手段20C,20R,20Lは、図1および図2に示すように、ベースマシン2に対して並設されており、ベースマシン2に昇降自在に支持されている。3基の回転手段20C,20R,20Lは、中央に配置された中央回転手段20Cと、右側に配置された右側回転手段20Rと、左側に配置された左側回転手段20Lとから構成され、各回転手段20C,20R,20Lは、鉛直方向に所定間隔を空けて配置された接続部材24および軸受部材25によって一体化されている。
中央回転手段20Cは、並設された3基の回転手段20C,20R,20Lにおいて中央に配置され、上端部が接続部材24に固定された固定軸30Cと、固定軸30Cが貫通しており、固定軸30C周りに回転可能な出力部41Cを有する駆動モータ(以下、「アウターモータ」という)40Cと、固定軸30Cが内挿されるようにして、アウターモータ40Cの出力部41Cに取り付けられることにより、固定軸30C周りに回転可能な回転軸21Cとから構成されている。また、回転軸21Cの上部には、上部掘削刃22Caが取り付けられているとともに、回転軸21Cの下端部には、下部掘削刃22Cbが取り付けられている。さらに、出力部41Cおよび回転軸21Cの外周面には、混練翼23Cが取り付けられている。
そして、中央回転手段20Cのアウターモータ40Cは、貫通している固定軸30C周りに出力部41Cが回転する外周駆動型のラジアルピストンモータであり、固定軸30Cの高さ方向における略中央部に配置されており、本実施形態では、通常の掘削時には、出力部41Cが固定軸30C周りに平面視で右回転するように構成されている(図4(a)参照)。
なお、中央回転手段20Cのアウターモータ40Cには、給油経路と排油経路を切り替えるための電磁切替弁が設けられており、この電磁切替弁によってアウターモータ40Cの給油経路と排油経路を切り替えることにより、出力部41Cの回転方向を左回転に逆転させることができ、さらに、逆回転させた状態から給油経路と排油経路を切り替えることにより、出力部41Cの回転方向を右回転に戻すことができる。
また、中央回転手段20Cの固定軸30Cは、中央部に貫通孔を有する中空管であり、中央部の貫通孔の周囲には、軸方向の貫通孔が複数形成されており、各貫通孔は、掘削溝内に圧縮空気を供給するための空気孔と、アウターモータ40Cに駆動用油を供給するための給油孔と、アウターモータ40Cからの駆動用油を排出するための排油孔と、アウターモータ40Cの内部で駆動用油が流出した際のドレン孔となっている。
また、中央回転手段20Cの回転軸21Cは、固定軸30Cが内挿された状態の中空管であり、アウターモータ40Cを介して上下に分割されており、上部に上部掘削刃22Caが取り付けられている上部回転軸21Caと、下端部に下部掘削刃22Cbが取り付けられている下部回転軸21Cbとが構成されている。
そして、上部回転軸21Caの下端部と、下部回転軸21Cbの上端部とがアウターモータ40Cの出力部41Cに取り付けられており、出力部41Cに連動して上部回転軸21Caと下部回転軸21Cbとが回転するように構成されている。なお、下部回転軸21Cbは回転可能な状態で軸受部材25を貫通している。
このように構成された中央回転手段20Cでは、上部回転軸21Caおよび下部回転軸21Cbを出力部41Cによって回転させることにより、下部回転軸21Cbの下部掘削刃22Cbによって地盤を掘削することができるとともに、上部回転軸21Caの上部掘削刃22Caを回転させて、中央回転手段20Cよりも上方に貯留された掘削土砂を粉砕することができる。
ここで、中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbは、その回転方向が右回転または左回転のいずれかであっても地盤を掘削可能となっている。具体的には、図3に示すように、下部掘削刃22Cbの下面26には、回転方向の前後に対応する両側面に刃面28,28が形成されている複数のビット27が取り付けられており、各ビット27は回転方向に対して傾動可能となっている。これにより、下部掘削刃22Cbの回転方向が右回転または左回転であっても、各ビット27の一方の刃面28によって地盤を掘削することができる。さらに、各ビット27が傾動することにより、掘削時には、回転方向において後方となるビット27の刃面28が地盤に接しない状態となるため、ビット27に作用する地盤の反力を小さくすることができる。また、回転方向において後方となるビット27の刃面28に対して、刃面28を剥離させる方向の力が地盤から作用することが防止されているため、下部掘削刃22Cbの破損を防止することができる。なお、下部掘削刃22Cbの構成は、前記した構成に限定されるものではなく、左右回転において、地盤を効率良く掘削することができる構成であればよい。
また、中央回転手段20Cの混練翼23Cは、アウターモータ40Cの出力部41Cおよび回転軸21の周囲に取り付けられた螺旋状の部材であり、固定軸30C周りに回転することにより、掘削土砂と固化剤を撹拌混合することができるとともに、掘削土砂を上方に排土することができる。
なお、本実施形態では、通常の掘削時の回転方向である右回転において、掘削土砂を上方に排土するように混練翼23Cを傾斜させているが、回転方向の変更に対応させて混練翼23Cの傾斜方向を変化させ、左右回転において排土が行われるように構成してもよい。このように、混練翼23Cの構成は限定されるものではなく、撹拌混合および排土を効率良く行うことができる構成であればよい。
右側回転手段20Rは、図1および図2に示すように、並設された3基の回転手段20C,20R,20Lにおいて右側に配置され、上端部がベースマシン2の支持部材4に固定されている固定軸30Rと、固定軸30Rが貫通しており、固定軸30R周りに回転可能な出力部41Rを有するアウターモータ40Rと、固定軸30Rが内挿されるようにして、アウターモータ40Rの出力部41Rに取り付けられることにより、固定軸30R周りに回転可能な回転軸21Rとから構成されている。また、回転軸21Rの上部には、上部掘削刃22Raが取り付けられているとともに、回転軸21Rの下端部には、下部掘削刃22Rbが取り付けられている。さらに、出力部41Rおよび回転軸21Rの外周面には、螺旋状の混練翼23Rが取り付けられている。
そして、右側回転手段20Rのアウターモータ40Rは、貫通している固定軸30R周りに出力部41Rが回転する外周駆動型のラジアルピストンモータであり、中央回転手段20Cのアウターモータ40Cよりも下方に配置されており、本実施形態では、通常の掘削時には、出力部41Rが固定軸30R周りに平面視で左回転するように構成されている(図4(a)参照)。なお、右側回転手段20Rでは、中央回転手段20Cと同様にして、アウターモータ40Rに設けられた電磁切替弁によって給油経路と排油経路を切り替えることにより、出力部41Rの回転方向を逆転させることができ、さらに、逆回転させた状態から給油経路と排油経路を切り替えることにより、出力部41Rの回転方向を戻すことができる。
また、右側回転手段20Rの固定軸30Rは、中央部に貫通孔を有する中空管であり、この固定軸30Rの中央部の貫通孔は、固定軸30Rの下端部から掘削溝内に固化剤を供給するための供給孔となっている。また、中央部の貫通孔の周囲には、軸方向の貫通孔が複数形成されており、各貫通孔は、中央回転手段20Cの空気孔に空気供給手段(図示せず)からの圧縮空気を供給するための空気孔と、中央回転手段20Cの給油孔に駆動用油を供給するための給油孔と、アウターモータ40Rに駆動用油を供給するための給油孔と、アウターモータ40Rからの駆動用油を排出するための排油孔と、アウターモータ40Rの内部で駆動用油が流出した際のドレン孔となっている。
さらに、右側回転手段20Rの空気孔、給油孔およびドレン孔は、中央回転手段20Cの空気孔、給油孔およびドレン孔と、接続部材24内でホース等により各々連通した状態となっている。
ここで、接続部材24内における右側回転手段20Rの各孔と中央回転手段20Cの各孔との接続において、固定軸30C,30Rは回転しないため、接続部にスイベルジョイント等の特殊な機構を設置する必要がない。
また、固定軸30Rの中央部の貫通孔には供給管9が接続され、さらに、給油孔には給油管7が接続されるとともに、排油孔には排油管8が接続され、ドレン孔にはドレン管(図示せず)が接続されている。なお、各孔と各管の接続において、固定軸30Rが回転しないため、接続部にスイベルジョイント等の特殊な機構を設置する必要がない。
また、右側回転手段20Rの回転軸21Rは、固定軸30Rが内挿された状態の中空管であり、アウターモータ40Rを介して上下に分割されており、上部に上部掘削刃22Raが取り付けられている上部回転軸21Raと、下端部に下部掘削刃22Rbが取り付けられている下部回転軸21Rbとが構成されている。
そして、上部回転軸21Raの下端部と、下部回転軸21Rbの上端部とがアウターモータ40Rの出力部41Rに取り付けられており、出力部41Rに連動して回転するように構成されている。
ここで、右側回転手段20Rでは、固定軸30Rが接続部材24を貫通した状態で固定され、さらに、下部回転軸21Rが回転可能な状態で軸受部材25を貫通した状態となっている。これにより、右側回転手段20Rと中央回転手段20Cとは、接続部材24および軸受部材25によって一体化されている。
このように構成された右側回転手段20Rでは、上部回転軸21Raおよび下部回転軸21Rbを出力部41Rによって回転させることにより、下部回転軸21Rcの下部掘削刃22Rbによって地盤を掘削することができるとともに、上部回転軸21Raの上部掘削刃22Raによって、掘削溝内に貯留された掘削土砂を粉砕することができる。
また、出力部41Rおよび回転軸21Rの回転により、その周囲に取り付けられている混練翼23Rによって、掘削溝内の掘削土砂と固化剤を撹拌混合することができるとともに、掘削土砂を上方に排土することができる。
左側回転手段20Lは、図1および図2に示すように、並設された3基の回転手段20C,20R,20Lにおいて左側に配置され、上端部がベースマシン2の支持部材4に固定された固定軸30Lと、固定軸30Lが貫通しており、固定軸30L周りに回転可能な出力部41Lを有するアウターモータ40Lと、固定軸30Lが内挿されるようにして、アウターモータ40Lの出力部41Lに取り付けられることにより、固定軸30L周りに回転可能な回転軸21Lとから構成されている。また、回転軸21Lの上部には、上部掘削刃22Laが取り付けられているとともに、回転軸21Lの下端部には、下部掘削刃22Lbが取り付けられている。さらに、出力部41Lおよび回転軸21Lの外周面には、螺旋状の混練翼23Lが取り付けられている。
この左側回転手段20Lは、右側回転手段20Rと略同一の構成であり、出力部41Lの回転方向が平面視で右回転になっていることが異なっている(図3(a)参照)。すなわち、本実施形態では、3基の回転手段20C,20R,20Lにおいて、両端に配置された2基の回転手段20R,20Lの各出力部41R,41Lが互いに異なる方向に回転するように構成されている。また、左側回転手段20Lでは、中央回転手段20Cや右側回転手段20Rと同様にして、アウターモータ40Lに設けられた電磁切替弁によって給油経路と排油経路を切り替えることにより、出力部41Lの回転方向を逆転させることができ、さらに、逆回転させた状態から給油経路と排油経路を切り替えることにより、出力部41Lの回転方向を戻すことができる。
なお、各回転手段20R,20Lの各出力部41R、41Lの回転方向は、前記回転方向に限定されるものではなく、各出力部41R,41Lが互いに異なる方向に回転していればよい。
また、左側回転手段20Lの固定軸30Lには、右側回転手段20Rの固定軸30Rと同様にして、中央の貫通孔の周囲に軸方向の貫通孔が複数形成されている。各貫通孔は、中央回転手段20Cのアウターモータ40Cからの駆動用油を排出するための排油孔と、アウターモータ40Lに駆動用油を供給するための給油孔と、アウターモータ40Lからの駆動用油を排出するための排油孔と、アウターモータ40Lのドレン孔とから構成されている。なお、左側回転手段20Lの排油孔は、接続部材24内で中央回転手段20Cの排油孔とホース等によって連通している。
次に、掘削装置1を用いた地盤掘削方法について説明する。
まず、図1および図2に示すように、掘削位置の側方にベースマシン2を移動させ、旋回台座5および可倒手段6を調整して各回転手段20C,20R,20Lの軸方向が鉛直になるようにして掘削位置の直上に設置する。
そして、各回転手段20C,20R,20Lの各アウターモータ40C,40R,40Lを駆動して出力部41C,41R,41Lを回転させることにより、各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbを回転させる。続いて、各回転手段20C,20R,20Lを順次に下降させ、各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbによって地盤を掘削して、所定深さの掘削溝を構築する。このとき、各アウターモータ40C,40R,40Lを掘削溝内に配置することより、掘削装置1を安定させることができる。
さらに、各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbと各アウターモータ40C,40R,40Lとの間隔が小さくなるため、各アウターモータ40C,40R,40Lの回転力を各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbに対して確実に伝達することができる。これにより、各アウターモータ40C,40R,40Lへの油量または電流などから算出された各アウターモータ40C,40R,40Lの回転数に基づく各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbの回転数と、実際の各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbの回転数とのずれを防止することができ、地盤内における各下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbの回転数を正確に把握することができる。
また、本実施形態の掘削装置1では、図4(a)に示すように、3基の回転手段20C,20R,20Lにおいて、両端に配置された右側回転手段20Rおよび左側回転手段20Lの各下部掘削刃22Rb,22Lbを互いに異なる方向に回転させており、各下部掘削刃22Rb,22Lbの回転力が打ち消し合わされるため、並設した回転手段20C,20R,20L全体の捩れが抑制されている。
しかしながら、図4(b)に示すように、中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbに作用する反力によって、並設した回転手段20C,20R,20L全体が左回りに(反時計周り)に捩れてしまう場合がある。
このような場合には、図5に示すように、中央回転手段20Cの出力部41Cの回転方向を切り替えて、下部掘削刃22Cbの回転方向を逆転(左回転)させて地盤を掘削することにより、下部掘削刃22Cbに作用する反力によって、並設した回転手段20C,20R,20L全体を捩れ方向と反対方向に回転させることができ、並設した回転手段20C,20R,20L全体の捩れを簡易に解消することができる。このとき、右側回転手段20Rと左側回転手段20Lの各下部掘削刃22Rb,22Lbの回転方向を逆転させる必要がないため、並設した回転手段20C,20R,20L全体の捩れを解消している間であっても、右側回転手段20Rと左側回転手段20Lによる掘削が継続されている。
なお、本実施形態では、中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbの反力によって、並設した回転手段20C,20R,20L全体が左回りに捩れる場合を想定しているが、掘削する地盤の土質など、各種施工条件によっては、中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbの回転力によって、並設した回転手段20C,20R,20L全体が、中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbの回転方向と同一方向(右回転)に捩れてしまう場合がある。このような場合においても、中央回転手段20Cの出力部41Cの回転方向を切り替えて、下部掘削刃22Cbの回転方向を逆転(左回転)させて地盤を掘削することにより、中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbの回転力によって、並設した回転手段20C,20R,20L全体を捩れ方向と逆方向(右回転)に回転させて、並設した回転手段20C,20R,20L全体の捩れを簡易に解消することができる。
このようにして、適宜に中央回転手段20Cの下部掘削刃22Cbの回転方向を切り替えて、並設した回転手段20C,20R,20L全体の捩れを解消しながら掘進するとともに、右側回転手段20Rおよび左側回転手段20Lの中央部の貫通孔に供給管9を通じて固化剤を供給する。
この固化剤は右側回転手段20Rおよび左側回転手段20Lの固定軸30R,30Lの中央部の貫通孔を通過して、固定軸30R,30Lの下端部から掘削溝内に注入される。さらに、中央回転手段20Cの空気孔から掘削溝内に圧縮空気を供給する。
そして、各回転手段20C,20R,20Lの各混練翼23C,23R,23Lによって掘削土砂と固化剤とが掘削溝内で撹拌混合される。
なお、本実施形態の掘削装置1では、各固定軸30C,30R,30Lが回転しないため、各固定軸30C,30R,30L内に電源ケーブルや通信ケーブル等を簡易に配線することができる。これにより、各固定軸30C,30R,30Lの下端部に、掘削溝内における各掘削刃22Cb,22Rb,22Lbの位置や深度を計測する計測装置を簡易に設置することができ、掘削溝内の掘削状態をリアルタイムで把握して正確に施工を管理して、掘削溝を精度良く掘削することができる。
ここで、礫地盤など硬質の地盤を掘削する場合には、各回転手段20C,20R,20Lの各掘削刃22Cb,22Rb,22Lbによって地盤を掘り起こすことができなくなってしまう場合がある。このような場合には、各回転手段20C,20R,20Lの各アウターモータ40C,40R,40Lの出力部41C,41R,41Lを一方の方向と逆方向とに交互に回転させ、下部掘削刃22Cb,22Rb,22Lbを掘削面に打撃させて、地盤に対して小刻みに衝撃を与えることにより、地盤を掘り起こしたり、粉砕することができ、硬質の地盤における掘削能力を高めることができる。
最後に、掘削土砂と固化剤を撹拌混合しながら、各回転手段20C,20R,20Lを上昇させて掘削溝から引き上げる。このとき、各アウターモータ40C,40R,40Lの出力部41C,41R,41Lを、通常の掘削時と逆方向に回転させながら上昇させることにより、アウターモータ40C,40R,40Lと掘削土砂との間の抵抗力が小さくなるため、掘削溝から簡易に引き上げることができる。
さらに、掘削溝の上方で掘削土砂の硬化が進行してしまっている場合であっても、各回転軸21C,21R,21Lの上部掘削刃22Ca,22Rb,22Lbによって掘削土砂が粉砕されて柔らかくなるため、掘削溝から簡易に引き上げることができる。
そして、各回転手段20C,20R,20Lの離脱後に掘削溝内の掘削土砂の硬化が完了して、掘削溝内の地盤が改良される。
したがって、このような地盤掘削方法によれば、並設した回転手段20C,20R,20L全体に生じる鉛直軸周りの捩れを抑制することができ、さらに、並設した回転手段20C,20R,20L全体に捩れが生じた場合であっても、中央回転手段20Cの回転方向を逆転させることにより、右側回転手段20Rおよび左側回転手段20Lによる掘削作業を中断することなく、捩れを簡易に解消することができ、掘削溝を効率良く掘削することができる。
さらに、全ての回転手段20C,20R,20Lの回転方向を逆転させることなく、中央回転手段20Cの回転方向を切り替えることにより、並設した回転手段20C,20R,20L全体の捩れを解消することができるため、掘削装置1を簡易な構成にすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態の掘削装置1では、3基の回転手段20C、20R、20Lを並設しているが、両端に配置された右側回転手段20Rと左側回転手段20Lとの間に、複数の回転手段を配置し、両端に配置された各回転手段20R,20Lの間に配置された回転手段の回転方向を逆転させることにより、並設した回転手段全体の捩れを解消するように構成してもよい。このとき、両端に配置された各回転手段20R,20Lの間に配置された回転手段の台数は限定されるものではなく、並設した回転手段全体を4基や5基、さらには、それ以上の台数の回転手段によって構成することができる。
また、両端に配置された各回転手段20R,20Lの間に配置された複数の回転手段は、全ての回転手段が同一方向に回転している構成や、隣り合う回転手段が異なる方向に回転している構成など、その回転方向は限定されるものではない。さらに、並設した回転手段全体の捩れを解消する場合には、両端に配置された各回転手段20R,20Lの間に配置された複数の回転手段のうち、少なくとも1基の回転手段の回転方向を逆転させればよく、その台数は、捩れを解消するために必要な回転力を得られるように、施工現場の土質などに対応させて適宜に設定されるものである。
また、中央回転手段20Cの回転方向の切り替えは、並設した回転手段20C,20R,20L全体に捩れが生じないように、所定深度、または所定時間ごとに切り替えるように予め設定してもよい。
また、本実施形態の掘削装置1では、外周駆動型のアウターモータ40C,40R,40Lを用いているが、掘進方向の軸回りに回転可能な出力軸を有する駆動モータ(以下、「インナーモータ」という)を用いてもよく、その構成は限定されるものではない。
本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置を示した側面図である。 本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置の回転手段を示した正面図である。 本実施形態の地盤掘削方法に用いる掘削装置の中央回転手段の下部掘削刃を示した図で、(a)は下部掘削刃を右回転させた場合のビットを示した側面図、(b)は下部掘削刃を左回転させた場合のビットを示した側面図である。 本実施形態の地盤掘削方法における掘削刃の回転方向を示した図で、(a)は通常の掘削時を示した概略図、(b)は3基の回転手段全体に捩れが生じた状態を示した概略図である。 本実施形態の地盤掘削方法における掘削刃の回転方向を示した図で、3基の回転手段全体の捩れを解消している態様を示した概略図である。
符号の説明
1 掘削装置
2 ベースマシン
20C 中央回転手段
20R 右側回転手段
20L 左側回転手段
22Cb 下部掘削刃(中央回転手段)
22Rb 下部掘削刃(右側回転手段)
22Lb 下部掘削刃(左側回転手段)
30C 固定軸(中央回転手段)
30L 固定軸(左側回転手段)
30R 固定軸(右側回転手段)
40C アウターモータ(中央回転手段)
40R アウターモータ(右側回転手段)
40L アウターモータ(左側回転手段)
41C 出力部(中央回転手段)
41R 出力部(右側回転手段)
41L 出力部(左側回転手段)

Claims (2)

  1. ベースマシンと、
    軸方向が掘進方向に配置された状態で、前記ベースマシンに昇降可能に支持されている少なくとも3基の回転手段と、を備え、
    前記複数の回転手段は、前記ベースマシンに対して並設した状態で一体化されており、
    前記各回転手段に設けられた掘削刃を、前記各回転手段の軸周りに回転させることにより、地盤を掘削可能な掘削装置を用いた地盤掘削方法であって、
    前記並設した回転手段において、両端に配置された2基の前記回転手段の前記各掘削刃を互いに異なる方向に回転させるとともに、
    前記並設した回転手段において、両端に配置された2基の前記回転手段の間に配置された少なくとも1基の前記回転手段の前記掘削刃の回転方向を、一方の方向と逆方向とに切り替えながら、
    前記各回転手段の前記各掘削刃によって掘削溝を掘削することを特徴とする地盤掘削方法。
  2. 前記回転手段は、
    軸方向が掘進方向に配置されている固定軸と、
    前記固定軸が内挿されており、前記固定軸周りに回転可能な出力部を有する駆動モータと、を備え、
    前記掘削刃は、前記駆動モータの前記出力部に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の地盤掘削方法。
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