JP2007191885A - 多軸オーガ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多軸オーガ装置において、ロッドの弾性変形や継手部のガタを押さえて、掘削精度を高め、またその施工コストを低減する。
【解決手段】多軸オーガ装置は、先端に設けられるオーガヘッドとこのオーガヘッドの上方に連結されるロッド４ａ〜ｃとを有するオーガ軸を複数並設して各オーガ軸を回転させて地盤を掘削するものである。この多軸装置の各ロッド４ａ〜ｃの周囲にこれが挿通されるケーシング５ａ〜ｃを装備する。ケーシング５ａ〜ｃの横断面の外形形状は非円形に形成されており、隣り合うケーシング５ａ〜ｃはそれらの回転軌跡（掘削半径Ｒ）の一部が重なり合うように配設されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソイルセメント地中連続壁の造成などにおいて地盤を削孔するための多軸オーガ装置に関する。

従来、ソイルセメント地中連続壁（ＳＭＷ）の造成は、アースオーガ掘削機を用いて行っている。このアースオーガ掘削機としては、例えば、図４、５に示すように、オーガ軸２２ａ〜ｃを三本並設して装備する三軸式オーガ装置２１を用いるものがある。このオーガ軸２２ａ〜ｃは、先端に設けられるオーガヘッド２３ａ〜ｃとこのオーガヘッド２３ａ〜ｃの上方に連結されるロッド２４ａ〜ｃとを有している。そして、各オーガ軸２２ａ〜ｃを駆動装置２９によって回転させて地盤を掘削しつつ固化材を注入、混練することにより地中連続壁を造成する。図５中、二点鎖線Ｒ２は掘削径を表している。

ところで、ソイルセメント地中連続壁工法は、その安価な施工費と広い適用範囲により、止水壁の有力な工法として普及が進み、施工の大深度化や止水性の更なる向上が求められている。これらのニーズに応じ、近年では掘削精度を監視しながら掘進を行うことが広く行われている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、検出結果に応じて掘進方向を修正可能な施工装置が開発されつつある（例えば、特許文献２参照）。
特開平１−２７８６８７号公報 特開２００２−２６６３７０号公報

しかし、オーガ軸は、一般的に直径２００〜３００ｍｍ、長さ５〜１０ｍのロッドがその端部の継手部どうしを接続して施工上必要な長さとして構成されている。そのため、高精度の監視システムや掘進方向の修正装置を備えていても、ロッドの弾性変形や継手部のガタにより、所望の作動を継続することが困難になるという欠点があった。また、掘削先端部の近傍に修正装置を設けることによって、掘進性能を低下させるという欠点もあった。さらに、それらの装置は、その費用が高額であるとともに、メンテナンスに細心の配慮が要求されていた。

本発明の課題は、多軸オーガ装置において、ロッドの弾性変形や継手部のガタを押さえて、掘削精度を高め、またその施工コストを低減することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１、２に示すように、先端に設けられるオーガヘッド３ａ〜ｃとこのオーガヘッド３ａ〜ｃの上方に連結されるロッド４ａ〜ｃとを有するオーガ軸２ａ〜ｃを複数並設して各オーガ軸２ａ〜ｃを回転させて地盤を掘削する多軸オーガ装置１であって、前記各ロッド４ａ〜ｃの周囲にこれが挿通されるケーシング５ａ〜ｃを装備しており、これらケーシング５ａ〜ｃの横断面の外形形状は非円形に形成されており、隣り合うケーシング５ａ〜ｃはそれらの回転軌跡の一部が重なり合うように配設されていることを特徴とする。

このように、横断面の外形形状を非円形に形成したケーシング５ａ〜ｃを各ロッド４ａ〜ｃに挿通し、隣り合うケーシング５ａ〜ｃを回転軌跡（掘削径Ｒ）の一部が重なり合うように配設することにより、多軸オーガ装置において従来のロッドに比べ断面性能の大きなケーシング５ａ〜ｃを装備することができる。したがって、地盤を深く掘削する場合であっても、ケーシング５ａ〜ｃに生じる弾性変形は小さく、掘削孔の曲がり、ねじれの変位量を小さくすることができる。また、ケーシング５ａ〜ｃの継手部は、ロッド４ａ〜ｃの継手部よりも大型になるので、そのガタにより発生する変位角も小さくすることができる。そして、変位の小さい施工を行うことができるため、従来のような高価な監視システムや修正装置を用いることなく、多軸オーガ装置のイニシャルコスト及びランニングコストを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１に記載の多軸オーガ装置１において、前記ケーシング５ａ〜ｃの横断面の外形形状は方形に形成されており、隣り合うケーシング５ａ〜ｃはそれらの回転軌跡が重なり合う位置において頂部７と辺部８とが対向するようになっていることを特徴とする。

このように、横断面の外形形状を方形に形成したケーシング５ａ〜ｃを各ロッド４ａ〜ｃに挿通し、隣り合うケーシング５ａ〜ｃを回転軌跡の一部が重なり合う位置において頂部７と辺部８とが対向させることにより、ケーシング５ａ〜ｃは単純な形状で断面性能を大きくすることができる。

請求項３に記載の発明は、例えば図３に示すように、請求項１に記載の多軸オーガ装置において、前記ケーシング１５ａ〜ｃの横断面の外形形状は凸部１７と凹部１８とを有して形成されており、隣り合うケーシング１５ａ〜ｃはそれらの回転軌跡が重なり合う位置において凸部１７と凹部１８とが対向するようになっていることを特徴とする。

このように、横断面の外形形状を凸部１７と凹部１８とを有して形成したケーシング１５ａ〜ｃを各ロッド４ａ〜ｃに挿通し、隣り合うケーシング１５ａ〜ｃを回転軌跡（掘削径Ｒ１）の一部が重なり合う位置において凸部１７と凹部１８とが対向させることにより、ケーシング１５ａ〜ｃの外形をより大きくすることができ、断面性能をさらに向上させることができる。

本発明によれば、多軸オーガ装置において、先端に設けられたオーガヘッドの上方に連結されるロッドを挿通し、横断面の外形形状は非円形に形成されたケーシングを装備しており、隣り合うケーシングはそれらの回転軌跡の一部が重なり合うように配設されているので、従来のロッドに比べ断面性能の大きなケーシングを装備して地盤を掘削することができる。このため、長尺の施工に際して、ロッドなどの変形、継手部のガタなどによる変位を僅少に押さえ、掘削孔の曲がり、ねじれを小さくすることができる。そして、変位の小さい施工を行うことにより、従来のような高価な監視システムや修正装置は不要となり、多軸オーガ装置を用いた施工のコストを低減することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施の形態の多軸オーガ装置は、ソイルセメント地中連続壁の造成に用いられるアースオーガ掘削機（攪拌混練機）に備えられ、例えばクローラクレーンに支持されたリーダより昇降可能に吊支されるものである。

この多軸オーガ装置１は、図１に示すように、３本のオーガ軸２ａ〜ｃを互いに所要間隔をおいて並設して備えている。各オーガ軸２ａ〜ｃは、その先端に設けられるオーガヘッド３ａ〜ｃと、このオーガヘッド３ａ〜ｃの上方に連結されるロッド４ａ〜ｃとを有している。さらに、多軸オーガ装置１は、各ロッド４ａ〜ｃの周囲にこれが挿通されるケーシング５ａ〜ｃを装備している。そして、各オーガ軸２ａ〜ｃ及び各ケーシング５ａ〜ｃは、それぞれの上端部が駆動装置９に回転駆動可能に垂下連結されている。なお、ロッド４ａ〜ｃ及びケーシング５ａ〜ｃは適宜数のものを接続して構成されるものである。

オーガ軸２ａ〜ｃは、従来と同様に、中空状に形成され、掘削時にその中空部より掘削孔内に固化材等を注入できるようになっている。オーガヘッド３ａ〜ｃも、従来と同様に、互いに干渉しないように、中央のオーガ軸２ｂのオーガヘッド３ｂが、両端側のオーガ軸２ａ、２ｃのオーガヘッド３ａ、３ｃよりも高い位置にある。

ケーシング５ａ〜ｃは、鋼製などで筒状のものであり、その先端には円筒状のケーシングヘッド６ａ〜ｃが設けられている。このケーシングヘッド６ａ〜ｃで地盤をドーナツ状に切取って掘削することができるようになっている。そのドーナツ状の内部をオーガヘッド３ａ〜ｃで掘削できるようになっている。また、両端側のケーシング５ａ、５ｃの下端部は、中央のケーシングヘッド６ｂの回転の邪魔にならないように、径を小さくして形成されている。

そして、ケーシング５ａ〜ｃの横断面（ケーシング５ａ〜ｃの軸方向と直角方向の断面）の外形形状は、ケーシング５ａ〜ｃどうしが互いに干渉しないように、非円形に形成されている。そして、隣り合うケーシング５ａ〜ｃは、それらの回転軌跡の一部が重なり合うように配設されている。

具体的には、図２に示すように、その外形形状が、ほぼ正方形にそれぞれ４つの頂部７と辺部８を有して形成されている。そして、隣り合うケーシング５ａ〜ｃは、それらの回転軌跡が重なり合う位置において頂部７と辺部８とが対向するようになっている。なお、各頂部７は外側に向かって凸の円弧状に形成されている。図２中の２点鎖線Ｒは、掘削径を表している。

ここで、駆動装置９は、その内部構造については図示しないが、両端側のオーガ軸２ａ、２ｃを同じ方向に回転駆動し、中央のオーガ軸２ｂを逆方向に回転駆動可能になっている。ケーシング５ａ〜ｃも同様な回転駆動が可能になっている。また、それぞれ回転方向を逆転させることが可能であり、オーガ軸２ａ〜ｃとケーシング５ａ〜ｃとを逆方向に回転することも可能である。

このような構成の多軸オーガ装置１、１１を用いて、各オーガ軸２ａ〜ｃ及びケーシング５ａ〜ｃを回転させて、オーガヘッド３ａ〜ｃ及びケーシングヘッド６ａ〜ｃで地盤を掘削しつつ、固化材を注入、混練することによりソイルセメント地中連続壁が造成される。

また、図３に示す他の実施の形態は、ケーシング１５ａ〜ｃの横断面の外形形状が、それぞれ４つの凸部１７と凹部１８とを交互に有して回転対称に形成されている。そして、隣り合うケーシング１５ａ〜ｃは、それらの回転軌跡が重なり合う位置において凸部１７と凹部１８とが対向するようになっている。なお、凸部１７と凹部１８はそれぞれ外側、内側に向かって凸の円弧状に形成されている。図３中の２点鎖線Ｒ１は、掘削径を表している。その他の構成は、図１、２の多軸オーガ装置１に同じである。

以上の実施の形態によれば、ケーシングの横断面の外形形状が非円形に形成され、このようなケーシング５ａ〜ｃ、１５ａ〜ｃを各ロッド４ａ〜ｃに挿通し隣り合うケーシング５ａ〜ｃ、１５ａ〜ｃを回転軌跡の一部が重なり合うように配設して、多軸オーガ装置１において従来のロッド４ａ〜ｃ、１４ａ〜ｃに比べ断面性能の大きなケーシング５ａ〜ｃ、１５ａ〜ｃを装備している。よって、地盤を深く掘削する場合であっても、ロッド４ａ〜ｃ、１４ａ〜ｃやケーシング５ａ〜ｃ、１５ａ〜ｃに生じる弾性変形が小さくなり、掘削孔の曲がり、ねじれの変位量を小さくすることができる。また、ケーシング５ａ〜ｃ、１５ａ〜ｃの継手部は、ロッド４ａ〜ｃ、１４ａ〜ｃの継手部よりも大型になるので、そのガタにより発生する変位角も小さくすることができる。そして、変位の小さい施工を行うことができるため、従来のような高価な監視システムや修正装置を用いることなく、多軸オーガ装置１、１１のイニシャルコスト及びランニングコストを低減することができる。

ケーシングの横断面の外形形状を方形に形成して、隣り合うケーシング５ａ〜ｃを回転軌跡の一部が重なり合う位置において長部と辺部８とが対向させた場合には、ケーシング５ａ〜ｃは単純な形状で大きな断面性能を得ることができる。また、外形形状を凸部１７と凹部１８とを有して形成して、隣り合うケーシング１５ａ〜ｃを回転軌跡の一部が重なり合う位置において凸部１７と凹部１８とが対向させた場合には、ケーシング５ａ〜ｃの外形をより大きくすることができ、さらに大きな断面性能を得ることができる。

また、従来、多軸式による掘削の前に、ガイドホールとして一軸式による先行削孔を行うことがあるが、掘削精度を高めたことによって先行削孔を不要とし、全体の施工コストを大きく低減することができる。

なお、以上の実施の形態においては、本発明の多軸オーガ装置をソイルセメント地中連続壁の造成に用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基礎、地盤改良などの工法に用いても良い。また、オーガ軸及びケーシングの本数は、３本に限らず、２本又は４本以上の複数本であってもよい。さらに、ケーシングの形状は、正方形以外の三角形や五角形などの多角形であってもよく、凸部や凹部の形状、数も適宜に変更してもよい。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した一実施の形態に係る多軸オーガ装置の構成を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 他の実施の形態に係る多軸オーガ装置における、図１のＡ−Ａ位置に相当する断面図である。 従来の多軸オーガ装置の構成を示す正面図である。 図２の断面図である。

符号の説明

１、１１、２１ 多軸オーガ装置
２ａ〜ｃ、２２ａ〜ｃ オーガ軸
３ａ〜ｃ、２３ａ〜ｃ オーガヘッド
４ａ〜ｃ、１４ａ〜ｃ，２４ａ〜ｃ ロッド
５ａ〜ｃ、１５ａ〜ｃ ケーシング
６ａ〜ｃ ケーシングヘッド
７ 頂部
８ 辺部
１７ 凸部
１８ 凹部
９、２９ 駆動装置
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２ 掘削径

Claims (3)

1. 先端に設けられるオーガヘッドとこのオーガヘッドの上方に連結されるロッドとを有するオーガ軸を複数並設して各オーガ軸を回転させて地盤を掘削する多軸オーガ装置であって、
   前記各ロッドの周囲にこれが挿通されるケーシングを装備しており、
   これらケーシングの横断面の外形形状は非円形に形成されており、
   隣り合うケーシングはそれらの回転軌跡の一部が重なり合うように配設されていることを特徴とする多軸オーガ装置。
2. 前記ケーシングの横断面の外形形状は方形に形成されており、
   隣り合うケーシングはそれらの回転軌跡が重なり合う位置において頂部と辺部とが対向するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の多軸オーガ装置。
3. 前記ケーシングの横断面の外形形状は凸部と凹部とを有して形成されており、
   隣り合うケーシングはそれらの回転軌跡が重なり合う位置において凸部と凹部とが対向するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の多軸オーガ装置。

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