JP2009030336A - 地盤改良機における複数掘削撹拌翼駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の掘削撹拌翼を同方向に回転させる従来装置が有する、掘削反力の増大する欠点を解消する。
【解決課題】 適宜長の撹拌ロッドの下端部に設けられた複数掘削撹拌翼駆動装置において、
上記駆動装置の下部に、２本の支承軸を、その各一端部を外側に突出した状態で、両軸線を一直線上において、それぞれ回転自在に支承すると共に、その上部にモータを設置し、
上記両支承軸の各外側突出端部に、掘削撹拌翼を、上記撹拌ロッドがほぼ垂直にあるとき、地盤に対する垂直面上で回転できるようにそれぞれ固定し、
上記両支承軸の内側部に従動ベベルギヤをそれぞれ固定する共に、上記モータの出力軸に駆動ベベルギヤを固定し、該駆動ベベルギヤを上記２つの従動ベベルギヤとかみ合わせ、それにより上記両掘削撹拌翼を互に反対方向に回転させるようにした、
地盤改良機における複数掘削撹拌翼駆動装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、軟弱地盤の硬化、止水、地耐力強化、地盤沈下防止等に使用される地盤改良機における複数掘削撹拌翼の回転駆動装置に関する。

従来、ベースマシンから延出された屈伸自在のアームの先端部に、撹拌ロッドの上端部を揺動自在に連結して垂下し、該撹拌ロッドの下端部に、掘削撹拌翼を有する掘削撹拌翼駆動装置及び固化材スラリー吐出口を配置してなる軟弱地盤改良機において、上記掘削撹拌翼駆動装置として、ギヤボックスに１本の支承軸を回転自在に水平に支持し、該支承軸の左右両端部に掘削撹拌翼を、地盤に対する垂直面上で回転できるように、それぞれ固着すると共に、その上部に油圧モータを設置し、該油圧モータの回転をチエンを介して上記支承軸に伝達し、それにより上記左右一対の掘削撹拌翼を同方向に回転させるようにした構造のものが知られており、使用においては、上記撹拌ロッドを地盤に垂直に立てた状態で、一対の掘削撹拌翼を同方向に回転させて地盤を掘削撹拌しつつ撹拌ロッドを地中に圧入し、それと共に固化材スラリーを吐出して掘削土砂と固化材を撹拌混合するものであった（特許文献）。

しかし、上記のような従来の複数掘削撹拌翼駆動装置では、左右一対の掘削撹拌翼を同方向に回転させるものであるため、上記撹拌ロッドの長さ、すなわちアームとの連結点から掘削撹拌翼による掘削位置までの距離に比例して、撹拌ロッドやアームの受ける掘削反力もしくは掘削モーメントが増大し、その結果撹拌ロッドの長さ、すなわち施工できる掘削深さに限界があり、従って若し深い掘削撹拌を行う場合は、撹拌ロッドはもとより、アーム、ベースマシンまで、大きい反力に耐えうる強度をもつ大型のものに設計しなければならない難点があった。

さらに、実際の施工において、一対の掘削撹拌翼は、地盤に対する垂直面上で同方向へ回転すると、回転方向に変位し易い傾向があり、そのため設計通りの地盤区画に正しく掘削撹拌を施すことは容易なことではなかった。
特開２００６−１４４５３６

本発明は、撹拌ロッドに及ぼす掘削反力を低減して、適度の強度を有する小型の撹拌ロッドであっても深い掘削を可能にすると共に、設計通りの位置に正しく掘削撹拌を施すことができる複数掘削撹拌翼駆動装置を提供することを課題とする。

上記課題解決の手段として、本発明は、
適宜長の撹拌ロッドの下端部に設けられた複数掘削撹拌翼駆動装置において、
上記駆動装置の下部に、２本の支承軸を、その各一端部を外側に突出した状態で、両軸線を一直線上において、それぞれ回転自在に支承すると共に、その上部にモータを設置し、
上記両支承軸の各外側突出端部に、掘削撹拌翼を、上記撹拌ロッドがほぼ垂直にあるとき、地盤に対する垂直面上で回転できるようにそれぞれ固定し、
上記両支承軸の内側部に従動ベベルギヤをそれぞれ固定する共に、上記モータの出力軸に駆動ベベルギヤを固定し、該駆動ベベルギヤを上記２つの従動ベベルギヤとかみ合わせ、それにより上記両掘削撹拌翼を互に反対方向に回転させるようにした、
地盤改良機における複数掘削撹拌翼駆動装置を提案する。

本発明の地盤改良機における複数掘削撹拌翼駆動装置によれば、従来装置では撹拌ロッドの長さに応じて増大していた掘削反力もしくは掘削モーメントを、隣り合う掘削撹拌翼を互に反対方向に回転させることにより互に打ち消すことができ、それにより撹拌ロッド等に過大な補強を施すことなく、長尺の撹拌ロッドにより深い掘削撹拌を行うことが可能になるのであり、しかも隣り合う掘削撹拌翼が互に他方の掘削反力を打ち消し合って定位置に止まろうとするから、設計通りの地盤区画に所定掘削撹拌を施すことができるのである。

さらに、地盤に掘進していく地盤改良機としては、駆動装置が大径とならず、小型であることが要請されるが、本発明は１つのモータとベベルギヤを配置することにより、その要請に十分応えることができるのである。

本発明における複数掘削翼を下端部に設けるべき「撹拌ロッド」には、ベースマシンから延出された屈伸自在のアームの先端に揺動自在に連結された中空長箱形ロッド、ベースマシンの先端部に垂直に支持されたマストにチャック装置を昇降自在に支持し、該チャック装置に着脱自在に支持された中空ケーシングロッド、ベースマシンから延出したブームに昇降自在に支持されたケリーバ、その他種々のものが利用され、これらを撹拌ロッドとして、その下端に、掘削撹拌翼駆動装置を装備するのである。

以下図面を参照して本発明の実施例について詳述する。図１において、ベースマシン（１）に、第１アーム（２）の基端を揺動自在に軸支すると共に、油圧シリンダ（３）により揺動駆動自在に支持し、該第１アーム（２）の先端部に第２アーム（４）の基端を揺動自在に軸支すると共に、油圧シリンダ（５）により揺動駆動自在に支持し、この第２アーム（４）の先端部に、撹拌ロッド（６）の上端部をピン（７）により揺動自在に連結吊支すると共に、上記第２アーム（４）に一端を軸支された油圧シリンダ（８）のピストンロッド（９）をリンク（１０）を介して上記撹拌ロッド（６）の上端部にピン（１１）により揺動駆動自在に支持してある。

上記撹拌ロッド（６）は扁平長箱状のもので、その下端に、角筒状のモータボックス（１２）と、その下位に連設された扁平箱状のギヤボックス（１３）とからなる駆動装置ボックス（１４）を取りつけ、該ボックス（１４）内に、以下のように、掘削撹拌翼駆動装置を内装してある。

まず、図２、３において、上記モータボックス（１２）内に油圧モータ（１５）を設置し、その出力軸（１６）に接続された駆動軸（１７）を上記ギヤボックス（１３）内に垂下してある。（１８）は上記出力軸（１６）を支持するボールベアリング、（１９）は上記駆動軸（１７）を支持するローラベアリングである。

上記ギヤボックス（１３）の下部には、２本の支承軸（２０）、（２１）を、それらの軸線を一直線上において、放射方向に向けてそれぞれローラベアリング（２２）、（２３）を介して回転自在に支承してあり、その一方の支承軸（２０）は、内側半部を内側端開口の差し合わせ筒軸部（２０ａ）に形成し、他方の支承軸（２１）の内側端に小径の差し合わせ軸部（２１ａ）を軸線方向に突設し、上記筒軸部（２０ａ）内に上記軸部（２１ａ）をローラベアリング（２４）、（２４）を介して回転自在に支持させた状態で、両支承軸（２０）、（２１）の各外側端部をギヤボックス（１３）外にそれぞれ突出している。

上記のように支持された２本の支承軸（２０）、（２１）のギヤボックス外への突出端部に、掘削撹拌翼（２５）、（２６）をそれぞれ固定し、ギヤボックス（１３）内においては、一方の支承軸（２０）の筒軸部（２０ａ）、及び他方の支承軸（２１）の内側端部の各外周面に従動ベベルギヤ（２７）、（２８）を互に歯面を対向させてそれぞれ固定すると共に、上記油圧モータ（１５）に接続された駆動軸（１７）の垂下端部に駆動ベベルギヤ（２９）を固定し、該駆動ベベルギヤ（２９）を上記従動ベベルギヤ（２７）、（２８）にそれぞれかみ合わせ、それによりモータ（１５）の回転を駆動ベベルギヤ（２９）を経て、一対の従動ベベルギヤ（２７）、（２８）に互に反対方向の回転として伝達し、一対の掘削撹拌翼（２５）、（２６）を互に反対方向に回転させる。

この場合、一対の掘削撹拌翼（２５）、（２６）は、上記撹拌ロッド（６）が垂直にあるとき、地盤に対する垂直面上で回転するようにしてある。

上記掘削撹拌翼（２５）、（２６）は、ボスから４本のアームを放射状に突出し、各アームの先端に、複数の撹拌爪（２５ａ）…、（２６ａ）…をそれぞれ突設したものである。（３０）は、上記ギヤボックス（１３）の下端に突設された安定板である。（３１）は上記撹拌ロッド（６）の外側面に添設された固化材スラリー供給管で、その下端の吐出口を掘削撹拌翼（２５）、（２６）の近くに開口している。

上例の駆動装置の作用を地盤改良機の操作とともに次に説明する。まず、アーム（２）、（４）の屈伸、ついで油圧シリンダ（８）の伸縮により撹拌ロッド（６）を垂直に調整して、改良する地盤の所定区画に掘削撹拌翼（２５）、（２６）を垂直に接地させる。

油圧モータ（１５）の始動により左右一対の掘削撹拌翼（２５）、（２６）を互に反対方向に回転させて掘削撹拌を開始する。ついで、吐出口から固化材スラリーを吐出し、掘削土砂と固化材スラリーを撹拌混合しつつ所定深さまで掘削撹拌を継続していく。

ここで、左右の掘削撹拌翼（２５）、（２６）が互に反対方向に回転することにより、互に掘削反力を相殺し合い、それにより本例のような扁平長箱状の撹拌ロッド（６）であっても、損傷を受けることなく、掘進を継続することとなる。

この点について、さらに詳細にみると、従来の左右掘削撹拌翼が同方向に回転する構造では、その撹拌ロッドにかかる掘削モーメントは、
掘削モーメント＝左右撹拌翼の掘削力×撹拌ロッドの長さ
であって、撹拌ロッドの長さに応じて増大するものであったが、本発明では、左右の掘削撹拌翼（２５）、（２６）が互に反対方向に回転するため、互に掘削モーメントを打ち消し合うこととなり、ただ撹拌ロッド（６）にかかる掘削モーメントは、
掘削モーメント＝左右撹拌翼（２５）、（２６）の掘削力×撹拌ロッド
（６）軸線から撹拌翼（２５）、（２６）までの距離
という小さな値にすぎないものとなった。この掘削モーメントは撹拌ロッド（６）の長さに無関係であるから、該掘削モーメントに耐えうる簡単な構造の小型撹拌ロッド（６）であれば、理論上数１０メートルの大深度施行を行うことができるものとなる。

上記地盤区画の掘削撹拌において、左右の掘削撹拌翼（２５）、（２６）が互に掘削反力を相殺し合って定位置に止まり易い傾向にあるから、設計通りの区画を容易に掘削撹拌することとなる。

又、上例の駆動装置においては、１つのモータ（１５）とベベルギヤによる簡単な回転伝達手段を採り、さらに、両軸線を一直線上においた２本の支承軸（２０）、（２１）について、その一方の支承軸（２０）の筒軸部（２０ａ）に、他方の支承軸（２１）の小径軸部（２１ａ）を挿入する、差し合わせ支持構造を採ることにより支承軸を確実に支持しつつ短縮化し、それにより駆動装置をかさ張らない、小径小型のものとしており、これは、この種の土中に掘進する地盤改良機として必要な条件を具備することとなる。

地盤の１区画の改良処理を完了したら、次の新たな地盤区画について同様の作業を繰返していく。

図４の他の実施例は、軸線を一直線上において回転自在に支持された２本の支承軸（６０）、（６１）の各内側端部分に差し合わせ筒軸部（６０ａ）、（６１ａ）をそれぞれ形成し、一方、両端部に小径の差し合わせ軸部（８０ａ）、（８１ａ）を有する差し合わせ軸（８０）を用意し、該差し合わせ軸（８０）の一端の軸部（８０ａ）を上記一方の支承軸（６０）の筒軸部（６０ａ）に、他端の軸部（８１ａ）を上記他方の支承軸（６１）の筒軸部（６１ａ）にそれぞれローラベアリング（６４）、（６４）を介して回転自在に支持し、他の構造は図１、２、３と実質的に同一の例である。

本発明による掘削撹拌翼駆動装置を備えた地盤改良機の側面図である。 駆動装置部分の一部切欠拡大正面図である。 駆動装置の拡大縦断正面図である。 ２本の支承軸の差し合わせ支持構造の他の例を示す拡大縦断面図である。

符号の説明

６ 撹拌ロッド
１２ モータボックス
１３、５３ ギヤボックス
１４ 駆動装置ボックス
１５ 油圧モータ
２０、２１、６０、６１ 支承軸
２５、２６、６５、６６ 掘削撹拌翼
２７、２８、６７、６８ 従動ベベルギヤ
２９、６９ 駆動ベベルギヤ

Claims (1)

1. 適宜長の撹拌ロッドの下端部に設けられた複数掘削撹拌翼駆動装置において、
   上記駆動装置の下部に、２本の支承軸を、その各一端部を外側に突出した状態で、両軸線を一直線上において、それぞれ回転自在に支承すると共に、その上部にモータを設置し、
   上記両支承軸の各外側突出端部に、掘削撹拌翼を、上記撹拌ロッドがほぼ垂直にあるとき、地盤に対する垂直面上で回転できるようにそれぞれ固定し、
   上記両支承軸の内側部に従動ベベルギヤをそれぞれ固定する共に、上記モータの出力軸に駆動ベベルギヤを固定し、該駆動ベベルギヤを上記２つの従動ベベルギヤとかみ合わせ、それにより上記両掘削撹拌翼を互に反対方向に回転させるようにした、
   地盤改良機における複数掘削撹拌翼駆動装置。

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