JP2009121135A - 中層地盤改良用の転圧板付バケット - Google Patents

Abstract

【課題】特に中層の地盤改良を容易に行うことができ、かつ固化材として「粉体」あるいは「紛粒体」を採用することができる転圧板付バケットを、簡単な構造によって提供すること。
【解決手段】パワーショベルに取り付けられて、主として中層地盤の改良を行うべく、この地盤の掘り起こしと、これに対する固化材２０の混合とを行うためのバケット１０であって、このバケット１０のバケット本体１１裏面側先端部に、固化材２０を混合した地盤を転圧する転圧板１２を取り付けたこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーショベルに取り付けられるバケットに関し、特に、中層地盤を改良するのに適した転圧板付バケットに関するものである。

所謂地盤改良は、地盤を掘り起こして、これに地盤を固化させる固化材を混入した後、表面を均して完成させるのであるが、対象となる地盤、あるいは改良をしなければならない地盤の深さに応じて、これに適した機材が使用される。この適した機材を選択するにあたっては、対象地盤を、表層（０〜２ｍ）、中層（２〜５ｍ）、そして深層（５ｍ以上）のものに分けることが行われる。

表層の地盤改良を行うのは、一般に「スタビライザー」と呼ばれる機材（装置）が多く、深層の地盤改良を行う場合には、回転ドリルや、強固な鎖に掘削刃を取り付けてコンベア状かつエンドレスに構成した「トレンチャー」と呼ばれるものが採用されている。

これに対して中層（２〜５ｍ）の地盤改良は、表層用のスタビライザーでは施工しにくいし、深層用の回転ドリル付装置やトレンチャーでは、広い面積の地盤を低コストで行うことは困難である。特に、中層地盤の改良を行いたい施工場所は、店舗、住宅や土木構造物基礎のための敷地が多く、他の構造物の壁の近くになっていたり、狭いところであったりするため、上記の深層用の回転ドリル付装置やトレンチャーでは施工が困難になっているのである。

そこで、中層地盤の改良を行うために、例えば、特許文献１に提案されているような「混合攪拌による地盤改良工法とその装置」が提案されたのである。
特開２００１−９００５９号公報、漸く、代表図

この特許文献１にて提案されている装置は、「浅層、中層における軟弱地盤改良や構築物の基礎造成について、これまでに開発された液状硬化材による混合攪拌は、混合攪拌器の先端から掘進方向に混合液の吐出が行われるため、掘進時に吐出口が目詰まりし絶えず吐出口を清掃しなければならない問題があるほか、混合液が掘進方向に対して筋状に吐出されるため地盤との攪拌が均質に行われ難いという課題を残している」ことに着目してなされたもので、図１０及び図１１に示すように、「側壁に液状硬化材噴出孔21を備え、フォークブレード11に同調して湾曲する液状硬化材噴出ロッド２をフォークブレードの中央部に配設したミキシングフォーク１により、液状硬化材噴出孔から液状硬化材を噴出もしくは高圧噴射しながら、対象地盤を掘削し、フォークブレードの作動によりすき取り削土と液状硬化材を混合攪拌して改良硬化層を造成するするようにした」と言った構成のものである。

しかしながら、この特許文献１の装置では、固化材として「液状硬化材」を使用するものであるから、固化材として一般的な「セメント粉」等のような「粉体」あるいは「紛粒体」を採用することができないものである。

そこで、本発明者等は、特に中層の地盤改良を行うのに適しており、かつ固化材として「粉体」あるいは「紛粒体」を採用することができるようにするにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成したのである。

すなわち、本発明の目的とするところは、特に中層の地盤改良を容易に行うことができ、かつ固化材として「粉体」あるいは「紛粒体」を採用することができる転圧板付バケットを、簡単な構造によって提供することにある。

以上の課題を解決するために、まず、請求項１に係る発明の採った手段は、後述する最良形態の説明中で使用する符号を付して説明すると、
「パワーショベルに取り付けられて、主として中層地盤の改良を行うべく、この地盤の掘り起こしと、これに対する固化材２０の混合とを行うためのバケット１０であって、
このバケット１０のバケット本体１１裏面側先端部に、固化材２０を混合した地盤を転圧する転圧板１２を取り付けたことを特徴とする中層地盤改良用の転圧板付バケット１０」
である。

すなわち、この請求項１に係る転圧板付バケット１０の基本的構成は、まず、例えば従来技術を示す図１０に示したようなパワーショベルに、転圧板１２を取り付けたバケット本体１１を連結するようにしたものであり、パワーショベルは一般的なものを使用できるものである。つまり、本発明に係る転圧板付バケット１０は、「中層掘り」が行える一般的なパワーショベルをそのまま利用することができるものであり、このパワーショベルの機能を介して、中層の地盤改良を行えるようにしているものである。

また、この転圧板付バケット１０は、バケット本体１１の裏面側先端部に転圧板１２を設けたから、構成が非常に簡単なだけでなく、例えば、図５に示すような対象地盤の掘り起こしや、掘削した地盤の掘削土の、図６に示すようなすくい上げ作業について、転圧板１２がバケット本体１１本来の機能を損なわせるようなことはない。なぜなら、転圧板１２はバケット本体１１の裏面側先端部に設けたからである。

この転圧板付バケット１０を構成している転圧板１２については、単なる平板状の板であってもよいし、図４の左半分に示したように、多数の開口１２ａを形成したものであってもよい。さらには、この転圧板１２は、図４の右半分に示したように、転圧すべき地盤に向かう側に多数の突起１２ｂを形成したものであってもよく、これらの突起１２ｂは、土壌を転圧する時に、その先端で土壌を部分的に押し固めるようにするもので、この転圧作業を確実に行えるようにするものである。

この転圧板付バケット１０を使用して、地盤改良を行うに当たっては、まず施工場所に固化材２０を散布するのである。この固化材２０としては、セメント粉などの粉体または粉粒体が使用されるのであり、決して「液状物」ではない。換言すれば、本発明に係る転圧板付バケット１０を使用すれば、特許文献１のような「液状物」を使用するための大掛かりな装置は不要となるのである。

さらに、この転圧板付バケット１０は、そのバケット本体１１が多数の穴を有したり、図１１に示すような格子状のものであれば、図７に示すような「押し戻し」作業を行う場合も、図８に示すような「すき込み」作業を行う場合も、掘削土がバケット本体１１からこぼれ落ちる際に、例えば施工場所に予め撒かれていた固化材２０と自然に混合するのである。

そして、重要なことは、この転圧板付バケット１０は転圧板１２を有しているのであるから、図９に示す「転圧」作業を行う場合に、この転圧板１２が固化材２０を混合した掘削土の転圧作業を効率的に行うことである。

以上のように使用すれば、転圧板付バケット１０のバケット本体１１が地盤を掘るために先を尖らせたものであっても、転圧板１２を使用することにより、固化材２０を混合した掘削土の転圧を行うことができるのである。換言すれば、本発明に係る転圧板付バケット１０は、地盤改良のための地盤の掘削は勿論、掘削土と固化材２０との混合、そして、固化材２０が混合された掘削土の転圧をも行えるものなのである。

この場合、転圧板１２のバケット本体１１に対する取付は、固定的であってもよいし、後述するように、取付角度を調整自在にして実施してもよいものである。

従って、この請求項１の転圧板付バケット１０は、所謂中層の地盤についての地盤改良のために、地盤の掘削、掘削土と固化材２０との混合、そして地盤の転圧が、一般的なパワーショベルを使用して行えるものとなっているのである。

上記課題を解決するために、請求項２に係る発明の採った手段は、上記請求項１に記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット１０について、
「転圧板１２は、バケット本体１１に対して、角度調整可能に取り付けたこと」
である。

すなわち、この請求項２に係る転圧板付バケット１０では、その転圧板１２のバケット本体１１に対する取付角度を調整可能にしたものであり、これによって、図５〜図９中の細い線で示したように、転圧板１２の取付角度を自由に変更できるようにしたものである。

転圧板１２のバケット本体１１に対する取付角度が調整可能であると、軟弱地盤の軟弱度合いに応じた効率的な作業が行えることになる。例えば、比較的堅い軟弱地盤であれば、転圧板１２のバケット本体１１に対する取付角度を小さくすれば、その掘削が確実に行えるし、比較的柔らかい軟弱地盤であれば、転圧板１２のバケット本体１１に対する取付角度を大きくすれば、一回のパワーショベルの操作で、堅い地盤の場合に比して広い面積の施工が行えることになるからである。

この転圧板１２のバケット本体１１に対する角度調整は、油圧装置を用いたり、後述する請求項３に係る転圧板付バケット１０のように、固定的な複数の角度調整ピース１４を用いたりすることで可能である。

従って、この請求項２の転圧板付バケット１０は、上記請求項１のそれと同様な機能を発揮する他、地盤改良が必要な地盤の状況に応じた作業が行えるものとなっているのである。

また、請求項３に係る発明の採った手段は、上記請求項２に記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット１０について、
「転圧板１２の、バケット本体１１に対する角度調整可能な取り付けは、バケット本体１１の先端に設けた接合ヒンジ１３に転圧板１２の先端を揺動可能に連結するとともに、この転圧板１２とバケット本体１１との間に角度調整ピース１４を介在させて行うようにしたこと」
である。

すなわち、この請求項３に係る転圧板付バケット１０では、図１にも示すように、まず、バケット本体１１の先端に設けた接合ヒンジ１３に転圧板１２の先端を揺動可能に連結したものである。これにより、転圧板１２の先端は、バケット本体１１の先端に対して、接合ヒンジ１３を中心にして揺動し得るものとなっているのである。

また、この転圧板付バケット１０では、図１にも示すように、転圧板１２とバケット本体１１との間に角度調整ピース１４を介在させたのである。勿論、この角度調整ピース１４は、必要な角度に応じた複数種類のものを用意する必要はあるが、一旦この角度調整ピース１４によってバケット本体１１と転圧板１２との取付を固定してしまえば、地盤の掘削や転圧作業を確実に行えることは言うまでもない。

従って、この請求項３に係る転圧板付バケット１０は、上記請求項２に係る転圧板付バケット１０と同様な機能を発揮する他、地盤の掘削や転圧作業を確実に行えるものとなっているのである。

そして、請求項４に係る発明の採った手段は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット１０について、
「転圧板１２に多数の開口１２ａを形成して、これらの開口１２ａから前記地盤の掘削土と固化材とを落下し得るようにして、これらの混合を行い易くしたこと」
である。

すなわち、この請求項４に係る転圧板付バケット１０では、図４の左半分で示したように、転圧板１２に多数の開口１２ａを形成して、図６〜図８に示すような作業を行う場合に、これらの開口１２ａから地盤の掘削土と固化材２０とが落下し得るようにしたものである。このようにすれば、パワーショベルの振動操作によって、あるいは掘削作業、押し戻し作業、そしてすくい込み作業の際に、掘削土と固化材２０の混合が行えるのである。

従って、この請求項４の転圧板付バケット１０は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載のそれと同様な機能を発揮する他、各作業時に掘削土と固化材２０の混合が行えるものとなっているのである。

さらにまた、請求項５に係る発明の採った手段は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット１０について、
「転圧板１２に多数の突起１２ｂを形成したこと」
である。

すなわち、この請求項５に係る転圧板付バケット１０では、図４の右半分で示したように、転圧板１２に多数の突起１２ｂを形成して、土壌の、図６〜図８に示すような転圧作業を行う場合に、これらの突起１２ｂの先端で土壌を部分的に押し固めるようにするもので、この転圧作業を確実に行えるようにするものである。

従って、この請求項５の転圧板付バケット１０は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載のそれと同様な機能を発揮する他、土壌の転圧作業を確実に行えるものとなっているのである。

以上、説明した通り、本発明においては、
「パワーショベルに取り付けられて、主として中層地盤の改良を行うべく、この地盤の掘り起こしと、これに対する固化材２０の混合とを行うためのバケット１０であって、
このバケット１０のバケット本体１１裏面側先端部に、固化材２０を混合した地盤を転圧する転圧板１２を取り付けたこと」
に構成上の主たる特徴があり、これにより、特に中層の地盤改良を容易に行うことができ、かつ固化材として「粉体」あるいは「紛粒体」を採用することができる転圧板付バケット１０を、簡単な構造によって提供することができるのである。

以上のように構成した各請求項に係る発明を、図面に示した最良の形態である転圧板付バケット１０について説明すると、図１には、本発明に係る転圧板付バケット１０の側面図が示してある。本最良形態に係る転圧板付バケット１０は、一般的なパワーショベルに接合部１５にて接続されるバケット本体１１と、このバケット本体１１の先端に設けた接合ヒンジ１３によって先端が軸支された転圧板１２と、この転圧板１２とバケット本体１１との間に介在した角度調整ピース１４とを備えたものである。

バケット本体１１は、図２にも示したように、縦骨と横骨とを組み合わせた格子状のものとしたものであり、この格子の穴から掘削土を固化材２０とともに篩い落とすことができるようにしてある。勿論、このバケット本体１１の上部には、上述した接合部１５が一体化してあり、下部には土壌を掘削するための爪が多数形成してある。

転圧板１２は、単なる鉄板であってもよいが、本最良形態では、図４の左半分に示したように、多数の開口１２ａを形成した鉄板である。また、この転圧板１２は、図３に示したように、その先端部を、バケット本体１１の下部に設けた接合ヒンジ１３に枢支させたものであり、その先端は、図１にも示したように、土壌の掘削が行えるように尖らせてある。そして、この転圧板１２は、図４の右半分で示したように、開口１２ａに代えて突起１２ｂを多数設けたものであってもよい。

以上の転圧板１２とバケット本体１１とは、本最良形態の場合、図１に示したように、間に角度調整ピース１４を介在させた状態で行うようにしている。この角度調整ピース１４は、転圧板１２のバケット本体１１に対する取付角度を調整するものであり、必要な角度のものが複数用意される。つまり、この角度調整ピース１４は、接合ヒンジ１３から少し離れた箇所で、両バケット本体１１及び転圧板１２の間に介在されて、両者にボルト及びナットによって固定されるものであり、両固定部分の間には、図１にも示したように、台形形状または扇形形状の支持部を有しているものである。この角度調整ピース１４は、同じ形状のものの複数を使用して、バケット本体１１と転圧板１２との間に固定されることもある。

これらの角度調整ピース１４が台形形状または扇形形状の支持部を有していることで、当該角度調整ピース１４の内端寄り位置（接合ヒンジ１３に近い位置）と、外端寄り位置（接合ヒンジ１３から遠い位置）の少なくとも２箇所において、バケット本体１１及び転圧板１２のそれぞれに対してボルト等による締結または連結が可能になる。係る複数箇所での締結または連結は、バケット本体１１、角度調整ピース１４、及び転圧板１２の三者間の結合を強固にし、耐久性を向上させる。

この角度調整ピース１４により調整される角度は、本最良形態の場合、図５〜図９に示したように、４段階であり、図では最大角度の場合が示してある。その他の角度位置は、細い実線で示してあるが、これらの各段階は、バケット本体１１と転圧板１２とのなす角が２０度〜５０度の範囲となるようにしてある。

以上のような転圧板付バケット１０を採用して、地盤改良を行うに当たっては、まず施工場所表面に固化材２０を散布する。この固化材２０としては、当該転圧板付バケット１０を使用した地盤の掘削作業（図５参照）、掘削土の押し戻し作業（図７参照）やすくい込み作業（図８参照）、篩い落とし作業（図６参照）、そして転圧板１２を使用した転圧作業（図９参照）のそれぞれの場合において、掘削土との混合が自然と行えるようにするために、セメント粉（粉体）が最も好ましいが、粉粒体であってもよい。なお、散布された固化材２０が周囲の飛散しないようにするために、この固化材２０をある程度湿潤したものにすることは構わない。

そして、この転圧板付バケット１０は、土壌改良作業を行うに当たっては、上述したようにパワーショベルに接続されるのであるが、パワーショベルを採用するのは、この種のパワーショベルは、図１１にも示すように、所謂中層地盤（２ｍ〜５ｍ）の各種作業を行うのに最も適しているからである。しかも、バケット本体１１従って転圧板１２の位置や角度、そして動きを、図５〜図９に示したように、自由にできるからである。勿論、このパワーショベルとしては、工事者において一般作業用として既に使用されているものをそのまま利用すればよく、特別な器機あるいは装置を用意する必要はない。

本発明に係る転圧板付バケットの側面図である。 同転圧板付バケットの正面図である。 同転圧板付バケットを構成しているバケット本体と転圧板との連結を接合ヒンジ１３によって行っている様子を示す部分拡大図である。 同転圧板を示すもので、左半分を開口を形成したものとして、また右半分を突起を形成したものとして示した正面図である。 本発明に係る転圧板付バケットを使用して地盤の掘削を行っている様子を示した断面図である。 同転圧板付バケットを使用してすくい上げた削土の篩い落としを行っている様子を示した断面図である。 同転圧板付バケットを使用して掘削土の押し戻しを行っている様子を示した断面図である。 同転圧板付バケットを使用して掘削土のすくい込みを行っている様子を示した断面図である。 同転圧板付バケットを使用して地盤の転圧を行っている様子を示す断面図である。 従来技術を示す断面図である。 図１０において使用されているバケット本体の斜視図である。

符号の説明

１０ 転圧板付バケット
１１ バケット本体
１２ 転圧板
１２ａ 開口
１２ｂ 突起
１３ 接合ヒンジ
１４ 角度調整ピース
１５ 接合部
２０ 固化材

Claims (5)

1. パワーショベルに取り付けられて、主として中層地盤の改良を行うべく、この地盤の掘り起こしと、これに対する固化材の混合とを行うためのバケットであって、
   このバケットのバケット本体裏面側先端部に、前記固化材を混合した地盤を転圧する転圧板を取り付けたことを特徴とする中層地盤改良用の転圧板付バケット。
2. 前記転圧板は、前記バケット本体に対して、角度調整可能に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット。
3. 前記転圧板の、前記バケット本体に対する角度調整可能な取り付けは、前記バケット本体の先端に設けた接合ヒンジに前記転圧板の先端を揺動可能に連結するとともに、この転圧板と前記バケット本体との間に角度調整ピースを介在させて行うようにしたことを特徴とする請求項２に記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット。
4. 前記転圧板に多数の開口を形成して、これらの開口から前記地盤と固化材とを落下し得るようにして、これらの混合を行い易くしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット。
5. 前記転圧板に多数の突起を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の中層地盤改良用の転圧板付バケット。

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