JP2010037830A - 地盤改良攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単位量の掘削土砂を攪拌するにあたって駆動装置の出力を従来よりも小さくする地盤改良攪拌装置を提供する。
【解決手段】駆動装置によって回転される回転軸１１と、回転軸１１の先端部に備えた掘削翼１４と、掘削翼１４よりも非先端部側に複数段に備えられ丸棒状に形成した攪拌翼１２と、回転軸１１に対して回転自在に備えられ地盤と攪拌翼１２との供回りを防止する供回り防止翼１７とを備える。各攪拌翼１２を丸棒状に形成したので、従来のような板状部材からなる攪拌翼よりは攪拌抵抗が小さい。したがって、単位量の掘削土砂を攪拌する場合でも小さな出力の駆動装置で十分である。
【選択図】図１

Description

本発明は、固化剤と掘削土砂とを攪拌して混合することにより、建築物などの基礎地盤改良を行うための地盤改良攪拌装置に関する。

従来の地盤改良攪拌装置では、板状部材を用いて攪拌を行う攪拌翼と、掘削土砂等（すなわち掘削土砂のみ、あるいは固化剤と掘削土砂との混合物を意味する。）と攪拌翼との供回りを防止する供回り防止翼とを備えた例が開示されている（例えば特許文献１，２，３を参照）。
特公昭５８−０２９３７４号公報 特開２００３−３１３８５７号公報 特開２００８−０５７３２２号公報

しかし、板状部材を用いた攪拌翼では、攪拌する際に攪拌抵抗が大きくなる。攪拌抵抗が大きくなるにつれて、単位量の掘削土砂等を攪拌するために必要となるモータの出力も大きくなってゆく。
また、供回り防止翼は一枚板で構成されている例が多く、翼の板面に沿う方向（板面と平行な方向を意味し、以下では単に「板面方向」と呼ぶ。）への抵抗力が小さいので、装置全体が板面方向にずれてゆくという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的は単位量の掘削土砂等を攪拌するために必要な駆動装置の出力を従来よりも小さくすることである。第２の目的は、装置全体のずれを従来よりも小さくすることである。

（１）課題を解決するための手段（以下では単に「解決手段」と呼ぶ。）１は、駆動装置によって回転される回転軸と、前記回転軸の先端部に備えた掘削翼と、前記掘削翼よりも非先端部側に複数段に備えられ、丸棒状に形成した攪拌翼と、前記回転軸に対して回転自在に備えられ、掘削土砂等と前記攪拌翼との供回りを防止する供回り防止翼とを有することを要旨とする。

解決手段１によれば、複数段に備える攪拌翼を丸棒状に形成したので、従来のような板状部材からなる攪拌翼よりは攪拌抵抗が小さい。したがって、単位量の掘削土砂等を攪拌する場合でも小さな出力の駆動装置で十分である。

（２）解決手段２は、解決手段１に記載した地盤改良攪拌装置であって、供回り防止翼は、翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合させて構成したことを要旨とする。

解決手段２によれば、翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合（結合する角度は任意に設定可能であるが、ほぼ９０度が望ましい。）させる構成とした。すなわち面で見たとき、翼本体と板状部材とが平行でない状態で結合する。従来のように板状の翼本体のみでは装置全体が板面方向にずれてゆくが、翼本体に対して非平行な状態で結合する板状部材があるので板面方向へのずれが阻止される。したがって、装置全体の板面方向のずれを従来よりも小さくすることができる。

（３）解決手段３は、駆動装置によって回転される回転軸と、前記回転軸の先端部に備えた掘削翼と、前記掘削翼よりも非先端部側に複数段に備えた攪拌翼と、前記回転軸に対して回転自在に備えられ、翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合させ、掘削土砂等と前記攪拌翼との供回りを防止する供回り防止翼とを有することを要旨とする。

解決手段３によれば、解決手段２と同様に、供回り防止翼は翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合させる構成とした。従来のような翼本体のみでは装置全体が板面方向にずれてゆくが、翼本体に対して非平行な状態で結合する板状部材があるので板面方向へのずれが阻止される。したがって、装置全体の板面方向のずれを従来よりも小さくすることができる。

（４）解決手段４は、解決手段１から３のいずれか一項に記載した地盤改良攪拌装置であって、供回り防止翼の近傍に備えられ、回転軸の回転とともに回転するブレードを有することを要旨とする。

固化剤と掘削土砂とを攪拌するために掘り進むと、供回り防止翼に掘削土砂等がたまりやすく、攪拌されない掘削土砂等が生ずる。解決手段４によれば、ブレードは供回り防止翼の近傍で回転軸とともに回転するので、たまった掘削土砂等をブレードが払う。したがって、固化剤と掘削土砂との攪拌をより効率良く行うことができる。

本発明によれば、複数段に備える攪拌翼を丸棒状に形成したので、単位量の掘削土砂等を攪拌するにあたって駆動装置の出力を従来よりも小さくすることができる。また、翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合させたので、装置全体の板面方向のずれを従来よりも小さくすることができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、上下左右等の方向をいう場合は各図の記載に従う。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は丸棒状に形成した攪拌翼を備えた例であって、図１と図２を参照しながら説明する。地盤改良攪拌装置の構成例について、図１（Ａ）には側面図を表し、図１（Ｂ）と図１（Ｃ）には図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を表し、図２には平面図を表す。

図１（Ａ）と図２に表す地盤改良攪拌装置１０は、回転軸１１，攪拌翼１２，供回り防止翼１３，掘削翼１４などを有する。回転軸１１は、図示しない駆動装置（例えばモータ等）によって回転される。掘削翼１４は、回転軸１１の先端部（すなわち図１（Ａ）の下側先端部）に備えられ、回転軸１１の回転に伴って地盤を掘削する。なお、回転軸１１の反対側先端部（すなわち図１（Ａ）の上側端部）が上記駆動装置に固定される。

攪拌翼１２（本例では四つの攪拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）は、掘削翼１４で掘削した掘削土砂と固化剤とを攪拌するため、回転軸１１の中心軸と交差する方向（通常はほぼ直角方向）に固定される。攪拌翼１２（すなわち四つの攪拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）はいずれも丸棒状に形成され、その断面の一例を図１（Ｂ）と図１（Ｃ）に表す。図１（Ｂ）には断面がほぼ円形の例を表し、図１（Ｃ）にはラグビーボール等のように断面が上下方向で扁平させた楕円形の例を表す。なお、四つの攪拌翼は丸棒状に形成されていればよく、断面が同一形状であると異種形状であるとを問わない。

また、四つの攪拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、図１（Ａ）における掘削翼１４よりも上側の非先端部で複数段にわたって備えられ固定される。上下や平面の位置関係については任意に設定してよいが、図１（Ａ）と図２に表した例では攪拌翼１２ａ，１２ｂを上下方向で同じ位置に備え、攪拌翼１２ｃ，１２ｄを上下方向で同じ位置に備える。また、攪拌翼１２ａ，１２ｂと攪拌翼１２ｃ，１２ｄとは回転軸１１において所定角度（任意に設定可能であるが、本例では１８０度）ずれた位置に備えられる。

供回り防止翼１３は、従来と同様に板状部材を縦に配置した翼であって、回転軸１１に対して回転自在に支持部１１ａに支持される。この供回り防止翼１３は掘削に伴って深さ方向へ移動するが、掘削土砂等と相対的な水平回転はせず、掘削土砂等と攪拌翼１２との供回りを防止する役割を果たす。

上述のように構成した地盤改良攪拌装置１０は、駆動装置が回転軸１１を回転させると図２に矢印で表すように動く。すなわち、ほぼ静止する供回り防止翼１３を除いて、攪拌翼１２および掘削翼１４が矢印Ｄ１方向（例えば左回り）に回転するか、あるいは矢印Ｄ１とは逆方向（例えば右回り）に回転する。この回転によって固化剤と掘削土砂とを攪拌して混合する。

上述した実施の形態１によれば、複数段に備える攪拌翼１２（具体的には四つの攪拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）を丸棒状に形成した（図１を参照）。従来のような板状部材からなる攪拌翼よりは攪拌抵抗が小さい。したがって、単位量の掘削土砂等を攪拌する場合でも小さな出力の駆動装置で十分である。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は翼本体に対して非平行な状態で結合する板状部材を備えた供回り防止翼を有する例であって、図３〜図６を参照しながら説明する。地盤改良攪拌装置の構成例について、図３には側面図を表し、図４には平面図を表す。供回り防止翼の構成例について、図５と図６にそれぞれ平面図で表す。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図３と図４に表す地盤改良攪拌装置１０は、回転軸１１，攪拌翼１５，供回り防止翼１７，掘削翼１４などを有する。すなわち実施の形態１との相違は、攪拌翼１２に代えて攪拌翼１５（具体的には四つの攪拌翼１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）を用い、ブレード１６を新たに追加し、供回り防止翼１３に代えて供回り防止翼１７を用いた点である。
なお、四つの攪拌翼１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのうちで少なくとも一つ以上であって全部ではない三つ以下について、丸棒状の攪拌翼１２を適用してもよい。

攪拌翼１５は従来と同様に板状部材を傾斜させて回転軸１１に固定した翼である。ブレード１６は、供回り防止翼１７の近傍（図３の例では上側近傍）に備えられ、回転軸１１の中心軸と交差する方向（通常はほぼ直角方向）に固定される。このブレード１６は回転軸１１とともに回転し、供回り防止翼１７にたまった掘削土砂等を払う。

図３と図４に表す供回り防止翼１７については、分解した状態を図５（Ａ）に表し、締結して一体化した状態を図５（Ｂ）に表す。図５（Ａ）に表すように、供回り防止翼１７は同一に構成された二つの部分要素１７ｅからなる。二つの部分要素１７ｅはフランジ１７ｄ同士を締結部材１８で締結することにより一体化し、供回り防止翼１７となる。実際には、図３に表すように支持部１１ａに支持されるように締結して一体化させる。一体化させた後の状態を図５（Ｂ）に表す。

各部分要素１７ｅは長板状の翼本体１７ａを中心とし、補強部材１７ｂ，板状部材１７ｃ，フランジ１７ｄなどを有する。補強部材１７ｂは、翼本体１７ａの剛性を補うため、翼本体１７ａの平面（ウェブ）に備えられる。板状部材１７ｃは、翼本体１７ａに対して非平行な状態で結合（結合する角度θ１は任意に設定可能であるが、ほぼ９０度が望ましい。）させる。結合方法（すなわち固定方法）は任意であり、例えば着脱不能に溶接したり、着脱可能に締結部材で締結する等がある。フランジ１７ｄは、二つの部分要素１７ｅを締結して一体化させるために備えた突起部である。

図５では翼本体１７ａと板状部材１７ｃとを十字状に結合する構成とした。この形態に代えて、図６に表すように翼本体１７ａと板状部材１７ｆとをＴ字状に結合する構成としてもよい。図６に表す供回り防止翼１７は、翼本体１７ａを中心とし、補強部材１７ｂ，フランジ１７ｄ，板状部材１７ｆなどを有する。板状部材１７ｆは、翼本体１７ａに対して所定の面角度（角度θ２は任意に設定可能であるが、ほぼ９０度が望ましい。）で固定する。

上述のように構成した地盤改良攪拌装置１０は、駆動装置が回転軸１１を回転させると図４に矢印で表すように動く。すなわち、ほぼ静止する供回り防止翼１７を除いて、攪拌翼１５および掘削翼１４が矢印Ｄ２方向（本例では右回り）に回転するか、あるいは矢印Ｄ２とは逆方向（例えば左回り）に回転する。この回転によって固化剤と掘削土砂とを攪拌して混合する。

上述した実施の形態２によれば、以下に表す各効果を得ることができる。
（ｂ１）翼本体１７ａに対して二の板状部材１７ｃを非平行な状態で結合させる構成とした（図４を参照）。従来のように板状の翼本体のみでは地盤改良攪拌装置が板面方向にずれてゆくが、翼本体１７ａに対して非平行な状態で結合する板状部材１７ｃがあるので板面方向へのずれが阻止される。したがって、地盤改良攪拌装置１０の板面方向のずれを従来よりも小さくすることができる。
なお、本例では二の板状部材１７ｃを非平行な状態で結合させたが、一または三以上の板状部材１７ｃを非平行な状態で結合させてもよい。この場合でも、地盤改良攪拌装置１０の板面方向のずれを従来よりも小さくすることができる。

（ｂ２）固化剤と掘削土砂とを攪拌するために掘り進むと、供回り防止翼１７に掘削土砂等がたまりやすい。しかし、ブレード１６が供回り防止翼１７の近傍で回転軸１１とともに回転するので、たまった掘削土砂等をブレード１６が払う。したがって、固化剤と掘削土砂との攪拌をより効率良く行うことができる。また、ブレード１６が回転することにより、地盤改良攪拌装置１０の垂直方向（縦方向）の移動を防止することができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための最良の形態について実施の形態１，２に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に表す各形態を実現してもよい。

（ｃ１）地盤改良攪拌装置１０の構成として、実施の形態１では丸棒状の攪拌翼１２を備え（図１を参照）、実施の形態２では翼本体１７ａと非平行な状態で結合する板状部材１７ｃを備えた（図３を参照）。この形態に代えて、図７に表すように地盤改良攪拌装置１０の構成として攪拌翼１２と板状部材１７ｃとの双方を備えてもよい。攪拌翼１２と板状部材１７ｃとは個別に作用するので、実施の形態１，２の双方における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

（ｃ２）実施の形態１では、丸棒状の攪拌翼１２のみで構成した（図１（Ｂ），図１（Ｃ）を参照）。この形態に代えて、例えば図８に表すように板状部材を付加した構成としてもよい。この攪拌翼１２は、丸棒状の翼本体１２１の外周面に対して、断面が三角形状であってほぼ水平状に配置した板状部材１２２を固定する構成となっている。この板状部材１２２は攪拌している固化剤や掘削土砂をかき分け、翼本体１２１にかかる負荷を減らす。こうして局所的にかかる負荷を減らすので、折れ等の損傷が生じるのを防止できる。したがって、攪拌翼１２の耐用期間を従来よりも延ばすことができる。

（ｃ３）実施の形態１では、丸棒状の攪拌翼１２（四つの攪拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）は中心軸が直線状となるように形成した（図１を参照）。この形態に代えて、例えば図９に表すように攪拌翼１２の中心軸が非直線状となるように形成してもよい。なお、非直線状に形成すればよいので、曲線状に限らずジグザグ状等であってもよい。特に、回転軸１１を所定方向（例えば右回り）に回転させたとき、攪拌翼１２の各部位にかかるモーメントがほぼ同じとなるように曲率等を調整するのが望ましい。直線状に形成した場合に比べて各部位にかかる負荷がほぼ一様になるので、折れ等の損傷が生じるのを防止できる。したがって、攪拌翼１２の耐用期間を従来よりも延ばすことができる。

（ｃ４）実施の形態１では、四つの攪拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを備える構成とした（図１（Ａ）を参照）。この形態に代えて、四つ以外の数であって一以上の攪拌翼を備える構成としてもよい。数が多くなるにつれて攪拌能力が高まる反面、掘削土砂との抵抗力が増してゆく。どのような土質の掘削土砂を攪拌するかに応じて適切な数を設定するのが望ましい。回転軸１１に対して攪拌翼１２を取り付け／取り外し可能に構成すれば、土質に応じた数の攪拌翼１２を備えた地盤改良攪拌装置１０とすることができる。四つ以外の数では攪拌能力や抵抗力に差が生じるものの、全体としては実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

（ｃ５）実施の形態２では、翼本体１７ａと十字状に結合する板状部材１７ｃを備えるか（図５を参照）、あるいは翼本体１７ａにＴ字状に結合する板状部材１７ｆを備える構成とした（図６を参照）。板状部材１７ｃ，１７ｆはいずれも一枚板であるが、二枚の板を∧字状に構成した合わせ板１７ｇとし、開口側を翼本体１７ａに結合する構成としてもよい（図１０を参照）。合わせ板１７ｇは、板状部材１７ｃ，１７ｆよりも面に向かって加わる力に対抗する剛性を高く確保できる。よって、地盤改良攪拌装置１０が翼本体１７ａの板面方向にずれる場合でも、攪拌物等によって折れや曲げ等の損傷を受けにくくなる。合わせ板１７ｇを含めた供回り防止翼１７の耐用期間をより長く延ばすことができる。

地盤改良攪拌装置の構成例を表す側面図である。 地盤改良攪拌装置の構成例を表す平面図である。 地盤改良攪拌装置の構成例を表す側面図である。 地盤改良攪拌装置の構成例を表す平面図である。 供回り防止翼の構成例を表す平面図である。 供回り防止翼の構成例を表す平面図である。 地盤改良攪拌装置の構成例を表す側面図である。 供回り防止翼の構成例を表す平面図である。 地盤改良攪拌装置の構成例を表す平面図である。 供回り防止翼の構成例を表す平面図である。

符号の説明

１０ 地盤改良攪拌装置
１１ 回転軸
１１ａ 支持部
１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ） 攪拌翼（丸棒状）
１２１ 翼本体
１２２ 板状部材
１３，１７ 供回り防止翼
１４ 掘削翼
１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ） 攪拌翼（板状）
１６ ブレード
１７ａ 翼本体
１７ｂ 補強部材
１７ｃ，１７ｆ 板状部材
１７ｄ フランジ
１７ｅ 部分要素
１７ｇ 合わせ板
１８ 締結部材
θ１，θ２ 角度

Claims (4)

1. 駆動装置によって回転される回転軸と、
   前記回転軸の先端部に備えた掘削翼と、
   前記掘削翼よりも非先端部側に複数段に備えられ、丸棒状に形成した攪拌翼と、
   前記回転軸に対して回転自在に備えられ、掘削土砂等と前記攪拌翼との供回りを防止する供回り防止翼とを有する地盤改良攪拌装置。
2. 請求項１に記載した地盤改良攪拌装置であって、
   供回り防止翼は、翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合させて構成した地盤改良攪拌装置。
3. 駆動装置によって回転される回転軸と、
   前記回転軸の先端部に備えた掘削翼と、
   前記掘削翼よりも非先端部側に複数段に備えた攪拌翼と、
   前記回転軸に対して回転自在に備えられ、翼本体に対して一以上の板状部材を非平行な状態で結合させ、掘削土砂等と前記攪拌翼との供回りを防止する供回り防止翼とを有する地盤改良攪拌装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載した地盤改良攪拌装置であって、
   供回り防止翼の近傍に備えられ、回転軸の回転とともに回転するブレードを有する地盤改良攪拌装置。

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