JP2012117334A

JP2012117334A - 撹拌装置付き掘削バケット

Info

Publication number: JP2012117334A
Application number: JP2010269979A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Tanigawa; 雅一谷川; Kunihiro Sano; 國廣佐野; Atsushi Nishizaki; 篤史西崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-21

Abstract

【課題】地盤改良作業の工程を少なくして作業効率を高めることができ、加えて撹拌効率も向上させることができる撹拌装置付き掘削バケットを提供する。
【解決手段】地盤を掘削しながら掘削土を撹拌するための掘削バケット１であって、前面が開口し、先端にカッター７が設けられたバケット本体２と、バケット本体２の１対の側板２ａ，２ａ間に回転自在に取り付けられた回転軸８と、回転軸８に軸線方向に間隔を置いて、かつ半径方向に延びるように設けられた複数の撹拌翼１３とを備え、バケット本体２の後部に、撹拌翼１３がバケット本体２から外方に突出して通過可能な複数のスリット１５が各撹拌翼１３に対応して設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、撹拌装置付きバケットに関し、より詳細には表層地盤をブロック状に順次改良を行う際に、地盤を掘削しながら掘削土を撹拌するための掘削バケットに関する。

一般に、建物の基礎を施工するとき、地盤が軟弱な場合には、その改良が行われている。地盤改良は水とセメント系固化材とを混合した固化材液を用い、この固化材液と軟弱な地盤とを混合撹拌して地盤を強固にする技術であるが、従来、改良すべき地盤が比較的浅い場合、改良作業は次のような手順で行われている。

図９に示すように、ブロック状の改良範囲区５０を設定し（同図（ａ））、油圧ショベル掘削機５２のアーム・ブーム先端に取り付けたバケット５３により地表側上層の非改良部５１を掘削し、掘削土を掘削箇所周辺に仮置きする（同図（ｂ））。次いで、改良範囲区５０を掘削し、改良床を確認する（同図（ｃ））。そして、掘削部に固化材液５４を注入した後（同図（ｄ））、仮置きした掘削土５５を掘削部に埋め戻す（同図（ｅ））。

次いで、油圧ショベル掘削機５２のアーム・ブーム先端に、バケット５３に代えて撹拌機５６を取付け、埋め戻し土５５と固化材液５４とを混合撹拌して地盤改良体５７を造成する（同図（ｆ））。そして、非改良部を掘削土５８で埋め戻すとともに、改良体５７の天端を調整して養生する（同図（ｇ））。品質検査が必要な場合は、非改良部を再度掘削して、採取コアによる強度測定や平板載荷試験による支持力測定などを実施する（同図（ｈ））。

しかしながら、上記従来の地盤改良作業では、掘削工程と混合撹拌工程とが別工程となっているため、作業効率が悪いという難点がある。また、掘削工程にはバケットを、また混合撹拌工程には撹拌機というように、それぞれ専用の器具を使用しているため、バケットを取り付けた掘削機と撹拌機を取り付けた掘削機との２台の掘削機を使用するか、あるいは１台の掘削機でそれらの器具をその都度取り替えるかしなければならず、作業効率が極めて悪く、また作業員に多大な労力を負担させるという難点がある。

このようなことから、従来、例えば特許文献１に記載のような撹拌機構を組み込んだバケットが提案されている。この撹拌装置付きバケットによれば、バケットが掘削機能と撹拌機能とを備えているので、これを１台の掘削機に取り付けることにより、掘削作業と混合撹拌作業とを効率良く行えるという利点がある。

しかしながら、従来の撹拌機付きバケットは、その撹拌機構がバケット本体の内空の大きさ内でのみ旋回する径の撹拌翼を持ったものであるため、撹拌効率が良いとはいえない。また、撹拌翼に土砂が付着した場合、撹拌効率が低下するが、その対策は何らなされていない。

特開平８−１９３３２３号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、地盤改良作業の工程を少なくして作業効率を高めることができ、加えて撹拌効率も向上させることができる撹拌装置付き掘削バケットを提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、地盤を掘削しながら掘削土を撹拌するための掘削バケットであって、
前面が開口し、先端にカッターが設けられたバケット本体と、
前記バケット本体の１対の側板間に回転自在に取り付けられた回転軸と、
この回転軸に軸線方向に間隔を置いて、かつ半径方向に延びるように設けられた複数の撹拌翼とを備え、
前記バケット本体の後部に、前記撹拌翼がバケット本体から外方に突出して通過可能な複数のスリットが各撹拌翼に対応して設けられていることを特徴とする撹拌装置付き掘削バケットにある。

この発明によれば、バケットに撹拌装置が付いているので、地盤の掘削作業と固化材液との混合撹拌作業を同時に行うことができ、したがって地盤改良作業の工程を少なくすることができて、作業効率を高めることができる。

この発明によれば、バケット本体に撹拌翼が本体外方に突出して通過するスリットが設けられているので、撹拌翼がスリットを通過する際に生ずるせん断抵抗により撹拌翼に付着した土がそぎ落とされる。したがって、バケット内の土砂は常時土が付着していない状態の撹拌翼によって撹拌され、土が細かくなって混合撹拌効率が向上する。また、撹拌翼を長くすることができることから、長くなったぶん先端側の周速度が大きくなり、撹拌効率が向上する。

この発明による撹拌装置付き掘削バケットの実施形態を示す斜視図である。同実施形態のものの正面図である。同実施形態のものの側面図である。同実施形態のものの側面断面図である。撹拌機構の平面図である。同実施形態のものの掘削時における使用状態を示す側面図である。同実施形態のものの掘削撹拌時における使用状態を示す側面図である。同実施形態のものを使用した地盤改良工法を示す手順図である。従来の地盤改良工法を示す手順図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図４に示すように、この発明による撹拌装置付きバケット１は、バケット本体２と、その内部に主要部が組み込まれた撹拌機構３とを備えている。バケット本体２は鋼製のものであって、１対の側板２ａ，２ａ、底板２ｂ、後板２ｃ及び上板２ｄからなり、掘削土砂をバケット本体２内部に取り入れるために前面が開口している。１対の側板２ａ，２ａは後部が湾曲しており、それにともなって底板２ｂ及びこれに連なる後板２ｃは、それらの連設部分が湾曲している。バケット本体２は油圧ショベル掘削機のアーム・ブームの先端４にピン５を介して取り付けられる。上板２ｄにはその取付けのための１対のブラケット６，６が設けられている。

底板２ｂの前端及び側板２ａ，２ａの下部前端には掘削用のカッター７が設けられている。カッター７は地山をほぐすためのものであり、種々の構造を採用できるが、地盤改良する地山は軟弱なものが多いことから、一般には平爪形状が採用されることが多い。

側板２ａ，２ａ間には撹拌機構３の構成要素の１つである回転軸８が回転自在に支持されている。回転軸８は側板２ａ，２ａの後部寄りに設けられ、その一端は側板２ａから突出して駆動伝達機構９に連結されている。駆動伝達機構９は、例えば、１対のスプロケット１０，１１とスプロケット１０，１１間に掛け渡される図示しないチェーンとで構成することができ、この場合、一方のスプロケット１０が回転軸８に連結され、他方のスプロケット１１が上板２ｄ上に設けられる図示しない油圧モータに連結される。側板２ａには駆動伝達機構９を覆うためのカバー１２が設けられている。駆動伝達機構としては、上記のようなチェーン・スプロケットに限らず、ギヤの噛み合わせによるものを採用することができる。

回転軸８には、図５にも示すように、軸方向に所定間隔を置いた複数の断面位置に、回転軸８の半径方向に延びる撹拌翼１３が設けられている。撹拌翼１３は各断面位置において回転軸８の周方向に所定角度間隔を置いて複数（例えば２枚又は４枚）設けられている。図示の実施形態では、撹拌翼１３は各断面位置において４枚であり９０度の角度間隔で設けられている。撹拌翼１３は細長の板状のものであり、その板幅方向が回転軸８の軸線に対して幾分か傾斜するように設けられている。

バケット本体２の後部、具体的には後板２ｃから底板２ｂにかけて、撹拌翼１３の板幅よりも幾分か大きな幅を有する複数のスリット１５が形成されている。これら複数のスリット１５は各断面位置の撹拌翼１３が、その旋回時にバケット本体２の外方に突出して通過可能なように、撹拌翼１３に対応して設けられている。すなわち、撹拌翼１３はバケット本体２の内部でのみ旋回する長さを持つのではなく、バケット本体２の内外で旋回する長さを持っている。

図３に示す鎖線Ａは、撹拌翼１３の旋回時における先端の軌跡を示し、図４には比較のために、撹拌翼がバケット本体２の内部のみで旋回するとした場合の撹拌翼先端の軌跡Ｂが示されている。

バケット本体２の上板２ｄには、バケット本体２の内部に取り込んだ土砂に固化材液を注出するための注出口１６が取り付けられている。この注出口１６は油圧ショベル掘削機のアーム・ブームに沿って取り付けられる図示しないホースに連結されている。

上記撹拌装置付き掘削バケット１は、図６，図７に示すように、油圧ショベル掘削機２０のアーム・ブーム２１の先端に取り付けられて使用される。図６は掘削時の使用状態を示し、図７は掘削（地盤のほぐし）をしながら土砂と固化材液との混合撹拌作業を行う時の使用状態を示している。

図６に示す掘削時においては、撹拌機構３の回転軸８は駆動させない。通常の掘削バケットと同様の使用方法により地盤を掘削し、掘削土砂をバケット内に取り込んで周囲に排出する。図７に示す掘削及び混合撹拌時においては、撹拌機構３の回転軸８を油圧モータにより回転させるとともに、注出口１６から固化材液を注出させる。それにより、バケット内に取り込まれた掘削土砂は、撹拌翼１３によって固化材液と混合撹拌され、地盤改良体となる。

この発明の撹拌装置付き掘削バケットによれば、バケット本体２に撹拌翼１３が通過するスリット１５が設けられているので、撹拌翼１３がスリット１５を通過する際に生ずるせん断抵抗により撹拌翼１３に付着した土がそぎ落とされる。このため、バケット内の土砂は常時土が付着していない状態の撹拌翼１３によって撹拌されされることとなり、土が細かくなって混合撹拌効率が向上する。また、撹拌翼１３を長くすることができることから、長くなったぶん先端側の周速度が大きくなり、撹拌効率が向上する。

上記撹拌装置付きバケットを使用した地盤改良作業は次のような手順で行われる。図８に示すように、従来工法と同様に、ブロック状の改良範囲区３０を設定し（同図（ａ））、油圧ショベル掘削機２０のアーム・ブーム先端に取り付けた、この発明の撹拌装置付き掘削バケット１により地表側上層の非改良部３１を掘削し、掘削土を掘削箇所周辺に仮置きする（同図（ｂ））。次いで、改良範囲区３０の一部を掘削し、改良床を確認する（同図（ｃ））。

改良床の確認後、そのまま改良範囲区３０の掘削混合撹拌作業に移行する（同図（ｄ））。すなわち、改良範囲区３０を掘削（ほぐし）しながら、バケット内に取り込んだ掘削土砂と固化材液とを混合撹拌して、地盤改良体３２を造成する。そして、非改良部を掘削土３３で埋め戻すとともに、改良体３２の天端を調整して養生する（同図（ｅ））。品質検査が必要な場合は、非改良部を再度掘削して、採取コアによる強度測定や平板載荷試験による支持力測定などを実施する（同図（ｆ））。

１撹拌装置付き掘削バケット
２バケット本体
２ａ側板
２ｂ底板
２ｃ後板
２ｄ上板
３撹拌機構
８回転軸
９駆動伝達機構
１３撹拌翼
１５スリット
１６注出口

Claims

地盤を掘削しながら掘削土を撹拌するための掘削バケットであって、
前面が開口し、先端にカッターが設けられたバケット本体と、
前記バケット本体の１対の側板間に回転自在に取り付けられた回転軸と、
この回転軸に軸線方向に間隔を置いて、かつ半径方向に延びるように設けられた複数の撹拌翼とを備え、
前記バケット本体の後部に、前記撹拌翼がバケット本体から外方に突出して通過可能な複数のスリットが各撹拌翼に対応して設けられていることを特徴とする撹拌装置付き掘削バケット。