JP2012117334A - 撹拌装置付き掘削バケット - Google Patents

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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 (1)

  1. 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。
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