JP2012229568A - 地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】土砂の共回りを極力防止するとともに、掘削時に、掘削爪などが大きな岩などの障害物に衝突し、その衝撃で掘削軸が振れても、安定して掘削することができる地盤改良装置を提供する。
【解決手段】地盤改良装置の共回り防止装置９は、掘削翼７と攪拌翼８との間または、攪拌翼とその上側の攪拌翼との間に配置され、かつ、各掘削軸に回転可能に設けられているリング状のボス部、２本並べて配置された掘削軸の一方である第１掘削軸側のボス部と他方の掘削軸である第２掘削軸側のボス部とを連結する連結共回り防止部材１７、各ボス部から外側に突出する３枚の第１、第２、第３の共回り防止部材２１〜２３、および、掘削軸の水平方向の移動を阻止すべく第１、第２、第３の共回り防止部材の先端に設けられた安定板２６を具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、地盤を攪拌翼で攪拌しながら改良する地盤改良装置に関する。

従来の地盤改良装置は、たとえば、特開平９−４１３６２号公報（特許文献１）に記載のように、２軸に設けられた攪拌翼で地盤を攪拌するとともに、その回転に伴う土砂の共回りを防止部材で防止している。ところで、掘削時に、掘削爪などが大きな岩などの障害物に衝突し、その衝撃で掘削軸が振れることがある。この様に、掘削軸が振れると、安定して掘削することができない。

特開平９−４１３６２号公報

解決しようとする問題点は、掘削時に、掘削爪などが大きな岩などの障害物に衝突し、その衝撃で掘削軸が振れ、安定して掘削することができない点である。

本発明の地盤改良装置は、掘削軸（６）には、下端部に掘削翼（７）が設けられているとともに、土砂の共回り現象を防止する共回り防止装置（９）が設けられている。そして、掘削軸は２本並べて配置され、掘削翼には、下方に向かって掘削する下方用掘削爪（１１）が設けられ、攪拌翼（８）は、土砂を攪拌すべく前記掘削軸から径方向に突出して設けられ、共回り防止装置は、掘削翼と攪拌翼との間または、攪拌翼とその上側の攪拌翼との間に配置され、かつ、各掘削軸に回転可能に設けられているリング状のボス部（１６）、２本並べて配置された掘削軸の一方である第１掘削軸側のボス部と他方の掘削軸である第２掘削軸側のボス部とを連結する連結共回り防止部材（１７）、前記各ボス部から外側に突出する３枚の第１、第２、第３の共回り防止部材（２１〜２３）、および、掘削軸の水平方向の移動を阻止すべく第１、第２、第３の共回り防止部材の先端に設けられた安定板（２６）を具備しており、この安定板は、共回り防止部材の先端部から上下方向および掘削軸の軸心を中心とする周方向に延在し、かつ、他の安定板とは連結されておらず、連結共回り防止部材、第１共回り防止部材、第２共回り防止部材および第３共回り防止部材は、前記ボス部の周囲に略等間隔に配置されている。

また、安定板が、安定板の周縁部の外側の土砂が掘削軸側に逃げるように、安定板の周縁部の厚みは安定板の中央部側よりも端部側に行くほどテーパ状に漸次薄くなっており、安定板の周縁部の外面がその周縁の端部に行くほど掘削軸側に近づくように傾斜している場合がある。

さらに、攪拌翼が上下方向に間隔を開けて複数段に配置されている場合がある。
そして、攪拌翼は各段に、各々２または３枚、掘削軸の周方向に間隔を開けて設けられ、第１掘削軸の攪拌翼の高さ位置と、第２掘削軸の攪拌翼の高さ位置とは略同じで、第１掘削軸の攪拌翼の回転軌跡の一部と、第２掘削軸の攪拌翼の回転軌跡の一部とが重なっており、第１掘削軸の回転方向は、第２掘削軸の回転方向とは逆向きである場合がある。

また、連結共回り防止部材、第１共回り防止部材、第２共回り防止部材、第３共回り防止部材が各々、他の共回り防止部材とは独立して、前記ボス部に着脱可能に取り付けられている場合がある。
さらに、安定板における掘削軸から一番遠い部分の掘削軸の軸心からの距離が、掘削翼の外側の端部の掘削軸の軸心からの距離よりも小さい場合がある。

本発明によれば、共回り防止装置が、第１掘削軸側のボス部と第２掘削軸側のボス部とを連結する連結共回り防止部材および、前記各ボス部から外側に突出する３枚の第１、第２、第３の共回り防止部材の計７個の共回り防止部材を具備しており、土砂の共回りを効率よく防止することができる。また、第１、第２、第３の共回り防止部材の先端には、上下方向および周方向に延在する安定板が設けられ、この安定板により、掘削軸の振れを防止することができるので、掘削時に大きな岩などに衝突しても、その衝撃を緩和して、略真っ直ぐに円滑に掘削することができる。しかも、安定板は他の安定板と連結されていないため、安定板と安定板との間には、上下方向に空間が連続して形成されており、掘削軸の引き上げ時に、安定板同士を連結する連結部材などにより、改良した地盤を掘削軸とともに一緒に持ち上げることを極力防止することができる。

また、安定板が、安定板の周縁部の外側の土砂が掘削軸側に逃げるように、安定板の周縁部の厚みは安定板の中央部側よりも端部側に行くほどテーパ状に漸次薄くなっており、安定板の周縁部の外面がその周縁の端部に行くほど掘削軸側に近づくように傾斜しているので、掘削軸の振れを、安定板の中央部で抑えるとともに、安定板の周縁部に大きな力が加わって安定板の端部が損傷することを防止することができる。この様にして、計６個の安定板の中央部で、掘削軸の振れを防止することができるので、掘削時に大きな岩などに衝突しても、その衝撃を緩和して、略真っ直ぐに円滑に掘削することができる。また、掘削軸の上下動の際にも、安定板の上端部の上面や下端部の下面が、掘削軸の上下動の妨げになることを極力防止することができる。

さらに、第１掘削軸の攪拌翼の高さ位置と、第２掘削軸の攪拌翼の高さ位置とは略同じで、第１掘削軸の攪拌翼の回転軌跡の一部と、第２掘削軸の攪拌翼の回転軌跡の一部とが重なっており、第１掘削軸の回転方向は、第２掘削軸の回転方向とは逆向きであるので、土砂が一方の掘削軸と共回りしようとしても、他方の掘削軸の攪拌翼がその共回りの領域内に回転してきて、共回りを阻止する状態になるため、共回りを防止することができる。

図１は本発明における地盤改良装置の実施の一形態の正面図である。 図２は地盤改良装置の掘削軸の下部の正面図である。 図３は共回り防止装置の平面図である。 図４は共回り防止装置のボス部および連結共回り防止板の平面図である。 図５は共回り防止板および安定板の平面図である。 図６は共回り防止板および安定板の正面図である。 図７は攪拌翼の回転状態を説明するための説明図である。

土砂の共回りを極力防止するとともに、掘削時に、掘削爪などが大きな岩などの障害物に衝突し、その衝撃で掘削軸が振れても、安定して掘削することができるという目的を、共回り防止装置の２個の各ボス部から外側に突出する第１、第２、第３の共回り防止部材の先端に、計６個の安定板を上下方向および周方向に延在させて設けることで実現した。

次に、本発明における地盤改良装置の一実施例について、図１ないし図７を用いて説明する。図１は本発明における地盤改良装置の実施の一形態の正面図である。図２は地盤改良装置の掘削軸の下部の正面図である。図３は共回り防止装置の平面図である。図４は共回り防止装置のボス部および連結共回り防止板の平面図である。図５は共回り防止板および安定板の平面図である。図６は共回り防止板および安定板の正面図である。図７は攪拌翼の回転状態を説明するための説明図である。なお、図２において、掘削爪の図示は省略する。

まず始めに、地盤改良装置の全体構成を説明する。
地盤改良装置は、走行車体１と、この走行車体１に立設しているリーダ２と、このリーダ２に上下動可能に取り付けられているパワースイベル３と、このパワースイベル３と一体となって上下動するとともにパワースイベル３の原動機により駆動されるギアボックス４と、このギアボックス４により回転駆動される左右一対の掘削軸６と、この掘削軸６の下端部に設けられている掘削翼７と、掘削軸６に上下に等間隔に間隔を開けて複数段（この実施例では４段）設けられている攪拌翼８と、最下段の攪拌翼８とその上側の攪拌翼８との間に設けられている共回り防止装置９とを備えている。掘削翼７と攪拌翼８とは、掘削軸６と一体に構成されている。

掘削軸６は円筒状をしており、その内部には、液状のモルタルなどの地盤改良材が流れる流体供給流路（図示しない）が設けられ、この流体供給流路から供給された地盤改良材は、図示しない吐出口から掘削軸６の外側（周囲や下側）に適宜吐出される。なお、吐出口は従来周知であり、たとえば、上記特許文献１と同じような構造をしている。

掘削軸６は、前述のように左右一対設けられており、その形状および構造は掘削翼７および攪拌翼８の向きを除いて略同じであるが、平面図示で回転方向は逆向きとなっている。すなわち、図２に図示するように、右側の第１掘削軸６が反時計方向（すなわち左回転）に回転している際には、左側の第２掘削軸６は時計方向（すなわち右回転）に回転している。そして、パワースイベル３の原動機の回転が反転すると、右側の第１掘削軸６が時計方向に回転し、左側の第２掘削軸６が反時計方向に回転する。言い換えると、一方の掘削軸６が平面図示で、時計方向に回転していると、他方の掘削軸６は反時計方向に回転する。また、左右の掘削軸６の回転位置は、略９０度位相がズレている。この様に、左右の掘削軸６で位相がズレているが、回転は同期しており、一定の位相（すなわち、９０度）のズレを維持しながら回転する。

各掘削軸６における掘削翼７および攪拌翼８は同じ方向に傾斜しており、図２に図示するように、右側の第１掘削軸６では、反時計方向に回転している際に、下方に向かって円滑に掘削するように、回転方向に進むほど下側となるように傾斜（図２の正面図では、右下がりに傾斜）している。そして、この掘削する方向への掘削軸６の回転を「正回転」と呼ぶ。一方、左側の第２掘削軸６では、時計方向に回転している際に、下方に向かって円滑に掘削するように、回転方向に進むほど下側となるように傾斜（図２の正面図では、左下がりに傾斜）している。このように、第１掘削軸６と第２掘削軸６とでは、掘削翼７および攪拌翼８の傾きの向きが異なり、逆向きとなっている。

攪拌翼８は、掘削軸６から径方向に外側に延在して設けられ、前述のように、複数段設けられているが、各段において２枚、１８０度ズレて設けられ、掘削軸６を挟んで直線状に配列されている。各段の２枚の攪拌翼８の掘削軸６における高さ位置は同じであり、掘削軸６が回転した際に、２枚の攪拌翼８の回転軌跡は同じとなる。そして、攪拌翼８は、前述のように、上下に複数段設けられているが、下方の段の攪拌翼８は、すぐ上の段の攪拌翼８とは位相が９０度ズレて配置されている。また、攪拌翼８は、下面側が補強リブで補強されている。

掘削翼７は、下面側が補強リブで補強され、かつ、攪拌翼８の傾斜方向と同じ方向に傾斜しているとともに、下方に向かって掘削する下方用掘削爪１１を具備している。また、掘削翼７は、攪拌翼８と同様にして、掘削軸６から径方向に外側に延在して２枚、１８０度ズレて設けられ、掘削軸６を挟んで直線状に配列されている。２枚の掘削翼７の掘削軸６における高さ位置は同じであり、掘削軸６が回転した際に、各掘削軸６において、２枚の掘削翼７の回転軌跡は同じとなる。

共回り防止装置９は、各掘削軸６に回転可能に取り付けられるボス部１６、右側の第１掘削軸６側のボス部１６と左側の第２掘削軸６側のボス部１６とを連結する板状の連結共回り防止部材１７、前記各ボス部１６から外側に突出する３枚の第１、第２、第３の共回り防止部材２１，２２，２３、および、掘削軸６の水平方向の移動を阻止すべく第１、第２、第３の共回り防止部材２１，２２，２３の先端に設けられた安定板２６を具備している。

リング状のボス部１６は半割り構造で掘削軸６に着脱可能に構成され、かつ、掘削軸６に遊嵌されている。このように遊嵌されているため、掘削軸６が回転してもボス部１６は回転しないが、掘削軸６の上下動と一体となって上下動するように構成されている。また、ボス部１６の周囲に、共回り防止部材１７，２１，２２，２３を取り付けるための取付部３１が４個等間隔（９０°おきに）に一体に設けられている。連結共回り防止部材１７は、その一端部が第１掘削軸６側のボス部１６の取付部３１に、他端部が第２掘削軸６側のボス部１６の取付部３１に図示しないボルト締めで取り付けられている。この共回り防止装置９の２個のボス部１６と連結共回り防止部材１７が、左右の掘削軸６の間隔を維持できるように、掘削軸６の下部を回転可能に保持して、左右の掘削軸６を連結している。また、連結共回り防止部材１７は土砂の共回りを防止する機能も有している。

共回り防止装置９のボス部１６の他の取付部３１には、第１、第２、第３の共回り防止部材２１，２２，２３の内側の端部が図示しないボルト締めで取り付けられている。この第１、第２、第３の共回り防止部材２１，２２，２３は板状で同一構造であり、土砂の共回りを防止する。連結共回り防止部材１７と第２共回り防止部材２２は一直線状に配置され、第１共回り防止部材２１と第３共回り防止部材２３も一直線状に配置される。

第１、第２、第３の共回り防止部材２１，２２，２３の先端部に設けられた安定板２６は、共回り防止部材２１，２２，２３の先端部から上下方向および掘削軸６の軸心を中心とする周方向に延在し、かつ、他の安定板２６とは連結されていない。図２、図５および図６に図示するように、安定板２６は、正面から見て略横長の長方形形状をしているとともに、その周縁部の厚みは安定板２６の中央部側よりも端部側に行くほどテーパ状に漸次薄くなっており、安定板２６の周縁部の外面がその周縁の端部に行くほど掘削軸６側に近づくように傾斜している。掘削軸６が振れて、安定板２６が外側に移動すると、安定板２６の周縁部の外側の土砂は掘削軸６側に逃げる。したがって、掘削軸６の振れを、安定板２６の中央部で抑えるとともに、安定板２６の周縁部に大きな力が加わって安定板２６の端部が損傷することを防止することができる。この様にして、計６個の安定板２６の中央部で、掘削軸６の振れを防止することができるので、掘削時に大きな岩などに衝突しても、その衝撃を緩和して、略真っ直ぐに円滑に掘削することができる。また、掘削軸６の上下動の際にも、安定板２６の上端部の上面や下端部の下面が、掘削軸６の上下動の妨げになることを極力防止することができる。また、安定板２６同士は、連結されておらず、安定板２６と隣接する安定板２６との間に、上下方向に空間が連続して形成されており、掘削軸６の上下動の妨げになることを極力防止することができ、掘削軸６を円滑に上下動させることができる。さらに、安定板２６同士を連結していると、この連結部により、掘削軸６の引き上げ時に、地盤改良材を混入して改良した地盤を掘削軸６とともに一緒に持ち上げる恐れがある。

そして、連結共回り防止部材１７と第２共回り防止部材２２は一直線状に配置されているので、第２共回り防止部材２２の安定板２６に加わった大きな力を連結共回り防止部材１７に逃すことができる。同様に、第１共回り防止部材２１と第３共回り防止部材２３も一直線状に配置されているので、第１共回り防止部材２１の安定板２６に加わった大きな力を第３共回り防止部材２３に逃したり、第３共回り防止部材２３の安定板２６に加わった大きな力を第１共回り防止部材２１に逃したりすることができる。

共回り防止装置９は、共回り防止部材１７，２１，２２，２３を、掘削軸６に遊嵌しているボス部１６の取付部３１に取り付けて組み立てられ、安定板２６の掘削軸６の軸心から一番遠い部分と軸心との距離は、攪拌翼８や掘削翼７の外側端部と掘削軸６の軸心との距離よりも小さくなるように構成されている。

この様に構成されている地盤改良装置で、地盤を改良する際には、まず初めに、パワースイベル３の原動機を稼働して、左右一対の掘削軸６を回転させながら、リーダ２に沿って下降させる。そして、図１に図示するように、攪拌翼８や掘削翼７が所定の深さまで地中に入り込むまで降下させる。この降下の際には、図２および図７に図示するように、掘削軸６は、正回転しており、右側の第１掘削軸６は反時計方向に、一方、左側の第２掘削軸６は時計方向に回転する。所定の深さまで掘削すると、パワースイベル３、ギアボックス４および掘削軸６を上下動させながら、攪拌翼８を回転させ、かつ、図示しない吐出口から地盤改良材を吐出する。この上下動の際には、掘削軸６の回転方向を適宜切り換えており、正回転している際には、掘削翼７および攪拌翼８は掘削軸６の周囲の土砂を上昇させながら攪拌し、逆回転している際には、掘削翼７および攪拌翼８は掘削軸６の周囲の土砂を下降させながら攪拌する。そして、図７に示すように、右側の第１掘削軸６の掘削翼７および攪拌翼８と左側の第２掘削軸６の掘削翼７および攪拌翼８とは、回転軌跡が一部重なっているため、たとえば、土砂が右側の第１掘削軸６の攪拌翼８と共回りしようとしても、左側の第２掘削軸６の攪拌翼８がその共回りの領域内に回転してきて、共回りを阻止する状態になるため、共回りを防止することができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）上述の実施例の図１では、走行車体１が、左右一対の掘削軸６の横側（右側）に配置されているが、左右一対の掘削軸６の前側や後側に配置することも可能である。
（２）攪拌翼の枚数は各段毎に２枚であるが、３枚であることも可能である。３枚設ける場合には、各掘削軸における攪拌翼同士は１２０度ズレて設けられるとともに、左右の掘削軸の位相は６０度ズレる。また、下方の段の攪拌翼は、すぐ上の段の攪拌翼とは位相が６０度ズレて配置される。

（３）攪拌翼は、上下に複数段設けられているが、１段であることも可能である。
（４）共回り防止装置は、攪拌翼とその上側の攪拌翼との間に設けられているが、掘削翼とその上側の攪拌翼との間に設けることも可能である。

土砂の共回りを極力防止するとともに、掘削時に、掘削爪などが大きな岩などの障害物に衝突し、その衝撃で掘削軸が振れても、安定して掘削することができるので、攪拌翼により地面を攪拌する地盤改良装置に適用することが最適である。

６ 掘削軸
７ 掘削翼
８ 攪拌翼
９ 共回り防止装置
１１ 下方用掘削爪
１６ ボス部
１７ 連結共回り防止部材
２１ 第１共回り防止部材
２２ 第２共回り防止部材
２３ 第３共回り防止部材
２６ 安定板

Claims (6)

1. 掘削軸には、下端部に掘削翼が設けられ、この掘削翼よりも上方に攪拌翼が配置されているとともに、土砂の共回り現象を防止する共回り防止装置が設けられている地盤改良装置において、
   前記掘削軸は２本並べて配置され、
   前記掘削翼には、下方に向かって掘削する下方用掘削爪が設けられ、
   前記攪拌翼は、土砂を攪拌すべく前記掘削軸から径方向に突出して設けられ、
   前記共回り防止装置は、掘削翼と攪拌翼との間または、攪拌翼とその上側の攪拌翼との間に配置され、かつ、各掘削軸に回転可能に設けられているリング状のボス部、２本並べて配置された掘削軸の一方である第１掘削軸側のボス部と他方の掘削軸である第２掘削軸側のボス部とを連結する連結共回り防止部材、前記各ボス部から外側に突出する３枚の第１、第２、第３の共回り防止部材、および、掘削軸の水平方向の移動を阻止すべく第１、第２、第３の共回り防止部材の先端に設けられた安定板を具備しており、
   この安定板は、共回り防止部材の先端部から上下方向および掘削軸の軸心を中心とする周方向に延在し、かつ、他の安定板とは連結されておらず、
   前記連結共回り防止部材、第１共回り防止部材、第２共回り防止部材および第３共回り防止部材は、前記ボス部の周囲に略等間隔に配置されていることを特徴とする地盤改良装置。
2. 前記安定板は、安定板の周縁部の外側の土砂が掘削軸側に逃げるように、安定板の周縁部の厚みは安定板の中央部側よりも端部側に行くほどテーパ状に漸次薄くなっており、安定板の周縁部の外面がその周縁の端部に行くほど掘削軸側に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１記載の地盤改良装置。
3. 前記攪拌翼が上下方向に間隔を開けて複数段に配置されていることを特徴としている請求項１または２記載の地盤改良装置。
4. 前記攪拌翼は各段に、各々２または３枚、掘削軸の周方向に間隔を開けて設けられ、
   第１掘削軸の攪拌翼の高さ位置と、第２掘削軸の攪拌翼の高さ位置とは略同じで、第１掘削軸の攪拌翼の回転軌跡の一部と、第２掘削軸の攪拌翼の回転軌跡の一部とが重なっており、
   第１掘削軸の回転方向は、第２掘削軸の回転方向とは逆向きであることを特徴としている請求項１，２または３記載の地盤改良装置。
5. 前記連結共回り防止部材、第１共回り防止部材、第２共回り防止部材、第３共回り防止部材が各々、他の共回り防止部材とは独立して、前記ボス部に着脱可能に取り付けられていることを特徴としている請求項１ないし４の何れか１項記載の地盤改良装置。
6. 前記安定板における掘削軸から一番遠い部分の掘削軸の軸心からの距離が、掘削翼の外側の端部の掘削軸の軸心からの距離よりも小さいことを特徴としている請求項１ないし５の何れか１項記載の地盤改良装置。

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