JP2013133626A - ソイルセメント練成用のオーガヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 共回り制止翼の取り付け部分における回転摺接部の早期減耗問題を解決する。
【解決手段】 地盤を掘削する掘削翼２４，２４と環状ブラケット２６を介してヘッド支軸２１に組み付けられる共回り制止翼２５，２５と撹拌翼２９…とを備え、このうちの共回り制止翼２５，２５を環状ブラケット２６を介して自由回転可能としてなるソイルセメント練成用のオーガヘッド２０において、環状ブラケット２６をヘッド支軸２１に対して分割して取り外し、および組付け可能に形成するとともに、ヘッド支軸２１と環状ブラケット２６との回転摺接部に、ヘッド支軸２１の軸方向に沿って分割した減摩スリーブ２７を介装し、ヘッド支軸２１と環状ブラケット２６とが直接接触することを阻止する。減摩スリーブ２７は、環状ブラケット２６を取り外して簡単に交換することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中規模程度までの堅固な建造物の基礎工法であるソイルセメント杭合成工法またはこれに類する基礎工法の施工に際して必要とされるソイルセメントを練成するためのソイルセメント練成用のオーガヘッドに関する。

適切な支持力を発揮できる安定な地盤地域における中規模程度までの建造物の基礎工法としては、パイルドライバーによる大騒音や振動公害を伴う鋼管杭または鉄筋コンクリート杭打設工法に代えて、無排土かつ低騒音で施工することができるソイルセメント杭合成工法が採用されるようになっている。

ソイルセメント杭合成工法は、一種の地盤用大型ドリルともいえるオーガヘッドをオーガによって回転駆動して地盤に杭穴を掘削するとともに、掘削による破砕土を排出することなく、杭穴内において破砕土にコンクリートミルクを注入して撹拌練成することによってソイルセメントとし、この状態の杭穴内に鋼管杭や鉄筋コンクリート杭を建て込んでソイルセメントによって固め上げる工法である。ただし、同じくソイルセメント杭合成工法であっても、杭穴の掘削進行と同時に鋼管杭を徐々に建て込む工法や、杭穴に鋼管杭等を建て込むことなくソイルセメントのみを硬化させる工法、その他若干の変形例もある。

上記のようなソイルセメント杭合成工法における施工効率は、いかに短時間に杭穴を掘削し、杭穴内にいかに効率よく均質のソイルセメントを練成することができるかによって決定される。すなわち、ソイルセメント杭合成工法における施工効率は、地盤の掘削とソイルセメント練成との双方の役割を担うオーガヘッドの性能に依存するところが大きい。したがって、ソイルセメント杭合成工法に関連する技術分野においては、オーガヘッドに関する改良提案例が多い（下記、特許文献１，２参照）。

特開平５−１４１１６８号公報 特開２００１−２４８１４７号公報 特開２０１１−８４９６６号公報

オーガヘッドに対する基本的な要求性能は、優れた掘削能力と、掘削された破砕土の撹拌能力とである。上記特許文献１に示される技術内容は、掘削能力に関係するオーガヘッドの掘削翼に関するものである。また、特許文献２に示される技術内容は、破砕土の撹拌能力に関係するオーガヘッドの撹拌翼の折り畳み方法に関するものである。

ところで、オーガヘッドに対する要求性能としては、上記のような積極的要求性能に加え、機械装置として、そのような積極的性能をどの程度の期間継続的に安定して発揮することができるかという耐久性能が特に問題になる。オーガヘッドの耐久性能が特に重要視されるのは、オーガヘッドが、潤滑不能なセメントミルク混ざりの破砕土内に埋没した状態において地盤を掘削するための強大な駆動力を受けながら稼動しなければならないという過酷な稼働環境におかれ、オーガヘッドに対する性能維持のためのメンテナンスが作業現場において日常的に問題視されるからである。

オーガヘッドにおける耐久性能の問題は、オーガヘッドの可動部について特に問題となる。オーガヘッドは、継続的に作動する可動部が少ない機械装置であるが、唯一ヘッド支軸に対する共回り制止翼の取り付け部分が継続的な可動部である。

ここで、特殊な変形例を除外視し、一般的なオーガヘッドの基本的な構成について簡単に説明する。オーガヘッドは、回転運動の中心軸となるヘッド支軸を有する。ヘッド支軸は、中空構造で内部にセメンミルクを疎通させることができる。ヘッド支軸の先端部には、セメンミルク吐出口が形成されている。オーガヘッドは、セメントミルク吐出口から地盤にセメントミルクを注入しながら掘削機能と撹拌機能を発揮することによって杭穴内において、いわば地盤の破砕土を骨材とするソイルセメントを練成することができる。

地盤を掘削する機能を有する通常１対の掘削翼は、ヘッド支軸の先端部に１８０度の角度間隔で溶接付けされている。また、オーガヘッドの使用上における掘削翼の上方には、掘削翼によって掘削された破砕土を撹拌するための１対または２対の撹拌翼が１８０度の間隔、または１８０度の間隔で上下２箇所に溶接付けされている。この際、掘削翼には所定の掘削角が、また、撹拌翼にはヘッド支軸を中心とする旋回運動によってオーガヘッドに推進力を付けるための推進角が設定されている。

共回り制止翼は、上記掘削翼と撹拌翼との中間位置にヘッド支軸に対して自由回転することができるように組み付けられている。つまり、ヘッド支軸が回転駆動されても共回り制止翼がヘッド支軸によって駆動されない構造である。これは、仮に、掘削翼と共回り制止翼と撹拌翼の全てがヘッド支軸によって同期して回転駆動されるものとすれば、破砕土全体がこれらの部材に伴って回転してしまうことから有効な撹拌効果が得られないことになる。そこで、中間位置の共回り制止翼を積極駆動しない構造とすることにより、掘削翼と共回り制止翼との間、および共回り制止翼と撹拌翼との間に相対回転を生じさせ、これらの部材の相対回転によって実効的な撹拌効果が得られるようにしているのである。

共回り制止翼がヘッド支軸に対して自由回転することができる構造としては、ヘッド支軸に回転自在の環状ブラケットを外嵌し、環状ブラケットに共回り制止翼を溶接付けする構造が一般的である。この際のヘッド支軸に対する共回り制止翼のスラスト方向の位置決めは、ヘッド支軸に環状ブラケットを上下方向から挟み込むように溶接付けされる１対のフランジ環による（上記特許文献１参照）。この結果、ヘッド支軸と環状ブラケットとの間にラジアル方向の回転摺接部が生じるとともに、環状ブラケットとその上下のフランジ環との間にスラスト方向の回転摺接部が生じる。

オーガヘッドの稼働より上記共回り制止翼の回転摺接部に構造必然的な摺接運動が生じ、この摺接運動は、オーガヘッドの稼働中停止することなく継続する。この際、回転摺接部には、砥粒と言っても過言ではない地盤組成物混ざりのセメンミルクが常時意図することなく供給される。この結果、共回り制止翼の回転摺接部は、短期間のうちに共回り制止翼が所定の姿勢を維持することができないほど減耗してしまう。この問題に対しては、現時点で有効な対策はなされていない。

共回り制止翼の回転摺接部の早期減耗問題に対しては、ヘッド支軸を駆動するオーガロッドを経由して地上から地中で稼動するオーガヘッドの共回り制止翼の回転摺接部に対して継続的に潤滑油を供給するような迂遠な構想も成り立つが、このような構想は、送油距離的にも、回転駆動されるオーガロッドを経由して送油するための複雑な送油機構の必要性等、機構的にも迂遠に失するというべきである。また、油性物質と強アルカリ性を示すセメンミルクとは相性が悪く、お互いに本来の機能を発揮できない悪循環に至る懸念もある。

回転摺接部の潤滑という観点からは、無給油メタルの使用による対策も考えられるが、無給油メタルは、メタルに含浸されている含油量が限定的であることから、油成分が保持される環境において使用する場合には有効であるものの、破砕土等によって継続的に油成分が奪われる本事案においては、短時間内に油成分が枯渇してしまう他、上記と同様にセメンミルクとの化学的相性の問題がある。

共回り制止翼の回転摺接部に対する地盤組成物等の異物の侵入を阻止するという観点からは、ラビリンス構造とゴム系シール部材との併用による防水防塵構造の採用を考えることができる。しかしこの方式は、例えば、油圧シリンダの作動ロッドの支持部のような高精度部材においては有効ではあるが、建設用重機の低要求精度で製造され、かつ、過酷な環境で使用されるオーガヘッドには、適用が困難である。

すなわち、オーガヘッドにおける共回り制止翼の取付け部分、つまり、回転摺接部の早期減耗問題に対して従来有効な対策が講じられていないのは、上記のように適切な対策を想定することができないという理由による。

なお、先端部に螺旋状の推進羽根を有する鋼管杭を回転駆動しながら地盤に建て込むオーガ式の杭打機の技術分野において、直立姿勢とした鋼管杭の振れを樹脂製ライナーを介して把持する振れ止め装置が開示されている（上記、特許文献３参照）。この技術は、例えば、具体的な個々の工事現場において、隣接構造物に近接して鋼管杭を建て込む必要に際し、振れ止め装置の外形が大きいと、振れ止め装置が隣接構造物に緩衝して鋼管杭を所定位置に位置決めすることができないという問題が生じる。そこで、従来の振れ止め装置に鋼管杭を把持する部材として組み込まれていた複数のローラに代えて、樹脂製ライナーを用いることによって振れ止め装置の小型化を図る目的で採用された手段である（上記、特許文献３参照）。

回転駆動される鋼管杭の回転を阻害することなく芯振れ不能に鋼管杭を支持するという振れ止め装置本来の目的からすれば、複数のローラを介して鋼管杭を把持する従来構造の方が樹脂製ライナーを介して鋼管杭を把持する方法よりも優れているということができる。転がり摩擦抵抗の方が摺接摩擦抵抗よりも遥かに小さいからである。したがって、樹脂製ライナーを使用する手段は、振れ止め装置本来の性能よりもその小型化の要請を優先させた方策としての意義を有するといえる。

上記樹脂製ライナーを介して鋼管杭を把持する場合の樹脂製ライナーの作用は、潤滑作用ではなく固相介在的減摩作用であるということができる。両者は等しく金属部材が互いに直接的に接触することを阻止する技術であるが、似て非なる技術である。すなわち、潤滑における潤滑剤は、本体の機能を果たすことによって消費されることはない。しかし、固相介在的減摩作用における減摩材は、本来の機能を果たすことによって消耗する。したがって、上記、振れ止め装置における樹脂製ライナーは、早期に減耗すると考えられる。この問題は使用環境が苛酷である場合により顕著に現れることに留意しなければならない。しかし、振れ止め装置のように地上における正常雰囲気内で使用され、かつ、交換が容易である場合には樹脂製ライナーを交換することによって簡単に対応することができる。

上記のような潤滑剤代用の樹脂素材の利用には興味深いのもがある。しかし、従来構造のオーガヘッドの共回り制止翼の取付け部分に適用することは困難である。適用困難である理由の一つとしては、樹脂素材が耐熱性に乏しく、コストを度外視して耐熱性に優れたスーパーエンジニアリングプラスチックを採用するとしても、溶接手段を多用して組み立てられるオーガヘッドに組立て段階で樹脂製部品を組み込むこと不可能である。

したがって、オーガヘッドに樹脂製部品を組み込むとすれば、オーガヘッドの組立て完了後に組み込む必要がある。しかし、ヘッド支軸に環状ブラケットを外嵌し、この環状ブラケットを上下双方向からフランジ環で位置決めするという共回り制止翼の取り付け構造上、この部分に樹脂製部品を後付けすることは不可能である。また、仮にアルゴン等の不活性冷却ガスを吹き付けながら組立て段階で樹脂製部品を組み込むことができたとしても、潤滑油代用の樹脂製部品は早期に減耗することから、早期交換を前提とした使用方法とならざるを得ない。しかし、組立て段階で樹脂製部品を組み込んだ場合には、構造上、事後的に交換することができないという問題を生じる。

そこで本発明の目的は、上記オーガヘッドの共回り制止翼の取付け部における回転摺接部の早期減耗問題を解決することにある。

本発明のソイルセメント練成用のオーガヘッドは、地盤を掘削する掘削翼と、ヘッド支軸と、ヘッド支軸に回転自在に外嵌する環状ブラケットと、環状ブラケットを介して組み付けられる共回り制止翼とを備え、掘削翼によって杭穴を掘削し、掘削による地盤組成物にセメントミルクを加え混練するソイルセメント練成用のオーガヘッドにおいて、前記ヘッド支軸と前記環状ブラケットとの回転摺接部に減摩スリーブを介装したことを特徴とする。減摩スリーブは、金属製等でも良いが、摩擦抵抗や錆び防止等の点からは樹脂製が好ましい。

ここで、前記環状ブラケットを前記ヘッド支軸の軸方向に沿って分割して取り外し、および組付け可能に形成するとともに、前記ヘッド支軸と前記環状ブラケットとの回転摺接部に、前記ヘッド支軸の軸方向に沿って分割した減摩スリーブを分割前の全形状態に組み合わせて介装したことが好ましい。

本発明によれば、共回り制止翼は、環状ブラケットを介して相対回転可能にヘッド支軸に組み付けられ、ヘッド支軸と環状ブラケットとの回転摺接部には減摩スリーブが介装されている。

したがって、減摩スリーブによって共回り制止翼の回転摺接部における金属部材同士の直接的な接触が阻止されるので、回転摺接部における動作上の摩擦抵抗を樹脂材料特有の低い摩擦抵抗レベルに低下させることができる。これによって有害なヘッド支軸の回転運動に対する共回り制止翼の連れ回りを防止することができる。また、回転摺接部への地盤組成物等の異物の侵入が減摩スリーブによって阻止されるとともに、減摩スリーブ８好ましくは樹脂製品）は、侵入を阻止しきれなかった微細な異物を組成内に抱持するように取り込むことによって回転摺接部の磨耗を抑制することができる。

組立て完了した状態のヘッド支軸への減摩スリーブの組付けおよび交換の問題は、環状ブラケットをヘッド支軸の軸方向に沿って分割して取り外し、および組付け可能に形成するとともに、減摩スリーブをヘッド支軸の軸方向に沿って分割可能とする手段によって可能とされている。すなわち、これらの分割可能とされた部材は、分割して取付け、または、取り外せばよい。負担すべき応力の種類が圧縮応力である場合、応力を受ける部材が分割されていても、これを分割前の全形状態に組み合わせ、その組合せ状態が維持される状態で使用する限り、分割されていない部材と同等に機能することができる。本解決手段には、この経験則的な原理が応用されている。

なお、本解決手段における「回転摺接部」には、ヘッド支軸と環状ブラケットと間の回転摺接部のほか、例えば、ヘッド支軸に軸方向について環状ブラケットを位置決めするフランジ環が一体化されており、このフランジ環と環状ブラケットが摺接する場合の回転摺接部を含むものとする。また減摩スリーブという場合における「減摩」とは、摩擦抵抗及び磨耗を減少させるという意味である。

本発明としては、ヘッド支軸と環状ブラケット間におけるスラスト方向の回転摺接部に介装する上下１対の円環状のスラスト減摩面と、ヘッド支軸と環状ブラケット間におけるラジアル方向の回転摺接部に介装する円筒状のラジアル減摩面との合成形状として形成することができる。

本解決手段は、オーガヘッドの共回り制止翼の回転摺接部に介装することができる減摩スリーブの好ましい形状を示している。

すなわち、オーガヘッドが地盤を掘進しながら下降する工程における共回り制止翼には、相対的に上向きのスラスト荷重が加わり、この結果、ヘッド支軸の軸方向に環状ブラケットを位置決めしている部材と環状ブラケットの上端面との間にスラスト方向の回転摺接部が生じる。また、オーガヘッドが掘削穴から引き揚げられる工程における共回り制止翼には、相対的に下向きのスラスト荷重が加わり、この結果、ヘッド支軸の軸方向に環状ブラケットを位置決めしている部材と環状ブラケットの下端面との間にスラスト方向の回転摺接部が生じる。この間、いずれの動作においても、オーガヘッドが回転駆動されている限りは、ヘッド支軸と環状ブラケットとの間にラジアル方向の回転摺接部が生じる。これらが、オーガヘッドの作動上生じることのある回転摺接部の構造である。

そこで、減摩スリーブの形状を、上記のように、これらの回転摺接部の種類に対応するラジアル減摩面とスラスト減摩面の合成形状として形成する手段によって、減摩スリーブの効用をあらゆる方向の回転摺接部において発揮させることができる。

本発明のソイルセメント練成用のオーガヘッドの減摩スリーブにおける上下１対のスラスト減摩面は、ラジアル減摩面をヘッド支軸の径方向に沿って分割することによって、互いに独立してスラスト過重を受け止めるように作用させることができる。

すなわち、減摩スリーブの上下１対のスラスト減摩面がラジアル減摩面を介して連結された状態である場合には、例えば、上下１対のスラスト減摩面のうちの一方のスラスト減摩面が、スラスト荷重を受けた環状ブラケットの微少変移によって圧縮された場合、スラスト荷重が加わらない他方のスラスト減摩面がラジアル減摩面を介して圧縮されたスラスト減摩面の影響を受けて変移し、そのスラスト減摩面に対応するスラスト方向の回転摺接部との間の密着性が低下し、結果的に異物の侵入を許容してしまうという問題が生じる。

上記問題を阻止するためには、上下１対のスラスト減摩面の一体性を分断すればよく、１対のスラスト減摩面を連結しているラジアル減摩面をヘッド支軸の径方向に分割する構成は、１対のスラスト減摩面の一体性を分断する手段として採用されている。分断された状態の１対のスラスト減摩面は、各々他方のスラスト減摩面の状況に影響されることなく、また、他方のスラスト減摩面に影響を与えることなく自ら分担している方向のスラスト荷重を低摩擦で受け止めるという所期の機能を発揮することができる。なお、このような作用効果は、ラジアル減摩面の一箇所を分割することによって得られるのであるが、このことは、ラジアル減摩面の分割箇所が一箇所に限られるということを意味しない。ラジアル減摩面の分割箇所は複数個所であっても差し支えない。

本発明としては、スラスト減摩面の外周縁部に厚みを分割する方向の環状スリットを形成するとともに、スラスト減摩面の外周縁部の自由形状を、スリット部分から厚み方向に開拡する形状に形成し、このように形成された減摩スリーブは、外周縁部が開拡したスラスト減摩面に与圧を加えて回転摺接部に介装することができる。

本解決手段は、減摩スリーブのスラスト減摩面の異物侵入阻止能力をより高め、その状態をできるだけ長期間にわたって維持することを意図している。

共回り制止翼を介して環状ブラケットに加わるスラスト荷重は、ヘッド支軸に沿って環状ブラケットを移動させる方向に作用し、環状ブラケットは微少変移する。この結果、スラスト方向の回転摺接部における一方側の間隙が狭まる場合には、他方側の間隙が拡大するという状態が発生する。外周縁部が厚み方向に開拡する形状に形成され、与圧を加えて回転摺接部に介装された減摩スリーブのスラスト減摩面は、弾性回復力によって常時、元の開拡形状に復帰しようとしているので、回転摺接部の隙間の変化に柔軟に追従しながら所期の異物侵入阻止機能を発揮することができる。また、このようなスラスト減摩面は、オーガヘッドの継続使用によってスラスト減摩面の厚みが減耗した場合にも異物侵入阻止機能が低下しないという極めて有益な作用を発揮する。

本発明は、地盤を掘削する掘削翼と環状ブラケットを介してヘッド支軸に組み付けられる共回り制止翼と撹拌翼とを備え、このうちの共回り制止翼を環状ブラケットを介して自由回転可能としてなり、この結果としてヘッド支軸と環状ブラケットとの回転摺接部の早期減耗が問題となっていたソイルセメント練成用のオーガヘッドにおいて、減摩スリーブを介装するので、早期減耗が防止できる。また、環状ブラケットをヘッド支軸に対して分割して取り外し、および組付け可能に形成するとともに、ヘッド支軸と環状ブラケットとの回転摺接部に、ヘッド支軸の軸方向に沿って分割した減摩スリーブを分割前の全形状態に組み合わせて介装する手段によって、ヘッド支軸と環状ブラケットとが直接接触することを阻止して減耗の余地自体を排除するとともに、減摩スリーブの減耗に際しては、環状ブラケットを取り外して簡単に交換することができる。したがって、減摩スリーブを定期的に交換する限り、共回り制止翼の取付け部における回転摺接部の早期減耗問題は完全に解決される。

本発明のオーガヘッドの実施の形態を示す斜視図である。 上記実施の形態に示すオーガヘッドの要部の縦断面図である。 上記実施の形態に示すオーガヘッドの要部の分解斜視図である。 本発明のオーガヘッドにおける減摩スリーブの他の実施の形態を示す要部の縦断面図である。 上記実施の形態に示す減摩スリーブを用いたオーガヘッドの要部の縦断面図である。

以下、本発明のソイルセメント練成用のオーガヘッド（以下、単に「オーガヘッド」という。）の実施の形態を図面を引用しながら説明する。

オーガヘッド２０は、ヘッド支軸２１と、１対の掘削翼２４，２４と、１対の共回り制止翼２５，２５と、２対の撹拌翼２９…を主要部材としてなる（図１）。

各構成部材は、構造用鋼材の焼入れ部品であり、１対の共回り制止翼２５，２５の取付け部を除き、溶接ビード部に多量の肉盛りを付与した溶接手段によって組み立てられている。これは、オーガヘッド２０の各部材に加わる荷重が大きく、しかも変動性であるために高強度が必要とされるからである。

ヘッド支軸２１は、セメントミルクを疎通させるための中刳り孔２Ｈを有する中空のストレート軸部材である。ヘッド支軸２１の先端部には、超硬合金鋼からなるセンターチップ２２が取り付けられ、芯出し機能を担当している。ヘッド支軸２１の基部は、図示しないオーガ装置の回転駆動部から下垂する姿勢で使用されるオーガロッド３０に連結することができる継ぎ手構造となっている。ヘッド支軸２１の基部は、通常、他律的にオーガロッド３０の継ぎ手構造に適合する形状に形成され、オーガロッド３０の継ぎ手穴３Ｈに挿通してロックされる。

ヘッド支軸２１の先端部寄りには、１対の掘削翼２４，２４が、１８０度の対称姿勢で取り付けられている。ただし、１対の掘削翼２４，２４は、水平姿勢ではなく、各掘削翼２４の先端部側に向かって僅かに下り傾斜となるように取り付けられる。各掘削翼２４には、それぞれ先端部に超硬合金鋼のチップを取り付けた複数本の掘削爪２４Ｔ…がフォーク状に形成されている。１対の掘削翼２４，２４には、いずれもオーガロッド３０によってヘッド支軸２１が矢印Ｆ１方向（平面視における時計回り方向）に回転駆動された場合にオーガヘッド２０全体が矢印Ｆ２方向（重力方向）に掘進する向きの掘削角が設定されている。

ヘッド支軸２１の先端部寄りには、中刳り孔２Ｈの開口部であるセメントミルク吐出口２Ｄが形成され、地盤の掘削作業は、オーガロッド３０を介して地上側から圧送されてくるセメントミルクを地盤組成物に注入しながら実施される。

ヘッド支軸２１には、１対の掘削翼２４，２４に次いで、１対の共回り制止翼２５，２５が環状ブラケット２６を介して回転自在に組み付けられている。この際、１対の共回り制止翼２５，２５は、板幅方向を上下方向を向けて取り付けられている。つまり、回転抵抗が大きく、推進抵抗が小さい姿勢である。これは、共回り制止翼２５，２５がヘッド支軸２１によって回転駆動されないためである。ヘッド支軸２１に回転自在に組み付けられる環状ブラケット２６は、その上下位置に溶接付けされる１対のフランジ環２８，２８によって位置決めされている。

また、ヘッド支軸２１には、共回り制止翼２５，２５に次いで、それぞれ各対１８０度の対称姿勢で２対の撹拌翼２９，２９…が９０度位相をずらせて２段に配置して取り付けられている。この際、各撹拌翼２９には、オーガヘッド２０に矢印Ｆ２の掘進方向に推進力を発生させる推進角が設定されている。

上記ヘッド支軸２１と１対のフランジ環２８，２８と環状ブラケット２６との間の回転摺接部には、樹脂製の減摩スリーブ２７が介装されている。環状ブラケット２６は、ヘッド支軸２１に外嵌された状態においてフランジ環２８，２８よって位置決めされている。したがって、ヘッド支軸２１と環状ブラケット２６相対回転する場合には、ヘッド支軸２１と環状ブラケット２６間には、ラジアル方向についての摺接運動が生じる。また、環状ブラケット２６と上下１対のフランジ環２８，２８との間には、スラスト方向についての摺接運動が生じる。すなわち、共回り制止翼２５，２５の取付け部における回転摺接部とは、この２種類の摺接運動が生じる部分を意味している。

樹脂製の減摩スリーブ２７は、２種類の回転摺接部に対応した形状に形成される。具体的に、減摩スリーブ２７は、円筒状のラジアル減摩面２７Ｒと、ラジアル減摩面２７Ｒの上下の端面部分に円環状のフランジの態様で形成される１対のスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓとの合成形状の態様で形成される（図２，図３）。

上記のような形状を有する減摩スリーブ２７が一体物である場合には、完成状態のオーガヘッド２０にこれを組み込むことができない。そこで、減摩スリーブ２７は、少なくとも、ヘッド支軸２１の軸方向に沿って２つ割にした態様で分割されている（図２，図３）。ただし、本実施の形態における減摩スリーブ２７は、さらに、ラジアル減摩面２７Ｒの上下２箇所をヘッド支軸２１の径方向に沿って切断した態様で分割されている。したがって、減摩スリーブ２７は、全体として６個の分割構成片からなる。本実施の形態における限りの意義における分割された状態の各分割構成片の形状については、図３が当てはまるが、分割されないもの（筒状）を排除するものではない。

ここで、減摩スリーブ２７について分割されているとは、全形状態で一体成形した減摩スリーブ２７を切断工具を用いて現実に分断したものという意味ではなく、減摩スリーブ２７が分割した構成片の状態で形成されているという意味である。ただし、全形状態のものを現実に分断した減摩スリーブ２７を積極的に排除する意図はない。

共回り制止翼２５，２５の取付け部に減摩スリーブ２７を組み込むためには、減摩スリーブ２７が分割されているのみでは足りず、ヘッド支軸２１から環状ブラケット２６を取り外すことが必要である。そこで、環状ブラケット２６には、ヘッド支軸２１の軸方向に沿って２つ割にした状態の分割構成片をボルト締め手段によって一体化することができる構造が採用されている（図１，図３）。

すなわち、２つ割状態の環状ブラケット２６の各分割構成片には、１対の共回り制止翼２５，２５の一方と、ボルト締め用の締結ブラケット２６Ｂとが反対向きの一直線上に並ぶ姿勢で取り付けられている。また、各共回り制止翼２５の基部寄りと締結ブラケット２６Ｂには、ボルトＢ…を挿通するための透し孔ＢＨ…が設けられている。環状ブラケット２６は、２個の分割構成片によってヘッド支軸２１を把持するように組み合わせ、このとき重なり合った共回り制止翼２５，２５と締結ブラケット２６Ｂ，２６Ｂとを所要個数のボルトＢ…とナットＮ…用いて締め上げることによってヘッド支軸２１に組付けることができる。したがって、ヘッド支軸２１から取り外すこともできる。

分割された状態で形成された減摩スリーブ２７は、ヘッド支軸２１に環状ブラケット２６を組み付ける際にヘッド支軸２１を取り囲むように全形状態に組み合わせ、これを環状ブラケット２６で押さえ込むようにして環状ブラケット２６を組み立てることによって、ヘッド支軸２１と環状ブラケット２６間の回転摺接部に介装することができる（図２）。

減摩スリーブ２７を組み込むことによって、ヘッド支軸２１と環状ブラケット２６との間には、常時ラジアル減摩面２７Ｒが介在し、環状ブラケット２６とその上下に位置するフランジ環２８，２８との間には、常時スラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓが介在する状態が実現される（図２）。この結果、金属同士が互いに接触する可能性自体が失われるのであり、これらの部材間の回転摺接部が減耗することはあり得ないと言える。

なお、上下のスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓが分離独立していることにより、特定方向のスラスト荷重によって環状ブラケット２６が微少変移する場合にも、他方のスラスト減摩面２７Ｓが伴って変移することがなく、それぞれ独立して所期の異物侵入阻止機能および減摩機能を発揮することができる。

減摩スリーブ２７におけるスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓは、その厚み部分によって回転摺接部への異物の侵入を阻止する機能を担当している（図２）。ところで、１対のスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓの機能上、一方のスラスト減摩面２７Ｓに対する荷重が増加し、そのスラスト減摩面２７Ｓと対応する部材間の密着性が増加する場合には、他方のスラスト減摩面２７Ｓに対する荷重が減少し、そのスラスト減摩面２７Ｓと対応する部材間の密着性が減少する関係がある。そして、この際の密着性の低下は、回転摺接部への異物の侵入可能性を高めることとなってしまう。この問題は、樹脂材料の弾性回復力を利用した次のような形態の減摩スリーブ２７によって効果的に解決することができる。

異物の侵入阻止機能を高めた減摩スリーブ２７における各スラスト減摩面２７Ｓは、その外周縁部に厚みを分割する方向の環状スリット２７Ｅを備える（図４）。また、スラスト減摩面２７の外周縁部は、無負荷状態において環状スリット２７Ｅ部分から外側に向かって厚みＴが増加するように開拡するように形成される。つまり、この外周縁部が開拡した形状が各スラスト減摩面２７Ｓの自由形状である。

上記のような減摩スリーブ２７は、スラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓに与圧を加え、外周縁部の開拡状態の開拡状態を強制的に是正した状態で回転摺接部に組み込んで使用する（図５）。

与圧によって押さえ込まれたスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓの外周縁部は、その弾性回復力によって、常時元の自由形状に復帰しようとしている。したがって、特定方向のスラスト荷重によって環状ブラケット２６がいずれかのスラスト減摩面２７Ｓの方向に微少変移した場合においても、他方のスラスト減摩面２７Ｓの密着性が低下するような事態が効果的に回避される。また、この態様のスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓを備える減摩スリーブ２７の最も有利な点は、オーガヘッド２０の継続使用によってスラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓが磨耗した場合においても、スラスト減摩面２７Ｓ，２７Ｓが負担する回転摺接部への異物の侵入阻止機能が全く低下しないということである。

ここで、減摩スリーブ２７は、例えば、特有の滑り効果とクッション性、及び適度の弾性回復力と、組織内への異物の取込み能を発揮するＰＰ樹脂の射出成形品とすることができる。ＰＰ樹脂に関しては、樹脂材料として低コストであることも魅力的である。

減摩スリーブに使用することができる樹脂材料としては、ゴム系の樹脂や摩擦係数が大きいウレタン樹脂のような樹脂材料を除き、汎用樹脂からエンジニアリングプラスチックに至るまでの広範囲から選択することができる。その理由としては、オーガヘッド２０の使用環境が苛酷であり、いずれの樹脂材料を使用したとしても長期の耐用期間を期待することができないため、早期交換の方策を採るほうが得策であると判断されるからである。この判断を前提として、上記ＰＰ樹脂の特性が本発明のオーガヘッド２０の用途に総合的に適するということである。したがって、早期交換手段を選択せず、減摩スリーブ２７の長寿命化を図るのであれば、四フッ化フルオロエチレンやポリアミド系のエンジニアリングプラスチック（ポリプロピレンＰＰやポリエチレンＰＥ等）を使用することもできる。

なお、上記実施の形態に示すオーガヘッド２０は、杭孔の掘削と鋼管杭の建て込みとを同時に行わない施工方式用のオーガヘッド２０、つまり、掘削翼２４，２４、共回り制止翼２５，２５、撹拌翼２９，２９の折畳み機能を有しないオーガヘッド２０であるが、本発明は、これらの部材の折畳み機能を有し、杭穴の掘削と同時に杭孔内に鋼管杭を建て込み、掘削翼２４，２４等を折り畳んで鋼管杭の内部からオーガヘッド２０を引き揚げる施工方式用のオーガヘッドに対しても、何らの設計変更なくそのまま適用することができる。

２０ オーガヘッド、
２Ｄ セメントミルク吐出口、
２１ ヘッド支軸、
２４ 掘削翼、
２５ 共回り制止翼、
２６ 環状ブラケット、
２７ 減摩スリーブ、
２７Ｒ ラジアル減摩面、
２７Ｓ スラスト減摩面、
２７Ｅ 環状スリット、
２９ 撹拌翼

Claims (5)

1. 地盤を掘削する掘削翼と、ヘッド支軸と、ヘッド支軸に回転自在に外嵌する環状ブラケットと、環状ブラケットを介して組み付けられる共回り制止翼とを備え、掘削翼によって杭穴を掘削し、掘削による地盤組成物にセメントミルクを加え混練するソイルセメント練成用のオーガヘッドにおいて、
   前記ヘッド支軸と前記環状ブラケットとの回転摺接部に減摩スリーブを介装したことを特徴とするソイルセメント練成用のオーガヘッド。
2. 前記環状ブラケットを前記ヘッド支軸の軸方向に沿って分割して取り外し、および組付け可能に形成するとともに、前記ヘッド支軸と前記環状ブラケットとの回転摺接部に、前記ヘッド支軸の軸方向に沿って分割した減摩スリーブを分割前の全形状態に組み合わせて介装したことを特徴とする請求項１記載のソイルセメント練成用のオーガヘッド。
3. 前記減摩スリーブが、前記ヘッド支軸と前記環状ブラケット間におけるスラスト方向の回転摺接部に介装する上下１対の円環状のスラスト減摩面と、前記ヘッド支軸と前記環状ブラケット間におけるラジアル方向の回転摺接部に介装する円筒状のラジアル減摩面との合成形状として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のソイルセメント練成用のオーガヘッド。
4. 前記減摩スリーブにおける前記ラジアル減摩面が、前記ヘッド支軸の径方向に沿って分割されることによって、前記上下１対のスラスト減摩面が、互いに独立してスラスト過重を受け止めることを特徴とする請求項３に記載のソイルセメント練成用のオーガヘッド。
5. 前記スラスト減摩面の外周縁部に厚みを分割する方向の環状スリットを形成するとともに、前記スラスト減摩面の外周縁部の自由形状を、前記スリット部分から厚み方向に開拡する形状に形成し、前記減摩スリーブは、外周縁部が開拡した前記スラスト減摩面に与圧を加えて前記回転摺接部に介装されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のソイルセメント練成用のオーガヘッド。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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