JP2013133653A

JP2013133653A - 表層地盤改良用攪拌装置

Info

Publication number: JP2013133653A
Application number: JP2011284966A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sakamoto; 修一坂本
Original assignee: DREAM TEKKU KK
Current assignee: DREAM TEKKU KK
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08

Abstract

【課題】バケットにおける攪拌用の羽根を適切に配置して、掘削土砂と固化剤との攪拌作業性に優れ、むら無く確実に土砂と固化剤を攪拌、混合できると共に、作業の中断に至る事態を招きにくく、作業能率を向上させられる表層地盤改良用攪拌装置を提供する。
【解決手段】バケット５０の最奥部５２から正面開口部に向けて突出状態として配設される軸部１１に攪拌羽根部１２を配設し、軸部内の駆動部１３で直接攪拌羽根部１２を回転駆動可能とし、掘削作業時にバケット５０に進入した土砂や固化剤を、回転する攪拌羽根部１２で攪拌混合することで、バケット５０に入り込む掘削土砂が攪拌羽根部１２の軸方向からバランスよく各羽根体１２ｂに接触し、過大な力が加わらない上、強度の小さい伝達手段を介さず、羽根部の駆動に係る機構部分の破損を防ぐことができ、掘削及び混合、攪拌作業を連続して行え、表層地盤改良を中断無く短期間に効率よく進められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤の支持力を高めるために地盤表層に改良部を形成する表層地盤改良工事において、地盤表層部を掘削しつつ掘削土と地盤改良用固化剤とを攪拌混合する攪拌装置に関する。

軟弱地盤上に建物等の構造物を構築する場合、基礎下側の地盤に固化剤を導入して柱状改良部を形成し、構造物に対する地盤の支持力を向上させる柱状地盤改良や、地盤表層の掘削土と固化剤を攪拌混合し、地盤表層に改良部を広く均一に形成する表層地盤改良等の改良工事が一般的に行われている。

このうち、表層地盤改良では、掘削した地盤表層の土と固化剤を適切に混合して確実に硬化させるために、固化剤、あるいはこの固化剤を水に混ぜたスラリーを、改良する地盤の表面へ散布し、散布後掘削して土と固化剤を混合する方法や、改良する地盤を掘削した後、固化剤又はそのスラリーを散布し、さらに掘削土と固化剤を攪拌、混合する方法が用いられている。

こうした従来の表層地盤改良工法の一例として、地盤の掘削機構部分に固化剤のスラリーを供給する機構や掘削土の攪拌混合機構を併設したバックホー等の装置を用い、スラリーを散布した地盤表層部を掘削しながら、掘削土を攪拌し固化剤と混合させるものが、特開２０１０−２７５８５１号公報に開示されている。

特開２０１０−２７５８５１号公報

従来の表層地盤改良用の装置は前記特許文献に示される構成となっており、バックホーを用いる場合、バケット内の攪拌翼を油圧による駆動機構で回転させるようにしていたが、バケット内に位置する油圧モータ等の駆動機構が、チェーン等の伝達手段を介して攪拌翼の軸部を駆動する構成となっていた。この点から、掘削の際にバケット内の攪拌翼に大きな力が加わるのに伴って、伝達手段にも大きな力が加わることとなり、強度的に弱い部分であるこうした伝達手段の破損を招きやすかった。伝達手段が破損した場合、その修理が必要となるため、掘削作業の中断を招き、地盤改良に係る作業期間が延びて、様々な面で悪影響が及ぶという課題を有していた。

また、バケットにおいて、攪拌翼の軸部がバケットを横断するように配置されているため、攪拌翼の回転で生じる遠心力の向きが、一部バケットの正面開口部を通じて外方へ向う状態となっている。このため、回転する攪拌翼に付着した土砂や固化剤がバケットの正面開口部から外に飛散しやすく、土砂及び固化剤の一部をバケット内に十分留められず、掘削土砂と固化剤の混合を一部適切に進められない事態が生じると共に、地盤改良作業現場とその周囲に土砂等を撒散らすこととなり、作業環境を悪化させるという課題を有していた。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、バケットにおける攪拌用の羽根を適切に配置して、掘削土砂と固化剤との攪拌作業性に優れ、むら無く確実に土砂と固化剤を攪拌、混合できると共に、作業の中断に至る事態を招きにくく、作業能率を向上させられる表層地盤改良用攪拌装置を提供することを目的とする。

本発明に係る表層地盤改良用攪拌装置は、バックホーのバケットにおける最奥部からバケットの正面開口部側へ向けて突出状態とされる軸部と、前記軸部を中心に放射状に配置される複数の羽根体を有して、バケット内で軸部を中心として回動可能とされる攪拌羽根部と、前記軸部の内側に配設され、前記攪拌羽根部をバケットに対し回転させる駆動部とを備え、バケットの底部から最奥部にかけての面が、バケット内に入った土砂を後方へ通過させられる略格子状に形成され、前記軸部を地盤表面と略平行とする向きで、地盤表層にバケット先端部を食込ませつつ、バケットを平行移動させて、地盤表層を掘削する状態で、前記攪拌羽根部を回転させるものである。

このように本発明によれば、バケットの最奥部から正面開口部に向けて突出状態として配設される軸部に攪拌羽根部を配設し、駆動部で直接攪拌羽根部を回転駆動可能とし、伝達手段を使用せずに攪拌羽根部を回転させて、掘削作業時にバケットに進入した土砂や固化剤を、回転する攪拌羽根部で攪拌混合することとなる。これにより、バケットに入り込む掘削土砂が攪拌羽根部の軸方向からバランスよく各羽根体に接触し、過大な力が加わらない上、強度の小さい伝達手段を介さず、羽根部の駆動に係る機構部分の破損を防ぐことができ、掘削及び混合、攪拌作業を連続して行え、表層地盤改良を中断無く短期間に効率よく進められる。

また、攪拌羽根部を支持する軸部が正面開口部に向いた配置とされてバケット内に位置することで、攪拌羽根部の回転に応じて動く土砂等はバケット内にとどまることができ、羽根部の回転に伴う土砂や固化剤の飛散が生じにくく、作業現場とその周囲に悪影響を与えない。

さらに、バケットの最奥部から正面開口部に向けて突出する軸部周りに回転する攪拌羽根部を設けて、軸部を地盤表面と平行な向きとしてバケットによる掘削を行うことで、掘削作業で地盤表層に食込ませるバケットの地盤への進入量を必要最小限として抵抗を少なくし、掘削に必要な力を抑えつつも、バケット内に入った掘削土砂を攪拌羽根部で速やかにほぐして固化剤と適切に攪拌、混合することができ、改良地盤の形成を能率よく進められる。

また、本発明に係る表層地盤改良用攪拌装置は必要に応じて、流動状態の地盤改良用固化剤を通す管状体で形成され、前記バケットに取付けられ、端部開口からバケット内又はバケット正面開口部の前方側に向けて固化剤を流出させる固化剤供給部を備えるものである。

このように本発明によれば、バケットに固化剤供給部を設け、このバケット上の固化剤供給部から地盤表面、又は掘削によりバケット内に入った掘削土砂に対し、固化剤を散布、投入する。これにより、掘削前だけでなく、掘削と並行して固化剤を投入することもでき、掘削時に、固化剤供給部から掘削土砂に対し十分な量の固化剤を供給すれば、掘削前の固化剤の散布を省略でき、地盤改良作業の効率を高められる。また、攪拌羽根部の回転で動くバケット内の土砂に対し固化剤を投入するようにすれば、掘削土と固化剤との混合をより一層促すことができ、改良された地盤表層部の質を高められる。

本発明の第１の実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置を適用するバックホー用バケットの正面図である。本発明の第１の実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置を適用するバックホー用バケットの側面図である。本発明の第１の実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置の使用状態説明図である。本発明の第２の実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置の使用状態説明図である。本発明の他の実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置を適用するバックホー用バケットの正面図である。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を前記図１ないし図３に基づいて説明する。
前記各図において本実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置は、バックホー４０のバケット５０における最奥部からバケット５０の正面開口部側へ向けて突出状態とされる軸部１１と、バケット内で軸部１１を中心として回動可能とされる攪拌羽根部１２と、軸部１１の内側に配設され、前記攪拌羽根部１２をバケット５０に対し回転させる電動機等の駆動部１３とを備える構成である。

前記バケット５０では、バケットの底部５１から最奥部５２にかけての面が、バケット内に入った土砂を攪拌後バケット外の後方へ通過させられる略格子状に形成される構成である。

前記軸部１１は、バケット５０の最奥部５２をなす面の中央部からバケット５０の正面開口部側へ突出させて配設され、攪拌羽根部１２を回動可能に支持するものである。この軸部１１は円筒状に形成され、内部に駆動部１３を収容する構成である。

前記攪拌羽根部１２は、軸部１１に回動可能に取付けられるハブ部１２ａと、このハブ部１２ａ周囲に取付けられて、軸部１１を中心とした放射状配置とされる複数の羽根体１２ｂとを有し、ハブ部１２ａを軸部内部の駆動部１３をなす電動機等と直接接続されて、これにより回転駆動される構成である。

次に、前記構成に基づく表層地盤改良用攪拌装置を適用した表層地盤改良工程について説明する。前提として、改良工事の前に表層を含む地盤６０の状態が調査、把握され、表層の適切な掘削深さが既に設定され、さらに改良範囲の地面に固化剤が散布されているものとする。

掘削作業では、バケット５０内の前記軸部１１を地盤６０表面と略平行とする向きで、バックホー４０で地盤６０表層にバケット先端部を食込ませ、バケット先端を、改良する深さまで到達させる。この状態で、バケット５０の向きを維持したまま、バックホー４０を動かしてバケット５０を平行移動させ、地盤表層を掘削すると共に、攪拌羽根部１２を回転させる（図３参照）。

掘削により正面開口部からバケット５０に入った土砂及び散布された固化剤は、回転する攪拌羽根部１２により、攪拌、混合され、掘削土砂に均等に固化剤が混じり合った状態となる。この固化剤の混合した土砂６１は、バケット５０の移動に伴って新たにバケット内に入る土砂等に押出される形で、バケット５０の略格子状となっている底部５１や最奥部５２の隙間部分から外部に出て、再度地盤６０表層に位置する状態となる。

掘削と共に攪拌羽根部１２が回転しても、攪拌羽根部１２は最奥部５２から正面開口部に向う配置の軸部１１を中心に回転し、且つ攪拌羽根部１２が全てバケット内に位置していることで、バケット内で攪拌羽根部１２と接触する土砂や固化剤が、バケット５０の各開放部分を経て直接外に出る向きに攪拌羽根部１２から力を受けることはない。よって、こうした土砂等が、バケット５０の正面開口部側から前方へ、またバケット底部５１や最奥部５２の隙間部分から後方へ、それぞれ飛散しにくく、作業現場やその周囲に土砂等が撒散らされるような事態を防止できる。

この後、攪拌済となった地盤６０表層の土砂中の固化剤が土砂と一体に固化することで、改良部となる。改良工事範囲の地盤６０表層各部に同様に作業を行い、表層部が全て固化したら、改良工事完了となる。

このように、本実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置においては、バケット５０の最奥部５２から正面開口部に向けて突出状態として配設される軸部１１に攪拌羽根部１２を配設し、軸部１１内の駆動部１３で直接攪拌羽根部１２を回転駆動可能とし、伝達手段を使用せずに攪拌羽根部１２を回転させて、掘削作業時にバケット５０に進入した土砂や固化剤を回転する攪拌羽根部１２で攪拌混合することから、バケット５０に入り込む掘削土砂が攪拌羽根部１２の軸方向からバランスよく各羽根体１２ｂに接触し、過大な力が加わらない上、強度の小さい伝達手段を介さず、攪拌羽根部１２の駆動に係る機構部分の破損を防ぐことができ、掘削及び混合、攪拌作業を連続して行え、表層地盤改良を中断無く短期間に効率よく進められる。

また、攪拌羽根部１２を支持する軸部１１が正面開口部に向いた配置とされてバケット内に位置することで、攪拌羽根部１２の回転に応じて動く土砂等はバケット内にとどまることができ、攪拌羽根部１２の回転に伴う土砂や固化剤の飛散が生じにくく、作業現場とその周囲に悪影響を与えない。

さらに、バケット５０の最奥部５２から正面開口部に向けて突出する軸部周りに回転する攪拌羽根部１２を設けて、軸部１１を地盤６０表面と平行な向きとしてバケット５０による掘削を行うことで、掘削作業で地盤表層に食込ませるバケット５０の地盤への進入量を必要最小限として抵抗を少なくし、掘削に必要な力を抑えつつも、バケット内に入った掘削土砂を攪拌羽根部１２で速やかにほぐして固化剤と適切に攪拌、混合することができ、改良地盤の形成を能率よく進められる。

（本発明の第２の実施形態）
前記第１の実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置においては、地盤６０表面にあらかじめ散布された固化剤を地盤表層の掘削と共にバケット５０内に取込んで、掘削土砂と固化剤の攪拌、混合を行っており、地盤表面への固化剤散布後は特に固化剤の供給は行わない構成としているが、この他、第２の実施形態として、図４に示すように、バケット５０に固化剤供給部１４を配設し、バケット５０を用いて地盤表層を掘削する際に、固化剤供給部１４から固化剤を送出し、バケット内に掘削土砂と新規に供給された固化剤が共に進入するようにし、攪拌羽根部１２の回転で掘削土砂と新規の固化剤の攪拌、混合も進行させる構成とすることもできる。

この場合、固化剤供給部１４は、バケット５０の正面開口部における、掘削土砂のバケット内への移動の妨げとならない位置に配設される。掘削の際に、この固化剤供給部１４から固化剤を送給することで、地面への散布分と合わせて、適切に土砂と固化剤の混合状態が得られる。

一方、掘削時に固化剤供給部１４から十分な量の固化剤をバケット内に供給できれば、固化剤の掘削前における地面への散布を省略することもできる。これにより、固化剤と土砂の混合状態を得るために、固化剤を掘削前に地盤表面に散布しておく手間が省け、作業能率を高められる。加えて、固化剤散布後、固化剤の固化が始る前に急いで掘削作業を行うといった作業上の制約が無くなり、地盤改良に係る作業の自由度を高められる。

なお、前記各実施形態に係る表層地盤改良用攪拌装置においては、攪拌羽根部１２の各羽根体１２ｂを、所定の断面形状が端部まで一様に連続する羽根形状として形成する構成としているが、これに限らず、図５に示すように、羽根体１２ｃの端部に、この羽根体１２ｃと直交する向きで固定され、羽根体１２ｃに接した土砂が攪拌羽根部外周側に進むのを抑える障壁となる起立部１２ｄを設ける構成とすることもできる。この場合、掘削作業でのバケット進行により攪拌羽根部１２に加わる前方からの掘削土砂の圧力を、逃さずに効率よく攪拌羽根部１２の回転力に変換して、攪拌羽根部１２の回転を補助することができ、攪拌羽根部１２の駆動力を抑えてエネルギー消費を低減できる。

１１軸部
１２攪拌羽根部
１２ａハブ部
１２ｂ、１２ｃ羽根体
１２ｄ起立部
１３駆動部
１４固化剤供給部
４０バックホー
５０バケット
５１底部
５２最奥部
６０地盤
６１固化剤の混合した土砂

Claims

バックホーのバケットにおける最奥部からバケットの正面開口部側へ向けて突出状態とされる軸部と、
前記軸部を中心に放射状に配置される複数の羽根体を有して、バケット内で軸部を中心として回動可能とされる攪拌羽根部と、

前記軸部の内側に配設され、前記攪拌羽根部をバケットに対し回転させる駆動部とを備え、
バケットの底部から最奥部にかけての面が、バケット内に入った土砂を後方へ通過させられる略格子状に形成され、
前記軸部を地盤表面と略平行とする向きで、地盤表層にバケット先端部を食込ませつつ、バケットを平行移動させて、地盤表層を掘削する状態で、前記攪拌羽根部を回転させることを
特徴とする表層地盤改良用攪拌装置。
前記請求項１に記載の表層地盤改良用攪拌装置において、
流動状態の地盤改良用固化剤を通す管状体で形成され、前記バケットに取付けられ、端部開口からバケット内又はバケット正面開口部の前方側に向けて固化剤を流出させる固化剤供給部を備えることを
特徴とする表層地盤改良用攪拌装置。