JP2016142038A - 地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削撹拌部の構成を工夫して、未掘削未撹拌の部分の無い、作業効率の良い地盤改良装置を提供する。
【解決手段】走行自在なベースマシン１のアーム２に取付ける掘削撹拌装置４の支持部材５の下端部を挟んで左右両側に、縦板状の掘削撹拌翼２８を駆動源により回転する従動軸２０の回転方向および軸方向に複数並設して構成した掘削撹拌体２５を夫々設け、左右の掘削撹拌体２５の間に従動軸２０と同心上に円移動する無端状のチェン１３を設け、該チェン１３に所定間隔をおいて掘削ビット３８を複数設けて中間掘削撹拌体３５を構成した地盤改良装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良装置に係るものである。

従来、走行自在なベースマシンのアームに取付ける掘削撹拌装置の支持部材の下端部を挟んで左右両側に、縦板状の掘削撹拌翼を駆動源により回転する従動軸の回転方向および軸方向に複数並設して構成した掘削撹拌体を夫々設けた地盤改良装置は、公知である（特許文献１）。
また、ポストの外周に掘削ビット設けたチェンを巻回したチェンソータイプの地盤改良装置も、公知である（特許文献２）。

特開平１１−２８００５７号公報 特開２０１２−１６２８９２号公報

前記特許文献１のものは、一対の掘削撹拌体を有しているので、所謂ツイン型と呼ばれ、支持部材の下方に未掘削および未撹拌の部分が生じる潜在的な課題があり、前記特許文献１のものは、掘削撹拌体に支持部材と干渉しないように出入りする補助翼を設けて、未掘削未撹拌の抑制を図り、一定の効果を達成している。
しかし、特許文献１のものでは、支持部材と当接すると補助翼が退避する構成であるので、補助翼に所定以上の土砂抵抗が有る部分では退避して掘削撹拌効率が低下するという課題がある。
また、前記特許文献２のものは、掘削ビット設けたチェンを回転させて掘削と撹拌を行うので、チェンの移動路では未掘削という前記課題を克服しているが、チェンの幅には制約があり、掘削範囲が狭く、横方向に連続壁を造成するときには有効であるが、広範囲の土壌改良では作業効率が悪いという課題がある。
本願は、掘削撹拌部の構成を工夫して、未掘削未撹拌の部分の無い、作業効率の良い地盤改良装置を提供するものである。

請求項１は、走行自在なベースマシン１のアーム２に取付ける掘削撹拌装置４の支持部材５の下端部を挟んで左右両側に、縦板状の掘削撹拌翼２８を駆動源６により回転する従動軸２０の回転方向および軸方向に複数並設して構成した掘削撹拌体２５を夫々設け、左右の掘削撹拌体２５の間に従動軸２０と同心上に円移動する無端状のチェン１３を設け、該チェン１３に所定間隔をおいて掘削ビット３８を複数設けて中間掘削撹拌体３５を構成した地盤改良装置としたものである。
請求項２は、前記掘削撹拌装置４は、支持部材５の下部に左右一対設けた掘削撹拌体２５と左右の掘削撹拌体２５の間を移動するチェン１３に掘削ビット３８を取付けて構成した中間掘削撹拌体３５とにより構成する掘削撹拌部２６を有して構成した地盤改良装置としたものである。
請求項３は、前記掘削撹拌装置４は、支持部材５の上部側面に駆動源６を取付け、駆動源６により駆動する駆動軸１０の駆動歯車１２と支持部材５の下部に設けた従動歯車２２との間に無端状のチェン１３を掛け回し、支持部材５の下部には従動歯車２２により回転する従動軸２０に支持部材５を左右に挟んで一対の掘削撹拌体２５を設け、左右の掘削撹拌体２５の間を、チェン１３に取付けた掘削ビット３８が移動するように構成した地盤改良装置としたものである。
請求項４は、前記掘削撹拌体２５は、従動軸２０の軸方向および回転方向において夫々所定間隔をおいて位置をずらせて配置した掘削撹拌翼２８により構成し、前記中間掘削撹拌体３５は、チェン１３に固定の取付板３６にチェン１３の回転方向に平行な板状の掘削ビット３８を、回転方向に対して交差方向に複数並設して構成した地盤改良装置としたものである。
請求項５は、前記チェン１３は、少なくとも、駆動歯車１２と従動歯車２２の間の支持部材５の前後両面側および下面側を移動するように張設し、前記掘削ビット３８は前記掘削撹拌体２５の掘削下面とと同じか深い位置を移動するように構成した地盤改良装置としたものである。
請求項６は、前記支持部材５の駆動歯車１２と従動歯車２２の間の所定位置には、チェン１３の張り具合を調節するテンション機構４０を設けた地盤改良装置としたものである。

請求項１の発明では、左右の掘削撹拌体２５により広範な範囲の土壌改良を効率よく行うことができ、左右の掘削撹拌体２５の間を従動軸２０と同心上に無端状のチェン１３の掘削ビット３８が円移動するので、未掘削未撹拌の部分発生を防止でき、作業効率を向上させることができる。
請求項２の発明では、掘削撹拌装置４を、支持部材５の下部に左右一対設けた掘削撹拌体２５と左右の掘削撹拌体２５の間を移動するチェン１３に掘削ビット３８を取付けて構成した中間掘削撹拌体３５とにより構成しているので、左右の掘削撹拌体２５により土壌改良範囲を広くでき、左右の掘削撹拌体２５の間をチェン１３の掘削ビット３８が移動して掘削撹拌でき、未掘削未撹拌の部分発生を防止でき、作業効率を向上させることができる。
請求項３の発明では、掘削撹拌体２５に回転を伝達するチェン１３を利用して中間掘削撹拌体３５を構成できるので、中間掘削撹拌体３５の駆動機構を掘削撹拌体２５と兼用でき、掘削撹拌部２６の駆動機構を簡素で軽量コンパクトにできる。
請求項４の発明では、掘削撹拌体２５を従動軸２０の軸方向および回転方向において夫々所定間隔をおいて位置をずらせて配置した掘削撹拌翼２８により構成しているので、従動軸２０の軸方向の広範囲の土壌改良を効率よく行うことができ、また、中間掘削撹拌体３５を、チェン１３に固定の取付板３６にチェン１３の回転方向に平行な板状の掘削ビット３８を、回転方向に対して交差方向に複数並設して構成しているので、掘削撹拌体２５に干渉せず、かつ、掘削撹拌体２５間の土砂を確実に掘削撹拌することができる。
請求項５の発明では、チェン１３は、少なくとも、駆動歯車１２と従動歯車２２の間の支持部材５の前後両面側と下面側を移動するときに、支持部材５により移動が案内されるので、掘削ビット３８の移動姿勢を安定させることができると共に、支持部材５をチェン１３の案内部材として兼用する合理的構成にでき、また、掘削ビット３８は掘削撹拌体２５の掘削下面と同じか深い位置を移動するので、掘削撹拌体２５間の土砂を確実に掘削撹拌することができる。
請求項６の発明では、支持部材５の駆動歯車１２と従動歯車２２の間の所定位置には、チェン１３の張り具合を調節するテンション機構４０を設けているので、チェン１３は適正な状態で回転し、中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８の移動姿勢を安定させられ、作業効率を向上させることができる。

地盤改良装置の側面図。 掘削撹拌装置の正面図。 同側面図。 作業状態側面図。

本発明の一実施形態図により説明する。図１に示したように、１はベースマシンであり、ベースマシン１のアーム２にブラケット３を介して掘削撹拌装置４の上部を着脱自在に取付ける。
なお、本願の要件ではないので、詳細は省略するが、アーム２はリンクにより構成して掘削撹拌装置４を地盤Ｇに垂直状態で挿入可能に構成している。
ブラケット３には、掘削撹拌装置４の一部を構成する縦の支持部材５の上部を固定し、支持部材５の上部側面には駆動源６となる油圧モータ７を固定状態に取付ける。駆動源６の駆動軸１０を軸受部材１１を介して支持部材５に軸装し、駆動軸１０には駆動歯車１２を設ける。駆動歯車１２には無端状のチェン１３を掛け回す。

支持部材５の下部には従動軸２０を軸受部材２１を介して軸装し、従動軸２０の前後中間部分には従動歯車２２を固定状態に取付け、従動歯車２２にチェン１３の下側部分を掛け回す。
軸受部材２１より外側に突出する部分の従動軸２０には、一対の掘削撹拌体２５を有する掘削撹拌部２６を設ける。掘削撹拌部２６の掘削撹拌体２５は従動軸２０の回転により駆動して土壌と土壌改良材とを混合撹拌できればよく、構成は任意であるが、以下、一例を示す。
本例の掘削撹拌体２５は、従動軸２０に板状の取付板２７を軸方向および回転方向において所定間隔をおいて複数設け、各取付板２７に掘削撹拌翼２８の基部を交換自在に固定する。
そのため、複数の掘削撹拌翼２８は夫々は従動軸２０の軸方向および回転方向において夫々所定間隔をおいて位置をずらせて配置される。
また、各掘削撹拌翼２８は夫々土壌に対して抵抗を与えるように捻って設けられる。
３０は土壌改良材の配管であり、３１は供給口、３２は吐出口である。

左右の掘削撹拌体２５の間には、中間掘削撹拌体３５を設ける。中間掘削撹拌体３５は左右の掘削撹拌体２５の間を、従動軸２０の軸回り方向に移動して、左右の掘削撹拌体２５の間の土壌を掘削して土壌改良材と撹拌する。
したがって、本願の掘削撹拌装置４は、掘削撹拌装置４の下方部分を、左右の掘削撹拌体２５の間の土壌を掘削撹拌体２５と中間掘削撹拌体３５により掘削して土壌改良材と撹拌する。
中間掘削撹拌体３５は、取付板３６に板状部材を並設して掘削ビット３８を構成し、掘削ビット３８をチェン１３に所定間隔をおいて複数設けて構成する。
中間掘削撹拌体３５は、少なくとも、支持部材５の掘削撹拌体２５の掘削域より高い位置から各掘削ビット３８が土壌に接触して掘削するように構成すればよいが、本例では、駆動歯車１２と従動歯車２２の間の支持部材５の前後側と下面側を移動するように、チェン１３を張設し、支持部材５の外周を掘削ビット３８が移動するようにしている。

したがって、チェン１３は掘削撹拌体２５への駆動伝達手段であると共に、中間掘削撹拌体３５の構成部材を兼用している。
そのため、掘削撹拌体２５と中間掘削撹拌体３５は同一の駆動源６により駆動させられ、駆動機構を簡素にしている。
また、チェン１３は、駆動歯車１２と従動歯車２２の間を移動するが、支持部材５の前後両面の外周の一部に摺動させて、支持部材５をチェン１３の案内部材も兼用させる構成としても良い。
前記支持部材５の駆動歯車１２と従動歯車２２の間の所定位置には、チェン１３の張り具合を調節するテンション機構４０を設ける。テンション機構４０はチェン１３の張り具合を調節できればよく、構成は任意であり、当接体４１を支持部材５に対して移動自在にして、当接体４１を出入りさせてチェン１３の張り具合を調節できればよく、支持部材５に設けたケース４３に当接体４１を出入り自在に挿入し、図示は省略するが、ケース４３に螺合させた調節ボルト（図示省略）により当接体４１を出入りさせるとよい。なお、油圧シリンダ等により当接体４１を出入りさせる構成としてもよい。
前記従動軸２０と従動歯車２２の支持部材５への取付構成は、任意であるが、一例を示すと、支持部材５の下部に左右一対の脚部４４を設け、脚部４４の外側に夫々軸受部材２１を設け、左右の軸受部材２１に従動軸２０を軸装する。一対の脚部４４の間の従動軸２０には従動歯車２２を固定状態に設ける。
４５は従動歯車２２のボス部である。

掘削撹拌体２５の上方の支持部材５には、左右一対の下部泥除けカバー５０を設ける。左右の下部泥除けカバー５０の間を前記中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８が通過する。下部泥除けカバー５０は側面視において、中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８の移動軌跡よりやや外側に位置する前後長さを有して構成している。
また、駆動歯車１２の軸心上方の中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８の移動軌跡の外側には、上部泥除けカバー５２を設ける。

（実施形態の作用）
本発明は、上記構成であり、改良しようとする軟弱地盤に掘削撹拌部２６を回転させつつ掘削撹拌装置４を降下させるとともにセメントミルク等の土壌改良剤（硬化剤）を配管３０を通じて支持部材５の下部の吐出口３２から地盤内に注入する。
地盤内での掘削撹拌部２６の回転によりその掘削撹拌部２６の掘削撹拌体２５と中間掘削撹拌体３５により地盤を掘削すると同時に土砂と土壌改良剤とが撹拌混合される。
次に、図４のように、掘削撹拌装置４をベースマシン１のアーム２を操作して、掘削撹拌装置４を後側（ベースマシン１側）に移動させて掘削撹拌作業を行なって、所要範囲の地盤を改良する。
この所要範囲の地盤の掘削撹拌作業後に、ベースマシン１自体を移動させて掘削撹拌作業を行なってもよく、作業順序は任意であり、アーム２の操作による掘削撹拌装置４の移動と、ベースマシン１自体の移動による掘削撹拌装置４の移動とを組合せて、地盤の掘削撹拌作業を行ってもよい。
また、この所要範囲の地盤の掘削撹拌作業後に、掘削撹拌装置４を一旦上昇させて、ベースマシン１を移動させて、順次上記掘削撹拌作業を反復して行なうことにより所要範囲の地盤を改良してもよい。
掘削撹拌装置４は、支持部材５の上部側面に駆動源６となる油圧モータ７を固定状態に取付け、駆動源６の駆動軸１０を軸受部材１１を介して支持部材５に軸装し、駆動軸１０には駆動歯車１２を設け、駆動歯車１２には支持部材５の下部に設けた従動歯車２２との間に無端状のチェン１３を掛け回し、支持部材５の下部には従動歯車２２により回転する従動軸２０に一対の掘削撹拌体２５を有する掘削撹拌部２６を設けているので、掘削撹拌部２６は駆動源６の駆動をチェン１３により伝達されて掘削撹拌体２５を駆動回転させて、土砂と土壌改良剤とを撹拌混合する。

掘削撹拌部２６の掘削撹拌体２５は、従動軸２０に板状の取付板２７を回転方向に所定間隔をおいて複数設け、各取付板２７に掘削撹拌翼２８の基部を交換自在に固定し、各掘削撹拌翼２８は夫々回転すると土壌に対して抵抗を与えるように捻っているので、各掘削撹拌翼２８が従動軸２０の軸方向および回転方向において土砂および土壌改良剤を剪断するように回転して、両者を撹拌混合させる。
したがって、本願の掘削撹拌装置４の掘削撹拌部２６は、支持部材５の左右幅に対して左右方向に所定の長さを有して突出する左右方向の従動軸２０に掘削撹拌翼２８を左右方向に複数並設して構成しているので、掘削撹拌装置４の下方の前後左右の所定範囲の地盤の改良が可能となって、作業効率を向上させられる。
本発明の掘削撹拌部２６は、左右の掘削撹拌体２５の間を回転移動する中間掘削撹拌体３５を設けているので、左右の掘削撹拌体２５の間を、従動軸２０の軸回り方向に移動して、左右の掘削撹拌体２５の間の土壌を掘削して土壌改良剤と撹拌混合する。

したがって、本願の掘削撹拌装置４は、掘削撹拌装置４の支持部材５の下方部分の、左右の掘削撹拌体２５の間の土壌を、掘削撹拌体２５と中間掘削撹拌体３５とにより掘削して土壌改良材と撹拌することができ、作業効率を向上させられる。
それゆえ、支持部材５の下端直下に未掘削未撹拌の領域が生じることを防ぐことができ、均等な撹拌ができるので均質な改良地盤を得ることができる。
中間掘削撹拌体３５は、取付板３６に固定した板状の掘削ビット３８を、チェン１３に所定間隔をおいて複数設けて構成し、掘削ビット３８の下部の移動軌跡は掘削撹拌体２５の回転軌跡と同じか下方に位置させているので、中間掘削撹拌体３５は左右の掘削撹拌体２５の間を掘削ビット３８が移動して強制的に撹拌混合を行う。

中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８は、駆動歯車１２と従動歯車２２の間の支持部材５の前後両側と下面側を移動するように、チェン１３を張設し、少なくとも、支持部材５の掘削撹拌体２５の掘削域より高い位置から各掘削ビット３８が土壌に接触して掘削するように構成しているので、チェン１３は掘削撹拌体２５への駆動伝達手段であると共に、中間掘削撹拌体３５の構成部材を兼用している。
そのため、掘削撹拌体２５と中間掘削撹拌体３５は同一の駆動源６により駆動させられ、駆動機構を簡素にしている。
支持部材５の駆動歯車１２と従動歯車２２の間の所定位置には、チェン１３の張り具合を調節するテンション機構４０を設けているので、テンション機構４０はチェン１３の張り具合を調節する。
そのため、チェン１３は適正な状態で回転し、中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８の移動姿勢を安定させられ、作業効率を向上させられる。
掘削撹拌体２５の上方の支持部材５には、左右一対の下部泥除けカバー５０を設けるているので、掘削撹拌部２６による作業中の土砂や礫の飛散を下部泥除けカバー５０により防止する。
また、駆動歯車１２の軸心上方の中間掘削撹拌体３５の掘削ビット３８の移動軌跡の外側には、上部泥除けカバー５２を設けているので、チェン１３や掘削ビット３８に付着している土砂の飛散を防止する。

１…ベースマシン、２…アーム、３…ブラケット、４…掘削撹拌装置、５…支持部材、６…駆動源、７…油圧モータ、１０…駆動軸、１１…軸受部材、１２…駆動歯車、１３…チェン、２０…従動軸、２１…軸受部材、２２…従動歯車、２５…掘削撹拌体、２６…掘削撹拌部、２７…取付板、２８…掘削撹拌翼、３０…配管、３１…供給口、３２…吐出口、３５…中間掘削撹拌体、３６…取付板、３８…掘削ビット、４０…テンション機構、４１…当接体、４３…ケース、４４…脚部、５０…下部泥除けカバー、５２…上部泥除けカバー。

Claims (6)

1. 走行自在なベースマシン１のアーム２に取付ける掘削撹拌装置４の支持部材５の下端部を挟んで左右両側に、縦板状の掘削撹拌翼２８を駆動源６により回転する従動軸２０の回転方向および軸方向に複数並設して構成した掘削撹拌体２５を夫々設け、左右の掘削撹拌体２５の間に従動軸２０と同心上に円移動する無端状のチェン１３を設け、該チェン１３に所定間隔をおいて掘削ビット３８を複数設けて中間掘削撹拌体３５を構成した地盤改良装置。
2. 請求項１において、前記掘削撹拌装置４は、支持部材５の下部に左右一対設けた掘削撹拌体２５と左右の掘削撹拌体２５の間を移動するチェン１３に掘削ビット３８を取付けて構成した中間掘削撹拌体３５とにより構成する掘削撹拌部２６を有して構成した地盤改良装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記掘削撹拌装置４は、支持部材５の上部側面に駆動源６を取付け、駆動源６により駆動する駆動軸１０の駆動歯車１２と支持部材５の下部に設けた従動歯車２２との間に無端状のチェン１３を掛け回し、支持部材５の下部には従動歯車２２により回転する従動軸２０に支持部材５を左右に挟んで一対の掘削撹拌体２５を設け、左右の掘削撹拌体２５の間を、チェン１３に取付けた掘削ビット３８が移動するように構成した地盤改良装置。
4. 請求項３において、前記掘削撹拌体２５は、従動軸２０の軸方向および回転方向において夫々所定間隔をおいて位置をずらせて配置した掘削撹拌翼２８により構成し、前記中間掘削撹拌体３５は、チェン１３に固定の取付板３６にチェン１３の回転方向に平行な板状の掘削ビット３８を、回転方向に対して交差方向に複数並設して構成した地盤改良装置。
5. 請求項４において、前記チェン１３は、少なくとも、駆動歯車１２と従動歯車２２の間の支持部材５の前後両面側および下面側を移動するように張設し、前記掘削ビット３８は前記掘削撹拌体２５の掘削下面とと同じか深い位置を移動するように構成した地盤改良装置。
6. 請求項５において、前記支持部材５の駆動歯車１２と従動歯車２２の間の所定位置には、チェン１３の張り具合を調節するテンション機構４０を設けた地盤改良装置。

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