JP2017020165A - バーチカルドレン工法施工機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ケーシングからローラを容易に離反させることができるバーチカルドレン工法施工機を提供する。
【解決手段】ケーシング8を地中に圧入するローラ式圧入装置4を備えたバーチカルドレン工法施工機において、ローラ式圧入装置に、ケーシング8を挟む位置に配置した第1及び第2移動体32a,32bと、第1及び第2移動体に設けられケーシング8を挟持する第1及び第2ローラ37a,37bと、第1及び第2ローラに連結した第1及び第2モータ38a,38bと、第1及び第2移動体に対して自重でケーシング8から離反する方向に力が作用するようにそれぞれ第1及び第2移動体を本体31に対して支持する支持機構33と、第1及び第2移動体の間隔を調整する調整機構35と、第1及び第2移動体を互いに近付ける方向に付勢する付勢装置34とを備える。
【選択図】 図3

Description

本発明は、ペーパードレン工法、プラスチックドレン工法等を含むバーチカルドレン工法と呼ばれる地盤改良工法の一種を施工するためのバーチカルドレン工法施工機に関する。
バーチカルドレン工法とは軟弱地盤層改良の工法の一種であり、紙質、合成樹脂、化学繊維不織布等からなる帯状のドレン材(ペーパードレン、プラスチックドレン等)を挿入したケーシング等と呼ばれる鋼管を地中に圧入し、その後ケーシングのみを引き抜いてドレン材を地中に残し、ドレン材を介して地中の水分を地上に排出することで地盤の圧密を促進させるものである。
ドレン材は、数十cm〜数m程度の間隔で打設されるため、施工面積が広大な埋め立て地等では打設数は膨大である。このような現場ではケーシングの圧入及び引き抜きの高速化が要求され、ケーシングを挟み込んだローラ対を回転させてケーシングを下方に送り出して地面に圧入するローラ式圧入装置が適用される場合がある(特許文献1等参照)。
実公平6−29121号公報
ローラ式圧入装置では、ケーシングにローラをスプリング等によって押し付けるための押し付け機構はあるが、一般的にケーシングからローラを離反させるための機構を持たない。ケーシングに異物が噛み込んだ場合や整備時にローラをケーシングから離反させる場合、ローラを含むローラユニットを人力等で移動させているのが実情である。ローラユニットはローラを回転駆動させる駆動装置を含んでいて非常に重量があり、このローラユニットを移動させる作業には多大な労力を要する。
本発明の目的は、ケーシングからローラを容易に離反させることができるバーチカルドレン工法施工機を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、ケーシングを地中に圧入するローラ式圧入装置を備えたバーチカルドレン工法施工機において、前記ローラ式圧入装置は、本体と、上下に延びる前記ケーシングを挟む位置に配置した第1及び第2移動体と、前記第1移動体に設けた第1ローラと、前記第2移動体に設けられ、前記第1ローラとの間に前記ケーシングを挟持する第2ローラと、前記第1ローラに連結した第1モータ、及び第2ローラに連結した第2モータの少なくとも一方と、前記第1及び第2移動体に対して自重で前記ケーシングから離反する方向に力が作用するようにそれぞれ第1及び第2移動体を前記本体に対して支持する支持機構と、前記第1及び第2移動体の間隔を調整する調整機構と、前記第1及び第2移動体を互いに近付ける方向に付勢する付勢装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ケーシングからローラを容易に離反させることができる。
本発明の第1実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機の一例の外観を示す側面図である。 本発明の第1実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機に備えられたシリンダチャック式圧入装置の一構成例を表した一部破断側面図である。 本発明の第1実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機に備えられたローラ式圧入装置の一構成例を表した一部破断側面図である。 図3中の左側から見たローラ式圧入装置の正面図である。 図3中のV−V線による矢視断面図である。 本発明の第1実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機に備えられたローラ式圧入装置のローラがケーシングから離反した様子を表した図である。 本発明の第2実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機に備えられたローラ式圧入装置の一構成例を表した側面図である。 本発明の第2実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機に備えられたローラ式圧入装置のローラがケーシングから離反した様子を表した図である。
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
(第1実施形態)
1.バーチカルドレン工法施工機
図1は本発明の第1実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機の一例の外観を示す側面図である。図1に示したバーチカルドレン工法施工機は、走行体1、旋回体2、フロントフレーム3、ローラ式圧入装置4、ケーシングガイド装置5、シリンダチャック式圧入装置6及びタワー7を備えている。旋回体2は走行体1の上部に旋回可能に設けられている。フロントフレーム3は旋回体2の前部に取り付けられている。ローラ式圧入装置4はフロントフレーム3上に、ケーシングガイド装置5はローラ式圧入装置4上に、シリンダチャック式圧入装置6はケーシングガイド装置5上に、タワー7はシリンダチャック式圧入装置6上に設置されている。
このバーチカルドレン施工機を用いた工法では、まずタワー7内にケーシング8をガイド(不図示)に沿って上下動自在に挿入し、フロントフレーム3の側部に取付けられるリール(不図示)に巻かれた帯状のドレン材(不図示)をタワー7の頂部からケーシング8内に挿入し、ドレン材の先端をアンカー(不図示)によりケーシング8の先端(下端)に係止する。そして、シリンダチャック式圧入装置6又はローラ式圧入装置4によってドレン材を内包したケーシング8を軟弱地盤に圧入する。
上端がタワー7の下端部に達するまでケーシング8が地盤に圧入されると、ケーシング8の頂部近辺でドレン材を作業員が切断する。シリンダチャック式圧入装置6又はローラ式圧入装置4を圧入時と逆向きに作動させてケーシング8を引き抜くと、アンカーがケーシング8から外れてドレン材が地中に残り、同時にタワー7内で垂下するドレン材がケーシング8内に挿入される。そして、ケーシング8の下端からドレン材の下端が露出するまでケーシング8を引き上げると、ドレン材の下端にアンカーを取り付けてケーシング8の下端に係止させ、再びシリンダチャック式圧入装置6又はローラ式圧入装置4によってケーシング8を地盤に圧入する。
バーチカルドレン工法施工機を順次移動させつつ以上の作業を繰り返し行い、多数のドレン材を地中に埋設する。ドレン材は中空構造となっており、加圧された地中の水分が中空部から地上に排出されることで地盤が脱水され、圧密促進により地盤が改良される。バーチカルドレン工法では、一般的に数十cm〜数m間隔でドレン材が打設され、施工対象の土地面積によっては夥しい数のドレン材を打設しなければならず、圧入及び引き抜きの作業の効率化と圧入位置の高精度化が要求される。そのため、本実施形態では、高速でケーシング8を圧入及び引き抜きできるローラ式圧入装置4、及び確実にケーシング8をチャックして堅固な地中に対してもケーシング8を圧入及び引き抜きできるシリンダチャック式圧入装置6を併用する構成としている。ケーシング8の圧入及び引き抜きには主にローラ式圧入装置4が用いられるが、例えば圧入動作及び引き抜き動作の初動時のように強い力が必要な場合にシリンダチャック式圧入装置6が用いられる。
2.シリンダチャック式圧入装置
図2はシリンダチャック式圧入装置6の一構成例を表した一部破断側面図である。図2に示したシリンダチャック式圧入装置6は、本体11、圧入シリンダ12、チャック機構13及びチャックシリンダ14を備えている。本体11はケーシングガイド装置5(図1)上に設けた枠状の部材である。チャック機構13はベース15及び一対のリンク16a,16bを備えている。ベース15は上下に延びる複数の圧入シリンダ12により本体11に連結されている。リンク16a,16bはベース15に対してピン17a,17bにより連結され、それぞれピン17a,17bを中心に同一平面内(若しくは平行な平面内)で回動するように構成されている。リンク16a,16bの先端(下端)にはピン18a,18bを介してチャック19a,19bが回動可能に連結されている。リンク16a,16bのピン18a,18bを挟んだ反対側の先端(上端)は、ピン20a,20bを介して上記チャックシリンダ14で連結されている。チャックシリンダ14はケーシング8に干渉しない位置で概略水平方向に延在している。圧入シリンダ12及びチャックシリンダ14は例えば油圧シリンダである。
例えばケーシング8を圧入する場合、圧入シリンダ12を最収縮させた状態でチャックシリンダ14を伸長させると、チャック19a,19bの間に通したケーシング8の外周部がチャック19a,19bにより把持される。チャック19a,19bでケーシング8を把持した状態で圧入シリンダ12を伸長させると、圧入シリンダ12のストローク分だけケーシング8が下方に押し込まれて地盤に圧入される。その後、必要であればチャックシリンダ14を収縮させてチャック19a,19bを開き、圧入シリンダ12を最収縮させて同じ手順を繰り返す。ケーシング8の引き抜きに用いる場合には、圧入シリンダ12を最伸長させた状態でチャックシリンダ14を伸長させてケーシング8を把持し、圧入シリンダ12を収縮させてケーシング8を引き上げる。
3.ローラ式圧入装置
図3はローラ式圧入装置4の一構成例を表した一部破断側面図、図4は図3中の左側から見たローラ式圧入装置4の正面図、図5は図3中のV−V線による矢視断面図である。図3−図5に示したローラ式圧入装置4は、本体31、第1及び第2ローラユニット32a,32b、支持機構33、付勢装置34及び調整機構35を備えている。但し、図5では付勢装置34及び調整機構35は図示省略してある。
第1ローラユニット32aは、第1移動体36a、第1ローラ37a及び第1モータ38aを備えている。同様に、第2ローラユニット32bは、第2移動体36b、第2ローラ37b及び第2モータ38bを備えている。第1及び第2移動体36a,36bはブラケットであり、上下に延びるケーシング8を挟んで対向している。第1移動体36aには第1モータ38aが、第2移動体36bには第2モータ38bが取り付けられている。第1及び第2モータ38a,38bは例えば油圧モータである。第1モータ38a(若しくはその減速機)の出力軸には第1ローラ37aが、第2モータ38b(若しくはその減速機)の出力軸には第2ローラ37bがそれぞれ連結され、これにより第1及び第2移動体36a,36bにそれぞれ第1及び第2ローラ37a,37bが設けられている。これら第1及び第2ローラ37a,37bは、同一鉛直面内に配置され、かつ回転軸が同一水平面上で平行な位置関係にあり、互いの外周面に形成された溝でケーシング8を挟持できるようになっている。本実施形態ではケーシング8の断面が正方形状である場合を例示しており、これに合わせて第1及び第2ローラ37a,37bの外周面の溝もV字型に形成してある。本実施形態では、これら第1及び第2ローラユニット32a,32bは、支持機構33を介して本体31の上部フレームから吊り下げられている。本体31はフロントフレーム3(図1)上に設けた枠状の部材である。
支持機構33は第1支持機構33a及び第2支持機構33bを備えている。第1及び第2支持機構33a,33bは同一でかつケーシング8を中心にした対称構造の吊り下げ部材であり、互いにリンク39,40を備えている。第2支持機構33bを例に説明すると、そのリンク39は、上部がピン41を介して本体31に、下部がピン42を介して第2移動体36bに、それぞれ回動自在に連結されている。また、リンク40の上部はピン43を介して本体31に、下部はピン44を介して第2移動体36bに回動自在に連結されている。ピン41−44の軸心線は第1及び第2ローラ37a,37bの回転軸と平行である。ピン41−44の中心を結ぶ図形は平行四辺形を形成し、ピン41,43の中心を結ぶ線がピン42,44の中心を結ぶ線と平行になる。つまり、本実施形態における第1及び第2支持機構33a,33bは平行リンクであり、第1及び第2支持機構33a,33bを介して第1及び第2移動体36a,36bが揺動しても、第1及び第2移動体36a,36bの姿勢(例えば水平面に対する傾き)が変化しないようになっている。また、第1及び第2ローラ37a,37bは、図6に示したように、外力が作用しない自然状態ではケーシング8との間にそれぞれ隙間gが空くように、第1及び第2支持機構33a,33bによって本体31から吊り下げられている。
調整機構35は、第1及び第2移動体36a,36bの間隔を調整する機構であり、本実施形態では図4に示したように、第1及び第2ローラ37a,37bを挟んだ両側において第1及び第2ローラ37a,37bの回転軸を挟んで上下に、つまり合計4箇所設けられている。これら調整機構35は、それぞれロッド45及び拘束部材46,47を備えている。ロッド45は第1及び第2移動体36a,36bを水平に貫通し、一方側の端部に拘束部材46を有している。拘束部材46は例えばロッド45に螺着した複数のナットであり、第2移動体36bの外壁面(ケーシング8と反対側を向く壁面)に接触し第2移動体36bに係り合う。一方の拘束部材47は例えばロッド45に螺着した複数のナット及びこれに支持された当て板である。拘束部材47と第1移動体36aの間には上記付勢装置34が介在している。付勢装置34は圧縮スプリングであり、自然長よりも収縮した状態で第1移動体36aを押し、第1及び第2移動体36a,36bを互いに近付ける方向に付勢する。従って、拘束部材47は、付勢装置34を介して第1移動体36aの外壁面(ケーシング8と反対側を向く壁面)に係り合う。
上記構成により、拘束部材47(若しくは拘束部材46)を締め込んだり緩めたりすることで(ロッド45に沿って移動させることで)第1及び第2移動体36a,36bの間隔が調整される。例えば図6に示した自然状態から第1及び第2移動体36a,36bの自重に抗して拘束部材47(若しくは拘束部材46)を締め込むことにより、第1及び第2移動体36a,36bが付勢装置34を介して弾性的に拘束される。ケーシング8が第1及び第2ローラ37a,37bにより挟持された状態で第1及び第2モータ38a,38bを駆動させれば、第1及び第2ローラ37a,37bによりケーシング8が送られ、地面に対するケーシング8の圧入又は引き抜きがされる。反対に、第1及び第2ローラ37a,37bがケーシング8に接触した状態から拘束部材47(若しくは拘束部材46)を緩めていくと、付勢装置34が自然長程度になった後、第1及び第2移動体36a,36bがケーシング8から自重で離反する。
4.効果
(1)作業性向上
前述したように、支持機構33は、第1及び第2ローラ37a,37bがケーシング8に接触した状態では、第1及び第2移動体36a,36bに対して自重でケーシング8から離反する方向に力が作用する構成である。そのため、例えば調整機構35の拘束部材47を緩めていけば、第1及び第2ローラユニット32a,32bが自重により自然にケーシング8から離反する。従って、ケーシング8から第1及び第2ローラ37a,37bを容易に離反させることができ、ケーシング8に付着した異物の除去やメンテナンスに伴う労力や時間を大幅に軽減することができる。
(2)調心の不要化
支持機構33により吊り下げた状態でロッド45を介して第1及び第2ローラユニット32a,32bを連結したことにより、調整機構35で第1及び第2ローラ37a,37bの間隔を調整する際、ケーシング8に対して第1及び第2ローラ37a,37bの双方が進退し、第1及び第2ローラユニット32a,32bの構造的対称性が確保されていれば、第1及び第2ローラ37a,37bの水平方向の中間位置は一定位置に維持される。例えばケーシング8の外径サイズが変化しても、ローラの位置を個別に調整する構成のように調心する必要がない。また、第1及び第2ローラユニット32a,32bの位置を個別に調整する機構に比べて構造を簡素化することができる。
また、付勢装置34による付勢力が均等にケーシング8に作用するので、例えば付勢力をローラ毎に調整する構造と異なり、第1及び第2ローラ37a,37bを介してケーシング8に伝達される力のばらつきが抑えられ、ケーシング8が曲がったり傾いたりして圧入されることを抑制することができる。
(3)小型化
第1及び第2ローラユニット32a,32bを支持する支持機構33として平行リンクを用いたことにより、ケーシング8との相対的な位置関係が変わっても第1及び第2ローラユニット32a,32bの姿勢が不変である。従って、例えばケーシング8から第1及び第2ローラ37a,37bを離反させる作業の最中に第1及び第2ローラユニット32a,32bが不意に傾いたりすることもないので、より安全にメンテナンス等の作業を進めることができる。また、第1及び第2ローラユニット32a,32bの移動方向がケーシング8に対する進退方向に限定され、第1及び第2ローラユニット32a,32bの可動範囲が小さく制限されるので、ローラ式圧入装置4の小型化にも寄与する。
(第2実施形態)
図7は本発明の第2実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機に備えられたローラ式圧入装置の一構成例を表した側面図である。第1実施形態と同様の部分には既出図面と同符号を付して説明を省略する。本実施形態が第1実施形態と相違する点は、ローラユニットの支持機構の構成である。図7に示したローラ式圧入装置54は、本体51、第1及び第2ローラユニット52a,52b、支持機構53、付勢装置34及び調整機構35を備えている。
本実施形態の支持機構53は、ガイド部材61及び車輪62を備えている。ガイド部材61は、ケーシング8から離れるにつれて下る傾斜面61a,61bを有する山型の部材であり、本体51の下部フレーム上に設けられている。傾斜面61a,61bは湾曲又は屈曲のない平面である。山型の頂部の位置はケーシング8の中心線に合わせてあり、頂部が形成する線は第1及び第2ローラ37a,37bの回転軸と平行である。ガイド部材61は頂部を中心に対称形をしており、頂部を挟んだ両側の傾斜面61a,61bの斜度は同一である。
車輪62は、第1及び第2移動体56a,56bの下部に、傾斜面61a,61bの傾斜方向にそれぞれ複数列設けられている。第1移動体56aの車輪62は傾斜面61aに、第2移動体56bの車輪62は傾斜面61bに接地している。車輪62の回転軸は第1及び第2ローラ37a,37bの回転軸と平行である。本実施形態においては、第1及び第2移動体56a,56bの下部が傾斜面61a,61bに沿って斜めに形成されていて、上面の水平と側面の鉛直が保たれている。なお、特に図示していないが、傾斜面61a,61bには、第1及び第2ローラユニット52a,52bの走行範囲を制限するストッパを設けることが好ましい。
本実施形態に係るバーチカルドレン工法施工機におけるその他の構成は、第1実施形態のバーチカルドレン施工機と同様である。
本実施形態のように第1及び第2ローラユニット52a,52bに車輪62を設けて傾斜面61a,61bで支持する構成としても、第1及び第2ローラ37a,37bがケーシング8に接触した状態では、第1及び第2移動体56a,56bに対して自重でケーシング8から離反する方向に力が作用する。そのため、例えば調整機構35の拘束部材47を緩めていけば、第1及び第2ローラユニット52a,52bが自重により自然にケーシング8から離反し、第1及び第2ローラユニット52a,52bとケーシング8との間に隙間gを確保することができる。また、第1及び第2ローラユニット52a,52bは平滑な傾斜面61a,61b上を走行するため姿勢(例えば水平面に対する傾斜)の変化もない。従って、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(その他)
以上においては、一対のローラ37a,37bを備えたローラ式圧入装置4,54を例示して説明したが、ローラ対は上下複数段とすることもできる。また、第1及び第2ローラ37a,37bの双方にそれぞれ駆動用のモータを設けた構成を例示して説明したが、例えば2つのローラでモータを共用し、チェーンやベルト、ギア等の駆動伝達機構で共用のモータの駆動力を2つのローラへ伝達する構成とすることも考えられる。
また、付勢装置34として圧縮スプリングを用いた場合を例に挙げて説明したが、引っ張りばねやシリンダ等の他の付勢装置を適用することもできる。付勢装置34を拘束部材47と第1移動体36a,56aとの間に介在させた場合を例に挙げて説明したが、拘束部材47と第1移動体36a,56aとの間に代えて、又は拘束部材47と第1移動体36a,56aとの間に加えて、拘束部材46と第2移動体36b,56bとの間に付勢装置34を介在させても良い。
また、第1実施形態では平行リンクで第1及び第2ローラユニット32a,32bを吊り下げた構成を説明したが、第1及び第2ローラユニット32a,32bを平行リンク上に搭載した構成とすることも考えられる。
走行体1によって地表面を自力走行するタイプのバーチカルドレン工法施工機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、例えば台船等の他の移動装置により施工場所を順次移動していくバーチカルドレン工法施工機(特開2002−188138号公報に詳しい)にも本発明は適用可能である。また、自力移動型の移動装置を備えたバーチカルドレン工法施工機に限らず、牽引されて移動するタイプのバーチカルドレン工法施工機にも本発明は適用可能である。
4…ローラ式圧入装置、8…ケーシング、31…本体、32a…第1移動体、32b…第2移動体、33…支持機構、34…付勢装置(圧縮スプリング)、35…調整機構、36a…第1移動体、36b…第2移動体、37a…第1ローラ、37b…第2ローラ、38a…第1モータ、38b…第2モータ、39,40…リンク(支持機構、吊り下げ部材、平行リンク)、45…ロッド、46,47…拘束部材、51…本体、52a…第1移動体、52b…第2移動体、53…支持機構、54…ローラ式圧入装置、56a…第1移動体、56b…第2移動体、61…ガイド部材、61a,61b…傾斜面、62…車輪

Claims (6)

  1. ケーシングを地中に圧入するローラ式圧入装置を備えたバーチカルドレン工法施工機において、
    前記ローラ式圧入装置は、
    本体と、
    上下に延びる前記ケーシングを挟む位置に配置した第1及び第2移動体と、
    前記第1移動体に設けた第1ローラと、
    前記第2移動体に設けられ、前記第1ローラとの間に前記ケーシングを挟持する第2ローラと、
    前記第1ローラに連結した第1モータ、及び第2ローラに連結した第2モータの少なくとも一方と、
    前記第1及び第2移動体に対して自重で前記ケーシングから離反する方向に力が作用するようにそれぞれ第1及び第2移動体を前記本体に対して支持する支持機構と、
    前記第1及び第2移動体の間隔を調整する調整機構と、
    前記第1及び第2移動体を互いに近付ける方向に付勢する付勢装置と
    を備えたことを特徴とするバーチカルドレン工法施工機。
  2. 請求項1のバーチカルドレン工法施工機において、前記支持機構は、外力が作用しない自然状態で前記第1及び第2ローラと前記ケーシングとの間にそれぞれ隙間が空くように前記本体に対して前記第1及び第2移動体を吊り下げる吊り下げ部材を備えていることを特徴とするバーチカルドレン工法施工機。
  3. 請求項2のバーチカルドレン工法施工機において、前記吊り下げ部材は平行リンクであることを特徴とするバーチカルドレン工法施工機。
  4. 請求項1のバーチカルドレン工法施工機において、
    前記支持機構は、
    前記本体に設けられ、前記ケーシングから離れるにつれて下る傾斜面を有するガイド部材と、
    前記第1及び第2移動体の下部に設けられ、前記傾斜面に接地した車輪と
    を含んでいることを特徴とするバーチカルドレン工法施工機。
  5. 請求項3又は4のバーチカルドレン工法施工機において、
    前記調整機構は、
    前記第1及び第2移動体を水平に貫通するロッドと、
    前記第1及び第2移動体に係り合い、前記ロッドに沿って移動させることで前記第1及び第2移動体の間隔を調整する拘束部材と
    を備えていることを特徴とするバーチカルドレン工法施工機。
  6. 請求項5のバーチカルドレン工法施工機において、前記付勢装置は、前記第1移動体及び前記拘束部材の間、前記第2移動体及び前記拘束部材の間の少なくとも一方に設けた圧縮スプリングであることを特徴とするバーチカルドレン工法施工機。
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