JP3215453U - 地盤改良装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】共回り防止翼の内周面と回転軸の外周面の間に土砂が浸入することを抑制し、共回り防止翼の機能を十分かつ長時間にわたって発揮させることができる地盤改良装置を提供する。【解決手段】地盤改良装置は、先端に掘削翼を有する回転軸10と、回転軸の外周面上に突設された撹拌翼と、中心部にボス部41を有し、回転軸がボス部の貫通孔に挿入される共回り防止翼40と、を備える。ボス部の貫通孔の内周面が回転軸の外周面上を摺動することで、共回り防止翼と回転軸とが相対回転する。ボス部の軸方向両端部付近におけるボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔aを第1の間隔とし、ボス部の軸方向両端部付近以外の所定の部位におけるボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔bを第2の間隔としたとき、第1の間隔は第2の間隔より小である。【選択図】図4
Description
本考案は、地盤を掘削して掘削孔を形成し、掘削孔中で掘削土(土砂)と固化材(土壌改良材)とを撹拌混合することにより、地盤中にコラムを構築する地盤改良装置に関するものであり、より詳しくは、共回り防止翼付き地盤改良装置に関するものである。
上述した地盤改良装置としては、駆動装置に取付けられて回転及び昇降する回転軸と、回転軸の先端部に取付けられ地盤を掘削する掘削翼と、回転軸の外周面上に突設される撹拌翼を有するものが一般的である。このような地盤改良装置のうち、特許文献1に記載の地盤改良装置は更に、回転軸における掘削翼と撹拌翼との間の所定箇所に回転自在に配設される共回り防止翼を備える。共回り防止翼は、地盤に対しほぼ回転しない状態とされて土砂の共回り現象を防ぐ機能を有する。これによって、掘削孔中の土砂と固化材との撹拌効果を高めることができる。
引用文献1に記載の共回り防止翼は、その外周方向先端部が掘削孔の内周壁と干渉することで、共回り防止翼が地盤に対しほぼ回転しない状態とされる。そのため、回転軸が回転するとき、回転軸と共回り防止翼とは相対回転を生じることとなる。相対回転は、共回り防止翼の中心部のボス部が回転軸の外周面上を回転することによって成立する。
ところが、掘削孔中の土砂が、ボス部の内周面と回転軸の外周面の間に入り込むと、両部材間の相対回転が妨げられたり、両面に傷や摩耗が生じたりする場合があった。そうすると、共回り防止翼と回転軸とのスムーズな相対回転が妨げられ、結果として共回り防止翼が回転軸や撹拌翼につられて回転して共回り防止翼本来の共回り防止機能が十分に発揮できなくなったり、摩耗により部材の破断につながったりするという問題があった。
上記したような土砂の入り込みに対応するため、回転軸とボス部との隙間を、間に侵入した土等を容易に排除できるように、比較的大きなガタを持たせて構成することが提案されている(特許文献2、0011段落)。しかしながら、単に回転軸とボス部との隙間を大きくすると、土砂が余計に浸入し易くなり、上記の諸問題が悪化する可能性がある。
上記摩耗の課題に着目した技術として、特許文献3には、先端に掘削翼を有し、外周に攪拌翼が突設された掘削ロッドの外周に遊嵌するボスを介して共回り防止翼が装着された掘削攪拌装置であって、掘削ロッド外周の、ボスが遊嵌する部分の表面に溶接により点状乃至線状の肉盛りをしてある共回り防止翼付き掘削攪拌装置が開示されている。しかしながら、この技術においては、掘削ロッド外周の、ボスが遊嵌する部分の表面に溶接により点状乃至線状の肉盛りをするため、多大な作業コストがかかるという問題があった。
上記摩耗の課題に着目した技術として、特許文献3には、先端に掘削翼を有し、外周に攪拌翼が突設された掘削ロッドの外周に遊嵌するボスを介して共回り防止翼が装着された掘削攪拌装置であって、掘削ロッド外周の、ボスが遊嵌する部分の表面に溶接により点状乃至線状の肉盛りをしてある共回り防止翼付き掘削攪拌装置が開示されている。しかしながら、この技術においては、掘削ロッド外周の、ボスが遊嵌する部分の表面に溶接により点状乃至線状の肉盛りをするため、多大な作業コストがかかるという問題があった。
本考案は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、共回り防止翼の内周面と回転軸の外周面との間に土砂が浸入することを抑制し、共回り防止翼の機能を十分かつ長時間にわたって発揮させることができる地盤改良装置を提供することにある。
本考案者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記の本考案に想到した。
すなわち、第1の地盤改良装置は、先端に固化剤の吐出孔を有する回転軸と、
前記回転軸の先端にこの回転軸と一体化された掘削翼と、 前記回転軸の外周面上に突設され回転軸と一体化された撹拌翼と、前記掘削翼と前記撹拌翼の間に配置された、前記掘削翼の全幅よりも大きい幅の共回り防止翼とを備える地盤改良装置であって、
前記共回り防止翼は、中心部にボス部を有し、前記回転軸が前記ボス部の貫通孔に挿入され、前記ボス部の貫通孔の内周面が前記回転軸の外周面上を摺動することで、前記共回り防止翼と前記回転軸とが相対回転し、前記ボス部の軸方向両端部付近における前記ボス部の内周面と前記回転軸の外周面との間隔を第1の間隔とし、前記ボス部の軸方向両端部付近以外の所定の部位における前記ボス部の内周面と前記回転軸の外周面との間隔を第2の間隔としたとき、第1の間隔は第2の間隔より小である、ことを特徴とする地盤改良装置である。
前記回転軸の先端にこの回転軸と一体化された掘削翼と、 前記回転軸の外周面上に突設され回転軸と一体化された撹拌翼と、前記掘削翼と前記撹拌翼の間に配置された、前記掘削翼の全幅よりも大きい幅の共回り防止翼とを備える地盤改良装置であって、
前記共回り防止翼は、中心部にボス部を有し、前記回転軸が前記ボス部の貫通孔に挿入され、前記ボス部の貫通孔の内周面が前記回転軸の外周面上を摺動することで、前記共回り防止翼と前記回転軸とが相対回転し、前記ボス部の軸方向両端部付近における前記ボス部の内周面と前記回転軸の外周面との間隔を第1の間隔とし、前記ボス部の軸方向両端部付近以外の所定の部位における前記ボス部の内周面と前記回転軸の外周面との間隔を第2の間隔としたとき、第1の間隔は第2の間隔より小である、ことを特徴とする地盤改良装置である。
本考案の第2の地盤改良装置によれば、前記ボス部は、その貫通孔の内周面上であって、前記軸方向両端部付近以外の部分に、周方向に延びる溝を有し、この溝が、ボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔を、ボス部の軸方向両端部よりも広くしている、ことを特徴とする。このように共回り防止翼のボス部の内周面上の軸方向両端部付近以外の部分に周方向に延びる溝を形成することでも上述の効果を奏することができる。
本考案の第3の地盤改良装置によれば、前記共回り防止翼は、前記ボス部から外周側に延びるアーム部と、該アーム部の外周側先端部分に設置された端部部材とを有し、
前記端部部材の前記掘削翼側の軸方向端部は楔状に形成されている。これにより、回転軸および掘削翼の回転により土中を掘削していく際に、共回り防止翼の端部部材が掘削孔の内壁面に食い込みやすくなり、共回り防止翼と地盤との相対回転がより強く抑制され、共回り防止翼の機能がより効果的に発揮される。また、本考案の第4の地盤改良装置のように、前記端部部材のうち、周方向端部を楔状に形成してもよく、この場合は、回転方向における端部部材の掘削孔の内壁面への食い込みが促進される。その結果、共回り防止翼と地盤との相対回転がより強く抑制され、共回り防止翼の機能がより効果的に発揮される。
前記端部部材の前記掘削翼側の軸方向端部は楔状に形成されている。これにより、回転軸および掘削翼の回転により土中を掘削していく際に、共回り防止翼の端部部材が掘削孔の内壁面に食い込みやすくなり、共回り防止翼と地盤との相対回転がより強く抑制され、共回り防止翼の機能がより効果的に発揮される。また、本考案の第4の地盤改良装置のように、前記端部部材のうち、周方向端部を楔状に形成してもよく、この場合は、回転方向における端部部材の掘削孔の内壁面への食い込みが促進される。その結果、共回り防止翼と地盤との相対回転がより強く抑制され、共回り防止翼の機能がより効果的に発揮される。
上記局面の地盤改良装置によれば、ボス部の軸方向両端部付近におけるボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔が、ボス部の軸方向両端部付近以外の所定の部位におけるボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔よりも小さくなっている。このように、ボス部の軸方向両端部付近において、ボス部の内周面と回転軸の外周面の間の間隔を小さく設定することにより、土砂が両面の間隙へ侵入することを抑制することが可能となる。
この場合、もしもボス部の内周面と回転軸の外周面の間の間隔を、ボス部の軸方向全体にわたって小さくしてしまうと、ボス部の内周面と回転軸の外周面の間の摩擦が大きくなってしまい、両者の相対回転を阻害してしまう可能性がある。その点、上記局面による地盤改良装置においては、ボス部の軸方向両端部付近以外の所定の部位において、ボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔が比較的大きく設定されている。そのため、ボス部の軸方向両端部付近以外の部位(例えば、軸方向中心部付近)では、ボス部の内周面と回転軸の外周面の間の摩擦を低減することができ、両者の相対回転を良好なものとすることができる。これにより、共回り防止翼の機能を長時間、良好な状態で維持することができる。
以下、本考案を具体化した一実施形態に係る地盤改良装置1について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の地盤改良装置1は、回転軸10と、回転軸10の先端側に設けられる掘削翼20と、回転軸10の外周に突設された撹拌翼30と、共回り防止翼40とを備える。回転軸10と、掘削翼20と、撹拌翼30とが、固定的に(つまり、相対運動不可能に)一体化されている。回転軸10は、後端側に係合部11を備え、この係合部11により駆動装置(図示せず)と結合され得る。駆動装置により回転軸10が回転させられると、回転軸10と、掘削翼20と、撹拌翼30とが一体的に回転する。
図1に示すように、本実施形態の地盤改良装置1は、回転軸10と、回転軸10の先端側に設けられる掘削翼20と、回転軸10の外周に突設された撹拌翼30と、共回り防止翼40とを備える。回転軸10と、掘削翼20と、撹拌翼30とが、固定的に(つまり、相対運動不可能に)一体化されている。回転軸10は、後端側に係合部11を備え、この係合部11により駆動装置(図示せず)と結合され得る。駆動装置により回転軸10が回転させられると、回転軸10と、掘削翼20と、撹拌翼30とが一体的に回転する。
掘削翼20は、先端側、つまり掘削側に、複数の掘削爪(ビット)21および掘削板22を有し、回転軸10とともに掘削翼20が回転することにより、地盤を下方へ掘削していく。掘削の進行に伴い、地盤改良装置1全体が駆動装置を介して降下される。また、掘削翼20は吐出孔23を有する。吐出孔23は回転軸10内部の通路と連絡しており、通路を介して供給される液状の固化材(セメントミルク等)を吐出するのに用いられる。吐出孔23の位置は図1に記載のものに限られず、例えば、回転軸10に設けられていても良い。
複数の撹拌翼30が、回転軸10の外周面から、径方向外側へ向かって段違いに突設されている。撹拌翼30は、回転軸10とともに回転することにより、掘削によって発生した掘削孔中の掘削土(土砂)と、吐出孔23から吐出された固化材とを撹拌混合する。
図2は本実施形態の共回り防止翼40を表す下面図である。図1と図2に示すように、共回り防止翼40はその中心部に略円筒状のボス部41を有し、ボス部41の外周面から外周側に延びる複数(本実施形態では2本)のアーム部42と、アーム部42の外周側先端部分にそれぞれ設置される端部部材43とを有する。ボス部41は半割構造となっている。ボス部41を回転軸10に対して組み付ける際には、まず、半割状のボス部41により、回転軸10を両側から挟む。ボス部41の各半割構造の外周面にはそれぞれ、互いに組み付けるためのフランジ部411が立設されている。複数のボルトとナットからなる締結部材44によりボス部41の半割構造のフランジ部411どうしを固定することで、共回り防止翼40を回転軸10に対して組み付けることができる。締結部材44による固定方法に代えて、または当該方法に加えて、ボス部41の半割構造どうしを溶接で固定することも可能である。
組み付けた状態において、回転軸10の外周面とボス部41の内周面との間には所定の間隔が設けられており、組み付けた後でも共回り防止翼40と回転軸10とは相対的に回転することができる。共回り防止翼40の軸方向の移動は、回転軸10に立設されボス部41を軸方向に挟む2つのフランジ12によって規制される。共回り防止翼40と回転軸10との相対回転を可能にするため、フランジ12とボス部41との間には軸方向クリアランスが設けられている。
図1において記号アで示す共回り防止翼40の全幅は、記号イで示す掘削翼20の全幅より大きい。そのため、掘削翼20の回転および下降により形成される掘削孔の内壁面に対して共回り防止翼40の端部部材43が干渉する。これによって、回転軸10が回転しても、共回り防止翼40が地盤に対して回転せず、土砂および固化材が撹拌翼30と共回りすることを抑制する機能(共回り防止機能)を発揮することができる。
図3は、図1の共回り防止翼40付近の縦断面図である。図4は、図3中の記号IVで示す部分を拡大した図である。図4に示すように、ボス部41の内周面上には、軸方向両端部付近を除く部分に、周方向に延びる溝45が形成されている。これによって、ボス部41の軸方向両端部付近におけるボス部41の内周面と回転軸10の外周面との間隔aを狭くし、ボス部41の軸方向両端部付近以外の部位における間隔bを広くしている。
上述したように、ボス部41とフランジ12の間には軸方向のクリアランスcが設けられており、このクリアランスcを通って土砂が侵入することがあるが、本実施形態では、間隔aを狭く設定しているため、その部分で土砂の侵入を抑制することができ、ボス部41の内周面と回転軸10の外周面との間に土砂が侵入することを抑制することができる。一方、クリアランスcを狭くすることで土砂の進入を抑制した場合には、ボス部41とフランジ12との間の摩擦が大きくなってしまう。
上述したように、ボス部41とフランジ12の間には軸方向のクリアランスcが設けられており、このクリアランスcを通って土砂が侵入することがあるが、本実施形態では、間隔aを狭く設定しているため、その部分で土砂の侵入を抑制することができ、ボス部41の内周面と回転軸10の外周面との間に土砂が侵入することを抑制することができる。一方、クリアランスcを狭くすることで土砂の進入を抑制した場合には、ボス部41とフランジ12との間の摩擦が大きくなってしまう。
ボス部41の内周面と回転軸10の外周面の間の距離を、ボス部41の軸方向全体にわたって小さくしてしまうと、ボス部41の内周面と回転軸10の外周面の間の摩擦が大きくなってしまう可能性がある。その点、本実施形態においては、ボス部41の軸方向両端部付近以外の間隔bを広く設定しているため、ボス部41の軸方向両端部付近以外の部位では、ボス部41の内周面と回転軸10の外周面の間の摩擦を低減することができ、両者の相対回転を良好なものとすることができる。これにより、共回り防止翼の機能を長時間、良好な状態で維持することができる。
ボス部41の断面形状は図4に記載のものに限られることはなく、ボス部41の軸方向両端部付近におけるボス部41の内周面と回転軸10の外周面との間隔を狭くし、ボス部41の軸方向両端部付近以外の部位における間隔を広くできるものであれば良い。例えば、図5に示すように、ボス部41の内周面上に複数の周方向溝45を形成しても良い。また、周方向溝の断面形状も矩形状に限らず、図6のように曲線からなる断面形状を有するものでも良い。また、ボス部41の軸方向両端部付近の断面形状も矩形状に限らず、図7のように曲線からなる断面形状を有するものでも良い。回転軸10の外周面と摺動するボス部41の軸方向両端部付近の内周側部分に対しては、耐摩耗加工を行ったり、耐摩耗材料を用いたりすることが装置の長寿命化の観点から望ましい。例えば、図8に示すように、回転軸10の外周面と摺動するボス部41の軸方向両端部付近の内周側部分に、耐摩耗材料からなるリング状のすべり軸受46(例えば、半割すべり軸受の組み合わせ)を設けることが好ましい。
図9は、図1中の共回り防止翼40の端部部材43を矢印IXの方向に見た図である。図1、図9に示すように、端部部材43の掘削翼側端部431は楔状に形成されている。これにより、回転軸10および掘削翼20の回転により土中を掘削していく際に、端部部材43の掘削翼側端部431が掘削孔の内壁面に食い込みやすくなる。その結果、共回り防止翼40と地盤との相対回転がより強く抑制され、共回り防止翼40の機能がより効果的に発揮される。
端部部材43は、図9の形状に限らず、図10(A)に示すように、周方向端部432が楔状に形成されていても良い。図10(B)は、図10(A)中の端部部材43を矢印XBの方向に見た図である。この場合は、回転方向における端部部材43の掘削孔内壁面への食い込みが促進される。その結果、共回り防止翼40と地盤との相対回転がより強く抑制され、共回り防止翼40の機能がより効果的に発揮される。
本考案は上記実施形態および変形例の説明に何ら限定されず、実用新案登録請求の範囲に記載した範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本考案に含まれる。
例えば、上記の説明では共回り防止翼40のアーム部42を2本としたが、3本以上としても良い。
上記各例の周方向溝45は、ボス部41の内周面の全周にわたって形成されるものでも良く、全周の一部に形成されるものでも良い。また、ボス部41の内周面の全周にわたって連続して形成されるものでも良く、断続的に形成されるものでも良い。
本考案は上記実施形態および変形例の説明に何ら限定されず、実用新案登録請求の範囲に記載した範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本考案に含まれる。
例えば、上記の説明では共回り防止翼40のアーム部42を2本としたが、3本以上としても良い。
上記各例の周方向溝45は、ボス部41の内周面の全周にわたって形成されるものでも良く、全周の一部に形成されるものでも良い。また、ボス部41の内周面の全周にわたって連続して形成されるものでも良く、断続的に形成されるものでも良い。
1…地盤改良装置
10…回転軸
20…掘削翼
30…撹拌翼
40…共回り防止翼
41…ボス部
42…アーム部
43…端部部材
45…周方向溝
46…すべり軸受
431…掘削翼側端部
432…周方向端部
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40…共回り防止翼
41…ボス部
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43…端部部材
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431…掘削翼側端部
432…周方向端部
Claims (4)
- 先端に固化剤の吐出孔を有する回転軸と、
前記回転軸の先端にこの回転軸と一体化された掘削翼と、
前記回転軸の外周面上に突設され回転軸と一体化された撹拌翼と、
前記掘削翼と前記撹拌翼の間に配置された、前記掘削翼の全幅よりも大きい幅の共回り防止翼とを備える地盤改良装置であって、
前記共回り防止翼は、
中心部にボス部を有し、前記回転軸が前記ボス部の貫通孔に挿入され、
前記ボス部の貫通孔の内周面が前記回転軸の外周面上を摺動することで、前記共回り防止翼と前記回転軸とが相対回転し、
前記ボス部の軸方向両端部付近における前記ボス部の内周面と前記回転軸の外周面との間隔を第1の間隔とし、前記ボス部の軸方向両端部付近以外の所定の部位における前記ボス部の内周面と前記回転軸の外周面との間隔を第2の間隔としたとき、第1の間隔は第2の間隔より小である、ことを特徴とする地盤改良装置。 - 前記ボス部は、その貫通孔の内周面上であって、前記軸方向両端部付近以外の部分に、周方向に延びる溝を有し、この溝が、ボス部の内周面と回転軸の外周面との間隔を、ボス部の軸方向両端部よりも広くしている、ことを特徴とする請求項1に記載の地盤改良装置。
- 前記共回り防止翼は、前記ボス部から外周側に延びるアーム部と、該アーム部の外周側先端部分に設置された端部部材とを有し、
前記端部部材の前記掘削翼側の軸方向端部は楔状に形成されている、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の地盤改良装置。 - 前記端部部材のうち、周方向端部は楔状に形成されている、ことを特徴とする、請求項3に記載の地盤改良装置。
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JP2018000023U Expired - Lifetime JP3215453U (ja) | 2018-01-05 | 2018-01-05 | 地盤改良装置 |
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JP (1) | JP3215453U (ja) |
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- 2018-01-05 JP JP2018000023U patent/JP3215453U/ja not_active Expired - Lifetime
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