JP3231978U - 供回り防止翼を備えた地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供回り防止翼に強い回転トルクが負荷されても供回りし難い地盤改良装置を提供する。【解決手段】地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴４を掘削し、掘削穴４内の地盤改良を行う地盤改良装置である。供回り防止翼６は、半径方向に外周側で分岐し、掘削穴４より半径が大きい複数の枝翼６ｃを有し、枝翼６ｃの先端部６ｄが掘削穴４の内壁面４ａに食い込むものである。４枚の枝翼６ｃを有しているので、耐供回り防止トルクがえられる。【選択図】図２

Description

本考案は、地中に柱状の地盤改良柱を形成するための供回り防止翼を備えた地盤改良装置に関する。更に、詳しくは、地中に柱状の地盤改良柱を形成するために地盤と地盤改良材を攪拌するとき、団子状の塊を形成しないように、供回り防止翼を備えた、供回り防止翼を備えた地盤改良装置に関する。

軟弱地盤等の地盤改良を行うための工法として種々の方式が提案されているが、地盤に掘削穴を形成し、その掘削土にセメント等の凝固剤を注入し、攪拌翼で混合攪拌し柱状に固化させて、杭等の地盤改良柱を形成する工法が知られ、実際に各所で施工されている。攪拌翼で混合攪拌するとき、攪拌翼と改良土が一体となって塊状になり供回りすることがある。この供回りする場合、地盤と地盤改良剤との混合が不均一になり、地盤改良が不完全となるので避ける必要がある。この供回りを防止するために、回転駆動されている攪拌翼のロッド上の軸受で、自由回転可能な供回り防止翼を設け、施工時にこの供回り防止翼を掘削穴の内周壁面に固定するものが知られている（例えば、特許文献１及び２）。

特許文献１に記載の供回り防止翼は、十字状の形状を有した翼である。一方の翼の先端の穴壁への食い込み深さに対して、１８０度で対向する他方の翼の食い込み深さを１／２にして、供回り防止翼の地盤改良穴への侵入時の抵抗を少なくしたものである。特許文献２に記載された攪拌装置は、供回り防止翼の供回り防止抵抗を強くするために、先端を上下方向（軸線方向）に、掘削穴の壁面との間で接触面積を増大するように突出する拡大部を備えたものである。

特許第６５０３０４７号公報 特開２００３−３１３８５７号公報

しかしながら、上記の構造の地盤攪拌翼であっても、粘土層、シルト層等の粘度の高い地盤の場合、供回り防止翼と攪拌翼が供回りすることもある。その一つの理由に、粘土層、シルト層等の軟弱で崩れ易い掘削穴の内周壁面は、供回り防止翼が食い込んで支持が弱いために、供回り防止翼に負荷される強い回転トルクにより、内周壁面が崩れて供回り防止翼が回転してしまうことがある。特許文献１に記載の十字状の供回り防止翼の一方は、壁面に食い込む量が異なるので、攪拌条件により、偏荷重となり偏芯し、安定的に攪拌翼を回転できない、又、食い込む量が少ない翼に接する内周壁面が崩れることもある。特許文献２の供回り防止翼は、壁面への食い込み箇所が１８０度離れた二箇所のみのため、地盤により、供回り防止翼に強い回転トルクがかかると、偏芯したり、周壁面が崩れて供回り防止翼が回転してしまうことがある。他方、供回り防止翼等は、施工性の観点から軽いものが好ましい。

本考案は、以上のような背景により以下の目的を達成するものである。
本考案の目的は、供回り防止翼に強い回転トルクが負荷されても供回りし難い、供回り防止翼を備えた地盤改良装置を提供することにある。
本考案の他の目的は、軽量な供回り防止翼を備えた、供回り防止翼を備えた地盤改良装置提供することにある。

本考案１の供回り防止翼を備えた地盤改良装置は、
地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴（４）を掘削し前記掘削穴（４）内の地盤改良を行う地盤改良装置の攪拌ヘッドであって、
回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良材を吐出させるための吐出穴（８）を有する駆動軸（１）と、
この駆動軸（１）に固定され、前記掘削穴（４）内の掘削された掘削土を攪拌するとともに上部へ押し出す攪拌翼（２，３）と、
前記駆動軸（１）の前記掘削穴（４）の底部側の下端部に設けられ、複数の掘削刃を有して前記掘削穴を掘削する削穴ビット（５）と、
前記攪拌翼（２，３）と前記削穴ビット（５）との間の前記駆動軸（１）に回転自在に設けられ、外周端部が前記掘削穴（４）の内周壁面（４ａ）に食い込みして回転が止められ、前記攪拌翼（２，３）及び前記削穴ビット（５）の回転と相対回転して掘削された掘削土を前記地盤改良材とともに混合攪拌させる供回り防止翼（６）とからなり、
前記供回り防止翼（６）は、前記駆動軸（１）の半径方向に配置された攪拌翼（６ｂ，６０ｂ）の外周側で分岐し、前記掘削穴より半径が大きい複数の枝翼（６ｃ，６０ｃ，７０ｃ）を有し、前記枝翼（６ｃ，６０ｃ，７０ｃ）の先端部（６ｄ，６０ｄ，７０ｄ）が前記内周壁面（４ａ）に食い込むものであることを特徴とする。

本考案２の供回り防止翼を備えた地盤改良装置は、本考案１において、前記攪拌翼（６ｂ，６０ｂ，７０ｂ）は、前記駆動軸（１）を中心として、９０度、１２０度、及び１８０度から選択される何れかの角度間隔で配置されていることを特徴とする。

本考案３の供回り防止翼を備えた地盤改良装置は、本考案１又は２において、前記先端部（６ｄ，６０ｄ，７０ｄ）の側面（６ｅ）は、前記記駆動軸（１）の軸線を含む面と交差していることを特徴とする。

本考案の供回り防止翼を備えた地盤改良装置は、供回り防止翼に複数に分岐する枝翼を配置したので、強い回転トルクが負荷されても供回りし難い、小型軽量な供回り防止翼を実現できた。

図１は、本考案の実施の形態１を示す供回り防止翼を備えた地盤改良装置の掘削穴内の攪拌ヘッド１０の側面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した平面図である。 図３は、図２のＢ矢視図だある。 図４は、本考案の実施の形態２を示す地盤改良装置の供回り防止翼の平面図である。 図４は、本考案の実施の形態３を示す地盤改良装置の供回り防止翼の平面図である。

［第１の実施の形態の攪拌ヘッド１０］
以下、本考案の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。本考案の地盤改良装置の攪拌ヘッド１０は、図示していないが、地上を移動可能な改良機本体のヘッドに装着されて回転駆動されるものである。即ち、攪拌ヘッド１０の駆動軸１がこの改良機本体に搭載されている駆動モータに接続され、これにより地盤改良装置の攪拌ヘッド１０は、改良機本体の回転駆動機構を介して回転駆動される。図１は、本発明の実施の形態の攪拌ヘッド１０を示すものであり、改良穴４内の攪拌ヘッド１０の側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線で切断した平面図である。本実施の形態の回転駆動軸は、管状の駆動軸１であって二重管のものではないが、二重管でも良い。

この駆動軸１の地盤底側に削穴ビット５が配置され、この削穴ビット５は駆動軸１を駆動する駆動モータ（図示せず）の駆動により、駆動軸１と共に一体的に回転駆動される。削穴ビット５は、その回転外径が地盤改良柱の外径（改良穴４の内径）に一致する。削穴ビット５は、駆動軸１の直径方向に直線上に配置されたビット取付け翼５ａを備えている。このビット取付け翼５ａ上に、複数種の掘削刃５ａが固定配置されている。ビット取付け翼５ａは、板材から作られており、その板面は、駆動軸１の中心線を含む面と交差して取付けられている。駆動軸１が回転駆動されると、掘削刃５ａは掘削穴４の低部を削りながら下方に前進し掘削を行う。掘削された掘削土は、斜面であるビット取付け翼５ａにより地上側に持ち上げられる。この駆動軸１の下部には、地盤改良材（図示せず）を掘削穴４内に注入するための吐出穴８が配置されていて、地盤改良材は地上部の加圧供給装置（図示せず）から、この駆動軸１の中空部１ａを介して供給され、掘掘削土に掘削穴４から吐出される。なお、地盤改良材を吐出するこの吐出穴８は、駆動軸１に固定された固定翼等に配置して、吐出させるものであってもよい。

この削穴ビット５の上部には、一端が駆動軸１に溶接等により一体に固定された２枚の翼からなる下攪拌翼２、上攪拌翼３が軸線方向（上下方向）に間隔をおいて、かつ位相を変えて配置されている。この下攪拌翼２は、１８０度の角度で配置された同形状の２つの翼体２ａ，２ｂが配置されている。翼体２ａ，２ｂは、それぞれ板状の羽根からなり、２つの翼体２ａ，２ｂは直径方向に配置され、駆動軸１を挟んで対向して配置されている。この２つの翼体２ａ，２ｂの取付けられた向きは同方向であり、各翼体２ａ，２ｂの羽根は、駆動軸１の軸線と斜め方向に固定され（翼体２ａの板面は、駆動軸１の軸線を含む面と交差している。）、１８０度の角度間隔で固定されている。そのぞれの斜面は、下攪拌翼２が正転したときに掘削された掘削土を地上側に持ち上げるために、掘削土に分力が働く方向に傾斜面を有する構成になっている。同様に、下攪拌翼２から９０度の角度を置いて、かつ上方に間隔をおいて上攪拌翼３が配置されている。上攪拌翼３の構造、機能は、下攪拌翼２と同一なので、その説明は省略する。吐出穴８から吐出した地盤改良材は、下記の供回り防止翼６、上攪拌翼３、下攪拌翼２により、掘削された掘削土ととに、混合攪拌される。

［供回り防止翼６］
駆動軸１の下部に配置された削穴ビット５と攪拌翼２との間、即ち、削穴ビット５と下部の下攪拌翼２との間には、供回り防止翼６が駆動軸１に回転自在に設けられている。この供回り防止翼６の中心の軸受６ａは、駆動軸１の上下のブラケット７に回転自在に取り付けられている。軸受６ａには、翼体６ｂの一端が溶接等により固定されている。軸受６ａには、他方の翼体６ｂも固定されている。両翼体６ｂは、軸受６ａを挟んで１８０度の離れて半径方向に延在ししている。翼体６ｂの面は、駆動軸１の中心線方向を含む面と平行、又は同一平面上に取付けされた構成であり、ねじれのない直方形の板状部材で構成されている。図２に示すように、この供回り防止翼６の翼体６ｂの先は、分岐した枝翼６ｃがＹ字状に伸びている。更に、枝翼６ｃの先端部６ｄは、掘削穴４の内周壁面４ａに食い込み接触するようになっている。即ち、この供回り防止翼６の先端部６ｄは、削穴ビット５の回転円軌跡より直径が大きくなるように設定されている。このために、供回り防止翼６は、駆動軸１が回転駆動されても回転されることはない。二つのＹ字状の枝翼６ｃが互いに成す角度θは、本例では、約９０度である。特に、４つの枝翼６ｃで、４つの先端部６ｄを有しているので、供回り防止翼６が上下動しているとき安定し、耐供回り防止効果も大きくなる。翼体６ｂから枝翼６ｃを分岐させたので、４つの先端部６ｄでも翼体６ｂは２枚で良いので、軽量化できる。

図３は、図２のＢ矢視図である。先端部６ｄの下部の斜面６ｅは、駆動軸１の軸線を含む面から角度（交差）αのみ傾いているので、壁面４ａに食い込み易い。また、供回り防止翼６が下降しているとき、攪拌ヘッド１０の自重、加圧等により、先端部６ｄの斜面に分力Ｆが働く。この分力Ｆは、他方の枝翼６ｃの先端部６ｄの斜面にも同時に働く。従って、先端部６ｄに働く分力Ｆは、互いに打ち消すので、供回り防止翼６を回す回転トルクにはならない。二つの先端部６ｄを備えているので、一つの先端部６ｄで掘削穴４の壁面４ａに食い込み固定するものに比して、供回り防止翼６を安定して、上下動させることが出来る。即ち、常に二つの枝翼６ｃを拡げる方向の力Ｆが働き、互いに打ち消すので、上下動により供回り防止翼６を回転させるトルクは発生することなく、供回り防止翼６の上下動が安定する。

［第２の実施の形態の供回り防止翼６０］
図４は、第２の実施の形態の攪拌ヘッドの供回り防止翼６０を示す。第２の実施の形態の攪拌ヘッドは、前述した第１の実施の形態の攪拌ヘッド１０の供回り防止翼６のみが異なる形状であり、他の部分は同一構造である。この翼体６０ｂの外径側の枝翼６０ｃは、駆動軸１の半径方向に形成されている。従って、先端部６０ｄは、接線方向に供回り回転トルクを受けるとき、先端部６０ｄが壁から受ける反力は大きいので、耐供回り回転トルクが増大する。理由は、供回り防止翼６０が供回りトルクを受けるとき、改良穴４の壁面の接線方向、即ち、壁面せん断面積の増大する。この結果、耐供回り回転トルクが増大するので、壁面が破壊される確率が減少する。

［第３の実施の形態の供回り防止翼７０］
図５は、第２の実施の形態の攪拌ヘッドの供回り防止翼７０を示す。第３の実施の形態の攪拌ヘッドは、前述した第１の実施の形態の攪拌ヘッド１０で供回り防止翼７０のみが異なる形状であり、他の部分は同一構造である。直径方向の翼体７０ｂが互いに直交し、駆動軸１を中心とする十字状の翼体７０ｂである。この翼体７０ｂの外周には、二つに分岐した枝翼７０ｃがある点は、前述した実施の形態のものと同一である。内周壁面４ａに８つの先端部７０ｄが係合するので、耐供回り防止トルクが多きく、安定した攪拌ができる。
［その他の実施の形態］
駆動軸１を中心として、半径方向に配置された第１、２の実施の形態の翼体６ｂ、翼体６０ｂは、１８０度の角度間隔で２枚配置され、第３の実施の形態の翼体７０ｂは、９０度の角度間隔で４枚配置されている。この翼体を１２０度の角度間隔で３枚配置しても良い（図示せず）。この場合、６つの枝翼で、６つの先端部を有するものとなる。

１…駆動軸
２…下攪拌
３…上攪拌翼
４…掘削穴
５…削穴ビット
５…掘削刃
６，６０，７０…供回り防止翼
６ａ…軸受
６ｂ，６０ｂ，７０ｂ…翼体
６ｃ，６０ｃ，７０ｃ…枝翼
６ｄ，６０ｄ，７０ｄ…先端部
１０…攪拌ヘッド

Claims (3)

1. 地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴（４）を掘削し前記掘削穴（４）内の地盤改良を行う地盤改良装置の攪拌ヘッドであって、
   回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良材を吐出させるための吐出穴（８）を有する駆動軸（１）と、
   この駆動軸（１）に固定され、前記掘削穴（４）内の掘削された掘削土を攪拌するとともに上部へ押し出す攪拌翼（２，３）と、
   前記駆動軸（１）の前記掘削穴（４）の底部側の下端部に設けられ、複数の掘削刃を有して前記掘削穴を掘削する削穴ビット（５）と、
   前記攪拌翼（２，３）と前記削穴ビット（５）との間の前記駆動軸（１）に回転自在に設けられ、外周端部が前記掘削穴（４）の内周壁面（４ａ）に食い込みして回転が止められ、前記攪拌翼（２，３）及び前記削穴ビット（５）の回転と相対回転して掘削された掘削土を前記地盤改良材とともに混合攪拌させる供回り防止翼（６）とからなり、
   前記供回り防止翼（６）は、前記駆動軸（１）の半径方向に配置された翼体（６ｂ，６０ｂ）の外周側で分岐し、前記掘削穴より半径が大きい複数の枝翼（６ｃ，６０ｃ，７０ｃ）を有し、前記枝翼（６ｃ，６０ｃ，７０ｃ）の先端部（６ｄ，６０ｄ，７０ｄ）が前記内周壁面（４ａ）に食い込むものである
   ことを特徴とする供回り防止翼を備えた地盤改良装置。
2. 請求項１に記載の供回り防止翼を備えた地盤改良装置において、
   前記翼体（６ｂ，６０ｂ，７０ｂ）は、前記駆動軸（１）を中心として、９０度、１２０度、及び１８０度から選択される何れかの角度間隔で配置されている
   ことを特徴とする供回り防止翼を備えた地盤改良装置。
3. 請求項１又は２に記載の供回り防止翼を備えた地盤改良装置において、
   前記先端部（６ｄ，６０ｄ，７０ｄ）の側面（６ｅ）は、前記記駆動軸（１）の軸線を含む面と交差している
   ことを特徴とする供回り防止翼を備えた地盤改良装置。

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