JP3600943B2 - ソイルセメント壁施工用掘削機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ソイルセメント壁施工用掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の掘削機は多軸式となっており、リーダ主体に沿って上下動可能な回転駆動装置に複数本の掘削軸を並設すると共に、掘削軸に設けたビット部を上下方向にずらず態様で、隣合う掘削軸におけるビット部の外周部相互が平面視で重なるようにしてある。そして、上記ビット部により掘削した土砂を上方に移送せしめる螺旋羽根を前記ビット部の上方に設けてある。
【０００３】
したがって、掘削される孔は、その開口が直線上に並ぶ所謂数珠繋ぎ状の如き形状となり、地中には掘削孔と対応する形状のソイルセメントから成る壁が形成される。
【０００４】
しかしながら、現実には従来の掘削機では、各掘削軸は鉛直状態に垂下されているものの地盤との掘削抵抗等によりランダムな傾斜（方向及び量がランダム）が付き、その結果、掘削孔の中間部や底面近くでは直線上に並ぶ所謂数珠繋ぎ状の如き断面形状とはなっていない。このような軌跡で掘削された掘削孔の集合体では完成したソイルセメント壁は、各所で壁厚が極端に薄くなっている部分が生じることから短期間で水が侵入したり、また、掘削孔に鉛直に挿入される応力負担鋼材が孔中心に位置しないものとなるから外力に対して強度的に優れたものとならない。
【０００５】
上記問題を解決するための装置としては、例えば、掘削途中において数メートル毎に掘削軸を回転駆動装置から外し、前記掘削軸の上端開放部から中空部分内に送信ケーブルを有した傾斜計を降下させる形式のものがある。つまり、この装置では、送信ケーブルの送り込み量により掘削孔の略深度を測定しながら、所定の深度における掘削軸の傾斜量及び傾斜方向（鉛直に掘られた理想的な掘削孔から実際に掘られた掘削孔のズレ）を検知しているのである。そして、上記のような計測に基づき、実際に掘られた掘削孔のズレが許容範囲にない場合には、再度掘りなおすようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記装置は数メートル毎に掘削軸を回転駆動装置から外さなければならないことから非常に使い勝手が悪く、更には、実際に掘られた掘削孔のズレが許容範囲にあるか無いかを監視できたとしても何ら掘削方向を補正することができない。
【０００７】
したがって、この種の業界において、掘削軸を回転駆動装置から外すことなくリアルタイムで掘削孔のズレを監視できるソイルセメント壁施工用掘削機の開発が望まれ、更には、掘削軸を回転駆動装置から外すことなくリアルタイムで掘削孔のズレを監視でき且つ前記掘削孔が理想的な鉛直孔となるように掘削方向を補正していくことができるソイルセメント壁施工用掘削機の開発が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明では、掘削軸を回転駆動装置から外すことなくリアルタイムで掘削孔のズレを監視できるソイルセメント壁施工用掘削機を提供することを課題とし、更には、掘削軸を回転駆動装置から外すことなくリアルタイムで掘削孔のズレを監視でき且つ前記掘削孔が理想的な鉛直孔となるように掘削方向を補正していくことができるソイルセメント壁施工用掘削機を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（請求項１記載の発明）
この発明は、複数本の掘削軸１におけるビット部２の少し上方部分を連結体３で連結すると共に前記掘削軸１，１の軸心間を結ぶ直線の中央点を通る直交線上に、連結体３から突出する水平掘削軸４を設けてなり、前記連結体３よりも上方の掘削軸１部分を連結する複数の連結体５と、前記連結体３の上面における掘削軸１，１の軸心間に配置され且つカバー７１で水密状態に覆われた傾斜計７と、平面視で水平掘削軸４により掘削された空間部分Ａに位置し且つ連結体５相互間に掛け渡す態様で設けてある中空の棒状体６と、前記棒状体６内とカバー７１内とを水密状態に接続する中空の接続体８とを具備し、傾斜計７の送信ケーブル７０を接続体８及び棒状体６の内部を通して地上へ導くようにしてあるソイルセメント壁施工用掘削機において、棒状体６の連結体５の一方の面側に配置し、他方、棒状態６’を連結体５の他方の面側に配置し、各棒状体６，６’の一部をシリンダＳを介して連結体５に取り付けるものとすると共に、傾斜計７を介して検知された掘削軸１の傾き方向及び傾き量に対応させて前記棒状体６，６’が孔構成壁面を押圧するようにしてあり、これにより掘削孔Ｈが鉛直となるべく掘削軸１の姿勢を補正し得るようにしてある。
（請求項２記載の発明）
この発明は、請求項１記載の発明に関し、傾斜計７の掘削孔Ｈへの送り込み量から掘削軸１による掘削孔Ｈの概ねの深度を検知する手段と、掘削孔Ｈの前記深度と傾斜計７の傾き方向及び傾き量とから、各深度において掘削軸１の下端部が理想的な鉛直孔からどの方向にどの程度ズレているかを演算する手段と、掘削孔Ｈの深度と掘削軸１の前記ズレとの関係を示すモニターとを具備させてある。
（請求項３記載の発明）
この発明は、請求項２記載の発明に関し、掘削孔Ｈの深度と掘削軸１のズレとの関係を示すモニターを見ながら、手動による入力部への操作により棒状体６，６’を移動せしめて掘削軸１の姿勢を補正し得るようにしてある。
【００１０】
この掘削機を使用すると、従来の技術の欄で記載した装置のように掘削軸１を回転駆動装置から外さなくとも、連結体３上に配置した傾斜計７を介して掘削軸１の傾き方向及び傾き量を連続にリアルタイムで検知し得ることになる。なお、傾斜計７の送信ケーブル７０は、接続体８及び棒状体６の内部を通して地上へ導くようにしてあることから、傾斜計７の送信ケーブル７０が土砂やセメントミルクに直接触れるようなことはなく、掘削の邪魔になるようなことはない。
〔請求項２〜４記載の発明〕
この掘削機は上記請求項１記載のものに関して、棒状体６を連結体５の一方の面側に配置し、他方、棒状体６’を連結体５の他方の面側に配置し、各棒状体６，６’の一部をシリンダＳを介して連結体５に取り付けるものとすると共に、傾斜計７を介して検知された掘削軸１の傾き方向及び傾き量に対応させて前記棒状体６，６’が孔構成壁面を押圧するようにしてあり、これにより掘削孔Ｈが鉛直となるべく掘削軸１の姿勢を補正し得るようにしてある。
【００１１】
なお、前記掘削機に関して、傾斜計７の掘削孔Ｈへの送り込み量から掘削軸１よる掘削孔Ｈの概ねの深度を検知する手段と、掘削孔Ｈの前記深度と傾斜計７の傾き方向及び傾き量とから、各深度において掘削軸１の下端部が理想的な鉛直孔からどの方向にどの程度ズレているかを演算する手段と、掘削孔Ｈの深度と掘削軸１の前記ズレとの関係を示すモニターとを具備させてあるものとすることが好ましく、更には、掘削孔Ｈの深度と掘削軸１のズレとの関係を示すモニターを見ながら、手動よる入力部への操作により棒状体６，６’を移動せしめて掘削軸１の姿勢を補正し得るようにしてあることが好ましい。
【００１２】
この掘削機では、傾斜計７を介した掘削軸１の傾斜情報に基づいて作成されるモニター上の、掘削孔Ｈの深度と掘削軸１のズレとの関係を見ながら手動による入力部への操作により、棒状体６，６’を移動せしめて掘削軸１の姿勢を補正できる。つまり、掘削孔が理想的な鉛直孔となるように掘削方向を補正できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
この実施形態のものは３軸式のソイルセメント壁施工用掘削機であり、基本的には図１や図２に示すように、パイルドライバーＰの前方部に立設したリーダＲに回転駆動装置Ｋを上下動可能に取り付け、この回転駆動装置Ｋに３本の掘削軸１を取り付けて構成されており、図１や図３に示すように、各掘削軸１に設けたビット部２を上下方向にずらす態様で、隣合う掘削軸１におけるビット部２の外周部相互が平面視で重なるようになっている。ここで、この掘削機では、図３〜図５に示すように、３本の掘削軸１におけるビット部２の少し上方部分を連結体３で連結すると共に前記連結体３よりも上方の掘削軸１，１，１部分を複数の連結体５で連結してあり、更に、前記連結体３の上面における掘削軸１，１の軸心間に傾斜計７を配置すると共に前記連結体５にシリンダＳを介して棒状体６，６’を内外に移動できる態様で取り付けてある。
【００１５】
以下に、この掘削機を構成する主要部分等について詳述する。
〔掘削軸１について〕
掘削軸１は、図１、図３や図４に示すように、その外周面に一定間隔で螺旋羽根１０や攪拌棒１１を取り付けてあると共に下端部には上述したビット部２を配置させてある。また、この掘削軸１はその内部に図示しない空気路とセメントミルク路とが形成してあり、これらを介してビット部２等から掘削孔内にセメントミルクが噴射供給されるようにしてある。
〔ビット部２について〕
ビット部２は、図３に示すように、螺旋羽根２０と、これの下縁に設けられた爪２１とから構成されている。
〔連結体３について〕
連結体３は、図７に示すように、回転する全てのビット部２が平面視で形づくる外郭内を通過できる程度の大きさ（ビット部２のみが掘削する掘削孔を通過できる大きさ）に設定されている。この連結体３には、図３や図６に示すように、掘削軸１，１の軸心間を結ぶ直線の中央点を通る直交線上に、掘削軸１と連動して回転する水平掘削軸４を設けてある。
〔水平掘削軸４について〕
水平掘削軸４は、図４や図５に示すように、回転軸４０と、前記回転軸４０の周面に設けられた掘削羽根４１と、前記掘削羽根４１の先端に掛け渡して設けられた円形状の受け板４２とからなり、受け板４２の外面は図７に示すように回転するビット部２が形づくる平面視円形の共通接線Ｌと略一致（少し内側に位置させてもよい）させてある。なお、この受け板４２は消耗品であり、このため、回転軸４０に対して着脱が容易にできるようにしてある。つまり、受け板４２は交換が容易にできるようにしてある。
【００１６】
ここで、この実施形態では、掘削軸１の回転は、連結体３内に設けた図示しない回転伝達機構（傘歯車の組み合わせ又は、フェースホイールとウォームとの組み合わせ等で構成）により回転軸４０に伝達されるようにしてある。
〔連結体５について〕
連結体５は、図６に示すように掘削軸１，１，１の平行を保つものであり、連結体３と同様に、回転する全てのビット部２が平面視で形づくる外郭内を通過できる程度の大きさに形成してある。
〔棒状体６について〕
棒状体６は、図５や図６に示すように、断面略三角形状の中空帯状体により構成されており、連結体５，５にそれぞれ取り付けた油圧式のシリンダーＳの出力軸に取り付けられている。ここで、この棒状体６は、掘削途中においては水平掘削軸４により掘削された空間部分Ａを上下動するような位置に設定してある（図６〜図８参照）。
【００１７】
そして、この棒状体６を構成する中空帯状体内を、図５や図６に示すように、傾斜計７の送信ケーブル７０の配線路（後述する傾斜計７のカバー７１と棒状体６とは配線経路となる変形可能なジャバラ状の接続管８で水密状態で接続）としてあり、前記送信ケーブル７０はセメントミルク等に触れることなく地上まで導かれるようにしてある。
【００１８】
ここで、移動可能な棒状体６の配設域は、最下の連結体５とそれよりも一段又は二段上の連結体５との間の範囲のみとすることもでき、この場合、これよりも上の棒状体６部分は連結体５に他部材を介して固定すると共に、固定された棒状体６の下端と移動可能な棒状体６の上端とを変形可能なジャバラ管で接続すればよい。
〔棒状体６’について〕
棒状体６’は、図５や図６に示すように、断面略三角形状に構成されており、連結体５，５にそれぞれ取り付けた油圧式のシリンダーＳの出力軸に取り付けられている。ここで、この棒状体６’は、掘削途中においては水平掘削軸４により掘削された空間部分Ａを上下動するような位置に設定してある（図６〜図８参照）。また、この棒状体６’の配設域は最下の連結体５とそれよりも一段又は二段上の連結体５との間の範囲としてある。
【００１９】
なお、この棒状体６’は、上記棒状体６と同一の構成としてもよい。
〔傾斜計７について〕
傾斜計７は、連結体３の上面の傾斜を介して掘削軸１の傾斜度を知るもので、市販されているものが使用されている。
〔掘削孔Ｈが鉛直となるべく掘削軸１の姿勢を補正するためのシステム〕
このシステムは少なくとも以下の▲１▼〜▲４▼に示す装置を有するものであり、これら装置は図示しないが掘削機に装備させてある。
▲１▼傾斜計７の掘削孔Ｈへの送り込み量から掘削軸１よる掘削孔Ｈの概ねの深度を検知するエンコーダーを用いた掘削深度検知装置
なお、傾斜計７の掘削孔Ｈへの送り込み量は、傾斜計７の送信ケーブル７０の送り込み量をエンコーダーで検知する形式のものとしてもよく、回転駆動装置Ｋを吊り下げているワイヤーの送り込み量をエンコーダで検知する形式のものとしてもよい。
▲２▼掘削孔Ｈの前記深度と傾斜計７の傾き方向及び傾き量とから、各深度において掘削軸１の下端部が理想的な鉛直孔からどの方向にどの程度ズレているかを演算等をするパーソナルコンピュータ
▲３▼掘削孔Ｈの深度と掘削軸１の鉛直孔に対するズレとの関係を示すモニター
縦軸を掘削孔の深度、横軸を理想的な鉛直孔からのズレ量としたグラフ（掘削孔の縦断面図のグラフ）をモニター上に映し出すと共に、掘削孔のズレ方向を示す平面図をモニター上に映し出す。
▲４▼掘削孔Ｈの深度と掘削軸１のズレとの関係を示すモニターを見ながら、手動による操作により棒状体６，６を内外に移動せしめる入力部
なお、このシステムを掘削機とは別の車両等に装備するようにしてもよい。
【００２０】
また、上記▲４▼に記載の手動操作をフィードバック制御により行わせるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は上記構成であるから以下の効果を有する。
【００２２】
上記課題を解決する為の手段の欄に記載した内容から明らかなように、掘削軸を回転駆動装置から外すことなくリアルタイムで掘削孔のズレを監視できるソイルセメント壁施工用掘削機を提供できた。また、掘削軸を回転駆動装置から外すことなくリアルタイムで掘削孔のズレを監視でき且つ前記掘削孔が理想的な鉛直孔となるように掘削方向を補正していくことができるソイルセメント壁施工用掘削機を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のソイルセメント壁施工用掘削機の正面図。
【図２】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の側面図。
【図３】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の主要構成部を示す正面図。
【図４】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の主要構成部を示す側面図。
【図５】前記ソイルセメント壁施工用掘削機の主要構成部を示す斜視図。
【図６】図３のＡ−Ａ断面図。
【図７】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図８】掘削孔全体及びと、棒状体が上下動する空間部分を示す平面図。
【符号の説明】
Ａ 空間部分
Ｓ シリンダ
Ｈ 掘削孔
Ｍ モニター
１ 掘削軸
２ ビット部
３ 連結体
４ 水平掘削軸
５ 連結体
６ 棒状体
７ 傾斜計
８ 接続管
７０ 送信ケーブル
７１ カバー

Claims (3)

1. 複数本の掘削軸（１）におけるビット部（２）の少し上方部分を連結体（３）で連結すると共に前記掘削軸（１）（１）の軸心間を結ぶ直線の中央点を通る直交線上に、連結体（３）から突出する水平掘削軸（４）を設けてなり、前記連結体（３）よりも上方の掘削軸（１）部分を連結する複数の連結体（５）と、前記連結体（３）の上面における掘削軸（１）（１）の軸心間に配置され且つカバー（７１）で水密状態に覆われた傾斜計（７）と、平面視で水平掘削軸（４）により掘削された空間部分（Ａ）に位置し且つ連結体（５）相互間に掛け渡す態様で設けてある中空の棒状体（６）と、前記棒状体（６）内とカバー（７１）内とを水密状態に接続する中空の接続体（８）とを具備し、傾斜計（７）の送信ケーブル（７０）を接続体（８）及び棒状体（６）の内部を通して地上へ導くようにしてあるソイルセメント壁施工用掘削機において、
   棒状体（６）の連結体（５）の一方の面側に配置し、他方、棒状態（６’）を連結体（５）の他方の面側に配置し、各棒状体（６）（６’）の一部をシリンダ（Ｓ）を介して連結体（５）に取り付けるものとすると共に、傾斜計（７）を介して検知された掘削軸（１）の傾き方向及び傾き量に対応させて前記棒状体（６）（６’）が孔構成壁面を押圧するようにしてあり、これにより掘削孔（Ｈ）が鉛直となるべく掘削軸（１）の姿勢を補正し得るようにしてあることを特徴とするソイルセメント壁施工用掘削機。
2. 傾斜計（７）の掘削孔（Ｈ）への送り込み量から掘削軸（１）による掘削孔（Ｈ）の概ねの深度を検知する手段と、掘削孔（Ｈ）の前記深度と傾斜計（７）の傾き方向及び傾き量とから、各深度において掘削軸（１）の下端部が理想的な鉛直孔からどの方向にどの程度ズレているかを演算する手段と、掘削孔（Ｈ）の深度と掘削軸（１）の前記ズレとの関係を示すモニターとを具備させてあることを特徴とする請求項１記載のソイルセメント壁施工用掘削機。
3. 掘削孔（Ｈ）の深度と掘削軸（１）のズレとの関係を示すモニターを見ながら、手動による入力部への操作により棒状体（６）（６’）を移動せしめて掘削軸（１）の姿勢を補正し得るようにしてあることを特徴とする請求項２記載のソイルセメント壁施工用掘削機。

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