JP3788721B2 - 地盤改良用攪拌・混合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転ロッドとともに回転して掘削土と固化材とを攪拌・混合する攪拌翼と、ボスを介して前記回転ロッドに遊嵌し、かつ前記攪拌翼よりも大きな回転径の共回り防止翼とを備え、特に共回り防止翼を監視して掘削土の共回りを確実にしかもリアルタイムで検出できるようにした地盤改良用攪拌・混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
当出願人は先に、たとえば図４（ａ），（ｂ）に図示するような地盤改良用攪拌・混合装置を開発し、すでに出願もしている。
【０００３】
この種の攪拌・混合装置においては、動力で回転する回転ロッド３０の先端部（下端部）に地盤を掘削する掘削翼３１が突設され、この掘削翼３１の上方部分に掘削翼３１で掘削された掘削土と地上から注入された固化材とを攪拌・混合する攪拌翼３２と掘削土の共回りを防止する共回り防止翼３３がそれぞれ突設されている。
【０００４】
また、回転ロッド３０はその軸方向にロッド本体３０ａと掘削翼３１などが突設されたヘッド部分３０ｂとから構成され、かつ互いを軸方向に接続することで必要な長さに構成されている。特に共回り防止翼３３は掘削翼３１および攪拌翼３２より長く形成され、ボスを介して回転ロッド３０に回転自在に取り付けられている。
【０００５】
そして、共回り防止翼３３の回転径が掘削翼３１および攪拌翼３２の回転径より大きいことで、共回り防止翼３３の先端部分が掘削翼３１および攪拌翼３２の回転径より外側の土中に食い込み、これにより掘削翼３１と攪拌翼３２が回転ロッド３０とともに回転しても、共回り防止翼３３は掘削土内で回転ロッド３０に対して相対的に回転が静止したような状態になる。
【０００６】
そのため、掘削土が攪拌翼３２に団子状に付着して、掘削土が攪拌翼３２と同期回転する、いわゆる「共回り現象」を防止することができるようになっている。
【０００７】
しかし、掘削土の粘着力が相対的に大きい場合などには、掘削土が攪拌翼３２に団子状に付着して共回り防止翼３３ごと回転してしまうことがあり、このため共回り防止翼３３がその機能を全く果たせなくなって「共回り現象」が発生することがある。
【０００８】
このような共回り現象が発生すると、改良体の品質を確保できないために何らかの補修や補強が必要になるが、施工後にチェックボーリング等を行わないことには改良体の品質を確認できないだけでなく、時間の経過とともにソイルセメントが固化して強度を増すため、後施工などの補修が非常に困難な作業になる等の課題があった。
【０００９】
このため、当出願人は先に、掘削土の共回りを施工中に監視する監視装置を備えた攪拌・混合装置を開発し、出願もした（特願平１０−３２６７９５）。
【００１０】
この攪拌・混合装置においては、例えば図４に示すように回転ロッド３０に対する共回り防止翼３３の相対回転数を検出するカウントセンサー３４とこのカウントセンサー３４からの信号を受信するカウンター装置３５とカウントセンサー３４からカウンター装置３５に信号を送信する送信ケーブル３６とを備えている。
【００１１】
特に送信ケーブル３６は、カウントセンサー３４と地上のカウンター装置３５との間に回転ロッド３０の中またはその外側を回転ロッド３０に沿って設置されている。
【００１２】
この場合、送信ケーブル３６は回転ロッド３０の接続部の数に応じて複数本、回転ロッド３０の接続部においてジャック等の接続器３７でそれぞれ接続しながら設置されているか、特に接続部を設けないで１本の送信ケーブル３６がカウントセンサー３４とカウンター装置３５との間に通して設置されている。
【００１３】
この図４に示した例におけるカウントセンサー３４と送信ケーブル３６、接続器３７の取付位置を、図５（ａ），（ｂ）の拡大断面を示す図を用いて、より明確に示す。
【００１４】
図５（ｂ）に示すように、カウントセンサー３４は、いわゆる非接触タイプのもので、共回り防止翼３３側に設けられた凹部内に固定されたマグネット３４ａと、ヘッド部分３０ｂのロッドの前記マグネット３４ａに対向する位置に設けられた凹部に収納された磁気式近接スイッチ３４ｂとからなる。この磁気式スイッチ３４ｂはマグネット３４ａが一定範囲に近づいたときこれを検出するものであり、回転ロッドに対する共回り防止翼の相対回転数が検出される。
【００１５】
この磁気式近接スイッチ３４ｂは、回転ロッドの肉厚断面内に設けられ、ヘッド部分３０ｂのロッドの上端まで貫通する孔内に納められた送信ケーブル３６に接続されている。
【００１６】
図５（ａ）に示すように、ヘッド部分３０ｂのロッドの上端と上部のロッド３０ａの下端は雌雄の形で相互に接続されているが、上部のロッド３０ａにも上端に貫通する孔内に送信ケーブル３６が挿入され、ロッドの接続部でジャック等の接続器３７でケーブルが相互に接続されている。
【００１７】
【発明が解決しようと課題】
しかし、ジャック等の接続器３７による接続は、その多くが雌雄嵌合方式によるものであるため、繰り返しの使用により磨耗する等して耐久性に劣る等の課題があった。
【００１８】
また、カウントセンサー３４とカウンター装置３５とを一本の送信ケーブル３６で直接接続すると、回転ロッド３０のヘッド部３０ｂの接続および切り離しの際に送信ケーブル３６が邪魔になって、ヘッド部３０ｂの付け替えが非常に面倒になる等の課題があった。さらに、いずれの場合においても、水に浸ってショートすることがあった。
【００１９】
この発明は、共回り防止翼の監視装置を備えたこれまでの地盤改良用攪拌・混合装置を改良発展させたもので、特に送信ケーブル接続部のショートを防止でき、送信ケーブル接続部の耐久性を高めることができ、さらに回転ロッドの接続および切り離しを簡単に行えるようにした地盤改良用攪拌・混合装置を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための手段として、この発明に係る地盤改良用攪拌・混合装置は、請求項１として、回転ロッドとともに回転して掘削土と固化材とを攪拌・混合する攪拌翼と、ボスを介して前記回転ロッドに遊嵌し、かつ前記攪拌翼よりも大きな回転径の共回り防止翼と、共回り防止翼の回転ロッドとの相対回転を監視する監視センサーとこの監視センサーから地上に信号を送信する複数の送信ケーブルとをそれぞれ有し、この送信ケーブルは回転ロッドの接続部において非接触センサーによって互いに接続してある。
【００２１】
請求項２として、請求項１の地盤改良用攪拌・混合装置において、送信ケーブルは電磁結合式の非接触センサーによって互いに接続してある。
【００２２】
請求項３として、請求項１または２記載の地盤改良用攪拌・混合装置において、共回り防止翼の回転ロッドとの相対回転を監視する監視センサーは、磁気式近接スイッチと検出用マグネットからなるカウントセンサーが設置してある。
請求項４として、請求項１，２または３のいずれかに記載の地盤改良用攪拌・混合装置において、共回り防止翼の回転ロッドとの相対回転を監視するセンサーは、回転ロッドに取り付けられた磁気近接スイッチと共回り防止翼に取り付けられた検出用マグネットからなるカウントセンサーが設置してある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、この発明の実施の一形態を示し、図においてオーガーモータ等で回転する回転ロッド１の下端部に掘削翼２が突設され、その上側に攪拌翼３と共回り防止翼４が一段ないし複数段にそれぞれ水平に突設されている。
【００２４】
回転ロッド１は、その軸方向にロッド本体１ａと掘削翼２、攪拌翼３および共回り防止翼４がそれぞれ突設されたヘッド部１ｂとから構成され、このロッド本体１ａとヘッド部１ｂとを軸方向に接続することで必要な長さの１本の回転ロッドに構成されている。
【００２５】
掘削翼２は回転ロッド１とともに一体的に回転して土を掘削するもので、回転ロッド１の先端部、詳しくはヘッド部１ｂの先端部に固定して取り付けられている。
【００２６】
攪拌翼３は掘削翼２と同様、回転ロッド１とともに一体的に回転して掘削翼２で掘削された掘削土と地上から注入された固化材とを攪拌・混合するもので、掘削翼２の上側に回転ロッド１（ヘッド部１ｂ）に固定して取り付けられている。
【００２７】
なお、固化材は回転ロッド１内に設置された固化材注入チューブ（図省略）を介して地上から回転ロッド１の先端部まで送り込まれ、回転ロッド１の下端部に設けられた吐出口５から掘削土中に吐出される。
【００２８】
共回り防止翼４は、掘削土内で回転ロッド１に対して相対的に静止して掘削土と固化材との攪拌・混合を助けるとともに、掘削土が攪拌翼３に団子状に付着して攪拌翼３と一緒に回転してしまう、いわゆる土の共回りを防止するもので、特に掘削翼２と攪拌翼３との間に回転自在に取り付けられている。
【００２９】
なお、攪拌翼３と共回り防止翼４は必要に応じて、回転ロッド１の軸方向に所定間隔にかつ交互に複数取り付けられている。
【００３０】
また、回転ロッド１と共回り防止翼４には、共回り防止翼４の監視センサーとして、回転ロッド１に対する共回り防止翼４の相対回転数を検出するカウントセンサー６が取り付けられている。
【００３１】
カウントセンサー６は回転ロッド１内にその軸方向に沿って引き込まれた送信ケーブル７と回転ロッド１の上端部に取り付けられたスリップリング８とを介して、地上に受信機として設置されたカウンター装置９に接続されている。
【００３２】
カウントセンサー６は、いわゆる非接触式タイプのもので、検出用マグネット６ａと、この検出用マグネット６ａが一定範囲内に近づいたときこれを検出する磁気式近接スイッチ６ｂとを有し、検出用マグネット６ａは共回り防止翼４に、磁気式近接スイッチ６ｂは回転ロッド１にそれぞれ１個ないし複数個取り付けられている。
【００３３】
このため、通常は回転しない側に取り付けられた検出用マグネット６ａと回転する側のロッド１に取り付けられた磁気式近接スイッチ６ｂとの間で、回転ロッド１の回転数が検出されるとともに、共回り防止翼４が回転ロッド１に対して相対的に静止した状態であるか否かを監視する監視センサーの役割を果たす。
【００３４】
念のため、図１に示したカウントセンサー６の取付状態を図２（ｂ）の拡大断面を示す図を用いて、より明確に示す。
【００３５】
マグネット６ａは共回り防止翼４側に設けられた凹部内に固定され、磁気式近接スイッチ６ｂはヘッド部分１ｂのロッドの外側に前記マグネット６ａに対向する位置に取り付けられている。この磁気式近接スイッチ６ｂはヘッド部分１ｂのロッドの上端まで貫通する孔内に納められた送信ケーブル７に接続されている。
【００３６】
なお、図示するように磁気式近接スイッチ６ｂを回転ロッド１の外部かつ共回り防止翼４の位置より上方に取り付けることにより、磁気式近接スイッチ６ｂの保守・点検作業を容易に行うことができる。
【００３７】
送信ケーブル７は回転ロッド１の中に必要に応じて１本ないし複数本設置され、かつ図２（ａ）に示すようにロッド本体１ａとヘッド部１ｂとの接続部において、例えば電磁結合方式の非接触センサー１０によって互いに接続されていることで、カウントセンサー６とカウンター装置９との間に連続して設置されている。
【００３８】
非接触センサー１０は、その一端側の非接触端子１０ａとなる共振コイルがロッド本体１ａ側に、他端側の非接触端子１０ｂとなる共振コイルがヘッド部１ｂ側にそれぞれ内蔵され、コイル間において非接触状態でカウントセンサー６から地上のカウンター装置９に必要な確認信号を送信でき、さらに共振コイルの数を増すことにより地上からカウントセンサー６に必要な電源（例えば１Ａ／ＤＣ２４Ｖ）も供給できるものである。
【００３９】
念のため、図１に示した非接触センサーの部分を図２（ａ）の拡大断面を示す図を用いて、より明確に示す。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、ヘッド部分１ｂのロッドの上端と上部のロッド１ａの下端は雄雌の形で相互に接続されており、上部のロッド１ａにも上端に貫通する孔内に送信ケーブル７が収納されている。
【００４１】
ヘッド部分１ｂのロッドの上端と上部のロッド１ａの下端にはそれぞれの凹部内に、例えば共振コイルからなる非接触端子１０ａ，１０ｂがそれぞれ収納され固定されている。勿論非接触端子１０ａ，１０ｂはそれぞれ送信ケーブル７に接続されているが、非接触端子１０ａと非接触端子１０ｂの間は非接触である。
【００４２】
このような構成において、地中で掘削翼２が回転ロッド１とともに一体的に回転することにより土が掘削される。
【００４３】
また、掘削土中に吐出口５から固化材を吐出しながら攪拌翼３が回転ロッド１とともに回転することにより、掘削土と固化材が攪拌・混合されてソイルセメントが形成される。
【００４４】
また、攪拌翼３が回転する間、共回り防止翼４が周辺地盤の抵抗により、回転ロッド１に対し相対的に静止し続けることにより、土の共回りが抑えられ、掘削土と固化材との攪拌・混合が促進される。
【００４５】
さらにその際、カウントセンサー６によって回転ロッド１に対する共回り防止翼４の相対回転数が検出される。
【００４６】
この場合、磁気式近接スイッチ６ｂが回転ロッド１とともに回転して検出用マグネット６ａから遠ざかり、一回転して再び検出用マグネット６ａに近接し、検出用マグネット６ａの近くを通過したとき共回り防止翼４の相対回転数が１カウントされる。
【００４７】
また、共回り防止翼４の相対回転数は、回転ロッド１内を介して地上に引き出された送信ケーブル７と回転ロッド１の上端部に取り付けられたスリップリング８を介して地上のカウンター装置９に送信され、このカウンター装置９でリアルタイムで記録される。
【００４８】
その結果、共回り防止翼４の相対回転数が回転ロッド１の回転数とほぼ同じであれば、共回り防止翼４は地中でほぼ静止し続け、掘削土と固化材が正常に攪拌・混合され、均質でかつ強度ばらつきのきわめて小さい改良地盤を造成することが可能になる。
【００４９】
一方、共回り防止翼４の相対回転数が回転ロッド１の回転数に比べて大幅に下回るようであれば、共回り防止翼４が回転ロッド１とともに回転し、土の共回りが生じていると言える。
【００５０】
また、送信ケーブル７は回転ロッド１のロッド本体１ａとヘッド部１ｂとの接続部において非接触センサー１０によって接続されていることで、水に浸ってショートする等の心配は全くなく、地上のカウンター装置９とカウントセンサー６間の送信は確実になされる。
【００５１】
また、ヘッド部１ｂの接続および切り離しも送信ケーブル７に邪魔されずに、きわめて簡単に行うことができる。
【００５２】
こうして共回り現象が確認された場合には、回転ロッド１を引き上げて再施工する等の措置を速やかに行うことができる。
【００５３】
図３（ａ）〜（ｄ）は、カウントセンサー６の検出用マグネット６ａと磁気式近接スイッチ６ｂの取付例を示し、磁気式近接スイッチ６ｂが一定範囲内に近接した検出用マグネット６ａを検出できる状態であれば、特に取付位置は限定されない。
【００５４】
特に図３（ａ），（ｂ）に図示するように、磁気式近接スイッチ６ｂを回転ロッド１に埋め込むように、かつ共回り防止翼４が突設されるボスでカバーされる位置に取り付けることにより、掘削土から隔離されるため磁気式近接スイッチ６ｂの損耗を少なくできる。
【００５５】
また、図３（ｃ），（ｄ）に図示するように、磁気式近接スイッチ６ｂを回転ロッド１の周囲に複数取り付けることにより、施工中に一部の磁気式近接スイッチ６ｂが故障した場合でも、継続して必要なデータを検出することができる。
【００５６】
【発明の効果】
この発明は以上説明した構成からなり、特に共回り防止翼を監視する監視センサーからの信号を送信する複数の送信ケーブルが、回転ロッドの接続部において非接触センサーによって互いに接続されているので、接続部が水に浸ってショートする等の心配は全くなく、共回り防止翼を監視する監視センサーからの信号を確実に地上に送信することができる。
【００５７】
また、ジャック式の接続と異なり、繰り返しの使用で損耗することもなく、耐久性がきわめて大きい。さらに、回転ロッドの接続および切り離しも送信ケーブルに邪魔されずに、きわめて簡単に行うことができて、施工性の向上も図れる。
【００５８】
また、実施例によれば、回転ロッドに対する共回り防止翼の相対回転数を検出するカウントセンサーを設けてなるので、土の共回り現象を施工中リアルタイムで検出でき、共回り現象が確認された場合には、回転ロッドを引き上げて再施工する等の対応措置を速やかに行うことができる。
【００５９】
したがって、ソイルセメントの攪拌・混合不良を無くして、強度ばらつきのきわめて小さい高品質の改良地盤を造成できる。
【００６０】
また、カウントセンサーは磁気式近接スイッチと検出用マグネットを有し、その一方を回転ロッドまたは共回り防止翼に、他方を反対側に取り付るだけでよいので、在来のものを利用してきわめて簡単にかつ廉価になすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤改良用攪拌・混合装置の一例を示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図である。
【図２】（ａ）は回転ロッドの接続部を示す回転ロッドの一部縦断面図、（ｂ）は共回り防止翼の取付け部を示す回転ロッドの一部縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は地盤改良用攪拌・混合装置の他の例を示し、（ａ）と（ｃ）はその一部側面図、（ｂ）と（ｄ）はそれぞれ（ａ）と（ｃ）におけるイ−イ線断面図である。
【図４】従来の攪拌・混合装置の一例を示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図である。
【図５】（ａ）は従来の回転ロッドの接続部を示す回転ロッドの一部縦断面図、（ｂ）は共回り防止翼の取付け部を示す回転ロッドの一部縦断面図である。
【符号の説明】
１ 回転ロッド
１ａ ロッド本体
１ｂ ヘッド部
２ 掘削翼
３ 攪拌翼
４ 共回り防止翼
５ 吐出口
６ カウントセンサー（監視センサー）
６ａ 検出用マグネット
６ｂ 磁気式近接スイッチ
７ 送信ケーブル
８ スリップリング
９ カウンター装置（受信機）
１０ 非接触センサー
10ａ 一端側の非接触端子
10ｂ 一端側の非接触端子

Claims (4)

1. 回転ロッドとともに回転して掘削土と固化材とを攪拌・混合する攪拌翼と、ボスを介して前記回転ロッドに遊嵌し、かつ前記攪拌翼よりも大きな回転径の共回り防止翼とを有する地盤改良用攪拌・混合装置において、共回り防止翼の回転ロッドとの相対回転を監視する監視センサーとこの監視センサーから地上に信号を送信する複数の送信ケーブルとを有し、この送信ケーブルは回転ロッドの接続部において互いに非接触センサーによって接続してあることを特徴とする地盤改良用攪拌・混合装置。
2. 送信ケーブルは、電磁結合方式の非接触センサーによって互いに接続してあることを特徴とする請求項１記載の地盤改良用攪拌・混合装置。
3. 共回り防止翼の回転ロッドとの相対回転を監視する監視センサーは、磁気式近接スイッチと検出用マグネットからなるカウントセンサーであることを特徴とする請求項１または２記載の地盤改良用攪拌・混合装置。
4. 共回り防止翼の回転ロッドとの相対回転を監視するセンサーは、回転ロッドに取り付けられた磁気近接スイッチと共回り防止翼に取り付けられた検出用マグネットからなるカウントセンサーであることを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載された地盤改良用攪拌・混合装置。

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