JP3846266B2 - 地盤改良用攪拌ビット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤改良装置に用いる攪拌ビットに係り、特に基礎工事等において掘削土と充填剤を混合して地盤を改良する地盤改良用攪拌ビットに関する。
【0002】
【従来の技術】
地盤改良装置で地盤改良を行う場合は、掘削軸先端部に設けられた地盤改良用攪拌ビットからセメントミルク等の充填剤を掘削土に供給しつつ、攪拌ビットに設けられた掘削ビットにより地盤に円形の孔を掘削し、掘削ビットに併設された攪拌翼により掘削土と充填剤を攪拌する。ここで、攪拌翼により掘削土と充填剤を均一に混合することが出来なければ、充填剤の不足部分が脆くなり、従って支持力が十分でない坑が形成されてしまう。
【0003】
これら課題を解決するために従来までの地盤改良用攪拌ビットは、特開平6−313313号公報に示されるように掘削軸の先端部にギアボックスを持たせることで掘削軸の回転方向を縦回転に変え、縦方向に掘削土を掘削、攪拌する構造を持たせたものがある。また、特開平6−26031号公報に示されるように、掘削軸先端部に掘削土を攪拌する攪拌翼を並列して配置することで、混合攪拌効果の向上を狙ったものも知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、都市部の住宅等で求められる掘削坑径は小径なものが大半であり、前述したギアケースが入れられるようなスペースは無く、掘削坑径が小さい地盤改良には対応できるものではなかった。また、攪拌翼を複数設けた従来技術においては、掘削軸を最下端の掘削ビットまで垂下して設けているために、攪拌翼の大きさ(攪拌翼径)が制限されるため、攪拌翼の回転力が十分に得ることができず、攪拌効率が良いものとは言えなかった。
【0005】
本発明は小型の掘削坑径にも対応可能で、攪拌翼を複数ラップして設けることで攪拌翼の大きさを大きくすることができ、従って掘削土と充填剤を効率よく混合可能な地盤改良用掘削ビットを得ることができる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、前記目的を達成するために、ビット及び攪拌翼が設けられた掘削軸を回転しつつ、掘削土と充填剤とを混合攪拌する地盤改良に用いる攪拌ビットにおいて、前記掘削軸先端部に設けられた第一の攪拌翼と、該第一の攪拌翼に一方を固定された複数のシャフトと、該シャフトの他方に固定された掘削ビットと、該シャフトに回転自在に設けられた第二の攪拌翼と、前記掘削軸先端部又は、前記掘削ビットに充填剤吐出孔とを設けたことを特徴とする。
【0007】
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載の地盤改良用攪拌ビットにおいて、前記シャフトに夫々設けられた第二の攪拌翼を、上下方向にラップして配置したことを特徴とする。
【0008】
また、請求項3記載の発明は、請求項1ないしは請求項2に記載の地盤改良用攪拌ビットにおいて、前記第一の攪拌翼の上部の掘削軸には、回転自在かつ前記掘削ビット径より大きい共回り防止板が設けてあることを特徴とする。
【0009】
これら上述した発明によれば、掘削ビットを固定する複数のシャフトに攪拌翼を夫々設けると共に、これら攪拌翼をシャフトに上下方向へラップして配置することで小型の掘削坑径にも対応可能であるほか、攪拌翼径及び攪拌翼の大きさをを大きくすることが可能であり、掘削土と充填剤を効率よく攪拌可能とした地盤改良用攪拌ビットを得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係る地盤改良用攪拌ビットの好ましい実施形態について説明する。図1は本発明に係る地盤改良用攪拌ビットを備えた地盤改良作業車を示す。
【0011】
図1において、地盤改良作業車1は運転台2と走行駆動用キャタピラ3とを有している。この地盤改良作業車1の正面には支持フレーム4がシリンダ5により起伏可能に設けられている。また、支持フレーム4上部には駆動装置6が設けられ、支持フレーム4と平行に設けられた掘削軸11を正逆方向(B,C方向)に回転駆動可能に保持している。またこの駆動装置6は、支持フレーム4に設けられたガイド7と係合され、支持フレーム4内に設けられた図示しない駆動機構により支持フレーム4に沿って昇降可能であり、掘削軸11と共に昇降する。尚、掘削軸11上端部には充填剤供給部9が設けられ、図示しない供給装置により後述する掘削軸11内に設けられた充填剤搬送経路に充填剤を供給する。掘削軸11下部には本発明に係る地盤改良用攪拌ビット10が設けられている。
【0012】
図2は本発明に係る地盤改良用攪拌ビット10の構成詳細図、図3は矢視A方向から見た側面図、図4は矢視D方向から見た平面図を示す。
【0013】
図2に示すように掘削軸11下部に設けられた地盤改良用攪拌ビット10は、充填剤吐出孔12、共回り防止板13、第一の攪拌翼14、シャフト15a,15b、第二の攪拌翼16,16、穿孔ビット20及び掘削ビット17を有している。
【0014】
掘削軸11下部には共回り防止板13がフランジ13aを介して回転自在に支持されている。この共回り防止板13は板材で形成されている。掘削軸11の下端部に設けられた固着部14aには、第一の攪拌翼14が固着されている。この第一の攪拌翼14は、水平面に対して僅かに回転方向前方に前端を下方に傾斜した状態で配置されている(図3参照)。また、図2に示すように第一の攪拌翼14外端部は、前述した共回り防止板13よりも僅かに短く形成されている。掘削軸11の下面には充填剤吐出孔12が開設され、第一の攪拌翼14の中央下側から略鉛直方向に向けて充填剤を吐出可能に配置されている。
【0015】
第一の攪拌翼14下側にはシャフト15a,15bが固着されている。このシャフト15a,15bは充填剤吐出孔12を挟んで掘削軸11に平行に設けられている。また、シャフト15a,15bにはフランジ16a,16bが設けられている。一方のフランジ16aは、シャフト15aの天地方向中央から僅かに下方に設けられ、他方のフランジ16bはシャフト15bの天地方向中央から僅かに上方に設けられている。また、一方のフランジ16aには第二の攪拌翼16が回転自在に支持されると共に、他方のフランジ16bにも第二の攪拌翼16が回転自在に支持されている。フランジ16a,16bがシャフト15a,15bに夫々段違いとなるように配設されることで、フランジ16a,16bに支持される第二の攪拌翼16,16は、図4における下方から見て一部をラップさせると共に、第二の攪拌翼16,16双方の回転に伴って、相互に干渉しないように所定の間隔を持って配置されている。
【0016】
更に、シャフト15a,15b下部には掘削ビット17がシャフト15a,15b双方に跨設して設けられている。従って、この掘削ビット17と、掘削ビット17上方に設けられた第一の攪拌翼14は、シャフト15a,15bにより連結され、夫々同期して回転する。掘削ビット17下部にはツース18,18…が複数設けられ、僅かに回転方向前方に対して前端を下方に傾斜した状態で配置されている(図3参照)。また、掘削ビット17中央には先細形状の板状体で形成された穿孔ビット20が、先端部を垂下して形成されている。
【0017】
尚、掘削軸11内部には図示しない充填剤搬送経路が確保されており、更に充填剤搬送経路内には充填剤吐出孔12近傍に、図示しない逆止弁が設けられ、地圧による充填剤の逆流を防止している。
【0018】
次に、前記の如く構成された本実施の形態に係る地盤改良用攪拌ビット10の作用について説明する。
【0019】
図1において、掘削軸11上部に設けられた駆動装置6を作動させて掘削軸11をB方向に回転させると同時に、駆動装置6と掘削軸11を下降させる。更に充填剤を充填剤供給部9から掘削軸11内部の充填剤搬送経路に供給する。供給された充填剤は充填剤吐出孔12近傍に設けられた逆止弁を介して、充填剤供給口12から第二の攪拌翼16、16に向けて掘削土内に吐出される。
【0020】
図2において、掘削軸11をB方向に回転させることで、穿孔ビット20とツース18,18... により地盤が掘削されて掘削坑30が形成され始める。尚、掘削ビット17が回転方向Bの前方に対して前端を下方に傾斜した状態で配置されているため、地盤改良用攪拌ビット10には掘り下げる力が加わる。
【0021】
掘削坑30内は地盤を掘削した掘削土が充填された状態となり、掘削軸11の回転に伴って充填剤吐出孔12から吐出された充填剤が掘削土と共にB方向に回転する。更に掘削軸11をB方向に回転させつつ地盤改良用攪拌ビット10を下降させると、第二の攪拌翼16が掘削坑30に挿入される。すると第二の攪拌翼16は掘削壁30aからの抵抗力と、掘削坑30内の掘削土を攪拌する抵抗力を受ける。第二の攪拌翼16が掘削坑30内に充填された掘削土を攪拌する抵抗力と比較して、掘削壁30aから受ける抵抗力が大きいことから、図4に示すように第二の攪拌翼16は掘削軸11のB方向とは逆方向に回転する(矢印E方向)。
【0022】
ここで、本発明においては第二の攪拌翼16を上下方向に夫々段違いとなるようにして配設して、第二の攪拌翼16同士をラップして設けていることから、第二の攪拌翼16の攪拌翼径と攪拌翼の大きさを大きくすることができ、従って従来と比較して高い攪拌効率を得ることが可能となる。また、充填剤吐出孔12が第二の攪拌翼16上部にあることから、掘削坑30内に充填された掘削土を攪拌する抵抗力を減少させることが可能であり、従って、第二の攪拌翼16の回転力を増加することが可能である。
【0023】
図2において、更に地盤改良用攪拌ビット10を下降させると、第一の攪拌翼14よりも僅かに長く形成された共回り防止板13の両端部が、掘削壁30aに掘進する。するとフランジ13aにより回転自在とされた共回り防止板13の回転は、掘削壁30aに貫入することで回転が阻止される。これに伴い掘削坑30内では、B方向に回転する掘削土及び充填剤が共回り防止板13に堰止められた状態となる。更に掘削軸11の回転により、共回り防止板13により堰止められた掘削土及び充填剤が、共回り防止板13の上下方に移動しつつ第一の攪拌翼14でせん断粉砕される。また、第一の攪拌翼14と掘削ビット17のB方向の回転に対して第二の攪拌翼16がE方向に回転することで、掘削土及び充填剤が十分に攪拌される。また更に、第二の攪拌翼16上部に充填剤吐出孔12があることから、第二の攪拌翼16に掘削土が固着することを防止でき、従って掘削土及び充填剤が効率良く攪拌されて混合される。
【0024】
ここで、第二の攪拌翼16が段違いに形成されていることで地盤改良用攪拌ビット10をコンパクトにすることが可能で、従来技術で述べたギアケースを有した場合や、攪拌翼を複数並列して配置した場合と比較して、掘削坑30を小さく形成することができる。
【0025】
所定の深さまで掘削した後、掘削軸11の回転をC方向に逆回転させて地盤改良用攪拌ビット10を引き上げる。第一の攪拌翼14及び掘削ビット17の傾斜により、地盤改良用攪拌ビット10には引き上げる力が加わる。この時も前述したと同様、第二の攪拌翼16の回転により掘削土と充填剤は十分に攪拌され、引き上げ終了後には掘削坑30内は均質かつ良質の混合攪拌土が形成される。尚、前記引き上げ時においても、充填剤を充填剤吐出孔12から吐出させつつ地盤改良用攪拌ビット10を引き上げても良い。この場合、充填剤吐出孔12が第二の攪拌翼16上部にあることから、第二の攪拌翼16への掘削土の固着を防止しているので、掘削後の清掃も容易に可能となる。
【0026】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本実施の形態ではシャフト15a,15bの2軸で構成された地盤改良用攪拌ビット10について説明したが、固着部14aに固着された攪拌翼14を複数設けると共に、夫々の攪拌翼14にシャフト15を設け、第二の攪拌翼16を複数設けても良い。この場合も複数設けられた第二の攪拌翼16夫々を上下方向へ段違いにラップして配置することで攪拌翼と攪拌翼径を大きくすることができ、掘削土及び充填剤を効率良く攪拌することができる。
【0027】
また、共回り防止板13の外端部を第一の攪拌翼14よりも同等以下の長さに形成し、共回り防止板13の外端部に所定角度の屈曲させた傾斜面を形成して楔状空間を形成させ、楔状空間に圧密された掘削土により共回り防止板13の回転を防止しても良い。
【0028】
また更に、本実施の形態では充填剤吐出孔12を掘削軸11下面に開設し、第二の攪拌翼16上部に吐出されるように配置したが、これに限ることなく、第一の攪拌翼14とシャフト15a,15b内に充填剤搬送経路を設け、掘削ビット17まで充填剤を供給させて、ツース18,18... 近傍に充填剤吐出孔を設けても良い。この場合は掘削坑30底部に直接充填剤が吐出されるため、掘削ビット17に設けられた穿孔ビット20やツース18,18... の寿命を伸ばすことができる。また、掘削軸11下面と掘削ビット17の双方に充填剤吐出孔を設け、双方から吐出させても良いことは勿論である。
【0029】
また、本実施の形態では、第二の攪拌翼16をシャフト15a,15bに対して垂直に設けたが、これに限ることなくフランジ16a,16bをシャフト15a,15bに対して傾斜させ、第二の攪拌翼16を傾斜して回転可能に設けることで、掘削土と充填剤の攪拌を横方向のみでなく、縦横両方の攪拌を可能としても良い。
【0030】
更に、本装置は地盤改良のみに限らず、高濃度泥水中の掘削等にも適用することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る地盤改良装置によれば、
掘削ビットを固定する複数のシャフトに攪拌翼を夫々設けると共に、攪拌翼をシャフトに上下方向へラップして配置することで、攪拌翼と攪拌翼径の大きさを大きくすることが可能であり、更に共回り防止板を設けることで、充填剤を効率よく混合することが可能となる。また、小型の掘削坑径にも対応可能でコンパクトな地盤改良用攪拌ビットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の地盤改良用攪拌ビットを適用する地盤改良作業車を示す側面図
【図2】本発明の実施形態に係る地盤改良用攪拌ビットの使用状態を示す構成詳細図
【図3】図2中のA線から見た地盤改良用攪拌ビットの詳細を示す側面図
【図4】図2中のD線から見た地盤改良用攪拌ビットの詳細を示す平面図
【符号の説明】
10…地盤改良用攪拌ビット、11…掘削軸、12…充填剤吐出孔、13…共回り防止板、14…第一の攪拌翼、15…シャフト、16…第二の攪拌翼、17…掘削ビット、18…ツース、30…掘削坑、
Claims (3)
- ビット及び攪拌翼が設けられた掘削軸を回転しつつ、掘削土と充填剤とを混合攪拌する地盤改良に用いる攪拌ビットにおいて、
前記掘削軸先端部に設けられた第一の攪拌翼と、該第一の攪拌翼に一方を固定された複数のシャフトと、該シャフトの他方に固定された掘削ビットと、該シャフトに回転自在に設けられた第二の攪拌翼と、前記掘削軸先端部又は、前記掘削ビットに充填剤吐出孔とを設けたことを特徴とする地盤改良用攪拌ビット。 - 前記シャフトに夫々設けられた第二の攪拌翼を、上下方向にラップして配置したことを特徴とする請求項1に記載の地盤改良用攪拌ビット。
- 前記第一の攪拌翼の上部の掘削軸には、回転自在かつ前記掘削ビット径より大きい共回り防止板が設けてあることを特徴とする請求項1ないしは請求項2に記載の地盤改良用攪拌ビット。
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