JP3848193B2 - 深層混合処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、硬質の地盤土壌を掘削翼で掘削すると共に、該掘削された地盤土壌と地盤処理材とを攪拌翼で攪拌混合するのに好適な深層混合処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の深層混合処理装置は、駆動モータで回転させる１本の回転軸を有している。この回転軸の下端には地盤土壌を掘削する掘削翼を取り付けてあると共に、該回転軸の掘削翼より上側には掘削された地盤土壌と地盤処理材とを攪拌混合する複数の攪拌翼をそれぞれ取り付けてある。
【０００３】
そして、地盤改良時に、駆動モータにより回転軸を回転させてその下端の掘削翼で地盤土壌を掘削すると共に、各攪拌翼で掘削された地盤土壌と地盤処理材とを攪拌混合して地盤改良を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の深層混合処理装置では、掘削翼の掘削トルクは使用する駆動モータで決まっており、トルク不足になると回転軸の回転が停止し、掘削ができなかった。この掘削翼の掘削能力を上げるためには、大型で高出力の駆動モータが必要になり、また、回転軸の軸強度のアップが必要となるため、その分コスト高になった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、低コストで地盤土壌の掘削能力を大幅に向上させることができる深層混合処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回転軸を回転駆動装置で回転自在にし、この回転軸の下端に取り付けられた掘削翼で地盤土壌を掘削すると共に、該回転軸の下端部に取り付けられた攪拌翼で前記掘削された地盤土壌と地盤処理材とを攪拌混合する深層混合処理装置において、前記回転軸を一対有し、この一対の回転軸の前記掘削翼より上側に減速装置をそれぞれ設けると共に、該各減速装置を間隔保持板の各端部に固定し、かつ、この各減速装置から下側の各回転軸の出力側の回転速度を該各減速装置から上側の各回転軸の入力側の回転速度より減速させたことを特徴とする。
【０００７】
この深層混合処理装置では、各減速装置により下側の各回転軸の出力側の回転速度を上側の各回転軸の入力側の回転速度より減速させることができるので、従来と同じ大きさの回転駆動装置でも掘削翼の低速回転により地盤土壌の掘削能力が大幅に向上される。従って、大型で高出力の回転駆動装置を用いる必要がなく、また、一対の回転軸の軸強度を向上させる必要がないので、その分低コスト化が図られる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の深層混合処理装置であって、前記減速装置として遊星歯車装置を用いたことを特徴とする。
【０００９】
この深層混合処理装置では、減速装置として遊星歯車装置を用いたので、簡単な構造により一対の回転軸の出力側の回転速度が該一対の回転軸の入力側の回転速度よりそれぞれ減速される。これにより、掘削翼が低速回転されて地盤土壌の掘削能力が向上すると共に、攪拌翼が入力側の回転速度と同じ回転速度で回転されて掘削された地盤土壌と地盤処理材との混練効果（攪拌性能）がより一段と向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態の２軸式深層混合処理装置の掘削・攪拌処理状態を示す正面図、図２は同装置の要部の拡大断面図である。
【００１２】
図１に示すように、深層混合処理装置１０は２軸式であり、各駆動モータ（回転駆動装置）１１により回転される一対の回転軸１２，１２を有している。この一対の回転軸１２，１２は複数段の間隔保持板１３，１４により所定間隔を保持できるようになっている。この複数段の間隔保持板１３，１４のうちの最下段の間隔保持板１４の両端には遊星歯車装置（減速装置）２０をそれぞれ取り付けてある。この各遊星歯車装置２０より上側の各回転軸１２が駆動モータ１１の回転力が入力される入力軸１２Ａとなっていると共に、各遊星歯車装置２０より下側の各回転軸１２が出力軸１２Ｂとなっている。即ち、各回転軸１２は、各遊星歯車装置２０を介して入力側の入力軸１２Ａと出力側の出力軸１２Ｂとに分割されて構成されている。
【００１３】
図１及び図２に示すように、各回転軸１２の入力軸１２Ａは下端側が閉塞された長尺の円筒状に形成してあると共に、該各回転軸１２の出力軸１２Ｂは中実短尺の円柱状に形成してある。また、各回転軸１２の入力軸１２Ａの下端部には、掘削された地盤土壌２と地盤処理材（例えば、セメントスラリー）５とを攪拌混合する上下各一対の攪拌翼１６，１６を上段の間隔保持板１３を挟むようにして取り付けてある。この各攪拌翼１６は各回転軸１２の入力軸１２Ａの下端部の両側より所定角度傾斜して水平に延びている。さらに、各回転軸１２の入力軸１２Ａの上下及び左右に隣接する各攪拌翼１６は平面的に重ならないように位相を９０゜それぞれずらして配置してある。
【００１４】
また、各回転軸１２の出力軸１２Ｂの所定位置には、地盤処理材５を吐出する地盤処理材吐出ノズル１７を設けてある。さらに、各回転軸１２の入力軸１２Ａの上端部には図示しないスイベルを介して図示しない地盤処理材供給ホースを連結してある。この地盤処理材供給ホースより各回転軸１２の入力軸１２Ａ内に地盤処理材５を供給し、図示しないスイベル及び各出力軸１２Ｂに形成された図示しない地盤処理材供給通路を介して地盤処理材吐出ノズル１７より地盤処理材５を吐出するようになっている。
【００１５】
さらに、各回転軸１２の出力軸１２Ｂの下端には地盤土壌１を掘削する掘削翼１８を取り付けてある。各掘削翼１８は出力軸１２Ｂを中心に水平方向に延びており、左右に隣接する各掘削翼１８は平面的に重ならないように位相を９０゜それぞれずらして配置してある。
【００１６】
図２に示すように、各遊星歯車装置２０は、最下段の間隔保持板１４の各端部に固定され、上下壁中央に円形の開口部２１ａ，２１ｂを有した円筒状のギヤケース２１を有している。この上側の開口部２１ａ内には各回転軸１２の入力軸１２Ａの下端１２ａをシール部材２２Ａとベアリング２３Ａを介して回転自在に支持してある。また、下側の開口部２１ｂ内には各回転軸１２の出力軸１２Ｂの上端をシール部材２２Ｂとベアリング２３Ｂを介して回転自在に支持してある。
【００１７】
さらに、ギヤケース２１の周壁２１ｃの内周面中央には固定側の内歯歯車２４を形成してある。この内歯歯車２４には、各回転軸１２の出力軸１２Ｂの上端に突出形成された鍔部１２ｂに複数（例えば３つ）の各支軸２５を介して回転自在にそれぞれ支持された遊星歯車２６が噛合している。また、この各遊星歯車２６は各回転軸１２の入力軸１２Ａの下端１２ａに形成された外歯歯車（太陽歯車）２７と噛合している。そして、各回転軸１２の入力軸１２Ａが駆動モータ１１により回転すると、該入力軸１２Ａの外歯歯車２７と内歯歯車２４との間の周りを各遊星歯車２６が回転しながら回ることにより、各回転軸１２の出力軸１２Ｂの回転速度が各回転軸１２の入力軸１２Ａの回転速度より減速（例えば、速度比で１／２〜１／４）され、出力軸１２Ｂの回転トルクが入力軸１２Ａの回転トルクよりも大きく（例えば、２倍〜４倍）になるようになっている。
【００１８】
尚、各回転軸１２の入力軸１２Ａの下端１２ａと出力軸１２Ｂの上端の鍔部１２ｂとは上下一対のベアリング２３Ｃ，２３Ｃを介して回転自在に支持されている。また、各回転軸１２は図示しない昇降装置により昇降動するようになっている。即ち、昇降装置により各回転軸１２は回転しながら共に連動して昇降するようになっている。
【００１９】
以上実施形態の深層混合処理装置１０によれば、地盤改良の際に各回転軸１２を各駆動モータ１１により回転させながら地盤土壌１中に貫入させる。この各回転軸１２の回転駆動により出力軸１２Ｂの掘削翼１８で地盤土壌１を掘削する時に該出力軸１２Ｂの掘削翼１８の地盤処理材吐出ノズル１７より地盤処理材５を掘削された地盤土壌２中に略均一に供給すると共に、掘削された地盤土壌２と地盤処理材５とを入力軸１２Ａの各攪拌翼１６の回転駆動により攪拌混合する。
【００２０】
そして、回転軸１２で掘削翼１８と各攪拌翼１６を共に回転させながら各回転軸１２を地盤土壌１に貫入した後で掘削孔３から引き抜くことにより、地盤土壌１の所定位置に円柱状のパイルが形成される。この掘削孔３から各回転軸１２を引き抜く時に不図示の最上段の攪拌翼の地盤処理材吐出ノズルより地盤処理材５を掘削された地盤土壌２中に略均一に供給すると共に、掘削された地盤土壌２と地盤処理材５とを各攪拌翼１６の回転により攪拌混合することもある。
【００２１】
例えば、各駆動モータ１１により各回転軸１２を回転させながら出力軸１２Ｂの掘削翼１８により硬質の地盤土壌１を掘削する場合でも、各遊星歯車装置２０により回転軸１２の出力軸１２Ｂの回転速度を回転軸１２の入力軸１２Ａの回転速度よりも減速させることにより、出力軸１２Ｂの回転トルクが入力軸１２Ａの回転トルクよりも大きくなるため、駆動モータ１１が小型の場合でも各回転軸１２の回転が停止することなく、硬質の地盤土壌１を掘削することができる。
【００２２】
このように、各駆動モータ１１で回転する回転軸１２を各遊星歯車装置２０を介して入力軸１２Ａと出力軸１２Ｂとに分け、この各遊星歯車装置２０より下側の出力軸１２Ｂの回転速度を該各遊星歯車装置２０より上側の入力軸１２Ａの回転速度より減速させるようにしたので、従来と同じ大きさの駆動モータ１１でも掘削翼１８の低速回転により地盤土壌１の掘削能力を大幅に向上させることができる。これにより、大型で高出力の駆動モータを用いる必要がなく、また、回転軸１２の軸強度を向上させる必要がないので、その分低コスト化を図ることができる。
【００２３】
さらに、減速装置として遊星歯車装置２０を用いたので、簡単な構造により回転軸１２の出力軸１２Ｂの回転速度を回転軸１２の入力軸１２Ａの回転速度よりも確実に減速させることができる。これにより、掘削翼１８を低速回転させて地盤土壌１の掘削能力を向上させることができると共に、攪拌翼１６を入力軸１２Ａの回転速度と同じ回転速度で回転させて掘削された地盤土壌２と地盤処理材５との攪拌性能を向上させることができる。
【００２４】
特に、掘削された地盤土壌２と地盤処理材５とを攪拌混合させる各攪拌翼１６は掘削翼１８よりも高速で回転するので、低速回転の掘削翼１８と高速回転の攪拌翼１６の相乗効果により掘削された地盤土壌２と地盤処理材５の攪拌混合時の動きが複数方向となり、また、掘削された地盤土壌２と地盤処理材５との共回り等を確実に防止して攪拌性能をより一段と向上させることができる。
【００２５】
図３は本発明の他の実施形態の１軸式深層混合処理装置の掘削・攪拌処理状態を示す正面図である。
【００２６】
この実施形態の深層混合処理装置１０′は１軸式であり、駆動モータ（回転駆動装置）１１により回転される回転軸１２を有している。この回転軸１２も前記実施形態と同様に遊星歯車装置２０を介して入力側の入力軸１２Ａと出力側の出力軸１２Ｂとに分割されて構成されている。また、回転軸１２の入力軸１２Ａの下端部には、下側の攪拌翼１７を囲むように掘削穴３の周辺の未改良部４まで延びる正面コ字状の共回り防止板１５を回転自在に支持してある。この共回り防止板１５は掘削された地盤土壌２と地盤処理材５との共回りを防止するものであり、地盤改良時には地盤土壌１の未改良部４に食い込んで固定されている。そして、この共回り防止板１５の両基端１５ａ，１５ａに前記実施形態と同じ構成の遊星歯車装置（減速装置）２０を取り付けてある。
【００２７】
この遊星歯車装置２０により、回転軸１２の下側の出力軸１２Ｂの回転速度を上側の入力軸１２Ａの回転速度より減速させて、従来と同じ大きさの駆動モータ１１でも掘削翼１８の低速回転により地盤土壌１の掘削能力を大幅に向上させることができ、前記実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
尚、前記各実施形態によれば、減速装置として遊星歯車装置を用いたが、減速装置は遊星歯車装置に限られるものでないことは勿論である。また、回転軸の入力軸に水平に延びる攪拌翼を取り付けたが、入力軸を中心に十字クロス状に延びるようにして取り付けても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、回転駆動装置で回転する一対の回転軸の掘削翼より上側に減速装置をそれぞれ設け、この各減速装置から下側の各回転軸の出力側の回転速度を該各減速装置から上側の各回転軸の入力側の回転速度より減速させたので、従来と同じ大きさの回転駆動装置でも掘削翼の低速回転により地盤土壌の掘削能力を大幅に向上させることができる。これにより、大型で高出力の回転駆動装置を用いる必要がなく、また、一対の回転軸の軸強度を向上させる必要がないので、その分低コスト化を図ることができる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、減速装置として遊星歯車装置を用いたので、簡単な構造により一対の回転軸の出力側の回転速度を該一対の回転軸の入力側の回転速度よりそれぞれ減速させることができる。これにより、掘削翼を低速回転させて地盤土壌の掘削能力を向上させることができると共に、攪拌翼を入力側の回転速度と同じ回転速度で回転させて掘削された地盤土壌と地盤処理材との攪拌性能をより一段と向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の２軸式深層混合処理装置の掘削・攪拌処理状態を示す正面図である。
【図２】上記２軸式深層混合処理装置の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の１軸式深層混合処理装置の掘削・攪拌処理状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 地盤土壌
２ 掘削された地盤土壌
５ 地盤処理材
１０，１０′ 深層混合処理装置
１１ 駆動モータ（回転駆動装置）
１２ 回転軸
１２Ａ 入力軸
１２Ｂ 出力軸
１６ 攪拌翼
１８ 掘削翼
２０ 遊星歯車装置（減速装置）

Claims (2)

1. 回転軸を回転駆動装置で回転自在にし、この回転軸の下端に取り付けられた掘削翼で地盤土壌を掘削すると共に、該回転軸の下端部に取り付けられた攪拌翼で前記掘削された地盤土壌と地盤処理材とを攪拌混合する深層混合処理装置において、
   前記回転軸を一対有し、この一対の回転軸の前記掘削翼より上側に減速装置をそれぞれ設けると共に、該各減速装置を間隔保持板の各端部に固定し、かつ、この各減速装置から下側の各回転軸の出力側の回転速度を該各減速装置から上側の各回転軸の入力側の回転速度より減速させたことを特徴とする深層混合処理装置。
2. 請求項１記載の深層混合処理装置であって、
   前記減速装置として遊星歯車装置を用いたことを特徴とする深層混合処理装置。

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