JP5015493B2 - 地盤改良装置および地盤改良機 - Google Patents

地盤改良装置および地盤改良機 Download PDF

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Description

本発明は、地盤改良装置および地盤改良機に関する。例えば、地盤を掘削し、その掘削部分に固化材を添加し、地盤と混合、攪拌することにより地盤改良を行う地盤改良装置および地盤改良機に関する。
従来、地盤改良施工として、地盤をブロック状あるいは壁状に掘削し、地盤をほぐした状態で、例えば、固化材や土壌改良材などの地盤改良材を添加し、ほぐされた地盤とともに混合、攪拌する施工が知られている。
このような施工に用いる地盤改良装置として、例えば、特許文献1には、油圧式ショベル系掘削機のアーム先端部に取着可能な台部材から下部両側に支持フレームが垂設され、その間に軸支された回転軸に複数の羽根板が設けられ、その下方または上方に移動可能に土砂掻き寄せ部材が設けられた地盤改良用攪拌機が記載されている。
また、関連する技術として、特許文献2には、掘削機のアーム先端に取り付けられたバケットにより地盤内を壁状に掘削し、バケットに設けられたノズルから固化材スラリー注入し、油圧モータで回転する攪拌羽根を備える攪拌装置によって掘削された土壌と混合攪拌することにより、掘削した形状に連続地下壁を形成する工法と、それに用いる装置とが記載されている。
特開2002−81055号公報(図1−4) 特許第2937766号公報(図1、2)
しかしながら、上記のような従来の地盤改良装置には以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、土砂掻き寄せ部材が、掘削時に羽根板の下方に配置されることで、掘削した溝の角部や杭の周りなどの土砂の改良を効率よく行うことができ、攪拌時は上方に退避して効率よく攪拌できるものの、土砂掻き寄せ部材は地盤を切り込む能力に乏しいので、地盤を羽根板で削ってゆくことになる。そのため、羽根板の回転負荷が大きくなり、地盤条件によっては、羽根板の損傷が大きくなってしまうという問題がある。
特許文献2に記載の技術では、バケットを備えるため、地盤への切り込みが容易となり、地盤をほぐした状態で、攪拌装置により攪拌することができるものの、バケットの下部先端に形成された列状のビッドでは、地盤の一部がほぐされるのみで、ビッドから離れた位置では、地盤が十分にほぐされないものである。そのため、後方の攪拌羽根に塊状の掘削土が当たって攪拌羽根が損傷しやすいという問題がある。また、バケット構造では、地盤中に、例えば玉石、木片などの異物があると、攪拌羽根とバケットのネット部との間に挟まるなどして、攪拌動作に支障が生じやすいという問題がある。
また、いずれの技術でも、ほぐされる地盤の範囲が地盤条件などによりばらつくため、一定範囲に所定量の固化材を添加して、その範囲で混合攪拌するといった細かな施工管理を行うことが難しいという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、一定範囲内の地盤を効率よく地盤改良することができる地盤改良装置および地盤改良機を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、作業機のアーム先端に回動可能に取り付けられて地盤中を移動し地盤改良を行う地盤改良装置であって、厚さ方向に離して配置された2つの側板部材を上弦部材および下弦部材により連結して略矩形状の開口部を形成し、前記上弦部材に前記作業機のアーム先端に対する取付部を設けた門型枠と、前記2つの側板部材および前記下弦部材から前記開口部の一方の開口方向に向けて突設されたビッド部と、前記門型枠の開口部の内側で、前記2つの側板部材にそれぞれ直交する方向に設けられた回転軸とともに回転して、地盤を攪拌する複数の攪拌翼とを備え、前記攪拌翼の回転軸方向から見て、前記ビッド部の各先端が前記攪拌翼先端の回転軌跡よりも径方向外側に位置するとともに、前記攪拌翼の先端が前記2つの側板部材から前記ビッド部の突設方向と反対側の端面から露出され、前記下弦部材に設けられた前記ビッド部の突設方向から見て、前記攪拌翼の先端の少なくとも一部が、前記下弦部材と重なるように前記攪拌翼が配置され、かつ、前記アーム先端での回動動作において、前記攪拌翼先端の最大回動半径が、前記ビッド部先端の最大回動半径以下となるように設定された構成とする。
この発明によれば、2つの側板部材、上弦部材および下弦部材から構成される門型枠の開口部の一方の側で、その開口方向に向けて突設されたビッド部を備えるので、地盤に対して、その開口方向から切り込むことで、門型枠に沿うコ字状に区画された領域が切り込まれ、開口部の範囲が掘削される。そして、開口部の内側が良好にほぐされた状態で掘削土が開口部内に移動し、攪拌翼によって攪拌される。そのため、掘削抵抗、攪拌抵抗が低減された状態で、コ字状に区画された一定範囲を効率よく攪拌をすることができる。
また、ビッド部を先端から地盤に切り込む掘削動作において、攪拌翼の先端が、ビッド部の各先端で形成される掘削先端面の後流側に位置する。そのため、攪拌翼が、ビッド部による掘削の影響を受けない状態の地盤と接触しないため、攪拌翼の損傷と攪拌負荷とを低減することができる。
なお、ビッド部が形成された開口方向から見たときの、攪拌翼の攪拌範囲は、三方に形成されたビッド部のなす矩形状の範囲と、略重なる範囲とすることが好ましい。
請求項に記載の発明では、請求項1に記載の地盤改良装置において、記下弦部材に、その長手方向に沿って、流体を噴射する複数の噴射孔が形成された構成とする。
この発明によれば、複数の噴射孔によって下弦部材の長手方向に沿う方向でバランスよく流体を噴射することができる。そのため、掘削土に噴射される流体の量を長手方向の分布を良好に制御することができる。
請求項に記載の発明では、請求項に記載の地盤改良装置において、前記噴射孔から噴射される流体が液状の地盤改良材であり、前記噴射孔が、前記攪拌翼に向けて設けられた構成とする。
この発明によれば、噴射孔が攪拌翼に向けて設けられるので、噴射孔から噴射される液状の地盤改良材が、攪拌翼による攪拌翼回転領域に効率的に添加される。そのため、地盤改良材を一定の範囲に必要な量だけ正確に添加して、地盤と混合、攪拌することができる。
請求項4に記載の発明では、地盤改良機において、走行体と、該走行体上で屈伸および鉛直面内の回動が可能とされたアーム部と、該アーム部のアーム先端に回動可能に取り付けられた請求項1〜のいずれかに記載の地盤改良装置とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項1〜のいずれかに記載の地盤改良装置を備えるので、請求項1〜のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。
本発明の地盤改良装置および地盤改良機によれば、開口部に設けられたビッド部により門型枠に沿うコ字状に区画された領域が切り込まれて掘削範囲が安定化されるので、一定範囲内の地盤を効率よく地盤改良することができるという効果を奏する。
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る地盤改良装置および地盤改良機について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置を取り付けた地盤改良機の概略構成を示す正面図である。図2は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置の正面図である。図3は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置の右側面図である。図4は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置の左側面図である。
本実施形態の地盤改良機1は、図1に示すように、地盤50上を移動し、地盤50を掘削するとともに、掘削土に地盤改良材を混合して攪拌し、例えばブロック状、壁状などの所定範囲の地盤50を地盤改良するものである。地盤改良材は、地盤改良の目的に応じて、液状、粉体状などの適宜の薬剤を採用することができる。以下では、一例として地盤50の強度を改善するために、液状の固化材20(図2参照)、例えばセメントミルクなどを用いる場合の例で説明する。
地盤改良機1の概略構成は、自走式の走行機構を備えた車体4(走行体)、車体4上で旋回を行う旋回部5、および旋回部5上で屈伸および鉛直面内の回動が可能とされたアーム部6から構成される作業機3と、本発明の実施形態に係る地盤改良装置2とからなる。
アーム部6には、アーム部6本体の屈伸および回動運動を行うとともに、アーム先端部6aを中心として地盤改良装置2を鉛直面内で回動運動せしめる油圧リンク機構が設けられている。
このような作業機3は、例えばバックホーとして用いる油圧ショベルなどに用いるものを好適に採用することができる。
地盤改良装置2は、作業機3によって駆動され、地盤50を掘削するとともに、固化材20を地盤50に添加し、地盤50と混合、攪拌するものであり、作業機3のアーム部6のアーム先端部6aに着脱可能に取り付けられるものである。
地盤改良装置2の概略構成は、図2〜4に示すように、サイドフレーム10(側板部材)、モータ15、サイドフレーム11(側板部材)、上フレーム13(上弦部材)、取付フレーム12、下フレーム14(下弦部材)、および攪拌翼17からなる。そして、サイドフレーム10、11および下フレーム14には、ビッド部を構成する複数のサイドビッド10c、11c、ベースビッド14cがそれぞれ設けられている。
なお、図2〜4に示す地盤改良装置2は、掘削領域の底面部に沿って水平移動し、地盤50内を攪拌する際の姿勢を描いている。以下では、簡単のために、誤解のおそれのない限りこのように図示された姿勢に対応して鉛直方向、上下方向などの表現で、部材間の相対位置を説明する場合がある。
サイドフレーム10は、正面視で上方から略一定幅で延ばされ、下端側の側面が下方側ほど掘削方向(図2のB視矢印方向)に向けて傾斜され、下端面が略水平とされた板状部材からなる。
サイドフレーム10の掘削方向側の端面10aには、掘削方向に向けて先鋭化された突起からなる複数のサイドビッド10cが、下端側から上方の中間位置までの間に、適宜ピッチで設けられている。
これにより、地盤50内で、地盤改良装置2が図2のB視矢印方向に移動されると、各サイドビッド10cが地盤50に打ち込まれ、地盤50をほぐすことができるようになっている。
サイドビッド10cが形成される下端側から上方の中間位置までの高さは、後述する攪拌翼17の回転範囲の高さと略同等とすることが好ましい。
なお、本実施形態のサイドビッド10cは、例えば、摩耗した時や損傷した時など、必要に応じて随時交換できるように着脱可能に設けられている。着脱可能な固定手段は、例えば、ボルト締結などを採用することができる。着脱の単位は、サイドビッド10c単体でもよいし、それらを複数まとめたユニット単位でもよい。
サイドフレーム10の上端側には、後述する攪拌翼17を回転するためのモータ15が支持され、サイドフレーム10の下端側の中間部には、サイドフレーム10、11との間にそれぞれと直交する方向に延ばされた回転軸16が回転自在に軸支されている。そして、図示しないが、サイドフレーム10の内部には、モータ15の駆動力を回転軸16に伝達する伝動機構が設けられている。
モータ15は、この伝動機構を介して回転軸16を正逆転自在に回転させるものであればどのようなモータを採用してもよい。例えば、油圧モータや電動モータを採用することができる。モータ15の動力源は、不図示のコネクタを介して作業機3側から供給される。
サイドフレーム11は、正面視では、サイドフレーム10と略同様の形状とされ、外形が略重なる位置に配置されている。ただし、図3、4に示すように、サイドフレーム10においてモータ15を支持する部分に対応する上端部分は削除された形状となっている。
また、サイドフレーム10の内部の伝動機構に代えて、後述する噴射孔14dに固化材20を供給するための噴射流体供給管路19を備える(図4参照)。そのため、サイドフレーム10と厚さが異なっていてもよい。
噴射流体供給管路19の供給側の端部には、固化材20を噴射流体供給管路19に送出するためのミキサやポンプなどからなる地盤改良材供給部21が連結されている。地盤改良材供給部21は、作業機3上に配置してもよいし、作業機3とは別の位置に配置してもよい。
サイドフレーム11の掘削方向側の端面11aには、サイドビッド10cと同様の構成を有する複数のサイドビッド11cが、正面視で各サイドビッド10cに対応する位置に設けられている。本実施形態では、サイドビッド11cは、サイドビッド10cと同様に、着脱可能に設けられている。
また、サイドフレーム10から図2の紙面奥行き方向に延ばされた回転軸16は、サイドフレーム11においても回転自在に軸支されている。
上フレーム13は、サイドフレーム10、11を所定距離だけ離間させた状態で連結する板状または柱状の部材であり、サイドフレーム10におけるモータ15の下側の位置とサイドフレーム11の上端部との間で水平に延ばして配置されている。
本実施形態では、互いに対向する側面13a、13bをそれぞれ図2のA視側、B視側に向けて配置した板材を採用している。
サイドフレーム10、11を離間する幅は、必要に応じて適宜設定することができる。例えば、1mなどの距離を採用することができる。
取付フレーム12は、図3、4に示すように、上フレーム13の長手方向の中間部に適宜のスパンをあけた2箇所に固定された支持部材であり、それぞれの上端部には、作業機3のアーム先端部6aと着脱自在に取り付ける取付部として、係合ピンなどを水平方向に挿通可能な取付孔12a、12aが設けられている。
各取付孔12aは、アーム先端部6aに取り付けられた状態で、アーム部6に設けられた油圧リンクの従動節となり、作業機3からの操作によって、アーム先端部6aを中心とした回動運動が可能となっている。
本実施形態では、それぞれの取付フレーム12において、2つの取付孔12aの中心を結ぶ線分と回転軸16の中心を通る鉛直軸との交点P(図2参照)が、油圧リンクによるアーム先端部6aを中心とした鉛直面内の回動運動の回動中心になっている。
下フレーム14は、サイドフレーム10、11の下端部の掘削方向側の先端部を上フレーム13と同幅だけ離間させた状態で連結するもので、上フレーム13と平行に設けられた柱状部材からなる。
下フレーム14の掘削方向側の側面14aには、その長手方向にわたり、掘削方向に向けて先鋭化された突起からなる複数のベースビッド14cが適宜ピッチで設けられている。本実施形態では、ベースビッド14cは、サイドビッド10cと同様に、着脱可能に設けられている。
また、下フレーム14の内部には、その長手方向に沿う方向に、サイドフレーム11内を通って配管された噴射流体供給管路19が延ばされている。そして、この下フレーム14内の噴射流体供給管路19から、側面14bの長手方向に沿って設けられた複数の噴射孔14dにそれぞれ連通する分岐流路が形成されている。
噴射孔14dは、噴射流体供給管路19から供給される固化材20を噴射するためのものである。各噴射孔14dは、液状の固化材20を下フレーム14の長手方向に沿ってまんべんなく噴射できるようにノズルを備えていることが好ましい。
噴射孔14dの噴射方向は、必要に応じてそれぞれの位置で変えてもよいが、少なくとも噴射流が後述する攪拌翼17の攪拌翼回転領域Qに対向する方向に設定しておく。より好ましくは、噴射流が、攪拌翼回転領域Qの中心を含む範囲に向けて噴射されるように設定しておく。
攪拌翼17は、回転軸16とともに回転することで、地盤50を攪拌するためのもので、軸方向から見て径方向に放射状に延ばされた複数の翼部材が、回転軸16の軸方向に適宜ピッチで設けられている。本実施形態では、攪拌翼17の回転半径は、rとされており、回転軸16を中心として、半径rの円筒状の攪拌翼回転領域Qが形成されている。
回転半径rは、本実施形態では、例えば、r=0.5mに設定しているが、これは、以下のようなビッド部との位置関係を満足するように設定したものである。
まず、回転軸16の中心からベースビッド14cの下端面までの距離dに対して、r≦dとする。本実施形態では、r=dとしている。これにより、図2のような姿勢で地盤改良装置2が水平方向に移動される場合、攪拌翼回転領域Qが、ベースビッド14cより下方の地盤50に食い込まない状態とされている。
また、回転軸16の中心からサイドビッド10c、11cの先端を連ねた包絡面までの距離dに対しては、r≦dの関係に設定する。すなわち、回転軸16の軸方向から見てビッド部の各先端が、攪拌翼17の先端の回転軌跡よりも径方向外側に位置するような設定となっている。これにより、掘削に際して、攪拌翼17が、サイドビッド10c、11cよりも後流側に位置するため、地盤50がサイドビッド10c、11cによってほぐされた後に攪拌翼17によって切り込まれるようになっている。
また、裏面視において、攪拌翼回転領域Qの先端と、下フレーム14の側面14bとの間には、隙間d>0を形成する位置関係に設定する。このため、攪拌翼17で攪拌される掘削土が攪拌翼17と下フレーム14との間において上下方向に挟み込まれない状態とされている。
攪拌翼17の軸方向の配置ピッチは、地盤50の硬度や、地盤50中の岩石の粒度などに応じて、必要な攪拌性能が得られるように設定する。
それぞれの攪拌翼17の翼の回転方向に対する傾斜角や翼形状は、掘削土を攪拌できればどのような傾斜角、形状を採用してもよい。例えば、翼断面を湾曲させるか真直とするか、翼にねじりを加えるか加えないか、などは、必要に応じて適宜設定することができる。ただし、回転方向を切り替えても攪拌性能が略同等であるような形状、配置とすることが好ましい。
本実施形態では、一例として、回転方向に傾斜して植設した真直翼を採用している。
地盤改良装置2の構成によれば、図3、4に示すように、図2のA視、B視において、サイドフレーム10、上フレーム13、サイドフレーム11、下フレーム14によって、掘削方向に貫通する略矩形状断面を有する開口部18が形成され、門型枠が構成されている。
そして、掘削方向から見ると、図3に示すように、門型枠の端面10a、側面14a、端面11aの三方に、サイドビッド10c、ベースビッド14c、サイドビッド11cからなるビッド部が形成されている。
そして、開口部18内において、コ字状をなすビッド部に囲まれた矩形状の範囲に、鉛直面内で正逆自在に回転する複数の攪拌翼17が設けられ、攪拌翼回転領域Qが形成されている。また、攪拌翼回転領域Qと上フレーム13との間に掘削土が自由に流通できる状態の隙間が形成されている。
次に、本実施形態の地盤改良機1の動作について、地盤改良装置2の動作を中心に説明する。
図5は、本発明の実施形態に係る地盤改良機を用いた土壌改良工程について順次説明する工程説明図である。図6は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置の回動時の軌跡を示す模式説明図である。
地盤改良機1を用いて地盤改良を行うには、一定の改良エレメントの大きさを設定し、その大きさに応じた固化材20の必要量を求めておく。例えば、改良エレメントの幅×深さ×長さを、1m×1m×1mとし、これを長さ方向に5個連ねた壁状の地盤改良ブロックを形成するものとする。
そして、地盤改良を、それら改良エレメントごとに行う第1工程と、各改良エレメントを通して全体的に行う第2工程とに分けて行う。ここで、各工程において、混合する固化材20の噴射量は、その合計量が上記に算出した量となるように管理する。
まず、図5(a)に示すように、掘削を円滑に行える程度に一部の土壌を排土した状態を形成し、地盤改良装置2のビッド部を地盤50に向けて図示反時計回りに回動することで、1つの改良エレメントの範囲を掘削する。同時にモータ15によって攪拌翼17を回転させ、掘削土を排土することなく、掘削された位置で攪拌する。このとき、攪拌翼17は例えば図示反時計回りに定速回転させる。
そして、例えば、羽根切り回数に応じた適宜タイミングで、噴射孔14dから、固化材20を複数回に分けて噴射する。したがって、必要な攪拌を行うための羽根切り回数にわたって上記で求めた第1工程の必要量の固化材20が噴射され、掘削土に混合される。
このとき、噴射孔14dが、下フレーム14の長手方向に適宜ピッチで複数設けられているため、改良エレメントの幅方向に対しても固化材20が均等に混合される。
また、各噴射孔14dは、少なくともそれらの噴射流が攪拌翼回転領域Qに対向する方向に噴射されるので、噴射された固化材20が確実に掘削土と攪拌され、攪拌されない領域に漏出しないので、正確な量の固化材20を効率よく添加し、地盤50に混合することができる。そのため、地盤改良のムラが低減される。
また、地盤50の掘削は、コ字状をなすサイドビッド10c、ベースビッド14c、サイドビッド11cによって三方から行われる。したがって、従来のように、ビッド部がベースビッド14cに相当する部分しかない場合に比べ、地盤50を円滑にほぐすことができ、掘削抵抗を低減することができる。
そして三方が切り込まれてほぐされた状態の掘削土が、そのコ字状の内側を移動して、略同等の投影面積を有する攪拌翼回転領域Qに移動するので、攪拌抵抗が低減され、モータ15の回転トルクを低減することが可能となる。また、開口部18は、攪拌翼回転領域Qの投影面積よりも大きいため、攪拌翼回転領域Qの外側で連れ回って流動する掘削土は、開口部18に逃がれるため、攪拌抵抗を増加させない。
したがって、モータ15として低トルクのモータを採用することができるため、装置の小型化を図ることができる。
また、地盤50に玉石や木材などの異物が含まれていたとしても、攪拌翼回転領域Qの周囲には、例えばバケットのネット部のような部材がないため、目詰まりを起こしたりすることを防止することができる。
本実施形態では、このように掘削と攪拌とを略同一位置で行うものであるが、攪拌翼回転領域Qは、掘削が行われるビッド部の先端よりも常に後流側となるように設定されている。そのため、掘削によりほぐされない状態の地盤50が攪拌翼回転領域Qに先行して到達することがなく、攪拌抵抗が増大したり、攪拌翼17が損傷されたりすることを防止できる。
例えば、地盤改良装置2の移動軌跡を、アーム先端部6aにおける回動動作の場合で考えると、図6に示すように、r≦dの関係により、いずれの回動位置においても、攪拌翼回転領域Qが、ビッド部の先端より後流側に位置する。
回動によりビッド部が移動する領域を考えると、回動中心Pから最も遠いビッド部の先端であるベースビッド14cの先端の回動半径をR、回動中心Pから最も遠い攪拌翼回転領域Qの回動半径をRとすると、ベースビッド14cの設置位置から明らかに、R>Rとなっている。そのため、攪拌翼回転領域Qが回動により移動する領域は、ベースビッド14cの先端が回動により移動する領域の内側に収まっている。そのため、回動動作に際しても、掘削領域の内側で、攪拌が行われるようになっている。
なお、このような位置関係は、例えば、アーム部6自体を移動して、回動中心Pと異なる点を中心に回動させた場合も同様である。
水平方向に掘削が行われる場合には、r=dの関係により、ベースビッド14cで掘削される領域と攪拌翼回転領域Qが移動する領域とがちょうど重なる。そのため、攪拌翼17を損傷させることなく、地盤改良ブロックの底面部に至るまでまんべんなく攪拌され、正確な施工範囲において地盤改良が行われる。
このようにして1つの改良エレメントにおいて、固化材20を混合、攪拌した後、図示左側において隣接する次の改良エレメントで同様な作業を行う。
そして、予定された改良エレメントをすべて混合攪拌した後(図5(b)参照)、初期に排土した土壌を戻し、第2工程に移行する。
第2工程では、掘削方向が水平方向となるように、地盤改良装置2の姿勢を固定し、攪拌翼17を図示時計回りに回転させつつ図示右側に移動する(図5(c)参照)。このように攪拌翼17を第1工程と逆回転させることにより、さらにまんべんなく固化材20を混合、攪拌することができる。
このとき、地盤改良装置2の移動速度と攪拌翼17の羽根切り回数とに応じて、第2工程で混合される固化材20が、移動方向の各位置で均等に混合されるように固化材20の噴射量を管理する。
地盤改良装置2が、図示右端側に到達すると(図5(d)参照)、必要に応じて、さらに往復移動を行って地盤50を攪拌するか、またはこのまま第2工程を終了する。
このように、本実施形態の地盤改良機1によれば、門型枠に配列されたビッド部の範囲に攪拌翼17を備え、噴射孔14dから攪拌翼17に向けてまんべんなく固化材20を噴射できるため、低トルクで効率よく掘削、攪拌を行うことができる。そして、門型枠の範囲で所定量の固化材20を混合、攪拌するため、地盤改良の管理施工が容易となり、正確かつ高精度の地盤改良を行うことができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図7(a)、(b)は、本発明の実施形態の変形例に係る地盤改良装置の正面図および左側面図である。
本変形例の地盤改良装置25は、地盤改良材として粉体状の固化材を用いる場合に好適なものであり、上記実施形態の地盤改良装置2の上フレーム13、噴射流体供給管路19、下フレーム14に代えて、上フレーム26(上弦部材)、噴射流体供給管路28、下フレーム30(下弦部材)を備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
上フレーム26は、上フレーム13と略同様の外形を備え、同様の位置でサイドフレーム10、11と固定されている。また、上フレーム26の内部には、その長手方向に沿って噴射流体供給管路28、28が設けられている。そして、各噴射流体供給管路28から上フレーム26の掘削方向(図7(a)のC視矢印方向)側の側面26aとその反対側の側面26bとに、それぞれの長手方向に沿って適宜ピッチで複数の噴霧孔27が設けられている。
噴霧孔27は、ビッド部と攪拌翼17とを上方から覆う範囲に霧状の水29a、29bを噴射するための噴射ノズルからなる。
噴射流体供給管路28は、噴霧孔27に水を供給するためのもので、図7(b)に示すように、サイドフレーム11の内部に挿通され、外部に設けられた噴霧水供給部31に接続されている。
下フレーム14Aは、上記実施形態の下フレーム14から噴射流体供給管路19、噴射孔14dを削除した点のみが異なるものである。
このような地盤改良装置25によれば、地盤50を掘削するとともに、攪拌翼回転領域Qの範囲に粉体状の固化材を添加して、混合、攪拌を行い、地盤改良を行う。その際、噴霧孔27から、水29a、29bを噴射し、霧状化して攪拌翼17、ビッド部の上方を覆うことができる。そのため、掘削、混合、攪拌に際して掘削土や固化材が粉塵として上方に舞い上がって飛散するのを抑制することができる。したがって、周囲環境への影響を低減した地盤改良施工を行うことができる。
なお、上記の説明では、ビッド部を掘削方向のみに設けた場合の例で説明したが、門型枠の掘削方向の反対側の端面および側面にビッド部を追加した構成としてもよい。
この場合、攪拌翼の左右両側で地盤をほぐすビッド部が形成されるので、掘削方向と反対方向に移動する場合でも、ビッド部により地盤がほぐされ、より低トルクでの混合、攪拌を行うことができ、攪拌翼がより損傷しにくくなる装置とすることができる。
また、上記の説明では、地盤に液状または粉体状の固化材を混合する場合の地盤改良の例で説明したが、地盤改良はこれに限定されるもののではなく、適宜の地盤改良材を用いることで、他の地盤改良施工にも適用できる。例えば、ヘドロ、建設残土の地盤改良、肥料などを用いた土壌改良、汚染除去材を用いた汚染土壌の土壌改良などにも適用できる。
また、上記の説明では、地盤改良材として、液状、粉体状のものを別々に用いる場合の例で説明したが、液状、粉体状のものを混合して用いてもよい。そのような場合、上記実施形態と変形例とを併用した装置としてもよい。その場合、上記変形例での水に代えて、液状の地盤改良材を上弦部材から噴射して、粉体状の地盤改良材の飛散を防止する流体を兼ねる構成としてもよい。
また、上記の説明では、下弦部材に設けられた噴射孔から液状の地盤改良材を噴射する場合の例で説明したが、必要に応じて地盤改良材以外の流体に切り替えられるようにしてもよい。例えば、水に切り替えられるようすれば、噴射孔が攪拌翼に向けられているため、攪拌翼、回転軸、門型枠などに付着した掘削土や固化材などを、現場で迅速かつ容易に洗浄することができるので、作業効率が向上できるという利点がある。
本発明の実施形態に係る地盤改良装置を取り付けた地盤改良機の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る地盤改良装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る地盤改良装置の右側面図である。 本発明の実施形態に係る地盤改良装置の左側面図である。 本発明の実施形態に係る地盤改良機を用いた土壌改良工程について順次説明する工程説明図である。 本発明の実施形態に係る地盤改良装置の回動時の軌跡を示す模式説明図である。 本発明の実施形態の変形例に係る地盤改良装置の正面図および左側面図である。
符号の説明
1 地盤改良機
2、25 地盤改良装置
3 作業機
4 車体(走行体)
6 アーム部
6a アーム先端部(アーム先端)
10、11 サイドフレーム(側板部材)
10c、11c サイドビッド
12 取付フレーム
12a 取付孔(取付部)
13、26 上フレーム(上弦部材)
14、14A 下フレーム(下弦部材)
14c ベースビッド
14d 噴射孔
16 回転軸
17 攪拌翼
18 開口部
19 噴射流体供給管路
20 固化材(流体)
21 地盤改良材供給部
27 噴霧孔(噴射孔)
28 噴射流体供給管路
29a、29b 水(流体)
P 回動中心
Q 攪拌翼回転領域

Claims (4)

  1. 作業機のアーム先端に回動可能に取り付けられて地盤中を移動し地盤改良を行う地盤改良装置であって、
    厚さ方向に離して配置された2つの側板部材を上弦部材および下弦部材により連結して略矩形状の開口部を形成し、前記上弦部材に前記作業機のアーム先端に対する取付部を設けた門型枠と、
    前記2つの側板部材および前記下弦部材から前記開口部の一方の開口方向に向けて突設されたビッド部と、
    前記門型枠の開口部の内側で、前記2つの側板部材にそれぞれ直交する方向に設けられた回転軸とともに回転して、地盤を攪拌する複数の攪拌翼とを備え
    前記攪拌翼の回転軸方向から見て、前記ビッド部の各先端が前記攪拌翼先端の回転軌跡よりも径方向外側に位置するとともに、前記攪拌翼の先端が前記2つの側板部材から前記ビッド部の突設方向と反対側の端面から露出され、
    前記下弦部材に設けられた前記ビッド部の突設方向から見て、前記攪拌翼の先端の少なくとも一部が、前記下弦部材と重なるように前記攪拌翼が配置され、
    かつ、前記アーム先端での回動動作において、前記攪拌翼先端の最大回動半径が、前記ビッド部先端の最大回動半径以下となるように設定された
    ることを特徴とする地盤改良装置。
  2. 記下弦部材に、その長手方向に沿って、流体を噴射する複数の噴射孔が形成されたことを特徴とする請求項に記載の地盤改良装置。
  3. 前記噴射孔から噴射される流体が液状の地盤改良材であり、
    前記噴射孔が、前記攪拌翼に向けて設けられたことを特徴とする請求項に記載の地盤改良装置。
  4. 走行体と、
    該走行体上で屈伸および鉛直面内の回動が可能とされたアーム部と、
    該アーム部のアーム先端に回動可能に取り付けられた請求項1〜のいずれかに記載の地盤改良装置とを備える地盤改良機。
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