JP5044445B2 - 地盤改良機 - Google Patents

Description

本発明は、地盤改良機に関し、詳しくは、スイベルジョイントからスクリューシャフトを介して掘削した穴に地盤改良剤を注入する地盤改良機に関する。

地盤改良機は、リーダに沿って昇降可能に設けたスクリュー駆動装置で中空のスクリューシャフトを回転させ、スクリューシャフト下端の掘削具にて掘削作業を行うとともに、バッチャプラントから注入ホースを介して圧送される地盤改良剤をスクリューシャフトの上端に設けたスイベルジョイントからスクリューシャフト内に注入し、掘削具の先端から掘削した穴内に地盤改良剤を注入しながら撹拌し、地盤改良剤を硬化させて地盤の改良作業を行っている。

この種の地盤改良機において、前記スクリュー駆動装置に、回り止め部材を前記スクリューシャフトに沿って上方に立設するとともに、該回り止め部材の上端側を前記スイベルジョイントに連結することにより、作業中に、スクリューシャフトの回転によってスイベルジョイントがつれ回りするのを防止することが広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２７３６００８号公報

前記特許文献１に記載された回り止め部材は、一般に、リーダの長さより長いスクリューシャフトに対応させるため、径の異なる複数のパイプを摺動可能に連結して伸縮可能な状態としたテレスコピック構造を採用しており、最外部の大径パイプをスクリュー駆動装置に固定するとともに、最内部の小径パイプの上端にアームの一端を固定し、このアームでスイベルジョイントを保持することにより、スイベルジョイントがつれ回りするのを防止している。

このような回り止め部材において、長いスクリューシャフトに対応させて回り止め部材の伸縮量を確保するため、回り止め部材を構成するパイプの連結本数を多くすると、パイプ同士の連結部が増加してパイプの揺れが大きくなるだけでなく、前記アームを取り付ける最上段のパイプの径が細くなってしまい、十分な強度が得られなくなることがある。このとき、全体のパイプの径を大きくしたり、肉厚を大きくしたりすることによって強度を向上させることも可能であるが、大幅な重量増及びコストアップを招くことになる。

逆にパイプの連結本数を少なくすると、十分な伸縮量を得るためには各パイプの長さを長くする必要がある。しかし、この場合は、回り止め部材を縮めたときのアームとスクリュー駆動装置との間の距離が開いてしまうため、スクリュー駆動装置から上方にスクリューシャフトを大きく突出させてアームに保持されたスイベルジョイントに連結しなければならない。したがって、その分だけスクリューシャフトの全長を長くする必要があり、スクリューシャフトの重量やコストが増加するという問題がある。

そこで本発明は、長いスクリューシャフトを使用する場合でも、作業中のスイベルジョイントのつれ回りを確実に防止することができ、スクリューシャフトの重量軽減などを図ることができる地盤改良機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の地盤改良機は、作業機に立設したリーダに、スクリューシャフトを回転駆動するスクリュー駆動装置を昇降可能に設け、該スクリューシャフトの上端に地盤改良剤の注入ホースをスイベルジョイントを介して接続した地盤改良機において、前記スクリュー駆動装置に設けられた伸縮ロッドと、該伸縮ロッドと前記スイベルジョイントとを連結する連結部材とを有し、前記伸縮ロッドは、径の異なる複数のパイプを同軸に摺動可能に連結して伸縮可能に形成され、最外部の大径パイプが前記スクリュー駆動装置に固定され、最内部の小径パイプの上端に前記大径パイプと同じ外径の大径部が設けられ、前記連結部材は、前記伸縮ロッドの大径パイプ及び前記大径部が挿通可能な内径を有するガイド筒を有し、該ガイド筒内に前記伸縮ロッドを挿通するとともに、前記大径部の上部に前記ガイド筒の大径部上方への抜けを防止するためのストッパ部材を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の地盤改良機は、前記ガイド筒の内周面と前記大径パイプ及び前記大径部の外周面との間に、作業中に回転する前記スクリューシャフトの上部が揺れた場合でも、大径パイプ及び大径部に対してガイド筒が径方向に移動して前記連結部材からの偏荷重が前記大径パイプや前記大径部に伝達されるのを緩和する隙間が設けられていること、前記最外部の大径パイプの上端部と前記最内部の小径パイプの上端部とに、前記伸縮ロッドを縮めたときに重なり合うロックピン挿通孔をそれぞれ設けていること、前記大径パイプの上端と前記大径部の下端とのいずれか一方の外周面に、先端側が小径の外ガイド面を設けるとともに、いずれか他方の内周面に、前記外ガイド面に当接する先端側が大径の内ガイド面を設けたこと、ガイド筒の上下開口端内周面に、伸縮ロッドに対するガイド筒の移動を円滑に行えるように、開口端側が拡開したガイド面をそれぞれ設けたことを特徴としている。

本発明の地盤改良機によれば、スイベルジョイントに連結した連結部材のガイド筒が、伸縮ロッドを縮めたときに小径パイプ上端の大径部から大径パイプの部分まで移動可能になることから、大径パイプのスクリュー駆動装置への固定部近傍まで連結部材を移動させることができる。したがって、スクリュー駆動装置から上方にスクリューシャフトを大きく突出させる必要がなくなり、スクリューシャフトの全長を短くしてスクリューシャフトの軽量化やコストダウンを図れる。また、伸縮ロッドを構成するパイプの連結本数を少なくすることができるので、最内周の小径パイプの径を大きくすることができ、伸縮ロッドを最大に延ばした場合でも十分な強度を確保することができる。したがって、スイベルジョイントのつれ回りを確実に防止することができる。

図１は本発明の地盤改良機の一形態例を示す側面図、図２は要部の側面図、図３は伸縮ロッドが短縮した状態を示す要部の側面図、図４は伸縮ロッド上端部の断面図、図５は要部の平面図である。

地盤改良機１は、走行部２の上に旋回可能に設けられたベースマシン３と、該ベースマシン３の前部に起伏可能に設けられたリーダ４と、該リーダ４を後方から支持するバックステー５と、前記リーダ４に昇降可能に設けられたスクリュー駆動装置６と、リーダ４の下端に設けられたスクリューガイド７と、図示しないバッチャプラントから圧送される地盤改良剤を注入ホース８からスクリューシャフト９内に注入するスイベルジョイント１０とを備えるとともに、該スイベルジョイント１０のつれ回りを防止するための回り止め装置を構成する伸縮ロッド１１及び該伸縮ロッド１１とスイベルジョイント１０とを連結する連結部材１２とを有している。

スクリューシャフト９は、リーダ４より長尺で、内部軸方向に地盤改良剤の注入孔を有するパイプ状のものであって、下端には掘削具９ａと撹拌具９ｂとが設けられ、長さ方向中央部と上端部とには、スクリュー駆動装置６に係合する角軸部９ｃ，９ｄがそれぞれ設けられている。

伸縮ロッド１１は、径の異なる３本のパイプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同軸に摺動可能に連結し、前記スクリューシャフト９に沿って上方に伸縮可能な状態としたテレスコピック構造に形成されており、最外部の大径パイプ１１ａの下部がブラケット６ａを介して前記スクリュー駆動装置６の側面に固定され、最内部の小径パイプ１１ｃの上端には、前記大径パイプ１１ａと同じ外径を有する大径部１３が設けられている。また、大径部１３の上端には、大径部１３より大径のストッパ部材１４が設けられており、大径パイプ１１ａの上端部と小径パイプ１１ｃの上端部とには、伸縮ロッド１１を縮めたときに重なり合うロックピン挿通孔１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられている。

さらに、前記大径部１３の下端外周面には、先端側が小径となる円錐面からなる外ガイド面１６ａが設けられるとともに、前記大径パイプ１１ａの上端内周面には、先端側が大径となる円錐面からなる内ガイド面１６ｂが設けられ、伸縮ロッド１１を縮めたときに外ガイド面１６ａと内ガイド面１６ｂとが当接することにより、大径部１３と大径パイプ１１ａとの外周面が段差なく円滑に連続するようにしている。

連結部材１２は、前記伸縮ロッド１１の大径パイプ１１ａ及び前記大径部１３が挿通可能な内径を有するガイド筒１７と、前記スイベルジョイント１０を保持する保持部１８と、前記注入ホース８を保持するホース保持部１９とを有しており、前記ガイド筒１７内に前記伸縮ロッド１１が軸方向に移動可能に挿通され、前記ストッパ部材１４によってガイド筒１７が大径部１３の上方へ抜けでることが防止されている。また、ガイド筒１７の外面には、前記ロックピン挿通孔１５ａ，１５ｂから抜き取ったロックピン１５を保持するロックピン収納部２０が設けられている。

さらに、前記ガイド筒１７の内径は、前記大径パイプ１１ａ及び前記大径部１３の外径よりも数ｍｍ大きく形成され、大径パイプ１１ａ及び大径部１３に対してガイド筒１７が径方向に移動可能な隙間２１を設けている。また、ガイド筒１７の上下開口端内周面には、開口端側が拡開した円錐面からなるガイド面１７ａ，１７ｂがそれぞれ設けられている。

このように形成した地盤改良機１により、リーダ４より長尺のスクリューシャフト９を使用して地盤改良を行う手順に基づいて前記伸縮ロッド１１及び連結部材１２の動きを説明する。まず、作業開始前は、図１に示すように、スクリュー駆動装置６はリーダ４の上端に配置され、スクリューシャフト９の中間部の角軸部９ｃがスクリュー駆動装置６に係合し、スクリューシャフト９の上部はスクリュー駆動装置６の上方に大きく突出した状態、下端の掘削具９ａは地面から上昇した状態となっている。

このとき、スクリューシャフト９の上端に接続されたスイベルジョイント１０の高さに応じて連結部材１２が上昇した位置になり、これに伴って伸縮ロッド１１も最大に伸長した状態となっている。また、伸縮ロッド１１は、中段及び上段のパイプ１１ｂ，１１ｃの自重によって短縮する方向に力が作用しているが、連結部材１２のガイド筒１７上端がストッパ部材１４の下面に当接していることによって伸長状態が維持される。

この状態でスクリュー駆動装置６を作動させてスクリューシャフト９を回転駆動するとともに、スクリュー駆動装置６をリーダ４に沿って下降させ、同時に注入ホース８からスイベルジョイント１０を介してスクリューシャフト９内に地盤改良剤を注入する。このとき、伸縮ロッド１１は、スクリュー駆動装置６及びスクリューシャフト９と共に下降するので、伸長状態を保ったままの状態となっている。

スクリュー駆動装置６をリーダ４の下端に下降させた後、スクリュー駆動装置６及び地盤改良剤の注入を停止して角軸部９ｃとスクリュー駆動装置６との係合状態を解除し、スクリューシャフト９の上端部の角軸部９ｄと係合する位置までスクリュー駆動装置６を上昇させる。スクリュー駆動装置６は、スクリューシャフト９との係合状態を解除した状態で上昇するため、スクリュー駆動装置６の上昇に伴ってスクリューシャフト９の突出量が減少し、スクリュー駆動装置６とスイベルジョイント１０との距離が次第に短くなる。

これに伴って伸縮ロッド１１が縮まっていき、中段及び上段のパイプ１１ｂ，１１ｃは共に大径パイプ１１ａ内に収まった状態になり、小径パイプ１１ｃの上端に設けられた大径部１３の下端が大径パイプ１１ａの上端に当接することによって伸縮ロッド１１が最も短縮した状態になる。

この伸縮ロッド１１が最も短縮した状態でスクリュー駆動装置６が更に上昇すると、スクリュー駆動装置６と同時に伸縮ロッド１１が上昇するのに対し、保持部１８でスイベルジョイント１０を保持した連結部材１２の高さは変わらないため、連結部材１２のガイド筒１７内を通って伸縮ロッド１１が上昇する。このとき、伸縮ロッド１１における大径パイプ１１ａの外径と大径部１３の外径とが同一に形成されているため、ガイド筒１７は、大径部１３の外周部から大径パイプ１１ａの外周部に移動し、更に大径パイプ１１ａのスクリュー駆動装置６への固定部直上まで移動可能となる。

したがって、図３に示すように、連結部材１２をスクリュー駆動装置６の直近まで接近させることができるので、従来のように、スクリューシャフト９の上部を角軸部９ｄから大きく上方に突出させる必要がなくなり、角軸部９ｄから上にはスイベルジョイント１０との接続に必要な部分のみを突出させた状態にすることができる。これにより、スクリューシャフト９の全長を従来よりも短く形成することができ、スクリューシャフト９の重量やコストを低減できるとともに、作業中の重心を下げて安定性を向上させることができる。

一方、作業後にスクリューシャフト９を引き抜く際には、まず、リーダ４の下端まで下降したスクリュー駆動装置６を、スクリューシャフト９の上端部の角軸部９ｄを係合させた状態のままリーダ４に沿って上昇させる。このときはスクリュー駆動装置６とスクリューシャフト９とが同時に上昇するので、伸縮ロッド１１は短縮状態で、連結部材１２のガイド筒１７は大径パイプ１１ａの外周部に位置したままで上昇する。

スクリュー駆動装置６がリーダ４の上端まで上昇した後、スクリューシャフト９との係合を解除してスクリュー駆動装置６をリーダ４の下端まで下降させると、スクリューシャフト９は下降せず、連結部材１２がスクリューシャフト９の上端部に位置したままでスクリュー駆動装置６のみが下降するので、ガイド筒１７に対して伸縮ロッド１１が下降し、ガイド筒１７は大径パイプ１１ａの外周部から大径部１３の外周部に向かって移動する。そして、ガイド筒１７の上端がストッパ部材１４の下面に当接すると、ガイド筒１７によって伸縮ロッド１１の中段及び上段のパイプ１１ｂ，１１ｃが順次持ち上げられて伸長し、最終的には最大に伸長した状態となる。

このようにして伸縮する伸縮ロッド１１において、大径パイプ１１ａの下端は、スクリュー駆動装置６が最も下降した状態でスクリューガイド７や地面に当たらない位置に制限されるが、大径パイプ１１ａの上端位置には特に制限はなく、輸送時の長さを考慮して大径パイプ１１ａの長さを設定することができる。したがって、径の異なる複数のパイプの連結本数を少なくすることができ、小径パイプ１１ｃの径を大きくすることができ、伸縮ロッド１１を最大に伸長させた状態でも十分な強度が得られるとともに、連結数の減少によってがたつきによる揺れも小さくすることができる。

例えば、伸縮ロッド１１の最大長さを８ｍとした場合、本形態例では約３ｍのパイプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを３本用いることで伸縮ロッド１１を形成することができるのに対し、従来ように伸縮ロッドの上端にアームを固定したものでは、３ｍのパイプを用いると、最も短縮させた状態で伸縮ロッドの上端とスクリュー駆動装置の上部との間が１〜２ｍ離れてしまうため、この距離に対応した長さだけスクリューシャフトの上部を延長して上方に突出させる必要があり、スクリューシャフトの全長が長くなって重量が増加してしまう。

一方、伸縮ロッドの各パイプを１．５ｍ程度に短くして連結本数を増やし、短縮時の伸縮ロッドの上端とスクリュー駆動装置の上部との距離を短くしようとした場合は、８ｍの長さを得るためには最低でも６本のパイプを必要とし、最下段の大径パイプの径を約１００ｍｍとした場合、６本のパイプを連結した場合には最上段の小径パイプの径が２〜３０ｍｍ程度になってしまう。

これに対し、３本のパイプを連結した本形態例では、大径パイプ１１ａの径が約１００ｍｍならば、最上段の小径パイプ１１ｃとして約７０ｍｍのパイプを使用することが可能となり、最大に伸長させたときの伸縮ロッド１１の強度を大幅に向上させることができ、大きな荷重が加わっても破損するおそれがなく、安定した状態で使用できる。さらに、従来と同じ強度を得る場合には、伸縮ロッド１１を構成する各パイプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの径を従来より小さくすることができるので、伸縮ロッドの軽量化とコストダウンとを図れる。

また、本形態例では、大径パイプ１１ａ及び大径部１３の外周面とガイド筒１７の内周面との間に隙間２１を設けているので、作業中に回転するスクリューシャフト９の上部が揺れた場合、いわゆるミソすり運動を生じた場合でも、連結部材１２からの偏荷重が大径パイプ１１ａや大径部１３に伝達されるのを隙間２１によって緩和することができ、伸縮ロッド１１を保護することができる。

さらに、大径部１３の下端と大径パイプ１１ａの上端とに、互いに当接することによって両者の軸合わせを行い、外周面を円滑にすることができる外ガイド面１６ａと内ガイド面１６ｂとを設けているので、伸縮ロッド１１に対するガイド筒１７の移動を円滑に行うことができる。

また、ガイド筒１７の上下開口端内周面にガイド面１７ａ，１７ｂを設けることによっても伸縮ロッド１１に対するガイド筒１７の移動を円滑に行うことができる。なお、外ガイド面１６ａと内ガイド面１６ｂとを大径部１３の下端と大径パイプ１１ａの上端とのいずれかに設けるかは任意であり、大径部１３に内ガイド面１６ｂを、大径パイプ１１ａに外ガイド面１６ａを設けるようにしてもよい。また、これらのガイド面１６ａ、１６ｂは、加工性などから円錐面が最適であるが、円弧面とすることも可能である。

また、連結部材１２におけるスイベルジョイント１０の保持位置は、つれ回りするのを防止することができれば適宜な位置に設定することができ、スクリューシャフト９の上端部を回動可能に保持するようにしてもよく、複数箇所でスクリューシャフト９やスイベルジョイント１０を保持するようにしてもよい。さらに、ホース保持部１９も、連結部材１２の昇降に伴って注入ホース８を保持することができれば、位置や形状を任意に設定することができる。

本発明の地盤改良機の一形態例を示す側面図である。 要部の側面図である。 伸縮ロッドが短縮した状態を示す要部の側面図である。 伸縮ロッド上端部の断面図である。 要部の平面図である。

符号の説明

１…地盤改良機、２…走行部、３…ベースマシン、４…リーダ、５…バックステー、６…スクリュー駆動装置、６ａ…ブラケット、７…スクリューガイド、８…注入ホース、９…スクリューシャフト、９ａ…掘削具、９ｂ…撹拌具、９ｃ，９ｄ…角軸部、１０…スイベルジョイント、１１…伸縮ロッド、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…パイプ、１２…連結部材、１３…大径部、１４…ストッパ部材、１５…ロックピン、１５ａ，１５ｂ…ロックピン挿通孔、１６ａ…外ガイド面、１６ｂ…内ガイド面、１７…ガイド筒、１７ａ，１７ｂ…ガイド面、１８…保持部、１９…ホース保持部、２０…ロックピン収納部、２１…隙間

Claims (1)

1. 作業機に立設したリーダに、スクリューシャフトを回転駆動するスクリュー駆動装置を昇降可能に設け、該スクリューシャフトの上端に地盤改良剤の注入ホースをスイベルジョイントを介して接続した地盤改良機において、
   前記スクリュー駆動装置に設けられた伸縮ロッドと、
   該伸縮ロッドと前記スイベルジョイントとを連結する連結部材とを有し、
   前記伸縮ロッドは、径の異なる複数のパイプを同軸に摺動可能に連結して伸縮可能に形成され、
   最外部の大径パイプが前記スクリュー駆動装置に固定され、最内部の小径パイプの上端に前記大径パイプと同じ外径の大径部が設けられ、
   前記連結部材は、前記伸縮ロッドの大径パイプ及び前記大径部が挿通可能な内径を有するガイド筒を有し、
   該ガイド筒内に前記伸縮ロッドを挿通するとともに、前記大径部の上部に前記ガイド筒の大径部上方への抜けを防止するためのストッパ部材を設け、
   前記ガイド筒の内周面と前記大径パイプ及び前記大径部の外周面との間に、作業中に回転する前記スクリューシャフトの上部が揺れた場合でも、前記大径パイプ及び前記大径部に対して前記ガイド筒が径方向に移動して前記連結部材からの偏荷重が前記大径パイプや前記大径部に伝達されるのを緩和する隙間を設け、
   前記最外部の大径パイプの上端部と前記最内部の小径パイプの上端部とに、前記伸縮ロッドを縮めたときに重なり合うロックピン挿通孔をそれぞれ設け、
   前記大径パイプの上端と前記大径部の下端とのいずれか一方の外周面に、先端側が小径の外ガイド面を設けるとともに、いずれか他方の内周面に、前記外ガイド面に当接する先端側が大径の内ガイド面を設け、
   ガイド筒の上下開口端内周面に、伸縮ロッドに対するガイド筒の移動を円滑に行えるように、開口端側が拡開したガイド面をそれぞれ設けた
   ことを特徴とする地盤改良機。

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