JP5683328B2 - 地盤改良装置 - Google Patents
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Description
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。まず掘削効率についてみてみると、上述のごとき従来の地盤改良装置は共回り防止翼を備えることがあり、当該共回り防止翼は、両端が地盤壁に入り込んだ状態となることによって掘削部材(例えば掘削ビット)と共回りしないように設けられおり、これにより、掘削土をせん断してより細かく砕くことを可能としている。しかしその一方で、未掘削の地盤へと貫入させる共回り防止翼があると、固い地盤の掘削が困難になることから掘削効率が悪化する場合もある。また、上述の特許文献2の地盤改良装置のように複数の掘削軸(掘削ビットが設けられた軸)が遊星運動をする構成となっていると、掘進時に垂直方向の抵抗を受けると共に水平方向の抵抗も受けるため、特に固い地盤を掘削する場合に掘削速度を上げることが難しく、掘削効率を向上させることが難しい。
また、特許文献2の地盤改良装置のように、掘削機構の直上において掘削軸(掘削ビットが設けられた軸)に撹拌翼が一対ないし一組ずつ連結されているだけの場合、撹拌も掘削軸の中央部でのみ行われるため撹拌効率を向上させることが難しい。また、回転速度を上げるにしても上述した垂直方向・水平方向の抵抗との関係もあり、上限がある。しかも、特許文献2におけるように撹拌領域が比較的狭かったり充填材を吐出する範囲が狭かったりすると、掘削土と充填材とを効率的に撹拌できる範囲が狭小である。
特許文献2の地盤改良装置のように充填材の吐出口が掘削撹拌領域の上部に配置されていると、ロッドの掘進の際、充填材が撹拌領域に供給されず撹拌・混合されない。
特許文献2の地盤改良装置のように掘削部材(例えば掘削ビット)と撹拌翼とが一体化されていて所定位置に着脱される構成となっていると、掘削部材や撹拌翼の各々の径を変更することが容易ではない。
特許文献2の地盤改良装置のように掘削部材が掘削ビットで構成されていると、ロッド引き上げの際に改良土を下方に押し付けるような施工は不可能である。また、特許文献2の地盤改良装置のように掘削・撹拌用回転軸が片持ちであり先端が自由端になっていると、施工中に軸がぶれて改良精度が劣る可能性がある。
本発明においては、掘削部材にスパイラルを形成したうえで、該掘削部材を単軸(単一の主軸部)上に設けて主軸部と掘削軸とが同軸回転する構成としていることから、複数の掘削軸を有する装置と比較して、特に掘進時における水平方向の抵抗を低減させることが可能である。したがって、本発明にかかる地盤改良装置によれば掘削効率を向上させることができる。
また、本発明においては、掘削土をスパイラルによって掘削部材よりも上方の撹拌領域へと螺旋羽根を伝うようにして効率よく送り込むことが可能であり、撹拌軸を公転(遊星回転)させて当該掘削土を撹拌させるので、撹拌効率を向上させることができる。
本発明においては、充填材の吐出孔を、少なくとも撹拌部材よりも掘削部材寄りに配置しているため、掘削ロッドの掘進時、充填材を撹拌領域に供給して撹拌・混合することができる。また、当該吐出孔を利用して、掘削ロッドの掘進時に水を吐出してより効率的に掘削することも可能となる。
また、本発明においては、撹拌軸を掘削部材とケーシングとによって両持ち支持する構造としていることから、掘削部材と撹拌部材とが一体化されずにそれぞれ独立して着脱することが可能となっている。このため、地盤の条件や掘削・撹拌に必要な径などを考慮し、掘削部材と撹拌部材をそれぞれ単独で交換して任意径へ変更することができる。
さらに、本発明においては、掘削部材と撹拌部材とを一体化せず上記のように独立した構成としており、尚かつ掘削部材にスパイラルを形成していることから、掘削ロッドの引上げ時に当該掘削部材およびスパイラルを逆回転させることにより、撹拌部材で撹拌・混合された改良土を下方へと押し付け押圧しながら施工することが可能であり、したがって、密度をより増加させた改良体を造成することができる。しかも、本発明においては掘削部材とケーシングとで撹拌軸を両持ち支持しており、施工中に軸がぶれる可能性が低いことから、この点でも改良精度の向上を図ることができる。
また、掘削ロッドの引上げ時に当該掘削部材およびスパイラルを逆回転させることにより、改良土を下方へと押し付けることで、地上へと排出される残土を低減することができる。
Claims (7)
- 掘削土と充填材とを混合させて地盤を改良する地盤改良装置において、
掘削ロッドの先端に単一の主軸部を介して支持される掘削部材と、
該掘削部材と接続され当該掘削部材と一体回転するケーシングと、
先端側を前記掘削部材によって、他端側を該ケーシングによってそれぞれ回転可能に両持ち支持された撹拌軸、および該撹拌軸に設けられた撹拌翼を有する撹拌部材と、
前記主軸部に設けられた撹拌翼と、
前記掘削ロッドに設けられた太陽ギアと、
前記撹拌部材に設けられて該太陽ギアと直接または間接的に噛合する遊星ギアと、
前記掘削部材に形成されたスパイラルと、
少なくとも前記撹拌部材よりも前記掘削部材寄りに配置された前記充填材の吐出孔と、
前記掘削部材及び前記ケーシングを回転させる駆動源と、
を備え、
前記掘削部材および前記ケーシングを一体回転させることにより、前記撹拌軸を自転させながら前記主軸部の周囲に公転させて撹拌領域を形成する、地盤改良装置。 - 前記撹拌軸が複数設けられている、請求項1に記載の地盤改良装置。
- 前記撹拌部材に設けられた前記撹拌翼、及び前記主軸部に設けられた前記撹拌翼がそれぞれ複数設けられている、請求項1または2に記載の地盤改良装置。
- 前記撹拌部材に設けられた前記撹拌翼、及び前記主軸部に設けられた前記撹拌翼のいずれか一方または両方が水平面に対して傾斜している、請求項1から3のいずれか一項に記載の地盤改良装置。
- 前記撹拌部材に設けられた前記撹拌翼または前記主軸部に設けられた前記撹拌翼の水平面に対する傾斜角θ1と前記スパイラルの水平面に対する傾斜角θ2がθ1≦θ2である、請求項4に記載の地盤改良装置。
- 前記掘削ロッドが外管と内管とからなる二重管構造である、請求項1から5のいずれか一項に記載の地盤改良装置。
- 前記外管と前記内管のいずれか一方は地盤改良施工時に回転しない管である、請求項6に記載の地盤改良装置。
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