JP5757618B2 - 地盤改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に、施工待機時などにおいてベースマシンに対しリーダを傾動可能に支持する場合に好適な地盤改良装置に関する。

例えば、既存空港における地盤改良作業の課題の一つに、飛行機の離発着など、飛行機の運用に支障をきたさない時間帯に施工を行わなければならないことがある。この施工時間としては、夜間の４〜５時間程度に制約されることも多く、作業の中断が度々余儀なくされる。また、図８（ａ）に示す施工状態から施工を中断するときは、同（ｂ）に示すごとくベースマシン１の先端側に傾動可能に枢支されているリーダ２に対し該リーダに沿って上下動される昇降手段４７及び不図示のリーダ側ガイドレール２１からオーガ４を切り離し、オーガ４を施工位置における地中に突刺したままの状態でリーダ２を傾動操作し、次の施工開始時までリーダ２の頂部が制限高さ（航空機の運用に支障がでない高さ）以下に傾斜状態に支持しておく必要がある。ここでは昇降手段４７がシーブブロックの例である。オーガ４は、駆動用アタッチメント４０及び回転軸４５を有し、アタッチメント４０が昇降手段４７に連結されるとともに、ベースマシン１に搭載された不図示のウインチから繰出されリーダ頂部の笠木２７の滑車に案内された吊りロープ４８を介して昇降される。符号８はリーダ起伏用ワイヤである。ワイヤ８は不図示のウインチにより巻上げ巻き戻しされる。符号３は不図示の油圧シリンダにより全寸を伸縮可能な３点支持用ステーである。各ステー３は、上端部がリーダ側に設けられた金具２４に、下端部がベースマシン両側の対応部に枢支される。符号１９はベースマシン両側前後部に設けられたアウトリガである。

そして、以上のリーダ２を傾動させる場合は、オーガ４を昇降手段４７及びガイドレール２１から切り離した後、ワイヤ８を緩めるとともに、各ステー３を油圧シリンダを介して伸ばすことによりリーダ２を前方へ傾動される。この傾動角はワイヤ８の張力ないしは耐荷重の点から限度がある。このため、同（ｂ）のごとくリーダ２を限界角度まで傾けた後は、リーダ２及び各ステー３を補助重機Ｋ1，Ｋ2の各クレーンから、リーダ２をロープＲ1に吊り下げながら所定の角度まで吊り降ろすとともに、各ステー３の下側をロープＲ2に吊り下げながら着陸位置まで動かすることにより、リーダ２を仮置用の支持架台９に保持させ次回施工時まで待機させる。次の施工開始時は、前記とは逆の作業手順で、リーダ２をベースマシン１の先端側に垂直状態に起立させ、オーガ４を再びリーダ側ガイドレール２１及び昇降手段４７に連結操作することになる。

上記した作業では、リーダ２をロープＲ1で吊るとともに、各ステー３の下端部をロープＲ2で吊って動かすことから、吊り下げ手段として傾動支援用補助重機Ｋ1，Ｋ2が２台以上必要となり、経費が嵩むだけではなく高所での危険な玉掛作業（例えばリーダ上側にロープＲ1の先端を着脱する作業）を必要となる。ところで、特許文献１には、以上のような玉掛作業を地表付近で行えるようにした構造が開示されている。

特開平９−２５６３６３号公報

しかし、特許文献１の構造は、リーダ背面側に設けられるガイドレール、ガイドレールに摺動可能に設けられるスライダ、ガイドレールの上下に設けられてスライダの摺動を規制する上下のストッパなどを必要として操作も複雑となる。また、従来構造では、各ステーの下端側を対応固定部から外す作業や、次回作業時の連結作業を伴うため、施工中断時及び再施工開始初期時においてリーダの起伏作業に時間がかかり、限られた作業時間内での実施工時間が短縮するという問題があった。

本発明の目的は、地盤改良装置において、上述したような施工と施工待機の切換時におけるリーダの起伏作業を少しでも迅速に行えるようにすることにある。他の目的は、リーダの傾動に伴うベースマシン前後の重心位置の変動を少なく抑え、ベースマシンの傾動方向への転倒を確実に未然防止できるようにすることにある。

上記目的を達成するため本発明は、図面を参照して特定すると、ベースマシン１及びそのベースマシンの先端部に傾動可能に枢支されたリーダ２と、上端部を前記リーダ２の背面に枢支され、下端部を前記ベースマシンの両側に配置される一対の支持用ステー３と、前記ベースマシン１に搭載されたウインチから繰出されて、先端を前記リーダ２の上側に連結されるリーダ起伏用ワイヤ８とを備えた地盤改良装置において、前記ベースマシン１の両側前後方向に配設されて、前記リーダ起伏用ワイヤ８の繰出しに伴う前記リーダ２の前傾動作に伴って前記各ステー３の下端部を摺動可能に案内するガイドレール５３、及び前記各ステー３の下端部を前記ガイドレール５３に着脱可能に固定する係止手段５とを有していることを特徴としている。

以上の本発明は、請求項２〜４のごとく具体化されることがより好ましい。すなわち、
（イ）前記ガイドレール５３に摺動可能に嵌合されて前記ステーの下端部を揺動自在に支持する軸受６とを有している構成である（請求項２）。
（ロ）前記軸受６は、前記ガイドレール５３に嵌合される本体６０と、前記支持用ステーの下端部を揺動自在に支持する軸穴６５と、前記本体６０を前記ガイドレール側の位置決め部５７ａに係脱する位置出し用規制部６３とを有している構成である（請求項３）。
（ハ）前記ベースマシン１は、後方に配設されて発電機などの施工用装置類を搭載するステージ１５と、前記ステージ１５の下面に前後動可能に設けられたバランスウエイト７５と、前記バランスウエイト７５を前記リーダ２の傾動方向とは逆方向である後方へ移動させる駆動手段７とを有している構成である（請求項４）。
（ニ）前記バランスウエイト７５が前記ステージ１５の下面前後方向に設けられたスライドレール７４に沿って前後動されるとともに、前記駆動手段７が油圧シリンダである構成である（請求項５）。

請求項１の発明では、リーダ起伏用ワイヤの繰出しに伴うリーダの前傾動作に伴って支持用ステーの下端部を摺動可能に案内するガイドレールを有しているため、図２及び図６に例示されるごとくリーダの起伏動作時における一対の支持用ステーの組立解体動作を従来のごとく補助重機を用いることなく迅速に行うことができる。また、支持用ステーの下端部は、リーダの起立動作時においてガイドレールの後方最終位置まで摺動された後、係止手段により容易かつ簡単に固定可能となる。これにより、本発明は、補助重機を減らして経費削減を達成し、限られた時間内での実作業時間を増加できる。

請求項２の発明では、ガイドレールに摺動可能に嵌合されて支持用ステーの下端部を揺動自在に支持する軸受を有している。また、請求項３の発明では、軸受がガイドレールに嵌合される本体、支持用ステーの下端部を揺動自在に支持する軸穴、本体をガイドレール側の位置決め部に係脱する位置出し用規制部とを有している。このため、各発明では、図６の拡大図から推察されるごとくリーダ起伏に伴う支持用ステーの摺動を円滑に得られるようにし、それにより安定した作業を維持できる。

請求項４の発明では、ベースマシンが発電機などの施工用装置類を搭載するステージの下面に前後動可能に設けられたバランスウエイト、及びそのバランスウエイトをリーダの傾動方向とは逆方向である後方へ移動させる駆動手段とを有しているため、リーダの起伏動作時における荷重バランスの偏在の虞を解消しバランス偏在によるベースマシンの転倒を未然に防止できる。

請求項５記載の発明では、バランスウエイトがステージの下面前後方向に設けられたスライドレールに沿って駆動手段としての油圧シリンダにて前後動されるため、動作制御が精度よく容易に行うことができる。

本発明に係る地盤改良装置のリーダを垂直状態から傾動した待機状態に切り換えるときの全体構成を示す模式図である。 （ａ）と（ｂ）はリーダの垂直状態と傾動した待機状態とを示す模式図である。 （ａ）と（ｂ）はベースマシンの詳細構造を示す側面図と上面図である。 （ａ）はベースマシン要部の半断面平面図、（ｂ）はガイドレールの後端部を示す（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）はそのガイドレールに軸受を嵌合した図、（ｄ）はガイドレールの後端部を示す（ａ）のＢ矢視図、（ｃ）はそのガイドレールに軸受を嵌合した図である。 上記軸受単品を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。 上記ガイドレールと前記軸受との関係を示す作動図である。 （ａ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線部分拡大断面図、（ｂ）と（ｃ）はバランスウエイトの前進及び後退状態を示す図６（ｂ）のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 （ａ）は従来の地盤改良装置の施工状態を示す側面図、（ｂ）は同装置のリーダを傾動している状態を示す側面図である。

以下、本発明形態を図１〜図７を参照して説明する。この説明では、本発明の装置構造を明らかにした後、使い方ないしは作動に言及する。なお、各図では、地盤改良装置の基本構造は従来と同一であるため、その同一箇所については図８と同じ符号を用い、異なる箇所、或いは新たに付加された部材のみ異なる符号を付している。

（装置構造）形態の地盤改良装置は、自走式のベースマシン１と、ベースマシン１の先端側に不図示のピンなどを介して傾動可能に枢支されたリーダ２と、リーダ２に沿って昇降手段４７により昇降される回転軸４５などのオーガ４と、上端部をリーダ２に枢支され、かつ下端部をベースマシン１の両側に配置される３点支持式の一対（左右）の支持用ステー３と、ベースマシン１に搭載されたウインチ１４から繰出されて先端をリーダ２の上側の連結部２５に連結されるリーダ起伏用ワイヤ８と、ベースマシン１の両側前後方向に配設された要部のガイドレール５３と、各ステー３の下端部をガイドレール５３に摺動可能に支持する軸受６、及び軸受６をガイドレール５３の後方定位置に着脱可能に固定する係止手段としてピン５とを備えている。なお、形態のリーダ２は、角リーダであり、図８のリーダと形状的に異なっているが、機能的には同じである。

ここで、ベースマシン１は、従来と同じくキャタピラ１１を有した下走行体に対し、メインフレーム１０が旋回部を介して旋回可能に支持されている。メインフレーム１０には、図３のごとく前方片側に配置された操縦室と、前縁の左右中間部に突出された支持部１３、略中央部に設けられた２つのウインチ１４及びフレーム１２と、後縁に結合されて後方へ延びているステージ１５などが設けられている。フレーム１２の上側にはワイヤや吊りロープを案内する滑車が組み込まれている。各ウインチ１４は、一方がワイヤ８用であり、他方が昇降手段４７を構成している吊りロープ４８用である。ステージ１５には、空気タンク、コンプレッサ、発動機などの駆動機器１７が上面に搭載されているとともに、下面に後述する駆動手段としての油圧シリンダ７により前後動されるバランスウエイト７５が設けられている。符号１６は手摺りである。

支持部１３にはリーダ２が不図示の連結ピンにより枢支される。このリーダ２は、リーダ形成部を必要数だけ結合手段２２により連結して所定長さとなっている。リーダ２は、前面に設けられて両側上下方向に延びているガイドレール２１と、背面上側に設けられたステー用金具２４及び複数のワイヤ用連結部２５と、頂部に設けられて複数の滑車２８を組み込んでいる笠木２７と、下端前側に設けられて図示を省いた回転軸４５の振れを抑える不図示の振止部材などを取り付ける金具２９とを備えている。

そして、この例では、ウインチ１４から繰り出された吊りロープ４８が滑車２８で迂回されてリーダ前面にシーブブロック４７として吊り下げられている。シーブブロック４７は図２のごとくオーガ４を昇降可能にする。オーガ４は、ベース４０の背面側に設けられて対応するリーダ側ガイドレール２１に嵌合される嵌合部４１と、ベース４０の下側に設けられて回転軸４５を着脱するフランジ接合部４２と、ベース４０の上側に設けられて回転軸４５を回動するモータなどの駆動部４３と、シーブブロック４７側に連結する連結部４４とからなる。なお、回転軸４５の下端には掘削刃４６が組み付けられたり攪拌翼などが組み付けられる。

一方、両側のガイドレール５３は、メインフレーム１０の前後部にあって左右方向に配置された横フレーム５１，５２上に略水平かつ平行に保持された状態に配設されている。断面形状は、矩形枠の上面にガイド溝５３ａを長手方向に形成している。各ガイドレール５３の前端には一段高くなった柱５４が設けられている。各ガイドレール５３の後端には案内板部５５が連続するよう配設されている。この案内板部５５は、図４に示されるごとくガイド溝５３ａと連続するガイド溝５５ａと、下面に結合されてガイド溝５５ａの両側を区画している対向した固定板部５６と、各固定板部５６に同軸線上に貫通形成した複数のピン穴５６ａとを有している。

また、案内板部５５の両側には後ストッパ５７が設けられている。各後ストッパ５７は、前方に向けて開口した係合部５７ａを有し、一部がガイドレール５３の対応部に接合された状態で互いに対向配置されている。以上のガイド溝５５ａには、図４（ｃ）と（ｅ）のごとく後述するステー用軸受６がガイド溝５３ａから摺動可能に配置される。

軸受６は、本体６０がガイド溝５３ａ，５５ａに嵌合される板状からなり、本体６０の上端面に一体化した幅広の受板６２と、受板６２の前端に沿って左右に延びている棒状の規制部６３と、受板６２の中央部に立設された支持部６５と、支持部６５に設けられた凹状の軸穴６６とからなる。本体６０には、ピン穴５６ａに一致する複数の貫通孔６１が設けられている。

以上の軸受６は、対応するガイドレール５３に対し、本体６０をガイド溝５３ａ,５５ａに摺動自在に嵌合された状態に組み込まれて、前方へは規制部６３が柱５４に当たることで位置規制され、また、後方へは規制部６３が後ストッパ５７の係合部５７ａに係止されることで位置規制される。軸受６は、規制部６３が係合部５７ａに係止された状態において、係止手段としてピン５がピン穴５６ａ、貫通孔６１、ピン穴５６ａに挿入されると、固定板部５６に位置固定される。

そして、両側の軸受６は、軸穴６６に対して各ステー３の下端に形成した球体３５が揺動可能に嵌合される。すなわち、各ステー３は、上端は蛙股状となっていて、リーダ２の上部背面に設けられた金具２４の左右に突設した連結ピン３７等を利用して回動可能に係合している（図１拡大部参照）。ステー３の下部側は、油圧シリンダが一体的に連結されていて、シリンダ３３に対して出没駆動されるロッド３４を有している。ロッド３４の下端ないしは先端は球体３５に形成されている。そして、各ステー３の下端は、球体３５が軸受の軸穴６６に揺動自在に嵌合支持されることになる。

これに対し、上記ステージ１５の下面には、図３と図７に示したごとく前後方向に設けられた２本のガイドレール７４と、両ガイドレール７４に摺動自在に支持されているスライダ７６と、スライダ７６に取り付けられた左右のバランスウエイト７５と、各バランスウエイト７５をスライダ７６を介して前後動する駆動手段としての油圧シリンダ７とが設けられている。すなわち、油圧シリンダ７は、シリンダ７０がステージ側に位置固定された金具７８に対し対応端に設けられた連結部７２を固定した状態に支持され、ロッド７１がスライダ７６の一部に結合されている。このため、この構造では、リーダ２の傾斜角度に応じて油圧シリンダ７のロッド１をステージ後方へ突出させてバランスウエイト７５をスライダ７６を介して後方移動させることにより、リーダ２の前傾に起因した荷重偏在に対するバランスを保てるようにしている。

（作動）以上の地盤改良装置の図１の実線、図２（ａ）に示す施工状態では、リーダ２はワイヤ８の牽引張力によって起立されるとともに、各ステー３の下取付基部（ロッドの球体３５）は軸受の軸穴６６に嵌合した状態で図６のごとくガイドレール５３を構成している最後部の案内板部５５に位置し、係止手段であるピン５により固定板部５６に固定されている。この結果、リーダ２は地盤面ＧＬに対し垂直に安定支持されている。また、この構造では、図７（ｃ）のごとく油圧シリンダのロッド７１がシリンダ７０に没入し、バランスウエイト２２が前側に移動して、リーダ２が垂直状態でのステージ１５を含むベースマシン１の前後における荷重バランスを保つようにしている。なお、この状態において、オーガ４は、昇降装置４７を介してリーダ側ガイドレール２１に沿って昇降可能に吊り下げられ、例えば、回転軸４５を回転しながら地盤中に掘削しながら貫入したり、地盤内に固化材を注入して地盤改良作業を行うことになる。

以上の施工状態から、リーダ２を図２（ｂ）の作業待機状態に変換するには、施工中断の指示を受けて、まずオーガ４を施工位置における上端側を残して地盤内に突刺し状態で残置したままリーダ側の昇降装置４７から切り離す。その後、軸受６は、ピン５を外すことによりガイドレール１０に沿って前方へ摺動可能にされ、それにより各ステー３の下端側の拘束を解放する。次に、ワイヤ８を繰出してリーダ２を前傾させて、図２（ｂ）のごとくリーダ２の荷重を仮置き用の支持架台６に預けることにより施工待避作業を完了する。以上の操作では、リーダ２の傾動角度が大きくなると、ベースマシン１の前側荷重が大となって前方に転倒する虞がある。そこで、この構造では、リーダ２の傾動角増加に伴い油圧シリンダ７のロッド７１を突出させることにより、バランスウエイト７５を後方へ移動してステージ１５を含むベースマシン１の前後荷重の偏在が解消されるようにする。

以上の作業待機状態から地盤改良作業を再開するには、前記とは逆の手順でリーダ２を垂直に支持し、残置してあるオーガ４をリーダ側の昇降手段４７に連結すれば、再度地盤改良作業を行うことができる。この構造では、復帰作業に伴いバランスウエイト２２をリーダ２の起立作業に連動させて前進位置に移動させることは勿論である。

なお、以上の形態は本発明を何ら制約するものではない。本発明は、請求項１で特定される技術要素を備えておればよく、細部は必要に応じて種々変更可能なものである。また、以上の形態では、リーダ支持用ワイヤによる前傾操作後に更に地表側へ前傾される操作については言及しなかった。これについては、図８を参考にして補助重機のクレーンから吊りロープを用いて地表近くまで吊り下げるようにしてもよいが、地表近くへの傾動方向に支持しつつ順次傾動するための専用の補助手段として、本発明と同時出願の補助手段を用いることが高所での玉掛け作業が不要となり更に好ましいものとなる。

１・・・ベースマシン（１０は本体、１１はキャタピラ、１５はステージ）
２・・・リーダ（２０は本体、２１はガイドレール、２７は笠木）
３・・・支持用ステー（３２は油圧シリンダ、３４はロッド、３５は球体）
４・・・オーガ（４０はベース、４１は嵌合部、４２はチャック、４３はモータ）
６・・・軸受（６０は本体、６３は規制部、６５は支持部、６６は軸穴）
５・・・ピン（係止手段）
７・・・油圧シリンダ（駆動手段に相当し、７０はシリンダ、７１はロッド）
８・・・リーダ起伏用ワイヤ
９・・・支持架台
４７・・・昇降手段（４８は吊りロープ、１４はウインチ）
５３・・・ガイドレール（５３ａはガイド溝）
５５・・・案内板部（５５ａはガイド溝）
５６・・・固定板部（５６ａはピン穴）
５７・・・後ストッパ（５７ａは位置決め部としての係合部）
７５・・・バランスウエイト

Claims (5)

1. ベースマシン及びそのベースマシンの先端部に傾動可能に枢支されたリーダと、上端部を前記リーダの背面に枢支され、下端部を前記ベースマシンの両側に配置される一対の支持用ステーと、前記ベースマシンに搭載されたウインチから繰出されて、先端を前記リーダの上側に連結されるリーダ起伏用ワイヤとを備えた地盤改良装置において、
   前記ベースマシンの両側前後方向に配設されて、前記リーダ起伏用ワイヤの繰出しに伴う前記リーダの前傾動作に伴って前記各ステーの下端部を摺動可能に案内するガイドレール、及び前記各ステーの下端部を前記ガイドレールに着脱可能に固定する係止手段とを有していることを特徴とする地盤改良装置。
2. 前記ガイドレールに摺動可能に嵌合されて前記ステーの下端部を揺動自在に支持する軸受を有していることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
3. 前記軸受は、前記ガイドレールに嵌合される本体と、前記支持用ステーの下端部を揺動自在に支持する軸穴と、前記本体を前記ガイドレール側の位置決め部に係脱する位置出し用規制部とを有していることを特徴とする請求項２に記載の地盤改良装置。
4. 前記ベースマシンは、後方に配設されて発電機などの施工用装置類を搭載するステージと、前記ステージの下面に前後動可能に設けられたバランスウエイトと、前記バランスウエイトを前記リーダの傾動方向とは逆方向である後方へ移動させる駆動手段とを有していることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の地盤改良装置。
5. 前記バランスウエイトが前記ステージの下面前後方向に設けられたスライドレールに沿って前後動されるとともに、前記駆動手段が油圧シリンダである請求項４に記載の地盤改良装置。

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