JP6193025B2 - 地盤改良機 - Google Patents

Description

本発明は、スイベルジョイントからスクリュシャフトを介して掘削した穴に地盤改良材を注入する地盤改良機に関するものである。

構造物基礎を構築するために用いられる地盤改良機として、掘削した孔に地盤改良材を注入するタイプが知られている。作業機に立設されたリーダと、リーダに、昇降可能に設けられスクリュシャフトを回転駆動するスクリュ駆動装置と、スクリュ駆動装置に設けられ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た伸縮ロッドと、スクリュシャフトの上端に設けられ地盤改良剤の注入ホースが接続されたスイベルジョイントと、伸縮ロッドとスイベルジョイントとを連結する連結部材と、を有する地盤改良機については、特許文献１乃至特許文献４に記載されている。

ここで、スクリュシャフトは、例えば、１．８ｍの長さのアッパシャフトに、３ｍの長さのシャフトロッドを連結して構成している。シャフトロッドは、地盤改良を行う地盤の深さに応じて、複数本のロッドを連結している。例えば、約１１ｍのスクリュシャフトを必要とする場合には、アッパシャフトに連結する上述の３ｍのシャフトロッドに加え、更に別のシャフトロッドを連結している。

一方、地盤改良機は、リーダを倒した状態でトレーラーに載せられ、次の工事現場へと移送される。地盤改良機を移送するときのシャフトロッド等の形状を図１１に示す。図１１に、比較のために用意した、シャフトロッド及びスクリュ駆動装置などの様子を平面図に示す。

スクリュ駆動装置２１の軸心に取り付けられているのは、アッパロッド３１１のみであり、シャフトロッドは取り付けられていない。アッパロッド３１１の先端には、連結部材２４が付設されている。連結部材２４には、スイベルジョイント２５が固設され、スイベルジョイント２５には、地盤改良剤を供給するための注入ホース２６が接続されている。注入ホース２６から供給される地盤改良剤は、スイベルジョイント２５を介して、アッパロッド３１１の中空部に流れる。スクリュ駆動装置２１の側面には、ブラケット３３により、４番パイプ３０４の下端部が固設されている。連結部材２４の左端には、ガイド筒２７が付設され、ガイド筒２７は、伸縮ロッド３０を摺動可能に保持している。

伸縮ロッド３０は、径の異なる４本のパイプである１番パイプ３０１、２番パイプ３０２、３番パイプ３０３及び４番パイプ３０４を同軸に摺動可能に連結したテレスコ式パイプである。図１１では伸縮ロッド３０は縮められており、最大径の４番パイプ３０４より先端が突出する最小径の１番パイプ３０１が、ピン部材４６により４番パイプ３０４に固定されている。つまり、１番パイプ３０１及び４番パイプ３０４には図示しない貫通孔が設けられ、そこにピン部材４６が貫通することで、伸縮ロッド３０が伸縮しないように保持されている。

特開平07-233524号公報 特開2009-203659号公報 特開2007-132090号公報 特開2004-092302号公報

しかし、従来の地盤改良機の移送方法には、次のような問題があった。

すなわち、アッパロッド３１１のみとしてトレーラーで移動した後、新しい工事現場で再び、例えば、１３ｍのシャフトロッドを必要とする場合には、アッパロッド３１１に、３ｍ連結シャフトロッドである第１連結シャフトロッド３１２と、１０ｍ連結シャフトロッドである第２連結シャフトロッド３１３を連結してスクリュシャフト３１を完成させる必要がある。作業終了後には、アッパロッド３１１から第１連結シャフトロッド３１２と、第２連結シャフトロッド３１３を取り外し、トレーラーに積み込む必要がある。

しかし例えば、効率化のために場所の異なる複数の工事現場での作業を１日で終わらせると予定している場合、工事現場を移動する度にアッパロッド３１１から第１連結シャフトロッド３１２及び第２連結シャフトロッド３１３を取り外し、取り付ける作業を繰り返すこととなり、実作業時間に加えて作業準備時間を多く見込む必要がある。地盤改良が終了したら速やかに、次の工事現場へ移動したいという要望があるので、作業準備時間により多くの時間を必要とする事は好ましくない。また、スクリュシャフト３１の取り外し、組み付け作業に予想以上に時間がかかって、予定通りの作業を完了できず、建設現場の後工程に悪影響を及ぼす虞がある。

上記問題を解決する手段として、第１連結シャフトロッド３１２を１本だけアッパロッド３１１に取り付けたまま、トレーラーに載せて移送することも考えられる。これが実現できれば、作業効率を上げることができる。しかしながら、第１連結シャフトロッド３１２を１本だけアッパロッド３１１に取り付けたまま、トレーラーに載せて移送すると、伸縮ロッド３０の１番パイプ３０１が、アッパロッド３１１分だけ、４番パイプ３０４から突き出した状態となる。このため、１番パイプ３０１と４番パイプ３０４とは、ピン部材４６によってピン結合出来ない。つまり、１番パイプ３０１、２番パイプ３０２、及び３番パイプ３０３がフリーな状態となり、トレーラーの発進又は停止に伴って、不用意に伸び縮みする問題が生じる。また、不用意に伸縮すると、他の搭載物に衝突等して事故を発生させる虞があった。

この問題を解決するために、１番パイプ３０１に別のピン孔を形成し、その箇所でピン部材４６によるピン止めすることも考えられる。つまり、１番パイプ３０１の端部に設けられたピン孔の他に、１番パイプ３０１の途中にもピン孔を別途設ける必要がある。しかしこの方法では、１番パイプ３０１に別途設けたピン孔の位置で１番パイプ３０１の強度が低下する問題がある。一方近年、地盤改良の深さが深くなる傾向にあり、伸縮ロッド３０もより長尺とする要望が高くなっており、１番パイプ３０１の強度を低下させることは、１番パイプ３０１の破損等の可能性を高くするため、好ましくない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１連結シャフトロッドを取り付けた状態の地盤改良機を、トレーラーに載せて搬送するときに、伸縮ロッドが伸び縮みすることのない安全な地盤改良機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の地盤改良機は、次の構成を有する。

（１）作業機に立設されたリーダと、リーダに昇降可能に設けられ、スクリュシャフトを回転駆動するスクリュ駆動装置と、スクリュ駆動装置に設けられ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た伸縮ロッドと、スクリュシャフトの上端に設けられ地盤改良剤を注入するための注入ホースが接続されたスイベルジョイントと、伸縮ロッドとスイベルジョイントとを連結する連結部材と、を有する地盤改良機であって、伸縮ロッドの最小径パイプが伸びている状態で、他のパイプの伸びを阻止すると共に、最小径パイプが所定以上伸びることを阻止する伸縮ロッド固定具を有すること、を特徴とする。

（２）（１）に記載する地盤改良機において、前記伸縮ロッド固定具が、一端に前記他のパイプを押さえる鍔部を有すると共に、他端に前記連結部材と当接する当接部を有すること、が好ましい。

（３）（１）または（２）に記載する地盤改良機において、前記スクリュシャフトが、アッパロッドに連結シャフトロッドを装着した状態で、地盤改良機をトレーラー輸送するときに、前記伸縮ロッド固定具により、前記伸縮ロッドの伸縮が阻止されていること、が好ましい。

本発明の地盤改良機の作用及び効果を説明する。

（１）伸縮ロッドの最小径パイプが伸びている状態で、他のパイプの伸びを阻止すると共に、最小径パイプが所定以上伸びることを阻止する伸縮ロッド固定具を有すること、を特徴とするので、アッパロッドにシャフトロッドが取り付けられ、１番パイプが４番パイプから突き出した状態で、伸縮ロッド固定具を取り付ければ、地盤改良機をトレーラーで搬送するときに、伸縮ロッドの１番パイプ、２番パイプ、及び３番パイプが、４番パイプに対して伸び縮みすることがなく、地盤改良機を安全に搬送することができる。

（２）（１）に記載する地盤改良機において、前記伸縮ロッド固定具が、一端に前記他のパイプを押さえる鍔部を有すると共に、他端に前記連結部材と当接する当接部を有すること、を特徴とするので、他端の連結部は、従来から備えられている１番パイプ先端付近のピン孔をそのまま利用して、ピンにより、１番パイプと伸縮ロッド固定具を連結することができると共に、鍔部が２番パイプと３番パイプが４番パイプから突き出るのを防止するため、１番パイプに別なピン孔を加工することなく、１番パイプ、２番パイプ、及び３番パイプの４番パイプに対する伸び縮みを防止することができる。これにより、伸縮ロッドの強度低下を回避できる。

（３）（１）または（２）に記載する地盤改良機において、前記スクリュシャフトが、アッパロッドに連結シャフトロッドを装着した状態で、地盤改良機をトレーラー輸送するときに、前記伸縮ロッド固定具により、前記伸縮ロッドの伸縮が阻止されていること、を特徴とするので、地盤改良機を安全に搬送することができる。

本実施形態の、地盤改良機をトレーラーに載置した状態の側面図である。 本実施形態の、図１のＡＡ矢視図である。 本実施形態の、図２のＢ部拡大平面図である。 本実施形態の、伸縮ロッド先端に取り付ける治具の４面図であり、（ａ）上面視図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）下面視図である。 本実施形態の、地盤改良機の正面図である。 本実施形態の、地盤改良機の側面図である。 本実施形態の、地盤改良機より切削具及び攪拌具を外した状態の側面図である。 本実施形態の、第２連結シャフトロッドを分離した状態の地盤改良機の側面図である。 本実施形態の、第２連結シャフトロッドを取り外してスクリュ駆動装置を降下させた状態の地盤改良機の側面図である。 比較のために用意した、アッパロッドより第１連結シャフトロッドを外した状態の地盤改良機の側面図である。 比較のために用意した、アッパロッドとスクリュ駆動装置との関係を示す平面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明にかかる地盤改良機２０の構成等について説明を行う。図１に、地盤改良機２０をトレーラー１０に載置した状態の側面図を示す。また、図２に、図１のＡＡ矢視図を示し、スクリュ駆動装置２１、スクリュシャフト３１、伸縮ロッド３０等のみを上面から見た部分平面図として表されている。トレーラー１０は、トラック部１１とトレーラー部１２で構成され、地盤改良機２０はトレーラー部１２の上面に載置される。地盤改良機２０がトレーラー部１２に載置される際には、リーダ２２がトレーラー部１２に設けられたリーダ台１３に固定される。地盤改良機２０は、移動用のキャタピラ部３７の上に、回転可能に作業機３８が付設されている。

図３は、図２のＢ部拡大平面図であり、搬送時における伸縮ロッド３０の先端部分の拡大平面図である。図４は、伸縮ロッド３０先端に取り付ける治具の４面図であり、（ａ）上面視図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）下面視図となっている。図５に、地盤改良機２０の正面図を示す。図６に、地盤改良機２０の側面図を示す。図７に、地盤改良機２０より切削具３１ａ及び攪拌具３１ｂを外した状態を側面図に示す。作業機３８には、図５、図６に示すようにリーダ２２が立設されている。又、リーダ２２は後方から起伏可能にバックステー３４に伸縮可能に支持されており、リーダ２２は図１に示すように倒れた状態とすることもできる。

リーダ２２には、スクリュシャフト３１を回転駆動するスクリュ駆動装置２１が昇降可能に保持されている。スクリュシャフト３１は、１．８ｍの１本のアッパロッド３１１と、３．０ｍの１本の第１連結シャフトロッド３１２と、９．８ｍの１本の第２連結シャフトロッド３１３とが連結されて運用可能である。なお、図１及び図２に示す搬送状態では、アッパロッド３１１と第１連結シャフトロッド３１２とが接続された状態となっている。スクリュシャフト３１の上端には、連結部材２４が取り付けられている。

この連結部材２４には、地盤改良剤を注入するための注入ホース２６が接続されたスイベルジョイント２５と、伸縮ロッド３０の先端部が取り付けられている。スイベルジョイント２５によって、注入ホース２６から注入される地盤改良剤を、アッパロッド３１１の中空部に注入することが可能である。スクリュシャフト３１の先端、即ち図６に示す第２連結シャフトロッド３１３の下端には切削具３１ａと攪拌具３１ｂとが設けられている。

スクリュ駆動装置２１の側面には、ブラケット３３により、径の異なる４本のパイプ、最小径の１番パイプ３０１、次に小さい径の２番パイプ３０２、次に小さい径の３番パイプ３０３、及び最大径の４番パイプ３０４を、同軸に摺動可能に連結して伸縮可能に形成された伸縮ロッド３０が付設されている。よって、１番パイプ３０１、次に小さい径の２番パイプ３０２、次に小さい径の３番パイプ３０３、及び最大径の４番パイプ３０４は、重なり合う様に自在に伸縮することとなり、４番パイプ３０４の内部に１番パイプ３０１、２番パイプ３０２、及び３番パイプ３０３が収納可能な構成となっている。また、１番パイプ３０１の上端部には、図３に示すようなピン部材４６が貫通する図示しない貫通孔が備えられている。

スクリュ駆動装置２１はリーダ２２を昇降可能に備えられ、スクリュ駆動装置２１の昇降にはチェーン２３が用いられる。スクリュ駆動装置２１をスクリュシャフト３１と係合させた状態でスクリュ駆動装置２１を駆動することでスクリュシャフト３１を回転させ、切削具３１ａによって地面の掘削が可能となる。切削具３１ａの上部には土を攪拌する攪拌具３１ｂが備えられている。また、スクリュシャフト３１とスクリュ駆動装置２１の係合を解除した状態で、スクリュ駆動装置２１をリーダ２２に沿って昇降させることで、スクリュシャフト３１との係合位置を変更することが可能である。

連結部材２４の一端には注入ホース２６を保持しており、他端にはガイド筒２７が備えられている。ガイド筒２７は伸縮ロッド３０をガイドする機能を備え、ガイド筒２７の内側を伸縮ロッド３０が貫通するように配置されている。図２に示される様に、トレーラー１０で地盤改良機２０を搬送する際には、アッパロッド３１１と第１連結シャフトロッド３１２が接続された状態であるため、伸縮ロッド３０は４番パイプ３０４から１番パイプ３０１が飛び出した状態となっている。この１番パイプ３０１に、図４に説明されるストッパ４０を取り付けた状態が、図２及び図３に示されている。

ストッパ４０には、上端部に受部４２が、下端部に鍔部４３が取り付けられ、半円状に内側当接部４５が備えられている。また、受部４２側にはロックピン挿通孔４４が備えられ、ロックピン挿通孔４４は図３に示すようにピン部材４６が貫通する貫通孔が設けられている。受部４２は、受部４２の下部に嵌り、一方の鍔部４３は図３に示すように４番パイプ３０４の内側に嵌るように設計されている。

次に、地盤改良機２０を用いた作業後のトレーラー１０での搬送及び次の作業地での準備に関して説明を行う。

図８に、第２連結シャフトロッド３１３を分離した状態の地盤改良機２０の側面図を示す。図９に、第２連結シャフトロッド３１３を取り外してスクリュ駆動装置２１を降下させた状態の地盤改良機２０の側面図を示す。作業後の地盤改良機２０は、図６に示される様に、切削具３１ａが接地しないような位置にスクリュシャフト３１が持ち上げられている。スクリュシャフト３１は、アッパロッド３１１、第１連結シャフトロッド３１２及び第２連結シャフトロッド３１３が連結され、第２連結シャフトロッド３１３の先端には切削具３１ａ及び攪拌具３１ｂが取り付けられている。この状態で切削具３１ａ及び攪拌具３１ｂを取り外す。

切削具３１ａ及び攪拌具３１ｂを取り外すと図７に示すような状態になる為、次に図８に示すように第２連結シャフトロッド３１３を取り外す。この際、スクリュ駆動装置２１は第１連結シャフトロッド３１２と系合している。なお、第２連結シャフトロッド３１３は複数のシャフトロッドが連結されたものであっても良い。第２連結シャフトロッド３１３の取り外しを終えた後、スクリュ駆動装置２１を降下させることで、図９に示すように、第１連結シャフトロッド３１２とアッパロッド３１１とが連結した状態でスクリュ駆動装置２１に保持されている。

この状態で、リーダ２２を後方に倒して図１の状態にして、図２及び図３に示すように、１番パイプ３０１の外周にストッパ４０を取り付ける。ストッパ４０は図４（ａ）、（ｃ）に示される様にＵ字に切り欠かれた形状をしているので、鍔部４３を４番パイプ３０４の内側に差し込み、受部４２側をガイド筒２７の下に差し入れる。この状態で、１番パイプ３０１の外周の３／４をストッパ４０で覆う状態となる。そして、ストッパ４０に設けられたロックピン挿通孔４４にピン部材４６を差し込み、抜け止めピン４７を挿入する。ピン部材４６は、ロックピン挿通孔４４に設けられた孔と、１番パイプ３０１の上端辺りに設けられた図示しない貫通孔を貫通して、ストッパ４０と１番パイプ３０１とを一体化する。この際に、ストッパ４０の下端に設けられた鍔部４３が２番パイプ３０２と３番パイプ３０３の上端面を押さえているので、２番パイプ３０２と３番パイプ３０３の移動を規制することが出来る。

その後、図１に示すような状態で、トレーラー１０によって地盤改良機２０が搬送される。次に、別の現場に到着した後、地盤改良機２０はトレーラー部１２から下ろされる。そして、ピン部材４６を抜いてストッパ４０を外し、地盤改良機２０を図９に示される状態とする為に、バックステー３４を伸ばし、リーダ２２を起立状態とする。その後、スクリュ駆動装置２１を上昇させる。次に、図８に示すように第２連結シャフトロッド３１３をセットし、第１連結シャフトロッド３１２と第２連結シャフトロッド３１３とを連結する。この結果、図６に示すような状態となって、掘削作業が出来る状態となる。

以上に説明したように、本実施形態の作業機３８は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。

まず、トレーラー１０によって作業機３８を搬送する際に、伸縮ロッド３０が伸び縮みすることなく安全に搬送することが可能となる点が効果として挙げられる。本実施例の作業機３８は、作業機に立設されたリーダ２２と、リーダ２２に昇降可能に設けられ、スクリュシャフト３１を回転駆動するスクリュ駆動装置２１と、スクリュ駆動装置２１に設けられ径の異なる複数のパイプ（１番パイプ３０１乃至４番パイプ３０４）を同軸に摺動可能に連結して伸縮可能に形成された伸縮ロッド３０と、スクリュシャフト３１の上端に設けられ地盤改良剤を注入するための注入ホース２６が接続されたスイベルジョイント２５と、伸縮ロッド３０とスイベルジョイント２５とを連結する連結部材２４と、を有する地盤改良機２０であって、伸縮ロッド３０の最小径パイプである１番パイプ３０１が伸びている状態で、他のパイプ（２番パイプ３０２及び３番パイプ３０３）の伸びを阻止すると共に、１番パイプ３０１が所定以上伸びることを阻止するストッパ４０を有するものである。

よって、アッパロッド３１１に第１連結シャフトロッド３１２を取り付けた状態で作業機３８をトレーラー１０で搬送した場合にも、ストッパ４０の働きによって伸縮ロッド３０が伸び縮みすることが無い。これは、ストッパ４０で伸縮ロッド３０の１番パイプ３０１とストッパ４０とがピン部材４６によって一体化され、ストッパ４０の鍔部４３が２番パイプ３０２及び３番パイプ３０３の移動を規制するからである。４番パイプ３０４はスクリュガイド４１に保持されており、１番パイプ３０１は図３に示すようにガイド筒２７の下部にはまり込んでおり、ピン部材４６にて固定されている。ストッパ４０が取り付けられない状態では、１番パイプ３０１乃至３番パイプ３０３は自由に移動出来るが、ストッパ４０によって固定されるので、トレーラー１０の移動の際にも伸縮ロッド３０が固定された状態が維持できる。

この結果、課題に示したようなトレーラー１０での移動に際して、伸縮ロッド３０が伸び縮みするようなことがない。その為、トレーラー１０が移動中に加速及び減速した場合にも、慣性力が働いて伸縮ロッド３０が伸び縮みすることを防ぐことができ、伸縮ロッド３０が伸び縮みすることで生ずる虞のある事故を防止することが可能となる。例えば、伸縮ロッド３０によって道路標識を傷つける等ということを防止出来る。また、伸縮ロッド３０自身が動くことで、伸縮ロッド３０自身を傷つける場合もあるが、ストッパ４０で固定される事でそれも防止が出来る。

また、作業時間の短縮が可能となる点が効果として挙げられる。図１０に、比較のために用意した、アッパロッド３１１より第１連結シャフトロッド３１２を外した状態の地盤改良機２０の側面図を示す。従来、地盤改良機２０は、アッパロッド３１１より第１連結シャフトロッド３１２を取り外した状態で、トレーラー１０により搬送を行っていた。課題で説明した図１１に示した状態である。この作業は、掘削作業終了後の図９に示した状況から、更にアッパロッド３１１から第１連結シャフトロッド３１２を外す作業である。当然、地盤改良機２０をトレーラー１０で別の現場に移送した後は、図１１の状況から、アッパロッド３１１に第１連結シャフトロッド３１２を取り付け、第１連結シャフトロッド３１２に第２連結シャフトロッド３１３を取り付け、といった作業が必要となる。

しかしながら、本実施形態のトレーラー１０には地盤改良機２０を図９に示す状態からバックステー３４を畳んで、図１に示す状態として積載し、搬送する。この為に、図１０に示す作業分だけ手間が省けることになる。この作業時間は１回につき１０〜１５分程度であったとしても、複数の作業現場を回ることを想定すれば、その時間短縮効果は大きなものとなる。ストッパ４０の取り付け、取り外し作業は必要となるが、ストッパ４０取り付け取り外しは数分以内に完了する作業であるため、例えば作業現場を３カ所回れば３０分〜１時間半程度の時間短縮が可能となり、１日に回ることのできる作業現場の数を増やすことが可能となる場合もある。この結果、作業効率が向上する。

以上本発明の具体的な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。例えば、トレーラー１０や地盤改良機２０の構成は、必ずしも例示したものに限定する必要は無く、類似形状の建設機械にも適用が可能である。また、ストッパ４０の形状についても、地盤改良機２０の構成にあわせて、発明の目的を逸脱しない範囲で適宜形状変更されることを妨げない。

１０ トレーラー
１１ トラック部
１２ トレーラー部
１３ リーダ台
２０ 地盤改良機
２１ スクリュ駆動装置
２２ リーダ
３０ 伸縮ロッド
３１ スクリュシャフト
３７ キャタピラ部
３８ 作業機
４０ ストッパ
３０１ １番パイプ
３０２ ２番パイプ
３０３ ３番パイプ
３０４ ４番パイプ
３１１ アッパロッド
３１２ 第１連結シャフトロッド
３１３ 第２連結シャフトロッド

Claims (3)

1. 作業機に立設されたリーダと、前記リーダに昇降可能に設けられ、スクリュシャフトを回転駆動するスクリュ駆動装置と、前記スクリュ駆動装置に設けられ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た伸縮ロッドと、前記スクリュシャフトの上端に設けられ地盤改良剤を注入するための注入ホースが接続されたスイベルジョイントと、前記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、を有する地盤改良機において、
   前記スクリュシャフトが、アッパロッドに連結シャフトロッドを装着した状態、かつ前記伸縮ロッドの最小径の前記パイプが伸びている状態で、他の前記パイプの移動を阻止すると共に、前記最小径のパイプが所定以上伸びることを阻止する伸縮ロッド固定具を有すること、
   を特徴とする地盤改良機。
2. 請求項１に記載する地盤改良機において、
   前記伸縮ロッド固定具が、一端に前記他のパイプを押さえる鍔部を有すると共に、他端に前記連結部材と当接する当接部を有すること、
   を特徴とする地盤改良機。
3. 請求項１または請求項２に記載する地盤改良機において、
   前記スクリュシャフトが、前記アッパロッドに前記連結シャフトロッドを装着した状態で、地盤改良機をトレーラー輸送するときに、前記伸縮ロッド固定具により、前記伸縮ロッドの伸縮が阻止されていること、
   を特徴とする地盤改良機。

Images