JP7385788B1 - 地盤改良装置の軸の連結構造及び連結方法 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
なお、特許文献1に記載の発明は、内軸構成体35(本願の内軸連結部に相当)と外軸構成体36(本願の外軸連結部に相当)を連結して上下動を規制しており、下側の内軸15(本願の内軸に相当)を上昇させることはできず、本願発明とは明確に相違する。また、特許文献3に記載の発明は、掘削軸6(本願の内軸に相当)と掘削軸8(本願の外軸に相当)を備え、攪拌軸8の上部軸8aと下部軸8bとの連結の解除により、下部軸8b(本願の下側軸の外軸に相当)はその自重により下降し、外軸側ストッパ片27(本願の外軸落下防止リブに対応)が内軸側ストンパ片28に係止した状態となっており、さらに掘削軸6は上部軸6aと下部軸6bの連結を解除され、掘削軸6を上昇させることはできず、本発明とは明確に相違する。特許文献2、4に記載の発明は、段落4~6及び8で記載したことから、本発明との相違点は、明確なため個別発明特定事項の対比を省略する。
図面には、座標軸としてX軸、Y軸及びZ軸を記載している。水平面である地盤に対して鉛直に起立した掘削機1のリーダー3の上方向をZ軸方向とし、地盤の水平面をX軸及びY軸とで形成される平面XYとして示している。
上、下:地盤に対して鉛直に起立したリーダー3の軸(Z軸方向)に対し、地盤と反対側(Z軸プラス方向)を「上」、地盤側(Z軸マイナス方向)を「下」とする。
連結:一の軸の外軸・内軸の雄部と、他の軸の外軸・内軸の雌部とをそれぞれ嵌合し連結して外軸連結部・内軸連結部を構成し、1本の軸を構成すること。なお、「連結」の反対を「解除」という。
図1は、本発明の実施例に係る地盤改良装置1であり(実施例1)、いわゆる深層混合処理工法に使用するものである。地盤改良装置1は、地盤5上に設置された掘削機2の前端部にリーダー3をZ軸方向に起立している。そして、当該リーダー3の上端部から、ワイヤー6により回転駆動装置7をZ軸方向に昇降自在に吊下げている。
図2には、回転駆動装置接続軸8に継杭用掘削軸9M又は掘削軸9が連結される具体的実施例(実施例2)が図示されている。図2(a)には、回転駆動装置接続軸8は、外軸20と外軸20の内側に配設された内軸21とを備えていることが図示されている。外軸20の下端には外軸雌部30bを有し、外軸雌部30bの上端側から一例として距離S1=530mmの範囲の内側に配設かつ突出した内軸雌部40bを有している。外軸雌部30bには外軸連結孔30cが形成され、内軸雌部40bには内軸連結孔40cが形成されている。
図2(b)には、継杭用掘削軸9Mの下端(Z軸マイナス方向)の外軸雌部30b及び内軸雌部40bは、継杭用掘削軸9M又は掘削軸9の上端の外軸雄部30a及び内軸雄部40aと、それぞれ外軸20及び内軸21ごとに嵌合され連結される。そして、外軸連結孔30c及び内軸連結孔40cには、それぞれ外軸連結治具30d及び内軸連結治具40dが挿入されて連結固定され(外軸連結部30及び内軸連結部40)、掘削軸連結部60が構成され、外軸20及び内軸21が二軸相反回転可能となる。
図3(a)には、一例として掘削軸9の先端部には撹拌混合部連結部65を介して、実施例1で例示した撹拌混合部10が連結されている(実施例3)。上段撹拌翼22及び下段撹拌翼23は、外軸20に固定され、補助撹拌翼24及び掘削刃25は、内軸21に固定されている。内軸21は、外軸20の内側に回転自在にかつ上昇及び下降自在に配設されている。よって内軸21に固定されている補助撹拌翼24及び掘削刃25も、回転自在かつ上昇及び下降自在である。外軸20に固定された下段撹拌翼23の下端と、内軸21に固定された補助撹拌翼24を構成する下水平翼24bの上端との離間距離S0は、内軸の許容最大上昇距離であり、一例としてS0=800mmとする。
図4(a)は、実施例2の図2(b)で図示した掘削軸9又は継杭用掘削軸91の一端である上端を構成する、外軸雄部30a及び内軸雄部40aの拡大図である。外軸雄部30aの外周部には、外軸落下防止リブ71が設置されている。また、外軸雄部30aの上端からの距離S2が一例として650mmである内軸雄部40aの外周部の位置に、内軸落下防止リブ81の下端が配設されている。
地盤改良装置1を構成する回転駆動装置接続軸8、継杭用掘削軸9M、掘削軸9及び撹拌混合部10は、外軸20と、外軸20の内側に配設された内軸21とで構成されている。このため、上側軸90Aと下側軸90Bの外軸20及び内軸21を各連結する際、下側軸90Bの外軸20を、最初に地盤等に安定的に支持させて、落下を防止させておく必要がある。
外軸の支持でも記載したように、上側軸90Aと下側軸90Bの外軸20及び内軸21を各連結する際、最初に下側軸の外軸20は地盤等に安定的に支持されて落下が防止されているのが前提条件である。また、下側軸90Bの内軸21と上側軸90Aの内軸21の連結を、外軸の連結に対して先行する必要がある。このため、残置される下側軸90Bの内軸21は、落下することなく次工程で容易に先行して連結できるような状態にしておく必要がある。
掘削軸9での改良長では設計改良長が不足する場合、掘削軸9に不足する改良長を満足する本数の継杭用掘削軸9M(M=1~N)を連結(以下、継杭という)する必要がある。実施例8として継杭の施工工程は、以下の(A)~(D)の中工程から構成されている。
(A)先行施工の掘削軸9により、改良長まで貫入して残置する掘削軸残置工程(a)~(i)。
(B)後行施工の継杭用掘削軸9M(M=1)を、地中に用意する継杭用掘削軸準備工程(j)。
(C)先行施工の掘削軸9と後行施工の継杭用掘削軸9M(M=1)を、連結する継杭連結工程(k)~(u)。
(D)貫入を再開する、貫入再開工程(v)。
図8に小工程(a)~(d)、図9に小工程(e)~(h)、図10に小工程(i)~(l)、図11に小工程(m)~(p)、図12に小工程(q)~(t)、図13に小工程(u)~(v)、を図示してある。
(a)地盤改良装置1により、先行施工の掘削軸9(下側軸90B)を地中に貫入する準備をする。使用する地盤改良装置1は、地盤5上に設置された掘削機2の前端部にリーダー3をZ軸方向に起立し、当該リーダー3の上端部からワイヤー6により、回転駆動装置7をZ軸方向に上昇及び下降自在に吊下げてある。回転駆動装置接続軸8(上側軸90A)の下方には、接続軸連結部50を介して掘削軸9(下側軸90B)を連結し、掘削軸9の下方には、撹拌混合部連結部65を介して撹拌混合部10が連結されている。掘削軸9は、リーダー3に昇降自在に設けられた振止め装置4を介して支持されている。なお、貫入中に使用する各種公知の地盤改良剤、及び水等の使用の選択は、設計的事項である。(以下は、上側軸に連結された下側軸を分離して、下側軸を地中に残置させる工程である。)
(j)後行施工の継杭用掘削軸91(M=1)は、予め、継杭用掘削軸91の先端に、継杭用掘削軸の掘削ヘッド91H(M=1)を連結して、地中に貫入設置されている。すなわち撹拌混合部10に替えて掘削ヘッド91Hが継杭用掘削軸91に連結され、地中に貫入設置されている点以外、先行施工の掘削軸残置工程(a)~(i)に記載したものと、同じ構成及び施工工程である。継杭用掘削軸91(下側軸90B)の外軸20の外軸落下防止リブ71と落下防止作業台4との間に、外軸落下防止嵌合プレート72が差し込まれ、継杭用掘削軸91(下側軸90B)の外軸20は落下防止作業台4に支持させている。継杭用掘削軸91(下側軸90B)の内軸21の内軸落下防止リブ81と外軸雄部30aの上端との間に、内軸落下防止嵌合プレート82が差仕込まれ、内軸21は外軸雄部30aの上端に支持されて落下は防止されている。(以下、外軸及び内軸とも落下が防止され地中に残置された下側軸に、上側軸を連結させる工程である。)
(k)掘削機2の回転駆動装置7の下端に回転駆動装置接続軸8(上側軸90A)を備えた状態で、地中に貫入設置されている後行施工の継杭用掘削軸91(下側軸90B)の直上に移動する。次に、回転駆動装置接続軸8(上側軸90A)を下降させる(Z軸マイナス方向)。そして、回転駆動装置接続軸8(上側軸90A)の外軸雌部30bから下方に突出する内軸雌部40bと、継杭用掘削軸(下側軸90B)の外軸雄部30aから上方に突出する内軸雄部40aとを内軸連結治具40dで連結し、内軸連結部40を構成する。その結果、回転駆動装置接続軸8(上側軸90A)と後行施工の継杭用掘削軸91(下側軸90B)の内軸21は、内軸連結部40で、容易に連結することができる。よって、上側軸90Aと下側軸90Bの内軸21は一本の軸を構成し、上側軸90Aの上昇及び下降に連動して動く。(上側軸を下降させ、上側軸の内軸雌部と下側軸の内軸雄部とを連結して内軸連結部を構成する工程である。)
(v)先行施工の掘削軸9(下側軸90B)に継杭掘削軸91(上側軸90A)を継杭として連結した一本の掘削軸90により、貫入を再開する。
引き抜き時は、貫入時に連結した継杭用掘削軸9M(M=1~N)を、反対の手順で容易に取り外すことができる。
2 掘削機
3 リーダー
4 振止め装置(地盤に設置した場合:落下防止作業台)
4a 溝部
5 地盤
6 ワイヤー
7 回転駆動装置
8 回転駆動装置接続軸
9 掘削軸
9M 継杭用掘削軸(M=1~N)
9MH 継杭用掘削軸の掘削ヘッド(M=1~N)
90 軸
90A 上側軸
90B 下側軸
10 撹拌混合部
20 外軸
20a 外軸螺旋翼
21 内軸
22 上段撹拌翼
23 下段撹拌翼
24 補助撹拌翼
24a 上水平翼
24b 下水平翼
24c 両側鉛直翼
25 掘削刃
30 外軸連結部
30a 外軸雄部
30b 外軸雌部
30c 外軸連結孔
30d 外軸連結治具
40 内軸連結部
40a 内軸雄部
40b 内軸雌部
40c 内軸連結孔
40d 内軸連結治具
50 接続軸連結部
60 掘削軸連結部
65 撹拌混合部連結部
70 外軸落下(共上がり)防止装置
71 外軸落下防止リブ
72 外軸落下(共上がり)防止嵌合プレート
73 外軸共上がり防止リブ
80 内軸落下防止装置
81 内軸落下防止リブ
82 内軸落下防止嵌合プレート
Claims (5)
- 外軸と内軸とで二重管状に構成し、回転駆動装置により前記外軸と前記内軸を相対的に反対方向に回転させると共に、前記外軸と前記内軸を複数本、上下に連結して軸を構成し、前記軸を地盤に貫入させる、地盤改良装置の前記軸の連結構造であって、
前記外軸は、上端に外軸雄部と、下端に外軸雌部とを備え、前記外軸雄部の下方には、外軸落下防止リブを有し、
前記外軸が複数本、上下に連結する際、前記外軸雄部と前記外軸雌部は連結することにより、上側軸と下側軸の外軸連結部を構成し、
前記内軸は、前記外軸雄部の内部に内軸雄部と、前記外軸雌部の内部に内軸雌部とを備え、前記内軸雄部の下方には内軸落下防止リブを有し、
前記内軸が複数本、上下に連結する際、前記内軸雄部と前記内軸雌部は連結することにより、前記上側軸と前記下側軸の内軸連結部を構成し、
前記内軸は、前記内軸落下防止リブと、内軸落下防止嵌合プレートとを介して、落下が防止された前記外軸雄部の上端に支持され、かつ上昇は許容されることを特徴とする、地盤改良装置の軸の連結構造。 - 前記軸の下端部には、撹拌混合部を備え、
前記撹拌混合部は、前記外軸の下端部に下段撹拌翼と、前記内軸の下端部に補助撹拌翼とを備え、前記内軸の許容最大上昇距離は、前記下段撹拌翼の下端と、前記補助撹拌翼を構成する下水平翼の上端との離間距離であり、前記内軸落下防止リブの下端と前記外軸雄部の上端との距離は、前記許容最大上昇距離を超えないものであることを特徴とする、請求項1に記載の地盤改良装置の軸の連結構造。 - 前記外軸落下防止リブの下方には、外軸共上がり防止リブを有し、外軸落下共上がり防止嵌合プレートを介して、落下防止作業台の溝部に嵌合され、前記内軸の上昇に伴う前記外軸の共上がりが防止されることを特徴とする、請求項1に記載の地盤改良装置の軸の連結構造。
- 外軸と内軸とで二重管状に構成し、回転駆動装置により前記外軸と前記内軸を相対的に反対方向に回転させると共に、前記外軸と前記内軸を複数本、上下に連結して軸を構成し、前記軸を地盤に貫入させる、地盤改良装置の前記軸の連結方法であって、
前記外軸は、上端に外軸雄部と、下端に外軸雌部とを備え、前記外軸雄部の下方には、外軸落下防止リブを有し、
前記外軸が複数本、上下に連結する際、前記外軸雄部と前記外軸雌部は連結することにより、上側軸と下側軸の外軸連結部を構成し、
前記内軸は、前記外軸雄部の内部に内軸雄部と、前記外軸雌部の内部に内軸雌部とを備え、前記内軸雄部の下方には、内軸落下防止リブを有し、
前記内軸が複数本、上下に連結する際、前記内軸雄部と前記内軸雌部は連結することにより、前記上側軸と前記下側軸の内軸連結部を構成し、
前記内軸は、前記内軸落下防止リブと、内軸落下防止嵌合プレートとを介して、落下が防止された前記外軸雄部の上端に支持され、かつ上昇は許容される前記地盤改良装置の前記軸の連結構造を用いて、
前記上側軸に連結された前記下側軸を分離して、前記下側軸を地中に残置させる工程は、
前記下側軸の前記外軸の落下を防止する工程と、
前記上側軸と前記下側軸との前記外軸連結部の連結を解除する工程と、
前記上側軸の前記内軸を上昇させて、前記下側軸と前記上側軸との前記内軸連結部を露出させる工程と、
前記上側軸の前記内軸の上昇により、前記下側軸の前記内軸落下防止リブと落下が防止された前記外軸雄部の上端との間に、前記内軸落下防止嵌合プレートを差し込む工程とを少なくとも含むことを特徴とする、地盤改良装置の軸の連結方法。 - 外軸と内軸とで二重管状に構成し、回転駆動装置により前記外軸と前記内軸を相対的に反対方向に回転させると共に、前記外軸と前記内軸を複数本、上下に連結して軸を構成し、前記軸を地盤に貫入させる、地盤改良装置の前記軸の連結方法であって、
前記外軸は、上端に外軸雄部と、下端に外軸雌部とを備え、前記外軸雄部の下方には、外軸落下防止リブを有し、
前記外軸が複数本、上下に連結する際、前記外軸雄部と前記外軸雌部は連結することにより、上側軸と下側軸の外軸連結部を構成し、
前記内軸は、前記外軸雄部の内部に内軸雄部と、前記外軸雌部の内部に内軸雌部とを備え、前記内軸雄部の下方には、内軸落下防止リブを有し、
前記内軸が複数本、上下に連結する際、前記内軸雄部と前記内軸雌部は連結することにより、前記上側軸と前記下側軸の内軸連結部を構成し、
前記内軸は、前記内軸落下防止リブと、内軸落下防止嵌合プレートとを介して、落下が防止された前記外軸雄部の上端に支持され、かつ上昇は許容される前記地盤改良装置の前記軸の連結構造を用いて、
前記外軸及び前記内軸とも落下が防止され地中に残置された前記下側軸に、前記上側軸を連結させる工程は、
前記上側軸を下降させ、前記上側軸の前記内軸雌部と前記下側軸の前記内軸雄部とを連結して前記内軸連結部を構成する工程と、
前記上側軸の前記内軸を上昇させて、前記下側軸の前記内軸落下防止リブと落下が防止された前記外軸雄部の上端との間から、前記内軸落下防止嵌合プレートを外す工程とを少なくとも含むことを特徴とする、地盤改良装置の軸の連結方法。
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