JPH03132515A - 掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、ソイルセメント地柱やフィルセメント連続
壁を施工する為の掘削機に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の掘削機としては、例えば、第７図に示すような
ものがある。

このものでは、同図に示すように、削孔用の回転軸（１
）の外周部に、螺旋羽根（１３）と−群の撹拌棒（１４
）とを、交互に具備させてあり、その下端部に、地盤を
掘り起こす為のビット部（Ｂ）を配設しである。又、こ
の回転軸（１）の内部には、ビット部（Ｂ）近傍に設け
た噴射口に通じる導入管が収容されており、この導入管
を介してセメントミルクが噴出口から噴射されるように
しである（噴射口及び導入管は図示せず）。

上記回転軸（１）を回転状態にすると共に、セメントミ
ルクを噴射さセた状態で、掘削作業を行うと、地盤はビ
ット部（Ｂ）によってすき起こされると共にセメントミ
ルクによって砕かれ、セメントミルクと土砂は、ビット
部（Ｂ）近傍において、仮混合（以下、１次混合という
）状態となる。そして、この１次混合状態のセメントミ
ルクと土砂は、螺旋羽根（１３）により上方に移送され
、ごの移送途中において、多群の撹拌棒（１４）により
攪拌混合される。

したがって、」１記した仮混合状態の土砂とセメントミ
ルクとは、上方に移行されるにつれて混合度合が高い、
ソイルセメントとなる。

しかしながら、この掘削機で削孔作業を行った場合、撹
拌棒（１４）の配設域を通過した上部に位置するフィル
セメントは混合度合の高いものとなっているが、撹拌棒
（１４）の配設域を通過していない下部に位置するソイ
ルセメンＩ・の混合度合は低いものとなっており、全体
として見た場合、セメントミルクと土砂とが、十分に、
混合されたソイルセメントとなっていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、この発明は、土砂とセメントミルクとの混合度
合が十分なフィルセメントが確保できる掘削機を提供す
ることを課題とする。

〔課題を解決する為の手段］ そこで、この出願の請求項１の発明では、掘削機に関し
て、削孔用の回転軸（１）の下端部に、地盤を掘り起こ
す為のビット部（Ｂ）を設ｂ−１、他方、前記回転軸（
１）内を通る、空気供給用の空気路（３）を設けると共
にセメントミルク圧送用の水溶液路（２）を設け、前記
水溶液路（２）の下流端を、噴出孔（２３）を具備した
ノズル（２２）とし、前記空気路（３）の下流端を、微
小な吸出口（３３）とすると共に、この吸出口（３３）
を上記噴出孔（２３）の外周域に臨ませ、上記ノズル（
２２）をビット部（Ｂ）近傍に位置させている。

又、この出願の請求項２記載の発明では、削孔用の回転
軸（１）の下端部に、地盤を掘り起こす為のビット部（
Ｂ）を設け、他方、前記回転軸（１）内を通る、空気供
給用の空気路（３）を設けると共にセメントミルク圧送
用の水溶液路（２）を設け、前記水溶液路（２）の下流
端を、噴出路（２５）を具備したノズル（２２）とし、
前記空気路（３）の下流端を、微小な吸出口（３３）と
すると共に、この吸出口（３３）を上記噴出路（２５）
に連通させ、上記ノズル（２２）をビット部（Ｂ）近傍
に位置させている。

［作用］ この出願の発明は次のような作用を有する。

■、請求項１記載の発明の作用 この掘削機を使用する場合、回転軸（１）を回転状態に
すると共に、セメントミルクを水溶液路（２）に圧送す
る。

この発明のものでは、上記水溶液路（２）の下流端を、
噴出孔（２３）を具備したノズル（２２）とし、前記空
気路（３）の下流端を、微小な吸出口（３３）とすると
共に、この吸出口（３３）を上記噴出孔（２３）の外周
域に臨ませているから、セメントミルクの噴出孔（２３
）からの噴出に伴い、空気路（３）にある空気は吸出口
（３３）から吸出される。この吸出し状態において、噴
出孔（２３）の外周域は、大気圧よりも低い圧力となっ
ており、これにより、噴出孔（２３）から噴射されたセ
メントミルク内には多数の微小な空洞（キャビテーショ
ン気泡）が形成されている。

尚、ノズル（２２）はビット部（Ｂ）近傍に位置させで
あるから、上記した空洞を有したセメントミルクは、ビ
ット部（Ｂ）近傍に噴射されることとなる。

したがって、削孔作業を開始すると、地盤は、ピッ）部
（Ｂ）により、掘り起こされると共に、空洞を有したセ
メントミルクによって砕かれ、前記セメントミルクと、
掘り起こされた土砂は、ピント部（Ｂ）近傍において、
１次混合状態となる。即ち、空洞を有したセメントミル
クは、掘り起こし等によって大小の塊状となった土砂の
間隙部分に侵入している。

そして、時間の経過（瞬時）の経過に伴って、セメント
ミルク内の空洞は、周囲のセメントミルクの押圧力によ
ってハース）　（ＢＵＲ５Ｔ破裂）し、このときに発生
する超音波の振動力（超音波効果）により、空洞の回り
のセメントミルクと土砂は、ビット部（Ｂ）近傍におい
て、１次混合状態から再混合（以下、２次混合と言う）
されることとなる。

即ち、ビット部（Ｂ）によって、次々と、掘り起こされ
た土砂は、セメントミルク内の空洞のバーストにより、
セメントミルクと連続的に２次混合されることとなる。

■、請求項２記載の発明の作用 この掘削機は、請求項１のものとほぼ同様の作用を有し
ており、相違する点は次の通りである。

即ち、このものでは、微小な吸出口（３３）を、ノズル
（２２）の噴出路（２５）に連通させているから、セメ
ントミルクを前記噴出路（２５）の出口部から噴射させ
た状態では、ノズル（２２）近傍の、セメントミルクと
土砂との混合物と、吸出口（３３）とは、噴出路（２５
）を流れるセメントミルクにより完全に遮断された状態
となる尚、このものでは、セメントミルクの噴出状態に
おいて、吸出口（３３）と噴出路（２５）との連通部分
が大気圧よりも低圧となって空気路（３）の空気が噴出
路（２５）に吸出され、これにより、噴出路（２５）の
出口部から噴射されたセメントミルクは多数の微小な空
洞が形成されたものとなる。

〔実施例〕

以下、この発明の構成を一実施例として示した図面に従
って説明する。

この実施例のものは、多軸式の削孔機であり、第１図（
ａ）（ｂ）に示すように、パイルドライバー（Ｐ）の前
方部に立設したリーグ（Ｒ）の上部に軸回転駆動装置（
４）を取付け、この軸回転駆動装置（４）に三本の削孔
軸となる回転軸（１）を取付けて構成されている。

前記回転軸（１）は、同図に示すように、ロッド部（１
０）、攪拌移送部（６）、削孔部（７）から構成してあ
り、上記リーダ（Ｒ）の中央部に固定配設した中間振止
め装置（Ｒ１）によりロッド部（１０）を、リーグ（Ｒ
）の下部に固定配設した下部振止め装置（Ｒ２）により
攪拌移送部（６）と削孔部（７）との中間部分を、それ
ぞれ回動自在に支持することにより、前記リーダ（Ｒ）
と平行に設けである。

他方、この回転軸（１）内には、第２図（ａ）（ｂ）に
示すように、これと同軸線上に、水溶液路（２）となる
水溶液用配管（２０）が配設されていると共に、前記水
溶液用配管（２０）を外挿する態様で、空気路（３）と
なる空気用配管（３０）が配設しである。尚、上記水溶
液用配管（２０）の上端は、同図に示すように、軸回転
駆動装置（４）内に装備させたスイベル等の回転自在継
手（４０）を介して、ポンプ（４２）の吐出側に接続さ
れた固定配管（４１）の端部と接続されており、他方、
空気用配管（３０）は、大気開放されている。

上記削孔部（７）は、第１図及び第３図に示すように、
下端部に螺旋羽根（ＴＯ）（７０）を設けると共にこれ
の下縁に複数のビット（７１）（７１）を設けである。

即ち、この部分が手段の欄のビット部（Ｂ）となる。そ
して、回転軸（１）における上記螺旋羽根（７０）（７
０）部分に、セメントミルク噴射用の噴射管（Ｆ）を、
回転軸（１）の半径方向に９０°間隔で突設している。

前記噴射管（Ｆ）は、同図に示すように、上記水溶液用
配管（２０）と連通接続された水溶液用噴射管（２１）
と、前記水溶液用噴射管（２１）に外挿され、且つ、」
１記空気用配管（３０）と連通接続された空気用供給管
（３１）とから構成されている。そして、この噴射管（
Ｆ）には、第３図及び第４図（ａ）（ｂ）に示すように
、上記水溶液用噴射管（２１）に突設され、且つ、噴出
孔（２３）を有するノズル（２２）と、上記空気供給管
（３１）に形成され、且つ、前記ノズル（２２）の先端
径よりも僅かに大きい径の開孔（３２）と、から構成さ
れた噴射口（ｆ）を設けてあり、この噴射口（ｆ）は、
各噴射管（Ｆ）の軸方向に一定間隔で、且つ、これの半
径方向に９０°間隔で、配設しである。又、回転軸（１
）の下端部にも、」−記噴射口（ｆ）と同様のものが設
けである。尚、この実施例では、上記したノズル（２２
）の先端部分と開孔（３２）との間隙部分が手段の欄の
吸出口（３３）となっている。

上記構成としたことから、作用の欄に記載したように、
噴射口（ｆ）から噴射されるセメントミルク内には、微
小な空洞ができることとなり、この空洞のバーストによ
り、１次混合状態にあるセメントミルクと土砂とが２次
混合されることとなる（以下、２次混合されたセメント
ミルクと土砂を、単に、２次混合物という）。

尚、上記した噴射管（Ｆ）の長さは、第３図に示すよう
に、その端部の回転軌跡が、螺旋羽根（７０）の外周端
の回転軌跡と略一致するように設定してあり、この為、
２次混合による混合域は、ビット部（Ｂ）によって掘削
される直径の全範囲に及ぶものとなる。

他方、上記噴射管（Ｆ）にかえて、第６図（ａ）（ｂ）
に示すようなものを採用できる。このものは、同図に示
すように、噴射棒（Ｆａ）内に水溶液噴射路（２１ａ　
）を形成すると共にこれの下流端部をノズル（２２）と
し、そのノズル（２２）の噴出路（２５）に、空気供給
路（３１ａ）の吸出口（３３）を連通させたものである
。即ち、このものと、上記実施例のものとでは、噴射棒
（Ｐａ）と噴出管（Ｆ）、水溶液噴射路（２１ａ）と水
溶液用配管（２１）、空気供給路（３１ａ）と空気用供
給管（３１）とが、それぞれ対応し、掘削機全体として
見た場合、このものを採用したものは、請求項２記載の
発明と対応している。

したがって、このものを採用した場合、セメントミルク
と土砂の混合物は、作用の欄に記載したように、吸出口
（３３）から侵入しないものとな攪拌移送部（６）は、
第１図及び第５図に示すように、複数の攪拌移送羽根（
６０）を一定間隔で設けており、この攪拌移送羽根（６
０）が、回転軸（１）の外周面に固着された螺旋状部（
６０ａ）と、この螺旋状部（（ｉｏａ）　と回転軸（１
）の軸方向に一定間隔をおいて上方に配設され、且つ、
回転軸（１）の外周面に固着された螺旋状部（６０ｂ）
と、前記螺旋状部（６０ａ）の上端と螺旋状部（６０ｂ
）の下端とを、前記回転軸（１）の外周面との間に空隙
（６０ｃ）を形成する態様で、断面Ｕ字状に繋ぐ屈曲部
（６０ｄ）とからなるものとしている。そして、前記屈
曲部（６０ｄ）に於ける外方突出端の回転軌跡を、上記
螺旋状部（６０ａ）　（６０ｂ）に於ける外周縁の回転
軌跡と略一致させである。

上記した攪拌移送羽根（６０）は、第１図（ａ）に示す
ように、三本の回転軸（１）にこれの軸方向に互い違い
に設けてあり、又、前記軸方向と直交する平面上におい
て、各回転軸（１）における攪拌移送羽根（６０）の外
周縁の回転軌跡が、２ 他の回転軸（１）における攪拌移送羽根（６０）の外周
縁の回転軌跡内に侵入するように設けである。

したがって、削孔部（７）の螺旋羽根（７０）によって
、攪拌移送部（６）に移送されてきた土砂とセメントミ
ルクの２次混合物は、回転軸（１）の第５図（ａ）〜（
ｄ）に示す回転に伴い、同図（ａ）の実線及び破線に示
すように、屈曲部（６０ｄ）を構成する上壁によりコネ
返されながら循環することとなる（以下、この攪拌移送
羽根（６０）部分での前記循環による混合を、単に、３
次混合という）。

そして、２次混合物の充填率の増加に伴い、２次混合物
は、同図の実線及び破線、並びに、二点鎖線に示すよう
に、二つの経路を移動することとなる。即ち、この攪拌
移送部（６）において、２次混合物は、上方への移送と
３次混合とが同時に行われることとなる。

この実施例のものでは、回転軸（１）の軸方向と直交す
る平面上において、各回転軸（１）における攪拌移送羽
根（６０）の外周縁の回転軌跡が他の回転軸（１）の攪
拌移送羽根（６０）の外周縁内に侵入するように設けで
あるから、屈曲部（６０ｄ）の最外周部により、各回転
軸（１）の攪拌移送羽根（６０）の外周縁近傍に位置す
る２次混合物は垂直剪断されることとなり、攪拌機能は
優れたものとなる。

このように、この実施例のものでは、セメントミルクと
土砂は、上記のように１次〜３次混合されることとなり
、混合度合が非常に優れたセメントフィルが確保できる
こととなる。

尚、」−記実施例のものでは、空洞を有したセメン１−
ミルクを広い範囲にわたって噴射する為に、回転軸（１
）からこれの半径方向に突出した噴射管（Ｆ）を設け、
この噴射管（Ｆ）　！−噴射口（ｆ）を設けるようにし
たが、これに限定されることなく回転軸（１）の周壁に
噴射口（ｆ）を設けるようにしてもよい。

又、上記実施例では、噴射管（Ｆ）を回転軸（１）の軸
方向に１段設けただけであるが、これに限定されること
なく、噴射管（Ｆ）を複数段設けるようにしてもよい。

この場合、回転軸（１）の軸方向における混合域は、大
きいものとなり、その結果、セメントミルクと土砂の混
合度合は更に優れたものとなる。

更に、この実施例では、第３図に示すように、噴射管（
Ｆ）は、螺旋羽根（７０）に形成した切欠（７２）内に
間隙を設けて収容させであるが、螺旋羽根（７０）に噴
射管（Ｆ）を固着するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この出願の発明は、−に述のような構成を有するもので
あるから、次の効果を有する。

■請求項１記載の発明の効果 回転軸（１）を回転状態にすると共に、セメントミルク
を水溶液路（２）に圧送した状態で削孔作業を行うと、
１次混合状態にあるセメントミルクと土砂とは、ビット
部（Ｂ）近傍において、セメントミルク内の空洞のバー
ストにより、２次混合されることとなるから、記述従来
のものと比較５ して、セメントミルクと土砂との混合度合が優れたフィ
ルセメントが確保できることとなる。

■請求項２記載の発明の効果 セメントミルクを噴出路（１）の出口部から噴射させた
状態では、ノズル（２２）近傍の、セメントミルクと土
砂との混合物と、吸出口（３３）とは、噴出路（１）を
流れるセメントミルクにより完全に遮断された状態とな
るから、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、ノズ
ル（２２）近傍の、セメントミルクと土砂との混合物が
、吸出口（３３）から侵入することを確実に阻止できる
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）はこの発明の掘削機の正面図であり、（
ｂ）は前記掘削機の側面図。第２図（ａ）はセメントフ
ィルや空気の通路となる配管系統の説明図であり、（ｂ
）は前記配管部の要部詳細図。第３図は回転軸の削孔部
の説明図。第４図（ａ）（ｂ）は噴射管の要部説明図。 第５図（ａ）〜（ｄ）は回転軸の攪拌移送部の説明図で
あり、６ 且つ、２次混合物の移動経路及び回転軸の回転に伴う攪
拌移送羽根の状態を示す図。第６図（ａ）は他の実施例
である、噴射管と対応する噴射棒の長手方向の断面図で
あり、（ｂ）は前記噴射棒のＡ−Ａ断面図。第７図は従
来例の説明図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、削孔用の回転軸（１）の下端部に、地盤を掘り起こ
   す為のビット部（Ｂ）を設け、他方、前記回転軸（１）
   内を通る、空気供給用の空気路（３）を設けると共にセ
   メントミルク圧送用の水溶液路（２）を設け、前記水溶
   液路（２）の下流端を、噴出孔（２３）を具備したノズ
   ル（２２）とし、前記空気路（３）の下流端を、微小な
   吸出口（３３）とすると共に、この吸出口（３３）を上
   記噴出孔（２３）の外周域に臨ませ、上記ノズル（２２
   ）をビット部（Ｂ）近傍に位置させことを特徴とした掘
   削機。 ２、削孔用の回転軸（１）の下端部に、地盤を掘り起こ
   す為のビット部（Ｂ）を設け、他方、前記回転軸（１）
   内を通る、空気供給用の空気路（３）を設けると共にセ
   メントミルク圧送用の水溶液路（２）を設け、前記水溶
   液路（２）の下流端を、噴出路（２５）を具備したノズ
   ル（２２）とし、前記空気路（３）の下流端を、微小な
   吸出口（３３）とすると共に、この吸出口（３３）を上
   記噴出路（２５）に連通させ、上記ノズル（２２）をビ
   ット部（Ｂ）近傍に位置させことを特徴とした掘削機。