JPH09165739A - 地盤改良装置の攪拌機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 著しく簡単にかつ低コストで、掘削すべき垂
直孔の径の相違に対応できるようにすること。 【解決手段】 互いに反対方向に回転させられる中軸及
び外軸と、中軸の下端部に連結された内翼と、中軸の最
下端部に装着された削孔刃体と、外軸の下端部に連結さ
れた外翼とを含む地盤改良装置の攪拌機。中軸の延出部
分には下外翼支持体が回転自在に支持されている。外翼
は、周方向に間隔を置いて配置された複数個の縦翼と、
縦翼の各々の上端部と外軸の下端部との間及び縦翼の各
々の下端部と下外翼支持体との間を離脱自在に連結しか
つそれぞれ半径方向の長さを変えることができる上水平
翼及び下水平翼とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良装置の攪
拌機、更に詳しくは、互いに反対方向に回転させられる
中軸及び外軸からなる掘削軸を備えた地盤改良装置の攪
拌機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、杭打機、あるいは油圧ショベ
ル等の建設機械に装着された掘削軸下端の攪拌機を回転
させ、地盤に垂直孔を掘削しながら攪拌機から固化材を
吐出し、攪拌機により掘削土と固化材とを攪拌・混練す
ることによって地盤の改良を行なう、地盤改良装置は当
業者には広く知られ、実用に供されている。

【０００３】地盤改良装置には前記したように攪拌機が
備えられているが、駆動装置によって互いに反対方向に
回転させられる中軸（内軸）及び外軸からなる掘削軸を
備えた攪拌機を、その典型例として挙げることができる
（例えば、特公平３−４０１６６号公報、実開平５−６
１２２５号公報参照）。この形態の攪拌機において、中
軸は、外軸の下端部から更に下方に延び出るよう配置さ
れている。中軸の前記延出部分には半径方向外方に突出
する内翼が連結されている。中軸の最下端には削孔刃体
が装着されている。外軸の下端には外翼が連結されてい
る。外翼の最大回転半径を規定する部分は、内翼のそれ
より半径方向外方に位置付けられている。前記削孔刃体
は外翼より下方にあって、攪拌機の最下端を規定してい
る。中軸には固化材の流路を規定する縦孔が形成され、
その下端部には吐出口が形成されている。

【０００４】地盤改良作業を行なう際には、駆動装置に
よって、掘削軸の中軸を正転、外軸を逆転させながら攪
拌機を降下させて地盤に貫入させ、攪拌機の最下端にあ
る削孔刃体により所定深さまで地盤を掘削して垂直孔を
形成する。この間、中軸の下端部の吐出口からは固化材
が吐出され、相互に反対方向に回転する外翼と中翼とに
より、掘削土と固化材が攪拌・混練される。次いで中軸
及び外軸をそれぞれ前記と逆方向に回転させながら攪拌
機を垂直孔から引き抜く。以上により地盤中には強固な
改良柱体が造成される。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】地盤の改良作業を行なうに際し、地盤中に
造成すべき改良柱体の径は、地盤改良の形態や規模、あ
るいは作業効率の観点等から、当然相違する場合があ
る。改良柱体の径は、すなわち攪拌機によって掘削され
る垂直孔の径である。この垂直孔の径は、実質上同一に
形成されている削孔刃体及び外翼の最大回転半径により
規定される。地盤改良装置の掘削能力にはそれぞれ限界
があり、その能力に応じて垂直孔の径の範囲も自ずから
決められる。したがってその能力を越えた地盤改良を遂
行する場合には、それに対応できる他の地盤改良装置を
選定せざるを得ない。他方、地盤改良装置の掘削能力の
範囲内において、垂直孔の径を適宜選定する場合には、
地盤改良装置全体を変えることなく、それに装着された
攪拌機における削孔刃体及び外翼の回転半径を変更する
ことによって対応できることが望まれる。この変更作業
は可能な限り簡単であり、しかも低コストで遂行される
ことが要求される。

【０００６】以上の見地から前記従来の地盤改良装置の
攪拌機を検証してみる。前記攪拌機において、前記垂直
孔の径を規定する部材である削孔刃体は中軸に対し離脱
自在に装着されている。また垂直孔の径を規定する他の
部材である外翼は、外軸の下端部に溶接により一体に固
着されている。したがって、垂直孔の径を変更する場
合、削孔刃体はこれを離脱することができるが、外翼は
外軸から離脱することができない。このため、中軸及び
外軸を含む掘削軸の下端部に接続部を設けて、削孔刃体
及び外軸を含む攪拌機全体を該接続部から離脱させ、他
の攪拌機と交換することにより垂直孔の径の変更に対応
していた。攪拌機全体は相当の重量を有するため、その
交換作業は大掛かりとなり、簡単に遂行できるものでは
ない。更に、その地盤改良装置が掘削可能な垂直孔の径
の相違に対応した数の攪拌機を用意しておかなければな
らず、その分、コストアップを避けることができない。

【０００７】本発明は前記事実に基づいてなされたもの
で、その目的は、著しく簡単にかつ低コストで、掘削す
べき垂直孔の径の相違に対応できる、地盤改良装置の攪
拌機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によれば、駆動装置により互いに反対方向に
回転させられる中軸及び外軸からなる掘削軸と、該中軸
の、該外軸の下端部から下方に延び出た延出部分に連結
された内翼と、該中軸の該延出部分の下端部に離脱自在
に装着された削孔刃体と、該外軸の該下端部に連結され
た外翼とを含む地盤改良装置の攪拌機において、該中軸
の該延出部分には外翼支持体が回転自在に支持され、該
外翼は、周方向に間隔を置いて配置された複数個の縦翼
と、該縦翼の各々の上端部と該外軸の該下端部との間及
び該縦翼の各々の下端部と該外翼支持体との間を離脱自
在に連結しかつそれぞれ半径方向の長さを変えることが
できる上水平翼及び下水平翼とを備えている、ことを特
徴とする地盤改良装置の攪拌機、が提供される。

【０００９】本発明による地盤改良装置の攪拌機におい
ては、外翼は、周方向に間隔を置いて配置された複数個
の縦翼と、縦翼の各々の上端部と外軸の下端部との間及
び縦翼の各々の下端部と外翼支持体との間を離脱自在に
連結しかつそれぞれ半径方向の長さを変えることができ
る上水平翼及び下水平翼とを備えている。上水平翼の各
々及び下水平翼の各々の半径方向の長さを所定の長さに
変えることにより、縦翼の各々の回転半径を所定値に変
更することができるので、掘削すべき垂直孔の径の変更
は、該垂直孔の径に合わせて上水平翼の各々及び下水平
翼の各々の半径方向の長さを変える共に、削孔刃体を該
垂直孔の径に合わせて交換するのみの作業により対応す
ることができる。各縦翼の重量は、攪拌機に比べ著しく
軽量である。その結果、掘削すべき垂直孔の径の変更作
業はきわめて簡単となる。更に、垂直孔の径の相違に対
応して用意すべき部材は削孔刃体のみであり、大幅なコ
ストダウンを図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の実施の形態について説明する。なお、図１〜図４に
おいて同一部分は同一符号で示してある。図１を参照し
て、２は地盤改良装置、４はリーダであって、杭打機６
の前部に直立して設けられている。８は駆動装置であっ
て、リーダ４の頂部にワイヤ１０により昇降自在に吊り
下げられている。１２は掘削軸であって、その上端は駆
動装置８に連結され、下端には、本発明に従って構成さ
れた攪拌機１４が連結されている。１６は掘削軸１２の
ための振れ止めであって、リーダ４の下端部に装着され
ている。Ｇは地盤、１８は攪拌機１４により掘削された
垂直孔を示している。掘削軸１２は、後述するように、
円筒状の外軸と、外軸内に配置された中軸とから構成さ
れている。駆動装置８は、図示しない電動モータによ
り、これら外軸及び中軸を互いに反対方向に回転させる
ことができるよう構成されている。前記地盤改良装置２
は、以下に説明する攪拌機１４を除き、当業者には周知
の構成からなるので、詳細な説明は省略する。

【００１１】次に、地盤改良装置２に適用されている、
本発明に従って構成された攪拌機１４の実施の形態につ
いて説明する。図２〜図４を参照して、掘削軸１２は、
中軸２０と、中軸２０の外周に対し間隔を置いて配置さ
れた円筒状の外軸２２とを含んでいる。中軸２０は、外
軸２２の下端部から下方に延び出るよう配置されてい
る。２４は上外翼支持体であって、中軸２０に回転自在
に支持されている。２６は削孔刃体（削孔ヘッド）であ
って、中軸２０の延出部分の下端部、すなわち中軸２０
の最下端部に装着されている。削孔刃体２６は、中軸２
０の周面からその軸線に直交する両方向に羽根状に延出
するよう構成され、その下端に掘削刃が櫛状に形成され
ている。２８は下外翼支持体であって、削孔刃体２６よ
り上方における中軸２０の延出部分に回転自在に支持さ
れている。攪拌機１４の貫入時（掘削時）には、中軸２
０は、駆動装置８によって上方から見て時計方向（図４
の矢印Ａ方向）に回転駆動され、また外軸２２は、上方
から見て反時計方向（図４の矢印Ｂ方向）に回転駆動さ
れる。

【００１２】図３に示すように、中軸２０は、中空円筒
体２０ａ及びその下端部に離脱自在に連結されたジョイ
ント部２０ｂを含んでいる。ジョイント部２０ｂにはそ
の軸線と共通の軸線を有する貫通孔（縦孔）２１が形成
されている。上外翼支持体２４は、ジョイント部２０ｂ
に軸受３０及び３２を介して回転自在に支持された環状
の主支持部材３４と、主支持部材３４の上部に重合・連
結された環状の部材３５及び３６と、主支持部材３４の
下部に重合・連結された環状の部材３７及び３８とを備
えている。部材３５及び３７とジョイント部２０ｂの外
周面との間には複数のパッキン及びＯリングが介在さ
れ、部材３６及び３８とジョイント部２０ｂの外周面と
の間には複数のＯリングが介在されている。上外翼支持
体２４の潤滑部にはグリスが封入されるよう構成されて
いる。図３から明らかなように、上外翼支持体２４は、
ジョイント部２０ｂに対し回転自在であるが軸方向には
移動できないよう支持されている。外軸２２は中空円筒
体２２ａを含み、中空円筒体２２ａの下端は、上外翼支
持体２４の部材３６の上端部に離脱自在に連結されてい
る。したがって、外軸２２は上外翼支持体２４を含み、
上外翼支持体２４は外軸２２の下端部を規定している。

【００１３】図２に示すように、ジョイント部２０ｂの
下方には中軸２０の一部を構成する中空軸２０ｃが離脱
自在に連結され、更に、中空軸２０ｃの下端には他のジ
ョイント部２０ｄが離脱自在に連結されている。ジョイ
ント部２０ｄには前記下外翼支持体２８が回転自在に支
持され、ジョイント部２０ｄの最下端部に前記削孔刃体
２６が離脱自在に装着されている。ジョイント部２０ｂ
の、上外翼支持体２４より下方の部分、中空軸２０ｃ及
びジョイント部２０ｄは、中軸２０の前記延出部分を規
定している。下外翼支持体２８は上外翼支持体２４と実
質上同一の構成を有しているので、説明は省略する。な
お、中軸２０の前記貫通孔２１を含む中空部は固化材の
流路を規定している。この流路には、中軸２０の上端部
に設けられた図示しないスイベルジョイントを介して固
化材が供給されるよう構成されている。この固化材は中
軸２０の下端部に設けられた図示しない吐出口から吐出
される。中軸２０における固化材の供給、吐出に関する
前記のような構成は周知である。

【００１４】主として図２及び図４を参照して、中軸２
０の前記延出部分の外周面には、一対の水平翼４０と、
一対の水平翼４２とからなる内翼が取り付けられてい
る。水平翼４０の各々は、矩形の板状部材からなり、中
軸２０の外周面から互いに反対方向にかつ水平に延出す
るよう、それぞれの一端が該外周面に固定されている。
各水平翼４０に対して軸方向下方に位置する水平翼４２
は、各水平翼４０と実質上同一の構成を有し、同様な形
態でそれぞれの一端が該外周面に固定されている。各水
平翼４０及び４２はそれぞれ、攪拌機１４の貫入時にお
ける中軸２０の回転方向（時計方向）に向かって下方に
傾斜して取り付けられている。

【００１５】次に、外軸２２の下端部に連結され、それ
と一体に回転する外翼５０について説明する。５２はそ
れぞれ実質上同一の構成をなす三つの縦翼であって、そ
れぞれ細長い板状部材から形成されている。５４は周方
向に間隔を置いて配置された三つの上水平翼であって、
縦翼５２の各々の上端部と上外翼支持体２４との間を離
脱自在にかつそれぞれ半径方向の長さを変えることがで
きるよう連結している。５６は周方向に間隔を置いて配
置された三つの下水平翼であって、縦翼５２の各々の下
端部と下外翼支持体２８との間を離脱自在にかつそれぞ
れ半径方向の長さを変えることができるよう連結してい
る。

【００１６】各縦翼５２の各々の上端部内側には、半径
方向内方に水平に延出する上水平翼片５４ａが取り付け
られている。上水平翼片５４ａの各々は矩形の板状部材
からなり、それぞれの一端が該内側に固定されている。
各上水平翼片５４ａはそれぞれ、前記貫入時における外
軸２２の回転方向（反時計方向）に向かって下方に傾斜
して取り付けられている。各上水平翼片５４ａには少な
くとも一つの取付孔対が形成されている。各縦翼５２の
各々の下方における内側にも、上水平翼片５４ａと実質
上同一の構成を有する下水平翼片５６ａが、同様の形態
で取り付けられている。各縦翼５２の各々の内側であっ
て、上水平翼片５４ａと下水平翼片５６ａとの中間位置
には、水平翼５８が取り付けられている。各水平翼５８
は、取付孔対が形成されていないことを除き、前記上水
平翼片５４ａ及び下水平翼片５６ａと略同一の構成を有
すると共に、それらと同様の形態で対応する縦翼５２に
取り付けられている。

【００１７】上外翼支持体２４の主支持部材３４（図３
参照）の外周面には、半径方向外方に水平に延出する三
つの上水平翼片５４ｂが取り付けられている。上水平翼
片５４ｂの各々は実質上同一の構成をなす矩形の板状部
材からなり、それぞれの一端が該外周面に固定されてい
る。上水平翼片５４ｂの各々は、周方向に等間隔を置い
て配置されている（したがって上水平翼片５４ｂの各々
の周方向ピッチは１２０°となる）。各上水平翼片５４
ｂはそれぞれ、前記貫入時における外軸２２の回転方向
（反時計方向）に向かって下方に傾斜して取り付けられ
ている。各上水平翼片５４ｂにはその長手方向に間隔を
置いて三つの取付孔対が配列されている。下外翼支持体
２８の外周面にも、上水平翼片５４ｂと実質上同一の構
成を有する下水平翼片５６ｂが、同様の形態で取り付け
られている。

【００１８】前記上水平翼片５４ａの各々の取付孔対
は、対応する上水平翼片５４ｂの取付孔対の各々と整合
しうるよう構成され、前記下水平翼片５６ａの各々の取
付孔対は、対応する下水平翼片５６ｂの取付孔対の各々
と整合しうるよう構成されている。上水平翼片５４ａの
各々は、対応する上水平翼片５４ｂの取付孔対の一つを
介して図示しないボルト・ナットにより離脱自在に連結
され、また下水平翼片５６ａの各々は、対応する下水平
翼片５６ｂの取付孔対の一つを介して図示しないボルト
・ナットにより離脱自在に連結されている。この装着状
態において、各上水平翼片５４ａとこれに対応する上水
平翼片５４ｂとは各上水平翼５４を規定し、各下水平翼
片５６ａとこれに対応する下水平翼片５６ｂとは各下水
平翼５６を規定する。前記各水平翼５８は、中軸２０に
取り付けられた一対の水平翼４０と他の一対の水平翼４
２の上下方向中間に、相互に干渉しないよう配置されて
いる。

【００１９】次に、以上のように構成された攪拌機１４
を備えた地盤改良装置２の作用について説明する。図
１、図２及び図４を参照して、先ず、地盤改良装置２は
所定の位置に移動させられ、据え付けが行なわれる。駆
動装置８によって、掘削軸１２の中軸２０を時計方向
に、また外軸２２を反時計方向にそれぞれ回転させなが
ら攪拌機１４を降下させて地盤Ｇに貫入させる。地盤Ｇ
の掘削は、中軸２０の下端に装着され、攪拌機１４の最
下端を規定する削孔刃体２６が時計方向に回転しながら
地盤Ｇに作用することにより遂行される。なおこの掘削
作業時には、中軸２０の下端に設けられた図示しない吐
出口から固化材（この実施の形態ではセメント系固化
材）が吐出される。削孔刃体２６により掘削された掘削
土は、次に、削孔刃体２６の上部に位置する外翼５０及
び内翼（４０、４２）からなる攪拌部分により固化材と
攪拌・混練される。内翼である水平翼４０及び４２は削
孔刃体２６と一体的に時計方向に回転し、外翼５０の縦
翼５２、上水平翼５４、中間水平翼５８及び下水平翼５
６は反時計方向に回転するので、前記攪拌作用は効果的
に遂行される。以上のようにして、削孔刃体２６を含む
攪拌機１４は所定深さまで地盤Ｇを掘削、攪拌・混練し
て垂直孔１８を形成する。

【００２０】次いで中軸２０及び外軸２２をそれぞれ前
記と逆方向に回転させながら攪拌機１４を垂直孔１８か
ら引き抜く。この引抜きの際には固化材の供給は停止さ
れる。以上により地盤中には強固な改良柱体が造成され
る。

【００２１】前記掘削を遂行するに際して、掘削すべき
垂直孔１８の径を変更する場合には、垂直孔１８の径に
合わせて、各上水平翼片５４ａの、対応する上水平翼片
５４ｂに対する取り付け位置及び各下水平翼片５６ａ
の、対応する下水平翼片５６ｂに対する取り付け位置を
それぞれ変更することにより、各上水平翼５４及び各下
水平翼５６の半径方向の長さ、したがって各縦翼５２の
最大回転半径を所定値に規定することができる。また削
孔刃体２６を垂直孔１８の径に合わせて交換することに
より、削孔刃体２６の最大回転半径を前記所定値に規定
することができる。この実施の形態においては、各上水
平翼片５４ｂ及び各下水平翼片５６ｂには、三つの取付
孔対が半径方向に間隔を置いて配列されているので、径
の異なる三種類の垂直孔１８を掘削することができる。
また削孔刃体２６は径の異なる三種類が用意される。各
縦翼５２の重量は、各上水平翼片５４ａ、各下水平翼片
５６ａ及び水平翼５８を含んでいても、攪拌機１４全体
に比べ著しく軽量である。その結果、掘削すべき垂直孔
１８の径の変更作業はきわめて簡単となる。更に、垂直
孔１８の径の相違に対応して用意すべき部材は削孔刃体
２６のみであり、大幅なコストダウンを図ることができ
る。

【００２２】以上、本発明に従って構成された地盤改良
装置の攪拌機の実施の形態について説明したが、本発明
は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
範囲を逸脱することなく種々の変形あるいは修正が可能
である。例えば、前記実施の形態においては、各上水平
翼片５４ｂ及び各下水平翼片５６ｂには、三つの取付孔
対が半径方向に間隔を置いて配列されているが、取付孔
対は掘削する垂直孔１８の種類と同数である複数であれ
ばよい。各上水平翼片５４ａ及び各下水平翼片５６ａに
形成される取付孔対を複数として、対応する上水平翼片
５４ｂ及び各下水平翼片５６ｂに対する連結部を２箇所
以上としてもよい。この構成はそれぞれの連結を一層強
固にする。更に、中軸２０に設けられた水平翼４０及び
４２の各々、及び／又は縦翼５２に設けられた水平翼５
８の各々を、各上水平翼５４及び各下水平翼５６と同様
な形態で二つの水平翼片から構成し、それらの半径方向
寸法を同様な形態で変更できるようにしてもよい。この
構成は、掘削すべき垂直孔１８の径に応じた一層緻密な
攪拌・混練作用を可能とする。

【００２３】本発明に従って構成された地盤改良装置の
攪拌機の主たる特徴は先に記載した通り、駆動装置によ
り互いに反対方向に回転させられる中軸及び外軸からな
る掘削軸と、該中軸の、該外軸の下端部から下方に延び
出た延出部分に連結された内翼と、該中軸の該延出部分
の下端部に離脱自在に装着された削孔刃体と、該外軸の
該下端部に連結された外翼とを含む地盤改良装置の攪拌
機において、該中軸の該延出部分には外翼支持体が回転
自在に支持され、該外翼は、周方向に間隔を置いて配置
された複数個の縦翼と、該縦翼の各々の上端部と該外軸
の該下端部との間及び該縦翼の各々の下端部と該外翼支
持体との間を離脱自在に連結しかつそれぞれ半径方向の
長さを変えることができる上水平翼及び下水平翼とを備
えていること、であるが、本発明は更に次の他の特徴を
も有している。前記主たる特徴とする構成に加えて、該
上水平翼の各々は、該外翼の各々の該上端部から半径方
向内方に延出しかつ少なくとも一つの取付孔対を有する
一方の上水平翼片と、該上外翼支持体から周方向に間隔
を置いて半径方向外方に延出しかつ半径方向に間隔を置
いて配列された複数の取付孔対を有する複数個の他方の
上水平翼片とからなり、該一方の上水平翼片の各々の該
取付孔対は、対応する該他方の上水平翼片の該取付孔対
の各々と整合しうるよう構成され、該下水平翼の各々
は、該外翼の各々の該下端部から半径方向内方に延出し
かつ少なくとも一つの取付孔対を有する一方の下水平翼
片と該下外翼支持体から周方向に間隔を置いて半径方向
外方に延出するよう固着されかつ半径方向に間隔を置い
て配列された複数の取付孔対を有する複数個の他方の下
水平翼片とからなり、該一方の下水平翼片の各々の該取
付孔対は、対応する該他方の下水平翼片の該取付孔対の
各々と整合しうるよう構成されていること。

【００２４】

【発明の効果】本発明に従って構成された地盤改良装置
の攪拌機によれば、著しく簡単にかつ低コストで、掘削
すべき垂直孔の径の相違に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に従って構成された攪拌機の一
実施の形態を備えた地盤改良装置の側面概略図。

【図２】図１に示す攪拌機において、周方向に等間隔を
有する三つの縦翼のうちの二つを平面に展開した状態で
示す拡大側面図。

【図３】図２に示す攪拌機の上外翼支持体の一部を破断
して示す側面図。

【図４】図２に示す攪拌機の斜視概略図。

【符号の説明】

２ 地盤改良装置 ８ 駆動装置 １２ 掘削軸 １４ 攪拌機 １８ 垂直孔 ２０ 中軸 ２２ 外軸 ２４ 上外翼支持体 ２６ 削孔刃体 ２８ 下外翼支持体 ４０及び４２ 内翼 ５０ 外翼 ５２ 縦翼 ５４ 上水平翼 ５４ａ及び５４ｂ 上水平翼片 ５６ 下水平翼 ５６ａ及び５６ｂ 下水平翼片 ５８ 水平翼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置により互いに反対方向に回転さ
   せられる中軸及び外軸からなる掘削軸と、該中軸の、該
   外軸の下端部から下方に延び出た延出部分に連結された
   内翼と、該中軸の該延出部分の下端部に離脱自在に装着
   された削孔刃体と、該外軸の該下端部に連結された外翼
   とを含む地盤改良装置の攪拌機において、 該中軸の該延出部分には外翼支持体が回転自在に支持さ
   れ、 該外翼は、周方向に間隔を置いて配置された複数個の縦
   翼と、該縦翼の各々の上端部と該外軸の該下端部との間
   及び該縦翼の各々の下端部と該外翼支持体との間を離脱
   自在に連結しかつそれぞれ半径方向の長さを変えること
   ができる上水平翼及び下水平翼とを備えている、ことを
   特徴とする地盤改良装置の攪拌機。