JPH09165741A - 地盤改良装置の相対回転攪拌機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤改良装置を小型化し、製造コストを低減
すること。 【解決手段】 駆動装置により回転させられる単一の掘
削軸の下端部に遊星歯車機構が配設され、掘削軸の更に
下方に内翼、削孔刃体が設けられている地盤改良装置の
相対回転攪拌機構。掘削軸の外側には円筒状ケーシング
が配設され、遊星歯車機構の静止支持体を固定してい
る。遊星歯車機構には、掘削軸の回転と反対方向に回転
させられる反転出力体が備えられ、反転出力体に外翼が
連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良装置の相
対回転攪拌機構、更に詳しくは、駆動装置により回転駆
動される単一の掘削軸の該回転によって内翼及び外翼を
互いに反対方向に回転させることができる、新規な地盤
改良装置の相対回転攪拌機構に関する。

【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】地盤改良装置の前記攪拌機の一典型例とし
ては、互いに反対方向に回転させられる内翼及び外翼を
備えたものを挙げることができる（例えば、特公平３−
４０１６６号公報、実開平５−６１２２５号公報参
照）。この形態の攪拌機における内翼及び外翼を互いに
反対方向に回転させるための相対回転攪拌機構は、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ている。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内翼と外翼とに
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】上述した相対回転攪拌機構においては、内
翼及び外翼を互いに反対方向に回転させるための掘削軸
（駆動軸）は、内翼回転用の中軸と外翼回転用の外軸と
から構成されている。そして、駆動装置は、中軸を所定
方向に回転駆動させると共に外軸を該所定方向と反対方
向に回転駆動させるよう構成されている。しかしながら
このような従来の機構は、次のような問題を有してい
る。 （１）掘削軸が相対回転する中軸と外軸とから構成され
ているので構成が複雑となり大型化すること、及び、駆
動装置が二つの軸を同時に相対回転させることにより大
型化すること、等に起因して、地盤改良装置が大型化
し、装置の製造コストを高くする。また駆動装置の大型
化は駆動モータを含む駆動装置（駆動系）の負荷を増大
させ、削孔能力を低下させる。駆動装置の能力を増大さ
せると、地盤改良装置が更に大型化し、装置の製造コス
トを一層高くすることになる。 （２）掘削すべき垂直孔の深さ、すなわち施工深度を延
伸したい場合には、掘削軸を駆動力を伝達できるよう伸
縮可能に、しかも所定の長さに解除自在にロックできる
ような伸縮機構とする必要がある。掘削軸をこのような
伸縮機構を構成することは不可能ではないが、前記した
ように、掘削軸が相対回転する中軸及び外軸からなり、
しかもそれらは二重構造をなしているため、その延伸作
業すなわち切継ぎの遂行は著しく困難であり、したがっ
て著しく長い時間を要するので、実用上は不可能に近い
といえる。したがって、施工深度は、地盤改良装置に装
着された固定リーダの長さの範囲内に限定されているの
が実情であった。

【０００６】本発明は前記事実に基づいてなされたもの
で、その第１の目的は、地盤改良装置を小型化し、製造
コストを低減することができる、新規な地盤改良装置の
相対回転攪拌機構を提供することである。

【０００７】本発明の第２の目的は、施工深度の延伸作
業をきわめて容易にしかも著しく短時間に遂行すること
を可能とする、新規な地盤改良装置の相対回転攪拌機構
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、静止部
を含む駆動装置により回転させられる単一の掘削軸と、
該掘削軸の下端部に相対回転自在にかつ軸方向には移動
できないよう支持された静止支持体を含む遊星歯車機構
と、該掘削軸の、該遊星歯車機構から下方に延び出た延
出部分に連結された内翼と、該掘削軸の該延出部分の下
端部に装着された削孔刃体と、該遊星歯車機構に連結さ
れた外翼と、該掘削軸の外側に配設されかつ上端が該駆
動装置の該静止部に連結され下端が該遊星歯車機構の該
静止支持体に連結された円筒状ケーシングとを備え、該
遊星歯車機構は、該掘削軸に設けられたサンギヤと、該
静止支持体に回転自在に支持されかつ内周面にリングギ
ヤが形成された環状の反転出力体と、該静止支持体に回
転自在に支持されかつ該サンギヤ及び該リングギヤに噛
み合わされた複数個の遊星歯車とを備え、該外翼は該遊
星歯車機構の該反転出力体に連結されている、ことを特
徴とする地盤改良装置の相対回転攪拌機構が提供され
る。

【０００９】本発明による地盤改良装置の相対回転攪拌
機構は前記のように構成されているので、地盤の掘削に
際して、駆動装置により単一の掘削軸を所定方向に回転
駆動させると、それと一体に内翼及び削孔刃体が同方向
に回転させられる。同時に、掘削軸に設けられたサンギ
ヤが所定方向に回転させられるので、遊星歯車機構の遊
星歯車の各々が反対方向に回転させられる。遊星歯車の
各々を支持する静止支持体はケーシングを介して駆動装
置の静止部に連結されることにより回転しないので、リ
ングギヤが遊星歯車の各々の回転方向と同方向、すなわ
ち掘削軸の回転方向と反対方向に回転させられる。その
結果、リングギヤが形成されている反転出力体に連結さ
れた外翼が掘削軸に連結された内翼と反対方向に回転さ
せられる。

【００１０】本発明における相対回転攪拌機構において
は、掘削軸が単一の掘削軸により構成されているので、
中軸と外軸との二本の軸から構成されている従来の掘削
軸に較べて、駆動軸自体の構成が著しく簡略化され、小
型化される。更に、単一の掘削軸を回転駆動するための
駆動装置は、二つの軸をそれぞれ反対方向に回転駆動さ
せるための従来の駆動装置に較べて構成が著しく簡略化
されかつ小型化される。その結果、地盤改良装置は著し
く小型化され、製造コストが大幅に低減される。

【００１１】掘削軸及び駆動装置の簡略化及び小型化は
駆動モータを含む駆動装置の負荷を軽減させ、削孔能力
を増大させる。このことは、逆に、駆動装置を小型化す
ることを可能とするので、地盤改良装置を一層小型化
し、装置の製造コストを更に低減することができる。

【００１２】単一の掘削軸を回転駆動するための駆動装
置は、多くの種類が実用化されているので、地盤改良に
おける各種用途に応じた選定、すなわち使い分けが広く
可能となり、一層効率的かつ効果的な地盤改良作業を遂
行することができる。

【００１３】本発明によれば、更に、該掘削軸は、該駆
動装置に連結された上掘削軸と、該遊星歯車機構に連結
された下掘削軸とからなり、該上掘削軸と該下掘削軸と
は、相対回転できないようかつ軸方向に相対移動自在に
連結され、該ケーシングは、該駆動装置の該静止部に連
結された上ケーシングと、該遊星歯車機構の該静止支持
体に連結された下ケーシングとからなり、該上ケーシン
グと該下ケーシングとは、相対回転できないようかつ軸
方向に相対移動自在に連結され、該上ケーシングと該下
ケーシングとの間には、それらの軸方向の相対移動を解
除自在にロックするロック手段が設けられている、前記
構成を有する地盤改良装置の相対回転攪拌機構、が提供
される。

【００１４】この発明においては、地盤改良の際、ケー
シング及び掘削軸を例えば最短に縮小した状態にロック
して垂直孔を掘削する。所定の深度まで掘削した後、更
に施工深度を延伸する場合には、上ケーシングと下ケー
シング間のロック手段のロックを解除した後、駆動装置
を所定のストロークに従って上昇させる。この間、上掘
削軸は下掘削軸に対し、また上ケーシングは下ケーシン
グに対し、それぞれ駆動装置と共に相対的に上昇させら
れる。下掘削軸及び下ケーシングは現状位置に残され
る。次いで、前記ロック手段をロックすることにより上
ケーシングと下ケーシングとを連結する。以上の操作に
より掘削軸及びケーシングは共に所定の長さ延伸された
状態に保持される。駆動装置を再下降させることにより
更なる掘削が遂行され、施工深度が延伸される。施工完
了後、前記延伸操作とは逆の操作を遂行することによ
り、掘削軸及びケーシングは共に施工前の全長とされ
る。

【００１５】上述したことから明らかなように、施工深
度の延伸作業とは、すなわち掘削軸の延伸作業であり、
本発明においては、上述したように、上ケーシングと下
ケーシング間のロックを解除し、駆動装置を所定ストロ
ーク上昇させた後、再び上ケーシングと下ケーシング間
をロックすることにより完了する。上ケーシングと下ケ
ーシングとが連結された状態で、遊星歯車機構の静止支
持体と駆動装置の静止部とはケーシングを介して一体に
連結される。下掘削軸は、遊星歯車機構の静止支持体に
対して軸方向には移動できない。このような構成によ
り、上ケーシングと下ケーシングとが連結されると、上
掘削軸と下掘削軸とが軸方向に相対移動自在であって
も、軸方向の該移動ができなくなり、掘削作業が可能と
なるのである。前記本発明によれば、上ケーシングと下
ケーシング間のロックを解除し駆動装置を引き上げ、再
びロックするのみで掘削軸を延伸でき、次の掘削が可能
となる。しかも上ケーシングと下ケーシングとは掘削軸
の外側に位置するので、施工深度の延伸作業は、きわめ
て容易にしかも著しく短時間に遂行することが可能とな
った。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８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８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。７は相対回転攪拌機
構全体を示し、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
は円筒状のケーシング、１４は攪拌機、１６はケーシン
グ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。当業者には周知の構成でよい
駆動装置８は、ハウジングのような静止部８ａと、図示
はされていないが、静止部８ａ内に配置された正転・逆
転可能な歯車機構と、この歯車機構を駆動する油圧モー
タとを備えている。ケーシング１２は、後に詳述するよ
うに、上ケーシング１２ａと下ケーシング１２ｂとから
なり、相互に相対回転できないようかつ軸方向に相対移
動自在に連結されると共に、それらの間には、相互の軸
方向の相対移動を解除自在にロックするロック手段が設
けられている。上ケーシング１２ａの上端は駆動装置８
の静止部８ａに連結され、下ケーシング１２ｂの下端は
後述する遊星歯車機構の静止支持体に連結されている。

【００１７】単一の軸からなる掘削軸２０は、ケーシン
グ１２内を貫通して延びるよう配設されている。図８に
示すように、掘削軸２０は、上掘削軸２２と下掘削軸２
４とからなる。上掘削軸２２は断面が４角形をなすロッ
ド部材からなり、その中心部には、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。下掘
削軸２４は断面が円形のロッド部材からなり、その中心
部には、その軸線と共通の軸線を有する、断面が４角形
をなす貫通孔（縦孔）２３が形成されている。上掘削軸
２２は下掘削軸２４の貫通孔２３に摺動自在に嵌合され
ている。これにより、上掘削軸２２と下掘削軸２４と
は、相互に相対回転できないようかつ軸方向に相対移動
自在に連結される。上掘削軸２２の上端は駆動装置８の
前記歯車機構に軸方向に移動できないように連結され、
下掘削軸２４は後述する遊星歯車機構に連結されてい
る。前記地盤改良装置２は、以下に説明する攪拌機１４
を含む相対回転攪拌機構７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。

【００１８】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相対回転攪拌機構７の実施の
形態について詳細に説明する。図２を参照して、下掘削
軸２４は、遊星歯車機構２６に連結されると共にそれを
貫通してその下方に延び出るよう配置されている。遊星
歯車機構２６は、後述するように、上外翼支持体を備え
ている。２８は削孔刃体（削孔ヘッド）であって、下掘
削軸２４の延出部分の最下端部、すなわち掘削軸２０の
最下端部に装着されている。削孔刃体２８は、下掘削軸
２４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。２９は下外翼支持体であって、削孔刃体２８
より上方における下掘削軸２４の延出部分に回転自在に
支持されている。

【００１９】図３に示すように、下掘削軸２４は、その
下端部に離脱自在に連結されたジョイント部２４ａを含
んでいる。ジョイント部２４ａには、その軸線と共通の
軸線を有する貫通孔（縦孔）２５が形成されている。ジ
ョイント部２４ａには遊星歯車機構２６が配設されてい
る。遊星歯車機構２６は、ジョイント部２４ａの軸方向
中央部の外周面に形成されたサンギヤ３０と、上静止支
持部材３２ａと下静止支持部材３２ｂとを含む静止支持
体３２と、静止支持体３２に回転自在に支持されかつ内
周面にリングギヤ３４が形成された環状の反転出力体３
６と、静止支持体３２に回転自在に支持されかつサンギ
ヤ３０及びリングギヤ３４に噛み合わされた複数個の遊
星歯車３８とを備えている。

【００２０】サンギヤ３０はジョイント部２４ａの大径
部に形成されている。ジョイント部２４ａの大径部を挟
んだ軸方向上下部には小径部が形成され、上側の小径部
に上静止支持部材３２ａが、下側の小径部に下静止支持
部材３２ｂが、それぞれ回転自在に支持されている。上
静止支持部材３２ａ及び下静止支持部材３２ｂは、図示
のように、それぞれ一体に連結された複数個の環状部材
から構成されている。上静止支持部材３２ａ及び下静止
支持部材３２ｂ間に、前記遊星歯車３８の各々が軸を介
して回転自在に支持されている。したがって、上静止支
持部材３２ａ及び下静止支持部材３２ｂは、遊星歯車３
８の各々を介して相互に一体的に連結されると共に、ジ
ョイント部２４ａの大径部により軸方向に移動できない
よう、ジョイント部２４ａに対して相対回転自在に支持
される。上静止支持部材３２ａは前記下ケーシング１２
ｂの下端に連結されている。したがって、静止支持体３
２は、ケーシング１２を介して駆動装置８の静止部８ａ
に連結されるので回転はしない。

【００２１】遊星歯車機構２６は以上のように構成され
ているので、下掘削軸２４が時計方向に回転駆動される
と、それと一体に形成されたサンギヤ３０も時計方向に
回転させられるので、遊星歯車３８の各々が反時計方向
に回転させられる。遊星歯車３８の各々を支持する静止
支持体３２は前記したように回転しないので、リングギ
ヤ３４が遊星歯車３８の各々の回転方向と同方向である
反時計方向に回転させられる。その結果、リングギヤ３
４が形成されている反転出力体３６が、下掘削軸２４の
回転方向に対して反対方向である反時計方向に回転させ
られる。逆に下掘削軸２４が反時計方向に回転駆動され
た場合には、反転出力体３６は時計方向に回転させられ
る。

【００２２】図２に示すように、ジョイント部２４ａの
下方には下掘削軸２４の一部を構成する中空軸２４ｂが
離脱自在に連結され、更に、中空軸２４ｂの下端には他
のジョイント部２４ｃが離脱自在に連結されている。ジ
ョイント部２４ｃの最下端部に前記削孔刃体２８が離脱
自在に装着されている。ジョイント部２４ａの、遊星歯
車機構２６より下方の部分、中空軸２４ｂ及びジョイン
ト部２４ｃは、下掘削軸２４ｂ、したがって掘削軸２４
の前記延出部分を規定している。なお、掘削軸２４の前
記貫通孔２１、２５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、掘削軸２４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。この固化材は掘削軸２４
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。掘削軸２４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。

【００２３】次に、図４を参照して、下外翼支持体２９
について説明する。下外翼支持体２９は、ジョイント部
２４ｃに軸受４０及び４２を介して回転自在に支持され
た環状の主支持部材４４と、主支持部材４４の上部に重
合・連結された環状の部材４５及び４６と、主支持部材
４４の下部に重合・連結された環状の部材４７及び４８
とを備えている。部材４５及び４７とジョイント部２４
ｃ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４６及び４８とジョイント部２４ｃの外周
面との間には複数のＯリングが介在されている。下外翼
支持体２９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４から明らかなように、下外翼支持体２９
は、ジョイント部２４ｃ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。

【００２４】図２を参照して、下掘削軸２４の前記延出
部分の外周面には、一対の水平翼５０と、一対の水平翼
５２とからなる内翼が取り付けられている。水平翼５０
の各々は、矩形の板状部材からなり、下掘削軸２４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５
０に対して軸方向下方に位置する水平翼５２は、各水平
翼５０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５０及
び５２はそれぞれ、攪拌機１４の貫入時における掘削軸
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。

【００２５】続いて、遊星歯車機構２６の反転出力体３
６に連結され、それと一体に回転する外翼６０について
説明する。なお反転出力体３６には以下に述べるよう
に、外翼６０の上部が連結されるので、反転出力体３６
は上外翼支持体を規定する。６２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。６４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６２の各々の
上端部と反転出力体３６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。６６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６２の各々の下端部と下外翼支持体
２９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。

【００２６】各縦翼６２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６４ａが取り付け
られている。上水平翼片６４ａ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６４ａはそれぞれ、前記貫入時における反
転出力体３６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６４ａ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
６２の各々の下方における内側にも、上水平翼片６４ａ
と実質上同一の構成を有する下水平翼片６６ａが、同様
の形態で取り付けられている。各縦翼６２の各々の内側
であって、上水平翼片６４ａと下水平翼片６６ａとの中
間位置には、水平翼６８が取り付けられている。各水平
翼６８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６４ａ及び下水平翼片６６ａ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
６２に取り付けられている。

【００２７】反転出力体３６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６４ｂが取り付け
られている。上水平翼片６４ｂ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６４ｂ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６４ｂの各々の周方向ピッチは１２０°とな
る）。各上水平翼片６４ｂはそれぞれ、前記貫入時にお
ける反転出力体３６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６
４ｂ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２９の外周面にも、上水
平翼片６４ｂと実質上同一の構成を有する下水平翼片６
６ｂが、同様の形態で取り付けられている。

【００２８】前記上水平翼片６４ａの各々の取付孔対
は、対応する上水平翼片６４ｂ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６６ａの各々の取
付孔対は、対応する下水平翼片６６ｂ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６４ａの
各々は、対応する上水平翼片６４ｂ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６６ａの各々は、対応する下水平
翼片６６ｂ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６４ａとこれに対応する上水
平翼片６４ｂとは各上水平翼６４を規定し、各下水平翼
片６６ａとこれに対応する下水平翼片６６ｂとは各下水
平翼６６を規定する。前記各水平翼６８は、下掘削軸２
４に取り付けられた一対の水平翼５０と他の一対の水平
翼５２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。

【００２９】次に、図５〜図７を参照して、ケーシング
１２を構成する、上ケーシング１２ａと下ケーシング１
２ｂとの連結構造について説明する。上ケーシング１２
ａは円筒部材７０を含み、下ケーシング１２ｂは円筒部
材８０を含んでいる。そして径の小さな上ケーシング１
２ａが下ケーシング１２ｂ内に挿入され、後述するよう
な形態で相互に連結されている。先ず、上ケーシング１
２ａの構成について説明する。

【００３０】図５及び図６を参照して、上ケーシング１
２ａのベースをなす円筒部材７０の上端部及び下端部に
おける外周面には、それぞれ、二つの円弧状断面を有す
るプレート部材７２が軸線を挟んで対向するよう固定さ
れている。各プレート部材７２はそれぞれ実質上同一の
構成をなし、半径方向外方からみて矩形をなしている。
各プレート部材７２の最大外径部には接線方向に水平に
延びる切欠き７４が形成されている。切欠き７４の断面
は円形断面を有する孔の一部をなすように形成されてい
る。円筒部材７０の外周面には、また、軸線に平行に延
びる４つのガイド部材７６が固定されている。ガイド部
材７６の各々は丸棒部材からなり、プレート部材７２の
各々の周方向両縁部を通るよう位置付けられている。円
筒部材７０の最下端には各プレート部材７２の最大外径
部より更に大径のガイドリング７８が固定され、ガイド
リング７８の周面にはパッキン７９が装着されている。
ガイドリング７８はパッキン７９を介して下ケーシング
１２ｂの円筒部材８０の内周面に摺動自在に嵌合されて
いる。この状態で、各プレート部材７２の最大外径部と
円筒部材８０の内周面との間には隙間が形成されてい
る。

【００３１】図７をも参照して、下ケーシング１２ｂの
ベースをなす円筒部材８０の上端部には、連結リング８
２が固定されている。連結リング８２の外径は円筒部材
８０の外径と同じに形成され、その内周面には、一対の
小径部８４と一対の大径部８６とが、それぞれ軸線を挟
んで対向するよう形成されている。大径部８６の各々に
より規定される内径は、プレート部材７２の各々により
規定される外径よりわずかに大きく、大径部８６の各々
の周方向長さは、プレート部材７２の各々の両縁部に位
置するガイド部材７６の各々により規定される周方向長
さよりわずかに大きく形成されている。また小径部８４
の各々により規定される内径は、円筒部材７０により規
定される外径よりわずかに大きく形成されている。

【００３２】連結リング８２には、大径部８６の各々の
最大外径部を接線方向に水平に延びる一対の貫通孔８８
が形成されている。貫通孔８８の各々の中央部は対応す
る大径部８６の最大外径部において切り欠かれた状態を
なす。貫通孔８８の半径は前記切欠き７４の半径と一致
するよう形成されている。連結リング８２には、各貫通
孔８８に直交し、外周面から大径部８６の各々の最大外
径部に向かって半径方向に貫通する一対のねじ孔８９が
形成されている。

【００３３】図５において、円筒部材７０の上端部に位
置するプレート部材７２の各々が、それぞれの両縁部に
位置するガイド部材７６と共に連結リング８２の、対応
する大径部８６に摺動自在に嵌合されている。ガイド部
材７６の各々は、大径部８６の各々の対応する縁部に位
置付けられるので、円筒部材７０の円筒部材８０に対す
る回転は阻止され、したがって周方向の相対位置が一定
の状態で円筒部材７０は円筒部材８０に対して軸方向に
移動することができる。前記嵌合状態で、プレート部材
７２の各々の切欠き７４は、連結リング８２の対応する
貫通孔８８の切欠き部に整合して貫通孔８８を実質上完
成させる。各貫通孔８８には図示しないロックピンが連
結リング８２の外方から離脱自在に挿入される。次いで
各ねじ孔８９に図示しないロックボルトが連結リング８
２の外方から離脱自在に係合され、ロックピンが抜け出
さないようロックする。

【００３４】以上のロック操作により円筒部材７０の円
筒部材８０に対する軸方向移動がロックされ、したがっ
て上ケーシング１２ａは下ケーシング１２ｂに連結され
る。円筒部材７０のプレート部材７２の各々に形成され
た切欠き７４、円筒部材８０の連結リング８２に形成さ
れた貫通孔８８及びネジ孔８９の各々、貫通孔８８の各
々に挿入されるロックピン、ネジ孔８９の各々に係合さ
れるロックボルト等は、上ケーシング１２ａと下ケーシ
ング１２ｂとの軸方向の相対移動を解除自在にロックす
るロック手段を構成する。

【００３５】ケーシング１２を延伸したい場合には、図
５において、前記と逆のロック解除操作を遂行する。こ
れにより、上ケーシング１２ａが、下ケーシング１２ｂ
に対して軸方向に相対移動できるよう前記ロックが解除
される。次いで上ケーシング１２ａを上昇させ、その下
端部に位置するプレート部材７２の各々を下ケーシング
１２ｂの連結リング８２の対応する大径部８６に整合さ
せ、前記と同様なロック操作を遂行する。これによりプ
レート部材７２の各々の軸方向の間隔により規定される
ストロークに従ってケーシング１２が延伸される。

【００３６】次に、以上のように構成された相対回転攪
拌機構７を備えた地盤改良装置２の作用について説明す
る。図１及び図２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。ケ
ーシング１２は、図５に示すように縮小された状態にロ
ックされる。駆動装置８によって、単一の掘削軸２０を
時計方向に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、掘削軸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２８
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、掘削軸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
２８により掘削された掘削土は、次に、削孔刃体２８の
上部に位置する外翼６０及び内翼（５０、５２）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５０及び５２は削孔刃体２８と一体的に時計方
向に回転し、外翼６０の縦翼５２、上水平翼６４、水平
翼６８及び下水平翼６６は遊星歯車機構２６の作用によ
って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２８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。

【００３７】次いで掘削軸２０を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。貫入時
とは逆に、内翼である水平翼５０及び５２は削孔刃体２
８と一体的に反時計方向に回転し、外翼６０の縦翼５
２、上水平翼６４、水平翼６８及び下水平翼６６は時計
方向に回転する。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。

【００３８】前記地盤改良に際して、所定の深度まで掘
削した後、更に施工深度を延伸する場合には、上ケーシ
ング１２ａと下ケーシング１２ｂ間の前記ロック手段の
ロックを解除した後、駆動装置８を所定のストロークに
従って上昇させる。この間、掘削軸２０を構成する上掘
削軸２２は下掘削軸２４に対し、また上ケーシング１２
ａは下ケーシング１２ｂに対し、それぞれ駆動装置８と
共に相対的に上昇させられる。下掘削軸２４及び下ケー
シング１２ｂは現状位置に残される。次いで、前記ロッ
ク手段をロックすることにより上ケーシング１２ａと下
ケーシング１２ｂとを連結する。以上の操作により掘削
軸２０及びケーシング１２は共に所定の長さ延伸された
状態に保持される。駆動装置８を再下降させることによ
り更なる掘削が遂行され、施工深度が延伸される。施工
完了後、前記延伸操作とは逆の操作を遂行することによ
り、掘削軸２０及びケーシング１２は共に施工前の全長
とされる。

【００３９】なお、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６４ａの、対応する上水
平翼片６４ｂに対する取り付け位置及び各下水平翼片６
６ａの、対応する下水平翼片６６ｂ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６４及び
各下水平翼６６の半径方向の長さ、したがって各縦翼６
２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２８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６４ｂ及び各下水平翼片６６ｂ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２８は径の異なる三種類が用意され
る。各縦翼６２の重量は、各上水平翼片６４ａ、各下水
平翼片６６ａ及び水平翼６８を含んでいても、攪拌機１
４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２８のみであり、大幅なコストダウンを図るこ
とができる。

【００４０】以上、本発明に従って構成された地盤改良
装置の相対回転攪拌機構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、
一対のプレート部材７２は、円筒部材７０の上端部及び
下端部の２箇所に設けられているが、それらの設置箇所
を更に増加すれば、施工深度に応じて、ケーシング１２
の長さ、したがって掘削軸２０の長さを、きめ細かに選
定でき、一層安定した掘削作業を遂行することができ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明に従って構成された地盤改良装置
の相対回転攪拌機構によれば、地盤改良装置を小型化
し、製造コストを低減することができる。また、施工深
度の延伸作業をきわめて容易にしかも著しく短時間に遂
行することを可能とする。

【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相対回転攪
拌機構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に示す相対回転攪拌機構に含まれる攪拌機
であって、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に示す攪拌機に含まれる遊星歯車機構の一
部を破断して示す図。

【図４】図２に示す攪拌機に含まれる下水平翼支持体の
一部を破断して示す図。

【図５】図１に示す相対回転攪拌機構に含まれる上ケー
シングと下ケーシングとの連結部の一部を破断して示す
説明図。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視部に相当する断面図。

【図７】図５のＢ−Ｂ矢視部に相当する断面図であって
下ケーシングのみを示す図。

【図８】図１に示す相対回転攪拌機構に含まれる上掘削
軸と下掘削軸との連結部の一部を破断して示す斜視概略
図。

【符号の説明】

２ 地盤改良装置 ７ 相対回転攪拌機構 ８ 駆動装置 ８ａ 静止部 １２ ケーシング １２ａ 上ケーシング １２ｂ 下ケーシング １４ 攪拌機 １８ 垂直孔 ２０ 掘削軸 ２２ 上掘削軸 ２４ 下掘削軸 ２６ 遊星歯車機構 ２８ 削孔刃体 ２９ 下外翼支持体 ３０ サンギヤ ３２ 静止支持体 ３４ リングギヤ ３６ 反転出力体 ３８ 遊星歯車 ５０及び５２ 内翼 ６０ 外翼 ７０及び８０ 円筒部材 ７２ プレート部材 ７４ 切欠き ７６ ガイド部材 ８２ 連結リング ８４ 小径部 ８６ 大径部 ８８ 貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部を含む駆動装置により回転させら
   れる単一の掘削軸と、該掘削軸の下端部に相対回転自在
   にかつ軸方向には移動できないよう支持された静止支持
   体を含む遊星歯車機構と、該掘削軸の、該遊星歯車機構
   から下方に延び出た延出部分に連結された内翼と、該掘
   削軸の該延出部分の下端部に装着された削孔刃体と、該
   遊星歯車機構に連結された外翼と、該掘削軸の外側に配
   設されかつ上端が該駆動装置の該静止部に連結され下端
   が該遊星歯車機構の該静止支持体に連結された円筒状ケ
   ーシングとを備え、 該遊星歯車機構は、該掘削軸に設けられたサンギヤと、
   該静止支持体に回転自在に支持されかつ内周面にリング
   ギヤが形成された環状の反転出力体と、該静止支持体に
   回転自在に支持されかつ該サンギヤ及び該リングギヤに
   噛み合わされた複数個の遊星歯車とを備え、 該外翼は該遊星歯車機構の該反転出力体に連結されてい
   る、ことを特徴とする地盤改良装置の相対回転攪拌機
   構。
2. 【請求項２】 該掘削軸は、該駆動装置に連結された上
   掘削軸と、該遊星歯車機構に連結された下掘削軸とから
   なり、該上掘削軸と該下掘削軸とは、相対回転できない
   ようかつ軸方向に相対移動自在に連結され、 該ケーシングは、該駆動装置の該静止部に連結された上
   ケーシングと、該遊星歯車機構の該静止支持体に連結さ
   れた下ケーシングとからなり、該上ケーシングと該下ケ
   ーシングとは、相対回転できないようかつ軸方向に相対
   移動自在に連結され、 該上ケーシングと該下ケーシングとの間には、それらの
   軸方向の相対移動を解除自在にロックするロック手段が
   設けられている、請求項１記載の地盤改良装置の相対回
   転攪拌機構。