JPH1161802A - 地盤改良機の攪拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回転ロッドに往復運動させる加速度を与えるこ
とにより攪拌性能・掘削性能を高めると同時に共廻りを
阻止し騒音度を低下させる。 【構成】自走式機械台２に搭載されている回転駆動機例
えば偏心回転体２３の回転による遠心力を加速度として
用いる駆動機により回転ロッド１９を回転させて攪拌す
る際に、被攪拌物質に振動を与えて攪拌用回転翼２５と
被攪拌物体の共廻りを禁止して、攪拌効率を高めると同
時に騒音度を低める。加速機本体２２は防振手段１４及
び昇降手段７，９を介して機械台２に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、地盤改良機の攪拌
装置に関する。更に詳しくは、攪拌翼と地盤構成物体の
共廻りを阻止するようになされている地盤改良機の攪拌
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】全国各地で地盤改良が行われている。地
盤改良は、主として地盤中に地盤硬化剤を注入して地盤
を強化するために行われる。そのための地盤改良機は、
様々な改良がなされて現在に至っている。一般的な地盤
改良機は、公開特許公報昭５９−３８４２０号等で知ら
れているように、回転する長尺ロッドの下端部の掘削ビ
ットで地盤を深層まで掘削しながらそのロッドの下方部
分に取りつけられている攪拌翼で掘削孔中の地盤構成物
体を攪拌し、攪拌翼に開口している噴射口から地盤改良
用硬化剤を噴出させ、攪拌される地盤構成物体中にその
地盤改良用硬化剤を注入する機械である。改良剤は、地
上から供給される液体のセメントミルク等である。

【０００３】攪拌される地盤構成物体は注入される液体
により泥状化し一体化して攪拌翼と同体に回転するいわ
ゆる共廻り現象が知られている。共廻り現象は、攪拌性
能を低下させるだけでなく、掘削速度を低下させる。公
開特許公報昭６２−１６４９１０号等でも知られている
ように、共廻りを防止するための改良も多方面から行わ
れてきた。

【０００４】掘削速度を速めるための改良は、一般的な
掘削機であるボーリング機械の分野で進められてきた。
その改良の主なものは、回転ロッドに軸方向の衝撃力を
作用させるパーカッション機構である。この機構は、往
復運動するハンマーを周期的に回転ロッドに衝突させる
構造を備えている。掘削ビットに縦振動を与えること
が、掘削速度を上昇させることが一般的に知られてい
る。掘削機能も備えている地盤改良機にも、掘削速度の
上昇が求められている。

【０００５】市街地でも地盤改良が多く行われている現
在では、騒音対策も重要なテーマの一つになっている。
パーカッション機構は、騒音が強く好ましくは思われて
いない。掘削機の回転ロッドに振動を与える機構として
は、他には、偏心ロータを内蔵する加振機と呼ばれるこ
とがある機構が知られている。この加振機は、偏心ロー
タの上昇時にその反作用をロッドに伝達するが、そのロ
ッドが下方に動かない場合には、その反作用力をロッド
に伝達するだけでありロッドに加速度を与えず、特に、
偏心ロータの下降時にロッドを上昇方向に動かすことは
決してない。従って、偏心ロータは、ロッドに固有振動
を起こさせはするがロッド全体を振動させる機能は有し
ていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような技
術的背景に基づいてなされたものであり、下記のような
目的を達成する。

【０００７】本発明の目的は、回転ロッドに往復運動さ
せる加速度を与えることにより攪拌性能を高める地盤改
良機の攪拌装置及びその方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、回転ロッドに往復運
動させる加速度を与えることにより攪拌性能及び掘削性
能を高める地盤改良機の攪拌装置及びその方法を提供す
ることにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、回転ロッドに往
復運動させる加速度を与えることにより共廻りを阻止し
て攪拌性能及び掘削性能を高める地盤改良機の攪拌装置
及びその方法を提供することにある。

【００１０】本発明の目的は、回転ロッドに往復運動さ
せる加速度を与えることにより攪拌性能を高めながら騒
音度を低下させる地盤改良機の攪拌装置及びその方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。本発明による地盤改良機の攪
拌装置及びその方法は、攪拌翼を持つ回転ロッドに往復
運動を起こさせる加速機を備えている。この加速機は、
スイベルヘッドに取りつけられることが好ましい。スイ
ベルヘッドは、回転部分とその回転部分を介して地盤改
良剤を送り込む送込部分を備えている。スイベルヘッド
の回転軸には、チャックが結合している。このチャック
に回転ロッドが把持されている。回転ロッドの下端部に
は地盤切削用ビットが取りつけられている。回転ロッド
の下方部分にはそのビットの上方に位置する攪拌翼が取
りつけられている。

【００１２】攪拌翼は、ビットの回転により形成されて
いる削孔の中で回転してその一部分の地盤構成物体を攪
拌する。攪拌翼から噴出する地盤改良剤は攪拌される地
盤構成物体に浸透する。この浸透と攪拌によって粘度化
して回転ロッド及び攪拌翼に強く付着する地盤構成物体
は、その攪拌翼が位置する領域の全体が攪拌翼と同体化
して攪拌翼と共廻りしようとする。

【００１３】回転翼は、回転ロッドと一体に上下に往復
運動し周期的に昇降する。その昇降幅は少なくても、回
転翼又は回転ロッドに付着しこれらに近い領域の粘度が
高い地盤構成物体は、それらから遠い領域の地盤構成物
体に対して断層化する。このような断層化が頻繁に起こ
り、両領域の地盤構成物体の一体化性が損なわれる。こ
のような断層化は続いて起こり、地盤構成体物体の細分
化が行われる。このような断層化、細分化は、共廻りを
阻止する。

【００１４】スイベルの回転部分は回転駆動機に結合
し、回転駆動機は機械台に据え付けられている。機械台
は、無限帯輪で走行する自走式台車であることが好まし
い。回転ロッドのその軸方向の運動を許容するが回転ロ
ッドに回転力を伝達する伝達機構が、回転駆動機と回転
ロッドの間に介設されている。スイベルは、上下動可能
にばねを介して機械台上に支持されていることが好まし
い。あるいは、昇降方向に可動なチェーンに支持された
昇降体にばねを介して機械台上に支持されていることが
好ましい。スイベルに固定された加速機は、それ自体が
自ら昇降方向に往復運動する。加速機としては、加速機
本体とこの本体に回転自在に支持された偏心ロータから
構成されていることが好ましい。

【００１５】内部の偏心ロータの重心の昇降は、その本
体に上下方向の加速度を発生させる。このような加速度
を受ける加速機本体に同体のスイベルが上下方向の周期
的運動を行う。その運動幅は小さくても、スイベルを確
実に上下運動させる。加速機本体、スイベル、チャック
は、偏心ロータである周期的運動体の加速度を回転ロッ
ドに伝達する加速度伝達機構を形成している。その振幅
は、１〜５ｃｍである。

【００１６】加速機本体の第１周期的加速度は、ばね等
を含む防振手段を介して回転ロッドに第２周期的加速度
を発生させる。このばねは、振動幅を増幅させる機能を
備えているが、増幅のためのみに用いられず、その逆の
ためにも用いられ、第１周期的加速度の周期と第２周期
的加速度の周期との間の変換機構としても用いられる。
第１周期的加速度は単振動の加速度に限られない。偏心
ロータの回転周期を連続的に又は不連続的に変更するこ
とがある。この変更は、地盤の物理的性質に対応して行
われる。周期の変更は、偏心ロータを駆動する電動機の
回転数制御により容易に可能である。運動幅変更手段
は、その電動モータの回転数制御手段とばねの単独又は
複合から構成されている。ばねはコイルスプリングに限
られず、ゴム、ゴム状弾性体でもよい。

【００１７】防振手段は、更に昇降手段に支持されてい
る。即ち、加速機本体は防振手段・昇降手段を介して機
械台に支持されるが、回転ロッド・回転翼を介して掘削
孔の底面又は掘削孔中の被攪拌物質にも同時に支持され
ることになる。防振手段は回転ロッドを振動自在に支持
する支持機能を有すると同時に機械台・昇降手段等の機
械的破損を防止する防止機能を有する。

【００１８】

【発明の効果】本発明による地盤改良機の攪拌装置及び
その方法は、粘度が高くなって同体化して全体的に攪拌
翼と一体的に共廻りする物理的関係が解消されるので、
回転ロッドにより伝達されるエネルギーが有効に攪拌の
ために使用され、攪拌効率が高くなり、地盤改良剤と地
盤構成物体の混合が均一化して地盤改良効果を高めると
ともに、掘削速度も上昇させ施行能率を高めることがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明による地盤改良機の攪拌装
置の実施の形態１を示している。地盤改良対象域の地面
１に機械台２が据え付けられている。制御室３が、機械
台２上に設けられている。リーダー４が、機械台１上に
概ね鉛直方向に立ち上がっている。案内用ロッド５がリ
ーダー４に固定され設けられている。昇降体６が、案内
用ロッド５に案内されて昇降する。

【００２０】昇降体６は、フィーダ本体７と上下２体の
昇降部材８とを備えている。２体の昇降部材８は、フィ
ーダ本体７を介して同体に結合している。昇降部材８
は、無端状チェーン又は有端チェーン９に取りつけられ
ている。図２に示されるように、油圧モータ１１及び油
圧供給源１２がリーダー４の頂部に取りつけられてい
る。油圧モータ１１は、油圧供給源１２から圧油の供給
を受けて回転し、チェーン９を往復運動させる。

【００２１】図３に示されるように、チェーン９により
昇降方向に駆動されるフィーダ本体７に、振動伝達体用
振動体１３が昇降可能に支持されている。振動伝達体用
振動体１３は、その上下端部がフィーダ本体７に支持さ
れている。振動伝達体用振動体１３は、左右に２体が配
置されこの２体のそれぞれの中心線の中心を通る中心線
を含みその２本の中心線を含む面に直交する面に、チェ
ーン９の中心線が含まれている。

【００２２】２体の振動伝達体用振動体１３のそれぞれ
の上端面とフィーダ本体７の部分との間には上側付勢手
段１４が介設されている。２体の振動伝達体用振動体１
３のそれぞれの下端面とフィーダ本体７の他の部分との
間には下側付勢手段１５が介設されている。振動伝達体
用振動体１３は、上下両側で上側付勢手段１４及び下側
付勢手段１５によりバイアスされている。

【００２３】図２に示されるように、２体の振動伝達体
用振動体１３に振動台１６が取りつけられている。振動
台１６上に、スイベル１７が固定され設けられている。
スイベル１７は、回転可能部分を備え、その回転可能部
分を介して液体状、粉体状の流体、流動体を後述する回
転ロッドへ送り込むことができる。慣用手段であるスイ
ベル１７の詳しい説明は、省略する。

【００２４】スイベル１７の回転可能部分には、チャッ
ク１８が固定され設けられている。チャック１８は、回
転ロッド１９を把持することができる。回転ロッド１９
は、複数体が用いられ互いに連結され上下方向に長く延
長される。スイベル１７から回転ロッド１９中に、地盤
改良剤特に液体の地盤改良剤が送り込まれる。振動台１
６又はスイベル１７に直接に、加速機２１が固定され設
けられている。加速機２１は、図４に示されるように、
加速機本体２２と第１周期的加速度を受ける周期運動体
２３を備えている。

【００２５】周期運動体２３は、加速機本体２２に回転
自在に支持され中で回転して第１周期的加速度を受ける
偏心ロータである。周期運動体２３の重心は、その回転
軸心線から外れた位置にあり、回転することにより遠心
力に相当する加速度を受ける。この加速度は、単振動の
加速度である。周期運動体２３の加速度は、その逆方向
の加速度を加速機本体２２に発生させる。

【００２６】この逆向き加速度は、振動台１６又はスイ
ベル１７を介してチャック１８及び回転ロッド１９に第
２周期的加速度として伝達される。この伝達は、上下の
付勢手段１４，１５によりバイアスされ、加速機本体２
２の振動幅は増幅される。第２周期的加速度は、第１周
期的加速度とばね定数とを変数とする関数で表される。

【００２７】左右の偏心ロータ２３が、対称面Ｓに対称
に配置されている。両偏心ロータ２３を対称化させてい
る対称面Ｓは、回転ロッド１９の中心軸心線Ｌを含む。
このような２体１組の偏心ロータ２３が、図２に示され
るように、２組設けられている。２組の偏心ロータ２３
の回転軸心線Ｋ１及びＫ２をそれぞれに通る平行な２平
面の中心面も、回転ロッド１９の中心軸心線Ｌを含む。
２組のそれぞれの偏心ロータ２３は、同一位相に配置さ
れる必要はない。２組の偏心ロータ２３は、自己励起的
に共鳴して同一位相で回転するようになる。

【００２８】図１に示されるように、回転ロッド１９は
その下端に掘削して孔を形成するための削孔用ビット２
４を備えている。回転ロッド１９は、削孔用ビット２４
よりも上方位置に攪拌翼２５を備えている。攪拌翼２５
は、上下２段に設けられている。各段の攪拌翼２５は、
複数枚又は複数体の攪拌羽根２６を有している。

【００２９】各攪拌羽根２６は、液体である地盤改良剤
を噴射する噴射口（図示せず）を多数有している。複数
の噴射口から噴射される液流は、１平面を挟んで上下に
拡大する放射流を形成する。上下２段の攪拌羽根２６か
ら噴射される放射流は、攪拌翼２５が配置されている領
域に概ね均等量の改良剤を分散させる。

【００３０】図１の状態でスイベル１７を駆動してチャ
ック１８と同体に回転ロッド１９を回転駆動する。削孔
用ビット２４により掘削が進み、形成された掘削孔３１
内で地盤構成物体が破砕された状態になる。その破砕物
は、攪拌翼２５により攪拌され更に細かく２次破砕され
る。このように２次破砕された地盤構成物体中に地盤改
良剤が浸透する。

【００３１】回転ロッド１９、攪拌翼２５と同体化し同
調して地盤構成物体が共廻りをし始め１体の地盤構成物
体として振る舞うような現象が生じるが、このような一
体構成体中に位置する回転ロッド１９及び攪拌翼２５が
その一体物に対して相対的に上下運動する。この相対的
上下運動は、質量が大きくなった地盤構成物体に対する
攪拌翼２５の相対的運動であるから、だるま落としのよ
うに地盤構成物体と攪拌翼２５の一体性を解消する。こ
のような断層化が複数位置で起こり、その一体物を分断
する。この分断により、共廻りが回避される。共廻りの
回避は、掘削能率、攪拌能率の両方を高める。

【００３２】偏心ロータの遠心力エネルギーは、回転ロ
ッド１９に衝撃的に伝達されるよりも、回転ロッド１
９、攪拌翼２５の上下の運動を介して前記分断のための
エネルギーとして消費され、その分断を促進させる。衝
撃音が少なく、騒音防止効果が示されている。

【００３３】 実施例： 実験場・・・岸山第３工場東側人口土層場 人口土層 Ａ地盤 まさ土 …３３％（重量） 砕石（０〜４０ｍｍ） …６７％ Ｂ地盤 まさ土 …６０％ 砕石（０〜４０ｍｍ） …１０％ 玉石（１５０〜３００ｍｍ） …３０％ 実験は、７３φ単管堀りである。Ａ地盤では、掘削速度
は両地盤で同じ速度１４〜１５秒／ｍが得られ、加速機
の使用・不使用による差異は見られなかった。Ｂ地盤で
は、加速機の不使用時には掘削不能に陥った。加速機使
用時の掘削速度は２８〜２９秒／ｍであり、Ａ、Ｂ両地
盤で顕著な差異が見出された。騒音に関しては、機側７
ｍの同一位置で両地盤について比較された。加速機のみ
を駆動した場合のその騒音は９０ｄＢ、加速機を使用し
ながら掘削を進めた場合の騒音は７９ｄＢであった。こ
のことは、掘削時には加速機の振動エネルギーは加速の
ために用いられ衝撃力としては用いられていない。な
お、従来のパーカッション形式の振動機は、掘削時にも
９０ｄＢを記録した。

【００３４】図５，６は、本発明による地盤改良機の攪
拌装置の実施の形態２を示している。この実施形態２
は、機械台２と地面１との間に自走手段が介設されてい
る。この点を除けば、実施形態２は実施形態１と異なる
ところはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による地盤改良機の攪拌装置の
実施の形態１を示す正面断面図である。

【図２】図２は、図１の側面断面図である。

【図３】図３は、図１のIII−III線側面断面図である。

【図４】図４は、加速機の正面図である。

【図５】図５は、本発明による地盤改良機の攪拌装置の
実施の形態２を示す正面図である。

【図６】図６は、図５の側面図である。

【符号の説明】

２…機械台 ７…フィーダ本体 １３…振動伝達体用振動体 １４…上側付勢手段 １５…下側付勢手段 １６…振動台 １７…スイベル １８…チャック １９…回転ロッド ２２…加速機本体 ２３…偏心ロータ ２４…削孔用ビット ２５…攪拌翼

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械台と、 前記機械台に搭載されている回転駆動機と、 前記回転駆動機により回転駆動される回転ロッドと、 前記回転ロッドのその軸方向の運動を許容するが前記回
   転ロッドに回転力を伝達する伝達機構と、 前記回転ロッドの下方部分にそれと同体に地盤中で回転
   するように取りつけられている攪拌翼と、 前記攪拌翼は地盤改良剤を地盤に注入するための注入手
   段を備えている地盤改良機の攪拌装置において、 更に、前記機械台に搭載され前記回転ロッドをその軸方
   向に往復運動させる加速機とからなることを特徴とする
   地盤改良機の攪拌装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記加速機は、 周期的加速度を受ける周期運動体と前記周期運動体を支
   持する加速機本体を備え、 前記加速機本体は前記加速機本体を支持し振動運動が可
   能な防振手段を介して前記機械台に支持されていること
   を特徴とする地盤改良機の攪拌装置。
3. 【請求項３】請求項２おいて、 前記防振手段は、 前記周期運動体の往復運動幅と前記回転ロッドの往復運
   動幅とを異ならせる作用を有することを特徴とする地盤
   改良機の攪拌装置。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記加速機本体は、 更に昇降手段を介して前記機械台に支持されていること
   を特徴とする地盤改良機の攪拌装置。
5. 【請求項５】請求項２において、 前記防振手段は弾性材で形成されていることを特徴とす
   る地盤改良機の攪拌装置。
6. 【請求項６】請求項１おいて、 前記回転ロッドはチャックにより把持され、 前記加速機は、 周期的加速度を受ける周期運動体と、 前記周期運動体の運動に対応して前記回転ロッドに周期
   的加速度を発生させるための加速度伝達機構とを備え、 前記加速度伝達機構は前記チャックを含むことを特徴と
   する地盤改良機の攪拌装置。
7. 【請求項７】請求項１おいて、 更に、前記回転ロッドを把持するチャックとからなり、 前記加速機は、 加速機本体と、 前記加速機本体に支持され回転する偏心ロータとを備
   え、 前記加速機本体は前記チャックに同体化されていること
   を特徴とする地盤改良機の攪拌装置。
8. 【請求項８】地盤中で翼体を回転させ地盤形成物体を攪
   拌すること、 前記翼体から前記地盤形成物体に地盤改良剤を注入する
   こと、 前記翼体を前記回転の軸心線方向に往復運動させること
   とからなることを特徴とする地盤改良機の攪拌方法。
9. 【請求項９】請求項８において、 前記往復運動により前記地盤形成物体を多層化して前記
   地盤構成物体の一体化を防止することを特徴とする地盤
   改良機の攪拌方法。