地盤圧密装置
【課題】 掘削時に掘削土砂を地上に搬出することなく径方向外方に押し込んで孔壁を圧密することができると共に純粋な砂のみの砂杭を容易に造成することができる地盤圧密装置を提供する。
【解決手段】 作業機２により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸３と、該駆動軸３の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部５と、駆動軸２の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部５からの砂を掘削孔６の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面７ａを有する圧密カム７と、前記搬送部５を含む駆動軸３の外周を覆うように設けられ、駆動軸３の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔６の孔壁６ａを径方向外方へ圧密し、駆動軸３の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシング９とを備える。
【解決手段】 作業機２により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸３と、該駆動軸３の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部５と、駆動軸２の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部５からの砂を掘削孔６の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面７ａを有する圧密カム７と、前記搬送部５を含む駆動軸３の外周を覆うように設けられ、駆動軸３の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔６の孔壁６ａを径方向外方へ圧密し、駆動軸３の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシング９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤を柱状に圧密改良する地盤圧密装置に係り、特に圧密性能の向上を図った地盤圧密装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を圧密する方法の一つとして、掘削用アースオーガを基にした柱状圧密工法（砂杭工法ともいう）が知られている。この工法は、アースオーガにより地盤を所要深さまで掘削してから、アースオーガの逆回転により先に掘り上げた地盤土に山砂等を加えた土砂を掘削孔の孔底に送り込んで圧密し、作業機側から与えた荷重に圧密反力が抗して徐々にアースオーガが掘削孔から引き上がってくることにより地盤中に柱状の圧密基礎（砂杭）を造成するものである。
【０００３】
しかしながら、前記工法においては、アースオーガの逆回転により土砂をアースオーガの長手方向に沿って送り込むが、アースオーガの螺旋翼の取付角度上、圧力の鉛直方向への成分が高くなるため、土質によっては、土砂が横方向（掘削孔の径方向外方）へはそれほど広がらず、土砂が鉛直方向に直ぐに締め固まって圧密反力を生じてしまい、横方向に十分な広がりを持つ柱状圧密基礎を造成することが難しい。
【０００４】
また、前記工法においては、アースオーガを押し上げようとする圧密反力に抗する荷重で圧密の度合に差が生じるため、十分な荷重を作業機側から与える必要があり、例えば機体荷重については、１０トン程度が必要であり、このため、都市部の狭い住宅地の事情に合わせて小型の機械を開発しようとする場合の制約となっている。
【０００５】
そこで、かかる問題を解決するために、本発明者は横方向に広がりを持つ十分な強度の柱状圧密基礎を容易に造成することができる地盤圧密装置を先に提案した（特許第３２５９９１０号公報参照）。この地盤圧密装置は、作業機により基端部が昇降可能に支持され、基端部に回転駆動部を有する駆動軸と、該駆動軸に沿って掘削土砂等の土砂を搬送するように設けられた搬送部（螺旋翼）と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの土砂を掘削孔の径方向外方へ押し込んで圧密する断面円弧状の少なくとも二つのカム面を有する所定形状の圧密カムとを備えている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２５９９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記地盤圧密装置においては、地盤を掘削しながらその掘削土砂を螺旋翼により地上に搬出し、所要深さまで掘削したら、砂杭造成用の純粋な砂（例えば山砂）のみを圧密カムまで送り込んで高強度の砂杭を造成しようとする場合、螺旋翼により純粋の砂だけでなく孔壁の土をも送り込んでしまい、砂と土の混ざった砂杭が造成されてしまうため、地質によっては高強度の砂杭の造成には適さない場合がある。なお、この対策としては、駆動軸の周囲を取り囲むように円筒状のケーシングを設け、該ケーシングにより純粋な砂のみを圧密カムまで送り込むようにした発明も本発明者により提案されているが、この場合、ケーシングの外周面が孔壁と面接触となるため孔壁に張り付いて摩擦抵抗が増大し、地盤を掘り進むのに大きな抵抗となることが考えられる。
【０００８】
また、純粋な砂のみの砂杭を造成する場合、地上に搬出した掘削土砂の処理が必要となる。更に、砂を送り込んで圧密カムにより圧密して行く場合、孔壁が圧密されていないため、砂が掘削孔の径方向外方へ止め処もなく押し込まれ、多量の砂が必要となる場合があることが考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、掘削時に掘削土砂を地上に搬出することなく径方向外方に押し込んで孔壁を圧密することができると共に純粋な砂のみの砂杭を容易に造成することができる地盤圧密装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の地盤圧密装置において、前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の地盤圧密装置において、前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の地盤圧密装置において、前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の地盤圧密装置において、前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備えているため、掘削時に掘削土砂を地上に搬出することなく中空角柱状のケーシングの回転により径方向外方に押し込んで孔壁を圧密することができ、ケーシング内を通して純粋な砂のみを圧密カムまで送り込んで純粋な砂のみの砂杭を容易に造成することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられているため、複雑な回転機構を要することなくケーシングを掘削時にのみ回転することができ、構造の簡素化及びコストの低減が図れる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられているため、砂杭の圧密造成に伴いケーシングが順次押し上げられていっても地上でケーシング内への砂の投入作業を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられるため、ケーシング内への砂の投入作業を更に容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられているため、作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施形態に係る地盤圧密装置の要部の構成を概略的に示す一部断面側面図である。図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図、図４はホッパーを取付けた場合のケーシングの側面図、図５は図４のＣ−Ｃ線断面図、図６は図４のＤ−Ｄ線拡大断面図、図７はホッパーの側面図である。図８は補助機構を示す図で、（ａ）は回転止め部を選択使用した平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）はガイド部を選択使用した平面図、（ｄ）はガイド部を拡開させた平面図、図９は地盤圧密装置による作業を説明する図で、（ａ）は地盤掘削作業時の図、（ｂ）は地盤掘削作業終了時の図、（ｃ）は地盤の圧密作業時の図、（ｄ）は地盤圧密作業終了時の図である。
【００２１】
これらの図において、１は地盤圧密装置で、この地盤圧密装置１は作業機２〔図９（ａ）参照〕により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸３と、該駆動軸３の外周に設けられ、その逆回転により砂４を先端側へ搬送する搬送部５と、駆動軸３の先端部に設けられ、正回転により地盤Ｇの掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部５からの砂を掘削孔６の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面７ａを有する圧密カム７と、前記搬送部５を含む駆動軸３の外周を覆うように設けられ、駆動軸３の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔６の孔壁６ａを径方向外方へ圧密し、駆動軸３の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシング９とを備えている。
【００２２】
作業機３は、図９（ａ）に示すように、地面に垂直に立てて保持されるリード部１０と、該リード部１０に昇降可能に設けられ、前記駆動軸３の基端部（上端部）を把持して回転駆動する回転駆動部１１とを備えている。回転駆動部１１は、例えば油圧モータからなっている。リード部９には回転駆動部１１をチェーンを介して昇降操作する昇降駆動部が設けられている（図示省略）。前記搬送部５は、例えば駆動軸３の外周に螺旋状に設けられた螺旋翼１２により構成されている。
【００２３】
前記圧密カム７は、図１ないし図２にも示すように、断面円弧状で側面逆三角形状の２枚のカム板８からなっている。これらのカム板８は、例えば大径の鋼管の側面を三角形状に切断することにより形成されている。２枚のカム板８は、内側を対向させて駆動軸３の先端部において該駆動軸３を挟むように配置されると共に、駆動軸３に対して左右に対称的に位置ずれさせた状態で駆動軸３に固定されている。
【００２４】
これにより、図２に示すように、圧密カム７を時計方向（矢印Ａ）に回転（正回転）させると、半径方向外方に突出したカム板８の側方突出部８ａの内面８ｘで地盤Ｇを掘削することができ、逆に圧密カム７を反時計方向（矢印Ｂ）に回転（逆回転）させると、カム板８の側方突出部８ａの外面８ｙで砂を下方及び接線方向ないし半径方向外方へ押し込んで圧密することができるようになっている。カム板８は、駆動軸３に溶接等で一体的に固定されていることが好ましいが、ボルトとナット等の結合手段により着脱可能に取付けられていても良い。
【００２５】
前記ケーシング９は、例えば断面正方形の鋼管すなわち鋼製の角パイプ（角筒体）からなっている。このケーシング（角筒体）９は前記螺旋翼１２の全長を覆う長さとされ、該ケーシング９内に駆動軸３の螺旋翼１２を有する部分が回転可能に収容されている。圧密カム７は、ケーシング９の先端部から突出した駆動軸３の突出部分に設けられている。圧密カム７の基端側の側方突出部８ａは、図２に示すように、ケーシング９の側面９ａよりも半径方向外方に突出していることが好ましい。
【００２６】
なお、ケーシング９の四隅の角部９ｂの回転半径と、圧密カム７の基端側の側方突出部８ａの回転半径とは略同じであることが好ましい。ケーシング９は、図２に示すように、圧密カム７による掘削時に駆動軸３と同じ時計方向に回転することにより、圧密カム７により掘削した掘削土砂を地上に搬出することなくケーシング９の角部９ｂ及び角部近傍の回転方向側の面で接線方向ないし半径方向外方へ押し込んで孔壁６ａを圧密することができるようになっている。
【００２７】
圧密カム７による地盤掘削時にケーシング９を駆動軸３と同じ方向に回転駆動する手段として、前記ケーシング９の基端部には前記駆動軸３からケーシング９に正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチ１３が設けられている。この一方向クラッチ１３は、図１ないし図３に示すように、駆動軸３を回転可能に支持する円筒状のクラッチケース１３ａを有し、該クラッチケース１３ａの内周には駆動軸３の外周に接して回転可能なクラッチ部材である複数例えば４個のローラ１４を個々に収容した複数例えば４つの溝部１５が設けられている。各溝部１５は時計方向に楔状に漸次縮径して形成されていると共に、各溝部１５にはローラ１４を時計方向に付勢する付勢手段であるバネ１６が設けられている。
【００２８】
これにより、駆動軸３が時計方向に回転するとローラ１４が各溝部１５の縮径側に移動することにより楔作用で駆動軸３からクラッチケース１３ａに回転力が伝達され、逆に駆動軸３が反時計方向に回転するとローラ１４がバネ１６の付勢力に抗して各溝部１５の拡径側に移動することにより駆動軸３からクラッチケース１３ａに回転力が伝達されなくなる。
【００２９】
一方向クラッチ１３とケーシング９とを着脱可能に連結するために、クラッチケース１３ａとケーシング９には互いにボルトとナット１７により着脱可能に接続されるフランジ部１３ｆ，９ｆが相対向して設けられている。なお、図示例の駆動軸３は、一方向クラッチ１３側のものとケーシング９側のものとが一体形成されているが、別体に形成されていてもよい。
【００３０】
地盤Ｇを所定深度（設計深度）ｈまで掘削後、駆動軸３を反時計方向に回転させて純粋な砂（例えば山砂）４を搬送部５の回転翼１２の回転によりケーシング９内を通して圧密カム７に送り、圧密カム７の回転により砂４を圧密して砂杭１８を造成すべく砂４をケーシング９内に投入するために、ケーシング９には投入口１９が設けられている。また、投入口１９には蓋２０が開閉可能に設けられていることが好ましい。また、投入口１９にはホッパー２１を取付けることが好ましい。
【００３１】
この場合、砂杭１８の圧密造成に伴いケーシング９が上方に順次上昇していっても地上でケーシング９内への砂の投入作業を容易に行えるようにするために、前記ケーシング９には砂を投入する開閉可能な蓋２０付きの投入口１９が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることが好ましい。投入口１９はケーシング９の一側面に方形に形成され、蓋２０は投入口１９の一側に蝶番２２を介して水平回動可能に設けられている。蓋２０を閉めた状態に固定するロック手段として、蓋２０の先端部とケーシング２０の一側面とには蓋２０の閉状態の時に互いに一致する軸孔を有する筒状のロック部材２３ａ，２３ｂが設けられ、これらロック部材２３ａ，２３ｂの軸孔に跨ってピン２４を挿入することにより蓋２０を閉めた状態に固定できるようになっている。
【００３２】
前記蓋２０を開けた投入口１９にはホッパー２１が着脱可能に取付けられるようになっている。このホッパー２１は、底板２１ａと両側の側板２１ｂからなり、先端が投入口１９に挿入係合されるようになっている。底板２１ａにはケーシング９の投入口１９下方の一側面に当接される補強板２５が設けられていると共に、両側板２１ｂには補強板２５との間でケーシング９の投入口１９の下側壁を挟み込んで保持する保持板２６が設けられている。
【００３３】
前記作業機２には、図９（ａ）ないし図８に示すように、ケーシング９の正回転時の振れを規制する振れ止め部２７ａと、駆動軸３の逆回転時にケーシング９の共回りを規制する回転止め部２７ｂとを選択的に使用可能に有する補助機構２７が設けられている。逆回転時にケーシング９の共回りを規制するのは、ケーシングが駆動軸と共回りすると、螺旋翼１２の回転による砂の搬送が困難となるからである。この補助機構２７は、作業機２のリード部１０の前面下側部に取付けられる取付部２８ａを有する平面略Ｕ字状の基部２８と、該基部２８の両側部に支軸２９を介して左右に開閉可能に設けられた円弧状の一対のアーム部３０とを備えている。
【００３４】
両アーム部３０は閉じた状態で、先端部同士が上下に重なるように形成されていると共に、その重なる部分に形成された孔部３１にピン３２を挿入することにより閉状態に固定されるようになっている。この状態では、図８の（ｃ）に示すように、基部２８と両アーム部３０によって方形のケーシング９を回転可能及び長手方向に移動可能に支持して横振れしないように規制する円形開口の振れ止め部２７ａが形成される。
【００３５】
また、前記基部２８及び腕部３０には、図８の（ａ）に示すように、方形のケーシング９の四面に接するように４本の規制ピン３３ａ〜３３ｄを井桁状に挿入して駆動軸３の逆回転時にケーシング９の共回りを抑制する回転止め部２７ｂを形成するための挿入孔３４ａ〜３４ｄが設けられている。基部２８及びアーム部３０と各規制ピン３３ａ〜３３ｄには、挿入した規制ピン３３ａ〜３３ｄの抜けを防止するための抜け止めピン（図示省略）を挿入するピン孔３５が形成されている。規制ピン３３ａ〜３３ｄの横断面は円形である。ケーシング９は、井桁状に挿入配置された規制ピン３３ａ〜３３ｄによって回転は拘束されているが、ケーシング９の長手方向に沿った移動は拘束されていないため、砂杭の造成に伴う圧密反力や昇降駆動部による引き上げ力によって上昇移動することができる。
【００３６】
次に、以上の構成からなる地盤圧密装置１の作用を述べる。地盤Ｇを掘削する場合には、図８の（ａ）に示すように、回転駆動により駆動軸３を介して先端の圧密カム７を正回転させると共に、一方向クラッチ１３を介して中空角柱状のケーシング９をも正回転させ、且つ地盤圧密装置１に作業機２の昇降駆動部により下向きの荷重を加えることにより、地盤Ｇを掘削して行く。この掘削工程では、圧密カム７を構成するカム板８の側方突出部８ａの内面８ｘで地盤Ｇが掘削され、掘削された土砂（地盤土）は地上に搬出されることなく中空角柱状のケーシング９の回転により該ケーシングの各角部９ｂで接線方向ないし半径方向外方に押し込められて孔壁６ａが圧密される。この掘削工程では、図８の（ｃ）に示すように、ケーシング９が補助機構の円形開口の振れ止め部２７ａにより回転可能及び軸方向に移動可能に支持されており、ケーシング９の横触れが規制されている。また、角形のケーシング９は孔壁６ａに対して角部９ｂが線接触で接するため、孔壁６ａに対して面接触で接する円形のケーシングと異なり、摩擦抵抗が少なく、容易に回転駆動することができる。
【００３７】
このようにして、図８の（ｂ）に示すように、地盤Ｇを所要の深度まで掘削したなら、ケーシング９の共回りを抑制する回転止め部２７ｂを形成すべく補助機構２７に規制ピン３３ａ〜３３ｄを井桁状に挿入し、ピン孔３５に抜け止めピン（図示省略）を挿入して規制ピンを保持する。また、ケーシング９における地上付近の投入口１９の蓋２０を開けてホッパー２１を取付け、このホッパー２１からケーシング９内に砂を投入する。回転駆動部１１の回転方向を切り換えて図９の（ｃ）に示すように駆動軸３を逆回転させることにより、螺旋翼１２で砂を下方の圧密カム７へ送り込むと共に、圧密カム７を構成するカム板８の側方突出部８ａの外面８ｙで砂が下方及び接線方向ないし半径方向外方へ押し込まれて圧密される。
【００３８】
これにより孔底から上方に向かって順次砂杭１８が造成されて行き、この砂杭１８の造成に伴い地盤圧密装置１が上昇して行く。この上昇に伴い順次下方の投入口１９にホッパー２１を付け替えて砂を投入してゆけば良い。このようにして図９の（ｄ）に示すように砂杭１８を孔口まで造成することにより砂杭１８が完成する。
【００３９】
この砂杭１８の圧密造成工程においては、掘削（削孔）工程で予め孔壁６ａが掘削土砂を用いて圧密されているため、砂４が必要以上に径方向外方に押し込まれる恐れがなく、砂４の使用量を節減することができる。また、掘削土砂を孔壁６ａの圧密に利用し、地上に搬出しないので、掘削土砂の処理を要しない。また、砂に地盤の土砂が混ざったり、或いは掘削土砂を混ぜたりすることなく純粋な砂のみで砂杭１８を造成することができるため、強度の高い砂杭を容易に造成することができる。
【００４０】
圧密カム７は、孔底側から圧密反力を受けるが、孔壁６ａ側（掘削孔の径方向）からもより多くの圧密反力を受けるため、アースオーガ式の従来工法のように地盤圧密装置が不本意に押し上げられることはない。このため、圧密反力に抗する荷重を地盤圧密装置に加える必要がなく、従って、作業機２の大型化を余儀なくされることがなく小型化が図れる。圧密の度合は回転駆動部１１にかかるトルク等によって推察することができ、所望の圧密度を維持しながら地盤圧密装置１を徐々に引き上げて行くことにより、柱状の圧密基礎である砂杭１８を造成することができる。
【００４１】
このように、地盤圧密装置１によれば、作業機２により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸３と、該駆動軸３の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部５と、駆動軸３の先端部に設けられ、正回転により地盤Ｇの掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部５からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面７ａを有する圧密カム７と、前記搬送部５を含む駆動軸３の外周を覆うように設けられ、駆動軸３の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔６の孔壁６ａを径方向外方へ圧密し、駆動軸３の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシング９とを備えているため、掘削時には掘削土砂を地上に搬出することなく中空角柱状のケーシング９の回転により径方向外方に押し込んで孔壁６ａを圧密することができ、圧密時にはケーシング９内を通して純粋な砂のみを圧密カム７まで送り込んで純粋な砂のみの高強度の砂杭１８を容易に造成することができる。
【００４２】
前記ケーシング９は消耗品であるが、該ケーシング９として、建築資材等の市販の角鋼管を用いることができるので、コストの低減が図れる。また、消耗品である圧密カム７も、鋼管を用いて作製できるので、コストの低減が図れる。なお、圧密カム７としては、特許第３２５９９１０号公報に記載された圧密カムを用いても良い。
【００４３】
前記ケーシング９の基端部には前記駆動軸３からケーシング９に正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチ１３が設けられているため、複雑な回転機構を要することなく掘削時にケーシング９を駆動軸３と一体的に回転することができ、構造の簡素化及びコストの低減が図れる。また、前記ケーシング９には砂を投入する開閉可能な蓋２０付きの投入口１９が長手方向に適宜間隔で複数設けられているため、砂杭の圧密造成に伴いケーシング９が順次上昇していっても地上でケーシング９内への砂の投入作業を容易に行うことができる。
【００４４】
更に、前記投入口１９にはホッパー２１が着脱可能に取付けられるため、ケーシング９内への砂の投入作業を更に容易に行うことができる。また、前記作業機２にはケーシング９の正回転時の振れを抑制する触振れ止め部２７ａと、駆動軸３の逆回転時にケーシング９の共回りを抑制する回転止め部２７ｂとを選択的に使用可能に有する補助機構２７が設けられているため、作業性の更なる向上が図れる。
【００４５】
図１０は地盤圧密装置の変形例を示す横断面図である。本実施例において、前記実施例と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施例では、中空角形状のケーシング９の角部９ｂの磨耗を抑制するために、各角部９ｂには、例えば９０度の開き角度の切欠部３６ａを有する小径の鋼管からなる補強部材３６が溶接等により設けられている。これによれば、ケーシング９の角部９ｂの磨耗を抑制ないし防止でき、耐久性の向上が図れる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、前記実施の形態では、二つのカム面を有する圧密カムが例示されているが、カム面は三つ以上設けられていてもよい。カム面には、摩耗を防止する超硬チップを設けることが好ましい。ケーシングの断面形状としては四角形が好ましいが、円形以外であれば、三角形、五角形、多角形、或いはこれらの角形で角部が曲面状に形成されたもの、楕円形又は長円形等であっても良い。ケーシングの先端部には駆動軸を回転可能に支持する軸受が砂の搬送の邪魔にならない状態で設けられていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤圧密装置の要部の構成を概略的に示す一部断面側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】ホッパーを取付けた場合のケーシングの側面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図７】ホッパーの側面図である。
【図８】補助機構を示す図で、（ａ）は回転止め部を選択使用した平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は振れ止め部を選択使用した平面図、（ｄ）はアーム部を拡開させた平面図である。
【図９】地盤圧密装置による作業を説明する図で、（ａ）は地盤掘削作業時の図、（ｂ）は地盤掘削作業終了時の図、（ｃ）は地盤の圧密作業時の図、（ｄ）は地盤圧密作業終了時の図である。
【図１０】地盤圧密装置の変形例を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 地盤圧密装置
２ 作業機
３ 駆動軸
４ 砂
５ 搬送部
６ 掘削孔
６ａ 孔壁
７ 圧密カム
７ａ カム面
９ ケーシング
１３ 一方向クラッチ
１９ 投入口
２０ 蓋
２１ ホッパー
２７ 補助機構
２７ａ 振れ止め部
２７ｂ 回転止め部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤を柱状に圧密改良する地盤圧密装置に係り、特に圧密性能の向上を図った地盤圧密装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を圧密する方法の一つとして、掘削用アースオーガを基にした柱状圧密工法（砂杭工法ともいう）が知られている。この工法は、アースオーガにより地盤を所要深さまで掘削してから、アースオーガの逆回転により先に掘り上げた地盤土に山砂等を加えた土砂を掘削孔の孔底に送り込んで圧密し、作業機側から与えた荷重に圧密反力が抗して徐々にアースオーガが掘削孔から引き上がってくることにより地盤中に柱状の圧密基礎（砂杭）を造成するものである。
【０００３】
しかしながら、前記工法においては、アースオーガの逆回転により土砂をアースオーガの長手方向に沿って送り込むが、アースオーガの螺旋翼の取付角度上、圧力の鉛直方向への成分が高くなるため、土質によっては、土砂が横方向（掘削孔の径方向外方）へはそれほど広がらず、土砂が鉛直方向に直ぐに締め固まって圧密反力を生じてしまい、横方向に十分な広がりを持つ柱状圧密基礎を造成することが難しい。
【０００４】
また、前記工法においては、アースオーガを押し上げようとする圧密反力に抗する荷重で圧密の度合に差が生じるため、十分な荷重を作業機側から与える必要があり、例えば機体荷重については、１０トン程度が必要であり、このため、都市部の狭い住宅地の事情に合わせて小型の機械を開発しようとする場合の制約となっている。
【０００５】
そこで、かかる問題を解決するために、本発明者は横方向に広がりを持つ十分な強度の柱状圧密基礎を容易に造成することができる地盤圧密装置を先に提案した（特許第３２５９９１０号公報参照）。この地盤圧密装置は、作業機により基端部が昇降可能に支持され、基端部に回転駆動部を有する駆動軸と、該駆動軸に沿って掘削土砂等の土砂を搬送するように設けられた搬送部（螺旋翼）と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの土砂を掘削孔の径方向外方へ押し込んで圧密する断面円弧状の少なくとも二つのカム面を有する所定形状の圧密カムとを備えている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２５９９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記地盤圧密装置においては、地盤を掘削しながらその掘削土砂を螺旋翼により地上に搬出し、所要深さまで掘削したら、砂杭造成用の純粋な砂（例えば山砂）のみを圧密カムまで送り込んで高強度の砂杭を造成しようとする場合、螺旋翼により純粋の砂だけでなく孔壁の土をも送り込んでしまい、砂と土の混ざった砂杭が造成されてしまうため、地質によっては高強度の砂杭の造成には適さない場合がある。なお、この対策としては、駆動軸の周囲を取り囲むように円筒状のケーシングを設け、該ケーシングにより純粋な砂のみを圧密カムまで送り込むようにした発明も本発明者により提案されているが、この場合、ケーシングの外周面が孔壁と面接触となるため孔壁に張り付いて摩擦抵抗が増大し、地盤を掘り進むのに大きな抵抗となることが考えられる。
【０００８】
また、純粋な砂のみの砂杭を造成する場合、地上に搬出した掘削土砂の処理が必要となる。更に、砂を送り込んで圧密カムにより圧密して行く場合、孔壁が圧密されていないため、砂が掘削孔の径方向外方へ止め処もなく押し込まれ、多量の砂が必要となる場合があることが考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、掘削時に掘削土砂を地上に搬出することなく径方向外方に押し込んで孔壁を圧密することができると共に純粋な砂のみの砂杭を容易に造成することができる地盤圧密装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の地盤圧密装置において、前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の地盤圧密装置において、前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の地盤圧密装置において、前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の地盤圧密装置において、前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備えているため、掘削時に掘削土砂を地上に搬出することなく中空角柱状のケーシングの回転により径方向外方に押し込んで孔壁を圧密することができ、ケーシング内を通して純粋な砂のみを圧密カムまで送り込んで純粋な砂のみの砂杭を容易に造成することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられているため、複雑な回転機構を要することなくケーシングを掘削時にのみ回転することができ、構造の簡素化及びコストの低減が図れる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられているため、砂杭の圧密造成に伴いケーシングが順次押し上げられていっても地上でケーシング内への砂の投入作業を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられるため、ケーシング内への砂の投入作業を更に容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられているため、作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施形態に係る地盤圧密装置の要部の構成を概略的に示す一部断面側面図である。図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図、図４はホッパーを取付けた場合のケーシングの側面図、図５は図４のＣ−Ｃ線断面図、図６は図４のＤ−Ｄ線拡大断面図、図７はホッパーの側面図である。図８は補助機構を示す図で、（ａ）は回転止め部を選択使用した平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）はガイド部を選択使用した平面図、（ｄ）はガイド部を拡開させた平面図、図９は地盤圧密装置による作業を説明する図で、（ａ）は地盤掘削作業時の図、（ｂ）は地盤掘削作業終了時の図、（ｃ）は地盤の圧密作業時の図、（ｄ）は地盤圧密作業終了時の図である。
【００２１】
これらの図において、１は地盤圧密装置で、この地盤圧密装置１は作業機２〔図９（ａ）参照〕により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸３と、該駆動軸３の外周に設けられ、その逆回転により砂４を先端側へ搬送する搬送部５と、駆動軸３の先端部に設けられ、正回転により地盤Ｇの掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部５からの砂を掘削孔６の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面７ａを有する圧密カム７と、前記搬送部５を含む駆動軸３の外周を覆うように設けられ、駆動軸３の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔６の孔壁６ａを径方向外方へ圧密し、駆動軸３の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシング９とを備えている。
【００２２】
作業機３は、図９（ａ）に示すように、地面に垂直に立てて保持されるリード部１０と、該リード部１０に昇降可能に設けられ、前記駆動軸３の基端部（上端部）を把持して回転駆動する回転駆動部１１とを備えている。回転駆動部１１は、例えば油圧モータからなっている。リード部９には回転駆動部１１をチェーンを介して昇降操作する昇降駆動部が設けられている（図示省略）。前記搬送部５は、例えば駆動軸３の外周に螺旋状に設けられた螺旋翼１２により構成されている。
【００２３】
前記圧密カム７は、図１ないし図２にも示すように、断面円弧状で側面逆三角形状の２枚のカム板８からなっている。これらのカム板８は、例えば大径の鋼管の側面を三角形状に切断することにより形成されている。２枚のカム板８は、内側を対向させて駆動軸３の先端部において該駆動軸３を挟むように配置されると共に、駆動軸３に対して左右に対称的に位置ずれさせた状態で駆動軸３に固定されている。
【００２４】
これにより、図２に示すように、圧密カム７を時計方向（矢印Ａ）に回転（正回転）させると、半径方向外方に突出したカム板８の側方突出部８ａの内面８ｘで地盤Ｇを掘削することができ、逆に圧密カム７を反時計方向（矢印Ｂ）に回転（逆回転）させると、カム板８の側方突出部８ａの外面８ｙで砂を下方及び接線方向ないし半径方向外方へ押し込んで圧密することができるようになっている。カム板８は、駆動軸３に溶接等で一体的に固定されていることが好ましいが、ボルトとナット等の結合手段により着脱可能に取付けられていても良い。
【００２５】
前記ケーシング９は、例えば断面正方形の鋼管すなわち鋼製の角パイプ（角筒体）からなっている。このケーシング（角筒体）９は前記螺旋翼１２の全長を覆う長さとされ、該ケーシング９内に駆動軸３の螺旋翼１２を有する部分が回転可能に収容されている。圧密カム７は、ケーシング９の先端部から突出した駆動軸３の突出部分に設けられている。圧密カム７の基端側の側方突出部８ａは、図２に示すように、ケーシング９の側面９ａよりも半径方向外方に突出していることが好ましい。
【００２６】
なお、ケーシング９の四隅の角部９ｂの回転半径と、圧密カム７の基端側の側方突出部８ａの回転半径とは略同じであることが好ましい。ケーシング９は、図２に示すように、圧密カム７による掘削時に駆動軸３と同じ時計方向に回転することにより、圧密カム７により掘削した掘削土砂を地上に搬出することなくケーシング９の角部９ｂ及び角部近傍の回転方向側の面で接線方向ないし半径方向外方へ押し込んで孔壁６ａを圧密することができるようになっている。
【００２７】
圧密カム７による地盤掘削時にケーシング９を駆動軸３と同じ方向に回転駆動する手段として、前記ケーシング９の基端部には前記駆動軸３からケーシング９に正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチ１３が設けられている。この一方向クラッチ１３は、図１ないし図３に示すように、駆動軸３を回転可能に支持する円筒状のクラッチケース１３ａを有し、該クラッチケース１３ａの内周には駆動軸３の外周に接して回転可能なクラッチ部材である複数例えば４個のローラ１４を個々に収容した複数例えば４つの溝部１５が設けられている。各溝部１５は時計方向に楔状に漸次縮径して形成されていると共に、各溝部１５にはローラ１４を時計方向に付勢する付勢手段であるバネ１６が設けられている。
【００２８】
これにより、駆動軸３が時計方向に回転するとローラ１４が各溝部１５の縮径側に移動することにより楔作用で駆動軸３からクラッチケース１３ａに回転力が伝達され、逆に駆動軸３が反時計方向に回転するとローラ１４がバネ１６の付勢力に抗して各溝部１５の拡径側に移動することにより駆動軸３からクラッチケース１３ａに回転力が伝達されなくなる。
【００２９】
一方向クラッチ１３とケーシング９とを着脱可能に連結するために、クラッチケース１３ａとケーシング９には互いにボルトとナット１７により着脱可能に接続されるフランジ部１３ｆ，９ｆが相対向して設けられている。なお、図示例の駆動軸３は、一方向クラッチ１３側のものとケーシング９側のものとが一体形成されているが、別体に形成されていてもよい。
【００３０】
地盤Ｇを所定深度（設計深度）ｈまで掘削後、駆動軸３を反時計方向に回転させて純粋な砂（例えば山砂）４を搬送部５の回転翼１２の回転によりケーシング９内を通して圧密カム７に送り、圧密カム７の回転により砂４を圧密して砂杭１８を造成すべく砂４をケーシング９内に投入するために、ケーシング９には投入口１９が設けられている。また、投入口１９には蓋２０が開閉可能に設けられていることが好ましい。また、投入口１９にはホッパー２１を取付けることが好ましい。
【００３１】
この場合、砂杭１８の圧密造成に伴いケーシング９が上方に順次上昇していっても地上でケーシング９内への砂の投入作業を容易に行えるようにするために、前記ケーシング９には砂を投入する開閉可能な蓋２０付きの投入口１９が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることが好ましい。投入口１９はケーシング９の一側面に方形に形成され、蓋２０は投入口１９の一側に蝶番２２を介して水平回動可能に設けられている。蓋２０を閉めた状態に固定するロック手段として、蓋２０の先端部とケーシング２０の一側面とには蓋２０の閉状態の時に互いに一致する軸孔を有する筒状のロック部材２３ａ，２３ｂが設けられ、これらロック部材２３ａ，２３ｂの軸孔に跨ってピン２４を挿入することにより蓋２０を閉めた状態に固定できるようになっている。
【００３２】
前記蓋２０を開けた投入口１９にはホッパー２１が着脱可能に取付けられるようになっている。このホッパー２１は、底板２１ａと両側の側板２１ｂからなり、先端が投入口１９に挿入係合されるようになっている。底板２１ａにはケーシング９の投入口１９下方の一側面に当接される補強板２５が設けられていると共に、両側板２１ｂには補強板２５との間でケーシング９の投入口１９の下側壁を挟み込んで保持する保持板２６が設けられている。
【００３３】
前記作業機２には、図９（ａ）ないし図８に示すように、ケーシング９の正回転時の振れを規制する振れ止め部２７ａと、駆動軸３の逆回転時にケーシング９の共回りを規制する回転止め部２７ｂとを選択的に使用可能に有する補助機構２７が設けられている。逆回転時にケーシング９の共回りを規制するのは、ケーシングが駆動軸と共回りすると、螺旋翼１２の回転による砂の搬送が困難となるからである。この補助機構２７は、作業機２のリード部１０の前面下側部に取付けられる取付部２８ａを有する平面略Ｕ字状の基部２８と、該基部２８の両側部に支軸２９を介して左右に開閉可能に設けられた円弧状の一対のアーム部３０とを備えている。
【００３４】
両アーム部３０は閉じた状態で、先端部同士が上下に重なるように形成されていると共に、その重なる部分に形成された孔部３１にピン３２を挿入することにより閉状態に固定されるようになっている。この状態では、図８の（ｃ）に示すように、基部２８と両アーム部３０によって方形のケーシング９を回転可能及び長手方向に移動可能に支持して横振れしないように規制する円形開口の振れ止め部２７ａが形成される。
【００３５】
また、前記基部２８及び腕部３０には、図８の（ａ）に示すように、方形のケーシング９の四面に接するように４本の規制ピン３３ａ〜３３ｄを井桁状に挿入して駆動軸３の逆回転時にケーシング９の共回りを抑制する回転止め部２７ｂを形成するための挿入孔３４ａ〜３４ｄが設けられている。基部２８及びアーム部３０と各規制ピン３３ａ〜３３ｄには、挿入した規制ピン３３ａ〜３３ｄの抜けを防止するための抜け止めピン（図示省略）を挿入するピン孔３５が形成されている。規制ピン３３ａ〜３３ｄの横断面は円形である。ケーシング９は、井桁状に挿入配置された規制ピン３３ａ〜３３ｄによって回転は拘束されているが、ケーシング９の長手方向に沿った移動は拘束されていないため、砂杭の造成に伴う圧密反力や昇降駆動部による引き上げ力によって上昇移動することができる。
【００３６】
次に、以上の構成からなる地盤圧密装置１の作用を述べる。地盤Ｇを掘削する場合には、図８の（ａ）に示すように、回転駆動により駆動軸３を介して先端の圧密カム７を正回転させると共に、一方向クラッチ１３を介して中空角柱状のケーシング９をも正回転させ、且つ地盤圧密装置１に作業機２の昇降駆動部により下向きの荷重を加えることにより、地盤Ｇを掘削して行く。この掘削工程では、圧密カム７を構成するカム板８の側方突出部８ａの内面８ｘで地盤Ｇが掘削され、掘削された土砂（地盤土）は地上に搬出されることなく中空角柱状のケーシング９の回転により該ケーシングの各角部９ｂで接線方向ないし半径方向外方に押し込められて孔壁６ａが圧密される。この掘削工程では、図８の（ｃ）に示すように、ケーシング９が補助機構の円形開口の振れ止め部２７ａにより回転可能及び軸方向に移動可能に支持されており、ケーシング９の横触れが規制されている。また、角形のケーシング９は孔壁６ａに対して角部９ｂが線接触で接するため、孔壁６ａに対して面接触で接する円形のケーシングと異なり、摩擦抵抗が少なく、容易に回転駆動することができる。
【００３７】
このようにして、図８の（ｂ）に示すように、地盤Ｇを所要の深度まで掘削したなら、ケーシング９の共回りを抑制する回転止め部２７ｂを形成すべく補助機構２７に規制ピン３３ａ〜３３ｄを井桁状に挿入し、ピン孔３５に抜け止めピン（図示省略）を挿入して規制ピンを保持する。また、ケーシング９における地上付近の投入口１９の蓋２０を開けてホッパー２１を取付け、このホッパー２１からケーシング９内に砂を投入する。回転駆動部１１の回転方向を切り換えて図９の（ｃ）に示すように駆動軸３を逆回転させることにより、螺旋翼１２で砂を下方の圧密カム７へ送り込むと共に、圧密カム７を構成するカム板８の側方突出部８ａの外面８ｙで砂が下方及び接線方向ないし半径方向外方へ押し込まれて圧密される。
【００３８】
これにより孔底から上方に向かって順次砂杭１８が造成されて行き、この砂杭１８の造成に伴い地盤圧密装置１が上昇して行く。この上昇に伴い順次下方の投入口１９にホッパー２１を付け替えて砂を投入してゆけば良い。このようにして図９の（ｄ）に示すように砂杭１８を孔口まで造成することにより砂杭１８が完成する。
【００３９】
この砂杭１８の圧密造成工程においては、掘削（削孔）工程で予め孔壁６ａが掘削土砂を用いて圧密されているため、砂４が必要以上に径方向外方に押し込まれる恐れがなく、砂４の使用量を節減することができる。また、掘削土砂を孔壁６ａの圧密に利用し、地上に搬出しないので、掘削土砂の処理を要しない。また、砂に地盤の土砂が混ざったり、或いは掘削土砂を混ぜたりすることなく純粋な砂のみで砂杭１８を造成することができるため、強度の高い砂杭を容易に造成することができる。
【００４０】
圧密カム７は、孔底側から圧密反力を受けるが、孔壁６ａ側（掘削孔の径方向）からもより多くの圧密反力を受けるため、アースオーガ式の従来工法のように地盤圧密装置が不本意に押し上げられることはない。このため、圧密反力に抗する荷重を地盤圧密装置に加える必要がなく、従って、作業機２の大型化を余儀なくされることがなく小型化が図れる。圧密の度合は回転駆動部１１にかかるトルク等によって推察することができ、所望の圧密度を維持しながら地盤圧密装置１を徐々に引き上げて行くことにより、柱状の圧密基礎である砂杭１８を造成することができる。
【００４１】
このように、地盤圧密装置１によれば、作業機２により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸３と、該駆動軸３の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部５と、駆動軸３の先端部に設けられ、正回転により地盤Ｇの掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部５からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面７ａを有する圧密カム７と、前記搬送部５を含む駆動軸３の外周を覆うように設けられ、駆動軸３の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔６の孔壁６ａを径方向外方へ圧密し、駆動軸３の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシング９とを備えているため、掘削時には掘削土砂を地上に搬出することなく中空角柱状のケーシング９の回転により径方向外方に押し込んで孔壁６ａを圧密することができ、圧密時にはケーシング９内を通して純粋な砂のみを圧密カム７まで送り込んで純粋な砂のみの高強度の砂杭１８を容易に造成することができる。
【００４２】
前記ケーシング９は消耗品であるが、該ケーシング９として、建築資材等の市販の角鋼管を用いることができるので、コストの低減が図れる。また、消耗品である圧密カム７も、鋼管を用いて作製できるので、コストの低減が図れる。なお、圧密カム７としては、特許第３２５９９１０号公報に記載された圧密カムを用いても良い。
【００４３】
前記ケーシング９の基端部には前記駆動軸３からケーシング９に正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチ１３が設けられているため、複雑な回転機構を要することなく掘削時にケーシング９を駆動軸３と一体的に回転することができ、構造の簡素化及びコストの低減が図れる。また、前記ケーシング９には砂を投入する開閉可能な蓋２０付きの投入口１９が長手方向に適宜間隔で複数設けられているため、砂杭の圧密造成に伴いケーシング９が順次上昇していっても地上でケーシング９内への砂の投入作業を容易に行うことができる。
【００４４】
更に、前記投入口１９にはホッパー２１が着脱可能に取付けられるため、ケーシング９内への砂の投入作業を更に容易に行うことができる。また、前記作業機２にはケーシング９の正回転時の振れを抑制する触振れ止め部２７ａと、駆動軸３の逆回転時にケーシング９の共回りを抑制する回転止め部２７ｂとを選択的に使用可能に有する補助機構２７が設けられているため、作業性の更なる向上が図れる。
【００４５】
図１０は地盤圧密装置の変形例を示す横断面図である。本実施例において、前記実施例と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施例では、中空角形状のケーシング９の角部９ｂの磨耗を抑制するために、各角部９ｂには、例えば９０度の開き角度の切欠部３６ａを有する小径の鋼管からなる補強部材３６が溶接等により設けられている。これによれば、ケーシング９の角部９ｂの磨耗を抑制ないし防止でき、耐久性の向上が図れる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、前記実施の形態では、二つのカム面を有する圧密カムが例示されているが、カム面は三つ以上設けられていてもよい。カム面には、摩耗を防止する超硬チップを設けることが好ましい。ケーシングの断面形状としては四角形が好ましいが、円形以外であれば、三角形、五角形、多角形、或いはこれらの角形で角部が曲面状に形成されたもの、楕円形又は長円形等であっても良い。ケーシングの先端部には駆動軸を回転可能に支持する軸受が砂の搬送の邪魔にならない状態で設けられていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤圧密装置の要部の構成を概略的に示す一部断面側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】ホッパーを取付けた場合のケーシングの側面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図７】ホッパーの側面図である。
【図８】補助機構を示す図で、（ａ）は回転止め部を選択使用した平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は振れ止め部を選択使用した平面図、（ｄ）はアーム部を拡開させた平面図である。
【図９】地盤圧密装置による作業を説明する図で、（ａ）は地盤掘削作業時の図、（ｂ）は地盤掘削作業終了時の図、（ｃ）は地盤の圧密作業時の図、（ｄ）は地盤圧密作業終了時の図である。
【図１０】地盤圧密装置の変形例を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 地盤圧密装置
２ 作業機
３ 駆動軸
４ 砂
５ 搬送部
６ 掘削孔
６ａ 孔壁
７ 圧密カム
７ａ カム面
９ ケーシング
１３ 一方向クラッチ
１９ 投入口
２０ 蓋
２１ ホッパー
２７ 補助機構
２７ａ 振れ止め部
２７ｂ 回転止め部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備えたことを特徴とする地盤圧密装置。
【請求項２】
前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項３】
前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項４】
前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項３記載の地盤圧密装置。
【請求項５】
前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備え、前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする地盤圧密装置。
【請求項２】
前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項３】
前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項４】
前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項１】
作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備えたことを特徴とする地盤圧密装置。
【請求項２】
前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項３】
前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項４】
前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項３記載の地盤圧密装置。
【請求項５】
前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機により基端部が昇降可能に支持されると共に正逆方向に回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に設けられ、その逆回転により砂を先端側へ搬送する搬送部と、駆動軸の先端部に設けられ、正回転により地盤の掘削が可能で、且つ逆回転により前記搬送部からの砂を掘削孔の孔底側及び径方向外方へ押し込んで圧密する少なくとも二つのカム面を有する圧密カムと、前記搬送部を含む駆動軸の外周を覆うように設けられ、駆動軸の正回転時にこれと一体的に回転して掘削孔の孔壁を径方向外方へ圧密し、駆動軸の逆回転時には回転が停止される中空角柱状のケーシングとを備え、前記ケーシングには砂を投入する開閉可能な蓋付きの投入口が長手方向に適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする地盤圧密装置。
【請求項２】
前記ケーシングの基端部には前記駆動軸からケーシングに正回転方向の動力のみを伝える一方向クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項３】
前記投入口にはホッパーが着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【請求項４】
前記作業機にはケーシングの正回転時の振れを抑制するガイド部と、駆動軸の逆回転時にケーシングの共回りを抑制する回転止め部とを選択的に使用可能に有する補助機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤圧密装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３１６５９２（Ｐ２００６−３１６５９２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４３２８８（Ｐ２００５−１４３２８８）
【出願日】平成１７年５月１６日（２００５．５．１６）
【特許番号】特許第３７７６４４２号（Ｐ３７７６４４２）
【特許公報発行日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（５０３１４２８８７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１６日（２００５．５．１６）
【特許番号】特許第３７７６４４２号（Ｐ３７７６４４２）
【特許公報発行日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（５０３１４２８８７）
【Ｆターム（参考）】
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