地盤改良装置の掘削・撹拌具
【課題】 掘削・撹拌具を具備する地盤改良装置を小型化することができて、狭隘地での地盤改良作業も容易に行うことができると共に、同地盤改良装置の製造コストや地盤改良施工費を安価にすること。
【解決手段】 上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成した。
【解決手段】 上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤改良装置の掘削・撹拌具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地盤改良装置の一形態として、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
すなわち、かかる地盤改良装置は、上下方向に伸延する内・外側二重構造の掘削・撹拌軸の下端部に、弧状に形成した内・外側撹拌翼を取り付けており、内軸に内側撹拌翼を取り付けると共に、外軸に外側撹拌翼を取り付けて、内・外軸を相互に逆回転させることにより、内・外側撹拌翼を相互に逆回転させた相対撹拌により掘削土と改良材とを混練することができるようにしている。
【特許文献1】特開平3−63312号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記した地盤改良装置は、内・外側撹拌翼を相互に逆回転させるために掘削・撹拌軸を内・外側二重軸構造としており、駆動モータに二重反転歯車機構を介して内・外側二重軸の上端部を連動連結して大型化している。そのために、かかる地盤改良装置の製造コストが高価な上に、地盤改良施工費が増大している。
【0005】
また、狭隘地においては、大型化した地盤改良装置を搬入することができないこともあり、小型で安価な地盤改良装置の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明では、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにした地盤改良装置において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成したことを特徴とする地盤改良装置の掘削・撹拌具を提供するものである。
【0007】
ここで、撹拌翼体の形状である「弧状」には、角部を有しない略円弧状(本実施例に係る形状)に限らず、角部を一つ有する略三角形弧状、角部を二つ有する略四角形弧状、さらには、角部を三つ以上有する略多角形弧状等も含まれるものである。
【0008】
また、以下の構成にも特徴を有する。
【0009】
(1)撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成したこと。
【0010】
(2)中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体の内方に、内側撹拌翼を配置すると共に、同内側撹拌翼は掘削・撹拌軸の外周面に基端を固設したこと。
【0011】
(3)撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端に、未掘削地盤に沿って転動する案内回転体を取り付けたこと。
【0012】
(4)案内回転体は、練り込み作用体の伸延方向に進退自在となすと共に、進出方向に弾性付勢したこと。
【0013】
(5)撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面は、上下方向に対して傾斜する傾斜面となして、同練り込み作用体が案内回転体の未掘削地盤に沿った転動・移動に連動して掘削・撹拌軸を中心に回転するようにしたこと。
【0014】
(6)上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の下端部に、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した撹拌翼を取り付けると共に、同撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部に複数の掘削刃を、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着したこと。
【発明の効果】
【0015】
(1)請求項1記載の本発明に係る掘削・撹拌具は、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにした地盤改良装置において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成している。
【0016】
このようにして、複数の練り込み作用体の内、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体は、先端を掘削されていない未掘削地盤に位置させて、同先端と未掘削地盤との間に摩擦抵抗が発生して掘削方向に移動するだけで、回転しないようにする。この際、かかる練り込み作用翼は、掘進方向への摩擦抵抗を可及的に小さくすると共に、回り止め機能を確保するため、単一にするのが好ましい。
【0017】
そして、上記した練り込み作用体とボス部を介して一体となしたそれ以外の練り込み作用体は、弧状に形成した撹拌翼の内方に配置すると共に、先端を撹拌翼体の膨出端近傍位置まで伸延させて形成することにより、回転駆動する撹拌翼体内にあって回転しない。
【0018】
その結果、掘削・撹拌軸を中心に一方向に回転駆動される撹拌翼により、同撹拌翼の内方に掘削土と改良土が撹拌されると共に、同撹拌翼の内方に撹拌された掘削土と改良土が、練り込み作用体により練り込み撹拌されて、従来の相対撹拌に近似した良好な混練性が確保される。
【0019】
このように、請求項1記載の本発明に係る掘削・撹拌具は、単軸の掘削・撹拌軸に取り付けた撹拌翼を回転駆動させるだけで、掘削土と改良土の混練性を良好に確保することができるため、同掘削・撹拌具を具備する地盤改良装置を小型化することができて、狭隘地での地盤改良作業も容易に行うことができると共に、同地盤改良装置の製造コストや地盤改良施工費を安価にすることができる。
【0020】
(2)請求項2記載の本発明では、撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成している。
【0021】
このようにして、弧状に形成した撹拌翼の内方に、それに沿って弧状に形成した練り込み作用体を配置することができる。その結果、外側に位置する弧状の撹拌翼と内側に位置する弧状の練り込み作用体が協働して、相対撹拌に近似した混練作動をして、掘削土と改良材を堅実に混練することができる。
【0022】
(3)請求項3記載の本発明では、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体の内方に、内側撹拌翼を配置すると共に、同内側撹拌翼は掘削・撹拌軸の外周面に基端を固設している。
【0023】
このようにして、弧状に形成した外側の撹拌翼体と内側撹拌翼との間に、弧状に形成した練り込み作用体を配置することができる。その結果、内外側に位置して回転駆動される撹拌翼により撹拌効率を向上させることができると共に、両者の間に弧状に形成して配置した練り込み作用体による練り込み撹拌を堅実に図ることができる。
【0024】
この際、内側撹拌翼の形状は、掘削・撹拌軸の半径方向に伸延させて形成することもできるが、外側の撹拌翼体ないしは練り込み作用体に沿わせて弧状に形成することもできる。
【0025】
(4)請求項4記載の本発明では、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端に、未掘削地盤に沿って転動する案内回転体を取り付けている。
【0026】
このようにして、案内回転体が未掘削地盤に沿って転動するようにしているため、未掘削地盤から受ける摩擦抵抗を大幅に軽減することができて、礫、転石、ガラ等が混在している地盤やN値の高い地盤においても掘進効率を向上させることができる。
【0027】
(5)請求項5記載の本発明では、案内回転体は、練り込み作用体の伸延方向に進退自在となすと共に、進出方向に弾性付勢している。
【0028】
このようにして、特に、礫、転石、ガラ等が混在している地盤においても、案内回転体を適宜進退させて礫、転石、ガラ等を乗り越えながら転動させることができるため、掘進効率をより一層向上させることができる。
【0029】
(6)請求項6記載の本発明では、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面は、上下方向に対して傾斜する傾斜面となして、同練り込み作用体が案内回転体の未掘削地盤に沿った転動・移動に連動して掘削・撹拌軸を中心に回転作動するようにしている。
【0030】
このようにして、回転駆動する撹拌翼と回転作動する練り込み作用翼とにより、掘削土と改良材とを混練して効率よく地盤を改良することができる。
【0031】
この際、回転駆動する撹拌翼と回転作動する練り込み作用翼との回転速度が異なるように設定することにより、混練性を良好に確保する。例えば、掘削・撹拌軸の掘進速度と掘削地盤の土質等により回転速度が決定される練り込み作用翼に比して、回転駆動される撹拌翼の回転速度を適宜大きくないしは小さく設定することにより、混練性を良好に確保することができる。
【0032】
特に、撹拌翼と練り込み作用翼とが相互に反対方向に回転するように、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面を、上下方向に対して傾斜する傾斜面となした場合には、外側の撹拌翼と練り込み作用翼とが協働して、相対撹拌に近似した混練作動をするため、掘削土と改良材を堅実に混練することができる。
【0033】
(7)請求項7記載の本発明では、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の下端部に、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した撹拌翼を取り付けると共に、同撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部に複数の掘削刃を、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着している。
【0034】
このようにして、撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部を、地盤を掘削するための掘削翼体となすことができる。この際、複数の掘削刃は、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着しているため、破損等した掘削刃毎に装着体を介して付け替えることができて、付け替え作業の手間と費用の軽減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
以下に、本発明に係る地盤改良装置の掘削・撹拌具の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0036】
[第1実施形態]
図1(a)は、第1実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図1(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0037】
ここで、地盤改良装置(図示せず)は、掘削・撹拌具Aと、同掘削・撹拌具Aを昇降可能かつ正・逆回転駆動可能に支持するベースマシン等の昇降回転駆動支持部(図示せず)と、同掘削・撹拌具Aに改良材を供給する改良材供給部(図示せず)とを具備して、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにしている。なお、改良材としては、セメントミルク等の固化材に限らず、有害物質に汚染された地盤や地下水を、中和・消滅・浄化させて無公害化する化学剤ないしは薬剤、例えば、塩化第一鉄や塩化第二鉄を使用することができる。
【0038】
掘削・撹拌具Aは、図1に示すように、掘削・撹拌軸1の下端部に、撹拌翼2と練り込み作用翼3とを設けている。掘削・撹拌軸1は、上下方向に伸延する中空管状に形成して、その外周面下部に撹拌翼2と練り込み作用翼3とを取り付ける一方、管状内部の空間を改良材供給路となすと共に、下端に改良材吐出部(図示せず)を設けて、改良材を前記した改良材供給部→改良材供給路→改良材吐出部に供給して吐出するようにしている。
【0039】
撹拌翼2は、中途部2cを外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸1の外周面下端部にその基端2aを固設する一方、同掘削・撹拌軸1の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部4の外周面に先端2bを遊嵌している。かかる撹拌翼2を複数(本実施形態では2個)、掘削・撹拌軸1にその軸線対称位置に配置して設けている。なお、撹拌翼2の基端2aの直上方に位置する掘削・撹拌軸1の部分に、改良材やエアーを撹拌翼2の中途部2cに向けて吐出する吐出部(図示せず)を設けができる。このようにして、かかる吐出部から改良材やエアーを吐出することにより、これらの吐出圧で、土壌が分散・拡散されるようにすることができる。その結果、改良材と土壌との撹拌・混練性を向上させることができる。
【0040】
そして、撹拌翼2の下部を形成する半径方向伸延部2dには、複数の掘削刃5を、それぞれ複数の装着体6を介して着脱自在に装着して掘削翼7となしている。掘削翼7は、図2及び図3にも示すように、単一の装着体6に2個の掘削刃5を半径向伸延部2dの伸延方向に間隔を開けて一体的に形成し、半径方向伸延部2dの前面側(掘削回転方向の下流側)に、各装着体6に形成した嵌合凹部6aを嵌合すると共に、同半径方向伸延部2dの中途部に、連結ボルト8を介して、各装着体6に形成した連結部6bを連結している。9は、複数(本実施形態では3個)の装着体6を一体的に連結する一体的連結片である。
【0041】
このようにして、掘削刃5が摩耗・損傷等した場合には、摩耗・損傷等した掘削刃5と一体的に形成している装着体6毎に付け替えることができるようにしている。
【0042】
また、図4は、装着体6の変容例であり、隣接する端面6cを半径方向伸延部2dの伸延方向に対して傾斜する傾斜面となして、地盤掘削持に掘削刃5を介して装着体6が受けるせん断力を分散させて、同装着体6に作用する負荷を軽減することができるようにしている。
【0043】
練り込み作用翼3は、図1に示すように、前記したボス部4と、同ボス部4の半径方向に伸延させて形成した複数組(本実施形態では2組)の練り込み作用体10,11を具備している。
【0044】
そして、ボス部4は、筒状に形成して、掘削・撹拌軸1の外周面廻りに回転自在に嵌合し、外周面の中途部に撹拌翼2の先端2bを遊嵌している。12,13は、ボス部4が掘削・撹拌軸1の軸線方向に摺動するのを規制するストッパー体である。
【0045】
また、練り込み作用体10は、撹拌翼2の外方である先端2bの直上方に位置するボス部4の周面上部に基端を取り付けて、同ボス部4の半径方向に直状に伸延させ、同練り込み作用体10の先端部に、回転支軸14を介して、円板状に形成した案内回転体15を未掘削地盤G(図6及び図7参照)に沿って転動自在、かつ、練り込み作用体10の伸延方向に進退自在に取り付けている。回転支軸14と練り込み作用体10との間には、弾性付勢体としての押圧スプリング16を介設して、案内回転体15を進出方向(未掘削地盤Gを押圧する方向)に弾性付勢している。
【0046】
しかも、練り込み作用体10の先端である案内回転体15の外側周端部は、撹拌翼2の膨出端よりも外方位置に配置して、同案内回転体15が、常時、未掘削地盤G(図6及び図7参照)に沿って転動するようにしている。さらには、図5の端面図に示すように、練り込み作用体10の両側面10a,10aは、上下方向に対して前低後高(掘削回転方向の下流側を前として)に傾斜する傾斜面となしている。かかる練り込み作用体10を複数(本実施形態では2個)、掘削・撹拌軸1にその軸線対称位置に配置して設けている。
【0047】
練り込み作用体11は、撹拌翼2の内方であるボス部4の周面下部に基端を取り付けて、先端を撹拌翼2の膨出端近傍位置までボス部4の半径方向に直状に伸延させて形成している。かかる練り込み作用体11を複数(本実施形態では2個)、掘削・撹拌軸1にその軸線対称位置に配置して設けている。
【0048】
このようにして、図6に示すように、掘削・撹拌軸1を平面視時計廻りaに回転させながら掘削・撹拌具Aを下方へ掘進させると、案内回転体15が未掘削地盤Gに沿って転動・移動し、それに連動して練り込み作用体10が掘削・撹拌軸1を中心に平面視反時計廻りbに回転するようにしている。P1は掘進方向、K1は案内回転体15の転動・移動軌跡である。
【0049】
従って、掘削・撹拌軸1に連動連設して回転駆動される撹拌翼2と、上記のように回転作動される練り込み作用翼3とは相対的に反対方向に回転して、掘削土と改良材を相対撹拌する。この際、撹拌翼2が内方に撹拌した掘削土と改良材の混練土を練り込み作用翼3の練り込み作用体10,11が緻密に練り込んで、混練性を良好となすことができる。
【0050】
また、図7に示すように、掘削・撹拌軸1を平面視反時計廻りbに回転させながら掘削・撹拌具Aを上方へ引き抜くと、案内回転体15が未掘削地盤Gに沿って転動・移動し、それに連動して練り込み作用体10が掘削・撹拌軸1を中心に平面視時計廻りaに回転するようにしている。P2は引き抜き方向、K2は案内回転体15の転動・移動軌跡である。
【0051】
従って、掘削・撹拌軸1に連動連設して回転駆動される撹拌翼2と、上記のように回転作動される練り込み作用翼3とは相互に反対方向に回転して、掘削土と改良材を相対撹拌する。この際、撹拌翼2が内方に撹拌した掘削土と改良材の混練土を練り込み作用翼3の練り込み作用体10,11が練り込んで、掘削・撹拌具Aの上方への引き抜き時の混練性も良好となすことができる。
【0052】
なお、練り込み作用体11の直下方に位置する掘削・撹拌軸1の部分に、前記した改良材吐出部(図示せず)を設けて、同改良材吐出部から改良材を吐出させることにより、同改良材と掘削土とが相対撹拌する撹拌翼2と練り込み作用体11とにより緻密に混練されるようにすることができる。
【0053】
また、本実施形態では、練り込み作用体10の両側面10a,10aの設定(傾斜面の形成)を、練り込み作用翼3が撹拌翼2とは回転方向が反対となるようにして、相対撹拌がなされるようにしているが、練り込み作用翼3が回転しないようにすることも、また、撹拌翼2と同一方向に異なる回転速度で回転するようにすることもできる。
【0054】
[第2実施形態]
図8(a)は、第2実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図8(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0055】
第2実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を上記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2の中途部2cから掘削・撹拌軸1に向けて略水平に平行させて伸延する撹拌翼片2e,2fを、練り込み作用体11の直上方と直下方とに配置している点で異なる。
【0056】
このようにして、相互に反対方向に回転して相対撹拌する撹拌翼片2e,2fと練り込み作用体11とによる混練土の水平せん断を増加させて、混練性を向上させている。
【0057】
[第3実施形態]
図9(a)は、第3実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図9(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0058】
第3実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、練り込み作用体10の直上方位置に、撹拌翼2と練り込み作用体11とを増設している点で異なる。
【0059】
このようにして、増設した撹拌翼2と練り込み作用体11とにより混練性を向上させている。
【0060】
[第4実施形態]
図10(a)は、第4実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図10(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0061】
第4実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2の内方において、練り込み作用体11の下方に位置させて、掘削・撹拌軸1の外周面からその半径方向に伸延する内側撹拌翼17を設けている点で異なる。
【0062】
このようにして、回転駆動する内側撹拌翼17を増設させて混練性を向上させている。
【0063】
[第5実施形態]
図11(a)は、第5実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図11(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0064】
第5実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2の内方に配置した練り込み作用体11は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、先端を掘削・撹拌軸1の外周面に遊嵌し、同練り込み作用体11の内方に、内側撹拌翼17を配置すると共に、同内側撹拌翼17は掘削・撹拌軸1の外周面に基端を固設している点で異なる。
【0065】
このようにして、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体11の内・外側位置に撹拌翼2と内側撹拌翼17を配設して、相対撹拌させるようにしているため、混練性をより一層向上させることができる。
【0066】
ここで、本第5実施形態では、内側撹拌翼17を掘削・撹拌軸1の半径方向に伸延させて直状に形成しているが、同内側撹拌翼17も撹拌翼2や練り込み作用体11と同様に、中途部が外方へ膨出する弧状に形成することにより、混練性をより一層向上させることができる。
【0067】
[第6実施形態]
図12(a)は、第6実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図12(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0068】
第6実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第5実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、練り込み作用体10の直上方位置に、撹拌翼2と練り込み作用体11と内側撹拌翼17とを増設している点で異なる。
【0069】
このようにして、増設した撹拌翼2と練り込み作用体11と内側撹拌翼17とにより混練性を向上させている。
【0070】
[第7実施形態]
図13(a)は、第7実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図13(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0071】
第7実施形態としての掘削・撹拌具Aは、掘削・撹拌軸1の下端部に掘削翼7を設けており、同掘削翼7は、掘削・撹拌軸1の半径方向に伸延する一対の撹拌翼体18,18を、掘削・撹拌軸1の軸線対称位置に配置して一体成形し、両撹拌翼体18,18に複数の掘削刃19を固接して形成している。そして、掘削翼7の直上方位置に練り込み作用翼3を配設し、同練り込み作用翼3の直上方位置に撹拌翼2を配設している。なお、図示しない改良材吐出部は、掘削翼7の下端中央部や撹拌翼2の内方に位置する掘削・撹拌軸1の部分に設けることができる。
【0072】
このようにして、同一方向に回転する掘削翼7と撹拌翼2との間に、これらとは反対方向ないしは回転速度を異ならせて同一方向に回転する練り込み作用体10を配置することにより、掘削土の練り込みが堅実になされるようにすることができる。
【0073】
[第8実施形態]
図14(a)は、第8実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図14(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0074】
第8実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第7実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、掘削翼7の直上方位置に撹拌翼2を配設し、同撹拌翼2の直上方位置に練り込み作用翼3を配設して、撹拌翼2に上下方向ないしは左右方向に伸延する撹拌翼片2g,2hを設ける一方、練り込み作用体11に上下方向に伸延する練り込み作用片11aを設けて、同練り込み作用片11aを上下方向に伸延する撹拌翼片2g,2gの間に配置している点で異なる。
【0075】
このようにして、撹拌翼片2g,2hと練り込み作用片11aとが掘削土と改良材を相対撹拌するようにして、これらの混練性を向上させている。
【0076】
[第9実施形態]
図15(a)は、第9実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図15(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0077】
第9実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第7実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2と練り込み作用翼3を上下線対称に増設配置しているてんでことなる。
【0078】
このようにして、混練性を向上させている。
【0079】
[第10実施形態]
図16(a)は、第10実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図16(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0080】
第10実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第7実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、練り込み作用体10を撹拌翼2の直上方位置に配置して、同撹拌翼2の下部を形成する半径方向伸延部2dを掘削翼7の直上方位置に配置している点で異なる。さらには、半径方向伸延部2dに拡散翼体20を設けている点で異なる。
【0081】
すなわち、図16及び図17に示すように、掘削・撹拌軸1の外周面に3個の撹拌翼2を円周方向に等間隔を開けて配設し、各撹拌翼2の半径方向伸延部2dの下面に拡散翼体20を垂設して、各拡散翼体20を掘削翼7の直上方位置に配置している。
【0082】
そして、底面説明図である図17に示すように、拡散翼体20は、半径方向伸延部2dの下面に回転方向に伸延する板状の拡散翼片21,21を一対として、相互の間隔が回転方向の下流側から上流側に漸次幅広となるように、底面視「ハ」の字状に配置して形成している。なお、本実施の形態では、拡散翼片21,21を平板状に形成しているが、同拡散翼片21,21の側面形状は、掘削土をスムーズに拡散・案内することができる形状であればこれに限られるものではなく、湾曲させた弧状に形成することもできる。
【0083】
しかも、半径方向伸延部2dの最外側に配置した拡散翼体20を基準にして、その回転方向下流側に隣接する半径方向伸延部2dには、拡散翼体20を掘削・撹拌軸1側に偏倚させて配設し、その回転方向下流側に隣接する半径方向伸延部2dには、拡散翼体20をさらに掘削・撹拌軸1側に偏倚させて配設して、基準にした拡散翼体20の内外側の拡散翼片21,21によって略同一水平面上に形成される回転軌跡内に、その回転方向下流側に隣接する拡散翼体20の外側の拡散翼片21が位置し、同拡散翼体20の内外側の拡散翼片21,21によって略同一水平面上に形成される回転軌跡内に、その回転方向下流側に隣接する拡散翼体20の外側の拡散翼片21が位置するようにしている。
【0084】
このようにして、掘削翼7の直上方位置で3組の拡散翼体20,20,20を、略同一水平面上にて掘削・撹拌軸1を中心に円軌道を描くように移動させることにより、相互の間隔が回転方向の下流側から上流側に漸次幅広となるように、図18に示すように、底面視「ハ」の字状に配置した一対の拡散翼片21,21間に掘削土が通過する際、土壌g間の結合が分散され、その間隙に改良材、例えば、セメントスラリーが混合して、改良土壌として流動化が促進され、混練性を一層向上させることができる。d1は拡散翼片21,21間の内部拡散方向である。また、底面視「ハ」の字状に配置した拡散翼片21,21の外側面は、船舶の舷側部のように機能して、拡散翼体20の回転軌跡に沿って、土壌が船舶の航跡のように外部拡散方向d2に拡散され、セメントスラリーとの混合が促進される。
【0085】
ここで、分散・流動化された掘削土の近傍に改良材吐出部(図示せず)から改良材を吐出させることにより、同改良材と掘削土とを相対撹拌する撹拌翼2と練り込み作用体11とにより緻密に混練させ易くなる。
【0086】
しかも、掘削・撹拌軸1の円周方向に等間隔に配置した3個の撹拌翼2にそれぞれ1個づつ拡散翼体20を半径方向に位置ずれさせて配設しているため、拡散翼体20を介して各撹拌翼2には略均等な負荷を作用させることができる。その結果、一部の撹拌翼2に過負荷が作用するのを回避することができて、一部の撹拌翼2が過負荷により通常よりも短時間に損傷されるという不具合を防止することができる。従って、混練性を向上させることができると共に、各撹拌翼2の寿命を均一化せることができて、結果的に各撹拌翼2を延命させることができる。
【0087】
図19は、上記した第10実施形態の第1変容例を示しており、拡散翼片21,21間に上下方向分流形成翼片22を介設して、前記したように拡散翼片21,21による左右方向への土壌の分流・拡散に加えて、上下方向分流形成翼片22により上下方向の土壌の分流・拡散がなされるようにしている。d3は上部拡散方向、d4は下部拡散方向である。
【0088】
図20は、上記した第10実施形態の第2変容例を示しており、各拡散翼片21,21にそれぞれ上下方向分流形成翼片22,22を左右側方に張り出し状に設けて、拡散翼片21,21による左右方向への土壌の分流・拡散に加えて、上下方向分流形成翼片22,22により上下方向の土壌の分流・拡散がなされるようにしている。
【0089】
なお、上記した第10実施形態及びその第1・第2変容例においては、半径方向伸延部2dに拡散翼体20を設けている場合について説明しているが、掘削翼7に拡散翼体20を設けて、同拡散翼体20を半径方向伸延部2dと掘削翼7との間に配置することもでき、この場合も同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0090】
【図1】(a)は第1実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図2】掘削翼の底面図。
【図3】同掘削翼の側面図。
【図4】装着体の変容例を示す掘削翼の底面図。
【図5】練り込み作用体の端面図。
【図6】掘進説明図。
【図7】引き抜き説明図。
【図8】(a)は第2実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図9】(a)は第3実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図10】(a)は第4実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図11】(a)は第5実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図12】(a)は第6実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図13】(a)は第7実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図14】(a)は第8実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図15】(a)は第9実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図16】(a)は第10実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図17】拡散翼体の底面説明図。
【図18】拡散翼体による土壌分散説明図。
【図19】(a)は第10実施形態の第1変容例としての拡散翼体の正面拡大説明図、(b)は(a)のI-I線断面図、(c)は上下方向分流形成翼片による土壌分散説明図。
【図20】(a)は第10実施形態の第2変容例としての拡散翼体の正面拡大説明図、(b)は(a)のII-II線断面図。
【符号の説明】
【0091】
A 掘削・撹拌具
G 未掘削地盤
1 掘削・撹拌軸
2 撹拌翼
3 練り込み作用翼
10 練り込み作用体
11 練り込み作用体
20 拡散翼体
21 拡散翼片
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤改良装置の掘削・撹拌具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地盤改良装置の一形態として、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
すなわち、かかる地盤改良装置は、上下方向に伸延する内・外側二重構造の掘削・撹拌軸の下端部に、弧状に形成した内・外側撹拌翼を取り付けており、内軸に内側撹拌翼を取り付けると共に、外軸に外側撹拌翼を取り付けて、内・外軸を相互に逆回転させることにより、内・外側撹拌翼を相互に逆回転させた相対撹拌により掘削土と改良材とを混練することができるようにしている。
【特許文献1】特開平3−63312号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記した地盤改良装置は、内・外側撹拌翼を相互に逆回転させるために掘削・撹拌軸を内・外側二重軸構造としており、駆動モータに二重反転歯車機構を介して内・外側二重軸の上端部を連動連結して大型化している。そのために、かかる地盤改良装置の製造コストが高価な上に、地盤改良施工費が増大している。
【0005】
また、狭隘地においては、大型化した地盤改良装置を搬入することができないこともあり、小型で安価な地盤改良装置の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明では、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにした地盤改良装置において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成したことを特徴とする地盤改良装置の掘削・撹拌具を提供するものである。
【0007】
ここで、撹拌翼体の形状である「弧状」には、角部を有しない略円弧状(本実施例に係る形状)に限らず、角部を一つ有する略三角形弧状、角部を二つ有する略四角形弧状、さらには、角部を三つ以上有する略多角形弧状等も含まれるものである。
【0008】
また、以下の構成にも特徴を有する。
【0009】
(1)撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成したこと。
【0010】
(2)中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体の内方に、内側撹拌翼を配置すると共に、同内側撹拌翼は掘削・撹拌軸の外周面に基端を固設したこと。
【0011】
(3)撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端に、未掘削地盤に沿って転動する案内回転体を取り付けたこと。
【0012】
(4)案内回転体は、練り込み作用体の伸延方向に進退自在となすと共に、進出方向に弾性付勢したこと。
【0013】
(5)撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面は、上下方向に対して傾斜する傾斜面となして、同練り込み作用体が案内回転体の未掘削地盤に沿った転動・移動に連動して掘削・撹拌軸を中心に回転するようにしたこと。
【0014】
(6)上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の下端部に、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した撹拌翼を取り付けると共に、同撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部に複数の掘削刃を、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着したこと。
【発明の効果】
【0015】
(1)請求項1記載の本発明に係る掘削・撹拌具は、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにした地盤改良装置において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成している。
【0016】
このようにして、複数の練り込み作用体の内、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体は、先端を掘削されていない未掘削地盤に位置させて、同先端と未掘削地盤との間に摩擦抵抗が発生して掘削方向に移動するだけで、回転しないようにする。この際、かかる練り込み作用翼は、掘進方向への摩擦抵抗を可及的に小さくすると共に、回り止め機能を確保するため、単一にするのが好ましい。
【0017】
そして、上記した練り込み作用体とボス部を介して一体となしたそれ以外の練り込み作用体は、弧状に形成した撹拌翼の内方に配置すると共に、先端を撹拌翼体の膨出端近傍位置まで伸延させて形成することにより、回転駆動する撹拌翼体内にあって回転しない。
【0018】
その結果、掘削・撹拌軸を中心に一方向に回転駆動される撹拌翼により、同撹拌翼の内方に掘削土と改良土が撹拌されると共に、同撹拌翼の内方に撹拌された掘削土と改良土が、練り込み作用体により練り込み撹拌されて、従来の相対撹拌に近似した良好な混練性が確保される。
【0019】
このように、請求項1記載の本発明に係る掘削・撹拌具は、単軸の掘削・撹拌軸に取り付けた撹拌翼を回転駆動させるだけで、掘削土と改良土の混練性を良好に確保することができるため、同掘削・撹拌具を具備する地盤改良装置を小型化することができて、狭隘地での地盤改良作業も容易に行うことができると共に、同地盤改良装置の製造コストや地盤改良施工費を安価にすることができる。
【0020】
(2)請求項2記載の本発明では、撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成している。
【0021】
このようにして、弧状に形成した撹拌翼の内方に、それに沿って弧状に形成した練り込み作用体を配置することができる。その結果、外側に位置する弧状の撹拌翼と内側に位置する弧状の練り込み作用体が協働して、相対撹拌に近似した混練作動をして、掘削土と改良材を堅実に混練することができる。
【0022】
(3)請求項3記載の本発明では、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体の内方に、内側撹拌翼を配置すると共に、同内側撹拌翼は掘削・撹拌軸の外周面に基端を固設している。
【0023】
このようにして、弧状に形成した外側の撹拌翼体と内側撹拌翼との間に、弧状に形成した練り込み作用体を配置することができる。その結果、内外側に位置して回転駆動される撹拌翼により撹拌効率を向上させることができると共に、両者の間に弧状に形成して配置した練り込み作用体による練り込み撹拌を堅実に図ることができる。
【0024】
この際、内側撹拌翼の形状は、掘削・撹拌軸の半径方向に伸延させて形成することもできるが、外側の撹拌翼体ないしは練り込み作用体に沿わせて弧状に形成することもできる。
【0025】
(4)請求項4記載の本発明では、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端に、未掘削地盤に沿って転動する案内回転体を取り付けている。
【0026】
このようにして、案内回転体が未掘削地盤に沿って転動するようにしているため、未掘削地盤から受ける摩擦抵抗を大幅に軽減することができて、礫、転石、ガラ等が混在している地盤やN値の高い地盤においても掘進効率を向上させることができる。
【0027】
(5)請求項5記載の本発明では、案内回転体は、練り込み作用体の伸延方向に進退自在となすと共に、進出方向に弾性付勢している。
【0028】
このようにして、特に、礫、転石、ガラ等が混在している地盤においても、案内回転体を適宜進退させて礫、転石、ガラ等を乗り越えながら転動させることができるため、掘進効率をより一層向上させることができる。
【0029】
(6)請求項6記載の本発明では、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面は、上下方向に対して傾斜する傾斜面となして、同練り込み作用体が案内回転体の未掘削地盤に沿った転動・移動に連動して掘削・撹拌軸を中心に回転作動するようにしている。
【0030】
このようにして、回転駆動する撹拌翼と回転作動する練り込み作用翼とにより、掘削土と改良材とを混練して効率よく地盤を改良することができる。
【0031】
この際、回転駆動する撹拌翼と回転作動する練り込み作用翼との回転速度が異なるように設定することにより、混練性を良好に確保する。例えば、掘削・撹拌軸の掘進速度と掘削地盤の土質等により回転速度が決定される練り込み作用翼に比して、回転駆動される撹拌翼の回転速度を適宜大きくないしは小さく設定することにより、混練性を良好に確保することができる。
【0032】
特に、撹拌翼と練り込み作用翼とが相互に反対方向に回転するように、撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面を、上下方向に対して傾斜する傾斜面となした場合には、外側の撹拌翼と練り込み作用翼とが協働して、相対撹拌に近似した混練作動をするため、掘削土と改良材を堅実に混練することができる。
【0033】
(7)請求項7記載の本発明では、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の下端部に、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した撹拌翼を取り付けると共に、同撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部に複数の掘削刃を、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着している。
【0034】
このようにして、撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部を、地盤を掘削するための掘削翼体となすことができる。この際、複数の掘削刃は、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着しているため、破損等した掘削刃毎に装着体を介して付け替えることができて、付け替え作業の手間と費用の軽減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
以下に、本発明に係る地盤改良装置の掘削・撹拌具の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0036】
[第1実施形態]
図1(a)は、第1実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図1(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0037】
ここで、地盤改良装置(図示せず)は、掘削・撹拌具Aと、同掘削・撹拌具Aを昇降可能かつ正・逆回転駆動可能に支持するベースマシン等の昇降回転駆動支持部(図示せず)と、同掘削・撹拌具Aに改良材を供給する改良材供給部(図示せず)とを具備して、地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにしている。なお、改良材としては、セメントミルク等の固化材に限らず、有害物質に汚染された地盤や地下水を、中和・消滅・浄化させて無公害化する化学剤ないしは薬剤、例えば、塩化第一鉄や塩化第二鉄を使用することができる。
【0038】
掘削・撹拌具Aは、図1に示すように、掘削・撹拌軸1の下端部に、撹拌翼2と練り込み作用翼3とを設けている。掘削・撹拌軸1は、上下方向に伸延する中空管状に形成して、その外周面下部に撹拌翼2と練り込み作用翼3とを取り付ける一方、管状内部の空間を改良材供給路となすと共に、下端に改良材吐出部(図示せず)を設けて、改良材を前記した改良材供給部→改良材供給路→改良材吐出部に供給して吐出するようにしている。
【0039】
撹拌翼2は、中途部2cを外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸1の外周面下端部にその基端2aを固設する一方、同掘削・撹拌軸1の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部4の外周面に先端2bを遊嵌している。かかる撹拌翼2を複数(本実施形態では2個)、掘削・撹拌軸1にその軸線対称位置に配置して設けている。なお、撹拌翼2の基端2aの直上方に位置する掘削・撹拌軸1の部分に、改良材やエアーを撹拌翼2の中途部2cに向けて吐出する吐出部(図示せず)を設けができる。このようにして、かかる吐出部から改良材やエアーを吐出することにより、これらの吐出圧で、土壌が分散・拡散されるようにすることができる。その結果、改良材と土壌との撹拌・混練性を向上させることができる。
【0040】
そして、撹拌翼2の下部を形成する半径方向伸延部2dには、複数の掘削刃5を、それぞれ複数の装着体6を介して着脱自在に装着して掘削翼7となしている。掘削翼7は、図2及び図3にも示すように、単一の装着体6に2個の掘削刃5を半径向伸延部2dの伸延方向に間隔を開けて一体的に形成し、半径方向伸延部2dの前面側(掘削回転方向の下流側)に、各装着体6に形成した嵌合凹部6aを嵌合すると共に、同半径方向伸延部2dの中途部に、連結ボルト8を介して、各装着体6に形成した連結部6bを連結している。9は、複数(本実施形態では3個)の装着体6を一体的に連結する一体的連結片である。
【0041】
このようにして、掘削刃5が摩耗・損傷等した場合には、摩耗・損傷等した掘削刃5と一体的に形成している装着体6毎に付け替えることができるようにしている。
【0042】
また、図4は、装着体6の変容例であり、隣接する端面6cを半径方向伸延部2dの伸延方向に対して傾斜する傾斜面となして、地盤掘削持に掘削刃5を介して装着体6が受けるせん断力を分散させて、同装着体6に作用する負荷を軽減することができるようにしている。
【0043】
練り込み作用翼3は、図1に示すように、前記したボス部4と、同ボス部4の半径方向に伸延させて形成した複数組(本実施形態では2組)の練り込み作用体10,11を具備している。
【0044】
そして、ボス部4は、筒状に形成して、掘削・撹拌軸1の外周面廻りに回転自在に嵌合し、外周面の中途部に撹拌翼2の先端2bを遊嵌している。12,13は、ボス部4が掘削・撹拌軸1の軸線方向に摺動するのを規制するストッパー体である。
【0045】
また、練り込み作用体10は、撹拌翼2の外方である先端2bの直上方に位置するボス部4の周面上部に基端を取り付けて、同ボス部4の半径方向に直状に伸延させ、同練り込み作用体10の先端部に、回転支軸14を介して、円板状に形成した案内回転体15を未掘削地盤G(図6及び図7参照)に沿って転動自在、かつ、練り込み作用体10の伸延方向に進退自在に取り付けている。回転支軸14と練り込み作用体10との間には、弾性付勢体としての押圧スプリング16を介設して、案内回転体15を進出方向(未掘削地盤Gを押圧する方向)に弾性付勢している。
【0046】
しかも、練り込み作用体10の先端である案内回転体15の外側周端部は、撹拌翼2の膨出端よりも外方位置に配置して、同案内回転体15が、常時、未掘削地盤G(図6及び図7参照)に沿って転動するようにしている。さらには、図5の端面図に示すように、練り込み作用体10の両側面10a,10aは、上下方向に対して前低後高(掘削回転方向の下流側を前として)に傾斜する傾斜面となしている。かかる練り込み作用体10を複数(本実施形態では2個)、掘削・撹拌軸1にその軸線対称位置に配置して設けている。
【0047】
練り込み作用体11は、撹拌翼2の内方であるボス部4の周面下部に基端を取り付けて、先端を撹拌翼2の膨出端近傍位置までボス部4の半径方向に直状に伸延させて形成している。かかる練り込み作用体11を複数(本実施形態では2個)、掘削・撹拌軸1にその軸線対称位置に配置して設けている。
【0048】
このようにして、図6に示すように、掘削・撹拌軸1を平面視時計廻りaに回転させながら掘削・撹拌具Aを下方へ掘進させると、案内回転体15が未掘削地盤Gに沿って転動・移動し、それに連動して練り込み作用体10が掘削・撹拌軸1を中心に平面視反時計廻りbに回転するようにしている。P1は掘進方向、K1は案内回転体15の転動・移動軌跡である。
【0049】
従って、掘削・撹拌軸1に連動連設して回転駆動される撹拌翼2と、上記のように回転作動される練り込み作用翼3とは相対的に反対方向に回転して、掘削土と改良材を相対撹拌する。この際、撹拌翼2が内方に撹拌した掘削土と改良材の混練土を練り込み作用翼3の練り込み作用体10,11が緻密に練り込んで、混練性を良好となすことができる。
【0050】
また、図7に示すように、掘削・撹拌軸1を平面視反時計廻りbに回転させながら掘削・撹拌具Aを上方へ引き抜くと、案内回転体15が未掘削地盤Gに沿って転動・移動し、それに連動して練り込み作用体10が掘削・撹拌軸1を中心に平面視時計廻りaに回転するようにしている。P2は引き抜き方向、K2は案内回転体15の転動・移動軌跡である。
【0051】
従って、掘削・撹拌軸1に連動連設して回転駆動される撹拌翼2と、上記のように回転作動される練り込み作用翼3とは相互に反対方向に回転して、掘削土と改良材を相対撹拌する。この際、撹拌翼2が内方に撹拌した掘削土と改良材の混練土を練り込み作用翼3の練り込み作用体10,11が練り込んで、掘削・撹拌具Aの上方への引き抜き時の混練性も良好となすことができる。
【0052】
なお、練り込み作用体11の直下方に位置する掘削・撹拌軸1の部分に、前記した改良材吐出部(図示せず)を設けて、同改良材吐出部から改良材を吐出させることにより、同改良材と掘削土とが相対撹拌する撹拌翼2と練り込み作用体11とにより緻密に混練されるようにすることができる。
【0053】
また、本実施形態では、練り込み作用体10の両側面10a,10aの設定(傾斜面の形成)を、練り込み作用翼3が撹拌翼2とは回転方向が反対となるようにして、相対撹拌がなされるようにしているが、練り込み作用翼3が回転しないようにすることも、また、撹拌翼2と同一方向に異なる回転速度で回転するようにすることもできる。
【0054】
[第2実施形態]
図8(a)は、第2実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図8(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0055】
第2実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を上記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2の中途部2cから掘削・撹拌軸1に向けて略水平に平行させて伸延する撹拌翼片2e,2fを、練り込み作用体11の直上方と直下方とに配置している点で異なる。
【0056】
このようにして、相互に反対方向に回転して相対撹拌する撹拌翼片2e,2fと練り込み作用体11とによる混練土の水平せん断を増加させて、混練性を向上させている。
【0057】
[第3実施形態]
図9(a)は、第3実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図9(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0058】
第3実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、練り込み作用体10の直上方位置に、撹拌翼2と練り込み作用体11とを増設している点で異なる。
【0059】
このようにして、増設した撹拌翼2と練り込み作用体11とにより混練性を向上させている。
【0060】
[第4実施形態]
図10(a)は、第4実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図10(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0061】
第4実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2の内方において、練り込み作用体11の下方に位置させて、掘削・撹拌軸1の外周面からその半径方向に伸延する内側撹拌翼17を設けている点で異なる。
【0062】
このようにして、回転駆動する内側撹拌翼17を増設させて混練性を向上させている。
【0063】
[第5実施形態]
図11(a)は、第5実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図11(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0064】
第5実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第1実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2の内方に配置した練り込み作用体11は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、先端を掘削・撹拌軸1の外周面に遊嵌し、同練り込み作用体11の内方に、内側撹拌翼17を配置すると共に、同内側撹拌翼17は掘削・撹拌軸1の外周面に基端を固設している点で異なる。
【0065】
このようにして、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体11の内・外側位置に撹拌翼2と内側撹拌翼17を配設して、相対撹拌させるようにしているため、混練性をより一層向上させることができる。
【0066】
ここで、本第5実施形態では、内側撹拌翼17を掘削・撹拌軸1の半径方向に伸延させて直状に形成しているが、同内側撹拌翼17も撹拌翼2や練り込み作用体11と同様に、中途部が外方へ膨出する弧状に形成することにより、混練性をより一層向上させることができる。
【0067】
[第6実施形態]
図12(a)は、第6実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図12(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0068】
第6実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第5実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、練り込み作用体10の直上方位置に、撹拌翼2と練り込み作用体11と内側撹拌翼17とを増設している点で異なる。
【0069】
このようにして、増設した撹拌翼2と練り込み作用体11と内側撹拌翼17とにより混練性を向上させている。
【0070】
[第7実施形態]
図13(a)は、第7実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図13(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0071】
第7実施形態としての掘削・撹拌具Aは、掘削・撹拌軸1の下端部に掘削翼7を設けており、同掘削翼7は、掘削・撹拌軸1の半径方向に伸延する一対の撹拌翼体18,18を、掘削・撹拌軸1の軸線対称位置に配置して一体成形し、両撹拌翼体18,18に複数の掘削刃19を固接して形成している。そして、掘削翼7の直上方位置に練り込み作用翼3を配設し、同練り込み作用翼3の直上方位置に撹拌翼2を配設している。なお、図示しない改良材吐出部は、掘削翼7の下端中央部や撹拌翼2の内方に位置する掘削・撹拌軸1の部分に設けることができる。
【0072】
このようにして、同一方向に回転する掘削翼7と撹拌翼2との間に、これらとは反対方向ないしは回転速度を異ならせて同一方向に回転する練り込み作用体10を配置することにより、掘削土の練り込みが堅実になされるようにすることができる。
【0073】
[第8実施形態]
図14(a)は、第8実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図14(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0074】
第8実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第7実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、掘削翼7の直上方位置に撹拌翼2を配設し、同撹拌翼2の直上方位置に練り込み作用翼3を配設して、撹拌翼2に上下方向ないしは左右方向に伸延する撹拌翼片2g,2hを設ける一方、練り込み作用体11に上下方向に伸延する練り込み作用片11aを設けて、同練り込み作用片11aを上下方向に伸延する撹拌翼片2g,2gの間に配置している点で異なる。
【0075】
このようにして、撹拌翼片2g,2hと練り込み作用片11aとが掘削土と改良材を相対撹拌するようにして、これらの混練性を向上させている。
【0076】
[第9実施形態]
図15(a)は、第9実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図15(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0077】
第9実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第7実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、撹拌翼2と練り込み作用翼3を上下線対称に増設配置しているてんでことなる。
【0078】
このようにして、混練性を向上させている。
【0079】
[第10実施形態]
図16(a)は、第10実施形態としての掘削・撹拌具Aの側面図、図16(b)は、同掘削・撹拌具Aの断面平面説明図である。
【0080】
第10実施形態としての掘削・撹拌具Aは、基本的構造を前記した第7実施形態としての掘削・撹拌具Aと同じく構成しているが、練り込み作用体10を撹拌翼2の直上方位置に配置して、同撹拌翼2の下部を形成する半径方向伸延部2dを掘削翼7の直上方位置に配置している点で異なる。さらには、半径方向伸延部2dに拡散翼体20を設けている点で異なる。
【0081】
すなわち、図16及び図17に示すように、掘削・撹拌軸1の外周面に3個の撹拌翼2を円周方向に等間隔を開けて配設し、各撹拌翼2の半径方向伸延部2dの下面に拡散翼体20を垂設して、各拡散翼体20を掘削翼7の直上方位置に配置している。
【0082】
そして、底面説明図である図17に示すように、拡散翼体20は、半径方向伸延部2dの下面に回転方向に伸延する板状の拡散翼片21,21を一対として、相互の間隔が回転方向の下流側から上流側に漸次幅広となるように、底面視「ハ」の字状に配置して形成している。なお、本実施の形態では、拡散翼片21,21を平板状に形成しているが、同拡散翼片21,21の側面形状は、掘削土をスムーズに拡散・案内することができる形状であればこれに限られるものではなく、湾曲させた弧状に形成することもできる。
【0083】
しかも、半径方向伸延部2dの最外側に配置した拡散翼体20を基準にして、その回転方向下流側に隣接する半径方向伸延部2dには、拡散翼体20を掘削・撹拌軸1側に偏倚させて配設し、その回転方向下流側に隣接する半径方向伸延部2dには、拡散翼体20をさらに掘削・撹拌軸1側に偏倚させて配設して、基準にした拡散翼体20の内外側の拡散翼片21,21によって略同一水平面上に形成される回転軌跡内に、その回転方向下流側に隣接する拡散翼体20の外側の拡散翼片21が位置し、同拡散翼体20の内外側の拡散翼片21,21によって略同一水平面上に形成される回転軌跡内に、その回転方向下流側に隣接する拡散翼体20の外側の拡散翼片21が位置するようにしている。
【0084】
このようにして、掘削翼7の直上方位置で3組の拡散翼体20,20,20を、略同一水平面上にて掘削・撹拌軸1を中心に円軌道を描くように移動させることにより、相互の間隔が回転方向の下流側から上流側に漸次幅広となるように、図18に示すように、底面視「ハ」の字状に配置した一対の拡散翼片21,21間に掘削土が通過する際、土壌g間の結合が分散され、その間隙に改良材、例えば、セメントスラリーが混合して、改良土壌として流動化が促進され、混練性を一層向上させることができる。d1は拡散翼片21,21間の内部拡散方向である。また、底面視「ハ」の字状に配置した拡散翼片21,21の外側面は、船舶の舷側部のように機能して、拡散翼体20の回転軌跡に沿って、土壌が船舶の航跡のように外部拡散方向d2に拡散され、セメントスラリーとの混合が促進される。
【0085】
ここで、分散・流動化された掘削土の近傍に改良材吐出部(図示せず)から改良材を吐出させることにより、同改良材と掘削土とを相対撹拌する撹拌翼2と練り込み作用体11とにより緻密に混練させ易くなる。
【0086】
しかも、掘削・撹拌軸1の円周方向に等間隔に配置した3個の撹拌翼2にそれぞれ1個づつ拡散翼体20を半径方向に位置ずれさせて配設しているため、拡散翼体20を介して各撹拌翼2には略均等な負荷を作用させることができる。その結果、一部の撹拌翼2に過負荷が作用するのを回避することができて、一部の撹拌翼2が過負荷により通常よりも短時間に損傷されるという不具合を防止することができる。従って、混練性を向上させることができると共に、各撹拌翼2の寿命を均一化せることができて、結果的に各撹拌翼2を延命させることができる。
【0087】
図19は、上記した第10実施形態の第1変容例を示しており、拡散翼片21,21間に上下方向分流形成翼片22を介設して、前記したように拡散翼片21,21による左右方向への土壌の分流・拡散に加えて、上下方向分流形成翼片22により上下方向の土壌の分流・拡散がなされるようにしている。d3は上部拡散方向、d4は下部拡散方向である。
【0088】
図20は、上記した第10実施形態の第2変容例を示しており、各拡散翼片21,21にそれぞれ上下方向分流形成翼片22,22を左右側方に張り出し状に設けて、拡散翼片21,21による左右方向への土壌の分流・拡散に加えて、上下方向分流形成翼片22,22により上下方向の土壌の分流・拡散がなされるようにしている。
【0089】
なお、上記した第10実施形態及びその第1・第2変容例においては、半径方向伸延部2dに拡散翼体20を設けている場合について説明しているが、掘削翼7に拡散翼体20を設けて、同拡散翼体20を半径方向伸延部2dと掘削翼7との間に配置することもでき、この場合も同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0090】
【図1】(a)は第1実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図2】掘削翼の底面図。
【図3】同掘削翼の側面図。
【図4】装着体の変容例を示す掘削翼の底面図。
【図5】練り込み作用体の端面図。
【図6】掘進説明図。
【図7】引き抜き説明図。
【図8】(a)は第2実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図9】(a)は第3実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図10】(a)は第4実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図11】(a)は第5実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図12】(a)は第6実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図13】(a)は第7実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図14】(a)は第8実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図15】(a)は第9実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図16】(a)は第10実施形態としての掘削・撹拌具の側面図、(b)は同掘削・撹拌具の断面平面説明図。
【図17】拡散翼体の底面説明図。
【図18】拡散翼体による土壌分散説明図。
【図19】(a)は第10実施形態の第1変容例としての拡散翼体の正面拡大説明図、(b)は(a)のI-I線断面図、(c)は上下方向分流形成翼片による土壌分散説明図。
【図20】(a)は第10実施形態の第2変容例としての拡散翼体の正面拡大説明図、(b)は(a)のII-II線断面図。
【符号の説明】
【0091】
A 掘削・撹拌具
G 未掘削地盤
1 掘削・撹拌軸
2 撹拌翼
3 練り込み作用翼
10 練り込み作用体
11 練り込み作用体
20 拡散翼体
21 拡散翼片
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにした地盤改良装置において、
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、
撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、
練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成したことを特徴とする地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項2】
撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成したことを特徴とする請求項1記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項3】
中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体の内方に、内側撹拌翼を配置すると共に、同内側撹拌翼は掘削・撹拌軸の外周面に基端を固設したことを特徴とする請求項2記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項4】
撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端に、未掘削地盤に沿って転動する案内回転体を取り付けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項5】
案内回転体は、練り込み作用体の伸延方向に進退自在となすと共に、進出方向に弾性付勢したことを特徴とする請求項4記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項6】
撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面は、上下方向に対して傾斜する傾斜面となして、同練り込み作用体が案内回転体の未掘削地盤に沿った転動・移動に連動して掘削・撹拌軸を中心に回転するようにしたことを特徴とする請求項4又は5記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項7】
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の下端部に、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した撹拌翼を取り付けると共に、同撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部に複数の掘削刃を、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項1】
地盤を掘削・撹拌しながら改良材を吐出して、同改良材と掘削土とを混練することにより地盤改良を行うようにした地盤改良装置において、
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の外周面に、撹拌翼と練り込み作用翼とを設けると共に、
撹拌翼は中途部を外方へ膨出させて弧状に形成して、掘削・撹拌軸の外周面にその基端を固設する一方、同掘削・撹拌軸の周面廻りに回転自在に嵌合したボス部の外周面に先端を遊嵌し、
練り込み作用翼は、上記ボス部と、同ボス部の半径方向に伸延させて形成した複数の練り込み作用体を具備すると共に、上記撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端よりも外方位置まで伸延させて形成する一方、上記撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体の先端は、同撹拌翼の膨出端近傍位置まで伸延させて形成したことを特徴とする地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項2】
撹拌翼の内方に配置した練り込み作用体は、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成したことを特徴とする請求項1記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項3】
中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した練り込み作用体の内方に、内側撹拌翼を配置すると共に、同内側撹拌翼は掘削・撹拌軸の外周面に基端を固設したことを特徴とする請求項2記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項4】
撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の先端に、未掘削地盤に沿って転動する案内回転体を取り付けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項5】
案内回転体は、練り込み作用体の伸延方向に進退自在となすと共に、進出方向に弾性付勢したことを特徴とする請求項4記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項6】
撹拌翼の外方に配置した練り込み作用体の側面は、上下方向に対して傾斜する傾斜面となして、同練り込み作用体が案内回転体の未掘削地盤に沿った転動・移動に連動して掘削・撹拌軸を中心に回転するようにしたことを特徴とする請求項4又は5記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【請求項7】
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸の下端部に、中途部を外方へ膨出させて弧状に形成した撹拌翼を取り付けると共に、同撹拌翼の下部を形成する半径方向伸延部に複数の掘削刃を、それぞれ複数の装着体を介して着脱自在に装着したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の地盤改良装置の掘削・撹拌具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【公開番号】特開2009−102872(P2009−102872A)
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−275091(P2007−275091)
【出願日】平成19年10月23日(2007.10.23)
【出願人】(500029970)エポコラム機工株式会社 (11)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年10月23日(2007.10.23)
【出願人】(500029970)エポコラム機工株式会社 (11)
【Fターム(参考)】
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