JP3960962B2

JP3960962B2 - 地盤改良装置

Info

Publication number: JP3960962B2
Application number: JP2003334636A
Authority: JP
Inventors: 経西尾; 修柴田
Original assignee: Onoda Chemico Co Ltd
Current assignee: Onoda Chemico Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005097997A

Description

本発明は、地盤を掘削しながらセメントミルク等の固化材と土壌とを撹拌混合して軟弱地盤等を改良するための地盤改良装置に関する。

従来、地盤改良装置として、２つのスプロケットの間に掛架した無端チェーンに所定の間隔で複数の固定された撹拌羽を設け、これらの固定された撹拌羽を無端チェーンと共に地中で周回させるとともに、固化材供給管を介してセメントミルク等の固化材を地中に供給することによって、掘削した土壌と固化材とを撹拌混合するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−２０４８６８号公報特開２００２−２１２９４１号公報

上述の従来の地盤改良装置の固定された撹拌羽は、無端チェーンに取り付けるための平板部分と、該平板部分と一体的に形成した垂直板部分とを有している。これら垂直板部分等を有することによって、地中を下方に掘削し、かつ、掘削された土壌と固化材とを混合撹拌している。
しかし、地盤を掘削する垂直板部分が、無端チェーンに取り付けられた平板部分に対して一体的に固定して形成されていることから、地盤改良の対象となる地盤が、粘着力のやや大きい粘性土や火山灰質の粘性土（ローム土）等の土質から成る場合には、垂直板部分に粘着力の大きな土壌が付着したままの状態となって、掘削や撹拌の能力の低下を招いたり、あるいは、固定された撹拌羽全体を包み込むように多量の土壌が付着し、無端チェーンが地中を空回りして土壌の撹拌混合を行なうことができなくなるいわゆる共回り現象が生じるという問題があった。
そこで、本発明は、地盤改良の対象が粘性土等の共回り現象の生じ易い土壌であっても、共回り等が生じ難く、掘削や撹拌混合を良好に行なうことのできる地盤改良装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、放射状に延びる複数の撹拌棒を固着させた回転自在の軸体を有する回転自在翼を用いれば、粘性土等の粘着力の大きな土壌であっても、共回り等が生じることなく、掘削や撹拌混合を良好に行なうことができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、下記［１］〜［３］を提供するものである。
［１］作業車両（母機）から延設された可動アームの下端に装着するための地盤改良装置であって、上記可動アームの下端に取り付けるための支持体と、該支持体の上部に配設された駆動スプロケットと、上記支持体の下部に配設された従動スプロケットと、上記駆動スプロケットと上記従動スプロケットの間に掛架された無端チェーンと、該無端チェーンの外周面上に設けられた複数の回転自在翼とを含み、上記回転自在翼が、上記無端チェーンに取り付けるための枠体と、該枠体に回転自在に支持された軸体と、該軸体に固着された放射状に延びる複数の撹拌棒とからなり、上記枠体が、一対の側板部分を備えており、該一対の側板部分の各々が、上記無端チェーンの延びる方向に対して平行に延びる平板状に形成され、かつ上記軸体を挿通して支持するための貫通孔を有することを特徴とする地盤改良装置。
［２］上記撹拌棒が、上記軸体から互いに正反対の方向に延びる２本を一対として、上記軸体の軸線方向に等間隔に３〜９対、設けられており、かつ、これらの撹拌棒が、上記軸体の軸線から放射状に所定の角度ずつ順次ずらすようにして設けられている前記［１］に記載の地盤改良装置。
［３］上記撹拌棒が、上記軸体の延びる方向と垂直の方向に延びるように設けられている前記［１］又は［２］に記載の地盤改良装置。

本発明の地盤改良装置によれば、回転自在な軸体に固着された放射状に延びる複数の撹拌棒が、無端チェーンの周回に伴う移動とは別に、軸体の回転による回動によって土壌を撹拌するので、地盤改良の対象が粘性土等であっても、回転自在翼全体に多量の土壌が付着して共回りする現象等が生じ難く、掘削や撹拌混合を良好な状態で行なうことができる。

以下、図面を参照して本発明の地盤改良装置の実施形態の例を説明する。
図１は、本発明の地盤改良装置を装着した作業車両の一例を示す全体図、図２は、本発明の地盤改良装置の内部構造を示す正面図、図３は、本発明の地盤改良装置の構成部品である回転自在翼の構造を示す正面図、図４は、図３に示す回転自在翼の撹拌棒の配置を説明するための図、図５は、図３に示す回転自在翼の左側面図である。

本発明の地盤改良装置１は、図１に示すように、作業車両２から延設された可動アーム３の下端に装着されており、可動アーム３が上下方向に移動するのに伴って地中を昇降し、軟弱土等からなる地盤５を掘削して、土壌と後述の固化材とを撹拌混合し、建造物基礎等に適する改良土６にするものである。
作業車両２には、スラリー状または粉体状のセメント等の固化材を貯留タンクから掘削場所に供給するための固化材供給管４が導かれている。固化材供給管４は、作業車両２から可動アーム３を伝って地盤改良装置１の従動スプロケット１２付近に達し、固化材を地中に吐出する。

地盤改良装置１は、図２に示すように、可動アーム３の下端に取り付けるための支持体１０と、支持体１０に支持される駆動スプロケット１１及び従動スプロケット１２と、これらのスプロケット１１，１２間に掛架される無端チェーン１３等を備えている。
支持体１０は、可動アーム３に対して相対運動を行なわない固定された部分であり、可動アーム３との連結部分の下方に形成された略水平に延びる天井壁１９と、天井壁１９の前後の縁から垂下する一対の側壁２０と、側壁２０の下部にてこれら一対の側壁２０の間に固定されて垂下する連結部２１と、連結部２１に装着された張力輪２３等から構成されている。ここで、張力輪２３は、無端チェーン１３を側方に若干張り出させて所定の張力を保持するための案内手段である。

駆動スプロケット１１は、一対の側壁２０の間であって連結部２１のやや上方に配設されており、モータ（図示せず）を駆動源とする駆動軸１８によって回転する。なお、駆動軸１８は、連結部２１に設けられた軸受（図示せず）によって支持されている。
従動スプロケット１２は、連結部２１の下部にて回転自在に支持されている。なお、従動スプロケット１２の軸は、連結部２１に設けられた軸受（図示せず）によって支持されている。
駆動軸１８が駆動して駆動スプロケット１１が回転すると、無端チェーン１３は、張力輪２３に案内されながら、駆動スプロケット１１と従動スプロケット１２の間を周回する。

可動アーム３が所定の掘進速度で地中を降下し、かつ、無端チェーン１３が所定の回転速度で周回している状態において、無端チェーン１３の外周面上に所定の間隔で固着されている回転自在翼１４は、無端チェーン１３の下端を通過する際に地盤を新たに掘削し、かつ、無端チェーン１３と共に周回する過程で、掘削された土壌と、固化材吐出部２５から下方に吐出されるセメントミルク等の固化材とを撹拌混合して、改良土６にする。
従動スプロケット１２の近傍には、圧縮空気を供給するための空気供給管の端部である空気噴射部２２が設けられている。空気噴射部２２は、従動スプロケット１２の下端付近に向けて圧縮空気を噴射する。圧縮空気の噴射領域は、例えば、図２中の符号２４で示す範囲である。圧縮空気は、従動スプロケット１２の下端付近を通過する回転自在翼１４（図２中に矢印Ａとして進行方向を示す。）に土壌が付着することを防止するとともに、土中における回転自在翼１４の軸体１６及び撹拌棒１７（図３参照）の回転に対する抵抗を低減する作用を有する。
回転自在翼１４は、図３〜図５に示すように、枠体１５と、枠体１５に回転自在に支持された軸体１６と、軸体１６に固着された撹拌棒１７とからなる。

枠体１５は、図３に示すように、断面が略Ｕ字状に形成された部材であり、無端チェーン１３に固着された平板状の底板部分１５ａと、底板部分１５ａの両縁部にて略垂直に上方に折曲して延びる一対の側板部分１５ｂとから形成されている。一対の側板部分１５ｂの各々には、軸体１６を挿通して支持するための貫通孔が穿設されている。
なお、一対の側板部分１５ｂは各々、図５に示すように、無端チェーン１３（図中の矢印は無端チェーンの進行方向を示す。）の延びる方向に対して平行に延びる平板状に形成されている。無端チェーン１３の延びる方向における枠体１５の前後には、側板部分１５ｂの如き板状のものは形成されておらず、それゆえ、枠体１５に支持された軸体１６と撹拌棒１７とからなる回転体は、土壌に直接接触して、掘削及び撹拌混合を行なうことができる。

軸体１６は、枠体１５の側板部分１５ｂによって回転自在に支持されている。軸体１６としては、例えば、適宜の径を有する鋼製の丸棒を所定の長さに切断したものを用いることができる。なお、軸体１６には、枠体１５に対して位置決めするための円環状リブ２６が固着されている。
撹拌棒１７は、軸体１６よりも小径の棒状体または板状体であり、例えば、適宜の径を有する鋼製の丸棒、角棒等を所定の長さに切断したもの、または鋼製の平板を所定の形状に切断したものを用いることができる。
撹拌棒１７を取り付ける方法としては、例えば、軸体１６に撹拌棒１７の径に合致する孔を設けた後、この孔に撹拌棒１７を差し込んで溶接等で固着させる方法等が挙げられる。この際、撹拌棒１７を軸体１６に対して着脱可能に取り付けておけば、撹拌棒１７が破損したときに撹拌棒１７のみを容易に交換することができるので、好都合である。

撹拌棒１７は、軸体１６の延びる方向と垂直の方向に延びるように設けてもよいし（図３〜図５）、あるいは、軸体１６の軸線と垂直な面に対して所定の角度を設けて斜めに取り付けてもよい。
図３〜図５に示す例において、撹拌棒１７は、枠体１５の外側に位置する撹拌棒ａ，ｃ，ｄ，ｂ（各２本）と、枠体１５の側板部分１５ｂの内側に位置する撹拌棒ｆ，ｅ（各２本）を含む。
撹拌棒１７は、軸体１６から互いに正反対の方向に延びる２本を対（例えば、図５中のｂ，ｂ）として、この対を、図３中でｂ，ｄ，ｆ，ｅ，ｃ，ａとして示すように軸体１６の軸線方向に等間隔に６つ（撹拌棒の数として１２本）設けることによって構成されている。

ここで、撹拌棒ａ〜ｆは、図３及び図４に示すように、軸体１６の軸線から放射状に所定の角度（３０度）ずつ順次ずらすようにして設けられている。すなわち、図４は、図３に示す撹拌棒１７を構成する６つの対（ａ〜ｆ）の配置を、図３の左方から見た状態として示すものであり、撹拌棒ａ，ａを基準として、時計の針の回転方向とは反対方向に向かって、撹拌棒ｂ，ｂ、撹拌棒ｃ，ｃ、撹拌棒ｄ，ｄ、撹拌棒ｅ，ｅ、撹拌棒ｆ，ｆの順に３０度ずつずらして配置していることを示す。図５は、図３に示す回転自在翼１４を左方から見た図（ただし、撹拌棒１７は、ｂ，ｄのみを示す。）である。なお、図４及び図５中、符号２７は、撹拌棒１７の端部の回転軌跡を示す。
なお、撹拌棒１７の数は、図３に撹拌棒ａ〜ｆとして示す１２個に限定されるものではなく特に限定されないが、少なすぎると撹拌力が不十分となり、多すぎると撹拌棒同士の隙間が狭くなって土壌が付着し易くなるので、好ましくは６〜１８個、特に好ましくは８〜１６個である。

複数の回転自在翼１４を有する無端チェーン１３は、一対の側壁２０の間に１個のみ装着してもよいし、あるいは２個以上装着してもよい。２個以上装着する場合は、駆動スプロケット１１、従動スプロケット１２、連結部２１等を各々、一対の側壁２０の間に、無端チェーン１３と同じ数だけ並設すればよい。

本発明の地盤改良装置を装着した作業車両の一例を示す全体図である。本発明の地盤改良装置の内部構造を示す正面図である。本発明の地盤改良装置の構成部品である回転自在翼の構造を示す正面図である。図３に示す回転自在翼の撹拌棒の配置を説明するための図である。図３に示す回転自在翼の左側面図である。

符号の説明

１地盤改良装置
２作業車両
３可動アーム
４固化材供給管
５地盤
６改良土
１０支持体
１１駆動スプロケット
１２従動スプロケット
１３無端チェーン
１４回転自在翼
１５枠体
１５ａ底板部分
１５ｂ側板部分
１６軸体
１７撹拌棒
１８駆動軸
１９天井壁
２０側壁
２１連結部
２２空気噴射部
２３張力輪
２４圧縮空気の噴射領域
２５固化材吐出部
２６円環状リブ
２７撹拌棒の先端の回転軌跡

Claims

作業車両から延設された可動アームの下端に装着するための地盤改良装置であって、
上記可動アームの下端に取り付けるための支持体と、該支持体の上部に配設された駆動スプロケットと、上記支持体の下部に配設された従動スプロケットと、上記駆動スプロケットと上記従動スプロケットの間に掛架された無端チェーンと、該無端チェーンの外周面上に設けられた複数の回転自在翼とを含み、
上記回転自在翼が、上記無端チェーンに取り付けるための枠体と、該枠体に回転自在に支持された軸体と、該軸体に固着された放射状に延びる複数の撹拌棒とからなり、
上記枠体が、一対の側板部分を備えており、
該一対の側板部分の各々が、上記無端チェーンの延びる方向に対して平行に延びる平板状に形成され、かつ上記軸体を挿通して支持するための貫通孔を有することを特徴とする地盤改良装置。
上記撹拌棒が、上記軸体から互いに正反対の方向に延びる２本を一対として、上記軸体の軸線方向に等間隔に３〜９対、設けられており、かつ、これらの撹拌棒が、上記軸体の軸線から放射状に所定の角度ずつ順次ずらすようにして設けられている請求項１に記載の地盤改良装置。
上記撹拌棒が、上記軸体の延びる方向と垂直の方向に延びるように設けられている請求項１又は２に記載の地盤改良装置。