(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナロッドとアウタロッドの先端に拡翼及び閉翼自在の拡翼ビットを備え、ロッドの先端部から固結材を吐出しながら拡翼ビットで撹拌して柱状改良体を構築する撹拌混合式削孔装置において、
アウタロッドの先端部の環状ブラケットに拡翼ビットの基端が起倒自在に軸支され、
拡翼ビットの後端面がインナロッドの先端部で摺動自在に支持され、
インナロッドとアウタロッドの相対的な摺動操作により拡翼ビットを拡翼及び閉翼自在に構成し、
前記環状ブラケットの背面に複数のテールビットを取着し、
前記拡翼ビットを拡翼した状態で、インナロッドの基端から回転と打撃を与えて両ロッドを後退させながら、前記拡翼した拡翼ビットとテールビットとにより削孔可能に構成したことを特徴とする、
撹拌混合式削孔装置。
【請求項２】
インナロッドとアウタロッドの先端に拡翼及び閉翼自在の拡翼ビットを備え、ロッドの先端部から固結材を吐出しながら拡翼ビットで撹拌して柱状改良体を構築する撹拌混合式削孔装置において、
アウタロッドの先端部の環状ブラケットに基端が起倒自在に軸支された拡翼ビットと、
前記環状ブラケットの背面に取着した複数のテールビットと、
インナロッドとアウタロッドの周面間に設けられ、両ロッドの摺動を許容しつつインナロッドの回転をアウタロッドへ伝達する伝達機構と、
インナロッドへ回転と打撃を与える削孔装置とを具備し、
拡翼ビットの後端面がインナロッドの先端部で摺動自在に支持され、
インナロッドとアウタロッドの相対的な摺動操作により拡翼ビットを拡翼及び閉翼自在に構成し、
前記拡翼ビットを拡翼した状態で、インナロッドの基端から回転と打撃を与えて両ロッドを後退させながら、前記拡翼した拡翼ビットとテールビットとにより削孔可能に構成したことを特徴とする、
撹拌混合式削孔装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、インナロッドとアウタロッドの相互を摺動させることで拡翼ビットの拡径量を調整可能に構成したことを特徴とする、撹拌混合式削孔装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、アウタロッドの外周にロッドセンタリング用のスタビライザを設けたことを特徴とする、撹拌混合式削孔装置。
【請求項５】
先行してパイロット孔を削孔し、パイロット孔をガイド孔として拡翼した拡翼ビットで固結材と地山を撹拌しながら柱状改良体を構築する撹拌混合方法において、
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撹拌混合式削孔装置を使用し、
拡翼ビットを閉翼した状態でインナロッドの基端から回転と打撃を与えてパイロット孔を削孔し、
拡翼ビットを拡翼した状態で、インナロッドの基端から回転と打撃を与えて両ロッドを後退して、前記拡翼ビットとテールビットにより、パイロット孔より大径に削孔しながら、インナロッドの先端から吐出された固結材と地山を撹拌して柱状改良体を構築することを特徴とする、
撹拌混合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤改良工法、ソイルセメント合成杭工法、トンネル先受工法、アンカー工法、山留工法等に適用できる、撹拌混合式削孔装置及び撹拌混合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばソイルセメント等の固結材を地中に注入しながら削孔・撹拌して任意の径の柱状体を構築する撹拌混合式削孔装置が種々知られている。この装置は基本的に回転軸の先端に拡縮可能な撹拌翼を具備し、撹拌翼を拡翼しながら掘削して改良された柱状体を構築している。撹拌翼の拡縮手段としては、▲１▼リンク機構を利用したパンタグラフ方式や▲２▼油圧シリンダ等の直線運動を揺動運動に変えるギア方式が知られている。
又、撹拌翼による拡幅削孔は、回転軸の挿入時に行う方法が最も知られているが、回転軸の引抜時に行う方法も例えば特開昭５９−１０６１０号公報、特開平４−２１３６１４号公報に提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した撹拌混合式削孔装置及び撹拌混合方法には次のような問題点がある。
＜イ＞  回転軸の挿入時に拡翼して水平に削孔する方法にあっては、回転軸や撹拌翼等の自重により下方に曲り易く、削孔精度が悪い。
＜ロ＞  両拡翼方法に共通する他の問題点としては、施工性の向上を図るには削孔時に回転と打撃を加えることが望ましいが、これまでの拡縮手段はパンタグラフ方式やギア方式であるため、打撃力を加えると撹拌翼が閉翼したり、パンタグラフを構成するリンクやリンクの軸支箇所或いはギアが破損する危険がある。そのため、これまでは、削孔時は回転のみに限定され回転と打撃の両方を与えることが困難とされている。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは回転と打撃を与えて削孔効率の改善を図ると共に、孔の曲りを回避して高い精度で施工できる、撹拌混合式削孔装置及び撹拌混合方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は軟弱地盤から硬質地盤まで適用地山の範囲が広い撹拌混合式削孔装置及び撹拌混合方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は各種工法への適用範囲が広い撹拌混合式削孔装置及び撹拌混合方法を提供することにある。
【０００５】
【課題点を解決するための手段】
すなわち、請求項１に係る発明は、インナロッドとアウタロッドの先端に拡翼及び閉翼自在の拡翼ビットを備え、ロッドの先端部から固結材を吐出しながら拡翼ビットで撹拌して柱状改良体を構築する撹拌混合式削孔装置において、アウタロッドの先端部の環状ブラケットに拡翼ビットの基端が起倒自在に軸支され、拡翼ビットの後端面がインナロッドの先端部で摺動自在に支持され、インナロッドとアウタロッドの相対的な摺動操作により拡翼ビットを拡翼及び閉翼自在に構成し、前記環状ブラケットの背面に複数のテールビットを取着し、前記拡翼ビットを拡翼した状態で、インナロッドの基端から回転と打撃を与えて両ロッドを後退させながら、前記拡翼した拡翼ビットとテールビットとにより削孔可能に構成したことを特徴とする、撹拌混合式削孔装置である。
請求項２に係る発明は、インナロッドとアウタロッドの先端に拡翼及び閉翼自在の拡翼ビットを備え、ロッドの先端部から固結材を吐出しながら拡翼ビットで撹拌して柱状改良体を構築する撹拌混合式削孔装置において、アウタロッドの先端部の環状ブラケットに基端が起倒自在に軸支された拡翼ビットと、前記環状ブラケットの背面に取着した複数のテールビットと、インナロッドとアウタロッドの周面間に設けられ、両ロッドの摺動を許容しつつインナロッドの回転をアウタロッドへ伝達する伝達機構と、インナロッドへ回転と打撃を与える削孔装置とを具備し、拡翼ビットの後端面がインナロッドの先端部で摺動自在に支持され、インナロッドとアウタロッドの相対的な摺動操作により拡翼ビットを拡翼及び閉翼自在に構成し、前記拡翼ビットを拡翼した状態で、インナロッドの基端から回転と打撃を与えて両ロッドを後退させながら、前記拡翼した拡翼ビットとテールビットとにより削孔可能に構成したことを特徴とする、撹拌混合式削孔装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、インナロッドとアウタロッドの相互を摺動させることで拡翼ビットの拡径量を調整可能に構成したことを特徴とする、撹拌混合式削孔装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、アウタロッドの外周にロッドセンタリング用のスタビライザを設けたことを特徴とする、撹拌混合式削孔装置である。
請求項５に係る発明は、先行してパイロット孔を削孔し、パイロット孔をガイド孔として拡翼した拡翼ビットで固結材と地山を撹拌しながら柱状改良体を構築する撹拌混合方法において、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撹拌混合式削孔装置を使用し、拡翼ビットを閉翼した状態でインナロッドの基端から回転と打撃を与えてパイロット孔を削孔し、拡翼ビットを拡翼した状態で、インナロッドの基端から回転と打撃を与えて両ロッドを後退して、前記拡翼ビットとテールビットにより、パイロット孔より大径に削孔しながら、インナロッドの先端から吐出された固結材と地山を撹拌して柱状改良体を構築することを特徴とする、撹拌混合方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞撹拌混合式削孔装置の全体構成
図２に撹拌混合式削孔装置の一例を示す。１０は中空のインナロッドで、先端部に先端ビット１１を取着している。２０はインナロッド１０に外装したアウタロッドで、その先端に複数の拡翼ビット２１が取着され、両ロッド１０，２０の相対的な摺動により拡翼ビット２１が一斉に拡縮するようになっている。
インナロッド１０の基端は公知のパーカッションドリル等の削孔装置３０に接続し、削孔装置３０からインナロッド１０へ回転と打撃の両運動が与えられる。アウタロッド２０の基端にウォータスイベル３１が取着されている共に、ウォータスイベル３１とポンプ３２の間は配管で接続され、両ロッド１０、２０の周面間の通路及びインナロッド１０の軸路１２を通じて水又は固結材３３を先端ビット１１から吐出できるようになっている。
拡翼ビット２１の回転力は、両ロッド１０，２０の先端部の後述する嵌合構造を介して伝えられ、また拡翼時の打撃力はインナロッド１０及び先端ビット１１を通じて拡翼ビット２１へ伝えられる。
尚、図２中符号４０はアウタロッド２０の基端側に介装したスイベルチャック、５０はアウタロッド２０に外周に単数又は適宜の間隔を隔てて複数取着し、パイロット孔５１の中心にロッド１０，２０を位置させるためのスタビライザで、例えばパイロット孔５１の孔壁を滑走可能なそり板５２を具備している。スタビライザ５０は少なくともロッド２０のセンタリング機能を具備していれば良く、図示する構造に限定されるものではない。
以下主要な部位について詳述する。
【０００８】
＜ロ＞先端ビット
図１に両ロッド１０，２０の先端部の縦断面図を示す。
インナロッド１０の先端に中空構造の先端ビット１１が取着されている。本例では先端ビット１１の前端にロストビット１３を嵌着した場合について説明するが、これに限定されるものではなく公知のビットを採用できる。
先端ビット１１の周面に軸方向に沿って複数の条溝１４が設けられ、各条溝１４に拡翼ビット２１が嵌合している。
条溝１４と拡翼ビット２１の嵌合構造の一例を図３の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。条溝１４は拡翼ビット２１の摺動を許容しつつ溝貫通方向の抜け出しを規制できると共に、条溝１４の湾曲する又は直線状の底面で拡翼ビット２１の背面２１ａを当接して支持できるようになっていればよい。
また削孔時に条溝１４内に付着する土砂を排除するため、条溝１４へ向けて流体を供給する孔１５がインナロッド１０又は先端ビット１１に穿設されている。インナロッド１０の先端には軸路１２への逆流を阻止する一方向弁１６が設けられている。
【０００９】
＜ハ＞拡翼ビット
図２に示すように拡翼ビット２１は帯状を呈し、その前端面に削孔用のチップ２１ｂ群が植設されている。各拡翼ビット２１の基端はアウタロッド２０の先端部の環状ブラケット２２に支軸２３で起倒自在に軸支されている。拡翼ビット２１の軸支構造は支軸２３による他に、球体継手のような嵌合構造であっても良い。また環状ブラケット２２の背面には複数のテールビット２４が取着してある。
テールビット２４は必須の構成要素ではなく、省略される場合もある。
拡翼ビット２１は両ロッド１０，２０の相対的摺動操作によって拡翼及び閉翼し、具体的には先端ビット１１と環状ブラケット２２を接近方向に両ロッド１０，２０を摺動させることで拡翼ビット２１が拡翼し、先端ビット１１と環状ブラケット２２を離隔方向に両ロッド１０，２０を摺動させると、拡翼ビット２１が閉翼する。
【００１０】
＜ニ＞回転伝達機構
両ロッド１０，２０の摺動を許容しつつインナロッド１０の回転をアウタロッド２０へ伝達する伝達機構を図１に示す。
インナロッド１０の外周面には軸方向に向けて複数の回転伝達キー１７が設けられ、このキー１７と対向するアウタロッド２０の内周面には軸方向に沿ってキー溝２５が凹設され、これらの各キー１７とキー溝２５とが軸方向の摺動を許容しつつインナロッド１０の回転力をアウタロッド２０へ伝達するように嵌合している。またキー１７とキー溝２５の形成部材は前記した逆の組み合わせでもよい。
【００１１】
＜ホ＞スライド手段
インナロッド１０とアウタロッド２０の摺動操作は、例えば図２に示すスライド手段によって達成できる。
すなわち、アウタロッド２０の基端側をホルダ６０で把持すると共に、ホルダ６０の一部にスライドシリンダ６１を接続し、インナロッド１０を変位させない状態で、スライドシリンダ６１を伸縮操作してアウタロッド２０のみを摺動操作する構成である。
また、図示しないがインナロッド１０とアウタロッド２０に跨がって油圧シリンダを配置し、インナロッド１０から反力を得てアウタロッド２０を摺動操作してもよい。また両ロッド１０，２０のスライド手段は油圧力に限定されるものではなく、ねじ送り機構や歯車機構等の公知の各種スライド手段を採用できる。
【００１２】
【作用】
つぎに撹拌混合式削孔装置の使用方法について説明する。
【００１３】
＜イ＞パイロット孔の削孔
図２はパイロット孔の削孔時の概念図を示す。
アウタロッド２０がインナロッド１０に対して後退し、拡翼ビット２１が閉翼している。
削孔装置３０を通じてインナロッド１０の基端に回転力と打撃力を与えて削孔を開始すると、インナロッド１０とアウタロッド２０の嵌合構造によって回転力がアウタロッド２０へ伝えられる。その結果、先端ビット１１と共に閉翼状態の拡翼ビット２１が回転してパイロット孔５１を削孔する。
パイロット孔５１の削孔に際し、スタビライザ５０が両ロッド１０，２０をパイロット孔５１の中心に位置させるので、パイロット孔５１が下向きに曲がる心配はない。
【００１４】
＜ロ＞拡翼
パイロット孔５１を削孔したら、図５に示すようにスライドシリンダ６１を伸長し、アウタロッド２０をインナロッド１０に対して前進方向にスライドさせて、拡翼ビット２１を拡翼する。
この状態で削孔装置３０を通じてインナロッド１０の基端に回転力と打撃力を与え、また固結材３３をインナロッド１０の先端からと吐出させながら両ロッド１０，２０を等速度で後退させる。拡翼ビット２１とテールビット２４はパイロット孔５１より大径に削孔しながら、吐出された固結材３３と地山を撹拌して大径の柱状改良体７０を構築する。柱状改良体７０の径は、拡翼ビット２１の拡翼量、すなわちインナロッド１０とアウタロッド２０の相対的なスライド量により求められる。
インナロッド１０に与えた回転力はアウタロッド２０との嵌合構造によってアウタロッド２０へ伝えられることはパイロット孔５１の削孔時と同様である。インナロッド１０に与えた打撃力は、先端ビット１１を通じて拡翼状態のまま拡翼ビット２１に伝えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態２】
図６は柱状改良体７０の中心に鉄筋等の芯材７１を残置させる実施の形態を示す。本実施の形態にあっては、パイロット孔の削孔に先行してインナロッド１０の軸路１２内に芯材７１を内挿しておくと共に、芯材７１の先端をロストビット１３に固着しておく。そして、拡翼ビット２１を拡翼して後退しながら柱状改良体７０を構築すると、ロストビット１３が芯材７１と共に柱状改良体７０の内部に残置されることになる。
本実施例にあってはインナロッド１０の軸路１２を通じて改良柱状体７０の中心に芯材７１を残置できると共に、ロストビット１３が抵抗体として機能して芯材７１がインナロッド１０と共に後退するのを阻止する利点がある。
【００１６】
【発明の実施の形態３】
本発明の撹拌混合式削孔装置の適用可能な工法について例示する。
▲１▼トンネル先受け工法
トンネル切羽に向けて柱状改良体７０を列設するトンネル先受け工法に適用できる。
この場合、切羽の深部に行くにしたがって柱状改良体７０の断面径を徐々に大きく施工すれば、未改良区間の発生を回避できる。
▲２▼アンカー工法
柱状改良体７０の中心にＰＣ鋼棒等の芯材を位置させ、芯材を緊張定着するアンカー工法に適用できる。アンカー工法の場合、柱状改良体７０を断面楔形や団子状に形成すると、より大きなアンカー耐力を得ることができる。
▲３▼土留工法
水平に向けた柱状改良体７０を相互に離隔して多数築造して柱状改良体７０間の地盤を補強することで土留を図る土留工法に適用することができる。
▲４▼構造物の基礎杭
柱状改良体７０を鉛直に向けて構築すれば構造物の基礎杭としても適用できる。基礎杭としては、底部から地上へ向けて徐々に縮径する拡底杭や、杭の途中に球状の拡径部を複数形成する節杭等の形態が可能である。
柱状改良体７０を基礎杭として用いた場合、杭長を短くしても大きな支持力を確保できて、施工製や経済性に優れる。
▲５▼地盤改良
軟弱地盤の改良範囲に複数の柱状改良体７０を構築すれば、軟弱地盤の改良に適用することも可能である。柱状改良体７０を施工する機械設備はコンパクトで機動性に優れているから適用が容易である。
以上の工法は例示であって、これ以外に多くの工法に適用できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞  アウタロッドにスタビライザを設けてあるので、ロッドの曲がりを抑止して直線的なパイロット孔を削孔できる。
また先行して削孔したパイロット孔をガイド孔に利用して後退できるので、柱状改良体を高精度に構築できる。
＜ロ＞  これまではロッドの引き抜き時に回転は与えられても打撃力を与えることはできなかった。
本発明では、ロッドの引き抜き時に回転と打撃の両方を付与できるので、施工性が良くなる。
＜ハ＞  リンク類を一切用いずに二重ロッドの相対的な摺動操作によって拡翼ビットを拡翼及び閉翼できる。
＜ニ＞  拡翼時において、拡翼ビットの背面をインナロッドの先端部が支持するので、拡翼ビットに打撃力が作用しても拡翼ビットが損傷を受け難い。
＜ホ＞  軟弱地盤から硬質地盤までの広範囲の地盤に適応できる。
＜ヘ＞  各種の工法で使用でき、適用範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  撹拌混合式削孔装置の先端部の説明図
【図２】  撹拌混合式削孔装置の全体図
【図３】  図１におけるIII −III の断面図
【図４】  図１におけるIV−IVの断面図
【図５】  拡翼ビットの拡翼時における撹拌混合式削孔装置の説明図
【図６】  芯材を改良柱状体に位置させる他の実施の形態を示す説明図
【図１】
0003718825.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003718825.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003718825.tif 000006
【図６】
0003718825.tif 000007