(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドに回転と打撃を付与して削孔する撹拌混合装置において、
ロッドにアウタパイプをスライド自在に外装し、
拡幅ビットの基端をロッドの先端部に回動自在に軸支すると共に、
前記拡幅ビットの後端面を前記アウタパイプ先端部に嵌合させて摺動自在に支持させたことを特徴とする、
拡幅ビットを備えた撹拌混合装置。
【請求項２】
ロッドに回転と打撃を付与して削孔する撹拌混合装置において、
ロッドにアウタパイプをスライド自在に外装し、
拡幅ビットの基端をロッドの先端部に回動自在に軸支すると共に、
前記拡幅ビットの後端面を前記アウタパイプ先端部に嵌合させて摺動自在に支持させ、
前記ロッドとアウタパイプ相互のスライドを許容してロッドの回転をアウタパイプへ伝達する突起体とこの突起体に嵌合可能な溝とをロッド及びアウタパイプの摺動面に夫々形成したことを特徴とする、
拡幅ビットを備えた撹拌混合装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、ロッドとアウタパイプの基端側にロッドから反力を得て油圧力で以てアウタパイプをスライドさせるスライド装置を配設したことを特徴とする、
拡幅ビットを備えた撹拌混合装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記拡幅ビットの後端面に係合部を形成すると共に、前記アウタパイプの先端部に前記係合部と離脱を防止して嵌合可能な係合溝を形成し、前記係合部の途中を係合溝に接面させて支持することを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記拡幅ビットの後端面に係合部を形成すると共に、前記アウタパイプの先端部に前記係合部と離脱を防止して嵌合可能な係合溝を形成し、前記係合部の途中を係合溝に接面させて支持することを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置。
【請求項６】
請求項５において、前記アウタパイプの係合溝の溝底面に、一部を切り取って受撃面を形成した球体を回転自在に埋設し、球体の受撃面を拡幅ビットの係合部に接面させて支持することを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
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、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置に関する。
【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・撹拌して異径の柱状体を構築する際、撹拌径の調整が可能な撹拌混合装置が用いられる。この種の撹拌混合装置は回転軸の先端部に拡縮可能な撹拌翼を具備している。撹拌翼の拡縮手段としては、回転軸を二重に構成し、内軸先端に撹拌翼の一端を軸支すると共に、撹拌翼の自由端と外軸の間をリンク材で軸支し、内軸と外軸を相対的に摺動させることで撹拌翼の拡縮量を調節できるパンタグラフ方式が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】
施工性の向上を図るには回転軸に打撃力も加えることが望ましいが、パンタグラフ方式も含めてこれまでの撹拌混合装置は回転軸に打撃力を加えると撹拌翼が閉翼したり、リンク自身やリンクの軸支箇所が破損することから、回転のみの付与に限定され、施工効率の低さが指摘されている。そのため、施工対象地盤が硬質化する程作業時間が長くかかるだけでなく、岩盤等の削孔効率が極めて低い対象地盤においては施工が見送られる場合もある。
【０００４】
【本発明の目的】
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力と打撃力を加えて削孔効率の向上が図れる、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置を提供することにある。
さらに本発明は、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、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、各種工法への適用範囲が広い、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
すなわち本発明は、ロッドに回転と打撃を付与して削孔する撹拌混合装置において、ロッドにアウタパイプをスライド自在に外装し、拡幅ビットの基端をロッドの先端部に回動自在に軸支すると共に、前記拡幅ビットの後端面を前記アウタパイプ先端部に嵌合させて摺動自在に支持させたことを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置である。
さらに本発明はロッドに回転と打撃を付与して削孔する撹拌混合装置において、ロッドにアウタパイプをスライド自在に外装し、拡幅ビットの基端をロッドの先端部に回動自在に軸支すると共に、前記拡幅ビットの後端面を前記アウタパイプ先端部に嵌合させて摺動自在に支持させ、前記ロッドとアウタパイプ相互のスライドを許容してロッドの回転をアウタパイプへ伝達する突起体とこの突起体に嵌合可能な溝とをロッド及びアウタパイプの摺動面に夫々形成したことを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置である。
さらに本発明は前記したいずれかの撹拌混合装置において、ロッドとアウタパイプの基端側にロッドから反力を得て油圧力で以てアウタパイプをスライドさせるスライド装置を配設したことを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置である。
さらに本発明は前記したいずれかの撹拌混合装置において、前記拡幅ビットの後端面に係合部を形成すると共に、前記アウタパイプの先端部に前記係合部と離脱を防止して嵌合可能な係合溝を形成し、前記係合部の途中を係合溝に接面させて支持することを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置である。
さらに本発明は前記したいずれかの撹拌混合装置において、前記拡幅ビットの後端面に係合部を形成すると共に、前記アウタパイプの先端部に前記係合部と離脱を防止して嵌合可能な係合溝を形成し、前記係合部の途中を係合溝に接面させて支持することを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置である。
さらに本発明は前記したいずれかの撹拌混合装置において、前記アウタパイプの係合溝の溝底面に、一部を切り取って受撃面を形成した球体を回転自在に埋設し、球体の受撃面を拡幅ビットの係合部に接面させて支持することを特徴とする、拡幅ビットを備えた撹拌混合装置である。
【０００６】
【実施例１】
以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【０００７】
＜イ＞全体の構成
図２に撹拌混合装置の一例を示す。１０は中空のロッドで、先端部に先端ビット１１と拡縮自在の拡幅ビット１２とを具備している。ロッド１０の基端部は公知の削孔装置２０に貫挿して把持され、削孔装置２０を通じてロッド１０に回転と打撃の両運動が付与されるようになっていると共に、その尾端にスイベル１３が装着してあって、ロッド１０の軸路を通じて固結材１４を先端ビット１１から吐出できる構造になっている。アウタパイプ１５はロッド１０にスライド自在に外装され、後述する嵌合構造によりロッド１０を経由してアウタパイプ１５へ回転力が伝えられる。複数の拡幅ビット１２はアウタパイプ１５とロッド１０の相対的なスライド操作によって一斉に拡縮するように構成されている。以下各部の構造について詳述する。
【０００８】
＜ロ＞拡幅ビット
図１に示すように拡幅ビット１２は帯状を呈し、その前端面１２ａに削孔用のチップ１２ｂ群が植設され、後端面１２ｃにはアウタパイプ１５と嵌合する係合部１２ｄが連続して形成されている。
一方、ロッド１０の先端部に略円錐台形のブラケット１６が一体に固着され、このブラケット１６の周面に複数の条溝１６ａが凹設されている。
各拡幅ビット１２の基端が前記各条溝１６ａ内の支軸１７にロッド１０の軸芯方向に向け回動自在に軸支されている。
【０００９】
拡幅ビット１２の軸支構造は支軸１７に限定されるものではなく、ブラケット１６側に球状の凹部を形成すると共に、拡幅ビット１２の基端側に球部を形成し、拡幅ビット１２の基端の球部をブラケット１６の凹部に回動自在に収容させて取り付けても良い。ブラケット１６の前面並びに外周面にはブラケット１６の径範囲を掘削するためのチップ１６ｂ群が突設してある（図１，５参照）。
【００１０】
＜ハ＞拡幅ビットの支持機構
ロッド１０の先端部に回動自在に軸支された拡幅ビット１２の後端面は、アウタパイプ１５の先端部に摺動自在に支持されている。
すなわち、図１に示すようにアウタパイプ１５の先端部が算盤球状に厚肉に形成され、厚肉部の傾斜する前面１５ｂに拡幅ビット１２と同数の係合溝１５ｃが放射状に凹設され、これらの各係合溝１５ｃに拡幅ビット１２の後端面１２ｃに形成した係合部１２ｄが離脱を防止した状態で摺動自在に嵌合されている。
また拡幅ビット１２とアウタパイプ１５の嵌合構造において、係合部１２ｄが係合溝１５ｃの溝底面に接面していることが肝要である。
【００１１】
図４の（Ａ）（Ｂ）は係合溝１５ｃとこれに嵌合する係合部１２ｄの断面形状の一例（円形と台形）を示すが、図示する形状に限定されるものではない。
【００１２】
拡幅ビット１２の後端面１２ｃは直線形又は湾曲形を呈しており、後端面１２ｃが直線形であればロッド１０とアウタパイプ１５の摺動量に比例して拡幅ビット１２の各拡縮量が一定であるが、後端面１２ｃの形状が湾曲形を呈する場合は拡幅ビット１２の各拡縮量を緩やかに設定でき、これらの拡幅ビット１２の後端面１２ｃの形状は拡縮径に応じて採用することが望ましい。
【００１３】
＜ニ＞拡幅ビットの回転伝達機構
図１，３に示すようにロッド１０の外周面に軸方向に向けて複数の突条１０ａが突設され、アウタパイプ１５の先端部の内周面に軸方向に沿って複数の条溝１５ａが凹設され、これらの各突条１０ａが条溝１５ａに嵌合して軸方向の摺動を許容しつつロッド１０の回転力をアウタパイプ１５へ伝達できるようになっている。また各突条１０ａと条溝１５ａの形成部材を前記の逆の組み合わせにしてもよい。
【００１４】
＜ホ＞スライド機構
ロッド１０とアウタパイプ１５の相対的なスライド量の調整は、例えば図２，６に示すスライド機構によって達成できる。
【００１５】
すなわち、図２に示すようにロッド１０とアウタパイプ１５の各基端と削孔装置２０の間に油圧ユニット４０の制御によりスライドするスライド装置４１が介装されている。図６はスライド装置４１の一例を示すもので、中空構造のピストンロッド４２に筒状のケーシング４３を外装した二重筒構造体で構成される。
【００１６】
ピストンロッド４２の左端がロッド１０と螺着し、右端が削孔装置のロッドと螺着し、削孔装置の回転と打撃力をロッド１０へ伝えられるようになっている。ピストンロッド４２の外周面には円周方向に沿った環状ピストン４４と軸方向に沿った複数の突条４５が夫々突設されている。ケーシング４３とピストンロッド４２間に形成した環状空間４６内に環状ピストン４４を位置させて環状空間４６内に複数の液室４６ａ，４６ｂを画成すると共に、スイベル４７を通じてケーシング４３を回転したまま各液室４６ａ，４６ｂに液を給排できるように流路が形成されており、例えば図面左側の液室４６ａへの給液操作によりケーシング４３（アウタパイプ１５）がピストンロッド４２（ロッド１０）に対して後退方向（拡幅ビット１２の縮翼方向）にスライドし、また図面右側の液室４６ｂへの給液操作によりケーシング４３（アウタパイプ１５）がピストンロッド４２（ロッド１０）に対して前進方向（拡幅ビット１２の拡翼方向）にスライドするようになっていて、これらの各液室４６ａ，４６ｂへの給排は図２に示す油圧ユニット４０が制御するようになっている。尚、拡幅ビット１２の拡翼時において液室４６ｂの液圧が保圧制御される。この保圧制御の目的はアウタパイプ１５をロッド１０の軸方向の往復動に追従させ、アウタパイプ１５が不用意にスライドして縮翼させないためである。このようなスライド機構は既述した油圧力を利用した機構に限定されるものでないことは勿論である。
【００１７】
また突条４５を覆うケーシング４３の内周面には軸方向に向けて条溝４８が凹設されていて、突条４５と条溝４８の嵌合構造によりピストンロッド４２の回転力をケーシング４３（アウタパイプ１５）へ伝達できるようになっている。
尚、ロッド１０の回転力をアウタパイプ１５へ伝達するにはロッド１０の先端側（図１の突条１０ａと条溝１５ａによる嵌合構造）と、基端側（図６の突条４５と条溝４８の嵌合構造）の両方で嵌合していることが望ましいが、一方を省略する場合もある。
【００１８】
【作用】
つぎに撹拌混合装置の使用方法について説明する。
【００１９】
＜イ＞柱状改良体の構築
図２において、固結材１４を供給しながらロッド１０の基端に回転力と打撃力を与えて削孔を開始すると、ロッド１０とアウタパイプ１５の嵌合構造によって回転力がアウタパイプ１５へ伝えられ、その結果、先端ビット１１と共に縮翼状態の拡幅ビット１２が回転して小径の削孔が進行すると共に、拡幅ビット１２が先端ビット１１から吐出された固結材１４を撹拌混合して地中に小径の柱状改良体３０が構築される。
【００２０】
＜ロ＞拡翼
所定の深度に達したらアウタパイプ１５をロッド１０に対して前進方向にスライドさせると、アウタパイプ１５が拡幅ビット１２の後端面を押して全ての拡幅ビット１２が一斉に拡径方向に拡翼して、大径の柱状改良体３０が構築される。したがって、拡幅ビット１２の拡翼量はロッド１０とアウタパイプ１５の相対的なスライド量により調節でき、任意の径で削孔と固結材１４の撹拌混合を行える。
また拡幅ビット１２の拡翼時に付与された打撃力は、拡幅ビット１２の係合部１２ｄに嵌合するアウタパイプ１５の先端の係合溝１５ｃで受けて拡幅ビット１２の拡翼状態が維持される。
【００２１】
【実施例２】
図７，８は拡幅ビット１２の受撃効率を高めた他の実施例を示す。
本実施例は拡幅ビット１２の係合部１２ｄを収容する係合溝１５ｃの底面に一部を切り取った球体１５ｄを回転自在に埋設し、球体１５ｄの切取面に形成した受撃面１５ｅを拡幅ビット１２の係合部１２ｄに当接させ、球体１５ｄの受撃面１５ｅを拡幅ビット１２の角度変化に追随できる構造になっている。
【００２２】
【実施例３】
以上の実施例はロッド１０及び先端ビット１１の軸芯に形成されている軸路を固結材１４の輸送流路としてのみ利用する場合について説明したが、これらの軸路を大径に形成して、固結材と土砂を撹拌混合した改良柱状体３０の中心に鉄筋等の芯材を残置させるための挿通空間として利用する場合もある。
【００２３】
【実施例４】
本発明の撹拌混合装置の適用可能な工法について例示する。
【００２４】
▲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３０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３０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３０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３０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３０を相互に離隔して多数築造して柱状改良体３０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。
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。
【００２５】
【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＞  回転力に加え打撃力を与えて施工できるので削孔効率が向上する。
＜ロ＞  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。
＜ハ＞  各種の工法で使用でき、適用範囲が広い。
＜ニ＞  拡幅ビットの後端面をアウタパイプの先端部が接面して支持すると共に、拡幅ビットの軸支部に打撃力が作用しないので、拡幅ビットに打撃力が作用しても、損傷したり破損する心配がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る撹拌混合装置の先端部の説明図
【図２】撹拌混合装置の全体図
【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】図１におけるＶ−Ｖの断面図
【図６】スライド装置の縦断面図
【図７】実施例２に係る撹拌混合装置の先端部の説明図
【図８】その要部の拡大図
【図１】
0003586844.tif 000002
【図２】
0003586844.tif 000003
【図３】
0003586844.tif 000004
【図４】
0003586844.tif 000005
【図５】
0003586844.tif 000006
【図６】
0003586844.tif 000007
【図７】
0003586844.tif 000008
【図８】
0003586844.tif 000009