(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンと、該ベースマシンに取り付けられた揺動可能なアームと、該アームの端部から垂下されたフレームと、該フレームの下端に取り付けられた撹拌手段を備えた地盤改良機であって、
上記撹拌手段が、上記フレームの下端に取り付けられた支持体と、該支持体から左右の両側に水平方向に延設された回転軸と、該回転軸に支持されて鉛直方向に回転可能な撹拌翼を有し、
上記撹拌翼が、上記回転軸から径方向外側に向かって延びる腕部と、該腕部の先端に固着された水平方向に延びるブレード部と、該ブレード部から上記腕部の反対側に向かって延びる複数の撹拌爪を有し、
上記複数の撹拌爪の中の、上記支持体に最も近い撹拌爪が、弾性変形可能な撹拌爪であり、
上記弾性変形可能な撹拌爪がその回転軌跡の上端及びその近傍領域で上記支持体またはフレームに直接、当接しないように、上記支持体またはフレームの周囲に、上記弾性変形可能な撹拌爪を当接させて案内するためのガイド部を有し、
上記弾性変形可能な撹拌爪が、上記ガイド部が配設された場所を通過する時に上記ガイド部の表面から受ける力によって上記フレームの鉛直方向の軸線から遠ざかり、かつ上記ガイド部が配設された場所以外の場所を通過する時に上記フレームの鉛直方向の軸線に近づくように構成されていることを特徴とする地盤改良機。
【請求項２】
上記弾性変形可能な撹拌爪の弾性部分が、ねじりコイルばね、または、板ばねである請求項１に記載の地盤改良機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良機に関し、特に、鉛直方向に回転する撹拌爪を有する撹拌手段（以下、ロータリー式撹拌手段ともいう。）を備えた地盤改良機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良機として、ベースマシン（例えば、フロート式走行体）の上に旋回体を搭載し、この旋回体にアームを取り付け、このアームに撹拌機（ロータリー式撹拌手段を含むもの）を取り付けてなる軟弱地盤改良機が知られている（特許文献１参照）。
一般に、ロータリー式撹拌手段を有する地盤改良機は、主に、含水率の高い軟弱な粘性土等からなる軟弱地盤を改良の対象としていることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６８１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータリー式撹拌手段を有する地盤改良機を用いた場合、ベースマシン上の旋回体に取り付けられたアームが、ロータリー式撹拌手段の主な貫入力を与えるので、貫入力が比較的小さく、このため、せん断強さの大きい土質からなる地盤に貫入しようとすると、地盤からの抵抗によって貫入の速度が遅くなるという問題があった。
特に、最近、比較的硬度の高い地盤を対象にした地盤改良工事が増えており、貫入力を増大させる技術が求められている。例えば、大きい建築構造物の建築基礎のような永久構造物の支持力を確保するために、比較的硬度の高い地盤であっても、固化材を注入して、地盤を改良する需要が高まっている。
そこで、本発明は、比較的硬度の高い地盤に対しても、貫入の速度を大きく低下させずに、地盤中に貫入して撹拌することのできる地盤改良機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】
【０００５】
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、ロータリー式撹拌手段の回転軸から径方向外側に向かって延びる腕部の先端に固着されたブレード部から延びる複数の撹拌爪の中の一部の撹拌爪が、特定の構造を有することなどによって、比較的硬度の高い地盤に対しても、貫入の速度を大きく低下させずに、地盤中に貫入して撹拌しうることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［２］を提供するものである。
［１］ベースマシンと、該ベースマシンに取り付けられた揺動可能なアームと、該アームの端部から垂下されたフレームと、該フレームの下端に取り付けられた撹拌手段を備えた地盤改良機であって、上記撹拌手段が、上記フレームの下端に取り付けられた支持体と、該支持体から左右の両側に水平方向に延設された回転軸と、該回転軸に支持されて鉛直方向に回転可能な撹拌翼を有し、上記撹拌翼が、上記回転軸から径方向外側に向かって延びる腕部と、該腕部の先端に固着された水平方向に延びるブレード部と、該ブレード部から上記腕部の反対側に向かって延びる複数の撹拌爪を有し、上記複数の撹拌爪の中の、上記支持体に最も近い撹拌爪が、弾性変形可能な撹拌爪であり、上記弾性変形可能な撹拌爪がその回転軌跡の上端及びその近傍領域で上記支持体またはフレームに直接、当接しないように、上記支持体またはフレームの周囲に、上記弾性変形可能な撹拌爪を当接させて案内するためのガイド部を有し、上記弾性変形可能な撹拌爪が、上記ガイド部が配設された場所を通過する時に上記ガイド部の表面から受ける力によって上記フレームの鉛直方向の軸線から遠ざかり、かつ上記ガイド部が配設された場所以外の場所を通過する時に上記フレームの鉛直方向の軸線に近づくように構成されていることを特徴とする地盤改良機。
［２］上記弾性変形可能な撹拌爪の弾性部分が、ねじりコイルばね、または、板ばねである上記［１］に記載の地盤改良機。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の地盤改良機は、弾性変形可能な撹拌爪が、その回転軌跡の下端及びその近傍領域にて、フレームの鉛直方向の軸線に近い位置を通過するように回転するので、地盤に対する貫入力が大きく、比較的硬度の高い地盤に対しても、貫入の速度を大きく低下させることがない。
また、本発明の地盤改良機は、弾性変形可能な撹拌爪を当接させて案内するためのガイド部を有するので、弾性変形可能な撹拌爪が、フレームまたは支持体を円滑に回避することができ、撹拌爪とフレームまたは支持体との衝突による撹拌爪の破損や、フレームまたは支持体の摩耗を生じさせることがない。なお、ガイド部は、摩耗した場合に新たなガイド部と容易に交換しうるように、フレームまたは支持体に脱着可能に取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の地盤改良機の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の地盤改良機の撹拌手段の一例を示す正面図である。
【図３】図２に示す撹拌手段の側面図である。
【図４】ねじりコイルばねを有する撹拌爪の一例を示す斜視図である。
【図５】弾性変形可能な撹拌爪として用いられる板ばねの一例を示す斜視図である。
【図６】板ばねを有する撹拌手段の一例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の地盤改良機の例を説明する。
図１中、本発明の地盤改良機は、走行体２の上に旋回体３を搭載してなるベースマシン４と、ベースマシン４に取り付けられた揺動可能なアーム５と、アーム５の端部から垂下されたフレーム６と、フレーム６の下端に取り付けられた撹拌手段７を備えている。
なお、旋回体３の内部には運転席が設けられている。運転者は、運転席にて、走行体２、旋回体３、アーム５、及び撹拌手段７の各部を制御することができる。
フレーム６は、例えば、矩形の断面形状を有する中空の管状部材であり、その外側に、固化材スラリーを供給するためのホースが取り付けられており、また、その内部空間内に、撹拌手段７の駆動用の配管等が収容されている。フレーム６の軸線（矩形の断面形状の中心点）は、鉛直方向に延びている。なお、フレーム６はケーシングと称されることもある。
フレーム６の長さは、地盤改良工事で予定している掘削の長さに応じて、適宜、定めることができる。
【００１０】
撹拌手段７は、フレーム６の下端に取り付けられた支持体８と、支持体８に支持された水平方向に延びる回転軸１０と、回転軸１０に支持されて鉛直方向に回転可能な撹拌翼１１を有する。
支持体８は、例えば、フレーム６の下方に延びる、矩形の断面形状を有する中空の管状部分を含むものである。支持体８の中空の管状部分の内部空間内には、撹拌手段７の駆動用の配管等が収容されている。なお、モーター９が、支持体８の構成部分として、撹拌翼１１の上方に配設されている。駆動源であるモーター９は、回転軸１０に動力を伝達し、撹拌翼１１を回転させる。また、支持体８の上部及び下部に、固化材スラリーを噴射するための噴射口（図示せず）が設けられている。本発明の地盤改良機は、撹拌手段７によって地盤（掘削土）と固化材スラリーを混合撹拌して、地盤改良体を造成するものである。
【００１１】
撹拌翼１１は、図２に示すように、回転軸１０から径方向外側に向かって延びる腕部１２と、腕部１２の先端に固着された水平方向に延びる板体であるブレード部１３と、ブレード部１３から腕部１２の反対側に向かって延びる複数の撹拌爪１４を有する。なお、腕部１２には、棒状の付着土落しビット１５が、水平方向に延びるように固着されている。また、ブレード部１３は、上述のとおり水平方向に延びる板体であり、回転軸１０の回転によってブレード部１３の位置が変化しても、常に水平方向に延びている。
図２に示す例では、複数の撹拌爪１４として、支持体８に近い側から順に、撹拌爪１４ａ、撹拌爪１４ｂ、撹拌爪１４ｃ、撹拌爪１４ｄ、の計４つの撹拌爪が設けられている。これらの撹拌爪は、いずれも、略二等辺三角形状の板体として形成されている。
このうち、撹拌爪１４ｂ〜１４ｄは、ブレード部１３に対して垂直な方向に延びるように、ブレード部１３に固着されている。
【００１２】
一方、支持体８に最も近い撹拌爪である撹拌爪１４ａは、ガイド部１６の表面から受ける力によってフレーム６の鉛直方向の軸線から遠ざかり、かつ、ガイド部１６の表面から力を受けていない時にはフレーム６の鉛直方向の軸線に近づくような弾性変形可能な撹拌爪である。図２中、フレーム６の鉛直方向の軸線は、符号Ａを付した点線で示している。
図２中、回転軸１０の下方に位置する撹拌翼１１の撹拌爪１４ａが、その回転軌跡の下端及びその近傍領域にて、他の部材と衝突せずに回転することのできるように、支持体８の下端の下方には、撹拌爪１４ａが通過可能な空間が形成されている。このような空間が形成されているため、フレーム６の軸線Ａに対して左右対称に位置する２つの撹拌翼１１は、２つの撹拌爪１４ａによって、略Ｖ字状の形状を形成し、フレーム６の軸線Ａの近傍を含む領域まで地盤を掘削することができる。
【００１３】
図２中、回転軸１０の上方に位置する撹拌翼１１の撹拌爪１４ａが、その回転軌跡の上端及びその近傍領域にて、支持体８に直接、当接しないように、支持体８の周囲には、撹拌爪１４ａを当接させて案内するためのガイド部１６が取り付けられている。
ガイド部１６は、撹拌爪１４ａが衝撃を受けずに摺動しながら円滑に回転することができるような表面を有する。撹拌爪１４ａは、その回転軌跡の上端及びその近傍領域を通過する際に、ガイド部１６の表面に当接して、徐々に弾性力が増大して最大負荷状態（回転軌跡の上端）に達し、その後、徐々に弾性力が低減して、ガイド部１６の表面から離れる。
ガイド部１６を有しない場合、撹拌爪１４ａが支持体８に衝突するので、支持体８に最も近い撹拌爪である撹拌爪１４ａが破損したり、支持体８が摩耗する。
なお、支持体８が鉛直方向に短尺である場合、ガイド部１６は、フレーム６（図１参照）に取り付けてもよい。
ガイド部１６は、例えば、金属板等の板状部材を加工して作製することができる。ガイド部１６は、支持体８またはフレーム６に、容易に脱着することができるように取り付けられる。ガイド部１６は、施工を繰り返して摩耗した場合、新たなガイド部と交換される。
【００１４】
図３は、図２に示す一対の撹拌翼１１の片方を、側方から見た状態を示すものである。
図３中、回転軸１０から、弾性変形可能な撹拌爪１４ａを有する撹拌翼１１が、全部で４つ、９０度の間隔を空けて、設けられている。
なお、本発明においては、図３に示す形態以外に、例えば、弾性変形可能な撹拌爪を有する撹拌翼と、弾性変形しない撹拌爪を有する撹拌翼を組み合わせて、撹拌手段を構成したもの（この場合、弾性変形可能な撹拌爪を有する撹拌翼の数は、１つ以上の任意の数である。）や、回転軸の周囲の撹拌翼の数を４つではなく、３つ以下または５つ以上にしたもの、あるいは、４つと３つを組み合わせたものなどを採用することができる。
【００１５】
図２に示す撹拌爪１４ａとしては、例えば、図４に示すようなねじりコイルばねを有する撹拌爪が挙げられる。図４中、弾性変形可能な撹拌爪は、ブレード部１３との連結部分に配設したねじりコイルばね２０と、略二等辺三角形状の板体である撹拌爪本体２１とによって構成されている。
【００１６】
弾性変形可能な撹拌爪としては、図５に示すような板ばね３０を用いることもできる。
板ばね３０を用いた撹拌手段の例を、図６に示す。図６に示す撹拌手段は、撹拌爪１４ａに代えて板ばね３０を用いたこと、及び、ガイド部１６に代えて、板ばね３０の形状及び大きさに対応させたガイド部３１を採用したこと以外は図２に示す撹拌手段と同様である。
【符号の説明】
【００１７】
１    地盤改良機
２    走行体
３    旋回体
４    ベースマシン
５    アーム
６    フレーム（ケーシング）
７    撹拌手段
８    支持体
９    モーター
１０    回転軸
１１    撹拌翼
１２    腕部
１３    ブレード部
１４    撹拌爪
１４ａ    弾性変形可能な撹拌爪
１４ｂ〜１４ｄ    弾性変形しない撹拌爪
１５    付着土落しビット
１６、３１    ガイド部
２０    ねじりコイルばね
２１    撹拌爪本体
３０    板ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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