(57)【要約】【課題】 地盤改良の施工効率がよく、掘削軸を任意の角度で貫入できる地盤改良装置を提供する。【解決手段】 ベースマシン２０１のブーム２０５の先端部２０６に、四節回転連鎖機構からなるリンク装置２１１を設け、このリンク装置２１１に油圧モーター２１３を取付け、その回転軸に、掘削翼１１を備えた掘削軸１を接続した。リンク装置２１１は、先端側ブーム２０４に取付けられた油圧シリンダー２１０にて駆動される。油圧シリンダー２１０を操作することで、リンク装置２１１が変位するから掘削軸１の軸線Ｊ方向を調整できる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド方式又は折れ曲がり方式で伸縮可能でありかつ先端が上下動可能のブームを備えたベースマシンの前記ブームに対し、回転駆動手段を設け、該回転駆動手段の回転軸に、掘削翼を備えた掘削軸を接続したことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記回転駆動手段が、前記ブームに、まわり対偶機構を介して吊り下がり状に設けられている請求項１記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記回転駆動手段が、前記ブームに、リンク機構を介してその回転軸の軸線方向を調節可能に設けられており、該回転軸に前記掘削軸が同軸状に接続されている請求項１記載の地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良装置に関し、詳しくは、土木、建設の基礎工事などにおいて、地盤を柱状などに掘削しながら石灰系やセメント系のスラリー状の固化剤（以下、単に固化剤ともいう）を吐出して、この固化剤と掘削土とを混合、攪拌して固結させることにより、地盤を固結、成形して改良するための地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の地盤改良装置は、傾斜自在のリーダーを備えたベースマシン（走行装置）に、回転及び上下動する掘削軸（回転駆動軸）を設けたものが代表的なものとして知られている。このものにおいて掘削軸は、先端に掘削翼を備えており、リーダーに沿って上下動する油圧モーターなどの回転駆動手段の回転軸に、その上端が接続されている。
【０００３】
しかして、このような地盤改良装置の使用に当っては、現場でリーダーを鉛直にし、これに平行に配置された掘削軸を回転させながら下動し、掘削翼を地盤中に貫入し、掘削翼や攪拌翼で掘削土を攪拌、混合しつつ、スラリー状の固化剤を注入する。そして、適数回、掘削軸を上下動した後、掘削軸を引き上げ、その混合攪拌部位を固結させることで軟弱地盤を柱状に改良するというものである。
【０００４】
ところで、このような地盤改良に際しては、その軟弱地盤の一現場において、柱状の改良を例えば築造すべき建造物の基礎に対応するように多数の箇所で、その実施をする必要がある。そのため、上記従来の地盤改良装置では、一柱状改良部位（一掘削部位）の施工が終了すると、次の掘削部位にベースマシンを移動し、要すれば鉛直を出し直して施工していた。そして、次々にこのような工程を繰り返すことで、一現場全体の施工を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来の地盤改良においては、一現場において掘削部位ごとにベースマシンの移動を要するためなどより、時間のロスが大きく、施工効率が悪いといった問題があった。
【０００６】
加えて、この種の傾斜自在のリーダーを備えたベースマシンでは、バランス保持のため、リーダーを略鉛直に保持するのが原則であり、傾斜させるとしてもその傾斜可能な角度は僅かであった。このため、例えば法面のような傾斜面に垂直に掘削軸を貫入させたいといった要請には応えられなかった。また、この種のベースマシンは、特殊で汎用性がないため、それ自体が高コストのものであり、結果として施工コストのアップを招いていた。
【０００７】
本発明は上記した種々の問題点に鑑みてなされたもので、一軟弱地盤の改良現場において、効率良くその改良工事ができる地盤改良装置を提供し、さらに掘削軸を任意の角度で貫入できる地盤改良装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための請求項１記載の地盤改良装置は、スライド方式又は折れ曲がり方式で伸縮可能でありかつ先端が上下動可能のブームを備えたベースマシン（走行装置付きベースマシン）の前記ブームに対し、回転駆動手段を設け、該回転駆動手段の回転軸に、掘削翼を備えた掘削軸を接続したことを特徴とする。
【０００９】
前記手段における地盤改良装置は、ブームが伸縮可能でありかつ先端が上下動可能のため、ベースマシンはそのブームの伸縮可能範囲内で、移動することなく複数箇所の地盤改良が可能である。したがって、従来のように、一現場において掘削部位ごとにベースマシンの移動を要することがなくなるため、時間のロスが少なく施工効率を飛躍的に向上できる。なお、本発明において、ブームにはアームも含むものとする。また前記回転駆動手段としては、油圧モーターが代表的なものであるが、これに限定されるものではない。
【００１０】
前記手段において、前記回転駆動手段は、前記ブームに、まわり対偶機構（ヒンジ機構）を介して吊り下がり状（垂れ下がり状）に設けられていてもよい。このものでは、その回転駆動手段の回転軸に掘削軸を接続したものであるため、掘削軸はその自重で鉛直に保持される。したがって、掘削軸を鉛直に貫入する際においては、その鉛直をその都度だす手間が省ける。しかもこの種のベースマシンには、クレーン付き移動車などの建柱車やバックホウなどとして広く普及しているものが使用できるため、本発明の地盤改良装置は低コストで実現できる。
【００１１】
また、前記回転駆動手段は、前記ブームに、リンク機構を介してその回転軸の軸線方向を調節可能に設けられており、該回転軸に前記掘削軸が同軸状に接続されているものとしてもよい。このものでは、回転軸に掘削軸を同軸状に接続（固定）したものであるため、掘削軸を地面に貫入できる角度をリンク機構を制御調節することで任意のものとすることができる。したがって、法面などの傾斜面においても、その傾斜面に垂直に掘削軸を貫入させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の地盤改良装置によれば、ブームが伸縮可能でありかつ先端が上下動可能のため、そのブームの伸縮可能範囲内で、ベースマシンを移動することなく複数箇所の地盤改良が可能となる。したがって、従来のように、一現場において掘削部位ごとにベースマシンを移動する必要がなくなる。しかも、掘削軸を鉛直に貫入する際、その鉛直をその都度だす手間が省けるため、施工効率を飛躍的に向上できる。その上に、ベースマシンに汎用性のあるものを使用できるため、地盤改良装置のみならず施工コストの低減も期待される。
【００１３】
さらに請求項３記載の地盤改良装置によれば、掘削軸を任意の角度で貫入できるため、その傾斜面に垂直に掘削軸を貫入させることができるなど、施工の自由度の高い地盤改良装置となすこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る地盤改良装置の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。図中、１００は、地盤改良装置であって、ベースマシン（走行装置）１０１はトラック式で、ブーム１０５は旋回可能の旋回台１０７に、スライド方式で伸縮自在に支持されており、油圧シリンダ１０９の制御によって、基部のピンＰ１（回り対偶機構の中心部）を中心にその軸線（図面に垂直な軸）回りに回動可能とされ、傾斜角が調節可能に設けられている。なお、図中の符号Ｐは各部の回り対偶機構（ヒンジ機構）の中心部（ピン）を示している。また、ブーム１０５の先端部１０６にはピンＰ２による、まわり対偶機構を介して回転駆動手段をなす油圧モーター１１３が自重で吊り下がり状に取り付けられている。この油圧モーター１１３はその図示しない回転軸の下方に回転駆動を伝達する軸継ぎ手１１７を備えており、この軸継ぎ手１１７に掘削軸１の上端が接続されている。しかして、掘削軸１は、ピンＰ２（まわり対偶機構）及び油圧モーター１１３を介し、ブーム１０５の先端部１０６から吊り下がり状で、回転可能に保持されている。
【００１５】
また、掘削軸１は略円筒状（中空円柱状）をなし、その下端部に、所定の径（長さ）Ｄをもち、側面視Ｖ形をなす掘削翼１１が固定され、上方には掘削翼１１よりも小径の攪拌翼１２、１２が複数固定されている。なお、掘削軸１の先端部近傍には、図示しないが、固化剤の吐き出し口が設けられており、ベースマシン１０１に搭載されたその圧送源（図示せず）から図示しない配管を通じ、掘削軸１の内側空孔を通って掘削土中に吐出されるように構成されている。なお、軸継ぎ手１１７は、詳しくは図示しないが、その内部を通って掘削軸１に固化剤が送り込まれる構成のものとされている。
【００１６】
しかして、ブーム１０５を旋回、伸縮、或いは傾斜制御して掘削軸１が現場において所望とする位置（掘削部位）に存在するようにして吊り下げ状とする。このとき、掘削軸１は、油圧モーター１１３をブーム１０５に連結しているピンＰ２を中心に、同ピンの軸線の回りに油圧モーター１１と一体となって揺動可能であるが、自重によって略鉛直に保持される。そして、掘削軸１の下端部を地盤Ｇに接地させ、油圧モーター１１３を回転駆動して掘削軸１を回転させると共に、ブーム１０５を徐々に下傾する。こうすることで、掘削翼１１にて地盤Ｇの掘削が開始される。この掘削過程では固化剤を吐き出し口から吐出させつつ、所望とする深さまで掘削されるようにブーム１０５を下傾する。なお、この掘削軸１の下動においては掘削軸１が略鉛直に保持されるように、ブーム１０５は、その傾斜角に応じて適宜短くする。こうすることで、掘削部位は略鉛直に柱状に掘削され、掘削土と固化剤とが混合、攪拌される。
【００１７】
次に掘削軸１の回転、下動による掘削土の混合攪拌が終ったら、掘削軸１を適宜回転させながら適数回上下動する。このときも掘削軸１の鉛直がなるべく確保されるように、ブーム１０５を傾斜角に応じて適宜伸縮する。そして、最後にはブーム１０５をその長さを適宜調節しながら上傾させ、掘削軸１を引き抜く。かくして、一掘削部位の地盤改良が終了し、自然固結を待つことになる。
【００１８】
続いて、次の掘削部位に掘削軸１が位置するように、ブーム１０５を旋回し、或いは伸縮し、前と同様に掘削する。このように本形態では、ベースマシン１０１の位置を変えることなく、ブーム１０５の旋回及び伸縮可能範囲内で、複数の掘削部位を次々と掘削することができるため、施工効率を飛躍的に向上できる。しかも、掘削に当り、掘削軸１はその自重で鉛直に保持される。したがって、極めて簡易かつ迅速に掘削を開始できる。なお、掘削すべき部位がブーム１０５のリーチの範囲外となれば、適宜ベースマシン１０１を走行させて移動し、新たな位置をベースに更に次々と掘削をすればよい。本形態では、トラックをベースマシンとし、これにクレーンを備えたものにおいて具体化したものであり、装置の低コスト化も期待できる。
【００１９】
さて次に、本発明に係る請求項３記載の地盤改良装置の実施形態について、図２及び図３を参照して説明する。ただし、本形態の地盤改良装置２００は、前記形態に対し、ベースマシン２０１がクローラ方式である点などで相違するが、本質的相違はないので、相違点を中心に説明する。すなわち、本形態の地盤改良装置２００は、ブーム２０５が、基端側ブーム２０３とその先端側にピン止めされた先端側ブーム（アーム）２０４とからなり、折れ曲がり方式で伸縮するように、ベースマシン２０１の旋回台２０７上の前部に基端側ブーム２０３が取付けられている。そして同前部に取付けられた油圧シリンダー２０８のロッドが基端側ブーム２０３に連結（ピン止め）され、基端側ブーム２０３にピン止めにより取付けられた油圧シリンダー２０９のロッドが先端側ブーム２０４に連結され、それぞれを作動することで、基端側ブーム２０３及び先端側ブーム２０４の傾斜角が変るとともに折れ曲がり、先端部２０６が上下動可能とされている。
【００２０】
そして、ブーム２０５の先端部２０６には四節回転連鎖機構からなるリンク装置２１１が構成されていると共に、先端側ブーム２０４に取付けられた油圧シリンダー２１０のロッド２１０ａがそのリンク装置２１１を駆動するように連結されている。またリンク装置２１１には、回転駆動手段をなす油圧モーター２１３が取り付けられ、油圧シリンダー２１０のロッド２１０ａを伸縮することで、リンク装置２１１が変位し、例えば図３に示したように、油圧モーター２１３の回転軸（図示せず）及び掘削軸１の軸線Ｊ方向を調整できるようにされている。なお、油圧モーター２１３の回転軸には、前記形態と同様に軸継ぎ手２１７を介して、掘削翼１１及び攪拌翼１２を備えた掘削軸１がその上端を介して同軸状に接続されている。すなわち、本形態のベースマシン２０１は、バックホウなどの油圧ショベルにおける先端側ブーム２０４に取付けられたバケットに代えて油圧モーター２１３を取付け、その回転軸に掘削軸１の上端を接続したものである。
【００２１】
このような本形態では、平地を地盤改良する時は、ベースマシン２０１を所定位置に停止させ、油圧シリンダー２０８、２０９、２１０を適宜操作し、掘削軸１が現場において鉛直となり所望とする位置（掘削部位）に存在するように保持する。そして、掘削軸１の下端部を接地させ、油圧モーター２１３を駆動して掘削軸１を回転させる。このとき、ブーム２０５を操作して油圧モーター２１３を徐々に押し下げると共に、油圧シリンダー２１０にてリンク装置２１１を適宜操作して掘削軸１の鉛直を保持する。こうして掘削軸１を回転、押し下げることで、前記形態と同様に掘削翼１１及び攪拌翼１２にて地盤の掘削、混合攪拌を行うことができる。
【００２２】
なお、本形態では掘削軸１は、軸継ぎ手２１７を介して、油圧モーター２１３に固定されている。したがって、油圧モーター２１３の回転軸及び掘削軸１の貫入（下動）時の軸線Ｊの角度は、油圧モーター２１３が取付けられたリンク装置２１１及びブーム２０５の操作によって調節するものである。しかして、掘削過程においては、リンク装置２１１及びブーム２０５の操作によって掘削軸１の鉛直を確保し、固化剤を吐き出し口から吐出させつつ、所望とする深さまで掘削軸１が下がるようにブーム２０５及びリンク装置２１１を制御して掘削、混合、攪拌すればよい。
【００２３】
本形態では、掘削軸１が、ブーム２０３、２０４の先端にリンク装置２１１を介して固定された油圧モーター２１３に接続されているため、図３に示したように、例えば、掘削軸１の軸線Ｊを任意の角度方向として貫入することが容易にできる。したがって、法面に垂直に掘削軸１を貫入することもできるなど、施工の自由度が高いものである。因みに図１の実施形態においては掘削軸が吊り下げ状のため、そのままでは掘削軸は斜めにならないが、その先端（掘削翼）部が地盤に貫入し始めている状態であれば、ブームを適宜に伸縮することで、掘削軸を斜め貫入にさせることもできる。なお本形態の地盤改良装置２００は、クローラ式走行装置としたため、軟弱地盤や不整地における作業にも適するが、ホイール式のものとしても、もちろん具体化できる。
【００２４】
なお前記形態では、掘削軸に、掘削翼及び攪拌翼を固定したものにおいて説明したが、掘削軸には掘削翼のみを取付けることとしてもよい。また、掘削軸には、掘削翼より大径で、掘削軸回りに回転自在の共回り防止翼を取り付けたものとしてもよいし、三次元的に混合攪拌できる公知の攪拌翼を設けたものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の地盤改良装置の実施形態の概略構成を示す側面図。
【図２】請求項３の地盤改良装置の実施形態の概略構成を示す側面図。
【図３】図２の地盤改良装置で掘削軸の角度を傾斜させた側面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  掘削軸
１１  掘削翼
１００、２００  地盤改良装置
１０１、２０１  ベースマシン
１０５、２０５  ブーム
１１３、２１３  油圧モーター（回転駆動手段）
Ｐ２  ピン（まわり対偶機構）
２１１  リンク機構
Ｊ  油圧モーターの回転軸及び掘削軸の軸線
【図１】
2006177156.tif 000003
【図２】
2006177156.tif 000004
【図３】
2006177156.tif 000005