(57)【要約】【課題】簡易な構造を有し、低コストであり、強風等の条件下においても粉塵の飛散を常に効果的に抑制することのできる粉塵飛散抑制手段を備えた地盤改良機を提供する。【解決手段】地盤改良機１は、地盤５を構成する土を掘削して、地盤改良材７と混合撹拌するための地盤掘削手段４と、地盤掘削手段４の動作時に発生する粉塵の飛散を抑制するために、地盤掘削手段４の周囲に霧状の水の幕を形成させることのできる水噴射用器具８とを備えている。水噴射用器具８は、ノズル１３から噴射された霧状の水を、地盤掘削手段４の周囲の特定領域のみに到達させるための、ノズル１３の近傍に配設された鉛直方向に延びる板状体を含む噴射水進路変更手段を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を構成する土を掘削して、地盤改良材と混合撹拌するための地盤掘削手段を備えた地盤改良機において、前記地盤掘削手段の動作時に発生する粉塵の飛散を抑制するために、霧状の水を噴射することのできる水噴射用器具を備えていることを特徴とする粉塵飛散抑制機能を有する地盤改良機。
【請求項２】
前記水噴射用器具は、前記地盤掘削手段の周囲に、霧状の水を下方に噴射するための１つ又は複数のノズルを有する請求項１に記載の粉塵飛散抑制機能を有する地盤改良機。
【請求項３】
前記ノズルは、少なくとも、前記地盤掘削手段の進行方向における前記地盤掘削手段の前後の各々の位置に、配設されている請求項２に記載の粉塵飛散抑制機能を有する地盤改良機。
【請求項４】
前記水噴射用器具は、前記ノズルから噴射された霧状の水の進路方向を変えるための、前記ノズルの近傍に配設された噴射水進路変更手段を有する請求項２又は３に記載の粉塵飛散抑制機能を有する地盤改良機。
【請求項５】
前記噴射水進路変更手段は、前記ノズルから噴射された霧状の水を当てるための略鉛直方向に延びる面を有する請求項４に記載の粉塵飛散抑制機能を有する地盤改良機。
【請求項６】
前記地盤掘削手段は、トレンチャー、回転ミキシング装置、スタビライザ、スケルトン式バックホウおよび一般汎用バックホウの中から選ばれるものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の地盤改良機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削して、地盤改良材と混合撹拌するための地盤改良機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱地盤等の表層部分を強固なものに改質するために、地盤の表面にセメント系固化材や石灰系固化材等の粉体からなる地盤改良材を撒布した後、トレンチャー等の掘削手段を装着した作業用車両を用いて、地盤を所定の深さだけ掘り起こしつつ、この掘削土と前述の地盤改良材とを混合撹拌することが行なわれている。
しかしながら、この掘削作業の際に、主に地盤改良材からなる粉塵が飛散して、地盤改良工事区域外の周囲の環境を悪化させることがあった。
そのため、このような粉塵の飛散を抑制するために、従来から、種々の方策が採られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、軟弱地盤の土砂を、セメント系又は石灰系の少なくとも一方の微粉末と混合しながら撹拌して強固な地盤に改質するに際し、この撹拌部分に水を主体とする膜からなる気泡を覆うか又は混合することを特徴とする地盤改良における発塵抑制工法が、記載されている。
なお、特許文献１の工法で用いられる気泡は、水と、水に添加する界面活性剤を主剤とする化学品により生成されるものである。また、気泡は、軟弱地盤の土砂を撹拌する前に、セメント系等の微粉末層の表面に散布して用いられる。
【０００４】
また、従来からの周知の方法として、地盤改良機の近くで作業員が散水して、粉塵の飛散を抑制する方法や、地盤改良工事区域と周囲との境界に、所定の高さを有するシート材を設けて、粉塵の拡散を遮断する方法が知られている。
さらに、近年においては、主原料であるセメント等に対し、発塵を抑制するための特定の物質を添加し混合して、発塵の生じ難いセメント系固化材を得る技術が開発されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８０４５１号公報（第２頁の特許請求の範囲の請求項１、第３頁の段落番号０００４〜０００６、第４頁の段落番号００１２、第５〜６頁の段落番号００１８〜００２５、第８〜９頁の図１〜図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の技術のうち、特許文献１に記載されている方法は、水と界面活性剤とを含む混合液を発泡させて得られる気泡を用いて、発塵を抑制するものである。
しかし、この方法は、界面活性剤およびその収容タンクを用意しなければならないことに加えて、水と界面活性剤とを混合して発泡化させるための発泡器等の複雑な装置を必要とする。この点、界面活性剤等の特殊な薬剤や、発泡器等の複雑な装置を用いずに、効果的に発塵を抑制することができる他の簡易な方法があれば、好都合である。
【０００７】
一方、地盤改良機の近くで作業員が粉塵に向けて散水する方法は、▲１▼地盤改良機の運転員以外に作業員を要すること、▲２▼地盤改良機の周囲に飛散する粉塵を十分に抑制することが困難であること、▲３▼地盤改良機の近くで作業することから、作業員は、安全確保のために、地盤改良機の進行方向やトレンチャー等の地盤掘削手段の動作状況を終始監視していなければならないこと、等の種々の欠点がある。
また、地盤改良工事区域と周囲との境界に、所定の高さを有するシート材を設ける方法は、特に強風がある場合には、粉塵がシート材の上方を通過して、工事区域外にまで拡散してしまうので、常に有効な方策とは言えない。また、地盤改良工事区域内で作業する作業員が、粉塵を受けるという問題がある。
【０００８】
さらに、地盤改良材として、発塵の生じ難いセメント系固化材を用いる方法は、高価格であるため、経済性の観点から採用が難しいことがある。また、在庫がある等の理由で、汎用のセメント系固化材を使用する必要がある場合には、当然ながら、この方法を採用することができない。
したがって、本発明は、複雑な装置や特殊な薬剤等を用いる必要がなく、簡易な構造を有し、低コストであり、強風等の条件下においても粉塵の飛散を常に効果的に抑制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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、霧状の水を噴射することのできる水噴射用器具を装着することによって、粉塵の飛散を効果的に抑制することができること、および、当該水噴射用器具の構造等を特定のものとすることによって、粉塵飛散抑制効果を一層高めることができることに想到し、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明（請求項１）の粉塵飛散抑制機能を有する地盤改良機は、地盤を構成する土を掘削して、地盤改良材（例えば、セメント系固化材や石灰系固化材等の粉体系固化材）と混合撹拌するための地盤掘削手段（例えば、トレンチャー等）を備えた地盤改良機であって、前記地盤掘削手段の動作時に発生する粉塵の飛散を抑制するために、霧状の水を噴射することのできる水噴射用器具を備えていることを特徴とする。
このように構成すれば、水噴射用器具から噴射される霧状の水によって、地盤改良材であるセメント系固化材の粉体等からなる粉塵が舞い上がって周囲に飛散するのを効果的に抑制することができる。
【００１１】
上述の地盤改良機において、前記水噴射用器具は、前記地盤掘削手段の周囲に、霧状の水を下方に噴射するための１つ又は複数のノズルを有するものとして構成することができる（請求項２）。
このように構成すれば、地盤掘削手段による掘削によって舞い上がった粉塵を、地盤掘削手段の近傍において霧状の水によって直ちに捕捉し、当該霧状の水と共に落下させることができる。
上述の地盤改良機において、前記ノズルは、少なくとも、前記地盤掘削手段の進行方向（すなわち、地盤掘削手段が地盤を掘り進んでいく方向）における前記地盤掘削手段の前後の各々の位置に、配設することが好ましい（請求項３）。
このように構成すれば、粉塵が舞い上がり易い空間領域である地盤掘削手段の進行方向の前後の空間領域において、粉塵の飛散をより効果的に抑制することができる。
【００１２】
上述の地盤改良機において、前記水噴射用器具は、前記ノズルから噴射された霧状の水の進路方向を変更するための、前記ノズルの近傍に配設された噴射水進路変更手段を有するものとして構成することができる（請求項４）。
このように構成すれば、地盤掘削手段の周囲の特定領域（換言すれば、地盤掘削手段が存在する領域を除く周辺の特定領域）のみに、霧状の水からなる幕を形成させることができる。
【００１３】
上述の地盤改良機において、前記噴射水進路変更手段は、前記ノズルから噴射された霧状の水を当てるための略鉛直方向に延びる面を有するものとして構成することができる（請求項５）。
このように構成すれば、ノズルから噴射された霧状の水は、噴射水進路変更手段の構成部分である略鉛直方向に延びる面に当たった後、当該面の下方に落下する。そのため、地盤掘削手段の周囲の特定領域に、霧状の水からなる幕を形成させることができる。
上述の地盤改良機において、前記地盤掘削手段としては、例えば、トレンチャー、回転ミキシング装置、スタビライザ、スケルトン式バックホウおよび一般汎用バックホウの中から選ばれるものを用いることができる（請求項６）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の地盤改良機の一例を説明する。図１は、本発明の地盤改良機を用いて地盤改良工事を行なっている状態を示す正面図、図２は、図１に示す地盤改良機中のトレンチャーおよび水噴射用器具を含む部分を示す一部断面部分を含む正面図、図３は、図２に示すトレンチャーおよび水噴射用器具を含む部分を示す右側面図、図４は、図２に示す水噴射用器具のノズルから噴射される霧状の水の進路を説明するための正面図、図５は、図４中の矢印Ａの方向から見た図、図６は、図５中のＢ−Ｂ線で水平方向に切断した霧状の水の存在する領域を示す断面図である。
【００１５】
本発明の地盤改良機１は、図１等に示すように、作業用車両本体（母機）２から延びるブーム３の先端に、地盤掘削手段であるトレンチャー４を装着しているとともに、水貯留タンクおよび高圧水送出装置（図示せず）から導いた送水ホース１０を、作業用車両本体（母機）２およびブーム３に沿って取り付け、さらに、送水ホース１０の端部に分岐管１１を介して、２つの補助ホース１２を取り付け、これら補助ホース１２の各々の端部に、霧状の水を下方に噴射するためのノズル１３、および噴射水進路変更用部材１４を装着させてなるものである。ここで、送水ホース１０からノズル１３までの一連の部材を含む器具は、本明細書中において水噴射用器具８と称される。
【００１６】
なお、地盤改良機１において、地盤掘削手段としては、トレンチャー４の代わりに、回転ミキシング装置、スタビライザ、スケルトン式バックホウ、一般汎用バックホウ等を用いることもできる。
なお、回転ミキシング装置とは、作業用車両本体のブームの先端に取り付けられ、水平方向に延びる回転軸の周囲に形成された放射状の複数の爪によって地盤を掘削するものである。
【００１７】
地盤改良機１を用いて地盤改良工事を行なうには、まず、地盤改良工事の対象となる区域内の地盤５の表面に、バックホウ等の撒布手段を用いて、地盤改良材７（具体的には、セメント系固化材や石灰系固化材等の粉体）を撒布する。次いで、工事対象区域内で地盤改良機１を移動させながら、地盤改良機１のトレンチャー４によって地盤を掘削し、かつ掘削土と地盤改良材７とを混合撹拌して、大きな強度を有する改良土６に改質する。
【００１８】
この際、掘削土と地盤改良材７の混合撹拌に伴って、地盤改良材７等の微粒子が、粉塵として舞い上がろうとする。しかしながら、トレンチャー４の上部の枠体２０の周囲に配設されたノズル１３から、霧状の水９が噴射され、この霧状の水９が、トレンチャー４の周囲に霧状の水９からなる幕を形成するため、舞い上がろうとする粉塵は、霧状の水９からなる幕を通過して外部の環境中に飛散していくことができずに、霧状の水９に捕捉されて、霧状の水９と共に下方に落下する。
このようにして、本発明においては、地盤５の改良工事に伴って発生する粉塵が、飛散して、工事区域外の周辺地域にまで拡散していくことが防止される。
【００１９】
次に、地盤改良機１の水噴射用器具８およびその周辺構造を説明する。
水噴射用器具８は、トレンチャー４による掘削および混合撹拌で発生する粉塵の飛散を抑制するために配設されるものであり、トレンチャー４に対して所定の位置に配置することが望ましい。
トレンチャー４は、図２および図３に示すように、駆動スプロケット２１と、従動スプロケット２２と、駆動スプロケット２１と従動スプロケット２２の間に架設される地盤掘削用チェーン２３と、駆動スプロケット２１および従動スプロケット２２を支持するための枠体２０（駆動スプロケット２１を収納するための上部構造部分を含む。）とを備えている。なお、駆動スプロケット２１は、１つの回転軸に対して２つ並設されており、それに対応して、従動スプロケット２２および地盤掘削用チェーン２３も２つずつ配設されている。
【００２０】
地盤掘削用チェーン２３は、図３に示すように、２本の平行に延びるチェーン材２３ａに対し、その進行方向における所定の間隔毎に多数の撹拌翼２３ｂを固着させることによって構成されている。撹拌翼２３ｂは、矩形の板状体の表面に、互いに平行に延びる３つの突起部、あるいはハの字状に延びる２つの突起部を有するものとして構成されており、これらの突起部によって地盤を効率的に掘削し、かつ掘削土と地盤改良材とを均一に混合撹拌することができるようになっている。
【００２１】
以上のように構成されたトレンチャー４に対し、水噴射用器具８のノズル１３は、トレンチャー４の駆動スプロケット２１よりも高い位置であって、駆動モーター（図示せず）を収容した枠体２０の上部構造部分の外壁の外表面の近傍に配設されている。このようにノズル１３の配設位置を定めれば、トレンチャー４の動作に伴って舞い上がろうとする粉塵を、当該ノズル１３から噴射される霧状の水によって、狭い空間領域内で確実に捕捉し、落下させることができる。
【００２２】
ノズル１３は、トレンチャー４の進行方向の前後（すなわち、図２中の右方および左方）の各々の位置に配設されている。これら２つのノズル１３から噴射される霧状の水は、粉塵が舞い上がり易いトレンチャー４の掘削用チェーンの回動面を挟み込む形になるので、粉塵の飛散を効果的に抑制することができる。
なお、図３中、ノズル１３は、トレンチャー４の前後の各々に１つずつ配設されているが、２つずつ配設して、粉塵の飛散の抑制効果を高めてもよい。例えば、図３中の枠体２０の上部構造部分の外表面（図中の手前）上に、左方のノズル１３に加えて、右方にもノズル１３を配設し、左右対称にすることができる。
また、図３中の枠体２０の上部構造部分の右側の外表面および左側の外表面にも、ノズル１３を配設することができる。この場合、トレンチャー４の周囲の全領域に、霧状の水の幕を形成させることができる。それによって、粉塵の飛散をより確実に抑制することができる。
【００２３】
ノズル１３を枠体２０上の所定の位置に配置させるには、補助ホース１２のノズル１３近傍の箇所を、固定具１５（例えば、半円状の金具およびボルト等からなるもの）を用いて枠体２０上に固定すればよい。
ノズル１３としては、高圧水送出装置から供給される高い水圧を有する水を、霧状の水として勢い良く噴射することのできる構造を有するものであれば、任意のものを用いることができる。
ノズル１３から噴射される霧状の水は、通常、円錐状の形状を形成するように噴射される。霧状の水の噴射角度（例えば、円錐状に噴射される場合は頂角の角度）も、任意であり、所望の値に定めることができる。ただし、噴射角度が小さい場合には、霧状の水からなる幕を幅広く形成させるために、ノズル１３を数多く配設させる必要がある。
【００２４】
ノズル１３と固定具１５との間の補助ホース１２の部分には、噴射水進路変更用部材１４が取り付けられている。
噴射水進路変更用部材１４は、補助ホース１２に取り付けるための、ノズル１３の上方に位置する取付部１４ａと、取付部１４ａのトレンチャー４側の縁辺から下方に折曲して、ノズル１３の側方を通過して垂下する板状部１４ｂとからなる。
【００２５】
板状部１４ｂは、取付部１４ａの縁辺から下方に鉛直に延びる垂直面部と、該垂直面部の下端からノズル１３側に若干折曲して下方に延びる斜面部とから構成されている。これら垂直面部および斜面部のノズル１３側の面は、全体として、略鉛直方向に延びる面として形成されており、ノズル１３から噴射された霧状の水の全部または一部が当たると、当該霧状の水の進路方向を変え、地盤掘削手段が存在する領域（すなわち、地盤掘削用チェーン２３等が動作している実際の掘削箇所）に霧状の水を到達させないようにしている。これによって、霧状の水を無駄なく用い、粉塵の飛散を効率的に抑制することができる。
【００２６】
すなわち、図４〜図６に示すように、ノズル１３から噴射された霧状の水は、例えば、その一部が噴射水進路変更用部材１４の板状部１４ｂに当たって、進路を変更された状態で板状部１４ｂの下方に落下する。具体的には、図５中のＢ−Ｂ線で切断した霧状の水の存在する領域は、図６に示すように、板状部１４ｂの存在する側で略直線状になり、板状部１４ｂとは反対側で弧状（略半円状）になる。
図６に示す霧状の水の存在する領域中、特に、板状部１４ｂに近い領域（略直線状およびその近傍の領域）は、板状部１４ｂを伝って落下するか、あるいは板状部１４ｂに撥ね返って落下する霧状の水を含むため、霧状の水の密度が高くなっており、粉塵を多量に捕捉することができる。
このように、噴射水進路変更用部材１４を用いれば、地盤掘削手段の周囲の特定の領域に、霧状の水の幕を形成させて、粉塵の飛散を十分に抑制することができる。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］
０．７ｍ３クラス（ホウバケットの容量）の作業用車両（ベースマシン）を母機として、そのブームの先端にトレンチャーを装着し、かつ、図１〜図５に示すように、送水ホース、分岐管、補助ホース、ノズルおよび噴射水進路変更用部材からなる水噴射用器具を取り付けて、地盤改良機を作製した。
その後、所定の領域内において、バックホウを用いてセメント系固化材を地盤の表面に撒布した。
【００２８】
また、地盤改良機の送水ホースを高圧水送出装置に接続し、該高圧水送出装置を水貯留タンクに接続して、高圧水を水噴射用器具に供給できるようにした。なお、水噴射用器具に高圧の水を供給するための高圧水送出装置としては、出力５．０ＰＳ、吐出圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ２、吐出量３０リットル／分のエンジンワッシャを用いた。
こうして準備を完了した後、地盤改良機を適宜移動させながら、トレンチャーを用いて、地盤を掘削し、地盤改良材との混合撹拌を行なった。この作業中、水噴射用器具のノズルから霧状の水を噴射して、トレンチャーの進行方向の前後の各々に、霧状の水からなる幕を形成させるようにした。
【００２９】
［比較例１］
水噴射用器具のノズルから霧状の水を噴射させない他は、実施例１と同様にして地盤改良工事を行なった。
その結果、実施例１における粉塵の飛散量は、比較例１における粉塵の飛散量と比べて、目視観察で３０〜１０％程度（減少量として７０〜９０％程度）であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の地盤改良機は、地盤の掘削の際に発生する粉塵の飛散を防止するための霧状の水の幕を形成させることのできる水噴射用器具を備えているため、複雑な装置や特殊な薬剤等を用いることなく、強風等の条件下においても粉塵の飛散を常に効果的に抑制することができる。
また、本発明で用いられる水噴射用器具は、簡易な構造を有し、取り扱いが容易であり、しかも低コストであるため、従来の粉塵飛散防止手段と比べて、極めて有用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤改良機を用いて地盤改良工事を行なっている状態を示す正面図である。
【図２】図１に示す地盤改良機中のトレンチャーおよび水噴射用器具を含む部分を示す一部断面部分を含む正面図である。
【図３】図２に示すトレンチャーおよび水噴射用器具を含む部分を示す右側面図である。
【図４】図２に示す水噴射用器具のノズルから噴射される霧状の水の進路を説明するための正面図である。
【図５】図４中の矢印Ａの方向から見た図である。
【図６】図５中のＢ−Ｂ線で水平方向に切断した霧状の水の存在する領域を示す断面図である。
【符号の説明】
１  地盤改良機
２  作業用車両本体（母機）
３  ブーム
４  トレンチャー（地盤掘削手段）
５  地盤
６  改良土
７  セメント系固化材（地盤改良材）
８  水噴射用器具
９  霧状の水
１０  送水ホース
１１  分岐管
１２  補助ホース
１３  ノズル
１４  噴射水進路変更用部材（噴射水進路変更手段）
１４ａ  取付部
１４ｂ  板状部
１５  固定具
２０  枠体
２１  駆動スプロケット
２２  従動スプロケット
２３  地盤掘削用チェーン
２３ａ  チェーン材
２３ｂ  撹拌翼
【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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