(57)【要約】【課題】柱状体の拡径部分を確実に所望する寸法に仕上げることができ、さらに全体的に均質の柱状体を製造することができる湿式柱状体製造装置を提供することである。【解決手段】下端に掘削刃を備えた回転柱を回転させて地表から掘削穴を掘り下げ、前記掘削穴を部分的に拡径させて掘削穴に拡径部を形成する拡径手段を備えた湿式柱状体製造装置において、前記拡径手段が、油圧により往復移動可能な部分拡大ヘッドを備え、前記掘削穴に拡径部を形成する際には、前記部分拡大ヘッドを突出させ、さらに前記回転柱を回転させて前記部分拡大ヘッドで掘削穴を半径方向外方に掘削するようにした。【選択図】  図２
2004251016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端に掘削刃を備えた回転柱を回転させて地表から掘削穴を掘り下げ、前記掘削穴を部分的に拡径させて掘削穴に拡径部を形成する拡径手段を備えた湿式柱状体製造装置において、
前記拡径手段は、油圧により往復移動可能な部分拡大ヘッドを備えており、前記掘削穴に拡径部を形成する際には、前記部分拡大ヘッドを突出させ、さらに前記回転柱を回転させて前記部分拡大ヘッドで掘削穴を半径方向外方に掘削するようにしたことを特徴とする基礎地盤の湿式柱状体製造装置。
【請求項２】
前記掘削刃の上方近傍に共回り防止部材を設け、前記共回り防止部材と掘削刃の間における回転柱の周囲の土とミルク状固化材とが、回転柱と一体に回転しないようにした請求項１に記載の基礎地盤の湿式柱状体製造装置。
【請求項３】
小型の住宅地盤改良車に搭載した請求項１又は請求項２に記載の基礎地盤の湿式柱状体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅等の建造物を支持する基礎地盤の湿式柱状体の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の湿式柱状体製造装置には、掘削穴を掘り下げる向きとは逆向きに回転軸を回転させると拡径翼が開き、この拡径翼で半径方向に掘削するタイプ１（特許文献１、２）と、掘削穴を半径方向外方へ油圧シリンダで押圧することにより押し広げるタイプ２（特許文献３）とが存在する。
【０００３】
掘削穴の中の土とミルク状固化材（セメント系固化材）とを混合するには、掘削穴を掘り下げる向きの回転とは逆向きに回転軸を回転させなければならない。ところで、タイプ１（特許文献１、２）のものは、掘削穴を部分的に拡径する際に回転軸を逆回転させるが、逆回転させるとその位置で掘削穴を拡径してしまうので、拡径するつもりがない高さ部分において逆回転させるわけにはいかない。したがって、拡径位置とその他の部分では土とミルク状固化材の撹拌混合の程度に差が生じ、全体的に一様に混合された柱状体を製造することができない。
【０００４】
また、タイプ２（特許文献３）のものでは、掘削対象の土壌の粘性が強いと、拡径部の直径を所望する寸法に仕上げるには余程強力な油圧シリンダと押圧部材が必要となり、たとえ施工ができたとしてもコスト高となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−６１１７７号公報（第８図）
【特許文献２】
実開平３−５４８８２号公報（第２図）
【特許文献３】
特開２０００−２４８８６７号公報（第５図〜第９図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、柱状体の拡径部分を確実に所望する寸法に仕上げることができ、さらに全体的に均質の柱状体を製造することができる湿式柱状体製造装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、下端に掘削刃を備えた回転柱を回転させて地表から掘削穴を掘り下げ、前記掘削穴を部分的に拡径させて掘削穴に拡径部を形成する拡径手段を備えた湿式柱状体製造装置において、前記拡径手段は、油圧により往復移動可能な部分拡大ヘッドを備えており、前記掘削穴に拡径部を形成する際には、前記部分拡大ヘッドを突出させ、さらに前記回転柱を回転させて前記部分拡大ヘッドで掘削穴を半径方向外方に掘削するようにした。また、請求項２の発明では請求項１の発明において、前記掘削刃の上方近傍に共回り防止部材を設け、前記共回り防止部材と掘削刃の間における回転柱の周囲の土とミルク状固化材とが、回転柱と一体に回転しないようにした。
さらに請求項３の発明では、請求項１又は請求項２の発明の湿式柱状体製造装置を、小型の住宅地盤改良車に搭載するようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、湿式の柱状体を製造する柱状体製造装置１００の外観略図である。図１に示すように柱状体製造装置１００は、アウトリガー９７を備えた住宅地盤改良車９０に搭載されている。住宅地盤改良車９０は、後述する掘削作業を行う際にはアウトリガー９７に設けたジャッキ９１で車輪９０ａが地面から浮くように車体をリフトさせることができる。
【０００９】
住宅地盤改良車９０は、柱状体製造装置１００を支持しかつ伸縮部９２ａ、９２ｂで矢印Ｃ方向（長手方向）に伸縮可能なアーム部９２と、アーム部９２を任意の方向へ回動移動させる回動部９５とを備えている。また、アーム部９２の傾斜角を角度Ｒ（図２）だけ変更し、さらにアーム部９２の長さを矢印Ｃ方向に調整して、図１に示す状態から図２に示す状態（又はその逆）に柱状体製造装置１００を上下方向に移動させて地面を掘削し、掘削穴５０が鉛直方向を向くようにする。図１に示すように柱状体製造装置１００は、上部にモーター８９、モルタルモルタルミルクスイベル９８及び油圧スイベル９９を備えている。
【００１０】
図３は、柱状体製造装置１００により所定の深さまで掘削された掘削穴５０の断面略図である。図１に示すモーター８９で正方向（掘削穴５０を掘り下げる方向）又は逆方向（掘削穴５０内の土とミルク状固化材とを撹拌混合する方向）に回転可能な中空の回転柱１、回転柱１の下端に固着された掘削刃３、回転柱１の掘削刃３の近傍に設置された油圧シリンダ４（拡径手段）、回転柱１に対して支持部材２０、２１で回転可能に設置された共回り防止板５等から構成されている。
【００１１】
図１に示す柱状体製造装置１００のモルタルミルクスイベル９８は、ミルクプラント８８からミルク状固化材を供給するミルク状固化材供給管９４と後述する配管６とを接続しており、また、油圧スイベル９９は、住宅地盤改良車９０に搭載した図示しない油プラントから圧油を供給または回収する２本の油圧供給管９３と後述する油圧配管７、８とを接続している。モルタルミルクスイベル９８及び油圧スイベル９９により、モーター８９で回転駆動される回転柱１内に配管６と油圧配管７、８とを配置することができるようになっている。
【００１２】
掘削刃３は、回転柱１が正回転する際に掘削穴５０を掘り下げるように回転柱１の下端に装着されている。また、二つの油圧シリンダ４は、掘削穴５０の半径方向に往復移動可能な部分拡大ヘッド１２を備えており、掘削刃３の装着位置とほぼ同じ位置に、互いに正反対を向くように回転柱１に設けてある。共回り防止板５（共回り防止部材）は、回転柱１の掘削刃３より上方に設けてある。共回り防止板５よりさらに上方の回転柱１には、半径方向に伸びる複数の撹拌翼２が設置されている。撹拌翼２は、掘削穴５０内のミルク状固化材と土とを撹拌して混合させる機能を有する。共回り防止部材は、共回り防止板５のような板状のものに限らず、単数又は複数組からなる棒状のものであっても差し支えない。共回り防止部材（共回り防止板５）は、さらに、図３に示すように下向きに突出する撹拌部材３０を設置するのが好ましい。撹拌部材３０を設けると、掘削刃３と共回り防止板５の間の土とミルク状固化材が、十分に撹拌される前に団子状になることを良好に阻止することができる。
【００１３】
図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。図４に示すように共回り防止板５は、掘削穴５０の内径Ｄよりも半径方向外方へ突出しており、長さＬだけ掘削穴５０の内壁に埋没している。共回り防止板５は、掘削刃３が回転柱１と共に回転して掘削穴５０を掘り下げる際にも回転せず、掘削穴５０の内壁にめり込みながら下降する（つまり、掘削刃３と共回り防止板５は相対的に回転する）。図４では、共回り防止板５は３枚設けてある例を示しているが、例えば土壌の粘度が比較的高ければ、共回り防止板５に付着する土の量を減らすために共回り防止板５の枚数を２枚にしたり、逆に粘度が低ければ４枚以上とすることもでき、このように土壌により共回り防止板５の枚数は任意に設定することができる。
【００１４】
また、図４に示すように、中空の回転柱１の内部には、ミルク状固化材を通す配管６と、圧油を通す油圧配管７、８とが配置されている。図１に示すように、住宅地盤改良車９０のアーム部９２に沿って、油圧供給管９３とミルク状固化材供給管９４とが配置されている。
【００１５】
図１に示すミルク状固化材供給管９４は、図４に示す配管６と接続されている。これらの構成により柱状体製造装置１００にはミルク状固化材と圧油とが供給可能となっている。
【００１６】
配管６の下端には、ミルク状固化材の吐出口９が設けてある。吐出口９は、掘削穴５０内の土砂等が逆流して浸入しないように逆止弁（図示せず）が設けてある。ミルク状固化材は、掘削刃３による掘削作業を行いながら掘削穴５０内に吐出される。
【００１７】
図５は、図３のＶ−Ｖ矢視図である。図３、図５に示すように回転柱１の下端には、配管６の吐出口９の下方を横切るプレート２２が固着されている。図３に示すようにプレート２２と吐出口９の間には、空隙２３が設けてある。吐出口９から吐出されたミルク状固化材は、空隙２３を通過して回転柱１と共に回転するプレート２２に衝突し、掘削穴５０内に満遍なく飛散するようになっている。また、回転柱１と配管６の間に土やミルク状固化材が侵入しないように、遮蔽板２４が設けてある。
【００１８】
図１に示す油圧供給管９３は、図４に示す油圧配管７、８と接続されている。図１０、１１は、油圧シリンダ４の断面略図である。図１０に示すように油圧シリンダ４は、本体１１、案内筒１０、部分拡大ヘッド１２等で構成されている。本体１１と案内筒１０は、回転柱１に一体に固着されている。本体１１には油路１４、１５が設けてある。図１０に示すように部分拡大ヘッド１２は、他端が閉じかつ一端が開口して本体１１を収容することができる中空構造となっている。部分拡大ヘッド１２の開口部分にはパッキン１３が固着されている。パッキン１３は本体１１との間で水密を保ちながら本体１１に対して摺動可能である。
【００１９】
すなわち部分拡大ヘッド１２は、案内筒１０に沿って往復移動が可能となっており、詳しくは後述する拡径掘削作業を行わないときは案内筒１０内に収容されるように油圧シリンダ４に油圧が作用している。
【００２０】
本体１１と部分拡大ヘッド１２の間には、室１６と室１７が形成されている。室１６と室１７の間は水密が保たれており、さらに図１０及び図１１に示すように、室１６には油路１４が連通しており、室１７には油路１５が連通している。すなわち圧油は、図４に示す油圧配管８から油路１４を介して室１６に供給され又は回収され、同様に油圧配管７から油路１５を介して室１７に供給され又は回収されるようになっている。
【００２１】
図１１に示すように油圧配管７から油路１５を介して室１７に油が供給される際には、室１６内の油は油路１４を介して油圧配管８へ回収され、逆に油圧配管８から油路１４を介して室１６に油が供給される際には、図１０に示すように室１７内の油は油路１５を介して油圧配管７へ回収される。その油の供給量及びこの供給量に対応する部分拡大ヘッド１２の突出量は、図１、図２に示す住宅地盤改良車９０の車内に設置された図示しない計器又はモニタで把握することができるようになっている。
【００２２】
仮に、油圧配管７から室１７に圧油が供給され、かつ室１６から油が油圧配管８を介して回収されると、部分拡大ヘッド１２は案内筒１０内から突出し、図１１に示す状態になる。
【００２３】
逆に、油圧配管８から室１６に圧油が供給され、かつ室１７から油が油圧配管７を介して回収されると、部分拡大ヘッド１２は案内筒１０内に収容され、図１０に示す状態（つまり、部分拡大ヘッド１２が案内筒１０内に収容された状態）となる。
【００２４】
次に、掘削穴５０に第一拡径部５１、第二拡径部５２を形成する工程を説明する。図３に示すように、掘削刃３が所定の深さの掘削穴５０を掘削し終えた後、柱状体製造装置１００は、第一拡径部５１を形成する工程に移る。
【００２５】
図６は、柱状体製造装置１００が第一拡径部５１を形成する途上の掘削穴５０の断面略図である。図６に示すように掘削穴５０の内径は寸法Ｄであるが、第一拡径部５１の内径は、さらに寸法Ｗの２倍だけ拡径される。
【００２６】
拡径作業を開始する際、部分拡大ヘッド１２が寸法ｗ１だけ突出するように油圧シリンダ４に圧油が供給される。油圧シリンダ４（部分拡大ヘッド１２）は回転柱１と共に図５において矢印Ａで示す方向に回転し、部分拡大ヘッド１２の外周端部は、掘削穴５０の第一拡径部５１を半径方向に寸法ｗ１、高さ方向に寸法ｔ１だけ掘削する。この寸法ｗ１は、掘削する土壌の硬度に合わせて任意に設定することができる。土壌の硬度が低いほど掘削抵抗が小さいので、柱状体製造装置１００のリフト量や部分拡大ヘッド１２の突出量を大きく設定することができる。
【００２７】
柱状体製造装置１００を回転させながら部分拡大ヘッド１２の突出量を徐々に大きく設定し、残り寸法ｗ２を拡径掘削すると、第一拡径部５１は全体としてＷだけ拡径される。次に、柱状体製造装置１００を回転させながら図２に示す住宅地盤改良車９０により柱状体製造装置１００全体を徐々にリフトさせ残り高さ寸法ｔ２を掘削すると図７に示す状態となり、幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｔの第一拡径部５１が完成する。ここで、寸法Ｗ、Ｔは、任意の大きさに設定可能であり、オペレータは住宅地盤改良車９０の車内に設置された図示しない計器により寸法Ｗ、Ｔを確認することができる。
【００２８】
第一拡径部５１を形成する際、部分拡大ヘッド１２を寸法ｗ１だけ突出させた状態で幅寸法ｗ１、高さ寸法Ｔを先に完成させ、その後に部分拡大ヘッド１２の突出量を増加させ、幅寸法を徐々に寸法Ｗに近付けるようにしてもよい。掘削する土壌の硬度に応じて、円滑に拡径掘削が行えるように、部分拡大ヘッド１２の突出量や柱状体製造装置１００のリフト量を調整し、高さ寸法ｔ１のまま幅寸法Ｗのみを先に完成させても、幅寸法ｗ１一定のまま高さ寸法Ｔを先に完成させるようにしてもよい。
【００２９】
第一拡径部５１の完成後、図１０に示すように油圧シリンダ４に油（油圧）を供給して部分拡大ヘッド１２を案内筒１０内に収容し、住宅地盤改良車９０（図１）により柱状体製造装置１００を図８に示すように第二拡径部５２の高さまでリフトさせる。
【００３０】
第二拡径部５２も第一拡径部５１と同様に形成し、柱状体製造装置１００は徐々に地上までリフトされる。その際、掘削刃３が掘削する方向とは逆方向に回転柱１を回転させると、掘削刃３と共回り防止板５の間のミルク状固化材と土とが良好に撹拌混合される。
【００３１】
掘削穴５０内のミルク状固化材と土とを一様に混合した後、柱状体製造装置１００を掘削穴５０から引き上げる。以上の工程により、掘削穴５０及び第一拡径部５１、第二拡径部５２には、ミルク状固化材と土とが均一に混合されて固化した柱状体が形成される。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、油圧により往復移動可能な部分拡大ヘッド１２を回転させ、部分拡大ヘッド１２で掘削穴５０を拡径掘削するようにしたので、拡径するとき以外は部分拡大ヘッド１２を半径方向に突出させずに収容しておくことができ、掘削穴５０内のミルク状固化材と土とを撹拌混合するために、柱状体製造装置１００を掘削刃３による掘削時の回転方向と逆方向に回転させることができる。したがって、全体的に一様な混合状態の良質の湿式柱状体を製造することができる。
【００３３】
油圧シリンダ４へ供給する圧油量により、オペレータが部分拡大ヘッド１２の突出量を容易に把握することができ、確実に寸法Ｗを確保した第一拡径部５１（第二拡径部５２を含む）を形成することができる。
【００３４】
請求項２の発明では、掘削刃３の上方に共回り防止板５（共回り防止部材）を設けたので、掘削刃３と共回り防止板５の間における回転柱１の周囲のミルク状固化材と土が、回転柱１と共に回転することを回避することができ、回転する掘削刃３と地中に停止した共回り防止板５の間のミルク状固化材と土とが良好に混合される。したがって、全体的に一様に混合された均質な柱状体を製造することができる。
【００３５】
請求項３の発明では、柱状体製造装置１００を小型の住宅地盤改良車９０に搭載するようにしたので、狭い道を通って住宅建設地に到達し易く、施工場所の制約を受けにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】住宅地盤改良車に請求項１及び２の発明による柱状体製造装置を搭載した状態を示す外観図である。
【図２】図１において、地面を掘削している状態を示す外観略図である。
【図３】柱状体製造装置により所定の深さまで掘削された掘削穴５０の断面略図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】柱状体製造装置が第一拡径部を形成する途中の掘削穴の断面略図である。
【図７】第一拡径部の形成が完了した状態の掘削穴の断面略図である。
【図８】柱状体製造装置を第二拡径部の位置まで移動させた状態を示す掘削孔５０の断面略図である。
【図９】第一拡径部及び第二拡径部の形成が完了した状態の掘削穴の断面略図である。
【図１０】油圧シリンダの断面略図である。
【図１１】掘削穴を拡径する際の油圧シリンダの断面略図である。
【符号の説明】
１    回転柱
２    撹拌翼
３    掘削刃
４    油圧シリンダ（拡径手段）
５    共回り防止板（共回り防止部材）
６    配管
７、８  油圧配管
９    吐出口
１０  案内筒
１１  本体
１２  部分拡大ヘッド
１３  パッキン
１４、１５  油路
１６、１７  室
２０、２１  支持部材
２２  プレート
２３  空隙
３０  撹拌部材
５０  掘削穴
５１、５２  第一、第二拡径部
９０  住宅地盤改良車
１００  柱状体製造装置
【図１】
2004251016.tif 000003
【図２】
2004251016.tif 000004
【図３】
2004251016.tif 000005
【図４】
2004251016.tif 000006
【図５】
2004251016.tif 000007
【図６】
2004251016.tif 000008
【図７】
2004251016.tif 000009
【図８】
2004251016.tif 000010
【図９】
2004251016.tif 000011
【図１０】
2004251016.tif 000012
【図１１】
2004251016.tif 000013