(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削軸を相対的に反対方向へ向けて回転する内軸と外軸とで二重管状に形成するとともに、各内外軸を上下に接続した複数本の内外軸構成体で形成し、下端の内外軸構成体に撹拌翼をそれぞれ形成した地盤改良装置の掘削軸接続方法であって、
地面に固定した外軸構成体に内軸構成体を前記外軸構成体の外部から連結して前記内軸構成体の上下動を規制し、その状態で上下の内外軸構成体をそれぞれ接続することを特徴とする地盤改良装置の掘削軸接続方法。
【請求項２】
外軸構成体に形成した貫通孔と内軸構成体に形成した係止溝とを連結ピンで係止することによって外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置の掘削軸接続方法。
【請求項３】
内軸構成体の上端外周面と外軸構成体の上端内周面との間に楔を嵌入することによって外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置の掘削軸接続方法。
【請求項４】
掘削軸を相対的に反対方向へ向けて回転する内軸と外軸とで二重管状に形成するとともに、各内外軸を上下に接続した複数本の内外軸構成体で形成し、下端の内外軸構成体に撹拌翼をそれぞれ形成した地盤改良装置の掘削軸接続構造であって、
地面に固定した外軸構成体に内軸構成体を前記外軸構成体の外部から連結して前記内軸構成体の上下動を規制するための内外軸構成体連結機構を設けたことを特徴とする地盤改良装置の掘削軸接続構造。
【請求項５】
前記内外軸構成体連結機構は、外軸構成体に形成した貫通孔と、内軸構成体に形成した係止溝と、これらの貫通孔と係止溝とを係止する連結ピンとで構成したことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良装置の掘削軸接続構造。
【請求項６】
前記内外軸構成体連結機構は、内軸構成体の上端外周面と外軸構成体の上端内周面との間に嵌入する楔で構成したことを特徴とする請求項４に記載の地盤改良装置の掘削軸接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削軸を相対的に反対方向へ向けて回転する内軸と外軸とで二重管状に形成するとともに、各内外軸を上下に接続した複数本の内外軸構成体で形成し、下端の内外軸構成体に撹拌翼をそれぞれ形成した地盤改良装置において、掘削軸を接続する方法及びその構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱地盤の強化や汚染地盤の浄化などを目的として、土壌を掘削しながら掘削した土壌中に地盤改良剤（固化剤や浄化剤など）を吐出し、地盤改良剤と土壌とを撹拌混合することによって地盤の改良を行っている。
【０００３】
この地盤改良作業においては、専用の地盤改良装置が用いられている（たとえば、特許文献１参照。）。この地盤改良装置は、回転モータに掘削軸の基端部を取付け、掘削軸の先端部に掘削した土壌を撹拌するための撹拌翼を形成し、撹拌翼の近傍に地盤改良剤を吐出するための改良剤吐出口を形成し、地盤改良剤を改良剤吐出口から土壌中に吐出し、地盤改良剤と掘削した土壌とを撹拌翼によって撹拌混合するようにしている。
【０００４】
この地盤改良装置では、地盤改良剤と土壌との撹拌混合を良好に行わせるために、掘削軸を相対的に反対方向へ向けて回転する内軸と外軸とで二重管状に形成するとともに、各内外軸の下端部に撹拌翼をそれぞれ形成したものが開発されている。
【０００５】
また、地盤改良装置では、必要に応じて地面を深く掘削できるようにするために、各内外軸を上下に接続した複数本の内外軸構成体で形成し、内外軸構成体を継ぎ足すことができるようにしたものが開発されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、掘削軸を内外軸で二重管状に形成した上記従来の地盤改良装置では、外軸の内部に内軸が収容された構成となっているために、内軸構成体を継ぎ足すときに外軸構成体が邪魔になって円滑に掘削軸の接続作業を行うことが困難であった。
【０００８】
そのため、従来の地盤改良装置では、回転モータと掘削軸との接続部分に外軸構成体を上下にスライドさせるスライド機構を設け、このスライド機構によって外軸構成体を内軸構成体からずらすことで掘削軸の接続を行うようにしたものが開発されていた。
【０００９】
しかしながら、この地盤改良装置では、スライド機構が回転モータと掘削軸との接続部分に設けられていたために、掘削軸の接続作業が高所での作業となってしまい、安全性に問題があった。
【００１０】
また、従来の地盤改良装置では、上下の内軸構成体を接続ピンで接続する構成とするとともに、接続ピンを外部から挿通できるようにするための貫通孔を外軸構成体に形成して、上下の内外軸構成体を外軸構成体の外部から接続することで掘削軸の接続を行うようにしたものも開発されていた。
【００１１】
しかしながら、この地盤改良装置では、内外軸がそれぞれ独立して反対方向に回転するように構成しているために、外軸の内部に内軸が遊嵌された状態となっており、上下の内外軸構成体を切り離してしまうと下側の内軸構成体が自重で下方に落下してしまう。それを防止するために、内軸と外軸の間に上下方向の動きを規制するとともに回転方向は自由なベアリング機構を備えた内外軸一体型の軸体を撹拌翼と内外軸構成体の間に設けている。これにより、内軸構成体が自重で落下しないため、継足し作業が可能であった。しかし、このベアリング機構を備えた内外軸一体型の軸体は、施工中の振動等の影響により、ベアリング部の損耗・磨耗が激しく、また、メンテナンスにおいて、内外軸一体型の軸体である為に、交換・修理作業を行う場合、外軸部分を解体し内軸部分を引き抜いて作業を行わなければならず、非常に手間と費用がかかっていた。
【００１２】
このように、掘削軸を内外軸で二重管状に形成した上記従来の地盤改良装置にあっては、内外軸構成体を継ぎ足すことによる掘削軸の接続作業を安全かつ円滑に行うことが困難であるといった課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、請求項１に係る本発明では、掘削軸を相対的に反対方向へ向けて回転する内軸と外軸とで二重管状に形成するとともに、各内外軸を上下に接続した複数本の内外軸構成体で形成し、下端の内外軸構成体に撹拌翼をそれぞれ形成した地盤改良装置の掘削軸接続方法において、地面に固定した外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結して内軸構成体の上下動を規制し、その状態で上下の内外軸構成体をそれぞれ接続することにした。
【００１４】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、外軸構成体に形成した貫通孔と内軸構成体に形成した係止溝とを連結ピンで係止することによって外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結することにした。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、内軸構成体の上端外周面と外軸構成体の上端内周面との間に楔を嵌入することによって外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結することにした。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明では、掘削軸を相対的に反対方向へ向けて回転する内軸と外軸とで二重管状に形成するとともに、各内外軸を上下に接続した複数本の内外軸構成体で形成し、下端の内外軸構成体に撹拌翼をそれぞれ形成した地盤改良装置の掘削軸接続構造において、地面に固定した外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結して内軸構成体の上下動を規制するための内外軸構成体連結機構を設けることにした。
【００１７】
また、請求項５に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記内外軸構成体連結機構は、外軸構成体に形成した貫通孔と、内軸構成体に形成した係止溝と、これらの貫通孔と係止溝とを係止する連結ピンとで構成することにした。
【００１８】
また、請求項６に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記内外軸構成体連結機構は、内軸構成体の上端外周面と外軸構成体の上端内周面との間に嵌入する楔で構成することにした。
【発明の効果】
【００１９】
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
【００２０】
すなわち、本発明では、地面に固定した外軸構成体に内軸構成体を外軸構成体の外部から連結して内軸構成体の上下動を規制し、その状態で上下の内外軸構成体をそれぞれ接続することにしているために、低所にて安全に掘削軸の接続作業を行うことができるとともに、ベアリング機構を備えた内外軸一体型の軸体を設ける必要も無いため、掘削軸の接続作業を安全且つ安価で円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る地盤改良装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示すように、地盤改良装置１は、重機２の前端部に支柱３を立設し、この支柱３に掘削機構４を昇降自在に取付け、この掘削機構４に改良剤混合プラント５と水槽６と改良剤貯留タンク７と改良剤吐出ポンプ８とからなる改良剤供給機構59をスイベルジョイント９を介して連通連結している。
【００２３】
掘削機構４は、支柱３の前側部に昇降支持体10を昇降自在に取付け、この昇降支持体10に駆動モータ11とこの駆動モータ11に連動連結した反転変速機12とを搭載し、この反転変速機12に掘削軸13の基端部を連動連結するとともに、掘削軸13の先端部に撹拌翼14を取付けている。
【００２４】
掘削軸13は、図２に示すように、同軸上に配置した中空円筒状の内軸15と外軸16とで二重管状に形成しており、反転変速機12に内軸15と外軸16とをそれぞれ独立して連動連結し、反転変速機12の作用によって内軸15と外軸16とが相対的に反対方向へ向けて回転するようにしている。この内軸15と外軸16の具体的な構造については後述する。
【００２５】
撹拌翼14は、内軸15の先端部に形成した左右一対の先端側撹拌翼17と、外軸16の先端部に形成した左右一対の最内側撹拌翼18と、内軸15の先端側中途部に略コ字状に形成した左右一対の内側撹拌翼19と、外軸16の先端側中途部に円周方向に向けて120度間隔で略コ字状に形成した外側撹拌翼20とで構成している。
【００２６】
ここで、内軸15と外軸16とが反転変速機12によって相対的に反対方向へ向けて回転することから、内軸15に形成した先端側撹拌翼17と内側撹拌翼19は、外軸16に形成した最内側撹拌翼18と外側撹拌翼20とは相対的に反対方向へ向けて回転するようになっている。
【００２７】
先端側撹拌翼17は、内軸15の先端外周面に板状の翼体21を傾斜状に取付け、この翼体21の下端側部に複数個の掘削ビット22を間隔をあけて取付けるとともに、翼体21の上方に改良剤吐出口23を形成している。なお、改良剤吐出口23は、内軸15の中空部を介して地盤改良剤供給機構８に連通している。
【００２８】
最内側撹拌翼18は、外軸16の先端外周面に板状の翼体24を傾斜状に取付けている。
【００２９】
内側撹拌翼19は、下端部を内軸15の外周面に取付けるとともに、上端部に環状体25を取付け、この環状体25を外軸16の外周面に遊嵌している。また、内側撹拌翼19は、外側面と内側面と上側面とに板状の小翼片26,27,28をそれぞれ取付けている。さらに、内側撹拌翼19は、内軸15との間に連結翼片29を取付け、連結翼片29に改良剤吐出口30を形成している。なお、改良剤吐出口30は、内軸15の中空部を介して地盤改良剤供給機構８に連通している。
【００３０】
外側撹拌翼20は、上端部を外軸16の外周面に取付けるとともに、下端部に環状体31を取付け、この環状体31を内軸15の外周面に遊嵌している。また、外側撹拌翼20は、内側面に板状の小翼片32,33を取付けている。
【００３１】
この撹拌翼14は、掘削軸13の先端部にシールロッド34を介して取付けられており、このシールロッド34によって掘削した土砂が掘削軸13の内部に侵入しないようにしている。
【００３２】
次に、本発明の要部となる内軸15及び外軸16（掘削軸13）の具体的な構造について説明する。
【００３３】
掘削軸13は、外軸16の中空部に内軸15を回転自在かつ上下動自在に収容した構成となっており、各内外軸15,16を上下に接続した内外軸構成体35,36で継ぎ足し可能に構成している。
【００３４】
内軸構成体35は、図３に示すように、上端部に断面視で六角形状の接続凸部37を形成するとともに、接続凸部37の左右側面に断面視で半円弧状の接続溝38を水平に形成し、一方、下端部に断面視で六角形孔状の接続凹部39を形成するとともに、接続凹部39の外周面に断面視で半円弧状の接続孔40を貫通状に形成している。
【００３５】
そして、内軸15は、上方側の内軸構成体35の接続凹部39に下方側の内軸構成体35の接続凸部37を挿入するとともに、接続孔40から挿入した接続ピン41で接続溝38と接続孔40とを係止することで、上下の内軸構成体35,35を接続できるようになっている（図４参照。）。
【００３６】
この内軸構成体35には、接続凸部37の下側外周面に係止溝42を形成している。
【００３７】
外軸構成体36は、図３に示すように、上端部にスプライン軸状の接続凸部43を形成するとともに、接続凸部43の左右側面に断面視で半円弧状の接続溝44を水平に形成し、一方、下端部にスプライン軸孔状の接続凹部45を形成するとともに、接続凹部45に接続孔46を貫通状に形成している。
【００３８】
そして、外軸16は、上方側の外軸構成体36の接続凹部45に下方側の外軸構成体36の接続凸部43を挿入するとともに、接続孔46から挿入した接続ピン47で接続溝44と接続孔46とを係止することで、上下の外軸構成体36,36を接続できるようになっている（図４参照。）。
【００３９】
この外軸構成体36には、接続凸部43の下側外周面に貫通状の挿通孔48を内軸構成体35に形成した接続溝38と対向する位置に形成するとともに、接続凸部43の下側外周面に縦長の貫通孔49を内軸構成体35に形成した係止溝42と対向する位置に形成し、これらの挿通孔48及び貫通孔49に蓋体50,51を着脱自在に螺着している。
【００４０】
また、外軸構成体36には、中途部外周面にリング状の鍔体52を形成している。
【００４１】
このように、掘削軸13は、外軸構成体36の外周面に貫通状の挿通孔48を内軸構成体35に形成した接続溝38と対向する位置に形成しているために、外軸16（外軸構成体36）の外部から内軸15（内軸構成体35）を接続できるようになっている。
【００４２】
また、掘削軸13は、外軸構成体36の外周面に貫通孔49を内軸構成体35に形成した係止溝42と対向する位置に形成しているために、貫通孔49から挿入した連結ピン53で係止溝42と貫通孔49とを係止することで、外軸構成体36（掘削軸13）の外部から外軸構成体36に内軸構成体35を連結して内軸構成体35の上下動を規制させることができるようになっている（図４及び図５参照。）。
【００４３】
地盤改良装置１は、以上に説明したように構成しており、以下に説明するようにして掘削軸13を継ぎ足すことができるようになっている。
【００４４】
掘削軸13を継ぎ足す場合には、掘削軸13を切り離し、その後、掘削軸13を接続する。
【００４５】
そして、掘削軸13を切り離す場合には、まず、図４に示すように、地面54を掘削することによって地中に埋設した状態で外軸構成体36の鍔体52と地面54との間に支持板55を介設して地面54に外軸構成体36を固定する。
【００４６】
次に、外軸構成体36から蓋体50,51を外し、挿通孔48及び貫通孔49を露出させ、貫通孔49から連結ピン53を挿入し、連結ピン53によって内軸構成体35の係止溝42と外軸構成体36の貫通孔49とを係止させる。このときに、連結ピン53の下部と縦長の貫通孔49の内周部との間に楔56を打ち込むことで、内軸構成体35の上下位置を微調整することができる。これにより、内軸構成体35は、外軸構成体36に連結され、上下動が規制されることになる。
【００４７】
次に、外軸構成体36の接続孔46から接続ピン47を外し、外軸構成体36の挿通孔48から内軸構成体35の接続ピン41を外す。これにより、上下の内外軸構成体35,36を上下に分離することができる。このときに、地面54に固定された外軸構成体36に内軸構成体35を連結しているために、内軸構成体35が自重によって落下するのを防止することができる。
【００４８】
掘削軸13を接続する場合には、切り離しによって図５に示す状態となっているため、上記した切り離しと逆の手順で行うことができる。
【００４９】
なお、外軸構成体36から内軸構成体35を上方に持ち上げることができる場合には、図６に示すように、内軸構成体35の上端外周面と外軸構成体36の上端内周面との間に左右一対の円弧断面を有する楔57,57を嵌入することによって、内軸構成体35の自重を利用して外軸構成体36に内軸構成体35を連結して、内軸構成体35の上下動を規制させることができ、この状態で、内軸構成体35と外軸構成体36とを順に接続することができる。
【００５０】
実際の施工現場においては、図７に示すように、まず、継ぎ足す掘削軸13の下端に掘削ビット58を取付けて、所定位置に継ぎ足す掘削軸13を埋設し（図７(a)）、その後、所定の深さまで掘削し（図７(b)）、その後、上記したようにして掘削軸13を切り離すとともに、所定位置に埋設した掘削軸13を接続し（図７(c)）、その後、埋設した掘削軸13を引き抜くとともに掘削ビット58を取外し、上記したようにして掘削軸13を接続し（図７(d)）、その後、所定の深さまで掘削する（図７(e)）。なお、掘削時には、掘削機構４の先端側撹拌翼17に形成した掘削ビット22によって地盤を掘削しながら掘り進み、地盤の内部において改良剤吐出口23,30から圧縮空気とともに地盤改良剤を土壌中に吐出するとともに、撹拌翼14によって土壌と地盤改良剤とを混合撹拌して、地盤の改良を行うようにしている。
【００５１】
また、図８に示すように、所定の深さまで掘削した後に（図８(a)）、掘削軸13を所定の高さまで引き上げ（図８(b)）、その後、上記したようにして掘削軸13を切り離すとともに、先端に掘削ビット58を取付けて、所定位置に掘削軸13を埋設し（図８(c)）、その後、埋設した掘削軸13を切り離すとともに、先に切り離した掘削軸13を接続し（図８(d)）、その後、掘削軸13を地上まで引き上げる（図８(e)）。
【００５２】
以上に説明したように、上記地盤改良装置１では、地面54に固定した外軸構成体36に内軸構成体35を外軸構成体36の外部から連結して内軸構成体35の上下動を規制し、その状態で上下の内外軸構成体35,36をそれぞれ切り離し又は接続するようにしている。
【００５３】
そのため、上記地盤改良装置１では、低所にて安全に掘削軸13の接続作業を行うことができるとともに、ベアリング機構を備えた内外軸一体型の軸体を設ける必要も無いため、掘削軸13の接続作業を安全且つ安価で円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る地盤改良装置を示す全体説明図。
【図２】撹拌翼を示す断面側面図。
【図３】掘削軸を示す側面図(a)及び断面図(b)(c)。
【図４】掘削軸の接続方法を示す側面図(a)及び断面図(b)(c)。
【図５】掘削軸の接続方法を示す側面図(a)及び断面図(b)(c)。
【図６】掘削軸の接続方法を示す側面図(a)及び断面図(b)(c)。
【図７】掘削軸の接続作業を示す説明図。
【図８】掘削軸の接続作業を示す説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１  地盤改良装置                    ２  重機
３  支柱                            ４  掘削機構
５  改良剤混合プラント              ６  水槽
７  改良剤貯留タンク                ８  改良剤吐出ポンプ
９  スイベルジョイント              10  昇降支持体
11  駆動モータ                      12  反転変速機
13  掘削軸                          14  撹拌翼
15  内軸                            16  外軸
17  先端側撹拌翼                    18  最内側撹拌翼
19  内側撹拌翼                      20  外側撹拌翼
21  翼体                            22  掘削ビット
23  改良剤吐出口                    24  翼体
25  環状体                          26,27,28  小翼片
29  連結翼片                        30  改良剤吐出口
31  環状体                          32,33  小翼片
34  シールロッド                    35  内軸構成体
36  外軸構成体                      37  接続凸部
38  接続溝                          39  接続凹部
40  接続孔                          41  接続ピン
42  係止溝                          43  接続凸部
44  接続溝                          45  接続凹部
46  接続孔                          47  接続ピン
48  挿通孔                          49  貫通孔
50,51  蓋体                         52  鍔体
53  連結ピン                        54  地面
55  支持板                          56  楔
57  楔                              58  掘削ビット
59  改良剤供給機構
【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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【図７】
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【図８】
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