(57)【要約】【課題】挿入時や引き抜き時に、翼体全体に大きな抵抗をかけることなく、しかも、掘削軸との間に生じる摩擦によっても共回りしにくいような共回り防止翼を提供する。【解決手段】下端近傍に固化材スラリーを吐き出す吐出口２３を備えた掘削軸２と、掘削軸２とともに回転する掘削翼３と、掘削翼３の上方に取り付けられて掘削軸２とともに回転する撹拌翼４と、撹拌翼４と前記掘削翼３との間に設けられて前記掘削軸２に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼５を備えてなる掘削撹拌装置１において、共回り防止翼５を、掘削軸２に回転可能に取り付けられる環状体５１と、環状体５１に対して掘削軸２の軸方向と平行となるように取り付けられる翼体５０とを設けて構成し、翼体５０の外周部に、掘削時もしくは抜き出し時に地盤と接触して撹拌翼４とは逆方向に自由回転する傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端近傍に固化材スラリーを吐き出す吐出口を備えた掘削軸と、当該掘削軸の下端近傍に取り付けられて当該掘削軸とともに回転する掘削翼と、当該掘削翼の上方に取り付けられて当該掘削軸とともに回転する撹拌翼と、当該撹拌翼と前記掘削翼との間に設けられて前記掘削軸に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼を備えてなる掘削撹拌装置において、当該共回り防止翼を、
掘削軸に回転可能に取り付けられる環状体と、当該環状体に対して掘削軸の軸方向と平行となるように取り付けられる翼体とを設けて構成し、当該翼体の外周部に、掘削時もしくは抜き出し時に地盤と接触することによって撹拌翼とは逆方向に自由回転する傾斜部を設けるようにしたことを特徴とする掘削撹拌装置。
【請求項２】
前記傾斜部が、鉛直状に設けられる平面状の翼体の上辺部もしくは下辺部を削ることによって形成されたものである請求項１に記載の掘削撹拌装置。
【請求項３】
前記傾斜部が、鉛直状に設けられる平面状の翼体の最外側部を削ることによって形成されたものである請求項１に記載の掘削撹拌装置。
【請求項４】
前記傾斜部が、鉛直状に設けられる平面状の翼体に固着して取り付けられるものである請求項１に記載の掘削撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良に用いられる掘削撹拌装置の共回り防止翼の構造に関し、より詳しくは、掘削軸との摩擦によっても共回りを生じにくい共回り防止翼の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建物の施工前に地盤改良を行う場合、地盤を鉛直方向に掘削する掘削撹拌装置が用いられる。この掘削撹拌装置は、クローラー型三点支持機やラフター型支持機や簡易三点支持機などの改良機本体に上端を支持した状態で使用されるもので、中空棒状の掘削軸の下端部分に掘削翼を取り付けるとともに、その掘削翼の上方に共回り防止翼や撹拌翼を取り付けて構成されるものである。そして、このような掘削撹拌装置を使用する場合、図６に示すように、次のような工程で掘削や撹拌の作業が行われる。
【０００３】
すなわち、地盤を掘削する場合、地盤の表面に対して掘削翼３の中心軸を合わせた状態でセットし、掘削軸２を地盤に対して垂直な状態となるように調整していく（図６（ａ））。そして、調整が終わった後に、掘削軸２を正方向に回転させながら掘削していき、この際、所定流量の固化材スラリーを先端から吐き出して掘削と撹拌を行っていく（図６（ｂ））。そして、掘削翼３が所定の深度に達したら（図６（ｃ））掘削および固化材スラリーの吐き出しを停止するとともに、今度は、掘削軸２を逆方向に回転させながら、所定の速度で撹拌して引き抜きと撹拌を行っていく（図６（ｄ））。そして、今度は、掘削軸２を正方向に回転させながら所定の速度で掘削方向に撹拌していき（図６（ｃ））、所定の深度に再度到着した後に、再び、掘削軸２を逆方向に回転させながら所定の速度で引き抜いていく（図６（ｅ））。
【０００４】
ところで、このような掘削撹拌装置に使用される共回り防止翼は、掘削した円柱状の穴（コラム）内に土塊が含まれてしまうことを防止するもので、掘削翼と共回り防止翼とによって強制的に土を切り刻むようにしたものである。
【０００５】
また、このような共回り防止翼に関しては、近年多くの特許文献における提案が行われている（特許文献１や特許文献２など）。
【０００６】
このうち、下記の特許文献１には、共回り防止翼に関するものとして、掘削軸との摩擦などによって共回りしないような構造のものが開示されている。より具体的には、掘削翼によって削られる地盤の外径よりも大きくすることによって先端部分を地盤に食い込ませ、これによって、掘削軸との摩擦によっても共回りしないようにした共回り防止翼の構造が開示されている。
【０００７】
また、下記の特許文献２にも、共回り防止翼に関するものとして、掘削軸との摩擦などによって共回りしないような構造のものが開示されており、具体的には、翼体全体をプロペラ状に傾けることによって掘削翼とは逆方向に回転させるようにした共回り防止翼が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１０５７３６号公報
【特許文献２】特開平０７−１３８９３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の共回り防止翼においては、次のような問題が指摘されている。
【０００９】
すなわち、上記特許文献１に示すように外側端部を地盤に若干食い込ませるようにしたものでは、外周部分への地盤の食い込み量によって共回り防止翼に大きな抵抗がかかり、挿入時や引き抜き時に掘削軸と共回り防止翼との間に大きな抵抗が生じてしまう。そして、この抵抗によって、共回り防止翼に回転方向への力が伝わり、共回りを生じてしまうことがある。
【００１０】
また、特許文献２に示すような全体を傾けて取り付けた共回り防止翼を使用する場合は、その傾斜角によっては地盤との間で極端に抵抗が高くなり、同様に、掘削時や引き抜き時に大きな負荷がかかってしまう。さらに、挿入時や引き抜き時に、翼体全体にも大きな負荷がかかるため、変形や付け根部分での破損を生じさせる可能性がある。さらには、特許文献２に示されるような傾斜した共回り防止翼を製造する場合、傾斜角度を設定した状態で溶接して取り付けなければならず、非常に手間がかかるという問題も生ずる。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、挿入時や引き抜き時に、翼体全体に大きな抵抗をかけることなく、しかも、掘削軸との間に生じる抵抗によっても共回りしにくいような共回り防止翼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】
【００１２】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、下端近傍に固化材スラリーを吐き出す吐出口を備えた掘削軸と、当該掘削軸の下端近傍に取り付けられて当該掘削軸とともに回転する掘削翼と、当該掘削翼の上方に取り付けられて当該掘削軸とともに回転する撹拌翼と、当該撹拌翼と前記掘削翼との間に設けられて前記掘削軸に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼を備えてなる掘削撹拌装置において、当該共回り防止翼を、掘削軸に回転可能に取り付けられる環状体と、当該環状体に対して掘削軸の軸方向と平行となるように取り付けられる翼体とを設けて構成し、当該翼体の外周部に、掘削時もしくは抜き出し時に地盤と接触することによって撹拌翼とは逆方向に自由回転する傾斜部を設けるようにしたものである。
【００１３】
このようにすれば、共回り防止翼を軸方向に沿った平面状（地盤に対して鉛直状）とすることによって、掘削時や抜き出し時にかかる抵抗を減らすことができるとともに、地盤との接触によって上下方向に圧力がかかった場合であっても、その圧力に沿った上下方向に共回り防止翼を取り付けているため、付け根部分から翼体が外れてしまうといった不具合を防止することができる。さらには、その鉛直状に取り付けられた平面の外周部分に傾斜部を設けているだけの構成であるため、製造が容易となり、簡単な構成で共回り防止翼を逆方向に回転させることができるようになる。
【００１４】
また、このような発明において、鉛直状に設けられる平面状の翼体の上辺部もしくは下辺部を削って傾斜部を形成する。
【００１５】
このようにすれば、一定の厚みを有する翼体の外周部を削るだけで傾斜部を形成することができ、簡単に傾斜部を形成することができる。また、現在市場に流通している共回り防止翼に対しても、簡単にこのような傾斜部を設けることができるようになる。
【００１６】
さらには、鉛直状に設けられる平面状の翼体の最外周部を削ることによって傾斜部を形成する。
【００１７】
このようにすれば、掘削翼よりも外側に張り出した部分における地盤と接触抵抗を減らすことができるとともに、その接触によって共回りと逆方向に回転させることができるようになる。
【００１８】
加えて、このような傾斜部を、鉛直状に設けられる平面状の翼体に固着して取り付けるようにする。
【００１９】
このようにすれば、現在市場に流通している共回り防止翼に対しても、後から傾斜部を取り付けることができる。また、傾斜部を着脱可能に取り付けるようにした場合は、使用によって摩耗した傾斜部を別途新たな傾斜部に付け替えることができ、さらには、傾斜部を硬度の異なる部材で形成することによって耐久性を持たせることもできるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の共回り防止翼によれば、掘削軸に回転可能に取り付けられる環状体と、当該環状体に対して掘削軸の軸方向と平行となるように取り付けられる翼体とを設けて構成し、当該翼体の外周部に、掘削時もしくは抜き出し時に地盤と接触することによって撹拌翼とは逆方向に自由回転する傾斜部を設けるようにしたようにしたので、掘削時や抜き出し時にかかる抵抗を減らすことができる。また、地盤との接触によって上下方向に圧力がかかった場合であっても、その圧力に沿った上下方向に共回り防止翼を取り付けているため、付け根部分から翼体が外れてしまうといった不具合を防止することができる。さらには、その平面の外周部分に傾斜部を設けているだけの構成であるため、製造が容易となり、簡単な構成で共回り防止翼を逆方向に回転させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態である掘削撹拌装置１の全体構成を示したものであり、図２は、その下端部近傍の拡大図を示したものである。
【００２２】
この掘削撹拌装置１は、クローラー型三点支持機やラフター型支持機や簡易三点支持機などの改良機本体に取り付けられて使用されるものであって、軸方向に沿って固化材スラリーを吐き出すための中空部を備えた掘削軸２と、この掘削軸２の下端側に取り付けられて地盤を掘削していく掘削翼３と、その掘削翼３の上部に取り付けられ掘削軸２とともに回転する２つの撹拌翼４と、これら掘削翼３や撹拌翼４との間であって掘削軸２に対して回転自由に取り付けられる共回り防止翼５とを備えて構成されるものである。
【００２３】
このうち、この中空部を備えた掘削軸２は、内側を中空状とした複数の中空ロッド２１を連結することで一定の長さに設定できるようにしたもので、地盤改良に必要な長さに設定される。そして、この連結された掘削軸２に対して上端側を改良機本体の回転駆動機構に接続し、掘削時の進行方向に対して時計回りに回転できるようにするとともに、プラントから送出された固化材スラリーを上端部近傍から注入して、下端側の吐出口２３でその固化材スラリーを吐き出すことができるようにしている。
【００２４】
一方、掘削翼３は、複数の翼体３１によって構成されて地盤を掘削していくもので、その翼体３１の下側に、櫛状の掘削刃３２を斜め方向に取り付けて構成される。そして、この掘削刃３２によって地盤を掘削して土砂を上方へ吐き出せるようにしている。
【００２５】
また、この掘削翼３の上方に設けられる撹拌翼４は、掘削翼３の径とほぼ同じ半径を有する矩形板状の翼体４１によって構成されるもので、この２枚の翼体４１を掘削軸２に対して軸対称となるように取り付けて設けられる。この翼体４１は、全体として板状体を傾斜させるように取り付けられるもので、掘削時に掘削穴内の土砂を上方へ吐き出す方向にして取り付けられる。そして、上下２対設けられた撹拌翼４によって土砂を上方へ吐き出すとともに、その傾斜した翼体４１によって地盤の土砂と固化材スラリーを撹拌できるようにしている。なお、この撹拌翼４は、掘削軸２に対して固定した状態で取り付けられるが、この固定状態としては、掘削軸２に円筒状部材を介して取り付けるようにしてもよく、あるいは、クラッチなどを介して固定できるようにしてもよい。
【００２６】
そして、このように構成された掘削撹拌装置１において、本実施の形態では、図２から図４に示すように外周部を削った共回り防止翼５を設けるようにしている。
【００２７】
この共回り防止翼５は、掘削軸２に取り付けられる環状体５１に対して２枚もしくは４枚の翼体５０を取り付けて構成されるものであって、掘削軸２に対して回転自由な状態で取り付けられる。
【００２８】
この環状体５１は、掘削軸２を包むような円筒状に構成されるもので、掘削軸２のリング部２２によって上下方向の動きを規制した状態で回転可能に取り付けられる。この環状体５１は、その上下のリング部２２との間にパッキン５２を設けて摩擦を低減させるよう設けられる。このパッキン５２は、Ｃ型状の合成樹脂などによって構成され、掘削時や引き抜き時に環状体５１とリング部２２との間に大きな摩擦が発生するのを防止する。
【００２９】
そして、この環状体５１の外周部分に、鉛直方向（すなわち、掘削軸２の軸方向）に沿って平面板状の翼体５０が取り付けられる。この翼体５０は一定の厚みを有する矩形状の平面板体であって、環状体５１の外周面に溶接や、あるいは、ベースなどを介したボルトによる締め付けなどによって固着される。なお、図２においては、溶接で翼体５０を取り付けた状態を示している。
【００３０】
この翼体５０は、掘削翼３や撹拌翼４よりも若干半径方向に長くなるように設けられるものであって、しかも、その上辺部５３ｕおよび下辺部５３ｄや、最も外側の辺部に地盤に接触して掘削翼３と反対方向に回転させるための傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設けるようにしている。
【００３１】
この傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓは平面板状の翼体５０を削り取ることによって設けられる。この傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設ける場合、下辺部５３ｄに対しては図２に表されている側の面を第一の面５０ａとし、かつ、その反対側の面を第二の面５０ｂ（図３参照）とした場合に、第一の面５０ａの下辺部５３ｄ側を嶺部５３１ｄとするとともに、第二の面５０ｂの下方に傾斜面５５を形成して下側傾斜部５４ｄを設けるようにしている。また、上辺部５３ｕ側に設けられる上側傾斜部５４ｕについては、第一の面５０ａの上辺部５３ｕ側に傾斜面５５を形成するとともに、第二の面５０ｂの上辺部５３ｕを嶺部５３１ｕとして上側傾斜部５４ｕを形成するようにしている。また、最外辺側に設けられる外側傾斜部５４ｓについては、図４に示すように、第一の面５０ａの下辺最外部分から第二の面５０ｂの上辺最外部分にわたって直線状の嶺部５３１ｓを形成し、その両側に傾斜面５５を設けることによって外側傾斜部５４ｓを設けるようにしている。
【００３２】
なお、このような傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓについては、製造工程において平面板の状態でグラインダーなどの研磨装置を用いて形成される。あるいは、比較的厚みがあったり比較的硬度を有している場合は、平面板の上辺部５３ｕや下辺部５３ｄや最外辺部に、溶接によって同様の傾斜面５５を有する傾斜体を溶接し、これによって一体的に傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設けるようにする。このとき、傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓについては、翼体５０の外周全体にわたって設けるようにしてもよいし、あるいは、各辺の一部分にのみ設けるようにしてもよい。また、この下側傾斜部５４ｄや上側傾斜部５４ｕ、外側傾斜部５４ｓについては、すべてを翼体５０に設けるにようにしてもよく、あるいは、下側傾斜部５４ｄ・上側傾斜部５４ｕ・外側傾斜部５４ｓのいずれか一つだけもしくは、任意の二つだけを設けるようにしてもよい。
【００３３】
次に、このように構成された掘削撹拌装置１を用いて地盤改良を行う場合について説明する。
【００３４】
まず、地盤改良を行う場合、掘削したい位置に掘削翼３の中心軸を合わせ、この状態で掘削軸２の鉛直性を調整する。そして、鉛直性が調整された後、掘削攪拌装置１を正方向（本実施の形態では、進行方向に対して時計回り）に回転させながら掘削していき、定流量の固化材スラリーを吐出口２３から吐き出して掘り進めていく。このとき、共回り防止翼５は、掘削方向と反対方向に抵抗を受けて環状体５１とパッキン５２やリング部２２との間で摩擦を生じ、この摩擦抵抗によって共回りを生じようとするが、共回り防止翼５の翼体５０の下側傾斜部５４ｄや外側傾斜部５４ｓに土砂やスラリーが接触するため、反時計方向に回転しようとする力が生じる。これにより、掘削翼３によって分断できなかった土塊を分断することができる。また、最外辺部や下辺部５３ｄが鋭角になっているため、掘削時に大きな抵抗を受けることがなく、また、仮に大きな抵抗を受けたとしても、その翼体５０を上下方向（すなわち、抵抗を受ける方向と同じ方向）に溶接しているため、その大きな抵抗に耐えることができる。これにより、大きな抵抗を受けたとしても翼体５０の変形や付け根部分における破損を防止することができる。
【００３５】
そして、このように掘削を進めていき、所定の深度に達したら、掘削および固化材スラリーの吐き出しを停止し、今度は掘削攪拌装置１を逆方向に回転させながら引き抜いていく。
【００３６】
このとき、今度は、翼体５０の上側傾斜部５４ｕと外側傾斜部５４ｓが土砂や固化材スラリーと接触し、これによって掘削軸２の回転方向とは逆方向に回転力を付与していく。しかして、共回り防止翼５の共回りを抑制することによって土塊を分断できるようにするとともに固化材スラリーをより強く撹拌できるようにする。
【００３７】
そして、このように引き抜きや撹拌作業を行った後は、再度、正方向に掘削翼３を回転させて掘削方向に掘り進んでいき、固化材スラリーの撹拌を行うとともに、再引き抜きや撹拌を行った後に、最終的に掘削攪拌装置１の引き抜きを行う。
【００３８】
このように上記実施の形態によれば、下端近傍に固化材スラリーを吐き出す吐出口２３を備えた掘削軸２と、当該掘削軸２の下端近傍に取り付けられて当該掘削軸２とともに回転する掘削翼３と、当該掘削翼３の上方に取り付けられて当該掘削軸２とともに回転する撹拌翼４と、当該撹拌翼４と前記掘削翼３との間に設けられて前記掘削軸２に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼５を備えてなる掘削撹拌装置１において、共回り防止翼５を、掘削軸２に回転可能に取り付けられる環状体５１と、当該環状体５１に対して掘削軸２の軸方向と平行となるように取り付けられる翼体５０とを設けて構成し、当該翼体５０の外周部に、掘削時もしくは抜き出し時に地盤と接触することによって撹拌翼４とは逆方向に自由回転する傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設けるようにしたので、掘削時や抜き出し時にかかる抵抗を減らすことができる。また、地盤との接触によって上下方向に圧力がかかった場合であっても、その圧力に沿った上下方向に翼体５０を取り付けているため、付け根部分から翼体５０が外れてしまうといった不具合を防止することができる。さらには、その平面の外周部分に傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設けているだけの構成であるため、製造が容易となり、簡単な構成で共回り防止翼５を逆方向に回転させることができるようになる。
【００３９】
また、鉛直状に設けられる平面状の翼体５０の上辺部５３ｕもしくは下辺部５３ｄを削って傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設けるようにしたので、簡単に傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを形成することができる。また、現在市場に流通している共回り防止翼に対しても、このような傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを設けることができるようになる。
【００４０】
さらには、最外周部についても、鉛直状に設けられる平面状の翼体５０の最外側部を削って傾斜部５４ｓを形成するようにしたので、掘削翼３よりも外側に張り出した部分における地盤と接触する部分の抵抗を低減させつつ、共回りと逆方向に回転させることができるようになる。
【００４１】
加えて、図５に示すように、このような傾斜部５４ｕ、５４ｄ、５４ｓを、鉛直状に設けられる平面状の翼体５０に固着して取り付けるようにもしたので、現在市場に流通している共回り防止翼５に対して、後付けで傾斜部を設けることができる。また、地盤と接触することによって摩耗を生じやすい傾斜部を硬度の異なる部材で形成することで耐久性を持たせることもできるようになる
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００４３】
例えば、上記実施の形態では、直線状をなすように傾斜面５５を設けるようにしたが、曲面をなすように傾斜部を設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、矩形平面状の翼体５０によって共回り防止翼５を構成するようにしたが、これに限らず、楕円形状をなす平面板の翼体によって共回り防止翼５を構成するようにしてもよい。この場合、上側傾斜部５４ｕや下側傾斜部５４ｄ、外側傾斜部５４ｓは境界のないような状態で外周部分に設けられることになる。
【００４５】
さらには、上記実施の形態では、共回り防止翼５の翼体５０の数については限定していないが、環状体５１に対して２枚以上であればどのような枚数であってもよい。
【００４６】
また、この際、翼体５０の長さを種々変更するようにしてもよく、掘削翼３よりも半径方向に長い翼体や、掘削翼３よりも半径方向に短い翼体を設けるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態では、掘削時の進行方向に対して時計回りに掘削翼３を回すようにしたが、これとは逆方向に掘削翼３を回せるようにしてもよい。この場合、共回り防止翼５の傾斜部は、上述した方向とは逆側に設けられることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す掘削撹拌装置の全体を示す図
【図２】同形態における掘削撹拌装置の下端近傍を示す斜視図
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図
【図５】本発明の他の実施の形態を示す共回り防止翼の構造を示す図
【図６】一般的な地盤改良工程を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１・・・掘削撹拌装置
２・・・掘削軸
２１・・・中空ロッド
２２・・・リング部
２３・・・吐出口
３・・・掘削翼
３１・・・翼体
３２・・・掘削刃
４・・・撹拌翼
４１・・・翼体
５・・・共回り防止翼
５０・・・翼体
５１・・・環状体
５２・・・パッキン
５３ｕ・・・上辺部
５３ｄ・・・下辺部
５３１ｕ・・・嶺部
５３１ｄ・・・嶺部
５３１ｓ・・・嶺部
５４ｄ・・・下側傾斜部
５４ｕ・・・上側傾斜部
５４ｓ・・・外側傾斜部
５５・・・傾斜面
【図１】
2009150101.tif 000003
【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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