(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット及び攪拌翼が設けられた掘削軸を回転しつつ、掘削土と充填剤とを混合攪拌する地盤改良に用いる攪拌ビットにおいて、
前記掘削軸先端部に設けられた第一の攪拌翼と、該第一の攪拌翼に一方を固定された複数のシャフトと、該シャフトの他方に固定された掘削ビットと、該シャフトに回転自在に設けられた第二の攪拌翼と、前記掘削軸先端部又は、前記掘削ビットに充填剤吐出孔とを設けたことを特徴とする地盤改良用攪拌ビット。
【請求項２】
前記シャフトに夫々設けられた第二の攪拌翼を、上下方向にラップして配置したことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良用攪拌ビット。
【請求項３】
前記第一の攪拌翼の上部の掘削軸には、回転自在かつ前記掘削ビット径より大きい共回り防止板が設けてあることを特徴とする請求項１ないしは請求項２に記載の地盤改良用攪拌ビット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤改良装置に用いる攪拌ビットに係り、特に基礎工事等において掘削土と充填剤を混合して地盤を改良する地盤改良用攪拌ビットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤改良装置で地盤改良を行う場合は、掘削軸先端部に設けられた地盤改良用攪拌ビットからセメントミルク等の充填剤を掘削土に供給しつつ、攪拌ビットに設けられた掘削ビットにより地盤に円形の孔を掘削し、掘削ビットに併設された攪拌翼により掘削土と充填剤を攪拌する。ここで、攪拌翼により掘削土と充填剤を均一に混合することが出来なければ、充填剤の不足部分が脆くなり、従って支持力が十分でない坑が形成されてしまう。
【０００３】
これら課題を解決するために従来までの地盤改良用攪拌ビットは、特開平６−３１３３１３号公報に示されるように掘削軸の先端部にギアボックスを持たせることで掘削軸の回転方向を縦回転に変え、縦方向に掘削土を掘削、攪拌する構造を持たせたものがある。また、特開平６−２６０３１号公報に示されるように、掘削軸先端部に掘削土を攪拌する攪拌翼を並列して配置することで、混合攪拌効果の向上を狙ったものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、都市部の住宅等で求められる掘削坑径は小径なものが大半であり、前述したギアケースが入れられるようなスペースは無く、掘削坑径が小さい地盤改良には対応できるものではなかった。また、攪拌翼を複数設けた従来技術においては、掘削軸を最下端の掘削ビットまで垂下して設けているために、攪拌翼の大きさ（攪拌翼径）が制限されるため、攪拌翼の回転力が十分に得ることができず、攪拌効率が良いものとは言えなかった。
【０００５】
本発明は小型の掘削坑径にも対応可能で、攪拌翼を複数ラップして設けることで攪拌翼の大きさを大きくすることができ、従って掘削土と充填剤を効率よく混合可能な地盤改良用掘削ビットを得ることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、前記目的を達成するために、ビット及び攪拌翼が設けられた掘削軸を回転しつつ、掘削土と充填剤とを混合攪拌する地盤改良に用いる攪拌ビットにおいて、前記掘削軸先端部に設けられた第一の攪拌翼と、該第一の攪拌翼に一方を固定された複数のシャフトと、該シャフトの他方に固定された掘削ビットと、該シャフトに回転自在に設けられた第二の攪拌翼と、前記掘削軸先端部又は、前記掘削ビットに充填剤吐出孔とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の地盤改良用攪拌ビットにおいて、前記シャフトに夫々設けられた第二の攪拌翼を、上下方向にラップして配置したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１ないしは請求項２に記載の地盤改良用攪拌ビットにおいて、前記第一の攪拌翼の上部の掘削軸には、回転自在かつ前記掘削ビット径より大きい共回り防止板が設けてあることを特徴とする。
【０００９】
これら上述した発明によれば、掘削ビットを固定する複数のシャフトに攪拌翼を夫々設けると共に、これら攪拌翼をシャフトに上下方向へラップして配置することで小型の掘削坑径にも対応可能であるほか、攪拌翼径及び攪拌翼の大きさをを大きくすることが可能であり、掘削土と充填剤を効率よく攪拌可能とした地盤改良用攪拌ビットを得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係る地盤改良用攪拌ビットの好ましい実施形態について説明する。図１は本発明に係る地盤改良用攪拌ビットを備えた地盤改良作業車を示す。
【００１１】
図１において、地盤改良作業車１は運転台２と走行駆動用キャタピラ３とを有している。この地盤改良作業車１の正面には支持フレーム４がシリンダ５により起伏可能に設けられている。また、支持フレーム４上部には駆動装置６が設けられ、支持フレーム４と平行に設けられた掘削軸１１を正逆方向（Ｂ，Ｃ方向）に回転駆動可能に保持している。またこの駆動装置６は、支持フレーム４に設けられたガイド７と係合され、支持フレーム４内に設けられた図示しない駆動機構により支持フレーム４に沿って昇降可能であり、掘削軸１１と共に昇降する。尚、掘削軸１１上端部には充填剤供給部９が設けられ、図示しない供給装置により後述する掘削軸１１内に設けられた充填剤搬送経路に充填剤を供給する。掘削軸１１下部には本発明に係る地盤改良用攪拌ビット１０が設けられている。
【００１２】
図２は本発明に係る地盤改良用攪拌ビット１０の構成詳細図、図３は矢視Ａ方向から見た側面図、図４は矢視Ｄ方向から見た平面図を示す。
【００１３】
図２に示すように掘削軸１１下部に設けられた地盤改良用攪拌ビット１０は、充填剤吐出孔１２、共回り防止板１３、第一の攪拌翼１４、シャフト１５ａ，１５ｂ、第二の攪拌翼１６，１６、穿孔ビット２０及び掘削ビット１７を有している。
【００１４】
掘削軸１１下部には共回り防止板１３がフランジ１３ａを介して回転自在に支持されている。この共回り防止板１３は板材で形成されている。掘削軸１１の下端部に設けられた固着部１４ａには、第一の攪拌翼１４が固着されている。この第一の攪拌翼１４は、水平面に対して僅かに回転方向前方に前端を下方に傾斜した状態で配置されている（図３参照）。また、図２に示すように第一の攪拌翼１４外端部は、前述した共回り防止板１３よりも僅かに短く形成されている。掘削軸１１の下面には充填剤吐出孔１２が開設され、第一の攪拌翼１４の中央下側から略鉛直方向に向けて充填剤を吐出可能に配置されている。
【００１５】
第一の攪拌翼１４下側にはシャフト１５ａ，１５ｂが固着されている。このシャフト１５ａ，１５ｂは充填剤吐出孔１２を挟んで掘削軸１１に平行に設けられている。また、シャフト１５ａ，１５ｂにはフランジ１６ａ，１６ｂが設けられている。一方のフランジ１６ａは、シャフト１５ａの天地方向中央から僅かに下方に設けられ、他方のフランジ１６ｂはシャフト１５ｂの天地方向中央から僅かに上方に設けられている。また、一方のフランジ１６ａには第二の攪拌翼１６が回転自在に支持されると共に、他方のフランジ１６ｂにも第二の攪拌翼１６が回転自在に支持されている。フランジ１６ａ，１６ｂがシャフト１５ａ，１５ｂに夫々段違いとなるように配設されることで、フランジ１６ａ，１６ｂに支持される第二の攪拌翼１６，１６は、図４における下方から見て一部をラップさせると共に、第二の攪拌翼１６，１６双方の回転に伴って、相互に干渉しないように所定の間隔を持って配置されている。
【００１６】
更に、シャフト１５ａ，１５ｂ下部には掘削ビット１７がシャフト１５ａ，１５ｂ双方に跨設して設けられている。従って、この掘削ビット１７と、掘削ビット１７上方に設けられた第一の攪拌翼１４は、シャフト１５ａ，１５ｂにより連結され、夫々同期して回転する。掘削ビット１７下部にはツース１８，１８…が複数設けられ、僅かに回転方向前方に対して前端を下方に傾斜した状態で配置されている（図３参照）。また、掘削ビット１７中央には先細形状の板状体で形成された穿孔ビット２０が、先端部を垂下して形成されている。
【００１７】
尚、掘削軸１１内部には図示しない充填剤搬送経路が確保されており、更に充填剤搬送経路内には充填剤吐出孔１２近傍に、図示しない逆止弁が設けられ、地圧による充填剤の逆流を防止している。
【００１８】
次に、前記の如く構成された本実施の形態に係る地盤改良用攪拌ビット１０の作用について説明する。
【００１９】
図１において、掘削軸１１上部に設けられた駆動装置６を作動させて掘削軸１１をＢ方向に回転させると同時に、駆動装置６と掘削軸１１を下降させる。更に充填剤を充填剤供給部９から掘削軸１１内部の充填剤搬送経路に供給する。供給された充填剤は充填剤吐出孔１２近傍に設けられた逆止弁を介して、充填剤供給口１２から第二の攪拌翼１６、１６に向けて掘削土内に吐出される。
【００２０】
図２において、掘削軸１１をＢ方向に回転させることで、穿孔ビット２０とツース１８，１８... により地盤が掘削されて掘削坑３０が形成され始める。尚、掘削ビット１７が回転方向Ｂの前方に対して前端を下方に傾斜した状態で配置されているため、地盤改良用攪拌ビット１０には掘り下げる力が加わる。
【００２１】
掘削坑３０内は地盤を掘削した掘削土が充填された状態となり、掘削軸１１の回転に伴って充填剤吐出孔１２から吐出された充填剤が掘削土と共にＢ方向に回転する。更に掘削軸１１をＢ方向に回転させつつ地盤改良用攪拌ビット１０を下降させると、第二の攪拌翼１６が掘削坑３０に挿入される。すると第二の攪拌翼１６は掘削壁３０ａからの抵抗力と、掘削坑３０内の掘削土を攪拌する抵抗力を受ける。第二の攪拌翼１６が掘削坑３０内に充填された掘削土を攪拌する抵抗力と比較して、掘削壁３０ａから受ける抵抗力が大きいことから、図４に示すように第二の攪拌翼１６は掘削軸１１のＢ方向とは逆方向に回転する（矢印Ｅ方向）。
【００２２】
ここで、本発明においては第二の攪拌翼１６を上下方向に夫々段違いとなるようにして配設して、第二の攪拌翼１６同士をラップして設けていることから、第二の攪拌翼１６の攪拌翼径と攪拌翼の大きさを大きくすることができ、従って従来と比較して高い攪拌効率を得ることが可能となる。また、充填剤吐出孔１２が第二の攪拌翼１６上部にあることから、掘削坑３０内に充填された掘削土を攪拌する抵抗力を減少させることが可能であり、従って、第二の攪拌翼１６の回転力を増加することが可能である。
【００２３】
図２において、更に地盤改良用攪拌ビット１０を下降させると、第一の攪拌翼１４よりも僅かに長く形成された共回り防止板１３の両端部が、掘削壁３０ａに掘進する。するとフランジ１３ａにより回転自在とされた共回り防止板１３の回転は、掘削壁３０ａに貫入することで回転が阻止される。これに伴い掘削坑３０内では、Ｂ方向に回転する掘削土及び充填剤が共回り防止板１３に堰止められた状態となる。更に掘削軸１１の回転により、共回り防止板１３により堰止められた掘削土及び充填剤が、共回り防止板１３の上下方に移動しつつ第一の攪拌翼１４でせん断粉砕される。また、第一の攪拌翼１４と掘削ビット１７のＢ方向の回転に対して第二の攪拌翼１６がＥ方向に回転することで、掘削土及び充填剤が十分に攪拌される。また更に、第二の攪拌翼１６上部に充填剤吐出孔１２があることから、第二の攪拌翼１６に掘削土が固着することを防止でき、従って掘削土及び充填剤が効率良く攪拌されて混合される。
【００２４】
ここで、第二の攪拌翼１６が段違いに形成されていることで地盤改良用攪拌ビット１０をコンパクトにすることが可能で、従来技術で述べたギアケースを有した場合や、攪拌翼を複数並列して配置した場合と比較して、掘削坑３０を小さく形成することができる。
【００２５】
所定の深さまで掘削した後、掘削軸１１の回転をＣ方向に逆回転させて地盤改良用攪拌ビット１０を引き上げる。第一の攪拌翼１４及び掘削ビット１７の傾斜により、地盤改良用攪拌ビット１０には引き上げる力が加わる。この時も前述したと同様、第二の攪拌翼１６の回転により掘削土と充填剤は十分に攪拌され、引き上げ終了後には掘削坑３０内は均質かつ良質の混合攪拌土が形成される。尚、前記引き上げ時においても、充填剤を充填剤吐出孔１２から吐出させつつ地盤改良用攪拌ビット１０を引き上げても良い。この場合、充填剤吐出孔１２が第二の攪拌翼１６上部にあることから、第二の攪拌翼１６への掘削土の固着を防止しているので、掘削後の清掃も容易に可能となる。
【００２６】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本実施の形態ではシャフト１５ａ，１５ｂの２軸で構成された地盤改良用攪拌ビット１０について説明したが、固着部１４ａに固着された攪拌翼１４を複数設けると共に、夫々の攪拌翼１４にシャフト１５を設け、第二の攪拌翼１６を複数設けても良い。この場合も複数設けられた第二の攪拌翼１６夫々を上下方向へ段違いにラップして配置することで攪拌翼と攪拌翼径を大きくすることができ、掘削土及び充填剤を効率良く攪拌することができる。
【００２７】
また、共回り防止板１３の外端部を第一の攪拌翼１４よりも同等以下の長さに形成し、共回り防止板１３の外端部に所定角度の屈曲させた傾斜面を形成して楔状空間を形成させ、楔状空間に圧密された掘削土により共回り防止板１３の回転を防止しても良い。
【００２８】
また更に、本実施の形態では充填剤吐出孔１２を掘削軸１１下面に開設し、第二の攪拌翼１６上部に吐出されるように配置したが、これに限ることなく、第一の攪拌翼１４とシャフト１５ａ，１５ｂ内に充填剤搬送経路を設け、掘削ビット１７まで充填剤を供給させて、ツース１８，１８... 近傍に充填剤吐出孔を設けても良い。この場合は掘削坑３０底部に直接充填剤が吐出されるため、掘削ビット１７に設けられた穿孔ビット２０やツース１８，１８... の寿命を伸ばすことができる。また、掘削軸１１下面と掘削ビット１７の双方に充填剤吐出孔を設け、双方から吐出させても良いことは勿論である。
【００２９】
また、本実施の形態では、第二の攪拌翼１６をシャフト１５ａ，１５ｂに対して垂直に設けたが、これに限ることなくフランジ１６ａ，１６ｂをシャフト１５ａ，１５ｂに対して傾斜させ、第二の攪拌翼１６を傾斜して回転可能に設けることで、掘削土と充填剤の攪拌を横方向のみでなく、縦横両方の攪拌を可能としても良い。
【００３０】
更に、本装置は地盤改良のみに限らず、高濃度泥水中の掘削等にも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る地盤改良装置によれば、
掘削ビットを固定する複数のシャフトに攪拌翼を夫々設けると共に、攪拌翼をシャフトに上下方向へラップして配置することで、攪拌翼と攪拌翼径の大きさを大きくすることが可能であり、更に共回り防止板を設けることで、充填剤を効率よく混合することが可能となる。また、小型の掘削坑径にも対応可能でコンパクトな地盤改良用攪拌ビットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤改良用攪拌ビットを適用する地盤改良作業車を示す側面図
【図２】本発明の実施形態に係る地盤改良用攪拌ビットの使用状態を示す構成詳細図
【図３】図２中のＡ線から見た地盤改良用攪拌ビットの詳細を示す側面図
【図４】図２中のＤ線から見た地盤改良用攪拌ビットの詳細を示す平面図
【符号の説明】
１０…地盤改良用攪拌ビット、１１…掘削軸、１２…充填剤吐出孔、１３…共回り防止板、１４…第一の攪拌翼、１５…シャフト、１６…第二の攪拌翼、１７…掘削ビット、１８…ツース、３０…掘削坑、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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