(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により地盤を堀削又は撹拌の一方又は双方をする拡大翼を備えた地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機において、前記拡大翼には、一対の拡大アームが、その回転軸を中心として対称位置に、該拡大翼の回転外径が拡大する方向に各々出没自在に設けられ、一の拡大アームには、該拡大アームを出没させるためのアクチュエータが設けられると共に、前記アクチュエータの作動方向に前記一の拡大アームが出没するように該アクチュエータと該拡大アームとが接続され、前記一対の拡大アーム間には、前記一の拡大アームの出没動作と他の拡大アームの出没動作とを連動させるためのリンク部材が架設されてなるものであることを特徴とする地盤改良撹拌機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転により地盤を堀削又は撹拌の一方又は双方をする拡大翼、特に、地盤中に、地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機に用いられる拡大翼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤上に住宅等を建築する場合には、地盤中に図６(a)に示すような円柱体６を複数形成して地盤の支持力を向上させる地盤改良工法が施工される。また、上記円柱体の一本当たりの支持力を向上させるために、図６(b)に示すように、円柱体に複数の節部８を設けた節付き円柱体７を形成する地盤改良工法もある。
上記節付き円柱体７は、円柱体の外径が拡大した節部８を有するので、通常の円柱体６と比べて、地盤との摩擦力が増大する。このため、形成すべき円柱体の本数を少なくしたり、円柱体の長さを短くすることができ、地盤改良工法を簡略化することができる。
【０００３】
以下、上記節付き円柱体を形成する地盤改良撹拌機について説明する。
図７に示すように、地盤改良撹拌機１は、建設機械２により固定される支柱３に昇降自在に設けられており、ミキサー４により、水と固化剤を混錬した固化剤スラリーが作製され、該固化剤スラリーがポンプ５により、上記地盤改良撹拌機１に圧送される。
【０００４】
上記地盤改良撹拌機１は、図８に示すように、その先端に吐出口１０ａが形成された中空状の回転軸１０と、その先端部分に堀削チップ１１０を有し、回転軸１０の先端部分に上記吐出口１０ａを塞がないように設けられた削孔ヘッド１１と、その一辺縁側に堀削チップ１２０を有し、回転軸１０の先端近傍に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の削孔撹拌翼１２と、削孔撹拌翼１２の上方の回転軸１０に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の抑制撹拌翼１３と、削孔撹拌翼１２と抑制撹拌翼１３との間の回転軸１０に設けられた拡大翼１４とからなるものである。
上記削孔撹拌翼１２、抑制撹拌翼１３は、各々回転軸１０に対して垂直となる方向に突出して設けられており、削孔撹拌翼１２が突出する方向と、抑制撹拌翼１３が突出する方向とは、回転軸１０を中心として位相が９０度異なるものとなっている。
【０００５】
上記拡大翼１４は、図９に示すように、上下方向に一定間隔をおいて回転軸１０に固定された一対のブラケット４０と、該ブラケット４０を貫通する支持ピン４１を支軸として、軸線回りに回動自在に設けられた一対の拡大アーム４２とを備えたものである。また、ブラケット４０には、拡大アーム４２の回動を規制するための規制ピン４３が、ブラケット４０を貫通するように四本設けられている。
【０００６】
上記拡大アーム４２は板状のもので、その先端側であって反転時の回転方向側の側部に堀削チップ４２０が固定されたものである。また、拡大アーム４２の基端部には、図８に示すように、拡大アーム４２が支持ピン４１を支軸として規制ピン４３に当接することなく回動自在となるような円弧部４２ａと、所定の位置で規制ピン４３に当接することにより拡大アーム４２の回動を規制するような角部４２ｂとが形成されている。
【０００７】
これにより、拡大アーム４２は、図９(a)に示すように、回転軸１０が反転（半時計回りに回転）する場合には、遠心力及び土砂等の抵抗により、拡大アーム４２が開く方向に回動する。拡大アーム４２は、その先端部が回転軸１０から最も離れる位置で、角部４２ｂが規制ピン４３に当接して回動が規制され、拡大翼１４の回転外径が削孔撹拌翼１２又は抑制撹拌翼１３の回転外径よりも大きくなる。一方、図９(b)に示すように、回転軸１０が正転（時計回りに回転）する場合には、土砂等の抵抗により、拡大アーム４２の側部が規制ピン４３に当接するまで回動して、拡大翼１４の回転外径が削孔撹拌翼１２又は抑制撹拌翼１３の回転外径と同等となる。
【０００８】
つぎに、図１０に基づき、上記地盤改良撹拌機１を用いて、地中に節付き円柱体を形成する方法について説明する。
まず、地盤改良撹拌機１の位置決めをした後、回転軸１０を正転して、削孔ヘッド１１及び削孔撹拌翼１２により地盤を空掘りする（図１０(a)）。このとき、拡大翼１４の拡大アーム４２は、図９(b)に示すように、削孔撹拌翼１２の外径内に納まるような状態となっている。そして、地盤改良撹拌機１の先端が設定した深さに到達した後、ポンプ５により固化剤スラリーを地盤改良撹拌機１の回転軸１０内に圧送して、該固化剤スラリーを回転軸１０の吐出口１０ａから吐出させながら、回転軸１０を正転させたままで、地盤改良撹拌機１を引き上げる。これにより、削孔撹拌翼１２及び抑制撹拌翼１３が、土砂と固化剤スラリーとを混合撹拌する（図１０(b)）。
【０００９】
土砂と固化剤スラリーの混合撹拌を終えた後、任意の深さにおいて、回転軸１０を反転する。これにより、拡大翼１４の拡大アーム４２は、図９(a)に示すように、その先端部分が削孔撹拌翼１２の回転外径を超え、先に空掘りしたときより大きな外径部分の土砂を堀削し、土砂と固化剤スラリーとを混合撹拌する。この状態のまま、地盤改良撹拌機１を形成すべき節部の幅分上下動させ、形成すべき円柱体に節部を形成する（図１０(c)）。その後、回転軸１０を正転させて拡大アーム４２を削孔撹拌翼１２の回転外径内に納まるような状態にまで回動させ、所定の深さまで引き上げた後、再び、回転軸１０を反転させ、上述と同様に、形成すべき円柱体に新たな節部を形成する（図１０(d)）。再び、回転軸１０を正転させて拡大アーム４２を削孔撹拌翼１２の回転外径内に納まるような状態にまで回動させ、所定の深さまで引き上げる（図１０(e)）。これを繰り返して任意の個数の節部を形成し、回転軸１０を正転させて拡大アーム４２を削孔撹拌翼１２の回転外径内に納まるような状態にまで回動させ、地盤改良撹拌機１を引き上げる（図１０(f)）。
このような一連の作業を繰り返して、地盤に節付き円柱体を任意の本数作製し、一定時間が経過すれば固化剤スラリーが硬化して節付き円柱体が形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記節付き円柱体は軟弱な地盤に形成するものであるから、最初に行う地盤の空掘り（図１０(a)）は概ね容易に行うことができるが、地盤表面又は地盤中の一部に強固な層がある場合等には、地盤の堀削が困難となる。その場合には、正転中の回転軸１０を一旦反転させたり、正反転を繰り返しながら強固な層の堀削を行う方法があるが、上記地盤改良撹拌機１において、回転軸１０を反転すれば拡大翼１４が拡大して、空掘りにより地中に形成される円柱体外周の地盤を乱し、形成すべき節付き円柱体の支持力を低下させてしまうおそれがある。
一方、円柱体の節部を形成する場合において、地盤中の岩石などの異物が拡大アーム４２の開閉動作の障害となった場合には、回転軸１０を反転したとしても拡大アーム４２が開かず、拡大翼１４の回転外径が拡大されず、節部が形成されない場合もある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、回転の正逆にかかわらず、所望の位置で、地盤改良撹拌機の拡大翼を確実に拡大することができる手段を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に係る地盤改良撹拌機は、回転により地盤を堀削又は撹拌の一方又は双方をする拡大翼を備えた地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機において、前記拡大翼には、一対の拡大アームが、その回転軸を中心として対称位置に、該拡大翼の回転外径が拡大する方向に各々出没自在に設けられ、一の拡大アームには、該拡大アームを出没させるためのアクチュエータが設けられると共に、前記アクチュエータの作動方向に前記一の拡大アームが出没するように該アクチュエータと該拡大アームとが接続され、前記一対の拡大アーム間には、前記一の拡大アームの出没動作と他の拡大アームの出没動作とを連動させるためのリンク部材が架設されてなるものであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機の構成を説明するための図である。図示するように、本地盤改良撹拌機１００は、建設機械２により固定される支柱３に昇降自在に設けられている。
なお、図示しないが、上述と同様に、ミキサー４により、水と固化剤を混錬した固化剤スラリーが作製され、該固化剤スラリーがポンプ５により、上記地盤改良撹拌機１００に圧送されるものとなっている。
【００１５】
図２(a)は、上記地盤改良撹拌機１００の地盤側の正面を、図２(b)は、地盤改良撹拌機１００の側面を示したものであるが、各図に示すように、地盤改良撹拌機１００の地盤側には、その先端に吐出口１０ａが形成された中空状の回転軸１０と、その先端部分に堀削チップ１１０を有し、回転軸１０の先端部分に上記吐出口１０ａを塞がないように設けられた削孔ヘッド１１と、その一辺縁側に堀削チップ１２０を有し、回転軸１０の先端近傍に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の削孔撹拌翼１２と、削孔撹拌翼１２の上方の回転軸１０に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の抑制撹拌翼１３と、削孔撹拌翼１２と抑制撹拌翼１３との間の回転軸１０に設けられた拡大翼１５とが設けられている。
上記削孔撹拌翼１２、抑制撹拌翼１３は、各々回転軸１０に対して垂直となる方向に突出して設けられており、削孔撹拌翼１２が突出する方向と、抑制撹拌翼１３が突出する方向とは、回転軸１０を中心として位相が９０度異なるものとなっている。
【００１６】
図３及び図４は、上記拡大翼１５の平面図及び側面図であり、図３は縮小した状態の拡大翼１５を、図４は拡大した状態の拡大翼１５を示したものである。図２乃至図４に示すように、上記拡大翼１５は、上下方向に一定間隔をおいて回転軸１０に固定された一対のブラケット５０と、該ブラケット５０間に架設された支持ピン５１に出没自在に支持された一対の拡大アーム５２と、一の拡大アーム５２の出没を行うための油圧シリンダ５３と、一対の拡大アーム５２間に架設されたリンク部材５５とを備えたものである。
【００１７】
上記拡大アーム５２は板状のものであり、その先端側の両側部に堀削チップ５２０が固定されている。また、拡大アーム５２には、図３及び図４に示すように、その長手方向に長穴５２０が形成されており、該長穴５２０を上記支持ピンが二本挿通している。これにより、拡大アーム５２は、拡大翼１５の回転外径が拡大する方向に、出没自在となる。
【００１８】
上記油圧シリンダ５３は、そのシリンダチューブが上側のブラケット５０に固定されたものであり、そのピストンロッドの先端は、一の拡大アーム５２とピン５６を介して連結されたものである。また、油圧シリンダ５３には、油出入のためのチューブ５３０が連通されており、該チューブ５３０の他端は回転軸１０の内部に貫入し、地上の油圧ポンプ（図示せず）に連結している。これにより、油圧シリンダ５３のピストンロッドのストロークに応じて、一の拡大アームが出没動作を行うこととなる。
【００１９】
上記リンク部材５５は、板棒状のものであり、その中央部には挿通孔が設けられており、一対のブラケット５０に架設された支持ピン５４が該挿通孔を挿通し、リンク部材５５は該ピン５４を軸として回動自在なものとなってている。また、リンク部材５５の両端部には、その長手方向に長穴５６０が形成されている。一の長穴５６０には、一の拡大アーム５２と油圧シリンダ５３のピストンロッドとを連結するピン５６が挿通しており、他の長穴５６０には、他の拡大アーム５６に固定されたピン５７が挿通している。これにより、一対の拡大アーム５２各々の出没動作が、リンク部材５５により連動されることとなる。
【００２０】
図５は、回転軸１０の断面を示す断面図であるが、回転軸１０は、図に示すように、固化剤スラリーを圧送するための中空部が設けられた六角形のロッド１０１と、ロッド１０１と内接する円柱状の内管１０２と、内管１０２とチューブ５３０とを内包する円柱状の外管１０３とからなり、内管１０２と外管１０３との間に形成された空間には、チューブ５３０が配設されている。回転軸１０の回転時には、ロッド１０１を軸として、内管１０２、チューブ５３０、及び外管１０３が一体となって回転する。
なお、内管１０２と外管１０３との連結を確実なものとするために、内管１０２と外管１０３との間に形成された空間には、図に点線で示した位置に、さらにチューブ５３０を配設することが望ましい。該チューブ５３０は、さらに他の拡大アーム５２を出没させるための油圧シリンダを設けるような場合に利用することも可能である。
【００２１】
つぎに、本実施の形態に係る地盤改良撹拌機１００を用いて地中に節付き円柱体を形成する方法について説明する。
まず、地盤改良撹拌機１００の位置決めをした後、拡大翼１５を縮小した状態で（図３）、回転軸１０を回転して、削孔ヘッド１１及び削孔撹拌翼１２により地盤を空掘りする。ここで、地盤表面や地盤中に強固な層がある場合等には、一旦回転軸１０を反転したり、正反転を繰り返して地盤の空掘りを行う。そして、地盤改良撹拌機１００の先端が設定した深さに到達した後、ポンプ５により固化剤スラリーを地盤改良撹拌機１００の回転軸１０内に圧送して、回転軸１０の吐出口１０ａから吐出させ、かつ、回転軸１０を回転させたままで、地盤改良撹拌機１００を引き上げる。これにより、削孔撹拌翼１２及び抑制撹拌翼１３が、土砂と固化剤スラリーとを混合撹拌する。
地盤改良撹拌機１００を引き上げた後に、任意の深さにおいて、油圧ポンプを制御して油圧シリンダ５３により一対の拡大アーム５２各々を延伸して拡大翼１５の回転外径を拡大する（図４）。この状態で回転軸１０を回転して上下動させ、形成すべき円柱体に節部を形成する。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る地盤改良撹拌機１００によれば、拡大翼１５に、ブラケット５０間に架設された支持ピン５１に出没自在に支持された一対の拡大アーム５２と、一の拡大アーム５２の出没を行うための油圧シリンダ５３と、一対の拡大アーム５２間に架設されたリンク部材５５とを備えたので、地盤表面又は地盤中の一部に強固な層がある場合等にも、回転軸１０を一旦反転させたり、正反転を繰り返しながら強固な層の堀削を行うことができ、また、拡大翼１５の回転外径を所望の位置で確実に拡大することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、一の拡大アーム５２の出没動作は油圧シリンダ５３により、他の拡大アーム５２の出没動作はリンク部材により行うものとしたが、拡大翼１５に油圧シリンダを二基設け、一対の拡大アーム各々の出没動作を二基の油圧シリンダ各々で行うこととしてもよい。また、油圧シリンダの代わりに、ジャッキやオイルモータを用いて拡大アーム５２の出没動作を行うようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に地盤改良撹拌機によれば、回転により地盤を堀削又は撹拌の一方又は双方をする拡大翼を備えた地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機に、前記拡大翼には、一対の拡大アームが、その回転軸を中心として対称位置に、該拡大翼の回転外径が拡大する方向に各々出没自在に設けられ、一の拡大アームには、該拡大アームを出没させるためのアクチュエータが設けられると共に、前記アクチュエータの作動方向に前記一の拡大アームが出没するように該アクチュエータと該拡大アームとが接続され、前記一対の拡大アーム間には、前記一の拡大アームの出没動作と他の拡大アームの出没動作とを連動させるためのリンク部材が架設されてなるものとしたので、地中に形成される円柱体外周の地盤を乱し、形成すべき節付き円柱体の支持力を低下させることなく、地盤表面又は地盤中の一部にある強固な層を堀削するために、拡大翼を反転、又は正反転を繰り返すことができ、さらに、所望の位置で拡大翼の回転外径を確実に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機１００を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機１００の構成を示す正面図及び側面図である。
【図３】縮小された状態の拡大翼１５の構成を示す平面図及び側面図である。
【図４】拡大された状態の拡大翼１５の構成を示す平面図及び側面図である。
【図５】回転軸１０の断面を示す図である。
【図６】地盤の支持力を高めるための円柱体及び節付き円柱体を示す模式図である。
【図７】地盤改良工法に用いられる装置を説明するための模式図である。
【図８】従来の地盤改良撹拌機１の構成を示す正面図及び側面図である。
【図９】拡大翼１４の正転時及び反転時の状態を示す平面図である。
【図１０】従来の地盤改良撹拌機１を用いて、節付き円柱体を形成する方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０  回転軸
１００  地盤改良撹拌機
１１  削孔ヘッド
１２  削孔撹拌翼
１３  抑制撹拌翼
１５  拡大翼
５２  拡大アーム
５３  油圧シリンダ
５５  リンク部材
６  円柱体
７  節付き円柱体
【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】
0003856189.tif 000009
【図９】
0003856189.tif 000010
【図１０】
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