(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大アームが、拡大翼に設けられた支持部材の軸線回りに回動自在に設けられ、拡大翼の回転の正逆により該拡大アームが開閉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、拡大アームの開閉軌道と交叉し、かつ、閉じた状態の拡大アームと当接する位置に、出没自在に設けられた当接部材と、該当接部材の出没方向に、当接部材を押圧するように設けられた弾性体と、その一端が上記当接部材と接合し、他端が地上に延出するように設けられた索条とがカバー内に納められると共に、該カバーの内高が前記当接部材よりも小さく形成されたロック装置が設けられた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９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。
また、拡大翼１４に拡大アーム４２の開閉動作を規制するような部材を単に設けただけでは、拡大翼１４が地盤中にある場合には、拡大アーム４２のロック又は解除を行うことができず、そのため、拡大翼１４を一旦地上に引き上げることが必要となる。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、形成すべき節付き円柱体の支持力を低下させてしまうことなく、地盤の空掘りを容易に行う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、拡大アームが、拡大翼に設けられた支持部材の軸線回りに回動自在に設けられ、拡大翼の回転の正逆により該拡大アームが開閉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、拡大アームの開閉軌道と交叉し、かつ、閉じた状態の拡大アームと当接する位置に、出没自在に設けられた当接部材と、該当接部材の出没方向に、当接部材を押圧するように設けられた弾性体と、その一端が上記当接部材と接合し、他端が地上に延出するように設けられた索条とがカバー内に納められると共に、該カバーの内高が前記当接部材よりも小さく形成されたロック装置が設けられたことを特徴としている。
【００１３】
【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。
【００１４】
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、上記地盤改良撹拌機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に設けられたロック装置付き拡大翼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。
【００１５】
上記ロック装置付き拡大翼１５は、図２及び図３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５０Ｕ、５０Ｌと、該ブラケット５０Ｕ、５０Ｌを貫通する支持ピン５１を支軸として、軸線回りに回動自在に一対の拡大アーム５２とが設けられたものであり、拡大アーム５２の基端部は、一対のスペーサー５３とブラケット５０Ｕ、５０Ｌにより挟み込まれ、これらを支持ピン５１が貫通するものとなっている。また、ブラケット５０Ｕ、５０Ｌには、拡大アーム５２の回動を規制するための規制ピン５４ａ、５４ｂが、ブラケット５０を貫通するように各々二本づつ設けられている。さらに、上側のブラケット５０Ｕの上面には、上記拡大アーム５２の回動を抑止するためのロック装置５５が設けられている。
【００１６】
上記拡大アーム５２は板状のものであり、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５２０が固定されたものである。また、拡大アーム５２の基端部には、図３に示すように、拡大アーム５２が支持ピン５１を支軸として規制ピン５４に当接することなく回動自在となるような円弧部５２ａと、所定の位置で規制ピン５４に当接することにより拡大アーム５２の回動を規制するような角部５２ｂとが形成されている。
【００１７】
上記規制ピン５４ａは、ロック装置付き拡大翼１５が反転して拡大アーム５２が開く方向に回動したときに、その先端部が回転軸１０から最も離れた位置、即ち、ロック装置付き拡大翼１５の回転外径が最大となる位置で、拡大アーム５２の回動を規制するように設けられている。一方、規制ピン５４ｂは、ロック装置付き拡大翼１５が正転して拡大アーム５２が閉じる方向に回動したときに、ロック装置付き拡大翼１５の回転外径が削孔撹拌翼１２の回転外径と同等となる位置で、拡大アーム５２の回動を規制するように設けられている。
【００１８】
上記ロック装置５５は、図３に示すように、ブラケット５０Ｕの上面側の隅部近傍に相対するように一対設けられている。
図４(a)と図４(b)とは、図３におけるＡ−Ａ断面図であって、拡大アーム５２をロックした状態と解除した状態とを示すものであるが、図に示すように、ロック装置は、拡大アーム５２の側部に当接することにより拡大アーム５２の回動を抑止するストッパーピン５５０と、ストッパーピン５５０を押圧するバネ５５１と、ストッパーピン５５０と接続されたワイヤロープ５５２と、これらを覆うカバー５５３とからなる。ブラケット５０Ｕ、５０Ｌには、ストッパーピン５５０が挿通するための挿通孔が設けられている。ストッパーピン５５０は円柱状のものであり、その一端には該挿通孔の内径より大きな外径を有する節部が形成され、その上面でワイヤロープ５５２の一端と接合している。ワイヤロープ５５２の他端は、カバー５５３の上部を貫通して、回転軸１０に沿って地上にまで延出され、カバー５５３の外部に延出した部分のワイヤロープ５５２は、ワイヤロープ防護管５５４で覆われたものとなっている。バネ５５１は、その一端がストッパーピン５５０の上面と接し、他端がカバー５５３の上部と接するように配設されており、ストッパーピン５５０に対して、常に下向きの押圧を与えている。
【００１９】
図５は、回転軸１０の断面を現したものであるが、図に示すように、回転軸１０は、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とワイヤロープ防護管５５４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、ワイヤロープ防護管５５４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、ワイヤロープ防護管５５４、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、さらにワイヤロープ防護管５５４を配設することが望ましい。
【００２０】
以下、ロック装置付き拡大翼１５による拡大アーム５２のロック及びその解除について説明する。
ロック装置５５に設けられたストッパーピン５５０は、図４(a)に示すように、バネ５５１の押圧により、ブラケット５０Ｕから突出してブラケット５０Ｌの挿通孔に挿通される。この状態で、ストッパーピン５５０の側部が、閉じた状態にある拡大アーム５２の側部に当接して、拡大アーム５２の回動を抑止、即ちロックする。従って、回転軸１０の回転の正逆にかかわらず、拡大アーム５２は常に閉じた状態となる。
【００２１】
一方、地上からワイヤロープ５５２を引っ張ることにより、ストッパーピン５５０は上方に引き上げられ、バネ５５１が縮退して、ストッパーピン５５０がカバー５５３内に収納される。カバー５５３の内部は、ストッパーピン５５０を収納するに十分な大きさであって、バネ５５１が最も縮退した状態でもストッパーピン５５０の下端がブラケット５０Ｕの挿通孔から抜けないような大きさとする。従って、拡大アーム５２のロックが解除され、回転軸１０の回転の正逆により開閉することとなる。
即ち、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、上記角部５２ｂが規制ピン５４ａに当接するまで拡大アーム５２が回動する。このとき、拡大アーム５２の先端部が回転軸１０から最も離れた状態となり、ロック装置付き拡大翼１５の回転外径が拡大して、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、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５２の側部が規制ピン５４ｂに当接するまで回動する。これにより、ロック装置付き拡大翼１５の回転外径が縮小して、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。なお、ブラケット５０Ｕ、５０Ｌに規制ピン５４ｂを設けるべき位置を変更することにより、ロック装置付き拡大翼１５の回転外径をさらに縮小することもできる。
【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、拡大アーム５２の開閉動作を抑止するためのロック装置５５を設け、地上からワイヤロープ５５２を操作することにより、ストッパーピン５５０を拡大アーム５２の側部に当接する位置に出没するようにしたので、地盤改良撹拌機１００が地中にある場合にでも、拡大アーム５２の回動をロック又は解除することができる。これにより、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、かつ、地盤改良撹拌機１００を一端地上に引き上げることなく拡大アーム５２の回動をロック又は解除できるので、容易に地盤改良工法を施工することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、ストッパーピン５５０は、拡大アーム５２の側部と当接する位置に設けるものとしたが、拡大アーム５２を閉じた状態に維持できれば、その他の位置、例えば拡大アーム５２の角部５２ｂに当接する位置に設けたとしても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
また、本実施の形態では、ロック装置５５をブラケット５０Ｕの上面に設け、ストッパーピン５５０を、ブラケット５０Ｕを挿通して拡大アーム５２に当接するようにしたが、ロック装置５５をブラケット５０Ｌの下面に設け、ストッパーピン５５０を、ブラケット５０Ｌを挿通して拡大アーム５２に当接するようにしたとしても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
【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、拡大アームが、拡大翼に設けられた支持部材の軸線回りに回動自在に設けられ、拡大翼の回転の正逆により該拡大アームが開閉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、拡大アームの開閉軌道と交叉し、かつ、閉じた状態の拡大アームと当接する位置に、出没自在に設けられた当接部材と、該当接部材の出没方向に、当接部材を押圧するように設けられた弾性体と、その一端が上記当接部材と接合し、他端が地上に延出するように設けられた索条とがカバー内に納められると共に、該カバーの内高が前記当接部材よりも小さく形成されたロック装置が設けられたので、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る。また、拡大翼を一旦地上に引き上げることなく拡大アームの開閉動作をロック又は解除することができるので、容易に地盤改良工法を施工することができる。
【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】ロック装置付き拡大翼１５の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図５】回転軸１０の詳細な構成を説明するための断面図である。
【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示す模式図である。
【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  ロック装置付き拡大翼
５２  拡大アーム
５５０  ストッパーピン
５５１  バネ
５５２  ワイヤロープ
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】
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【図９】
0003856190.tif 000010
【図１０】
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