(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダーに沿って昇降するリーダーガイド部と、
貫入時と引き抜き時にリーダーからの反力が得られる強制昇降装置と一体的に結合されると共に、該リーダーガイド部の該リーダーとは反対側に位置する取り付け部に固定される上下一対の中空状円盤部材と、該一対の中空状円盤部材の該リーダーとは反対側の端部に固定される前記シリンダー軸支部を有する縦部材とからなり、中空管の往復回動の動きに規制されない固定部と、
ピストンロッドの先端部を該中空管の両側面に付設されるピストンロッド軸支部に取り付け、シリンダー部を該固定部のシリンダー軸支部に取り付け、該中空管を該リーダーとは反対側から挟むように、且つ該リーダーガイド部の鉛直方向における中央位置にくるように取り付けられる一対の油圧シリンダーと、
を備えるものであって、該中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りながら、貫入と引き抜きを行うことを特徴とする中空管往復回動装置。
【請求項２】
前記中空管が、締固め砂杭造成用中空管又は先端部に攪拌翼を備える固化杭造成用中空管であることを特徴とする請求項１記載の中空管往復回動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良装置の構成要素であって、地中に貫入される中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りながら、貫入と引き抜きを行う中空管往復回動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空管を支持用リーダーに沿って回転を与えつつ地中に貫入して施工する地盤強化工法としては、中空管を所定の深度まで貫入した後、中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤に締固め砂杭を造成する締固め砂杭造成工法や、中空管の下方に形成された攪拌翼を回転させつつ地中に進入させ、中空管内に配設された配管を通して前記攪拌翼近傍に開口された固化材吐出口から固化材を吐出させ、固化材と原地盤との混合攪拌により地中に固化杭を造成する工法がある。
【０００３】
締固め砂杭造成工法は中空管の引き抜き時、抜き跡に中空管内の砂を排出し、該排出されたばかりの砂で形成された比較的緩い砂柱を中空管の再貫入時に周辺の原地盤の拘束により圧縮し、砂柱と共に、周辺の原地盤をも締め固める方法である。このため、中空管は原地盤と緊密に接触しつつ地中に貫入されることが好ましいが、摩擦抵抗により、貫入抵抗が増大するという問題がある。これを解決するものとして、外周面に螺旋羽根が付けられていないケーシングを用い、該ケーシングを回動させて地盤との摩擦を切りながら、貫入時と引き抜き時にリーダーからの反力が得られるケーシング昇降装置でケーシングの貫入と引き抜きを行う無振動、無騒音締固め砂杭造成工法が開示されている（特開平８−２８４１４６号公報）。
【０００４】
また、図５に示すように、固化材と原地盤の混合攪拌により地中に固化杭を造成する際、先端部に攪拌翼１０５を有する複数本の垂直作業軸１０２と、水平に往復動する２本の往復ロッド１０３を昇降する台１０１に設け、該往復ロッド１０３と該往復ロッドに固定されるリンク１０６によって複数本の垂直作業軸１０２群に同時に往復動を与えるように構成した、往復駆動装置１００が開示されている（特開昭５９−１９５９２１号公報）。垂直作業軸１０２と昇降台１０１の固着形態は垂直作業軸１０２の下降距離に比較して、昇降台１０１の昇降距離は小さいから、両者は尺取虫状に把持と開放を繰り返すことにより行われる。すなわち、図６に示すように、リンク１０６の貫通孔１０８を下に向けて径を縮小したテーパー状の孔とし、この貫通孔１０８内に出入り自在にテーパー状のカラー１０９をセットする。カラー１０９はリンク１０６に取り付けた垂直ジャッキ１０７により垂直作業軸１０２の外周に沿って上下動自在であり、且つカラー１０９の一部の垂直方向にはスリット１１０が付設されている。垂直作業軸１０２と昇降台１０１を固着するには、カラー部１０９内に垂直作業軸１０２を貫通させ、垂直ジャッキ１０７を下げ、カラー１０９を貫通孔１０８に圧入する。この状態で駆動源１０４から２本のロッド１０３に前後進を与えると、リンク１０６を介して垂直作業軸１０２には一定角度の往復動が与えられ、攪拌翼１０５によって、軟弱土が攪拌される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記無振動、無騒音締固め砂杭造成工法においては、ケーシング回動装置の具体例が記載されていない。また、往復駆動装置１００においては、（1）昇降台１０１と垂直作業軸１０２の固着方法が貫入孔１０８へのカラー１０９の圧入によるため、確実性がない、（2）貫入力は昇降台１０１の自重によるため、地盤の強度により貫入力が一定とならない、（3）垂直作業軸１０２の昇降は、貫入孔１０８へのカラー１０９の圧入締め付け、開放の繰り返しによるため、操作が煩雑で能率が悪い、という問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、リーダーへの外力を均等に与えるように中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りながら貫入や引き抜きを行うことができ、且つ確実な貫入力が得られる中空管往復回動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
係る実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りながら、貫入と引き抜きを行う中空管往復回動装置において、貫入時と引き抜き時にリーダーからの反力が得られる強制昇降装置と一体的に結合されると共に、リーダーガイド部の該リーダーとは反対側に、一対の油圧シリンダーのシリンダー部を支持すると共に、該中空管の往復回動の動きに規制されない固定部を設け、油圧シリンダーのシリンダー部を固定部に、ピストンロッドを中空管の両側にそれぞれ取り付け、且つ該油圧シリンダーがリーダーガイド部の鉛直方向における中央位置にくるようにすれば、中空管をリーダーへの外力を均等に与えるように往復回動させて地盤との摩擦を切りながら貫入や引き抜きを行うことができ、且つ確実な貫入力が得られることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、リーダーに沿って昇降するリーダーガイド部と、貫入時と引き抜き時にリーダーからの反力が得られる強制昇降装置と一体的に結合されると共に、該リーダーガイド部の該リーダーとは反対側に位置する取り付け部に固定される上下一対の中空状円盤部材と、該一対の中空状円盤部材の該リーダーとは反対側の端部に固定される前記シリンダー軸支部を有する縦部材とからなり、中空管の往復回動の動きに規制されない固定部と、ピストンロッドの先端部を該中空管の両側面に付設されるピストンロッド軸支部に取り付け、シリンダー部を該固定部のシリンダー軸支部に取り付け、該中空管を該リーダーとは反対側から挟むように、且つ該リーダーガイド部の鉛直方向における中央位置にくるように取り付けられる一対の油圧シリンダーと、を備えるものであって、該中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りながら、貫入と引き抜きを行う中空管往復回動装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態における中空管往復回動装置を図１〜図４を参照して説明する。図１は本例の中空管往復回動装置の平面図、図２は図１の正面図、図３は本例の中空管往復回動装置の主要部材の分解図、図４は中空管往復回動装置を組み付けた地盤改良装置の概略図をそれぞれ示す。本例の中空管往復回動装置１０はリーダー２とは反対側から中空管１を両側から挟むように付設される一対の油圧シリンダー５、５を用いて中空管１を往復回動（図１中の矢印方向）させて地盤との摩擦を切りながら、貫入と引き抜きを行う装置である。
【００１０】
中空管往復回動装置１０は、リーダー２に沿って昇降するリーダーガイド部３と、リーダーガイド部３のリーダー２とは反対側に固定され、中空管１の往復回動の動きに規制されない固定部６と、ピストンロッド５２、５２の先端部を中空管１の両側面に付設されるピストンロッド軸支部７、７に取り付け、シリンダー部５１、５１を固定部６のシリンダー軸支部６１、６１に取り付け、中空管１をリーダー２とは反対側から挟むように、且つリーダーガイド部３の鉛直方向における中央位置にくるように取り付けられる一対の油圧シリンダー５、５と、を備える。
【００１１】
リーダーガイド部３のリーダー２とは反対側には、平板状の取り付け部４を設け、該取り付け部４の上方および下方には後述する中空状円盤部材１１、１１を取り付け部４から立設するように固定するための複数個のボルト孔４１を有している。
【００１２】
固定部６は、取り付け部４に固定される上下一対の中空状円盤部材１１、１１と、一対の中空状円盤部材１１、１１の該リーダー２とは反対側の端部１１１、１１１に固定され、シリンダー軸支部６１、６１を有する縦部材６２とからなり、全体は側面視、略コ字状をなしている。中空状円盤部材１１は縦部材６２をリーダーガイド部３に一体的に固定するための中間部材である。このため、中空状円盤部材１１の内径を中空管１の外径より大きくして、中空状円盤部材の中空部を貫通する中空管１の往復回動の動きに規制されないようにしている。縦部材６２は略コ字状であり、縦部材本体部６２１の左右両側面の鉛直方向中央には、油圧シリンダーのシリンダー部５１に固設される縦軸５５を水平方向において回転自在に軸支するためのシリンダー軸支部６１、６１を設けている。
【００１３】
中空管１の周面の左右両側には、ピストンロッド軸支部７、７がボルト締めで固定される取り付け部１２、１２が形成されている。中空管１は本例では、下方中空管１４と一体に結合され、中空管の全体長さを形成する。一方、上方中空管１３はホッパー２２と結合する部分であるため、回動しないほうがよく、中空管１とは一体的に結合されない。
【００１４】
油圧シリンダー５は、シリンダー部５１とピストンロッド５２とからなり、シリンダー部５１には固定部のシリンダー軸支部６１に水平方向において回動自在に取り付けられる縦軸５５を有し、ピストンロッド５２の先端は、ピン部材が通る貫通孔５４を有する係合部５３となっている。ピストンロッドの係合部５３とピストンロッド軸支部７との結合は、係合部５３の貫通孔５４とピストンロッド軸支部７の係合孔７１に不図示の結合ピンを通すことにより行われる。油圧シリンダー５、５は中空管１と固定部６に取り付けた状態において、油圧シリンダー５、５が水平位置を保つと共に、リーダーガイド３の鉛直方向における中央位置にくるようにする。
【００１５】
また、図４に示すように、中空管往復回動装置１０の上方に位置するホッパー２２や強制昇降装置２１は中空管往復回動装置１０の固定部６と一体的に結合されている。このため、ホッパー２２、強制昇降装置２１及び中空管往復回動装置１０は、強制昇降装置２１の下降起動により同様に下降し、上昇起動により同様に上昇する。ホッパー２２は中空管１に砂などの中詰め材料を投入し易くするためのもので公知のものが用いられる。また、強制昇降装置２１は、貫入時と引き抜き時にリーダー２からの反力が得られるものである限り特に限定されず、例えば、ラックとピニオンによるもの、チェーンとスプロケットによるもの、ワイヤーロープの牽引によるもの、などが挙げられる。
【００１６】
本例の中空管往復回動装置１０の使用方法の一例を説明する。先ず、強制昇降装置２１の下降起動と共に、中空管往復回動装置１０を起動させる。すなわち、油圧シリンダー５、５が起動されると、一方の油圧シリンダー５のピストンロッド５２は伸長する方向に進み、他方の油圧シリンダー５のピストンロッド５２は後退する方向に進む。このような一対の油圧シリンダー５、５の交互の動きの繰り返しにより、中空管１は所定の回動範囲内を押し引きされ、往復回動する。所定の回動範囲としては、特に制限されないが、本例では、図１における上方の油圧シリンダーのピストンロッド５２と中空管１の結合位置ＡからＢに対して、下方の油圧シリンダーのピストンロッド５２と中空管１の結合位置ＣからＤの範囲、すなわち、Ａ-Ｃ線からＢ-Ｄ線に至る９０度の範囲である。
【００１７】
本例の中空管往復回動装置１０を用いた地盤改良装置２０によれば、中空管１の貫入および再貫入の際、強制昇降装置２１の稼動により、固定側の重量、すなわち、リーダー２や施工車両２３などの重量も反力として利用でき、増大した力を作用させることができる。一方、中空管往復回動装置１０は、中空管１をリーダー２とは反対側から挟むように、且つリーダーガイド部３の鉛直方向における中央位置にくるように左右一対の油圧シリンダー５、５を配置しているため、水平面内において、中空管１を往復回動させるために与える外力はリーダー２を左右に捻るものの、該捻り力は均等に与えることができる。更に、鉛直面内において、該外力はリーダーガイド部３の中央に作用するため、外力のリーダー２への伝達は効率よく行うことができる。
【００１８】
本例では中空管１が、締固め砂杭造成用中空管である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、先端部に攪拌翼を備える固化杭造成用中空管にも適用できる。従来の固化材と原地盤との混合攪拌により地中に固化杭を造成する装置には、電動モーターなどの回転駆動装置やスイベル装置が付設されていた。これらの設備は機構が複雑であり、且つ大掛かりなものであるため、装置のコスト上昇の一因となっていた。しかし、本発明によれば、回転駆動装置やスイベル装置は省略することができるため、該施工装置を簡略且つコストが低減されたものとすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、リーダーへの外力を均等に与えるように中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りながら貫入や引き抜きを行うことができ、且つ無振動、無騒音で確実な貫入力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本例の中空管往復回動装置の平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】主要部材の分解図である。
【図４】中空管往復回動装置を組み付けた地盤改良装置の概略図である。
【図５】従来の中空管往復回動装置の概略図である。
【図６】図５の一部の詳細図である。
【符号の説明】
１      中空管
２      リーダー
３      リーダーガイド部
４      取り付け部
５      油圧シリンダー
６      固定部
７      ピストンロッド軸支部
１０      中空管往復回動装置
１１      中空状円盤部材
２０      地盤改良装置
２１      強制昇降装置
２２      ホッパー
５１      シリンダー部
５２      ピストンロッド
６１      シリンダー軸支部
６２      縦部材
【図１】
0003748220.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003748220.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003748220.tif 000006
【図６】
0003748220.tif 000007