JP6521810B2 - マストを備えた地盤改良機 - Google Patents

Description

本発明は、掘削、攪拌軸である中空ロッドを支承するマストを備えた地盤改良機に関する。更に詳しくは、長い地盤改良柱を形成するときに、掘削、攪拌軸である中空ロッドの上端部等が施工中に共振等により振動するので、この振動の抑制のために、スイベルヘッド上に搭載したマストで支承するものであり、このマストを備えた地盤改良機に関する。

住宅、道路等の地盤、地質条件が適切でない場合，その目的に適合するように地盤強度、地質条件を改良する地盤改良がなされる。この地盤改良を行うための地盤改良機が知られている。この地盤改良機の一つは、回転している中空ロッドの上端からウォータースイベルを介して、注入ホースから地盤改良材等の必要な加圧流体が供給される。この加圧流体は、その中空ロッドの内孔を通り、下部に配置された地盤攪拌翼、掘削歯の近傍から吐出される。この地盤改良機により、深い地中を改良するとき、その中空ロッドは、その地盤改良柱の改良深度の深さに応じて長くなる。中空ロッドに回転運動と中空ロッドの軸線方向の進退運動を与えるスイベルヘッドは、施工時は鉛直に固定されているリーダに案内されながら、鉛直方向の上下に駆動され移動する。

このリーダの長さが、スイベルヘッドによる中空ロッドの掴み変えがなく、ワンストロークで地盤改良ができる地盤改良柱の長さでもある。地盤改良柱の改良深度が深い場合、中空ロッドも長いものが必要となるが、機械設計上バランスが取れないので、リーダの長さは一定の長さ以上にすることはない。従って、長い中空ロッドの場合、リーダから中空ロッドが何の支えもなく突き出たように上方に伸びることになる。一方、地上から鉛直上方に長く延びた中空ロッドの上端には、ウォータースイベルが接続されている。このためにこのウォータースイベルと注入ホースが、中空ロッドの回転駆動に伴って、中空ロッドの回転に連れ回りしてしまうことがある。この注入ホースの連れ回りを防止するために、主リーダに鉛直方向に延長する補助リーダを連結して配置し、この補助リーダに注入ホースを固定する回り止め部材を撓まないように支承するものが提案されている（特許文献１）。

特開２００４−９２３０２号公報

他方、長い中空ロッドの上部、又は中間部は、この上部、中間部等を確実に支承しないと、施工条件によっては共振を起こして、中空ロッドが前後左右に振れる（振幅）現象も発生する。このため、通常は中空ロッドはリーダより長いが、同程度の長さを有するリーダが好ましい。しかしながら、機械のバランスもあり、長い中空ロッドの場合、長いリーダは限界がある。前述した特許文献１に記載されたものは、ウォータースイベルと注入ホースとの連れ回りを防止するものであり、長い中空ロッドの上部、中間部等の前後左右の振動等の振れを防止するものではない。即ち、この長い回り止め部材２８の下端は、リーダ２に沿って移動する掘削駆動装置５に固定されているため、この中間部は補助リーダ２１に配置された係止部材２７で支承されてはいるが、回り止め部材２８の上端部は撓みやすく、注入ホースの回り止めの機能はあっても、中空ロッドの振れを防止するものではない。

本発明は、以上のような背景で発明されたものであり、以下の目的を達成する。
本発明の目的は、中空ロッドで施工する地盤改良機において、掘削軸、攪拌軸である長い中空ロッドの上部の振れを少なくする、マストを備えた地盤改良機を提供することにある。
本発明の他の目的は、中空ロッドで施工する地盤改良機において、掘削軸、攪拌軸である中空ロッドの地上の高さに連動して支承位置を変えられる、マストを備えた地盤改良機を提供することにある。

本発明１のマストを備えた地盤改良機は、
地盤の掘削、攪拌翼を有した中空ロッドを回転駆動することにより、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良機であって、
前記中空ロッドを把持し、前記中空ロッドに回転運動と軸線方向の運動を与えるスイベルヘッドと、
前記スイベルヘッドを上下方向に案内するリーダと、
前記中空ロッドの上端部に配置され、流体を供給するためのウォータースイベルと、
前記中空ロッドを支承するために、下端部が前記スイベルヘッドに固定され、前記軸線方向に立設されたマストと、
前記マストに前記軸線方向に移動自在に案内され、かつ前記中空ロッドを回転、及び前記軸線方向に移動自在に支持するロッドガイドと、
下端部に前記ロッドガイドを固定し、上端部が前記ウォータースイベルの固定部材に係合している供回り防止ロッドとからなる。

本発明２のマストを備えた地盤改良機は、本発明１において、
前記供回り防止ロッドは、前記下端部が前記マストに設けられたガイドに沿って前記軸線方向に案内されていることを特徴とする。
本発明３のマストを備えた地盤改良機は、本発明２において、
前記固定部材と前記供回り防止ロッドの前記上端部は、前記供回り防止ロッドの爪状の係止部を前記固定部材に載せる構造であることを特徴とする。

本発明のマストを備えた地盤改良機は、中空ロッドで施工する地盤改良機において、掘削軸、攪拌軸である長い中空ロッドの上部の振れを少なくすることができた。また、中空ロッドの地上の高さに連動して支承位置が変えられるので、中空ロッドの振れを抑制できる。

図１は、地盤改良機の外観を示す外観図であり、スイベルヘッドがリーダの最上端の位置にある状態を示すものである。 図２は、地盤改良機の外観図であり、スイベルヘッドがリーダの最下端の位置にある状態を示すものである。 図３は、図２のスイベルヘッドの位置において、マストの上端部、及びロッドガイドを示す外観図である。 図４は、図１のスイベルヘッドの位置において、供回り防止ロッド、及び中空ロッドの上端部を示す外観図である。 図５は、スイベルヘッドが中空ロッドの長さ方向の略中間位置を把持しているとき、地盤改良機の各部材の位置を示す外観図である。 図６は、図５のスイベルヘッドの位置において、供回り防止ロッド、及び中空ロッドの上端部を示す外観図である。 図７は、図５のスイベルヘッドの位置において、スイベルヘッドの近傍でのロッドガイドの位置を示す外観図である。 図８は、スイベルヘッドが中空ロッドの最上部位置を把持しているとき、地盤改良機の各部材の位置を示す外観図である。 図９は、図８のスイベルヘッドの位置において、供回り防止ロッドの上端を示す外観図である。 図１０は、図８のスイベルヘッドの位置において、スイベルヘッドの近傍でのロッドガイド、ウォータースイベルの位置を示す外観図である。

以下、本発明のマストを備えた地盤改良機の実施の形態を、具体的に図面に基づいて説明する。図１は、地盤改良機の外観を示す外観図である。地盤改良機１は、運転席を有し、エンジン駆動で駆動される無限軌道を有した車体（図示せず）に搭載されている。地盤改良機１を駆動するための油圧動力等の必要な動力は、この車体に搭載された油圧機器等から供給される。地盤改良機１は、リーダ２を備えている。リーダ２は、施工時にスイベルヘッド３を上下方向に移動案内するためのものである。車体の前方において、リーダ２は、基端が車体に配置された伸縮する起伏シリンダ４により、リーダ２の下部の軸５を中心に揺動される。リーダ２には、スイベルヘッド３を案内する案内面が形成されている。この案内面に沿って、スイベルヘッド３は上下方向に移動し、この移動を駆動するための駆動モータ１３によって駆動される。この上下方向の駆動機構は、ラックピニオン、又はチェーン機構により駆動される。

スイベルヘッド３は、掘削軸、攪拌軸である中空ロッド１０を把持して、中空ロッド１０に回転、及び中空ロッド１０の軸線方向である上下方向の駆動を行うものである。中空ロッド１０の下端部には、この回転により、地盤を掘削する掘削歯６、及び改良地盤等を混合攪拌する攪拌翼７が配置されている。このためにスイベルヘッド３には、中空ロッド１０を減速して回転駆動するための油圧モータ１１、チャック機構１２等を備えている。スイベルヘッド３の機構、機能は公知技術であり、その説明は省略する。中空ロッド１０の長さは、改良深度の深さに対応しているので、改良深度が深い場合には長い。本例の中空ロッド１０の断面形状は、円孤と直線からなるものであり、三つの円孤と断続した正三角形の弦とが連続した形状である。即ち、断面形状が円のものを等角度間隔で削除したものである。ただし、この断面形状は種々のものが知られており、この形状に限定されるものではない。スイベルヘッド３は、リーダ２の最上端位置と、最下端位置の間を上下移動可能である。図１は、地盤改良機の外観を示す外観図であり、スイベルヘッド３がリーダ２の最上端の位置にある状態を示すものである。図２は、地盤改良機の外観図であり、スイベルヘッド３がリーダ２の最下端の位置にある状態を示すものである。

スイベルヘッド３は、リーダ２の最上端位置と最下端位置を上下移動して、地盤改良を行う。リーダ２の下部には、中空ロッド１０を把持するための油圧で駆動される下部ロッドチャック１５が配置されている。下部ロッドチャック１５は、スイベルヘッド３が、中空ロッド１０の把持位置を掴み変えるためにリーダ２を移動するとき、一時的に中空ロッド１０を把持して固定するものである。スイベルヘッド３の本体上には、マスト２０が搭載されている。マスト２０は、本例では丸鋼材又はパイプを溶接で組み立てられたものであり、４角錐状の鉄骨構造物である。ただし、その水平断面は、コ字状に形成されたものであり、中空ロッド１０側の一辺は開口されている。このマスト２０の下端は、スイベルヘッド３の本体上に搭載され、これと一体に固定されている。従って、スイベルヘッド３がリーダ２上を上下に移動すると、マスト２０も同時に一体に移動する。

図２は、地盤改良機の外観図であり、スイベルヘッドがリーダの最下端の位置にある状態を示すものである。図３は、図２のスイベルヘッドの位置において、マストの上端部、及びロッドガイドを示す外観図である。図３に示すように、マスト２０の開口端の角パイプは、上下方向に延びており、この角パイプは２本のガイド２１を構成する。２本のガイド２１には、ロッドガイド支持台２２が上下方向に移動自在に設けられている。ロッドガイド支持台２２上には、前述した中空ロッド１４を、回転自在に支持する軸受であるロッドガイド２３が搭載されている。ロッドガイド２３は、例えば、球軸受を内蔵しており、中空ロッド１４を回転自在に支承している。従って、ロッドガイド２３は、中空ロッド１４を回転自在に、かつ中心軸線方向に移動自在に、中空ロッド１０をマスト２０で支承していることになる。図１に示す状態で、ロッドガイド２３は、スイベルヘッド３と中空ロッド１４の上端のほぼ中間位置を支承している。

ロッドガイド支持台２２は、マスト２０の２本のガイド２１上を上下自在に、その自重で移動することになるので、これを支える必要がある。図３に示すように、ロッドガイド支持台２２は、供回り防止ロッド３０に吊り下げられている。供回り防止ロッド３０は、地盤改良材を供給する注入ホース（図示せず）の連れ回りを防止するものである。図４は、図１のスイベルヘッドの位置において、供回り防止ロッド、及び中空ロッドの上端部を示す外観図である。中空ロッド１０の上端部は、ウォータースイベル４０と連結されている。ウォータースイベル４０は、回転している中空ロッド１０内に地盤改良材等の流体を連続的に供給するための回転継手である。ウォータースイベル４０は、固定部材４２と回転部材４１から成り、地盤改良材は、ウォータースイベル４０の固定部材４２に設けられた流体供給口４３から供給される。ウォータースイベル４０の回転部材４１は、中空ロッド１０の上端部に連結されている。

ウォータースイベル４０の固定部材４２には、ホース固定アーム４４が一体に設けられている。ホース固定アーム４４は、地盤改良材を供給する注入ホース（図示せず）を固定するためのものである。図３は、図２のスイベルヘッドの位置において、マストの上端部、及びロッドガイドを示す外観図である。供回り防止ロッド３０の断面形状は、概略、Ｈ字状に形成されている。図３に示すように、供回り防止ロッド３０は、マスト２０の上端部に配置された案内ガイド３１で、上下摺動自在にガイドされている。マスト２０の上端部にストッパ３３が固定され、このストッパ３３に案内ガイド３１が固定されている。供回り防止ロッド３０の下端と、ロッドガイド支持台２２とは、一体に連結されている。従って、供回り防止ロッド３０が上下移動すると、マスト２０の２本のガイド２１上をロッドガイド支持台２２が上下動移動し、中空ロッド１０の支持位置を変える。

ただし、ロッドガイド支持台２２は、マスト２０の上端部のストッパ３３により止められるので、これより上方には移動しない。供回り防止ロッド３０の上端には、爪状の係止部３２が形成されている。供回り防止ロッド３０の爪部３２は、ウォータースイベル４０の固定部材４２に、引っ掛けて供回り防止ロッド３０を吊り下げるためのものである。ウォータースイベル４０の固定部材４２には、供回り防止ロッド３０の爪部３２を引っ掛けるための係止部が形成されている。即ち、供回り防止ロッド３０及びこれと一体のロッドガイド支持台２２は、係止部３２によりスイベルヘッド４０の固定部４２に自重で吊り下げられている。このために、中空ロッド１０の上下動に伴って、ウォータースイベル４０が上下動することにより、これに連動し、ロッドガイド２３も移動することになる。

図６は、図５のスイベルヘッドの位置において、供回り防止ロッド、及び中空ロッドの上端部を示す外観図である。図５に示すスイベルヘッド３の位置においては、図６に示すように、供回り防止ロッド３０は、ウォータースイベル４０の固定部材４２に、引っ掛けられて吊り下げられている。図７は、図５のスイベルヘッドの位置において、スイベルヘッド３の近傍でのロッドガイド２３の位置を示す外観図である。図８は、スイベルヘッドが中空ロッドの最上部位置を把持しているとき、地盤改良機の各部材の位置を示す外観図である。図９は、図８のスイベルヘッドの位置において、供回り防止ロッドの上端を示す外観図である。図１０は、図８のスイベルヘッド３の位置において、スイベルヘッド３の近傍でのロッドガイド２３、ウォータースイベル４０の位置を示す外観図である。図８に示すスイベルヘッド３の位置においては、図９に示すように、供回り防止ロッド３０は、ウォータースイベル４０の固定部材４２から外れている。このときのスイベルヘッド３の近傍でのウォータースイベル４０、ロッドガイド２３の位置を図１０に示す。

（作動）
以下、詳記した本発明のマストを備えた地盤改良機の作動を、簡単に説明する。図１に示した状態で、リーダ２に案内されてスイベルヘッド３が、掘削、攪拌軸である中空ロッド１０を把持する。中空ロッド１０は、駆動モータ１３によりその軸線方向に駆動され、かつ油圧モータ１１により回転駆動される。この中空ロッド１０が下降するとき、スイベルヘッド３の本体上に搭載されたマスト２０のガイド２１に、ロッドガイド２３が案内される。このためロッドガイド２３は、中空ロッド１０をマスト２０に沿って案内する。ロッドガイド２３は、供回り防止ロッド３０に吊り下げられており、更に、供回り防止ロッド３０は中空ロッド１０の上端のウォータースイベル４０に吊り下げられている。このために中空ロッド１０の下降と共に、ロッドガイド２３もその支承位置を移動する。従って、中空ロッド１０の振動を防止すると共に、ウォータースイベル４０と注入ホースの連れ回りを防止することができる。

１…地盤改良機
２…リーダ
３…スイベルヘッド
６…掘削歯
７…攪拌翼
１０…中空ロッド
１４…中空ロッド
２０…マスト
２１…ガイド
２２…ロッドガイド支持台
３０…供回り防止ロッド
４０…ウォータースイベル
４４…ホース固定アーム

Claims (3)

1. 地盤の掘削、攪拌翼を有した中空ロッドを回転駆動することにより、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良機であって、
   前記中空ロッドを把持し、前記中空ロッドに回転運動と軸線方向の運動を与えるスイベルヘッドと、
   前記スイベルヘッドを上下方向に案内するリーダと、
   前記中空ロッドの上端部に配置され、流体を供給するためのウォータースイベルと、
   前記中空ロッドを支承するために、下端部が前記スイベルヘッドに固定され、前記軸線方向に立設されたマストと、
   前記マストに前記軸線方向に移動自在に案内され、かつ前記中空ロッドを回転、及び前記軸線方向に移動自在に支持するロッドガイドと、
   下端部に前記ロッドガイドを固定し、上端部が前記ウォータースイベルの固定部材に係合している供回り防止ロッドと
   からなるマストを備えた地盤改良機。
2. 請求項１に記載のマストを備えた地盤改良機において、
   前記供回り防止ロッドは、前記下端部が前記マストに設けられたガイドに沿って前記軸線方向に案内されている
   ことを特徴とするマストを備えた地盤改良機。
3. 請求項２に記載のマストを備えた地盤改良機において、
   前記固定部材と前記供回り防止ロッドの前記上端部は、前記供回り防止ロッドの爪状の係止部を前記固定部材に載せる構造である
   ことを特徴とするマストを備えた地盤改良機。

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