特許 7445539 地盤改良機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】地盤改良機

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020106802

(22)【出願日】2020-06-22

(65)【公開番号】P2022001715

(43)【公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-04-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(72)【発明者】

【氏名】吉仲 智彦

【審査官】佐久間 友梨

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５３６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１６８８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２４８１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９２３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－３００４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０７３４５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－２３３５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１７３２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／０８

３／１０

３／１２

７／００－１３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下端に掘削ヘッドを装着した中空のスクリューシャフトを回転駆動しながらリーダに沿って下降させるとともに、前記スクリューシャフト内を通って送られた地盤改良剤を前記掘削ヘッドに供給し、該掘削ヘッドの掘削刃で掘削した土砂と前記地盤改良剤とを前記掘削ヘッドの撹拌翼で混合して地盤改良を行う地盤改良機において、
前記スクリューシャフトの上端には、スイベルジョイントを介して前記地盤改良剤を送る注入ホースが接続され、該注入ホースは、中途部が前記リーダに設けられたホース支持部材に係止され、該ホース支持部材から前記スイベルジョイントに無拘束で接続されることによって弛みを有し、
前記弛みの最下部に対して下向きの引張力を付与する引張力付与手段を備え、
前記引張力付与手段は、前記弛みの最下部に係合する連結具と、先端が前記連結具に止着されたロープを巻き取るリール装置とを有していることを特徴とする地盤改良機。

【請求項2】

前記連結具は、前記弛みの最下部を挟持する上下一対の回転ローラを有していることを特徴とする請求項１記載の地盤改良機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤改良機に関し、詳しくは、掘削した土砂と注入した地盤改良剤とを撹拌混合して地盤の改良を行う地盤改良機に関する。

【背景技術】

【0002】

建築や土木工事では、軟弱地盤を改良するために、掘削した掘削孔にセメントミルクなどの地盤改良剤を注入・撹拌し、地盤を硬化させる地盤改良機が使用されている。この種の地盤改良機は、中空掘削軸であるスクリューシャフトの下端に掘削刃及び撹拌翼を有する掘削ヘッドを装着し、回転が付与されたスクリューシャフトをリーダに沿って下降させて地盤を掘削しながら、スクリューシャフト内を通って送られた地盤改良剤を掘削ヘッドから噴出させて土砂と地盤改良剤とを撹拌している（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－９２３０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スクリューシャフトは、通常、より深いところまで地盤改良できるようにリーダの長さよりも長いものが使用され、上端に設けたスイベルジョイントに地盤改良剤の注入ホース（グラウトホース）が接続されている。しかし、接続状態にある注入ホースは、スクリューシャフトの上下動に追随させる無拘束部分（弛み）を有していることから、この無拘束部分が強風で煽られてリーダに接触し、擦れて摩耗したり、スクリューシャフトに絡まったりするという問題があった。また、無拘束部分にロープを括り付けて地上から引っ張る手段も考えられるが、そのために作業員が必要となり、コスト高である。

【0005】

そこで本発明は、無拘束状態にある注入ホースを引っ張ってその位置を安定させることが可能な引張力付与手段を備えた地盤改良機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の地盤改良機は、下端に掘削ヘッドを装着した中空のスクリューシャフトを回転駆動しながらリーダに沿って下降させるとともに、前記スクリューシャフト内を通って送られた地盤改良剤を前記掘削ヘッドに供給し、該掘削ヘッドの掘削刃で掘削した土砂と前記地盤改良剤とを前記掘削ヘッドの撹拌翼で混合して地盤改良を行う地盤改良機において、前記スクリューシャフトの上端には、スイベルジョイントを介して前記地盤改良剤を送る注入ホースが接続され、該注入ホースは、中途部が前記リーダに設けられたホース支持部材に係止され、該ホース支持部材から前記スイベルジョイントに無拘束で接続されることによって弛みを有し、前記弛みの最下部に対して下向きの引張力を付与する引張力付与手段を備え、前記引張力付与手段は、前記弛みの最下部に係合する連結具と、先端が前記連結具に止着されたロープを巻き取るリール装置とを有していることを特徴としている。

【0007】

また、前記連結具は、前記弛みの最下部を挟持する上下一対の回転ローラを有していることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の地盤改良機によれば、注入ホースの弛みの最下部に対して下向きの引張力を付与する引張力付与手段を備えているので、人手を介すことなく、無拘束状態にある注入ホースを緊張させてその位置を安定させることができる。これにより、強風の影響を受けても、リーダなどの周辺構造物との間で接触を回避して注入ホースを保護することができる。また、引張力付与手段が注入ホースの弛みの最下部に係合する連結具と、これに止着されたロープを巻き取るリール装置とを有しているので、ロープを巻取り方向に引っ張って、常にテンションをかけた状態にすることが可能となり、弛みの位置が上下方向に変化しても注入ホースの緊張状態を維持することができる。さらに、連結具が弛みの最下部を挟持する上下一対の回転ローラを有しているので、注入ホースと連結具との相対的な移動が円滑に達成され、これにより、注入ホースに付与する引張力をより安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一形態例を示す地盤改良機の側面図である。

【図2】同じく平面図である。

【図3】同じく要部側面図である。

【図4】同じく要部平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１乃至図４は、本発明の地盤改良機を示す図である。地盤改良機１１は、図１及び図２に示すように、クローラを備えた下部走行体１２と、該下部走行体１２上に旋回可能に設けられた上部旋回体１３とで構成されたベースマシン１４と、上部旋回体１３の前部に立設したリーダ１５と、該リーダ１５を後方から支持するリーダ起伏シリンダ１６とを備えている。また、上部旋回体１３の前部には、リーダ１５を起伏可能に支持するリーダサポート１７や、リーダ１５の後方で配管を支持する配管案内アーム１８が設けられている。さらに、上部旋回体１３の車幅方向両側部には、運転室１９や、油圧ポンプなどを搭載する動力部２０が設けられ、上部旋回体１３の前後左右の４箇所には安定用のジャッキ２１が設けられるとともに、上部旋回体１３の後端部には地盤改良機１１のバランスをとるためのカウンタウエイト２２が搭載されている。

【0011】

リーダ１５は、断面が角筒状に形成された複数のリーダ部材を連結したもので、上端部には、吊上げ用ロープが巻掛けられるトップシーブ２３が、下部前方には、回転駆動される施工部材の振れを防止する開閉可能な振止装置２４がそれぞれ備わっており、リーダ１５の前面中央には、ラックピニオン式昇降機構の構成品の一つであるラックギヤ２５が、両側面前端部には、左右一対のガイドパイプ２６，２６が、リーダ１５の全長に亘ってそれぞれ連続的に設けられている。

【0012】

回転駆動装置の一例であるオーガ２７は、貫通した施工部材を把持して回転駆動させるためのチャック機構２７ａを備え、前記ガイドパイプ２６，２６に摺接する左右一対のガイドギブ２７ｂ，２７ｂが後方に突出して設けられるとともに、前記ラックギヤ２５の両側に設けられている歯列に歯合するピニオンギヤをオーガ昇降モータ２７ｃで回転駆動することにより、リーダ１５の前面に沿って昇降可能になっている。

【0013】

地盤改良機１１を使用して地盤改良を行う際には、施工部材としてスクリューシャフトが使用される。スクリューシャフト２８は、セメントミルクなどの地盤改良剤が中を通る継足し可能な中空管であり、上端部を含む長さ方向の複数箇所に前記チャック機構２７ａに係合する角軸部２８ａが設けられ、下端には掘削刃及び撹拌翼を有する掘削ヘッド（図示せず）が装着される。また、スクリューシャフト２８の上端にはスイベルジョイント２９が取り付けられ、該スイベルジョイント２９に注入ホース（グラウトホース）３０が接続されている。

【0014】

スイベルジョイント２９は、図示は省略するが、スクリューシャフト２８に連結するカップリングと、注入ホース３０が接続されるボディとが相対回転可能に組み立てられ、スクリューシャフト２８が回転してもその回転力が注入ホース３０に伝わらないようになっている。もっとも、カップリングとボディとの間には、漏れ防止のシールが介在しているため、こうしたシール部分の抵抗によってボディ側が連れ回りしてしまうおそれがある。そこで、スイベルジョイント２９の連れ回りを防止するための回り止め装置が使用されている。

【0015】

回り止め装置３１は、スクリューシャフト２８に沿って上方に伸縮可能な伸縮ロッド３１ａをオーガ２７の側面に固定し、伸縮ロッド３１ａとスイベルジョイント２９との間で連結部材３１ｂによる連結がなされている。連結部材３１ｂは、スイベルジョイント２９のカップリング側にベアリング機構を介して連結されることにより、スクリューシャフト２８の回転力が伝わらないようになっている。また、連結部材３１ｂには、接続状態の注入ホース３０を保持するホース保持部材３１ｃが設けられている。これにより、スイベルジョイント２９は、そのボディ側が定位置に回転不能に保持され、回転するスクリューシャフト２８によって連れ回りすることはない。

【0016】

注入ホース３０は、バッチャープラント（図示せず）から圧送された地盤改良剤の供給用ホースであり、標準的な長さ、例えば１０ｍのものを複数本連結して長尺に形成されている。この注入ホース３０は、基本的に、リーダ１５に沿った引き回しがなされており、中途部がリーダ１５の上端部に設けられたホース支持部材３２に係止され、該ホース支持部材３２から先の部分がスイベルジョイント２９に無拘束で接続されている。この無拘束部分は、略Ｕ字状の弛み３０ａを有するとともに、スクリューシャフト２８の上下動に追随して上下方向に移動可能であり、その長さは、スイベルジョイント２９の高さ位置が最大となるときに合わせて設定されている（図１）。これにより、スクリューシャフト２８を装着したオーガ２７が、リーダ１５の上端部（上昇限界位置）又は下端部（下降限界位置）に到達したときに、弛み３０ａの形状が過度に変形することはない。

【0017】

このように形成した地盤改良機１１は、スクリューシャフト２８の中間角軸部２８ａをオーガ２７のチャック機構２７ａに係合させた状態で、振止装置２４によってスクリューシャフト２８が回転可能かつ上下動可能に保持され、スクリューシャフト２８の上端部において、回り止め装置３１で保持されたスイベルジョイント２９に注入ホース３０が接続される。この作業開始状態で、スクリューシャフト２８を回転駆動しながらリーダ１５に沿って下降させるとともに、スクリューシャフト２８を通って送られた地盤改良剤を掘削ヘッドの先端から掘削孔に噴射することにより、掘削ヘッドの掘削刃で掘削した土砂と地盤改良剤とを掘削ヘッドの撹拌翼で混合する。

【0018】

ここで、オーガ２７がリーダ１５の下端部に到達したときに、中間角軸部２８ａの把持を解除したオーガ２７を上昇させ、上部角軸部２８ａを把持させる掴み替えを行う。このとき、スクリューシャフト２８をその位置に固定しておくために、振止装置２４の固定手段によってスクリューシャフト２８が把持される。オーガ２７の移動によってスクリューシャフト２８の支持位置を上部側に切り替えたら、スクリューシャフト２８を回転駆動しながら下降させて、掘削刃で掘削した土砂と地盤改良剤とを撹拌翼で混合する。そして、所定深度まで掘削ヘッドを下降させた後、逆の手順で掘削ヘッドを引上げることによって地盤改良作業が終了する。

【0019】

ところで、地盤改良機１１は、その構造上、注入ホース３０の無拘束部分が強風で煽られてリーダ１５に接触したり、スクリューシャフト２８に絡まったりするおそれがある。そこで、地盤改良作業の安全を図る目的として、地盤改良機１１には無拘束状態にある注入ホース３０を引っ張ってその位置を安定させる引張力付与手段が備わっている。

【0020】

前記引張力付与手段は、図３及び図４に示すように、注入ホース３０における弛み３０ａの最下部Ｌに対して下向きの引張力を付与するもので、弛み３０ａの最下部Ｌに係合する連結具３３と、先端が連結具３３に止着されたロープ３４ａをスプリングの弾性力によって巻き取るリール装置３４とを有している。

【0021】

連結具３３は、注入ホース３０を挟持する上下一対の回転ローラ３３ａ，３３ａと、両回転ローラ３３ａ，３３ａを挟み込んで軸支するブラケット３３ｂと、該ブラケット３３ｂの下端に設けられたＵ字状のロープ止着部３３ｃとを有している。両回転ローラ３３ａ，３３ａの長さや取付間隔は、注入ホース３０の外径寸法に対応させており、注入ホース３０に連結具３３を組み付けた係合状態で、連結具３３は、注入ホース３０の表面を回転移動する回転ローラ３３ａによって、注入ホース３０の長さ方向への移動が可能となる。すなわち、注入ホース３０の弛み３０ａの位置が上下方向に移動しても、連結具３３は回転ローラ３３ａを回転させながら弛み３０ａの最下部Ｌに止まるようになっている。

【0022】

注入ホース３０の弛み３０ａの真下付近には、ジャッキ２１のフランジ締結部を利用してボルト止めした前記リール装置３４が配置されている。このリール装置３４には、リール本体３４ｂに内蔵される回転ドラムに前記ロープ３４ａが巻回されている。また、スプリングの弾性力に抗して引き出されたロープ３４ａは、その先端がロープ止着部３３ｃに止着され、常にリール本体３４ｂ内に巻き取る方向に付勢されている。ロープ３４ａの巻取り力は、調整用ダイアル（図示せず）を回転操作して前記スプリングの弾性力が調整されることにより、増減可能になっている。

【0023】

このように形成した引張力付与手段は、リール装置３４からロープ３４ａを引き出して弛み３０ａの最下部Ｌに連結具３３を係合させると、ロープ３４ａが緩まないように常にテンションがかかった状態となる。このとき、注入ホース３０には、弛み３０ａの最下部Ｌに対して下向きの引張力が作用するものの、この部分に強い曲げが生じない程度の緊張状態（張りのある状態）に置かれる。そして、地盤改良機１１の動作中において、注入ホース３０の弛み３０ａは、その緊張状態を維持しながら、スクリューシャフト２８の上下動に追随して上下方向に移動される。

【0024】

このように、本発明の地盤改良機１１によれば、注入ホース３０の弛み３０ａの最下部Ｌに対して下向きの引張力を付与する引張力付与手段を備えているので、人手を介すことなく、無拘束状態にある注入ホース３０を緊張させてその位置を安定させることができる。これにより、強風の影響を受けても、リーダ１５などの周辺構造物との間で接触を回避して注入ホース３０を保護することができる。また、引張力付与手段が注入ホース３０の弛み３０ａの最下部に係合する連結具３３と、これに止着されたロープ３４ａを巻き取るリール装置３４とを有しているので、ロープ３４ａを巻取り方向に引っ張って、常にテンションをかけた状態にすることが可能となり、弛み３０ａの位置が上下方向に変化しても注入ホース３０の緊張状態を維持することができる。さらに、連結具３３が弛み３０ａの最下部Ｌを挟持する上下一対の回転ローラ３３ａを有しているので、注入ホース３０と連結具３３との相対的な移動が円滑に達成され、これにより、注入ホース３０に付与する引張力をより安定させることができる。

【0025】

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものではなく、引張力付与手段は、注入ホースに対して下向きに作用する引張力を生じさせればよく、真下方向以外の角度から引っ張ることによって達成してもよい。また、リール装置は、スプリングによって巻取り方向へ付勢することで安価に構成できるが、例えば、クラッチ機構と電動モータとを組み合わせてロープの巻取り力を制御してもよい。さらに、連結具は、回転ローラの径を大きくすれば、注入ホースに付与する引張力を高めながらホースの折り曲げを防止できる効果が期待でき、別途に左右の回転ローラを追加すれば４面ローラからなる係合構造として、注入ホースと連結具とのより円滑な相対移動が実現される。加えて、リール本体をジャッキ以外の構造物に取り付けてもよく、地盤改良機の仕様に応じた様々な設置態様が考えられる。

【符号の説明】

【0026】

１１…地盤改良機、１２…下部走行体、１３…上部旋回体、１４…ベースマシン、１５…リーダ、１６…リーダ起伏シリンダ、１７…リーダサポート、１８…配管案内アーム、１９…運転室、２０…動力部、２１…ジャッキ、２２…カウンタウエイト、２３…トップシーブ、２４…振止装置、２５…ラックギヤ、２６…ガイドパイプ、２７…オーガ、２７ａ…チャック機構、２７ｂ…ガイドギブ、２７ｃ…オーガ昇降モータ、２８…スクリューシャフト、２８ａ…角軸部、２９…スイベルジョイント、３０…注入ホース、３０ａ…弛み、３１…回り止め装置、３１ａ…伸縮ロッド、３１ｂ…連結部材、３１ｃ…ホース保持部材、３２…ホース支持部材、３３…連結具、３３ａ…回転ローラ、３３ｂ…ブラケット、３３ｃ…ロープ止着部、３４…リール装置、３４ａ…ロープ、３４ｂ…リール本体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】