特許 7561394 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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】地盤改良機

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20240927BHJP

   E02F 5/08 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

E02F5/08 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023124129

(22)【出願日】2023-07-31

【審査請求日】2023-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】519335440

【氏名又は名称】株式会社サン・エンジニア

(73)【特許権者】

【識別番号】514142968

【氏名又は名称】株式会社サンワールド

(74)【代理人】

【識別番号】100078695

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 司

(72)【発明者】

【氏名】松本 洋

(72)【発明者】

【氏名】角田 和明

(72)【発明者】

【氏名】小林 眞

(72)【発明者】

【氏名】仲山 要

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３１６１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４１５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７８７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｅ０２Ｆ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動スプロケット及び従動スプロケットと、これらのスプロケット間に掛架される無端チェーンを備え、無端チェーンの外周面上に所定の間隔で羽根体を固着したチェーン型攪拌翼を左右に配置し、上部に配置する油圧モーターの動力を回転用チェーンをチェーン型攪拌翼に伝達し、これら外側に配置する前記左右のチェーン型攪拌翼の間に円板型攪拌翼を設けてこれを中心に配置し、前記円板型攪拌翼の上半分をカバー内に収め、改良材を送る注入管の端部を前記円板型攪拌翼もしくはチェーン型攪拌翼の上方に臨ませ、前記チェーン型攪拌翼の回転軌跡の下端位置と円板型攪拌翼の回転軌跡の下端位置とはほぼ横並びになるものであり、チェーン型攪拌翼と円板型攪拌翼との隙間はなるべく小さくなるように設定したことを特徴とした地盤改良機。

【請求項2】

円板型攪拌翼の回転支軸はチェーン型攪拌翼の回転支軸と共通である請求項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、地表面において、軟弱地盤の浅層から中層部分までを固化処理する中層混合処理機である地盤改良機に関する。

【背景技術】

【0002】

軟弱地盤の改良工法は、改良深さにより浅層地盤改良工法と深層地盤改良工法に大別されるが、前者の浅層地盤改良工法の１つとして化学的改良工法（表層固化工法）が知られている。

【0003】

この工法は表層地盤を掘削しながら地盤中にセメントや石灰等の固化材を添加し、撹拌混合することにより地盤を化学的に固化する工法であり、使用する地盤改良機Ｍ’としては、図９に示すような建設機械Ｘの作業装置のアームＸｂの先端に支持体１０１に回転する撹拌体１０４を回転自在に取り付けたものが知られている。

【0004】

かかる地盤改良機Ｍ’を使用しての施工は、自走式車輌ＸのブームＸｂの先端から前記地盤改良機Ｍ’を垂下させ、前記撹拌体１０４を回転させつつ前記ブームを下降させてこの地盤撹拌装置Ｍ’を地盤に挿入し、改良材を注入しつつ前記ブームＸｂを車両側に引き寄せることにより、地盤と改良材とを混合撹拌して地盤の所定領域の改良を行なう。

【0005】

また、下記特許文献には左右の撹拌体間に未改良区域が生じるのを防止するために支持体に対して撹拌体を角度を持って取り付けたものが開示されている。

【文献】特開平１０－２２７０２８号公報公報

【0006】

前記特許文献１の掘削撹拌装置１は図１０、図１１に示すように支持部材２と、この支持部材２に回転自在に支持された一対の掘削撹拌軸３、３を備えている。

【0007】

掘削撹拌軸３、３は１８０度の角度間隔を置いて配置され、支持部材２の上部にはパイプ等からなる接続部材４が固定され、この接続部材４の上端には建設機械の作業装置のアームに取付けるための取付プレート５、５が設けられている。

【0008】

掘削撹拌軸３、３は、その軸線Ｃ_１、Ｃ_１が掘削面Ｓに対して角度θをなすように支持部材２に取付けられ、この角度θは９０度に満たない鋭角である。

【0009】

支持部材２はその中心線Ｃ_０が鉛直方向を向くように建設機械に取付けられ、したがって、この場合掘削撹拌軸３、３は支持部材２の中心線Ｃ_０に対しても０度よりも大きく９０度よりも小さい角度となっている。

【0010】

掘削撹拌軸３、３の軸線Ｃ_１、Ｃ_１は支持部材２の下端２ａ側に傾斜している。これにより、掘削撹拌軸３、３に取付けられる複数の翼６のうち、支持部材２側の翼６を支持部材２の下方まで延伸させることが可能となる。

【0011】

支持部材２は全体として略テーパ状に形成された中空のケーシングからなっている。この支持部材２の内部には駆動ベベルギヤ７と、これに噛み合う従動ベベルギヤ８、８とが収容されている。駆動ベベルギヤ７は接続管４内を延びる駆動軸９に取付けられている。

【0012】

掘削撹拌軸３、３は軸本体３ａと、その外周に嵌合固定された中空ロータ１１とからなり、翼６は中空ロータ１１に取付けられている。軸本体３ａは支持ケーシング２に軸受１０を介して支持され、この軸本体３ａに従動ベベルギヤ８が取付けられている。

【0013】

中空ロータ１１を設け、その開放端部１１ａが軸受１０を覆うようにすることにより、軸受１０に阻害されることなく翼６を簡単に支持ケーシング２の下方まで延伸させることができる。

【0014】

駆動軸９は接続管４の上部に設置された駆動モーター３２に連結され（図１参照）、この駆動モーター３２の駆動により駆動軸９、ベベルギヤ７、８が回転し、掘削撹拌軸３、３が回転する。

【0015】

特許文献１によれば、掘削撹拌動作の際、掘削撹拌軸３、３に取付けた翼６は支持部材３の下方まで延びているので、掘削撹拌時に非掘削部が生じることをなくし、また押し込み抵抗を低減して効率良く施工できる。なお、ベベルギヤ７、８の代わりにモーターを設置する例もある。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

前記ロータリー式施工法においては、改良対象土が主にヘドロ等の超軟弱粘性土であり、改良対象地盤のせん断強さが２０～３０ｋＮ／ｍ^２程度以下の地盤であり、また、攪拌翼の回転トルクも小さく、改良対象深度が大きくなって貫入抵抗が増大すると貫入能力や混合攪拌能力が著しく落ちるという問題があった。

【0017】

そこで、更に改良可能深度が大きく対象地盤のせん断強さがある程度大きくても、貫入力・混合攪拌能力が保てる浅層から中層両域の地盤改良工法の開発が望まれていた。

【0018】

前記特許文献１の掘削撹拌装置は攪拌羽根を斜めにして軸間を狭くしているが、側面部が圧入抵抗になり攪拌範囲も斜め分となり少ない量の攪拌となってしまう。

【0019】

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、押し進める抵抗もなく攪拌することができ、しかも“だま”にならずに効率良く攪拌することができる地盤改良機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

前記目的を達成するため本発明は、駆動スプロケット及び従動スプロケットと、これらのスプロケット間に掛架される無端チェーンを備え、無端チェーンの外周面上に所定の間隔で羽根体を固着したチェーン型攪拌翼を左右に配置し、上部に配置する油圧モーターの動力を回転用チェーンをチェーン型攪拌翼に伝達し、これら外側に配置する前記左右のチェーン型攪拌翼の間に円板型攪拌翼を設けてこれを中心に配置し、前記円板型攪拌翼の上半分をカバー内に収め、改良材を送る注入管の端部を前記円板型攪拌翼もしくはチェーン型攪拌翼の上方に臨ませ、前記チェーン型攪拌翼の回転軌跡の下端位置と円板型攪拌翼の回転軌跡の下端位置とはほぼ横並びになるものであり、チェーン型攪拌翼と円板型攪拌翼との隙間はなるべく小さくなるように設定したことを特徴とした地盤改良機。駆動スプロケット及び従動スプロケットと、これらのスプロケット間に掛架される無端チェーンを備え、無端チェーンの外周面上に所定の間隔で羽根体を固着したチェーン型攪拌翼を左右に配置し、上部に配置する油圧モーターの動力を回転用チェーンをチェーン型攪拌翼に伝達し、これら外側に配置する前記左右のチェーン型攪拌翼の間に円板型攪拌翼を設けてこれを中心に配置し、改良材を送る注入管の端部を前記円板型攪拌翼もしくはチェーン型攪拌翼の上方に臨ませ、前記チェーン型攪拌翼の回転軌跡の下端位置と円板型攪拌翼の回転軌跡の下端位置とはほぼ横並びになるものであり、チェーン型攪拌翼と円板型攪拌翼との隙間はなるべく小さくなるように設定したこと、および、円板型攪拌翼の回転支軸はチェーン型攪拌翼の回転支軸と共通であることを要旨とするものである。

【0021】

請求項１記載の本発明によれば、外側に配置する左右のチェーン型攪拌翼の間に円板型攪拌翼と、中心に配置する円板型攪拌翼を回転させて地盤改良を行なうので、左右及び中心の攪拌翼構成となっており、押し進める抵抗もなく攪拌できる。

【0022】

さらに左右の攪拌は２個のスプロケットでチェーン型攪拌翼を廻し、中心はチェーン型攪拌翼の間の１個の円板型攪拌翼を廻して攪拌するので、各々の動き速さも違うので、土等は激しく移動し“だま”にならずに攪拌できる。

【0023】

請求項２記載の本発明によれば、円板型攪拌翼の回転駆動軸はチェーン型攪拌翼の回転駆動軸と共通としたので、一つの油圧モーターで双方を駆動することができ、装置をコンパクトに設定できる。

【発明の効果】

【0024】

以上述べたように本発明の地盤改良機は、押し進める抵抗もなく攪拌することができ、しかも“だま”にならずに効率良く攪拌することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の本発明の地盤改良機の1実施形態を示す正面図である。

【図2】本発明の本発明の地盤改良機の1実施形態を示す側面図である。

【図3】本発明の本発明の地盤改良機の駆動機構の説明図である。

【図4】本発明の本発明の地盤改良機のチェーン型攪拌翼と円板型攪拌翼の側面図である。

【図5】本発明の本発明の地盤改良機の1実施形態を示す要部の側面図である。

【図6】本発明の本発明の地盤改良機の1実施形態を示す要部の縦断正面面図である。

【図7】箱型フレームの横断平面図である。

【図8】円板型攪拌翼の羽根の正面図である。

【図9】地盤改良機の一般例を示す側面図である。

【図10】従来例を示す正面図である。

【図11】従来例の要部の縦断正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の地盤改良機の１実施形態を示す正面図、図２は同上側面図で、本発明の地盤改良機１２も前記図９で説明したように建設機械の作業装置のアームの先端に取り付けて使用するもので、図中１３はショベルのアーム部にセットするための取付フランジである。

【0027】

該取付フランジ１３を上端に有する支持体としての箱型フレーム１４の上部に油圧モーター１５を配置し、箱型フレーム１４の下部にチェーン型攪拌翼１６，１６を左右に配置し、油圧モーター１５の動力を回転用チェーン１７を介してチェーン型攪拌翼１６，１６に伝達するようにした。

【0028】

チェーン型攪拌翼１６，１６は、駆動スプロケット１８及び従動スプロケット１９と、これらのスプロケット１８，１９間に掛架される無端チェーン２０等を備え、無端チェーン２０の外周面上に所定の間隔で羽根体２１を固着した。

【0029】

従動スプロケット１９に対して駆動スプロケット１８は上方に位置し、駆動スプロケット１８の回転支軸２２の中央に設ける回転スプロケット２３と前記油圧モーター１５に設ける回転スプロケット２４とに前記回転用チェーン１７を巻回する。この回転用チェーン１７は箱型フレーム１４の内部を通す。

【0030】

従動スプロケット１９の回転支軸２２の中央に図８に示すような櫂状の羽根２５ａを放射状に１２０°間隔で突出した円板型攪拌翼２５を設ける。

【0031】

前記のように円板型攪拌翼２５の回転支軸はチェーン型攪拌翼１６，１６の回転支軸２２と共通であり、これら外側に配置する左右のチェーン型攪拌翼１６，１６の間に円板型攪拌翼２５を設けてこれを中心に配置するものである。

【0032】

図６中２６はベアリング軸受であり、従動スプロケット１９の回転支軸２２を支えるベアリング軸受２６から上方にカバー２７を立ち上げ、このカバー２７内に円板型攪拌翼２５の上半分を収める。

【0033】

また、チェーン型攪拌翼１６，１６の回転軌跡の下端位置と円板型攪拌翼２５の回転軌跡の下端位置とはほぼ横並びになるものであり、チェーン型攪拌翼１６，１６と円板型攪拌翼２５との隙間αはなるべく小さくなるように設定した。なお、この隙間αは円板型攪拌翼２５の羽根２５ａの幅を変えると寸法が変わる。

【0034】

改良材送る注入管２８を箱型フレーム１４に沿わせて取付け、その端部２８ａを前記円板型攪拌翼２５もしくはチェーン型攪拌翼１６，１６の上方に臨ませた。

【0035】

次に使用法について説明すると、油圧モーター１５が駆動して回転用チェーン１７を介して駆動スプロケット１８が回転すると、無端チェーン２０は、駆動スプロケット１８と従動スプロケット１９の間を周回してチェーン型攪拌翼１６，１６が駆動される。

【0036】

また、同時に円板型攪拌翼２５も駆動され、羽根２５aが回転する。

【0037】

建設機械の作業装置のアームを下げることで箱型フレーム１４が所定の掘進速度で地中を降下し、かつ、無端チェーン２０が所定の回転速度で周回している状態において、無端チェーン２０の外周面上に所定の間隔で固着されている羽根体２１は、無端チェーン２０の下端を通過する際に地盤を新たに掘削し、かつ、無端チェーン２０と共に周回する過程で、掘削された土壌と、注入管２８の端部２６ａから下方に吐出されるセメントミルク等の固化材とを撹拌混合して、改良土にする。

【0038】

円板型攪拌翼２５も回転によりチェーン型攪拌翼１６，１６の間で、地盤を掘削し、土砂の攪拌混合を行う。

【0039】

このように外側に配置する左右のチェーン型攪拌翼１６，１６とその間ある円板型攪拌翼を回転させて地盤改良を行なうので、左右及び中心の攪拌翼構成となっており、押し進める抵抗もなく攪拌できる。

【0040】

さらに左右のチェーン型攪拌翼１６，１６での攪拌は２個のスプロケットでチェーンを廻し、その間では１個の円板型攪拌翼２５を廻して攪拌するので、これら左右のチェーン型攪拌翼１６，１６と円板型攪拌翼２５は各々の動き速さも違うので、土等は激しく移動し、その結果“だま”にならずに攪拌できる。

【符号の説明】

【0041】

１…掘削撹拌装置 ２…支持部材
２ａ…下端 ３…掘削撹拌軸
３ａ…軸本体 ４…接続部材
５…取付プレート ６…翼
７…駆動ベベルギヤ ８…従動ベベルギヤ
９…駆動軸 １０…軸受
１１…中空ロータ １１ａ…開放端部
１２…地盤改良機 １３…取付フランジ
１４…箱型フレーム １５…油圧モーター
１６…チェーン型攪拌翼 １７…回転用チェーン
１８…駆動スプロケット １９…従動スプロケット
２０…無端チェーン ２１…羽根体
２２…回転支軸 ２３…回転スプロケット
２４…回転スプロケット ２５…円板型攪拌翼
２５ａ…羽根 ２６…ベアリング軸受
２７…カバー ２８…注入管
２８ａ…端部 ３２…駆動モーター
１０１…支持体 １
０４…撹拌体
Ｍ’…地盤改良機 Ｘ…建設機械
Ｘｂ…アーム

【要約】

【課題】押し進める抵抗もなく攪拌することができ、しかも“だま”にならずに効率良く攪拌することができる地盤改良機を提供する。
【解決手段】上部に配置する油圧モーター１５の動力を回転用チェーンを介して伝達するチェーン型攪拌翼１６，１６を左右に配置し、これら外側に配置する左右のチェーン型攪拌翼１６，１６の間に円板型攪拌翼２５を設けてこれを中心に配置し、改良材を送る注入管２８の端部２８ａを前記円板型攪拌翼２５もしくはチェーン型攪拌翼１６，１６の上方に臨ませた。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】