特許 7607177 施工装置及び地盤改良システム

(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】2024-12-18

(45)【発行日】2024-12-26

(54)【発明の名称】施工装置及び地盤改良システム

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20241219BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024197568

(22)【出願日】2024-11-12

【審査請求日】2024-11-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000236610

【氏名又は名称】株式会社不動テトラ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】田中 肇一

(72)【発明者】

【氏名】永石 雅大

(72)【発明者】

【氏名】冨田 晃弘

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２１４８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３７６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２３４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－６６７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１４４７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－６８７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－２０３１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－２９２４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－９１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／００３８８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２９１１９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｅ０２Ｄ ３／０８

Ｅ０２Ｄ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地中に固化材を吐出することで固化杭を造成し地盤を改良する工法において、施工機本体からの制御によって駆動され、前記固化杭を造成する施工装置であって、
地中に貫入し、前記固化材を吐出する攪拌軸と、
前記攪拌軸の側部に設けられ、前記攪拌軸の回転を制御する回動機と、
前記攪拌軸の昇降を制御する昇降機と、
前記攪拌軸の内部に設けられ、圧縮空気を供給する空気供給用配管と、
前記攪拌軸の内部に設けられ、前記固化材を供給する改良材供給用配管と、
前記施工機本体から送られる電力を送電する送電部と、
前記送電部に接し、前記回動機及び／又は前記昇降機の駆動中に前記送電部から伝送された電力を受電する受電部と、
前記攪拌軸の鉛直方向の下部に設けられ、前記受電部で受電した電力に基づいて駆動し、前記改良材供給用配管及び前記空気供給用配管の開閉を制御する駆動装置と、
前記攪拌軸の鉛直方向の下部に設けられ、前記受電部で受電した電力に基づいて駆動し、施工状況を撮像するセンサと、
前記駆動装置及び前記センサと接続され、前記回動機及び／又は前記昇降機の駆動中に、前記受電部で受電された電力に基づいて駆動し、前記駆動装置及び前記センサを制御する第１通信制御部と、を備え、
前記第１通信制御部は、前記施工機本体に設けられた第２通信制御部から無線通信で送られた制御信号により前記駆動装置を駆動させ、前記センサで取得したデータを無線通信で前記第２通信制御部に送信する施工装置。

【請求項2】

前記送電部は、円状のトロリ線で構成され、
前記受電部は、前記攪拌軸の回転に従って前記トロリ線に沿って移動する、請求項１に記載の施工装置。

【請求項3】

前記受電部は、前記攪拌軸の上部に円状で設けられ、
前記送電部は、前記受電部の側面と接触するブラシ部で構成される、請求項１に記載の施工装置。

【請求項4】

前記受電部は、前記攪拌軸の上部に円状で設けられ、
前記送電部は、前記受電部の上部に円状で設けられる、請求項１に記載の施工装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の施工装置と、前記施工装置を制御する施工機本体と、を含む地盤改良システムであって、
前記施工機本体は、
ユーザの入力によって前記施工装置の前記第１通信制御部に制御信号を送る第２通信制御部と、
前記ユーザの操作指示によって、前記施工装置に設けられた前記昇降機及び前記回動機を制御する制御盤と、
前記送電部に電力を送信するバッテリと、を備える、
地盤改良システム。

【請求項6】

前記第１通信制御部及び前記第２通信制御部は、無線通信によって相互に通信可能である、請求項５に記載の地盤改良システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、施工装置及び地盤改良システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤改良施工機を用いて改良材を軟弱粘性土と地盤中で攪拌混合し、地盤改良を図る工法において、施工データや制御情報を無線通信で送受信し、効率的な施工を実現する技術が提案されている。特許文献１には、攪拌軸に無線送受信器を備える地盤改良施工機が開示されている。特許文献１に開示された地盤改良施工機は、攪拌軸の先端にセンサから取得したデータを無線通信で取得し、電磁弁を作動させる制御信号等を攪拌軸の無線送受信器に送ることで、地盤改良において効率的な施工が実施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１３７６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された地盤改良施工機において、攪拌軸に設けられた無線送受信器や電磁弁等の駆動装置、センサ等はその駆動に電力を必要とする。そのため、特許文献１に開示された地盤改良施工機においては、攪拌軸が停止している場合に、無線送受信器との通信や駆動制御、センサからのデータ取得が行われる。よって、攪拌軸が駆動している場合においても無線送受信器との通信や駆動制御、センサからのデータ取得が実施可能なシステムが求められている。

【0005】

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、地盤改良の施工中にリアルタイムで攪拌軸に電力を供給し、駆動装置を適切に制御することが可能な施工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に係る施工装置は、地中に固化材を吐出することで固化杭を造成し地盤を改良する工法において、施工機本体からの制御によって駆動され、固化杭を造成する施工装置であって、地中に貫入し、固化材を吐出する攪拌軸と、攪拌軸の側部に設けられ、攪拌軸の回転を制御する回動機と、攪拌軸の昇降を制御する昇降機と、攪拌軸の内部に設けられ、圧縮空気を供給する空気供給用配管と、攪拌軸の内部に設けられ、固化材を供給する改良材供給用配管と、施工機本体から送られる電力を送電する送電部と、送電部に接し、回動機及び／又は昇降機の駆動中に送電部から伝送された電力を受電する受電部と、攪拌軸の鉛直方向の下部に設けられ、受電部で受電した電力に基づいて駆動し、改良材供給用配管及び空気供給用配管の開閉を制御する駆動装置と、攪拌軸の鉛直方向の下部に設けられ、受電部で受電した電力に基づいて駆動し、施工状況を撮像するセンサと、駆動装置及びセンサと接続され、回動機及び／又は昇降機の駆動中に、受電部で受電された電力に基づいて駆動し、駆動装置及びセンサを制御する第１通信制御部と、を備え、第１通信制御部は、施工機本体に設けられた第２通信制御部から無線通信で送られた制御信号により駆動装置を駆動させ、センサで取得したデータを無線通信で第２通信制御部に送信する。

【0007】

本発明の他の態様に係る地盤改良システムは、上記の施工装置と、施工装置を制御する施工機本体と、を含む地盤改良システムであって、施工機本体は、ユーザの入力によって施工装置の第１通信制御部に制御信号を送る第２通信制御部と、ユーザの操作指示によって、施工装置に設けられた昇降機及び回動機を制御する制御盤と、送電部に電力を送信するバッテリと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、地盤改良の施工中にリアルタイムで攪拌軸に電力を供給し、駆動装置を適切に制御することが可能な施工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る地盤改良システムにおける地盤改良の工法について説明するための図である。

【図2】地盤改良の工法について説明するための図である。

【図3】本実施形態に係る地盤改良システムの攪拌軸について説明するための模式図である。

【図4】本実施形態に係る地盤改良システムの攪拌軸について説明するための模式図である。

【図5】本実施形態に係る地盤改良システムの構成を示すブロック図である。

【図6A】本実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【図6B】本実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【図7A】本実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【図7B】本実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【図8A】本実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【図8B】本実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【図9】他の実施形態に係る地盤改良システムの給電について説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本実施形態に係る施工装置３０及び地盤改良システム１０について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

【0011】

（地盤改良の工法）
図１は、本実施形態に係る地盤改良システム１０における地盤改良の工法について説明するための図である。本実施形態において地盤改良システム１０が適用される工法は、圧縮空気、スラリー改良材（固化材）、浄化材料（例えば、鉄粉・微生物活性剤など）により地盤５０を攪拌改良する２軸タイプの工法である。なお、本実施形態において地盤改良システム１０が適用される工法は、２軸タイプに限定されず単軸タイプであってもよい。

【0012】

地盤改良システム１０は、施工機本体２０と、施工装置３０と、を含んで構成される。具体的には、地盤改良システム１０は、ユーザによる操作指示等に基づく施工機本体２０からの制御によって施工装置３０を駆動し、地盤改良を実施する。本明細書においては、図１に示す例において、ユーザが着席し施工を制御する部分及びリーダー２２を含む部分を施工機本体２０として説明する。同様に、本明細書においては、地中に貫入させる攪拌軸３３を含む装置を施工装置３０として説明する。

【0013】

施工機本体２０は、前方にリーダー２２が設けられている。リーダー２２は、昇降機３１とスイーベル機構付き回動機３２を介して２本の攪拌軸３３を支持し、回動及び昇降動を実施する。

【0014】

また、地盤改良システム１０の施工機本体２０は、無線システム操作盤１００と、操作盤２００と、第２通信制御部１１０と、制御盤２１０と、バッテリ２２０と、を含んで構成される。この無線システム操作盤１００、操作盤２００、第２通信制御部１１０、制御盤２１０、及びバッテリ２２０の詳細については、後述する。

【0015】

地中と地上のデータは、施工機本体２０の運転席に設けられた制御部の計器盤（モニタ、表示装置等）を介して表示されるようになっており、この各データに基づいて運転席の操作部により攪拌軸３３が操作できるようになっている。

【0016】

攪拌軸３３は、リーダー２２の下側に設けられた振れ止め部３５により当該リーダー２２のガイド部２２ａに沿って鉛直方向に昇降動自在に支持されている。

【0017】

また、攪拌軸３３の下端（先端）には、複数の攪拌翼３７と掘削ビット３６を備えた回転軸３４が連結されている。なお、各攪拌軸３３の下部間には、傾斜角を制御することにより、攪拌軸３３の降下姿勢が鉛直になるように制御するブレード（図示なし）が取り付けられている。また、各回転軸３４間には、一対の共回り防止板（図示なし）がそれぞれ取り付けられている。

【0018】

昇降機３１は、昇降用モーターと、昇降用モーターの回転力を攪拌軸３３に伝達する動力伝達手段を有し、攪拌軸３３を地盤中に昇降させる。すなわち、昇降機３１は、攪拌軸３３の昇降を制御する。また、昇降機３１には、攪拌軸３３の昇降動作時の油圧を検出する油圧センサ（図示なし）が設けられている。また、昇降機３１には、攪拌軸３３の下端の深度を検知する深度計（図示なし）が設けられている。

【0019】

回動機３２は、回転用モーターを備え、攪拌軸３３を任意方向に回転させるための機構である。具体的には回動機３２は、攪拌軸３３の側部に設けられ、攪拌軸３３の回転を制御する。また、回動機３２には、回転用モーターの電流値を検出する電流センサ（図示なし）が設けられている。

【0020】

地盤改良システム１０は、昇降機３１及び回動機３２により、攪拌軸３３を地盤中の所定深度まで貫入させる。また、施工装置３０は、攪拌軸３３を地中に貫入させる際の貫入速度を計測する装置（速度計）を備えてもよい。

【0021】

図２は、本実施形態に係る施工方法について説明するための図である。図２における工程Ａにおいて、攪拌軸３３を所定位置に据えて位置決めし、施工装置３０を所定位置にセットする。工程Ｂにおいて、貫入攪拌によって固化材を吐出しながら連続貫入する。工程Ｃ～Ｅにおいて、先端部が支持層に到達したことを確認（着底確認）した後、固化材の吐出を停止し先端処理を行う。工程Ｆにおいて、攪拌軸３３の攪拌翼３７を逆回転させながら引き抜く。工程Ｆにおいて、地表面まで改良体を造成し、次の施工位置に移動する。

【0022】

図３は、本実施形態に係る地盤改良システム１０の攪拌軸３３について説明するための模式図である。図３に示すように、攪拌軸３３の内部には、圧縮空気を供給する空気供給用配管３３ｂと、セメントミルク等のスラリー改良材を供給する改良材供給用配管３３ａと、が設けられている。なお、スラリー改良材は固化材に相当する。

【0023】

攪拌軸３３の鉛直方向の上部には、第１通信制御部３１０が設けられている。また、攪拌軸３３の鉛直方向の下部には、改良材供給用配管３３ａ及び空気供給用配管３３ｂの開閉を制御するための電磁弁（駆動装置３４０）が設けられている。さらに、攪拌軸３３の下部には、施工状況を撮像するカメラ３５０ａや傾斜計３５０ｂが設けられている。なお、カメラ３５０ａ、及び傾斜計３５０ｂは、センサ３５０に相当する。

【0024】

図４は、攪拌軸３３の下部の詳細を示す模式図である。図４に示すように、カメラ３５０ａ及び傾斜計３５０ｂは、制御線３１０ａと接続されている。この制御線３１０ａは、第１通信制御部３１０と接続され、第１通信制御部３１０と、カメラ３５０ａ及び傾斜計３５０ｂとの間で制御信号やセンサデータの送受信が行われる。

【0025】

本実施形態に係る地盤改良システム１０によれば、電磁弁（駆動装置３４０）を開閉させて圧縮空気やスラリー改良材の供給量を制御し、適切な量の圧縮空気やスラリー改良材で固化杭５１（図１参照）を施工することができる。また、カメラ３５０ａや傾斜計３５０ｂで取得したデータに基づいてより適切な地盤改良の施工が可能となる。

【0026】

なお、センサ３５０は、カメラ３５０ａ及び傾斜計３５０ｂに限定されるものではなく、ｐＨ計、温度計、圧力計、間隙水圧計、土圧計、地中レーダー、非接触式変位センサ（渦電流式・光学式・超音波式）、接触式変位センサ、静電容量式センサ等であってもよい。

【0027】

上述の通り、攪拌軸３３は、回動機３２と機械的に接続され、昇降機３１及び回動機３２から伝達される力によって、回転しながら地中に貫入する装置である。そのため、従来の地盤改良システムにおいて、回転体である攪拌軸に電力や制御信号を送るためには、攪拌軸の回転を止める必要がある。また、攪拌軸３３にセンサ等の計測機器を設けた構成において、取得したデータを確認する場合にも、回転体である攪拌軸３３の回転を止める必要がある。そのため、従来の構成においては、地盤改良の施工において、攪拌軸３３からリアルタイムにデータを収集することや、攪拌軸３３に設けられた駆動装置の制御、電源の供給などが困難となる。

【0028】

本実施形態に係る地盤改良システム１０は、上述の地盤改良の工法において、攪拌軸３３が回転している場合であっても、攪拌軸３３に電力を供給し、駆動装置３４０を適切に制御することを可能にするものである。

【0029】

（地盤改良システム１０の構成）
次に、この地盤改良システム１０の詳細について説明する。図５は、本実施形態に係る地盤改良システム１０の構成を模式的に示すブロック図である。地盤改良システム１０は、施工機本体２０と、施工装置３０と、を含んで構成される。

【0030】

（施工機本体２０の構成）
図５に示すように施工機本体２０は、無線システム操作盤１００と、操作盤２００と、を含んで構成される。無線システム操作盤１００は、例えば、タッチパネルやスイッチボックスによって構成され、第２通信制御部１１０を介して、施工装置３０とのデータの送受信を行う。

【0031】

無線システム操作盤１００は、ユーザの操作によって入力された情報であって、施工装置３０の制御に関する情報を取得する。ユーザは、地盤改良システム１０である施工機本体２０の操作者に相当する。ユーザによって入力された情報は、第２通信制御部１１０を介して、施工装置３０に送られる。

【0032】

また、ユーザは、施工装置３０に設けられたセンサ３５０で取得された情報を、第２通信制御部１１０を介して取得してもよい。この場合、第２通信制御部１１０を介して取得される情報は、無線システム操作盤１００に表示させることでユーザが取得する構成であってもよい。あるいは、第２通信制御部１１０を介して取得される情報は、第２通信制御部１１０に接続されたディスプレイ等の表示装置（図示なし）を介して取得する構成であってもよい。

【0033】

操作盤２００は、昇降機３１及び回動機３２を制御する制御盤２１０と接続される。制御盤２１０は、ユーザの操作によって入力された情報であって、施工装置３０の攪拌軸３３の上部及び側部に設けられた昇降機３１及び回動機３２を制御するための情報を制御信号として昇降機３１及び回動機３２に送る。また、バッテリ２２０は、施工装置３０に供給する電力を蓄電しておくための装置である。

【0034】

（施工装置３０の構成）
図５に示すように、施工装置３０は、昇降機３１と、回動機３２と、攪拌軸３３と、を含んで構成される。また、本実施形態において施工装置３０は、送電部２３０を備える。

【0035】

攪拌軸３３は、施工制御部３００を備える。施工制御部３００は、第１通信制御部３１０、受電部３３０、駆動装置３４０、及びセンサ３５０を含んで構成される。センサ３５０は、上述のカメラ３５０ａ、傾斜計３５０ｂ、油圧センサ、深度計、電流センサ、及び／又は速度計に相当する。

【0036】

施工制御部３００の第１通信制御部３１０は、第２通信制御部１１０と、無線通信によりデータの送受信を行う。具体的には、施工制御部３００の第１通信制御部３１０は、第２通信制御部１１０からの制御指示により、駆動装置３４０を駆動させる。また、施工制御部３００の第１通信制御部３１０は、センサ３５０で取得したデータを第２通信制御部１１０に送信する。すなわち、第１通信制御部３１０及び第２通信制御部１１０は、無線通信によって相互に通信可能であり、双方向にデータの送受信が実施される。

【0037】

受電部３３０は、施工機本体２０から送電部２３０を介して給電される電力を受電する。また、第１通信制御部３１０、駆動装置３４０、及びセンサ３５０は、受電部３３０で受電した電力に基づいて駆動される。

【0038】

図６Ａは、本実施形態に係る地盤改良システム１０の給電について説明するための図であって、送電部２３０、受電部３３０、電力伝送部３３１、及び攪拌軸３３の一部を側面から見た場合の側面図を模式的に示した図である。また、図６Ｂは、本実施形態に係る地盤改良システム１０の給電について説明するための図であって、図６Ａに示す送電部２３０を上面から見た場合の平面図を模式的に示した図である。図６Ａ及び図６Ｂに示す例は、トロリ式による給電方式の例を示す。

【0039】

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、攪拌軸３３は、受電部３３０と接続し、受電部３３０で受電した電力を受け取るための電力伝送部３３１を長手方向の上部に備える。すなわち、受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に電力伝送部３３１を介して設けられる。また、送電部２３０は、接触電線であるトロリ線２３０ａに相当し、受電部３３０と接触する。なお、送電部２３０に相当するトロリ線２３０ａ及びブラシ部２３０ｂ（図７Ａ及び図７Ｂ参照）においては、それぞれを区別して説明する必要がない場合は、単に「送電部２３０」と表記する。

【0040】

図６Ｂに示すようにトロリ線２３０ａに相当する送電部２３０は、平面視において、円状に構成され、攪拌軸３３が回転中でも、送電部２３０及び受電部３３０は、接触状態となる。具体的には受電部３３０は、攪拌軸３３の回転に従ってトロリ線２３０ａに沿って移動する。すなわち受電部３３０は、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に送電部２３０から伝送された電力を受電する。

【0041】

これにより本実施形態に係る地盤改良システム１０は、攪拌軸３３に設けられた駆動装置３４０の制御（駆動）やセンサ３５０からのデータ収集がリアルタイムで可能となる。すなわち、本実施形態に係る地盤改良システム１０において、駆動装置３４０及びセンサ３５０は、攪拌軸３３が回転している場合に駆動可能となる。

【0042】

図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態に係る施工装置３０の送電部２３０及び受電部３３０の他の構成を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂに示す例においては、受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に、攪拌軸３３の長手方向に所定の厚さを有する円状で設けられる。また、送電部２３０は、受電部３３０の側面と接触するブラシ部２３０ｂで構成される。すなわち、図７Ａ及び図７Ｂに示す例は、金属製のリングの表面に特殊なブラシ部２３０ｂを接触させることで通電を行い、回転体に対して電力を伝達することができるスリップリング方式の給電方法である。

【0043】

図７Ａ及び図７Ｂに示す例においても、受電部３３０は、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に送電部２３０から伝送された電力を受電し、駆動装置３４０及びセンサ３５０を駆動することが可能となる。これにより、施工装置３０は、攪拌軸３３に設けられた駆動装置３４０の制御（駆動）やセンサ３５０からのデータ収集がリアルタイムで可能となる。

【0044】

図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態に係る施工装置３０の送電部２３０及び受電部３３０の他の構成を示す図である。図８Ａ及び図８Ｂに示す例においては、受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に円状で設けられ、送電部２３０は、受電部３３０の上部に円状で設けられる。また、送電部２３０及び受電部３３０は、攪拌軸３３の中心軸からの距離が略等しい円状の導電体で構成される。本実施形態において攪拌軸３３の中心軸は、回動機３２によって回転させる攪拌軸３３の中心であって、円柱である攪拌軸３３の長手方向に垂直な水平面における円の中心に相当する。すなわち、図８Ａ及び図８Ｂに示す例は、送電部２３０及び受電部３３０が接触した金属製の導電体リングで構成されることで、回転体に対して電力を伝達することができる。

【0045】

すなわち、図８Ａ及び図８Ｂに示す例においても、受電部３３０は、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に送電部２３０から伝送された電力を受電し、駆動装置３４０及びセンサ３５０を駆動することが可能となる。これにより、施工装置３０は、攪拌軸３３に設けられた駆動装置３４０の制御（駆動）やセンサ３５０からのデータ収集がリアルタイムで可能となる。

【0046】

すなわち、本実施形態に係る地盤改良システム１０は、回転体である攪拌軸３３の回転を止めることなく、攪拌軸３３に設けられた施工制御部３００に電力を供給することが可能となる。また、地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が駆動している場合にも電力が供給されるため、リアルタイムで攪拌軸３３に設けられた電磁弁等の駆動装置３４０の制御（駆動）や、カメラ３５０ａ、傾斜計３５０ｂ等のセンサ３５０からのデータ収集が可能となる。すなわち、本実施形態に係る地盤改良システム１０において、駆動装置３４０及びセンサ３５０は、攪拌軸３３が回転している場合に駆動可能となる。

【0047】

上述の通り、本実施形態に係る地盤改良システム１０は、地中に固化材を吐出することで固化杭５１を造成し地盤５０を改良する工法において、施工機本体２０からの制御によって駆動され、固化杭５１を造成する施工装置３０である。施工装置３０は、地中に貫入し、固化材を吐出する攪拌軸３３と、攪拌軸３３の側部に設けられ、攪拌軸３３の回転を制御する回動機３２と、を備える。また、施工装置３０は、攪拌軸３３の昇降を制御する昇降機３１と、施工機本体２０から送られる電力を送電する送電部２３０と、を備える。また、施工装置３０は、送電部２３０に接し、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に送電部２３０から伝送された電力を受電する受電部３３０を備える。さらに、施工装置３０は、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に、受電部３３０で受電された電力に基づいて駆動する駆動装置３４０及びセンサ３５０を制御する第１通信制御部３１０と、を備える。

【0048】

これにより、本実施形態に係る地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が駆動している場合においても、攪拌軸３３に電力を供給し、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0049】

また、施工装置３０の送電部２３０は、円状のトロリ線２３０ａで構成され、受電部３３０は、攪拌軸３３の回転に従ってトロリ線２３０ａに沿って移動してもよい。これにより、施工装置３０は、攪拌軸３３が回転している間においても、攪拌軸３３に供給される電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0050】

また、施工装置３０の受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に円状で設けられ、送電部２３０は、受電部３３０の側面と接触するブラシ部２３０ｂで構成されてもよい。これにより、施工装置３０は、攪拌軸３３が回転している間においても、攪拌軸３３に供給される電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0051】

また、施工装置３０の受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に円状で設けられ、送電部２３０は、受電部３３０の上部に円状で設けられてもよい。これにより、施工装置３０は、攪拌軸３３が回転している間においても、攪拌軸３３に供給される電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0052】

また、地盤改良システム１０の第１通信制御部３１０及び第２通信制御部１１０は、無線通信によって相互に通信可能であってもよい。これにより、地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が回転している場合でも駆動装置３４０を駆動することが可能となる。また、地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が回転している場合でもセンサ３５０で取得した情報を第１通信制御部３１０及び第２通信制御部１１０を介して認識することが可能となる。

【0053】

（他の実施形態）
実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【0054】

例えば、上述の実施形態においては、施工機本体２０に設けられたバッテリ２２０に蓄電された電力を施工装置３０の送電部２３０に送電する構成について示したが、この形態は実施形態の構成を限定するものではない。例えば、地盤改良システム１０の近辺に電力源が備えられている場合、当該電力源と、施工装置３０の送電部２３０と、を電力線で接続し、当該電力源から直接、施工装置３０の送電部２３０に送電される構成であってもよい。この構成の場合には、施工機本体２０にバッテリ２２０を設ける必要がなく、バッテリ２２０への充電等の工数を削減することが可能となる。

【0055】

また、上述の実施形態においては、送電部２３０から受電部３３０への電力の伝送において、送電部２３０及び受電部３３０が接する構成について説明した。例えば、施工装置３０の構成は、この構成に限定されるものではなく、送電部２３０及び受電部３３０が離れた状態で、電力が伝送される構成であってもよい。

【0056】

図９は、本実施形態に係る地盤改良システム１０の無線給電について説明するための図であって、攪拌軸３３、送電部２３０、及び受電部３３０の一部を側面から見た場合の側面図を模式的に示した図である。

【0057】

図９に示すように、攪拌軸３３は、鉛直方向の上部において受電部３３０と接続し、受電部３３０で受電した電力を受け取る。また、送電部２３０は、受電部３３０の上部であって、受電部３３０と所定の距離だけ離れた位置に設けられる。例えば、所定の距離は、２０ｍｍであってもよい。なお、本実施形態において所定の距離は２０ｍｍに限定されるものではなく、２０ｍｍより短い、又は２０ｍｍより長い距離であってもよい。

【0058】

図９に示すように送電部２３０と、受電部３３０とは常に対向しており、送電部２３０から受電部３３０へのワイヤレス電力伝送（無線給電）が実施される。そのため、回転体である攪拌軸３３が回転している場合、及び静止している場合の両方の状態において、所定のタイミングで攪拌軸３３への給電が実施されることになる。

【0059】

なお、上述の他の実施形態に係る無線給電（ワイヤレス電力伝送）の方式は、一般的な電磁誘導による高周波型電磁結合方式を適用する。無線給電の給電方式としては、電磁誘導型の高周波型電磁結合方式、磁界共鳴方式や、電界結合方式、マイクロ波無線方式が存在する。本実施形態に係る無線給電の方式として、高周波型電磁結合方式を適用することで、他の方式に比べ、ノイズや汚れ等の耐環境性に優れ、また、給電効率の高い無線給電を実現することが可能となる。

【0060】

（作用効果等）
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

【0061】

（１）本実施形態の第１の態様に係る施工装置３０は、地中に固化材を吐出することで固化杭５１を造成し地盤５０を改良する工法において、施工機本体２０からの制御によって駆動され、固化杭５１を造成する施工装置３０である。施工装置３０は、地中に貫入し、固化材を吐出する攪拌軸３３と、攪拌軸３３の側部に設けられ、攪拌軸３３の回転を制御する回動機３２と、を備える。また、施工装置３０は、攪拌軸３３の昇降を制御する昇降機３１を備える。また、施工装置３０は、攪拌軸３３の内部に設けられ、圧縮空気を供給する空気供給用配管３３ｂと、攪拌軸３３の内部に設けられ、固化材を供給する改良材供給用配管３３ａと、を備える。また、施工装置３０は、施工機本体２０から送られる電力を送電する送電部２３０と、送電部２３０に接し、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に送電部２３０から伝送された電力を受電する受電部３３０と、を備える。また、施工装置３０は、攪拌軸３３の鉛直方向の下部に設けられ、受電部３３０で受電した電力に基づいて駆動し、改良材供給用配管３３ａ及び空気供給用配管３３ｂの開閉を制御する駆動装置３４０を備える。また、施工装置３０は、攪拌軸３３の鉛直方向の下部に設けられ、受電部３３０で受電した電力に基づいて駆動し、施工状況を撮像するセンサ３５０を備える。さらに、施工装置３０は、駆動装置３４０及びセンサ３５０と接続され、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に、受電部３３０で受電された電力に基づいて駆動する駆動装置３４０及びセンサ３５０を制御する第１通信制御部３１０と、を備える。第１通信制御部３１０は、施工機本体２０に設けられた第２通信制御部１１０から無線通信で送られた制御信号により駆動装置３４０を駆動させ、センサ３５０で取得したデータを無線通信で第２通信制御部１１０に送信する。

【0062】

この構成により、施工装置３０は、攪拌軸３３が駆動している場合においても、攪拌軸３３に電力を供給し、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0063】

（２）本実施形態の第２の態様に係る施工装置３０の送電部２３０は、円状のトロリ線２３０ａで構成され、受電部３３０は、攪拌軸３３の回転に従ってトロリ線２３０ａに沿って移動してもよい。

【0064】

この構成により、施工装置３０は、攪拌軸３３が回転している間においても、攪拌軸３３に供給される電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0065】

（３）本実施形態の第３の態様に係る施工装置３０の受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に円状で設けられ、送電部２３０は、受電部３３０の側面と接触するブラシ部２３０ｂで構成されてもよい。

【0066】

この構成により、施工装置３０は、攪拌軸３３が回転している間においても、攪拌軸３３に供給される電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0067】

（４）本実施形態の第４の態様に係る施工装置３０の受電部３３０は、攪拌軸３３の上部に円状で設けられ、送電部２３０は、受電部３３０の上部に円状で設けられてもよい。

【0068】

この構成により、施工装置３０は、攪拌軸３３が回転している間においても、攪拌軸３３に供給される電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0069】

（５）本実施形態の第５の態様に係る地盤改良システム１０は、上記の施工装置３０と、施工装置３０を制御する施工機本体２０と、を含む地盤改良システム１０である。施工機本体２０は、ユーザの入力によって施工装置３０の第１通信制御部３１０に制御信号を送る第２通信制御部１１０を備える。また、施工機本体２０は、ユーザの操作指示によって、施工装置３０に設けられた昇降機３１及び回動機３２を制御する制御盤２１０を備える。さらに、施工機本体２０は、送電部２３０に電力を送信するバッテリ２２０を備える。

【0070】

この構成により、地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が駆動している場合においても、攪拌軸３３に供給された電力に基づいて、駆動装置３４０を適切に制御することが可能となる。

【0071】

（６）本実施形態の第６の態様に係る地盤改良システム１０の第１通信制御部３１０及び第２通信制御部１１０は、無線通信によって相互に通信可能であってもよい。

【0072】

この構成により、地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が回転している場合でも駆動装置３４０を駆動することが可能となる。また、地盤改良システム１０は、攪拌軸３３が回転している場合でもセンサ３５０で取得した情報を第１通信制御部３１０及び第２通信制御部１１０を介して認識することが可能となる。

【符号の説明】

【0073】

１０ 地盤改良システム
２０ 施工機本体
３０ 施工装置
３１ 昇降機
３２ 回動機
３３ 攪拌軸
３４ 回転軸
１００ 無線システム操作盤
１１０ 第２通信制御部
２００ 操作盤
２１０ 制御盤
２２０ バッテリ
２３０ 送電部
２３０ａ トロリ線
２３０ｂ ブラシ部
３００ 施工制御部
３１０ 第１通信制御部
３３０ 受電部
３４０ 駆動装置
３５０ センサ

【要約】

【課題】地盤改良の施工中にリアルタイムで攪拌軸に電力を供給し、駆動装置を適切に制御することが可能な施工装置を提供する。
【解決手段】施工装置３０は、地中に貫入し、固化材を吐出する攪拌軸３３と、攪拌軸３３の側部に設けられ、攪拌軸３３の回転を制御する回動機３２と、を備える。また、施工装置３０は、攪拌軸３３の昇降を制御する昇降機３１と、施工機本体２０から送られる電力を送電する送電部２３０と、を備える。また、施工装置３０は、送電部２３０に接し、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に送電部２３０から伝送された電力を受電する受電部３３０を備える。さらに、施工装置３０は、回動機３２及び／又は昇降機３１の駆動中に、受電部３３０で受電された電力に基づいて駆動する駆動装置３４０及びセンサ３５０を制御する第１通信制御部３１０と、を備える。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】