JP3695433B2 - ワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、土留め壁の構築、土木建築の基礎工事、地盤の液状化防止工事、止水壁の構築などを目的としてラップ型のソイルセメント柱列壁を高精度に施工するためにワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、例えば特願２００２−５２１８９号明細書及び図面に記載したワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機は、図１に示すように、リーダー１の頂部にレール２が吊り下げられ、駆動軸４を前記レール２に沿って垂直下向きに掘進させる掘進駆動部３の下に複数本の駆動軸４…が吊り下げられている。前記駆動軸４の下端には、図６に示すように、地盤を掘削するために先端縁部に複数個の切削用ビット５…が取り付けられた先端カッター６及び複数の攪拌翼７を上下に備えた掘削攪拌翼軸８が接続されている。
【０００３】
前記複数本の駆動軸４…の下端へ接続した掘削攪拌翼軸８の直上部位には、隣接する駆動軸４、４を一定の軸間距離に保つ軸受け部材９が設けられ、前記軸受け部材９は、掘進駆動部３の下へ吊り下げた油圧シリンダ１０と複数本のワイヤー１１…を介して連結されている。
【０００４】
軸受け部材９の近傍位置に設置され掘削攪拌翼軸８の先端位置を検出する３次元ジャイロセンサ装置等の検出信号に基づいて油圧シリンダ１０を制御し、ワイヤー１１を引っ張ると、同ワイヤー１１の引っ張り側へ前記掘削攪拌翼軸８の先端位置が強制的に変位され、修正、制御の目的が達成される。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
ワイヤー１１に引っ張られて前記掘削攪拌翼軸８の先端位置が強制的に修正、制御されるとは云うものの、そのためには先端カッター６及び攪拌翼７が周辺地盤（特に硬い周辺地盤）の抵抗に打ち勝って側方への位置修正や制御の可能性があること、換言すれば、先端カッター６及び攪拌翼７が側方への地盤切削能力を有することが必要である。しかし、従来技術はこれに適した構成とされていない。そのためワイヤー１１を引っ張る油圧シリンダ１０が強引に（又は無理矢理に）位置修正や制御を行うほかなく、大きな駆動力が必要とされ、同油圧シリンダ１０が大型化してコストが嵩む。それでいて、位置修正や制御の応答性、確実性が悪く、地盤改良施工の品質、精度を高めることが難しい。
【０００６】
本発明の目的は、先端カッター及び攪拌翼が側方への地盤切削能力を有する構成として、位置修正や制御の応答性、確実性を高めると共に油圧シリンダの小型化を図ってコストの削減に寄与し、地盤改良施工の品質と精度を高めることができるワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機は、
駆動軸を回転駆動しつつリーダーに沿って垂直下向きに推進させる掘進駆動部の下へ吊り下げた油圧シリンダと、先端カッター及び複数の攪拌翼を備え、駆動軸の下端へ接続した掘削攪拌翼軸の直上部位を支持する軸受け部材との間に、駆動軸を中心として複数本のワイヤー等を連結して成り、前記油圧シリンダによって各ワイヤー等を個別に引っ張り、掘削攪拌翼軸の先端位置を修正、制御するワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機において、
前記軸受け部材は、隣接する駆動軸の軸間距離を保ち、かつ隣接する駆動軸の横方向への変位を許容するように、隣接する駆動軸を回転可能に支持する軸受が、相互にピンジョイント構造で可動に連結された構成であること、
前記掘削攪拌翼軸の先端カッター及び攪拌翼の側方部に側面切削用ビットが取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、図１〜図５に基づいて、請求項１に記載した発明に係るワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機の実施形態を説明する。
【０００９】
既に概説したように、図１の地盤改良処理機は、駆動軸４を回転駆動しリーダー１に沿って垂直下向きに推進させる掘進駆動部３の下へ吊り下げた油圧シリンダ１０と、先端カッター６及び複数の攪拌翼７…を備え、駆動軸４の下端へ接続した掘削攪拌翼軸８の直上部位を支持する軸受け部材９との間に、駆動軸４を中心とする複数方向に複数本のワイヤー１１…を連結して成り、油圧シリンダ１０によって各ワイヤー１１を個別に引っ張り、掘削攪拌翼軸８の先端位置を強制的に修正、制御するワイヤー式掘削精度制御装置を備えている。
【００１０】
図２Ａ、Ｂに掘進駆動部３の部分を拡大して示した。これは２軸地盤改良処理機の実施例である。２本の駆動軸４、４、従って、それぞれの下端に接続した２本の掘削攪拌翼軸８、８と複数本のワイヤー１１…との配置関係は、図４に例示した通りであり、合計６本のワイヤー１１…が２本の駆動軸４、４の周囲を取り囲む配置とされている。
【００１１】
前記６本のワイヤー１１…それぞれの下端は、図３に拡大して示したように、軸受け部材９の各ブラケット１２とネジ式の連結具１３で長さの調節が可能な構成で連結されている。前記連結具１３の部分は、土砂で汚損されないように保護カバー１４により被覆されている。各ワイヤー１１の有効長さは、予め油圧シリンダ１０が最大ストローク伸長した状態で、それよりもやや短く設定され、軸受け部材９を少し吊る状態で水平姿勢を保つ長さに調整されている。
【００１２】
２本の駆動軸４、４を一定の軸間距離に保つ軸受け部材９は、その軸受に低摩擦で回転可能に支持するローラーベアリング軸受９ａを使用している。ローラーベアリング軸受９ａは、ワイヤー制御により軸受け部材９を引っ張り掘削攪拌翼軸８の先端位置を強制的に修正、制御することに十分耐えるだけの高い剛性を有する。ローラーベアリング軸受９ａの具体的構成は、特開２００１−２３４５２７号公報の図５に開示したように、アンギュラー型式のローラーベアリングで駆動軸４を回転自在に支持する構成などが好適に採用される。
【００１３】
２本の駆動軸４、４、ひいては２本の掘削攪拌翼軸８、８の軸間距離を一定に保ちながら、隣接する駆動軸４、４の間で横方向への変位を容易に許容する構成とするために、前記２個のローラーベアリング軸受９ａ、９ａは、その外面から横方向へ平行に伸ばしたブラケット９ｂを中間位置のヒンジ部材９ｃの両端と重ね合わせ、２本のピン９ｄ、９ｄを水平方向に差して連結したピンジョイント構造として可動に構成されている。
【００１４】
前記２本の駆動軸４、４、ひいては２本の掘削攪拌翼軸８、８の先端位置のリアルタイムな計測手段として、前記軸受け部材９の近傍位置、より具体的には図３に示したように、図中右方のローラーベアリング軸受９ａの外面に固定して２本の駆動軸４、４の中央に位置させたセンサケース１５の中に、具体的に図示することを省略したが、例えば特許第３１５６０４９号公報に開示したように、Ｘ、Ｙ２次元方向の傾斜計とジャイロセンサとを組合せて成る３次元ジャイロセンサ装置が設置されている。
【００１５】
この３次元ジャイロセンサ装置によって、地盤改良処理機による地盤改良工事の施工過程における、掘削攪拌翼軸８の先端位置の検出がリアルタイムで行われ、同検出信号に基づいて６本の油圧シリンダ１０…が制御される。
【００１６】
要するに、３次元ジャイロセンサ装置の検出信号に基づいて、図４における、符号ａ、ｂ又はｅ、ｄのワイヤー１１を油圧シリンダ１０で引っ張ると、掘削攪拌翼軸８の前後方向への位置修正、制御ができる。同じく符号ｂ、ｃ、ｄ又はａ、ｆ、ｅのワイヤー１１を引っ張ると、掘削攪拌翼軸８の横（左右）方向への位置修正、制御ができる。このとき他のワイヤー１１の油圧シリンダ１０はそれぞれ一定張力の保持状態として、位置修正の反力を与える。その他にも、多様な組合せで、２本の駆動軸４、４、ひいては２本の掘削攪拌翼軸８、８の先端位置の修正、制御を行うことができる。
【００１７】
本発明のワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機は、上記した掘削攪拌翼軸８の先端位置の修正、制御時に、攪拌掘削翼軸８の先端カッター６及び攪拌翼７がそれぞれ側方への地盤切削能力を発揮して応答性、確実性の良い構成とされている。即ち、掘削攪拌翼軸８の先端カッター６は、図５に示すように、先端縁部の切削用ビット５に加え、側方部、即ち両端縁部にも側面切削用ビット１６が取り付けられている。同じく攪拌翼７の側方部、即ち両端縁部にも側面切削用ビット１６が取り付けられている。
【００１８】
そのため、従来のように油圧シリンダ１０に大きな駆動力を発揮させてワイヤー１１を強引に引っ張らなくても、側面切削用ビット１６による地盤の切削により小さな駆動力で応答性が良く掘削攪拌翼軸８の先端位置を修正、制御できる。よって、油圧シリンダ１０を小型化できコストを削減できる。しかも、掘削攪拌翼軸８の先端位置の修正、制御の応答性、確実性が良いので、ひいては地盤改良施工の品質と精度を高めることができる。
【００１９】
なお、図２〜図５に２軸地盤改良処理機の実施形態を例示したが、３軸あるいは４軸などの地盤改良処理機でも略同様に実施できる。
【００２０】
また、図１〜図４に示した実施形態では、軸受け部材９と油圧シリンダ１０との間をワイヤー１１で連結しているが、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線などであっても良い。
【００２１】
【本発明の奏する効果】
請求項１に記載した発明に係るワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機は、掘削攪拌翼軸の先端カッター及び攪拌翼の側方部、即ち両端縁部に側面切削用ビットを取り付けた構成としたので、掘削攪拌翼軸の先端位置の修正、制御時に、側方への地盤切削能力を発揮して応答性、確実性の高い修正、制御ができる。そのため、油圧シリンダを小型化できコストを削減できる。そして、地盤改良施工の品質と精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機の概略図である。
【図２】Ａ、Ｂは掘進駆動部近辺を拡大して示した正面図と側面図である。
【図３】駆動軸下部の軸受け部材近辺を拡大して示した正面図である。
【図４】軸受け部材を平面方向に見た断面図である。
【図５】掘削攪拌翼軸の先端カッター及び攪拌翼を拡大して示した正面図である。
【図６】従来の掘削攪拌翼軸の先端カッター及び攪拌翼を拡大して示した正面図である。
【符号の説明】
１ リーダー
２ レール
３ 掘進駆動部
４ 駆動軸
５ 切削用ビット
６ 先端カッター
７ 攪拌翼
８ 掘削攪拌翼軸
９ 軸受け部材
１０ 油圧シリンダ
１１ ワイヤー
１６ 側面切削用ビット

Claims (1)

1. 駆動軸を回転駆動しつつリーダーに沿って垂直下向きに推進させる掘進駆動部の下へ吊り下げた油圧シリンダと、先端カッター及び複数の攪拌翼を備え、駆動軸の下端へ接続した掘削攪拌翼軸の直上部位を支持する軸受け部材との間に、駆動軸を中心として複数本のワイヤー等を連結して成り、前記油圧シリンダによって各ワイヤー等を個別に引っ張り、掘削攪拌翼軸の先端位置を修正、制御するワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機において、
   前記軸受け部材は、隣接する駆動軸の軸間距離を保ち、かつ隣接する駆動軸の横方向への変位を許容するように、隣接する駆動軸を回転可能に支持する軸受が、相互にピンジョイント構造で可動に連結された構成であること、
   前記掘削攪拌翼軸の先端カッター及び攪拌翼の側方部に側面切削用ビットが取り付けられていることを特徴とする、ワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機。

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