JPH09287132A - 地盤掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】掘管の継ぎ足し作業を行わず、且つ安全性の高
い地盤掘削装置を提供する。 【解決手段】ビット３４、攪拌翼３８、４０、及び駆動
モータ５２が設けられた地盤掘削装置１０をクローラク
レーン１２で吊り下げて、ビット３４で地中を掘削する
と共に、掘削土とセメントミルクとを攪拌翼３８、４０
で攪拌混練しながら掘進して地中壁を構築する。従っ
て、本発明は地盤掘削装置１０を駆動源内蔵型とし、ワ
イヤーロープ等で吊り下げることができるので、掘管の
継ぎ足し作業が不要になり、またベースマシンの機高も
低くできるので安全性も高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地盤掘削装置に係
り、特に軟弱地盤の基礎工事において掘削土と水又はセ
メントミルク（充填材）等の液体とを混合攪拌してその
地盤を掘削する地盤掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の地盤掘削装置として特開
昭６０−１５９２２１号公報等に開示されたものがあ
る。この地盤掘削装置は、ビットと攪拌翼とが設けられ
た単位長さの多軸掘管を駆動装置に連結し、この駆動装
置で前記多軸掘管に回転と送りとを与えて掘削を行うと
共に、掘削土とセメントミルク等の充填材とを前記攪拌
翼で混合攪拌する。そして、前記多軸掘管に次の掘管を
順次継ぎ足しながら、掘削孔を目標の深さまで掘削する
ことにより原位置攪拌式柱列壁を構築する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
地盤掘削装置は、複数本の掘管を継ぎ足しながら行うも
のなので、その継ぎ足し作業に工数がかかり、また、長
尺状の一本の多軸掘管で所定の深さまで一度に掘削しよ
うとすると、その多軸掘管を支持するリーダの機高が高
くなり、掘削軸やベースマシンの重量が増大し、不安定
になり危険度が増すという欠点がある。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、掘管の継ぎ足し作業を行わず、且つ安全性の高
い地盤掘削装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、ビットと攪拌翼とを回転させて掘削土と液体
とを混合攪拌しながら地中を掘削する地盤掘削装置にお
いて、昇降装置に昇降自在に下げられる装置本体の先端
部に前記ビットを設けると共に、該装置本体の周部に前
記攪拌翼を設け、前記ビット及び攪拌翼の回転駆動源を
前記装置本体内部に設けたことを特徴とする。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、ビット、攪
拌翼、及び回転駆動源が設けられた装置本体を昇降装置
で下げる。そして、前記ビットで地中を掘削すると共
に、掘削土と液体とを前記攪拌翼で混合攪拌しながら地
中地盤を改良する。このように本発明では、地盤掘削装
置を駆動源内蔵型としたので、ワイヤーロープ等で吊り
下げることができるため掘管の継ぎ足し作業が不要にな
り、またベースマシンの機高も低くできるので安全性も
高くなる。

【０００７】請求項２記載の発明によれば、ビットと攪
拌翼とが設けられた掘削攪拌軸を装置本体に複数本並設
し、そして、複数本の掘削攪拌軸を、回転駆動源によっ
て相隣接する掘削攪拌軸に対し逆方向に回転駆動して地
中壁を構築する。このように、複数の掘削攪拌軸を使用
すると連続柱列壁を一度に構築することができる。ま
た、前述したように複数の掘削攪拌軸を互いに逆方向に
回転駆動させると、隣接する掘削攪拌軸の回転トルクが
相殺されるので、掘削攪拌軸は捩じれない。従って、地
盤掘削装置は鉛直線に沿って掘進するので、曲がりのな
い連続柱列壁を構築できる。前記充填材としては、セメ
ントミルク等の硬化性充填材が好ましく、また他に清
水、ベントナイト泥水、気泡、ポリマー泥水、或いは粉
体を適用しても良い。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る地盤掘削装置について詳説する。図１は本発明の第１
の実施の形態に係る地盤掘削装置の使用状態を示す説明
図である。同図に示す地盤掘削装置１０は、地上のクロ
ーラクレーン１２にワイヤーロープ１４を介して吊り下
げられており、このワイヤーロープ１４の送り出し動作
と地盤掘削装置の自重によって地中に掘進され、ワイヤ
ーロープ１４の巻き取り動作によって掘削孔１６から地
上に引き抜かれる。

【０００９】前記クローラクレーン１２には、ホースリ
ール１８とケーブルリール２０が搭載される。ホースリ
ール１８には、セメントミルク供給用ホース２２が巻回
され、その先端はクローラクレーン１２の滑車２４を介
して地盤掘削装置１０に接続され、基端はセメントミル
クプラント２６に接続されている。従って、セメントミ
ルクプラント２６で生成されたセメントミルクは、前記
ホース２２を介して地盤掘削装置１０に供給される。前
記ケーブルリール２０には、ケーブル２８が巻回されて
おり、その先端はクローラクレーン１２の滑車３０を介
して地盤掘削装置１０の駆動モータ（例えば、水中電動
機）に接続され、基端は図示しない発電機に接続されて
いる。従って、駆動モータは発電機からの電力によって
回転駆動される。この駆動モータについては後述する。
尚、図示していないが前記クローラクレーン１２には、
冷却水供給ホースが巻回されたホースリールが搭載され
ている。冷却水供給ホースの先端は、前記駆動モータを
覆っているジャケットに接続され、駆動モータは冷却水
供給ホースからの冷却水によって冷却される。供給され
た冷却水は別のホースで戻されて循環される。符号３２
は洗浄装置であり、この洗浄装置３２は前記掘削孔１６
上方の地上に設置され、前記ホース２２及びケーブル２
８を巻き取り時に洗浄する。

【００１０】図２は、前記地盤掘削装置１０の拡大正面
図であり、図３はその縦断面図である。図２において地
盤掘削装置１０は、下部に一対のビット３４、３４が所
定の間隔をもって設けられる。また、これらのビット３
４、３４の上部には、上下一対の攪拌翼３８、４０が、
固定板４２を介してそれぞれ一部オーバーラップして並
設されている。前記攪拌翼３８、３８の上部には、固定
板４４が設置されており、攪拌翼３８、３８は図３に示
すように軸受４６、４６を介して固定板４４に回転自在
に設けられる。この固定板４４に前記ワイヤーロープ１
４が巻き掛けられる滑車４８が設けられている。

【００１１】図３において、前記攪拌翼３８、４０は円
筒状の回転ケース３９、４１の周部に複数枚設けられ、
この回転ケース３９、４１に包まれて装置本体を形成す
る本体フレーム５０が形成されている。また、前記回転
ケース３９、４１内には前述した駆動モータ５２が各々
内蔵される。これらの駆動モータ５２、５２は前記本体
フレーム５０に固定されると共に、各々の出力軸５４、
５４が対向するように配置される。

【００１２】ここで、図中右側のビット３４及び攪拌翼
３８、４０（以下、「掘削攪拌軸」と称する）は、図中
左側の掘削攪拌軸と同じ構成の動力伝達機構で回転駆動
されるので、本実施の形態では図中左側の動力伝達機構
を説明し、右側の動力伝達機構についてはその説明を省
略する。前記駆動モータ５２、５２の出力軸５４、５４
にはギヤ５６が固定され、このギヤ５６にはギヤ５８が
噛合されている。ギヤ５８は、軸受６０を介して本体フ
レーム５０に支持されると共に、このギヤ５８の上部及
び下部には、ギヤ５８と同軸上に中空の回転軸６２、６
４が固着されている。従って、駆動モータ５２、５２が
駆動されると、その回転力がギヤ５６からギヤ５８を介
して回転軸６２、６４に伝達される。

【００１３】前記回転軸６２の回転力は、図４に示す遊
星ギヤ機構を介して回転ケース３９を回転し、攪拌翼３
８に伝達される。即ち、回転軸６２の上端にはサンギヤ
６６が形成され、このサンギヤ６６は、本体フレーム５
０に等間隔で固定された４つのプラネタリーギヤ６８、
６８…を介して攪拌翼３８のインターナルギヤ７０に噛
合されている。前記４つのプラネタリーギヤ６８、６８
…は、各々のプラネタリーギヤ６８を支持しているフレ
ーム６９が本体フレーム５０に固着されることにより、
本体フレーム５０に固定されている。従って、回転軸６
２が回転駆動されると、その駆動力が前記遊星ギヤ機構
を介して攪拌翼３８に伝達されるので、攪拌翼３８が所
定の回転速度で回転される。

【００１４】また、前記回転軸６４の回転力も、前記遊
星ギヤ機構と同じ構成の遊星ギヤ機構を介して回転ケー
ス４１を回転し前記攪拌翼４０に伝達される。これによ
り、攪拌翼４０は攪拌翼３８に連動して回転駆動され、
そして攪拌翼４０に固着された前記ビット３４も回転駆
動される。ところで図３に示すように、前記ギヤ５８は
ギヤ７２、及びギヤ７４を介して図中右側のギヤ５８に
噛合されている。従って、図中左側の掘削攪拌軸と、図
中右側の掘削攪拌軸とは、同期が取られた状態で図２中
矢印で示すように互いに逆方向に回転駆動される。これ
により、左右の掘削攪拌軸の回転トルクが相殺されるの
で、掘削攪拌軸は捩じれない。また、互いにオーバーラ
ップしている攪拌翼３８、３８（４０、４０）同士の干
渉も防止できる。

【００１５】一方、図３に示すように、セメントミルク
の供給管７６が前記回転軸６２、６４内に貫通配置され
る。供給管７６は、その上端が前記ホース２２に接続さ
れ、その吐出口７７がビット３４と攪拌翼４０との間の
隙間７８に位置されている。吐出口７７の先端には図示
しない逆止弁が設けられている。従って、ホース２２か
ら供給管７６に送られてきたセメントミルクは、逆止弁
を介して前記隙間７８から地盤掘削装置１０の外部に放
出される。

【００１６】また、図３中左側の掘削攪拌軸には、図４
に示したフレーム６９の貫通孔６９Ａを介してケーブル
２８が挿通される。このケーブル２８は、ケース３９、
４１内に配設されて本体フレーム５０に固定され、駆動
モータ５２に夫々接続されている。更に、図３中右側の
掘削攪拌軸にも同様に、この掘削攪拌軸側のフレームの
貫通孔を介して冷却水供給ホース８０が挿通される。こ
の冷却水供給ホース８０は、前述したように前記駆動モ
ータ５２、５２…を覆っているジャケットに接続されて
いる。

【００１７】次に、前記の如く構成された本実施の形態
に係る地盤掘削装置１０の作用について説明する。先
ず、クローラクレーン１２で地盤掘削装置１０を地上で
吊り上げて、この地盤掘削装置１０を地盤改良位置上に
位置させる。次に、地盤掘削装置１０の各駆動モータ５
２、５２…に発電機から電力を供給し、駆動モータ５
２、５２…でビット３４、攪拌翼３８、４０を回転させ
る。これにより掘削が開始され、そして、クローラクレ
ーン１２からワイヤーロープ１４を徐々に送りだすこと
により地盤掘削装置１０が掘進しはじめる。そして、セ
メントミルク等の硬化性充填材を地盤掘削装置１０に供
給する。供給されたセメントミルクは、ビット３４の吐
出口７７から図示しない逆止弁を介して放出され、そし
て、攪拌翼３８、４０によって掘削土と混練される。こ
の時、セメントミルクと掘削土とは、左右の攪拌翼４
０、４０並びに攪拌翼３８、３８同士で混練されると共
に、攪拌翼３８、４０と固定板４２、４４との間で土砂
の供回りが防止された状態で攪拌混練されるので、効率
良く攪拌されてソイルセメントになり地盤が改良され
る。

【００１８】このように地盤掘削装置１０を吊り下げた
状態で掘削孔１６を目標深度まで掘削する。そして、目
標深度まで掘削すると、ワイヤーロープ１４を巻き取
り、地盤掘削装置１０を吊り上げて掘削孔１６から引き
抜く。この時、攪拌翼３８、４０を回転させてセメント
ミルクを注入しながら地盤掘削装置１０を引き抜くよう
にすると、地盤掘削装置１０が引き上げ易くなる。

【００１９】また、本実施の形態では、地盤掘削装置１
０をワイヤーロープ１４で吊り下げたがこれに限らず、
ケーリロット等で支持し、リーダで昇降させることもで
きる。以上のように本実施の形態では、駆動装置を内蔵
した地盤掘削装置１０を吊り下げ型にしたので、従来の
ような掘管の継ぎ足し作業が不要になり、また、ベース
マシンの機高を低くできるので安全性も高くなる。又、
迅速な作業が可能となる。

【００２０】更に、本実施の形態では、２本の掘削攪拌
軸を互いに逆方向に回転させて、掘削中における各々の
掘削攪拌軸の回転トルクを相殺したので、掘削攪拌軸の
捩じれを防止できる。従って、地盤掘削装置１０は鉛直
線に沿って掘進するので、曲がりのない地中壁を構築で
きる。又、この地中壁を所定間隔で多数形成すること
で、広範囲な地盤改良を行うことができる。

【００２１】本実施の形態では、２軸の掘削攪拌軸を適
用した地盤掘削装置１０について説明したが、これに限
られるものではなく、３軸以上の掘削攪拌軸を適用して
も良い。掘削攪拌軸を多数本の多軸にすれば、一度に多
数本の掘削孔を掘削できるので連続柱列壁を効率良く構
築できる。又、本装置は地盤改良のみに限らず、高濃度
泥水中の掘削等にも適用できる。又、本装置の駆動モー
タを油圧モータに、そしてケーブルをホースに変えて油
圧駆動とすることもできる。この場合、循環する駆動用
油を冷却すれば、冷却水を供給する冷却装置が不要にな
る。

【００２２】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
地盤掘削装置の縦断面図で、図６は図５中６−６線から
みた攪拌翼概略平面図であり、図１〜図４に示した第１
の実施の形態の地盤掘削装置１０と同一若しくは類似の
部材については同一を符号を付してその説明は省略す
る。図５に示す地盤掘削装置１００は、上部両側に夫々
複数の攪拌翼３８、３８を有し、攪拌翼１０３を兼ねた
大型のビット１０２、１０２を本体フレーム５０の下部
に設けたものである。本装置１００は、先に説明した地
盤掘削装置１０と比較して下部回転ケース４１を有しな
い分だけコンパクトに構成される。また、本装置１００
は、駆動モータとして油圧モータ１０４が適用され、そ
の油圧モータ１０４に駆動用油を供給する供給ホース１
０６、及び油圧モータ１０４からの戻りホース１０８
が、遊星ギヤ機構のフレーム６９の貫通孔６９Ａ（図４
参照）を介して挿通配置されている。油圧モータ１０４
から攪拌翼３８に至る駆動力伝達系は、先の地盤掘削装
置１０と同様である。

【００２３】一方、油圧モータ１０４から前記ビット１
０２に至る駆動力伝達系は、回転軸６４と遊星ギヤ機構
とから構成される。この遊星ギヤ機構は、前記回転軸６
４の下部に形成されたサンギヤ１１０、４つのプラネタ
リーギヤ１１２、１１２…、遊星キャリア１１４、及び
本体フレーム５０に形成されたインターナルギヤ１１６
から構成される。前記４つのプラネタリーギヤ１１２、
１１２…は前記遊星キャリア１１４に支持されると共
に、この遊星キャリア１１４の回転軸に前記ビット１０
２が固定されている。従って、油圧モータ１０４からの
駆動力は、回転軸６４から前記遊星ギヤ機構を介してビ
ット１０２に伝達される。これにより、ビット１０２は
減速されて所定の回転速度で回転駆動される。

【００２４】前記ビットの下部にはセメントミルク等の
流体の吐出口７７が形成され、吐出口７７の下方には逆
止弁７７Ａが設けられる。セメントミルクは、吐出口７
７から逆止弁７７Ａを開放して放出されるが、掘削孔内
の土砂は逆止弁７７Ａによって供給管７６内に逆流する
のが阻止される。尚、本装置１００の攪拌翼３８及びビ
ット１０２も図６に示すように、先の地盤掘削装置１０
と同様に一部オーバーラップされ、また互いに逆方向に
同期して回転駆動される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る地盤掘
削装置によれば、駆動源を内蔵し、ロープ等で吊り下げ
ることができるので、掘管の継ぎ足し作業が不要にな
り、またベースマシンの機高も低くできるので安全性も
高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る地盤掘削装置
の使用状態を示す説明図

【図２】図１に示した地盤掘削装置の拡大正面図

【図３】地盤掘削装置の縦断面図

【図４】図３中４−４線からみた拡大断面図

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る地盤掘削装置
の縦断面図

【図６】図５中６−６線からみた攪拌翼概略平面図

【符号の説明】

１０、１００…地盤掘削装置 １２…クローラクレーン １４…ワイヤーロープ ２２…流体の供給用ホース ２８…ケーブル ３４、１０２…ビット ３８、４０…攪拌翼 ５０…本体フレーム ５２…駆動モータ １０４…油圧モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビットと攪拌翼とを回転させて掘削土と液
   体とを混合攪拌しながら地中を掘削する地盤掘削装置に
   おいて、 昇降装置に昇降自在に下げられる装置本体の先端部に前
   記ビットを設けると共に、該装置本体の周部に前記攪拌
   翼を設け、前記ビット及び攪拌翼の回転駆動源を前記装
   置本体内部に設けたことを特徴とする地盤掘削装置。
2. 【請求項２】前記ビットと前記攪拌翼とが設けられた掘
   削攪拌軸を前記装置本体に複数本並設すると共に、該複
   数本の掘削攪拌軸は、前記回転駆動源によって相隣接す
   る掘削攪拌軸に対し逆方向に回転駆動されることを特徴
   とする請求項１記載の地盤掘削装置。
3. 【請求項３】前記流体は、セメントミルク等の硬化性充
   填材であることを特徴とする請求項１記載の地盤掘削装
   置。