JP5512752B2 - Drilling auger head - Google Patents
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Description
本発明は、地盤を掘削、撹拌するための掘削オーガヘッドに関する。 The present invention relates to an excavation auger head for excavating and stirring ground.
掘削オーガヘッドは、含水量の多い軟弱地盤を強化する湿式柱状改良工法において用いられている。湿式柱状改良工法の施工手順は、例えば次のようなものである。まず、杭芯セットが行われる。次に、掘削オーガヘッドにより杭芯位置で掘削が開始される。掘削が開始されると、掘削オーガヘッドから固化材としてのセメントミルクの吐出も開始される。掘削オーガヘッドは地中を掘進しながら現状土と固化材とを混合して改良土を生成し、この改良土を撹拌する。掘削オーガヘッドが所定の目標位置に到達すると、掘削オーガヘッドの引抜きが開始される。掘削オーガヘッドが引き抜かれるときも、掘削オーガヘッドは回転駆動されており、改良土を撹拌する。改良土の撹拌が入念に行われるように、掘削オーガヘッドを複数回往復移動させる。このようにして、地中に、改良土によって形成される柱状体が製造される。 The excavation auger head is used in a wet columnar improvement method for strengthening soft ground having a high water content. The construction procedure of the wet columnar improvement method is, for example, as follows. First, a pile core set is performed. Next, excavation is started at the pile core position by the excavation auger head. When excavation is started, discharge of cement milk as a solidified material from the excavation auger head is also started. The excavation auger head mixes the current soil and the solidified material while excavating in the ground, generates improved soil, and agitates the improved soil. When the excavation auger head reaches a predetermined target position, the excavation auger head is started to be pulled out. When the excavation auger head is pulled out, the excavation auger head is driven to rotate and agitates the improved soil. The excavation auger head is reciprocated multiple times so that the improved soil is carefully stirred. Thus, the columnar body formed of the improved soil is manufactured in the ground.
特許文献1は、従来の掘削オーガヘッドの一例を示している。この掘削オーガヘッドは、掘削軸の下端から上方に向けて、掘削翼、逆回転翼(共回り防止翼)、下回転翼(下撹拌翼)、及び上回転翼(上撹拌翼)を備えている。逆回転翼は、掘削軸に回転自在に設けられている。このため、特許文献1の記載によれば、掘削オーガヘッドが地中を掘進するときに、逆回転翼が掘削翼に対して逆回転し、掘削翼及び逆回転翼によって土塊が砕かれ、固化材が均一に混合される。また、この掘削オーガヘッドは、合計4枚の平板状の撹拌翼を備えている。平面視において、2枚の下撹拌翼に対して2枚の上撹拌翼は直交しており、これらの4枚の撹拌翼は十字を描くように配置されている。
上述したように従来は、改良土の撹拌を入念に行うために、掘削オーガヘッドを往復させる回数を増加させていた。このため、作業時間の増大を招いていた。 As described above, conventionally, the number of times the excavating auger head is reciprocated has been increased in order to carefully stir the improved soil. For this reason, the working time has been increased.
そこで本発明は、掘削オーガヘッドを往復させる回数を増大させることなく、改良土の撹拌を入念に行うことができる掘削オーガヘッドを提供する。 Therefore, the present invention provides an excavation auger head that can carefully stir the improved soil without increasing the number of times the excavation auger head is reciprocated.
本発明に係る掘削オーガヘッドは、回転駆動される掘削軸と、前記掘削軸の下端部に固定されており、複数の掘削ビットを有する掘削翼と、前記掘削翼の上方で前記掘削軸に回転自在に取り付けられ、前記掘削軸の半径方向外側に延出する平板状の共回り防止翼と、前記共回り防止翼の上方で前記掘削軸に固定され、前記掘削軸から前記半径方向外側に離れた位置で前記掘削軸に沿って螺旋を描く帯状の第1撹拌翼と、前記第1撹拌翼の上方で前記掘削軸に固定され、前記掘削軸の半径方向外側に延出する平板状の第2撹拌翼と、を備えており、前記掘削軸の軸方向から見て、前記第1撹拌翼と前記掘削軸との間には、複数の開口部が形成されている。
The excavation auger head according to the present invention is fixed to the lower end portion of the excavation shaft that is driven to rotate, the excavation blade having a plurality of excavation bits, and rotates to the excavation shaft above the excavation blade A flat co-rotation preventing wing that is freely attached and extends radially outward of the excavation shaft, and is fixed to the excavation shaft above the co-rotation prevention wing and separated from the excavation shaft outward in the radial direction. A belt-shaped first stirring blade that spirals along the excavation shaft at a certain position, and a flat plate-shaped first stirring blade that is fixed to the excavation shaft above the first stirring blade and extends radially outward of the excavation shaft. 2 agitating blades, and a plurality of openings are formed between the first agitating blade and the excavation shaft when viewed from the axial direction of the excavation shaft .
前記掘削オーガヘッドにおいて、前記第1撹拌翼は、該第1撹拌翼の外周面に沿って配置される複数の耐摩耗部材を備えている。 In the excavation auger head, the first stirring blade includes a plurality of wear-resistant members disposed along an outer peripheral surface of the first stirring blade.
前記掘削オーガヘッドにおいて、前記第1撹拌翼が前記掘削軸を周回する角度は、330°から390°の範囲にある。 In the excavation auger head, an angle at which the first stirring blade orbits the excavation shaft is in a range of 330 ° to 390 °.
前記掘削オーガヘッドにおいて、前記第1撹拌翼が描く前記螺旋における直径に対する高さの比は、6/10から8/10の範囲にある。 In the excavating auger head, a ratio of a height to a diameter of the spiral drawn by the first stirring blade is in a range of 6/10 to 8/10.
本発明に係る掘削オーガヘッドは、掘削オーガヘッドを往復させる回数を増大させることなく、改良土の撹拌を入念に行うことができる。 The excavation auger head according to the present invention can carefully stir the improved soil without increasing the number of times the excavation auger head is reciprocated.
図1は、建柱車100の側面図である。建柱車100は、掘削オーガヘッド1、掘削オーガヘッド1を回転させる回転軸101、回転軸101を昇降させるクレーン102、及びクレーム102を支持する車両103を備えている。また、湿式柱状改良工法を実施するために、固化材としてのセメントミルクを蓄えるタンク(図示せず)も配置される。
FIG. 1 is a side view of the
(第1実施形態の構成)
図2−4を参照して、第1実施形態に係る掘削オーガヘッド1を説明する。図2は、第1実施形態に係る掘削オーガヘッド1の正面図である。図3は、第1実施形態に係る掘削オーガヘッド1の側面図である。図4は、第1実施形態に係る第1撹拌翼7の平面図である。
(Configuration of the first embodiment)
With reference to FIGS. 2-4, the
図2、図3において、掘削オーガヘッド1は、掘削軸2、2つの第1掘削翼3、第2掘削翼4、軸受5、2つの共回り防止翼6、第1撹拌翼7、2つの第2撹拌翼8を備えている。
2 and 3, the
掘削軸2は、その上端部に六角軸2aを備えている。六角軸2aは、建柱車100の回転軸101内の六角凹部とスプライン嵌合する。このスプライン嵌合により、掘削軸2は、回転軸101の同軸上で回転軸101に固定される。また、掘削軸2は筒状体であり、掘削軸2の下端には、固化材を吐出するための開口2bが形成されている。回転軸101も筒状体であり、図示せぬタンクから固化材が回転軸101を介して掘削軸2に供給され、開口2bから吐出される。
The
第1掘削翼3及び第2掘削翼4は、掘削軸2の下端部に固定されており、掘削軸2の半径方向外側に延出している。2つの第1掘削翼3は、互いに反対方向に延出している。第2掘削翼4は、2つの第1掘削翼3に対して略直角方向に延出している。第1掘削翼3及び第2掘削翼4はそれぞれ、平板状の形状を有している。第1掘削翼3及び第2掘削翼4はそれぞれ、複数の掘削ビット9を有している。掘削ビット9は溶接により掘削翼3、4に固定されている。
The
軸受5及び2つの共回り防止翼6は、第1掘削翼3及び第2掘削翼4の上方に設けられている。軸受5は、掘削軸2を回転自在に受けている。掘削軸2は、軸受5の上下それぞれにフランジ2cを有しており、2つのフランジ2cは軸受5の上下移動を制止している。2つの共回り防止翼6は、軸受5に固定されており、掘削軸2の半径方向外側に延出している。2つの共回り防止翼6は、互いに反対方向に延出している。2つの共回り防止翼6はそれぞれ、平板状の形状を有している。
The
第1撹拌翼7は、共回り防止翼6の上方で掘削軸2に固定されている。図4に示されるように、第1撹拌翼7は、帯状部分7aと、橋架部分7b、7c、7dとを備えている。帯状部分7aは、掘削軸2から半径方向外側に離れた位置で掘削軸2に沿って螺旋を描いている。本実施形態では、帯状部分7aは、掘削軸2を略一周している。橋架部分7b、7c、7dは、帯状部分7aを掘削軸2に連結している。図2、図3に示されるように、橋架部分7bが下側に位置し、橋架部分7bが中間に位置し、橋架部分7dが上側に位置している。図4に示されるように、平面視において、第1撹拌翼7と掘削軸2との間には、複数の開口部Aが形成されている。
The first stirring
本実施形態では、帯状部分7aが掘削軸2を周回する角度は、345°である。つまり、この角度は、一周(360°)よりも15°だけ小さい。
In the present embodiment, the angle at which the belt-
第2撹拌翼8は、第1撹拌翼7の上方で掘削軸2に固定されており、掘削軸2の半径方向外側に延出している。2つの第2撹拌翼8は、互いに反対方向に延出している。第2撹拌翼8は、平板状の形状を有している。
The
図5を参照して、掘削オーガヘッド1の各部の主要な寸法を説明する。図5は、寸法を示す第1実施形態に係る掘削オーガヘッド1の正面図である。主要長さL0は、第1掘削翼3の下端から第2撹拌翼8の上端までの掘削軸2の軸方向長さを指している。本実施形態では、主要長さL0は、1000mmである。掘削幅L1は、掘削軸2の半径方向における第1掘削翼3の両端間幅を指している。本実施形態では、掘削幅L1は、520mmである。共回り防止幅L2は、掘削軸2の半径方向における共回り防止翼6の両端間幅を指している。本実施形態では、共回り防止幅L2は、600mmである。撹拌幅L3は、掘削軸2の半径方向における第1撹拌翼7及び第2撹拌翼8の両端間幅を指している。ここで、第1撹拌翼7の両端間幅は、第2撹拌翼8の両端間幅に等しい。本実施形態では、撹拌幅L3は、500mmである。第1撹拌長さL4は、第1撹拌翼7の下端から上端までの掘削軸2の軸方向長さを指している。本実施形態では、第1撹拌長さL4は、350mmである。
The main dimensions of each part of the
図6、図7を参照して、掘削時及び引抜時における掘削オーガヘッド1の作用を説明する。
With reference to FIGS. 6 and 7, the operation of the
図6は、掘進時における掘削オーガヘッド1の回転方向及び改良土の移動方向を示す図である。掘削オーガヘッド1が掘進するとき、掘削軸2は回転方向R1で回転するように駆動され、下方向へ移動する。回転方向R1は、掘進方向から見て時計回り方向である。また、掘削軸2の下端の開口2bから、スラリー(固化材)が吐出される。掘進時、改良土(現状土)は、掘削翼3、4、共回り防止翼6、第1撹拌翼7、及び第2撹拌翼8を順に通過する。以下、この順番に沿って、掘進時における掘削オーガヘッド1の各部の作用を説明する。掘削翼3、4は、掘削ビット9により、現状土を粉砕し、土中を掘進する。掘進に伴って、現状土と固化材とが混合され、改良土が生成される。共回り防止翼6は、掘進によって形成された孔壁Wに食い込み、固定される。これにより、共回り防止翼6は、改良土の動きを制止させ、土塊をほぐす。第1撹拌翼7の時計回りの回転により、改良土は開口部Aから上方向に盛り上がる。開口部Aから上方向に押し出された改良土は、螺旋を描く第1撹拌翼7によって、縦方向及び水平方向で切られる。このようにして、第1撹拌翼7は、改良土を縦方向及び水平方向で移動させ、改良土をより一層撹拌する。第2撹拌翼8は、第1撹拌翼7で撹拌された改良土を再度水平方向に切る。これにより、第2撹拌翼8は、改良土を更に撹拌する。
FIG. 6 is a diagram illustrating the rotation direction of the
図7は、引抜時における掘削オーガヘッド1の回転方向及び改良土の移動方向を示す図である。掘削オーガヘッド1が引き抜かれるとき、掘削軸2は回転方向R2で回転するように駆動される。回転方向R2は、掘進方向から見て反時計回り方向であり、上述の回転方向R1とは反対の方向である。引抜時、改良土は、第2撹拌翼8、第1撹拌翼7、共回り防止翼6、及び掘削翼3、4を順に通過する。以下、この順番に沿って、掘進時における掘削オーガヘッド1の各部の作用を説明する。第2撹拌翼8は、掘進時と同様に改良土を水平方向に撹拌する。第1撹拌翼7の反時計回りの回転により、改良土は下方向に押し込まれる。開口部Aから下方向に押し出された改良土は、掘進時と同様に、螺旋を描く第1撹拌翼7によって、縦方向及び水平方向で切られる。このようにして、第1撹拌翼7は、改良土を縦方向及び水平方向で移動させ、改良土をより一層撹拌する。共回り防止翼6は、掘進時と同様に、改良土の動きを制止させ、土塊をほぐす。引抜時、掘削翼3、4は、撹拌翼として機能する。このため、掘削翼3、4は、仕上げの撹拌を行う。
FIG. 7 is a diagram illustrating the rotation direction of the
このように、掘削オーガヘッド1が掘進するとき及び引き抜かれるときの双方で、改良土の撹拌が良好に行われる。
In this way, the improved soil is well stirred both when the excavating
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態に係る第1撹拌翼7の平面図である。第2実施形態に係る第1撹拌翼7は、第1実施形態に係る第1撹拌翼7の構成に加えて、複数の耐摩耗部材10を備えている。耐摩耗部材10を除いて、第1実施形態と第2実施形態との間に相違はない。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a plan view of the
図8において、複数の耐摩耗部材10は、第1撹拌翼7の外周面に沿って配置されている。複数の耐摩耗部材10は、例えば溶接により第1撹拌翼7の外周面に固定される。各耐摩耗部材10は、一定間隔毎に配置されている。
In FIG. 8, the plurality of wear-
(本実施形態の効果)
本実施形態に係る掘削オーガヘッド1は、上述した次の構成により、次の効果を有している。
(Effect of this embodiment)
The
(1)第1、2実施形態に係る掘削オーガヘッド1は、掘削軸2と、掘削翼3と、共回り防止翼6と、掘削軸2に沿って螺旋を描く帯状の第1撹拌翼7と、第2撹拌翼8とを備えている。
(1) The
掘進時及び引抜時に、開口部Aから押し出された改良土が第1撹拌翼7によって縦方向及び水平方向で切断される。このため、改良土が効率的に撹拌される。このため、第1、2実施形態に係る掘削オーガヘッド1は、掘削オーガヘッド1を往復させる回数を増大させることなく、改良土の撹拌を入念に行うことができる。
The improved soil pushed out from the opening A is cut in the longitudinal direction and the horizontal direction by the
(2)第2実施形態に係る第1撹拌翼7は、該第1撹拌翼7の外周面に沿って配置される複数の耐摩耗部材10を備えている。
(2) The
耐摩耗部材10は第1撹拌翼7の外周面から、掘削軸2の半径方向外側に突出しているので、掘削オーガヘッド1の回転時に、第1撹拌翼7の外周面ではなく耐摩耗部材10が、土からの摩擦抵抗を受ける。この結果、第1撹拌翼7の外周面が削られる代わりに、耐摩耗部材10が削られる。このため、第2実施形態に係る掘削オーガヘッド1は、第1撹拌翼7の外周面の摩耗を抑制できる。特に、耐摩耗部材10が摩耗により突出長さが減少した場合、更に新たな耐摩耗部材10を第1撹拌翼7の外周面に固定することによって、突出長さを確保できる。
Since the wear-
(3)第1、第2実施形態に係る掘削オーガヘッド1において、第1撹拌翼7が掘削軸2を周回する角度は、330°から390°の範囲にある。本実施形態では、この角度は345°に設定されている。
(3) In the
発明者らの試験結果によれば、前記角度が前記範囲にあるときに、効率よく改良土の撹拌が行われた。 According to the test results of the inventors, the improved soil was efficiently stirred when the angle was in the range.
このため、第1、第2実施形態に係る掘削オーガヘッド1は、効率よく改良土の撹拌を実行できる。
For this reason, the
(4)第1、第2実施形態に係る掘削オーガヘッド1において、第1撹拌翼7が描く螺旋における直径に対する高さの比は、6/10から8/10の範囲にある。本実施形態では、この比は7/10に設定されている。図5において、この比はL4/L2を指しており、350mm/500mm=7/10である。
(4) In the
前記比を増加させると第1撹拌翼7の螺旋角が増加すると共に、第1撹拌翼7の軸方向長さが増大する。螺旋角が小さいと、平板状の撹拌翼に近くなり、螺旋を描く第1撹拌翼によって得られる特有の効果(効率的な撹拌)が小さくなる。一方、第1撹拌翼7の軸方向長さが増大すると、掘削オーガヘッド1のコンパクト化が阻害される。このため、第1、第2実施形態に係る掘削オーガヘッド1は、掘削オーガヘッド1の長さを増大させることなく、効率的な改良土の撹拌を実現できる。
Increasing the ratio increases the spiral angle of the
1 掘削オーガヘッド
2 掘削軸
3 掘削翼
4 掘削翼
5 軸受
6 共回り防止翼
7 第1撹拌翼
8 第2撹拌翼
9 掘削ビット
10 耐摩耗部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記掘削軸の下端部に固定されており、複数の掘削ビットを有する掘削翼と、
前記掘削翼の上方で前記掘削軸に回転自在に取り付けられ、前記掘削軸の半径方向外側に延出する平板状の共回り防止翼と、
前記共回り防止翼の上方で前記掘削軸に固定され、前記掘削軸から前記半径方向外側に離れた位置で前記掘削軸に沿って螺旋を描く帯状の第1撹拌翼と、
前記第1撹拌翼の上方で前記掘削軸に固定され、前記掘削軸の半径方向外側に延出する平板状の第2撹拌翼と、を備えており、
前記掘削軸の軸方向から見て、前記第1撹拌翼と前記掘削軸との間には、複数の開口部が形成されている、掘削オーガヘッド。 A rotationally driven drilling shaft;
A drilling blade fixed to the lower end of the drilling shaft and having a plurality of drilling bits;
A flat joint prevention blade that is rotatably attached to the excavation shaft above the excavation blade and extends outward in the radial direction of the excavation shaft;
A belt-shaped first stirring blade that is fixed to the excavation shaft above the co-rotation prevention blade and spirals along the excavation shaft at a position away from the excavation shaft in the radial direction;
A flat plate-like second stirring blade fixed to the excavation shaft above the first stirring blade and extending radially outward of the excavation shaft ,
An excavation auger head in which a plurality of openings are formed between the first agitating blade and the excavation shaft as viewed from the axial direction of the excavation shaft .
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