土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法
【課題】 添加剤の移送部分を二重管構造にする必要がなく、添加剤の供給を切り替えるための弁を別個に設ける必要がない土壌への添加剤吐出装置を提供する。
【解決手段】回転外面と、添加剤を流通させる流路と、該流路と連通するように該回転外面に形成された内吐出口と、を有する内シャフトと、所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌される中空の外シャフトであって、該回転外面に面する回転内面に形成された第１受入口及び第２受入口と、第１受入口に連通するように外面に形成された第１外吐出口と、第２受入口に連通するように外面に形成された第２外吐出口と、を有する外シャフトと、を備えてなり、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち第１回動位置において内吐出口と第１受入口とが連通し、かつ第２回動位置において内吐出口と第２受入口とが連通する、土壌への添加剤吐出装置。
【解決手段】回転外面と、添加剤を流通させる流路と、該流路と連通するように該回転外面に形成された内吐出口と、を有する内シャフトと、所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌される中空の外シャフトであって、該回転外面に面する回転内面に形成された第１受入口及び第２受入口と、第１受入口に連通するように外面に形成された第１外吐出口と、第２受入口に連通するように外面に形成された第２外吐出口と、を有する外シャフトと、を備えてなり、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち第１回動位置において内吐出口と第１受入口とが連通し、かつ第２回動位置において内吐出口と第２受入口とが連通する、土壌への添加剤吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法に関し、より詳細には、土壌中に進行又は後退する際に土壌へ添加剤をうまく添加することができる土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌へ添加剤を添加することは、様々な目的によりこれまで行われてきた。例えば、土壌に汚染物質が含まれているときに該汚染物質を無害化するために該汚染物質に対応する添加剤を土壌に添加することや、土壌に養分を与えるために養分を含んだ添加剤を土壌に添加することや、建造物等を構築する際に建造物等の荷重を地盤が支持できるように元の軟弱地盤（土壌）を固化させるための添加剤（固化剤。例えば、セメント系固化材スラリ−、セメントミルク等）を土壌に添加すること等が行われてきた。
これら土壌への添加剤の添加は、添加対象とする土壌へできるだけむらなく均一になるように添加剤を添加する必要があるが、添加する土壌が地面下の深い位置に存している等で困難なことも多い。
【０００３】
例えば、前述のような軟弱地盤（土壌）を固化させるために土壌に添加剤を添加する場合、通常、軟弱地盤中の深い位置まで添加剤（固化剤。例えば、セメント系固化材スラリ−、セメントミルク等）を添加して十分に攪拌混合し固化させる必要があることから、そのための装置や方法が数多く提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、「二重管の外管外周にスクリュー羽根を形成し、該スクリュー羽根外径が撹拌羽根先端外径より小さく、所定の外径を有するスクリューロッド下端に、撹拌ヘッドを連結して成り、該撹拌ヘッドには複数段の撹拌羽根を軸方向に配設すると共に、上・下部２カ所に固化材の吐出口を設け、該吐出口のそれぞれを前記二重管ロッドの内・外管に連通したことを特徴とする地盤改良装置。」（特許文献１中の請求項２）が開示されている。
さらに、特許文献１には、「撹拌羽根先端外径より小さく、所定の外径を有するスクリューロッド下端に、複数段の撹拌羽根を有する撹拌ヘッドを連結したロッド体を正転・給進し、改良区間の所定深度まで掘削した後、前記撹拌ヘッドの上下に設けた吐出口の内、下部吐出口から固化材を吐出しながら正転・給進して、ほぼ前記上下の吐出口間の距離を掘削・撹拌することにより先端部改良を行って改良区間下端に到達し、次に上部吐出口から固化材を吐出しながら前記ロッド体を正転・引揚げして、撹拌羽根で撹拌すると共に、前記スクリューロッドによる排土を行い、次に改良不要区間を前記ロッド体を正転又は逆転して引揚げることを特徴とする地盤改良工法。」（特許文献１中の請求項１）が開示されている。
このような特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法においては、「先端部Ｃの改良を行うため、第１図ハ、ニの如く撹拌ヘッド１１の下部吐出口２０から固化材Ｓを吐出させながらロッド１３を正転させて給進し、ほぼ上下吐出口間の距離を改良区間Ｂの下端部まで掘削撹拌を行う。・・・・・次いで、第１図ホ、ヘの如く上部吐出口１８から固化材Ｓを吐出させ、かつスクリューロッド１３を正転させながら撹拌・引揚げを行う。」（特許文献１中の第２頁第４欄第１６行乃至第２４行）ものであり、このように下方に向けて撹拌ヘッド１１が掘進する際には下部吐出口２０から固化材Ｓを吐出させると共に撹拌ヘッド１１を引き揚げる（即ち、後退させる）際には上部吐出口１８から固化材Ｓを吐出させることで「注入撹拌引揚げ工程における固化材の吐出口を上部吐出口１８とした理由は、撹拌羽根１４、１５、１６の混合撹拌効果をより有効とするためである。」（特許文献１中の第２頁第４欄第３６行乃至第３９行）という効果を奏するものである。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−６２１６７号公報（例えば、特許請求の範囲（請求項１、請求項２）、第２頁第３欄第２９行乃至第４欄第３９行、第１図、第２図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法においては、「スクリューロッド１３と撹拌ヘッド１１とはそれぞれ二重管構造に形成され、内管１７の下端部には上部吐出口１８が外管１９の下端部には下部吐出口２０がそれぞれ開口している。それら内管１７及び外管１９には、例えばセメント系固化材等の固化材が地上の装置から供給され、それぞれ吐出口１８、２０から固化材が所定の圧力で吐出されるように構成され」（特許文献１中の第２頁第３欄第３６行乃至第４４行）ている。
このように特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法は、通常、長さが長くなりがちなスクリューロッド１３を二重管構造にした上で、固化材の供給を弁等によって切り替える必要があり、スクリューロッドの構造が複雑になるためいきおい装置が高価になったり重たくなるという問題があり、そして工法の実施に際しては弁操作等を要することから作業負荷が大きいという問題があったり弁操作を誤る可能性もあった。
そこで、本発明においては、このような添加剤を移送するもの（例えば、特許文献１においてはスクリューロッド１３）を二重管構造にする必要がなく、添加剤（特許文献１においては固化材）の供給を切り替えるための弁を別個に設ける必要がない土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の土壌への添加剤吐出装置（以下、「本装置」という。）は、回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面と、土壌を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路と、該流路と連通するように該回転外面に形成された内吐出口と、を有する内シャフトと、土壌を掘削及び／又は攪拌する回転翼が外面に取り付けられ、該回転軸の周りに所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌される中空の外シャフトであって、該回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成し該回転外面に面する回転内面に形成された第１受入口及び第２受入口と、第１受入口に連通するように外面に形成された第１外吐出口と、第１外吐出口とは該回転軸方向に関し離れた外面に第２受入口に連通するように形成された第２外吐出口と、を有する外シャフトと、を備えてなり、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち回動可能な該所定範囲の一方向の限界である第１回動位置において内吐出口と第１受入口とが連通し、かつ他方向の限界である第２回動位置において内吐出口と第２受入口とが連通するものである、土壌への添加剤吐出装置である。
【０００７】
本装置は、内シャフトと、内シャフトに外嵌される中空の外シャフトと、を備えている。
内シャフトは、土壌を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路を有しており、該流路を経由し該流路と連通する内吐出口へ添加剤を流通させる。内吐出口は、回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面に形成されているので、かかる回転外面に位置する内吐出口から添加剤は吐出されることができる。なお、「回転軸を軸とする回転面」とは、回転軸が属する平面を回転軸を軸として１回転させたとき、該平面上の一つの曲線（直線を含む）が描く曲面をいう（以下、同じ）。
中空の外シャフトは、該回転軸の周りに所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌され、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち回動可能な該所定範囲の一方向（回動方向）の限界を第１回動位置とし、他方向（回動方向をいい、該一方向とは反対方向である。）の限界を第２回動位置とする。即ち、内シャフトに対する外シャフトの回動は、一方向の限界である第１回動位置から他方向（該一方向とは反対方向）の限界である第２回動位置まで許容される（換言すれば、回動可能な該所定範囲は、第１回動位置から第２回動位置までの範囲である。）。外シャフトは、該回転外面（内シャフトの内吐出口が形成される。）に面する回転内面（回転内面も、該回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する。）に形成された第１受入口及び第２受入口を有すると共に、第１受入口に連通するように外面（外シャフトの外面）に形成された第１外吐出口と、第２受入口に連通するように外面（外シャフトの外面）に形成された第２外吐出口と、を有する。ここに第２外吐出口は、「第１外吐出口とは該回転軸方向に関し離れた外面」に形成されるが、これは第２外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から該回転軸が属する直線（以下、「軸直線」という。）に下ろした垂線の足の位置である第２垂線足位置と、第１外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から軸直線に下ろした垂線の足の位置である第１垂線足位置と、が異なることを意味する。また、外シャフトの外面には、土壌を掘削及び／又は攪拌する回転翼が取り付けられるので、該回転軸の周りに回転された状態で回転翼を土壌に当接させることで土壌を掘削及び／又は攪拌することができる。
この内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち第１回動位置（一方向への回動限界）においては内吐出口と第１受入口とが連通し、内吐出口から添加剤は第１受入口に受け入れられ、第１受入口に連通する第１外吐出口から吐出することができる。一方、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち第２回動位置（該一方向とは反対の他方向への回動限界）においては内吐出口と第２受入口とが連通し、内吐出口から添加剤は第２受入口に受け入れられ、第２受入口に連通する第２外吐出口から吐出される。このようにして本装置においては、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を第１回動位置と第２回動位置とに変更することで、添加剤が吐出される吐出位置を、回転軸方向に関し互いに離れた第１外吐出口又は第２外吐出口のいずれかに変更することができる。即ち、本装置は、内シャフトとそれに外嵌される中空の外シャフトとを用いた簡単な構成により両シャフトの相対的回動位置を変更することで、回転軸方向に関し離れた異なる位置から添加剤を吐出することができる。本装置においては、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を変更することで本装置自身が第１外吐出口と第２外吐出口とを切り替えて添加剤を吐出するので、本装置まで添加剤を移送するもの（例えば、特許文献１においてはスクリューロッド１３）を二重管構造にする必要がなく（即ち、本装置までの添加剤の移送流路は単一でよい。）、さらに添加剤の供給を切り替えるための弁を別個に設ける必要がない。
なお、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を第１回動位置と第２回動位置とに変更することは、様々な方法が用いられてよく何ら制限されるものではないが、例えば、次のように内シャフトを回転する方向を一方向と他方向とで変えることによってもよい。即ち、該回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転される際、外シャフトの周囲に存する土壌から外シャフトが該一方向に回転しない方向への摩擦力や抵抗力を外シャフトは受けるが、この摩擦力や抵抗力によって内シャフトに対する外シャフトの回動位置が回動可能な該所定範囲の一方向の限界である第１回動位置になる。そして、該回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転される際、外シャフトの周囲に存する土壌から外シャフトが該他方向に回転しない方向への摩擦力や抵抗力を外シャフトは受けるが、この摩擦力や抵抗力によって内シャフトに対する外シャフトの回動位置が回動可能な該所定範囲の他方向の限界である第２回動位置になる。
【０００８】
内シャフトが有する内吐出口は、単一のものであっても、２のものであってもよい。内吐出口が単一のものであれば、内シャフトに対する外シャフトの回動位置が変更されることで、一つの内吐出口が第１回動位置の場合は第１受入口に連通し、第２回動位置の場合は第２受入口に連通するようにすればよい。
また、２の内吐出口が存する場合、内吐出口が、前記第１回動位置において第１受入口と連通する第１内吐出口と、前記第２回動位置において第２受入口と連通する第２内吐出口と、を有するようにしてもよく、こうすることにより第１受入口と第１外吐出口との間に形成される添加剤の第１流路と、第２受入口と第２外吐出口との間に形成される添加剤の第２流路と、を短く簡単に構成することができるので（前述のように、一つの内吐出口が、第１回動位置の場合は第１受入口に第２回動位置の場合は第２受入口にそれぞれ連通するようにする場合は、第１外吐出口と第２外吐出口とを該回転軸方向に関し離すために第１流路と第２流路との少なくとも一方が該回転軸方向に沿ってのびる部分を有する必要がある。）、外シャフトを堅牢かつ簡単に構成することができる（外シャフトは、回転翼が取り付けられたり、土壌や岩石との摩擦や衝突を受けるので、外シャフトは、空洞である第１流路や第２流路が長くない方が好ましい。）。
【０００９】
前記第１回動位置において、内シャフトが有する第１回動制限内部分が、外シャフトが有する第１回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記一方向へさらに回動することを禁止するものであり、前記第２回動位置において、内シャフトが有する第２回動制限内部分が、外シャフトが有する第２回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記他方向へさらに回動することを禁止するものであってもよい。
こうすることで第１回動位置において第１回動制限内部分が第１回動制限外部分に当接することにより内シャフトに対して外シャフトが前記一方向へさらに回動することが禁止され、そして第２回動位置において第２回動制限内部分が第２回動制限外部分に当接することにより内シャフトに対して外シャフトが前記他方向へさらに回動することが禁止されることから、内シャフトに対する外シャフトの回動可能位置を第１回動位置と第２回動位置との間に確実かつ容易に制限することができ、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を第１回動位置と第２回動位置とのいずれかに確実に位置させることで、添加剤の吐出を第１外吐出口又は第２外吐出口のいずれかから確実に行うことができる。
なお、第１回動制限内部分と第２回動制限内部分とは互いに一体と別体とのいずれであってもよく、同様に、第１回動制限外部分と第２回動制限外部分とは互いに一体と別体とのいずれであってもよい。
【００１０】
回転翼の少なくとも一部が、第１外吐出口と第２外吐出口との間に存するものであってもよい。
こうすることで第１外吐出口又は第２外吐出口から吐出された添加剤を、回転翼によって土壌と攪拌混合できる。
なお、「第１外吐出口と第２外吐出口との間に存する」とは、第１外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から軸直線に下ろした垂線の足の位置である第１垂線足位置を含むと共に軸直線に対して垂直な平面である第１基準面と、第２外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から軸直線に下ろした垂線の足の位置である第２垂線足位置を含むと共に軸直線に対して垂直な平面である第２基準面と、の間の空間に回転翼の少なくとも一部が存している（該回転軸の周りに本装置が回転されるとき、少なくともいずれかの１の回転位置において、該空間に回転翼の少なくとも一部が存していることで足りる。）ことをいう。
【００１１】
前記回転外面及び前記回転内面が、前記回転軸を軸とする直円柱の側面により形成されるものであってもよい。
こうすることで内シャフトが直円柱形状の丸棒部材により形成することができると共に、外シャフトが、直円柱形状の丸棒を内嵌することができるような中空の棒状部材（内部空間が直円柱形状の丸棒を収容することができるようにすればよい。）とすればよく、これら両部材とも形成することが容易であり本装置を安価かつ容易に構成することができる。
【００１２】
前記回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフトが回転し、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有するものであり、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第２回動位置に位置した状態で他方向に外シャフトが回転され、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌から後退する作用を有するものであり、第１外吐出口が第２外吐出口よりも掘進方向に位置するもの（以下、「土壌駆動攪拌混合本装置」という。）であってもよい。
こうすることで前記回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフトが回転し、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌を掘進し土壌中に進入するので、掘進方向に位置する第１外吐出口から添加剤を吐出することで（第１回動位置においては添加剤は内吐出口から第１受入口に受け入れられ第１外吐出口から吐出する。）、第１外吐出口から吐出された添加剤と掘進された土壌とをうまく攪拌混合することができる。逆に、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第２回動位置に位置した状態（例えば、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転される際、外シャフトの周囲に存する土壌から外シャフトが該他方向に回転しない方向への摩擦力や抵抗力を外シャフトは受けるが、この摩擦力や抵抗力によって第１回動位置から第２回動位置へと回動する。）で他方向に外シャフトが回転され、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌から後退するので、掘進方向とは反対方向に位置する第２外吐出口から添加剤を吐出することで（第２回動位置においては添加剤は内吐出口から第２受入口に受け入れられ第２外吐出口から吐出する。）、第２外吐出口から吐出された添加剤と土壌とをうまく攪拌混合することができる。このように土壌駆動攪拌混合本装置によれば、回転翼が土壌を駆動する作用を利用して、添加剤と土壌とをうまく攪拌混合することができる。
【００１３】
本発明は、土壌駆動攪拌混合本装置を用いた土壌に添加剤を添加する方法（以下、「本方法」という。）をも提供する。本方法は、前記回転軸の周りに一方向に内シャフトを回転させ土壌を掘進進入しつつ、第１外吐出口から添加剤を吐出させる第１添加ステップと、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトを回転させ土壌に対して後退しつつ、第２外吐出口から添加剤を吐出させる第２添加ステップと、を含んでなる、土壌への添加剤添加方法である。
こうすることにより、前述のように、回転翼が土壌を駆動する作用を利用して、添加剤と土壌とをうまく攪拌混合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。しかしながら、これらによって本発明は何ら制限されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の土壌への添加剤吐出装置（本装置）１１を示す正面図であり、図２は本装置１１を示す右側面図（図１中、矢印Ｄ方向から見たところを示している。）である。また、図３は図１のＡ−Ａ端面図（図２にも端面位置をＡ−Ａとして示した。）であり、図４は図１のＢ−Ｂ端面図（図２にも端面位置をＢ−Ｂとして示した。なお、図示と理解とを容易にするため、後述の内シャフト２１の嵌入部２７と、嵌入部２７に接する外シャフト５１と、に端面を示すハッチングを付し、それ以外のものにはハッチングを省略した。）であり、図５は図１のＣ−Ｃ端面図（図２にも端面位置をＣ−Ｃとして示した。なお、図示と理解とを容易にするため、後述の内シャフト２１の嵌入部２７と、嵌入部２７に接する外シャフト５１と、に端面を示すハッチングを付し、それ以外のものにはハッチングを省略した。）である。また、図６は、図１のＥ−Ｅ端面（図２に示された面と平行な平面による端面）のうち、後述の内シャフト２１と外シャフト５１と先端部材８１とを含む部分を示した一部端面図である。そして、図７は後述の内シャフト２１の正面図であり、図８は内シャフト２１の右側面図（図８（ａ））及び図７の端面図（図８（ｂ）は図７のＦ−Ｆ端面図であり、図８（ｃ）は図７のＧ−Ｇ端面図であり、図８（ｄ）は図７のＨ−Ｈ端面図である。）である。さらに、図９は後述の外シャフト５１の断面図（断面位置は、図１のＥ−Ｅ断面（即ち、図６）と同じ。）であり、図１０は外シャフト５１の平面図（図９中、矢印Ｊ方向から見たところを示している。）である。図１乃至図１０を参照して、本装置１１について説明する。なお、図中、先端方向（本装置１１が、図示しない土壌を掘削する方向）を矢印Ｐ１にて示し、基端方向（先端方向とは反対方向）を矢印Ｐ２にて示した（矢印Ｐ１及び矢印Ｐ２のいずれも点線Ｋにより示される回転軸と平行である。）。
本装置１１は、大まかには、内シャフト２１と外シャフト５１と先端部材８１と掘削翼９１と攪拌翼９５と自由回転翼９７とを備えている。
【００１６】
内シャフト２１は、鋼製の棒状部材により形成されており、内シャフト２１の基端側に位置し略直六角柱形状をした接続部２３と、接続部２３の先端側に取り付けられた略直円柱形状をしたつば部２５と、つば部２５の先端側に取り付けられた略直円柱形状をした嵌入部２７と、つば部２５に隣接するように嵌入部２７の外面から突出するように形成された突出部２９と、を有してなる。そして、内シャフト２１は、図７中の点線Ｋにより示される回転軸の周りに円滑に回転されることができる（内シャフト２１の重心が該回転軸上に存する。なお、つば部２５が形成する略直円柱形状の軸と、嵌入部２７が形成する略直円柱形状の軸と、は該回転軸上に存し、かつ接続部２３が形成する略直六角柱形状の母線は該回転軸に略平行である（接続部２３の重心も該回転軸上に存する。））。
一方、内シャフト２１には、図７中の点線Ｋにより示される該回転軸に沿って内部流路３１が形成されている。内部流路３１は、該回転軸を軸とした直円柱形状をしており、基端側と先端側とが開放されている（即ち、内シャフト２１の基端から先端まで内部流路３１により連続した流路が形成されている。）。
【００１７】
接続部２３は、本装置１１を回転させる重機等（図示せず）に接続するためのものであり略直六角柱形状をしている。略直六角柱の両底面のうち一方（基端側）の近傍周囲はほぼ直円錐台形状になるように角が取られて丸められている（略直円錐台部分２３ａ）が、これは本装置１１を回転させる重機等（図示せず）には略直六角柱形状の接続部２３を内嵌させることで接続部２３を連結する内嵌部分（図示せず）が設けられるので、略直円錐台部分２３ａを設け接続部２３を該内嵌部分（図示せず）に容易かつ迅速に内嵌させることで、本装置１１を回転させる重機等（図示せず）に容易かつ迅速に接続するためのものである。なお、接続部２３が形成する略直六角柱形状のうち互いに略平行な側面に一対の凹溝２３ｂ１、２３ｂ２が形成されているが、これら一対の凹溝２３ｂ１、２３ｂ２は、接続部２３を該内嵌部分（図示せず）に内嵌した際、該内嵌部分（図示せず）の内壁から突出するように設けられた爪部（図示せず）が係合することにより接続部２３が該内嵌部分（図示せず）から不意に抜け落ちることを防止するためのものである。
つば部２５は、嵌入部２７が形成する略直円柱形状の半径よりも半径が大きい略直円柱形状をしている。
嵌入部２７は、略直円柱（該直円柱の軸は、点線Ｋにより示される該回転軸と同一直線に含まれる。）形状をしており外シャフト５１（後で詳述）に内嵌される。嵌入部２７の側面２７ａには、内部流路３１と連通するように第１内吐出口２７ｈ１及び第２内吐出口２７ｈ２が形成されている。第１内吐出口２７ｈ１及び第２内吐出口２７ｈ２いずれも、嵌入部２７が形成する略直円柱の軸（図７中の点線Ｋにより示される該回転軸に含まれる。）に対して略垂直方向に形成されることで、側面２７ａと内部流路３１とを最短距離により連通させている。第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２とは、該回転軸（点線Ｋ）方向に関し離れており（図７及び図６中、距離Ｍ）、そして嵌入部２７が形成する略直円柱の軸（点線Ｋ）周りの回転位置も異なる（図８（ｂ）と図８（ｃ）とを参照されたい。図８（ｃ）中の角度Ｎだけ第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２との回転位置が異なる。）。
突出部２９は、つば部２５に隣接するように嵌入部２７の外面の所定位置に一対２９ａ、２９ｂ形成されている。これは外シャフト５１（後で詳述）の基端近傍に形成された切り欠き５５ａ、５５ｂに嵌入されることで（突出部２９ａ、２９ｂが、切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することにより）、図７中の点線Ｋにより示される該回転軸の周りの、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置を所定範囲内でのみ許容する（即ち、該所定範囲外への回動を禁止する。）ためのものである。
【００１８】
外シャフト５１は、内シャフト２１の嵌入部２７（略直円柱）を嵌入する内部空間５３（図９参照）を有する中空の略直円筒（点線Ｋにより示される本装置１１の前記回転軸を軸とする。）形状をしている。内部空間５３は基端側と先端側とが開放された略直円柱（点線Ｋにより示される該回転軸を軸とする直円柱）形状をしており、外シャフト５１全体としては円筒形の管（パイプ）形状をしている。
外シャフト５１の基端側近傍には一対の切り欠き５５ａ、５５ｂが形成されており、一対の切り欠き５５ａ、５５ｂは、前述したようにそれぞれ内シャフト２１の突出部２９ａ、２９ｂを受け入れ、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置を所定範囲内でのみ許容する。
外シャフト５１が形成する略直円筒の１の母線上に存する異なる２点に、第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとが形成されている。そして、第１外吐出口５７ａは、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面に形成された第１受入口５９ａに連通している。同様に、第２外吐出口５７ｂは、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面に形成された第２受入口５９ｂに連通している。なお、内シャフト２１の嵌入部２７が内部空間５３に嵌入された場合（かかる場合には、嵌入部２７の側面２７ａと、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面と、はほぼ摺接する。）、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が所定の位置（第１回動位置）においては第１内吐出口２７ｈ１が第１受入口５９ａに連通する（後述する図１１、図１２、図１３及び図１４はこの状態を示している。）と共に、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置がまた別の所定の位置（第２回動位置）においては第２内吐出口２７ｈ２が第２受入口５９ｂに連通する（図３、図４、図５及び図６はこの状態を示している。なお、図３に示すように、切り欠き５５ａ、５５ｂは内シャフト２１の突出部２９ａ、２９ｂを受け入れており、突出部２９ａ、２９ｂが、切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することにより、内シャフト２１に対する外シャフト５１のさらなる回動（図３中、時計回り方向へのさらなる回動）を禁止しており、これにより図３中、時計回り方向へ外シャフト５１をさらに回動させるように力が加わっても外シャフト５１は回動しないので第２内吐出口２７ｈ２から第２受入口５９ｂへの連通状態が保持される。）。
また、第１外吐出口５７ａと第１受入口５９ａとは外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して垂直な直線上に存すると共に、第１外吐出口５７ａと第１受入口５９ａとを連通させる流路は該直線に沿って形成されている（該流路は最短になるようされている。）。同様に、第２外吐出口５７ｂと第２受入口５９ｂとは外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して垂直な直線上に存すると共に、第２外吐出口５７ｂと第２受入口５９ｂとを連通させる流路は該直線に沿って形成されている（該流路は最短になるようされている。）。なお、外シャフト５１が形成する略直円筒のうち第１外吐出口５７ａと反対側には、外シャフト５１の内部空間５３と外部６１とを連通させるように第１潤滑孔６３ａが形成されると共に、該略直円筒のうち第２外吐出口５７ｂと反対側には、外シャフト５１の内部空間５３と外部６１とを連通させるように第２潤滑孔６３ｂが形成されているが、これら第１潤滑孔６３ａ及び第２潤滑孔６３ｂのいずれも、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面と、内部空間５３に嵌入された内シャフト２１の嵌入部２７の外面と、の潤滑を良くするためにグリスや潤滑油等を注入するために形成されている。
一方、後述する自由回転翼９７が、点線Ｋにより示される本装置１１の前記回転軸の周りに回転自在に支持されるよう、外シャフト５１の外面（第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間の該外面の部分）には自由回転翼支持部６５が形成されている。自由回転翼支持部６５は、前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な異なる２の平面に沿って外シャフト５１の外面から突出するようにリング状に形成された第１リング部６５ａ及び第２リング部６５ｂと、第１リング部６５ａと第２リング部６５ｂとの間の外シャフト５１の外面を覆う筒状の筒部６５ｃと、を有している。後述するように、自由回転翼９７の外嵌筒部９７ａが、筒部６５ｃに遊びをもって外嵌されることで、自由回転翼９７は、第１リング部６５ａ及び第２リング部６５ｂにより前記回転軸（点線Ｋ）方向への移動は制限されるが（前記回転軸（点線Ｋ）方向に関する位置は所定位置に保たれる。）、前記回転軸の周りに回転自在に外シャフト５１により支持される。
【００１９】
先端部材８１は、内シャフト２１の嵌入部２７の先端に着脱自在に取り付けられる（具体的にはネジ止めであるが、嵌入部２７に穿設されたネジ孔を図８（ａ）中、ネジ孔２７ｄとして示した。）。
先端部材８１は、主表面が略円形をした板状部材により形成された円盤部分８３と、円盤部分８３に取り付けられ主表面が五角形をした板状部材により形成された突出部分８５と、を有している。円盤部分８３は、その主表面が形成する略円形の中心を前記回転軸（点線Ｋ）がほぼ通過するように嵌入部２７の先端に取り付けられる。突出部分８５は、主表面が形成する五角形の１の頂点（該１の頂点を前記回転軸（点線Ｋ）がほぼ通過する。）が先端方向を向くように円盤部分８３に取り付けられている。
円盤部分８３の主表面が形成する略円形の直径は、外シャフト５１の内部空間５３が形成する略直円柱の直径よりも大きく形成されており（無論、嵌入部２７が形成する略直円柱の直径よりも大きい）、円盤部分８３が外シャフト５１の先端部分に当接することと、つば部２５が外シャフト５１の基端部分に当接すること、により、内シャフト２１に対する外シャフト５１の前記回転軸（点線Ｋ）方向への相対的な位置変化が制限される。ここでは外シャフト５１の基端部分と先端部分との間の長さが、つば部２５の先端側の面と円盤部分８３の基端側の面との間の距離にほぼ同じにされている（該長さが該距離よりもやや小さくされる）。このように内シャフト２１に対する外シャフト５１の前記回転軸（点線Ｋ）方向への相対的な位置変化が制限された状態では、第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとが前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な平面上に存し、さらに第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとが前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な他の平面上に存する。このため内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置のうちある回動位置（ここでは回動可能な所定範囲の一方向の限界である第１回動位置）において第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとが連通し、かつ他のある回動位置（ここでは回動可能な所定範囲の他方向の限界である第２回動位置）において第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとが連通する。
【００２０】
掘削翼９１は、一端が外シャフト５１の先端近傍の外面に取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の支持部材９２ａ、９２ｂ（支持部材９２ａ、９２ｂいずれも長手方向が、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略垂直になるように取り付けられている。）と、支持部材９２ａに取り付けられた３の掘削刃９３ａと、支持部材９２ｂに取り付けられた３の掘削刃９３ｂと、を有してなる。掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂは、それら刃９３ａ、９３ｂの先端方向が前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な面と所定角度１０１ａ、１０１ｂ（図２参照）をなすように取り付けられているので、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が回転すると回転の一方向では土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有し、回転の他方向では土壌から後退する作用を有する。
なお、支持部材９２ａ、９２ｂの主表面は、前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な面と所定の角度（図２中、角度１０３）をなすように、支持部材９２ａ、９２ｂは外シャフト５１の外面に取り付けられており、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が該一方向に回転すると土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有し、該他方向に回転すると土壌から後退する作用を有する（即ち、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌を掘進し土壌中に進入する際には支持部材９２ａ、９２ｂもそれと同様の作用を有し、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌から後退する際には支持部材９２ａ、９２ｂもそれと同様の作用を有する。）。
【００２１】
攪拌翼９５は、一端が外シャフト５１の外面（第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間の部分）に取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２と、一端が外シャフト５１の外面（第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間の部分）に取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２と、を有してなる。先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２いずれも長手方向が、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略垂直になるように取り付けられている。
先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２いずれも、それらの主表面が、前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な面と所定の角度（図２中、角度９４）をなすように外シャフト５１の外面に取り付けられており、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が該一方向に回転すると土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有し、該他方向に回転すると土壌から後退する作用を有する（即ち、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌を掘進し土壌中に進入する際には先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２もそれと同様の作用を有し、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌から後退する際には先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２もそれと同様の作用を有する。）。
【００２２】
自由回転翼９７は、自由回転翼支持部６５の筒部６５ｃに遊びをもって外嵌される外嵌筒部９７ａと、外嵌筒部９７ａに取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の翼本体９７ｂ、９７ｃと、を有してなる。
外嵌筒部９７ａは、中空の直円筒（無底無蓋）をその軸を含む平面により切断した中空の半円筒部分２つがボルトナット４対により連結されることで形成されており、筒部６５ｃに遊びをもって外嵌されることで外シャフト５１に対して前記回転軸（点線Ｋ）の周りに自由に回転することができる。一方、外嵌筒部９７ａは、第１リング部６５ａ及び第２リング部６５ｂのいずれも通過させることはできないので（第１リング部６５ａの外径と第２リング部６５ｂの外径とのいずれもが外嵌筒部９７ａの内径よりも大きく、外嵌筒部９７ａの先端側の環状縁が第１リング部６５ａに当接すると共に、外嵌筒部９７ａの基端側の環状縁が第２リング部６５ｂに当接する）前記回転軸（点線Ｋ）方向への移動は制限される。なお、外嵌筒部９７ａにはその外面と内面とを連通させるノズル形状の開口９７ａｈが形成されているが、この開口９７ａｈは、外嵌筒部９７ａの内面と筒部６５ｃとの間にグリースや潤滑油等を注入するためのものである。
そして、一対の板状（細長い短冊状）の翼本体９７ｂ、９７ｃは、それら長手方向が、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略垂直になるように取り付けられている。また、翼本体９７ｂ、９７ｃの主表面は、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略平行になるよう、翼本体９７ｂ、９７ｃは外シャフト５１に取り付けられている。
【００２３】
本装置１１においては、前述したように、突出部２９ａ、２９ｂが切り欠き５５ａ、５５ｂに嵌入されており、突出部２９ａ、２９ｂが切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することによって、図７中の点線Ｋにより示される該回転軸の周りの、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動を所定範囲内でのみ許容する。上述の図３、図４、図５及び図６に示した状態は、図３、図４及び図５において内シャフト２１に対して外シャフト５１が時計回り方向へさらなる回動することを禁止された状態を示しており、かかる状態（この状態を第２回動位置という。）においては第２内吐出口２７ｈ２が第２受入口５９ｂに連通しているが、第１内吐出口２７ｈ１は第１受入口５９ａに連通していない。
そして、図３、図４及び図５の状態から内シャフト２１に対して外シャフト５１を反時計回り方向（図３中、矢印Ｑ方向）へ回動させることができるが、その回動に伴い第２内吐出口２７ｈ２から第２受入口５９ｂへの連通は断たれ、さらに回動させると突出部２９ａ、２９ｂが切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接する状態になり、この当接によって図７中の点線Ｋにより示される該回転軸の周りに、内シャフト２１に対して外シャフト５１が反時計回り方向（図３中、矢印Ｑ方向）へさらに回動することが禁止される（図１１に示すように、切り欠き５５ａ、５５ｂは内シャフト２１の突出部２９ａ、２９ｂを受け入れており、突出部２９ａ、２９ｂが、切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することにより、内シャフト２１に対する外シャフト５１のさらなる回動（図１１中、反時計回り方向へのさらなる回動）を禁止しており、これにより図１１中、反時計回り方向へ外シャフト５１をさらに回動させるように力が加わっても外シャフト５１は回動しないので第１内吐出口２７ｈ１から第１受入口５９ａへの連通状態が保持される。）。この状態（この状態を第１回動位置という。）を、図１１乃至図１４に示した。なお、図１１は図３と同様の端面を示しており、図１２は図４と同様の端面を示しており、図１３は図５と同様の端面を示しており、そして図１４は図６と同様の端面を示している。図１１乃至図１４に示した第１回動位置においては、第１内吐出口２７ｈ１が第１受入口５９ａに連通しているが、第２内吐出口２７ｈ２は第２受入口５９ｂに連通していない。
即ち、第１回動位置と第２回動位置とでは、内シャフト２１に対して外シャフト５１が、第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２との回転位置の差（図８（ｂ）と図８（ｃ）とに示すように、図８（ｃ）中の角度Ｎだけ第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２との回転位置に差がある。）の角と同じ角だけ回動する。これにより第１回動位置では第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとは連通すると共に第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとの連通は断たれ、逆に、第２回動位置では第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとは連通すると共に第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとの連通は断たれる。このようになるよう内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動自在な所定範囲が定められる（具体的には、所望の回動範囲を許容しそれ以外の回動を禁止するよう、点線Ｋにより示される該回転軸の周りに関する突出部２９ａ、２９ｂと切り欠き５５ａ、５５ｂとの形状を定めればよい。）。
【００２４】
図１５は本装置１１の使用方法を示す一部断面図である。図１５を参照して本装置１１の使用方法（本方法）について簡単に説明しておく。
まず、図１５（ａ）に示すよう本装置１１を重機２０１に取り付ける。具体的には、重機２０１が有する内嵌部分（図示せず）に接続部２３を内嵌させることにより取り付ける。このとき土壌３０１に添加する添加剤（例えば、セメントミルク）を内部流路３１に供給することができるよう、内部流路３１の開放端（接続部２３の基端に存する内部流路３１の開口）に添加剤の供給配管（図示せず）を接続する。なお、重機２０１は、それに取り付けられた本装置１１を、点線Ｋにより示される回転軸（図１５以外の図中に示された点線Ｋと同じ）の周りに一方向と他方向との正逆両方向に自由に回転させることができる。
【００２５】
（第１添加ステップ）
次に、第１添加ステップを行う。重機２０１により、回転軸Ｋの周りに一方向に内シャフト２１を回転させることで本装置１１が土壌３０１を掘進（先端方向。ここでは下方）し土壌３０１中に進入する。前述したように、掘削翼９１（支持部材９２ａ、９２ｂ、掘削刃９３ａ、掘削刃９３ｂ）及び攪拌翼９５は、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が回転すると回転の一方向では土壌３０１を掘進し土壌３０１中に進入する作用を有し、回転の他方向では土壌３０１から後退する作用を有する。第１添加ステップにおいては、回転軸Ｋの周りに該一方向に内シャフト２１を回転させることで外シャフト５１も該一方向に回転させ、本装置１１を土壌３０１中に進入させる。本装置１１を該一方向に回転させ土壌３０１中に進入させつつ、土壌３０１に添加する添加剤（例えば、セメントミルク）を内部流路３１へ圧送供給する。内部流路３１の基端側に供給された添加剤は、内部流路３１を先端側に向かって流れるが、このときは内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置は第１回動位置（即ち、図１１乃至図１４）にあり、第１内吐出口２７ｈ１が第１受入口５９ａに連通しているが、第２内吐出口２７ｈ２は第２受入口５９ｂに連通していない。このため添加剤は、内部流路３１、第１内吐出口２７ｈ１、第１受入口５９ａの順に流れ、第１外吐出口５７ａから土壌３０１に向けて吐出される。第１外吐出口５７ａから土壌３０１に向けて吐出された添加剤は、その後、回転する掘削翼９１（ここでは主として支持部材９２ａ、９２ｂ）及び攪拌翼９５により周囲の土壌３０１とうまく撹拌混合される（自由回転翼９７により周囲の土壌３０１が掘削翼９１や攪拌翼９５と共回りすることが防止され、添加剤と土壌３０１とをうまく撹拌混合することができる。）。
なお、本装置１１を該一方向に回転させ土壌３０１中に進入させる際、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第１回動位置（即ち、図１１乃至図１４）にあるのは、重機２０１が該一方向に内シャフト２１を回転させると、外シャフト５１はその周囲に存する土壌３０１から摩擦や抵抗（該一方向に回転させない方向への力を受ける。）を受け、その摩擦や抵抗によって内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第１回動位置（回動限界）になる。
このように回転軸Ｋの周りに該一方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１を掘進進入しつつ、第１外吐出口５７ａから添加剤を吐出させ土壌３０１に添加する第１添加ステップが終了したところを図１５（ｂ）に示した。
【００２６】
（第２添加ステップ）
そして、第２添加ステップを行う。第１添加ステップが終了した図１５（ｂ）の状態から、回転軸Ｋの周りに他方向（即ち、第１添加ステップとは逆方向）に内シャフト２１を回転させ土壌３０１に対して後退（基端方向。ここでは上方）しつつ、第２外吐出口５７ｂから添加剤を吐出させる。前述のように、掘削翼９１（支持部材９２ａ、９２ｂ、掘削刃９３ａ、掘削刃９３ｂ）及び攪拌翼９５は、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が前記他方向に回転すると土壌３０１から後退する作用を有するので、第２添加ステップにおいては、回転軸Ｋの周りに該他方向に内シャフト２１を回転させることで外シャフト５１も該他方向に回転させ、本装置１１を土壌３０１から後退させる。本装置１１を該他方向に回転させ土壌３０１から後退させつつ、土壌３０１に添加する添加剤を内部流路３１へ圧送供給する。内部流路３１の基端側に供給された添加剤は、内部流路３１を先端側に向かって流れるが、このときは内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置は第２回動位置（即ち、図３乃至図６に示した状態）にあり、第２内吐出口２７ｈ２が第２受入口５９ｂに連通しているが、第１内吐出口２７ｈ１は第１受入口５９ａに連通していない。このため添加剤は、内部流路３１、第２内吐出口２７ｈ２、第２受入口５９ｂの順に流れ、第２外吐出口５７ｂから土壌３０１に向けて吐出される。第２外吐出口５７ｂから土壌３０１に向けて吐出された添加剤は、その後、回転する攪拌翼９５及び掘削翼９１により周囲の土壌３０１とうまく撹拌混合される（自由回転翼９７により周囲の土壌３０１が掘削翼９１や攪拌翼９５と共回りすることが防止され、添加剤と土壌３０１とをうまく撹拌混合することができる。）。
なお、本装置１１を該他方向に回転させ土壌３０１に対して後退させる際、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第２回動位置（即ち、図３乃至図６に示した状態）にあるのは、重機２０１が該他方向に内シャフト２１を回転させると、外シャフト５１はその周囲に存する土壌３０１から摩擦や抵抗（該他方向に回転させない方向への力を受ける。）を受け、その摩擦や抵抗によって内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第２回動位置（回動限界）になる。
このように回転軸Ｋの周りに該他方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１に対して後退（基端方向。ここでは上方）しつつ、第２外吐出口５７ｂから添加剤を吐出させ土壌３０１に添加する第２添加ステップの途中を図１５（ｃ）に、そして第２添加ステップが終了したところを図１５（ｄ）に示した。以上のようにして、添加剤と撹拌混合された土壌３０３を形成することができる。
【００２７】
このように本装置１１を使用すれば、土壌３０１に添加剤をうまく撹拌混合し添加することができる。
特に、本装置１１が、土壌３０１を掘進（先端方向。ここでは下方）しつつ添加剤を添加する場合には先端側（ここでは下方側）に存する第１外吐出口５７ａから添加剤が土壌３０１に向けて吐出され、土壌３０１に対して後退（基端方向。ここでは上方）しつつ添加剤を添加する場合には基端側に存する第２外吐出口５７ｂから添加剤が土壌３０１に向けて吐出されるので、いずれの場合も、土壌３０１に向けて吐出された添加剤は、その後、回転する攪拌翼９５及び掘削翼９１により周囲の土壌３０１とうまく撹拌混合される（自由回転翼９７により周囲の土壌３０１が掘削翼９１や攪拌翼９５と共回りすることが防止され、添加剤と土壌３０１とをうまく撹拌混合することができる。）。
さらに、添加剤と撹拌混合された土壌３０３は、第１添加ステップ及び第２添加ステップにより２度添加剤と撹拌混合されているので、添加剤がまんべんなく混合されている。
【００２８】
以上説明したように、本装置１１は、回転軸Ｋを軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面（略直円柱形状の嵌入部２７の側面２７ａ）と、土壌３０１を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路たる内部流路３１と、該流路たる内部流路３１と連通するように該回転外面（嵌入部２７の側面２７ａ）に形成された内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）と、を有する内シャフト２１と、土壌３０１を掘削及び／又は攪拌する回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）が外面に取り付けられ、該回転軸Ｋの周りに所定範囲内（ここでは第１回動位置と第２回動位置との間の範囲内）で回動自在に内シャフト２１に外嵌される中空の外シャフト５１であって、該回転軸Ｋを軸とする回転面の少なくとも一部を形成し該回転外面（嵌入部２７の側面２７ａ）に面する回転内面（外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面が該回転内面を構成している。なお、ここでは該回転外面と該回転内面とはほぼ摺接している。）に形成された第１受入口５９ａ及び第２受入口５９ｂと、第１受入口５９ａに連通するように外面に形成された第１外吐出口５７ａと、第１外吐出口５７ａとは該回転軸Ｋ方向に関し離れた外面に第２受入口５９ｂに連通するように形成された第２外吐出口５７ｂと、を有する外シャフト５１と、を備えてなり、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置のうち回動可能な該所定範囲（ここでは第１回動位置と第２回動位置との間の範囲）の一方向の限界である第１回動位置において内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）と第１受入口５９ａとが連通し、かつ他方向の限界である第２回動位置において内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）と第２受入口５９ｂとが連通するものである、土壌３０１への添加剤吐出装置である。
【００２９】
そして、本装置１１においては、内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）が、前記第１回動位置において第１受入口５９ａと連通する第１内吐出口２７ｈ１と、前記第２回動位置において第２受入口５９ｂと連通する第２内吐出口２７ｈ２と、を有するものである。
さらに、前記第１回動位置において、内シャフト２１が有する第１回動制限内部分たる突出部２９（２９ａ、２９ｂ）が、外シャフト５１が有する第１回動制限外部分たる切り欠き５５ａ、５５ｂ（を規定する外シャフト５１の面）に当接することで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記一方向へさらに回動することを禁止するものであり、前記第２回動位置において、内シャフト２１が有する第２回動制限内部分たる突出部２９（２９ａ、２９ｂ）が、外シャフト５１が有する第２回動制限外部分たる切り欠き５５ａ、５５ｂ（を規定する外シャフト５１の面）に当接することで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記他方向へさらに回動することを禁止する。
また、回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）の少なくとも一部が、第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間に存する。
さらに、前記回転外面（嵌入部２７の側面２７ａ）及び前記回転内面（外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面）が、前記回転軸Ｋを軸とする直円柱の側面によりほぼ形成されている。
加えて、前記回転軸Ｋの周りに一方向に内シャフト２１が回転されることで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフト５１が回転し、外シャフト５１に取り付けられた回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）が土壌３０１を掘進し土壌３０１中に進入する作用を有するものであり、前記回転軸Ｋの周りに他方向に内シャフト２１が回転されることで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記第２回動位置に位置した状態で他方向に外シャフト５１が回転され、外シャフト５１に取り付けられた回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）が土壌３０１から後退する作用を有するものであり、第１外吐出口５７ａが第２外吐出口５７ｂよりも掘進方向（先端方向）に位置するものである。
上で図１５を参照して説明した本装置１１の使用方法は、本装置１１を用いて土壌３０１に添加剤を添加する方法であって、前記回転軸Ｋの周りに一方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１を掘進進入しつつ、第１外吐出口５７ａから添加剤を吐出させる第１添加ステップと、前記回転軸Ｋの周りに他方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１に対して後退しつつ、第２外吐出口５７ｂから添加剤を吐出させる第２添加ステップと、を含んでなる、土壌への添加剤添加方法である。
なお、本装置１１は、前述した特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法における撹拌ヘッド１１と同様に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の土壌への添加剤吐出装置（本装置）を示す正面図である。
【図２】本装置を示す右側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ端面図である（第２回動位置）。
【図４】図１のＢ−Ｂ端面図である（第２回動位置）。
【図５】図１のＣ−Ｃ端面図である（第２回動位置）。
【図６】図１のＥ−Ｅ端面のうち、内シャフトと外シャフトと先端部材とを含む部分を示す一部端面図である（第２回動位置）。
【図７】内シャフトの正面図である。
【図８】内シャフトの右側面図（図８（ａ））及び図７の端面図（図８（ｂ）は図７のＦ−Ｆ端面図であり、図８（ｃ）は図７のＧ−Ｇ端面図であり、図８（ｄ）は図７のＨ−Ｈ端面図である。）である。
【図９】外シャフトの断面図である。
【図１０】外シャフトの平面図である。
【図１１】図１のＡ−Ａ端面図である（第１回動位置）。
【図１２】図１のＢ−Ｂ端面図である（第１回動位置）。
【図１３】図１のＣ−Ｃ端面図である（第１回動位置）。
【図１４】図１のＥ−Ｅ端面のうち、内シャフトと外シャフトと先端部材とを含む部分を示す一部端面図である（第１回動位置）。
【図１５】本装置の使用方法を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 本装置
２１ 内シャフト
２３ 接続部
２３ａ 略直円錐台部分
２３ｂ１、２３ｂ２ 凹溝
２５ つば部
２７ 嵌入部
２７ａ 側面
２７ｄ ネジ孔
２７ｈ１ 第１内吐出口
２７ｈ２ 第２内吐出口
２９、２９ａ、２９ｂ 突出部
３１ 内部流路
５１ 外シャフト
５３ 内部空間
５５ａ、５５ｂ 切り欠き
５７ａ 第１外吐出口
５７ｂ 第２外吐出口
５９ａ 第１受入口
５９ｂ 第２受入口
６１ 外部
６３ａ 第１潤滑孔
６３ｂ 第２潤滑孔
６５ 自由回転翼支持部
６５ａ 第１リング部
６５ｂ 第２リング部
６５ｃ 筒部
８１ 先端部材
８３ 円盤部分
８５ 突出部分
９１ 掘削翼
９２ａ、９２ｂ 支持部材
９３ａ、９３ｂ 掘削刃
９４ 角度
９５ 攪拌翼
９５ａ１、９５ａ２ 先端側撹拌翼
９５ｂ１、９５ｂ２ 基端側撹拌翼
９７ 自由回転翼
９７ａ 外嵌筒部
９７ａｈ 開口
９７ｂ、９７ｃ 翼本体
１０１ａ、１０１ｂ、１０３ 角度
２０１ 重機
３０１ 土壌
３０３ 添加剤と撹拌混合された土壌
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法に関し、より詳細には、土壌中に進行又は後退する際に土壌へ添加剤をうまく添加することができる土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌へ添加剤を添加することは、様々な目的によりこれまで行われてきた。例えば、土壌に汚染物質が含まれているときに該汚染物質を無害化するために該汚染物質に対応する添加剤を土壌に添加することや、土壌に養分を与えるために養分を含んだ添加剤を土壌に添加することや、建造物等を構築する際に建造物等の荷重を地盤が支持できるように元の軟弱地盤（土壌）を固化させるための添加剤（固化剤。例えば、セメント系固化材スラリ−、セメントミルク等）を土壌に添加すること等が行われてきた。
これら土壌への添加剤の添加は、添加対象とする土壌へできるだけむらなく均一になるように添加剤を添加する必要があるが、添加する土壌が地面下の深い位置に存している等で困難なことも多い。
【０００３】
例えば、前述のような軟弱地盤（土壌）を固化させるために土壌に添加剤を添加する場合、通常、軟弱地盤中の深い位置まで添加剤（固化剤。例えば、セメント系固化材スラリ−、セメントミルク等）を添加して十分に攪拌混合し固化させる必要があることから、そのための装置や方法が数多く提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、「二重管の外管外周にスクリュー羽根を形成し、該スクリュー羽根外径が撹拌羽根先端外径より小さく、所定の外径を有するスクリューロッド下端に、撹拌ヘッドを連結して成り、該撹拌ヘッドには複数段の撹拌羽根を軸方向に配設すると共に、上・下部２カ所に固化材の吐出口を設け、該吐出口のそれぞれを前記二重管ロッドの内・外管に連通したことを特徴とする地盤改良装置。」（特許文献１中の請求項２）が開示されている。
さらに、特許文献１には、「撹拌羽根先端外径より小さく、所定の外径を有するスクリューロッド下端に、複数段の撹拌羽根を有する撹拌ヘッドを連結したロッド体を正転・給進し、改良区間の所定深度まで掘削した後、前記撹拌ヘッドの上下に設けた吐出口の内、下部吐出口から固化材を吐出しながら正転・給進して、ほぼ前記上下の吐出口間の距離を掘削・撹拌することにより先端部改良を行って改良区間下端に到達し、次に上部吐出口から固化材を吐出しながら前記ロッド体を正転・引揚げして、撹拌羽根で撹拌すると共に、前記スクリューロッドによる排土を行い、次に改良不要区間を前記ロッド体を正転又は逆転して引揚げることを特徴とする地盤改良工法。」（特許文献１中の請求項１）が開示されている。
このような特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法においては、「先端部Ｃの改良を行うため、第１図ハ、ニの如く撹拌ヘッド１１の下部吐出口２０から固化材Ｓを吐出させながらロッド１３を正転させて給進し、ほぼ上下吐出口間の距離を改良区間Ｂの下端部まで掘削撹拌を行う。・・・・・次いで、第１図ホ、ヘの如く上部吐出口１８から固化材Ｓを吐出させ、かつスクリューロッド１３を正転させながら撹拌・引揚げを行う。」（特許文献１中の第２頁第４欄第１６行乃至第２４行）ものであり、このように下方に向けて撹拌ヘッド１１が掘進する際には下部吐出口２０から固化材Ｓを吐出させると共に撹拌ヘッド１１を引き揚げる（即ち、後退させる）際には上部吐出口１８から固化材Ｓを吐出させることで「注入撹拌引揚げ工程における固化材の吐出口を上部吐出口１８とした理由は、撹拌羽根１４、１５、１６の混合撹拌効果をより有効とするためである。」（特許文献１中の第２頁第４欄第３６行乃至第３９行）という効果を奏するものである。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−６２１６７号公報（例えば、特許請求の範囲（請求項１、請求項２）、第２頁第３欄第２９行乃至第４欄第３９行、第１図、第２図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法においては、「スクリューロッド１３と撹拌ヘッド１１とはそれぞれ二重管構造に形成され、内管１７の下端部には上部吐出口１８が外管１９の下端部には下部吐出口２０がそれぞれ開口している。それら内管１７及び外管１９には、例えばセメント系固化材等の固化材が地上の装置から供給され、それぞれ吐出口１８、２０から固化材が所定の圧力で吐出されるように構成され」（特許文献１中の第２頁第３欄第３６行乃至第４４行）ている。
このように特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法は、通常、長さが長くなりがちなスクリューロッド１３を二重管構造にした上で、固化材の供給を弁等によって切り替える必要があり、スクリューロッドの構造が複雑になるためいきおい装置が高価になったり重たくなるという問題があり、そして工法の実施に際しては弁操作等を要することから作業負荷が大きいという問題があったり弁操作を誤る可能性もあった。
そこで、本発明においては、このような添加剤を移送するもの（例えば、特許文献１においてはスクリューロッド１３）を二重管構造にする必要がなく、添加剤（特許文献１においては固化材）の供給を切り替えるための弁を別個に設ける必要がない土壌への添加剤吐出装置及び土壌への添加剤添加方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の土壌への添加剤吐出装置（以下、「本装置」という。）は、回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面と、土壌を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路と、該流路と連通するように該回転外面に形成された内吐出口と、を有する内シャフトと、土壌を掘削及び／又は攪拌する回転翼が外面に取り付けられ、該回転軸の周りに所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌される中空の外シャフトであって、該回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成し該回転外面に面する回転内面に形成された第１受入口及び第２受入口と、第１受入口に連通するように外面に形成された第１外吐出口と、第１外吐出口とは該回転軸方向に関し離れた外面に第２受入口に連通するように形成された第２外吐出口と、を有する外シャフトと、を備えてなり、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち回動可能な該所定範囲の一方向の限界である第１回動位置において内吐出口と第１受入口とが連通し、かつ他方向の限界である第２回動位置において内吐出口と第２受入口とが連通するものである、土壌への添加剤吐出装置である。
【０００７】
本装置は、内シャフトと、内シャフトに外嵌される中空の外シャフトと、を備えている。
内シャフトは、土壌を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路を有しており、該流路を経由し該流路と連通する内吐出口へ添加剤を流通させる。内吐出口は、回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面に形成されているので、かかる回転外面に位置する内吐出口から添加剤は吐出されることができる。なお、「回転軸を軸とする回転面」とは、回転軸が属する平面を回転軸を軸として１回転させたとき、該平面上の一つの曲線（直線を含む）が描く曲面をいう（以下、同じ）。
中空の外シャフトは、該回転軸の周りに所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌され、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち回動可能な該所定範囲の一方向（回動方向）の限界を第１回動位置とし、他方向（回動方向をいい、該一方向とは反対方向である。）の限界を第２回動位置とする。即ち、内シャフトに対する外シャフトの回動は、一方向の限界である第１回動位置から他方向（該一方向とは反対方向）の限界である第２回動位置まで許容される（換言すれば、回動可能な該所定範囲は、第１回動位置から第２回動位置までの範囲である。）。外シャフトは、該回転外面（内シャフトの内吐出口が形成される。）に面する回転内面（回転内面も、該回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する。）に形成された第１受入口及び第２受入口を有すると共に、第１受入口に連通するように外面（外シャフトの外面）に形成された第１外吐出口と、第２受入口に連通するように外面（外シャフトの外面）に形成された第２外吐出口と、を有する。ここに第２外吐出口は、「第１外吐出口とは該回転軸方向に関し離れた外面」に形成されるが、これは第２外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から該回転軸が属する直線（以下、「軸直線」という。）に下ろした垂線の足の位置である第２垂線足位置と、第１外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から軸直線に下ろした垂線の足の位置である第１垂線足位置と、が異なることを意味する。また、外シャフトの外面には、土壌を掘削及び／又は攪拌する回転翼が取り付けられるので、該回転軸の周りに回転された状態で回転翼を土壌に当接させることで土壌を掘削及び／又は攪拌することができる。
この内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち第１回動位置（一方向への回動限界）においては内吐出口と第１受入口とが連通し、内吐出口から添加剤は第１受入口に受け入れられ、第１受入口に連通する第１外吐出口から吐出することができる。一方、内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち第２回動位置（該一方向とは反対の他方向への回動限界）においては内吐出口と第２受入口とが連通し、内吐出口から添加剤は第２受入口に受け入れられ、第２受入口に連通する第２外吐出口から吐出される。このようにして本装置においては、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を第１回動位置と第２回動位置とに変更することで、添加剤が吐出される吐出位置を、回転軸方向に関し互いに離れた第１外吐出口又は第２外吐出口のいずれかに変更することができる。即ち、本装置は、内シャフトとそれに外嵌される中空の外シャフトとを用いた簡単な構成により両シャフトの相対的回動位置を変更することで、回転軸方向に関し離れた異なる位置から添加剤を吐出することができる。本装置においては、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を変更することで本装置自身が第１外吐出口と第２外吐出口とを切り替えて添加剤を吐出するので、本装置まで添加剤を移送するもの（例えば、特許文献１においてはスクリューロッド１３）を二重管構造にする必要がなく（即ち、本装置までの添加剤の移送流路は単一でよい。）、さらに添加剤の供給を切り替えるための弁を別個に設ける必要がない。
なお、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を第１回動位置と第２回動位置とに変更することは、様々な方法が用いられてよく何ら制限されるものではないが、例えば、次のように内シャフトを回転する方向を一方向と他方向とで変えることによってもよい。即ち、該回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転される際、外シャフトの周囲に存する土壌から外シャフトが該一方向に回転しない方向への摩擦力や抵抗力を外シャフトは受けるが、この摩擦力や抵抗力によって内シャフトに対する外シャフトの回動位置が回動可能な該所定範囲の一方向の限界である第１回動位置になる。そして、該回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転される際、外シャフトの周囲に存する土壌から外シャフトが該他方向に回転しない方向への摩擦力や抵抗力を外シャフトは受けるが、この摩擦力や抵抗力によって内シャフトに対する外シャフトの回動位置が回動可能な該所定範囲の他方向の限界である第２回動位置になる。
【０００８】
内シャフトが有する内吐出口は、単一のものであっても、２のものであってもよい。内吐出口が単一のものであれば、内シャフトに対する外シャフトの回動位置が変更されることで、一つの内吐出口が第１回動位置の場合は第１受入口に連通し、第２回動位置の場合は第２受入口に連通するようにすればよい。
また、２の内吐出口が存する場合、内吐出口が、前記第１回動位置において第１受入口と連通する第１内吐出口と、前記第２回動位置において第２受入口と連通する第２内吐出口と、を有するようにしてもよく、こうすることにより第１受入口と第１外吐出口との間に形成される添加剤の第１流路と、第２受入口と第２外吐出口との間に形成される添加剤の第２流路と、を短く簡単に構成することができるので（前述のように、一つの内吐出口が、第１回動位置の場合は第１受入口に第２回動位置の場合は第２受入口にそれぞれ連通するようにする場合は、第１外吐出口と第２外吐出口とを該回転軸方向に関し離すために第１流路と第２流路との少なくとも一方が該回転軸方向に沿ってのびる部分を有する必要がある。）、外シャフトを堅牢かつ簡単に構成することができる（外シャフトは、回転翼が取り付けられたり、土壌や岩石との摩擦や衝突を受けるので、外シャフトは、空洞である第１流路や第２流路が長くない方が好ましい。）。
【０００９】
前記第１回動位置において、内シャフトが有する第１回動制限内部分が、外シャフトが有する第１回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記一方向へさらに回動することを禁止するものであり、前記第２回動位置において、内シャフトが有する第２回動制限内部分が、外シャフトが有する第２回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記他方向へさらに回動することを禁止するものであってもよい。
こうすることで第１回動位置において第１回動制限内部分が第１回動制限外部分に当接することにより内シャフトに対して外シャフトが前記一方向へさらに回動することが禁止され、そして第２回動位置において第２回動制限内部分が第２回動制限外部分に当接することにより内シャフトに対して外シャフトが前記他方向へさらに回動することが禁止されることから、内シャフトに対する外シャフトの回動可能位置を第１回動位置と第２回動位置との間に確実かつ容易に制限することができ、内シャフトに対する外シャフトの回動位置を第１回動位置と第２回動位置とのいずれかに確実に位置させることで、添加剤の吐出を第１外吐出口又は第２外吐出口のいずれかから確実に行うことができる。
なお、第１回動制限内部分と第２回動制限内部分とは互いに一体と別体とのいずれであってもよく、同様に、第１回動制限外部分と第２回動制限外部分とは互いに一体と別体とのいずれであってもよい。
【００１０】
回転翼の少なくとも一部が、第１外吐出口と第２外吐出口との間に存するものであってもよい。
こうすることで第１外吐出口又は第２外吐出口から吐出された添加剤を、回転翼によって土壌と攪拌混合できる。
なお、「第１外吐出口と第２外吐出口との間に存する」とは、第１外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から軸直線に下ろした垂線の足の位置である第１垂線足位置を含むと共に軸直線に対して垂直な平面である第１基準面と、第２外吐出口が形成される外シャフトの外面位置から軸直線に下ろした垂線の足の位置である第２垂線足位置を含むと共に軸直線に対して垂直な平面である第２基準面と、の間の空間に回転翼の少なくとも一部が存している（該回転軸の周りに本装置が回転されるとき、少なくともいずれかの１の回転位置において、該空間に回転翼の少なくとも一部が存していることで足りる。）ことをいう。
【００１１】
前記回転外面及び前記回転内面が、前記回転軸を軸とする直円柱の側面により形成されるものであってもよい。
こうすることで内シャフトが直円柱形状の丸棒部材により形成することができると共に、外シャフトが、直円柱形状の丸棒を内嵌することができるような中空の棒状部材（内部空間が直円柱形状の丸棒を収容することができるようにすればよい。）とすればよく、これら両部材とも形成することが容易であり本装置を安価かつ容易に構成することができる。
【００１２】
前記回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフトが回転し、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有するものであり、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第２回動位置に位置した状態で他方向に外シャフトが回転され、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌から後退する作用を有するものであり、第１外吐出口が第２外吐出口よりも掘進方向に位置するもの（以下、「土壌駆動攪拌混合本装置」という。）であってもよい。
こうすることで前記回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフトが回転し、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌を掘進し土壌中に進入するので、掘進方向に位置する第１外吐出口から添加剤を吐出することで（第１回動位置においては添加剤は内吐出口から第１受入口に受け入れられ第１外吐出口から吐出する。）、第１外吐出口から吐出された添加剤と掘進された土壌とをうまく攪拌混合することができる。逆に、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第２回動位置に位置した状態（例えば、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転される際、外シャフトの周囲に存する土壌から外シャフトが該他方向に回転しない方向への摩擦力や抵抗力を外シャフトは受けるが、この摩擦力や抵抗力によって第１回動位置から第２回動位置へと回動する。）で他方向に外シャフトが回転され、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌から後退するので、掘進方向とは反対方向に位置する第２外吐出口から添加剤を吐出することで（第２回動位置においては添加剤は内吐出口から第２受入口に受け入れられ第２外吐出口から吐出する。）、第２外吐出口から吐出された添加剤と土壌とをうまく攪拌混合することができる。このように土壌駆動攪拌混合本装置によれば、回転翼が土壌を駆動する作用を利用して、添加剤と土壌とをうまく攪拌混合することができる。
【００１３】
本発明は、土壌駆動攪拌混合本装置を用いた土壌に添加剤を添加する方法（以下、「本方法」という。）をも提供する。本方法は、前記回転軸の周りに一方向に内シャフトを回転させ土壌を掘進進入しつつ、第１外吐出口から添加剤を吐出させる第１添加ステップと、前記回転軸の周りに他方向に内シャフトを回転させ土壌に対して後退しつつ、第２外吐出口から添加剤を吐出させる第２添加ステップと、を含んでなる、土壌への添加剤添加方法である。
こうすることにより、前述のように、回転翼が土壌を駆動する作用を利用して、添加剤と土壌とをうまく攪拌混合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。しかしながら、これらによって本発明は何ら制限されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の土壌への添加剤吐出装置（本装置）１１を示す正面図であり、図２は本装置１１を示す右側面図（図１中、矢印Ｄ方向から見たところを示している。）である。また、図３は図１のＡ−Ａ端面図（図２にも端面位置をＡ−Ａとして示した。）であり、図４は図１のＢ−Ｂ端面図（図２にも端面位置をＢ−Ｂとして示した。なお、図示と理解とを容易にするため、後述の内シャフト２１の嵌入部２７と、嵌入部２７に接する外シャフト５１と、に端面を示すハッチングを付し、それ以外のものにはハッチングを省略した。）であり、図５は図１のＣ−Ｃ端面図（図２にも端面位置をＣ−Ｃとして示した。なお、図示と理解とを容易にするため、後述の内シャフト２１の嵌入部２７と、嵌入部２７に接する外シャフト５１と、に端面を示すハッチングを付し、それ以外のものにはハッチングを省略した。）である。また、図６は、図１のＥ−Ｅ端面（図２に示された面と平行な平面による端面）のうち、後述の内シャフト２１と外シャフト５１と先端部材８１とを含む部分を示した一部端面図である。そして、図７は後述の内シャフト２１の正面図であり、図８は内シャフト２１の右側面図（図８（ａ））及び図７の端面図（図８（ｂ）は図７のＦ−Ｆ端面図であり、図８（ｃ）は図７のＧ−Ｇ端面図であり、図８（ｄ）は図７のＨ−Ｈ端面図である。）である。さらに、図９は後述の外シャフト５１の断面図（断面位置は、図１のＥ−Ｅ断面（即ち、図６）と同じ。）であり、図１０は外シャフト５１の平面図（図９中、矢印Ｊ方向から見たところを示している。）である。図１乃至図１０を参照して、本装置１１について説明する。なお、図中、先端方向（本装置１１が、図示しない土壌を掘削する方向）を矢印Ｐ１にて示し、基端方向（先端方向とは反対方向）を矢印Ｐ２にて示した（矢印Ｐ１及び矢印Ｐ２のいずれも点線Ｋにより示される回転軸と平行である。）。
本装置１１は、大まかには、内シャフト２１と外シャフト５１と先端部材８１と掘削翼９１と攪拌翼９５と自由回転翼９７とを備えている。
【００１６】
内シャフト２１は、鋼製の棒状部材により形成されており、内シャフト２１の基端側に位置し略直六角柱形状をした接続部２３と、接続部２３の先端側に取り付けられた略直円柱形状をしたつば部２５と、つば部２５の先端側に取り付けられた略直円柱形状をした嵌入部２７と、つば部２５に隣接するように嵌入部２７の外面から突出するように形成された突出部２９と、を有してなる。そして、内シャフト２１は、図７中の点線Ｋにより示される回転軸の周りに円滑に回転されることができる（内シャフト２１の重心が該回転軸上に存する。なお、つば部２５が形成する略直円柱形状の軸と、嵌入部２７が形成する略直円柱形状の軸と、は該回転軸上に存し、かつ接続部２３が形成する略直六角柱形状の母線は該回転軸に略平行である（接続部２３の重心も該回転軸上に存する。））。
一方、内シャフト２１には、図７中の点線Ｋにより示される該回転軸に沿って内部流路３１が形成されている。内部流路３１は、該回転軸を軸とした直円柱形状をしており、基端側と先端側とが開放されている（即ち、内シャフト２１の基端から先端まで内部流路３１により連続した流路が形成されている。）。
【００１７】
接続部２３は、本装置１１を回転させる重機等（図示せず）に接続するためのものであり略直六角柱形状をしている。略直六角柱の両底面のうち一方（基端側）の近傍周囲はほぼ直円錐台形状になるように角が取られて丸められている（略直円錐台部分２３ａ）が、これは本装置１１を回転させる重機等（図示せず）には略直六角柱形状の接続部２３を内嵌させることで接続部２３を連結する内嵌部分（図示せず）が設けられるので、略直円錐台部分２３ａを設け接続部２３を該内嵌部分（図示せず）に容易かつ迅速に内嵌させることで、本装置１１を回転させる重機等（図示せず）に容易かつ迅速に接続するためのものである。なお、接続部２３が形成する略直六角柱形状のうち互いに略平行な側面に一対の凹溝２３ｂ１、２３ｂ２が形成されているが、これら一対の凹溝２３ｂ１、２３ｂ２は、接続部２３を該内嵌部分（図示せず）に内嵌した際、該内嵌部分（図示せず）の内壁から突出するように設けられた爪部（図示せず）が係合することにより接続部２３が該内嵌部分（図示せず）から不意に抜け落ちることを防止するためのものである。
つば部２５は、嵌入部２７が形成する略直円柱形状の半径よりも半径が大きい略直円柱形状をしている。
嵌入部２７は、略直円柱（該直円柱の軸は、点線Ｋにより示される該回転軸と同一直線に含まれる。）形状をしており外シャフト５１（後で詳述）に内嵌される。嵌入部２７の側面２７ａには、内部流路３１と連通するように第１内吐出口２７ｈ１及び第２内吐出口２７ｈ２が形成されている。第１内吐出口２７ｈ１及び第２内吐出口２７ｈ２いずれも、嵌入部２７が形成する略直円柱の軸（図７中の点線Ｋにより示される該回転軸に含まれる。）に対して略垂直方向に形成されることで、側面２７ａと内部流路３１とを最短距離により連通させている。第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２とは、該回転軸（点線Ｋ）方向に関し離れており（図７及び図６中、距離Ｍ）、そして嵌入部２７が形成する略直円柱の軸（点線Ｋ）周りの回転位置も異なる（図８（ｂ）と図８（ｃ）とを参照されたい。図８（ｃ）中の角度Ｎだけ第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２との回転位置が異なる。）。
突出部２９は、つば部２５に隣接するように嵌入部２７の外面の所定位置に一対２９ａ、２９ｂ形成されている。これは外シャフト５１（後で詳述）の基端近傍に形成された切り欠き５５ａ、５５ｂに嵌入されることで（突出部２９ａ、２９ｂが、切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することにより）、図７中の点線Ｋにより示される該回転軸の周りの、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置を所定範囲内でのみ許容する（即ち、該所定範囲外への回動を禁止する。）ためのものである。
【００１８】
外シャフト５１は、内シャフト２１の嵌入部２７（略直円柱）を嵌入する内部空間５３（図９参照）を有する中空の略直円筒（点線Ｋにより示される本装置１１の前記回転軸を軸とする。）形状をしている。内部空間５３は基端側と先端側とが開放された略直円柱（点線Ｋにより示される該回転軸を軸とする直円柱）形状をしており、外シャフト５１全体としては円筒形の管（パイプ）形状をしている。
外シャフト５１の基端側近傍には一対の切り欠き５５ａ、５５ｂが形成されており、一対の切り欠き５５ａ、５５ｂは、前述したようにそれぞれ内シャフト２１の突出部２９ａ、２９ｂを受け入れ、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置を所定範囲内でのみ許容する。
外シャフト５１が形成する略直円筒の１の母線上に存する異なる２点に、第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとが形成されている。そして、第１外吐出口５７ａは、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面に形成された第１受入口５９ａに連通している。同様に、第２外吐出口５７ｂは、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面に形成された第２受入口５９ｂに連通している。なお、内シャフト２１の嵌入部２７が内部空間５３に嵌入された場合（かかる場合には、嵌入部２７の側面２７ａと、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面と、はほぼ摺接する。）、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が所定の位置（第１回動位置）においては第１内吐出口２７ｈ１が第１受入口５９ａに連通する（後述する図１１、図１２、図１３及び図１４はこの状態を示している。）と共に、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置がまた別の所定の位置（第２回動位置）においては第２内吐出口２７ｈ２が第２受入口５９ｂに連通する（図３、図４、図５及び図６はこの状態を示している。なお、図３に示すように、切り欠き５５ａ、５５ｂは内シャフト２１の突出部２９ａ、２９ｂを受け入れており、突出部２９ａ、２９ｂが、切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することにより、内シャフト２１に対する外シャフト５１のさらなる回動（図３中、時計回り方向へのさらなる回動）を禁止しており、これにより図３中、時計回り方向へ外シャフト５１をさらに回動させるように力が加わっても外シャフト５１は回動しないので第２内吐出口２７ｈ２から第２受入口５９ｂへの連通状態が保持される。）。
また、第１外吐出口５７ａと第１受入口５９ａとは外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して垂直な直線上に存すると共に、第１外吐出口５７ａと第１受入口５９ａとを連通させる流路は該直線に沿って形成されている（該流路は最短になるようされている。）。同様に、第２外吐出口５７ｂと第２受入口５９ｂとは外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して垂直な直線上に存すると共に、第２外吐出口５７ｂと第２受入口５９ｂとを連通させる流路は該直線に沿って形成されている（該流路は最短になるようされている。）。なお、外シャフト５１が形成する略直円筒のうち第１外吐出口５７ａと反対側には、外シャフト５１の内部空間５３と外部６１とを連通させるように第１潤滑孔６３ａが形成されると共に、該略直円筒のうち第２外吐出口５７ｂと反対側には、外シャフト５１の内部空間５３と外部６１とを連通させるように第２潤滑孔６３ｂが形成されているが、これら第１潤滑孔６３ａ及び第２潤滑孔６３ｂのいずれも、外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面と、内部空間５３に嵌入された内シャフト２１の嵌入部２７の外面と、の潤滑を良くするためにグリスや潤滑油等を注入するために形成されている。
一方、後述する自由回転翼９７が、点線Ｋにより示される本装置１１の前記回転軸の周りに回転自在に支持されるよう、外シャフト５１の外面（第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間の該外面の部分）には自由回転翼支持部６５が形成されている。自由回転翼支持部６５は、前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な異なる２の平面に沿って外シャフト５１の外面から突出するようにリング状に形成された第１リング部６５ａ及び第２リング部６５ｂと、第１リング部６５ａと第２リング部６５ｂとの間の外シャフト５１の外面を覆う筒状の筒部６５ｃと、を有している。後述するように、自由回転翼９７の外嵌筒部９７ａが、筒部６５ｃに遊びをもって外嵌されることで、自由回転翼９７は、第１リング部６５ａ及び第２リング部６５ｂにより前記回転軸（点線Ｋ）方向への移動は制限されるが（前記回転軸（点線Ｋ）方向に関する位置は所定位置に保たれる。）、前記回転軸の周りに回転自在に外シャフト５１により支持される。
【００１９】
先端部材８１は、内シャフト２１の嵌入部２７の先端に着脱自在に取り付けられる（具体的にはネジ止めであるが、嵌入部２７に穿設されたネジ孔を図８（ａ）中、ネジ孔２７ｄとして示した。）。
先端部材８１は、主表面が略円形をした板状部材により形成された円盤部分８３と、円盤部分８３に取り付けられ主表面が五角形をした板状部材により形成された突出部分８５と、を有している。円盤部分８３は、その主表面が形成する略円形の中心を前記回転軸（点線Ｋ）がほぼ通過するように嵌入部２７の先端に取り付けられる。突出部分８５は、主表面が形成する五角形の１の頂点（該１の頂点を前記回転軸（点線Ｋ）がほぼ通過する。）が先端方向を向くように円盤部分８３に取り付けられている。
円盤部分８３の主表面が形成する略円形の直径は、外シャフト５１の内部空間５３が形成する略直円柱の直径よりも大きく形成されており（無論、嵌入部２７が形成する略直円柱の直径よりも大きい）、円盤部分８３が外シャフト５１の先端部分に当接することと、つば部２５が外シャフト５１の基端部分に当接すること、により、内シャフト２１に対する外シャフト５１の前記回転軸（点線Ｋ）方向への相対的な位置変化が制限される。ここでは外シャフト５１の基端部分と先端部分との間の長さが、つば部２５の先端側の面と円盤部分８３の基端側の面との間の距離にほぼ同じにされている（該長さが該距離よりもやや小さくされる）。このように内シャフト２１に対する外シャフト５１の前記回転軸（点線Ｋ）方向への相対的な位置変化が制限された状態では、第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとが前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な平面上に存し、さらに第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとが前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な他の平面上に存する。このため内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置のうちある回動位置（ここでは回動可能な所定範囲の一方向の限界である第１回動位置）において第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとが連通し、かつ他のある回動位置（ここでは回動可能な所定範囲の他方向の限界である第２回動位置）において第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとが連通する。
【００２０】
掘削翼９１は、一端が外シャフト５１の先端近傍の外面に取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の支持部材９２ａ、９２ｂ（支持部材９２ａ、９２ｂいずれも長手方向が、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略垂直になるように取り付けられている。）と、支持部材９２ａに取り付けられた３の掘削刃９３ａと、支持部材９２ｂに取り付けられた３の掘削刃９３ｂと、を有してなる。掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂは、それら刃９３ａ、９３ｂの先端方向が前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な面と所定角度１０１ａ、１０１ｂ（図２参照）をなすように取り付けられているので、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が回転すると回転の一方向では土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有し、回転の他方向では土壌から後退する作用を有する。
なお、支持部材９２ａ、９２ｂの主表面は、前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な面と所定の角度（図２中、角度１０３）をなすように、支持部材９２ａ、９２ｂは外シャフト５１の外面に取り付けられており、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が該一方向に回転すると土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有し、該他方向に回転すると土壌から後退する作用を有する（即ち、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌を掘進し土壌中に進入する際には支持部材９２ａ、９２ｂもそれと同様の作用を有し、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌から後退する際には支持部材９２ａ、９２ｂもそれと同様の作用を有する。）。
【００２１】
攪拌翼９５は、一端が外シャフト５１の外面（第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間の部分）に取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２と、一端が外シャフト５１の外面（第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間の部分）に取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２と、を有してなる。先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２いずれも長手方向が、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略垂直になるように取り付けられている。
先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２いずれも、それらの主表面が、前記回転軸（点線Ｋ）に対して垂直な面と所定の角度（図２中、角度９４）をなすように外シャフト５１の外面に取り付けられており、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が該一方向に回転すると土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有し、該他方向に回転すると土壌から後退する作用を有する（即ち、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌を掘進し土壌中に進入する際には先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２もそれと同様の作用を有し、掘削刃９３ａ及び掘削刃９３ｂが土壌から後退する際には先端側撹拌翼９５ａ１、９５ａ２及び基端側撹拌翼９５ｂ１、９５ｂ２もそれと同様の作用を有する。）。
【００２２】
自由回転翼９７は、自由回転翼支持部６５の筒部６５ｃに遊びをもって外嵌される外嵌筒部９７ａと、外嵌筒部９７ａに取り付けられた一対の板状（細長い短冊状）の翼本体９７ｂ、９７ｃと、を有してなる。
外嵌筒部９７ａは、中空の直円筒（無底無蓋）をその軸を含む平面により切断した中空の半円筒部分２つがボルトナット４対により連結されることで形成されており、筒部６５ｃに遊びをもって外嵌されることで外シャフト５１に対して前記回転軸（点線Ｋ）の周りに自由に回転することができる。一方、外嵌筒部９７ａは、第１リング部６５ａ及び第２リング部６５ｂのいずれも通過させることはできないので（第１リング部６５ａの外径と第２リング部６５ｂの外径とのいずれもが外嵌筒部９７ａの内径よりも大きく、外嵌筒部９７ａの先端側の環状縁が第１リング部６５ａに当接すると共に、外嵌筒部９７ａの基端側の環状縁が第２リング部６５ｂに当接する）前記回転軸（点線Ｋ）方向への移動は制限される。なお、外嵌筒部９７ａにはその外面と内面とを連通させるノズル形状の開口９７ａｈが形成されているが、この開口９７ａｈは、外嵌筒部９７ａの内面と筒部６５ｃとの間にグリースや潤滑油等を注入するためのものである。
そして、一対の板状（細長い短冊状）の翼本体９７ｂ、９７ｃは、それら長手方向が、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略垂直になるように取り付けられている。また、翼本体９７ｂ、９７ｃの主表面は、外シャフト５１が形成する略直円筒の軸に対して略平行になるよう、翼本体９７ｂ、９７ｃは外シャフト５１に取り付けられている。
【００２３】
本装置１１においては、前述したように、突出部２９ａ、２９ｂが切り欠き５５ａ、５５ｂに嵌入されており、突出部２９ａ、２９ｂが切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することによって、図７中の点線Ｋにより示される該回転軸の周りの、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動を所定範囲内でのみ許容する。上述の図３、図４、図５及び図６に示した状態は、図３、図４及び図５において内シャフト２１に対して外シャフト５１が時計回り方向へさらなる回動することを禁止された状態を示しており、かかる状態（この状態を第２回動位置という。）においては第２内吐出口２７ｈ２が第２受入口５９ｂに連通しているが、第１内吐出口２７ｈ１は第１受入口５９ａに連通していない。
そして、図３、図４及び図５の状態から内シャフト２１に対して外シャフト５１を反時計回り方向（図３中、矢印Ｑ方向）へ回動させることができるが、その回動に伴い第２内吐出口２７ｈ２から第２受入口５９ｂへの連通は断たれ、さらに回動させると突出部２９ａ、２９ｂが切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接する状態になり、この当接によって図７中の点線Ｋにより示される該回転軸の周りに、内シャフト２１に対して外シャフト５１が反時計回り方向（図３中、矢印Ｑ方向）へさらに回動することが禁止される（図１１に示すように、切り欠き５５ａ、５５ｂは内シャフト２１の突出部２９ａ、２９ｂを受け入れており、突出部２９ａ、２９ｂが、切り欠き５５ａ、５５ｂを規定する外シャフト５１の面に当接することにより、内シャフト２１に対する外シャフト５１のさらなる回動（図１１中、反時計回り方向へのさらなる回動）を禁止しており、これにより図１１中、反時計回り方向へ外シャフト５１をさらに回動させるように力が加わっても外シャフト５１は回動しないので第１内吐出口２７ｈ１から第１受入口５９ａへの連通状態が保持される。）。この状態（この状態を第１回動位置という。）を、図１１乃至図１４に示した。なお、図１１は図３と同様の端面を示しており、図１２は図４と同様の端面を示しており、図１３は図５と同様の端面を示しており、そして図１４は図６と同様の端面を示している。図１１乃至図１４に示した第１回動位置においては、第１内吐出口２７ｈ１が第１受入口５９ａに連通しているが、第２内吐出口２７ｈ２は第２受入口５９ｂに連通していない。
即ち、第１回動位置と第２回動位置とでは、内シャフト２１に対して外シャフト５１が、第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２との回転位置の差（図８（ｂ）と図８（ｃ）とに示すように、図８（ｃ）中の角度Ｎだけ第１内吐出口２７ｈ１と第２内吐出口２７ｈ２との回転位置に差がある。）の角と同じ角だけ回動する。これにより第１回動位置では第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとは連通すると共に第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとの連通は断たれ、逆に、第２回動位置では第２内吐出口２７ｈ２と第２受入口５９ｂとは連通すると共に第１内吐出口２７ｈ１と第１受入口５９ａとの連通は断たれる。このようになるよう内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動自在な所定範囲が定められる（具体的には、所望の回動範囲を許容しそれ以外の回動を禁止するよう、点線Ｋにより示される該回転軸の周りに関する突出部２９ａ、２９ｂと切り欠き５５ａ、５５ｂとの形状を定めればよい。）。
【００２４】
図１５は本装置１１の使用方法を示す一部断面図である。図１５を参照して本装置１１の使用方法（本方法）について簡単に説明しておく。
まず、図１５（ａ）に示すよう本装置１１を重機２０１に取り付ける。具体的には、重機２０１が有する内嵌部分（図示せず）に接続部２３を内嵌させることにより取り付ける。このとき土壌３０１に添加する添加剤（例えば、セメントミルク）を内部流路３１に供給することができるよう、内部流路３１の開放端（接続部２３の基端に存する内部流路３１の開口）に添加剤の供給配管（図示せず）を接続する。なお、重機２０１は、それに取り付けられた本装置１１を、点線Ｋにより示される回転軸（図１５以外の図中に示された点線Ｋと同じ）の周りに一方向と他方向との正逆両方向に自由に回転させることができる。
【００２５】
（第１添加ステップ）
次に、第１添加ステップを行う。重機２０１により、回転軸Ｋの周りに一方向に内シャフト２１を回転させることで本装置１１が土壌３０１を掘進（先端方向。ここでは下方）し土壌３０１中に進入する。前述したように、掘削翼９１（支持部材９２ａ、９２ｂ、掘削刃９３ａ、掘削刃９３ｂ）及び攪拌翼９５は、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が回転すると回転の一方向では土壌３０１を掘進し土壌３０１中に進入する作用を有し、回転の他方向では土壌３０１から後退する作用を有する。第１添加ステップにおいては、回転軸Ｋの周りに該一方向に内シャフト２１を回転させることで外シャフト５１も該一方向に回転させ、本装置１１を土壌３０１中に進入させる。本装置１１を該一方向に回転させ土壌３０１中に進入させつつ、土壌３０１に添加する添加剤（例えば、セメントミルク）を内部流路３１へ圧送供給する。内部流路３１の基端側に供給された添加剤は、内部流路３１を先端側に向かって流れるが、このときは内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置は第１回動位置（即ち、図１１乃至図１４）にあり、第１内吐出口２７ｈ１が第１受入口５９ａに連通しているが、第２内吐出口２７ｈ２は第２受入口５９ｂに連通していない。このため添加剤は、内部流路３１、第１内吐出口２７ｈ１、第１受入口５９ａの順に流れ、第１外吐出口５７ａから土壌３０１に向けて吐出される。第１外吐出口５７ａから土壌３０１に向けて吐出された添加剤は、その後、回転する掘削翼９１（ここでは主として支持部材９２ａ、９２ｂ）及び攪拌翼９５により周囲の土壌３０１とうまく撹拌混合される（自由回転翼９７により周囲の土壌３０１が掘削翼９１や攪拌翼９５と共回りすることが防止され、添加剤と土壌３０１とをうまく撹拌混合することができる。）。
なお、本装置１１を該一方向に回転させ土壌３０１中に進入させる際、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第１回動位置（即ち、図１１乃至図１４）にあるのは、重機２０１が該一方向に内シャフト２１を回転させると、外シャフト５１はその周囲に存する土壌３０１から摩擦や抵抗（該一方向に回転させない方向への力を受ける。）を受け、その摩擦や抵抗によって内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第１回動位置（回動限界）になる。
このように回転軸Ｋの周りに該一方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１を掘進進入しつつ、第１外吐出口５７ａから添加剤を吐出させ土壌３０１に添加する第１添加ステップが終了したところを図１５（ｂ）に示した。
【００２６】
（第２添加ステップ）
そして、第２添加ステップを行う。第１添加ステップが終了した図１５（ｂ）の状態から、回転軸Ｋの周りに他方向（即ち、第１添加ステップとは逆方向）に内シャフト２１を回転させ土壌３０１に対して後退（基端方向。ここでは上方）しつつ、第２外吐出口５７ｂから添加剤を吐出させる。前述のように、掘削翼９１（支持部材９２ａ、９２ｂ、掘削刃９３ａ、掘削刃９３ｂ）及び攪拌翼９５は、前記回転軸（点線Ｋ）の周りに外シャフト５１が前記他方向に回転すると土壌３０１から後退する作用を有するので、第２添加ステップにおいては、回転軸Ｋの周りに該他方向に内シャフト２１を回転させることで外シャフト５１も該他方向に回転させ、本装置１１を土壌３０１から後退させる。本装置１１を該他方向に回転させ土壌３０１から後退させつつ、土壌３０１に添加する添加剤を内部流路３１へ圧送供給する。内部流路３１の基端側に供給された添加剤は、内部流路３１を先端側に向かって流れるが、このときは内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置は第２回動位置（即ち、図３乃至図６に示した状態）にあり、第２内吐出口２７ｈ２が第２受入口５９ｂに連通しているが、第１内吐出口２７ｈ１は第１受入口５９ａに連通していない。このため添加剤は、内部流路３１、第２内吐出口２７ｈ２、第２受入口５９ｂの順に流れ、第２外吐出口５７ｂから土壌３０１に向けて吐出される。第２外吐出口５７ｂから土壌３０１に向けて吐出された添加剤は、その後、回転する攪拌翼９５及び掘削翼９１により周囲の土壌３０１とうまく撹拌混合される（自由回転翼９７により周囲の土壌３０１が掘削翼９１や攪拌翼９５と共回りすることが防止され、添加剤と土壌３０１とをうまく撹拌混合することができる。）。
なお、本装置１１を該他方向に回転させ土壌３０１に対して後退させる際、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第２回動位置（即ち、図３乃至図６に示した状態）にあるのは、重機２０１が該他方向に内シャフト２１を回転させると、外シャフト５１はその周囲に存する土壌３０１から摩擦や抵抗（該他方向に回転させない方向への力を受ける。）を受け、その摩擦や抵抗によって内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置が第２回動位置（回動限界）になる。
このように回転軸Ｋの周りに該他方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１に対して後退（基端方向。ここでは上方）しつつ、第２外吐出口５７ｂから添加剤を吐出させ土壌３０１に添加する第２添加ステップの途中を図１５（ｃ）に、そして第２添加ステップが終了したところを図１５（ｄ）に示した。以上のようにして、添加剤と撹拌混合された土壌３０３を形成することができる。
【００２７】
このように本装置１１を使用すれば、土壌３０１に添加剤をうまく撹拌混合し添加することができる。
特に、本装置１１が、土壌３０１を掘進（先端方向。ここでは下方）しつつ添加剤を添加する場合には先端側（ここでは下方側）に存する第１外吐出口５７ａから添加剤が土壌３０１に向けて吐出され、土壌３０１に対して後退（基端方向。ここでは上方）しつつ添加剤を添加する場合には基端側に存する第２外吐出口５７ｂから添加剤が土壌３０１に向けて吐出されるので、いずれの場合も、土壌３０１に向けて吐出された添加剤は、その後、回転する攪拌翼９５及び掘削翼９１により周囲の土壌３０１とうまく撹拌混合される（自由回転翼９７により周囲の土壌３０１が掘削翼９１や攪拌翼９５と共回りすることが防止され、添加剤と土壌３０１とをうまく撹拌混合することができる。）。
さらに、添加剤と撹拌混合された土壌３０３は、第１添加ステップ及び第２添加ステップにより２度添加剤と撹拌混合されているので、添加剤がまんべんなく混合されている。
【００２８】
以上説明したように、本装置１１は、回転軸Ｋを軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面（略直円柱形状の嵌入部２７の側面２７ａ）と、土壌３０１を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路たる内部流路３１と、該流路たる内部流路３１と連通するように該回転外面（嵌入部２７の側面２７ａ）に形成された内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）と、を有する内シャフト２１と、土壌３０１を掘削及び／又は攪拌する回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）が外面に取り付けられ、該回転軸Ｋの周りに所定範囲内（ここでは第１回動位置と第２回動位置との間の範囲内）で回動自在に内シャフト２１に外嵌される中空の外シャフト５１であって、該回転軸Ｋを軸とする回転面の少なくとも一部を形成し該回転外面（嵌入部２７の側面２７ａ）に面する回転内面（外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面が該回転内面を構成している。なお、ここでは該回転外面と該回転内面とはほぼ摺接している。）に形成された第１受入口５９ａ及び第２受入口５９ｂと、第１受入口５９ａに連通するように外面に形成された第１外吐出口５７ａと、第１外吐出口５７ａとは該回転軸Ｋ方向に関し離れた外面に第２受入口５９ｂに連通するように形成された第２外吐出口５７ｂと、を有する外シャフト５１と、を備えてなり、内シャフト２１に対する外シャフト５１の回動位置のうち回動可能な該所定範囲（ここでは第１回動位置と第２回動位置との間の範囲）の一方向の限界である第１回動位置において内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）と第１受入口５９ａとが連通し、かつ他方向の限界である第２回動位置において内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）と第２受入口５９ｂとが連通するものである、土壌３０１への添加剤吐出装置である。
【００２９】
そして、本装置１１においては、内吐出口（第１内吐出口２７ｈ１、第２内吐出口２７ｈ２）が、前記第１回動位置において第１受入口５９ａと連通する第１内吐出口２７ｈ１と、前記第２回動位置において第２受入口５９ｂと連通する第２内吐出口２７ｈ２と、を有するものである。
さらに、前記第１回動位置において、内シャフト２１が有する第１回動制限内部分たる突出部２９（２９ａ、２９ｂ）が、外シャフト５１が有する第１回動制限外部分たる切り欠き５５ａ、５５ｂ（を規定する外シャフト５１の面）に当接することで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記一方向へさらに回動することを禁止するものであり、前記第２回動位置において、内シャフト２１が有する第２回動制限内部分たる突出部２９（２９ａ、２９ｂ）が、外シャフト５１が有する第２回動制限外部分たる切り欠き５５ａ、５５ｂ（を規定する外シャフト５１の面）に当接することで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記他方向へさらに回動することを禁止する。
また、回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）の少なくとも一部が、第１外吐出口５７ａと第２外吐出口５７ｂとの間に存する。
さらに、前記回転外面（嵌入部２７の側面２７ａ）及び前記回転内面（外シャフト５１の内部空間５３を規定する内面）が、前記回転軸Ｋを軸とする直円柱の側面によりほぼ形成されている。
加えて、前記回転軸Ｋの周りに一方向に内シャフト２１が回転されることで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフト５１が回転し、外シャフト５１に取り付けられた回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）が土壌３０１を掘進し土壌３０１中に進入する作用を有するものであり、前記回転軸Ｋの周りに他方向に内シャフト２１が回転されることで、内シャフト２１に対して外シャフト５１が前記第２回動位置に位置した状態で他方向に外シャフト５１が回転され、外シャフト５１に取り付けられた回転翼（掘削翼９１、攪拌翼９５）が土壌３０１から後退する作用を有するものであり、第１外吐出口５７ａが第２外吐出口５７ｂよりも掘進方向（先端方向）に位置するものである。
上で図１５を参照して説明した本装置１１の使用方法は、本装置１１を用いて土壌３０１に添加剤を添加する方法であって、前記回転軸Ｋの周りに一方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１を掘進進入しつつ、第１外吐出口５７ａから添加剤を吐出させる第１添加ステップと、前記回転軸Ｋの周りに他方向に内シャフト２１を回転させ土壌３０１に対して後退しつつ、第２外吐出口５７ｂから添加剤を吐出させる第２添加ステップと、を含んでなる、土壌への添加剤添加方法である。
なお、本装置１１は、前述した特許文献１に記載の地盤改良装置及び地盤改良工法における撹拌ヘッド１１と同様に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の土壌への添加剤吐出装置（本装置）を示す正面図である。
【図２】本装置を示す右側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ端面図である（第２回動位置）。
【図４】図１のＢ−Ｂ端面図である（第２回動位置）。
【図５】図１のＣ−Ｃ端面図である（第２回動位置）。
【図６】図１のＥ−Ｅ端面のうち、内シャフトと外シャフトと先端部材とを含む部分を示す一部端面図である（第２回動位置）。
【図７】内シャフトの正面図である。
【図８】内シャフトの右側面図（図８（ａ））及び図７の端面図（図８（ｂ）は図７のＦ−Ｆ端面図であり、図８（ｃ）は図７のＧ−Ｇ端面図であり、図８（ｄ）は図７のＨ−Ｈ端面図である。）である。
【図９】外シャフトの断面図である。
【図１０】外シャフトの平面図である。
【図１１】図１のＡ−Ａ端面図である（第１回動位置）。
【図１２】図１のＢ−Ｂ端面図である（第１回動位置）。
【図１３】図１のＣ−Ｃ端面図である（第１回動位置）。
【図１４】図１のＥ−Ｅ端面のうち、内シャフトと外シャフトと先端部材とを含む部分を示す一部端面図である（第１回動位置）。
【図１５】本装置の使用方法を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 本装置
２１ 内シャフト
２３ 接続部
２３ａ 略直円錐台部分
２３ｂ１、２３ｂ２ 凹溝
２５ つば部
２７ 嵌入部
２７ａ 側面
２７ｄ ネジ孔
２７ｈ１ 第１内吐出口
２７ｈ２ 第２内吐出口
２９、２９ａ、２９ｂ 突出部
３１ 内部流路
５１ 外シャフト
５３ 内部空間
５５ａ、５５ｂ 切り欠き
５７ａ 第１外吐出口
５７ｂ 第２外吐出口
５９ａ 第１受入口
５９ｂ 第２受入口
６１ 外部
６３ａ 第１潤滑孔
６３ｂ 第２潤滑孔
６５ 自由回転翼支持部
６５ａ 第１リング部
６５ｂ 第２リング部
６５ｃ 筒部
８１ 先端部材
８３ 円盤部分
８５ 突出部分
９１ 掘削翼
９２ａ、９２ｂ 支持部材
９３ａ、９３ｂ 掘削刃
９４ 角度
９５ 攪拌翼
９５ａ１、９５ａ２ 先端側撹拌翼
９５ｂ１、９５ｂ２ 基端側撹拌翼
９７ 自由回転翼
９７ａ 外嵌筒部
９７ａｈ 開口
９７ｂ、９７ｃ 翼本体
１０１ａ、１０１ｂ、１０３ 角度
２０１ 重機
３０１ 土壌
３０３ 添加剤と撹拌混合された土壌
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面と、土壌を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路と、該流路と連通するように該回転外面に形成された内吐出口と、を有する内シャフトと、
土壌を掘削及び／又は攪拌する回転翼が外面に取り付けられ、該回転軸の周りに所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌される中空の外シャフトであって、該回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成し該回転外面に面する回転内面に形成された第１受入口及び第２受入口と、第１受入口に連通するように外面に形成された第１外吐出口と、第１外吐出口とは該回転軸方向に関し離れた外面に第２受入口に連通するように形成された第２外吐出口と、を有する外シャフトと、
を備えてなり、
内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち回動可能な該所定範囲の一方向の限界である第１回動位置において内吐出口と第１受入口とが連通し、かつ他方向の限界である第２回動位置において内吐出口と第２受入口とが連通するものである、
土壌への添加剤吐出装置。
【請求項２】
内吐出口が、前記第１回動位置において第１受入口と連通する第１内吐出口と、前記第２回動位置において第２受入口と連通する第２内吐出口と、を有するものである、請求項１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項３】
前記第１回動位置において、内シャフトが有する第１回動制限内部分が、外シャフトが有する第１回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記一方向へさらに回動することを禁止するものであり、
前記第２回動位置において、内シャフトが有する第２回動制限内部分が、外シャフトが有する第２回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記他方向へさらに回動することを禁止するものである、請求項１又は２に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項４】
回転翼の少なくとも一部が、第１外吐出口と第２外吐出口との間に存するものである、請求項１乃至３のいずれか１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項５】
前記回転外面及び前記回転内面が、前記回転軸を軸とする直円柱の側面により形成されるものである、請求項１乃至４のいずれか１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項６】
前記回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフトが回転し、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有するものであり、
前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第２回動位置に位置した状態で他方向に外シャフトが回転され、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌から後退する作用を有するものであり、
第１外吐出口が第２外吐出口よりも掘進方向に位置するものである、請求項１乃至５のいずれか１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の土壌への添加剤吐出装置を用いて土壌に添加剤を添加する方法であって、
前記回転軸の周りに一方向に内シャフトを回転させ土壌を掘進進入しつつ、第１外吐出口から添加剤を吐出させる第１添加ステップと、
前記回転軸の周りに他方向に内シャフトを回転させ土壌に対して後退しつつ、第２外吐出口から添加剤を吐出させる第２添加ステップと、
を含んでなる、土壌への添加剤添加方法。
【請求項１】
回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成する回転外面と、土壌を掘削及び／又は攪拌する際に土壌に添加される添加剤を流通させる流路と、該流路と連通するように該回転外面に形成された内吐出口と、を有する内シャフトと、
土壌を掘削及び／又は攪拌する回転翼が外面に取り付けられ、該回転軸の周りに所定範囲内で回動自在に内シャフトに外嵌される中空の外シャフトであって、該回転軸を軸とする回転面の少なくとも一部を形成し該回転外面に面する回転内面に形成された第１受入口及び第２受入口と、第１受入口に連通するように外面に形成された第１外吐出口と、第１外吐出口とは該回転軸方向に関し離れた外面に第２受入口に連通するように形成された第２外吐出口と、を有する外シャフトと、
を備えてなり、
内シャフトに対する外シャフトの回動位置のうち回動可能な該所定範囲の一方向の限界である第１回動位置において内吐出口と第１受入口とが連通し、かつ他方向の限界である第２回動位置において内吐出口と第２受入口とが連通するものである、
土壌への添加剤吐出装置。
【請求項２】
内吐出口が、前記第１回動位置において第１受入口と連通する第１内吐出口と、前記第２回動位置において第２受入口と連通する第２内吐出口と、を有するものである、請求項１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項３】
前記第１回動位置において、内シャフトが有する第１回動制限内部分が、外シャフトが有する第１回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記一方向へさらに回動することを禁止するものであり、
前記第２回動位置において、内シャフトが有する第２回動制限内部分が、外シャフトが有する第２回動制限外部分に当接することで、内シャフトに対して外シャフトが前記他方向へさらに回動することを禁止するものである、請求項１又は２に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項４】
回転翼の少なくとも一部が、第１外吐出口と第２外吐出口との間に存するものである、請求項１乃至３のいずれか１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項５】
前記回転外面及び前記回転内面が、前記回転軸を軸とする直円柱の側面により形成されるものである、請求項１乃至４のいずれか１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項６】
前記回転軸の周りに一方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第１回動位置に位置した状態で一方向に外シャフトが回転し、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌を掘進し土壌中に進入する作用を有するものであり、
前記回転軸の周りに他方向に内シャフトが回転されることで、内シャフトに対して外シャフトが前記第２回動位置に位置した状態で他方向に外シャフトが回転され、外シャフトに取り付けられた回転翼が土壌から後退する作用を有するものであり、
第１外吐出口が第２外吐出口よりも掘進方向に位置するものである、請求項１乃至５のいずれか１に記載の土壌への添加剤吐出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の土壌への添加剤吐出装置を用いて土壌に添加剤を添加する方法であって、
前記回転軸の周りに一方向に内シャフトを回転させ土壌を掘進進入しつつ、第１外吐出口から添加剤を吐出させる第１添加ステップと、
前記回転軸の周りに他方向に内シャフトを回転させ土壌に対して後退しつつ、第２外吐出口から添加剤を吐出させる第２添加ステップと、
を含んでなる、土壌への添加剤添加方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−５６６０３（Ｐ２００７−５６６０３Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４５１９４（Ｐ２００５−２４５１９４）
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（３９４００６０５９）岩水開発株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（３９４００６０５９）岩水開発株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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