地盤改良攪拌装置
【目的】本発明は高い混合攪拌作用を提供する地盤改良攪拌装置を提供する。
【構成】回転軸と、前記回転軸の先端に設けられる掘削部材と、前記回転軸の外周に設けられる攪拌部材と、前記回転軸の外周に、前記回転軸の回転が伝播しないように枢設される共回り防止部材と、を備え、前記掘削部材が回転して地盤を掘削し、前記攪拌部材が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌して地盤中に柱状体を形成する地盤改良攪拌装置であって、前記攪拌部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする地盤改良攪拌装置とする。
【構成】回転軸と、前記回転軸の先端に設けられる掘削部材と、前記回転軸の外周に設けられる攪拌部材と、前記回転軸の外周に、前記回転軸の回転が伝播しないように枢設される共回り防止部材と、を備え、前記掘削部材が回転して地盤を掘削し、前記攪拌部材が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌して地盤中に柱状体を形成する地盤改良攪拌装置であって、前記攪拌部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする地盤改良攪拌装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は地盤改良攪拌装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な地盤上に住宅等を建築する場合において、その地盤を強化する方法の一つとして、地盤を掘削し縦穴を形成し、その掘削土と地盤固化材（セメントミルク）とを混合して縦穴に柱状体を造成して、地盤の支持力を高める地盤改良工法がある。この工法は、例えば図８（ａ）に示す地盤改良攪拌装置１００により行われる。まず、昇降回転可能に設けられた回転軸１０１を回転しながら地盤に貫入し、その先端の掘削部材１０２により地盤を掘削する（図８（ｂ）及び（ｃ）を参照）。所定の深さまで掘削した後、回転軸１０１の先端に設けられた吐出口１０５から地盤固化材を吐出するとともに回転軸１０１を回転しながら引き上げる。これにより、回転軸１０１に横方向へ突設された掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌する。このとき、共回り防止部材１０６が掘削土と地盤固化材が掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４と共回りすることを防止することにより、混合攪拌作用が高まる。このようにして地盤中に柱状体を造成して地盤を改良する。
この工法では強度の高い柱状体を造成することにより、より高い地盤改良効果が得られる。強度の高い柱状体を造成するためには掘削土と地盤固化材とをより均一に混合攪拌する必要があるが、上記構成の棒状又は板状の掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４では掘削土と地盤固化材とを均一に混合することは困難であった。そこで、棒状又は板状の攪拌翼に上下方向に突出するピンを設ける構成が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される地盤改良攪拌装置では、攪拌翼に金属製のピンを複数設けて、攪拌翼が掘削土と地盤固化材の混合体に接する面積を増加させて混合攪拌作用を高めている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８‐１３４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
攪拌翼にピンを備える上記地盤改良攪拌装置では、掘削土中の礫や石が攪拌翼の隣接するピンの間に挟まるなどして、礫や石とピンとが干渉することにより、混合攪拌作用が低下していた。加えて、礫や石がピンへ干渉することにより攪拌翼の劣化が早期に起こっていた。
一方、強度の高い柱状体を造成するために、回転軸１０１を引き上げる際に回転軸１０１を繰り返し昇降回転させて、掘削土と地盤固化材とを混合攪拌する必要があるが、繰り返し昇降回転させることは作業性を低下させていた。このような作業性の低下を防止するために、攪拌翼の数を増やして混合攪拌作用を高めることが考えられる。確かに攪拌翼の数を増やせば混合攪拌作用が高まるが、一方で、攪拌翼同士の間隔が狭くなり、隣接する攪拌翼との間に掘削土中の礫や石が挟まるなどの攪拌翼への干渉が生じるため、全体として攪拌混合作用は向上しない。さらに、攪拌翼の数を増やせば、その分回転軸のトルクが増加するため回転駆動系への負担が増す。特に地盤が粘性土を含む場合はこのトルクが著しく増加するため回転駆動系に大きな負担を強いることになる。
そこで、本発明は高い混合攪拌作用を提供する地盤改良攪拌装置を提供することを課題の一つとする。また、掘削土中の礫や石による攪拌翼の劣化を低減することを課題の一つとする。さらに、回転駆動系への負担の少ない地盤改良攪拌装置を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以上の課題を少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の構成からなる。即ち、
回転軸と、
前記回転軸の先端に設けられる掘削部材と、
前記回転軸の外周に設けられる攪拌部材と、
前記回転軸の外周に、前記回転軸の回転が伝播しないように枢設される共回り防止部材と、
を備え、前記掘削部材が回転して地盤を掘削し、前記攪拌部材が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌して地盤中に柱状体を形成する地盤改良攪拌装置であって、
前記攪拌部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする地盤改良攪拌装置である。
【発明の効果】
【０００６】
このように構成された地盤改良攪拌装置によれば、攪拌部材が掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形するため、掘削土中の礫、石や粘性土が攪拌部材に干渉しても攪拌部材が変形してその干渉による影響が最小限に抑えられる。その結果、混合攪拌作用の低下が防止される。さらに掘削土中の礫、石や粘性土と攪拌部材との干渉が最小限となるため、掘削土中の礫、石や粘性土による攪拌部材の劣化が低減される。特に、掘削土が粘性土である場合には、掘削土をすり潰す効果を発する。加えて、攪拌部材が掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形することにより、回転軸のトルクが過剰に増加することが防止され、装置の回転駆動系への負担が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の地盤改良攪拌装置における構成要素について詳細に説明する。
回転軸は中空であって昇降回転駆動機によりガイドに沿って回転昇降可能なように立設される。回転軸の先端には掘削部材が設けられる。掘削部材は、回転軸の回転に伴って回転して地盤を掘削可能であれば、その形態は特に限定されない。通常、掘削部材は下方に突出する複数の掘削爪を備え、回転軸の回転に伴って複数の掘削爪が地盤を掘削する。掘削部材の大きさは作製する柱状体の大きさを考慮して決定される。
さらに回転軸の先端近傍には吐出口が形成される。回転軸には地盤固化材注入機に接続されており、地盤固化材注入機から注入された地盤固化材が回転軸の中空部を経て吐出口から吐出される。なお、ここで使用する地盤固化材は特に限定されず、地盤の組成、作製する柱状体の大きさなどを考慮して、公知の地盤固化材の中から適宜選択することができる。
【０００８】
回転軸の外周に攪拌部材が設けられる。撹拌部材は回転軸の回転に伴って回転軸の周方向に回転して、後述の共回り防止部材と協調して掘削土又は掘削土と地盤固化材の混合体を混合撹拌する。撹拌部材は混合撹拌時において、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する。撹拌部材の形状は特に限定されず、板状、棒状などの形状とすることができる。撹拌部材の長さは、形成する柱状体の大きさを考慮して決定することができる。回転軸の外周に複数の撹拌部材を設けてもよい。例えば、回転軸の上下方向において異なる位置（即ち、高さが異なる位置）に撹拌部材を複数設けてもよい。
【０００９】
撹拌部材は可撓性を有することが好ましい。このようにすれば、掘削土中の礫、石や粘性土による干渉の低減とともに、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体に対する反発力が撹拌部材に生じる。この反発力により、撹拌部材が掘削土をすり潰して細粒化する。その結果、掘削土と地盤固化材との混合撹拌作用が一層向上することとなる。特に掘削土が粘性土からなる場合に、撹拌部材に発生する反発力により、粘性土をすり潰して細粒化し、掘削土と地盤固化材の混合撹拌作用が一層向上する。可撓性を有する撹拌部材を構成する材料としては、天然ゴム、合成ゴム等のエラストマー、プラスティックなどを挙げることができる。撹拌部材を構成する材料としてエラストマーを採用すれば、撹拌部材が高い可撓性を有することとなるため、掘削土中の礫、石や粘性土による干渉が一層低減され、掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。
また、金属材料を板ばね状、コイルばね状に成形したものを撹拌部材として利用することもできる。金属材料であってもこのような形状とすれば、高い可撓性（弾性）を呈するため、上記反発力が得られ、混合撹拌作用の向上が図られる。なお、撹拌部材の形状を鎖状又はワイヤ状とすることにより、上記材料に限らず種々の金属材料、繊維材料等を撹拌部材の材料として採用することができる。撹拌部材は以上の材料を組み合わせて形成しても良い。例えば、エラストマー内に金属製のワイヤーを含ませた複合体から撹拌部材を形成してもよい。このようにすれば、エラストマーによる可撓性と金属製ワイヤーによる剛性とを併せ持つ撹拌部材とすることができる。
【００１０】
本発明の一態様では、撹拌部材は回転軸の外周に突設する撹拌翼と、撹拌翼に取り付けられる、可撓性を有する補助撹拌部とからなる。可撓性の補助撹拌部を設けることにより、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体への接触面積が増加するとともに、掘削土又は掘削土と地盤固化材に対する反発力が補助撹拌部に生じて掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。補助撹拌部は撹拌翼に複数個形成しても良い。例えば、ピン状の補助撹拌部を撹拌翼に等間隔に複数個配列させても良い。使用する補助撹拌部の数や配置する間隔は、地盤に含まれる礫、石や粘性土の割合や、形成する柱状体の強度などを考慮して適宜決定することができる。補助撹拌部材を複数個使用する場合は、その材料や形状が全て同一であっても良いことはもちろん、地盤に含まれる礫、石や粘性土の割合や形成する柱状体の強度などを考慮して一部の材料や形状が他と異なるようにしてもよい。
【００１１】
共回り防止部材は、回転軸の回転が伝播しないように回転軸の外周に枢設される。共回り防止部材により、混合撹拌時において、撹拌部材が回動するのに伴って掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体とが回動することが防止され、混合撹拌作用が向上する。共回り防止部材は可撓性を有することが好ましい。上述の可撓性を有する撹拌部材と同様に、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体に対する反発力が共回り防止部材に生じ、共回り防止部材が掘削土をすり潰して細粒化し、掘削土と地盤固化材との混合撹拌作用が一層向上することとなる。特に掘削土が粘性土からなる場合には、この反発力により、粘性土をすり潰して細粒化し、掘削土と地盤固化材の混合撹拌作用が一層向上する。可撓性を有する共回り防止部材を構成する材料としては、上述の可撓性を有する撹拌部材と同様に、天然ゴム、合成ゴム等のエラストマー、プラスティックなどを挙げることができる。撹拌部材を構成する材料としてエラストマーを採用すれば、撹拌部材が高い可撓性を有することとなるため、掘削土中の礫、石や粘性土による干渉が一層低減され、掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。上記可撓性を有する撹拌部材を使用するとともに、可撓性を有する共回り防止部材を使用することが好ましい。掘削土中の礫、石や粘性土による干渉が一層低減され、掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果がより一層増すからである。共回り防止部材の形状は特に限定されないが、例えば、回転軸に対して横方向に突出する棒状又は板状とすることができる。
【００１２】
本発明の他の態様では、共回り防止部材は枠状であって、回転軸に垂直な横枠部と、回転軸に平行な縦枠部と、縦枠部に対して回転軸側に突設される、可撓性を有する補助撹拌部とからなる。可撓性の補助撹拌部を設けることにより、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体への接触面積が増加するとともに、掘削土又は掘削土と地盤固化材に対する反発力が補助撹拌部に生じて掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。
【実施例１】
【００１３】
以下この発明の実施例について説明をする。
本発明の実施例である地盤改良撹拌装置１の側面図を図１に示す。図１に示すように、地盤改良撹拌装置１は操作部２と、操作部２に連結されたガイド２１と、ガイド２１に沿って立設された回転軸３とを備える。回転軸３の下方の先端には掘削部材４が取り付けられている。さらに回転軸３の下方側には撹拌部材５、６及び共回り防止部材７を設けられている。また地盤改良撹拌装置１はミキサー８とパイプ８１を介して連結しており、ミキサー８から地盤固化材（セメントミルク）が供給される。
図2に回転軸３の下方先端付近の一部拡大斜視図を示す。図２に示すように、撹拌部材５は撹拌翼５０と補助撹拌部５３とからなる。撹拌翼５０は棒状であって、回転軸３の側面に回転軸３に対して左右一対に突設されている。撹拌翼５０の下縁には鉄製の固定板５１とボルト５２により補助撹拌部５３が取り付けられている。補助撹拌部５３はエラストマー製であって、その形状は横長の矩形の平板状である。撹拌部材６は撹拌翼６０と補助撹拌部６３、６４とからなる。撹拌翼６０は棒状であって、回転軸３の側面に回転軸に対して左右一対に突設されている。撹拌翼６０の上縁には固定板６１とボルト６２により補助撹拌部６３が取り付けられている。撹拌翼６０の下縁には固定板６１とボルト６２により補助撹拌部６４が取り付けられている。補助撹拌部６３、６４はエラストマー製であって、補助撹拌部５３と同一の形状を有する。撹拌部材５と撹拌部材６は回転軸３の軸心方向からみて直交するように配置されている。
共回り防止部材７は平板部７０、補助撹拌部７３、７４とからなる。平板部７０は回転軸３の側面に対して、回転軸の回転が伝播しないように左右一対に枢設されている。平板部７０の下縁には鉄製の固定板７１とボルト７２により補助撹拌部７３が取り付けられている。平板部７０の上縁には鉄製の固定板７１とボルト７２により補助撹拌部７４が取り付けられている。掘削部材４は回転軸３に対して横方向に突出して下方向に向いた爪部４１と、回転軸３の軸心上に鋭角に形成された先端部４２を備える。掘削部材４の上縁には補助撹拌部４３が取り付けられている。補助撹拌翼４３はエラストマー製であって、補助撹拌部５３と同一の形状を有する。回転軸３の先端近傍には吐出口３１が形成されている。吐出口３１はミキサー８から供給されたセメントミルクを吐出する。
【００１４】
地盤改良撹拌装置１の使用態様の概要を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。まず所定位置に地盤改良撹拌装置１を設置し、回転軸３を回転降下する（図３（ａ））。これに伴って、掘削部材４が回転して地盤に押圧されて地盤を掘削しながら地盤中に貫入していく（図３（ｂ））。所定の深さまで掘削した後、吐出口３１からセメントミルクを吐出しながら回転軸３を逆回転させて回転上昇する（図３（ｃ））。その後、地盤改良撹拌装置１を地盤から引き上げる（図３（ｄ））。
ここで、図３（ｂ）に示すように回転軸３が回転降下することにより、攪拌部材５、６が回転軸３の周方向に回転する。これにより、掘削部材４が掘削した掘削土９を攪拌する。攪拌部材６が掘削土９を攪拌する際の縦断面の模式図を図４（ａ）に示す。図４（ａ）に示すように、攪拌部材６は補助攪拌部６３、６４を備えるため、攪拌翼６０である場合に比べて掘削土９と接する面積が多い。一方、共回り防止部材７は回転軸３の回転が伝播しないように枢設されているため、撹拌部材６に伴って共回り防止部材７が回転することはない。これにより、撹拌部材６と共回り防止部材７との間に位置する掘削土９や掘削土９が撹拌部材６とともに回転して撹拌作用が低下することが防止される。また、共回り防止部材７も補助攪拌部７３、７４を備えるため平板部７０単独の場合に比べて掘削土９と接する面積が多い。これにより、掘削土９への攪拌作用が高まる。
さらに、図４（ｂ）に示すように、掘削土９に含まれる礫９０が補助攪拌部６３に接触しても、エラストマー製の補助攪拌部６３は礫９０から抵抗力を受けて、礫９０を避けるように変形する。同様に補助攪拌部７３も礫９０から抵抗力を受けて、礫９０を避けるように変形する。その結果、礫９０が補助攪拌部６３、７３に対して過剰に干渉することが防止され、掘削土９に対する攪拌作用が低下しない。さらに、補助攪拌部６３、７３に対して過剰に力が加わることが防止されるため、攪拌部材６が早期に劣化することが防止される。これに加え、回転軸９のトルクが過剰に増加することが防止され、装置の回転駆動系への負担が低減される。攪拌部材５においても攪拌部材６と同様の攪拌作用を発揮する。
さらに図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、回転軸３を逆回転させて回転上昇するのに伴って攪拌部材５、６も回転軸３の周方向に逆回転する。これにより、掘削土９と吐出口３１から吐出されたセメントミルクを混合攪拌する。攪拌部材６が掘削土９とセメントミルク９１を混合攪拌する際の縦断面の模式図を図５（ａ）に示す。掘削土９の攪拌時と同様に攪拌部材６は補助攪拌部６３、６４を備えるため、掘削土９及びセメントミルク９１と接する面積が多く、高い混合攪拌作用を発揮する。これにより掘削土９とセメントミルク９１との混合体９２が形成される。さらに、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、補助攪拌部６３、６４はエラストマー製であるため、掘削土９とセメントミルク９１との混合体から抵抗力を受けるとこれに応じて変形する。そのため、補助攪拌部６３に対して過剰に力が加わることが防止され、攪拌部材６が早期に劣化することが防止される。これに加え、回転軸９のトルクが過剰に増加することが防止され、装置の回転駆動系への負担が低減される。その一方で、変形した補助攪拌部６３、７３には元に戻ろうする力が生じる。即ち、図５（ｂ）に白抜きの矢印Ｆで示すように掘削土９とセメントミルク９１との混合体に対して反発力が生じる。その結果、掘削土９とセメントミルク９１との混合体を押し固めるという作用が得られる。さらに、図５（ｃ）に示すように掘削土９とセメントミルク９１との混合体からより強い抵抗力を受けると、補助攪拌部６３、７３はより大きく変形する。これに応じて、補助攪拌部６３、７３にはより大きい反発力Ｆ’が生じ、掘削土９とセメントミルク９１との混合体を押し付けることとなる。特に、図５（ｃ）に示すように、掘削土９の粘性土の塊９３が存在する場合には、この反発力Ｆ’により、補助攪拌部６３、７３が塊９３に押し付けられ、粘性土の塊９３をすり潰し、セメントミルク９１との混合撹拌を促進することとなる。その結果、混合攪拌作用がより一層高まる。攪拌部材５においても攪拌部材６と同様の作用を発揮する。これらにより、地盤改良撹拌装置１を引き抜いた後に固化して形成される柱状体の強度が高まることとなる。なお、地盤改良撹拌装置１では、掘削部材４の上縁にも補助撹拌部４３を設けた。これにより、補助撹拌部４３と補助撹拌部７４との間においても上述の補助攪拌部６３、７３によってもたらされる効果、即ち混合撹拌作用の向上、すり潰し効果の発揮、トルクの過剰発生の防止による回転駆動系への負担軽減等が提供される。
【００１５】
地盤改良撹拌装置１では、エラストマー製の横長矩形の補助攪拌部４３、５３、６３、６４、７３、７４を使用したが、補助攪拌部の形態はこれに限定されない。補助攪拌部の他の形態の例を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、地盤改良撹拌装置１の構成と実質的に同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。図６（ａ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って取り付けられる補助攪拌部５３ａはエラストマー製の中間部５４ａと中間部５４ａの下端に取り付けられた鋼製板５５ａとからなる。図６（ｂ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って等間隔に取り付けられた４個の金属製のワイヤー５３ｂが補助攪拌部となる。図６（ｃ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って等間隔に取り付けた４個の金属製のワイヤー５４ｃのそれぞれの下端に平面視で正方形の鋼板５５ｃを取り付けたものが補助攪拌部５３ｃとなる。図６（ｃ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って等間隔に取り付けた４個の金属製のワイヤー５４ｄの下端に一個の鋼製の下端部５５ｄが取り付けられ補助攪拌部５３ｄが形成される。以上の補助攪拌部５３ａ〜５３ｄによっても地盤改良撹拌装置１と同等の効果を奏する。
【実施例２】
【００１６】
本発明の他の実施例である地盤改良撹拌装置５００の回転軸３の先端近傍の一部拡大斜視図を図７に示す。地盤改良撹拌装置１の構成と実質的に同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。地盤改良撹拌装置５００の回転軸３の先端には掘削部材４が取り付けられている。回転軸３の外周には回転軸３の回転が伝播しないように共回り防止部材７００が枢設されている。共回り防止部材７００は３個の枠状部７１０、７２０、７３０を備える。３個の枠状部７１０、７２０、７３０は回転軸３の軸芯方向から見て、なす角が約１２０°となるように等間隔に配置されている。枠状部７１０は、平面視で略矩形の枠状であって、回転軸３に垂直な横枠部７１２、７１３と縦枠部７１４からなる。縦枠部７１４は回転軸３に略平行であって、回転軸３側の側面に回転軸３に向かって補助撹拌部７１１が突設されている。補助撹拌部７１１はエラストマー製であって、その形状は平面視で略矩形の平板状である。下方の横枠部７１３の下縁にはエラストマー製の補助撹拌部７１５が取り付けられている。枠状部７１０と同様に枠状部７２０、７３０も平面視で略矩形の枠状であって、回転軸３側に向かって突設される補助撹拌部７２１、７３１がそれぞれに設けれている。下方の横枠部の下縁には補助撹拌部７２５、７３５が取り付けられている。一方、回転軸３の外周には３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３が突設されている。撹拌部材６０１、６０２、６０３はいずれも、エラストマー製で、平面視で略矩形の平板状である。撹拌部材６０１、６０２、６０３は回転軸３の軸芯方向から見て、なす角が約１２０°となるように等間隔に配置されている。
【００１７】
地盤改良撹拌装置５００によれば、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の混合撹拌時において、回転軸３の回転に伴って３個の撹拌部材６０１，６０２，６０３が回転軸３の周方向に回転する。一方、共回り防止部材７００は回転軸３に対して枢設されているため回転軸３の回転に伴って回転しない。これにより、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の共回りが防止され、高い混合撹拌作用を呈する。３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３及び３個の補助撹拌部７１１、７２１、７３１はいずれもエラストマー製であり、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形し、反発力を生じるため、地盤改良撹拌装置１と同等の効果、即ち混合撹拌作用の向上、すり潰し効果の向上、トルクの過剰発生の防止による回転駆動系への負担軽減等を奏する。さらに、地盤改良撹拌装置１の撹拌部材５、６、共回り防止部材７と比して、３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３及び３個の補助撹拌部７１１、７２１、７３１と掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体へ接する面積をより多く確保できるため、地盤改良撹拌装置１と同等以上の効果を奏する。
【００１８】
地盤改良撹拌装置５００では、３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３及び３個の補助撹拌部７１１、７２１、７３１はいずれもエラストマー製であるが、これに限定されない。例えば、地盤における礫、石や粘性土の割合や、形成する柱状体の強度等を考慮して、各撹拌部材の一部を金属ワイヤーや合成繊維等と組み合わせて形成しても良い。また、地盤改良撹拌装置５００では、共回り防止部材７００を３個の枠状部７１０、７２０、７３０からなることとしたが、これに限定されず、地盤における礫、石や粘性土の割合や、形成する柱状体の強度等を考慮して、枠状部の個数は適宜変更することができる。
【００１９】
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例である地盤改良撹拌装置１の構成を示す模式図である。
【図２】図２は回転軸３の下方先端付近の一部拡大斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は地盤改良撹拌装置１の使用態様の概要を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は攪拌部材６が掘削土９を攪拌する際の縦断面の模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は攪拌部材６が掘削土９とセメントミルク９１を混合攪拌する際の縦断面の模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は補助攪拌部の他の形態の例を示す。
【図７】図７は他の実施例である地盤改良撹拌装置５００の一部拡大斜視図を示す。
【図８】図８は従来の地盤改良撹拌装置の使用態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、１００、５００ 地盤改良撹拌装置
２ 操作部
３、１０１ 回転軸
４ 掘削部材
４１ 掘削爪
４２ 先端部
５、６ 攪拌部材
５０、６０ 撹拌翼
５１、６１ 固定板
５２、６２ ボルト
４３、６３、６４、７３、７４、５３、５３ａ〜ｄ、６０１、６０２、６０３、７１１、７２１、７３１、７１５、７２５、７３５ 補助攪拌部
７、７００ 共回り防止部材
７１０、７２０、７３０ 枠状部
８ ミキサー
８１ パイプ
９ 掘削土
９０ 礫
９１ セメントミルク
９２ 混合体
９３ 粘性土の塊
【技術分野】
【０００１】
この発明は地盤改良攪拌装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な地盤上に住宅等を建築する場合において、その地盤を強化する方法の一つとして、地盤を掘削し縦穴を形成し、その掘削土と地盤固化材（セメントミルク）とを混合して縦穴に柱状体を造成して、地盤の支持力を高める地盤改良工法がある。この工法は、例えば図８（ａ）に示す地盤改良攪拌装置１００により行われる。まず、昇降回転可能に設けられた回転軸１０１を回転しながら地盤に貫入し、その先端の掘削部材１０２により地盤を掘削する（図８（ｂ）及び（ｃ）を参照）。所定の深さまで掘削した後、回転軸１０１の先端に設けられた吐出口１０５から地盤固化材を吐出するとともに回転軸１０１を回転しながら引き上げる。これにより、回転軸１０１に横方向へ突設された掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌する。このとき、共回り防止部材１０６が掘削土と地盤固化材が掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４と共回りすることを防止することにより、混合攪拌作用が高まる。このようにして地盤中に柱状体を造成して地盤を改良する。
この工法では強度の高い柱状体を造成することにより、より高い地盤改良効果が得られる。強度の高い柱状体を造成するためには掘削土と地盤固化材とをより均一に混合攪拌する必要があるが、上記構成の棒状又は板状の掘削部材１０２、攪拌翼１０３、１０４では掘削土と地盤固化材とを均一に混合することは困難であった。そこで、棒状又は板状の攪拌翼に上下方向に突出するピンを設ける構成が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される地盤改良攪拌装置では、攪拌翼に金属製のピンを複数設けて、攪拌翼が掘削土と地盤固化材の混合体に接する面積を増加させて混合攪拌作用を高めている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８‐１３４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
攪拌翼にピンを備える上記地盤改良攪拌装置では、掘削土中の礫や石が攪拌翼の隣接するピンの間に挟まるなどして、礫や石とピンとが干渉することにより、混合攪拌作用が低下していた。加えて、礫や石がピンへ干渉することにより攪拌翼の劣化が早期に起こっていた。
一方、強度の高い柱状体を造成するために、回転軸１０１を引き上げる際に回転軸１０１を繰り返し昇降回転させて、掘削土と地盤固化材とを混合攪拌する必要があるが、繰り返し昇降回転させることは作業性を低下させていた。このような作業性の低下を防止するために、攪拌翼の数を増やして混合攪拌作用を高めることが考えられる。確かに攪拌翼の数を増やせば混合攪拌作用が高まるが、一方で、攪拌翼同士の間隔が狭くなり、隣接する攪拌翼との間に掘削土中の礫や石が挟まるなどの攪拌翼への干渉が生じるため、全体として攪拌混合作用は向上しない。さらに、攪拌翼の数を増やせば、その分回転軸のトルクが増加するため回転駆動系への負担が増す。特に地盤が粘性土を含む場合はこのトルクが著しく増加するため回転駆動系に大きな負担を強いることになる。
そこで、本発明は高い混合攪拌作用を提供する地盤改良攪拌装置を提供することを課題の一つとする。また、掘削土中の礫や石による攪拌翼の劣化を低減することを課題の一つとする。さらに、回転駆動系への負担の少ない地盤改良攪拌装置を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以上の課題を少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の構成からなる。即ち、
回転軸と、
前記回転軸の先端に設けられる掘削部材と、
前記回転軸の外周に設けられる攪拌部材と、
前記回転軸の外周に、前記回転軸の回転が伝播しないように枢設される共回り防止部材と、
を備え、前記掘削部材が回転して地盤を掘削し、前記攪拌部材が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌して地盤中に柱状体を形成する地盤改良攪拌装置であって、
前記攪拌部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする地盤改良攪拌装置である。
【発明の効果】
【０００６】
このように構成された地盤改良攪拌装置によれば、攪拌部材が掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形するため、掘削土中の礫、石や粘性土が攪拌部材に干渉しても攪拌部材が変形してその干渉による影響が最小限に抑えられる。その結果、混合攪拌作用の低下が防止される。さらに掘削土中の礫、石や粘性土と攪拌部材との干渉が最小限となるため、掘削土中の礫、石や粘性土による攪拌部材の劣化が低減される。特に、掘削土が粘性土である場合には、掘削土をすり潰す効果を発する。加えて、攪拌部材が掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形することにより、回転軸のトルクが過剰に増加することが防止され、装置の回転駆動系への負担が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の地盤改良攪拌装置における構成要素について詳細に説明する。
回転軸は中空であって昇降回転駆動機によりガイドに沿って回転昇降可能なように立設される。回転軸の先端には掘削部材が設けられる。掘削部材は、回転軸の回転に伴って回転して地盤を掘削可能であれば、その形態は特に限定されない。通常、掘削部材は下方に突出する複数の掘削爪を備え、回転軸の回転に伴って複数の掘削爪が地盤を掘削する。掘削部材の大きさは作製する柱状体の大きさを考慮して決定される。
さらに回転軸の先端近傍には吐出口が形成される。回転軸には地盤固化材注入機に接続されており、地盤固化材注入機から注入された地盤固化材が回転軸の中空部を経て吐出口から吐出される。なお、ここで使用する地盤固化材は特に限定されず、地盤の組成、作製する柱状体の大きさなどを考慮して、公知の地盤固化材の中から適宜選択することができる。
【０００８】
回転軸の外周に攪拌部材が設けられる。撹拌部材は回転軸の回転に伴って回転軸の周方向に回転して、後述の共回り防止部材と協調して掘削土又は掘削土と地盤固化材の混合体を混合撹拌する。撹拌部材は混合撹拌時において、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する。撹拌部材の形状は特に限定されず、板状、棒状などの形状とすることができる。撹拌部材の長さは、形成する柱状体の大きさを考慮して決定することができる。回転軸の外周に複数の撹拌部材を設けてもよい。例えば、回転軸の上下方向において異なる位置（即ち、高さが異なる位置）に撹拌部材を複数設けてもよい。
【０００９】
撹拌部材は可撓性を有することが好ましい。このようにすれば、掘削土中の礫、石や粘性土による干渉の低減とともに、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体に対する反発力が撹拌部材に生じる。この反発力により、撹拌部材が掘削土をすり潰して細粒化する。その結果、掘削土と地盤固化材との混合撹拌作用が一層向上することとなる。特に掘削土が粘性土からなる場合に、撹拌部材に発生する反発力により、粘性土をすり潰して細粒化し、掘削土と地盤固化材の混合撹拌作用が一層向上する。可撓性を有する撹拌部材を構成する材料としては、天然ゴム、合成ゴム等のエラストマー、プラスティックなどを挙げることができる。撹拌部材を構成する材料としてエラストマーを採用すれば、撹拌部材が高い可撓性を有することとなるため、掘削土中の礫、石や粘性土による干渉が一層低減され、掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。
また、金属材料を板ばね状、コイルばね状に成形したものを撹拌部材として利用することもできる。金属材料であってもこのような形状とすれば、高い可撓性（弾性）を呈するため、上記反発力が得られ、混合撹拌作用の向上が図られる。なお、撹拌部材の形状を鎖状又はワイヤ状とすることにより、上記材料に限らず種々の金属材料、繊維材料等を撹拌部材の材料として採用することができる。撹拌部材は以上の材料を組み合わせて形成しても良い。例えば、エラストマー内に金属製のワイヤーを含ませた複合体から撹拌部材を形成してもよい。このようにすれば、エラストマーによる可撓性と金属製ワイヤーによる剛性とを併せ持つ撹拌部材とすることができる。
【００１０】
本発明の一態様では、撹拌部材は回転軸の外周に突設する撹拌翼と、撹拌翼に取り付けられる、可撓性を有する補助撹拌部とからなる。可撓性の補助撹拌部を設けることにより、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体への接触面積が増加するとともに、掘削土又は掘削土と地盤固化材に対する反発力が補助撹拌部に生じて掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。補助撹拌部は撹拌翼に複数個形成しても良い。例えば、ピン状の補助撹拌部を撹拌翼に等間隔に複数個配列させても良い。使用する補助撹拌部の数や配置する間隔は、地盤に含まれる礫、石や粘性土の割合や、形成する柱状体の強度などを考慮して適宜決定することができる。補助撹拌部材を複数個使用する場合は、その材料や形状が全て同一であっても良いことはもちろん、地盤に含まれる礫、石や粘性土の割合や形成する柱状体の強度などを考慮して一部の材料や形状が他と異なるようにしてもよい。
【００１１】
共回り防止部材は、回転軸の回転が伝播しないように回転軸の外周に枢設される。共回り防止部材により、混合撹拌時において、撹拌部材が回動するのに伴って掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体とが回動することが防止され、混合撹拌作用が向上する。共回り防止部材は可撓性を有することが好ましい。上述の可撓性を有する撹拌部材と同様に、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体に対する反発力が共回り防止部材に生じ、共回り防止部材が掘削土をすり潰して細粒化し、掘削土と地盤固化材との混合撹拌作用が一層向上することとなる。特に掘削土が粘性土からなる場合には、この反発力により、粘性土をすり潰して細粒化し、掘削土と地盤固化材の混合撹拌作用が一層向上する。可撓性を有する共回り防止部材を構成する材料としては、上述の可撓性を有する撹拌部材と同様に、天然ゴム、合成ゴム等のエラストマー、プラスティックなどを挙げることができる。撹拌部材を構成する材料としてエラストマーを採用すれば、撹拌部材が高い可撓性を有することとなるため、掘削土中の礫、石や粘性土による干渉が一層低減され、掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。上記可撓性を有する撹拌部材を使用するとともに、可撓性を有する共回り防止部材を使用することが好ましい。掘削土中の礫、石や粘性土による干渉が一層低減され、掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果がより一層増すからである。共回り防止部材の形状は特に限定されないが、例えば、回転軸に対して横方向に突出する棒状又は板状とすることができる。
【００１２】
本発明の他の態様では、共回り防止部材は枠状であって、回転軸に垂直な横枠部と、回転軸に平行な縦枠部と、縦枠部に対して回転軸側に突設される、可撓性を有する補助撹拌部とからなる。可撓性の補助撹拌部を設けることにより、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体への接触面積が増加するとともに、掘削土又は掘削土と地盤固化材に対する反発力が補助撹拌部に生じて掘削土（特に粘性土）のすり潰し効果が増す。
【実施例１】
【００１３】
以下この発明の実施例について説明をする。
本発明の実施例である地盤改良撹拌装置１の側面図を図１に示す。図１に示すように、地盤改良撹拌装置１は操作部２と、操作部２に連結されたガイド２１と、ガイド２１に沿って立設された回転軸３とを備える。回転軸３の下方の先端には掘削部材４が取り付けられている。さらに回転軸３の下方側には撹拌部材５、６及び共回り防止部材７を設けられている。また地盤改良撹拌装置１はミキサー８とパイプ８１を介して連結しており、ミキサー８から地盤固化材（セメントミルク）が供給される。
図2に回転軸３の下方先端付近の一部拡大斜視図を示す。図２に示すように、撹拌部材５は撹拌翼５０と補助撹拌部５３とからなる。撹拌翼５０は棒状であって、回転軸３の側面に回転軸３に対して左右一対に突設されている。撹拌翼５０の下縁には鉄製の固定板５１とボルト５２により補助撹拌部５３が取り付けられている。補助撹拌部５３はエラストマー製であって、その形状は横長の矩形の平板状である。撹拌部材６は撹拌翼６０と補助撹拌部６３、６４とからなる。撹拌翼６０は棒状であって、回転軸３の側面に回転軸に対して左右一対に突設されている。撹拌翼６０の上縁には固定板６１とボルト６２により補助撹拌部６３が取り付けられている。撹拌翼６０の下縁には固定板６１とボルト６２により補助撹拌部６４が取り付けられている。補助撹拌部６３、６４はエラストマー製であって、補助撹拌部５３と同一の形状を有する。撹拌部材５と撹拌部材６は回転軸３の軸心方向からみて直交するように配置されている。
共回り防止部材７は平板部７０、補助撹拌部７３、７４とからなる。平板部７０は回転軸３の側面に対して、回転軸の回転が伝播しないように左右一対に枢設されている。平板部７０の下縁には鉄製の固定板７１とボルト７２により補助撹拌部７３が取り付けられている。平板部７０の上縁には鉄製の固定板７１とボルト７２により補助撹拌部７４が取り付けられている。掘削部材４は回転軸３に対して横方向に突出して下方向に向いた爪部４１と、回転軸３の軸心上に鋭角に形成された先端部４２を備える。掘削部材４の上縁には補助撹拌部４３が取り付けられている。補助撹拌翼４３はエラストマー製であって、補助撹拌部５３と同一の形状を有する。回転軸３の先端近傍には吐出口３１が形成されている。吐出口３１はミキサー８から供給されたセメントミルクを吐出する。
【００１４】
地盤改良撹拌装置１の使用態様の概要を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。まず所定位置に地盤改良撹拌装置１を設置し、回転軸３を回転降下する（図３（ａ））。これに伴って、掘削部材４が回転して地盤に押圧されて地盤を掘削しながら地盤中に貫入していく（図３（ｂ））。所定の深さまで掘削した後、吐出口３１からセメントミルクを吐出しながら回転軸３を逆回転させて回転上昇する（図３（ｃ））。その後、地盤改良撹拌装置１を地盤から引き上げる（図３（ｄ））。
ここで、図３（ｂ）に示すように回転軸３が回転降下することにより、攪拌部材５、６が回転軸３の周方向に回転する。これにより、掘削部材４が掘削した掘削土９を攪拌する。攪拌部材６が掘削土９を攪拌する際の縦断面の模式図を図４（ａ）に示す。図４（ａ）に示すように、攪拌部材６は補助攪拌部６３、６４を備えるため、攪拌翼６０である場合に比べて掘削土９と接する面積が多い。一方、共回り防止部材７は回転軸３の回転が伝播しないように枢設されているため、撹拌部材６に伴って共回り防止部材７が回転することはない。これにより、撹拌部材６と共回り防止部材７との間に位置する掘削土９や掘削土９が撹拌部材６とともに回転して撹拌作用が低下することが防止される。また、共回り防止部材７も補助攪拌部７３、７４を備えるため平板部７０単独の場合に比べて掘削土９と接する面積が多い。これにより、掘削土９への攪拌作用が高まる。
さらに、図４（ｂ）に示すように、掘削土９に含まれる礫９０が補助攪拌部６３に接触しても、エラストマー製の補助攪拌部６３は礫９０から抵抗力を受けて、礫９０を避けるように変形する。同様に補助攪拌部７３も礫９０から抵抗力を受けて、礫９０を避けるように変形する。その結果、礫９０が補助攪拌部６３、７３に対して過剰に干渉することが防止され、掘削土９に対する攪拌作用が低下しない。さらに、補助攪拌部６３、７３に対して過剰に力が加わることが防止されるため、攪拌部材６が早期に劣化することが防止される。これに加え、回転軸９のトルクが過剰に増加することが防止され、装置の回転駆動系への負担が低減される。攪拌部材５においても攪拌部材６と同様の攪拌作用を発揮する。
さらに図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、回転軸３を逆回転させて回転上昇するのに伴って攪拌部材５、６も回転軸３の周方向に逆回転する。これにより、掘削土９と吐出口３１から吐出されたセメントミルクを混合攪拌する。攪拌部材６が掘削土９とセメントミルク９１を混合攪拌する際の縦断面の模式図を図５（ａ）に示す。掘削土９の攪拌時と同様に攪拌部材６は補助攪拌部６３、６４を備えるため、掘削土９及びセメントミルク９１と接する面積が多く、高い混合攪拌作用を発揮する。これにより掘削土９とセメントミルク９１との混合体９２が形成される。さらに、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、補助攪拌部６３、６４はエラストマー製であるため、掘削土９とセメントミルク９１との混合体から抵抗力を受けるとこれに応じて変形する。そのため、補助攪拌部６３に対して過剰に力が加わることが防止され、攪拌部材６が早期に劣化することが防止される。これに加え、回転軸９のトルクが過剰に増加することが防止され、装置の回転駆動系への負担が低減される。その一方で、変形した補助攪拌部６３、７３には元に戻ろうする力が生じる。即ち、図５（ｂ）に白抜きの矢印Ｆで示すように掘削土９とセメントミルク９１との混合体に対して反発力が生じる。その結果、掘削土９とセメントミルク９１との混合体を押し固めるという作用が得られる。さらに、図５（ｃ）に示すように掘削土９とセメントミルク９１との混合体からより強い抵抗力を受けると、補助攪拌部６３、７３はより大きく変形する。これに応じて、補助攪拌部６３、７３にはより大きい反発力Ｆ’が生じ、掘削土９とセメントミルク９１との混合体を押し付けることとなる。特に、図５（ｃ）に示すように、掘削土９の粘性土の塊９３が存在する場合には、この反発力Ｆ’により、補助攪拌部６３、７３が塊９３に押し付けられ、粘性土の塊９３をすり潰し、セメントミルク９１との混合撹拌を促進することとなる。その結果、混合攪拌作用がより一層高まる。攪拌部材５においても攪拌部材６と同様の作用を発揮する。これらにより、地盤改良撹拌装置１を引き抜いた後に固化して形成される柱状体の強度が高まることとなる。なお、地盤改良撹拌装置１では、掘削部材４の上縁にも補助撹拌部４３を設けた。これにより、補助撹拌部４３と補助撹拌部７４との間においても上述の補助攪拌部６３、７３によってもたらされる効果、即ち混合撹拌作用の向上、すり潰し効果の発揮、トルクの過剰発生の防止による回転駆動系への負担軽減等が提供される。
【００１５】
地盤改良撹拌装置１では、エラストマー製の横長矩形の補助攪拌部４３、５３、６３、６４、７３、７４を使用したが、補助攪拌部の形態はこれに限定されない。補助攪拌部の他の形態の例を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、地盤改良撹拌装置１の構成と実質的に同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。図６（ａ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って取り付けられる補助攪拌部５３ａはエラストマー製の中間部５４ａと中間部５４ａの下端に取り付けられた鋼製板５５ａとからなる。図６（ｂ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って等間隔に取り付けられた４個の金属製のワイヤー５３ｂが補助攪拌部となる。図６（ｃ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って等間隔に取り付けた４個の金属製のワイヤー５４ｃのそれぞれの下端に平面視で正方形の鋼板５５ｃを取り付けたものが補助攪拌部５３ｃとなる。図６（ｃ）に示す他の形態では、攪拌翼５０の下縁に沿って等間隔に取り付けた４個の金属製のワイヤー５４ｄの下端に一個の鋼製の下端部５５ｄが取り付けられ補助攪拌部５３ｄが形成される。以上の補助攪拌部５３ａ〜５３ｄによっても地盤改良撹拌装置１と同等の効果を奏する。
【実施例２】
【００１６】
本発明の他の実施例である地盤改良撹拌装置５００の回転軸３の先端近傍の一部拡大斜視図を図７に示す。地盤改良撹拌装置１の構成と実質的に同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。地盤改良撹拌装置５００の回転軸３の先端には掘削部材４が取り付けられている。回転軸３の外周には回転軸３の回転が伝播しないように共回り防止部材７００が枢設されている。共回り防止部材７００は３個の枠状部７１０、７２０、７３０を備える。３個の枠状部７１０、７２０、７３０は回転軸３の軸芯方向から見て、なす角が約１２０°となるように等間隔に配置されている。枠状部７１０は、平面視で略矩形の枠状であって、回転軸３に垂直な横枠部７１２、７１３と縦枠部７１４からなる。縦枠部７１４は回転軸３に略平行であって、回転軸３側の側面に回転軸３に向かって補助撹拌部７１１が突設されている。補助撹拌部７１１はエラストマー製であって、その形状は平面視で略矩形の平板状である。下方の横枠部７１３の下縁にはエラストマー製の補助撹拌部７１５が取り付けられている。枠状部７１０と同様に枠状部７２０、７３０も平面視で略矩形の枠状であって、回転軸３側に向かって突設される補助撹拌部７２１、７３１がそれぞれに設けれている。下方の横枠部の下縁には補助撹拌部７２５、７３５が取り付けられている。一方、回転軸３の外周には３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３が突設されている。撹拌部材６０１、６０２、６０３はいずれも、エラストマー製で、平面視で略矩形の平板状である。撹拌部材６０１、６０２、６０３は回転軸３の軸芯方向から見て、なす角が約１２０°となるように等間隔に配置されている。
【００１７】
地盤改良撹拌装置５００によれば、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の混合撹拌時において、回転軸３の回転に伴って３個の撹拌部材６０１，６０２，６０３が回転軸３の周方向に回転する。一方、共回り防止部材７００は回転軸３に対して枢設されているため回転軸３の回転に伴って回転しない。これにより、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の共回りが防止され、高い混合撹拌作用を呈する。３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３及び３個の補助撹拌部７１１、７２１、７３１はいずれもエラストマー製であり、掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形し、反発力を生じるため、地盤改良撹拌装置１と同等の効果、即ち混合撹拌作用の向上、すり潰し効果の向上、トルクの過剰発生の防止による回転駆動系への負担軽減等を奏する。さらに、地盤改良撹拌装置１の撹拌部材５、６、共回り防止部材７と比して、３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３及び３個の補助撹拌部７１１、７２１、７３１と掘削土又は掘削土と地盤固化材との混合体へ接する面積をより多く確保できるため、地盤改良撹拌装置１と同等以上の効果を奏する。
【００１８】
地盤改良撹拌装置５００では、３個の撹拌部材６０１、６０２、６０３及び３個の補助撹拌部７１１、７２１、７３１はいずれもエラストマー製であるが、これに限定されない。例えば、地盤における礫、石や粘性土の割合や、形成する柱状体の強度等を考慮して、各撹拌部材の一部を金属ワイヤーや合成繊維等と組み合わせて形成しても良い。また、地盤改良撹拌装置５００では、共回り防止部材７００を３個の枠状部７１０、７２０、７３０からなることとしたが、これに限定されず、地盤における礫、石や粘性土の割合や、形成する柱状体の強度等を考慮して、枠状部の個数は適宜変更することができる。
【００１９】
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例である地盤改良撹拌装置１の構成を示す模式図である。
【図２】図２は回転軸３の下方先端付近の一部拡大斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は地盤改良撹拌装置１の使用態様の概要を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は攪拌部材６が掘削土９を攪拌する際の縦断面の模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は攪拌部材６が掘削土９とセメントミルク９１を混合攪拌する際の縦断面の模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は補助攪拌部の他の形態の例を示す。
【図７】図７は他の実施例である地盤改良撹拌装置５００の一部拡大斜視図を示す。
【図８】図８は従来の地盤改良撹拌装置の使用態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、１００、５００ 地盤改良撹拌装置
２ 操作部
３、１０１ 回転軸
４ 掘削部材
４１ 掘削爪
４２ 先端部
５、６ 攪拌部材
５０、６０ 撹拌翼
５１、６１ 固定板
５２、６２ ボルト
４３、６３、６４、７３、７４、５３、５３ａ〜ｄ、６０１、６０２、６０３、７１１、７２１、７３１、７１５、７２５、７３５ 補助攪拌部
７、７００ 共回り防止部材
７１０、７２０、７３０ 枠状部
８ ミキサー
８１ パイプ
９ 掘削土
９０ 礫
９１ セメントミルク
９２ 混合体
９３ 粘性土の塊
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸の先端に設けられる掘削部材と、
前記回転軸の外周に設けられる攪拌部材と、
前記回転軸の外周に、前記回転軸の回転が伝播しないように枢設される共回り防止部材と、
を備え、前記掘削部材が回転して地盤を掘削し、前記攪拌部材が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌して地盤中に柱状体を形成する地盤改良攪拌装置であって、
前記攪拌部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする地盤改良攪拌装置。
【請求項２】
前記共回り防止部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項３】
前記攪拌部材又は前記共回り防止部材は可撓性を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項４】
前記攪拌部材は、前記回転軸の外周に突設される攪拌翼と、該攪拌翼に取り付けられる、可撓性を有する補助攪拌部と、からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項５】
前記共回り防止部材は枠状であって、前記回転軸に垂直な横枠部と、前記回転軸に平行な縦枠部と、該縦枠部に対して前記回転軸側に突設される、可撓性を有する補助攪拌部とからなる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項６】
前記攪拌部材又は前記共回り防止部材は可撓性を有するエラストマー、プラスティック、又は金属製ワイヤー等からなる、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸の先端に設けられる掘削部材と、
前記回転軸の外周に設けられる攪拌部材と、
前記回転軸の外周に、前記回転軸の回転が伝播しないように枢設される共回り防止部材と、
を備え、前記掘削部材が回転して地盤を掘削し、前記攪拌部材が回転して掘削土と地盤固化材とを混合攪拌して地盤中に柱状体を形成する地盤改良攪拌装置であって、
前記攪拌部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする地盤改良攪拌装置。
【請求項２】
前記共回り防止部材は前記混合攪拌時において、前記掘削土又は前記掘削土と前記地盤固化材との混合体の抵抗に応じて変形する、ことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項３】
前記攪拌部材又は前記共回り防止部材は可撓性を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項４】
前記攪拌部材は、前記回転軸の外周に突設される攪拌翼と、該攪拌翼に取り付けられる、可撓性を有する補助攪拌部と、からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項５】
前記共回り防止部材は枠状であって、前記回転軸に垂直な横枠部と、前記回転軸に平行な縦枠部と、該縦枠部に対して前記回転軸側に突設される、可撓性を有する補助攪拌部とからなる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地盤改良攪拌装置。
【請求項６】
前記攪拌部材又は前記共回り防止部材は可撓性を有するエラストマー、プラスティック、又は金属製ワイヤー等からなる、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地盤改良攪拌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２９１６１８（Ｐ２００８−２９１６１８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４１１８２（Ｐ２００７−１４１１８２）
【出願日】平成１９年５月２８日（２００７．５．２８）
【特許番号】特許第４０８８６６０号（Ｐ４０８８６６０）
【特許公報発行日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（５０５１８１５５０）株式会社新生工務 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２８日（２００７．５．２８）
【特許番号】特許第４０８８６６０号（Ｐ４０８８６６０）
【特許公報発行日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（５０５１８１５５０）株式会社新生工務 (8)
【Ｆターム（参考）】
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