地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法
【課題】地盤改良部の無駄を無くすことでコストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる。
【解決手段】鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた３軸の主掘削回転軸２と、これら主掘削回転軸２の下端に固定されて水平回転する主掘削カッタ２０と、主掘削回転軸２に平行に配置された副掘削回転軸３と、副掘削回転軸３の下端３ａに固定されて水平方向に回転する駆動翼３０と、主掘削回転軸２同士を水平方向に連結するとともに、各主掘削回転軸２を回転自在に支持する第１連結軸４Ａと、連結軸４Ａの軸線方向Ｃ１に直交する水平軸回りに回転するとともに、連結軸４Ａに対して回転自在に挿通支持された伝達回転軸３１と、伝達回転軸３１の両端に固定され、その伝達回転軸３１を中心にして回転する副掘削カッタ３２と、伝達回転軸３１から径方向外側に向けて延びる従動翼３３とを備える構成とした。
【解決手段】鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた３軸の主掘削回転軸２と、これら主掘削回転軸２の下端に固定されて水平回転する主掘削カッタ２０と、主掘削回転軸２に平行に配置された副掘削回転軸３と、副掘削回転軸３の下端３ａに固定されて水平方向に回転する駆動翼３０と、主掘削回転軸２同士を水平方向に連結するとともに、各主掘削回転軸２を回転自在に支持する第１連結軸４Ａと、連結軸４Ａの軸線方向Ｃ１に直交する水平軸回りに回転するとともに、連結軸４Ａに対して回転自在に挿通支持された伝達回転軸３１と、伝達回転軸３１の両端に固定され、その伝達回転軸３１を中心にして回転する副掘削カッタ３２と、伝達回転軸３１から径方向外側に向けて延びる従動翼３３とを備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削し、その掘削部分に地盤改良材を添加して掘削土と混合し、攪拌することにより地盤改良を行う地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良施工として、地盤をブロック状あるいは壁状に掘削し、地盤をほぐした状態で、例えば地盤改良材を添加し、ほぐされた地盤とともに混合し、攪拌することにより地盤改良壁等を施工する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、先端（下端）に掘削翼を設けたロッドを、隣り合う掘削翼同士が接触しないように複数のロッドを配列するとともに、各ロッドの掘削翼の上方位置に攪拌翼を設け、その攪拌翼がロッドの回転方向と異なる方向に回転させるようにした構成であって、ロッドとともに掘削翼を回転させて地盤中を下方に移動させつつ、攪拌翼によって混合し、攪拌する地盤改良装置について開示されている。
【０００３】
また、一般的な地盤改良装置として、３軸のロッドを地盤中に下方へ移動させるもので、それらロッドにはプロペラ状の混練翼と螺旋状の移動翼とが配置されており、それら混練翼と移動翼とが隣り合うロッド間で干渉しないように交互に配置された装置がある。この場合、図２５に示すように各ロッドで造成される地盤改良領域Ｍ１１（二点鎖線）同士がオーバーラップしており、例えば仮設土留壁として利用する地盤改良壁を施工する場合にあっては、壁面を形成できる領域（図２５で符号Ｍ１０の領域）がその仮設土留壁の有効断面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の地盤改良装置では、図２５に示すように隣り合う地盤改良領域Ｍ１１、Ｍ１１どうしをオーバーラップさせて掘削する構造であり、地盤改良壁の壁面より外側の部分が有効断面とならず、すなわち改良径に対して有効断面が小さくなる問題があった。そのため、掘削翼で掘削して改良される円形の一部が有効断面として機能しない余掘り部に相当し、地盤改良部に無駄があることからコストの低減が求められていた。
また、近年では、都市部で狭いスペースでの地盤改良施工の要求が増加しており、簡単且つ小型化した構造のものが必要とされており、その点で改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地盤改良部の無駄を無くすことでコストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る地盤改良装置では、地盤中を移動させて地盤改良を行う地盤改良装置であって、鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた複数の第１回転軸と、第１回転軸の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼と、隣り合う第１回転軸同士の中間で第１回転軸に平行に配置され、第１回転軸の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸と、第２回転軸の下端に固定されて水平方向に回転する駆動翼と、複数の第１回転軸同士を水平方向に連結するとともに、各第１回転軸を回転自在に支持する連結軸と、連結軸の軸線方向に直交する水平軸回りに回転するとともに、連結軸に対して回転自在に挿通支持された第３回転軸と、第３回転軸の両端に固定され、その第３回転軸を中心にして回転する第２掘削翼と、第３回転軸から径方向外側に向けて延びる従動翼とを備え、駆動翼の回転軌跡内に従動翼が配置され、駆動翼の回転を従動翼に伝達する構成とされ、第２掘削翼は、第１回転軸の軸方向から見て、隣り合う第１掘削翼のそれぞれの回転軌跡をなす一次掘削領域と、隣り合う一次掘削領域の円の共通外接線との間に形成される二次掘削領域内に位置することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る地盤改良方法では、上述した地盤改良装置を用いた地盤改良方法であって、地盤改良装置を改良対象地盤上に設置し、第１回転軸とともに複数の第１掘削翼を回転させて一次掘削領域の地盤を掘削する工程と、第２回転軸の回転を駆動翼から従動翼に伝達させ、第３回転軸に固定されている第２掘削翼によって二次掘削領域の地盤を掘削する工程と、一次掘削領域および二次掘削領域の掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌する工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る耐震工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する耐震工法であって、構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって囲繞された構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
本発明では、複数の第１掘削翼の掘削による一次掘削領域と、第２掘削翼の掘削による隣り合う一次掘削領域の円の共通外接線との間に形成される二次掘削領域とからなる地盤改良領域を形成することで、その掘削断面全体を地盤改良壁としての有効断面とすることができる。つまり、一次掘削領域全体が有効断面となるので、従来のように一次掘削領域の一部が地盤改良壁として機能せずに余掘りになることがなくなる。そのため、第１掘削翼の外径寸法を従来の掘削翼よりも小径にすることが可能なうえ、余掘りに相当する部分に対応する地盤改良材の添加量を少なくすることができるので、施工費の低減が図れ、しかも装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、第１回転軸の回転が第２回転軸に伝達され、その第２回転軸の下端に固定された駆動翼から従動翼に回転力が伝達され、従動翼とともに第３回転軸が回転して第２掘削翼が回転する構成、すなわち第２掘削翼は第１回転軸の回転力を利用して駆動するので、第２回転軸用の駆動手段を省略することができ、コストの低減が図れ、装置の構造を簡単にすることができる。
【００１２】
また、本発明では、地盤改良装置を簡単な構造とし、小型化させることができるので、バックホウなどの作業機のアタッチメントとして使用することが可能である。そのため、狭い空間であっても本地盤改良装置を導入して、地盤改良壁を形成することができる。この場合、既設の構造物下の地盤を囲うようにして外周改良部を形成することで、外周改良部によって囲繞された構造物下の地盤の水平方向の移動が規制され、変動が抑えられることから、その地盤の破壊を防止することができる。したがって、地震時おける構造物の振動を小さくすることができ、構造物の破壊を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸の軸方向から見て、第２掘削翼の回転軌跡を含む平面が共通外接線の内側に沿って配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明では、二次掘削領域より広い範囲を第２掘削翼によって掘削することがなく、一次掘削領域と二次掘削領域とで形成される有効断面を確実に掘削することができる。
【００１５】
また、本発明に係る地盤改良装置では、連結軸は、その両端が全ての第１掘削翼で掘削した内壁面に当接する長さ寸法をなしていることが好ましい。
【００１６】
本発明では、連結軸の両端面が第１掘削翼で掘削した内壁面に当接して突っ張った姿勢となり、水平方向にずれ難い状態となっているので、第１掘削翼を回転させて掘削するときの第１回転軸に対する連結軸の共回りを防止することができる。
【００１７】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第１伝達翼が設けられるとともに、第２回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第２伝達翼が設けられ、第１伝達翼の回転軌跡内に第２伝達翼が配置されていることがより好ましい。
【００１８】
この発明によれば、第１伝達翼と第２伝達翼との中心軸線が平行で、且つ第１伝達翼の回転軌跡内に第２伝達翼が配置されているので、第１回転軸とともに回転する第１伝達翼が第２伝達翼に当接することで、第２伝達翼は第２回転軸の中心軸線回りに回転し、第２伝達翼を介して第２回転軸が回転することになる。つまり、第２回転軸は、独自の回転駆動手段を備えずに、第１回転軸より伝達された回転力のみで回転することができることから、装置の簡略化を図ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸および第２回転軸のうち少なくとも一方には、これら回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられていることが好ましい。
【００２０】
本発明では、第１回転軸および第２回転軸のうち少なくとも一方に設けられた攪拌翼が第１掘削翼および第２掘削翼の回転とともに回転し、掘削土を均一に且つ効果的に混合し、攪拌することができる。そして、攪拌翼が回転軸の軸方向の所定位置に固定されているので、地盤改良装置を掘削とともに下方に移動させたときでも、その掘削位置に対する攪拌翼の位置が変化しないことから、安定した攪拌を行うことができる。
【００２１】
また、本発明に係る地盤改良装置では 従動翼は、第３回転軸の連結軸を挟んで一端側に設けられ、第３回転軸の他端側には、第３回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられ、攪拌翼は、駆動翼の回転軌跡の外側に位置することが好ましい。
【００２２】
本発明では、第２掘削翼で掘削された二次掘削領域内の掘削土を、第３回転軸と共に回転する攪拌翼によって混合し、攪拌することができる。
【００２３】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた耐震工法では、構造物と外周改良部との間の地表面側の地盤を地盤改良装置によって改良し、表面改良部を形成するようにしてもよい。
【００２４】
本発明では、表面改良部によって構造物と外周改良部とが接続され、一体化が図れる構造となり、外周改良部が地盤から受ける水平力に対する耐力が高められるので、耐震性能をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた耐震工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する耐震工法であって、構造物直下の改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
【００２６】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた建築基礎工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する建築基礎工法であって、構造物直下の改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
この場合、外周改良部の上端に構造物の基礎が設けられていてもよい。
【００２７】
本発明では、予め構造物直下に外周改良部を施工しておき、その外周改良部上に構造物を直接支持させることができる。つまり、施工する外周改良部の位置が平面視で構造物より外側に設けずに済むことから、敷地が狭く、作業スペースが小さな施工条件となる住宅などの構造物にも適用することができる。そのため、上述した施工費の低減や装置の小型化という効果に加え、狭小な場所での適用が可能となる効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた建築基礎工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する建築基礎工法であって、構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって囲繞された構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
この場合、外周改良部の上端には、地表面側の地盤を地盤改良装置によって改良した表面改良部、又はコンクリートからなる構造物の基礎が設けられていてもよい。
また、基礎の平面視中央部に開口が設けられ、この開口縁上に構造物が載置されていてもよい。
【００２９】
本発明では、予め構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に外周改良部を施工しておき、その外周改良部上に構造物を支持させることができる。そして、外周改良部の上端に表面改良部、又はコンクリートの基礎を設け、この基礎を介して構造物を外周改良部によって支持することも可能である。また、基礎の中央部に開口を設ける場合には、基礎の施工量を少なくすることができ、施工費を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法によれば、第１掘削翼と第２掘削翼とで掘削される全領域を地盤改良壁としての有効断面とすることができるので、従来のように余掘り部に添加する分の地盤改良材を無くすことが可能となるので、コストの低減を図ることができる。
また、第２掘削翼は第２回転軸を介して第１回転軸の回転力を利用して駆動するため、第２回転軸用の駆動手段を省略することができることから、コストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態による地盤改良装置の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す地盤改良装置の側面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図１に示す地盤改良装置の掘削部の拡大図である。
【図５】図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】主掘削カッタと攪拌機の回転軌跡を示す図である。
【図７】図１に示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図４の掘削部をさらに詳細に示した図である。
【図９】図３に示す地盤改良装置の掘削部の拡大図である。
【図１０】図８に示すＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図８に示すＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】地盤改良装置による地盤改良部の水平断面図である。
【図１３】本実施の形態による地盤改良装置を用いた耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上から見た図である。
【図１４】第１変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１５】第２変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１６】第３変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１７】第４変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１８】第５変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１９】第６変形例による建築基礎工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２０】第７変形例による建築基礎工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２１】第８変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２２】第９変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２３】第１０変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２４】第１１変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２５】従来の地盤改良装置による地盤改良部の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態による地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法について、図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１乃至図３の符号１は、本実施の形態による地盤改良装置１を示している。この地盤改良装置１は、壁状あるいはブロック状での地盤改良部を形成するための装置であって、バックホウ等の図示しない作業機のアーム先端にアタッチメントとして装着して使用され、３軸のロッドの各下端に備えた掘削翼を回転させながら地盤中を鉛直方向下方に移動させて掘削し、その掘削土に地盤改良材を添加して混合し、攪拌することにより前記地盤改良部を施工するものである。
【００３４】
ここで、掘削土に添加される地盤改良材は、地盤改良の目的に応じて、例えばセメントミルク等の液状の材料や、粉体状の材料などの適宜な薬剤を採用することができる。
なお、以下の説明で「掘削土」とは、地盤改良装置１によって掘削された地盤と地盤改良材とが混合されたものをいう場合もある。
また、本地盤改良装置１をアタッチメントとして装着する作業機については、上述したように一般に用いられる自走式のバックホウ等が対象となるため、ここでは詳細な説明は省略する。
さらにまた、地盤改良装置１の「幅方向」とは図１において紙面に向かって左右方向の長さ寸法をいう。
【００３５】
地盤改良装置１は、鉛直軸をなす中心軸線O１回りに回転し、互いに平行に設けられた複数（本実施の形態では３軸）の主掘削回転軸２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）（第１回転軸）と、これら主掘削回転軸２の下端に固定されて水平回転する主掘削カッタ２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）（第１掘削翼）と、隣り合う主掘削回転軸２、２同士の中間で主掘削回転軸２に平行に配置された副掘削回転軸３（第２回転軸）と、副掘削回転軸３の下端３ａに固定されて水平方向に回転する駆動翼３０と、主掘削回転軸２、２同士を水平方向に連結するとともに、各主掘削回転軸２を回転自在に支持する連結軸４（４Ａ）と、連結軸４Ａの軸線方向Ｃ１に直交する水平軸（中心軸線Ｃ２）回りに回転するとともに、連結軸４Ａに対して回転自在に挿通支持された伝達回転軸３１（第３回転軸）と、伝達回転軸３１の両端に固定され、その伝達回転軸３１を中心にして回転する副掘削カッタ３２（第２掘削翼）と、伝達回転軸３１から径方向外側に向けて延びる従動翼３３とを備えて概略構成されている。
【００３６】
３軸の主掘削回転軸２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ軸方向に同じ長さ寸法をなし、上端２ｂが支持フレーム５（後述）に対して回転可能に支持されている。主掘削回転軸２の先端には、下方に向けて尖った先端刃２１が設けられている。
【００３７】
そして、３軸の主掘削回転軸２および２軸の副掘削回転軸３は、それぞれが軸方向の複数個所で連結軸４（４Ａ〜４Ｅ）によって互いに平行に且つ一定間隔をもって支持されている。
ここで、これら連結軸４は、主掘削カッタ２０の直上に位置する符号４Ａの第１連結軸が本発明の「連結軸」に相当し、その第１連結軸４Ａより上方に向かう順に第２連結軸４Ｂ、第３連結軸４Ｃ、第４連結軸４Ｅが配置されている。
【００３８】
図４に示すように、主掘削カッタ２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、それぞれ主掘削回転軸２の下端２ａから径方向外側に向けて棒状の翼本体２０ａが延び、その翼本体２０ａの周面に複数の切削ビット２０ｂが配置された構成となっており、主掘削回転軸２とともに中心軸線Ｏ１回りに回転し、図５に示す一次掘削領域Ｍ１（二点鎖線の主掘削カッタ２０による回転軌跡に相当）を掘削する。
ここで、主掘削カッタ２０において、必要に応じて符号２０Ａを第１主掘削カッタとし、符号２０Ｂを第２主掘削カッタとし、符号２０Ｃを第３主掘削カッタとして以下説明する。
【００３９】
主掘削回転軸２は、内部に軸方向全体にわたって流路が設けられており、上端２ｂに供給された地盤改良材が下端２ａへ流通するようになっている。そして、主掘削回転軸２の下端２ａの周面には地盤改良材を噴射させるための噴出口７が内部の流路に連通した状態で設けられ、この噴出口７から地盤改良材を主掘削カッタ２０の回転とともに径方向外方へ向けて噴射させ、掘削土に混合させるようになっている。
【００４０】
図１に示すように、主掘削回転軸２および副掘削回転軸３には、これら回転軸２、３と共に回転する攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂがそれぞれの軸方向の所定位置に設けられている。これら攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ径方向外側に向けて複数の翼が延びた形状をなしている。
具体的には、主掘削カッタ２０寄りの位置（正確には第１連結軸４Ａと第２連結軸４Ｂとの間の位置）において、主掘削回転軸２の第１攪拌翼２３Ａと、副掘削回転軸３の第２攪拌翼３６Ａとがずれた位置で互いに干渉しないように配置されている。また、各回転軸２、３の軸方向中間部において、第３連結軸４Ｃを挟んで上下方向下側の位置で主掘削回転軸２の第３攪拌翼２３Ｂのみが設けられ、上下方向上側の位置で副掘削回転軸３の第４攪拌翼３６Ｂのみが設けられている。このように、地盤改良装置１の主掘削カッタ２０寄りの位置には攪拌翼２３Ａ、３６Ａを密に配置することで、掘削土の攪拌が良好に行えるようにしている。
【００４１】
次に、主掘削回転軸２と副掘削回転軸３とを回転させるための駆動機構について説明する。
図１に示すように、主掘削回転軸２の上端２ｂを回転可能に支持する支持フレーム５は、上述した作業機のアーム等に連結するための連結部５１を備えるとともに、内部には主掘削回転軸２に回転動力を与える駆動モータ６が設けられている。連結部５１は、作業機のアーム先端と係合ピン５２（図２、図３参照）を介して着脱自在に取り付けるための係合孔５１ａを有している。
【００４２】
駆動モータ６の駆動軸６１は、第２主掘削回転軸２Ｂの上端２ｂに同軸線上に固定されている。そして、その駆動軸６１には、第１歯車６２が同軸に設けられ、この第１歯車６２が第２歯車６３および第３歯車６４にそれぞれ噛合している。第２歯車６３と第３歯車６４は、それぞれの回転軸６３ａ、６４ａが第３主掘削回転軸２Ｃと第１主掘削回転軸２Ａの上端２ｂに同軸線上に固定されている。つまり、駆動モータ６の回転により、第２主掘削回転軸２Ｂが回転するとともに、各歯車６２、６３、６４を介して第１、第３主掘削回転軸２Ａ、２Ｃも回転する構成となっている。
なお、主掘削回転軸２および主掘削回転軸２０の回転方向としては、図６に示すように、３軸のうち駆動モータ６の駆動軸６１に直結されている第２主掘削回転軸２Ｂの第２主掘削カッタ２０Ｂが一方の回転方向（矢印Ｅ２方向、図６で反時計回りの回転方向）で回転するとき、その両側に位置する第１主掘削カッタ２０Ａおよび第３主掘削カッタ２０Ｃは反対の回転方向（矢印Ｅ１方向、図６で時計回りの回転方向）で回転することになる。
【００４３】
さらに、図１に示すように、第１主掘削回転軸２Ａおよび第３主掘削回転軸２Ｃのそれぞれの上端２ｂには、中心軸線Ｏ１から径方向外側に向けて延びる第１伝達翼２２が設けられている。一方、２軸の副掘削回転軸３には、それぞれ中心軸線Ｏ２から径方向外側に向けて延びる第２伝達翼３５が設けられている。
そして、第１伝達翼２２の回転軌跡内に第２伝達翼３５が配置された構成、すなわち第１伝達翼２２の回転によって第２伝達翼３５が回転する構成となっており、これにより副掘削回転軸３が中心軸線Ｏ２を中心に回転する構造となっている。
【００４４】
次に、主掘削回転軸２と副掘削回転軸３とを互いに平行で且つ間隔を一定に保持するための連結軸４（４Ａ〜４Ｅ）の構成について、図面に基づいて説明する。
図７および図８に示すように、連結軸４は、回転軸２、３を回転可能に挿通させる筒状支持部４１と、隣り合う筒状支持部４１、４１同士を水平方向に連結する水平バー４２とからなる。そして、回転軸２、３の周面で筒状支持部４１の上下位置には、その筒状支持部４１の上下移動を規制する係止突起４４が周方向の一部、或いは全周にわたって設けられている。
【００４５】
また、図８に示すように、第１連結軸４Ａは、他の第２〜第５連結軸４Ｂ〜４Ｅとは異なり、両端が全ての主掘削カッタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃで掘削したときの内壁面Ｇ０（図８に示す二点鎖線）に当接する長さ寸法（図４に示す地盤改良装置１の幅寸法Ｌ）となっている。具体的に第１連結軸４Ａは、３軸のうち両側に位置する第１掘削回転軸２Ａと第３掘削回転軸２Ｃに係止する筒状支持部４１、４１のそれぞれから連結軸４の中心軸線Ｃ１方向で外側に向けて突出する張出バー４３、４３が水平バー４２と同軸線上に設けられている。この張出バー４３の端面４ａは、上述した内壁面Ｇ０に当接している。つまり、地盤改良装置１が掘削とともに下方に移動するときに、第１連結部４Ａの両端面４ａ、４ａが常に内壁面Ｇ０に接触した状態となる。
【００４６】
次に、副掘削回転軸３より回転動力が伝達されて回転する副掘削カッタ３２の構成と、その駆動構造について説明する。
図８乃至図１１に示すように、第１連結部４Ａには、筒状支持部４１、４１同士の間で、その中心軸線方向Ｃ１に直交する水平方向に中心軸線Ｃ２を配置させた伝達回転軸３１が回転支持部４５によって回転可能に支持されている。つまり、伝達回転軸３１は、その中心軸線Ｃ２を中心にして回転可能となっている。そして、伝達回転軸３１の両端には翼支持部材３８が設けられ、この翼支持部材３８から伝達回転軸３１の中心軸線Ｃ２を中心とした径方向外側に向けて延びる副掘削カッタ３２が設けられている。
【００４７】
従動翼３３は、伝達回転軸３１の軸方向中心（回転支持部４５）を挟んで一端側に設けられ、駆動翼３０の回転軌跡内に配置されている。つまり、従動翼３３と駆動翼３０とが回転に伴って干渉する位置関係に配置あれており、駆動翼３０の回転動力が従動翼３３に伝達される構成となっている。
【００４８】
また、伝達回転軸３１の他端側には、伝達回転軸３１と共に回転する第５攪拌翼３４が設けられている。この第５攪拌翼３４は、伝達回転軸３１より径方向外方に突出し、駆動翼３０の回転軌跡の外側に位置する長さ寸法をなし、駆動翼３０に対して干渉することなく伝達回転軸３１と共に回転する構成となっている。この第５攪拌翼３４において、伝達回転軸３１と共に回転することによって、副掘削カッタ３２で掘削された二次掘削領域Ｍ２（図６参照））内の掘削土を混合し、攪拌することができる。
【００４９】
また、図９に示すように、副掘削カッタ３２は、主掘削カッタ２０に干渉しない寸法、位置に設けられている。
さらに、図６に示すように、副掘削カッタ３２は、主掘削回転軸２の中心軸線方向Ｏ１から見て、隣り合う主掘削カッタ２０のそれぞれの回転軌跡をなす一次掘削領域Ｍ１と、双方の一次掘削領域Ｍ１の円の共通外接線Ｔとの間に形成される二次掘削領域Ｍ２内に位置している。しかも、図５に示すように、副掘削カッタ３２の回転軌跡を含む平面が共通外接線Ｔの内側に沿って配置されている。
【００５０】
次に、上述した地盤改良装置１を用いた地盤改良方法について説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、地盤改良装置１をバックホウ（図示省略）のアタッチメントとして使用し、支持フレーム５の連結部５１をバックホウのアーム先端に取り付けておく。そして、地盤改良装置１を改良対象地盤上に設置した後、バックホウにより地盤改良装置１に鉛直方向で下向きの力を与え、掘削反力を取り、３軸の主掘削回転軸２Ａ、２Ｂ、２Ｃとともに主掘削カッタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを回転させて一次掘削領域Ｍ１（図６）の地盤を掘削する。このとき、副掘削回転軸３の回転を駆動翼３０を介して従動翼３３に伝達させ、伝達回転軸３１に固定されている副掘削カッタ３２によって二次掘削領域Ｍ２（図６）の地盤を掘削する。
このようにして地盤改良を行うことにより、図１２に示すように、一次掘削領域Ｍ１と二次掘削領域Ｍ２とからなる地盤改良部Ｍが形成されることになる
【００５１】
なお、一次掘削領域Ｍ１および二次掘削領域Ｍ２で掘削した掘削土には地盤改良材を混合させ、主掘削回転軸２および副掘削回転軸３に設けられる攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂと伝達回転軸３１に設けられる攪拌翼３４によって掘削土を均一に且つ効果的に混合し、攪拌する。そして、これら攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂが回転軸２、３の軸方向の所定位置に固定されているので、地盤改良装置１を掘削とともに下方に移動させても、その主掘削カッタ２０に対して攪拌翼の位置が変化しないことから、安定した攪拌を行うことができる。
また、掘削土に添加される地盤改良材は、主掘削回転軸２の下端２ａに設けられる図４に示す噴出口７から地盤に向けて噴射される。
【００５２】
次に、地盤改良装置１の作用について、上述した図１乃至図１２に基づいてさらに具体的に説明する。
本地盤改良装置１では、複数の主掘削カッタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの掘削による一次掘削領域Ｍ１と、副掘削カッタ３２の掘削による隣り合う一次掘削領域Ｍ１の円の共通外接線Ｔとの間に形成される二次掘削領域Ｍ２とからなる地盤改良部Ｍを形成することで、その掘削断面全体を地盤改良壁としての有効断面とすることができる。
つまり、一次掘削領域Ｍ１全体が有効断面となるので、従来のように一次掘削領域の一部が地盤改良壁として機能せずに余掘りになることがなくなる。そのため、主掘削カッタ２０の外径寸法を従来の掘削翼よりも小径にすることが可能なうえ、余掘りに相当する部分に対応する地盤改良材の添加量を少なくすることができるので、施工費の低減が図れ、しかも装置の小型化を図ることができる。
【００５３】
また、主掘削回転軸２の回転が副掘削回転軸３に伝達され、その副掘削回転軸３の下端３ａに固定された駆動翼３０から従動翼３３に回転力が伝達され、従動翼３３とともに伝達回転軸３１が回転して副掘削カッタ３２が回転する構成、すなわち副掘削カッタ３２は主掘削回転軸２の回転力を利用して駆動するので、副掘削回転軸３用の駆動手段を省略することができ、コストの低減が図れ、装置の構造を簡単にすることができる。
【００５４】
また、本地盤改良装置１では、主掘削回転軸２の軸方向から見て、副掘削カッタ３２の回転軌跡を含む平面が共通外接線Ｔの内側に沿って配置されているので、二次掘削領域Ｍ２より広い範囲を副掘削カッタ３２によって掘削することがなく、一次掘削領域Ｍ１と二次掘削領域Ｍ２とで形成される有効断面を確実に掘削することができる。
【００５５】
また、第１連結軸４Ａの両端面４ａ、４ａが主掘削カッタ２０で掘削した内壁面Ｇ０に当接して突っ張った姿勢となり、水平方向にずれ難い状態となっているので、主掘削カッタ２０を回転させて掘削するときの主掘削回転軸２に対する第１連結軸４Ａの共回りを防止することができる。
【００５６】
また、本地盤改良装置１では、主掘削回転軸２の第１伝達翼２２と副掘削回転軸３の第２伝達翼３５との中心軸線Ｏ１、Ｏ２が互いに平行で、且つ第１伝達翼２２の回転軌跡内に第２伝達翼３５が配置されているので、主掘削回転軸２とともに回転する第１伝達翼２２が第２伝達翼３５に当接することで、第２伝達翼３５は副掘削回転軸３の中心軸線Ｏ２回りに回転し、第２伝達翼３５を介して副掘削回転軸３が回転することになる。
つまり、副掘削回転軸３は、独自の回転駆動手段を備えずに、主掘削回転軸２より伝達された回転力のみで回転することができることから、装置の簡略化を図ることができる。
【００５７】
次に、上述した地盤改良装置１を用いた耐震工法について図面に基づいて説明する。
図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態による耐震工法は、上述した地盤改良装置１を用いて構造物Ｋの周囲を地盤改良することによるものである。
すなわち、構造物Ｋ下の地盤周囲を囲う領域の改良対象地盤中に図１に示す地盤改良装置１を投入し、主掘削カッタ２０および副掘削カッタ３２により一次掘削領域Ｍ１および二次掘削領域Ｍ２を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで地盤改良部１０Ａを形成する。
【００５８】
本実施の形態による地盤改良装置１では、上述したように簡単な構造であり、小型化させることができるので、バックホウなどの作業機のアタッチメントとして使用することが可能である。そのため、狭い空間であっても地盤改良装置１を導入して、地盤改良部１０Ａを形成することができる。この場合、既設の構造物Ｋ下の地盤を囲うようにして外周改良部１１を形成することで、外周改良部１１によって囲繞された構造物Ｋ下の地盤の水平方向の移動が規制され、変動が抑えられることから、その地盤の破壊を防止することができる。したがって、地震時おける構造物Ｋの振動を小さくすることができ、構造物Ｋの破壊を防ぐことができる。
【００５９】
上述のように本実施の形態による地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法では、主掘削カッタ２０と副掘削カッタ３２とで掘削される全領域（一次掘削領域Ｍ１と二次掘削領域Ｍ２）を地盤改良壁としての有効断面とすることができるので、従来のように余掘り部に添加する分の地盤改良材を無くすことが可能となるので、コストの低減を図ることができる。
また、副掘削カッタ３２は副掘削回転軸３を介して主掘削回転軸２の回転力を利用して駆動するため、副掘削回転軸３用の駆動手段を省略することができることから、コストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
【００６１】
図１４〜図１８に示す第１〜第５変形例は、上述した実施の形態による耐震工法の他の例であり、上記実施の形態と同様に地盤改良装置１（図１参照）を用いて施工している。
図１４（ａ）、（ｂ）に示す第１変形例による耐震工法では、平面視四角形状の外周改良部１１の四隅の内角部のそれぞれに角部改良部１２を配置させた地盤改良部１０Ｂを設けている。角部改良部１２は、外周改良部１１の各辺に対して斜め４５度の位置に設けられている。
【００６２】
図１５（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例の耐震工法による地盤改良部１０Ｃは、構造物Ｋと平面視四角形状の外周改良部１１との間の地表面側の地盤で、その外周改良部１１の四隅の内角部のそれぞれを地盤改良装置１（図１参照）によって改良し、平面視で三角形状の角部表面改良部１３（表面改良部）を形成させている。
【００６３】
図１６（ａ）、（ｂ）に示す第３変形例の耐震工法による地盤改良部１０Ｄは、平面視四角形状の外周改良部１１の内側全面にわたって地盤改良装置１（図１参照）によって改良した全面表面改良部１４（表面改良部）を形成させている。
【００６４】
図１７（ａ）、（ｂ）に示す第４変形例の耐震工法による地盤改良部１０Ｅは、平面視四角形状の外周改良部１１の外側に張出改良部１５を設けている。すなわち、本第４変形例の構造物Ｋは平面視で縦長形状（図１７（ｂ）で紙面に向って上下方向に長い長方形状）をなし、構造物Ｋに対して一定間隔をもって配置される外周改良部１１も同様に平面視で縦長形状をなしている。そして、張出改良部１５は、外周改良部１１の両長辺部中央１１ａ、１１ａに直交する方向に延びて形成され、その両辺部を補強する機能を有している。
【００６５】
図１８（ａ）、（ｂ）に示す第５変形例による地盤改良部１０Ｆは、構造物を構築する前の造成時において、区画を仕切るようにして平面視で田の字状をなす区画改良部１６を前記地盤改良装置１（図１参照）によって形成させている。
【００６６】
これら第１〜第５変形例の地盤改良部１０Ａ〜１０Ｆでは、上述した実施の形態と同様に構造物Ｋ下の地盤を囲うようにして外周改良部１１（区画改良部１６）を形成することで、構造物Ｋ下の地盤の水平方向の移動が規制され、変動が抑えられることから、その地盤の破壊を防止することができる。
また、第２変形例と第３変形例では、それぞれ角部表面改良部１３、全面表面改良部１４によって構造物Ｋと外周改良部１１とが接続され、一体化が図れる構造となり、外周改良部１１が地盤から受ける水平力に対する耐力が高められるので、耐震性能をさらに向上させることができる効果を奏する。
【００６７】
次に、図１９および図２４に示す第６〜第１１変形例は、上述した実施の形態による耐震工法の他の例であって、構造物Ｋを対象とした建築基礎工法であり、上記実施の形態と同様に地盤改良装置１（図１参照）を用いて施工したものである。
【００６８】
図１９（ａ）、（ｂ）に示す第６変形例による地盤改良部１０Ｇは、住宅などの構造物Ｋを直接支持する地盤を地盤改良する耐震工法であって、構造物Ｋの直下に地盤改良装置１（図１参照）を投入して所定領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部１１を形成したものである。この外周改良部１１は、平面視で構造物Ｋの外周部に沿って配置されており、構造物Ｋの直下の地盤の変動を規制している。
そして、外周改良部１１の上端には、構造物Ｋの断面視で逆Ｔ型の布基礎１６が設けられており、その布基礎１６上に基礎梁１７を介して構造物Ｋが構築されている。
【００６９】
第６変形例では、予め構造物Ｋの直下に外周改良部１１を施工しておき、その外周改良部１１上に構造物Ｋを直接支持させることができる。つまり、施工する外周改良部１１の位置が平面視で構造物Ｋより外側に設けずに済むことから、敷地が狭く、作業スペースが小さな施工条件となる住宅などの構造物Ｋにも適用することができる。そのため、上述した実施の形態と同様に施工費の低減や装置の小型化という効果に加え、狭小な場所での適用が可能となる効果を奏する。
【００７０】
図２０（ａ）、（ｂ）に示す第７変形例は、上述した第６変形例の地盤改良部１０Ｇにおいて、布基礎１６（図１９参照）に代えてベタ基礎１８を外周改良部１１の上端に設け、外周支持部１１がベタ基礎１８を介してその上の構造物Ｋを直接支持する構成となっている。
【００７１】
図２１〜図２４に示す第８〜第１１変形例は、上述した実施の形態と同様に構造物Ｋ下の地盤を囲うようにして設けた外周改良部１１上に構造物Ｋを支持させる建築基礎工法である。
図２１に示す第８変形例による地盤改良部１０Ｈは、外周改良部１１の上端１１ｂに表面改良部１４からなる基礎の外周部を載置し、この表面改良部１４を介して構造物Ｋを外周改良部１１によって支持する構成となっている。なお、表層改良部１４に代えて、コンクリートのベタ基礎としても良い。
【００７２】
図２２に示す第９変形例では、上述した図２１の第８変形例の地盤改良部１０Ｈにおいて、表面改良部１４の外周下縁部に切欠凹部１４ａを設け、この切欠凹部１４ａを外周改良部１１上に載置させ、表面改良部１４を介して構造物Ｋを外周改良部１１によって支持する構成となっている。なお、表層改良部１４に代えて、コンクリートのベタ基礎としても良い。
【００７３】
図２３に示す第１０変形例による地盤改良部１０Ｉは、上述した図２１の第８変形例において、表層改良部からなる基礎の平面視中央部に開口を形成した外周基礎１９が設けられ、この開口縁１９ａ上に構造物Ｋが載置された構成となっている。なお、外周基礎１９は、表層改良部に代えて、コンクリートとしても良い。
【００７４】
図２４に示す第１１変形例は、上述した図２３の第１０変形例において、外周基礎１９の外周下縁部に切欠凹部１９ｂを設け、この切欠凹部１９ｂを外周改良部１１上に載置させ、表面改良部１４を介して構造物Ｋを外周改良部１１によって支持する構成となっている。なお、本変形例でも、外周基礎１９は、表層改良部に代えて、コンクリートとすることができる。
【００７５】
以上、本発明による地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では１台の駆動モータ６によって、歯車６２、６３、６４や第１伝達翼２２、第２伝達翼３５を介して３軸の主掘削回転軸２と２軸の副掘削回転軸３とを回転させる回転駆動構造としているが、このような構造に限定されることはない。歯車のみで全ての回転軸を回転させるような構造であってもかまわない。
【００７６】
また、主掘削カッタ２０、福掘削カッタ３２の外径寸法、配置、形状、数量などの構成は、任意に設定することができる。さらに主掘削回転軸２、副掘削回転軸３の本数、長さ寸法なども装置の仕様条件に合わせて任意に設定することができる。
さらにまた、攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、２６Ａ、３６Ｂ、３４の大きさ、配置、形状、数量などの構成は、改良対象地盤の地質、掘削速度などに応じて適宜設定することができる。
また、連結軸４の上下方向の設置位置、設置数量についても、本実施の形態に限定されることはなく、任意に設定することができる。
【００７７】
また、本実施の形態による地盤改良装置１はバックホウ等の作業機に取り付けられるアタッチメントとしての使用としているが、このような使用形態であることに制限されることはなく、例えば専用の架台に設置して用いることも可能である。
さらにまた、耐震工法による地盤改良部１０Ａ〜１０Ｆの位置、深さ、構造物Ｋと外周改良部１１の間隔、表面改良部の厚さ寸法等も特に制限されることはない。
【符号の説明】
【００７８】
１ 地盤改良装置
２ 主掘削回転軸（第１回転軸）
３ 副掘削回転軸（第２回転軸）
４ 連結軸
４ａ 端面
５ 支持フレーム
６ 駆動モータ
１０Ａ〜１０Ｉ 地盤改良部
１１ 外周改良部
１３ 角部表面改良部（表面改良部）
１４ 全面表面改良部（表面改良部）
１５ 張出改良部
１６ 布基礎
１８ ベタ基礎
１９ 外周基礎
２０ 主掘削カッタ（第１掘削翼）
２２ 第１伝達翼
２３Ａ、２３Ｂ 攪拌翼
３０ 駆動翼
３１ 伝達回転軸（第３回転軸）
３２ 副掘削カッタ（第２掘削翼）
３３ 従動翼
３４ 攪拌翼
３５ 第２伝達翼
３６Ａ、３６Ｂ 攪拌翼
４３ 張出バー
Ｋ 構造物
Ｍ１ 一次掘削領域
Ｍ２ 二次掘削領域
Ｔ 共通外接線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削し、その掘削部分に地盤改良材を添加して掘削土と混合し、攪拌することにより地盤改良を行う地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良施工として、地盤をブロック状あるいは壁状に掘削し、地盤をほぐした状態で、例えば地盤改良材を添加し、ほぐされた地盤とともに混合し、攪拌することにより地盤改良壁等を施工する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、先端（下端）に掘削翼を設けたロッドを、隣り合う掘削翼同士が接触しないように複数のロッドを配列するとともに、各ロッドの掘削翼の上方位置に攪拌翼を設け、その攪拌翼がロッドの回転方向と異なる方向に回転させるようにした構成であって、ロッドとともに掘削翼を回転させて地盤中を下方に移動させつつ、攪拌翼によって混合し、攪拌する地盤改良装置について開示されている。
【０００３】
また、一般的な地盤改良装置として、３軸のロッドを地盤中に下方へ移動させるもので、それらロッドにはプロペラ状の混練翼と螺旋状の移動翼とが配置されており、それら混練翼と移動翼とが隣り合うロッド間で干渉しないように交互に配置された装置がある。この場合、図２５に示すように各ロッドで造成される地盤改良領域Ｍ１１（二点鎖線）同士がオーバーラップしており、例えば仮設土留壁として利用する地盤改良壁を施工する場合にあっては、壁面を形成できる領域（図２５で符号Ｍ１０の領域）がその仮設土留壁の有効断面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の地盤改良装置では、図２５に示すように隣り合う地盤改良領域Ｍ１１、Ｍ１１どうしをオーバーラップさせて掘削する構造であり、地盤改良壁の壁面より外側の部分が有効断面とならず、すなわち改良径に対して有効断面が小さくなる問題があった。そのため、掘削翼で掘削して改良される円形の一部が有効断面として機能しない余掘り部に相当し、地盤改良部に無駄があることからコストの低減が求められていた。
また、近年では、都市部で狭いスペースでの地盤改良施工の要求が増加しており、簡単且つ小型化した構造のものが必要とされており、その点で改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地盤改良部の無駄を無くすことでコストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る地盤改良装置では、地盤中を移動させて地盤改良を行う地盤改良装置であって、鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた複数の第１回転軸と、第１回転軸の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼と、隣り合う第１回転軸同士の中間で第１回転軸に平行に配置され、第１回転軸の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸と、第２回転軸の下端に固定されて水平方向に回転する駆動翼と、複数の第１回転軸同士を水平方向に連結するとともに、各第１回転軸を回転自在に支持する連結軸と、連結軸の軸線方向に直交する水平軸回りに回転するとともに、連結軸に対して回転自在に挿通支持された第３回転軸と、第３回転軸の両端に固定され、その第３回転軸を中心にして回転する第２掘削翼と、第３回転軸から径方向外側に向けて延びる従動翼とを備え、駆動翼の回転軌跡内に従動翼が配置され、駆動翼の回転を従動翼に伝達する構成とされ、第２掘削翼は、第１回転軸の軸方向から見て、隣り合う第１掘削翼のそれぞれの回転軌跡をなす一次掘削領域と、隣り合う一次掘削領域の円の共通外接線との間に形成される二次掘削領域内に位置することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る地盤改良方法では、上述した地盤改良装置を用いた地盤改良方法であって、地盤改良装置を改良対象地盤上に設置し、第１回転軸とともに複数の第１掘削翼を回転させて一次掘削領域の地盤を掘削する工程と、第２回転軸の回転を駆動翼から従動翼に伝達させ、第３回転軸に固定されている第２掘削翼によって二次掘削領域の地盤を掘削する工程と、一次掘削領域および二次掘削領域の掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌する工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る耐震工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する耐震工法であって、構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって囲繞された構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
本発明では、複数の第１掘削翼の掘削による一次掘削領域と、第２掘削翼の掘削による隣り合う一次掘削領域の円の共通外接線との間に形成される二次掘削領域とからなる地盤改良領域を形成することで、その掘削断面全体を地盤改良壁としての有効断面とすることができる。つまり、一次掘削領域全体が有効断面となるので、従来のように一次掘削領域の一部が地盤改良壁として機能せずに余掘りになることがなくなる。そのため、第１掘削翼の外径寸法を従来の掘削翼よりも小径にすることが可能なうえ、余掘りに相当する部分に対応する地盤改良材の添加量を少なくすることができるので、施工費の低減が図れ、しかも装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、第１回転軸の回転が第２回転軸に伝達され、その第２回転軸の下端に固定された駆動翼から従動翼に回転力が伝達され、従動翼とともに第３回転軸が回転して第２掘削翼が回転する構成、すなわち第２掘削翼は第１回転軸の回転力を利用して駆動するので、第２回転軸用の駆動手段を省略することができ、コストの低減が図れ、装置の構造を簡単にすることができる。
【００１２】
また、本発明では、地盤改良装置を簡単な構造とし、小型化させることができるので、バックホウなどの作業機のアタッチメントとして使用することが可能である。そのため、狭い空間であっても本地盤改良装置を導入して、地盤改良壁を形成することができる。この場合、既設の構造物下の地盤を囲うようにして外周改良部を形成することで、外周改良部によって囲繞された構造物下の地盤の水平方向の移動が規制され、変動が抑えられることから、その地盤の破壊を防止することができる。したがって、地震時おける構造物の振動を小さくすることができ、構造物の破壊を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸の軸方向から見て、第２掘削翼の回転軌跡を含む平面が共通外接線の内側に沿って配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明では、二次掘削領域より広い範囲を第２掘削翼によって掘削することがなく、一次掘削領域と二次掘削領域とで形成される有効断面を確実に掘削することができる。
【００１５】
また、本発明に係る地盤改良装置では、連結軸は、その両端が全ての第１掘削翼で掘削した内壁面に当接する長さ寸法をなしていることが好ましい。
【００１６】
本発明では、連結軸の両端面が第１掘削翼で掘削した内壁面に当接して突っ張った姿勢となり、水平方向にずれ難い状態となっているので、第１掘削翼を回転させて掘削するときの第１回転軸に対する連結軸の共回りを防止することができる。
【００１７】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第１伝達翼が設けられるとともに、第２回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第２伝達翼が設けられ、第１伝達翼の回転軌跡内に第２伝達翼が配置されていることがより好ましい。
【００１８】
この発明によれば、第１伝達翼と第２伝達翼との中心軸線が平行で、且つ第１伝達翼の回転軌跡内に第２伝達翼が配置されているので、第１回転軸とともに回転する第１伝達翼が第２伝達翼に当接することで、第２伝達翼は第２回転軸の中心軸線回りに回転し、第２伝達翼を介して第２回転軸が回転することになる。つまり、第２回転軸は、独自の回転駆動手段を備えずに、第１回転軸より伝達された回転力のみで回転することができることから、装置の簡略化を図ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸および第２回転軸のうち少なくとも一方には、これら回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられていることが好ましい。
【００２０】
本発明では、第１回転軸および第２回転軸のうち少なくとも一方に設けられた攪拌翼が第１掘削翼および第２掘削翼の回転とともに回転し、掘削土を均一に且つ効果的に混合し、攪拌することができる。そして、攪拌翼が回転軸の軸方向の所定位置に固定されているので、地盤改良装置を掘削とともに下方に移動させたときでも、その掘削位置に対する攪拌翼の位置が変化しないことから、安定した攪拌を行うことができる。
【００２１】
また、本発明に係る地盤改良装置では 従動翼は、第３回転軸の連結軸を挟んで一端側に設けられ、第３回転軸の他端側には、第３回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられ、攪拌翼は、駆動翼の回転軌跡の外側に位置することが好ましい。
【００２２】
本発明では、第２掘削翼で掘削された二次掘削領域内の掘削土を、第３回転軸と共に回転する攪拌翼によって混合し、攪拌することができる。
【００２３】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた耐震工法では、構造物と外周改良部との間の地表面側の地盤を地盤改良装置によって改良し、表面改良部を形成するようにしてもよい。
【００２４】
本発明では、表面改良部によって構造物と外周改良部とが接続され、一体化が図れる構造となり、外周改良部が地盤から受ける水平力に対する耐力が高められるので、耐震性能をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた耐震工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する耐震工法であって、構造物直下の改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
【００２６】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた建築基礎工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する建築基礎工法であって、構造物直下の改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
この場合、外周改良部の上端に構造物の基礎が設けられていてもよい。
【００２７】
本発明では、予め構造物直下に外周改良部を施工しておき、その外周改良部上に構造物を直接支持させることができる。つまり、施工する外周改良部の位置が平面視で構造物より外側に設けずに済むことから、敷地が狭く、作業スペースが小さな施工条件となる住宅などの構造物にも適用することができる。そのため、上述した施工費の低減や装置の小型化という効果に加え、狭小な場所での適用が可能となる効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係る地盤改良装置を用いた建築基礎工法では、上述した地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する建築基礎工法であって、構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に地盤改良装置を投入する工程と、第１掘削翼および第２掘削翼により一次掘削領域および二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程とを有し、外周改良部によって囲繞された構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴としている。
この場合、外周改良部の上端には、地表面側の地盤を地盤改良装置によって改良した表面改良部、又はコンクリートからなる構造物の基礎が設けられていてもよい。
また、基礎の平面視中央部に開口が設けられ、この開口縁上に構造物が載置されていてもよい。
【００２９】
本発明では、予め構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に外周改良部を施工しておき、その外周改良部上に構造物を支持させることができる。そして、外周改良部の上端に表面改良部、又はコンクリートの基礎を設け、この基礎を介して構造物を外周改良部によって支持することも可能である。また、基礎の中央部に開口を設ける場合には、基礎の施工量を少なくすることができ、施工費を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法によれば、第１掘削翼と第２掘削翼とで掘削される全領域を地盤改良壁としての有効断面とすることができるので、従来のように余掘り部に添加する分の地盤改良材を無くすことが可能となるので、コストの低減を図ることができる。
また、第２掘削翼は第２回転軸を介して第１回転軸の回転力を利用して駆動するため、第２回転軸用の駆動手段を省略することができることから、コストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態による地盤改良装置の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す地盤改良装置の側面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図１に示す地盤改良装置の掘削部の拡大図である。
【図５】図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】主掘削カッタと攪拌機の回転軌跡を示す図である。
【図７】図１に示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図４の掘削部をさらに詳細に示した図である。
【図９】図３に示す地盤改良装置の掘削部の拡大図である。
【図１０】図８に示すＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図８に示すＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】地盤改良装置による地盤改良部の水平断面図である。
【図１３】本実施の形態による地盤改良装置を用いた耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上から見た図である。
【図１４】第１変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１５】第２変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１６】第３変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１７】第４変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１８】第５変形例による耐震工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１９】第６変形例による建築基礎工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２０】第７変形例による建築基礎工法の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２１】第８変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２２】第９変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２３】第１０変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２４】第１１変形例による建築基礎工法を説明するための側面図である。
【図２５】従来の地盤改良装置による地盤改良部の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態による地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法について、図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１乃至図３の符号１は、本実施の形態による地盤改良装置１を示している。この地盤改良装置１は、壁状あるいはブロック状での地盤改良部を形成するための装置であって、バックホウ等の図示しない作業機のアーム先端にアタッチメントとして装着して使用され、３軸のロッドの各下端に備えた掘削翼を回転させながら地盤中を鉛直方向下方に移動させて掘削し、その掘削土に地盤改良材を添加して混合し、攪拌することにより前記地盤改良部を施工するものである。
【００３４】
ここで、掘削土に添加される地盤改良材は、地盤改良の目的に応じて、例えばセメントミルク等の液状の材料や、粉体状の材料などの適宜な薬剤を採用することができる。
なお、以下の説明で「掘削土」とは、地盤改良装置１によって掘削された地盤と地盤改良材とが混合されたものをいう場合もある。
また、本地盤改良装置１をアタッチメントとして装着する作業機については、上述したように一般に用いられる自走式のバックホウ等が対象となるため、ここでは詳細な説明は省略する。
さらにまた、地盤改良装置１の「幅方向」とは図１において紙面に向かって左右方向の長さ寸法をいう。
【００３５】
地盤改良装置１は、鉛直軸をなす中心軸線O１回りに回転し、互いに平行に設けられた複数（本実施の形態では３軸）の主掘削回転軸２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）（第１回転軸）と、これら主掘削回転軸２の下端に固定されて水平回転する主掘削カッタ２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）（第１掘削翼）と、隣り合う主掘削回転軸２、２同士の中間で主掘削回転軸２に平行に配置された副掘削回転軸３（第２回転軸）と、副掘削回転軸３の下端３ａに固定されて水平方向に回転する駆動翼３０と、主掘削回転軸２、２同士を水平方向に連結するとともに、各主掘削回転軸２を回転自在に支持する連結軸４（４Ａ）と、連結軸４Ａの軸線方向Ｃ１に直交する水平軸（中心軸線Ｃ２）回りに回転するとともに、連結軸４Ａに対して回転自在に挿通支持された伝達回転軸３１（第３回転軸）と、伝達回転軸３１の両端に固定され、その伝達回転軸３１を中心にして回転する副掘削カッタ３２（第２掘削翼）と、伝達回転軸３１から径方向外側に向けて延びる従動翼３３とを備えて概略構成されている。
【００３６】
３軸の主掘削回転軸２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ軸方向に同じ長さ寸法をなし、上端２ｂが支持フレーム５（後述）に対して回転可能に支持されている。主掘削回転軸２の先端には、下方に向けて尖った先端刃２１が設けられている。
【００３７】
そして、３軸の主掘削回転軸２および２軸の副掘削回転軸３は、それぞれが軸方向の複数個所で連結軸４（４Ａ〜４Ｅ）によって互いに平行に且つ一定間隔をもって支持されている。
ここで、これら連結軸４は、主掘削カッタ２０の直上に位置する符号４Ａの第１連結軸が本発明の「連結軸」に相当し、その第１連結軸４Ａより上方に向かう順に第２連結軸４Ｂ、第３連結軸４Ｃ、第４連結軸４Ｅが配置されている。
【００３８】
図４に示すように、主掘削カッタ２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、それぞれ主掘削回転軸２の下端２ａから径方向外側に向けて棒状の翼本体２０ａが延び、その翼本体２０ａの周面に複数の切削ビット２０ｂが配置された構成となっており、主掘削回転軸２とともに中心軸線Ｏ１回りに回転し、図５に示す一次掘削領域Ｍ１（二点鎖線の主掘削カッタ２０による回転軌跡に相当）を掘削する。
ここで、主掘削カッタ２０において、必要に応じて符号２０Ａを第１主掘削カッタとし、符号２０Ｂを第２主掘削カッタとし、符号２０Ｃを第３主掘削カッタとして以下説明する。
【００３９】
主掘削回転軸２は、内部に軸方向全体にわたって流路が設けられており、上端２ｂに供給された地盤改良材が下端２ａへ流通するようになっている。そして、主掘削回転軸２の下端２ａの周面には地盤改良材を噴射させるための噴出口７が内部の流路に連通した状態で設けられ、この噴出口７から地盤改良材を主掘削カッタ２０の回転とともに径方向外方へ向けて噴射させ、掘削土に混合させるようになっている。
【００４０】
図１に示すように、主掘削回転軸２および副掘削回転軸３には、これら回転軸２、３と共に回転する攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂがそれぞれの軸方向の所定位置に設けられている。これら攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ径方向外側に向けて複数の翼が延びた形状をなしている。
具体的には、主掘削カッタ２０寄りの位置（正確には第１連結軸４Ａと第２連結軸４Ｂとの間の位置）において、主掘削回転軸２の第１攪拌翼２３Ａと、副掘削回転軸３の第２攪拌翼３６Ａとがずれた位置で互いに干渉しないように配置されている。また、各回転軸２、３の軸方向中間部において、第３連結軸４Ｃを挟んで上下方向下側の位置で主掘削回転軸２の第３攪拌翼２３Ｂのみが設けられ、上下方向上側の位置で副掘削回転軸３の第４攪拌翼３６Ｂのみが設けられている。このように、地盤改良装置１の主掘削カッタ２０寄りの位置には攪拌翼２３Ａ、３６Ａを密に配置することで、掘削土の攪拌が良好に行えるようにしている。
【００４１】
次に、主掘削回転軸２と副掘削回転軸３とを回転させるための駆動機構について説明する。
図１に示すように、主掘削回転軸２の上端２ｂを回転可能に支持する支持フレーム５は、上述した作業機のアーム等に連結するための連結部５１を備えるとともに、内部には主掘削回転軸２に回転動力を与える駆動モータ６が設けられている。連結部５１は、作業機のアーム先端と係合ピン５２（図２、図３参照）を介して着脱自在に取り付けるための係合孔５１ａを有している。
【００４２】
駆動モータ６の駆動軸６１は、第２主掘削回転軸２Ｂの上端２ｂに同軸線上に固定されている。そして、その駆動軸６１には、第１歯車６２が同軸に設けられ、この第１歯車６２が第２歯車６３および第３歯車６４にそれぞれ噛合している。第２歯車６３と第３歯車６４は、それぞれの回転軸６３ａ、６４ａが第３主掘削回転軸２Ｃと第１主掘削回転軸２Ａの上端２ｂに同軸線上に固定されている。つまり、駆動モータ６の回転により、第２主掘削回転軸２Ｂが回転するとともに、各歯車６２、６３、６４を介して第１、第３主掘削回転軸２Ａ、２Ｃも回転する構成となっている。
なお、主掘削回転軸２および主掘削回転軸２０の回転方向としては、図６に示すように、３軸のうち駆動モータ６の駆動軸６１に直結されている第２主掘削回転軸２Ｂの第２主掘削カッタ２０Ｂが一方の回転方向（矢印Ｅ２方向、図６で反時計回りの回転方向）で回転するとき、その両側に位置する第１主掘削カッタ２０Ａおよび第３主掘削カッタ２０Ｃは反対の回転方向（矢印Ｅ１方向、図６で時計回りの回転方向）で回転することになる。
【００４３】
さらに、図１に示すように、第１主掘削回転軸２Ａおよび第３主掘削回転軸２Ｃのそれぞれの上端２ｂには、中心軸線Ｏ１から径方向外側に向けて延びる第１伝達翼２２が設けられている。一方、２軸の副掘削回転軸３には、それぞれ中心軸線Ｏ２から径方向外側に向けて延びる第２伝達翼３５が設けられている。
そして、第１伝達翼２２の回転軌跡内に第２伝達翼３５が配置された構成、すなわち第１伝達翼２２の回転によって第２伝達翼３５が回転する構成となっており、これにより副掘削回転軸３が中心軸線Ｏ２を中心に回転する構造となっている。
【００４４】
次に、主掘削回転軸２と副掘削回転軸３とを互いに平行で且つ間隔を一定に保持するための連結軸４（４Ａ〜４Ｅ）の構成について、図面に基づいて説明する。
図７および図８に示すように、連結軸４は、回転軸２、３を回転可能に挿通させる筒状支持部４１と、隣り合う筒状支持部４１、４１同士を水平方向に連結する水平バー４２とからなる。そして、回転軸２、３の周面で筒状支持部４１の上下位置には、その筒状支持部４１の上下移動を規制する係止突起４４が周方向の一部、或いは全周にわたって設けられている。
【００４５】
また、図８に示すように、第１連結軸４Ａは、他の第２〜第５連結軸４Ｂ〜４Ｅとは異なり、両端が全ての主掘削カッタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃで掘削したときの内壁面Ｇ０（図８に示す二点鎖線）に当接する長さ寸法（図４に示す地盤改良装置１の幅寸法Ｌ）となっている。具体的に第１連結軸４Ａは、３軸のうち両側に位置する第１掘削回転軸２Ａと第３掘削回転軸２Ｃに係止する筒状支持部４１、４１のそれぞれから連結軸４の中心軸線Ｃ１方向で外側に向けて突出する張出バー４３、４３が水平バー４２と同軸線上に設けられている。この張出バー４３の端面４ａは、上述した内壁面Ｇ０に当接している。つまり、地盤改良装置１が掘削とともに下方に移動するときに、第１連結部４Ａの両端面４ａ、４ａが常に内壁面Ｇ０に接触した状態となる。
【００４６】
次に、副掘削回転軸３より回転動力が伝達されて回転する副掘削カッタ３２の構成と、その駆動構造について説明する。
図８乃至図１１に示すように、第１連結部４Ａには、筒状支持部４１、４１同士の間で、その中心軸線方向Ｃ１に直交する水平方向に中心軸線Ｃ２を配置させた伝達回転軸３１が回転支持部４５によって回転可能に支持されている。つまり、伝達回転軸３１は、その中心軸線Ｃ２を中心にして回転可能となっている。そして、伝達回転軸３１の両端には翼支持部材３８が設けられ、この翼支持部材３８から伝達回転軸３１の中心軸線Ｃ２を中心とした径方向外側に向けて延びる副掘削カッタ３２が設けられている。
【００４７】
従動翼３３は、伝達回転軸３１の軸方向中心（回転支持部４５）を挟んで一端側に設けられ、駆動翼３０の回転軌跡内に配置されている。つまり、従動翼３３と駆動翼３０とが回転に伴って干渉する位置関係に配置あれており、駆動翼３０の回転動力が従動翼３３に伝達される構成となっている。
【００４８】
また、伝達回転軸３１の他端側には、伝達回転軸３１と共に回転する第５攪拌翼３４が設けられている。この第５攪拌翼３４は、伝達回転軸３１より径方向外方に突出し、駆動翼３０の回転軌跡の外側に位置する長さ寸法をなし、駆動翼３０に対して干渉することなく伝達回転軸３１と共に回転する構成となっている。この第５攪拌翼３４において、伝達回転軸３１と共に回転することによって、副掘削カッタ３２で掘削された二次掘削領域Ｍ２（図６参照））内の掘削土を混合し、攪拌することができる。
【００４９】
また、図９に示すように、副掘削カッタ３２は、主掘削カッタ２０に干渉しない寸法、位置に設けられている。
さらに、図６に示すように、副掘削カッタ３２は、主掘削回転軸２の中心軸線方向Ｏ１から見て、隣り合う主掘削カッタ２０のそれぞれの回転軌跡をなす一次掘削領域Ｍ１と、双方の一次掘削領域Ｍ１の円の共通外接線Ｔとの間に形成される二次掘削領域Ｍ２内に位置している。しかも、図５に示すように、副掘削カッタ３２の回転軌跡を含む平面が共通外接線Ｔの内側に沿って配置されている。
【００５０】
次に、上述した地盤改良装置１を用いた地盤改良方法について説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、地盤改良装置１をバックホウ（図示省略）のアタッチメントとして使用し、支持フレーム５の連結部５１をバックホウのアーム先端に取り付けておく。そして、地盤改良装置１を改良対象地盤上に設置した後、バックホウにより地盤改良装置１に鉛直方向で下向きの力を与え、掘削反力を取り、３軸の主掘削回転軸２Ａ、２Ｂ、２Ｃとともに主掘削カッタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを回転させて一次掘削領域Ｍ１（図６）の地盤を掘削する。このとき、副掘削回転軸３の回転を駆動翼３０を介して従動翼３３に伝達させ、伝達回転軸３１に固定されている副掘削カッタ３２によって二次掘削領域Ｍ２（図６）の地盤を掘削する。
このようにして地盤改良を行うことにより、図１２に示すように、一次掘削領域Ｍ１と二次掘削領域Ｍ２とからなる地盤改良部Ｍが形成されることになる
【００５１】
なお、一次掘削領域Ｍ１および二次掘削領域Ｍ２で掘削した掘削土には地盤改良材を混合させ、主掘削回転軸２および副掘削回転軸３に設けられる攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂと伝達回転軸３１に設けられる攪拌翼３４によって掘削土を均一に且つ効果的に混合し、攪拌する。そして、これら攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、３６Ａ、３６Ｂが回転軸２、３の軸方向の所定位置に固定されているので、地盤改良装置１を掘削とともに下方に移動させても、その主掘削カッタ２０に対して攪拌翼の位置が変化しないことから、安定した攪拌を行うことができる。
また、掘削土に添加される地盤改良材は、主掘削回転軸２の下端２ａに設けられる図４に示す噴出口７から地盤に向けて噴射される。
【００５２】
次に、地盤改良装置１の作用について、上述した図１乃至図１２に基づいてさらに具体的に説明する。
本地盤改良装置１では、複数の主掘削カッタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの掘削による一次掘削領域Ｍ１と、副掘削カッタ３２の掘削による隣り合う一次掘削領域Ｍ１の円の共通外接線Ｔとの間に形成される二次掘削領域Ｍ２とからなる地盤改良部Ｍを形成することで、その掘削断面全体を地盤改良壁としての有効断面とすることができる。
つまり、一次掘削領域Ｍ１全体が有効断面となるので、従来のように一次掘削領域の一部が地盤改良壁として機能せずに余掘りになることがなくなる。そのため、主掘削カッタ２０の外径寸法を従来の掘削翼よりも小径にすることが可能なうえ、余掘りに相当する部分に対応する地盤改良材の添加量を少なくすることができるので、施工費の低減が図れ、しかも装置の小型化を図ることができる。
【００５３】
また、主掘削回転軸２の回転が副掘削回転軸３に伝達され、その副掘削回転軸３の下端３ａに固定された駆動翼３０から従動翼３３に回転力が伝達され、従動翼３３とともに伝達回転軸３１が回転して副掘削カッタ３２が回転する構成、すなわち副掘削カッタ３２は主掘削回転軸２の回転力を利用して駆動するので、副掘削回転軸３用の駆動手段を省略することができ、コストの低減が図れ、装置の構造を簡単にすることができる。
【００５４】
また、本地盤改良装置１では、主掘削回転軸２の軸方向から見て、副掘削カッタ３２の回転軌跡を含む平面が共通外接線Ｔの内側に沿って配置されているので、二次掘削領域Ｍ２より広い範囲を副掘削カッタ３２によって掘削することがなく、一次掘削領域Ｍ１と二次掘削領域Ｍ２とで形成される有効断面を確実に掘削することができる。
【００５５】
また、第１連結軸４Ａの両端面４ａ、４ａが主掘削カッタ２０で掘削した内壁面Ｇ０に当接して突っ張った姿勢となり、水平方向にずれ難い状態となっているので、主掘削カッタ２０を回転させて掘削するときの主掘削回転軸２に対する第１連結軸４Ａの共回りを防止することができる。
【００５６】
また、本地盤改良装置１では、主掘削回転軸２の第１伝達翼２２と副掘削回転軸３の第２伝達翼３５との中心軸線Ｏ１、Ｏ２が互いに平行で、且つ第１伝達翼２２の回転軌跡内に第２伝達翼３５が配置されているので、主掘削回転軸２とともに回転する第１伝達翼２２が第２伝達翼３５に当接することで、第２伝達翼３５は副掘削回転軸３の中心軸線Ｏ２回りに回転し、第２伝達翼３５を介して副掘削回転軸３が回転することになる。
つまり、副掘削回転軸３は、独自の回転駆動手段を備えずに、主掘削回転軸２より伝達された回転力のみで回転することができることから、装置の簡略化を図ることができる。
【００５７】
次に、上述した地盤改良装置１を用いた耐震工法について図面に基づいて説明する。
図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態による耐震工法は、上述した地盤改良装置１を用いて構造物Ｋの周囲を地盤改良することによるものである。
すなわち、構造物Ｋ下の地盤周囲を囲う領域の改良対象地盤中に図１に示す地盤改良装置１を投入し、主掘削カッタ２０および副掘削カッタ３２により一次掘削領域Ｍ１および二次掘削領域Ｍ２を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで地盤改良部１０Ａを形成する。
【００５８】
本実施の形態による地盤改良装置１では、上述したように簡単な構造であり、小型化させることができるので、バックホウなどの作業機のアタッチメントとして使用することが可能である。そのため、狭い空間であっても地盤改良装置１を導入して、地盤改良部１０Ａを形成することができる。この場合、既設の構造物Ｋ下の地盤を囲うようにして外周改良部１１を形成することで、外周改良部１１によって囲繞された構造物Ｋ下の地盤の水平方向の移動が規制され、変動が抑えられることから、その地盤の破壊を防止することができる。したがって、地震時おける構造物Ｋの振動を小さくすることができ、構造物Ｋの破壊を防ぐことができる。
【００５９】
上述のように本実施の形態による地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法では、主掘削カッタ２０と副掘削カッタ３２とで掘削される全領域（一次掘削領域Ｍ１と二次掘削領域Ｍ２）を地盤改良壁としての有効断面とすることができるので、従来のように余掘り部に添加する分の地盤改良材を無くすことが可能となるので、コストの低減を図ることができる。
また、副掘削カッタ３２は副掘削回転軸３を介して主掘削回転軸２の回転力を利用して駆動するため、副掘削回転軸３用の駆動手段を省略することができることから、コストの低減が図れるうえ、簡単且つ小型化した構造を実現することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
【００６１】
図１４〜図１８に示す第１〜第５変形例は、上述した実施の形態による耐震工法の他の例であり、上記実施の形態と同様に地盤改良装置１（図１参照）を用いて施工している。
図１４（ａ）、（ｂ）に示す第１変形例による耐震工法では、平面視四角形状の外周改良部１１の四隅の内角部のそれぞれに角部改良部１２を配置させた地盤改良部１０Ｂを設けている。角部改良部１２は、外周改良部１１の各辺に対して斜め４５度の位置に設けられている。
【００６２】
図１５（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例の耐震工法による地盤改良部１０Ｃは、構造物Ｋと平面視四角形状の外周改良部１１との間の地表面側の地盤で、その外周改良部１１の四隅の内角部のそれぞれを地盤改良装置１（図１参照）によって改良し、平面視で三角形状の角部表面改良部１３（表面改良部）を形成させている。
【００６３】
図１６（ａ）、（ｂ）に示す第３変形例の耐震工法による地盤改良部１０Ｄは、平面視四角形状の外周改良部１１の内側全面にわたって地盤改良装置１（図１参照）によって改良した全面表面改良部１４（表面改良部）を形成させている。
【００６４】
図１７（ａ）、（ｂ）に示す第４変形例の耐震工法による地盤改良部１０Ｅは、平面視四角形状の外周改良部１１の外側に張出改良部１５を設けている。すなわち、本第４変形例の構造物Ｋは平面視で縦長形状（図１７（ｂ）で紙面に向って上下方向に長い長方形状）をなし、構造物Ｋに対して一定間隔をもって配置される外周改良部１１も同様に平面視で縦長形状をなしている。そして、張出改良部１５は、外周改良部１１の両長辺部中央１１ａ、１１ａに直交する方向に延びて形成され、その両辺部を補強する機能を有している。
【００６５】
図１８（ａ）、（ｂ）に示す第５変形例による地盤改良部１０Ｆは、構造物を構築する前の造成時において、区画を仕切るようにして平面視で田の字状をなす区画改良部１６を前記地盤改良装置１（図１参照）によって形成させている。
【００６６】
これら第１〜第５変形例の地盤改良部１０Ａ〜１０Ｆでは、上述した実施の形態と同様に構造物Ｋ下の地盤を囲うようにして外周改良部１１（区画改良部１６）を形成することで、構造物Ｋ下の地盤の水平方向の移動が規制され、変動が抑えられることから、その地盤の破壊を防止することができる。
また、第２変形例と第３変形例では、それぞれ角部表面改良部１３、全面表面改良部１４によって構造物Ｋと外周改良部１１とが接続され、一体化が図れる構造となり、外周改良部１１が地盤から受ける水平力に対する耐力が高められるので、耐震性能をさらに向上させることができる効果を奏する。
【００６７】
次に、図１９および図２４に示す第６〜第１１変形例は、上述した実施の形態による耐震工法の他の例であって、構造物Ｋを対象とした建築基礎工法であり、上記実施の形態と同様に地盤改良装置１（図１参照）を用いて施工したものである。
【００６８】
図１９（ａ）、（ｂ）に示す第６変形例による地盤改良部１０Ｇは、住宅などの構造物Ｋを直接支持する地盤を地盤改良する耐震工法であって、構造物Ｋの直下に地盤改良装置１（図１参照）を投入して所定領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部１１を形成したものである。この外周改良部１１は、平面視で構造物Ｋの外周部に沿って配置されており、構造物Ｋの直下の地盤の変動を規制している。
そして、外周改良部１１の上端には、構造物Ｋの断面視で逆Ｔ型の布基礎１６が設けられており、その布基礎１６上に基礎梁１７を介して構造物Ｋが構築されている。
【００６９】
第６変形例では、予め構造物Ｋの直下に外周改良部１１を施工しておき、その外周改良部１１上に構造物Ｋを直接支持させることができる。つまり、施工する外周改良部１１の位置が平面視で構造物Ｋより外側に設けずに済むことから、敷地が狭く、作業スペースが小さな施工条件となる住宅などの構造物Ｋにも適用することができる。そのため、上述した実施の形態と同様に施工費の低減や装置の小型化という効果に加え、狭小な場所での適用が可能となる効果を奏する。
【００７０】
図２０（ａ）、（ｂ）に示す第７変形例は、上述した第６変形例の地盤改良部１０Ｇにおいて、布基礎１６（図１９参照）に代えてベタ基礎１８を外周改良部１１の上端に設け、外周支持部１１がベタ基礎１８を介してその上の構造物Ｋを直接支持する構成となっている。
【００７１】
図２１〜図２４に示す第８〜第１１変形例は、上述した実施の形態と同様に構造物Ｋ下の地盤を囲うようにして設けた外周改良部１１上に構造物Ｋを支持させる建築基礎工法である。
図２１に示す第８変形例による地盤改良部１０Ｈは、外周改良部１１の上端１１ｂに表面改良部１４からなる基礎の外周部を載置し、この表面改良部１４を介して構造物Ｋを外周改良部１１によって支持する構成となっている。なお、表層改良部１４に代えて、コンクリートのベタ基礎としても良い。
【００７２】
図２２に示す第９変形例では、上述した図２１の第８変形例の地盤改良部１０Ｈにおいて、表面改良部１４の外周下縁部に切欠凹部１４ａを設け、この切欠凹部１４ａを外周改良部１１上に載置させ、表面改良部１４を介して構造物Ｋを外周改良部１１によって支持する構成となっている。なお、表層改良部１４に代えて、コンクリートのベタ基礎としても良い。
【００７３】
図２３に示す第１０変形例による地盤改良部１０Ｉは、上述した図２１の第８変形例において、表層改良部からなる基礎の平面視中央部に開口を形成した外周基礎１９が設けられ、この開口縁１９ａ上に構造物Ｋが載置された構成となっている。なお、外周基礎１９は、表層改良部に代えて、コンクリートとしても良い。
【００７４】
図２４に示す第１１変形例は、上述した図２３の第１０変形例において、外周基礎１９の外周下縁部に切欠凹部１９ｂを設け、この切欠凹部１９ｂを外周改良部１１上に載置させ、表面改良部１４を介して構造物Ｋを外周改良部１１によって支持する構成となっている。なお、本変形例でも、外周基礎１９は、表層改良部に代えて、コンクリートとすることができる。
【００７５】
以上、本発明による地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法、耐震工法、建築基礎工法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では１台の駆動モータ６によって、歯車６２、６３、６４や第１伝達翼２２、第２伝達翼３５を介して３軸の主掘削回転軸２と２軸の副掘削回転軸３とを回転させる回転駆動構造としているが、このような構造に限定されることはない。歯車のみで全ての回転軸を回転させるような構造であってもかまわない。
【００７６】
また、主掘削カッタ２０、福掘削カッタ３２の外径寸法、配置、形状、数量などの構成は、任意に設定することができる。さらに主掘削回転軸２、副掘削回転軸３の本数、長さ寸法なども装置の仕様条件に合わせて任意に設定することができる。
さらにまた、攪拌翼２３Ａ、２３Ｂ、２６Ａ、３６Ｂ、３４の大きさ、配置、形状、数量などの構成は、改良対象地盤の地質、掘削速度などに応じて適宜設定することができる。
また、連結軸４の上下方向の設置位置、設置数量についても、本実施の形態に限定されることはなく、任意に設定することができる。
【００７７】
また、本実施の形態による地盤改良装置１はバックホウ等の作業機に取り付けられるアタッチメントとしての使用としているが、このような使用形態であることに制限されることはなく、例えば専用の架台に設置して用いることも可能である。
さらにまた、耐震工法による地盤改良部１０Ａ〜１０Ｆの位置、深さ、構造物Ｋと外周改良部１１の間隔、表面改良部の厚さ寸法等も特に制限されることはない。
【符号の説明】
【００７８】
１ 地盤改良装置
２ 主掘削回転軸（第１回転軸）
３ 副掘削回転軸（第２回転軸）
４ 連結軸
４ａ 端面
５ 支持フレーム
６ 駆動モータ
１０Ａ〜１０Ｉ 地盤改良部
１１ 外周改良部
１３ 角部表面改良部（表面改良部）
１４ 全面表面改良部（表面改良部）
１５ 張出改良部
１６ 布基礎
１８ ベタ基礎
１９ 外周基礎
２０ 主掘削カッタ（第１掘削翼）
２２ 第１伝達翼
２３Ａ、２３Ｂ 攪拌翼
３０ 駆動翼
３１ 伝達回転軸（第３回転軸）
３２ 副掘削カッタ（第２掘削翼）
３３ 従動翼
３４ 攪拌翼
３５ 第２伝達翼
３６Ａ、３６Ｂ 攪拌翼
４３ 張出バー
Ｋ 構造物
Ｍ１ 一次掘削領域
Ｍ２ 二次掘削領域
Ｔ 共通外接線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中を移動させて地盤改良を行う地盤改良装置であって、
鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた複数の第１回転軸と、
該第１回転軸の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼と、
隣り合う前記第１回転軸同士の中間で前記第１回転軸に平行に配置され、前記第１回転軸の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸と、
該第２回転軸の下端に固定されて水平方向に回転する駆動翼と、
複数の前記第１回転軸同士を水平方向に連結するとともに、各第１回転軸を回転自在に支持する連結軸と、
該連結軸の軸線方向に直交する水平軸回りに回転するとともに、前記連結軸に対して回転自在に挿通支持された第３回転軸と、
該第３回転軸の両端に固定され、その第３回転軸を中心にして回転する第２掘削翼と、
該第３回転軸から径方向外側に向けて延びる従動翼と、
を備え、
前記駆動翼の回転軌跡内に前記従動翼が配置され、前記駆動翼の回転を前記従動翼に伝達する構成とされ、
前記第２掘削翼は、前記第１回転軸の軸方向から見て、隣り合う前記第１掘削翼のそれぞれの回転軌跡をなす一次掘削領域と、隣り合う一次掘削領域の円の共通外接線との間に形成される二次掘削領域内に位置することを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記第１回転軸の軸方向から見て、前記第２掘削翼の回転軌跡を含む平面が前記共通外接線の内側に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記連結軸は、その両端が全ての前記第１掘削翼で掘削した内壁面に当接する長さ寸法をなしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良装置。
【請求項４】
前記第１回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第１伝達翼が設けられるとともに、
前記第２回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第２伝達翼が設けられ、
前記第１伝達翼の回転軌跡内に前記第２伝達翼が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の地盤改良装置。
【請求項５】
前記第１回転軸および前記第２回転軸のうち少なくとも一方には、これら回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の地盤改良装置。
【請求項６】
前記従動翼は、前記第３回転軸の前記連結軸を挟んで一端側に設けられ、
前記第３回転軸の他端側には、該第３回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられ、
該攪拌翼は、前記駆動翼の回転軌跡の外側に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の地盤改良装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いた地盤改良方法であって、
前記地盤改良装置を改良対象地盤上に設置し、前記第１回転軸とともに複数の前記第１掘削翼を回転させて前記一次掘削領域の地盤を掘削する工程と、
前記第２回転軸の回転を前記駆動翼から前記従動翼に伝達させ、前記第３回転軸に固定されている前記第２掘削翼によって前記二次掘削領域の地盤を掘削する工程と、
前記一次掘削領域および前記二次掘削領域の掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌する工程と、
を有することを特徴とする地盤改良装置を用いた地盤改良方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する耐震工法であって、
前記構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって囲繞された前記構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた耐震工法。
【請求項９】
前記構造物と前記外周改良部との間の地表面側の地盤を前記地盤改良装置によって改良し、表面改良部を形成するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の地盤改良装置を用いた耐震工法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する耐震工法であって、
前記構造物直下の改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって前記構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた耐震工法。
【請求項１１】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する建築基礎工法であって、
前記構造物直下の改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって前記構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１２】
前記外周改良部の上端に前記構造物の基礎が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の建築基礎工法。
【請求項１３】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する建築基礎工法であって、
前記構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって囲繞された前記構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１４】
前記外周改良部の上端には、地表面側の地盤を前記地盤改良装置によって改良した表面改良部、又はコンクリートからなる前記構造物の基礎が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１５】
前記基礎の平面視中央部に開口が設けられ、この開口縁上に前記構造物が載置されていることを特徴とする請求項１４に記載の地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１】
地盤中を移動させて地盤改良を行う地盤改良装置であって、
鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた複数の第１回転軸と、
該第１回転軸の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼と、
隣り合う前記第１回転軸同士の中間で前記第１回転軸に平行に配置され、前記第１回転軸の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸と、
該第２回転軸の下端に固定されて水平方向に回転する駆動翼と、
複数の前記第１回転軸同士を水平方向に連結するとともに、各第１回転軸を回転自在に支持する連結軸と、
該連結軸の軸線方向に直交する水平軸回りに回転するとともに、前記連結軸に対して回転自在に挿通支持された第３回転軸と、
該第３回転軸の両端に固定され、その第３回転軸を中心にして回転する第２掘削翼と、
該第３回転軸から径方向外側に向けて延びる従動翼と、
を備え、
前記駆動翼の回転軌跡内に前記従動翼が配置され、前記駆動翼の回転を前記従動翼に伝達する構成とされ、
前記第２掘削翼は、前記第１回転軸の軸方向から見て、隣り合う前記第１掘削翼のそれぞれの回転軌跡をなす一次掘削領域と、隣り合う一次掘削領域の円の共通外接線との間に形成される二次掘削領域内に位置することを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記第１回転軸の軸方向から見て、前記第２掘削翼の回転軌跡を含む平面が前記共通外接線の内側に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記連結軸は、その両端が全ての前記第１掘削翼で掘削した内壁面に当接する長さ寸法をなしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良装置。
【請求項４】
前記第１回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第１伝達翼が設けられるとともに、
前記第２回転軸には、その中心軸線から径方向外側に向けて延びる第２伝達翼が設けられ、
前記第１伝達翼の回転軌跡内に前記第２伝達翼が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の地盤改良装置。
【請求項５】
前記第１回転軸および前記第２回転軸のうち少なくとも一方には、これら回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の地盤改良装置。
【請求項６】
前記従動翼は、前記第３回転軸の前記連結軸を挟んで一端側に設けられ、
前記第３回転軸の他端側には、該第３回転軸と共に回転する攪拌翼が設けられ、
該攪拌翼は、前記駆動翼の回転軌跡の外側に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の地盤改良装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いた地盤改良方法であって、
前記地盤改良装置を改良対象地盤上に設置し、前記第１回転軸とともに複数の前記第１掘削翼を回転させて前記一次掘削領域の地盤を掘削する工程と、
前記第２回転軸の回転を前記駆動翼から前記従動翼に伝達させ、前記第３回転軸に固定されている前記第２掘削翼によって前記二次掘削領域の地盤を掘削する工程と、
前記一次掘削領域および前記二次掘削領域の掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌する工程と、
を有することを特徴とする地盤改良装置を用いた地盤改良方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する耐震工法であって、
前記構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって囲繞された前記構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた耐震工法。
【請求項９】
前記構造物と前記外周改良部との間の地表面側の地盤を前記地盤改良装置によって改良し、表面改良部を形成するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の地盤改良装置を用いた耐震工法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する耐震工法であって、
前記構造物直下の改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって前記構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた耐震工法。
【請求項１１】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物を直接支持する地盤を地盤改良する建築基礎工法であって、
前記構造物直下の改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって前記構造物直下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１２】
前記外周改良部の上端に前記構造物の基礎が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の建築基礎工法。
【請求項１３】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記地盤改良装置を用いて構造物の周囲を地盤改良する建築基礎工法であって、
前記構造物下の地盤を囲う改良対象地盤中に前記地盤改良装置を投入する工程と、
前記第１掘削翼および前記第２掘削翼により前記一次掘削領域および前記二次掘削領域を掘削するとともに、その掘削した地盤に地盤改良材を混合させて攪拌することで外周改良部を形成する工程と、
を有し、
前記外周改良部によって囲繞された前記構造物下の地盤の変動を規制するようにしたことを特徴とする地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１４】
前記外周改良部の上端には、地表面側の地盤を前記地盤改良装置によって改良した表面改良部、又はコンクリートからなる前記構造物の基礎が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【請求項１５】
前記基礎の平面視中央部に開口が設けられ、この開口縁上に前記構造物が載置されていることを特徴とする請求項１４に記載の地盤改良装置を用いた建築基礎工法。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−２２６２５４（Ｐ２０１１−２２６２５４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１８０２（Ｐ２０１１−７１８０２）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１５４５６５）株式会社福田組 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１５４５６５）株式会社福田組 (34)
【Ｆターム（参考）】
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