地盤改良装置、およびこれを用いた地盤改良方法
【課題】簡単な構造で地盤改良部の余掘りを無くすことで、コストの低減を図ることができる。
【解決手段】鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた複数の第１回転軸１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）と、それぞれ第１回転軸１１の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）と、隣り合う第１回転軸１１同士の中間で第１回転軸１１に平行に配置され、第１回転軸１１の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、第２回転軸１３の下端に固定されて水平方向に回転する第２掘削翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）と、第２掘削翼１４の上方で第１掘削翼１２及び第２掘削翼１４によって掘削されない断面領域内に位置し、隣り合う第１掘削翼１２同士の回転軌跡の共通外接線に沿って設けられるサイドカッタ１５とを備えた構成の地盤改良装置１を提供する。
【解決手段】鉛直軸回りに回転し、互いに平行に設けられた複数の第１回転軸１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）と、それぞれ第１回転軸１１の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）と、隣り合う第１回転軸１１同士の中間で第１回転軸１１に平行に配置され、第１回転軸１１の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、第２回転軸１３の下端に固定されて水平方向に回転する第２掘削翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）と、第２掘削翼１４の上方で第１掘削翼１２及び第２掘削翼１４によって掘削されない断面領域内に位置し、隣り合う第１掘削翼１２同士の回転軌跡の共通外接線に沿って設けられるサイドカッタ１５とを備えた構成の地盤改良装置１を提供する。
【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１１に示すように各ロッドで造成される地盤改良領域Ｍ１１（破線）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１１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１１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、簡単な構造で地盤改良部の余掘りを無くすことで、コストの低減を図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第２掘削翼と、第１掘削翼及び第２掘削翼によって掘削されない断面領域内に位置し、隣り合う第１掘削翼同士の回転軌跡の共通外接線に沿って設けられるサイドカッタと、を備えてい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回転軸および第２回転軸とともに複数の第１掘削翼および第２掘削翼を回転させて第１掘削領域の地盤を掘削する工程と、サイドカッタで断面領域に相当する第２掘削領域を掘削する工程と、第１掘削領域および第２掘削領域を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】
本発明では、隣り合う第１掘削翼同士の回転軌跡の共通外接線によって囲まれる地盤改良領域のうち、第１掘削翼と第２掘削翼とで掘削されずに残った断面領域（第２掘削領域）をサイドカッタによって削り落とすことが可能となり、これにより前記地盤改良領域全体を掘削し、改良することができる。つまり、地盤改良領域全体を地盤改良壁としての有効断面となるので、従来のように掘削領域の一部が地盤改良壁として機能しない余掘り部分になるのを防ぐことができる。したがって、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。
【００１０】
また、サイドカッタは隣り合う第１掘削翼の回転軌跡の共通外接線に沿う位置に設けられていればよいので、回転や揺動などの駆動機構を伴わない構成でよく、複雑な駆動手段が不要で簡単な構成で済むことから、コストの低減を図ることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
また、本発明に係る地盤改良装置では、サイドカッタは、第２掘削翼の外周縁から水平面に対して斜め上方に向けた範囲によって囲まれた領域に設けられていることが好ましい。
この場合には、第２掘削翼の外周縁から水平面に対して斜め上方に向けた範囲によって囲まれた緩みが発生し得る領域にサイドカッタを配置することが可能となり、その場合、緩んだ地盤をサイドカッタによって削ぎ落とすようにして容易に掘削することができる。そして、サイドカッタの高さ方向の位置が第１掘削翼および第２掘削翼よりも上方に位置するため、これら第１掘削翼および第２掘削翼によって掘削した時点から一定の時間をおいた後にサイドカッタによって切削される。そのため、サイドカッタで切削する部分の地山の地盤の緩みが進行するため、サイドカッタよる切削がより容易になる。
【００１３】
また、本発明に係る地盤改良装置では、サイドカッタは、内面側において、平面視で中央部から外周部へ向かうにしたがって漸次、共通外接線を含む鉛直面に向かう傾斜面が形成されていることが好ましい。
この場合、サイドカッタの下端が尖った形状で、その先端が前記共通外接線上となっているので、その共通外接線に沿って地盤をきれいに削ぎ落とすことができる。そして、サイドカッタの先端が地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
【００１４】
また、本発明に係る地盤改良装置では、サイドカッタは、平面視で下端側が先細りとなる形状をなしていることがより好ましい。
これにより、サイドカッタの先端が地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
【００１５】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸及び第２回転軸をそれぞれ回転自在に水平方向に連結する連結軸が設けられ、連結軸にサイドカッタが支持されていることが好ましい。
本発明では、連結軸が掘削翼を回転させるための回転軸によって回転することがないので、この連結軸に支持されるサイドカッタの姿勢が安定し、また掘削翼との位置が変化しないので、地盤改良領域を深度方向に一定の形状で掘削することができる。
【発明の効果】
【００１６】
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によれば、第１掘削翼、第２掘削翼、およびサイドカッタで掘削される全領域を地盤改良壁としての有効断面とし、地盤改良部の余掘りを無くすことができ、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、サイドカッタは回転や揺動などの駆動手段によらないビット状の簡単な構造となるので、コストの低減が図れる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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Ａ−Ａ線矢視図であって、地盤改良装置を下方から見た図である。
【図３】サイドカッタの構成を示す拡大図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】（ａ）は地盤改良領域のうち第１掘削翼と第２掘削翼とによって掘削される第１掘削領域を示す図、（ｂ）は地盤改良領域のうちサイドカッタで掘削される第２掘削領域を示す図である。
【図５】地盤改良装置を作業機に装着した側面図である。
【図６】図１に示す地盤改良装置を用いた地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図７】第１変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図８】第２変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図９】第３変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図１０】第４変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図１１】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】
【００１８】
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について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態による地盤改良装置１は、例えば建物の基礎直下において、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る。バックホウ等の作業機２（図５参照）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。
【００２０】
ここで、掘削土に添加される地盤改良材として、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も含む。また、図１に示す地盤改良装置１において、紙面に向かって左右方向の長さ寸法を「幅方向Ｘ」という。
【００２１】
地盤改良装置１は、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１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）と、それぞれ第１回転軸１１の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）と、隣り合う第１回転軸１１同士の中間で第１回転軸１１に平行に配置され、第１回転軸１１の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、第２回転軸１３の下端に固定されて水平方向に回転する第２掘削翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）と、第２掘削翼１４の上方で第１掘削翼１２及び第２掘削翼１４によって掘削されない断面領域（後述する第２掘削領域Ｍ２）内に位置し、隣り合う第１掘削翼１２同士の回転軌跡の共通外接線（図２の符号Ｔ）に沿って設けられるサイドカッタ１５と、を備えている。
【００２２】
３軸の第１回転軸１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのうち中央の第１回転軸１１Ｂは、両側の第１回転軸１１Ａ、１１Ｃよりも下方に突出する長さ寸法であり、それぞれの上端１１ａが後述する支持フレーム１６（図５参照）に対して軸回りに回転可能に支持されている。そして、各第１回転軸１１の先端には、下方に向けて尖った形状をなす先端刃１７が設けられている。
【００２３】
そして、３軸の第１回転軸１１および２軸の第３回転軸１３は、それぞれが軸方向Ｙの複数個所（図１で４箇所）で連結軸１８によって互いに平行に且つ一定間隔をあけて支持されている。第２回転軸１３Ａ、１３Ｂは、それぞれ同じ長さ寸法で、第１回転軸１１よりも短く、下端に設けられる第２掘削翼１４が第１掘削翼１２よりも上方に位置するようになっている。
連結軸１８は、幅方向Ｘに沿って延び、第１回転軸１１及び第２回転軸１３をそれぞれ回転自在に支持するとともに、こられ回転軸１１、１３を水平方向に連結している。
【００２４】
第１掘削翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ第１回転軸１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの下端から径方向外側に向けて棒状の翼軸１２ａが延び、その翼軸１２ａの周面に複数の切削ビット１２ｂが配置された構成となっており、第１回転軸１１とともに中心軸線回りに回転する。第２掘削翼１４Ａ、１４Ｂは、図２に示すように、第１掘削翼１２よりも小径断面を掘削するものであり、第２回転軸１３とともに中心軸線回りに回転する。
そして、第１掘削翼１２と第２掘削翼１４によって、図４（ａ）に示す第１掘削領域Ｍ１が掘削されることになる。
【００２５】
また、第１回転軸１１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１１ａに供給された地盤改良材が下端へ流通するようになっている。そして、第１掘削翼１２の周面には前記地盤改良材を噴射させるための噴出口１２ｄが内部の流路に連通した状態で設けられ、この噴出口１２ｄから地盤改良材を第１掘削翼１２および第２掘削翼１４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構成となっている。
【００２６】
図１に示すように、第１回転軸１１および第２回転軸１３には、これら回転軸１１、１３と共に回転する攪拌翼１９が回転軸１１、１３毎にそれぞれの軸方向の所定位置に設けられている。攪拌翼１９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、最下部に設けられる第１連結軸１８Ａと下から二番目に設けられる第２連結軸１８Ｂとの間の範囲に設けられている。そして、第１回転軸１１に設けられる攪拌翼１９と第２回転軸１３に設けられる攪拌翼１９とが互いに干渉しないように上下方向にずれた位置に配置されている。
【００２７】
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、サイドカッタ１５は、地盤掘削装置１の厚さ方向Ｚで最下部の第１連結軸１８Ａを挟んで両側に配置され、その第１連結軸１８Ａに対して連結材２０を介して支持されている。
そして、サイドカッタ１５は、図４（ｂ）に示すように、複数の第１掘削翼１２Ａ〜１２Ｃによって掘削される回転軌跡の共通外接線Ｔによって囲まれる地盤改良領域Ｍ０と、この地盤改良領域Ｍ０のうち第１掘削翼１２と第２掘削翼１４とによって掘削される第１掘削領域Ｍ１（図４（ａ）参照）と、の間の第２掘削領域Ｍ２内に位置している。
【００２８】
サイドカッタ１５は、内面側において、平面視で中央部から外周部へ向かうにしたがって漸次、共通外接線Ｔを含む鉛直面に向かう傾斜面１５ａ（図３（ｂ）参照）が形成されており、さらに下端側が先細りとなる形状に形成されている。また、サイドカッタ１５は、第２掘削翼１４の外周縁１４ａから水平面に対して斜め上方４５度（図３でθ＝４５度）に向けた範囲によって囲まれた緩み領域Ｒに設けられている。
【００２９】
図６に示すように、支持フレーム１６は、第１回転軸１１の上端１１ａ及び第２回転軸１３の上端１３ａを回転可能に支持し、作業機２のアーム２１の先端２１ａに例えばピン等の着脱自在な連結手段により連結されるとともに、内部には前記回転軸１１、１２に回転動力を与える図示しない駆動モータが設けられている。
【００３０】
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５に示すように、地盤改良装置１をバックホウ等の作業機２のアタッチメントとして使用し、支持フレーム１６を作業機２のアーム２１の先端２１ａに取り付ける。そして、地盤改良装置１を改良対象地盤上に設置した後、作業機２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、第１掘削翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとともに第２掘削翼１４Ａ、１４Ｂを回転させて図４（ａ）に示す第１掘削領域Ｍ１の地盤を掘削し、さらにサイドカッタ１５で図４（ｂ）に示す第２掘削領域Ｍ２の地盤を削ぎ落とすようにして切削する。
このようにして地盤改良を行うことにより、図４（ｂ）に示すように、第１掘削領域Ｍ１が掘削され、さらにサイドカッタ１５によって第２掘削領域Ｍ２が削り落とされて地盤改良領域Ｍ０が形成されることになる。
【００３１】
なお、第１掘削領域Ｍ１および第２掘削領域Ｍ２で掘削した掘削土には第１回転軸１１の噴射口１１ｂから地盤に向けて地盤改良材を噴射させ、第１回転軸１１および第２回転軸１３に設けられる複数の攪拌翼１９によって掘削土を均一に且つ効果的に混合し、攪拌する。
【００３２】
次に、上述した地盤改良装置１の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
本地盤改良装置１では、隣り合う第１掘削翼１２同士の回転軌跡の共通外接線Ｔによって囲まれる地盤改良領域Ｍ０のうち、第１掘削翼１２と第２掘削翼１４とで掘削されずに残った断面領域（第２掘削領域Ｍ２）をサイドカッタ１５によって削り落とすことが可能となり、これにより地盤改良領域Ｍ０全体を掘削し、改良することができる。
つまり、地盤改良領域Ｍ０全体を地盤改良壁としての有効断面となるので、従来のように掘削領域の一部が地盤改良壁として機能しない余掘り部分になるのを防ぐことができる。したがって、第１掘削翼１２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。
【００３３】
また、サイドカッタ１５は隣り合う第１掘削翼１２の回転軌跡の共通外接線Ｔの内側に沿う位置に設けられていればよいので、回転や揺動などの駆動機構を伴わない構成でよく、複雑な駆動手段が不要で簡単な構成で済むことから、コストの低減を図ることができる。
【００３４】
また、サイドカッタ１５の切削領域が第２掘削翼１４の外周縁１４ａから水平面に対して斜め上方４５度に向けた範囲によって囲まれた緩み領域Ｒとなるので、緩んだ地盤をサイドカッタ１５で削ぎ落とすようにして容易に掘削することができる。
【００３５】
また、サイドカッタは下端が尖った傾斜面１５ａを有する形状で、その先端１５ｂが前記共通外接線Ｔ上となっているので、その共通外接線Ｔに沿って地盤をきれいに削ぎ落とすことができる。そして、サイドカッタ１５の先端１５ｂが地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
そして、サイドカッタ１５は、平面視で下端側が先細りとなる形状をなしているので、その先端１５ｂが地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
【００３６】
また、連結軸１８Ａにサイドカッタ１５が支持され、連結軸１８Ａが掘削翼１２、１４を回転させるための回転軸１１、１３によって回転することがないので、この連結軸１８Ａに支持されるサイドカッタ１５の姿勢が安定し、また掘削翼１２、１４との位置が変化しないので、地盤改良領域Ｍ０を深度方向に一定の形状で掘削することができる。
【００３７】
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６（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３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３の下方の地盤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、第１掘削翼１２および第２掘削翼１４により図４（ａ）に示す第１掘削領域Ｍ１を掘削するとともに、サイドカッタ１５によって図４（ｂ）に示す第２掘削領域Ｍ２を掘削し、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第１地盤改良体４Ａを形成する。
【００３８】
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２（図５参照）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、第１地盤改良体４Ａを形成することができる。図６に示す第１地盤改良体４Ａは、既設の構造物３下の地盤を囲うようにして外周改良部４１が形成され、この外周改良部４１によって囲繞された構造物３下の地盤ｇ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３の振動を小さくすることができ、構造物３の破壊を防ぐことができる。
【００３９】
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では、第１掘削翼１２、第２掘削翼１４、およびサイドカッタ１５で掘削される全領域を地盤改良壁としての有効断面とし、地盤改良部の余掘りを無くすことができ、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、サイドカッタ１５は回転や揺動などの駆動手段によらないビット状の簡単な構造となるので、コストの低減が図れる効果を奏する。
【００４０】
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。
【００４１】
図７〜図１０に示す第１〜第４変形例は、上述した実施の形態による地盤改良方法の他の例であり、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。
【００４２】
図７（ａ）、（ｂ）に示す第１変形例による第２地盤改良体４Ｂは、平面視四角形状に囲まれた外周改良部４１の内側全面にわたって地盤改良装置１（図１参照）によって改良した表面改良部４２を形成させている。この場合も、外周改良部４１によって、表面改良部４２の下面側の地盤ｇの変動を規制することができる。
【００４３】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例による第３地盤改良体４Ｃは、構造物３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。
地盤改良部１０Ｇは、住宅などの構造物３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３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４３を形成したものである。この外周改良部４３は、平面視で構造物３の外周部に沿って配置されており、構造物３の直下の地盤ｇの変動を規制している。なお、この場合、外周改良部４３の上端に布基礎（図示省略）を設け、その布基礎上に基礎梁を介して構造物３を構築することも可能である。
【００４４】
図９（ａ）、（ｂ）に示す第３変形例による第４地盤改良体４Ｄは、ベタ基礎４４を外周改良部４３の上端に設け、外周支持部４３がベタ基礎４４を介してその上の構造物３を直接支持する構成となっている。
【００４５】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す第４変形例による第５地盤改良体４Ｅ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４５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。
【００４６】
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、本実施の形態ではサイドカッタ１５が連結材２０を介して第１連結軸１８Ａに接続されて支持されているが、この位置に支持されることに限定されることはない。
また、サイドカッタ１５の幅方向Ｘの長さ寸法は第２掘削領域Ｍ２の範囲内であれば任意に設定することが可能である。
さらに、本実施の形態ではサイドカッタ１５が第２掘削翼１４よりも上方で、かつ第２掘削翼１４の外周縁１４ａから水平面に対して斜め上方４５度に向けた範囲によって囲まれた緩み領域Ｒに設けられているが、この位置に設けることに制限されることはない。例えば、第２掘削翼１４と同じ高さレベルにサイドカッタ１５を配置することも可能である。要は、平面視で隣り合う第１掘削翼１２、１２同士の回転軌跡の共通外接線Ｔに沿う位置にサイドカッタ１５が設けられていれば良いのである。
【００４７】
また、第１掘削翼１２、第２掘削翼１４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。さらに第１回転軸１１、第２回転軸１３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。例えば、本実施の形態では幅方向中央に位置する第１掘削翼１２Ｂがその両サイドの第１掘削翼１２Ａ、１２Ｃよりも下方に突出しているが、これに限らず３つの掘削翼１２Ａ〜１２Ｃともに同じ高さレベルに配置される構成であっても良い。
さらにまた、攪拌翼１９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１８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。
【００４８】
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２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４Ａ〜４Ｅの位置、深さ、構造物３と外周改良部４１の間隔、表面改良部４２の厚さ寸法等も特に制限されることはない。
【符号の説明】
【００４９】
１ 地盤改良装置
２ 作業機
３ 構造物
４Ａ〜４Ｅ 地盤改良体
１１、１１Ａ〜１１Ｃ 第１回転軸
１２、１２Ａ〜１２Ｃ 第１掘削翼
１３、１３Ａ、１３Ｂ 第２回転軸
１４、１４Ａ、１４Ｂ 第２掘削翼
１５ サイドカッタ
１６ 支持フレーム
１８ 連結軸
１９ 攪拌翼
４１、４３ 外周改良部
４２ 表面改良部
４４ ベタ基礎
Ｍ０ 地盤改良領域
Ｍ１ 第１掘削領域
Ｍ２ 第２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１１に示すように各ロッドで造成される地盤改良領域Ｍ１１（破線）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１１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１１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、簡単な構造で地盤改良部の余掘りを無くすことで、コストの低減を図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第２掘削翼と、第１掘削翼及び第２掘削翼によって掘削されない断面領域内に位置し、隣り合う第１掘削翼同士の回転軌跡の共通外接線に沿って設けられるサイドカッタと、を備えてい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回転軸および第２回転軸とともに複数の第１掘削翼および第２掘削翼を回転させて第１掘削領域の地盤を掘削する工程と、サイドカッタで断面領域に相当する第２掘削領域を掘削する工程と、第１掘削領域および第２掘削領域を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】
本発明では、隣り合う第１掘削翼同士の回転軌跡の共通外接線によって囲まれる地盤改良領域のうち、第１掘削翼と第２掘削翼とで掘削されずに残った断面領域（第２掘削領域）をサイドカッタによって削り落とすことが可能となり、これにより前記地盤改良領域全体を掘削し、改良することができる。つまり、地盤改良領域全体を地盤改良壁としての有効断面となるので、従来のように掘削領域の一部が地盤改良壁として機能しない余掘り部分になるのを防ぐことができる。したがって、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。
【００１０】
また、サイドカッタは隣り合う第１掘削翼の回転軌跡の共通外接線に沿う位置に設けられていればよいので、回転や揺動などの駆動機構を伴わない構成でよく、複雑な駆動手段が不要で簡単な構成で済むことから、コストの低減を図ることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
また、本発明に係る地盤改良装置では、サイドカッタは、第２掘削翼の外周縁から水平面に対して斜め上方に向けた範囲によって囲まれた領域に設けられていることが好ましい。
この場合には、第２掘削翼の外周縁から水平面に対して斜め上方に向けた範囲によって囲まれた緩みが発生し得る領域にサイドカッタを配置することが可能となり、その場合、緩んだ地盤をサイドカッタによって削ぎ落とすようにして容易に掘削することができる。そして、サイドカッタの高さ方向の位置が第１掘削翼および第２掘削翼よりも上方に位置するため、これら第１掘削翼および第２掘削翼によって掘削した時点から一定の時間をおいた後にサイドカッタによって切削される。そのため、サイドカッタで切削する部分の地山の地盤の緩みが進行するため、サイドカッタよる切削がより容易になる。
【００１３】
また、本発明に係る地盤改良装置では、サイドカッタは、内面側において、平面視で中央部から外周部へ向かうにしたがって漸次、共通外接線を含む鉛直面に向かう傾斜面が形成されていることが好ましい。
この場合、サイドカッタの下端が尖った形状で、その先端が前記共通外接線上となっているので、その共通外接線に沿って地盤をきれいに削ぎ落とすことができる。そして、サイドカッタの先端が地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
【００１４】
また、本発明に係る地盤改良装置では、サイドカッタは、平面視で下端側が先細りとなる形状をなしていることがより好ましい。
これにより、サイドカッタの先端が地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
【００１５】
また、本発明に係る地盤改良装置では、第１回転軸及び第２回転軸をそれぞれ回転自在に水平方向に連結する連結軸が設けられ、連結軸にサイドカッタが支持されていることが好ましい。
本発明では、連結軸が掘削翼を回転させるための回転軸によって回転することがないので、この連結軸に支持されるサイドカッタの姿勢が安定し、また掘削翼との位置が変化しないので、地盤改良領域を深度方向に一定の形状で掘削することができる。
【発明の効果】
【００１６】
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によれば、第１掘削翼、第２掘削翼、およびサイドカッタで掘削される全領域を地盤改良壁としての有効断面とし、地盤改良部の余掘りを無くすことができ、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、サイドカッタは回転や揺動などの駆動手段によらないビット状の簡単な構造となるので、コストの低減が図れる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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Ａ−Ａ線矢視図であって、地盤改良装置を下方から見た図である。
【図３】サイドカッタの構成を示す拡大図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】（ａ）は地盤改良領域のうち第１掘削翼と第２掘削翼とによって掘削される第１掘削領域を示す図、（ｂ）は地盤改良領域のうちサイドカッタで掘削される第２掘削領域を示す図である。
【図５】地盤改良装置を作業機に装着した側面図である。
【図６】図１に示す地盤改良装置を用いた地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図７】第１変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図８】第２変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図９】第３変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図１０】第４変形例による地盤改良方法を説明するための図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は地盤改良部の平面図である。
【図１１】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】
【００１８】
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について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態による地盤改良装置１は、例えば建物の基礎直下において、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る。バックホウ等の作業機２（図５参照）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。
【００２０】
ここで、掘削土に添加される地盤改良材として、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も含む。また、図１に示す地盤改良装置１において、紙面に向かって左右方向の長さ寸法を「幅方向Ｘ」という。
【００２１】
地盤改良装置１は、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１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）と、それぞれ第１回転軸１１の下端に固定されて水平回転する第１掘削翼１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）と、隣り合う第１回転軸１１同士の中間で第１回転軸１１に平行に配置され、第１回転軸１１の回転が伝達されて鉛直軸回りに回転する第２回転軸１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、第２回転軸１３の下端に固定されて水平方向に回転する第２掘削翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）と、第２掘削翼１４の上方で第１掘削翼１２及び第２掘削翼１４によって掘削されない断面領域（後述する第２掘削領域Ｍ２）内に位置し、隣り合う第１掘削翼１２同士の回転軌跡の共通外接線（図２の符号Ｔ）に沿って設けられるサイドカッタ１５と、を備えている。
【００２２】
３軸の第１回転軸１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのうち中央の第１回転軸１１Ｂは、両側の第１回転軸１１Ａ、１１Ｃよりも下方に突出する長さ寸法であり、それぞれの上端１１ａが後述する支持フレーム１６（図５参照）に対して軸回りに回転可能に支持されている。そして、各第１回転軸１１の先端には、下方に向けて尖った形状をなす先端刃１７が設けられている。
【００２３】
そして、３軸の第１回転軸１１および２軸の第３回転軸１３は、それぞれが軸方向Ｙの複数個所（図１で４箇所）で連結軸１８によって互いに平行に且つ一定間隔をあけて支持されている。第２回転軸１３Ａ、１３Ｂは、それぞれ同じ長さ寸法で、第１回転軸１１よりも短く、下端に設けられる第２掘削翼１４が第１掘削翼１２よりも上方に位置するようになっている。
連結軸１８は、幅方向Ｘに沿って延び、第１回転軸１１及び第２回転軸１３をそれぞれ回転自在に支持するとともに、こられ回転軸１１、１３を水平方向に連結している。
【００２４】
第１掘削翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ第１回転軸１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの下端から径方向外側に向けて棒状の翼軸１２ａが延び、その翼軸１２ａの周面に複数の切削ビット１２ｂが配置された構成となっており、第１回転軸１１とともに中心軸線回りに回転する。第２掘削翼１４Ａ、１４Ｂは、図２に示すように、第１掘削翼１２よりも小径断面を掘削するものであり、第２回転軸１３とともに中心軸線回りに回転する。
そして、第１掘削翼１２と第２掘削翼１４によって、図４（ａ）に示す第１掘削領域Ｍ１が掘削されることになる。
【００２５】
また、第１回転軸１１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１１ａに供給された地盤改良材が下端へ流通するようになっている。そして、第１掘削翼１２の周面には前記地盤改良材を噴射させるための噴出口１２ｄが内部の流路に連通した状態で設けられ、この噴出口１２ｄから地盤改良材を第１掘削翼１２および第２掘削翼１４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構成となっている。
【００２６】
図１に示すように、第１回転軸１１および第２回転軸１３には、これら回転軸１１、１３と共に回転する攪拌翼１９が回転軸１１、１３毎にそれぞれの軸方向の所定位置に設けられている。攪拌翼１９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、最下部に設けられる第１連結軸１８Ａと下から二番目に設けられる第２連結軸１８Ｂとの間の範囲に設けられている。そして、第１回転軸１１に設けられる攪拌翼１９と第２回転軸１３に設けられる攪拌翼１９とが互いに干渉しないように上下方向にずれた位置に配置されている。
【００２７】
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、サイドカッタ１５は、地盤掘削装置１の厚さ方向Ｚで最下部の第１連結軸１８Ａを挟んで両側に配置され、その第１連結軸１８Ａに対して連結材２０を介して支持されている。
そして、サイドカッタ１５は、図４（ｂ）に示すように、複数の第１掘削翼１２Ａ〜１２Ｃによって掘削される回転軌跡の共通外接線Ｔによって囲まれる地盤改良領域Ｍ０と、この地盤改良領域Ｍ０のうち第１掘削翼１２と第２掘削翼１４とによって掘削される第１掘削領域Ｍ１（図４（ａ）参照）と、の間の第２掘削領域Ｍ２内に位置している。
【００２８】
サイドカッタ１５は、内面側において、平面視で中央部から外周部へ向かうにしたがって漸次、共通外接線Ｔを含む鉛直面に向かう傾斜面１５ａ（図３（ｂ）参照）が形成されており、さらに下端側が先細りとなる形状に形成されている。また、サイドカッタ１５は、第２掘削翼１４の外周縁１４ａから水平面に対して斜め上方４５度（図３でθ＝４５度）に向けた範囲によって囲まれた緩み領域Ｒに設けられている。
【００２９】
図６に示すように、支持フレーム１６は、第１回転軸１１の上端１１ａ及び第２回転軸１３の上端１３ａを回転可能に支持し、作業機２のアーム２１の先端２１ａに例えばピン等の着脱自在な連結手段により連結されるとともに、内部には前記回転軸１１、１２に回転動力を与える図示しない駆動モータが設けられている。
【００３０】
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５に示すように、地盤改良装置１をバックホウ等の作業機２のアタッチメントとして使用し、支持フレーム１６を作業機２のアーム２１の先端２１ａに取り付ける。そして、地盤改良装置１を改良対象地盤上に設置した後、作業機２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、第１掘削翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとともに第２掘削翼１４Ａ、１４Ｂを回転させて図４（ａ）に示す第１掘削領域Ｍ１の地盤を掘削し、さらにサイドカッタ１５で図４（ｂ）に示す第２掘削領域Ｍ２の地盤を削ぎ落とすようにして切削する。
このようにして地盤改良を行うことにより、図４（ｂ）に示すように、第１掘削領域Ｍ１が掘削され、さらにサイドカッタ１５によって第２掘削領域Ｍ２が削り落とされて地盤改良領域Ｍ０が形成されることになる。
【００３１】
なお、第１掘削領域Ｍ１および第２掘削領域Ｍ２で掘削した掘削土には第１回転軸１１の噴射口１１ｂから地盤に向けて地盤改良材を噴射させ、第１回転軸１１および第２回転軸１３に設けられる複数の攪拌翼１９によって掘削土を均一に且つ効果的に混合し、攪拌する。
【００３２】
次に、上述した地盤改良装置１の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
本地盤改良装置１では、隣り合う第１掘削翼１２同士の回転軌跡の共通外接線Ｔによって囲まれる地盤改良領域Ｍ０のうち、第１掘削翼１２と第２掘削翼１４とで掘削されずに残った断面領域（第２掘削領域Ｍ２）をサイドカッタ１５によって削り落とすことが可能となり、これにより地盤改良領域Ｍ０全体を掘削し、改良することができる。
つまり、地盤改良領域Ｍ０全体を地盤改良壁としての有効断面となるので、従来のように掘削領域の一部が地盤改良壁として機能しない余掘り部分になるのを防ぐことができる。したがって、第１掘削翼１２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。
【００３３】
また、サイドカッタ１５は隣り合う第１掘削翼１２の回転軌跡の共通外接線Ｔの内側に沿う位置に設けられていればよいので、回転や揺動などの駆動機構を伴わない構成でよく、複雑な駆動手段が不要で簡単な構成で済むことから、コストの低減を図ることができる。
【００３４】
また、サイドカッタ１５の切削領域が第２掘削翼１４の外周縁１４ａから水平面に対して斜め上方４５度に向けた範囲によって囲まれた緩み領域Ｒとなるので、緩んだ地盤をサイドカッタ１５で削ぎ落とすようにして容易に掘削することができる。
【００３５】
また、サイドカッタは下端が尖った傾斜面１５ａを有する形状で、その先端１５ｂが前記共通外接線Ｔ上となっているので、その共通外接線Ｔに沿って地盤をきれいに削ぎ落とすことができる。そして、サイドカッタ１５の先端１５ｂが地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
そして、サイドカッタ１５は、平面視で下端側が先細りとなる形状をなしているので、その先端１５ｂが地山に食い込み易くなり切削抵抗が小さくなるので、スムーズな掘削が行えるという利点がある。
【００３６】
また、連結軸１８Ａにサイドカッタ１５が支持され、連結軸１８Ａが掘削翼１２、１４を回転させるための回転軸１１、１３によって回転することがないので、この連結軸１８Ａに支持されるサイドカッタ１５の姿勢が安定し、また掘削翼１２、１４との位置が変化しないので、地盤改良領域Ｍ０を深度方向に一定の形状で掘削することができる。
【００３７】
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６（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３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３の下方の地盤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、第１掘削翼１２および第２掘削翼１４により図４（ａ）に示す第１掘削領域Ｍ１を掘削するとともに、サイドカッタ１５によって図４（ｂ）に示す第２掘削領域Ｍ２を掘削し、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第１地盤改良体４Ａを形成する。
【００３８】
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２（図５参照）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、第１地盤改良体４Ａを形成することができる。図６に示す第１地盤改良体４Ａは、既設の構造物３下の地盤を囲うようにして外周改良部４１が形成され、この外周改良部４１によって囲繞された構造物３下の地盤ｇ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３の振動を小さくすることができ、構造物３の破壊を防ぐことができる。
【００３９】
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では、第１掘削翼１２、第２掘削翼１４、およびサイドカッタ１５で掘削される全領域を地盤改良壁としての有効断面とし、地盤改良部の余掘りを無くすことができ、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、サイドカッタ１５は回転や揺動などの駆動手段によらないビット状の簡単な構造となるので、コストの低減が図れる効果を奏する。
【００４０】
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。
【００４１】
図７〜図１０に示す第１〜第４変形例は、上述した実施の形態による地盤改良方法の他の例であり、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。
【００４２】
図７（ａ）、（ｂ）に示す第１変形例による第２地盤改良体４Ｂは、平面視四角形状に囲まれた外周改良部４１の内側全面にわたって地盤改良装置１（図１参照）によって改良した表面改良部４２を形成させている。この場合も、外周改良部４１によって、表面改良部４２の下面側の地盤ｇの変動を規制することができる。
【００４３】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例による第３地盤改良体４Ｃは、構造物３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。
地盤改良部１０Ｇは、住宅などの構造物３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３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４３を形成したものである。この外周改良部４３は、平面視で構造物３の外周部に沿って配置されており、構造物３の直下の地盤ｇの変動を規制している。なお、この場合、外周改良部４３の上端に布基礎（図示省略）を設け、その布基礎上に基礎梁を介して構造物３を構築することも可能である。
【００４４】
図９（ａ）、（ｂ）に示す第３変形例による第４地盤改良体４Ｄは、ベタ基礎４４を外周改良部４３の上端に設け、外周支持部４３がベタ基礎４４を介してその上の構造物３を直接支持する構成となっている。
【００４５】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す第４変形例による第５地盤改良体４Ｅ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４５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。
【００４６】
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、本実施の形態ではサイドカッタ１５が連結材２０を介して第１連結軸１８Ａに接続されて支持されているが、この位置に支持されることに限定されることはない。
また、サイドカッタ１５の幅方向Ｘの長さ寸法は第２掘削領域Ｍ２の範囲内であれば任意に設定することが可能である。
さらに、本実施の形態ではサイドカッタ１５が第２掘削翼１４よりも上方で、かつ第２掘削翼１４の外周縁１４ａから水平面に対して斜め上方４５度に向けた範囲によって囲まれた緩み領域Ｒに設けられているが、この位置に設けることに制限されることはない。例えば、第２掘削翼１４と同じ高さレベルにサイドカッタ１５を配置することも可能である。要は、平面視で隣り合う第１掘削翼１２、１２同士の回転軌跡の共通外接線Ｔに沿う位置にサイドカッタ１５が設けられていれば良いのである。
【００４７】
また、第１掘削翼１２、第２掘削翼１４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。さらに第１回転軸１１、第２回転軸１３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。例えば、本実施の形態では幅方向中央に位置する第１掘削翼１２Ｂがその両サイドの第１掘削翼１２Ａ、１２Ｃよりも下方に突出しているが、これに限らず３つの掘削翼１２Ａ〜１２Ｃともに同じ高さレベルに配置される構成であっても良い。
さらにまた、攪拌翼１９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１８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。
【００４８】
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２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４Ａ〜４Ｅの位置、深さ、構造物３と外周改良部４１の間隔、表面改良部４２の厚さ寸法等も特に制限されることはない。
【符号の説明】
【００４９】
１ 地盤改良装置
２ 作業機
３ 構造物
４Ａ〜４Ｅ 地盤改良体
１１、１１Ａ〜１１Ｃ 第１回転軸
１２、１２Ａ〜１２Ｃ 第１掘削翼
１３、１３Ａ、１３Ｂ 第２回転軸
１４、１４Ａ、１４Ｂ 第２掘削翼
１５ サイドカッタ
１６ 支持フレーム
１８ 連結軸
１９ 攪拌翼
４１、４３ 外周改良部
４２ 表面改良部
４４ ベタ基礎
Ｍ０ 地盤改良領域
Ｍ１ 第１掘削領域
Ｍ２ 第２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第２掘削翼と、
前記第１掘削翼及び前記第２掘削翼によって掘削されない断面領域内に位置し、隣り合う第１掘削翼同士の回転軌跡の共通外接線に沿って設けられるサイドカッタと、
を備えていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記サイドカッタは、前記第２掘削翼の外周縁から水平面に対して斜め上方に向けた範囲によって囲まれた領域に設けら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】
前記サイドカッタは、内面側において、平面視で中央部から外周部へ向かうにしたがって漸次前記共通外接線を含む鉛直面に向かう傾斜面が形成され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】
前記サイドカッタは、平面視で下端側が先細りとなる形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良装置。
【請求項５】
前記第１回転軸及び前記第２回転軸をそれぞれ回転自在に水平方向に連結する連結軸が設けられ、
該連結軸に前記サイドカッタが支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地盤改良装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の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回転軸および第２回転軸とともに複数の前記第１掘削翼および第２掘削翼を回転させて第１掘削領域の地盤を掘削する工程と、
前記サイドカッタで前記断面領域に相当する第２掘削領域を掘削する工程と、
前記第１掘削領域および第２掘削領域を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第２掘削翼と、
前記第１掘削翼及び前記第２掘削翼によって掘削されない断面領域内に位置し、隣り合う第１掘削翼同士の回転軌跡の共通外接線に沿って設けられるサイドカッタと、
を備えていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記サイドカッタは、前記第２掘削翼の外周縁から水平面に対して斜め上方に向けた範囲によって囲まれた領域に設けら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】
前記サイドカッタは、内面側において、平面視で中央部から外周部へ向かうにしたがって漸次前記共通外接線を含む鉛直面に向かう傾斜面が形成され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】
前記サイドカッタは、平面視で下端側が先細りとなる形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良装置。
【請求項５】
前記第１回転軸及び前記第２回転軸をそれぞれ回転自在に水平方向に連結する連結軸が設けられ、
該連結軸に前記サイドカッタが支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地盤改良装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の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回転軸および第２回転軸とともに複数の前記第１掘削翼および第２掘削翼を回転させて第１掘削領域の地盤を掘削する工程と、
前記サイドカッタで前記断面領域に相当する第２掘削領域を掘削する工程と、
前記第１掘削領域および第２掘削領域を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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８３０６８（Ｐ２０１３−８３０６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２８９２（Ｐ２０１１−２２２８９２）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５１１２４３６０２）株式会社リアス (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５１１２４３６０２）株式会社リアス (3)
【Ｆターム（参考）】
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