地盤改良装置及び方法
【課題】特に掘削作用及び攪拌混合作用として、地盤の硬さや性状等に応じより最適な掘削攪拌条件を容易に実現する。
【解決手段】内外軸の二重軸構造の駆動軸４と、駆動軸用昇降手段３と、外軸６に設けられた外軸側掘削攪拌手段２０と、内軸５に設けられた内軸側掘削攪拌手段１０と、安定材用供給通路１５と、吐出部１７とを備え、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とを反転させながら地盤を掘削し、該掘削土壌中に安定材を吐出部１７より吐出し攪拌混合する地盤改良装置において、内軸側掘削攪拌手段１０は内軸下端側に固定された径小翼部１１及び掘削ビット１２を有し、外軸側掘削攪拌手段２０は外軸下端側に固定されたアーム形径大翼部２０及び掘削ビット２３を有し、外軸側掘削攪拌手段２０及び内軸側掘削攪拌手段１０は高さ調整手段３８により互いの上下間隔が調整されて径大翼部２１と径小翼１１とを離接可能となっている。
【解決手段】内外軸の二重軸構造の駆動軸４と、駆動軸用昇降手段３と、外軸６に設けられた外軸側掘削攪拌手段２０と、内軸５に設けられた内軸側掘削攪拌手段１０と、安定材用供給通路１５と、吐出部１７とを備え、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とを反転させながら地盤を掘削し、該掘削土壌中に安定材を吐出部１７より吐出し攪拌混合する地盤改良装置において、内軸側掘削攪拌手段１０は内軸下端側に固定された径小翼部１１及び掘削ビット１２を有し、外軸側掘削攪拌手段２０は外軸下端側に固定されたアーム形径大翼部２０及び掘削ビット２３を有し、外軸側掘削攪拌手段２０及び内軸側掘削攪拌手段１０は高さ調整手段３８により互いの上下間隔が調整されて径大翼部２１と径小翼１１とを離接可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削し、その掘削土壌中に各種の安定材を注入し攪拌混合して地盤強度などを改良する場合に用いられる地盤改良装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良装置としては、図９や図１０に例示されるように、内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、駆動軸を昇降させる昇降手段と、外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、安定材用供給通路及び吐出部とを備え、外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に安定材を吐出部より吐出し攪拌混合するものが知られている。このうち、
【０００３】
図９（特許文献１）の装置構造において、符号１０は互いに反転する外軸１１と内軸１２からなる駆動軸、符号１４と１５は安定材用吐出部、符号１６は掘削刃、符号１７は内軸１２の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段（１７ａは掘削攪拌翼体、１７ｂは攪拌翼体、１７ｃは掘削刃）で、符号１８は外軸１１の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段（１８ａは掘削攪拌翼体、１８ｂは攪拌翼体、１８ｃは掘削刃）である。
【０００４】
図１０（特許文献２）の装置構造において、符号１は互いに反転する内軸８と外軸９からなる駆動軸（掘削軸）、符号６は内軸８の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段（１５は掘削ビット、１９は立翼、２５は攪拌翼）、符号７は外軸９の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段（１１は立翼、１２はリング、１６は攪拌翼、１５は掘削ビット）、符号１７と２３は安定材用吐出部、符号１０は継手、符号２９はスクリューである。
【０００５】
以上の各装置構造において、掘削作用としては下段の内軸側掘削攪拌手段が先行して掘削し、次に上段の外軸側掘削攪拌手段が最終的な掘削を行うため掘削効率などに優れ、また、攪拌混合作用としては下段の内軸側掘削攪拌手段と上段の外軸側掘削攪拌手段とが互いに反転されるため掘削土壌の共廻りをそれなりに防いで攪拌効率などが向上される。
【特許文献１】特開平１１−８１２９７号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した各装置構造では、実施工において、下段の内軸側掘削攪拌手段及び上段の外軸側掘削攪拌手段が互いの上下間隔が固定されているため、地盤の状況などに応じて両掘削攪拌手段の間隔を変更してより最適な掘削や攪拌条件を満たすことができない。これは、例えば、攪拌混合において土壌の共廻りを防ぐ上で両掘削攪拌手段をより接近させる方が好ましいからである。また、各装置構造では、両掘削攪拌手段の間隔が固定であるため、貫入工程において上段の外軸側掘削攪拌手段が設計深さに達するまで貫入、つまり下段の内軸側掘削攪拌手段の高さ寸法に相当する分だけ設計深さより深く掘削しなければならない。しかも、攪拌混合作用としては、安定材の均一混合を図る上で安定材用吐出部を内軸側掘削攪拌手段とともに外軸側掘削攪拌手段の方にも付設することが好ましいが、図１０のように安定材を内軸側から導出する構造だと、外軸側掘削攪拌手段を構成する攪拌翼形状が同図のような形状に制約されたり、内軸側掘削攪拌手段との間の間隔を任意に設定できない。
【０００７】
本発明の目的は、以上のような課題を全て解消するとともに、特に掘削作用及び攪拌混合作用として、地盤の硬さや性状などに応じてより最適な掘削攪拌条件を容易に実現できる地盤改良装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため請求項１の本発明は、互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用の供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良装置において、前記内軸側掘削攪拌手段は前記内軸の下端側に固定された径小翼部及び該径小翼部に突設された掘削ビットを有し、前記外軸側掘削攪拌手段は前記外軸の下端側に固定されたアーム形の径大翼部及び該径大翼部に突設された掘削ビットを有し、前記外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段は高さ調整手段により互いの上下間隔が調整されて前記径大翼部と前記径小翼とを離接可能となっていることを特徴としている。ここで、アーム形の径大翼部とは、図１０のようなリング又は円筒形の径大翼部を除く意味である。径大翼部や径小翼部は、径大翼部が径小翼部に比べて相対的に長くなっている程度の意味である。
【０００９】
以上の本発明においては次のように具体化されることが好ましい。
（ア）、前記内軸側掘削攪拌手段の径小翼部は略螺旋状であり、前記外軸側掘削攪拌手段の径大翼部は前記径小翼部の少なくとも上側部分を内側に収容可能な空間を持つ形状（例えば、水平板部及び縦板部の構成）であり、前記高さ調整手段は前記内軸上端側と前記外軸上端側との間に介在されたピストン式シリンダーを有している（請求項２）。
（イ）、前記供給通路は、前記内軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第１供給通路、及び前記外軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第２供給通路を少なくとも備えているとともに、前記第２供給通路は、前記内軸の外周に通じている内軸径方向通路部と、前記内軸と前記外軸との間に設けられて前記内軸径方向通路部を挟んだ上下のシール部材で区画されている周囲導出溜め部と、前記周囲導出溜め部から前記外軸の外周に通じている外軸径方向通路部と、前記外軸径方向通路部と対応する前記吐出部とを接続している接続部とを有している（請求項３）。
【００１０】
請求項４の本発明は、以上の発明を方法から捉えたもので、互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良方法において、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を調整する高さ調整手段を有しており、前記駆動軸を前記昇降手段を介して地盤中に下降する貫入工程と上昇する引き抜き工程とで、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を前記高さ調整手段により変えることを特徴としている。なお、この構成は、例えば、貫入工程では外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段とが高さ調整手段を介して離間状態とされ、引き抜き工程では外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段とが高さ調整手段を介して接近状態とされることである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、図９や図１０の従来構造に比べ、外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段が高さ調整手段により互いの上下間隔を調整可能であるため、地盤の硬さや地盤性状に応じてより最適な掘削や攪拌を実現できるようにする。これは、例えば、外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を地盤の硬さにより変更して掘削力を適正に分散したり、外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を貫入工程に比べて引き抜き工程において小さくして土壌の共廻り防止作用をより確実に得られるようにして、より均一な攪拌混合を実現可能なことからも明らかである。
【００１２】
請求項２の発明では、例えば、径小翼部が螺旋状であるため掘削性にも優れ内軸側掘削攪拌手段の掘削に必要な駆動力を小さくし易く、大径翼部が径小翼部の少なくとも上部分を内側に収容可能なため外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段を高さ調整手段により上下間隔を小さくすべく接近したときに両掘削攪拌手段を一体的なものとして作用し易く、高さ調整手段が公知のピストン式シリンダーであるため経費を抑えて実施できる。
【００１３】
請求項３の発明では、安定材用の供給通路として、内軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた吐出部に安定材を送る第１供給通路、及び外軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた吐出部に安定材を送る第２供給通路を備えている点で図１０の装置構造と同じであるが、第２供給通路が周囲導出溜め部及び外軸径方向通路部を有しているため外軸側掘削攪拌手段の径大翼部形状や吐出部の設置高さや位置に規制されず、設計自由度が得られる。
【００１４】
請求項４の発明では、貫入工程と引き抜き工程とで外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を高さ調整手段を介して変更することにより、掘削に伴う問題（例えば、外軸及び内軸の各駆動モーターなどに加わる負荷を小さくしたり変動を抑えたり、垂直掘削を如何に維持するか）と、攪拌混合に伴う問題（例えば、土壌の共廻りを防いで土壌と安定材との均一な攪拌度合いを如何に実現するか）に的確に対処して、地盤の硬さや性状に応じてより最適な掘削及び攪拌混合を実現できようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は地盤改良装置の全体を示し、図２及び図３は駆動軸の下側を示し、図４は駆動軸の上側を示し、図５は径大翼部と径小翼部の他の例を示す変形例１、図６及び図７は外軸側掘削攪拌手段の吐出部に通じる安定材用の供給通路を示す変形例２、図８は地盤改良方法の手順を示している。以下の説明では、装置構造、図５の変形例１と２、図６及び図７の変形例３、図８の地盤改良方法の順に詳述する。
【００１６】
（装置構造）図１と図２において、この地盤改良装置は、走行式ベースマシン１と、ベースマシン１で移動可能に起立された支持リーダ２と、支持リーダ２の一側に沿って上下動される昇降装置３と、互いに反転される内軸５と外軸６との二重構造からなるとともに昇降装置３により昇降される駆動軸４と、外軸６の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段２０と、外軸６の下端より突出して内軸５の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段１０と、駆動軸４の内軸５に沿って設けられた安定材用の供給通路１５と、供給通路１５の下端に接続管１６を介して接続されて安定材を吐出する吐出部１７とを備え、駆動軸４を昇降装置３により下降して地盤に貫入したり上昇して引き抜く過程で、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に安定材を吐出部１７より吐出し攪拌混合するものである。なお、符号８は昇降装置３の昇降を補足するロープ等の吊り部材、符号９は支持リーダ２の下部に設けられて駆動軸４を揺れないようにする振れ止め部である。
【００１７】
ここで、支持リーダ２は、ベースマシン１側の複数のバックステー７により起立保持されている。昇降装置３は、図４に示されるごとく前記した支持リーダ２に沿って移動可能に配設されている移動基体３０と、移動基体３０の上側部に設けられて内軸５を正逆回転する上駆動装置３１と、上駆動装置３１の下側に配設されて外軸６の上端側を保持して正逆回転する下駆動装置３５と、上駆動装置３１と下駆動装置３５との間に介在されているピストン式の油圧シリンダー３８と、上駆動装置３１の上部に設置されているスイベル装置３９などから構成されている。
【００１８】
このうち、移動基体３０は、支持リーダ４の一側上下に配設されたラック状レールに沿って昇降される。上駆動装置３１は、そのケーシング３２が移動基体３０に連結されており、ケーシング３２上に保持されているモーター３３と、ケーシング３２内に設けられてモーター３３の出力軸側と内軸５の上端側とを作動連結している不図示のギア機構などを有している。下駆動装置３５は、そのケーシング３６が移動基体３０に対し摺動自在にガイドされる関係となっており、ケーシング３６上に保持されているモーター３７と、ケーシング３６内に設けられてモーター３７の出力軸側と外軸６の上端側とを作動連結している不図示のギア機構などを有している。油圧シリンダー３８は、複数が用いられ、各本体を上駆動装置側のケーシング３２の対応部に係止し、各ロッド３８ａの先端を下駆動装置側のケーシング３６の対応部に係止している。スイベル装置３９は、地上側に用意される材料溜め部からポンプにより圧送される安定材を上駆動装置３１に保持・回転されている内軸５の内側上下方向に配置されている供給通路１５（図２を参照）の上側入口に供給可能にするものである。
【００１９】
すなわち、この構造では、外軸６が下駆動装置３５に吊り下げ支持された状態で、油圧シリンダー３８のロッド３８ａを伸縮することによって、内軸５に対する高さ方向の位置が調整可能となっている。そして、この例では、図３に示したように、外軸６の掘削攪拌手段２０と内軸５の掘削攪拌手段１０との上下間隔Ｌが油圧シリンダー３８のロッド伸縮量に対応して５０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲で調整されるよう設定されている。なお、本発明の高さ調整手段としては、この構造に限定されず、例えば外軸６又は下駆動装置側のケーシング３６に対し内軸５を油圧シリンダー等で上下動する構成であってよい。
【００２０】
一方、内軸側掘削攪拌手段１０は、図２や図３に示されるように、内軸５の下端側に固定された径小翼部１１と、該径小翼部１１の下端側に突設された複数の掘削ビット１２と、径小翼部１１の下面側に設けられた吐出部１７などを有している。なお、図２の下側円内には径小翼部を下から見上げた状態を模式的に示している。ここで、内軸５は、円筒形で、供給通路１５が内側上下方向に必要数だけ配置されるとともに、下端が閉じられている。径小翼部１１は、概略螺旋状の翼体からなり、内軸５の下部周囲に接合されている。各掘削ビット１２は、その螺旋状翼体の下側縁部にあって、内軸中心側から外側に向けて並置した状態で接合され、先端が径小翼部１１より下向きに突出されている。吐出部１７は、径小翼部１１の下面に取り付けられるとともに、接続管１６を介して供給通路１５に連結されており、安定材が供給通路１５から接続管１６を介して導入された後、所定角度で掘削土中に噴射可能にする。なお、この例では、吐出部１７として、安定材を圧縮気体に同伴して強力に噴射可能にする混合エジェクター（特許第３４１６７７４号や特許第３６２２９０３号等を参照）を想定している。このため、供給通路１５も安定材用及び圧縮気体用として複数設けられている。但し、安定材の種類や供給及び吐出構造については、地盤改良条件などにより適宜変更可能なものである。
【００２１】
外軸側掘削攪拌手段２０は、図２や図３に示されるように、外軸６の下端側に固定された下段の径大翼部２１と、該径大翼部２１の下端側に突設された複数の掘削ビット２３と、長さが径大翼部２１とほぼ同じくしている上段の径大翼部２２などを有し、また径大翼部２１と径大翼部２２との間に設けられた共廻り防止板２５を有している。なお、図３の下側円内には径大翼部２１を側面側から見た状態（内軸５の下端側を省略した）を模式的に示している。また、本発明の外軸側掘削攪拌手段としては、図８の例のごとく上段の大径翼部２２や共廻り防止板２５を省略してもよい。
【００２２】
ここで、外軸６は、内軸５を回転自在に挿通し、かつ内軸５に挿通した状態で相対的に軸方向へ摺動可能な円筒形からなり、下端が内軸５との間から土などが不用意に入り込まないよう処理されている。下段の大径翼部２１は、水平板部２１ａ及び斜め下側へ延びている縦板部２１ｂからなり、外軸６の周囲に対し略１８０度変位した箇所に対応する大径翼部２１の水平板部２１ａがそれぞれ接合されており、全体として概略コ形状となっている。各掘削ビット２３は、その縦板部２１ｂの下側縁部に接合され、先端が縦板部２１ｂより下向きに突出されている。また、上段の径大翼部２２は、矩形板状であり、外軸６の周囲に対し略１８０度変位した箇所に対応端がそれぞれ接合されている。付言すると、以上の大径翼部２１，２１と大径翼部２２，２２は外軸６に対し異なる向き、水平板部同士を近づけたときＸの関係に配置されている。また、下段の大径翼部２１，２１は、図３の下図から推察されるように、縦板部２１ｂが水平板部２１ａの突出端から外軸６と所定距離を保ち、かつ斜め下方向に突出されている。この形状は、縦板部２１ｂの下向き傾斜角に応じて地盤に対する掘削ビット２３（及び縦板部の下端）の貫入と掘削性を良好にし、かつ、掘削土を縦板部２１ｂの斜め上向面に沿ってかき揚げるようにし、それにより良好な掘削効果を得られるようにする。また、そのことで掘削（切り込み）部のみの抵抗で掘削性を向上し掘削抵抗も小さくできる。
【００２３】
これに対し、共廻り防止板２５は、外軸６の外周に回転自在に嵌合され、かつ上下ストッパー２６ａ，２６ｂで上下動が規制されている筒体２４に突設されている。そして、この共廻り防止板２５は、径大翼部２１，２２の最大径より少し長くなっていて、土壌中に貫入された後は土等の抵抗を受けるため外軸６の回転によっても静止しており、それによって土壌が径大翼部２１，２２の回転に伴って共廻りする動きを制止する。
【００２４】
（ 変形例１）図５（ａ）は外軸側掘削攪拌手段２０を構成している径大翼部２１の変形例を示している。この径大翼部２１は、水平板部２１ａに突設したリブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、縦板部２１ｂに突設したリブ２７ｄとを有している。各リブ２７ａ〜２７ｂは水平板部２１ａや縦板部２１ｂの表面側に設けられている。このうち、リブ２７ａとリブ２７ｂは略コ形からなり、それぞれ複数個が水平板部２１ａの上縁と下縁を挟み込んだ状態に接合されている。リブ２７ｃは水平板部２１ａの上下略中間部に縦配置で接合されている。リブ２７ｄは縦板部２１ｂに対し上下方向の向きで接合されている。以上のようなリブ２７ａ〜２７ｂは、例えば、径大翼部２１の回転状態において、土壌などが縦板部２１ｂ及び水平板部２１ａの傾きに沿って斜め上へ送られてきたとき、各リブでその送られてきた土の塊を分断したり攪拌混合作用を促進することができる。
【００２５】
（ 変形例２）図５（ｂ）は内軸側掘削攪拌手段１０を構成している径小翼部１１の変形例を示している。この径小翼部１１は、各螺旋状の翼体に対し上記したリブと同じ目的で複数のリブ１４ａ，１４ｂを接合し、同時に傾斜途中に開口１３を追加している。このうち、リブ１４ａは、各螺旋状の翼体の上縁部に複数接合されており、例えば、土壌が螺旋状に沿って上へ移送されてきたとき分断して落下し易くする。リブ１４ｂは、開口１３の上側に接合されており、例えば、土壌が螺旋状に沿って移送されてきて開口１３を通り過ぎる直前で分断したり開口１３など落下し易くする。開口１３は、例えば、土壌が螺旋状に沿って移送されてきたときこの開口から落下し易くする。以上の変形例１と２は、比較的簡単な構成により攪拌混合作用を大きく促進できることが確認されている。
【００２６】
（変形例３）図６及び図７は外軸側掘削攪拌手段２０側に専用の吐出部１７ａを設ける場合で、外軸６から突出している内軸５側から安定材を供給できないようなときに有効な構造例である。すなわち、図６及び図７の構造は、図２や図３に対し外軸側掘削攪拌手段２０を構成している上段の径大翼部２２にも吐出部１７ａが設けられているとともに、内軸１５の内側に配置されている供給通路１５と吐出部１７ａとを接続している点で異なっている。すなわち、この供給通路１５は、内軸５の内側に合計４つ（１５ａ〜１５ｃ）が設けられており、そのうち、供給通路１５ａ，１５ｂが前述した内軸側掘削攪拌手段１０に対応して設けられた吐出部（図２の吐出部１７に類似する吐出部又は一般的な吐出部）に接続管１６などを介して接続され、供給通路１５ｃが吐出部１７ａに後述する構成にて接続される。供給通路１５ｄは予備用に設定されている。つまり、この変形例では、供給通路１５ａ，１５ｂが請求項３の第１供給通路に相当し、供給通路１５ｃが請求項３の第２供給通路に相当している。なお、図面上は、内軸５が柱状となっているが、実際は下側対応部だけを柱状にしそこに供給通路１５ａ〜１５ｃを形成したり、筒形内に供給通路１５ａ〜１５ｃ用の管を保持材などを介して装着することになる。
【００２７】
また、第２供給通路１５ｃは、図７（ａ）に示されるように、内軸径方向通路部５ａと、周囲導出溜め部１８と、外軸径方向通路部６ａと、吐出部１７ａとを接続している接続管１６ａとを有している。このうち、内軸径方向通路部５ａは第２供給通路１５ｃの下端側から内軸５の外周に貫通されている。周囲導出溜め部１８は、内軸５と外軸６との間に設けられて、内軸径方向通路部５ａを挟んだ上下のシール部材１９，１９で区画されている。周囲導出溜め部１８の全寸Ｍは、上記した外軸６の掘削攪拌手段２０と内軸５の掘削攪拌手段１０との上下間隔Ｌを調整するため、例えば油圧シリンダー３８を介して内軸５に対し外軸６を最大まで上又は下動したとき、内軸径方向通路部５ａが周囲導出溜め部１８から外れることがないよう設定される。外軸径方向通路部６ａは周囲導出溜め部１８から外軸の外周に貫通されている。接続管１６ａは外軸径方向通路部６ａと対応する吐出部１７ａとを接続している。
【００２８】
以上のような構造では、外軸側掘削攪拌手段２０の任意の位置に専用の吐出部１７ａを設けることができ、特に、第２供給通路１５ｃが周囲導出溜め部１８及び外軸径方向通路部６ａを有しているため吐出部１７ａの設置高さや位置に規制されないようにし、径大翼部２２の高さや形状的にも規制されない点で優れている。そして、この構造は、例えば、図９の構造に適用すると、外軸側掘削攪拌手段１８側にも吐出部を設けそこから安定材を同図の掘削攪拌手段１８の攪拌混合軌跡内に噴射できることから、より均一な攪拌混合が実現されることになる。
【００２９】
（地盤改良方法）図８は以上のような地盤改良装置を用いて地盤改良するときの一例を模式的に示している。なお、図８に示した地盤改良装置は、図１〜図４の装置を基本としているが、外軸側掘削攪拌手段２０が上段の大径翼部２２及び共廻り防止板２５を省いて簡略化されている。また、この種の地盤改良方法では、手順として駆動軸４を下降する貫入工程と上昇する引き抜き工程とに大別される。また、安定材の吐出時期は、地盤性状などに応じて、貫入工程又は引き抜き工程、貫入工程及び引き抜き工程と言うように色々なパターンが採用される。この例では安定材を引き抜き工程だけで吐出する。図８中、２本の線の箇所が安定材を吐出し原位置土と攪拌混合したことを示している。
【００３０】
まず、貫入工程に際しては、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とが上記した油圧シリンダー３８を介して設計値まで離間された状態に調整される。その状態から、外軸６と内軸５は、対応する上下駆動装置３１，３５により反転駆動されて、所定の深さまで貫入操作される。この貫入工程では、内軸側掘削攪拌手段１０の径小翼部１１及び掘削ビット１２で先行掘削し、次に外軸側掘削攪拌手段２０の径大翼部２０及び掘削ビット２３でその掘削された箇所の外側を掘削することになる。この掘削態様では、例えば、地盤が通常より硬い場合でも、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０との上下間隔を油圧シリンダー３８を介して離間することで、最適な掘削状態、例えば、全体の掘削力やモーター３３，３７に加わる負荷を適正に分散できる。
【００３１】
引き抜き工程に際しては、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とが油圧シリンダー３８を介して設計値まで接近された状態に調整される。この例では、外軸側掘削攪拌手段２０の大径翼部２１の内側に内軸側掘削攪拌手段１０の径小翼部１１がほぼ収容されるまで接近される。また、外軸６と内軸５は貫入とは逆向きに反転駆動される。同時に、上記したように安定材が吐出部１７等から吐出される。すると、安定材は、径小翼部１１と径大翼部２０との反転作用と、それによる共廻り防止作用等により原位置の掘削土と効率よく攪拌混合される。このため、この地盤改良方法では、効率的な掘削と効率的な攪拌混合が実現されることになる。
【００３２】
なお、本発明は、以上の形態に限られるものではなく、請求項１や４で特定する要件を除いて種々変形したり展開可能なものである。例えば、径小翼部については図１０や図１０のような形状にしたり、外軸及び内軸の外周には必要に応じて図１０に示されるようなスクリューを付設することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明形態の地盤改良装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の装置として駆動軸下側の構成を示す要部模式図である。
【図３】図２の外・内軸側掘削攪拌手段同士の上下間隔を小さくした模式図である。
【図４】（ａ）と（ｂ）は図１の駆動軸上側の高さ調整手段等を示す模式図である。
【図５】（ａ）と（ｂ）は図２の径大翼部と径小翼部の変形例を示す模式図である。
【図６】安定材用の吐出部を径大翼部側に追加した構成例を示す模式図である。
【図７】（ａ）は図６のＡ−Ａ線に沿った模式拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った模式拡大断面図である。
【図８】上記地盤改良装置を簡略化した状態で地盤改良を行う手順例を示す図である。
【図９】特許文献１に開示の地盤改良装置を示す説明図である。
【図１０】特許文献２に開示の地盤改良装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
３…支持リーダー
３…昇降装置（３０は移動基体、３１は上駆動装置、３５は下駆動装置）
４…駆動軸
５…内軸
６…外軸
１０…内軸側掘削攪拌手段（１１は径小翼部、１２は掘削ビット）
１５，１５ａ〜１５ｂ…供給通路
１６，１６ａ…接続管（接続部）
１７，１７ａ…吐出部
２０…外軸側掘削攪拌手段（２１は大径翼部、２３は掘削ビット）
２２…上段の大径翼部
２５…共廻り防止板
３８…油圧シリンダー（高さ調整手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削し、その掘削土壌中に各種の安定材を注入し攪拌混合して地盤強度などを改良する場合に用いられる地盤改良装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良装置としては、図９や図１０に例示されるように、内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、駆動軸を昇降させる昇降手段と、外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、安定材用供給通路及び吐出部とを備え、外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に安定材を吐出部より吐出し攪拌混合するものが知られている。このうち、
【０００３】
図９（特許文献１）の装置構造において、符号１０は互いに反転する外軸１１と内軸１２からなる駆動軸、符号１４と１５は安定材用吐出部、符号１６は掘削刃、符号１７は内軸１２の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段（１７ａは掘削攪拌翼体、１７ｂは攪拌翼体、１７ｃは掘削刃）で、符号１８は外軸１１の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段（１８ａは掘削攪拌翼体、１８ｂは攪拌翼体、１８ｃは掘削刃）である。
【０００４】
図１０（特許文献２）の装置構造において、符号１は互いに反転する内軸８と外軸９からなる駆動軸（掘削軸）、符号６は内軸８の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段（１５は掘削ビット、１９は立翼、２５は攪拌翼）、符号７は外軸９の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段（１１は立翼、１２はリング、１６は攪拌翼、１５は掘削ビット）、符号１７と２３は安定材用吐出部、符号１０は継手、符号２９はスクリューである。
【０００５】
以上の各装置構造において、掘削作用としては下段の内軸側掘削攪拌手段が先行して掘削し、次に上段の外軸側掘削攪拌手段が最終的な掘削を行うため掘削効率などに優れ、また、攪拌混合作用としては下段の内軸側掘削攪拌手段と上段の外軸側掘削攪拌手段とが互いに反転されるため掘削土壌の共廻りをそれなりに防いで攪拌効率などが向上される。
【特許文献１】特開平１１−８１２９７号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した各装置構造では、実施工において、下段の内軸側掘削攪拌手段及び上段の外軸側掘削攪拌手段が互いの上下間隔が固定されているため、地盤の状況などに応じて両掘削攪拌手段の間隔を変更してより最適な掘削や攪拌条件を満たすことができない。これは、例えば、攪拌混合において土壌の共廻りを防ぐ上で両掘削攪拌手段をより接近させる方が好ましいからである。また、各装置構造では、両掘削攪拌手段の間隔が固定であるため、貫入工程において上段の外軸側掘削攪拌手段が設計深さに達するまで貫入、つまり下段の内軸側掘削攪拌手段の高さ寸法に相当する分だけ設計深さより深く掘削しなければならない。しかも、攪拌混合作用としては、安定材の均一混合を図る上で安定材用吐出部を内軸側掘削攪拌手段とともに外軸側掘削攪拌手段の方にも付設することが好ましいが、図１０のように安定材を内軸側から導出する構造だと、外軸側掘削攪拌手段を構成する攪拌翼形状が同図のような形状に制約されたり、内軸側掘削攪拌手段との間の間隔を任意に設定できない。
【０００７】
本発明の目的は、以上のような課題を全て解消するとともに、特に掘削作用及び攪拌混合作用として、地盤の硬さや性状などに応じてより最適な掘削攪拌条件を容易に実現できる地盤改良装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため請求項１の本発明は、互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用の供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良装置において、前記内軸側掘削攪拌手段は前記内軸の下端側に固定された径小翼部及び該径小翼部に突設された掘削ビットを有し、前記外軸側掘削攪拌手段は前記外軸の下端側に固定されたアーム形の径大翼部及び該径大翼部に突設された掘削ビットを有し、前記外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段は高さ調整手段により互いの上下間隔が調整されて前記径大翼部と前記径小翼とを離接可能となっていることを特徴としている。ここで、アーム形の径大翼部とは、図１０のようなリング又は円筒形の径大翼部を除く意味である。径大翼部や径小翼部は、径大翼部が径小翼部に比べて相対的に長くなっている程度の意味である。
【０００９】
以上の本発明においては次のように具体化されることが好ましい。
（ア）、前記内軸側掘削攪拌手段の径小翼部は略螺旋状であり、前記外軸側掘削攪拌手段の径大翼部は前記径小翼部の少なくとも上側部分を内側に収容可能な空間を持つ形状（例えば、水平板部及び縦板部の構成）であり、前記高さ調整手段は前記内軸上端側と前記外軸上端側との間に介在されたピストン式シリンダーを有している（請求項２）。
（イ）、前記供給通路は、前記内軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第１供給通路、及び前記外軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第２供給通路を少なくとも備えているとともに、前記第２供給通路は、前記内軸の外周に通じている内軸径方向通路部と、前記内軸と前記外軸との間に設けられて前記内軸径方向通路部を挟んだ上下のシール部材で区画されている周囲導出溜め部と、前記周囲導出溜め部から前記外軸の外周に通じている外軸径方向通路部と、前記外軸径方向通路部と対応する前記吐出部とを接続している接続部とを有している（請求項３）。
【００１０】
請求項４の本発明は、以上の発明を方法から捉えたもので、互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良方法において、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を調整する高さ調整手段を有しており、前記駆動軸を前記昇降手段を介して地盤中に下降する貫入工程と上昇する引き抜き工程とで、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を前記高さ調整手段により変えることを特徴としている。なお、この構成は、例えば、貫入工程では外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段とが高さ調整手段を介して離間状態とされ、引き抜き工程では外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段とが高さ調整手段を介して接近状態とされることである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、図９や図１０の従来構造に比べ、外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段が高さ調整手段により互いの上下間隔を調整可能であるため、地盤の硬さや地盤性状に応じてより最適な掘削や攪拌を実現できるようにする。これは、例えば、外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を地盤の硬さにより変更して掘削力を適正に分散したり、外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を貫入工程に比べて引き抜き工程において小さくして土壌の共廻り防止作用をより確実に得られるようにして、より均一な攪拌混合を実現可能なことからも明らかである。
【００１２】
請求項２の発明では、例えば、径小翼部が螺旋状であるため掘削性にも優れ内軸側掘削攪拌手段の掘削に必要な駆動力を小さくし易く、大径翼部が径小翼部の少なくとも上部分を内側に収容可能なため外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段を高さ調整手段により上下間隔を小さくすべく接近したときに両掘削攪拌手段を一体的なものとして作用し易く、高さ調整手段が公知のピストン式シリンダーであるため経費を抑えて実施できる。
【００１３】
請求項３の発明では、安定材用の供給通路として、内軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた吐出部に安定材を送る第１供給通路、及び外軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた吐出部に安定材を送る第２供給通路を備えている点で図１０の装置構造と同じであるが、第２供給通路が周囲導出溜め部及び外軸径方向通路部を有しているため外軸側掘削攪拌手段の径大翼部形状や吐出部の設置高さや位置に規制されず、設計自由度が得られる。
【００１４】
請求項４の発明では、貫入工程と引き抜き工程とで外軸側掘削攪拌手段と内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を高さ調整手段を介して変更することにより、掘削に伴う問題（例えば、外軸及び内軸の各駆動モーターなどに加わる負荷を小さくしたり変動を抑えたり、垂直掘削を如何に維持するか）と、攪拌混合に伴う問題（例えば、土壌の共廻りを防いで土壌と安定材との均一な攪拌度合いを如何に実現するか）に的確に対処して、地盤の硬さや性状に応じてより最適な掘削及び攪拌混合を実現できようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は地盤改良装置の全体を示し、図２及び図３は駆動軸の下側を示し、図４は駆動軸の上側を示し、図５は径大翼部と径小翼部の他の例を示す変形例１、図６及び図７は外軸側掘削攪拌手段の吐出部に通じる安定材用の供給通路を示す変形例２、図８は地盤改良方法の手順を示している。以下の説明では、装置構造、図５の変形例１と２、図６及び図７の変形例３、図８の地盤改良方法の順に詳述する。
【００１６】
（装置構造）図１と図２において、この地盤改良装置は、走行式ベースマシン１と、ベースマシン１で移動可能に起立された支持リーダ２と、支持リーダ２の一側に沿って上下動される昇降装置３と、互いに反転される内軸５と外軸６との二重構造からなるとともに昇降装置３により昇降される駆動軸４と、外軸６の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段２０と、外軸６の下端より突出して内軸５の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段１０と、駆動軸４の内軸５に沿って設けられた安定材用の供給通路１５と、供給通路１５の下端に接続管１６を介して接続されて安定材を吐出する吐出部１７とを備え、駆動軸４を昇降装置３により下降して地盤に貫入したり上昇して引き抜く過程で、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に安定材を吐出部１７より吐出し攪拌混合するものである。なお、符号８は昇降装置３の昇降を補足するロープ等の吊り部材、符号９は支持リーダ２の下部に設けられて駆動軸４を揺れないようにする振れ止め部である。
【００１７】
ここで、支持リーダ２は、ベースマシン１側の複数のバックステー７により起立保持されている。昇降装置３は、図４に示されるごとく前記した支持リーダ２に沿って移動可能に配設されている移動基体３０と、移動基体３０の上側部に設けられて内軸５を正逆回転する上駆動装置３１と、上駆動装置３１の下側に配設されて外軸６の上端側を保持して正逆回転する下駆動装置３５と、上駆動装置３１と下駆動装置３５との間に介在されているピストン式の油圧シリンダー３８と、上駆動装置３１の上部に設置されているスイベル装置３９などから構成されている。
【００１８】
このうち、移動基体３０は、支持リーダ４の一側上下に配設されたラック状レールに沿って昇降される。上駆動装置３１は、そのケーシング３２が移動基体３０に連結されており、ケーシング３２上に保持されているモーター３３と、ケーシング３２内に設けられてモーター３３の出力軸側と内軸５の上端側とを作動連結している不図示のギア機構などを有している。下駆動装置３５は、そのケーシング３６が移動基体３０に対し摺動自在にガイドされる関係となっており、ケーシング３６上に保持されているモーター３７と、ケーシング３６内に設けられてモーター３７の出力軸側と外軸６の上端側とを作動連結している不図示のギア機構などを有している。油圧シリンダー３８は、複数が用いられ、各本体を上駆動装置側のケーシング３２の対応部に係止し、各ロッド３８ａの先端を下駆動装置側のケーシング３６の対応部に係止している。スイベル装置３９は、地上側に用意される材料溜め部からポンプにより圧送される安定材を上駆動装置３１に保持・回転されている内軸５の内側上下方向に配置されている供給通路１５（図２を参照）の上側入口に供給可能にするものである。
【００１９】
すなわち、この構造では、外軸６が下駆動装置３５に吊り下げ支持された状態で、油圧シリンダー３８のロッド３８ａを伸縮することによって、内軸５に対する高さ方向の位置が調整可能となっている。そして、この例では、図３に示したように、外軸６の掘削攪拌手段２０と内軸５の掘削攪拌手段１０との上下間隔Ｌが油圧シリンダー３８のロッド伸縮量に対応して５０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲で調整されるよう設定されている。なお、本発明の高さ調整手段としては、この構造に限定されず、例えば外軸６又は下駆動装置側のケーシング３６に対し内軸５を油圧シリンダー等で上下動する構成であってよい。
【００２０】
一方、内軸側掘削攪拌手段１０は、図２や図３に示されるように、内軸５の下端側に固定された径小翼部１１と、該径小翼部１１の下端側に突設された複数の掘削ビット１２と、径小翼部１１の下面側に設けられた吐出部１７などを有している。なお、図２の下側円内には径小翼部を下から見上げた状態を模式的に示している。ここで、内軸５は、円筒形で、供給通路１５が内側上下方向に必要数だけ配置されるとともに、下端が閉じられている。径小翼部１１は、概略螺旋状の翼体からなり、内軸５の下部周囲に接合されている。各掘削ビット１２は、その螺旋状翼体の下側縁部にあって、内軸中心側から外側に向けて並置した状態で接合され、先端が径小翼部１１より下向きに突出されている。吐出部１７は、径小翼部１１の下面に取り付けられるとともに、接続管１６を介して供給通路１５に連結されており、安定材が供給通路１５から接続管１６を介して導入された後、所定角度で掘削土中に噴射可能にする。なお、この例では、吐出部１７として、安定材を圧縮気体に同伴して強力に噴射可能にする混合エジェクター（特許第３４１６７７４号や特許第３６２２９０３号等を参照）を想定している。このため、供給通路１５も安定材用及び圧縮気体用として複数設けられている。但し、安定材の種類や供給及び吐出構造については、地盤改良条件などにより適宜変更可能なものである。
【００２１】
外軸側掘削攪拌手段２０は、図２や図３に示されるように、外軸６の下端側に固定された下段の径大翼部２１と、該径大翼部２１の下端側に突設された複数の掘削ビット２３と、長さが径大翼部２１とほぼ同じくしている上段の径大翼部２２などを有し、また径大翼部２１と径大翼部２２との間に設けられた共廻り防止板２５を有している。なお、図３の下側円内には径大翼部２１を側面側から見た状態（内軸５の下端側を省略した）を模式的に示している。また、本発明の外軸側掘削攪拌手段としては、図８の例のごとく上段の大径翼部２２や共廻り防止板２５を省略してもよい。
【００２２】
ここで、外軸６は、内軸５を回転自在に挿通し、かつ内軸５に挿通した状態で相対的に軸方向へ摺動可能な円筒形からなり、下端が内軸５との間から土などが不用意に入り込まないよう処理されている。下段の大径翼部２１は、水平板部２１ａ及び斜め下側へ延びている縦板部２１ｂからなり、外軸６の周囲に対し略１８０度変位した箇所に対応する大径翼部２１の水平板部２１ａがそれぞれ接合されており、全体として概略コ形状となっている。各掘削ビット２３は、その縦板部２１ｂの下側縁部に接合され、先端が縦板部２１ｂより下向きに突出されている。また、上段の径大翼部２２は、矩形板状であり、外軸６の周囲に対し略１８０度変位した箇所に対応端がそれぞれ接合されている。付言すると、以上の大径翼部２１，２１と大径翼部２２，２２は外軸６に対し異なる向き、水平板部同士を近づけたときＸの関係に配置されている。また、下段の大径翼部２１，２１は、図３の下図から推察されるように、縦板部２１ｂが水平板部２１ａの突出端から外軸６と所定距離を保ち、かつ斜め下方向に突出されている。この形状は、縦板部２１ｂの下向き傾斜角に応じて地盤に対する掘削ビット２３（及び縦板部の下端）の貫入と掘削性を良好にし、かつ、掘削土を縦板部２１ｂの斜め上向面に沿ってかき揚げるようにし、それにより良好な掘削効果を得られるようにする。また、そのことで掘削（切り込み）部のみの抵抗で掘削性を向上し掘削抵抗も小さくできる。
【００２３】
これに対し、共廻り防止板２５は、外軸６の外周に回転自在に嵌合され、かつ上下ストッパー２６ａ，２６ｂで上下動が規制されている筒体２４に突設されている。そして、この共廻り防止板２５は、径大翼部２１，２２の最大径より少し長くなっていて、土壌中に貫入された後は土等の抵抗を受けるため外軸６の回転によっても静止しており、それによって土壌が径大翼部２１，２２の回転に伴って共廻りする動きを制止する。
【００２４】
（ 変形例１）図５（ａ）は外軸側掘削攪拌手段２０を構成している径大翼部２１の変形例を示している。この径大翼部２１は、水平板部２１ａに突設したリブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、縦板部２１ｂに突設したリブ２７ｄとを有している。各リブ２７ａ〜２７ｂは水平板部２１ａや縦板部２１ｂの表面側に設けられている。このうち、リブ２７ａとリブ２７ｂは略コ形からなり、それぞれ複数個が水平板部２１ａの上縁と下縁を挟み込んだ状態に接合されている。リブ２７ｃは水平板部２１ａの上下略中間部に縦配置で接合されている。リブ２７ｄは縦板部２１ｂに対し上下方向の向きで接合されている。以上のようなリブ２７ａ〜２７ｂは、例えば、径大翼部２１の回転状態において、土壌などが縦板部２１ｂ及び水平板部２１ａの傾きに沿って斜め上へ送られてきたとき、各リブでその送られてきた土の塊を分断したり攪拌混合作用を促進することができる。
【００２５】
（ 変形例２）図５（ｂ）は内軸側掘削攪拌手段１０を構成している径小翼部１１の変形例を示している。この径小翼部１１は、各螺旋状の翼体に対し上記したリブと同じ目的で複数のリブ１４ａ，１４ｂを接合し、同時に傾斜途中に開口１３を追加している。このうち、リブ１４ａは、各螺旋状の翼体の上縁部に複数接合されており、例えば、土壌が螺旋状に沿って上へ移送されてきたとき分断して落下し易くする。リブ１４ｂは、開口１３の上側に接合されており、例えば、土壌が螺旋状に沿って移送されてきて開口１３を通り過ぎる直前で分断したり開口１３など落下し易くする。開口１３は、例えば、土壌が螺旋状に沿って移送されてきたときこの開口から落下し易くする。以上の変形例１と２は、比較的簡単な構成により攪拌混合作用を大きく促進できることが確認されている。
【００２６】
（変形例３）図６及び図７は外軸側掘削攪拌手段２０側に専用の吐出部１７ａを設ける場合で、外軸６から突出している内軸５側から安定材を供給できないようなときに有効な構造例である。すなわち、図６及び図７の構造は、図２や図３に対し外軸側掘削攪拌手段２０を構成している上段の径大翼部２２にも吐出部１７ａが設けられているとともに、内軸１５の内側に配置されている供給通路１５と吐出部１７ａとを接続している点で異なっている。すなわち、この供給通路１５は、内軸５の内側に合計４つ（１５ａ〜１５ｃ）が設けられており、そのうち、供給通路１５ａ，１５ｂが前述した内軸側掘削攪拌手段１０に対応して設けられた吐出部（図２の吐出部１７に類似する吐出部又は一般的な吐出部）に接続管１６などを介して接続され、供給通路１５ｃが吐出部１７ａに後述する構成にて接続される。供給通路１５ｄは予備用に設定されている。つまり、この変形例では、供給通路１５ａ，１５ｂが請求項３の第１供給通路に相当し、供給通路１５ｃが請求項３の第２供給通路に相当している。なお、図面上は、内軸５が柱状となっているが、実際は下側対応部だけを柱状にしそこに供給通路１５ａ〜１５ｃを形成したり、筒形内に供給通路１５ａ〜１５ｃ用の管を保持材などを介して装着することになる。
【００２７】
また、第２供給通路１５ｃは、図７（ａ）に示されるように、内軸径方向通路部５ａと、周囲導出溜め部１８と、外軸径方向通路部６ａと、吐出部１７ａとを接続している接続管１６ａとを有している。このうち、内軸径方向通路部５ａは第２供給通路１５ｃの下端側から内軸５の外周に貫通されている。周囲導出溜め部１８は、内軸５と外軸６との間に設けられて、内軸径方向通路部５ａを挟んだ上下のシール部材１９，１９で区画されている。周囲導出溜め部１８の全寸Ｍは、上記した外軸６の掘削攪拌手段２０と内軸５の掘削攪拌手段１０との上下間隔Ｌを調整するため、例えば油圧シリンダー３８を介して内軸５に対し外軸６を最大まで上又は下動したとき、内軸径方向通路部５ａが周囲導出溜め部１８から外れることがないよう設定される。外軸径方向通路部６ａは周囲導出溜め部１８から外軸の外周に貫通されている。接続管１６ａは外軸径方向通路部６ａと対応する吐出部１７ａとを接続している。
【００２８】
以上のような構造では、外軸側掘削攪拌手段２０の任意の位置に専用の吐出部１７ａを設けることができ、特に、第２供給通路１５ｃが周囲導出溜め部１８及び外軸径方向通路部６ａを有しているため吐出部１７ａの設置高さや位置に規制されないようにし、径大翼部２２の高さや形状的にも規制されない点で優れている。そして、この構造は、例えば、図９の構造に適用すると、外軸側掘削攪拌手段１８側にも吐出部を設けそこから安定材を同図の掘削攪拌手段１８の攪拌混合軌跡内に噴射できることから、より均一な攪拌混合が実現されることになる。
【００２９】
（地盤改良方法）図８は以上のような地盤改良装置を用いて地盤改良するときの一例を模式的に示している。なお、図８に示した地盤改良装置は、図１〜図４の装置を基本としているが、外軸側掘削攪拌手段２０が上段の大径翼部２２及び共廻り防止板２５を省いて簡略化されている。また、この種の地盤改良方法では、手順として駆動軸４を下降する貫入工程と上昇する引き抜き工程とに大別される。また、安定材の吐出時期は、地盤性状などに応じて、貫入工程又は引き抜き工程、貫入工程及び引き抜き工程と言うように色々なパターンが採用される。この例では安定材を引き抜き工程だけで吐出する。図８中、２本の線の箇所が安定材を吐出し原位置土と攪拌混合したことを示している。
【００３０】
まず、貫入工程に際しては、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とが上記した油圧シリンダー３８を介して設計値まで離間された状態に調整される。その状態から、外軸６と内軸５は、対応する上下駆動装置３１，３５により反転駆動されて、所定の深さまで貫入操作される。この貫入工程では、内軸側掘削攪拌手段１０の径小翼部１１及び掘削ビット１２で先行掘削し、次に外軸側掘削攪拌手段２０の径大翼部２０及び掘削ビット２３でその掘削された箇所の外側を掘削することになる。この掘削態様では、例えば、地盤が通常より硬い場合でも、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０との上下間隔を油圧シリンダー３８を介して離間することで、最適な掘削状態、例えば、全体の掘削力やモーター３３，３７に加わる負荷を適正に分散できる。
【００３１】
引き抜き工程に際しては、外軸側掘削攪拌手段２０と内軸側掘削攪拌手段１０とが油圧シリンダー３８を介して設計値まで接近された状態に調整される。この例では、外軸側掘削攪拌手段２０の大径翼部２１の内側に内軸側掘削攪拌手段１０の径小翼部１１がほぼ収容されるまで接近される。また、外軸６と内軸５は貫入とは逆向きに反転駆動される。同時に、上記したように安定材が吐出部１７等から吐出される。すると、安定材は、径小翼部１１と径大翼部２０との反転作用と、それによる共廻り防止作用等により原位置の掘削土と効率よく攪拌混合される。このため、この地盤改良方法では、効率的な掘削と効率的な攪拌混合が実現されることになる。
【００３２】
なお、本発明は、以上の形態に限られるものではなく、請求項１や４で特定する要件を除いて種々変形したり展開可能なものである。例えば、径小翼部については図１０や図１０のような形状にしたり、外軸及び内軸の外周には必要に応じて図１０に示されるようなスクリューを付設することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明形態の地盤改良装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の装置として駆動軸下側の構成を示す要部模式図である。
【図３】図２の外・内軸側掘削攪拌手段同士の上下間隔を小さくした模式図である。
【図４】（ａ）と（ｂ）は図１の駆動軸上側の高さ調整手段等を示す模式図である。
【図５】（ａ）と（ｂ）は図２の径大翼部と径小翼部の変形例を示す模式図である。
【図６】安定材用の吐出部を径大翼部側に追加した構成例を示す模式図である。
【図７】（ａ）は図６のＡ−Ａ線に沿った模式拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った模式拡大断面図である。
【図８】上記地盤改良装置を簡略化した状態で地盤改良を行う手順例を示す図である。
【図９】特許文献１に開示の地盤改良装置を示す説明図である。
【図１０】特許文献２に開示の地盤改良装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
３…支持リーダー
３…昇降装置（３０は移動基体、３１は上駆動装置、３５は下駆動装置）
４…駆動軸
５…内軸
６…外軸
１０…内軸側掘削攪拌手段（１１は径小翼部、１２は掘削ビット）
１５，１５ａ〜１５ｂ…供給通路
１６，１６ａ…接続管（接続部）
１７，１７ａ…吐出部
２０…外軸側掘削攪拌手段（２１は大径翼部、２３は掘削ビット）
２２…上段の大径翼部
２５…共廻り防止板
３８…油圧シリンダー（高さ調整手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用の供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良装置において、
前記内軸側掘削攪拌手段は前記内軸の下端側に固定された径小翼部及び該径小翼部に突設された掘削ビットを有し、
前記外軸側掘削攪拌手段は前記外軸の下端側に固定されたアーム形の径大翼部及び該径大翼部に突設された掘削ビットを有し、
前記外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段は高さ調整手段により互いの上下間隔が調整されて前記径大翼部と前記径小翼とを離接可能となっていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記内軸側掘削攪拌手段の径小翼部は略螺旋状であり、前記外軸側掘削攪拌手段の径大翼部は前記径小翼部の少なくとも上側部分を内側に収容可能な空間を持つ形状であり、前記高さ調整手段は前記内軸上端側と前記外軸上端側との間に介在されたピストン式シリンダーを有している請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記供給通路は、前記内軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第１供給通路、及び前記外軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第２供給通路を少なくとも備えているとともに、
前記第２供給通路は、前記内軸の外周に通じている内軸径方向通路部と、前記内軸と前記外軸との間に設けられて前記内軸径方向通路部を挟んだ上下のシール部材で区画されている周囲導出溜め部と、前記周囲導出溜め部から前記外軸の外周に通じている外軸径方向通路部と、前記外軸径方向通路部と対応する前記吐出部とを接続している接続部とを有している請求項１又は２に記載の地盤改良装置。
【請求項４】
互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良方法において、
前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を調整する高さ調整手段を有しており、前記駆動軸を前記昇降手段を介して地盤中に下降する貫入工程と上昇する引き抜き工程とで、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を前記高さ調整手段により変えることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項１】
互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用の供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良装置において、
前記内軸側掘削攪拌手段は前記内軸の下端側に固定された径小翼部及び該径小翼部に突設された掘削ビットを有し、
前記外軸側掘削攪拌手段は前記外軸の下端側に固定されたアーム形の径大翼部及び該径大翼部に突設された掘削ビットを有し、
前記外軸側掘削攪拌手段及び内軸側掘削攪拌手段は高さ調整手段により互いの上下間隔が調整されて前記径大翼部と前記径小翼とを離接可能となっていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記内軸側掘削攪拌手段の径小翼部は略螺旋状であり、前記外軸側掘削攪拌手段の径大翼部は前記径小翼部の少なくとも上側部分を内側に収容可能な空間を持つ形状であり、前記高さ調整手段は前記内軸上端側と前記外軸上端側との間に介在されたピストン式シリンダーを有している請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記供給通路は、前記内軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第１供給通路、及び前記外軸側掘削攪拌手段に対応して設けられた前記吐出部に安定材を送る第２供給通路を少なくとも備えているとともに、
前記第２供給通路は、前記内軸の外周に通じている内軸径方向通路部と、前記内軸と前記外軸との間に設けられて前記内軸径方向通路部を挟んだ上下のシール部材で区画されている周囲導出溜め部と、前記周囲導出溜め部から前記外軸の外周に通じている外軸径方向通路部と、前記外軸径方向通路部と対応する前記吐出部とを接続している接続部とを有している請求項１又は２に記載の地盤改良装置。
【請求項４】
互いに反転する内軸と外軸との二重軸構造の駆動軸と、前記駆動軸を昇降させる昇降手段と、前記外軸の下端側に設けられた外軸側掘削攪拌手段と、前記内軸の下端側に設けられた内軸側掘削攪拌手段と、前記駆動軸に沿って設けられた安定材用供給通路と、前記供給通路に接続されて安定材を吐出する吐出部とを備え、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段とを反転させながら地盤を掘削し、その掘削土壌中に前記安定材を前記吐出部より吐出し攪拌混合する地盤改良方法において、
前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を調整する高さ調整手段を有しており、前記駆動軸を前記昇降手段を介して地盤中に下降する貫入工程と上昇する引き抜き工程とで、前記外軸側掘削攪拌手段と前記内軸側掘削攪拌手段との上下間隔を前記高さ調整手段により変えることを特徴とする地盤改良方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−７５２５５（Ｐ２００８−７５２５５Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５２３３９（Ｐ２００６−２５２３３９）
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（０００２３６６１０）株式会社不動テトラ (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（０００２３６６１０）株式会社不動テトラ (136)
【Ｆターム（参考）】
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