攪拌混合装置及びこれを用いた地盤改良工法
【課題】住宅地盤用の地盤改良工法で用いる装置であって、従来装置よりも攪拌効率が良く、かつ、短時間かつ低コストでの施工を可能にする攪拌混合装置を提供すること。
【解決手段】攪拌混合装置１は、固化材を送給するため流路を有する回転ロッド１１と、回転ロッドの下端側に設けられた掘削翼２１と、掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼３１，４１と、回転ロッドの流路１３に連通する上部吐出口５１及び下部吐出口５２とを有している。回転ロッドの掘進工程では下部吐出口から固化材を吐出させ、逆に、回転ロッドの引抜工程では上部吐出口から固化材を吐出させる。これにより、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合できる。
【解決手段】攪拌混合装置１は、固化材を送給するため流路を有する回転ロッド１１と、回転ロッドの下端側に設けられた掘削翼２１と、掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼３１，４１と、回転ロッドの流路１３に連通する上部吐出口５１及び下部吐出口５２とを有している。回転ロッドの掘進工程では下部吐出口から固化材を吐出させ、逆に、回転ロッドの引抜工程では上部吐出口から固化材を吐出させる。これにより、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤などの地盤条件の悪い敷地に家屋を建築する際、地盤の支持力を向上させるコラム状の改良体を造成する攪拌混合装置、及びこれを用いた住宅地盤用の地盤改良工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメントミルク等の固化材と掘削土との攪拌混合により地中に円柱状の地盤改良体を構築する方法では、下端部に掘削刃を有し、その上のロッド周面に攪拌翼を有する回転ロッドを回転させつつ、固化材液を吐出しながら目標深度まで掘進させた後、回転ロッドを回転させ、掘削土と固化材液を攪拌しながら引き抜くことにより地盤改良体の構築が行われる。
【特許文献１】特公昭５８−０２９３７４号公報
【０００３】
このような地盤改良工法の施工手順の概略を、図１７に基づいて工程順に説明すると以下のとおりである。
工程ａ： コラム芯をセットする。
工程ｂ： 空堀を完了する。空堀が完了した時点で固化材の注入を開始するとともに、混
合攪拌を開始する。
工程ｃ： 掘削しながら混合攪拌を行う。
工程ｄ： コラム先端に到達する。
工程ｅ： 混合攪拌しながら引上げる。
工程ｆ： コラム頭部まで到達。スラリー注入完了。再攪拌開始。
工程ｇ： コラム先端まで混合攪拌する。
工程ｈ： コラム先端に到達。
工程ｉ： 混合攪拌しながら再び引上げる。
工程ｊ： コラム成柱完了。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来工法で用いる掘削攪拌装置は、吐出口を、回転ロッドの先端側であって攪拌翼の下方に備えている。このような構成では、回転ロッドの降下時（工程ｃ）には、ロッド先端から吐出された固化材は追随する攪拌翼によって掘削土と攪拌されることとなるが、掘削ロッドの上昇時（工程ｅ）には、攪拌翼が吐出口に先行するため十分な攪拌混合が行われない。
【０００５】
したがって、従来の掘削攪拌装置を用いた地盤改良工法では、掘進工程（工程ｃ）と引上工程（工程ｅ）を１工程ずつ、すなわち１サイクル行っただけでは固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができないため、図１７に示すとおり攪拌混合を略Ｗ字状に２サイクル行う必要があった。
【０００６】
しかしながら、図示するＷ型の２サイクル攪拌方式では、１サイクルに比べて施工時間が長くかかるため施工コストが高くなり、しかも、長時間に亘って発生し続ける騒音等で周辺環境に悪影響を与える虞もある。そこで、当該技術分野の属する土木業界からは、施工品質を落とすことなく施工時間を短縮化できる手法が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来技術に係る課題は、下記（１）〜（１６）に記載の攪拌混合装置及び地盤改良工法によって解決される。
【０００８】
（１） 地盤条件の悪い敷地に家屋を建築するに際し用いられ、掘削刃と攪拌翼を有する回転ロッドから固化材を吐出しつつ、該回転ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に略コラム状の改良体を造成する攪拌混合装置において、
固化材を送給するため流路を有する回転ロッドと、
前記回転ロッドの下端側に設けられた掘削刃と、
掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼と、
前記攪拌翼の上方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する上部吐出口と、
前記攪拌翼の下方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する下部吐出口と、を有しており、
掘進工程で前記下部吐出口から固化材を吐出させ、引抜工程で前記上部吐出口から固化材を吐出させるように構成されていることを特徴とする攪拌混合装置。
【０００９】
（２） 前記流路と前記上部吐出口の間、または前記流路と前記下部吐出口の間を選択的に遮断可能に構成され、回転ロッドの進退方向に応じて、前記流路を介して送給された固化材を前記上部及び下部吐出口のいずれか一方から吐出させるための切替手段を有していることを特徴とする上記（１）記載の攪拌混合装置。
【００１０】
（３） 前記切替手段は、回転ロッドに対し２位置間で変位可能に設けられた流路切替弁から成り、該流路切替弁は、前記流路に対し前記上部吐出口を連通させるとともに前記下部吐出口を遮断する上吐出位置と、前記流路に対し前記上部吐出口を遮断するとともにを前記下部吐出口を連通させる下吐出位置との間で変位可能に設けられていることを特徴とする上記（２）記載の攪拌混合装置。
【００１１】
（４） 前記流路切替弁は、前記回転ロッドに対し２位置間で回動可能に設けられた略円筒状部材から成り、攪拌翼を一体的に有していることを特徴とする上記（３）記載の攪拌混合装置。
【００１２】
（５） 前記回転ロッドは、固化材を送給可能な独立した２つの流路を有するように構成された２重管を含んでおり、一の経路が前記上部吐出口に接続され、他の経路が前記下部吐出口に接続されていることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１３】
（６） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードはロッド軸方向に対し傾斜した斜面を有しており、
掘進過程および引上過程で前記フリーブレードの斜面に土圧が作用することによって、該フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１４】
（７） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、該ブレード本体の上端側及び／又は下端側に設けられロッド軸方向に対し傾斜した傾斜羽根とを有しており、
掘進過程及び引上過程で前記傾斜羽根に土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１５】
（８） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出し攪拌翼の攪拌径を超える長さに形成されたブレード本体と、攪拌混合時におけるフリーブレードの回転を防止するための回り止め部材とを有しており、
前記回り止め部材は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁と接するように、ほぼ攪拌径の外周に沿って張り出した状態で前記ブレード本体に設けられており、
掘進過程及び引上過程で前記回り止め部材に土砂の抵抗が作用することによって、フリーブレードの回転が防止されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１６】
（９） 前記回り止め部材は、略くの字状に張り出した状態で前記ブレード本体に固設されていることを特徴とする上記（８）記載の攪拌混合装置。
【００１７】
（１０） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするためのガイドブレードとを有しており、
前記ガイドブレードは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に設けられており、
掘進過程及び引上過程で攪拌径外側のガイドブレードに土圧が作用することによって、フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１８】
（１１） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に前記ガイドローラーが食い込むことによって前記フリーブレードの回転が防止されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１９】
（１２） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするとともに攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に食い込んだ前記ガイドローラーに土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００２０】
（１３） 前記攪拌翼及び前記フリーブレードはそれぞれ櫛歯状の複数の攪拌爪を有していることを特徴とする上記（６）乃至（１２）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００２１】
（１４） 上記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
攪拌混合装置の下部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該下部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を掘進させる工程と、
攪拌混合装置の上部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該上部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を引き上げる工程と、含むことを特徴とする地盤改良工法。
【００２２】
（１５） 上記（６）乃至（１３）のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
フリーブレードが付勢される回転方向とは逆回転の方向に回転ロッドを回転させながら、攪拌混合装置を掘進させ又は引き上げることを特徴とする地盤改良工法。
【００２３】
（１６） 上記掘進工程と上記引上工程とを１ステップずつ含む１サイクルで、１の改良体の構築を完了させることを特徴とする上記（１４）記載の地盤改良工法。
【発明の効果】
【００２４】
上記（１）記載の本発明によれば、攪拌翼の上下にそれぞれ吐出口が設けられており、回転ロッドの掘進過程では下部吐出口から固化材（セメントミルク等の固化材スラリー）が吐出されるようになっており、他方、回転ロッドの引抜過程では上部吐出口から固化材が吐出されるようになっている。したがって、掘進工程では下部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。また、引抜工程では上部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。
このような構成であれば、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、攪拌効率が向上するので、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【００２５】
上記（２）記載の本発明によれば、回転ロッドの進退方向に応じて、固化材を吐出すべき吐出口を切り替えることが可能になる。
【００２６】
上記（３）記載の本発明によれば、固化材を吐出すべき吐出口を簡単かつ確実に切り替えることが可能になる。
【００２７】
上記（４）記載の本発明によれば、回転ロッドの回転方向を切り替える際に攪拌翼が受ける土砂の抵抗によって、流路切替弁を回動させることができる。例えば、正回転していた回転ロッドを逆回転させた際に攪拌翼が受ける抵抗によって、略円筒状の流路切替弁を周方向に所定角度回動させることができる。したがって、このような構成によれば、流路切替弁を回動させるための特別な動力を設けなくても、単に回転ロッドの回転方向を変えるだけで確実に流路切替弁を切り替えることができる。
【００２８】
上記（５）記載の本発明によれば、上部吐出口および下部吐出口のそれぞれに対し、確実に固化材を送給することが可能になる。
【００２９】
上記（６）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ロッド軸方向（掘進・引上方向）に対し傾斜した斜面を有している。このような構成であれば、ロッドを回転させながら掘進させている間（又は引上げている間）、フリーブレードの斜面に土圧が作用して、該フリーブレードを逆回転方向に付勢することができる。その結果、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、少なくとも、攪拌翼とフリーブレードとが同方向に回転することが防止される（周囲地盤の土質や、掘削土の性状等によっては、フリーブレードが攪拌翼に対し逆方向に回転することになる）。したがって、攪拌翼がフリーブレードに対し相対回転する関係が常に維持されるので、攪拌翼と掘削土の共回りが確実に防止され、固化材と掘削土とを確実かつ効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００３０】
上記（７）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ロッド軸方向（掘進・引上方向）に対し傾斜した傾斜羽根を有している。このような構成であれば、ロッドを回転させながら掘進させている間（又は引上げている間）、傾斜羽根の斜面に土圧が作用して、フリーブレードを逆回転方向に付勢することができる。その結果、上記（６）記載の発明と同様に、攪拌翼と掘削土の共回りを確実に防止することができる。
【００３１】
上記（８）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ほぼ攪拌径の外周（攪拌翼先端の回転軌跡）に沿って張り出した回り止め部材を有している。この回り止め部材は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁（孔壁）と接するように位置決めしてあるので、攪拌混合時には側壁と回り止め部材との間に摩擦抵抗が作用する。したがって、回り止め部材には摩擦抵抗によるブレーキ効果が作用するので、掘削土の性状や挙動にかかわらず、フリーブレードを土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持させることが可能になる。その結果、攪拌翼と掘削土の共回りをより確実に防止することが可能になる。
【００３２】
上記（９）記載の本発明によれば、回り止め部材は略くの字状（山形形状）に張り出した状態でブレード本体に設けられている。このような形状であれば、上下がともに傾斜しているため、掘進時及び引抜時に回り止め部材に作用する抵抗を可及的に緩和することができる。その結果、攪拌混合装置の掘進及び引抜を阻害することなく、攪拌翼と掘削土の共回りを防止することが可能になる。
【００３３】
上記（１０）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ロッド軸方向に対して傾斜したガイドブレードを有している。このガイドブレードは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ブレード本体の先端側に設けられている。このようなガイドブレードを設けることにより、施工時にはガイドブレードが攪拌径外の周囲地盤に食い込み、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドブレードに土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレードを、ロッド回転方向とは逆方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレードは常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００３４】
上記（１１）記載の本発明によれば、フリーブレードは、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーを有している。このガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ブレード本体の先端側に設けられている。このようなガイドローラーを延設することにより、施工時にはガイドローラーが攪拌径外の周囲地盤に食い込むため、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレードは土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持することになる。
しかも、ガイドローラーは回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレードに作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。従って、このようなガイドローラーを延設することにより、単にブレード本体の寸法を長くする場合と比較して掘進抵抗及び引抜抵抗が大幅に緩和され、効率的に施工することが可能になる。
【００３５】
上記（１２）記載の本発明によれば、フリーブレードは、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーを有している。このガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するようにブレード本体の先端側に設けられているとともに、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で設けられている。このようなガイドローラーを延設することにより、施工時にはガイドローラーが攪拌径外の周囲地盤に食い込み、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドローラーに土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレードを、ロッド回転方向とは逆回転の方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレードは常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
しかも、ガイドローラーは回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレードに作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。また、掘進及び引抜において、フリーブレードを円滑に逆回転させることができる。
【００３６】
上記（１３）記載の本発明によれば、櫛歯状の攪拌爪を設けることにより、固化材と掘削土との攪拌効率を向上させることができる。
【００３７】
上記（１４）記載の本発明によれば、攪拌翼とフリーブレードとが同方向に回転することが防止される（場合によっては攪拌翼とフリーブレードがそれぞれ相対回転することになる）。したがって、本発明によれば、地盤性状や土質にかかわらず攪拌翼と掘削土の共回りが確実に防止され、固化材と掘削土とを確実に攪拌混合することが可能になる。
【００３８】
上記（１５）記載の本発明によれば、掘進工程では下部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合され、また、引抜工程では上部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。
このような方法であれば、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、攪拌効率が向上するので、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【００３９】
上記（１６）記載の本発明によれば、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付図面に基づいて本発明の具体的実施形態について詳細に説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
はじめに、図１乃至図５に基づいて、第１実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る攪拌混合装置１を示す全体図である。
図２（Ａ）は下側吐出状態にある攪拌混合装置１を示しており、図２（Ｂ）は上側吐出状態にある攪拌混合装置１を示している。
図３（Ａ）は下吐出位置にある流路切換弁４２を示しており、図３（Ｂ）は上吐出位置にある流路切換弁４２を示しており、それぞれ図２（Ａ）（Ｂ）に対応している。
図４は、回転ロッド１１に回動自在に設けたフリーブレード６１を示す斜視図であって、図４（Ａ）は掘進時のフリーブレードの挙動を示しており、図４（Ｂ）は引き上げ時のフリーブレードの挙動を示している。なお、図４において攪拌爪３２，７３の図示は省略してある。
図５は、図４に示すフリーブレード６１を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００４２】
攪拌混合装置１は、施工時において回転させながら地中に掘進させる回転ロッド１１を有している。回転ロッド１１の内部には、後述する吐出口へ向けて固化材を送給するため流路１３が形成されている。
【００４３】
回転ロッド１１の下端側には、１８０°間隔で水平方向に張り出した掘削翼２１が設けられている。掘削翼２１の下側には、地盤を掘削するための複数の掘削刃２２が一体的に設けられている。この回転ロッド１１は掘進時に掘削翼２１の掘削刃２２が掘削土中に食い込む向きに回転（正回転）させられる。このとき、攪拌翼２１は掘削された土中に食い込むようになっている。
【００４４】
掘削翼２１の上方には、掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼３１，４１が設けられている。上下の攪拌翼３１，４１はそれぞれ、１８０°間隔で水平方向に張り出すように設けられている。また、下攪拌翼３１には、後述するフリーブレード６１の方向に突き出た櫛歯状の複数の攪拌爪３２が一体的に形成されている。
【００４５】
掘削翼２１および下攪拌翼３１は、回転ロッド１１に対して固設されており、該回転ロッドと一体回転するようになっている。上攪拌翼４１は、流路切替弁４２を成す円筒状部材に対して固設されている。円筒状の流路切替弁４２は、回転ロッド１１を囲繞するように設けられており、所定角度の範囲内でロッド周方向に相対的に回動できるようになっている。
【００４６】
施工時には、上攪拌翼４１が受ける土砂の抵抗によって流路切替弁４２が回動し、その結果、回転ロッド１１の回転方向に応じて、流路切換弁４２が「上吐出位置」と「下吐出位置」の２位置間で周方向にスライド（回動）する。なお、回動可能範囲内では、流路切替弁４２は回転ロッド１１に対し自在に回動するが、回動限度いっぱいまで変位すると、流路切替弁４２は回転ロッド１１と一体回転する。
【００４７】
流路切替弁４２の外壁側には、貫通孔を介して回転ロッド内の流路１３に連通する上部吐出口５１が設けられている（図２,図３参照）。また、下攪拌翼３１の下方における回転ロッド先端側には、流路切替弁４２に形成したバイパス通路４３を介して流路１３に連通する下部吐出口５２が設けられている。なお、本発明において、回転ロッドの構成は特に限定されず、例えば、２つの流路を有するように構成された２重管で回転ロッドを構成し、一の経路が上部吐出口に接続され、他の経路が下部吐出口に接続されるようにしてもよい。
【００４８】
流路切替弁４２が図３（Ａ）に示す「下吐出位置」にある状態では、図２（Ａ）に示すように下部吐出口５２に通ずる下流路１５がバイパス通路４３によって流路１３に接続されるとともに、上部吐出口５１を流路１３から遮断する。一方、流路切替弁４２が図３（Ｂ）に示す「上吐出位置」にある状態では、図２（Ｂ）に示すように貫通孔を介して上部吐出口５１が流路１３に接続されるとともに、下部吐出口５２に通ずる下流路１５を流路１３から遮断する。施工時には、回転ロッド１１の進退方向に応じて流路切替弁４２を所定位置に変位させ、流路１３を介して送給された固化材を上下の吐出口５１，５２のいずれか一方から吐出させる。
【００４９】
上下の攪拌翼３１，４１の間には、図１に示すように回転ロッド１１に遊嵌させたボス７０が設けられている。ボス７０は、回転ロッド１１のリング状移動規制部材１７，１７によって上下方向の移動は規制されているが、ロッド外径よりやや大きい内径を有しているため自在に回転できる。このボス７０には、水平方向に張り出したフリーブレード６１（回転自在翼）が一体的に設けられている。
【００５０】
フリーブレード６１は、垂直翼から成るブレード本体７１を有している。ブレード本体７１の下側には、下攪拌翼３１の方向に突き出た櫛歯状の複数の攪拌爪７３が一体的に設けられている。
【００５１】
フリーブレード６１の攪拌爪７３は、回転する下攪拌翼３１の攪拌爪３２に対して干渉，接触することはなく、下攪拌翼３１及びフリーブレード６１の一方の攪拌爪が、他方の攪拌爪間の間隙（或いは攪拌爪の真横）を通過できるようになっている（図１参照）。このような構成により、攪拌混合作業において、掘削土に対し固化材を確実に分散させることができ、その結果、全体にわたって均一な改良体を得ることが可能になる。
【００５２】
なお、本実施形態において、攪拌爪は、下攪拌翼３１の上側及びフリーブレード６１の下側だけに設けられているが、このような攪拌爪を上下の攪拌翼３１，４１及びフリーブレード６１の上下両側及び表裏両面に設けてもよい。また、併せてロッド下端の掘削翼２１の上側に攪拌爪を複数設けるようにしてもよい。
【００５３】
フリーブレード６１のブレード本体７１は、攪拌翼３１，４１の攪拌径（攪拌翼先端の回転軌跡）を超える寸法に設計されている。施工時にはブレード本体７１の先端部分が攪拌径の外側の土中に食い込むため、攪拌翼３１，４１が回転ロッド１１とともに回転しても、フリーブレード６１は掘削土内で回転ロッドに対して相対的に回転が静止したような状態になる（図５参照）。そのため、掘削土が攪拌翼３１，４１に団子状に付着して、掘削土が攪拌翼３１，４１と同期回転する、いわゆる「共回り現象」を防止することができるようになっている。
【００５４】
しかし、掘削土の粘着力が相対的に大きい場合などには、掘削土が攪拌翼３１，４１に団子状に付着してフリーブレード６１ごと回転してしまうことがあり、このためフリーブレードがその機能を全く果たせなくなって「共回り現象」が発生することがある。このような共回り現象が発生すると、改良体の品質を確保できないために何らかの補修や補強が必要になる。
【００５５】
そこで本発明では「共回り現象」を確実に防止する観点から、フリーブレード６１に、ロッド軸方向に対し傾斜した斜面を有する傾斜羽根７４が一体形成してある（図４，図５参照）。この傾斜羽根７４の下側及び上側斜面（すなわち傾斜羽根の裏側と表側）にはそれぞれ、攪拌混合装置の掘進時及び引上時に土圧が作用するため、攪拌翼３１，４１とは逆回転方向にフリーブレード６１を付勢することができる。その結果、少なくとも、攪拌翼３１，４１とフリーブレード６１とが一体回転することが防止される（地盤性状や掘削土の土質によってはフリーブレード６１が攪拌翼３１，４１に対し逆方向に回転することになる）。
【００５６】
なお、図４に示す例では、傾斜羽根７４はブレード本体７１の上端側に設けられているが、このような傾斜羽根をフリーブレード６１の下端側に設けるようにしてもよい。或いは、このような傾斜羽根を図６に示すように、フリーブレード６１の上下両側に設けるようにしてもよい。図６（Ａ）はフリーブレードの変形例を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のフリーブレードを矢印Ａ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
【００５７】
上述した第１実施形態に係る攪拌混合装置によれば、攪拌翼の上下に吐出口が設けられており、回転ロッド１１の掘進過程では下部吐出口５２から固化材（セメントミルク等の固化材スラリー）が吐出されるようになっており、他方、回転ロッド１１の引抜過程では上部吐出口５１から固化材が吐出されるようになっている。したがって、掘進工程では下部吐出口５２に追随する上攪拌翼４１によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。また、引抜工程では上部吐出口５１に追随する下攪拌翼３１によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。
このような構成であれば、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、攪拌効率が向上するので、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【００５８】
また、上述した攪拌混合装置によれば、ロッドを回転させながら掘進させている間（又は引上げている間）、フリーブレード６１の傾斜羽根７４に土圧が作用して、該フリーブレードを逆回転方向に付勢することができる。その結果、攪拌翼３１，４１とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、少なくとも、攪拌翼３１，４１とフリーブレード６１とが一体回転することが防止される（周囲地盤の土質や、掘削土の性状等によっては、フリーブレードが攪拌翼に対し逆方向に回転することになる）。したがって、攪拌翼３１，４１がフリーブレード６１に対し相対回転する関係が常に維持されるので、攪拌翼と掘削土の共回りが確実に防止され、固化材と掘削土とを確実かつ効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、図７乃至図９に基づいて、第２実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係る攪拌混合装置を示している。
図８（Ａ）は図７の攪拌混合装置が有するフリーブレード６２を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｂ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図９は、図８に示すフリーブレード６２を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００６０】
第２実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態におけるフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６２を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
フリーブレード６２は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレードは、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７１と、攪拌混合時におけるフリーブレード６２の回転を防止するための回り止め部材７７とを有している。
【００６２】
２枚のブレード本体７１は１８０°間隔でボス７０に対し固設されている。各ブレード本体は、攪拌翼３１，４１の攪拌径を超える長さに形成されており、施工時にはその先端側の一部が攪拌径の外側の地盤に食い込むようになっている（図９参照）。
【００６３】
回り止め部材７７は、図８及び図９に示すように、ほぼ攪拌径の外周に沿って略「く」の字状に張り出した状態でブレード本体７１に固設されている。この回り止め部材７７は、各ブレード本体７１の両面にそれぞれ設けられ、本実施形態では合計で４つの回り止め部材が設けられている。
【００６４】
上述した第２実施形態に係る攪拌混合装置によれば、回り止め部材７７は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁（孔壁）と接するようになっているので（図９参照）、攪拌混合時において側壁と回り止め部材との間には摩擦抵抗が作用する。したがって、回り止め部材７７には摩擦抵抗によるブレーキ効果が作用するので、掘削土の性状や挙動にかかわらず、フリーブレード６２を土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持させることが可能になる。その結果、攪拌翼と掘削土の共回りをより確実に防止することが可能になる。
【００６５】
また、上述した攪拌混合装置によれば、回り止め部材７７は略くの字状（山形形状）に張り出した状態でブレード本体７１に設けられている。このような形状であれば、上下がともに傾斜しているため（図８（Ｂ）参照）、掘進時及び引抜時に回り止め部材に作用する抵抗を可及的に緩和することができる。その結果、攪拌混合装置の掘進及び引抜を阻害することなく、攪拌翼と掘削土の共回りを防止することが可能になる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、図１０及び図１１に基づいて、第３実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１０（Ａ）は、第３実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレード６３を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｃ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図１１は、図１０に示すフリーブレード６３を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００６７】
第３実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態のフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６３を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００６８】
フリーブレード６３は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレード６３は、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７２と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向にフリーブレード６３をガイドするためのガイドブレード８１とを有している。
【００６９】
２枚のブレード本体７２は１８０°間隔でボス７０に対し固設され、回転ロッド１１の径方向に延出している。各ブレード本体７２は上下の攪拌翼３１，４１よりやや短く形成されている。
【００７０】
ガイドブレード８１は、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、鍔状のベースプレート８５を介して各ブレード本体の先端側に固設されている。各ガイドブレード８１は、ロッド軸方向に対して同角度傾斜した状態で延設されている（図１０（Ｂ）参照）。
【００７１】
上述した第３実施形態に係る攪拌混合装置によれば、施工時にはガイドブレード８１が攪拌径外の周囲地盤に食い込み（図１１参照）、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドブレードの側面に土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレード６３を、ロッド回転方向とは逆方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレード６３は常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止（回転防止）させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００７２】
（第４実施形態）
次に、図１２及び図１３に基づいて、第４実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１２（Ａ）は、第４実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレード６４を示す斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｄ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図１３は、図１２に示すフリーブレード６４を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００７３】
第４実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態のフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６４を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００７４】
フリーブレード６４は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレード６４は、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７２と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラー８３とを有している。
【００７５】
２枚のブレード本体７２は１８０°間隔でボス７０に対し固設され、回転ロッド１１の径方向に延出している。各ブレード本体７２は上下の攪拌翼３１，４１よりやや短く形成されている。
【００７６】
ガイドローラー８３は、攪拌翼３１，４１の攪拌径を超えて延出するように、鍔状のベースプレート８５を介して各ブレード本体の先端側で回転自在に軸支されている。各ガイドローラー８５は、ロッド軸方向と平行な状態で、延設されたブラケット８７によって軸支されている。
【００７７】
上述した第４実施形態に係る攪拌混合装置によれば、施工時にはガイドローラー８３が攪拌径外の周囲地盤に食い込むため（図１３参照）、攪拌翼３１，４１とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレード６４は土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持することになる。
しかも、ガイドローラー８３は回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレードに作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。従って、このようなガイドローラーを延設することにより、単にブレード本体の寸法を長くする場合と比較して掘進抵抗及び引抜抵抗が大幅に緩和され、効率的に施工することが可能になる。
【００７８】
（第５実施形態）
次に、図１４及び図１５に基づいて、第５実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１４（Ａ）は、第５実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレード６５を示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｅ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図１５は、図１４に示すフリーブレード６５を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００７９】
第５実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態のフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６５を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００８０】
フリーブレード６５は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレード６５は、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７２と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラー８３とを有している。
【００８１】
２枚のブレード本体７２は１８０°間隔でボス７０に対し固設され、回転ロッド１１の径方向に延出している。各ブレード本体７２は上下の攪拌翼３１，４１よりやや短く形成されている。
【００８２】
ガイドローラー８３は、攪拌翼３１，４１の攪拌径を超えて延出するように、鍔状のベースプレート８５を介して各ブレード本体の先端側で回転自在に軸支されている。各ガイドローラー８３は、ロッド軸方向に対して同角度傾斜した状態で、延設されたブラケット８７によって軸支されている。
【００８３】
上述した第５実施形態に係る攪拌混合装置によれば、施工時にはガイドローラー８３が攪拌径外の周囲地盤に食い込み（図１５参照）、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドローラーに土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレードを、ロッド回転方向とは逆回転の方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼３１，４１とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレード６５は常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止（回転防止）させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
しかも、ガイドローラー８３は回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレード６５に作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。また、掘進及び引抜において、フリーブレード６５を円滑に逆回転させることができる。
【００８４】
（地盤改良工法の施工手順）
次に、図１６に基づいて、図１に示す攪拌混合装置１を用いた地盤改良工法の施工手順について説明する。
【００８５】
まず、攪拌混合装置１を図示しないベースマシンに回転掘進可能に設け、地盤改良工事が必要な場所に位置決めする（図１６（ａ））。次いで、モータを介して回転ロッド１１を正回転させながら、攪拌混合装置１の先端側を地盤に向けて押し込む。そして、掘削翼２１によって地盤を掘削するとともに、掘削した土砂を攪拌翼３１，４１と共同して攪拌し、地盤を空掘りする（図１６（ｂ））。
【００８６】
そして、攪拌混合装置１の先端が設定深さ位置に到達したならば、ポンプを介して、スラリー状の固化材（セメントミルク等）を回転ロッド１１の流路１３に圧送し始める。このとき、円筒状の流路切替弁４２は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示す「下吐出位置」にある。したがって、流路１３内を流れる固化材は、流路切替弁４２のバイパス通路４３を通って、ロッド先端の下部吐出口５２から吐出する（上部吐出口５１からは吐出しない）。
【００８７】
そして、固化材を圧送するとともに、回転ロッド１１を正回転させたまま掘進させ続けることにより、攪拌翼３１，４１によって掘削土と固化材を混合攪拌する（図１６（ｃ））。掘進の過程では、攪拌翼３１，４１が下部吐出口５２に追随する位置関係にあるため、先行する下部吐出口５２から吐出された固化材は攪拌翼３１，４１によって掘削土対し攪拌混合される。
【００８８】
なお、図１６（ｃ）の掘進工程では攪拌翼３１，４１は正回転しているが、フリーブレード６１の傾斜羽根７４の下側斜面には土圧（土砂の抵抗）が作用して、該フリーブレードを逆回転方向に付勢する（図４（Ａ）参照）。その結果、攪拌径外の周囲地盤が極端に緩くても、少なくとも、攪拌翼３１，４１とフリーブレード６１とが同方向に回転することが防止される（傾斜角度や地盤の緩さによってはフリーブレード６１が攪拌翼３１，４１に対し逆方向に回転することになる）。
【００８９】
上述した掘削土と固化材との混合攪拌作業が、設定された任意の深さ位置まで行われたならば、固化材の圧送を停止し、必要に応じて定着攪拌を行う（図１６（ｄ））。続いて、回転ロッド１１を逆回転させる。このとき、上攪拌翼４１が土砂の抵抗を受けるため、円筒状の流路切替弁４２がロッド外周面に沿って「下吐出位置」から「上吐出位置」へ回動する。その結果、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、回転ロッドの流路１３に上部吐出口５１が接続され、反対に、下部吐出口５２に通ずる下流路１５が流路１３から遮断される。
【００９０】
そして、回転ロッド１１の逆回転によって流路切替弁４２を限界まで回動させて、吐出口の切替が完了したらならば、再びポンプを作動させて、固化材を回転ロッドの流路１３に圧送する。これにより、流路１３内を流れる固化材は上部吐出口５１から吐出する（下部吐出口５２からは吐出しない）。
【００９１】
そして、固化材を圧送するとともに、回転ロッド１１を逆回転させたまま引き上げることにより、攪拌翼３１，４１によって土砂と固化材を混合攪拌する（図１６（ｅ））。引き上げの過程では、攪拌翼３１，４１が上部吐出口５１に追随する位置関係にあるため、先行する上部吐出口５１から吐出された固化材は攪拌翼３１，４１によって掘削土対し攪拌混合される。このとき、攪拌翼３１，４１は逆回転しているが、フリーブレード６１の傾斜羽根７４の上側斜面には土圧（土砂の抵抗）が作用して、該フリーブレードを正回転方向に付勢する（図４（Ｂ）参照）。
【００９２】
そして、最後に攪拌混合装置を引き揚げれば、地中に土砂と固化材とが混合した円柱体を造成することができる（図１６（ｆ））。このような一連の作業が場所を変えて順次必要本数行われる。そして、改良工事が終了して一定時間が経過すれば、土砂と固化材との混合体が固化して成る略コラム状の改良体が形成される。
【００９３】
上述したように本発明によれば、掘進工程では下部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合され、また、引抜工程では上部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合される。したがって、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る攪拌混合装置を示す全体図である。
【図２】図２（Ａ）は下側吐出状態にある攪拌混合装置を示しており、図２（Ｂ）は上側吐出状態にある攪拌混合装置を示している。
【図３】図３（Ａ）は下吐出位置にある流路切換弁を示しており、図３（Ｂ）は上吐出位置にある流路切換弁を示しており、それぞれ図２（Ａ）（Ｂ）に対応している。
【図４】回転ロッドに回動自在に設けたフリーブレードを示す斜視図である。
【図５】図４に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図６】図６（Ａ）は図４に示すフリーブレードの変形例を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のフリーブレードを矢印Ａ方向から見た様子を示す側面図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る攪拌混合装置を示している。
【図８】図８（Ａ）は図７の攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｂ方向から見た様子を示す側面図である。
【図９】図８に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１０】図１０（Ａ）は、第３実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｃ方向から見た様子を示す側面図である。
【図１１】図１０に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１２】図１２（Ａ）は、第４実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｄ方向から見た様子を示す側面図である。
【図１３】図１２に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１４】図１４（Ａ）は、第５実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｅ方向から見た様子を示す側面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１６】本発明の地盤改良工法の施工手順を示す図である。
【図１７】従来の地盤改良工法の施工手順を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 攪拌混合装置
１１ 回転ロッド
１３ 流路
１５ 下流路
１７ リング状移動規制部材
２１ 掘削翼
２２ 掘削刃
３１ 下攪拌翼
３２ 攪拌爪
４１ 上攪拌翼
４２ 円筒状の流路切替弁（流路切替手段）
４３ バイパス通路
５１ 上部吐出口
５２ 下部吐出口
６１ フリーブレード（回転自在翼）
６２ フリーブレード（回転自在翼）
６３ フリーブレード（回転自在翼）
６４ フリーブレード（回転自在翼）
６５ フリーブレード（回転自在翼）
７０ ボス
７１ ブレード本体（垂直翼）
７２ ブレード本体（垂直翼）
７３ 攪拌爪
７４ 傾斜羽根
７５ ブレード本体
７７ 回り止め部材
８１ ガイドブレード
８３ ガイドローラー
８５ ベースプレート
８７ ブラケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤などの地盤条件の悪い敷地に家屋を建築する際、地盤の支持力を向上させるコラム状の改良体を造成する攪拌混合装置、及びこれを用いた住宅地盤用の地盤改良工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメントミルク等の固化材と掘削土との攪拌混合により地中に円柱状の地盤改良体を構築する方法では、下端部に掘削刃を有し、その上のロッド周面に攪拌翼を有する回転ロッドを回転させつつ、固化材液を吐出しながら目標深度まで掘進させた後、回転ロッドを回転させ、掘削土と固化材液を攪拌しながら引き抜くことにより地盤改良体の構築が行われる。
【特許文献１】特公昭５８−０２９３７４号公報
【０００３】
このような地盤改良工法の施工手順の概略を、図１７に基づいて工程順に説明すると以下のとおりである。
工程ａ： コラム芯をセットする。
工程ｂ： 空堀を完了する。空堀が完了した時点で固化材の注入を開始するとともに、混
合攪拌を開始する。
工程ｃ： 掘削しながら混合攪拌を行う。
工程ｄ： コラム先端に到達する。
工程ｅ： 混合攪拌しながら引上げる。
工程ｆ： コラム頭部まで到達。スラリー注入完了。再攪拌開始。
工程ｇ： コラム先端まで混合攪拌する。
工程ｈ： コラム先端に到達。
工程ｉ： 混合攪拌しながら再び引上げる。
工程ｊ： コラム成柱完了。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来工法で用いる掘削攪拌装置は、吐出口を、回転ロッドの先端側であって攪拌翼の下方に備えている。このような構成では、回転ロッドの降下時（工程ｃ）には、ロッド先端から吐出された固化材は追随する攪拌翼によって掘削土と攪拌されることとなるが、掘削ロッドの上昇時（工程ｅ）には、攪拌翼が吐出口に先行するため十分な攪拌混合が行われない。
【０００５】
したがって、従来の掘削攪拌装置を用いた地盤改良工法では、掘進工程（工程ｃ）と引上工程（工程ｅ）を１工程ずつ、すなわち１サイクル行っただけでは固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができないため、図１７に示すとおり攪拌混合を略Ｗ字状に２サイクル行う必要があった。
【０００６】
しかしながら、図示するＷ型の２サイクル攪拌方式では、１サイクルに比べて施工時間が長くかかるため施工コストが高くなり、しかも、長時間に亘って発生し続ける騒音等で周辺環境に悪影響を与える虞もある。そこで、当該技術分野の属する土木業界からは、施工品質を落とすことなく施工時間を短縮化できる手法が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来技術に係る課題は、下記（１）〜（１６）に記載の攪拌混合装置及び地盤改良工法によって解決される。
【０００８】
（１） 地盤条件の悪い敷地に家屋を建築するに際し用いられ、掘削刃と攪拌翼を有する回転ロッドから固化材を吐出しつつ、該回転ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に略コラム状の改良体を造成する攪拌混合装置において、
固化材を送給するため流路を有する回転ロッドと、
前記回転ロッドの下端側に設けられた掘削刃と、
掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼と、
前記攪拌翼の上方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する上部吐出口と、
前記攪拌翼の下方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する下部吐出口と、を有しており、
掘進工程で前記下部吐出口から固化材を吐出させ、引抜工程で前記上部吐出口から固化材を吐出させるように構成されていることを特徴とする攪拌混合装置。
【０００９】
（２） 前記流路と前記上部吐出口の間、または前記流路と前記下部吐出口の間を選択的に遮断可能に構成され、回転ロッドの進退方向に応じて、前記流路を介して送給された固化材を前記上部及び下部吐出口のいずれか一方から吐出させるための切替手段を有していることを特徴とする上記（１）記載の攪拌混合装置。
【００１０】
（３） 前記切替手段は、回転ロッドに対し２位置間で変位可能に設けられた流路切替弁から成り、該流路切替弁は、前記流路に対し前記上部吐出口を連通させるとともに前記下部吐出口を遮断する上吐出位置と、前記流路に対し前記上部吐出口を遮断するとともにを前記下部吐出口を連通させる下吐出位置との間で変位可能に設けられていることを特徴とする上記（２）記載の攪拌混合装置。
【００１１】
（４） 前記流路切替弁は、前記回転ロッドに対し２位置間で回動可能に設けられた略円筒状部材から成り、攪拌翼を一体的に有していることを特徴とする上記（３）記載の攪拌混合装置。
【００１２】
（５） 前記回転ロッドは、固化材を送給可能な独立した２つの流路を有するように構成された２重管を含んでおり、一の経路が前記上部吐出口に接続され、他の経路が前記下部吐出口に接続されていることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１３】
（６） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードはロッド軸方向に対し傾斜した斜面を有しており、
掘進過程および引上過程で前記フリーブレードの斜面に土圧が作用することによって、該フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１４】
（７） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、該ブレード本体の上端側及び／又は下端側に設けられロッド軸方向に対し傾斜した傾斜羽根とを有しており、
掘進過程及び引上過程で前記傾斜羽根に土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１５】
（８） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出し攪拌翼の攪拌径を超える長さに形成されたブレード本体と、攪拌混合時におけるフリーブレードの回転を防止するための回り止め部材とを有しており、
前記回り止め部材は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁と接するように、ほぼ攪拌径の外周に沿って張り出した状態で前記ブレード本体に設けられており、
掘進過程及び引上過程で前記回り止め部材に土砂の抵抗が作用することによって、フリーブレードの回転が防止されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１６】
（９） 前記回り止め部材は、略くの字状に張り出した状態で前記ブレード本体に固設されていることを特徴とする上記（８）記載の攪拌混合装置。
【００１７】
（１０） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするためのガイドブレードとを有しており、
前記ガイドブレードは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に設けられており、
掘進過程及び引上過程で攪拌径外側のガイドブレードに土圧が作用することによって、フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１８】
（１１） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に前記ガイドローラーが食い込むことによって前記フリーブレードの回転が防止されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００１９】
（１２） 攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするとともに攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に食い込んだ前記ガイドローラーに土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００２０】
（１３） 前記攪拌翼及び前記フリーブレードはそれぞれ櫛歯状の複数の攪拌爪を有していることを特徴とする上記（６）乃至（１２）のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【００２１】
（１４） 上記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
攪拌混合装置の下部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該下部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を掘進させる工程と、
攪拌混合装置の上部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該上部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を引き上げる工程と、含むことを特徴とする地盤改良工法。
【００２２】
（１５） 上記（６）乃至（１３）のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
フリーブレードが付勢される回転方向とは逆回転の方向に回転ロッドを回転させながら、攪拌混合装置を掘進させ又は引き上げることを特徴とする地盤改良工法。
【００２３】
（１６） 上記掘進工程と上記引上工程とを１ステップずつ含む１サイクルで、１の改良体の構築を完了させることを特徴とする上記（１４）記載の地盤改良工法。
【発明の効果】
【００２４】
上記（１）記載の本発明によれば、攪拌翼の上下にそれぞれ吐出口が設けられており、回転ロッドの掘進過程では下部吐出口から固化材（セメントミルク等の固化材スラリー）が吐出されるようになっており、他方、回転ロッドの引抜過程では上部吐出口から固化材が吐出されるようになっている。したがって、掘進工程では下部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。また、引抜工程では上部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。
このような構成であれば、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、攪拌効率が向上するので、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【００２５】
上記（２）記載の本発明によれば、回転ロッドの進退方向に応じて、固化材を吐出すべき吐出口を切り替えることが可能になる。
【００２６】
上記（３）記載の本発明によれば、固化材を吐出すべき吐出口を簡単かつ確実に切り替えることが可能になる。
【００２７】
上記（４）記載の本発明によれば、回転ロッドの回転方向を切り替える際に攪拌翼が受ける土砂の抵抗によって、流路切替弁を回動させることができる。例えば、正回転していた回転ロッドを逆回転させた際に攪拌翼が受ける抵抗によって、略円筒状の流路切替弁を周方向に所定角度回動させることができる。したがって、このような構成によれば、流路切替弁を回動させるための特別な動力を設けなくても、単に回転ロッドの回転方向を変えるだけで確実に流路切替弁を切り替えることができる。
【００２８】
上記（５）記載の本発明によれば、上部吐出口および下部吐出口のそれぞれに対し、確実に固化材を送給することが可能になる。
【００２９】
上記（６）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ロッド軸方向（掘進・引上方向）に対し傾斜した斜面を有している。このような構成であれば、ロッドを回転させながら掘進させている間（又は引上げている間）、フリーブレードの斜面に土圧が作用して、該フリーブレードを逆回転方向に付勢することができる。その結果、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、少なくとも、攪拌翼とフリーブレードとが同方向に回転することが防止される（周囲地盤の土質や、掘削土の性状等によっては、フリーブレードが攪拌翼に対し逆方向に回転することになる）。したがって、攪拌翼がフリーブレードに対し相対回転する関係が常に維持されるので、攪拌翼と掘削土の共回りが確実に防止され、固化材と掘削土とを確実かつ効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００３０】
上記（７）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ロッド軸方向（掘進・引上方向）に対し傾斜した傾斜羽根を有している。このような構成であれば、ロッドを回転させながら掘進させている間（又は引上げている間）、傾斜羽根の斜面に土圧が作用して、フリーブレードを逆回転方向に付勢することができる。その結果、上記（６）記載の発明と同様に、攪拌翼と掘削土の共回りを確実に防止することができる。
【００３１】
上記（８）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ほぼ攪拌径の外周（攪拌翼先端の回転軌跡）に沿って張り出した回り止め部材を有している。この回り止め部材は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁（孔壁）と接するように位置決めしてあるので、攪拌混合時には側壁と回り止め部材との間に摩擦抵抗が作用する。したがって、回り止め部材には摩擦抵抗によるブレーキ効果が作用するので、掘削土の性状や挙動にかかわらず、フリーブレードを土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持させることが可能になる。その結果、攪拌翼と掘削土の共回りをより確実に防止することが可能になる。
【００３２】
上記（９）記載の本発明によれば、回り止め部材は略くの字状（山形形状）に張り出した状態でブレード本体に設けられている。このような形状であれば、上下がともに傾斜しているため、掘進時及び引抜時に回り止め部材に作用する抵抗を可及的に緩和することができる。その結果、攪拌混合装置の掘進及び引抜を阻害することなく、攪拌翼と掘削土の共回りを防止することが可能になる。
【００３３】
上記（１０）記載の本発明によれば、フリーブレードは、ロッド軸方向に対して傾斜したガイドブレードを有している。このガイドブレードは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ブレード本体の先端側に設けられている。このようなガイドブレードを設けることにより、施工時にはガイドブレードが攪拌径外の周囲地盤に食い込み、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドブレードに土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレードを、ロッド回転方向とは逆方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレードは常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００３４】
上記（１１）記載の本発明によれば、フリーブレードは、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーを有している。このガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ブレード本体の先端側に設けられている。このようなガイドローラーを延設することにより、施工時にはガイドローラーが攪拌径外の周囲地盤に食い込むため、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレードは土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持することになる。
しかも、ガイドローラーは回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレードに作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。従って、このようなガイドローラーを延設することにより、単にブレード本体の寸法を長くする場合と比較して掘進抵抗及び引抜抵抗が大幅に緩和され、効率的に施工することが可能になる。
【００３５】
上記（１２）記載の本発明によれば、フリーブレードは、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーを有している。このガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するようにブレード本体の先端側に設けられているとともに、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で設けられている。このようなガイドローラーを延設することにより、施工時にはガイドローラーが攪拌径外の周囲地盤に食い込み、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドローラーに土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレードを、ロッド回転方向とは逆回転の方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレードは常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
しかも、ガイドローラーは回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレードに作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。また、掘進及び引抜において、フリーブレードを円滑に逆回転させることができる。
【００３６】
上記（１３）記載の本発明によれば、櫛歯状の攪拌爪を設けることにより、固化材と掘削土との攪拌効率を向上させることができる。
【００３７】
上記（１４）記載の本発明によれば、攪拌翼とフリーブレードとが同方向に回転することが防止される（場合によっては攪拌翼とフリーブレードがそれぞれ相対回転することになる）。したがって、本発明によれば、地盤性状や土質にかかわらず攪拌翼と掘削土の共回りが確実に防止され、固化材と掘削土とを確実に攪拌混合することが可能になる。
【００３８】
上記（１５）記載の本発明によれば、掘進工程では下部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合され、また、引抜工程では上部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。
このような方法であれば、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、攪拌効率が向上するので、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【００３９】
上記（１６）記載の本発明によれば、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付図面に基づいて本発明の具体的実施形態について詳細に説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
はじめに、図１乃至図５に基づいて、第１実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る攪拌混合装置１を示す全体図である。
図２（Ａ）は下側吐出状態にある攪拌混合装置１を示しており、図２（Ｂ）は上側吐出状態にある攪拌混合装置１を示している。
図３（Ａ）は下吐出位置にある流路切換弁４２を示しており、図３（Ｂ）は上吐出位置にある流路切換弁４２を示しており、それぞれ図２（Ａ）（Ｂ）に対応している。
図４は、回転ロッド１１に回動自在に設けたフリーブレード６１を示す斜視図であって、図４（Ａ）は掘進時のフリーブレードの挙動を示しており、図４（Ｂ）は引き上げ時のフリーブレードの挙動を示している。なお、図４において攪拌爪３２，７３の図示は省略してある。
図５は、図４に示すフリーブレード６１を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００４２】
攪拌混合装置１は、施工時において回転させながら地中に掘進させる回転ロッド１１を有している。回転ロッド１１の内部には、後述する吐出口へ向けて固化材を送給するため流路１３が形成されている。
【００４３】
回転ロッド１１の下端側には、１８０°間隔で水平方向に張り出した掘削翼２１が設けられている。掘削翼２１の下側には、地盤を掘削するための複数の掘削刃２２が一体的に設けられている。この回転ロッド１１は掘進時に掘削翼２１の掘削刃２２が掘削土中に食い込む向きに回転（正回転）させられる。このとき、攪拌翼２１は掘削された土中に食い込むようになっている。
【００４４】
掘削翼２１の上方には、掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼３１，４１が設けられている。上下の攪拌翼３１，４１はそれぞれ、１８０°間隔で水平方向に張り出すように設けられている。また、下攪拌翼３１には、後述するフリーブレード６１の方向に突き出た櫛歯状の複数の攪拌爪３２が一体的に形成されている。
【００４５】
掘削翼２１および下攪拌翼３１は、回転ロッド１１に対して固設されており、該回転ロッドと一体回転するようになっている。上攪拌翼４１は、流路切替弁４２を成す円筒状部材に対して固設されている。円筒状の流路切替弁４２は、回転ロッド１１を囲繞するように設けられており、所定角度の範囲内でロッド周方向に相対的に回動できるようになっている。
【００４６】
施工時には、上攪拌翼４１が受ける土砂の抵抗によって流路切替弁４２が回動し、その結果、回転ロッド１１の回転方向に応じて、流路切換弁４２が「上吐出位置」と「下吐出位置」の２位置間で周方向にスライド（回動）する。なお、回動可能範囲内では、流路切替弁４２は回転ロッド１１に対し自在に回動するが、回動限度いっぱいまで変位すると、流路切替弁４２は回転ロッド１１と一体回転する。
【００４７】
流路切替弁４２の外壁側には、貫通孔を介して回転ロッド内の流路１３に連通する上部吐出口５１が設けられている（図２,図３参照）。また、下攪拌翼３１の下方における回転ロッド先端側には、流路切替弁４２に形成したバイパス通路４３を介して流路１３に連通する下部吐出口５２が設けられている。なお、本発明において、回転ロッドの構成は特に限定されず、例えば、２つの流路を有するように構成された２重管で回転ロッドを構成し、一の経路が上部吐出口に接続され、他の経路が下部吐出口に接続されるようにしてもよい。
【００４８】
流路切替弁４２が図３（Ａ）に示す「下吐出位置」にある状態では、図２（Ａ）に示すように下部吐出口５２に通ずる下流路１５がバイパス通路４３によって流路１３に接続されるとともに、上部吐出口５１を流路１３から遮断する。一方、流路切替弁４２が図３（Ｂ）に示す「上吐出位置」にある状態では、図２（Ｂ）に示すように貫通孔を介して上部吐出口５１が流路１３に接続されるとともに、下部吐出口５２に通ずる下流路１５を流路１３から遮断する。施工時には、回転ロッド１１の進退方向に応じて流路切替弁４２を所定位置に変位させ、流路１３を介して送給された固化材を上下の吐出口５１，５２のいずれか一方から吐出させる。
【００４９】
上下の攪拌翼３１，４１の間には、図１に示すように回転ロッド１１に遊嵌させたボス７０が設けられている。ボス７０は、回転ロッド１１のリング状移動規制部材１７，１７によって上下方向の移動は規制されているが、ロッド外径よりやや大きい内径を有しているため自在に回転できる。このボス７０には、水平方向に張り出したフリーブレード６１（回転自在翼）が一体的に設けられている。
【００５０】
フリーブレード６１は、垂直翼から成るブレード本体７１を有している。ブレード本体７１の下側には、下攪拌翼３１の方向に突き出た櫛歯状の複数の攪拌爪７３が一体的に設けられている。
【００５１】
フリーブレード６１の攪拌爪７３は、回転する下攪拌翼３１の攪拌爪３２に対して干渉，接触することはなく、下攪拌翼３１及びフリーブレード６１の一方の攪拌爪が、他方の攪拌爪間の間隙（或いは攪拌爪の真横）を通過できるようになっている（図１参照）。このような構成により、攪拌混合作業において、掘削土に対し固化材を確実に分散させることができ、その結果、全体にわたって均一な改良体を得ることが可能になる。
【００５２】
なお、本実施形態において、攪拌爪は、下攪拌翼３１の上側及びフリーブレード６１の下側だけに設けられているが、このような攪拌爪を上下の攪拌翼３１，４１及びフリーブレード６１の上下両側及び表裏両面に設けてもよい。また、併せてロッド下端の掘削翼２１の上側に攪拌爪を複数設けるようにしてもよい。
【００５３】
フリーブレード６１のブレード本体７１は、攪拌翼３１，４１の攪拌径（攪拌翼先端の回転軌跡）を超える寸法に設計されている。施工時にはブレード本体７１の先端部分が攪拌径の外側の土中に食い込むため、攪拌翼３１，４１が回転ロッド１１とともに回転しても、フリーブレード６１は掘削土内で回転ロッドに対して相対的に回転が静止したような状態になる（図５参照）。そのため、掘削土が攪拌翼３１，４１に団子状に付着して、掘削土が攪拌翼３１，４１と同期回転する、いわゆる「共回り現象」を防止することができるようになっている。
【００５４】
しかし、掘削土の粘着力が相対的に大きい場合などには、掘削土が攪拌翼３１，４１に団子状に付着してフリーブレード６１ごと回転してしまうことがあり、このためフリーブレードがその機能を全く果たせなくなって「共回り現象」が発生することがある。このような共回り現象が発生すると、改良体の品質を確保できないために何らかの補修や補強が必要になる。
【００５５】
そこで本発明では「共回り現象」を確実に防止する観点から、フリーブレード６１に、ロッド軸方向に対し傾斜した斜面を有する傾斜羽根７４が一体形成してある（図４，図５参照）。この傾斜羽根７４の下側及び上側斜面（すなわち傾斜羽根の裏側と表側）にはそれぞれ、攪拌混合装置の掘進時及び引上時に土圧が作用するため、攪拌翼３１，４１とは逆回転方向にフリーブレード６１を付勢することができる。その結果、少なくとも、攪拌翼３１，４１とフリーブレード６１とが一体回転することが防止される（地盤性状や掘削土の土質によってはフリーブレード６１が攪拌翼３１，４１に対し逆方向に回転することになる）。
【００５６】
なお、図４に示す例では、傾斜羽根７４はブレード本体７１の上端側に設けられているが、このような傾斜羽根をフリーブレード６１の下端側に設けるようにしてもよい。或いは、このような傾斜羽根を図６に示すように、フリーブレード６１の上下両側に設けるようにしてもよい。図６（Ａ）はフリーブレードの変形例を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のフリーブレードを矢印Ａ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
【００５７】
上述した第１実施形態に係る攪拌混合装置によれば、攪拌翼の上下に吐出口が設けられており、回転ロッド１１の掘進過程では下部吐出口５２から固化材（セメントミルク等の固化材スラリー）が吐出されるようになっており、他方、回転ロッド１１の引抜過程では上部吐出口５１から固化材が吐出されるようになっている。したがって、掘進工程では下部吐出口５２に追随する上攪拌翼４１によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。また、引抜工程では上部吐出口５１に追随する下攪拌翼３１によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合されることとなる。
このような構成であれば、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、攪拌効率が向上するので、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【００５８】
また、上述した攪拌混合装置によれば、ロッドを回転させながら掘進させている間（又は引上げている間）、フリーブレード６１の傾斜羽根７４に土圧が作用して、該フリーブレードを逆回転方向に付勢することができる。その結果、攪拌翼３１，４１とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、少なくとも、攪拌翼３１，４１とフリーブレード６１とが一体回転することが防止される（周囲地盤の土質や、掘削土の性状等によっては、フリーブレードが攪拌翼に対し逆方向に回転することになる）。したがって、攪拌翼３１，４１がフリーブレード６１に対し相対回転する関係が常に維持されるので、攪拌翼と掘削土の共回りが確実に防止され、固化材と掘削土とを確実かつ効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、図７乃至図９に基づいて、第２実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係る攪拌混合装置を示している。
図８（Ａ）は図７の攪拌混合装置が有するフリーブレード６２を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｂ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図９は、図８に示すフリーブレード６２を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００６０】
第２実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態におけるフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６２を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
フリーブレード６２は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレードは、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７１と、攪拌混合時におけるフリーブレード６２の回転を防止するための回り止め部材７７とを有している。
【００６２】
２枚のブレード本体７１は１８０°間隔でボス７０に対し固設されている。各ブレード本体は、攪拌翼３１，４１の攪拌径を超える長さに形成されており、施工時にはその先端側の一部が攪拌径の外側の地盤に食い込むようになっている（図９参照）。
【００６３】
回り止め部材７７は、図８及び図９に示すように、ほぼ攪拌径の外周に沿って略「く」の字状に張り出した状態でブレード本体７１に固設されている。この回り止め部材７７は、各ブレード本体７１の両面にそれぞれ設けられ、本実施形態では合計で４つの回り止め部材が設けられている。
【００６４】
上述した第２実施形態に係る攪拌混合装置によれば、回り止め部材７７は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁（孔壁）と接するようになっているので（図９参照）、攪拌混合時において側壁と回り止め部材との間には摩擦抵抗が作用する。したがって、回り止め部材７７には摩擦抵抗によるブレーキ効果が作用するので、掘削土の性状や挙動にかかわらず、フリーブレード６２を土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持させることが可能になる。その結果、攪拌翼と掘削土の共回りをより確実に防止することが可能になる。
【００６５】
また、上述した攪拌混合装置によれば、回り止め部材７７は略くの字状（山形形状）に張り出した状態でブレード本体７１に設けられている。このような形状であれば、上下がともに傾斜しているため（図８（Ｂ）参照）、掘進時及び引抜時に回り止め部材に作用する抵抗を可及的に緩和することができる。その結果、攪拌混合装置の掘進及び引抜を阻害することなく、攪拌翼と掘削土の共回りを防止することが可能になる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、図１０及び図１１に基づいて、第３実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１０（Ａ）は、第３実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレード６３を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｃ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図１１は、図１０に示すフリーブレード６３を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００６７】
第３実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態のフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６３を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００６８】
フリーブレード６３は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレード６３は、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７２と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向にフリーブレード６３をガイドするためのガイドブレード８１とを有している。
【００６９】
２枚のブレード本体７２は１８０°間隔でボス７０に対し固設され、回転ロッド１１の径方向に延出している。各ブレード本体７２は上下の攪拌翼３１，４１よりやや短く形成されている。
【００７０】
ガイドブレード８１は、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、鍔状のベースプレート８５を介して各ブレード本体の先端側に固設されている。各ガイドブレード８１は、ロッド軸方向に対して同角度傾斜した状態で延設されている（図１０（Ｂ）参照）。
【００７１】
上述した第３実施形態に係る攪拌混合装置によれば、施工時にはガイドブレード８１が攪拌径外の周囲地盤に食い込み（図１１参照）、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドブレードの側面に土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレード６３を、ロッド回転方向とは逆方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレード６３は常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止（回転防止）させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
【００７２】
（第４実施形態）
次に、図１２及び図１３に基づいて、第４実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１２（Ａ）は、第４実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレード６４を示す斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｄ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図１３は、図１２に示すフリーブレード６４を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００７３】
第４実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態のフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６４を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００７４】
フリーブレード６４は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレード６４は、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７２と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラー８３とを有している。
【００７５】
２枚のブレード本体７２は１８０°間隔でボス７０に対し固設され、回転ロッド１１の径方向に延出している。各ブレード本体７２は上下の攪拌翼３１，４１よりやや短く形成されている。
【００７６】
ガイドローラー８３は、攪拌翼３１，４１の攪拌径を超えて延出するように、鍔状のベースプレート８５を介して各ブレード本体の先端側で回転自在に軸支されている。各ガイドローラー８５は、ロッド軸方向と平行な状態で、延設されたブラケット８７によって軸支されている。
【００７７】
上述した第４実施形態に係る攪拌混合装置によれば、施工時にはガイドローラー８３が攪拌径外の周囲地盤に食い込むため（図１３参照）、攪拌翼３１，４１とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレード６４は土砂中で静止した状態（非回転状態）に維持することになる。
しかも、ガイドローラー８３は回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレードに作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。従って、このようなガイドローラーを延設することにより、単にブレード本体の寸法を長くする場合と比較して掘進抵抗及び引抜抵抗が大幅に緩和され、効率的に施工することが可能になる。
【００７８】
（第５実施形態）
次に、図１４及び図１５に基づいて、第５実施形態に係る攪拌混合装置について説明する。
図１４（Ａ）は、第５実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレード６５を示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｅ方向から見た様子を示す側面図である（攪拌爪の図示を省略）。
図１５は、図１４に示すフリーブレード６５を示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【００７９】
第５実施形態に係る攪拌混合装置は、上記第１実施形態のフリーブレード６１とは構成の異なるフリーブレード６５を有している。フリーブレード以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００８０】
フリーブレード６５は、第１実施形態のフリーブレード６１と同様に回転ロッド１１に対し回転自在に設けられている。このフリーブレード６５は、回転ロッド１１の径方向に延出するブレード本体（垂直翼）７２と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラー８３とを有している。
【００８１】
２枚のブレード本体７２は１８０°間隔でボス７０に対し固設され、回転ロッド１１の径方向に延出している。各ブレード本体７２は上下の攪拌翼３１，４１よりやや短く形成されている。
【００８２】
ガイドローラー８３は、攪拌翼３１，４１の攪拌径を超えて延出するように、鍔状のベースプレート８５を介して各ブレード本体の先端側で回転自在に軸支されている。各ガイドローラー８３は、ロッド軸方向に対して同角度傾斜した状態で、延設されたブラケット８７によって軸支されている。
【００８３】
上述した第５実施形態に係る攪拌混合装置によれば、施工時にはガイドローラー８３が攪拌径外の周囲地盤に食い込み（図１５参照）、しかも、掘進過程及び引上過程では傾斜したガイドローラーに土圧（周囲地盤の土砂の抵抗）が作用することによって、フリーブレードを、ロッド回転方向とは逆回転の方向に回転させることができる。したがって、攪拌混合プロセスにおいては、攪拌翼３１，４１とともに回動しようとする掘削土の影響を受けても、フリーブレード６５は常に逆回転状態（攪拌翼に対する逆回転状態）を維持する。その結果、単にフリーブレードを静止（回転防止）させる場合と比較して、攪拌翼と掘削土の共回りがより確実に防止されるとともに、固化材と掘削土とをより効率的に攪拌混合することが可能になる。
しかも、ガイドローラー８３は回転自在に設けられており、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転するため、掘進時及び引抜時にフリーブレード６５に作用する貫入抵抗及び引抜抵抗を緩和することができる。また、掘進及び引抜において、フリーブレード６５を円滑に逆回転させることができる。
【００８４】
（地盤改良工法の施工手順）
次に、図１６に基づいて、図１に示す攪拌混合装置１を用いた地盤改良工法の施工手順について説明する。
【００８５】
まず、攪拌混合装置１を図示しないベースマシンに回転掘進可能に設け、地盤改良工事が必要な場所に位置決めする（図１６（ａ））。次いで、モータを介して回転ロッド１１を正回転させながら、攪拌混合装置１の先端側を地盤に向けて押し込む。そして、掘削翼２１によって地盤を掘削するとともに、掘削した土砂を攪拌翼３１，４１と共同して攪拌し、地盤を空掘りする（図１６（ｂ））。
【００８６】
そして、攪拌混合装置１の先端が設定深さ位置に到達したならば、ポンプを介して、スラリー状の固化材（セメントミルク等）を回転ロッド１１の流路１３に圧送し始める。このとき、円筒状の流路切替弁４２は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示す「下吐出位置」にある。したがって、流路１３内を流れる固化材は、流路切替弁４２のバイパス通路４３を通って、ロッド先端の下部吐出口５２から吐出する（上部吐出口５１からは吐出しない）。
【００８７】
そして、固化材を圧送するとともに、回転ロッド１１を正回転させたまま掘進させ続けることにより、攪拌翼３１，４１によって掘削土と固化材を混合攪拌する（図１６（ｃ））。掘進の過程では、攪拌翼３１，４１が下部吐出口５２に追随する位置関係にあるため、先行する下部吐出口５２から吐出された固化材は攪拌翼３１，４１によって掘削土対し攪拌混合される。
【００８８】
なお、図１６（ｃ）の掘進工程では攪拌翼３１，４１は正回転しているが、フリーブレード６１の傾斜羽根７４の下側斜面には土圧（土砂の抵抗）が作用して、該フリーブレードを逆回転方向に付勢する（図４（Ａ）参照）。その結果、攪拌径外の周囲地盤が極端に緩くても、少なくとも、攪拌翼３１，４１とフリーブレード６１とが同方向に回転することが防止される（傾斜角度や地盤の緩さによってはフリーブレード６１が攪拌翼３１，４１に対し逆方向に回転することになる）。
【００８９】
上述した掘削土と固化材との混合攪拌作業が、設定された任意の深さ位置まで行われたならば、固化材の圧送を停止し、必要に応じて定着攪拌を行う（図１６（ｄ））。続いて、回転ロッド１１を逆回転させる。このとき、上攪拌翼４１が土砂の抵抗を受けるため、円筒状の流路切替弁４２がロッド外周面に沿って「下吐出位置」から「上吐出位置」へ回動する。その結果、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、回転ロッドの流路１３に上部吐出口５１が接続され、反対に、下部吐出口５２に通ずる下流路１５が流路１３から遮断される。
【００９０】
そして、回転ロッド１１の逆回転によって流路切替弁４２を限界まで回動させて、吐出口の切替が完了したらならば、再びポンプを作動させて、固化材を回転ロッドの流路１３に圧送する。これにより、流路１３内を流れる固化材は上部吐出口５１から吐出する（下部吐出口５２からは吐出しない）。
【００９１】
そして、固化材を圧送するとともに、回転ロッド１１を逆回転させたまま引き上げることにより、攪拌翼３１，４１によって土砂と固化材を混合攪拌する（図１６（ｅ））。引き上げの過程では、攪拌翼３１，４１が上部吐出口５１に追随する位置関係にあるため、先行する上部吐出口５１から吐出された固化材は攪拌翼３１，４１によって掘削土対し攪拌混合される。このとき、攪拌翼３１，４１は逆回転しているが、フリーブレード６１の傾斜羽根７４の上側斜面には土圧（土砂の抵抗）が作用して、該フリーブレードを正回転方向に付勢する（図４（Ｂ）参照）。
【００９２】
そして、最後に攪拌混合装置を引き揚げれば、地中に土砂と固化材とが混合した円柱体を造成することができる（図１６（ｆ））。このような一連の作業が場所を変えて順次必要本数行われる。そして、改良工事が終了して一定時間が経過すれば、土砂と固化材との混合体が固化して成る略コラム状の改良体が形成される。
【００９３】
上述したように本発明によれば、掘進工程では下部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合され、また、引抜工程では上部吐出口に追随する攪拌翼によって、吐出された固化材と掘削土とが攪拌混合される。したがって、掘進・引抜のいずれの工程でも吐出された固化材が攪拌翼によって常に攪拌混合されることとなるので、従来のように掘進工程と引抜工程を２サイクル繰り返さなくても、１サイクルで固化材と掘削土を十分に攪拌混合することができる。その結果、施工品質を落とすことなく、従来よりも短時間で施工を完了することが可能になり、施工コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る攪拌混合装置を示す全体図である。
【図２】図２（Ａ）は下側吐出状態にある攪拌混合装置を示しており、図２（Ｂ）は上側吐出状態にある攪拌混合装置を示している。
【図３】図３（Ａ）は下吐出位置にある流路切換弁を示しており、図３（Ｂ）は上吐出位置にある流路切換弁を示しており、それぞれ図２（Ａ）（Ｂ）に対応している。
【図４】回転ロッドに回動自在に設けたフリーブレードを示す斜視図である。
【図５】図４に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図６】図６（Ａ）は図４に示すフリーブレードの変形例を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のフリーブレードを矢印Ａ方向から見た様子を示す側面図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る攪拌混合装置を示している。
【図８】図８（Ａ）は図７の攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｂ方向から見た様子を示す側面図である。
【図９】図８に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１０】図１０（Ａ）は、第３実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｃ方向から見た様子を示す側面図である。
【図１１】図１０に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１２】図１２（Ａ）は、第４実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｄ方向から見た様子を示す側面図である。
【図１３】図１２に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１４】図１４（Ａ）は、第５実施形態に係る攪拌混合装置が有するフリーブレードを示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のフリーブレードを矢印Ｅ方向から見た様子を示す側面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示すフリーブレードを示す上面図であって、施工時における攪拌径とフリーブレードとの位置関係を示している。
【図１６】本発明の地盤改良工法の施工手順を示す図である。
【図１７】従来の地盤改良工法の施工手順を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 攪拌混合装置
１１ 回転ロッド
１３ 流路
１５ 下流路
１７ リング状移動規制部材
２１ 掘削翼
２２ 掘削刃
３１ 下攪拌翼
３２ 攪拌爪
４１ 上攪拌翼
４２ 円筒状の流路切替弁（流路切替手段）
４３ バイパス通路
５１ 上部吐出口
５２ 下部吐出口
６１ フリーブレード（回転自在翼）
６２ フリーブレード（回転自在翼）
６３ フリーブレード（回転自在翼）
６４ フリーブレード（回転自在翼）
６５ フリーブレード（回転自在翼）
７０ ボス
７１ ブレード本体（垂直翼）
７２ ブレード本体（垂直翼）
７３ 攪拌爪
７４ 傾斜羽根
７５ ブレード本体
７７ 回り止め部材
８１ ガイドブレード
８３ ガイドローラー
８５ ベースプレート
８７ ブラケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤条件の悪い敷地に家屋を建築するに際し用いられ、掘削刃と攪拌翼を有する回転ロッドから固化材を吐出しつつ、該回転ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に略コラム状の改良体を造成する攪拌混合装置において、
固化材を送給するため流路を有する回転ロッドと、
前記回転ロッドの下端側に設けられた掘削刃と、
掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼と、
前記攪拌翼の上方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する上部吐出口と、
前記攪拌翼の下方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する下部吐出口と、を有しており、
掘進工程で前記下部吐出口から固化材を吐出させ、引抜工程で前記上部吐出口から固化材を吐出させるように構成されていることを特徴とする攪拌混合装置。
【請求項２】
前記流路と前記上部吐出口の間、または前記流路と前記下部吐出口の間を選択的に遮断可能に構成され、回転ロッドの進退方向に応じて、前記流路を介して送給された固化材を前記上部及び下部吐出口のいずれか一方から吐出させるための切替手段を有していることを特徴とする請求項１記載の攪拌混合装置。
【請求項３】
前記切替手段は、回転ロッドに対し２位置間で変位可能に設けられた流路切替弁から成り、該流路切替弁は、前記流路に対し前記上部吐出口を連通させるとともに前記下部吐出口を遮断する上吐出位置と、前記流路に対し前記上部吐出口を遮断するとともにを前記下部吐出口を連通させる下吐出位置との間で変位可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の攪拌混合装置。
【請求項４】
前記流路切替弁は、前記回転ロッドに対し２位置間で回動可能に設けられた略円筒状部材から成り、攪拌翼を一体的に有していることを特徴とする請求項３記載の攪拌混合装置。
【請求項５】
前記回転ロッドは、固化材を送給可能な独立した２つの流路を有するように構成された２重管を含んでおり、一の経路が前記上部吐出口に接続され、他の経路が前記下部吐出口に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項６】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードはロッド軸方向に対し傾斜した斜面を有しており、
掘進過程および引上過程で前記フリーブレードの斜面に土圧が作用することによって、該フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項７】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、該ブレード本体の上端側及び／又は下端側に設けられロッド軸方向に対し傾斜した傾斜羽根とを有しており、
掘進過程及び引上過程で前記傾斜羽根に土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項８】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出し攪拌翼の攪拌径を超える長さに形成されたブレード本体と、攪拌混合時におけるフリーブレードの回転を防止するための回り止め部材とを有しており、
前記回り止め部材は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁と接するように、ほぼ攪拌径の外周に沿って張り出した状態で前記ブレード本体に設けられており、
掘進過程及び引上過程で前記回り止め部材に土砂の抵抗が作用することによって、フリーブレードの回転が防止されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項９】
前記回り止め部材は、略くの字状に張り出した状態で前記ブレード本体に固設されていることを特徴とする請求項８記載の攪拌混合装置。
【請求項１０】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするためのガイドブレードとを有しており、
前記ガイドブレードは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に設けられており、
掘進過程及び引上過程で攪拌径外側のガイドブレードに土圧が作用することによって、フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項１１】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に前記ガイドローラーが食い込むことによって前記フリーブレードの回転が防止されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項１２】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするとともに攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に食い込んだ前記ガイドローラーに土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項１３】
前記攪拌翼及び前記フリーブレードはそれぞれ櫛歯状の複数の攪拌爪を有していることを特徴とする請求項６乃至１２のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
攪拌混合装置の下部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該下部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を掘進させる工程と、
攪拌混合装置の上部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該上部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を引き上げる工程と、含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１５】
請求項６乃至１３のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
フリーブレードが付勢される回転方向とは逆回転の方向に回転ロッドを回転させながら、攪拌混合装置を掘進させ又は引き上げることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１６】
上記掘進工程と上記引上工程とを１ステップずつ含む１サイクルで、１の改良体の構築を完了させることを特徴とする請求項１４記載の地盤改良工法。
【請求項１】
地盤条件の悪い敷地に家屋を建築するに際し用いられ、掘削刃と攪拌翼を有する回転ロッドから固化材を吐出しつつ、該回転ロッドを回転させて掘削土と固化材を攪拌混合し、地中に略コラム状の改良体を造成する攪拌混合装置において、
固化材を送給するため流路を有する回転ロッドと、
前記回転ロッドの下端側に設けられた掘削刃と、
掘削土と固化材を攪拌混合するための攪拌翼と、
前記攪拌翼の上方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する上部吐出口と、
前記攪拌翼の下方に設けられ、前記回転ロッドの流路に連通する下部吐出口と、を有しており、
掘進工程で前記下部吐出口から固化材を吐出させ、引抜工程で前記上部吐出口から固化材を吐出させるように構成されていることを特徴とする攪拌混合装置。
【請求項２】
前記流路と前記上部吐出口の間、または前記流路と前記下部吐出口の間を選択的に遮断可能に構成され、回転ロッドの進退方向に応じて、前記流路を介して送給された固化材を前記上部及び下部吐出口のいずれか一方から吐出させるための切替手段を有していることを特徴とする請求項１記載の攪拌混合装置。
【請求項３】
前記切替手段は、回転ロッドに対し２位置間で変位可能に設けられた流路切替弁から成り、該流路切替弁は、前記流路に対し前記上部吐出口を連通させるとともに前記下部吐出口を遮断する上吐出位置と、前記流路に対し前記上部吐出口を遮断するとともにを前記下部吐出口を連通させる下吐出位置との間で変位可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の攪拌混合装置。
【請求項４】
前記流路切替弁は、前記回転ロッドに対し２位置間で回動可能に設けられた略円筒状部材から成り、攪拌翼を一体的に有していることを特徴とする請求項３記載の攪拌混合装置。
【請求項５】
前記回転ロッドは、固化材を送給可能な独立した２つの流路を有するように構成された２重管を含んでおり、一の経路が前記上部吐出口に接続され、他の経路が前記下部吐出口に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項６】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードはロッド軸方向に対し傾斜した斜面を有しており、
掘進過程および引上過程で前記フリーブレードの斜面に土圧が作用することによって、該フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項７】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、該ブレード本体の上端側及び／又は下端側に設けられロッド軸方向に対し傾斜した傾斜羽根とを有しており、
掘進過程及び引上過程で前記傾斜羽根に土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項８】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出し攪拌翼の攪拌径を超える長さに形成されたブレード本体と、攪拌混合時におけるフリーブレードの回転を防止するための回り止め部材とを有しており、
前記回り止め部材は、その側面が攪拌径外の周囲地盤の側壁と接するように、ほぼ攪拌径の外周に沿って張り出した状態で前記ブレード本体に設けられており、
掘進過程及び引上過程で前記回り止め部材に土砂の抵抗が作用することによって、フリーブレードの回転が防止されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項９】
前記回り止め部材は、略くの字状に張り出した状態で前記ブレード本体に固設されていることを特徴とする請求項８記載の攪拌混合装置。
【請求項１０】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするためのガイドブレードとを有しており、
前記ガイドブレードは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に設けられており、
掘進過程及び引上過程で攪拌径外側のガイドブレードに土圧が作用することによって、フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項１１】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に前記ガイドローラーが食い込むことによって前記フリーブレードの回転が防止されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項１２】
攪拌混合装置は、前記回転ロッドに対し回転自在に設けられたフリーブレードを有しており、
前記フリーブレードは、回転ロッドの径方向に延出するブレード本体と、攪拌混合時にロッド回転方向とは逆回転の方向に該フリーブレードをガイドするとともに攪拌混合装置の掘進及び引抜に伴って回転可能なガイドローラーとを有しており、
前記ガイドローラーは、攪拌翼の攪拌径を超えて延出するように、ロッド軸方向に対して傾斜した状態で前記ブレード本体の先端側に回転自在に設けられており、
掘進過程及び引上過程において、攪拌径外側の地盤に食い込んだ前記ガイドローラーに土圧が作用することによって、前記フリーブレードが、ロッド回転方向とは逆回転の方向に付勢されるようになってい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攪拌混合装置。
【請求項１３】
前記攪拌翼及び前記フリーブレードはそれぞれ櫛歯状の複数の攪拌爪を有していることを特徴とする請求項６乃至１２のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
攪拌混合装置の下部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該下部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を掘進させる工程と、
攪拌混合装置の上部吐出口から固化材を吐出させるとともに、該上部吐出口に攪拌翼が追随するように攪拌混合装置を引き上げる工程と、含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１５】
請求項６乃至１３のいずれかに記載の装置を用いた住宅地盤用の地盤改良工法において、
フリーブレードが付勢される回転方向とは逆回転の方向に回転ロッドを回転させながら、攪拌混合装置を掘進させ又は引き上げることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１６】
上記掘進工程と上記引上工程とを１ステップずつ含む１サイクルで、１の改良体の構築を完了させることを特徴とする請求項１４記載の地盤改良工法。
【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】
【公開番号】特開２００７−３２７２８１（Ｐ２００７−３２７２８１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０３０５（Ｐ２００６−１６０３０５）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（３９１０６４４１８）株式会社クロサワジオメック (4)
【出願人】（５０６１９７５５４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（３９１０６４４１８）株式会社クロサワジオメック (4)
【出願人】（５０６１９７５５４）
【Ｆターム（参考）】
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