(57)【要約】【課題】改良材の散布・拡散の機構を簡単にして製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、改良径の大きさや地盤の種類に関係なく地盤や掘削・撹拌土に対して改良材を均一に散布・拡散できる掘削・撹拌具を提供する。【解決手段】地盤を掘削する掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼と、改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、拡散翼の最下端位置より上方で改良材流路空間を掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部とを備え、同開口部により改良材流路空間に充満した改良材による空間内圧の圧力を開放可能とするとともに改良材流路空間全域での改良材の誘導を可能にした。【選択図】図１
2020084695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、
上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、
上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられ、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼と、
上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、
上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備え、
上記開口部は、
上記改良材流路空間に充満した上記改良材による空間内圧を開放可能とするとともに上記改良材流路空間における上記改良材を誘導可能に構成したことを特徴とする掘削・撹拌具。
【請求項２】
上記開口部は、上記拡散翼の下端の一部を上方側に切り欠いて形成したことを特徴とする請求項１に記載の掘削・撹拌具。
【請求項３】
上記開口部は、上記拡散翼の翼長方向の外端部に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削・撹拌具。
【請求項４】
上記開口部は、上記掘削翼に対して上記拡散翼を外端側から短くすることにより形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削・撹拌具。
【請求項５】
上記開口部は、上記拡散翼の下端を傾斜して形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の掘削・撹拌具。
【請求項６】
地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸の下端に設けた掘削翼により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法であって、
上記掘削翼の掘削回転方向後方側に上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼を設け、
上記改良材流路空間に吐出口からスラリー状の改良材を吐出し、
上記改良材流路空間に充満した上記改良材を、上記改良材流路空間を掘削回転方向後方側に開口させる開口部を設けて上記掘削翼の掘削回転方向後方側の地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌することを特徴とする地盤改良の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削・撹拌具及び地盤改良の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良装置の掘削・撹拌具には、掘削土と混練撹拌する改良材を地中へ搬送する機構として、スラリー状の改良材を液体搬送して散布するもの（以下、単に液体改良材散布型とも言う。）と粉粒状の改良材を空気搬送して散布するもの（以下、単に粉体改良材散布型とも言う。）との二種類の改良材搬送機構がある。
【０００３】
液体改良材散布型は、掘削・撹拌軸の下端や同下端で支持された掘削翼の所定位置の１箇所にのみ改良材を吐出する吐出口を設け、同吐出口から改良材を土中へ散布可能とする吐出圧を地中内圧力よりも少し高い程度とすることが基本的仕様であった。
【０００４】
このような基本的仕様の液体改良材散布型は、改良材の有効拡散範囲を改良径Φ1000mm程度とし、それよりも大口径の改良径となると改良材の散布位置から拡散距離を遠くして改良径全域に改良材を満遍なく散布・拡散することを困難としていた。
【０００５】
また、改良材の有効拡散範囲内にある場合でも、掘削・改良の対象となる未掘削地盤（以下、単に地盤とも言う。）が強い粘着性を有している場合には、掘削・撹拌土の粘着力より掘削・撹拌土への改良材の散布・拡散が不足する問題があった。
【０００６】
このような改良径の拡大や地盤の土質に伴う改良材の散布・拡散不足の問題に対して、例えば、掘削翼内部に翼長方向に沿って伸延し、改良材を流通させる改良材流通管を設け、同改良材流通管に連通するように掘削翼の翼長方向に沿って翼全長又は複数の幅広に形成したスリットを吐出口としたもの（例えば、特許文献１参照。）や、改良材流通管から所定間隔を隔てて分岐する複数の分岐管を介して形成し、同分岐官の開口を吐出口としたもの（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【０００７】
また、粉体改良材散布型としては、掘削翼の翼長方向全域に沿って改良材を散布すべく掘削翼に下方開口の内部空間を設けたものがあり、例えば、内部空間に噴射された圧送空気と粉状の改良材とを比重分離して改良材を掘削・撹拌土に散布する機構を備えたもの（例えば、特許文献３参照。）や、内部空間に噴射され、比重分離された不要な圧送空気を回収する排気口を備えたもの（例えば、特許文献４、特許文献５参照。）、さらに掘削翼の掘削回転方向前方側の翼端部上面に上部排気口を備えたもの（例えば、特許文献６、特許文献３参照。）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９１６０号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２７１０号公報
【特許文献３】特開昭６０−１６４５０９号公報
【特許文献４】実開昭６０−１００４３９号公報
【特許文献５】実開昭６０−１００４４０号公報
【特許文献６】実開昭６１−１２１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一般的に地盤改良施工に多用される改良材は、水と比重の大きいセメント系固化材とを主成分としたスラリー状の混合物である。
【００１０】
かかるスラリー状の改良材は、地中内圧力により高圧条件で地盤改良施工を行うにあたっては、吐出圧による流れが滞ると水とセメント系固化材とに比重分離してしまうことを想定しなければならない。
【００１１】
すなわち、液体改良材散布型において、特許文献１に開示の掘削・撹拌具では、幅広スリット状の吐出口からスラリー状の改良材を吐出させた場合、吐出口において、スリットの長手方向の内側半部から優先的に改良材を散布して不用意に吐出圧を低下させ、スリットの長手方向の外側半部からの改良材の散布量を減少させることとなる。
【００１２】
その結果、停滞して淀みとなった改良材が水とセメント系固化材とに比重分離し、同セメント系固化材が、スリットの長手方向の外側半部側から徐々に固化して最終的には幅広スリット状の吐出口を閉塞してしまう。
【００１３】
このような改良材の比重分離により生じたセメント系固化材の固化による吐出口の閉塞現象は、幅広スリット状の吐出口が複数ある場合であっても生起する。
【００１４】
すなわち、一定の吐出圧で送られてきた改良材は、１つの改良材流通管の長手方向に沿って複数形成した幅広スリット状の吐出口のうち、最も抵抗が少なく低圧の吐出口に集中し、他の吐出口で滞留して比重分離を起こし、同吐出口を閉塞していた。
【００１５】
このように特許文献１に開示の掘削・撹拌具によれば、改良材の比重分離により生じたセメント系固化材の固化による吐出口の閉塞現象により、掘削翼の翼全長、すなわち改良径全域での改良材の「均一な散布・拡散」を困難としていた。
【００１６】
また、特許文献２に開示の掘削・撹拌具は、１つの改良材流通管から所定間隔を隔てて複数分岐した分岐管を介して吐出口を形成したものではあるが、各吐出口から改良材の吐出量を一定とし改良材の「均一な散布・拡散」を実現するためには各分岐管内圧を一定とすべく吐出圧を常に高圧状態にする必要があり、結果として改良材の吐出量が増大して経済性の問題が生じていた。
【００１７】
また、特許文献３〜特許文献５に開示の粉体改良材散布型の掘削・撹拌具にスラリー状の改良材を適応させた場合、下方開口の内部空間に吐出された改良材は、下方開口を地盤で閉塞された内部空間に充満して空間内圧を高め、やがて内部空間の下方開口からオーバーフローするように地中に散布されることとなる。
【００１８】
ここで掘削・撹拌具を貫入して掘削・撹拌した場合の地中内圧力分布は、改良体の深度方向については地中深度が大きくなるほど高圧力域となり、さらに改良体の改良径方向についてみると掘削・撹拌軸の周面摩擦力により上載土圧（以下、単に土圧とも言う）が相殺されて掘削・撹拌軸の近傍ほど低圧力域となり、掘削・撹拌軸を中心に径方向外方（外周側）へ向うほど土圧の影響をダイレクトに受けた高圧力域となるように分布している。
【００１９】
換言すれば、掘削・撹拌具の貫入・掘削時における地中の掘削・撹拌土や改良材、改良材と掘削・撹拌土からなる改良土といった掘削・改良土は、地中内の圧力勾配にしたがって掘削孔の深い位置から浅い位置に向かうとともに改良径の外周から軸中心へと向かう流動傾向にある。
【００２０】
このような地中内圧力分布の下、特許文献３〜特許文献６の掘削翼の翼長方向における改良材の散布部位は、掘削翼の空間内圧の開放部分として最も低圧力域にある掘削・撹拌軸の近傍部位に集中的に偏ることとなる。
【００２１】
すなわち、掘削翼の内部空間に充満した改良材は、オーバーフローして内部空間の下方開口から散布される際に、そのほとんどが掘削翼の掘削・撹拌軸近傍部位から偏って散布され、掘削翼の翼長方向の外周部からの散布が滞ることとなる。
【００２２】
その結果、掘削翼の内部空間で翼長方向の外端部側に存在する改良材は同空間に停滞してしまい翼全長に沿った内部空間全域での改良材の流動が生起せず、一方で掘削・撹拌軸の近傍の低圧力域に散布された改良材は掘削・撹拌土との充分な撹拌混練が行われずに掘削・撹拌軸に沿って上昇して地上に排出されることとなる。
【００２３】
すなわち、特許文献３〜特許文献５に開示の掘削・撹拌具によれば、高低差のある地中内圧力分布により改良材散布量の偏り現象を生じさせ、改良径全域での改良材の「均一な散布・拡散」を困難とし、撹拌効率を著しく低下させる問題があった。
【００２４】
また、特許文献６に開示の掘削・撹拌具では、掘削翼の掘削回転方向前方側に排気口を形成しているために掘削・撹拌時には掘削土が排気口を不用意に閉塞してしまったり、上部排気口により掘削翼の内部空間の内圧が上がらず改良材流動のための有効深さを確保できずに内部空間の改良材が地盤に接することなく排気口から排出されてしまったりして、改良径全域での均一な散布・拡散の効果を得ることが困難であった。
【００２５】
このように上記従来の掘削・撹拌具は、改良材の散布拡散機構をいたずら複雑化させて製造管理コストを増大させるばかりか、スラリー状の改良材の比重分離現象や地中内圧力分布による改良材散布量の偏り現象を生じさせて、依然として改良材有効拡散範囲について改良径の大きさや地盤性質に制約があり、改良径全域に改良材を均一に散布・拡散することができずに良質な改良体を造成することが困難であった。
【００２６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、改良材の散布・拡散の機構を簡単にして製造や管理維持のコストを低減化することができ、改良径の大きさや地盤性質に左右されることなく改良径全域に改良材を均一に散布・拡散することができ、改良材と掘削・撹拌土を均一に撹拌混錬してなる良質な改良体を造成できる掘削・撹拌具及び地盤改良の施工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる掘削・撹拌具は、（１）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられ、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼と、上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備え、上記開口部は、上記改良材流路空間に充満した上記改良材による空間内圧を開放可能とするとともに上記改良材流路空間における上記改良材を誘導可能に構成したことに特徴を有する。
【００２８】
また、本発明にかかる掘削・撹拌具は、以下の点にも特徴を有する。
（２）上記開口部は、上記拡散翼の下端の一部を上方側に切り欠いて形成したこと。
（３）上記開口部は、上記拡散翼の翼長方向の外端部に形成したこと。
（４）上記開口部は、上記掘削翼に対して上記拡散翼を外端側から短くすることにより形成したこと。
（５）上記開口部は、上記拡散翼の下端を傾斜して形成したこと。
【００２９】
また、本発明にかかる地盤改良の施工方法では、（６）地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸の下端に設けた掘削翼により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法であって、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼を設け、上記改良材流路空間に吐出口からスラリー状の改良材を吐出し、上記改良材流路空間に充満した上記改良材を、上記改良材流路空間を掘削回転方向後方側に開口させる開口部を設けて上記掘削翼の掘削回転方向後方側の地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌することに特徴を有する。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１にかかる発明によれば、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられ、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼と、上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備えたため、構造を簡単にして製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、改良径の大きさや地盤の種類に関係なく地盤や掘削・撹拌土に対して改良材を均一に散布・拡散できる。
【００３１】
地中内圧力は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、改良体の軸方向については地中深度が大きいほど高圧力域となり、径方向については掘削・撹拌軸の近傍程低圧力域となり掘削・撹拌軸を中心に径方向外方へ向うほど土圧の影響をダイレクトに受けた高圧力域となるように分布している。
【００３２】
このような地中内圧力分布の下であっても、本発明にかかる掘削・撹拌具によれば、地中内圧力分布による直接的な影響を受けることなく、拡散翼の翼長方向に沿った所定位置に改良材流路空間を掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部により、改良材流路空間に充満した改良材による空間内圧を開放する圧力差を生起して改良材の吐出圧を整圧し、改良材流路空間内で改良材を流動させて改良材流路空間に改良材を満遍なく行き渡らせることができる。
【００３３】
特に、掘削・撹拌具の貫入・掘削時には掘削翼の掘削回転方向後方側の土圧は負圧状態で周辺の土圧に比べて低圧となり、掘削翼の掘削回転方向後方側に設けた開口部が、高圧状態の改良材流路空間と掘削翼の後方側の低圧状態の土中とを連通させ、改良材流路空間における空間内圧と外部の地中内圧力との圧力差を助長して改良材を開口部側へ引き寄せることにより改良材流路空間での改良材流動を可能としている。
【００３４】
すなわち、開口部は、空間内外の圧力差を生起して改良材を同開口部側へと誘導して改良材流路空間内で改良材流動を生起し、スラリー状の改良材が比重分離することによるセメント系固化材の不用意な固化を防止するとともに改良材流路空間を改良径における未掘削地盤に対して改良材の均一な敷設散布を可能とする散布空間として機能させることができる。
【００３５】
その結果、掘削翼の掘削回転に伴って、その掘削回転後方側の地盤に対して、改良材流路空間内で常に満遍なく流動する改良材を下方開口から伸延方向に沿って均一に敷設散布して「敷設散布域」を形成することできる。
【００３６】
さらに、「敷設散布域」の上方で拡散翼の開口部からその回転軌跡に沿って改良材を重畳的に散布して「開放散布域」を形成することができる。
【００３７】
換言すれば、改良径全域の未掘削地盤に対して、地盤表面全域を覆う「敷設散布域」と同「敷設散布域」にリング状に重畳した「開放散布域」とからなる改良材散布量の異なる領域を形成することができ、改良材が満遍なく散布された地盤を掘削翼で掘削し、地中内圧力の高低差による圧力勾配を利用した改良材と掘削土の複雑流動により良好な混練撹拌を行うことができる。
【００３８】
また、貫入・掘削時に、掘削翼の掘削回転後方側は掘削土圧を直接受けることがないため粘性土地盤等による開口部の閉塞を防止できる。
【００３９】
また、改良材流路空間内へ掘削・撹拌土が不用意に侵入したり侵入した掘削・撹拌土が掘削翼及び拡散翼の内面に付着したりしても、改良材流路空間における改良材の吐出圧と流動により、掘削翼及び拡散翼の内面から侵入土を強制的に剥離して上記開口部や下方開口から排出することができ、改良材流路空間の全域での改良材の整流を行うことができる。
【００４０】
また、改良材流路空間を開口させる開口部の大きさや数、拡散翼の翼長方向における開口位置を調整することにより、改良材の散布量、吐出圧の開放量、散布・拡散範囲を制御することができる。
【００４１】
すなわち、改良径の径方向の任意の位置に合せて拡散翼の開口部を配置することにより改良材の散布量を自由に可変することができる。
【００４２】
また、改良径の径方向の任意の位置に合せて複数の開口部を設けることとすれば未掘削地盤表面における改良材の「敷設散布域」上に径の異なるリング状の複数の「開放散布域」を重畳的に形成した改良体を造成することができる。
【００４３】
また、請求項２にかかる発明によれば、上記開口部は、上記拡散翼の下端の一部を上方側に切り欠いて形成したため、地盤と開口部が略接することとなり地盤表面の改良材の「敷設散布域」上に連続した「開放散布域」を重畳的に形成することができ、さらに掘削・撹拌土による開口部の閉塞の防止を向上させることができる。
【００４４】
また、請求項３にかかる発明によれば、上記開口部は、上記拡散翼の翼長方向の外端部に形成したため、改良材流路空間の全域に亘って改良材流動を確実に生起するように改良材を誘導することができ、大口径の地盤に対しても改良材の確実な均一な散布・拡散を行うことができる。
【００４５】
また、請求項４にかかる発明によれば、上記開口部は、上記掘削翼に対して上記拡散翼を外端側から短くすることにより形成したため、拡散翼に開口部を形成するための加工コストや拡散翼の部材コストを削減することができる。
【００４６】
また、請求項５にかかる発明によれば、上記開口部は、上記拡散翼の下端を傾斜して形成したため、軸方向視で外周部に行くほど散布面積が大きくなる未掘削地盤に対して、改良材の散布量を連続的な圧力調節により調整でき、改良体全域でのより均一な散布・拡散を行うことができる。
【００４７】
また、請求項６にかかる地盤改良の施工方法によれば、地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸の下端に設けた掘削翼により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法であって、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼を設け、上記改良材流路空間に吐出口からスラリー状の改良材を吐出し、上記改良材流路空間に充満した上記改良材を、上記改良材流路空間を掘削回転方向後方側に開口させる開口部を設けて上記掘削翼の掘削回転方向後方側の地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌することとしたため、開口部へ改良材を誘導して改良材流路空間内で緩慢なく流動する改良材を下方開放口から掘削翼の掘削回転後方の未掘削地盤に対して均一に散布することができ、改良材が均一に散布された未掘削地盤を掘削・撹拌することができ、しかも、掘削・撹拌具の貫入速度や回転数を考慮してより細かく密な散布設計を行うことができ、改良材と掘削・撹拌土の撹拌混練性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図及び底面図である。
【図２】実施例１にかかる堀削翼及び拡散翼の構成を示す模式的横断面図である。
【図３】実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成を示す模式的側面図である。
【図４】実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図及び底面図である。
【図５】実施例１にかかる掘削・撹拌具の変形態様を示す側面図である。
【図６】実施例２にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。
【図７】実施例３にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。
【図８】実施例４にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図及び底面図である。
【図９】実施例４にかかる掘削・撹拌具の変形態様を示す側面図である。
【図１０】実施例５にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図及び底面図である。
【図１１】実施例５にかかる掘削・撹拌具の変形態様を示す側面図である。
【図１２】実施例６にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図及び底面図である。
【図１３】実施例６にかかる堀削翼及び拡散翼の構成を示す模式的横断面図である。
【図１４】変形例にかかる堀削翼及び拡散翼の構成を示す模式的横断面図である。
【図１５】本発明にかかる掘削・撹拌具を具備した地盤改良装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
この発明の要旨は、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられ、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を形成する拡散翼と、上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備え、上記開口部は、上記改良材流路空間に充満した上記改良材による空間内圧を開放可能とするとともに上記改良材流路空間における上記改良材を誘導可能に構成したことにある。
【００５０】
本発明に特筆すべき点としては、スラリー状の改良材の使用や地中内圧力分布を前提に、既存の掘削翼に拡散翼を簡単に付設して地中内圧力の高低差を巧みに利用した、改良材と掘削・撹拌土の良好な混練撹拌を実現する技術思想であることが挙げられる。
【００５１】
すなわち、掘削・改良土は、地中内圧力分布に応じて掘削孔底部の未掘削地盤面を基準に径方向外周側の高圧力域から掘削・撹拌軸近傍側の低圧力域に向かって傾斜上昇するように流動する傾向にある。
【００５２】
この地中内の圧力勾配に応じた掘削・改良土の流動傾向を前提に、改良径全域にある未掘削地盤に対して改良材を敷設散布しておけば、同敷設散布済の未掘削地盤を改良材ごと掘削しつつ地中内圧力分布の高低差による圧力勾配を利用した良好な撹拌混練を行うことができる。そのためには地中内圧力に影響されない改良材の敷設散布を実現する構成を備える必要がある。
【００５３】
そこで、本発明者は、掘削翼の掘削回転方向後方側で改良材流路空間を開口させる開口部が、下方開口の改良材流路空間における空間内圧力と空間外部の地中内圧力との間に圧力差を生じさせて改良材の吐出圧の整圧を行い、空間内部の改良材を開口部側に誘導させて空間内部で改良材流動を生起させ、改良材流路空間の下方開口から空間内部で緩慢なく流動する改良材の均一な敷設散布を行うことができることに想到した。
【００５４】
換言すれば、本発明は、地盤改良施工においては高圧条件下で吐出圧による流れが滞ると比重分離してしまい拡散することなく扱いにくかったスラリー状の改良材や改良材散布量の偏り現象を引き起こす地中内の圧力勾配といった各種問題を逆手にとり、寧ろそれらを巧妙に利用して全ての土質、全ての改良径に適応した「改良材の均一な散布・拡散」を可能とする特殊な構成を備える。
【００５５】
すなわち、掘削翼の背面と拡散翼の正面とによりなす下方開口の改良材流路空間について、掘削回転方向の後方側に同空間を開口させる開口部を設け、貫入・掘削時に同空間の下方開口を略水平の未掘削地盤にて略閉塞状態とし、同下方開口を略閉塞した改良材流路空間に改良材を吐出充満流動させて、同改良材を下方開口の仮想開口面から回転軌跡に沿って未掘削地盤へ均一な敷設散布を行う構成を備える。
【００５６】
このように、本発明は、スラリー状の改良材を改良径における未掘削地盤の全域に均一に敷設散布でき、改良材が均一に敷設散布された未掘削地盤を掘削回転方向前方の掘削翼にて改良材ごと掘削して掘削土と改良材とを即座に混合でき、しかも、地中内圧力の高低差による掘削・改良土の流動傾向を利用して複雑な撹拌混練を行うことができる、本発明はこれまでに無い画期的な掘削・撹拌具及び地盤改良の施工方法であると言える。
【００５７】
ここで、以下の説明において、掘削翼や拡散翼の「板状」とは、板面を掘削・撹拌軸の周方向に対して所定の角度に向けた板状であればよく、板厚や翼断面形状おいて限定されることはない。なお、翼形状又は開口形状を構成する翼辺は直線、曲線、多角線、そしてその複合線でもよい。
【００５８】
また、掘削翼及び拡散翼は複数あってもよく、掘削・撹拌軸の軸方向視で中心角において等角度間隔を隔てて、例えば180度、120度、90度、60度間隔等、軸中心に等間隔角度で放射状に配設してもよい。
【００５９】
また、掘削・撹拌軸に上下大きさの異なる２つ掘削翼を支持した態様においては、上段掘削翼と下段掘削翼とのいずれか一方又は両方に下方開口の改良材流路空間を形成することとしてもよい。
【００６０】
また、掘削・撹拌軸は、同一軸芯で相対回転駆動する内軸と外軸の二重軸構造を有するように構成されていてもよく、また、掘削翼は、外軸の外周面に設けられる上段掘削翼と、上段掘削翼より下方にある内軸の露出部分の外周面に設けられ、上段掘削翼径未満に形成した下段掘削翼と、で構成することとしてもよい。
【００６１】
また、改良材流路空間は、掘削翼の翼長方向に沿ってその翼長方向の全域又は部分的に形成することとしてもよい。また、改良材流路空間の外端側（外周側）小口部は閉塞手段により閉塞状態とする。閉塞手段としては、周辺地盤で閉塞したり板状の仕切り材を配設することにより閉塞することができる。
【００６２】
〔１．地盤改良装置〕
以下、本発明にかかる掘削・撹拌具を備える地盤改良装置の構成について説明する。図１５は、本発明にかかる掘削・撹拌具Ａを具備した地盤改良装置Ｋを示す。図１５に示すように、地盤改良装置Ｋは、地盤Ｇの改良部分の地上面に設置される。
【００６３】
地盤改良装置Ｋは、自走可能なベースマシン本体２００に設けられ、上下方向に伸延するリーダ２１０と、リーダ２１０に昇降自在に取り付けられる回転駆動部２２０と、上下方向に伸延して形成され、回転駆動部２２０の下端に取り付けられる掘削・撹拌軸１と、改良材を供給する改良材供給部２３０と、を備えることを基本構成としている。
【００６４】
ベースマシン本体２００の後方に配置された改良材供給部２３０は、スラリー系の改良材を掘削孔内へ供給する。改良材供給部２３０は、改良材供給管２３１を介して回転駆動部２２０に接続した掘削・撹拌軸１内部の改良材供給路と連通連設している。
【００６５】
改良材は、地盤を改良するために掘削土と混練される材料であって、水とセメント系固化材を主成分としたスラリー状の混合物であり、地盤改良の目的に合わせて他に、セメント系以外の固化材、混和材、添加剤、中和剤、薬剤、化学剤等を添加することができる。
【００６６】
改良材供給部２３０から供給される改良材は、掘削・撹拌軸１内の改良材供給路を経由し、掘削・撹拌具Ａに形成した吐出口から改良材流路空間へ向けて吐出され、改良材流路空間から未掘削地盤や土中へ散布・拡散されて掘削・撹拌具Ａにより掘削土と撹拌される。
【００６７】
回転駆動部２２０は、ベースマシン本体２００に内蔵した駆動回転ドラムにより吊下げワイヤ２２１を介してリーダ２１０の伸延方向に沿った上下動を可能としている。
【００６８】
吊下げワイヤ２２１は、一端を駆動回転ドラムに連結し、中途部をリーダ２１０の最頂部を経由して回転駆動部２２０上部に設けたプーリ２２２に巻き掛けて、他端をリーダ２１０の上端部に固定している。
【００６９】
すなわち、吊下げワイヤ２２１は、駆動回転ドラムの回転駆動力を回転駆動部２２０のリーダ２１０に沿った上下昇降力に変換し、地盤改良における貫入・引抜き時の堀削・撹拌具Ａの上下動を可能にしている。
【００７０】
回転駆動部２２０内部には図示しない駆動機が搭載されており、掘削・撹拌軸１はその基端で駆動機に連結して回転駆動する。
【００７１】
なお、回転駆動部２２０内部の駆動機は、駆動力を掘削・撹拌軸の回転力として付与するものであればよく、また、上述した通り相対駆動する二重軸構造を有した掘削・撹拌軸１に対応する二重駆動機であってもよい。
【００７２】
このように構成した地盤改良装置Ｋは、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材とを混練して地盤改良を行う主要部である掘削・撹拌具Ａを備えている。
【００７３】
〔２．実施例１〕
以下、本発明の実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成について図面を参照しながら説明する。図１は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ１の構成を示す側面図及び底面図、図２は堀削・撹拌具Ａ１の堀削翼及び拡散翼の模式的横断面図、図３は掘削・撹拌具Ａ１の構成を示す模式的部分側面図、図４は掘削・撹拌具Ａ１の構成を示す側面図及び底面図、図５は本実施例の変形態様を示す側面図である。
【００７４】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、概括的には、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸１と、掘削・撹拌軸１の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼２と、掘削翼２の掘削回転方向後方側に設けられ、掘削翼２とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間３を形成する拡散翼４と、改良材流路空間３にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口５と、拡散翼４の最下端位置より上方で改良材流路空間３を掘削翼２の掘削回転方向後方側に開口させる開口部６と、を備える。掘削・撹拌軸１において、掘削翼２上方の所定位置には共回り防止翼１００や撹拌翼１０１が支持されている。
【００７５】
掘削翼２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように掘削・撹拌軸１の径方向外方に向かって伸延する帯板状の掘削翼本体部２０と、掘削翼本体部２０の下端２１で翼長方向に沿って所定間隔を隔てて設けられ、同下端２１から外方突出した地盤掘削用の複数のビット２３と、を備えている。
【００７６】
掘削翼２は、図２に示すように、側面視で掘削・撹拌軸１に対し、下端２１を掘削回転方向前方側に配置するとともに上端２２を掘削回転方向後方側に配置し、翼板面を掘削・撹拌軸１の軸方向に対して所定角度で傾斜する傾斜面となすように支持されている。
【００７７】
具体的には、掘削翼２は、掘削翼本体部２０の下端２１（複数のビット２３の先端）を掘削回転方向前方側で下方傾斜方向に向けるとともに掘削翼本体部２０の上端２２を掘削回転方向後方側で上方傾斜方向に向けて配置し、翼板正面を掘削回転方向前方側で略上方に向けるように掘削・撹拌軸１に支持している。
【００７８】
掘削翼２の下端２１の先端部は、図２に示すように略水平の水平面２１ａと水平面２１ａに直交する鉛直面２１ｂとにより先端尖鋭状に形成しており、掘削・撹拌具Ａの貫入・掘削に伴ってビット２３により掘削された掘削土を鉛直面２１ｂを経て掘削翼本体部２０の翼板正面に導くことを可能としている。なお、掘削翼２の翼長、翼幅、翼厚は、所望とする改良径や改良対象とする地盤の種類に合わせて適宜選択することができる。
【００７９】
拡散翼４は、掘削翼２の翼長と同じ翼長に形成しており、最下端位置より上方で改良材流路空間３を掘削翼２の掘削回転方向後方側に開口させる開口部６を備えている。なお、拡散翼４の最下端位置とは、掘削・撹拌軸１に支持された拡散翼４の最下端の軸方向における高さ位置のことである。
【００８０】
拡散翼４は、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図３（ａ）に示すように帯板状の拡散翼本体部４０と、同拡散翼本体部４０の下端４１の一部を上方側に切欠き形成した開口部６と、を備える。
【００８１】
拡散翼本体部４０は、図１（ａ）に示すように掘削翼２の掘削翼本体部２０の翼長と略同じ翼長とし、また、図２に示すように掘削翼２の翼幅より短い翼幅とするように形成している。また、拡散翼４（拡散翼本体部４０）の下端４１の底面は、掘削翼２と同様に、地盤に対して略水平となる水平面４１ａに形成している。
【００８２】
また、拡散翼４は、横断面視において、図２に示すように拡散翼本体部４０の下端４１を掘削回転方向後方側に配置するとともに拡散翼本体部４０の上端４２を掘削回転方向前方側で掘削翼２の翼背面の翼幅方向中途部に支持している。
【００８３】
拡散翼本体部４０は、その上縁部を、掘削翼本体部２０の掘削回転方向後方側の面に対して溶接等によって固定させている。拡散翼本体部４０は、図２に示す横断面視において、掘削翼本体部２０の下側の部分とともに逆「Ｖ」字状をなすように設けられる。
【００８４】
横断面視で逆「Ｖ」字状をなす掘削翼本体部２０と拡散翼本体部４０とがなす角度θは、例えば８０°程度である。角度θの大きさは、掘削翼２と拡散翼４とによりなす改良材流路空間３について改良材が流動可能な有効深さを確保できれば、特に限定されるものではなく、例えば、横断面視において吐出管５０による吐出口５の全体が改良材流路空間３内に含まれるように、吐出管５０の外径、掘削翼２や拡散翼４の翼幅やこれらの配置位置等によって適宜設定される。
【００８５】
ここで、改良材流路空間３における改良材が流動可能な有効深さとは、改良材流路空間３として掘削翼の掘削回転に伴い未掘削地盤面へ敷設散布される改良材の貯溜体積を確保するための空間高さのことである。
【００８６】
この改良材流路空間３における改良材が流動可能な有効深さは、基本的には鉛直方向において掘削翼２及び拡散翼４によりなす改良材流路空間３の最頂部（本実施例では掘削翼２と拡散翼４の接合部分）の高さ位置から拡散翼４の最下端位置Ｌまでの長さで決定される。
【００８７】
また、拡散翼４は、翼板面を掘削・撹拌軸１の軸方向に対して所定角度で傾斜する傾斜面となすように基端で掘削・撹拌軸１に支持している。すなわち、拡散翼４は、翼板正面を掘削回転方向後方側で略上方側に向けるように、上端４２で掘削翼本体部２０の翼背面に支持するとともに掘削・撹拌軸１に支持している。
【００８８】
また、拡散翼４は、その下端４１の高さ位置を掘削翼２の下端２１の高さ位置以上とするように掘削翼２及び掘削・撹拌軸１に設けられている。
【００８９】
すなわち、図２に示すように、拡散翼４の下端４１の高さ位置は掘削翼２の下端２１の高さ位置と略同じ位置とし、各下端２１、４１における水平面２１ａ、４１ａを未掘削地盤面に面対向するようにしている。
【００９０】
なお、図３（ｂ）に示すように、拡散翼４は、その下端４１の高さ位置を掘削翼２の下端２１の高さ位置よりもやや高い位置にするように掘削翼２及び掘削・撹拌軸１に設けてもよい。
【００９１】
具体的には、図３（ｂ）に示す拡散翼４は、その下端４１の高さ位置を掘削翼２の下端２１の高さ位置以上で掘削翼２及び掘削・撹拌軸１に設けることにより、未掘削地盤面と下端４１（水平面４１ａ）との間に改良材流路空間３を掘削回転方向後方側で拡散翼４の翼長方向全域に沿って開口させる敷設散布間隙６０を形成する。
【００９２】
すなわち、敷設散布間隙６０は、拡散翼４の下方位置で、拡散翼４の翼長方向全域に沿って拡散翼４の最下端位置Ｌと地盤との間で水平に伸延する略矩形状の開口である。この間隙は地盤特性によって閉塞させることもある。
【００９３】
このような構成により、掘削翼２の掘削回転に伴って未掘削地盤面に対して敷設散布間隙６０から改良材流路空間３内で流動する改良材を効果的に均一敷設散布することを可能としている。
【００９４】
このように拡散翼４を掘削翼２及び掘削・撹拌軸１に支持することにより、図２及び図３（ｂ）に示すように掘削翼２の掘削回転方向後方側で掘削翼２と拡散翼４、掘削翼２の翼長方向基端側の掘削・撹拌軸１の外壁、及び掘削翼２の翼長方向の外端側の閉塞手段、とによりなす横断面視略三角形状の改良材流路空間３を下方開放して形成している。なお、詳細については後述するが改良材流路空間３は、その断面形状において限定されることはない。
【００９５】
改良材流路空間３は、その伸延方向に沿う下方開口３０を有する。下方開口３０は、図２及び図３（ｂ）に示すように掘削翼２の下端２１及び拡散翼４の下端４１の各水平面２１ａ、４１ａによりなす略水平状の仮想面部分であって未掘削地盤面に略面対向した底面視方形状に形成している。
【００９６】
改良材流路空間３は、下方開口３０を未掘削地盤で略閉塞された状態でスラリー状の改良材を一時的に貯溜するとともに、貯溜された改良材を後述する開口部６の改良材誘導機能により流動させて下方開口３０から掘削翼２の翼長方向全域に沿って散布する散布空間として機能する。
【００９７】
換言すれば、改良材流路空間３は、掘削翼２及び拡散翼４により、掘削翼２が地盤に接触して下方開口３０を略閉塞した状態で改良材を内部に一時的に貯溜可能な有効深さを有するように形成している。
【００９８】
このような改良材流路空間３に対し、スラリー状の改良材を吐出する吐出口５が、改良材流路空間３内に収まるように開口方向を掘削・撹拌軸１の径方向外方、すなわち改良材流路空間３の伸延方向に向けている。
【００９９】
吐出口５は、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように掘削・撹拌軸１内の改良材供給路１０から径方向外方に分岐し、掘削・撹拌軸１の軸壁から突出する短尺の吐出管５０の開口である。
【０１００】
すなわち、吐出口５は、吐出管５０を改良材流路空間３の最頂部、すなわち掘削翼２で拡散翼４を支持した部分の下方位置近傍に配置するとともに改良材流路空間３の伸延方向と平行に配置することにより、改良材流路空間３の伸延方向に向けている。なお、吐出口５を設ける位置は、改良材流路空間３に面した位置であれば軸壁以外の掘削翼２、拡散翼４、外周面側、上面側のいずれでの位置でもよい。
【０１０１】
また、改良材流路空間３における掘削翼２の翼長方向の最外端側の開口（以下、単に改良材流路空間３の小口部とも言う。）は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように閉塞手段７としての周辺地盤により閉塞されている。
【０１０２】
この改良材流路空間３の小口部の閉塞手段７は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように閉塞壁部７０を付設することで実現してもよい。
【０１０３】
すなわち、掘削翼本体部２０の外端部と拡散翼本体部４０の外端部との間に閉塞壁部７０を架設し、改良材流路空間３の小口部を閉塞している。閉塞壁部７０は、拡散翼本体部４０の最外端で掘削・撹拌軸１の接線方向に伸延して設けられる。
【０１０４】
このような閉塞手段により改良材流路空間３の外端側まで移動してきた改良材を効果的に開口部６へと誘導し、掘削翼２の掘削回転方向後方側での改良材の散布を確実に行うことを可能としている。
【０１０５】
開口部６は、改良材流路空間３に充満した改良材による空間内圧を開放とするとともに改良材流路空間３における改良材を開口部側へ誘導して同空間３内での改良材流動を生起可能とする部位である。
【０１０６】
開口部６は、拡散翼４の最下端位置Ｌより上方で改良材流路空間３を掘削翼２の掘削回転方向後方側に開口させるように、拡散翼４の一部に又は拡散翼４の掘削翼２への付設することにより形成される。
【０１０７】
すなわち、開口部６は、拡散翼４の翼長方向に沿った所定位置で、開口方向を掘削・撹拌軸１の接線方向後方側に向けて改良材流路空間３の一部を開口させた部分である。
【０１０８】
本実施例の開口部６は、拡散翼４の最下端位置Ｌより上方で改良材流路空間３を掘削翼２の掘削回転方向後方側に開口させるように拡散翼４に備えられている。すなわち、開口部６は、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように拡散翼の最下端位置として水平に伸延する下端４１位置よりも上側に形成している。
【０１０９】
また、開口部６は、改良材流路空間３を掘削回転方向後方側に開口させるように拡散翼４において、拡散翼４の下端２１の一部を上方側に切り欠いて形成している。すなわち、開口部６は、拡散翼４の下端４１の一部を介して改良材流路空間３を下方開放させる下方開口３０と一体となるように拡散翼４に設けている。
【０１１０】
また、開口部６は、拡散翼４の翼長方向の外端部に形成している。すなわち、拡散翼４の拡散翼本体部４０の翼長方向において中央部を堺に外側半部に形成している。換言すれば、拡散翼４の周方向について外周部側に形成している。
【０１１１】
具体的には、開口部６は、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように拡散翼４の翼長方向の最外端下部に相当する外端下方角部を、翼長方向の内側に向けて矩形状に切り欠いて形成している。
【０１１２】
したがって、開口部６は、図１（ａ）及び図３（ａ）に示す側面視において、掘削翼本体部２０の先端の下側角部の外形とともに矩形状をなす辺部として、上下方向（掘削・撹拌軸１の軸方向）に沿う縦辺部（開口上縁６２）と、掘削・撹拌軸１の径方向に沿う横辺部６５とを有し、これらの辺部によって直角状をなす。
【０１１３】
また、開口部６は、図４（ａ）に示すように、拡散翼４の最外端に設けた閉塞手段７としての閉塞壁部７０に干渉しない翼長方向の外端部位置に設けることとしてもよい。図４（ａ）に示す例では、開口部６は、図４（ａ）に示す側面視において、掘削翼本体部２０の下縁とともに矩形状をなす辺部として、上下方向に沿う辺部であって互いに平行状の内側縦辺部６５ａ、および外側縦辺部６５ａ’、ならびに掘削・撹拌軸１の径方向に沿う上辺部（開口上縁６２）とを有し、これらの辺部によって下側開放のコ字状をなす。
【０１１４】
このような開口部６の数は、例えば図５（ａ）に示すように翼長方向に沿って所定間隔を隔てて複数（本実施例では３つ）形成することとしてもよい。なお、図５（ａ）で示した複数の開口部６、６’、６’’は、それぞれ拡散翼４の翼長方向の内側から外側に配置されるに従い開口幅を大きくしている。
【０１１５】
また、開口部６の長さ（開口部６の開口高さ）は、図５（ｂ）に示すように拡散翼４の下端２１から上端４２まで、すなわち拡散翼４の翼幅と同じ長さで上方側に切り欠いて形成してもよい。
【０１１６】
また、開口部６の形状は、図５（ｃ）に示すように略三角形状であってもよいし、図５（ｄ）に示すように略半円形状であってもよい。
【０１１７】
このように開口部６の数、長さや形状は、開口部６として改良材流路空間３における内圧開放機能及び改良材誘導機能を有していれば特に限定されることはなく、所望とする改良材流路空間３内の空間内圧の開放量や改良材の開放散布量に合せて適宜選択することができる。
【０１１８】
ここで改良材流路空間３の空間内圧と空間外部の土圧との関係は、改良材流路空間３に臨ませた吐出口５から吐出される改良材の吐出圧を土圧よりも大きく設定しているために、改良材流路空間３内部に貯溜された改良材による空間内圧の方が空間外部の土圧よりも高圧である。
【０１１９】
このような圧力関係の下、開口部６の鉛直方向に沿った開口高さは、拡散翼４の最下端位置Ｌを基準に開口上縁６２の高さ位置Ｈとして定義され、改良材の開放散布量に応じた改良材流路空間３内外の圧力差Ｄを生起する。
【０１２０】
具体的には、開口部６において、図３（ａ）に示すように、開口部６の仮想開口下縁６１の高さ位置、すなわち拡散翼４の最下端位置Ｌと開口上縁６２の高さ位置Ｈとの高低差は、図１（ａ）に示したように改良材の開放散布量に応じた改良材流路空間３の空間内圧と空間外部の土圧との圧力差Ｄを生起する。なお、本実施例において、拡散翼４の最下端位置Ｌ（仮想開口下縁６１の高さ位置）は、拡散翼４の下端４１の高さ位置に等しい。
【０１２１】
このような圧力差Ｄを生起する開口部６により改良材流路空間３内部で高まった空間内圧が開放され、吐出口５から改良材流路空間３内へ緩慢なく吐出される改良材の吐出圧が整圧される。
【０１２２】
換言すれば、改良材流路空間３内部に充満する改良材は、開口部６により改良材流路空間３の空間内圧よりも低圧力域となる空間外部の地中へ引き寄せられることで同開口部６から散布される。
【０１２３】
すなわち、改良材流路空間３に充満する改良材は、開口部６側へ誘導されるように開口部６に向かって流動することとなる。また、改良材はスラリー状であるため、その粘性も相俟って改良材流路空間３全域を満遍なく行き渡るように複雑な流動現象を緩慢なく生起する。
【０１２４】
その結果、図１（ｂ）に示すように掘削回転する掘削翼２の回転軌跡に沿って、掘削翼２の掘削回転方向後方側の未掘削地盤表面をなぞるように改良材流路空間３の伸延方向の全域、すなわち改良径の全域に対して、改良材流路空間３の下方開口３０から改良材流路空間３内で流動する改良材を滞りなく均一に敷設散布して改良材の「敷設散布域」を形成する。
【０１２５】
また、開口部６は、拡散翼４の下端４１の一部を上方側に切り欠いて形成していることから、未掘削地盤と開口部６とが接することとなり地盤表面の改良材の「敷設散布域」上に連続した「開放散布域」を重畳的に形成する。
【０１２６】
すなわち、改良材流路空間３の下方開口３０に一体の開口部６からも改良材が散布されることから、下方開口３０から散布形成される「敷設散布域」に対して開口部６からその回転軌跡に沿った改良材のリング状の「開放散布域」を重畳的に形成する。
【０１２７】
すなわち、未掘削地盤表面には、「敷設散布域」をベースとして、「敷設散布域」のみからなる改良材散布部分と、「敷設散布域」と「開放散布域」とからなる改良材多量散布部分と、の２種類の散布部分が形成される。なお、図１（ｂ）においては、「敷設散布域」を薄墨部分で示しており、「敷設散布域」の内周側の大部分が改良材散布部分であり、敷設散布域の外周部が改良材多量散布部分となる。
【０１２８】
このようにして掘削翼２の掘削回転方向後方側で改良材が満遍なく敷設散布された未掘削地盤を、図３（ｂ）に示すように掘削翼２が掘削していくことにより即座に改良材と掘削土とを混練することができ、しかも図１（ａ）及び図（ｂ）で示した地中内の圧力勾配に従った改良材と掘削土の流動傾向を利用した複雑な混練撹拌を行うことができる。
【０１２９】
特に本実施例の開口部６は、拡散翼４の翼長方向の外端部に形成しているために、開口部６による改良材の散布量の多い「開放散布域」が改良径の外周側に形成されることとなる。
【０１３０】
換言すれば、最も高圧力域となる改良径の外周側で改良材の散布量を多くすることにより、最も低圧力域となる掘削・撹拌軸近傍に向かって傾斜上昇する掘削・改良土の流動傾向を最大限利用した掘削土と改良材との確実な混練撹拌を実現することができ、したがって、大口径の地盤に対しても改良材の確実な均一な散布・拡散を行うことができる。
【０１３１】
すなわち、地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸１の下端に設けた掘削翼２により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法として、掘削翼２の掘削回転方向後方側に掘削翼２とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間３を形成する拡散翼４を設け、改良材流路空間３に吐出口５からスラリー状の改良材を吐出し、改良材流路空間３に充満した改良材を、改良材流路空間３を掘削回転方向後方側に開口させる開口部６を設けて掘削翼２の掘削回転方向後方側の未掘削地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌する、これまでにない全く新しい地盤改良の施工方法を実現することができる。
【０１３２】
〔３．実施例２〕
次に、本発明の実施例２にかかる掘削・撹拌具の構成について図面を参照しながら説明する。図６は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ２の構成を示す側面図である。
【０１３３】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ２は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、拡散翼４の最外端に形成された開口部６ａの構成を異にする。
【０１３４】
すなわち、開口部６ａは、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すうように、拡散翼４の翼長方向の最外端に形成されるとともに、拡散翼４の翼長方向の内側から外側にかけて漸次拡開するようにして形成している。
【０１３５】
具体的には、開口部６ａは、拡散翼４の最外端下方角部について、仮想開口下縁６１、すなわち拡散翼４の最下端位置Ｌを基準に、開口上縁６２に相当する拡散翼４の下端を翼長方向の内側から外側にかけて漸次上側に拡開するように切欠き形成している。
【０１３６】
例えば、開口部６ａは、図６（ａ）に示すように拡散翼４の最外端の下方角部について、拡散翼４の最下端位置Ｌ（仮想開口下縁６１）を基準に開口上縁６２に相当する拡散翼４の下端を翼長方向の内側から最外側にかけて漸次上方側に傾斜するように切欠き形成してもよい。
【０１３７】
また、開口部６ａの開口上縁６２に相当する拡散翼４の下端は、拡散翼４の翼長方向の内側から最外側にかけて、図６（ｂ）に示すうように漸次上方側に向う階段状してもよいし、図６（ｃ）に示すように屈曲傾斜状または湾曲傾斜状にしてもよい。
【０１３８】
図６（ｂ）に示す例では、拡散翼本体部４０の下端４１を基準に３段階で上側に拡開している。図６（ｃ）に示す例では、開口部６ａの開口上縁６２は、拡散翼４の翼長方向の内側の略半分を、下端４１を基準に同翼長方向の内側から外側にかけて漸次上方側に向かう屈曲状または湾曲状の傾斜部とし、拡散翼４の翼長方向の外側の略半分を、同翼長方向に沿う水平部としている。
【０１３９】
このように形成した開口部６ａの開口上縁６２の最高さ位置Ｈ１は、拡散翼４の最下端位置Ｌとの関係において、改良材流路空間３の空間内圧と空間外部の土圧との最大圧力差Ｄ１を生起する高さ位置となる。
【０１４０】
このような構成により、最も高圧力域となる改良径の最外周への改良材散布量を最大とするように開口部６ａを拡散翼４の最外端に形成しつつも、最下端位置Ｌを基準に開口部６ａの開口上縁６２の高さ位置Ｈを変位させることで圧力差Ｄを段階的に生起させ、改良材の散布量や改良材流路空間３の空間内圧の開放量を調節可能としている。
【０１４１】
〔４．実施例３〕
次に、本発明の実施例３にかかる掘削・撹拌具の構成について図面を参照しながら説明する。図７は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ３の構成を示す側面図である。
【０１４２】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ３は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、拡散翼４の翼長を掘削翼２の翼長よりも短くしている点で異なる。すなわち、開口部６ｂは、掘削翼２に対して拡散翼４を外端側から短くし、拡散翼４の翼長方向の外端外方に形成している。
【０１４３】
具体的には、拡散翼４について、掘削翼２の掘削翼本体部２０よりも翼長の短い帯状の拡散翼本体部４０ａとし、拡散翼本体部４０ａの上端４２と基端とをそれぞれ掘削翼２と掘削・撹拌軸１とに付設することにより、改良材流路空間３を開口させる開口部６ｂを拡散翼４の翼長方向の外端部外方に形成している。
【０１４４】
このような開口部６ｂにおいて、開口上縁６２の高さ位置Ｈは拡散翼４の上端４２の高さ位置に、仮想開口下縁６１の高さ位置は掘削翼２の最下端位置Ｌ（拡散翼４の下端４１の高さ位置）にそれぞれ等しくなる。
【０１４５】
換言すれば、開口部６ｂにおける開口高さは、拡散翼本体部４０ａの翼幅に応じた軸方向長さと等しく、同拡散翼本体部４０ａの翼幅に応じた軸方向長さが開放散布量に応じた改良材流路空間３の内外における圧力差Ｄを生起する。
【０１４６】
このように、本実施例では、開口部６ｂは、掘削翼２の掘削翼本体部２０の先端部と、拡散翼本体部４０ａとによって形成されている。
【０１４７】
したがって、開口部６ｂは、図７に示す側面視において、上下方向に沿う拡散翼本体部４０ａの先端側の縁部と、掘削翼本体部２０の掘削回転方向後方側の面上に仮想される開口上縁６２とにより、掘削翼本体部２０の先端の下側角部の外形とともに矩形状をなす。
【０１４８】
このような構成により、拡散翼に開口部を形成するための加工コストや拡散翼の部材コストを削減することを可能としている。
【０１４９】
〔５．実施例４〕     
次に、本発明の実施例４にかかる掘削・撹拌具の構成について図面を参照しながら説明する。図８は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ４の構成を示す側面図及び底面図である。図９（ａ）〜図９（ｄ）は本実施例の変形態様の構成を示す側面図である。
【０１５０】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ４は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、開口部６ｃは、拡散翼４ａの下端４４を傾斜して形成している点で構成を異にする。
【０１５１】
すなわち、開口部６ｃは、拡散翼４ａの最下端位置Ｌを基準に、拡散翼４の下端４４を翼長方向の基端から外端にかけて漸次上方側に傾斜し、拡散翼４の最下端位置Ｌと拡散翼４の下端４４の傾斜位置との間に翼長方向の基端から外端にかけて漸次拡開するように形成している。
【０１５２】
つまり、開口部６ｃは、仮想開口下縁６１を拡散翼４ａの最下端位置Ｌと同じ高さ位置として、開口上縁６２を拡散翼４ａの傾斜する下端４４としている。したがって、本実施例において、拡散翼４は、下端４４の傾斜にならい、翼長方向の基端から先端にかけて徐々に翼幅を狭めている。
【０１５３】
このような開口部６ｃの開口上縁６２の最高さ位置Ｈ１は、実施例２と同様に、拡散翼４の最下端位置Ｌとの関係において、開放散布量に応じた改良材流路空間３の空間内圧と空間外部の土圧との最大圧力差Ｄ１を生起する高さ位置となる。
【０１５４】
また、開口部６ｃは、図９（ａ）に示すように、下端４４を基端から外端に向かって漸次上方傾斜して形成した掘削翼２の掘削翼本体部２０と同じ形状且つ同位相で、拡散翼４の拡散翼本体部４０ａの最下端位置Ｌを基準に、翼長方向の基端から外端にかけて漸次上方側に拡開するように拡散翼本体部４０ａの下端４４を傾斜して形成することとしてもよい。
【０１５５】
また、図９（ｂ）に示す開口部６ｃは、掘削翼２の下端位置よりも下方に最下端位置Ｌを配置し、拡散翼４の下端４４を翼長方向の基端から外端に向かって漸次上方傾斜することにより形成している。
【０１５６】
具体的には、拡散翼４は、掘削翼２の掘削翼本体部２０の翼長と同じ翼長の帯状の拡散翼本体部４０ａとし、同拡散翼本体部４０ａの基部下端を掘削翼本体部２０の水平状の下端２１よりも下方位置に配置させることにより、拡散翼本体部４０ａの翼長方向の基端から外端にかけて上方傾斜した下端４４と拡散翼本体部４０ａの最下端位置Ｌとの間に開口部６ｃを形成している。
【０１５７】
すなわち、拡散翼本体部４０ａは、その基端部の翼幅を、掘削翼本体部２０の基端部の翼幅よりも広くするとともに、下端４４の傾斜によって基端側から先端側にかけて翼幅を狭くし、先端部の翼幅を、掘削翼本体部２０の先端部の翼幅よりも狭くしている。
【０１５８】
したがって、この構成例では、図９（ｂ）に示す側面視において、水平状の掘削翼本体部２０の水平状の下端２１を示す水平状の線と、拡散翼本体部４０ａの下端４４を示す傾斜状の線とが交差している。図９（ｂ）に示す例では、掘削翼本体部２０の下端２１と拡散翼本体部４０ａの下端４４とは、拡散翼本体部４０ａの翼長方向の略中央部で交差している。
【０１５９】
さらに、開口部６ｃは、図９（ｃ）に示すように翼長方向の外端部に形成した複数の開口部要素６３、６３’、６３’’と一体に形成したり、図９（ｄ）に示すように掘削翼２に対して拡散翼４ａを外端側から短くして形成した翼外端側の開口部要素６４と一体に形成することもできる。図９（ｃ）に示す例では、開口部要素６３、６３’、６３’’は、いずれも下側開放の矩形状の切欠部であり、拡散翼本体部４０ａの先端部の下側は、これらの開口部要素６３、６３’、６３’’によって矩形波状の凹凸形状を有する。
【０１６０】
このような構成により、改良径全域における地中内の圧力勾配に適合する圧力差Ｄを生起する開口部６ｃを掘削翼２の翼長方向全域に沿って形成することができる。すなわち、拡散翼４ａの下端４４を地中内の圧力勾配に応じた傾斜度にて形成することにより開口部６ｃの拡開度を調節し、確実な敷設散布機能及び開放散布機能を実現することができる。
【０１６１】
〔６．実施例５〕
次に、本発明の実施例５にかかる掘削・撹拌具Ａ５の構成について図面を参照しながら説明する。図１０は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ５の構成を示す側面図及び底面図である。図１１は本実施例の変形態様を示す側面図である。
【０１６２】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ５は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、掘削翼２の背面側の翼長方向の一部に改良材流路空間３を形成している点で構成を異にする。
【０１６３】
すなわち、拡散翼は、図１０及び図１１に示すように掘削翼２の掘削回転方向後方側で掘削翼２の翼長方向の一部に設けられ、掘削翼２の一部とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間３ａを部分的に形成するように構成している。
【０１６４】
具体的には、掘削・撹拌軸１に少なくとも２以上支持された掘削翼２、２’において、拡散翼は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、一方の掘削翼２の翼長中途部（中央部）を堺に翼長方向外側部で掘削翼２の背面に付設され、掘削翼の翼長方向外側部とともに下方開放の外側改良材流路空間３１を形成する外側拡散翼４ｂと、他方の掘削翼２’の翼長中央部を堺に翼長方向内側部で掘削翼２’の背面に付設され、掘削翼２’の翼長方向内側部とともに下方開放の内側改良材流路空間３１’を形成する内側拡散翼４ｂ’と、で構成している。
【０１６５】
すなわち、複数の拡散翼は、各拡散翼の回転軌跡が互いに干渉しない部分で、且つ改良径全域を補完するように複数の掘削翼に対してそれぞれ付設されている。換言すれば、拡散翼が付設された際の同拡散翼の基端又は外端が位置する掘削翼の翼長中途部は、改良径を複数に分割する部分に相当する。
【０１６６】
外側拡散翼４ｂは改良径の径方向外側を補完する外側改良材流路空間３１を形成する。内側拡散翼４ｂ’は改良径の径方向内側を補完する内側改良材流路空間３１’を形成する。なお、外側拡散翼４ｂと内側拡散翼４ｂ’とは、それぞれ掘削翼２、２’の翼長の半分以下の翼長となるように形成している。
【０１６７】
外側拡散翼４ｂの基端には、一方の掘削翼２と外側拡散翼４ｂとの間に架設される基端側隔壁部７１を接線方向に伸延して形成している。すなわち、基端側隔壁部７１は、改良径を複数に分割する部分に相当する掘削翼２の翼長中途部（翼長の略中央部）に設けられる。
【０１６８】
換言すれば、外側改良材流路空間３１は、拡散翼４ｂの拡散翼本体部４０ｂと基端側隔壁部７１と、翼長中途部を堺に外側の掘削翼２の掘削翼本体部２０の一部により下方開放して形成している。
【０１６９】
基端側隔壁部７１には、改良材の吐出口５ａがその開口方向を外側改良材流路空間３１の伸延方向に沿うように設けられている。
【０１７０】
具体的には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように掘削・撹拌軸１と外側改良材流路空間３１の間に掘削・撹拌軸１の軸壁から突出する吐出管５０ａを延設介在させ、同吐出管５０の先端を外側拡散翼４ｂの基端側隔壁部７１を貫通させて吐出口５を外側改良材流路空間３１に向けて外側改良材流路空間３１内に臨んで開口させている。
【０１７１】
また、内側拡散翼４ｂ’の外端外方の掘削翼２’の翼長中途部（翼長の略中央部）には、接線方向に伸延した外端側隔壁部７１’を設けている。すなわち、外端側隔壁部７１’は、掘削翼２の外端背面側に設けられ、内側改良材流路空間３１’の外端側開口を閉塞する閉塞手段７としての閉塞壁部７０として機能する。
【０１７２】
換言すれば、内側改良材流路空間３１’は、内側拡散翼４ｂ’の拡散翼本体部４０ｂ’と、外端側隔壁部７１’と、翼長中途部を堺に内側の掘削翼２’の掘削翼本体部２０’の一部により下方開放して形成している。
【０１７３】
また、外側改良材流路空間３１と内側改良材流路空間３１’を開口させる開口部６ｄ、６ｄ’は、それぞれ各拡散翼４ｂ、４ｂ’を外端側から短くすることにより各拡散翼４ｂ、４ｂ’の外端外方に形成している。
【０１７４】
また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、掘削・撹拌軸１に支持された上段掘削翼２ａと、その下方位置で同じく掘削・撹拌軸１に支持された上段掘削翼径未満に形成した下段掘削翼２ｂとに、互いに改良径の全域を補完する内外の改良材流路空間３１、３１’をそれぞれ形成することとしてもよい。なお、本変形例において、改良径は上段掘削翼２ａの翼長と略同じとなる。
【０１７５】
すなわち、掘削・撹拌具Ａ５は、改良径全域を互いに補完するように、上段掘削翼２ａに対してその翼長中途部から外側に外側改良材流路空間３１を形成する外側拡散翼４ｂを設けるとともに下段掘削翼２ｂに対して内側改良材流路空間３１’に相当する改良材流路空間３を形成する拡散翼４ｂ’を設けている。
【０１７６】
なお、開口部６ｄ、６ｄ’は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、拡散翼４ｂ、４ｂ’の翼長方向の外端部で、最外端下方角部を矩形状に切欠き形成している。また、上段掘削翼２ａと下段掘削翼２ｂのそれぞれが支持される掘削・撹拌軸１は、図１１（ｂ）に示すように同一軸芯で相対回転駆動する内軸１ｂと外軸１ａで構成されていてもよい。
【０１７７】
また、改良径全域を補完する改良材流路空間は、本実施例のように改良径の径方向について内外２つに限定されることはなく、例えば、外側改良材流路空間３１と内側改良材流路空間３１’との間に位置する中間改良材流路空間を１つ以上設けるなどして、合計３つ以上にすることもできる。すなわち、改良径全域を補完する改良材流路空間は改良径の径方向について少なくとも２つ以上形成することができる。
【０１７８】
このような構成により、改良径について所望とする半径領域にのみ改良材の敷設散布域と開放散布域を形成することができ、また、複数の改良材流路空間を別々の掘削翼に設けることで改良材の散布量を調節することができる。
【０１７９】
〔７．実施例６〕
次に、本発明の実施例６にかかる掘削・撹拌具Ａ６の構成について図面を参照しながら説明する。図１２は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ６の構成を示す側面図及び底面図、図１３は掘削翼及び拡散翼の横断面を示す模式的側面図である。
【０１８０】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ６は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、改良材流路空間をその伸延方向に沿って迂回流路に形成している点で異にする。
【０１８１】
すなわち、掘削翼２と拡散翼４との間には、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように改良材流路空間３を幅方向略中央で仕切る仕切壁８を設けている。
【０１８２】
仕切壁８は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように掘削翼に対して外端側から短く形成され、その上端で掘削翼２と拡散翼４との支持部分に垂設され、その外端外方に迂回開口部８０を形成する。
【０１８３】
仕切壁８の長さは、掘削翼２の翼長方向において掘削翼２の翼長よりも短くなるように形成している。また、仕切壁８の幅員は、図１２（ｂ）に示すように改良材流路空間３における有効深さ（鉛直方向において掘削翼２と拡散翼４との支持部分から拡散翼の最下端位置Ｌまでの長さ）と略同じ長さとなるように形成している。
【０１８４】
図１３に示す例では、仕切壁８の下端面は、掘削翼２及び拡散翼４それぞれの下端面が位置する最下端位置Ｌに位置しており、仕切壁８、掘削翼２及び拡散翼４は、それぞれの下端面を共通の高さに位置させている。
【０１８５】
なお、本実施例の仕切壁８は、図１３に示すように拡散翼４と一体の横断面視二又状して形成しているが、拡散翼４とは別体の帯板状として後付してもよいし、また掘削翼２と拡散翼４と一体の横断面視三又状に形成してもよい。
【０１８６】
このような仕切壁８は、図１２（ｂ）に示すように改良材流路空間３について、基端側から外端側へ向けて伸延し、掘削回転方向の前方側に位置するとともに流路上流側に位置する第１流路部３２と、第１流路部３２と迂回開口部８０を介して連通して外端側から基端側へ向けて伸延し、掘削回転方向の後方側に位置するとともに流路下流側に位置する第２流路部３３と、に区画形成する。
【０１８７】
第１流路部３２の基端側には改良材の吐出口５が設けられ、外端側には迂回開口部８０が設けられている。
【０１８８】
また、第２流路部３３の外端側には第１流路部３２と連通するための迂回開口部８０が設けられ、基端側には拡散翼４に形成した開口部６ｅが設けられている。すなわち、開口部６ｅは、拡散翼４の翼長方向の基端部側に形成している。
【０１８９】
このように、改良材流路空間３において、上流側に位置する第１流路部３２及び下流側に位置する第２流路部３３により、吐出口５から迂回開口部８０を介して開口部６ｅに達する折返し状の流路が形成されている。
【０１９０】
このような構成によれば、吐出口５から吐出される改良材について、次のような流動作用が得られる。
【０１９１】
すなわち、図１３（ｂ）に示すように、吐出口５から吐出された改良材は、第１流路部３２内を径方向外側に向けて流動し、掘削翼２及び拡散翼４の先端部に達すると、迂回開口部８０において折り返し、第２流路部３３内を径方向内側に向けて流動し、掘削翼２及び拡散翼４の基端側において、開口部６ｅから流路外部へと排出される。
【０１９２】
このように、本実施例の構成によれば、改良材流路空間３に改良材が流動するための流路長さを延長した第１流路部３２と第２流路部３３とを形成して、第１流路部３２について径方向内側から外側に向けた改良材流動と、第２流路部３３について径方向内側から外側に向けた改良材流動を生起することができ、掘削翼２の堀削回転に伴った各流路部３２、３３の下方開口から改良径の双方向に流動する改良材を改良径全域への敷設散布し、また拡散翼４の基端部の開口部６ｅから改良材を開放散布することができる。
【０１９３】
〔８．変形例〕
次に、改良材流路空間を形成する堀削翼及び拡散翼の横断面視における配置や形状の変形例について説明する。図１４は、堀削翼及び拡散翼の配置や形状の各種変形例、及びこれに伴う改良材流路空間を示した模式的横断面図である。
【０１９４】
改良材流路空間３は、基本的には、図１４（ａ）及び図１４（ｇ）に示すように横断面視において、平板状の掘削翼２の下端２１を堀削回転方向後方側に向けるとともに同掘削翼２の翼幅方向の中途部背面に、同じく平板状の拡散翼４を堀削回転方向後方側に向けて付設し、下方拡開状の開口を有した略三角形状に形成している。
【０１９５】
このような改良材流路空間３ｂの他の変形例として、図１４（ｂ）や図１４（ｃ）、図１４（ｆ）に示すように横断面視において、への字状の掘削翼２ｃに対して平板状の拡散翼４を略鉛直方向又は掘削回転方向後方側に下端を配置するように垂設し、略台形状に形成してもよい。
【０１９６】
なお、図１４（ｂ）や図１４（ｃ）に示す改良材流路空間３ｂは、断面視直角台形状としている。また、図１４（ｃ）に示す改良材流路空間３ｂは上述した仕切壁８により第１流路部３２と第２流路部３３とを区画形成している。
【０１９７】
また、改良材流路空間３ｃは、図１４（ｄ）及び図１４（ｅ）に示すように横断面視において、ヘの字状又は平板状の掘削翼２ｂ、２に対して、平板状又はヘの字状の拡散翼４、４ｃを、その下端４１をやや堀削回転方向前方側に向けるように配置することにより、横断面視略U字形状に形成してもよい。
【０１９８】
また、掘削翼２に対して拡散翼４を支持する部分は、上述した実施例のように掘削翼２の翼幅方向の中途部背面に限定されることはなく、図１４（ｃ）〜図１４（ｇ）に示すように、互いの上端２２、４２同士を連結することで改良材流路空間３を形成することもできる。
【０１９９】
以上説明してきたように、本発明によれば、地中内圧力分布による直接的な影響を受けることなく、拡散翼の所定位置に改良材流路空間を掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部により、改良材流路空間に充満した改良材による空間内圧を開放して改良材流路空間の空間内圧に圧力差を生起して改良材の吐出圧を整圧し、同開口部へ改良材流路空間内の改良材を誘導して流動させ、改良材流路空間に改良材を満遍なく行き渡らせることができる。
【０２００】
すなわち、拡散翼の開口部により改良材流路空間を改良径における未掘削地盤に対して改良材の均一な敷設散布を可能とする散布空間として機能させることができ、掘削翼の掘削回転に伴って、その掘削回転後方側の地盤に対して、開口部へ誘導され、改良材流路空間内で常に満遍なく流動される改良材を下方開口から伸延方向に沿って均一に敷設散布して「敷設散布域」を形成することできる。
【０２０１】
さらに、「敷設散布域」の上方で拡散翼の開口部からその回転軌跡に沿って改良材を重畳的に散布して「開放散布域」を形成することができる。
【０２０２】
すなわち、改良径全域にある未掘削地盤に対して、地盤表面全域を覆う「敷設散布域」と同「敷設散布域」にリング状に重畳した「開放散布域」とからなる改良材散布量の異なる領域を形成することができ、改良材が満遍なく散布された地盤を掘削翼で掘削し、地中内圧力の高低差による圧力勾配を利用した改良材と掘削土の複雑流動により良好な混練撹拌を行うことができる。
【０２０３】
このように本発明は、スラリー状の改良材を改良径全域における未掘削地盤に均一に敷設散布でき、改良材が均一に敷設散布された未掘削地盤を掘削回転方向前方の掘削翼にて改良材ごと掘削して掘削土と改良材とを即座に混合でき、しかも、地中内圧力の高低差による掘削・改良土の流動傾向を利用して複雑な撹拌混練を行うことができる、
【０２０４】
すなわち、本発明によれば、構造を簡単にして製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、改良径の大きさや地盤の種類に関係なく地盤や掘削・撹拌土に対してスラリー状の改良材を均一に散布・拡散できる。
【０２０５】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また、本発明は上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明にかかる技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。そして、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【０２０６】
Ａ  掘削・撹拌具
１  撹拌軸
２  掘削翼
３  改良材流路空間
４  拡散翼
５  吐出口
６  開口部
７  閉塞手段
【図１】
2020084695.tif 000003
【図２】
2020084695.tif 000004
【図３】
2020084695.tif 000005
【図４】
2020084695.tif 000006
【図５】
2020084695.tif 000007
【図６】
2020084695.tif 000008
【図７】
2020084695.tif 000009
【図８】
2020084695.tif 000010
【図９】
2020084695.tif 000011
【図１０】
2020084695.tif 000012
【図１１】
2020084695.tif 000013
【図１２】
2020084695.tif 000014
【図１３】
2020084695.tif 000015
【図１４】
2020084695.tif 000016
【図１５】
2020084695.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月21日(2019.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、
上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、
上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられる拡散翼と、
上記掘削翼と上記拡散翼とで形成され、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間と、
上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、
上記拡散翼に形成され、上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備え、
上記開口部は、
上記改良材流路空間に充満した上記改良材による空間内圧を開放可能とするとともに上記改良材流路空間における上記改良材を誘導可能に構成したことを特徴とする掘削・撹拌具。
【請求項２】
上記開口部は、上記拡散翼の下端の一部を上方側に切り欠いて形成したことを特徴とする請求項１に記載の掘削・撹拌具。
【請求項３】
上記開口部は、上記拡散翼の翼長方向の外端部に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削・撹拌具。
【請求項４】
上記開口部は、上記掘削翼に対して上記拡散翼を外端側から短くすることにより形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削・撹拌具。
【請求項５】
上記開口部は、上記拡散翼の下端を傾斜して形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の掘削・撹拌具。
【請求項６】
地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸の下端に設けた掘削翼により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法であって、
上記掘削翼の掘削回転方向後方側に拡散翼を設け、
上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を上記掘削翼と上記拡散翼とで形成し、
上記改良材流路空間に吐出口からスラリー状の改良材を吐出し、
上記改良材流路空間に充満した上記改良材を、上記改良材流路空間を掘削回転方向後方側に開口させる開口部を上記拡散翼に形成して上記掘削翼の掘削回転方向後方側の地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌することを特徴とする地盤改良の施工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
このように上記従来の掘削・撹拌具は、改良材の散布拡散機構をいたずらに複雑化させて製造管理コストを増大させるばかりか、スラリー状の改良材の比重分離現象や地中内圧力分布による改良材散布量の偏り現象を生じさせて、依然として改良材有効拡散範囲について改良径の大きさや地盤性質に制約があり、改良径全域に改良材を均一に散布・拡散することができずに良質な改良体を造成することが困難であった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる掘削・撹拌具は、（１）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられる拡散翼と、上記掘削翼と上記拡散翼とで形成され、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間と、上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、上記拡散翼に形成され、上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備え、上記開口部は、上記改良材流路空間に充満した上記改良材による空間内圧を開放可能とするとともに上記改良材流路空間における上記改良材を誘導可能に構成したことに特徴を有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、本発明にかかる地盤改良の施工方法では、（６）地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸の下端に設けた掘削翼により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法であって、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に拡散翼を設け、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を上記掘削翼と上記拡散翼とで形成し、上記改良材流路空間に吐出口からスラリー状の改良材を吐出し、上記改良材流路空間に充満した上記改良材を、上記改良材流路空間を掘削回転方向後方側に開口させる開口部を上記拡散翼に形成して上記掘削翼の掘削回転方向後方側の地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌することに特徴を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
請求項１にかかる発明によれば、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に設けられる拡散翼と、上記掘削翼と上記拡散翼とで形成され、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間と、上記改良材流路空間にむけてスラリー状の改良材を吐出する吐出口と、上記拡散翼に形成され、上記拡散翼の最下端位置より上方で上記改良材流路空間を上記掘削翼の掘削回転方向後方側に開口させる開口部と、を備えたため、構造を簡単にして製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、改良径の大きさや地盤の種類に関係なく地盤や掘削・撹拌土に対して改良材を均一に散布・拡散できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、請求項６にかかる地盤改良の施工方法によれば、地盤を回転駆動する掘削・撹拌軸の下端に設けた掘削翼により掘削しながら掘削土と改良材とを混練撹拌することにより地盤改良を行う施工方法であって、上記掘削翼の掘削回転方向後方側に拡散翼を設け、上記掘削翼とともに翼長方向に沿って伸延し且つ下方開放させた改良材流路空間を上記掘削翼と上記拡散翼とで形成し、上記改良材流路空間に吐出口からスラリー状の改良材を吐出し、上記改良材流路空間に充満した上記改良材を、上記改良材流路空間を掘削回転方向後方側に開口させる開口部を上記拡散翼に形成して上記掘削翼の掘削回転方向後方側の地盤に対して敷設散布しながら掘削・撹拌することとしたため、開口部へ改良材を誘導して改良材流路空間内で緩慢なく流動する改良材を下方開放口から掘削翼の掘削回転後方の未掘削地盤に対して均一に散布することができ、改良材が均一に散布された未掘削地盤を掘削・撹拌することができ、しかも、掘削・撹拌具の貫入速度や回転数を考慮してより細かく密な散布設計を行うことができ、改良材と掘削・撹拌土の撹拌混練性を大幅に向上させることができる。