(57)【要約】【課題】機械攪拌工法における重機の移動頻度を抑制し、作業効率を向上させる。【解決手段】攪拌装置１０は、装置の本体部分を構成するロッド部１２、ロッド部１２の先端に取り付けられた一対の攪拌翼１４、ロッド部を重機の作業機に取り付けるための取付部３０、及び、屈折機構４０を含んでいる。屈折機構４０は、重機から供給される動力を利用して、ロッド部１２の中途部分から先端までを、ロッド部１２の延在方向に対して重機側へ屈折させるものである。これにより、地盤中に配管等の支障物が存在する場合でも、重機を移動させることなく、屈折したロッド部１２によって支障物を避けながら、支障物の下方等を攪拌することができるため、施工中の重機の移動頻度を抑制することができ、作業効率を向上させることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置であって、
ロッド部と、
前記重機から供給される動力を利用して回転しながら、外周に設けられた複数の切削刃によって地盤を攪拌し、その回転軸が前記ロッド部の延在方向と直交或いは略直交するように前記ロッド部の先端に取り付けられた一対の攪拌翼と、
前記重機の前方において前記ロッド部の先端が下方を向きつつ、前記一対の攪拌翼が前記重機の側方向の左側及び右側に位置するように、前記ロッド部を前記作業機に取り付けるための取付部と、を含み、
前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の中途部分から先端までを、前記ロッド部の延在方向に対して前記重機側へ屈折させるための屈折機構を備えることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の非屈折状態での延在方向と平行な軸を回転軸として、前記ロッド部を左回り及び右回りの夫々で少なくとも最大で９０°軸回転させるための軸回転機構を備えることを特徴とする請求項１記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記重機から供給される動力を利用して、前記一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部が、前記ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で設けられ、各々の前記回転駆動部に、前記攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構が具備され、
前記軸回転機構により前記ロッド部が軸回転される際に、該軸回転を補助する方向に前記一対の攪拌翼を回転させるように、前記回転制御機構の各々を制御する回転補助制御部を含むことを特徴とする請求項２記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記一対の攪拌翼の近傍に前記改良材及び／又は前記エアを供給するための配管が、前記ロッド部の少なくとも一部に沿って該ロッド部の外側に着脱可能に、かつ、前記配管の吐出口の位置が調整可能に、１本又は２本取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の攪拌装置。
【請求項５】
外周に螺旋状にガイド板が設けられた直管状をなし、前記重機から供給される動力を利用して軸回転可能なスパイラル管が、その先端を前記一対の攪拌翼の上方近傍に向ける態様で、前記ロッド部の少なくとも一部に沿って取り付けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記一対の攪拌翼は、各々の回転軸と前記ロッド部の延在方向との間で成される角度が、前記ロッド部の先端側へ向けて９０°よりも小さくなるように僅かに傾斜した状態で、前記ロッド部を挟んで互いに反対向きに取り付けられ、又、前記複数の切削刃として、前記ロッド部の先端の側方向中心の直下を掘削及び攪拌するための、着脱可能な先端切削刃を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記一対の攪拌翼が回転したときに、各攪拌翼において該攪拌翼の回転軸と平行な方向について異なる位置で回転する、２つ以上の前記切削刃の間へ向かって突出するように、前記ロッド部に対して着脱可能に取り付けられる、複数の突出部を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記重機が油圧ショベルであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記重機がリーダ付油圧式大口径削孔機であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の攪拌装置。
【請求項１０】
重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置を利用して、地盤を改良する機械攪拌工法であって、
前記攪拌装置は、ロッド部と、前記重機から供給される動力を利用して回転しながら、外周に設けられた複数の切削刃によって地盤を攪拌し、その回転軸が前記ロッド部の延在方向と直交或いは略直交するように前記ロッド部の先端に取り付けられた一対の攪拌翼と、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の中途部分から先端までを屈折させる屈折機構と、を含み、
前記重機の前方において前記ロッド部の先端が下方を向きつつ、前記一対の攪拌翼が前記重機の側方向の左側及び右側に位置するように、前記攪拌装置を前記作業機へ取り付け、
地盤中に支障物がある場合に、前記屈折機構により、前記ロッド部の中途部分から先端までを、前記ロッド部の延在方向に対して前記重機側へ屈折させた状態で、前記支障物を避けながら地盤を攪拌することを特徴とする機械攪拌工法。
【請求項１１】
前記攪拌装置は、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の非屈折状態での延在方向と平行な軸を回転軸として、前記ロッド部を左回り及び右回りの夫々で少なくとも最大で９０°軸回転させるための軸回転機構を含み、
少なくとも、施工範囲の、前記重機の側方向に位置する端部を施工する際に、前記軸回転機構によって前記ロッド部を軸回転させた状態で地盤を攪拌することを特徴とする請求項１０記載の機械攪拌工法。
【請求項１２】
前記攪拌装置は、前記重機から供給される動力を利用して、前記一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部を、前記ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で備えると共に、前記回転駆動部の各々に、前記攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構を具備するものであり、
前記軸回転機構により前記ロッド部を軸回転させる際に、該軸回転を補助する方向に前記一対の攪拌翼を回転させるように、前記回転制御機構の各々を制御することを特徴とする請求項１１記載の機械攪拌工法。
【請求項１３】
前記攪拌装置は、前記重機から供給される動力を利用して、前記一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部を、前記ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で備えると共に、前記回転駆動部の各々に、前記攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構を具備するものであり、
前記屈折機構により前記ロッド部を屈折させた状態又は屈折させない状態で、前記軸回転機構により前記ロッド部を左回り及び右回りに交互に軸回転させて揺動させながら、かつ、前記回転制御機構により前記一対の攪拌翼の各々の回転方向及び回転数を変化させながら、地盤を攪拌することを特徴とする請求項１１記載の機械攪拌工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置と、これを利用した機械攪拌工法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な建築物を構築するにあたり、現地の地盤が軟弱な場合には地盤改良が行なわれる。地盤改良には種々の工法が存在し、その中の１つである機械攪拌工法は、回転する攪拌翼により地盤形成土と改良材とを混合攪拌し、地中に改良体を造成する工法である。そのような攪拌翼を備えた攪拌装置は、通常、重機に装着して使用され、又、施工の効率化等を目的として、様々な工夫が為されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７７９５５号公報
【特許文献２】特許第５２０３１６７号公報
【特許文献３】特許第４０３８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述した従来の攪拌装置を用いた機械攪拌工法では、例えば、地盤内に支障物が存在している場合には、支障物を避けて攪拌を行うために、その都度重機を移動させる必要があった。又、改良体の端部を平面的に形成するためには、その平面に対して略直交する向きに重機を配置する必要があり、この場合にも重機の移動を余儀なくされていた。このような施工中の重機の移動は、作業効率を悪化させる要因となっている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械攪拌工法における重機の移動頻度を抑制し、作業効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００６】
（１）重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置であって、ロッド部と、前記重機から供給される動力を利用して回転しながら、外周に設けられた複数の切削刃によって地盤を攪拌し、その回転軸が前記ロッド部の延在方向と直交或いは略直交するように前記ロッド部の先端に取り付けられた一対の攪拌翼と、前記重機の前方において前記ロッド部の先端が下方を向きつつ、前記一対の攪拌翼が前記重機の側方向の左側及び右側に位置するように、前記ロッド部を前記作業機に取り付けるための取付部と、を含み、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の中途部分から先端までを、前記ロッド部の延在方向に対して前記重機側へ屈折させるための屈折機構を備える攪拌装置（請求項１）。
【０００７】
本項に記載の攪拌装置は、ロッド部と、このロッド部の先端に取り付けられた一対の攪拌翼と、ロッド部を作業機に取り付けるための取付部とを含んでいる。一対の攪拌翼の各々は、重機から供給される動力によって回転するものであり、回転しながら外周に設けられた複数の切削刃によって地盤を攪拌する。又、一対の攪拌翼は、夫々の回転軸がロッド部の延在方向と直交或いは略直交するように、ロッド部の先端に取り付けられる。これにより、ロッド部の先端が向く方向に、攪拌翼の外周に沿って回転移動する複数の切削刃が向けられることになる。更に、ロッド部は、重機の前方においてロッド部の先端が下方を向き、かつ、一対の攪拌翼が重機の側方向の左側及び右側に位置するように、取付部によって作業機に対して取り付けられる。このため、攪拌翼の複数の切削刃は、主に下方へ向けて使用され、このような一対の攪拌翼によって地盤が掘削されながら、地盤形成土と改良材及び／又はエアとが混合攪拌される。
【０００８】
更に、本項に記載の攪拌装置は、屈折機構を備えており、この屈折機構は、重機から供給される動力を利用して、ロッド部の中途部分から先端までを、ロッド部の延在方向に対して重機側へ屈折させるものである。これにより、ロッド部の先端が、ロッド部の延在方向だけでなく、ロッド部が屈折した重機側の方向にも向けられるため、重機の移動を伴わずして、掘削や攪拌の方向が切り替えられることになる。特に、地盤中に配管等の支障物が存在する場合でも、重機を移動させることなく、屈折したロッド部によって支障物を避けながら、支障物の下方等が攪拌されるものである。このため、施工中の重機の移動頻度を抑制され、作業効率が向上されることとなる。
【０００９】
（２）上記（１）項において、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の非屈折状態での延在方向と平行な軸を回転軸として、前記ロッド部を左回り及び右回りの夫々で少なくとも最大で９０°軸回転させるための軸回転機構を備える攪拌装置（請求項２）。
本項に記載の攪拌装置は、更に軸回転機構を備えるものであり、この軸回転機構は、重機から供給される動力を利用して、ロッド部の非屈折状態での延在方向と平行な軸を回転軸として、ロッド部を軸回転させるものである。この軸回転機構によるロッド部の軸回転は、左回り及び右回りの夫々で少なくとも最大で９０°、すなわち、作業機の正面方向を基準とした少なくとも１８０°の範囲内で回転される。
【００１０】
ここで、攪拌装置を用いて地盤を改良する際に、その施工範囲（改良体）の端部を平面的に形成するためには、攪拌翼の取り付け方向を考慮すると、通常、改良体の平面に対して略直交する向きに重機を配置する必要がある。しかしながら、本項に記載の攪拌装置は、上述したように、軸回転機構によりロッド部が軸回転されるため、施工範囲の、重機の正面方向やその反対の手前方向に位置する平面的な端部のみではなく、重機の側方向に位置する平面的な端部の施工にも対応するものとなる。これにより、重機を移動させることなく、施工範囲の様々な方向に位置する平面的な端部を施工するものとなるため、これによっても重機の移動頻度が抑制され、作業効率がより向上されることになる。更に、施工範囲の平面的な端部を施工するタイミング以外でも、例えば、施工の仕上げ等のタイミングで地盤を攪拌する際に、軸回転機構によりロッド部を左回りと右回りとに交互に軸回転させて揺動させてもよい。このようにすることで、ロッド部を揺動させない場合と比較して、同じ軌道でロッド部の先端を移動させたときに攪拌される範囲が広がるため、施工効率が向上されるものである。
【００１１】
（３）上記（２）項において、前記重機から供給される動力を利用して、前記一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部が、前記ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で設けられ、各々の前記回転駆動部に、前記攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構が具備され、前記軸回転機構により前記ロッド部が軸回転される際に、該軸回転を補助する方向に前記一対の攪拌翼を回転させるように、前記回転制御機構の各々を制御する回転補助制御部を含む攪拌装置（請求項３）。
【００１２】
本項に記載の攪拌装置は、重機から供給される動力によって一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部を、ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で具備し、更に、各々の回転駆動部に、攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構を備えたものである。これにより、例えば、一対の攪拌翼を同方向に回転させた場合は、回転に抵抗する力によって意図しない方向に攪拌翼が進み、随処に攪拌不足が生じてしまうことがあるが、一対の攪拌翼を互いに反対方向に回転させることで、攪拌翼の回転に抵抗する力が相殺され、攪拌翼の進む方向が安定するため、攪拌不足の発生が抑制されるものとなる。更に、攪拌翼が意図しない方向に進んだ場合でも、それまでとは反対方向に攪拌翼を回転させることによって方向修正が容易になるため、施工時間のロスが低減されるものである。又、回転トルク等の制御によって、地盤への押込み力に対する先端荷重の制御が行われることになるため、孔曲がりやそれによる攪拌不足の発生が抑制されるものとなる。
【００１３】
加えて、本項に記載の攪拌装置は、軸回転機構によりロッド部が軸回転される際に、この軸回転を補助する方向に一対の攪拌翼を回転させるように、回転制御機構の各々を制御する回転補助制御部を含むものである。ここで、回転補助制御部による制御を受けた一対の攪拌翼の回転方向は、通常、攪拌翼同士で反対方向になる。これにより、特に、上記（２）項に記載したようにロッド部が揺動されるようにして軸回転される場合に、その軸回転の方向に合わせて一対の攪拌翼の回転方向が切り替えられることで、ロッド部の軸回転や軸回転方向の切り替えがスムーズに行われるようになり、作業効率が向上するものである。
【００１４】
（４）上記（１）から（３）項において、前記一対の攪拌翼の近傍に前記改良材及び／又は前記エアを供給するための配管が、前記ロッド部の少なくとも一部に沿って該ロッド部の外側に着脱可能に、かつ、前記配管の吐出口の位置が調整可能に、１本又は２本取り付けられる攪拌装置（請求項４）。
本項に記載の攪拌装置は、地盤改良用の改良材及び／又はエア（空気）を一対の攪拌翼の近傍に供給するための配管が、ロッド部の少なくとも一部に沿ってロッド部の外側に着脱可能に、１本或いは２本取り付けられるものである。このとき、各配管は、改良材のみを供給するものであってもよく、エアのみを供給するものであってもよく、改良材とエアとを同時に供給するものであってもよい。そして、配管が２本取り付けられる場合は、上記のような３通りの供給パターンから、任意の２つの供給パターンを選択してよく、それには同じ供給パターンの組み合わせも含まれる。又、各配管の供給パターンを、使用途中で変更してもよい。
【００１５】
ここで、従来の攪拌装置は、ロッド部の内部に改良材供給用の配管が設置されたものが多く、配管の付け替え等に対応していなかったため、予め設置された配管が対応し得る改良材のみしか供給できなかった。特に、従来の配管は鋼材で作られていたため、スラリーや粉体専用として用いられ、腐食性材料の供給が困難であった。これに対し、本項に記載の攪拌装置は、改良材及び／又はエア供給用の配管が、ロッド部の外側に着脱可能に取り付けられるため、必要に応じて配管の付け替えが行われる。これにより、適切な材質や配管径を有する配管が予め選択されたり、そのような配管へと施工現場において付け替えられたりされるため、スラリー、粉体、腐食性材料等といった多様な種類の改良材が供給されるものとなり、更に、作業効率の向上も期待されるものである。
【００１６】
加えて、本項に記載の攪拌装置は、配管が取り付けられる際に、改良材及び／又はエアが吐出される吐出口の位置が調整可能なものである。すなわち、吐出口の位置は、一対の攪拌翼の近傍に改良材及び／又はエアを供給するような任意の位置に調整され、例えば、ロッド部の延在方向と平行な方向に関して、一対の攪拌翼よりも取付部側の位置や、一対の攪拌翼よりもロッド部の先端側の位置等に調整される。このような吐出口の位置調整は、配管の長さ調整や配管を延ばす方向の調整等により実現すればよい。これにより、地盤の質等の状況に応じた適切な位置に、改良材やエアが吐出されることとなる。更に、改良材とエアとの双方を供給可能な構成である場合は、改良材に加え必要に応じてエアが供給されるようになるため、地盤形成土と改良材のみではなく、更にそこにエアが混合攪拌される。これにより、エアが攪拌されない場合と比較して、造成される改良体の重量が軽くなると共に内圧が小さくなるため、攪拌効率が向上され、又、排泥が円滑に行われるものである。なお、エアのみを供給可能な構成は、例えば、攪拌装置を引き抜く際や回転させる際に、配管から何も供給しないと真空状態になる虞があるため、これを回避するために配管からエアを供給する際等に使用される。
【００１７】
（５）上記（１）から（４）項において、外周に螺旋状にガイド板が設けられた直管状をなし、前記重機から供給される動力を利用して軸回転可能なスパイラル管が、その先端を前記一対の攪拌翼の上方近傍に向ける態様で、前記ロッド部の少なくとも一部に沿って取り付けられる攪拌装置（請求項４）。
本項に記載の攪拌装置は、更にスパイラル管を含み、このスパイラル管は、外周に螺旋状のガイド板を有する直管状をなしており、重機から供給される動力を利用して軸回転可能なものである。このようなスパイラル管が、その先端を一対の攪拌翼の上方近傍に向けるようにして、ロッド部の少なくとも一部に沿って取り付けられる。
【００１８】
ここで、セメントスラリー等の改良材を供給しながら地盤内で混合攪拌を行う際、供給された改良材の体積分の一部に相当する混合物（地盤形成土と改良材との混合物）等は、地表へと排出されるが、残りの体積分の影響による圧力が、側方へ地盤を押し込むことによって、近接構造物等を変位させる虞があった。そこで、本項に記載の攪拌装置は、改良材を供給しながら地盤を混合攪拌する間に、上記のような構造のスパイラル管を、ガイド板がロッド部の先端と反対側（地表側）に向かって回転する方向に軸回転させる。これにより、改良材の供給によって増大した内圧が、攪拌翼の上方近傍から地表へ向けてスムーズに排出されるため、近接構造物等の側方変位が抑止されるものとなる。
【００１９】
（６）上記（１）から（５）項において、前記一対の攪拌翼は、各々の回転軸と前記ロッド部の延在方向との間で成される角度が、前記ロッド部の先端側へ向けて９０°よりも小さくなるように僅かに傾斜した状態で、前記ロッド部を挟んで互いに反対向きに取り付けられ、又、前記複数の切削刃として、前記ロッド部の先端の側方向中心の直下を掘削及び攪拌するための、着脱可能な先端切削刃を含む攪拌装置（請求項６）。
本項に記載の攪拌装置は、一対の攪拌翼が、ロッド部の先端に互いに反対向きに取り付けられ、このとき、攪拌翼の各々の回転軸とロッド部の延在方向との間で成される角度が、ロッド部の先端側へ向けて９０°よりも小さくなるように、僅かに傾斜した状態で取り付けられる。換言すれば、攪拌翼の各々は、回転軸と平行な方向に関して、ロッド部に取り付けられた側の端部よりもその反対側の端部が、ロッド部の先端寄りに位置するように、僅かに傾斜して取り付けられる。
【００２０】
更に、本項に記載の攪拌装置は、一対の攪拌翼の各々が、複数の切削刃として、ロッド部の先端の側方向中心の直下を掘削及び攪拌するための、着脱可能な先端切削刃を含んでいる。すなわち、攪拌翼が傾斜して取り付けられていない場合は、ロッド部先端の側方向中心の直下を掘削するように一部の切削刃を取り付けると、攪拌翼が回転したときにその切削刃がロッド部に干渉してしまうため、実質的に利用できなかった。そこで、上述したように攪拌翼が傾斜して取り付けられた上で、上記のような先端切削刃を含むことで、先端切削刃がロッド部に干渉することなく、従来は届かなかったロッド部先端の側方向中心の直下が、先端切削刃により掘削及び攪拌されるようになる。これにより、特に施工対象が硬質地盤である場合に、ロッド部先端の直下が効率よく掘削及び攪拌され、攪拌不足の発生が抑制されるものである。
【００２１】
（７）上記（１）から（６）項において、前記一対の攪拌翼が回転したときに、各攪拌翼において該攪拌翼の回転軸と平行な方向について異なる位置で回転する、２つ以上の前記切削刃の間へ向かって突出するように、前記ロッド部に対して着脱可能に取り付けられる、複数の突出部を含む攪拌装置（請求項７）。
本項に記載の攪拌装置は、更に複数の突出部を含み、これら複数の突出部は、一対の攪拌翼が回転したときに、攪拌翼の各々においてその攪拌翼の回転軸と平行な方向について異なる位置で回転する、２つ以上の切削刃の間へ向かって突出するように、ロッド部に対して着脱可能に取り付けられるものである。すなわち、突出部の各々は、回転する攪拌翼から相対的に視たときに、切削刃の間を通って攪拌翼の周りを回転する状態になる。これにより、特に粘土質の地盤を攪拌する場合に、切削刃の間に地盤形成土が付着することが防止されるものとなる。更に、切削刃と突出部との相乗作用により、地盤の攪拌効率が向上されるものである。
【００２２】
（８）上記（１）から（７）項において、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の、前記取付部による取り付け位置から先端までの長さを伸張させるための伸張機構を有する攪拌装置。
本項に記載の攪拌装置は、更に伸張機構を含み、この伸張機構は、重機から供給される動力を利用して、ロッド部の、取付部による取り付け位置から先端までの長さを伸張させるものである。このため、ロッド部を伸張させない状態で地盤を掘削及び攪拌した後に、伸張機構によってロッド部を伸張させた状態で再び地盤を掘削及び攪拌することにより、重機の移動や延長ロッドの装着等を行うことなく、施工範囲が拡大されるものである。
【００２３】
（９）上記（１）から（８）項において、前記重機が油圧ショベルである攪拌装置（請求項８）。
本項に記載の攪拌装置は、取り付け先の重機が油圧ショベルであることで、主に浅層の地盤を対象とした施工で多く用いられるようになり、又、油圧ショベルは小回りが利くため、様々な条件の現場での施工に対応するものとなる。
【００２４】
（１０）上記（１）から（８）項において、前記重機がリーダ付油圧式大口径削孔機である攪拌装置（請求項９）。
本項に記載の攪拌装置は、取り付け先の重機がリーダ付油圧式大口径削孔機であることで、改良対象地盤の深度に応じたロッド長の選択や延長ロッドの着脱を行うことなく、最大深度に対応した長さのロッド部を使用して、様々な深度での施工に対応するものとなる。更に、リーダ付油圧式大口径削孔機のリーダが攪拌装置のガイドとして作用し、鉛直方向の施工精度の向上が期待されるものである。
【００２５】
（１１）重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置を利用して、地盤を改良する機械攪拌工法であって、前記攪拌装置は、ロッド部と、前記重機から供給される動力を利用して回転しながら、外周に設けられた複数の切削刃によって地盤を攪拌し、その回転軸が前記ロッド部の延在方向と直交或いは略直交するように前記ロッド部の先端に取り付けられた一対の攪拌翼と、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の中途部分から先端までを屈折させる屈折機構と、を含み、前記重機の前方において前記ロッド部の先端が下方を向きつつ、前記一対の攪拌翼が前記重機の側方向の左側及び右側に位置するように、前記攪拌装置を前記作業機へ取り付け、地盤中に支障物がある場合に、前記屈折機構により、前記ロッド部の中途部分から先端までを、前記ロッド部の延在方向に対して前記重機側へ屈折させた状態で、前記支障物を避けながら地盤を攪拌することを特徴とする機械攪拌工法（請求項１０）。
【００２６】
（１２）上記（１１）項において、前記攪拌装置は、前記重機から供給される動力を利用して、前記ロッド部の非屈折状態での延在方向と平行な軸を回転軸として、前記ロッド部を左回り及び右回りの夫々で少なくとも最大で９０°軸回転させるための軸回転機構を含み、少なくとも、施工範囲の、前記重機の側方向に位置する端部を施工する際に、前記軸回転機構によって前記ロッド部を軸回転させた状態で地盤を攪拌する機械攪拌工法（請求項１１）。
（１３）上記（１２）項において、前記攪拌装置は、前記重機から供給される動力を利用して、前記一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部を、前記ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で備えると共に、前記回転駆動部の各々に、前記攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構を具備するものであり、前記軸回転機構により前記ロッド部を軸回転させる際に、該軸回転を補助する方向に前記一対の攪拌翼を回転させるように、前記回転制御機構の各々を制御する機械攪拌工法（請求項１２）。
（１１）から（１３）項に記載の機械攪拌工法は、各々、上記（１）から（３）項の攪拌装置を用いて実行されることで、上記（１）から（３）項の攪拌装置に対応する同等の作用を奏するものである。
【００２７】
（１４）上記（１２）項において、前記攪拌装置は、前記重機から供給される動力を利用して、前記一対の攪拌翼を回転させるための回転駆動部を、前記ロッド部の先端に攪拌翼毎に別個で備えると共に、前記回転駆動部の各々に、前記攪拌翼の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構を具備するものであり、前記屈折機構により前記ロッド部を屈折させた状態又は屈折させない状態で、前記軸回転機構により前記ロッド部を左回り及び右回りに交互に軸回転させて揺動させながら、かつ、前記回転制御機構により前記一対の攪拌翼の各々の回転方向及び回転数を変化させながら、地盤を攪拌する機械攪拌工法（請求項１３）。
【００２８】
本項に記載の機械攪拌工法は、攪拌装置が備える屈折機構及び軸回転機構によるロッド部の動作制御と、回転制御機構による攪拌翼の制御とを組み合わせて、地盤の攪拌を行うものである。具体的には、屈折機構によりロッド部を屈折させた状態又は屈折させない状態で、軸回転機構によりロッド部を左回り及び右回りに交互に軸回転させて、例えば１８０°（左回り９０°＋右回り９０°）揺動させながら、かつ、回転制御機構により攪拌翼の各々の回転方向及び回転数を変化させながら、地盤を攪拌するものである。この際、ロッド部の屈折の有無や屈折角度の大きさ、ロッド部の揺動回転角度の大きさ、攪拌翼の回転方向及び回転数は、地盤の状態や攪拌位置等の施工状況に応じて任意に設定される。これにより、重機の位置を変える必要なく、攪拌される地盤の範囲が増大するため、作業効率がより一層向上されるものである。
【００２９】
（１５）上記（１１）から（１４）項において、前記一対の攪拌翼の近傍に前記改良材及び／又はエアを供給するための配管を、前記ロッド部の少なくとも一部に沿って該ロッド部の外側に着脱可能に、かつ、前記配管の吐出口の位置を調整可能に、１本又は２本取り付ける機械攪拌工法。
（１６）上記（１１）から（１５）項において、外周に螺旋状にガイド板が設けられた直管状をなし、前記重機から供給される動力を利用して軸回転可能なスパイラル管を、その先端が前記一対の攪拌翼の上方近傍に向くように、前記ロッド部の少なくとも一部に沿って取り付け、前記改良材を供給しつつ、前記ガイド板が前記ロッド部の先端と反対側に向かって回転する方向に前記スパイラル管を軸回転させながら、地盤を攪拌する機械攪拌工法。
【００３０】
（１７）上記（１１）から（１６）項において、前記攪拌装置の前記一対の攪拌翼を、各々の回転軸と前記ロッド部の延在方向との間で成される角度が、前記ロッド部の先端側へ向けて９０°よりも小さくなるように僅かに傾斜した状態で、前記ロッド部を挟んで互いに反対向きに取り付けると共に、前記一対の攪拌翼の各々に、前記複数の切削刃として、前記ロッド部の先端の側方向中心の直下を掘削及び攪拌するための先端切削刃を、着脱可能に取り付ける機械攪拌工法。
（１８）上記（１１）から（１７）項において、前記一対の攪拌翼が回転したときに、各攪拌翼において該攪拌翼の回転軸と平行な方向について異なる位置で回転する、２つ以上の前記切削刃の間へ向かって突出するように、複数の突出部を前記ロッド部に対して着脱可能に取り付ける機械攪拌工法。
そして、（１５）から（１８）項に記載の機械攪拌工法は、各々、上記（４）から（７）項の攪拌装置を用いて実行されることで、上記（４）から（７）項の攪拌装置に対応する同等の作用を奏するものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は上記のような構成であるため、機械攪拌工法における重機の移動頻度を抑制することができ、作業効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置の正面図である。
【図２】図１の攪拌装置の側面図であり、（ａ）はロッド部が屈折していない状態、（ｂ）はロッド部が屈折した状態を示している。
【図３】図２と吐出口の位置が異なる配管の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置を具備する油圧ショベルによる施工イメージ図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置を具備する油圧ショベルの油圧制御イメージを概略的に示すブロック図である
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る攪拌装置を具備するリーダ付油圧式大口径削孔機を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、又、図面の全体にわたって、同一部分又は対応する部分は、同一符号で示している。
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０の構成を模式的に示している。図示のように、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、ロッド部１２、一対の攪拌翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）、取付部３０、配管３２、エア配管３３、複数の突出部３４、屈折機構４０、軸回転機構４６、スパイラル管５２、及び、伸張機構５８を含んでいる。ロッド部１２は、攪拌装置１０の本体部分を構成するものであり、中空の略直管状をなし、その外側や内側に様々な部材が取り付けられている。
【００３４】
一対の攪拌翼１４は、ロッド部１２の先端に取り付けられており、図１の例では、一方の攪拌翼１４Ａが図中左側に、他方の攪拌翼１４Ｂが図中右側に位置するように、ロッド部１２の先端部１２ａを挟んで互いに反対向きに取り付けられている。これら一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々は、外周に複数の切削刃１６が設けられており、後述する回転駆動部２０によって回転されるようになっている。又、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂは、各々の回転軸１８がロッド部１２の延在方向（図１及び図２における上下方向）と直交或いは略直交するように、ロッド部１２の先端部１２ａに取り付けられている。図１の例では、各々の回転軸１８とロッド部１２の延在方向との間で成される角度αが、ロッド部１２の先端側（図中下側）へ向けて９０°よりも小さくなるように、僅かに傾斜した状態になっている。例えば、回転軸１８とロッド部１２の延在方向との間で成される角度αは、これに限定されるものではないが、９０°よりも５°程度小さくなっている。
【００３５】
一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々に設けられた複数の切削刃１６には、複数の先端切削刃１７が含まれている。これらの先端切削刃１７は、ロッド部１２の先端部１２ａの、側方向（図１における左右方向）中心の直下を掘削及び攪拌するためのものであり、図１で確認できるように、各攪拌翼１４の回転軸１８と平行な方向に関して、複数の切削刃１６の中で最も先端部１２ａ寄りの位置に設けられている。又、先端切削刃１７は、攪拌翼１４の回転により、図１における上側の位置にあるときにロッド部１２に干渉しないように、かつ、図１における下側の位置にあるときに異なる攪拌翼１４に設けられた先端切削刃１７同士が干渉しないように、適切な角度及び長さで設けられている。更に、これらの先端切削刃１７は、攪拌翼１４の各々に対して着脱可能に取り付けられており、必要に応じて取り付け及び取り外しされるようになっている。なお、図１では、先端切削刃１７を含み、切削刃１６の形状を簡略化して図示している。
【００３６】
上述した回転駆動部２０は、ロッド部１２の先端で攪拌翼１４に内蔵されるようにして、一対の攪拌翼１４毎に別個に設けられており、本実施例では、一方の攪拌翼１４Ａを回転させる第１攪拌翼用油圧モータ２０Ａと、もう一方の攪拌翼１４Ｂを回転させる第２攪拌翼用油圧モータ２０Ｂとで構成されている。第１攪拌翼用油圧モータ２０Ａ及び第２攪拌翼用油圧モータ２０Ｂは、重機７０（図４参照）から供給される動力（本実施例では油圧）を利用して、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂを回転させるものであり、ロッド部１２の内部を通して油圧が供給されるようになっている。又、第１攪拌翼用油圧モータ２０Ａ及び第２攪拌翼用油圧モータ２０Ｂは、夫々、回転制御機構２２を具備しており、この回転制御機構２２によって、各攪拌翼１４の回転方向、回転数及び回転トルク等が制御される。
【００３７】
更に、図１及び図２の例では、回転駆動部２０の各々に回転補助制御部６２が備えられている。これらの回転補助制御部６２は、後述する軸回転機構４６によりロッド部１２が軸回転される際に、この軸回転を補助する方向に一対の攪拌翼１４を回転させるように、回転制御機構２２の各々を制御するものである。この制御の具体的な内容については、軸回転機構４６と併せて後ほど説明する。なお、回転補助制御部６２は、回転制御機構２２を制御可能な位置であればその設置位置は任意であり、例えば、ロッド部１２の内部に設置されていてもよく、重機７０に設置されていてもよい。
上述したような構成により、攪拌装置１０を用いた施工時に、回転制御機構２２の制御を受けた油圧モータ２０Ａ、２０Ｂ（回転駆動部２０）によって一対の攪拌翼１４が回転され、攪拌翼１４の外周に沿って回転移動する複数の切削刃１６により、地盤Ｇ（図４参照）が攪拌されることになる。なお、図２では、回転移動している複数の切削刃１６を、簡略的に円形で図示している。
【００３８】
図１を参照して、複数の突出部３４は、一対の攪拌翼１４が回転したときに、各攪拌翼１４においてその攪拌翼１４の回転軸１８と平行な方向について異なる位置で回転する、２つ以上の切削刃１６の間へ向かって突出するように、ロッド部１２に取り付けられるものである。図１の例では、まず一方の攪拌翼１４Ａから確認すると、攪拌翼１４Ａの外周の図中上側に図示されている４つの切削刃１６のうち、図中左寄りで隣接する３つの切削刃１６間の各々に向かって突出するように、２つの突出部３４が支持部材３６を介してロッド部１２に固定されている。同様に、もう一方の攪拌翼１４Ｂを確認すると、攪拌翼１４Ｂの外周の図中上側に図示されている４つの切削刃１６のうち、図中右寄りで隣接する３つの切削刃１６間の各々に向かって突出するように、２つの突出部３４が支持部材３６を介してロッド部１２に固定されている。これらの突出部３４は、例えば棒状や板状であってよく、その材質は、剛性が高いものやある程度撓るようなもの、例えば鋼製ワイヤ等であってもよい。又、複数の突出部３４は、支持部材３６に対して、或いは支持部材３６と共にロッド部１２に対して、着脱可能に取り付けられており、必要に応じて取り付け及び取り外しされるようになっている。なお、図２では、複数の突出部３４や支持部材３６の図示を省略している。
【００３９】
図２を参照して、配管３２は、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの近傍に、地盤改良のための改良材を供給するためのものであり、本実施例ではロッド部１２の外側の、前後方向後方側（図２における右側）に取り付けられている。更に、配管３２は、ロッド部１２に対して着脱可能に、ロッド部１２の一部に沿って取り付けられている。なお、図２では、便宜上、図示を控えているが、配管３２の取り付け方法は、ロッド部１２に対して着脱可能なものであれば、任意の方法が採用できる。又、図２において、配管３２は、改良材の吐出口３２ａとなる一方の端部（図中下方の端部）までの、ロッド部１２に沿った一部のみが図示されており、実際には、配管３２のもう一方の端部が、重機７０やその近傍等に設置される改良材の供給元まで延びている。
【００４０】
ここで、配管３２は、改良材を吐出する吐出口３２ａの位置が調整可能になっており、例えば図３には、吐出口３２ａの位置が図２と異なる位置に調整された状態の配管３２を図示している。なお、図３では攪拌翼１４の図示を省略すると共に、ロッド部１２を簡略化して図示している。図３に示される配管３２は、図２の例では吐出口３２ａだった部位を接続部３２ｂとして、ロッド部１２の先端部１２ａに沿って長さが延長されており、吐出口３２ａが先端部１２ａの図中下方側に位置している。又、配管３２の一部が、例えば鋼製のカバー３８により覆われている。なお、配管３２の位置は、ロッド部１２の一部に沿って取り付けられていれば任意であり、ロッド部１２の側方側（図１における左側又は右側）や前方側（図２及び図３における左側）に取り付けられてもよい。又、後述する屈折機構４０によるロッド部１２の屈折に対応するために、配管３２の一部がフレキシブルな材料により形成されていてもよい。
【００４１】
図２に戻り、エア配管３３は、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの近傍にエア（空気）を供給するためのものであり、図２の例では配管３２と平行に、ロッド部１２の外側の図２における右側に取り付けられている。配管３２と同様に、エア配管３３は、ロッド部１２に対して着脱可能に、ロッド部１２の一部に沿って取り付けられており、その取り付け方法は、ロッド部１２に対して着脱可能なものであれば、任意の方法が採用できる。又、図２において、エア配管３３は、エアの吐出口３３ａとなる一方の端部（図中下方の端部）までの、ロッド部１２に沿った一部のみが図示されており、実際には、エア配管３３のもう一方の端部が、重機７０やその近傍等に設置されるエアの供給元まで延びている。更に、エア配管３３は、この点も配管３２と同様に、吐出口３３ａの位置が調整可能になっており、状況に応じて吐出口３３ａの位置が設定される。
【００４２】
上記のようなエア配管３３の位置は、ロッド部１２の一部に沿って取り付けられていれば任意であり、ロッド部１２の側方側（図１における左側又は右側）や前方側（図２における左側）に取り付けられてもよい。又、後述する屈折機構４０によるロッド部１２の屈折に対応するために、エア配管３３の一部がフレキシブルな材料により形成されていてもよい。
なお、本実施例の攪拌装置１０は、改良材を供給する配管３２とエアを供給するエア配管３３とを、１本ずつ具備する構成であるが、これらのいずれか一方を具備する構成であってもよく、配管３２を２本又はエア配管３３を２本具備する構成であってもよい。更に、改良材とエアとを合流させて同時に供給する配管を具備する構成であってもよく、そのような配管を２本備えていてもよい。或いは、改良材及びエアを同時に供給する配管と、配管３２又は配管３３とのいずれか一方とを、同時に具備する構成であってもよい。
【００４３】
図１及び図２に戻り、スパイラル管５２は、外周に螺旋状にガイド板５４が設けられた直管状をなしており、図１及び図２における下方側の先端が、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの図中上方近傍に達するように、本実施例ではロッド部１２の前方側（図２における左側）に、ロッド部１２に沿って取り付けられている。又、スパイラル管５２は、重機７０から供給される動力（本実施例では油圧）を利用して軸回転するようになっており、本実施例では、スパイラル管５２の図中上端側を保持するように設置された、油圧式のスパイラル管軸回転用モータ５６によって軸回転される。なお、スパイラル管５２を軸回転させる方法や、軸回転可能にロッド部１２に取り付ける方法は、本実施例に限定されることなく別の方法であってもよい。
【００４４】
屈折機構４０は、重機７０から供給される動力（本実施例では油圧）を利用して、ロッド部１２の中途部分から先端までを屈折させるものである。本実施例において、屈折機構４０は、図２（ａ）に示すように、ロッド部１２の内部に設置されたロッド屈折用シリンダ４２と、ロッド部１２の中途部分において、それよりも図中上方の部位と下方の部位とをピン接続するピン４４とを含んでいる。図２（ａ）の状態では、ロッド屈折用シリンダ４２が伸張してロッド部１２が真直ぐになっている。これに対し、図２（ｂ）には、ロッド屈折用シリンダ４２が縮退することで、ロッド部１２のピン接続部分から先端までが、ピン４４を軸として僅かに回動し、ロッド部１２の延在方向（図中上下方向）に対して図中右側へ屈折された状態を示している。なお、図２（ｂ）では、便宜上、ロッド屈折用シリンダ４２及びピン４４の図示を省略している。又、屈折機構４０は、ロッド屈折用シリンダ４２及びピン４４を含む構成に限定されず、別の構成であってもよい。
【００４５】
軸回転機構４６は、重機７０から供給される動力（本実施例では油圧）を利用して、ロッド部１２の非屈折状態での延在方向（図中上下方向）と平行な軸を回転軸として、ロッド部１２を左回り及び右回りの夫々で軸回転させるものである。本実施例において、軸回転機構４６は、図１に示すように、ロッド部１２の側方向（図中左右方向）両側に配置された、ロッド回転用第１シリンダ４８とロッド回転用第２シリンダ５０とを含んでいる。ロッド回転用第１シリンダ４８及びロッド回転用第２シリンダ５０は、これらの伸縮動作を組み合わせることによって、取付部３０に対してロッド部１２を軸回転させるように、ロッド部１２及び取付部３０の双方に接続されている。
【００４６】
図１及び図２には、ロッド部１２が軸回転されていない基準状態を示しており、この状態から、ロッド回転用第１シリンダ４８及びロッド回転用第２シリンダ５０の伸縮動作の組み合わせにより、本実施例では左回り及び右回りの夫々で最大で９０°、ロッド部１２を軸回転させるようになっている。なお、軸回転機構４６によるロッド部１２の最大回転角度は、９０°に限定されるものではなく、９０°より大きくても小さくてもよい。又、軸回転機構４６は、ロッド回転用第１シリンダ４８及びロッド回転用第２シリンダ５０を含む構成に限定されることはなく、他の構成であってもよい。
【００４７】
ここで、回転補助制御部６２によるロッド部１２の軸回転の補助方法について説明する。上述したように、回転補助制御部６２は、軸回転機構４６によってロッド部１２が軸回転される際に、この軸回転を補助する方向に一対の攪拌翼１４が回転されるように、回転制御機構２２を制御するものである。例えば、軸回転機構４６によりロッド部１２が平面視で右回りに軸回転される際、回転補助制御部６２は、一方の攪拌翼１４Ａが図１における左側から視て左回りに回転し、他方の攪拌翼１４Ｂが図１における右側から視て左回りに回転するように、回転制御機構２２の各々を制御する。又、軸回転機構４６によりロッド部１２が平面視で左回りに軸回転される際、回転補助制御部６２は、一方の攪拌翼１４Ａが図１における左側から視て右回りに回転し、他方の攪拌翼１４Ｂが図１における右側から視て右回りに回転するように、回転制御機構２２の各々を制御する。これらの何れの場合であっても、一対の攪拌翼１４Ａ及び１４Ｂは、同一方向から視たときに互いに反対方向に回転されることになる。なお、このような回転補助制御部６２を具備しない構成であってもよく、この場合は、軸回転機構４６によりロッド部１２を軸回転させる際に、重機７０のオペレータ室７４（図４参照）からの操作によって、ロッド部１２の軸回転を補助する上記のような方向に一対の攪拌翼１４Ａ及び１４Ｂを回転させるように、回転制御機構２２の各々を制御してもよい。
【００４８】
伸張機構５８は、重機７０から供給される動力（本実施例では油圧）を利用して、ロッド部１２の長さを伸張させるものであり、本実施例では、取付部３０の前方側（図２における左側）に配置されたロッド伸張用シリンダ６０を含んでいる。ロッド伸張用シリンダ６０は、その縮退動作によって、取付部３０から先端までのロッド部１２の長さを伸張させるように、ロッド部１２及び取付部３０の双方に接続されている。図１及び図２には、ロッド伸張用シリンダ６０が伸張してロッド部１２が伸張されていない標準状態を示しており、この状態からロッド伸張用シリンダ６０が縮退すると、その縮退した長さの分だけロッド部１２が伸張するようになっている。なお、伸張機構５８の構成は本実施例の構成に限定されるものではなく、別の構成であってもよい。
【００４９】
一方、取付部３０は、上記のような構成のロッド部１２を、図４に示すように、本実施形態における重機７０としての油圧ショベル７０Ａの、作業機７２に対して取り付けるためのものである。より詳しくは、取付部３０は、油圧ショベル７０Ａの前方（図中左側）においてロッド部１２の先端が下方を向き、かつ、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂが、油圧ショベル７０Ａの側方向の左側及び右側（紙面と直交する方向の奥側及び手前側）に位置するように、ロッド部１２を作業機７２に取り付ける。更に、取付部３０は、図１及び図２を参照して、軸回転機構４６により軸回転可能、かつ、伸張機構５８により伸張可能に、ロッド部１２を支持している。
【００５０】
図１〜図４を参照して、上述したような構成を有する本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図４に示すように油圧ショベル７０Ａに取り付けられた状態で、以下のように動作する。すなわち、回転駆動部２０により回転される一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂによって、地盤Ｇが掘削されると共に、配管３２から供給される改良材と、エア配管３３から供給されるエアと、地盤Ｇの形成土とが混合攪拌される。このとき、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂにより掘削及び攪拌される位置は、油圧ショベル７０Ａの作業機７２の操作によって制御され、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの回転方向、回転速度、回転トルク等は、回転制御機構２２によって制御される。又、配管３２からの改良材の供給と共に、スパイラル管５２の外周に設けられたガイド板５４が図中上方に向かって回転する方向に、スパイラル管５２がスパイラル管軸回転用モータ５６によって軸回転される。
【００５１】
更に、必要に応じて、屈折機構４０によるロッド部１２の油圧ショベル７０Ａ側への屈折、軸回転機構４６によるロッド部１２の軸回転、及び／又は、伸張機構５８によるロッド部１２の伸張が行われる。この際、ロッド部１２の屈折角度、ロッド部１２の軸回転角度、ロッド部１２の伸張長さは、夫々の最大量までの間の任意の角度或いは長さに設定される。加えて、施工時に用いられる改良材には、セメントスラリー等のスラリー、セメント等の粉体、或いは、腐食性材料といったものの中から、施工条件に応じた適切な改良材が選択される。更に、様々な材質及び配管径を有する複数の配管３２の中から、選択された改良材の供給に適した材質で形成されると共に、施工条件に適した配管径を有する配管３２が選択され、ロッド部１２に取り付けられて使用される。
【００５２】
ここで、回転駆動部２０を構成する第１攪拌翼用油圧モータ２０Ａ及び第２攪拌翼用油圧モータ２０Ｂ、屈折機構４０を構成するロッド屈折用シリンダ４２、軸回転機構４６を構成するロッド回転用第１シリンダ４８及びロッド回転用第２シリンダ５０、伸張機構５８を構成するロッド伸張用シリンダ６０、並びに、スパイラル管軸回転用モータ５６は、上述したように、何れも、重機７０から供給される油圧によって駆動されるものである。図５には、攪拌装置１０を具備する重機７０としての油圧ショベル７０Ａの、油圧制御イメージを概略的に示している。図示のように、油圧ショベル７０Ａは、油圧切替制御部８０を有しており、この油圧切替制御部８０によって、油圧の供給先や供給量が制御されるようになっている。
【００５３】
油圧の供給先には、上述した第１攪拌翼用油圧モータ２０Ａ、第２攪拌翼用油圧モータ２０Ｂ、ロッド屈折用シリンダ４２、ロッド回転用第１シリンダ４８、ロッド回転用第２シリンダ５０、ロッド伸張用シリンダ６０、スパイラル管軸回転用モータ５６に加えて、油圧ショベル駆動系８２が含まれている。この油圧ショベル駆動系８２は、重機７０が本来から備えている駆動部位を示しており、作業機７２の動作、クローラの回転、及び旋回動作等を行うための各油圧アクチュエータが含まれる。油圧切替制御部８０は、重機７０のオペレータ室７４（図４参照）からの操作を受けて制御され、油圧ショベル駆動系８２に含まれる各駆動部位の動作を含み、ロッド部１２の伸張、軸回転、屈折、一対の攪拌翼１４の回転、及び、スパイラル管５２の軸回転の全操作が、オペレータ室７４から行われることになる。
【００５４】
さて、上記構成をなす本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図１及び図２に示すように、ロッド部１２と、このロッド部１２の先端に取り付けられた一対の攪拌翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）と、ロッド部１２を重機７０の作業機７２（図４参照）に取り付けるための取付部３０とを含んでいる。一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々は、重機７０から供給される動力によって回転するものであり、回転しながら外周に設けられた複数の切削刃１６によって地盤Ｇ（図４参照）を攪拌する。
【００５５】
又、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂは、夫々の回転軸１８がロッド部１２の延在方向と直交或いは略直交するように、ロッド部１２の先端に取り付けられる。これにより、ロッド部１２の先端が向く方向に、攪拌翼１４の外周に沿って回転移動する複数の切削刃１６が向けられることになる。更に、ロッド部１２は、図４で確認できるように、重機７０の前方においてロッド部１２の先端が下方を向き、かつ、一対の攪拌翼１４が重機７０の側方向の左側及び右側に位置するように、取付部３０によって作業機７２に対して取り付けられる。このため、攪拌翼１４の複数の切削刃１６は、主に下方へ向けて使用され、このような一対の攪拌翼１４によって地盤Ｇが掘削されながら、地盤形成土と改良材及び／又はエアとが混合攪拌される。
【００５６】
更に、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図２に示すように、ロッド屈折用シリンダ４２を含む屈折機構４０を備えている。この屈折機構４０は、重機７０から供給される動力を利用して、ロッド部１２の中途部分から先端までを、図２（ｂ）に示すように、ロッド部１２の延在方向に対して重機７０側（図２における右側）へ屈折させるものである。これにより、ロッド部１２の先端が、ロッド部１２の延在方向だけでなく、ロッド部１２が屈折した重機７０側の方向にも向けられるため、重機７０の移動を伴わずして、掘削や攪拌の方向を切り替えることができる。特に、地盤Ｇ中に配管等の支障物が存在する場合でも、重機７０を移動させることなく、屈折したロッド部１２によって支障物を避けながら、支障物の下方等を攪拌することができる。このため、施工中の重機７０の移動頻度を抑制することができ、作業効率を向上させることが可能となる。
【００５７】
又、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図１及び図２に示すように、更に、ロッド回転用第１シリンダ４８及びロッド回転用第２シリンダ５０を含む軸回転機構４６を備えている。この軸回転機構４６は、重機７０から供給される動力を利用して、ロッド部１２の非屈折状態での延在方向と平行な軸を回転軸として、ロッド部１２を軸回転させるものである。この軸回転機構４６によるロッド部１２の軸回転は、左回り及び右回りの夫々で少なくとも最大で９０°、すなわち、作業機７２の正面方向（図２における左方向）を基準とした少なくとも１８０°の範囲内で回転される。
【００５８】
ここで、図４を参照して、攪拌装置１０を用いて地盤Ｇを改良する際に、その施工範囲（改良体）の端部を平面的に形成するためには、攪拌翼１４の取り付け方向を考慮すると、通常、改良体の平面に対して略直交する向きに重機７０を配置する必要がある。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、上述したように、軸回転機構４６によりロッド部１２が軸回転されるため、施工範囲の、重機７０の正面方向やその反対の手前方向（図中左右方向）に位置する平面的な端部のみではなく、重機７０の側方向（図４における紙面と直交する方向）に位置する平面的な端部の施工にも対応することができる。これにより、重機７０を移動させることなく、施工範囲の様々な方向に位置する平面的な端部を施工することができるため、これによっても重機７０の移動頻度を抑制することができ、作業効率をより一層向上することが可能となる。更に、施工範囲の平面的な端部を施工するタイミング以外でも、例えば、施工の仕上げ等のタイミングで地盤Ｇを攪拌する際に、軸回転機構４６によりロッド部１２を左回りと右回りとに交互に軸回転させて揺動させてもよい。このようにすることで、ロッド部１２を揺動させない場合よりも、同じ軌道でロッド部１２の先端を移動させたときに攪拌される範囲が広がるため、施工効率を向上させることができる。
【００５９】
又、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図１に示すように、重機７０から供給される動力によって一対の攪拌翼１４を回転させるための回転駆動部２０を、ロッド部１２の先端に攪拌翼１４毎に別個で具備し、更に、各々の回転駆動部２０に、攪拌翼１４の回転方向、回転数及び回転トルクを制御可能な回転制御機構２２を備えたものである。これにより、例えば、一対の攪拌翼１４を同方向に回転させた場合は、回転に抵抗する力によって意図しない方向に攪拌翼１４が進み、随処に攪拌不足が生じてしまうことがあるが、一対の攪拌翼１４を互いに反対方向に回転させることで、攪拌翼１４の回転に抵抗する力が相殺され、攪拌翼１４の進む方向が安定するため、攪拌不足の発生を抑制することができる。更に、攪拌翼１４が意図しない方向に進んだ場合でも、それまでとは反対方向に攪拌翼１４を回転させることによって方向修正が容易になるため、施工時間のロスを低減することができる。又、回転トルク等の制御によって、地盤Ｇへの押込み力に対する先端荷重の制御を行うことができるため、孔曲がりやそれによる攪拌不足の発生を抑制することが可能となる。
【００６０】
加えて、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、軸回転機構４６によりロッド部１２が軸回転される際に、この軸回転を補助する方向に一対の攪拌翼１４を回転させるように、回転制御機構２２の各々を制御する回転補助制御部６２を含むものである。ここで、回転補助制御部６２による制御を受けた一対の攪拌翼１４の回転方向は、通常、攪拌翼１４同士で反対方向になる。これにより、特に、上述したようにロッド部１２を揺動させるようにして軸回転させる場合に、その軸回転の方向に合わせて一対の攪拌翼１４の回転方向を切り替えることで、ロッド部１２の軸回転や軸回転方向の切り替えをスムーズに行うことができるため、作業効率を向上させることができる。
【００６１】
更に、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図２に示すように、地盤改良用の改良材（又は改良材及びエアの双方）を一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの近傍に供給するための配管３２と、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの近傍にエアを供給するためのエア配管３３とが、ロッド部１２の少なくとも一部に沿ってロッド部１２の外側に着脱可能に取り付けられるものである。ここで、従来の攪拌装置は、ロッド部の内部に改良材供給用の配管が設置されたものが多く、配管の付け替え等に対応していなかったため、予め設置された配管が対応し得る改良材のみしか供給できなかった。特に、従来の配管は鋼材で作られていたため、スラリーや粉体専用として用いられ、腐食性材料の供給が困難であった。これに対し、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、改良材供給用の配管３２が、ロッド部１２の外側に着脱可能に取り付けられるため、必要に応じて配管３２の付け替えを行うことができる。これにより、適切な材質や配管径を有する配管３２を予め選択したり、そのような配管３２へと施工現場において付け替えたりすることができるため、スラリー、粉体、腐食性材料等といった多様な種類の改良材を供給することが可能となり、更に、作業効率の向上も期待することができる。
【００６２】
加えて、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、配管３２及びエア配管３３が取り付けられる際に、改良材及び／又はエアが吐出される吐出口３２ａ、３３ａの位置が調整可能なものである。すなわち、吐出口３２ａ、３３ａの位置は、一対の攪拌翼１４の近傍に改良材及び／又はエアを供給するような任意の位置に調整され、例えば、ロッド部１２の延在方向と平行な方向に関して、図２に示すように、一対の攪拌翼１４よりも取付部３０側（図中上側）の位置や、図３に示すように、ロッド部１２の先端部１２ａの先端側（図中下側）の位置等に調整される。これにより、地盤Ｇの質等の状況に応じた適切な位置に、改良材やエアを吐出することが可能となる。更に、改良材とエアとの双方を供給可能な構成であることで、改良材に加え必要に応じてエアを供給することができるため、地盤形成土と改良材のみではなく、更にそこにエアを混合攪拌することができる。これにより、エアが攪拌されない場合と比較して、造成される改良体の重量が軽くなると共に内圧が小さくなるため、攪拌効率を向上させることができ、又、排泥を円滑に行うことが可能となる。
【００６３】
又、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図１及び図２に示すように、更にスパイラル管５２を含み、このスパイラル管５２は、外周に螺旋状のガイド板５４を有する直管状をなしており、重機７０から供給される動力を利用して、スパイラル管軸回転用モータ５６によって軸回転可能なものである。このようなスパイラル管５２が、その先端を一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの上方近傍に向けるようにして、ロッド部１２の少なくとも一部に沿って取り付けられる。ここで、セメントスラリー等の改良材を供給しながら地盤Ｇ内で混合攪拌を行う際、供給された改良材の体積分の一部に相当する混合物（地盤形成土と改良材との混合物）等は、地表へと排出されるが、残りの体積分の影響による圧力が、側方へ地盤Ｇを押し込むことによって、近接構造物等を変位させる虞があった。そこで、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、改良材を供給しながら地盤Ｇを混合攪拌する間に、上記のような構造のスパイラル管５２を、ガイド板５４がロッド部１２の先端と反対側（地表側）に向かって回転する方向に軸回転させる。これにより、改良材の供給によって増大した内圧を、攪拌翼１４の上方近傍から地表へ向けてスムーズに排出することができるため、近接構造物等の側方変位を抑止することが可能となる。
【００６４】
更に、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂが、ロッド部１２の先端に互いに反対向きに取り付けられる。このとき、図１で確認できるように、攪拌翼１４の各々の回転軸１８とロッド部１２の延在方向との間で成される角度αが、ロッド部１２の先端側（図中下側）へ向けて９０°よりも小さくなるように、僅かに傾斜した状態で取り付けられる。換言すれば、攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々は、回転軸１８と平行な方向に関して、ロッド部１２の先端部１２ａに取り付けられた側の端部よりもその反対側の端部が、ロッド部１２の先端寄りに位置するように、僅かに傾斜して取り付けられる。更に、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々は、複数の切削刃１６として、ロッド部１２の先端の側方向中心の直下を掘削及び攪拌するための、着脱可能な先端切削刃１７を含んでいる。
【００６５】
すなわち、攪拌翼１４が傾斜して取り付けられていない場合は、ロッド部１２先端の側方向中心の直下を掘削するように一部の切削刃１６を取り付けると、攪拌翼１４が回転したときにその切削刃１６がロッド部１２に干渉してしまうため、実質的に利用できなかった。そこで、上述したように攪拌翼１４が傾斜して取り付けられた上で、上記のような先端切削刃１７を含むことで、先端切削刃１７がロッド部１２に干渉することなく、従来は届かなかったロッド部１２先端の側方向中心の直下を、先端切削刃１７により掘削及び攪拌することができる。これにより、特に施工対象が硬質地盤であっても、押込み力が有効に作用してロッド部１２先端の直下を効率よく掘削及び攪拌することができ、攪拌不足の発生を抑制することが可能となる。
【００６６】
又、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、更に複数の突出部３４を含み、これら複数の突出部３４は、一対の攪拌翼１４が回転したときに、攪拌翼１４の各々においてその攪拌翼１４の回転軸１８と平行な方向について異なる位置で回転する、２つ以上の切削刃１６の間へ向かって突出するように、ロッド部１２に対して着脱可能に取り付けられるものである。すなわち、突出部３４の各々は、回転する攪拌翼１４から相対的に視たときに、切削刃１６の間を通って攪拌翼１４の周りを回転する状態になる。これにより、特に粘土質の地盤Ｇを攪拌する場合に、切削刃１６の間に地盤形成土が付着することを防止することができる。更に、切削刃１６と突出部３４との相乗作用により、地盤Ｇの攪拌効率を向上することもできる。
【００６７】
又、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、更に、ロッド伸張用シリンダ６０を有する伸張機構５８を含み、この伸張機構５８は、重機７０から供給される動力を利用して、ロッド部１２の、取付部３０による取り付け位置から先端までの長さを伸張させるものである。このため、図４に示すように、ロッド部１２を伸張させない状態で地盤Ｇを掘削及び攪拌（図４の細かいハッチング部分参照）した後に、伸張機構５８によってロッド部１２を伸張させた状態で再び地盤Ｇを掘削及び攪拌（図４の粗いハッチング部分参照）することにより、重機７０の移動や延長ロッドの装着等を行うことなく、施工範囲を拡大することができる。
しかも、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０は、取り付け先の重機７０が油圧ショベル７０Ａであることで、主に浅層の地盤Ｇを対象とした施工で多く用いることができ、又、油圧ショベル７０Ａは小回りが利くため、様々な条件の現場での施工に対応することが可能となる。
【００６８】
続いて、図６には、本発明の第２の実施の形態に係る攪拌装置１０´を示している。なお、本発明の第２の実施の形態に係る攪拌装置１０´について、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０との相違部分のみ説明をすることとし、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０と同様の部分の構成や作用効果については、説明を省略する。
図示のように、本発明の第２の実施の形態に係る攪拌装置１０´は、重機７０としての、リーダ付油圧式大口径削孔機７０Ｂに装着されて使用されるものである。このとき、攪拌装置１０´は、リーダ付油圧式大口径削孔機７０Ｂの作業機７２のリーダ７６に沿って、上下方向に移動するように取り付けられる。又、詳しい説明は控えるが、攪拌装置１０´は、本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置１０と同様に、個別に回転制御される一対の攪拌翼１４、着脱可能かつ吐出口３２ａの位置が調整可能な配管３２、着脱可能かつ吐出口３３ａの位置が調整可能なエア配管３３、複数の突出部３４、ロッド部１２を屈折させるための屈折機構４０、ロッド部１２を軸回転させるための軸回転機構４６、及び、軸回転可能なスパイラル管５２等を備えている。なお、ロッド部１２は、施工範囲の最大深度に対応した長さを有することが好ましい。
【００６９】
本発明の第２の実施の形態に係る攪拌装置１０´は、上述したように、取り付け先の重機７０がリーダ付油圧式大口径削孔機７０Ｂであることで、改良対象地盤の深度に応じたロッド長の選択や延長ロッドの着脱を行うことなく、最大深度に対応した長さのロッド部１２を使用して、様々な深度での施工に対応することができる。更に、リーダ付油圧式大口径削孔機７０Ｂのリーダ７６が攪拌装置１０´のガイドとして作用するため、鉛直方向の施工精度の向上を期待することができる。
他方、本発明の実施の形態に係る機械攪拌工法は、上述したような本発明の第１及び第２の実施の形態に係る攪拌装置１０、１０´を用いて実行されることで、攪拌装置１０、１０´に対応する同等の作用効果を奏することができる。
【００７０】
特に、本発明の実施の形態に係る機械攪拌工法は、攪拌装置１０、１０´が備える屈折機構４０及び軸回転機構４６によるロッド部１２の動作制御と、回転制御機構２２による攪拌翼１４の制御とを組み合わせて、様々な方法で地盤Ｇの攪拌を行うことができる。具体的には、例えば、屈折機構４０によりロッド部１２を屈折させた状態又は屈折させない状態で、軸回転機構４６によりロッド部１２を左回り及び右回りに交互に軸回転させて、例えば１８０°（左回り９０°＋右回り９０°）揺動させながら、かつ、回転制御機構２２により攪拌翼１４の各々の回転方向及び回転数を変化させながら、地盤Ｇを攪拌するものである。この際、ロッド部１２の屈折の有無や屈折角度の大きさ、ロッド部１２の揺動回転角度の大きさ、攪拌翼１４の回転方向及び回転数は、地盤Ｇの状態や攪拌位置等の施工状況に応じて任意に設定することができる。これにより、重機７０の位置を変える必要なく、攪拌される地盤Ｇの範囲が増大するため、作業効率をより一層向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７１】
１０、１０´：攪拌装置、１２：ロッド部、１４（１４Ａ、１４Ｂ）：一対の攪拌翼、１６：切削刃、１７：先端切削刃、１８：回転軸、３０：取付部、３２：配管、３２ａ：吐出口、３３：エア配管、３３ａ：吐出口、３４：突出部、４０：屈折機構、４６：軸回転機構、５２：スパイラル管、５４：ガイド板、６２：回転補助制御部、７０：重機、７０Ａ：油圧ショベル、７０Ｂ：リーダ付油圧式大口径削孔機、７２：作業機、Ｇ：地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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