(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌翼が装着される掘削ロッドの外周に、掘削ロッドの外周面との間での摩擦力により掘削ロッドに対して遅れて回転し、掘削ロッドとの間に相対的な回転を生ずるように装着された円筒状のスリーブと、該スリーブの外周に、二方向を向いて突設，あるいは連結される一対または複数対の回転翼からなり、前記回転翼のうちの２本で対をなす一方の回転翼の長さは前記攪拌翼の長さと同等程度であり、他方の回転翼の長さは前記攪拌翼より短いことを特徴とする地盤改良用攪拌装置。
【請求項２】
前記回転翼はスリーブに対して軸方向に多段に突設，あるいは連結されている請求項１記載の地盤改良用攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は固化材と掘削土を攪拌，混合する攪拌翼と併用され、攪拌翼による攪拌，混合を補う地盤改良用攪拌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
固化材と掘削土を攪拌，混合してソイルセメントを構築する地盤改良工法では、掘削ロッドの外周に突設される攪拌翼によって攪拌，混合される掘削土が攪拌翼の回りに付着し、攪拌翼と共に回転することによる土塊の発生が、ソイルセメント柱の圧縮強度の低下を招くため、掘削土の攪拌翼への付着を防止することが必要になる。
【０００３】
この問題に対し、出願人は掘削ロッドの外周に、掘削ロッドに対して回転自在で、且つ昇降自在な粉砕フレームを装着することで掘削土を粉砕し、掘削土が塊状態で攪拌翼に付着することを防止する装置を提案している（特許第 2051985号）。
【０００４】
この装置は掘削ロッドの外周に突設される攪拌翼による攪拌，混合時に、掘削ロッドと共に回転する攪拌翼と、土の抵抗により掘削ロッドに対して遅れて回転する粉砕フレームの相対的な回転により掘削土を細かく粉砕する機能を持つ。
【０００５】
本発明は上記特許の攪拌翼と粉砕フレームの相対的な回転を利用しながら、攪拌翼による攪拌の効率を高める装置を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では攪拌翼が装着される掘削ロッドの外周に、掘削ロッドの外周面との間での摩擦力により掘削ロッドに対して遅れて回転するようにスリーブを装着し、スリーブの外周に、二方向に向けた一対または複数対の回転翼を突設，あるいは連結することにより、掘削ロッドの回転時に攪拌翼と回転翼を相対的に回転させ、攪拌翼による掘削土の攪拌の効率を高める。
【０００７】
回転翼が突設，あるいは連結されるスリーブは、掘削ロッドの回転時に掘削ロッドとは同時に回転しないが、掘削ロッドの外周面とスリーブの内周面間の摩擦力により掘削ロッドと共に回転しようとする。
【０００８】
スリーブに突設，あるいは連結される回転翼はスリーブと共に掘削ロッドの回転と同一の向きに回転しようとするが、掘削ロッドの回転の向きとは逆向きの土の抵抗を受けることで掘削ロッドに対して遅れて回転し、掘削ロッドと回転翼間、すなわち掘削ロッドに装着されている攪拌翼と回転翼間に相対的な回転が生ずる。
【０００９】
攪拌翼と回転翼間の相対的な回転によって掘削土は攪拌翼と回転翼とによって攪拌されるため、攪拌翼による掘削土の攪拌が回転翼によって補われ、攪拌効率が向上する。
【００１０】
一個のスリーブに二方向に向けて突設，あるいは連結される一対または複数対の回転翼については、２本で対をなす一方の回転翼の長さは攪拌翼の長さと同等程度であり、他方の回転翼の長さは攪拌翼より短い。短い回転翼は掘削ロッドの回転の向きに掘削土を押しながら、孔壁側へ排除し、長い回転翼は短い回転翼によって排除された掘削土を掘削ロッドの回転の向きに押しながら、長い回転翼の上下に排除する。
【００１１】
短い回転翼が掘削土を掘削ロッドの中心側から孔壁側へ排除し、その孔壁側へ排除された掘削土の部分を通過する長い回転翼が掘削土を上下に排除することで、掘削土は長さの異なる複数本の回転翼によって入念に攪拌され、固化材と混合されることになる。
【００１２】
長さの異なる複数対の回転翼による掘削土の攪拌効果は、請求項２に記載のように回転翼をスリーブに対して軸方向に多段に突設，あるいは連結することにより向上する。
【００１３】
掘削ロッドの外周に掘削攪拌翼を装着した掘削攪拌装置を鋼管杭等の中空杭と組み合わせてソイルセメントと中空杭からなる合成杭を構築する方法では、掘削攪拌装置は支持層までの掘削と、固化材との攪拌，混合が終了した時点で、中空杭の内部を通じて引き上げられる。
【００１４】
このことから、掘削攪拌翼と、それと併用される回転翼は中空杭の下端との衝突によって屈曲し、閉鎖する構造とされるが、従来の掘削攪拌翼と回転翼は一旦閉鎖した状態から再度開放できる構造とされていないため、支持層に到達するまでに硬質地盤が存在する場合に、硬質地盤に対して掘削攪拌装置と中空杭との併用によって地盤を掘削し、改めて掘削攪拌装置を中空杭の下端から突出させ、掘削攪拌翼と回転翼によって掘削土を攪拌，混合することができない。
【００１５】
それに対し、攪拌翼と同等程度の長さの回転翼は、その一端がスリーブに対して回転自在に連結され、掘削ロッドの回転と共に、もしくは昇降と共に長い回転翼を開閉させることにより、上記した掘削攪拌装置を中空杭内に取り込んだ後に再度中空杭下端から突出させ、掘削攪拌翼と回転翼によって掘削土を攪拌，混合することが可能となる。
【００１６】
スリーブと一対または複数対の回転翼からなる攪拌装置は上記の合成杭を構築する際には、外周に掘削攪拌翼が装着された掘削ロッドに装着されるが、回転翼と同じく掘削攪拌翼もスリーブを介して掘削ロッドに装着され、スリーブに回転自在に連結されることで、掘削攪拌翼は掘削ロッドの回転と共に、もしくは昇降と共に回転翼と同じく開閉するため、掘削攪拌装置を一旦中空杭の内部に格納した後にも掘削攪拌装置を中空杭の下端から突出させ、掘削攪拌翼を開放させることが可能になり、中空杭の下端から突出した掘削攪拌翼と回転翼によって再度攪拌，混合することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
請求項１の攪拌装置１は図１，図２に示すように攪拌翼６が装着される掘削ロッド５の外周に装着されるスリーブ２と、スリーブ２の外周に、二方向を向いて突設，あるいは連結される一対または複数対の回転翼３，４から構成される。スリーブ２は、掘削ロッド５に固定はされていないので、掘削ロッド５の回転時に掘削ロッド５と同時には回転しないが、掘削ロッド５の外周面とスリーブ２の内周面間の摩擦力により掘削ロッド５の回転に遅れて回転しようとする。
【００１８】
掘削ロッド５の外周の、スリーブ２の装着位置の上下にはストッパ７，７が突設され、スリーブ２はストッパ７，７によって掘削ロッド５に対する上下動が拘束される、あるいは一定量以下に制限される。
【００１９】
回転翼３，４をスリーブ２に回転自在に連結した攪拌装置１を掘削ロッド５に装着した場合を示す図１，図２に示すように一個のスリーブ２に突設，あるいは連結される一対または複数対の回転翼３，４の内、対をなす一方の回転翼３の長さは攪拌翼６の長さと同等程度であり、他方の回転翼４は攪拌翼６より短い。
【００２０】
図１，図２に示す回転翼３，４の内、長い回転翼３は掘削ロッド５の回転と共に、もしくは昇降と共に開閉するよう、スリーブ２の外周に一体化しているプレート21にピン22により水平な軸、あるいは水平に対して傾斜した軸の回りに回転自在に連結される。
【００２１】
スリーブ２に回転自在に連結された回転翼３は掘削ロッド５の回転と停止によって開閉する他、掘削ロッド５の昇降によって開閉する。掘削ロッド５の回転と停止によって開閉する場合、回転翼３は閉鎖状態からは遠心力によって開放し、掘削ロッド５の回転の停止によって閉鎖する。
【００２２】
掘削ロッド５の昇降によって開閉する場合、回転翼３は両面が鉛直面に対して傾斜した状態でスリーブ２に連結され、掘削ロッド５の降下時の土の上向きの抵抗によって開放し、掘削ロッド５の上昇時の下向きの抵抗によって閉鎖する。
【００２３】
図３，図４は最も基本的な攪拌装置１を示す。図面では平面上、長さの異なる回転翼３，４をスリーブ２を挟んで同一線上に位置させているが、必ずしも回転翼３，４が同一線上に位置する必要はない。
【００２４】
図５，図６は一個のスリーブ２に対し、回転翼３，４を軸方向に二段に突設，あるいは連結した場合を示す。この場合、回転翼３，４の重量によるスリーブ２への偏心の影響を低減するために、上下に隣接する各段の長い回転翼３，３の方向は互いにずれて配置される。二本の回転翼３，４を平面上、同一線上に位置させ場合、上下の回転翼３，３と回転翼４，４は互いに逆を向いて配置される。
【００２５】
図７は一個のスリーブ２に対し、回転翼３，４を軸方向に三段に突設，あるいは連結した場合を示す。この場合も、スリーブ２への偏心の影響を低減するために、長い回転翼３，３，３と短い回転翼４，４，４は平面上、周方向に均等に配置される。
【００２６】
図８は短い回転翼４と長い回転翼３による掘削土の攪拌の様子を示す。スリーブ２は掘削ロッド５の回転時、掘削ロッド５の外周面とスリーブ２の内周面間に生ずる摩擦力によって掘削ロッド５と共に回転しようとするが、回転翼３，４が掘削ロッド５の回転の向きとは逆向きに土の抵抗を受けることで、掘削ロッド５に対して遅れて回転する。この結果、掘削ロッド５と回転翼３，４間に相対的な回転が生じ、掘削ロッド５に突設，あるいは連結されている攪拌翼６と、回転翼３，４によって掘削土が攪拌される。
【００２７】
具体的には図８に示すように短い回転翼４がその回転の向きに掘削土を押しながら、孔壁側へ排除し、その回転翼４の通過後にその位置を通過する長い回転翼３が回転翼４によって排除された掘削土を掘削ロッド５の回転の向きに押しながら、回転翼３の上下に排除する。掘削土はこの交互に通過する短い回転翼４と長い回転翼３によって入念に攪拌，混合される。
【００２８】
図１，図２に示す攪拌装置１はソイルセメント９と、鋼管杭や中空のコンクリート杭等の中空杭10からなる合成杭11を構築する場合で、特に中空杭10が定着される支持層12や支持層12に到達する以前の中間層が硬質層13である場合に使用される。その場合、攪拌翼６には爪が突設され、攪拌翼６は攪拌の機能と掘削の機能を持つ。
【００２９】
この場合の攪拌翼６は回転翼３，４と同様に掘削ロッド５の外周に、掘削ロッド５の回転から絶縁された状態で装着されるスリーブ８に回転自在に連結され、掘削ロッド５の回転や昇降と共に開閉する。
【００３０】
図９に図１，図２に示す掘削ロッド５を用いて合成杭11を構築する場合の施工手順を示す。図９中、攪拌装置１は省略してある。
【００３１】
(a) に示すように掘削ロッド５の下端に接続しているビット14が硬質層13に到達するまでは掘削ロッド５が中空杭10の下端より突出し、一方の向きに回転（正回転）した状態で、ビット14と開放している攪拌翼６によって地盤が掘削され、同時に掘削ロッド５を通じて、もしくは地上から地中に供給される固化材と掘削土が攪拌，混合される。
【００３２】
ビット14が硬質層13に到達した時点で、(b) に示すように掘削ロッド５を逆回転させながら上昇させて中空杭10内に格納する。
【００３３】
その状態で(c) に示すように掘削ロッド５と中空杭10を回転させ、ビット14と中空杭10の爪によって硬質層13を貫通するまで地盤を掘削する。
【００３４】
硬質層13の貫通後、(d) に示すように掘削ロッド５と中空杭10を硬質層13の上層まで引き上げ、再度掘削ロッド５を(a) と同様に中空杭10の下端より突出させると共に、掘削ロッド５を正回転させて攪拌翼６を開放させ、(e) に示すようにビット14と攪拌翼６によって支持層12まで地盤を掘削しながら、固化材と掘削土を攪拌翼６によって攪拌，混合し、杭先端部15を構築する。
【００３５】
その後、杭先端部15の、掘削土と固化材からなるソイルセメント９の硬化前に、一旦掘削ロッド５と中空杭10が引き上げられる。このとき、掘削ロッド５は逆回転しながら引き上げられ、攪拌翼６が閉鎖する。
【００３６】
更に攪拌翼６を閉鎖させたまま、掘削ロッド５を中空杭10の内部に取り込んだ後に中空杭10を杭先端部15中に圧入し、掘削ロッド５を引き上げることにより施工が終了する。
【００３７】
支持層12が硬質層13である場合にも、図15−(a) 〜(e) に示す工程と同様に施工される。
【００３８】
【発明の効果】
攪拌翼が装着される掘削ロッドの外周に、掘削ロッドの回転から切り離されて遅れた状態で回転するようにスリーブを装着し、スリーブの外周に、一対または複数対の回転翼を二方向に向けて突設，あるいは連結することで、掘削ロッドの回転時に掘削ロッドと回転翼を相対的に回転させると共に、２本で対をなす一方の回転翼の長さを攪拌翼の長さと同等程度の大きさにし、他方の回転翼の長さを攪拌翼より短くすることで、交互に通過する長さの異なる回転翼によって掘削土を入念に攪拌するため、攪拌翼による掘削土の攪拌が回転翼によって補われ、掘削土の攪拌効率を高めることができる。
【００３９】
請求項２では回転翼をスリーブに対して軸方向に多段に突設，あるいは連結するため、回転翼による掘削土の攪拌効率がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  攪拌装置を掘削ロッドに装着した様子を示した立面図である。
【図２】  図１の側面図である。
【図３】  最も単純な攪拌装置を示した斜視図である。
【図４】  (a) は図３の立面図、(b) は(a) の平面図である。
【図５】  回転翼を二段に配置した攪拌装置を示した斜視図である。
【図６】  (a) は図５の立面図、(b) は(a) の平面図である。
【図７】  (a) は回転翼を三段に配置した攪拌装置を示した立面図、(b) は(a) の平面図である。
【図８】  回転翼による掘削土の攪拌の様子を示した斜視図である。
【図９】  (a) 〜(e) は支持層までの間に硬質層が存在する場合の施工手順を示した立面図である。
【符号の説明】
１……攪拌装置、２……スリーブ、21……プレート、22……ピン、３，４……回転翼、５……掘削ロッド、６……攪拌翼、７……ストッパ、８……スリーブ、９……ソイルセメント、10……中空杭、11……合成杭、12……支持層、13……硬質層、14……ビット、15……杭先端部。
【図１】
0003718042.tif 000002
【図２】
0003718042.tif 000003
【図３】
0003718042.tif 000004
【図４】
0003718042.tif 000005
【図５】
0003718042.tif 000006
【図６】
0003718042.tif 000007
【図７】
0003718042.tif 000008
【図８】
0003718042.tif 000009
【図９】
0003718042.tif 000010