(57)【要約】【課題】 共回り防止翼の回転状態の監視をするためのセンサを、地盤中に位置させることなくして、その監視ができるようにし、センサの信頼性、耐久性を高める。【解決手段】地盤改良用の混合、攪拌装置として、回転ロッド１０１の回転による掘削過程で回転が規制される共回り防止翼２１に衝突することで振動を発生させる振動発生体４１を攪拌翼３１にバネ材４３を介して設けた。このような混合、攪拌装置を用い、掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、振動発生体４１が共回り防止翼２１に衝突する際に発生する振動をセンサ５１にて検出して、その検出データから共回り防止翼２１の回転停止状態又は回転状態を検出することとした。センサ５１は、地表上に位置する回転ロッド１０１の上端のモータ１０５のケーシングに取り付けることでよいため、従来のように地盤９００中に配置される場合のような損傷を受けない。【選択図】図１
2011174294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置において、
前記回転ロッドの回転による掘削過程で回転が規制される前記共回り防止翼に衝突することで振動を発生させる振動発生体が、該回転ロッドに直接又は間接的に設けられていることを特徴とする地盤改良用の混合、攪拌装置。
【請求項２】
先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置において、
前記回転ロッドの回転による掘削過程で回転する掘削翼、攪拌翼又は前記回転ロッドに設けられた被衝突部位に衝突することで振動を発生させる振動発生体が、前記共回り防止翼に直接又は間接的に設けられていることを特徴とする地盤改良用の混合、攪拌装置。
【請求項３】
前記振動発生体は、バネ体を介して設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の地盤改良用の混合、攪拌装置。
【請求項４】
掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に発生する前記振動を、センサにて検出して、その検出データから前記共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出する方法を含んでいる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤改良用の混合、攪拌装置を用いた地盤改良用の混合、攪拌方法。
【請求項５】
先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置であって、
前記攪拌翼は、前記回転ロッドから横向きに延び、前記掘削翼の掘削回転径より小さい突出長の横軸体と、この横軸体に外嵌めされてその横軸回りに回転自在に配置された回転体と、該回転体の外周面において該回転体の軸線方向から見て略等角度間隔をおいて該回転体の外方に延びる少くとも３つの突出片とを備えており、
該突出片が、前記回転ロッドの回転による掘削過程で回転が規制される前記共回り防止翼に衝突することで、該回転体を前記横軸体の横軸回りに間欠的に回転させるように構成されてなる地盤改良用の混合、攪拌装置を用いる地盤改良用の混合、攪拌方法において、
掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、前記突出片が前記共回り防止翼に衝突する際に発生する振動をセンサにて検出して、その検出データから共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出する方法を含んでいることを特徴とする地盤改良用の混合、攪拌方法。
【請求項６】
先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置であって、
この共回り防止翼は、前記回転ロッドから横向きに延び、前記掘削翼の掘削回転径より大きい突出長の横軸体と、この横軸体の前記掘削回転径より内方において該横軸体に外嵌めされてその横軸回りに回転自在に配置された回転体と、該回転体の外周面において掘削土の混合攪拌手段として該回転体の軸線方向から見て略等角度間隔をおいて該回転体の外方に延びる少くとも３つの突出片とを備えており、
前記回転ロッドには、前記横軸体が前記回転ロッドの軸線回りに回転しないときにおいて該回転ロッドが回転した際に前記突出片に衝突して前記回転体と共に該突出片を前記横軸体の軸線回りに間欠的に回転させる少くとも１つの回転用駆動部を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置を用いる地盤改良用の混合、攪拌方法において、
掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、前記回転用駆動部が前記突出片に衝突する際に発生する振動をセンサにて検出して、その検出データから共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出する方法を含んでいることを特徴とする地盤改良用の混合、攪拌方法。
【請求項７】
前記回転用駆動部が、前記攪拌翼又は前記掘削翼であることを特徴とする請求項６に記載の地盤改良用の混合、攪拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木、建設の基礎工事などにおける軟弱地盤の地盤改良用の混合、攪拌装置、及び地盤改良用の混合、攪拌方法に関する。詳しくは、回転ロッドとともに回転して掘削土と固化材を混合、攪拌する攪拌翼と、静止して掘削土の共回りを防止する共回り防止翼とを備えた地盤改良用の混合、攪拌装置、及びこのような装置により、回転ロッドを地表（地面）から地盤中に貫入し、同回転ロッドの先端又は先端寄り部位に設けられた掘削翼や、それより後方においに設けられた攪拌翼（単に、混合攪拌翼ともいわれる）にて、地盤中の掘削した土砂を混合、攪拌（かくはん）すると共に、石灰系やセメント系等のスラリー状の固化材（固結材）を吐出して、このような土砂とこの固化材とを混合攪拌し、その後、固結させることで、地盤を強固なものに改良する地盤改良用の混合、攪拌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の地盤改良用の混合、攪拌装置としては、回転ロッド（回転駆動手段により回転する掘削軸）の先端又はその近傍に設けられた掘削翼、及びそれより後方に設けられた攪拌翼に加えて、この掘削翼の外径（掘削回転径）より大きな径（回転ロッドからの横方向への突出長）を持つ共回り防止翼を、回転ロッドにボスを介して回転自在に装着して、掘削した土砂（土塊）の共回りを防止するようにしたものが知られている（特許文献１）。また、共回り防止翼を横軸体とし、この横軸体に、掘削翼の外径（掘削回転径）の内方において、該横軸体の軸線回りに回転自在の筒状体を備えており、さらに、該筒状体は、掘削土の混合攪拌手段として該筒状体の軸線方向から見て略等角度間隔をおいて該筒状体の外方に延びる少くとも３つの突出片を備えている一方、前記回転ロッドには、前記横軸体が前記回転ロッドの軸線回りに回転していないときにおいて該回転ロッドが回転した際に、前記突出片に当たって前記筒状体と共に該突出片を前記横軸体の軸線回りに回転させる少くとも１つの回転用駆動部を備えているものがある（特許文献２）。
【０００３】
上記特許文献１の従来技術においては、その掘削翼の回転によって地盤（土壌）を掘り進むと、地盤は、その掘削翼の外径と略同径の円柱状に掘削され、同時に攪拌翼により攪拌される。この際、共回り防止翼は、その回転ロッドからの突出長が掘削翼のそれより長いため、その長さの差（食込み長さ）分、端部が、掘削部位の外方（未掘削土の部位）に押し込まれるようにして地盤中に食込んでいき、拘束された状態となる。このため、この共回り防止翼は、回転ロッドの軸線周りに回転しないか、回転が規制される。これにより、この掘削過程で、掘削翼および攪拌翼と共に、団子状をなして一緒に回転ロッド回りに回ろうとする、いわゆる共回り現象を起こすような土塊（土砂）が、その共回り防止翼に当り、したがって、掘削土の共回りが止められる。そして、このような掘削土の混合、攪拌状態において、回転ロッドの先端からスラリー状（液状）の固化材を吐出しつつ、これと掘削土とを混合、攪拌し、回転ロッドを引き上げた後、それを固結させることにより、改良体中に大きな土塊が残ったり、固化材のみが偏在して固化したような不均質ではない、高品質の改良体が得られる、というものである。また、特許文献２に記載の技術は、回転用駆動部を突出片に当てることで、前記筒状体と共に該突出片を前記横軸体の軸線回りに回転させてることで、上記したような掘削土の共回りの防止に加えて、それを三次元的に混合攪拌する、というものである。
【０００４】
ところで、上記した従来技術で、共回り防止翼の回転の停止又は規制をより確実にするためには、共回り防止翼の突出長を長くし、外方の端部の未掘削土中に食込む長さを大きくすればよい。しかし、その長さが大きくなるほど、未掘削土中に食込ませる際の抵抗が増大する。また、大きい石やガレキ等に衝突しやすくなり、施工の中断等に追い込まれやすくなる等の問題がある。このため、従来は、共回り防止翼の先端部位の食込み長さをなるべく小さく設定して、施工の容易、効率化を図っていた。
【０００５】
一方、上記の共回り防止翼は、回転ロッドに回転自在に取り付けられており、その掘削過程では、掘削範囲外の地盤に食い込んだ先端部における抵抗力によって、平面視、停止しているだけである。このため、石、ガレキ及び掘削土の粘着力が大きい場合など、掘削土が攪拌翼に団子状に付着して共回り防止翼を回転ロッドと同様に回転させようとする力が、共回り防止翼を回転しないように保持している地盤の抵抗力を上まわる場合がある。このような場合には、共回り防止翼が回転してしまい、掘削土の共回りを起こす。また、共回り防止翼と掘削翼との間、あるいは共回り防止翼と攪拌翼との間に、石等の異物が挟まった場合などにも、同様のことが起こってしまう。他方、このような共回り現象の発生は、外部からは視認できないし、結果として、改良体の品質低下を招くことになる。これは、特許文献２に記載の技術においても同様である。すなわち、特許文献２に記載の技術では、共回り防止翼をなす横軸体が、回転ロッドの軸線周りにそれと同様に回転していれば、掘削土の回転ロッド回りの共回りを防止できないだけでなく、共回りを促進してしまうこともある上、三次元的な混合攪拌も得られない。
【０００６】
こうした中、掘削土の共回りを施工中に監視する監視装置を備えた地盤改良用の混合、攪拌装置が提案されている（特許文献３，４）。この攪拌、混合装置は、非接触タイプのカウントセンサーとして、マグネットを共回り防止翼側に設けられた凹部内に固定しておく一方、回転ロッドにおける前記マグネットに対向する位置に設けられた凹部に、磁気式近接スイッチを収納しておき、この磁気式スイッチにマグネットが一定範囲に近づいたときこれを検出し、その回数（相対回転数）をカウントすることで、共回り防止翼の停止、或いは回転状態を確認、監視するように構成されている。すなわち、このカウントセンサーで、回転ロッドに対する共回り防止翼の相対回転数を検出し、その相対回転数が、回転ロッドの回転数と略同じであれば共回り防止翼は停止しており、したがって、掘削土の共回りは生じていないとみられる一方、その相対回転数が回転ロッドの回転数を大幅に下回っていれば共回り防止翼は回転しており、掘削土の共回りが生じていることとなる。こうして、その監視を行うというものである。
【０００７】
なお、前記監視装置を備えた地盤改良用の混合、攪拌装置では、相対回転数の検出用の電気信号を出力する送信ケーブルが、回転ロッドの肉厚断面内に設けられた磁気式近接スイッチから、回転ロッドの上端まで貫通する孔内を通され、その上端に設けられたスリップリング（スイベル継手）を介して外部に引き出され、地上に設置されたカウンター装置に接続される構成となる。すなわち、相対回転数を示す信号はこの送信ケーブルを介して送信され、カウンター装置にて受信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５８−２９３７４号公報
【特許文献２】特開平８−１２０６６５号公報
【特許文献３】特開２０００−１４４７０３号公報
【特許文献４】特開２００１−３２３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記構成の磁気式スイッチを用いた検出方法では、次のような解決すべき課題がある。というのは、このような地盤改良用の混合、攪拌装置の掘削ヘッドは、地盤を掘削し、その掘削した土砂と固結材（水性のスラリー）とを地盤内で混合攪拌するものであることから、上記のようなカウントセンサーは、土砂とスラリーとのいわば液状化に近い地盤中という過酷な条件下におかれる。したがって、それは基本的に壊れやすいという重大な問題がある。また、回転ロッドは、通常、鉄製（磁性体）であることや、土砂中に含まれる砂鉄の影響を受けやすい。したがって、検出における信頼性が低いといった問題もある。
【００１０】
しかも、回転ロッドと共回り防止翼は、その使用条件を考慮すると、精密或いは複雑な構造を採用できないことから、通常は、回転自在の回り対偶の関係で、その取り付けがなされているのみである。したがって、その対偶の間には隙間があるうえに、その対偶面の摩耗の発生が大きく、どうしてもガタツキを生じやすい。こうしたことからしても、その隙間に土砂や砂鉄等が入り込みやすく、この意味においても、カウントの信頼性にかけるといった問題があった。
【００１１】
さらに、回転ロッドに沿って送信ケーブルを設ける場合には、その分のケーブルが必要となるだけでなく、使用条件に基づきショートの危険性も高く、また、回転ロッドを上下に接続して使用する場合には、通常は、ケーブルの接続手段も必要となる。一方、このような送信ケーブルを用いず、電気信号を無線伝送手段により送信するときは、高コストを招いてしまう等の問題がある。なお、特許文献３には、カウントセンサーとして、リミットスイッチ等を備えた接触式タイプのものでもよいとされているが、このようなものが、土砂とスラリーとのいわば液状化に近い混合状態過程の中で使用される場合には、その信頼性はきわめて低く、実用上の使用に耐えられないか、耐久性が極めて低いという問題がある。いずれにしても、特許文献３，４に記載の上記従来技術では、カウントセンサーを地盤中となる部位に取り付けることになることから、耐久性、信頼性に問題がある。
【００１２】
本発明は、上記した従来技術における共回り防止翼の回転状態の監視技術の問題点を解決した技術を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置において、
前記回転ロッドの回転による掘削過程で回転が規制される前記共回り防止翼に衝突することで振動を発生させる振動発生体が、該回転ロッドに直接又は間接的に設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置において、
前記回転ロッドの回転による掘削過程で回転する掘削翼、攪拌翼又は前記回転ロッドに設けられた被衝突部位に衝突することで振動を発生させる振動発生体が、前記共回り防止翼に直接又は間接的に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記振動発生体は、バネ体を介して設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の地盤改良用の混合、攪拌装置である。
請求項４に記載の発明は、掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に発生する前記振動を、センサにて検出して、その検出データから前記共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出する方法を含んでいる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤改良用の混合、攪拌装置を用いた地盤改良用の混合、攪拌方法である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置であって、
前記攪拌翼は、前記回転ロッドから横向きに延び、前記掘削翼の掘削回転径より小さい突出長の横軸体と、この横軸体に外嵌めされてその横軸回りに回転自在に配置された回転体と、該回転体の外周面において該回転体の軸線方向から見て略等角度間隔をおいて該回転体の外方に延びる少くとも３つの突出片とを備えており、
該突出片が、前記回転ロッドの回転による掘削過程で回転が規制される前記共回り防止翼に衝突することで、該回転体を前記横軸体の横軸回りに間欠的に回転させるように構成されてなる地盤改良用の混合、攪拌装置を用いる地盤改良用の混合、攪拌方法において、
掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、前記突出片が前記共回り防止翼に衝突する際に発生する振動をセンサにて検出して、その検出データから共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出する方法を含んでいることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、先端又は先端寄り部位に掘削翼を備えた回転ロッドと、該掘削翼より上方において該回転ロッドに設けられた攪拌翼と、前記回転ロッドにその軸線回りに回転自在に取付けられ、前記掘削翼による掘削回転径より大径をなす突出長を有する共回り防止翼と、を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置であって、
この共回り防止翼は、前記回転ロッドから横向きに延び、前記掘削翼の掘削回転径より大きい突出長の横軸体と、この横軸体の前記掘削回転径より内方において該横軸体に外嵌めされてその横軸回りに回転自在に配置された回転体と、該回転体の外周面において掘削土の混合攪拌手段として該回転体の軸線方向から見て略等角度間隔をおいて該回転体の外方に延びる少くとも３つの突出片とを備えており、
前記回転ロッドには、前記横軸体が前記回転ロッドの軸線回りに回転しないときにおいて該回転ロッドが回転した際に前記突出片に衝突して前記回転体と共に該突出片を前記横軸体の軸線回りに間欠的に回転させる少くとも１つの回転用駆動部を備えてなる地盤改良用の混合、攪拌装置を用いる地盤改良用の混合、攪拌方法において、
掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、前記回転用駆動部が前記突出片に衝突する際に発生する振動をセンサにて検出して、その検出データから共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出する方法を含んでいることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記回転用駆動部が、前記攪拌翼又は前記掘削翼であることを特徴とする請求項６に記載の地盤改良用の混合、攪拌方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の地盤改良用の混合、攪拌装置によれば、回転ロッドを単位時間当たり所定の回転数で回転させて地盤を掘削する場合、共回り防止翼が平面視、停止しているときは、前記振動の発生状態、すなわち振動波のピークの周期は基本的に所定のものとなる。したがって、このような混合、攪拌装置を用いて、掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、前記振動発生体が前記共回り防止翼に衝突する際に発生する振動をセンサにて検出して、その検出データから共回り防止翼の回転停止状態又は回転状態を検出することができる。これにより、掘削土の共回りを監視することができる。すなわち、時間当たりの振動波のピークの発生回数が所定のものか、それに近いものであれば、共回り防止翼は停止しているか、略停止していると認められ、混合攪拌が好ましい状態で行われていると確認できる。したがって、この場合には、そのまま施工を続ければよい。一方、時間当たりの振動波のピークの発生回数が所定のものに比較して大幅に少ない場合には、共回り防止翼が回転しており、掘削土の混合攪拌が好ましくない状態で行われていることがわかる。したがって、このような場合には、回転ロッドを地中から引き抜くなどして再度、掘削施工をするなどの対策を講じることができる。
【００１９】
そして、本発明で注目すべきは、上記振動をセンサにて検出することによって、共回り防止翼の前記回転ロッド回りの回転停止状態又は回転状態を検出するようにした点である。すなわち、上記振動はその発生箇所から回転ロッドの上端など、金属製の回転ロッド自体（通常、鋼管）のみでなく、その回転ロッドと連なっている部位まで、そのまま伝播する。したがって、振動を検出するセンサ（振動を検出するための加速度センサや振動センサ）は、例えば、回転ロッドにおける地上に位置する上端部位にスイベル金具等を介して取り付けておくことができるという点である。すなわち、検出した信号を制御装置に送信するケーブルも含め、センサを、上記従来技術のように、土砂とスラリーとのいわば液状化に近い地盤中という過酷な条件、環境下ではなく、地表上に設置することができるため、上記した従来技術における問題点を一挙に解決でき、信頼性及び耐久性を著しく高めることができる上、施工コストの低減も図られる。なお、本発明において、「バネ体」は板バネやコイルバネが例示されるが、その他のフレキシブルな構造体であればよい。
【００２０】
なお、請求項６、７は、いわゆる三次元攪拌装置を用いた場合であるが、この場合には、振動発生体としての前記回転用駆動部が突出片に衝突する際に発生する振動を検出することで、上記と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を具体化した地盤改良用の混合攪拌装置の実施の形態の一例の正面図。
【図２】図１の矢印Ａ１からみた図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図１の変形例の正面図。
【図５】図４の変形例の正面図。
【図６】本発明を具体化した地盤改良用の混合攪拌装置の実施の形態の別例の正面図。
【図７】図６の矢印Ａ２から見た部分図。
【図８】本発明を具体化した地盤改良用の混合攪拌装置の実施の形態の別例の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態例について、図１〜図３に基づいて説明する。図中１００は、地盤改良用の混合、攪拌装置の一例を示したもので、これを構成する回転ロッド１０１は、中空軸（管）状をなし、その上端に設けられた回転駆動手段をなす例えば、オーガモータ（以下、モータ）１０５の回転駆動により回転するよう構成されている。そして、回転ロッド１０１には、この先端（図１下端）側から上方に向けて、掘削翼１１、共回り防止翼２１、及び攪拌翼３１が、それぞれ、回転ロッド１０１に垂直となるように、横方向に突出する形で設けられている。
【００２３】
掘削翼１１は、地盤９００を所定の掘削回転径（回転径Ｄ１）で掘削するところであり、回転ロッド１０１に溶接又はボルト締めで固定されている。また、攪拌翼３１は、掘削が進行して、攪拌翼３１自身が地盤９００中に入り込んだ状態で、地中の掘削土を混合攪拌するところであり、掘削翼１１の回転径と同径か、それ以下の回転径Ｄ２となる突出長さを有する帯板状の鉄板から形成されており、回転ロッド１０１に固定されている。すなわち、攪拌翼３１は、回転ロッド１０１と共に回転して、回転ロッド１０１の先端の吐出口１０３から吐出される例えば、セメント系のスラリーからなる固化材（固結材）と、掘削土とを混合攪拌するように構成されている。なお、この固化材は、外部のスラリー供給手段（図示せず）から回転ロッド１０１内に通されたチューブ（図示せず）を介して圧送されるよう構成されている。
【００２４】
一方、共回り防止翼２１は、帯板状の鉄板からなり、回転ロッド１０１に対して回転自在に外嵌された環状体２３から、横方向に突出するように設けられており、その突出長は、掘削翼２１の突出長（回転径Ｄ１）より大きい直径Ｄ３を有するように設定されている。なお、環状体２３は、回転ロッド１０１に対してその先後（上下）に移動しないよう、回転ロッド１０１に設けられた規制リング部１１０にてその移動が規制されている。しかして、回転ロッド１０１を上端のモータ１０５で回転して掘削翼１１による地盤９００の掘削を開始した後、さらには攪拌翼３１により掘削土を攪拌する際には、このような共回り防止翼２１の先端部のうち、掘削翼１１による掘削径（掘削回転径Ｄ１）の外側に位置する部位２５を、その掘削径（掘削回転径Ｄ１）の外側の地盤９００部位（未掘削土部位）に食込ませる。こうすることで、共回り防止翼２１自体は、地盤９００に対して平面視、回転しない。すなわち、このようにして回転しない共回り防止翼２１は、掘削、混合過程で、掘削翼１１や攪拌翼３１に団子状に付着するなどして掘削翼１１や攪拌翼３１と共に、回転ロッド１０１の回りに回転しようとする掘削土の共回りを阻止する作用をなすことから、掘削土はスラリー状をなす固化材と共に十分に混合攪拌される。なお、攪拌翼３１、共回り防止翼２１は、回転ロッド１０１の上下に、間隔を保持して複数（組）設けても良いが、本例では、説明を簡易にするため、それぞれ１つ設けたものとしている。
【００２５】
また、本例では、攪拌翼３１が回転ロッド１０１とともに回転する際、停止している共回り防止翼２１に対し、衝撃を付与するように設けられた振動発生体４１が、バネ材（例えば、バネ鋼などからなる板バネ）４３を介して、攪拌翼３１の片翼（一方）の下縁に固定されている。すなわち、下向きに垂れ下がる配置で、攪拌翼３１に固定されたバネ材４３を介して、振動発生体（例えば、鉄棒又は鉄製の短円柱体）４１が固定されており、図２、図３に示したように、攪拌翼３１が回転ロッド１０１と共に回転することで、その振動発生体４１が共回り防止翼２１に衝突して振動を発生させるように構成されている。そして、その衝突後は、図２に示したように、バネ材４３を弾性変形させて共回り防止翼２１を乗り越えて、回転を連続するように構成されている。本例では、共回り防止翼２１が、平面視（図１を上から見て）、回転ロッド１０１に対して対称配置で延びる形で設けられている。このため、回転ロッド１０１が１回転するたびに、振動発生体４１が共回り防止翼２１に２回衝突する構成とされている。
【００２６】
さて、このような本例では、上記もしたように、その回転ロッド１０１の上端に対し、回転ロッド１０１を回転駆動するモータ１０５が取り付けられている。そして、そのモータ１０５を包囲するケーシングの上端部には、振動発生体４１が共回り防止翼２１に衝突して発生する振動を検出するセンサ（例えば、加速度センサ）５１が取り付けられている。
【００２７】
そして、この加速度センサ５１からは、検出された振動を電気信号として取り出し送信する送信ケーブル６１が、外部に配置された信号受信用の制御装置７１に接続されている。そして、この制御装置に付設されたモニター８１等の出力表示手段にて、振動波の状態が出力されるように構成され、検出装置をなしている。
【００２８】
上記したような本例の地盤改良用の混合、攪拌装置１００においては、回転ロッド１０１を鉛直に立てて、これを回転し、その先端の掘削翼１１にて掘削し、共回り防止翼２１の端部２５を掘削径Ｄ１の外側の未掘削土中に食込ませて、掘削を進め、回転する攪拌翼３１にて掘削土を攪拌するようにする。そして、回転ロッド１０１を所定の回転数（ｒｐｍ）で回転しながら、固化材を掘削土中に吐出し、回転ロッド１０１と共に回転する掘削翼１１及び攪拌翼３１により、掘削土を固化材と共に混合攪拌する。しかる後、回転ロッド１０１を地中から引き抜き、固化材による固化後において改良固結体が得られる。そして、この混合、攪拌過程では、共回り防止翼２１はその端部２５を掘削回転径Ｄ１の外側の未掘削土中に食込ませているから、それが回転ロッド１０１の回りに回転することが規制されている。このため、掘削翼１１や攪拌翼３１と共に回転ロッド１０１の回りに回転（共回り）しようとする掘削土は、回転が規制されている共回り防止翼２１にてその回転（いわゆる共回り）が阻止される。
【００２９】
そして、上記例の地盤改良用の混合、攪拌装置１００による混合、攪拌過程では、共回り防止翼２１には、振動発生体４１が基本的には所定周期で衝突し、これを繰り返す。このとき、共回り防止翼２１が、平面視、停止している場合には、回転ロッド１０１が１回転するたびに、振動発生体４１が共回り防止翼２１に２回、所定の周期で衝突する。そして、その衝突に対応した振動がセンサ５１にて検出され、地上のモニタ８１にて表示、又は記録装置に記録される。これにより、回転ロッド１０１の回転数に対し、衝突回数に対応した振動発生回数が略２倍あれば、共回り防止翼２１は地盤９００中で略静止しており、掘削土のスラリー状の固化材とが所望とする状態で、混合攪拌されており、したがって、固結後の改良固結体は均質で高強度のものとなっている、と判定される。
【００３０】
一方、振動発生回数が回転ロッド１０１の回転数の２倍より、大幅に少ない場合には、共回り防止翼２１は地盤９００中で所望とする停止状態、又はそれに近い状態にはなく、相当程度回転しており、掘削土の共回りが生じていると判定できる。したがって、このような場合には、回転ロッド１０１を引き上げて再掘削するか、或いは、共回り防止翼２１をその突出長が長いものに取り替えて再掘削する等の対応をリアルタイムですることができる。
【００３１】
そして、重要なのは次の点である。本発明では、上記のような振動を検出するものであるから、センサ５１は、回転ロッド１０１の上端のモータ１０５のケーシングに取り付けるなど、地中でなく地盤（地表上）９００上に設置できるという点である。すなわち、このような振動はその発生箇所である振動発生体４１が共回り防止翼２１に衝突した箇所から回転ロッド１０１の上端など、金属製の回転ロッド１０１（通常、鋼管）と連なっている部位まで、略そのまま伝播するから、振動を検出するセンサ５１（振動センサ）を本例のように、地表上に位置するモータ１０５のケーシング、又は回転ロッド１０１の上端部位にスイベル金具を介して取り付けておくことができる。これにより、センサ５１で検出される信号を送信する送信ケーブル（電線）６１も地盤９００中を配線させる必要もなく、地上に設置した制御装置７１にそのまま接続することができる。このように、センサ５１を、上記従来技術のように、土砂とスラリー状の固化材との液状化した地盤９００中という過酷な条件、環境下ではなく、地盤９００上に設置することができるから、上記した従来技術におけるカウントセンサのように、地盤中に設けられることによる損傷等は全く生じない。したがって、信頼性及び耐久性を著しく高めることができるという特有の効果が得られる。
【００３２】
上記例では、回転ロッド１０１が１回転するたびに振動発生体４１が共回り防止翼２１に２回衝突するものとして説明したが、図４に示したように、共回り防止翼２１の片翼の上縁部に上向きに突出する被衝突用凸部２７を設けておき、振動発生体４１がこの被衝突用凸部２７に衝突するようにしておいて、回転ロッド１０１が１回転するたびに、振動発生体４１が共回り防止翼２１に１回衝突するようにしておいてもよい。すなわち、共回り防止翼２１に特殊形状部（被衝突用凸部２７）を設けておき、ここに振動発生体４１が衝突するようにしておけば、共回り防止翼２１の偏摩耗等の防止にも有効である。なお、図４の例では、共回り防止翼２１の片翼の上縁部に上向きに突出する被衝突用凸部２７を設けた点のみが、前例と相違するだけであるため、同一部位には同一の符号を付すに止め、その説明を省略するものとし、以下の各例でも、前例との相違点のみ説明するに止める。また、上記例では共回り防止翼が両翼のものにおいて具体化したが、これが片翼（一方にのみ突出する翼形状のもの）のものであってもよいことは明らかであり、この場合にも、回転ロッド１０１が１回転するたびに、振動発生体４１が共回り防止翼２１に１回衝突する。
【００３３】
なお、上記例では、振動発生体４１を攪拌翼３１に垂れ下がり状に設けた場合で説明したが、図４（左側）中に、２点鎖線で示したように、掘削翼１１に、バネ体４３を介して起立状に設けておいても良い。また、上記各例では、振動発生体４１を攪拌翼３１又は掘削翼１１に設けることで回転ロッド１０１に間接的に設けた場合を説明したが、振動発生体４１は、図４中に、２点鎖線で示したように、攪拌翼３１又は掘削翼１１ではなく、回転ロッド１０１に、屈曲状のバネ体４３等を介して直接取り付け、これが共回り防止翼に衝突するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、図５に示したように、振動発生体４１を停止しているべき共回り防止翼２１に、バネ体４３を介して、起立状に設けておき、回転ロッド１０１と共に回転する攪拌翼３１が回転する際にその振動発生体４１に衝突するようにしてもよい。同様に、図５中に２点鎖線で示したように、振動発生体４１を共回り防止翼２１に、バネ体４３を介して垂れ下がり状に設けておき、掘削翼１１が回転する際に振動発生体４１に衝突するようにしてもよい。これより、明らかであるが、掘削や攪拌を主目的としていない被衝突部位を回転ロッドに別途、固定、形成しておき、共回り防止翼２１に設けたこのような振動発生体４１に、回転ロッド１０１と共に回転するその被衝突部位が衝突することで振動を発生させても良い。
【００３５】
また、本発明に用いる地盤改良用の混合、攪拌装置は、振動発生体をバネ体を介して取り付けたものに限定されるものではない。図６、図７は、その一例を示したもので、同図の混合、攪拌装置２００においては、振動発生体を攪拌翼２３１において次のようにして構成している。すなわち、上記各例では攪拌翼３１が帯板状をなす単純翼形のものとして具体化した場合で説明したが、本例では、攪拌翼２３１を次のように形成して、振動発生体を構成している。すなわち、本例において攪拌翼２３１は、回転ロッド１０１から横向きに延び、掘削翼１１の掘削回転径Ｄ１と同じかそれより小さい突出長の横軸体２５１と、この横軸体２５１に外嵌めされてその横軸回りに回転自在に配置された筒状の回転体２６１と、この回転体２６１の外周面において回転体の軸線方向から見て略等角度間隔をおいてその回転体２６１の外方に延びる４本の棒状の突出片２４１とを備えている。そして、この突出片２４１は、回転ロッド１０１の回転による掘削過程で回転が規制される共回り防止翼２１に衝突することで、その筒状の回転体２６１を横軸体２５１の横軸回りに間欠的に回転させるように構成されている。すなわち、停止している共回り防止翼２１に突出片２４１をピン歯車がかみ合うように衝突させることで、この突出片２４１とともに回転ロッド１０１回りに回転する回転体２６１を横軸体回りに回転させるように構成されている。このため、共回り防止翼２１は、上記例におけるような帯板状をなす単純翼形の両翼形のでもよいが、本例では、回転ロッド１０１の軸線方向から見て、例えば、回転ロッド１０１の軸線回りに９０度間隔で４本延びる＋形状として配置されている。
【００３６】
このような地盤改良用の混合、攪拌装置２００において地盤９００改良する際には、上記構成に基づき、突出片２４１は、回転ロッド１０１の回転による掘削過程で回転が規制される共回り防止翼２１に歯車がかみ合うように衝突することで、その筒状の回転体２６１を横軸体２５１の横軸回りに間欠的に回転させる。このため、このような混合、攪拌装置２００においては、回転する突出片２４１を振動発生体としている。すなわち、掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際、その振動発生体をなす突出片２４１が共回り防止翼２１に衝突する際に発生する振動を、上記例と同様に設けたセンサ５１にて検出して、その検出データから共回り防止翼２１の回転停止状態又は回転状態を検出することができる。本形態では、共回り防止翼２１が停止している場合には、回転ロッド１０１が１回転する際に、左右の横軸体２５１に設けられた突出片２４１が４回、共回り防止翼２１に同期してかみ合い、そのかみ合い時において衝突があるため、その衝突において発生する振動に基づいて、共回り防止翼２１の回転停止状態又は回転状態を上記例と同様にして判別することができる。なお、本例では、４本の突出片２４１を有している攪拌翼２３１を左右一対設けたため、振動の発生状態が複雑化することから、その検出を容易とするためには、片方のみ設けたものとするとよい。
【００３７】
上記例では、共回り防止翼２１が帯板状をなす単純翼形のものとして具体化した場合で説明したが、本発明において共回り防止翼はこのようなものに限定されるものではなく、それが、図８に示したような、三次元的な混合攪拌作用をなす混合攪拌装置である場合においても、前記例からも理解されるが、具体化できる。
【００３８】
すなわち、図８の混合攪拌装置３００においては、共回り防止翼３２１は、回転ロッド１０１から横向きに延び、掘削翼１１の掘削回転径Ｄ１より大きい突出長の横軸体３５１と、この横軸体３５１のうち、掘削回転径Ｄ１より内方においてその横軸体３５１に外嵌めされてその横軸回りに回転自在に配置された回転体３６１と、該回転体３６１の外周面において掘削土の混合攪拌手段として該回転体３６１の軸線方向から見て略等角度間隔をおいて該回転体３６１の外方に延びる４本の棒状をなす突出片３４１とを備えている。そして、回転ロッド１０１には、横軸体３５１が回転ロッド１０１の軸線回りに回転しないときにおいて回転ロッド１０１が回転した際に、棒状の突出片３４１に衝突して回転体３６１と共にその突出片３４１を、ピン歯車のように横軸体３５１の軸線回りに間欠的に回転させる回転用駆動軸（回転用駆動部）４０１を、回転ロッド１０１の軸回りに等角度間隔で４本備えている。なお、本例ではこの回転用駆動軸４０１又は突出片３４１が振動発生体をなすことになる。
【００３９】
しかして、図８の混合攪拌装置３００を用いて掘削土を掘削して、混合、攪拌する際、共回り防止翼２１をなす横軸体３５１の先端２５を未掘削土に食込ませて停止しているとき、すなわち、掘削した掘削土と固化材とを混合攪拌する際に、回転用駆動部４０１が突出片３４１に衝突する際に発生する振動を、上記各例と同様にして取付けたセンサ５１にて検出して、その検出データから、前例と同様にして共回り防止翼２１の回転停止状態又は回転状態を検出することができる。なお、本例におけるような回転用駆動部４０１を設けることなく、攪拌翼３１又は掘削翼１１にて、突出片３４１に衝突させてその衝突時の振動を検出するようにしてもよい。
【００４０】
上記においては、センサ５１は、回転ロッド１０１の上端に取付けたモータ１０５のケーシングに取付けた場合で説明したが、回転ロッド１０１の回転駆動を回転ロッド１０１の上端で行わない場合には、回転ロッド１０１の上端にスイベル継手（金具）を介してセンサ５１を取り付けることもできる。センサ５１の取付け位置は、振動が検出できる位置であればよく、適宜に設定すればよい。
【００４１】
なお、センサとしては、上記振動、すなわち、振動の発生状態を検出して、これから共回り防止翼の停止状態又は回転状態を検出できればよく、したがって、金属ひずみゲージや半導体ひずみゲージを用いる等の構成を有する加速度センサ、衝撃センサ、或いは各種の振動センサを用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１１ 掘削翼
２１、３２１  共回り防止翼
３１、２３１   攪拌翼
４１  振動発生体
４３  バネ材
１００、２００，３００  地盤改良用の混合、攪拌装置
１０１ 回転ロッド
２４１，３４１  突出片
２５１，３５１ 横軸体
２６１，３６１ 回転体
４０１ 回転用駆動部
【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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【図７】
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【図８】
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