(57)【要約】      （修正有）【課題】共回り現象の発生を防止しながら、掘削土と薬液とを均一に攪拌混合させる掘削攪拌装置を提供する。【解決手段】回転中心に対して径方向に延出される複数の羽根３３を有する掘削翼３１と、複数の羽根３３の上方に各々配置され、前記回転中心から径方向に延出される複数のアーム３５と、複数のアーム３５と掘削翼３１との間で、掘削翼３１の回転軸方向の複数の位置に配置され、掘削翼３１とは逆方向に回転する第１の攪拌翼と、掘削翼３１の回転により掘削された土壌を前記第１の攪拌翼に向けて取り込む、掘削翼３１の回転方向の先端側に向けて先細りする形状の取込部３６ａを有し、複数のアーム３５の各アームの先端部と掘削翼３１が有する各羽根の先端部とを連結する連結部３６と、連結部３６に設けられ、前記第１の攪拌翼のうち、掘削翼３１の回転軸方向において隣り合う前記第１の攪拌翼の移動軌跡間に延出される共回り防止翼とを含む。【選択図】図３
2019065604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に対して径方向に延出される複数の羽根を有する掘削翼と、
前記掘削翼が有する前記複数の羽根の上方に各々配置され、前記回転中心から径方向に延出される複数のアームと、
前記複数のアームと前記掘削翼との間で、前記掘削翼の回転軸方向の複数の位置に配置され、前記掘削翼とは逆方向に回転する第１の攪拌翼と、
前記掘削翼の回転により掘削された土壌を前記第１の攪拌翼に向けて取り込む、前記掘削翼の回転方向の先端側に向けて先細りする形状の取込部を有し、前記複数のアームの各アームの先端部と前記掘削翼が有する各羽根の先端部とを連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられ、前記第１の攪拌翼のうち、前記掘削翼の回転軸方向において隣り合う前記第１の攪拌翼の移動軌跡間に延出される共回り防止翼と、
を含むことを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の掘削攪拌装置において、
前記複数の羽根は、前記回転中心から径方向に水平に延出される本体部と、前記掘削翼の回転方向における前記本体部の先端側から下り傾斜する傾斜部を各々有し、
前記複数のアームの各アームは、装置の上面視において、対応する羽根の前記傾斜部のうち、少なくとも前記掘削翼の回転方向の先端側で且つ前記径方向の先端部分を露呈するように配設され、
前記取込部は、前記装置の上面視において前記アームから露呈される前記傾斜部の少なくとも前記掘削翼の回転方向の先端側で且つ前記径方向の先端部分に向けて突出する
ことを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の掘削攪拌装置において、
前記第１の攪拌翼のうち、少なくとも前記掘削翼に近接した前記第１の攪拌翼に設けられ、前記第１の攪拌翼による前記土壌の攪拌時に、攪拌される前記土壌に混合する薬液を吐出する吐出部を有することを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項４】
請求項３に記載の掘削攪拌装置において、
前記吐出部は、前記回転中心に対して前記径方向に前記薬液を前記土壌に吐出することを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の掘削攪拌装置において、
前記吐出部は、前記第１の攪拌翼の回転方向における後端側から前記薬液を前記土壌に吐出することを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の掘削攪拌装置において、
前記第１の攪拌翼が外周面に設けられた回転軸の一端部に固定され、前記回転軸の回転時に前記土壌に圧入する薬液を吐出する吐出口を外周面に備えた穿孔ビットを、有することを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項７】
請求項６に記載の掘削攪拌装置において、
前記薬液の注入時に、送り込まれる前記薬液の押圧を受けて前記吐出口を開放し、前記薬液の注入が停止されたことを受けて前記吐出口を遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする掘削攪拌装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の掘削攪拌装置において、
前記複数のアームの回転中心側に位置する一端部を保持して、回転時の駆動力を前記複数のアームを介して前記掘削翼に伝達する駆動軸を有し、
前記駆動軸は、前記複数のアームの上方に、前記掘削翼と同一方向に回転する第２の攪拌翼をさらに備えることを特徴とする掘削攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中にセメントミルク等の薬液を注入しながら掘削土と薬液とを攪拌混合し、地盤中に円柱状のセメントコラムを生成し、地盤改良を行う掘削攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の地耐力を増強する方法として、回転する掘削翼にて地盤を掘削し、掘削した土壌（以下、掘削土）にセメントミルク等の薬液を注入しながら、掘削翼とともに回転する攪拌翼により掘削土と薬液とを攪拌混合し、地盤中に円柱状のセメントコラムを形成する地盤改良方法が用いられる。
【０００３】
上述した方法では、地盤に粘土層が含まれる場合には、回転する掘削翼や攪拌翼に掘削土が付着し、攪拌翼や掘削翼とともに同期回転する、所謂、共回り現象が発生しやすい。共回り現象が発生すると、掘削土と薬液とが均一に攪拌混合されず、良質なセメントコラムを形成することができない。そこで、掘削翼の回転による地盤の掘削時に形成される掘削孔の内壁面に差し込まれる共回り防止翼を設けることが提案されている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２２４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば特許文献１に開示される共回り防止翼は、共回り防止翼の先端部が掘削翼の回転軌跡よりも外側に突出する張出し部を有し、掘削翼の回転により地盤を掘削する時に、張出し部が地盤に差し込まれる。これにより、掘削翼や攪拌翼が回転している間も共回り防止翼が回転しない状態が維持され、共回り防止翼が、掘削翼や攪拌翼により攪拌される掘削土の塊を破砕する。
【０００６】
しかしながら、上述した共回り防止翼は、掘削翼の回転による地盤の掘削時に、張出し部が地盤を切削しながら地盤に差し込まれることから、張出し部に生じる掘進抵抗が大きく、目的の深さまで地盤を掘削する作業に時間がかかるという問題がある。また、差し込まれた張出し部の把持力や強度などが不足する地盤では、張出し部が差し込まれる過程で地盤が崩れ、共回り防止翼を地盤に固定できない。したがって、共回り防止翼が掘削翼や攪拌翼に追随して回転しまい、上述した共回り現象の発生を防止することができず、また、掘削土と薬液とを均一に攪拌混合させることが困難となる。
【０００７】
本発明は、共回り現象の発生を防止しながら、掘削土と薬液とを均一に攪拌混合させることができるようにした掘削攪拌装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の掘削攪拌装置は、回転中心に対して径方向に延出される複数の羽根を有する掘削翼と、前記掘削翼が有する前記複数の羽根の上方に各々配置され、前記回転中心から径方向に延出される複数のアームと、前記複数のアームと前記掘削翼との間で、前記掘削翼の回転軸方向の複数の位置に配置され、前記掘削翼とは逆方向に回転する第１の攪拌翼と、前記掘削翼の回転により掘削された土壌を前記第１の攪拌翼に向けて取り込む、前記掘削翼の回転方向の先端側に向けて先細りする形状の取込部を有し、前記複数のアームの各アームの先端部と前記掘削翼が有する各羽根の先端部とを連結する連結部材と、前記連結部材に設けられ、前記第１の攪拌翼のうち、前記掘削翼の回転軸方向において隣り合う前記第１の攪拌翼の移動軌跡間に延出される共回り防止翼と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、前記複数の羽根は、前記回転中心から径方向に水平に延出される本体部と、前記掘削翼の回転方向における前記本体部の先端側から下り傾斜する傾斜部を各々有し、前記複数のアームの各アームは、装置の上面視において、対応する羽根の前記傾斜部のうち、少なくとも前記掘削翼の回転方向の先端側で且つ前記径方向の先端部分を露呈するように配設され、前記取込部は、前記装置の上面視において前記アームから露呈される前記傾斜部の少なくとも前記掘削翼の回転方向の先端側で且つ前記径方向の先端部分に向けて突出するとを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記第１の攪拌翼のうち、少なくとも前記掘削翼に近接した前記第１の攪拌翼に設けられ、前記第１の攪拌翼による前記土壌の攪拌時に、攪拌される前記土壌に混合する薬液を吐出する吐出部を有することを特徴とする。
【００１１】
この場合、前記吐出部は、前記回転中心に対して前記径方向に前記薬液を前記土壌に吐出することが好ましい。また、前記吐出部は、前記第１の攪拌翼の回転方向における後端側から前記薬液を前記土壌に吐出することが好ましい。
【００１２】
また、前記第１の攪拌翼が外周面に設けられた回転軸の一端部に固定され、前記回転軸の回転時に前記土壌に圧入する薬液を吐出する吐出口を外周面に備えた削孔ビットを、有することを特徴とする。
【００１３】
なお、前記薬液の注入時に、送り込まれる前記薬液の押圧を受けて前記吐出口を開放し、前記薬液の注入が停止されたことを受けて前記吐出口を遮蔽する遮蔽部材を有することが好ましい。
【００１４】
また、前記複数のアームを一端に保持して、回転時の駆動力を前記複数のアームを介して前記掘削翼に伝達する駆動軸を有し、前記駆動軸は、一端に保持される前記複数のアームの上方に、前記掘削翼と同一方向に回転する第２の攪拌翼を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、共回り現象の発生を防止しながら、掘削土と薬液とを均一に攪拌混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】地盤改良施工機の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態の掘削攪拌装置の一例を示す斜視図である。
【図３】掘削翼及び攪拌翼の構成を分解して示す斜視図である。
【図４】掘削攪拌装置の正面図である。
【図５】掘削攪拌装置の上面図である。
【図６】（ａ）は図４に示すＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図４に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図７】下部攪拌翼の下方に設けられた吐出部の構成を示す図である。
【図８】回転軸及び削孔ビットの一例を示す部分断面図である。
【図９】本実施形態の掘削攪拌装置を用いた地盤改良方法の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態について、図面を用いて説明する。図１に示すように、地盤改良施工機１０は、自走可能な機体１１、機体１１に鉛直姿勢に支持されるリーダー１２、リーダー１２に沿って昇降する昇降台１３、昇降台１３に配置した回転駆動部１４、駆動軸２０を軸支する下部ホルダ１５、及び駆動軸２０の内軸２１に設けた送出路と図示を省略したポンプとを接続するためのスイベル１６を有する。
【００１８】
回転駆動部１４は、本実施形態の掘削攪拌装置３０が装着された駆動軸２０を回転させる。駆動軸２０は、内軸２１と、内軸２１が挿入される外軸２２とを有する。したがって、回転駆動部１４は、内軸２１を回転させる駆動部１４ａと、外軸２２を回転させる駆動部１４ｂとを有する構成である。図２に示すように、これら２つの駆動部１４ａ及び駆動部１４ｂを備えた回転駆動部１４により、駆動軸２０の内軸２１は回転軸Ｌを中心に図２中Ｆ方向に回転する。一方、駆動軸２０の外軸２２は、回転軸Ｌを中心に駆動軸２０の内軸２１とは反対方向（図２中Ｇ方向）に回転する。駆動軸２０の内軸２１及び外軸２２は、掘削する地盤の深さに応じて複数連結することが可能である。上述した駆動軸２０の内軸２１は、後述する回転軸４０に設けた第１薬液通路と、第２薬液通路とに個別に薬液を送り込むための二重管構造の送込路を有する。
【００１９】
図２に示すように、最下端に位置する駆動軸２０の外軸２２の下端部には、例えば３枚の攪拌翼２５が例えば１２０°間隔で配設される。３枚の攪拌翼２５は、駆動軸２０の軸方向において、一例として、同一の位置に設けられる。これら３枚の攪拌翼２５の回転軌跡における直径は、一例として２４２９ｍｍである。なお、攪拌翼２５の枚数は、３枚に限定される必要はなく、２枚又は４枚であってもよい。
【００２０】
掘削攪拌装置３０は、最下端に位置する駆動軸２０の下端部に装着される。図３から図６に示すように、掘削攪拌装置３０は、掘削翼３１を有する。掘削翼３１は、円筒部３２、３枚の羽根３３、嵌入部３４、３個のアーム３５及び連結部３６を有する。なお、本実施形態では、掘削翼３１の構成を、円筒部３２、３枚の羽根３３、嵌入部３４、３個のアーム３５及び連結部３６としているが、円筒部３２及び３枚の羽根３３を掘削翼とし、嵌入部３４、３個のアーム３５及び連結部３６を別の構成としてもよい。
【００２１】
円筒部３２は、後述する回転軸４０の下端部を軸支する。円筒部３２の外周面には、３枚の羽根３３が設けられる。なお、３枚の羽根３３は、円筒部３２の外周面から円周方向に１２０°間隔を空けて径方向に延出されている。ここで、羽根３３の枚数を３枚としているが、羽根３３の枚数は、これに限定されるものではなく、２枚又は４枚であってもよい。羽根３３は、円筒部３２の径方向に水平に延出される本体部３３ａと、掘削翼３１の回転方向における本体部３３ａの先端側から下り傾斜する傾斜部３３ｂとを有する。傾斜部３３ｂは、複数の掘削刃３７を径方向に配設する。なお、掘削刃３７が６個設けられた羽根３３について開示しているが、各羽根３３に設ける掘削刃３７の数は、６個に限定されるものではない。この掘削刃３７は、羽根３３に対して、先端が異なる種々の掘削刃に交換することができるようにしてもよいし、羽根３３に固定されるものであってもよい。なお、３枚の羽根３３の回転軌跡における直径は、一例として２５５０ｍｍである。
【００２２】
嵌入部３４は、円筒形状の部材である。嵌入部３４は、円筒部３２の上方で、且つ円筒部３２と同軸に保持される。嵌入部３４は、駆動軸２０の外軸２２の嵌入部２２ａに嵌め込まれた状態で駆動軸２０の外軸２２に接続される。嵌入部３４の内部空間は、駆動軸２０の内軸２１が挿通される空間である。
【００２３】
アーム３５は、嵌入部３４の下端部から、嵌入部３４の円周方向に１２０°間隔を空けて、嵌入部３４の径方向に延出される。アーム３５は、３個の羽根３３の各々の上方に配置される。アーム３５は、幅方向の中心が幅方向における両端部よりも上方に突出した、所謂、山形状の部材である。上述したように、駆動軸２０の外軸２２の嵌入部２２ａに嵌め込まれる。したがって、アーム３５は、駆動軸２０を回転したときに、駆動軸２０の回転力を掘削翼３１に伝達する機能を有する。また、この他に、アーム３５は、掘削攪拌装置３０による掘削時に、掘削土を攪拌する機能も有する。
【００２４】
ここで、図５に示す掘削攪拌装置３０の上面図において、アーム３５は、対応する羽根３３の本体部３３ａに重畳される。同時に、アーム３５は、対応する羽根３３の前記傾斜部３３ｂのうち、少なくとも前記掘削翼３１の回転方向の先端側で且つ前記径方向の先端部分を露呈している。
【００２５】
連結部３６は、３枚の羽根３３と、これら羽根３３の上方に各々位置するアーム３５とを連結する。上述したように、嵌入部３４は、駆動軸２０の外軸２２の嵌入部２２ａに嵌め込まれる。したがって、駆動軸２０の外軸２２の回転力は、アーム３５及び連結部３６を介して３枚の羽根３３に伝達される。
【００２６】
連結部３６は、掘削翼３１の回転方向における先端側に先細り形状（刃先形状）の取込部３６ａを有する。取込部３６ａは、掘削翼３１の回転により掘削された掘削土を、掘削翼３１の回転軌跡における外周部分から回転中心側に、言い換えれば、後述する上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２に向けて取り込むために設けられる。図５に示す掘削攪拌装置３０の上面図において、取込部３６ａは、アーム３５から先端部分が露呈している。詳細には、取込部３６ａは、アーム３５から露呈される前記傾斜部３３ｂの少なくとも掘削翼３１の回転方向の先端側で且つ径方向の先端部分に向けて突出するように配設される。なお、取込部３６ａが示す先細り形状としては、取込部３６ａの側面３６ｂが掘削翼３１の回転方向における先端部が後端部よりも掘削翼３１の回転中心側に傾いた面又は掘削翼３１の回転軌跡における法線方向に平行な平面である。一方、取込部３６ａの側面３６ｃは、側面３６ｂに鋭角に交差する平面である。言い換えれば、取込部３６ａの側面３６ｃは、掘削翼３１の上面視において、掘削翼３１の回転方向における先端側が後端側よりも掘削翼３１の回転軌跡の外周側に位置するように傾いた平面である。
【００２７】
連結部３６は、上下方向における中央部分に、掘削翼３１の回転中心に向けて、水平方向に延びる外側攪拌翼３８を備える。外側攪拌翼３８は、掘削翼３１の回転により掘削される掘削土と薬液とを攪拌混合する際に、掘削土の共回り現象を防止する共回り防止翼として機能する部材である。外側攪拌翼３８は、上面及び底面が水平面となるように、また、後述する回転軸４０の近傍まで延出される（図４参照）。ここで、回転軸方向における外側攪拌翼３８の位置は、後述する上部攪拌翼４１と下部攪拌翼４２との間の隙間に挿入される位置である。なお、外側攪拌翼３８は、一例として、掘削翼３１の回転中心から径方向に２０９ｍｍ〜８８０ｍｍの範囲に設けられる。なお、連結部３６は、柱状の部材であってもよいし、筒状の部材であってもよい。
【００２８】
上述したように、円筒部３２は、駆動軸２０の内軸２１が接続される回転軸４０を軸支する。回転軸４０は、軸方向に所定間隔を空けた２つの位置に、３枚の攪拌翼４１，４２を備える。以下、攪拌翼４１，４２のうち、回転軸４０の上部に配設される攪拌翼４１を上部攪拌翼４１と称し、回転軸４０の下部に配設される攪拌翼４２を下部攪拌翼４２と称する。
【００２９】
上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２は、各々１２０°間隔を空けて回転軸の外周面に配設される。下部攪拌翼４２は、上部攪拌翼４１に対して回転軸４０の円周方向に６０°ずらして配設される。なお、上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２は、回転方向における先端側が後端側よりも下り傾斜した状態で回転軸４０に配設される。上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２の回転軌跡における直径は、一例として１５８０ｍｍである。
【００３０】
図４及び図７に示すように、下部攪拌翼４２の下方には、薬液が吐出される吐出部４５が設けられる。本実施形態では、吐出部４５は、下部攪拌翼４２に配置しているが、下部攪拌翼４と一体としてもよい。吐出部４５は、下部攪拌翼４２の延出方向に向けて薬液を吐出する吐出ノズル４６の他、下部攪拌翼４２の回転方向の後方に向けて薬液を吐出する複数の吐出ノズル４７を有する。ここで、下部攪拌翼４２の回転方向の後方に向けて薬液を吐出する複数の吐出ノズル４７は、下部攪拌翼４２の延出方向に、一定間隔を空けて複数設けられる。なお、符号４８は、回転軸４０の軸部５６に設けられた通路５８と連通する送出管である。
【００３１】
図８に示すように、回転軸４０は、複数の部材から構成される。回転軸４０は、内管５１ａと外管５１ｂとを有する、所謂二重管構造の送出管５１を内部に備える。回転軸４０は、駆動軸２０の内軸２１が接続される略円筒状の接続部５５と、掘削翼３１が有する円筒部３２に軸支される軸部５６とを有する。接続部５５は、送出管５１の内管５１ａが挿通される挿通孔５５ａを有する。接続部５５の下端側には、送出管５１の外管５１ｂが装着される保持部材５７が嵌入される。符号５７ａは、保持部材５７が有する挿通孔である。軸部５６は、送出管５１の内管５１ａの下端部が嵌入される孔５６ａを有する。軸部５６の上端部は、送出管５１の外管５１ｂの下端部が嵌入される。送出管５１の外管５１ｂの下端部が嵌入される箇所と、送出管５１の内管５１ａの下端部が嵌入される孔５６ａの間には、所定の空間５６ｂが設けらる。この空間から軸部５６の外周面に向けて、３本の通路５８が形成される。なお、図８においては、３本の通路５８のうち、１本の通路のみを表している。これら通路は、吐出部４５に向けて薬液を送り出す送出通路となる。
【００３２】
回転軸４０において、接続部５５が有する挿通孔５５ａと内管５１ａとが形成する空間、保持部材５７が有する挿通孔５７ａと内管５１ａとが形成する空間、内管５１ａ及び外管５１ｂとが形成する空間及び軸部５６の空間５６ｂが、送り込まれる薬液の薬液通路（第１薬液通路）として機能する。一方、内管５１ａは、後述する穿孔ビット６０に向けて送り込む薬液の薬液通路（第２薬液通路）として機能する。
【００３３】
回転軸４０の下端部で円筒部３２の下方には、穿孔ビット６０が配設される。穿孔ビット６０は、掘削攪拌装置３０における掘削時に地盤を掘進するものである。穿孔ビット６０は、先端に４つの爪刃（切削チップ）６１を有する。これら爪刃６１は、一例として略円錐形状である。なお、穿孔ビット６０の形状や穿孔ビット６０に設けられる爪刃６１の形状や個数は、適宜設計可能である。穿孔ビット６０の外周面には、上述した第２薬液通路からの薬液を吐出する吐出口６２が２箇所に設けられる。吐出口６２は、１８０°間隔で設けられる。吐出口６２の前面には、遮蔽蓋６３が設けられる。遮蔽蓋６３は、吐出口６２を遮蔽する位置（図８中実線）に保持される。薬液を吐出するときには、送り込まれる薬液の押圧を受けて遮蔽蓋６３が図８中点線の位置まで回動し、吐出口６２を一部開放する。そして、薬液の吐出を停止すると、送り込まれる薬液の送り込みが停止されることを受けて、遮蔽蓋６３が吐出口６２を遮蔽する位置に復帰する。
【００３４】
以下、本実施形態の掘削攪拌装置３０を用いて、地盤改良を施工する処理について説明する。地盤改良施工機１０を地盤改良を行う箇所に移動させ、地盤改良施工機１０に下端部に掘削攪拌装置３０を装着した駆動軸２０を回転駆動部１４に装着する。そして、回転駆動部を介して、駆動軸２０の内軸２１を図９中Ｆ方向に、駆動軸２０の外軸２２を図９中Ｇ方向に回転させる。その後、昇降台１３をリーダー１２に沿って下降させる。図９（ａ）に示すように、昇降台１３の下降により、駆動軸２０の下端部に装着された掘削攪拌装置３０が地盤表面に向けて図９中Ｈ方向に移動（下降）する。
【００３５】
掘削攪拌装置３０が地盤表面に向けて下降すると、穿孔ビット６０が地盤表面に接地する。ここで、駆動軸２０の内軸２１が図９中Ｆ方向に回転している。つまり、内軸２１の下端部に接続された回転軸の下端部に装着された穿孔ビット６０も図９中Ｆ方向に回転している。したがって、図９（ｂ）に示すように、掘削攪拌装置３０を下降させると、図９中Ｆ方向に回転する穿孔ビット６０により地盤を穿孔する。このとき、地盤改良施工機１０とは別に施工箇所に設置されたポンプにより薬液の供給が行われる。この薬液は、穿孔ビット６０の外周面に設けられた吐出口６２から地盤内部に吐出される。
【００３６】
引き続き、掘削攪拌装置３０が下降されると、掘削翼３１が有する３枚の羽根３３により地盤が掘削される。このとき、掘削翼３１の回転方向は、図９中Ｇ方向である。掘削翼３１により掘削された掘削土は、３枚の羽根３３の各々に乗り上げる。同時に、掘削翼３１の各羽根３３とアーム３５とを連結する連結部３６が有する取込部３６ａが、掘削翼３１の回転軌跡における外縁部分に位置する掘削土を羽根３３とアーム３５と間の空間に取り込む。
【００３７】
駆動軸２０の軸方向において、羽根３３とアーム３５との間の空間には、上部攪拌翼４１と下部攪拌翼４２とが設けられる。これら攪拌翼４１，４２は、回転軸４０が駆動軸２０の内軸２１に接続されることから、図９中Ｆ方向に回転している。したがって、薬液が供給された掘削土が上部攪拌翼４１と下部攪拌翼４２とによって攪拌される。このとき、下部攪拌翼４２の下方に設けられた吐出部４５の吐出ノズル４６，４７から、薬液が吐出されている。この際、吐出ノズル４６は、掘削翼３１による回転軌跡の外周縁部に向けて薬液を吐出（供給）し、吐出ノズル４７は、掘削翼３１による回転軌跡の径方向に薬液を吐出している。したがって、羽根３３とアーム３５と間の空間に取り込まれた掘削土に対して均一に薬液を供給することができる。
【００３８】
上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２の回転方向に対して、掘削翼３１とともに回転する外側攪拌翼３８の回転方向は、逆方向である。したがって、上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２の回転により掘削土の攪拌の他に、上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２の回転とは逆方向に回転する外側攪拌翼３８による薬液と掘削土との強制的な混合が付加される。その結果、従来の地盤改良方法で発生しやすい掘削土の共回り現象を防止でき、また、土壌の種類の如何に拘わらず、供給される薬液と掘削土とを略完全な状態にまで攪拌混合することが可能となる。さらに、薬液が攪拌混合された掘削土は、図８中Ｇ方向に回転するアーム３５や、駆動軸２０の外軸２２に設けた攪拌翼２５により、さらなる掘削土及び薬液の攪拌混合が実行される。
【００３９】
そして、図９（ｃ）に示すように所望の深さまで掘削し、同時に薬液と掘削土とを攪拌混合する。その後、図９（ｄ）及び図９（ｅ）に示すように、昇降台１３を上昇させる。これにより、駆動軸２０の下端部に装着された掘削攪拌装置３０が地盤表面に向けて図９中Ｉ方向に移動（上昇）する。
【００４０】
掘削翼３１の上方には、上方に突出する山形状のアーム３５を有していることから、薬液と攪拌混合された掘削土は、アーム３５の上面の形状に沿って移動する。したがって、掘削攪拌装置３０を引き抜く際の抵抗を抑制することができる。なお、この際にも、掘削翼３１及び外側攪拌翼３８が図９中Ｇ方向に、上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２が図９中Ｆ方向に回転しているので、掘削攪拌装置３０を引き抜いている過程においても、薬液が供給された掘削土は攪拌混合される。その結果、従来の地盤改良方法では、中心部分の強度が高く、外周縁部に向けて強度が弱くなる円柱状のセメントコラムが形成されやすいが、本実施形態の掘削攪拌装置３０においては、供給される薬液と掘削土とを略完全な状態にまで混合攪拌することが可能となるので、均一な強度となる円柱状のセメントコラムを地盤中に形成することが可能となる。
【００４１】
本実施形態では、掘削翼３１に設けた連結部３６に外側攪拌翼３８を設けることで、掘削翼３１と、外側攪拌翼３８とを個別に設ける必要がない。また、掘削翼３１とアーム３５との間の空間に上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２を配置することで、掘削攪拌装置３０をコンパクトにすることができる。
【００４２】
本実施形態では、駆動軸２０の外軸２２に設けられる３枚の攪拌翼２５の位置を、駆動軸２０の軸方向において同一の位置としているが、駆動軸２０の軸方向に所定の長さずらして配置することも可能である。
【００４３】
また、３枚の攪拌翼２５を設ける位置を、駆動軸２０の軸方向における複数の位置とし、各位置に３枚の攪拌翼を設けることも可能である。複数の位置に３枚の攪拌翼２５を配置する場合、複数の位置の各々に１枚の攪拌翼を設け、これら攪拌翼を基準として、残りの２枚の攪拌翼を駆動軸２０の軸方向に所定の長さずらして配置することも可能である。
【００４４】
本実施形態では、駆動軸２０の外軸２２に攪拌翼２５を設けた場合を一例として説明しているが、本実施形態に示す掘削攪拌装置３０により掘削土と薬液とを均一に混合できるのであれば、駆動軸２０の外軸２２に、３枚の攪拌翼２５を配設する必要はない。
【００４５】
本実施形態では、１つの掘削攪拌装置３０を用いて地盤改良を行う場合について説明しているが、掘削攪拌装置３０を複数並置して使用することも可能である。
【００４６】
本実施形態では、回転軸４０の軸方向の異なる２つの位置に攪拌翼４１，４２を設けた場合について説明しているが、回転軸４０の軸方向の異なる３つ以上の位置に攪拌翼を設けることも可能である。この場合、連結部３６に設ける外側攪拌翼３８は、回転軸４０の軸方向（若しくは、掘削翼３１の回転軸方向）において、隣り合う攪拌翼間に各々設けることが望ましい。
【００４７】
本実施形態では、掘削攪拌装置３０と、攪拌翼２５が配設されるとともに、下端部に該掘削攪拌装置３０が装着される駆動軸２０とを別体としているが、駆動軸を備えた掘削攪拌装置としてもよい。
【００４８】
本実施形態では、アーム３５が配設される嵌入部３４を駆動軸２０の外軸２２に嵌入させることで、駆動軸２０の外軸２２が回転したときの回転力を、アーム３５及び連結部３６を介して掘削翼３１に伝達している。同時に、上部攪拌翼４１及び下部攪拌翼４２を有する回転軸４０に駆動軸２０の内軸２１を接続することで、駆動軸２０の内軸２１が回転した時の回転力を回転軸４０に伝達している。掘削攪拌装置３０としては、例えば駆動軸２０の外軸２２を回転軸４０に接続固定し、駆動軸２０の内軸２１を掘削翼３１に接続固定することも可能である。この場合、駆動軸２０の内軸２１と外軸２２との隙間に下部攪拌翼４２の下部に設けた吐出部４５及び穿孔ビット６０の外周面に設けた吐出口６２の各々に、薬液を送出する通路を設ける必要がある。
【００４９】
なお、駆動軸２０の外軸２２を回転軸４０に接続固定し、駆動軸２０の内軸２１を掘削翼３１に接続固定する場合には、アーム３５の構成は必ずしも必要ではないが、掘削攪拌装置を地盤から引き抜く際に、薬液が供給された掘削土における抵抗を掘削攪拌装置が受けることから、アーム３５を設けることが望ましい。
【００５０】
本実施形態では、穿孔ビット６０に設けた吐出口６２と、下部攪拌翼４２の下部に設けた吐出部４５との双方から薬液を吐出する場合について説明しているが、吐出口６２又は吐出部４５のいずれか一方から薬液を吐出するようにしてもよい。さらには、これら吐出口６２及び吐出部４５を有していない掘削攪拌装置であってもよい。
【００５１】
本実施形態では、吐出部４５に設けた吐出ノズル４６，４７の双方から薬液を吐出する形態としているが、吐出ノズル４６，４７のいずれか一方から薬液を吐出できる形態であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…地盤改良施工機、２０…駆動軸、２１…内軸、２２…外軸、２５…攪拌翼、３０…掘削攪拌装置、３１…掘削翼、３３…羽根、３４…嵌入部、３５…アーム、３６…連結部、３６ａ…取込部、３７…掘削刃、３８…外側攪拌翼、４１…上部攪拌翼、４２…下部攪拌翼、４５…吐出部、６０…穿孔ビット、６２…吐出口、６３…遮蔽蓋
【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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【図９】
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