(57)【要約】【課題】地盤改良対象が細粒分含有率Fcの高い地盤であっても、充分な真空吸水機能を確保できる機械攪拌式真空締固め工法、および機械攪拌式真空締固め工法に用いられる攪拌装置を提供する。【解決手段】この機械攪拌式真空締固め工法は、液状化対策の対象とされた砂層Ｇ２へ真空吸水機能を有する円筒状の攪拌棒１５ａ，１５ｂを回転させながら貫入する工程と、攪拌棒が回転しながら砂層を攪拌する工程と、砂層において攪拌で生じた余剰間隙水を攪拌棒から真空吸引装置１３により吸水する工程と、を含み、攪拌棒が回転するとき撹拌棒の近傍に設けられた土除去装置１６により攪拌棒に付着した土を取り除く。【選択図】図１
2015055100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化対策の対象とされた砂層へ真空吸水機能を有する円筒状の攪拌棒を回転させながら貫入する工程と、前記攪拌棒が回転しながら前記砂層を攪拌する工程と、前記砂層において前記攪拌で生じた余剰間隙水を前記攪拌棒から真空吸引装置により吸水する工程と、を含み、
前記攪拌棒が回転するとき前記撹拌棒の近傍に設けられた土除去装置により前記攪拌棒に付着した土を取り除くことを特徴とする機械攪拌式真空締固め工法。
【請求項２】
前記攪拌棒が前記攪拌を行いながら前記液状化対策の対象砂層の下端またはその近傍に達した後、前記吸水を行いながら前記攪拌棒を前記液状化対策の対象砂層の上端またはその近傍まで引き上げる請求項１に記載の機械攪拌式真空締固め工法。
【請求項３】
改良対象の地盤内に貫入されて回転しながら前記地盤を攪拌するとともに真空吸水機能を有する円筒状の攪拌棒と、
前記攪拌棒の近傍に設けられて前記撹拌棒に付着した土を取り除く土除去装置と、を備えることを特徴とする機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置。
【請求項４】
前記土除去装置は、前記攪拌棒に接近して配置されて土を掻き取る掻き取り棒を有し、前記掻き取り棒は、前記撹拌棒の回転方向に対して反対方向に回転する請求項３に記載の機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置。
【請求項５】
前記土除去装置は、前記攪拌棒に接近して配置されて土を掻き取る掻き取り棒を有し、前記掻き取り棒は固定されている請求項３に記載の機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置。
【請求項６】
前記掻き取り棒は、前記撹拌棒の上下に配置されている請求項４または５に記載の機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置。
【請求項７】
前記撹拌棒を回転させる中空構造の回転ロッドを備え、
前記円筒状の攪拌棒の外周面には多数の孔が設けられ、
前記回転ロッドの内部空間と前記攪拌棒の内部空間とが連通し、
前記回転ロッドの内部空間を真空吸引することで、前記攪拌棒の多数の孔を通して前記攪拌で生じた地盤内の余剰間隙水を吸引する請求項３乃至６のいずれか１項に記載の機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良のための機械攪拌式真空締固め工法、およびこの工法に用いられる攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震時には飽和したゆるい砂層が液状化を起こし、甚大な被害を与えることがある。砂層の液状化対策として、密度増加を図る締固め工法に着目すると、ゆるい砂層に振動を与えて締め固める振動棒締固め工法がある。また、振動時に振動棒の先端付近から吸水する吸水型振動棒締固め工法がある（非特許文献１参照）。後者の工法の利点として次のことが挙げられる。すなわち、ゆるい砂層に振動を与えると、砂層が液状化（構造の破壊）を起こして剛性が低下し、振動が遠方まで伝達しなくなるが、吸水すると、剛性が回復して振動が遠方まで伝達するとともに、砂の構造の再構築がなされて、締固め効果が大きくなる。しかしながら、地盤に振動を与えると、周辺地盤に振動被害を与える恐れがある。
【０００３】
そこで、本発明者の一人が先に他の発明者とともに特願2013-063202において機械攪拌式真空締固め工法を提案した。この工法は、砂層内で、吸水機構付き攪拌棒を回転させるとともに、砂層の上方向に移動させて砂層を全体的に締め固めるものである。この工法の特徴は、攪拌により砂の構造を破壊すること（振動を与えて液状化させることと同じ意味）と、構造破壊時に生じた余剰の間隙水を真空吸水することであり、吸水型振動棒締固め工法と同様の締固め効果を得ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「吸水型振動締固め工法」パンフレット（吸水型振動締固め工法協会発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、液状化対策の対象である砂層が細粒分含有率Fcの高い土質であると、吸水機構付き攪拌棒に細粒土が塊状に張り付いて、真空吸水機能が低下してしまい充分な締固め効果が得られないという課題があることが判明した。ちなみに、吸水型振動棒締固め工法においても、その適用はFc10%程度が限界である。
【０００６】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、地盤改良対象が細粒分含有率Fcの高い地盤であっても、充分な真空吸水機能を確保できる機械攪拌式真空締固め工法、および機械攪拌式真空締固め工法に用いられる攪拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法は、液状化対策の対象とされた砂層へ真空吸水機能を有する円筒状の攪拌棒を回転させながら貫入する工程と、前記攪拌棒が回転しながら前記砂層を攪拌する工程と、前記砂層において前記攪拌で生じた余剰間隙水を前記攪拌棒から真空吸引装置により吸水する工程と、を含み、前記攪拌棒が回転するとき前記撹拌棒の近傍に設けられた土除去装置により前記攪拌棒に付着した土を取り除くことを特徴とする。
【０００８】
この機械攪拌式真空締固め工法によれば、砂層内において攪拌棒による攪拌で生じた余剰間隙水を攪拌棒から真空吸引により吸水することにより砂層を締め固める際に、回転する攪拌棒に付着した土を土除去装置によって取り除くことで攪拌棒の真空吸引機能が低下せず、充分な真空吸水機能を確保することができる。このため、液状化対策の対象とされた砂層において充分な締固め効果を得ることができる。
【０００９】
上記機械攪拌式真空締固め工法において前記攪拌棒が前記攪拌を行いながら前記液状化対策の対象砂層の下端またはその近傍に達した後、前記吸水を行いながら前記攪拌棒を前記液状化対策の対象砂層の上端またはその近傍まで引き上げることが好ましい。
【００１０】
本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置は、改良対象の地盤内に貫入されて回転しながら前記地盤を攪拌するとともに真空吸水機能を有する円筒状の攪拌棒と、前記攪拌棒の近傍に設けられて前記撹拌棒に付着した土を取り除く土除去装置と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置によれば、改良対象の地盤内において攪拌棒による攪拌で生じた余剰間隙水を攪拌棒から真空吸引により吸水することにより地盤を締め固める際に、攪拌棒に付着した土を土除去装置によって取り除くことで攪拌棒の真空吸引機能が低下せず、充分な真空吸水機能を確保することができる。このため、地盤改良の対象とされた地盤において充分な締固め効果を得ることができる。
【００１２】
上記機械攪拌式真空締固め工法用攪拌装置において前記土除去装置は、前記攪拌棒に接近して配置されて土を掻き取る掻き取り棒を有し、前記掻き取り棒は、前記撹拌棒の回転方向に対して反対方向に回転することが好ましい。回転する攪拌棒に対し近接して配置された掻き取り棒がその反対方向に回転することにより、攪拌棒に付着した土を掻き取って効率的に取り除くことができる。
【００１３】
なお、攪拌棒を回転させるロッドが二軸構成である場合、各ロッドに掻き取り棒を他方のロッドの攪拌棒に接近するようにそれぞれ設け、各ロッドの回転方向を反対にすることで、攪拌棒に付着した土を効率的に取り除くことができる。
【００１４】
また、前記土除去装置は、前記攪拌棒に接近して配置されて土を掻き取る掻き取り棒を有し、前記掻き取り棒は固定されることが好ましい。回転する攪拌棒に対し近接して配置された掻き取り棒が固定されることにより、攪拌棒に付着した土を掻き取って効率的に取り除くことができる。
【００１５】
また、前記掻き取り棒は、前記撹拌棒の上下に配置されることが好ましい。これにより、攪拌棒に付着した土を効率的に取り除くことができる。
【００１６】
また、前記撹拌棒を回転させる中空構造の回転ロッドを備え、前記円筒状の攪拌棒の外周面には多数の孔が設けられ、前記回転ロッドの内部空間と前記攪拌棒の内部空間とが連通し、前記回転ロッドの内部空間を真空吸引することで、前記攪拌棒の多数の孔を通して前記攪拌で生じた地盤内の余剰間隙水を吸引するように構成できる。掻き取り棒等から構成される土除去装置は攪拌棒の多数の孔およびその近傍に付着した土を除去する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地盤改良対象が細粒分含有率Fcの高い砂層等の地盤であっても、充分な真空吸水機能を確保できる機械攪拌式真空締固め工法、および機械攪拌式真空締固め工法に用いられる攪拌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法を実施するための機械攪拌式真空締固め装置および改良対象の地盤断面を概略的に示す図（ａ）およびそれらの要部を図１（ａ）の方向Ｂから見た概略図（ｂ）である。
【図２】図１の一対のロッド下端の攪拌棒および掻き取り棒を示す側面図である。
【図３】図２の一方のロッド下端の攪拌棒および掻き取り棒を示す縦断面図である。
【図４】本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ１２を説明するためのフローチャートである。
【図５】図３の攪拌棒貫入工程Ｓ０５から吸水停止工程Ｓ１０までの施工サイクルを説明するためのグラフである。
【図６】細粒分含有率Fcの高い土を真空吸水したときの経過時間と吸引水量との関係を示すグラフである。
【図７】図２，図３の土除去装置１６の別の例を示す図である。
【図８】本実験例に使用した実験装置を概略的に示す図であって、実験装置の平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）である。
【図９】図８の実験装置に用いた真空ポンプ設備を概略的に示す図である。
【図１０】本実験例における経過時間と地表面の沈下量との関係を示す図である。
【図１１】図１のロッドを二重軸構造とし、撹拌棒と掻き取り棒とが互いに反対方向に回転するように構成した例を示す要部縦断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法を実施するための機械攪拌式真空締固め装置および改良対象の地盤断面を概略的に示す図（ａ）およびそれらの要部を方向Ｂから見た概略図（ｂ）である。図２は図１の一対のロッド下端の攪拌棒および掻き取り棒を示す側面図である。図３は図２の一方のロッド下端の攪拌棒および掻き取り棒を示す縦断面図である。図４は本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ１２を説明するためのフローチャートである。図５は図３の攪拌棒貫入工程Ｓ０５から吸水停止工程Ｓ１０までの施工サイクルを説明するためのグラフである。
【００２０】
図１（ａ）（ｂ）に示すように、機械攪拌式真空締固め装置１０は、クローラークレーン１１と、クローラークレーン１１に上端が支持され鉛直上下方向に駆動されかつモータ（図示省略）により回転駆動される中空構造の一対のロッド１２ａ，１２ｂと、吸水ホース１４を通して地盤内の間隙水を吸引する真空ポンプなどから構成される真空吸引装置１３と、ロッド１２ａ，１２ｂの下端１２ｃにそれぞれ設けられた真空吸水機能を有する円筒状の攪拌棒１５ａ，１５ｂと、攪拌棒１５ａ，１５ｂの近傍に設けられた土除去装置１６と、を備える。
【００２１】
機械攪拌式真空締固め装置１０における攪拌装置は、ロッド１２ａ，１２ｂと、攪拌棒１５ａ，１５ｂと、土除去装置１６と、から構成される。土除去装置１６は、図２，図３のように、攪拌棒１５ａ、１５ｂの近傍にその半径方向に延びるように配置された掻き取り棒１６ａ，１６ｂを有する。
【００２２】
すなわち、ロッド１２ａの下端には、攪拌棒１５ａがロッド中心軸に対して直交する方向に取り付けられ、その下方に一対の掻き取り棒１６ａが同じく直交方向に取り付けられている。同様に、ロッド１２ｂの下端には、攪拌棒１５ｂがロッド中心軸に対して直交する方向に取り付けられ、その上方に一対の掻き取り棒１６ｂが同じく直交方向に取り付けられている。掻き取り棒１６ａ，１６ｂは、棒状部材であり、たとえば、鉄鋼材料等の金属材料からなる丸棒、角棒、形鋼、円筒管、平板などから、または、これらの組み合わせから構成できる。
【００２３】
ロッド１２ａの攪拌棒１５ａは、となりのロッド１２ｂの一対の掻き取り棒１６ｂの間に延びるように配置されている。同様に、ロッド１２ｂの攪拌棒１５ｂは、となりのロッド１２ａの一対の掻き取り棒１６ａの間に延びるように配置されている。換言すると、一対の掻き取り棒１６ａ，１６ｂは、互いにとなりのロッド１２ｂ，１２ａの攪拌棒１５ｂ、１５ａへと接近して攪拌棒１５ｂ，１５ａを上下に挟むようにして配置されている。
【００２４】
ロッド１２ａは、回転方向Ｒに回転駆動され、ロッド１２ｂは、回転方向Ｒと反対の回転方向Ｒ’に回転駆動される。このため、攪拌棒１５ａ、１５ｂが回転駆動されると、掻き取り棒１６ａ、１６ｂも互いに反対方向に回転する。このため、掻き取り棒１６ａ、１６ｂは、反対方向に回転する攪拌棒１５ｂ、１５ａの表面に付着した土を掻き取って除去することができる。
【００２５】
攪拌棒１５ａは、図３のように、ロッド１２ａの下端にロッド中心軸から半径方向外方へ放射状に延びるように取り付けられた複数のパイプ１７からパイプ構造に構成されている。パイプ１７の外周面には多数の孔１７ａが形成されている。
【００２６】
なお、パイプ１７の外面には目詰まり防止のため不織布などからなるフィルタ１８（図３の破線で示す）を張り付けるようにしてもよい。また、フィルタは、各孔１７ａに栓をするようなタイプから構成してもよい。
【００２７】
真空吸引装置１３により吸水ホース１４を通してロッド１２ａの内部空間１２ｄが減圧されることで、攪拌棒１５ａのパイプ１７の多数の孔１７ａを通して地盤内の間隙水を吸引することができる。吸引された間隙水は、吸水ホース１４を通して外部へ排出される。攪拌棒１５ｂも図３と同様にパイプ１７からパイプ構造に構成され、同様にして間隙水を吸引する。
【００２８】
次に、図１〜図５を参照して本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法の各工程について説明する。
【００２９】
まず、対象の地盤について液状化対策が必要であるか否かを調査する（Ｓ０１）。すなわち、対象地盤において、土質調査（標準貫入試験、粒度試験など）を行い、この土質調査の結果（Ｎ値や粒度分布など）から、各砂層の液状化の可能性について判定をする。その結果、たとえば、図１のように、対象地盤Ｇにおいて、上部から順に、液状化対策を必要としない砂層Ｇ１，液状化対策が必要な飽和したゆるい砂層Ｇ２，硬い砂層Ｇ３が存在すると判定された場合には、飽和したゆるい砂層Ｇ２に対して締固めを行う。
【００３０】
たとえば、図１，図５に示すように、液状化対策が必要な砂層Ｇ２は、深度３〜９ｍの範囲に存在するとして説明する。なお、すでになされた土質調査等により液状化対策の必要性の有無等が判断されている場合には、この調査工程は省略される。
【００３１】
図１のような機械攪拌式真空締固め装置１０を用意し、機械攪拌式真空締固めの準備を行い（Ｓ０２）、クローラークレーン１１等を改良対象地盤面に設置する（Ｓ０３）。
【００３２】
次に、二連のロッド１２ａ，１２ｂをクローラークレーン１１の上部に取り付ける（Ｓ０４）。ロッド１２ａ，１２ｂの下端１２ｃには攪拌棒１５ａ，１５ｂおよび掻き取り棒１６ａ，１６ｂが取り付けられる。
【００３３】
次に、クローラークレーン１１によりロッド１２ａ，１２ｂを回転させながら鉛直方向下側へ駆動し、ロッド１２ａ，１２ｂの下端（先端）の攪拌棒１５ａ，１５ｂを回転させながら地盤Ｇ内へと、たとえば、図５のように１ｍ／分程度の貫入速度で貫入させる（Ｓ０５）。攪拌棒１５ａ，１５ｂの回転とともに掻き取り棒１６ａ、１６も回転する。
【００３４】
攪拌棒１５ａ，１５ｂが、液状化対策の対象とされた砂層Ｇ２の上端（図５の深度３ｍ）から図１，図２の回転方向Ｒ，Ｒ’に掻き取り棒１６ａ、１６とともに回転しながら貫入することで砂層Ｇ２内を機械的に攪拌する（Ｓ０６）。かかる機械攪拌により砂層Ｇ２における砂の構造を破壊し液状化を発生させ、この破壊時に余剰間隙水が生じる。
【００３５】
次に、攪拌棒１５ａ，１５ｂが砂層Ｇ２の下端（図５の深度９ｍ）に達する（Ｓ０７）と、攪拌棒１５ａ，１５ｂの回転方向を反転させて回転させながらロッド１２ａ，１２ｂを引き上げるとともに、真空吸引装置１３を稼動させて、攪拌棒１５ａ，１５ｂのパイプ１７に形成された多数の孔１７ａを通して砂層Ｇ２から生じた余剰間隙水の真空吸水を行う（Ｓ０８）。これにより、砂層Ｇ２の締め固めが行われる。
【００３６】
攪拌棒１５ａ，１５ｂをたとえば、図５のように引き上げ速度１ｍ／分程度として引き上げ、攪拌棒１５ａ，１５ｂが砂層Ｇ２の上端（図５の深度３ｍ）に達する（Ｓ０９）と、真空吸引装置１３の稼働を止め、吸水を停止する（Ｓ１０）。
【００３７】
引き続き、ロッド１２ａ，１２ｂの駆動により攪拌棒１５ａ，１５ｂを地盤面上まで引き上げる（Ｓ１１）。砂層Ｇ２に対する締め固めにより地盤面が沈下しているので、必要に応じて、地盤面に砂を投入する（Ｓ１２）。
【００３８】
本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法によれば、液状化対策の対象とされた飽和したゆるい砂層Ｇ２の中に真空吸水機能を持つ攪拌棒１５ａ，１５ｂを回転させながら貫入させ、攪拌棒１５ａ，１５ｂが対象の砂層Ｇ２の下端に達すると、真空吸引装置１３の稼動による真空吸水を行いながら、攪拌棒１５ａ，１５ｂを対象の砂層Ｇ２の上端まで引き上げることで、攪拌棒１５ａ，１５ｂによる機械攪拌で砂の構造を破壊した時（液状化の発生時）に生じる余剰間隙水を真空吸水し、これにより、飽和したゆるい砂層Ｇ２を十分に締め固めることができる。
【００３９】
また、真空吸水機能を有する攪拌棒を用いることで吸水工程の実施が容易となり、施工コスト的にも有利であることから、経済的な液状化対策が可能である。
【００４０】
本実施形態では、真空吸水を併用することで、吸水RC工法と同等の締固め効果を得ることができ、締固め効果を向上させることができる。また、砂の構造を破壊するために、振動ではなく、機械攪拌を用いることにより改良対象地盤に振動を与える必要がないから、周辺区域に好ましくない振動を与えずに締め固めによる地盤改良施工を実施することができる。
【００４１】
本実施形態において、図１〜図３のように、攪拌棒１５ａ，１５ｂに付着した土を取り除くための土除去装置１６として掻き取り棒１６ａ、１６ｂを攪拌棒１５ａ，１５ｂの上下に設置することで、攪拌棒１５ａ、１５ｂが回転駆動されている間に掻き取り棒１６ａ、１６ｂも攪拌棒１５ｂ、１５ａと反対方向に回転し、攪拌棒１５ａ、１５ｂと掻き取り棒１６ｂ、１６ａとがそれぞれ交差し重なり合うたびに、攪拌棒１５ａ，１５ｂに付着した土を掻き取って取り除くことができる。
【００４２】
攪拌棒１５ａ，１５ｂに付着した土を取り除くことの効果について図６を参照して説明する。細粒分含有率Fcの高い土を真空吸水すると、その経過時間と吸引水量との関係は、図６の実線のようになり、時間の経過とともに吸水率（＝吸引水量／単位時間）が低下する。この原因は、攪拌棒の孔１７ａ（図３）のある吸水面に細粒土が吸い寄せられて付着し、脱水した土の層厚が次第に大きくなるからである。この付着した細粒土を図６の経過時間ａの時点で除去すると、時間と吸引水量との傾き（＝吸水率）が図６の破線で示すようになり、初期のように増加し、吸水効果が元に戻る。その後、さらに経過時間ｂの時点で付着した細粒土を除去すると、図６の破線のようになり、吸水率が初期のように増加し、実線で示す除去なしの場合（時間ｂで除去せず）よりも大きく、吸水効果が元に戻る。
【００４３】
上述のように、細粒分含有率Fcの高い地盤の場合、真空吸引中に攪拌棒１５ａ、１５ｂの多数の孔１７ａおよびその周囲に細粒土が付着してしまい、真空吸引機能が低下してしまうが、攪拌棒１５ａ、１５ｂの多数の孔１７ａおよびその周囲に付着した細粒土を取り除くことで、攪拌棒１５ａ、１５ｂの真空吸引機能が低下せずに良好に維持される。したがって、攪拌棒１５ａ、１５ｂを通した吸水機能を充分に確保できる。
【００４４】
また、攪拌棒１５ａ、１５ｂは、比較的安価な鋼管等のパイプから構成できるので、コスト的に有利である。
【００４５】
次に、図２，図３の土除去装置１６の別の例について図７を参照して説明する。図２，図３の土除去装置１６は、攪拌棒１５ａ、１５ｂに対し掻き取り棒１６ａ、１６ｂを水平に配置したが、図７の例は、その掻き取り棒１６ａ、１６ｂの攪拌棒１５ａ、１５ｂに向いた側に、鋼線や硬質ゴム等からなる可撓性のある線状物から構成される突起物１６ｃを設けたものである。掻き取り棒１６ａ，１６ｂが攪拌棒１５ｂ，１５ａと交差し重なり合うたびに、突起物１６ｃが攪拌棒１５ａ、１５ｂの表面を撫でることで、表面に付着した土を効率的に取り除くことができる。この掻き取り棒に突起物を設ける構造は、たとえば、掻き取り棒と攪拌棒とが交差するときのクリアランスを確保できない（クリアランスが大きくなる）場合に好適である。
【００４６】
図１〜図３では、攪拌棒１５ａ、１５ｂを連結した二連のロッド１２ａ，１２ｂは、それぞれ互いに反対方向に回転する単軸構造であるが、ロッドを二重軸構造とし、そのロッドに連結した撹拌棒と掻き取り棒とが互いに反対方向に回転するように構成した例について図１１を参照して説明する。図１１は、図１のロッドを二重軸構造とし、撹拌棒と掻き取り棒とが互いに反対方向に回転するように構成した例を示す要部縦断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。なお、撹拌棒３５と掻き取り棒３６は、図１１（ａ）では重なった状態で示され、図１１（ｂ）では位相が９０度ずれた状態で示されている。
【００４７】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ロッド３０は、内管軸３１ａと、その外側に配置された外管軸３１ｂと、を有する二重軸構造となっている。内管軸３１ａの下端には攪拌棒３５が連結され、外管軸３１ｂの下端には掻き取り棒３６が連結されている。攪拌棒３５は、図３と同様にパイプ構造で、その外周面には、多数の孔１７ａが形成されるとともに目詰まり防止のため不織布などからなるフィルタ１８が張り付けられている。掻き取り棒３６は、攪拌棒３５の上下において攪拌棒３５に接近する棒構造となっている。
【００４８】
ロッド３０は、図１と同様にクローラークレーン１１に取り付けられ、真空吸引装置１３により吸水ホース１４を通してロッド３０の内管軸３１ａの内部空間３１ｃが減圧されることで、攪拌棒３５の多数の孔を通して地盤内の間隙水を吸引する。
【００４９】
ロッド３０は、内管軸３１ａがモータ（図示省略）の回転軸と連結し、回転方向Ｒに回転駆動され、外管軸３１ｂがモータ（図示省略）の回転軸と公知の反転歯車機構（図示省略）を介して連結し、回転方向Ｒとは反対方向Ｒ’に回転駆動されるように構成される。ロッド３０は、内管軸３１ａの回転により撹拌棒３５を回転させ、地盤中において砂層を攪拌するとともに、その反対方向に回転する掻き取り棒３６により、撹拌棒３５に付着した土が掻き取られて除去される。
【００５０】
また、図１１（ａ）（ｂ）において、掻き取り棒３６は必ずしも回転する必要がなく、ロッド３０は、反転歯車機構（図示省略）を省略し、外管軸３１ｂが固定される構造であってもよい。すなわち、内管軸３１ａがモータ（図示省略）により回転駆動されるが、外管軸３１ｂが固定されることで掻き取り棒３６が固定され、攪拌棒３５が回転し、固定された掻き取り棒３６と交差するたびに、攪拌棒３５に付着した土が掻き取られて除去される。
【００５１】
なお、図１１のロッド３０は、図１のクローラークレーン１１に単数取り付けてよいが、複数取り付けてもよく、複数のロッド３０を用いることで施工効率が向上する。
【００５２】
〈実験例〉
次に、本実施形態による機械攪拌式真空締固め工法について実験によりその効果を確認した。
【００５３】
実験装置を図８（ａ）（ｂ）に示す。図８（ａ）（ｂ）の直径30cm×高さ1mの円筒容器内に、細粒分含有率Fc10%の細粒土を含む珪砂による砂層を水中落下方式で、相対密度Dr=60%、高さ80cmで作製した。次に、砂層上面に海成粘土を置き、負圧シール層を形成した。砂の締固めは、真空吸水機能付き攪拌棒に近接して掻き取り棒を固定して配置した。真空吸水機能付き攪拌棒と掻き取り棒を回転させて、砂層の下端位置まで貫入させた。攪拌棒が下端に達すると、攪拌棒を反転させて上昇させ、その時同時に、図９の真空ポンプ設備を作動させて、砂層からの真空吸水を開始した。この上昇過程においては砂の構造の破壊と余浄水の吸引および攪拌棒に付着した砂の取り除きが同時に行われているので、砂は締め固まる。攪拌棒が砂層の上端に達すると、真空吸引を停止した。真空吸水には-60kN/m2の負圧を作用させた。本実験における羽切り回数T（回/m）は、200回/mであり、実験条件は、M：攪拌棒の個数＝2、R：回転速度＝15回/分、V：引き抜き速度＝0.15m/分である。羽切り回数Tは、次式(1)から求めることができる。
T=M×(R/V）      (1)
【００５４】
上記実験において所定の経過時間毎に地表面の沈下量を測定した。この実験を、掻き取り棒を配置しない場合についても同様に行い、掻き取り棒の有無による沈下量の比較結果を図１０に示す。図１０の結果から次のことが判明した。
(1)掻き取り棒を配置した場合、配置しない場合よりも沈下量が大きくなった。
(2)掻き取り棒が有る場合の沈下量から、締固め後の砂層の相対密度Drを求めると、Dr=90%となり、通常の液状化対策において相対密度Drは80%以上が必要と考えられるので、十分な締固め効果を得ることができた。
【００５５】
なお、本発明による機械攪拌式真空締固め工法の施工に際しては、上記羽根切り回数を数段階に変更した現地試験施工を実施し、羽根切り回数と地表面の沈下体積（形状）および吸引水量（排水量）との関係を把握して最適の羽根切り回数を設定することが望ましい。この試験施工を実施することにより、細粒分含有率Fcが高い砂層に対しても十分な締固め効果を得ることができる。
【００５６】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、機械攪拌式真空締固め工法は、通常、複数軸（複数ロッド）で施工することが多く、本実施形態では二軸としたが、これ以上であってもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、撹拌棒が貫入されて砂層を攪拌しながら改良対象の砂層の下端に達してから真空吸水を開始したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、撹拌棒が砂層の下端に達する前から真空吸水を開始してもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、改良対象の砂層の上端に達してから真空吸水を停止したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、砂層の上端に達する前に真空吸水を停止してもよい。
【００５９】
なお、本明細書において、改良対象の砂層の上端、下端に達するとは、上端、下端の近傍に達することも含む。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 機械攪拌式真空締固め装置
１１ クローラークレーン
１２ａ，１２ｂ，３０ ロッド
１３ 真空吸引装置
１５ａ，１５ｂ，３５ 攪拌棒
１６ 土除去装置
１６ａ，１６ｂ、３６ 掻き取り棒
１６ｃ 突起物
１６ｄ 掻き取り部材
１７ パイプ
１７ａ 孔
１８ フィルタ
Ｇ 対象地盤
Ｇ２ 液状化対策の必要な飽和したゆるい砂層
Ｒ 回転方向
Ｒ’ 回転方向Ｒと反対の回転方向
【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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【図１０】
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【図１１】
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