(57)【要約】【課題】深い深度まで安定して撹拌混合することが可能な地盤撹拌装置を提供する。【解決手段】縦の回転軸の下端部に設けられ、縦の回転軸芯回りに水平回転する第１の撹拌羽根１０と、前記第１の撹拌羽根１０より上方位置し、前記縦の回転軸の回転力が伝達され、前記縦の回転軸と直交する放射方向線回りに回転しつつ、放射方向線と横断する縦面に沿って回転する第２の撹拌羽根２０と、を備え、前記第１の撹拌羽根１０と前記第２の撹拌羽根２０との両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入可能である地盤撹拌装置。【選択図】図４
2015071891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦の回転軸の下端部に設けられ、縦の回転軸芯回りに水平回転する第１の撹拌羽根と、
前記第１の撹拌羽根より上方位置し、前記縦の回転軸の回転力が伝達され、前記縦の回転軸と直交する放射方向線回りに回転しつつ、放射方向線と横断する縦面に沿って回転する第２の撹拌羽根と、を備え、
前記第１の撹拌羽根と前記第２の撹拌羽根との両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入可能であることを特徴とする地盤撹拌装置。
【請求項２】
支持体に回転駆動源が固定され、この回転駆動源により前記縦の回転軸がその軸芯回りに回転可能とされ、前記縦の回転軸に第１の撹拌羽根が設けられ、
前記縦の回転軸に対して、主傘歯車が固定され、この主傘歯車に従傘歯車が従回転可能に噛合し、
前記従傘歯車に、縦の回転軸に対して直交する水平回転軸を軸芯として前記第２の撹拌羽根が設けられている請求項１記載の地盤撹拌装置。
【請求項３】
前記縦の回転軸芯を中心とする、前記第２の撹拌羽根による撹拌領域先端は、前記第１の撹拌羽根の撹拌領域先端と実質的に同一または小さい請求項１記載の地盤撹拌装置。
【請求項４】
前記第１の撹拌羽根は両端側が上がるほぼＶ字状をなし、その回転進行側が櫛状とされている請求項１記載の地盤撹拌装置。
【請求項５】
前記水平軸にその長手方向に固定位置を異ならせて複数の第２の撹拌羽根が、前記放射方向線回りの角度を異ならせて固定され、第２の撹拌羽根のそれぞれは、基板部と先端部に切削ビットを有する請求項１記載の地盤撹拌装置。
【請求項６】
内外２枚の第２の撹拌羽根を有し、これらを前記水平軸に固定したとき、内外２枚の第２の撹拌羽根は、切削ビットの配置が異なるように構成され、かつ、内外２枚の第２の撹拌羽根は、前記水平軸に内外方向の固定位置を選択可能とされている請求項５記載の地盤撹拌装置。
【請求項７】
内外２枚の第２の撹拌羽根を有し、これらを前記放射方向線に方向に固定位置を選択可能とされている請求項５記載の地盤撹拌装置。
【請求項８】
バックホウのブームに縦の回転軸を設け、その縦の回転軸に芯回りに水平回転する第１の撹拌羽根と、
前記第１の撹拌羽根より上方位置し、前記縦の回転軸の回転力が伝達され、水平軸芯からの放射方向線回りに回転しつつ、放射方向線と直交する縦面に沿って回転する第２の撹拌羽根と、を設け、
前記第１の撹拌羽根と前記第２の撹拌羽根との両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入させる作業を、バックホウを移動させながら多数地点で行うことを特徴とする表層混合撹拌処理工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤撹拌装置に関するものである。特に、浅層・中層地盤を改良するに好適な地盤撹拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の地盤撹拌（改良）装置としては、特に表層混合撹拌処理工法としては、本出願人に係るＳＣＭ工法（浅層・中層地盤改良工法）がある。
【０００３】
ＳＣＭ工法に使用する撹拌装置としては、特許第４６７１３２５号として公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６７１３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、たとえば８ｍ超以上の処理深さとなると、適用地盤のＮ値にもよるが、処理に手間がかかる、あるいは処理が困難となることがある。
【０００６】
したがって、本発明の主たる課題は、より深い深度まで安定して撹拌混合することが可能な地盤撹拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
縦の回転軸の下端部に設けられ、縦の回転軸芯回りに水平回転する第１の撹拌羽根と、
前記第１の撹拌羽根より上方位置し、前記縦の回転軸の回転力が伝達され、前記縦の回転軸と直交する放射方向線回りに回転しつつ、放射方向線を横断する縦面に沿って回転する第２の撹拌羽根と、を備え、
前記第１の撹拌羽根と前記第２の撹拌羽根との両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入可能であることを特徴とする地盤撹拌装置。
【０００８】
（作用効果）
縦の回転軸の下端部に設けられ、縦の回転軸芯回りに水平回転する第１の撹拌羽根（撹拌翼とも称することができる）と、前記第１の撹拌羽根より上方位置し、前記縦の回転軸の回転力が伝達され、前記縦の回転軸と直交する放射方向線回りに回転しつつ、放射方向線と横断する縦面に沿って回転する第２の撹拌羽根と、を備え、これらの両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入させると、第１の撹拌翼により弛緩させた地盤を、回転方向が直交する第２の撹拌羽根により、撹拌し、地盤又は処理材と混合させるので、撹拌混合処理形態として、全体に行き渡るものとなる。
また、装置的に複雑となることを避けることができる。
その結果、装置の機動性を確保できる大きさの限度で、効率的な撹拌混合処理を行うことができ、たとえば１０ｍ超以上の処理深さであっても安定した撹拌混合処理が可能である。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
支持体に回転駆動源が固定され、この回転駆動源により前記縦の回転軸がその軸芯回りに回転可能とされ、前記縦の回転軸に第１の撹拌羽根が設けられ、
前記縦の回転軸に対して、主傘歯車が固定され、この主傘歯車に従傘歯車が従回転可能に噛合し、
前記従傘歯車に、縦の回転軸に対して直交する水平回転軸を軸芯として前記第２の撹拌羽根が設けられている請求項１記載の地盤撹拌装置。
【００１０】
（作用効果）
傘歯車（ベベルギヤ）機構を使用して、第２の撹拌羽根を水平軸芯回りに回転させるように構成することができる。
【００１１】
＜請求項３記載の発明＞
前記縦の回転軸芯を中心とする、前記第２の撹拌羽根による撹拌領域先端は、前記第１の撹拌羽根の撹拌領域先端と実質的に同一または小さい請求項１記載の地盤撹拌装置。
【００１２】
（作用効果）
第２の撹拌羽根の撹拌領域先端は、第１の撹拌羽根の撹拌領域と実質的に同一または小さいので、第２の撹拌羽根の撹拌に負担が小さいものとなる。
第１の撹拌羽根の撹拌領域は、１．２〜２．０ｍの直径が望ましい。第２の撹拌羽根の長さは、０．９〜２．０ｍが望ましい。
【００１３】
＜請求項４記載の発明＞
前記第１の撹拌羽根は両端側が上がるほぼＶ字状をなし、その回転進行側が櫛状とされている請求項１記載の地盤撹拌装置。
【００１４】
（作用効果）
特に地盤表面を掘削する場合、円滑なものとなる。
【００１５】
＜請求項５記載の発明＞
前記水平軸にその長手方向に固定位置を異ならせて複数の第２の撹拌羽根が、前記放射方向線回りの放射方向角度を異ならせて固定され、第２の撹拌羽根のそれぞれは、基板部と切削ビットを有する先端部とを有する請求項１記載の地盤撹拌装置。
【００１６】
（作用効果）
複数の第２の撹拌羽根を備えるので、複数の第２の撹拌羽根により直接的な撹拌作用を放射方向の広い範囲に作用させることができる。
【００１７】
＜請求項６記載の発明＞
内外２枚の第２の撹拌羽根を有し、これらを前記水平軸に固定位置を異ならせ固定したとき、内外２枚の第２の撹拌羽根は、切削ビットの水平位置が異なるように構成され、かつ、内外２枚の第２の撹拌羽根は、前記水平軸に内外方向の固定位置を選択可能とされている請求項５記載の地盤撹拌装置。
【００１８】
＜請求項７記載の発明＞
内外２枚の第２の撹拌羽根を有し、これらを前記放射方向線に方向に固定位置を選択可能とされている請求項５記載の地盤撹拌装置。
【００１９】
（作用効果）
内外２枚の第２の撹拌羽根は、前記放射方向線に方向に固定位置を選択可能としたので、対象地盤に応じて、内外方向の固定位置を選択することにより、撹拌状態を選択できるので、効果的な撹拌が可能となる。
【００２０】
＜請求項８記載の発明＞
バックホウのブームに縦の回転軸を設け、その縦の回転軸に芯回りに水平回転する第１の撹拌羽根と、
前記第１の撹拌羽根より上方位置し、前記縦の回転軸の回転力が伝達され、水平軸芯からの放射方向線回りに回転しつつ、放射方向線と直交する縦面に沿って回転する第２の撹拌羽根と、を設け、
前記第１の撹拌羽根と前記第２の撹拌羽根との両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入させる作業を、バックホウを移動させながら多数地点で行うことを特徴とする表層混合撹拌処理工法。
【００２１】
（作用効果）
バックホウを移動させながら多数地点で、請求項１と同様な作用効果を奏する処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の地盤撹拌装置を使用することにより、深い深度まで安定して撹拌混合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】撹拌羽根を未装着状態の本発明装置の側面図である。
【図２】傘歯車伝達機構の断面図である。
【図３】第２の撹拌羽根の２つの例を示す本発明装置の側面図である。
【図４】複数の第２の撹拌羽根の使用例の正面図である。
【図５】複数の第２の撹拌羽根の使用例の側面図である。
【図６】先端部の斜視図である。
【図７】撹拌領域の説明用の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は、撹拌羽根を未装着状態の本発明装置の側面図であり、移動機台、たとえば図示のバックホウ１や、移動車両（図示せず）に設けた支持台（図示せず）に本発明の撹拌装置を着脱自在に設けることができる。
【００２６】
図１の例では、市販の汎用バックホウ１に付属アーム２を連結し、さらに付属アーム２にブラケットマスト３Ａ及びメインマスト３を連結する。この例では専用の付属アーム２を介在させてあるが、バックホウ１の先端ブームに、ブラケットマスト３Ａ、あるいはブラケットマスト３Ａを介在させることなくメインマスト３と連結できる。
【００２７】
メインマスト３の下端部に、回転駆動源としての回転駆動油圧モータ４を固定し、図２に示すように、その出力軸４１を回転させるようにしてある。出力軸４１の下端部には、縦の回転軸芯Ｃ１（出力軸４１）回りに水平回転する第１の撹拌羽根１０が固定されている。
【００２８】
また、出力軸４１（縦の回転軸）に主傘歯車４２が固定され、この主傘歯車４２に従傘歯車４３，４４が従回転可能に噛合している。従傘歯車４３，４４に、縦の回転軸（出力軸４１）に対して直交する放射方向線Ｃ２回りに回転しつつ、放射方向線と直交する縦面に沿って回転する、第２の撹拌羽根２０Ｘ（または２０Ｙ）が設けられている。５はギアボックスである。
【００２９】
図３に、第２の撹拌羽根２０Ｘを左右片側１枚のみを配置した例を示したが、実際には、図４に示すように左右片側の内外２枚、左右合計で４枚の撹拌羽根の配置が好ましい。
【００３０】
また、撹拌羽根を左右片側の内外２枚設ける場合、図５に示すように、それらは９０度位置がずれているのが望ましい。しかし、図４では周方向位置をずらすことなく図示していることに注意されたい。
【００３１】
左右片側の内外２枚で、切削ビット２０Ａ,２０Ａの配置が異なる第２の撹拌羽根２０Ｘ、及び第２の撹拌羽根２０Ｙを設けるのが望ましい。
この例を図６に図示した。第２の撹拌羽根２０Ｘ、または第２の撹拌羽根２０Ｙは、これらを水平軸（図２の放射方向線Ｃ２（図２参照）回りに回転するように）に固定したとき、左右片側の内外２枚の第２の撹拌羽根は、第２の撹拌羽根２０Ｘ、２０Ｙ間で、切削ビット２０Ａ,２０Ａの配置が異なる（図３の左側の撹拌羽根２０Ｘでは、中間の切削ビット２０Ａが縦の回転軸に対し外方に偏在しているのに対し、図３の右側の撹拌羽根２０Ｙでは切削ビット２０Ａがほぼ等間隔である。）。
また、内外２枚の第２の撹拌羽根２０Ｘ、２０Ｙは、前記水平軸に関し、内外方向の固定位置を選択可能とされている。符号２０Ｓはスペーサーであり、適宜、使用でき、また使用しなくともよい。
【００３２】
かくして、出力軸４１（縦の回転軸）の回転駆動力が、主傘歯車４２に伝達されると、図２の方向に回転する。したがって、第２の撹拌羽根２０Ｘ（または２０Ｙ）は、第１の撹拌羽根１０より上方位置して、放射方向線Ｃ２（水平軸）回りに回転しつつ、放射方向線Ｃ２と直交する縦面に沿って回転する。
【００３３】
このようにして、第１の撹拌羽根１０及び第２の撹拌羽根２０Ｘ（及び又は２０Ｙ）の両者を回転させながら地盤にその深度方向に侵入させると、第１の撹拌翼１０により弛緩させた地盤を、回転方向が直交する第２の撹拌羽根２０Ｘ（及び又は２０Ｙ）により、撹拌し、ブラケットマスト３Ａ及びメインマスト３を通って先端側に延在する処理材の供給管（図示せず）を吐出させつつ、地盤又は処理材（セメントや石灰など）と混合させることができ、撹拌混合処理形態として、全体に行き渡るものとなる。
【００３４】
上記の態様によれば、装置的に簡素であり、装置の機動性を確保できる大きさの限度で、効率的な撹拌混合処理を行うことができ、たとえば１０ｍ超以上の処理深さであっても安定した撹拌混合処理が可能である。
【００３５】
放射方向線と直交する縦面に沿って回転する、第２の撹拌羽根２０Ｘ（または２０Ｙ）による撹拌領域先端は、第１の撹拌羽根１０の撹拌領域先端と実質的に同一または小さいのが望ましい。
【００３６】
第１の撹拌羽根の撹拌領域の直径（図３の左右方向長さ）は、１．２〜２．０ｍが望ましい。第２の撹拌羽根の長さ（図３の左右方向長さ）は、０．９〜２．０ｍが望ましい。
【００３７】
第１の撹拌羽根１０は、図３が参照されるように、両端側が上がるほぼＶ字状をなし、その回転進行側がビット１０ａ，１０ａを有する櫛状とされている形態が地盤の掬い上げ性が良好なものとなる。１０ｂは出力軸４１（縦の回転軸）との連結筒部である。
【００３８】
また、第２の撹拌羽根としては、適宜の形状を採り得るが、基板部２０Ｂの周縁部に、切削ビット２０Ａを放射方向に複数有するものを好適に使用できる。
また、図３または図４に示すように、切削ビット２０Ａの配置（位置）が異なる第２の撹拌羽根を用意しておくと望ましい。
【００３９】
しかるに、使用に際しては、２種類の第２の撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｙについて、内外の位置を選択し、あるいは撹拌羽根２０Ｘなどを、図３の縦線基準で対象に反転させて使用するなど、撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｙを選択的に取付けて固定できる。２０Ｓはスペ−サーである。
【００４０】
１種類の撹拌羽根を図５のように直交配置することも考えられるが、左右片側に内外２枚設ける場合、２種類で２枚の撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｙを使用し、図４〜図６のように直交配置するのが望ましい。
【００４１】
２種類で２枚の撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｙを使用する利点は、撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｙの配置を選択することにより、たとえば、切削・撹拌能力を強くしなければならない部位と比較的弱くてよい部位を選択できる点である。
【００４２】
図６は、撹拌部の斜視図である。図７の説明図と合せて説明する、基礎実験の結果から、撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｘの２枚を内外（縦軸線の中心側と外方側）に設け、これらを放射方向線と横断する縦面に沿って回転させることで、広い巾で切削することが望ましく、とりわけ図７の左方図に示すように、撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｘによって、切削又は撹拌した土砂を、相手方に近づけるように切削又は撹拌するのが望ましい。
このための手段としては、傾斜させた第１の撹拌羽根１０と同様に、一方の撹拌羽根２０Ｘの基板部１０Ｂ、及び他方の撹拌羽根２０Ｘの基板部１０Ｂを傾斜させることが望ましい。
【００４３】
この態様によれば、図７の左方図に示すように（この左方図においては相手方の撹拌羽根２０Ｘを省略して図示してある。）、第１の撹拌羽根１０の水平方向撹拌能力、その弛んだ部分に撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｘによる切削ビット２０Ａ、２０Ａ…による切削撹拌効果、続く、撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｘによって、切削又は撹拌した土砂を、相手方に近づけるように切削又は撹拌、あるいは混練の効果が相乗的に積み重なり、きわめて効果的な撹拌を行うことができる。特に、粘性土での共回り現象を防止できる。
【００４４】
当業者ならば、本発明の多くの変形例が考えつくであろう。その例を挙げると次のようである。
（１）第１の撹拌羽根１０の上部で、撹拌羽根２０Ｘ、撹拌羽根２０Ｙの下方に、別の第１の撹拌羽根（図示せず）を設けて２段、または３段以上の複数段とする。
（２）第２の撹拌羽根の上方に縦の回転軸芯回りに水平回転する撹拌羽根を設けることができる。
（３）バックホウに代えて、地表を移動する移動機台に設けた支持マストに沿って、支持体を昇降するように構成できる。
（４）回転駆動油圧モータ４の正逆転を行うことができる。
（５）掘削深さに応じて、マスト長を変更できる。マストの下方に回転駆動油圧モータ４を設けるのが、マスト長の変更に無関係である、並びに位置が下部であることにより安定性が高い。
【符号の説明】
【００４５】
１…バックホウ（移動機台）、４…回転駆動油圧モータ（回転駆動源）、１０…第１の撹拌羽根、２０Ｘ、２０Ｙ…第２の撹拌羽根、４１…縦の回転軸（モータ出力軸）、４２…主傘歯車、４３，４４…従傘歯車。
【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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