(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中で回転する回転軸と、
前記回転軸の下端部に突設され土砂を掘削する掘削翼と、
前記掘削翼よりも上方において、前記回転軸を周回し前記回転軸に対して遊嵌されるボス部と、
前記ボス部に基端部が固着され先端部が前記掘削翼よりも外側に位置し地山に接触する共回り防止翼と、
前記共回り防止翼と一体化され、前記共回り防止翼と前記掘削翼の間に介装され、かつ前記共回り防止翼に対し平面視で交差し、異物を前記回転軸側から地山側へ案内する案内側面を有する排出案内翼とを備え、
前記排出案内翼が、異物をカラムの外周側へ押し出すことにより、前記排出案内翼と前記掘削翼との間隔を小さくし、操作体積をより小さく設定可能となるように構成したことを特徴とする共回り防止翼付き掘削撹拌装置。
【請求項２】
前記排出案内翼の前記案内側面は、平面視で前記ボス部に近接する基端部に比べ、前記排出案内翼の先端部が前記掘削翼から遠ざかる形状をなすように形成されている請求項１記載の共回り防止翼付き掘削撹拌装置。
【請求項３】
前記排出案内翼の前記案内側面は、平面視で滑らかな曲線で形成されている請求項２記載の共回り防止翼付き掘削撹拌装置。
【請求項４】
前記排出案内翼の前記案内側面は、平面視で階段状に折れ曲がる複数の直線群により形成されている請求項２記載の共回り防止翼付き掘削撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深層混合処理工法などの地盤改良工法に使用され、掘削土が掘削翼や撹拌翼と共に回転する事態を防止する共回り防止翼付き掘削撹拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土壌の粘性が高い（例えば、粘土やシルト等）場合、掘削された土砂及び固化材ミルクが掘削翼の回転につれて共回りしようとするが、共回り現象が発生すると、固化材ミルクと土砂の撹拌が不足して不均質なコラムが造成されてしまうため、共回り防止翼が必要となる。
【０００３】
具体的には、特許文献１（特許第１１９７２９５号公報）に開示されるように、回転軸の下端部に掘削翼を設けたオーガ式の掘削装置では、掘削翼の回転外径である掘削径よりも、大径の共回り防止翼を、回転軸に遊嵌させるのが望ましい。
【０００４】
このようにすると、地中において、駆動手段により回転軸が盛んに回転する一方、共回り防止翼の先端部は周囲の地山に触れているので、共回り防止翼は地中でほとんど回転しない。言い換えると、回転軸と共回り防止翼とにおいて、大きな角速度差が生じることになり、この角速度差により、共回り防止翼を境界として、その上側と下側（掘削翼側）の土壌が縁切りされることになる。
【０００５】
本明細書において、掘削翼の掘削作用が及ぶ領域を「操作体積」と呼ぶと、共回り防止翼は、操作体積の境界部分に位置することになり、共回りしようとする土壌から見ると、共回りを妨げる邪魔板のような働きをする。このような働きにより、操作体積は一定範囲に限定されることとなり、結果として、掘削翼による混練が良好となる。
【０００６】
昨今、建物の建て替え時に地盤改良を行う例が増えており、埋め土や盛土等の地盤が改良の対象となることが多い。このような地盤には、土のみでなく、しばしば異物（例えば、コンクリートガラ、アスファルトガラ、岩砕、岩塊、玉石、大礫、木屑等、通常、直径約１０センチメートル〜５０センチメートル程度のもの）が含まれている。
【０００７】
地盤に異物が含まれていると、異物が掘削翼と共回り防止翼との間に挟まり、これらの翼が変形あるいは損傷するおそれがある。さらには、異物が掘削翼と共回り防止翼との間に挟まったままとなると、本来上記角速度差を発生させるべきこれらの翼が、異物で接続されることにより、一体的に回転し、共回り防止翼の縁切り作用が果たされなくなってしまう。こうなると、地盤改良体の品質が著しく低下する。もともとは、異物はソイルセメントを上回る強度を有することが多いから、異物が地盤改良体内に残存しても、地盤改良体の品質は損なわれないのであるが、共回り防止翼の縁切り作用が無効にされてはならない。
【特許文献１】特許第１１９７２９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８０６４７号公報
【特許文献３】特開２００５−３２５５４８号公報
【特許文献４】特開２００１−４０６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、異物が存在してもその悪影響を抑制できる共回り防止翼付き掘削撹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】
【０００９】
第１の発明に係る共回り防止翼付き掘削撹拌装置は、地中で回転する回転軸と、回転軸の下端部に突設され土砂を掘削する掘削翼と、掘削翼よりも上方において、回転軸を周回し回転軸に対して遊嵌されるボス部と、ボス部に基端部が固着され先端部が掘削翼よりも外側に位置し地山に接触する共回り防止翼と、前記共回り防止翼と一体化され、共回り防止翼と掘削翼の間に介装され、かつ共回り防止翼に対し平面視で交差し、異物を回転軸側から地山側へ案内する案内側面を有する排出案内翼とを備える。
【００１０】
好ましくは、排出案内翼の案内側面は、平面視でボス部に近接する基端部に比べ、排出案内翼の先端部が掘削翼から遠ざかる形状をなすように形成される。また、好ましくは、排出案内翼の案内側面は、平面視で滑らかな曲線で形成されているか、あるいは、排出案内翼の案内側面は、平面視で階段状に折れ曲がる複数の直線群により形成される。
【００１１】
この構成において、第１に、共回り防止翼と掘削翼との間に排出案内翼が介装されているため、共回り防止翼と掘削翼とは少なくとも排出案内翼の厚さだけ離れており、それだけでも共回り防止翼と掘削翼との間に異物が挟まりにくくなっている。第２に、排出案内翼が異物を回転軸側から地山側へ案内する案内側面を有するため、共回り防止翼と掘削翼との近傍に異物が存在していたとしても、異物は排出案内翼の案内側面により地山側に案内されているから、異物は、一層、掘削翼と共回り防止翼との間に異物が挟まりにくくなる。よって、共回り防止翼と掘削翼とが一体的に回転する事態が回避され、共回り防止翼による縁切り効果が維持される。
【００１２】
しかも、排出案内翼は、共回り防止翼と一体化されているため、共回り防止翼だけでなく排出案内翼によっても縁切り効果が奏される。このため、共回り防止翼と掘削翼とを離しても、掘削翼の操作体積をできるだけ小さくすることができ、良質な地盤改良体を形成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、異物が排出案内翼の案内側面によりカラムの外周側へ案内され、異物が掘削翼と共回り防止翼とに挟まらないようにすることができるし、しかも、排出案内翼によっても縁切り効果が奏されるため、掘削翼の操作体積を小さくして、良質な地盤改良体を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（比較例）
本発明の実施の形態を説明するに先立ち、比較例における異物による悪影響について、図９〜図１０を参照しながら説明する。ここで、図９は、比較例における掘削撹拌装置の側面図、図１０は、図９のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
図９において、回転軸２は、中心線１を有し、中心線１を中心に矢印Ｎ方向又はその逆方向に図示しない駆動手段による回転力を印加され、正転又は逆転する。なお、正転／逆転は、駆動手段により下降又は上昇する動作を考慮して切り替えられる。地中において、土壌の抵抗や振動などにより、中心線１の位置が若干変動することはあるが、以下、中心線１の位置は固定されていることを前提として説明を行う。
【００１６】
中心線１が固定されているので、回転軸２の下端部に設けられる掘削翼３の先端縁は、中心線１を中心とする円軌道（これは、コラム外周９となる。）を描く。より具体的には、掘削翼３の下側には複数の爪３ａが設けられており、これらの爪３ａが土壌に食い込みながら回転することにより、掘削が進行する。
【００１７】
共回り防止翼７は、回転軸２において掘削翼３よりも所定距離だけ上方に設けられる。具体的には、共回り防止翼７の中心部（基端部）は、回転軸２を周回し回転軸に対して遊嵌されるボス部７ａとなっており、ボス部７ａの上下には、回転軸２から外径方向にフランジ上に設けられる上ストッパ５と下ストッパ６とが位置する。
【００１８】
上ストッパ５よりもさらに上方には、掘削翼３に直交する（但し、直交することは必須でなく任意事項である。）撹拌翼４の基端部が固着される。
【００１９】
上述したように、回転軸２が回転すると、それと一体的に撹拌翼４と掘削翼３が回転するが、共回り防止翼７はほとんど静止し、大きな角速度差が生じる。この角速度差により、上述した縁切り作用が奏される。
【００２０】
上述した操作体積は、カラム外周９内の面積に、共回り防止翼７と掘削翼３との間隔ｔ１と掘削翼３の高さとの和を乗じたものである。この面積は、掘削翼３の直径により固定されるものであるから、一定と考えて良い。したがって、操作体積を小さくして混練の効果を高めるためには、間隔ｔ１を小さく設定するしかない。
【００２１】
比較例の共回り防止翼７は、平面視において掘削翼３とほぼ同様に直線状に形成されている。ほぼ静止している共回り防止翼７に対して、掘削翼３が回転すると、共回り防止翼７と掘削翼３とは、小さな角をなし、あたかもハサミのように間隔ｔ１にある土壌を切り裂くような動きをする。
【００２２】
ここで、間隔ｔ１を上回る高さを有する異物８が共回り防止翼７と掘削翼３との間に近づくと、図１０に示すように、これらの翼７、３の間に、異物８が挟まり込んでしまう。
【００２３】
運良く、異物８が切断されれば良いが、通常では、異物８が掘削翼３と共回り防止翼７とを接続する接続具のような役割を果たしてしまい、その結果、共回り防止翼７が掘削翼３により強制的に回転させられてしまう。こうなると、縁切り作用はほとんど果たされなくなり、地盤改良体の品質が著しく低下することになる。
【００２４】
（実施の形態１）
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態における掘削撹拌装置の側面図、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２５】
図１、図２において、比較例を示す図９、図１０と同様の要素については、同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する。なお、図１、図２では、共回り防止翼１０と掘削翼３あるいは共回り防止翼１０と撹拌翼４の各ペアを一段のみ図示しているが、勿論、これらを複数段上下に設ける場合にも、本発明は同様に適用できるものであって、このような場合も本発明の保護範囲に包含される。
【００２６】
本形態では、ボス部１０ａの高さを大きくとり、ボス部１０ａの上側に共回り防止翼１０の基端部を固着し、ボス部１０ａの下側に排出案内翼１１の基端部を固着している。言い換えれば、共回り防止翼１０と掘削翼３との間隔ｔ３を比較例の間隔ｔ１よりも大きくすると共に、共回り防止翼１０と掘削翼３との間に排出案内翼１１を介装している。しかも、排出案内翼１１は、ボス部１０ａに近接する基端部に比べ、先端部が掘削翼３から遠ざかる形状をなす案内側面１１ａを有する。また、共回り防止翼１０と排出案内翼１１とは一体化されているため、排出案内翼１１による縁切り効果も奏される。その結果、掘削翼３の操作体積はカラムの水平断面の面積に、図１の間隔ｔ２と掘削翼３の高さの和を乗じたものとなり、操作体積をできるだけ小さくすることができる。
【００２７】
このような関係があることにより、異物８は、共回り防止翼１０と掘削翼３との間に挟まらず案内側面１１ａに案内されてカラムの外周側へ押し出されることになる。このため、本発明によれば、比較例の間隔ｔ１よりもさらに小さな間隔ｔ２を採用することができ、その結果、操作体積をより小さく設定して高品質な地盤改良体を構築できると共に、異物８が掘削翼３と共回り防止翼１０との間に挟まらないようにすることができる。このように、間隔を縮めると地盤改良体の品質を向上できる一方、異物の挟み込みの危険が増加するという、トレードオフの関係にある問題を一気に解決できるものである。
【００２８】
排出案内翼１１は、図２では２枚を一対としているが、一枚あるいは三枚以上とすることもできる。なお、共回り防止翼１０と排出案内翼１１とは一体化されていれば良く、ボス部１０ａには共回り防止翼１０と排出案内翼１１の一方のみが固着され、他方が固着されないようにしてもよい。なお、上下方向において共回り防止翼１０と排出案内翼１１との間に隙間をあけても良い。
【００２９】
さらに、図３〜図８に例示するように、排出案内翼１１の案内側面１１ａを平面視した形状は、種々変更できる。例えば、図３に示すように、基端部がボス部１０ａと接するようにスタートし、ある曲率で滑らかに湾曲する曲線状としてもよい。
【００３０】
あるいは、図４に示すように、図３よりも曲率を大きくして、先端部が内側を向くようにしても良い。
【００３１】
あるいは、図５に示すように、階段状に折れ曲がる複数の直線群で構成しても良い。
【００３２】
あるいは、図６に示すように、基端部を回転軸２に直交させ先端部を掘削翼３から遠ざかるように曲げても良い。
【００３３】
あるいは、図７に示すように、基端部側をやや図７の上側にふくらませても良い。
【００３４】
さらには、図８に示すように、基端部をボス部１０ａに直交させ、それから図８右向きに折り曲げ、さらに曲線部を連続させて先端部へ至るように形成しても良い。
【００３５】
図３〜図８の各種形状には、それぞれ一長一短があるが、いずれの形状を採用しても、一定の効果があるから、これらの形状は、当然全て本発明に包含されるし、本発明の趣旨を変更しない限り、図示されていない形状をも本発明の保護範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る共回り防止翼付き掘削撹拌装置は、例えば、地盤改良等を行う分野において好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態における掘削撹拌装置の側面図
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図３】本発明の第１例における排出案内翼の形状を示す断面図
【図４】本発明の第２例における排出案内翼の形状を示す断面図
【図５】本発明の第３例における排出案内翼の形状を示す断面図
【図６】本発明の第４例における排出案内翼の形状を示す断面図
【図７】本発明の第５例における排出案内翼の形状を示す断面図
【図８】本発明の第６例における排出案内翼の形状を示す断面図
【図９】比較例における掘削撹拌装置の側面図
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
【００３８】
１  中心線
２  回転軸
３  掘削翼
３ａ  爪
４  撹拌翼
５  上ストッパ
６  下ストッパ
７、１０  共回り防止翼
７ａ、１０ａ  ボス部
８  異物
９  コラム外周
１１  排出案内翼
１１ａ  案内側面
ｔ１、ｔ２  間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006545548.tif 000005
【図５】
0006545548.tif 000006
【図６】
0006545548.tif 000007
【図７】
0006545548.tif 000008
【図８】
0006545548.tif 000009
【図９】
0006545548.tif 000010
【図１０】
0006545548.tif 000011