(57)【要約】【課題】機械攪拌と噴射攪拌との複合攪拌による地盤改良を経済的にかつ効率的に行い得る有効適切な装置と工法を提供する。【解決手段】先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸１を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸１Ａと少なくとも１軸の副回転軸１Ｂとから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設する。主回転軸の先端部には改良材の主噴射口４を設け、副回転軸の先端部には改良材の副噴射口９を設け、副回転軸の軸部には周囲の土を押し上げて排土するスパイラル８を設ける。機械攪拌改良部１０ａの外側に主噴射攪拌改良部１０ｂおよび副噴射攪拌改良部１０ｃを有する形状の改良体１０を施工する。【選択図】図１
2008088731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工する多軸複合攪拌装置であって、
先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、
前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、
前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、
該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けたことを特徴とする多軸複合攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の多軸複合攪拌装置であって、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼は、それぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成され、
主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設け、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けたことを特徴とする多軸複合攪拌装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行う多軸複合攪拌工法であって、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、
該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項４】
請求項２記載の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行う多軸複合攪拌工法であって、
主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入した後、それら主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜く際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える下部攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、
該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項５】
請求項３または４記載の多軸複合攪拌工法であって、
副回転軸の回転数を主回転軸とは独立に制御して該副回転軸に設けたスパイラルによる排土量を制御することにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において主回転軸側から副回転軸側に向かう改良土の流れを促進せしめることを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の多軸複合攪拌工法であって、
交互に配列している主回転軸と副回転軸を交互に逆方向に回転させることにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤改良技術に関わり、特に機械攪拌と噴射攪拌とを併用するいわゆる複合攪拌により地盤改良を行う装置および工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置および工法として、特許文献１には、ロッドの先端部に掘削翼と攪拌翼を備え、ロッドの先端付近に低圧吐出口を設けるとともに、掘削翼の先端に高圧吐出口を設けた構成の地盤改良装置を用いる工法が開示されている。これは、低圧吐出口から改良材を低圧で吐出しつつロッドを地盤中に給進させて攪拌翼により改良材と土壌とを攪拌・混合して中心改良柱を形成し、次いで、高圧吐出口から改良材を高圧噴射することによる攪拌・混合によって中心改良柱の外側に外側改良柱を施工するというものである。
【０００３】
また、特許文献２には、攪拌翼を備えたロッドの軸身をスクリューオーガー状に構成して、改良材の高圧噴射時にはスクリューオーガーによりコア部土壌を排土しながら噴射攪拌部を形成するという地盤改良工法が開示されている。
さらに、特許文献３には、上記のスクリューオーガー状のロッドを３軸並設した構成の多軸高圧噴射攪拌地盤改良装置を用いて、改良体ブロックを一体にラップさせて施工するという工法についての開示がある。
【特許文献１】特公平６−３７７６７号公報
【特許文献２】特許第３１２５２４４号公報
【特許文献３】特開２００５−１５５０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるものはロッドが単軸であることから効率的な施工は望めないし、改良材を単に地盤中に多量に高圧噴射することから周辺地盤の変位や膨張等の悪影響を無視できない。
【０００５】
特許文献２に示されるものはスクリューオーガーによって強制的に排土を行うことにより周辺地盤変位を抑制可能であるが、特許文献１に示されるものと同様に単軸であるので施工性や経済性、有効率の点では事情は同じである。
特許文献３に示されるものは３軸のスクリューロッドを備えるので特許文献１〜２のものに比べて施工性は改善されて大規模施工に適用することも可能ではあるものの、３軸のスクリューロッドを単にそのまま並設してそれらを単純に同期運転する構成であるので、装置全体が不合理に大がかりであるばかりでなく、改良材の供給量の設定やそれに応じた排土量の制御も必ずしも合理的に行い得ず、特に大規模施工に適用する場合には経済性や施工性の点で難があって実用に至っていない。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は機械攪拌と噴射攪拌との複合攪拌による地盤改良を経済的かつ効率的に行い得る有効適切な装置と工法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】
【０００７】
本発明の多軸複合攪拌装置は、改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工する多軸複合攪拌装置であって、先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けたことを特徴とする。
本発明の多軸複合攪拌装置においては、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼をそれぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設け、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けることが考えられる。
【０００８】
本発明の多軸複合攪拌工法は、上記の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行うものであって、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする。
特に、各回転軸が上部攪拌翼と下部攪拌翼とを備えている場合には、主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入した後、それら主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜く際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える下部攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成すれば良い。
また、本発明の多軸複合攪拌工法においては、副回転軸の回転数を主回転軸とは独立に制御して該副回転軸に設けたスパイラルによる排土量を制御することにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において主回転軸側から副回転軸側に向かう改良土の流れを促進せしめることが好ましい。
さらに、交互に配列している主回転軸と副回転軸を交互に逆方向に回転させることにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の多軸複合攪拌装置および多軸複合攪拌工法によれば、改良材を主回転軸から高圧で噴射するとともに副回転軸からはそれよりも低圧で噴射しつつ、副回転軸のスパイラルにより排土を行うことにより、攪拌翼による機械攪拌と改良材噴射による噴射攪拌との併用により大断面の改良体を効率的に施工でき、周辺地盤への悪影響も有効に回避することができ、山留め壁や止水壁等に対しても改良体をほぼ完全に密着させた状態で施工することが可能である。
また、主回転軸と副回転軸とをそれぞれの機能に応じた構成としたので、装置全体を合理的に簡略化、コンパクト化、低価格化することができ、操作性や制御性にも優れて高精度の施工が可能であり、充分に経済的で合理的な施工が可能であり、特に大規模施工に適用するものとして好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜図３に本発明の一実施形態である多軸複合攪拌装置とそれを用いての多軸複合攪拌工法を示す。
図１に示すように、本実施形態の多軸複合攪拌装置は３軸の回転軸１を並設して連結具２により一体に連結したものであるが、両側の２軸の回転軸１と中央の１軸の回転軸１とはそれらの構成と機能が異なるものとされている。
すなわち、両側の２軸の回転軸１は主回転軸１Ａとされ、その最先端部には地盤掘削と地盤攪拌を兼用する螺旋状の下部攪拌翼３が設けられ、その上段には１段の上部攪拌翼５が設けられた構成とされている。下部攪拌翼３の外周部には改良材（たとえばセメント等の固化材）を高圧（たとえば３０〜６０ＭＰａ程度）で噴射する主噴射口４が、下部攪拌翼３の先端に取り付けられている掘削用ビットより若干上方に位置して設けられている。
【００１１】
一方、中央の１軸の回転軸１は副回転軸１Ｂとされ、その最先端にも地盤掘削兼用の下部攪拌翼６が設けられ、その上段には上部攪拌翼７が設けられている。それら下部攪拌翼６および上部攪拌翼７はそれぞれ主回転軸１Ａにおける上部攪拌翼５とほぼ同径とされており、副回転軸１Ｂにおける下部攪拌翼６および上部攪拌翼７はそれぞれ主回転軸１Ａにおける下部攪拌翼３および上部攪拌翼５のやや下方に位置していて、相互干渉することなく回転軌跡をラップさせながら回転するようにされている。
さらに、この副回転軸１Ｂの軸部には周囲の土を押し上げて排土するためのスパイラル８が設けられている。
そして、副回転軸１Ｂの下部攪拌翼６にも、改良材を噴射するための副噴射口９が設けられているが、その副噴射口９からの噴射圧は、主回転軸１Ａに設けられている主噴射口４からの噴射圧（上述したようにたとえば３０〜６０ＭＰａ程度）に比べて低圧（たとえば１０ＭＰａ程度）に設定されるようになっている。
なお、副噴射口９は主噴射口４と同様の構造のものでも良いが、副噴射口９からの噴射圧は主噴射口４からの噴射圧よりも低圧に設定されることから耐圧性能や耐摩耗性能を軽減することも可能であり、それによりコストダウンを図れる。また、副噴射口９に対して改良材を圧送する供給機構（図示せず）については、その噴射圧を主噴射口４からの噴射圧よりも低い範囲で自由に設定できるものとしておけば良い。
【００１２】
また、本実施形態においては、図１に示すように、主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂの軸部における上部攪拌翼５，７のやや下部の位置に、改良材を低圧で吐出するための吐出口１１（１１ａ、１１ｂ）がそれぞれ設けられており、主噴射口４や副噴射口９からの噴射のみでは改良材の供給量が不足するような場合には、それらの吐出口１１のいずれか一方もしくは双方から改良材を低圧（たとえば３ＭＰａ程度以下）で補助的に供給できるようにされている。
【００１３】
本実施形態の多軸複合攪拌装置は、主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂの双方に備えた下部攪拌翼３，６と上部攪拌翼５，７とによる機械的な攪拌混合と、主回転軸１Ａに備えた主噴射口４からの改良材の高圧噴射による高圧噴射攪拌混合と、副回転軸１Ｂに備えた副噴射口９からの改良材の低圧噴射による低圧噴射攪拌混合との併用により、図１（ｂ）に示すような平面形状の改良体１０を施工するものである。
すなわち、その改良体１０は、下部攪拌翼３，６と上部攪拌翼５，７とによる攪拌混合によって主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂの周囲に一体に形成される一連の機械攪拌改良部１０ａと、主噴射口４からの高圧噴射によって機械攪拌改良部１０ａの両外側にそれを外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部１０ｂと、副噴射口９からの低圧噴射によって機械攪拌改良部１０ａの中央部の両外側にそれを外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部１０ｃとを有するものとされている。
【００１４】
上記の主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂは、それぞれ専用の駆動源１２（図２参照）により独立に回転駆動されるとともに、それらの回転数もインバーター等により独立に制御可能とされている。
そして、中央の副回転軸１Ｂの回転方向は常に排土方向（つまり、スパイラル８により周囲の土を上方に押し上げるような回転方向）に設定され、これにより装置全体を地盤に貫入する際、および主噴射口４および副噴射口９から改良材を地盤中に噴射して噴射攪拌混合する際には、副回転軸１Ｂによって機械攪拌改良部１０ａの中央付近から積極的に排土がなされてそこでの土圧の過度の上昇が抑制され、それに伴い機械攪拌改良部１０ａの両側から中央側に向かうような（つまり主回転軸１Ａ側から副回転軸１Ｂ側に向かうような）改良土の流れが促進されて、機械攪拌改良部１０ａの全体にわたって優れた攪拌混合効果が得られる。
【００１５】
その際、図１に示すように両側２軸の主回転軸１Ａの回転方向を常に副回転軸１Ｂとは逆方向に回転するように設定し、結果的に３軸の回転軸１が交互に逆方向に回転するように設定すると良い。そのような回転方向の設定により、（ｂ）に示すように改良土が機械攪拌改良部１０ａの全体にわたって蛇行しつつ連続して流れるような一連の安定した攪拌流が形成され、その結果、機械攪拌改良部１０ａ全体における攪拌混合効率を充分に向上させることができる。
【００１６】
本実施形態の多軸複合攪拌装置による標準的な工程の一具体例を図２に示す。
各回転軸１を上述した回転方向に回転させつつ（ａ）〜（ｃ）に示すように装置全体を地盤に貫入していく。その際、貫入速度を考慮して副回転軸１Ｂの回転量を適正に制御してスパイラル８により装置体積相当分の排土を行う。
なお、後段（引き抜き時）の改良材の噴射による主噴射攪拌改良部１０ｂや副噴射攪拌改良部１０ｃの形成をより確実にするため、この時に、主噴射口４や副噴射口９のいずれか一方または双方から、水だけを噴射して地盤を緩めておくことが良い。
さらに、後段（引き抜き時）での噴射のみでは改良材の供給量が不足することが予測されるような場合、あるいは地盤の状況によっては、主回転軸１Ａや副回転軸１Ｂの軸部に設けた吐出口１１（１１ａ，１１ｂ）の双方あるいは一方から所望量の改良材を低圧で供給すれば良い。
【００１７】
（ｃ）に示すように装置先端が所定の深度に達したら、各軸の回転方向をそのまま維持して、主回転軸１Ａに設けた主噴射口４から改良材を高圧（たとえば３０〜６０ＭＰａ）で噴射しつつ、かつ副回転軸１Ｂに設けた副噴射口９から改良材をそれよりも低圧（たとえば１０ＭＰａ）で噴射しつつ、（ｄ）〜（ｅ）に示すように装置全体を引き上げていく。
その際、改良材の噴射量に応じて副回転軸１Ｂの回転数を適正に制御してスパイラル８により排土を行い、改良材噴射に伴う過度の土圧上昇を抑制すると同時に、機械攪拌改良部１０ａの両側から中央側に向かう改良土の流れを生じさせ、かつ上述したように機械攪拌改良部１０ａの全体にわたって蛇行しつつ連続して流れるような一連の安定した攪拌流を生じさせて、充分に攪拌混合する。なお、改良材の噴射にエアーを併用すると排土が泥土状となってその処理が必要となるので、エアーを併用せずに改良材のみを噴射することが好ましい。
これにより、貫入時のみならず引き抜き時においても上述したような一連の攪拌流が形成されて地盤が充分にほぐされたうえで、主噴射口４と副噴射口９からそれぞれ改良材が噴射されるので、そのような機械攪拌と噴射攪拌の双方により主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂの周囲に機械攪拌改良部１０ａが一体に形成され、それと同時に、機械攪拌改良部１０ａの両外側には主噴射口４からの高圧噴射による主噴射攪拌改良部１０ｂが外側に拡大する状態で形成されるとともに、機械攪拌改良部１０ａの中央部両外側には副噴射口９からの低圧噴射による副噴射攪拌改良部１０ｃが外側に拡大する状態で形成されていき、それにより図１（ｂ）に示したような断面形状の改良体１０が効率的に施工される。
【００１８】
なお、その際に副噴射口９からも主噴射口４と同等に高圧で噴射することは無駄である。すなわち、上記のように引き抜き時に噴射を行うことにより、副噴射口９よりも上方位置にある主噴射口４からの高圧噴射によって両側の主噴射攪拌改良部１０ｂが先行して形成されるため、それらの間に形成される後行の副噴射攪拌改良部１０ｃの施工範囲が小さくなり、したがって副噴射口９からの噴射圧を相対的に低圧にしても副噴射攪拌改良部１０ｃの径を主噴射攪拌改良部１０ｂの径と同等にすることができるのである。換言すれば、副噴射口９からの噴射圧を主噴射圧４と同等の高圧にした場合には、副噴射攪拌改良部１０ｃの径が必要以上に大きくなって改良材がただ無駄になる。
【００１９】
所望深度までの改良体１０を施工したら、（ｆ）に示すように装置全体を地上に引き上げて次の施工位置まで移動させ、以下、同様の工程を繰り返して他の改良体１０を施工する。
【００２０】
上記工程を表１にパターン１として示すが、上記工程はあくまで一例に過ぎず、他のパターンとして、たとえば表１にパターン２として示すように貫入時に噴射を行ったり、あるいはパターン３として示すように貫入時には主回転軸１Ａの主噴射口４からのみ噴射して引き抜き時は副回転軸１Ｂの副噴射口９からのみ噴射を行う、といった工程も考えられる。いずれにしても、地盤の状況その他の諸条件を考慮して最適な工程を適宜設定すれば良い。
【表１】
2008088731.tif 000003
【００２１】
以上で説明したように、本実施形態の装置を用いて上記の工程により施工を行うことにより、大断面の改良体１０を一度の工程で効率的に施工できるし、周辺地盤の変位や膨張等の悪影響も回避できる。そして、図３に示すように改良体１０を山留め壁Ｗに沿って配列することにより、主噴射攪拌改良部１０ｂおよび副噴射攪拌改良部１０ｃを山留め壁Ｗに対してほぼ完全密着させることが可能である。
【００２２】
特に、両側２軸の主回転軸１Ａから改良材を高圧噴射し、かつ中央１軸の副回転軸１Ｂからは改良材を低圧噴射しつつ、副回転軸１Ｂのスパイラル８により積極的に排土を行うようにして、それら主回転軸１Ａと副回転軸１Ｂとをそれぞれの機能に応じた構成としたので、装置全体を合理的に簡略化、コンパクト化、低価格化することができるし、操作性や制御性にも優れて高精度の施工が可能であり、充分に経済的で合理的な施工が可能である。
したがって、これによれば、軟弱地盤の改良を目的とする本来の地盤改良を行う場合はもとより、液状化地盤に対する液状化防止対策、各種構造物の基礎地盤の強化、山留め壁や止水壁に対する安定性確保等を目的とする様々な地盤改良手法として広く適用できるものであるし、改良体１０を長手方向に連続して形成することでそれ自体を山留壁や止水壁として機能させることもでき、特に大規模施工に適用するものとして好適である。
【００２３】
以上で本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明はその要旨を逸脱しない範囲において様々な変形、応用が可能である。
【００２４】
たとえば、改良体１０の形状・寸法は、下部攪拌翼３，６や上部攪拌翼５，７の径寸法、主噴射口４および副噴射口９からの改良材の噴射距離、各回転軸１間の軸間距離等、を適宜変更することで様々に変更できることはいうまでもないし、改良体１０の配置も任意であり、施工するべき改良体１０の用途や目的、改良率、施工規模等の諸条件を考慮して最適設計すれば良い。
特に本発明では、上記実施形態で説明したように副噴射口９からの噴射圧は主噴射口４からの噴射圧に比べて低圧とする必要はあるものの、その限りにおいて副噴射口９からの噴射圧の設定を適正に行うことによって副噴射攪拌改良部１０ｃを所望の大きさに施工することが可能である。
すなわち、上記実施形態では図３に示したように改良体１０を山留壁Ｗに完全密着させることを意図して副噴射攪拌改良部１０ｃの大きさを主噴射攪拌改良部１０ｂと同等にするように副噴射口９からの噴射圧を設定したのであるが、副噴射口９からの噴射圧をより低下させることにより図４（ａ）に示すように副噴射攪拌改良部１０ｃを縮小させた形状の改良体１０を施工でき、その場合には（ｂ）に示すように多数の改良体１０を千鳥配置して全面改良する場合の改良体相互の重ね合わせロスを低減させて改良効率を向上させることができる。さらには、副噴射口９からの噴射を止めて主噴射口４から高圧噴射するのみとしても差し支えなく、その場合には図５に示すように眼鏡形ないし瓢箪形のような改良体１０を施工でき、それを千鳥配置する場合の重ね合わせロスが最少限となって改良効率をより向上させることができる。
そして、そのように副噴射口９からの噴射圧の設定のみで、所望形状の改良体１０を形成できることから、図３に示したように改良体１０を長手方向に連続的に施工して山留壁Ｗに密着させる場合と、図４〜図５に示したように改良体１０を千鳥配置して全面改良を行う場合の双方を、共通の装置で実施することが可能となる。
【００２５】
また、本発明の多軸複合攪拌装置の各部の具体的な構成、特に各回転軸１に設ける攪拌翼については上記実施形態のように上部攪拌翼５，７と下部攪拌翼３，６とにより構成することが好ましいものの、それに限るものでもなく、それらの形状や位置は任意（１段でも３段以上とすることでも勿論良い）である。また、各回転軸１に設ける下部攪拌翼３，６や上部攪拌翼５，７の形状や位置や段数、主噴射口４や副噴射口９の位置や仕様、副回転軸１Ｂに設けるスパイラル８のピッチや形成位置、軸部に設ける吐出口１１の有無や位置および箇所数、等も適宜変更して良い。
たとえば、上記実施形態では副回転軸１Ｂの長さを主回転軸１Ａよりも若干長くして副回転軸１Ｂの下部攪拌翼６を主回転軸１Ａの下部攪拌軸３よりもやや下方に位置する構成としたが、逆に、図６に示すように副回転軸１Ｂを主回転軸１Ａよりもやや短くしてその下部攪拌翼６を主回転軸１Ａの下部攪拌翼３よりもやや上方に位置する構成とすることも考えられ、その場合には表１にパターン２として示したように貫入時に噴射することが好ましい場合がある。
さらに、下部攪拌翼３，６については、その径のいずれか一方または双方を若干小さくして、下部攪拌翼３，６が相互にラップしないようにしてもよい。このようにすれば、下部攪拌翼３，６の高さを同じ高さ位置にすることができるので、改良部の底部位置が揃うことになり好ましい。ただ、この場合でも、主噴射口４と副噴射口９との高さ位置は、下部攪拌翼３，６の上下方向の幅の範囲内で違える必要があり、引き抜き時噴射であれば副噴射口９の高さ位置を主噴射口４よりも下方に、貫入時噴射であれば副噴射口９の高さ位置を主噴射口４よりも上方に設けることが好ましい。
さらに、上記実施形態では両側２軸の主回転軸１Ａと中央１軸の副回転軸１Ｂとによる３軸構成としたが、主回転軸１Ａを少なくとも２軸以上とするとともに副回転軸を少なくとも１軸以上として全体の軸数を少なくとも３以上の奇数とし、かつ主回転軸１Ａを両側に配置した状態で主回転軸１Ａと副回転軸１Ｂとを交互に配列する限りにおいて、例えば図７に５軸構成とした場合の例を示すようにさらに多軸に構成することもできる。
【００２６】
また、本発明の多軸複合攪拌工法の具体的な工程も適宜の変更が可能であり、表１に示したパターンをはじめとしてさらに様々なパターンでの工程が考えられ、必要であれば貫入時および引き抜き時の双方で改良材を噴射することでも勿論良い。
なお、本発明においては主回転軸１Ａと副回転軸１Ｂとをそれぞれ独立に回転制御可能としておいて、基本的にはそれらを交互に逆方向に回転させることが好ましいものの、それに限るものでもなく、各回転軸１の回転方向や回転速度は適宜の制御を行えば良い。たとえば、通常は常にスパイラル８によって排土を促進するべく貫入時と引き抜き時とで回転方向を変えないことが現実的であるが、地盤状況によって排土量が過多となるような場合にはスパイラル８を一時的に逆回転させたり回転を緩めるように制御すれば良く、逆に排土量が不足する場合にはスパイラルの回転を早めるように制御すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、多軸複合攪拌装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図２】同、多軸複合攪拌工法の概略工程図である。
【図３】同、改良体の形状の一例とその配置例を示す図である。
【図４】同、改良体の形状の他のその配置例を示す図である。
【図５】同、改良体の形状のさらに他の例とその配置例を示す図である。
【図６】同、多軸複合攪拌装置の他の構成例を示す概略構成図である。を示す図である。
【図７】同、多軸複合攪拌装置のさらに他の構成例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  回転軸
１Ａ  主回転軸
１Ｂ  副回転軸
２  連結具
３，６  下部攪拌翼（攪拌翼）
４  主噴射口
５，７  上部攪拌翼（攪拌翼）
８  スパイラル
９  副噴射口
１０  改良体
１０ａ  機械攪拌改良部
１０ｂ  主噴射攪拌改良部
１０ｃ  副噴射攪拌改良部
１１（１１ａ，１１ｂ）  吐出口
１２  回転駆動源
【図１】
2008088731.tif 000004
【図２】
2008088731.tif 000005
【図３】
2008088731.tif 000006
【図４】
2008088731.tif 000007
【図５】
2008088731.tif 000008
【図６】
2008088731.tif 000009
【図７】
2008088731.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月20日(2007.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工する多軸複合攪拌装置であって、
先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、
前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、
前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副噴射口の位置を前記主噴射口の位置よりも下方に設定し、
該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けたことを特徴とする多軸複合攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の多軸複合攪拌装置であって、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼は、それぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成され、
副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置よりも下方に設定して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設けるとともに、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けたことを特徴とする多軸複合攪拌装置。
【請求項３】
改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工する多軸複合攪拌装置であって、
先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、
前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、
前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副噴射口の位置を前記主噴射口の位置よりも上方に設定し、
該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けたことを特徴とする多軸複合攪拌装置。
【請求項４】
請求項３記載の多軸複合攪拌装置であって、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼は、それぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成され、
副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置よりも上方に設定して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設けるとともに、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けたことを特徴とする多軸複合攪拌装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行うに際し、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成する多軸複合攪拌工法であって、
主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入した後、それら主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜く際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、
該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項６】
請求項３または４記載の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行うに際し、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成する多軸複合攪拌工法であって、
主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入する際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成した後、主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜くことにより、
前記改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項７】
請求項５または６記載の多軸複合攪拌工法であって、
副回転軸の回転数を主回転軸とは独立に制御して該副回転軸に設けたスパイラルによる排土量を制御することにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において主回転軸側から副回転軸側に向かう改良土の流れを促進せしめることを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の多軸複合攪拌工法であって、
交互に配列している主回転軸と副回転軸を交互に逆方向に回転させることにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の多軸複合攪拌装置は、改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工する多軸複合攪拌装置であって、先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けたことを基本とする。
本発明の多軸複合攪拌装置においては、主回転軸および副回転軸に設ける主噴射口および副噴射口の位置は、噴射工程との関連において設定するものであり、引き抜き時に噴射する場合には副噴射口の位置を主噴射口の位置よりも下方に設定し、逆に、貫入時に噴射する場合には副噴射口の位置を主噴射口の位置よりも上方に設定することを特徴とする。
本発明の多軸複合攪拌装置においては、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼をそれぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設け、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けると良いが、その場合においては、引き抜き時に噴射する場合には、副回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置よりも下方に設定し、逆に、貫入時に噴射する場合には、副回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置よりも上方に設定すると良い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の多軸複合攪拌工法は、上記の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行うものであって、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを基本とする。
特に、引き抜き時に噴射を行う場合には、主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入した後、それら主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜く際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射して主噴射攪拌改良部を先行形成するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して主噴射攪拌改良部よりも下方位置に副噴射攪拌改良部を後行形成して改良体を形成することを特徴とする。
逆に、貫入時に噴射を行う場合には、主回転軸および副回転軸を貫入する際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射して主噴射攪拌改良部を先行形成するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して主噴射攪拌改良部よりも上方位置に副噴射攪拌改良部を後行形成して改良体を形成した後、主回転軸および副回転軸を引き抜くことを特徴とする。
また、本発明の多軸複合攪拌工法においては、副回転軸の回転数を主回転軸とは独立に制御して該副回転軸に設けたスパイラルによる排土量を制御することにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において主回転軸側から副回転軸側に向かう改良土の流れを促進せしめることが好ましい。
さらに、交互に配列している主回転軸と副回転軸を交互に逆方向に回転させることにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成することが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の多軸複合攪拌装置および多軸複合攪拌工法によれば、改良材を主回転軸から高圧で噴射するとともに副回転軸からはそれよりも低圧で噴射しつつ、副回転軸のスパイラルにより排土を行うことにより、攪拌翼による機械攪拌と改良材噴射による噴射攪拌との併用により大断面の改良体を効率的に施工でき、周辺地盤への悪影響も有効に回避することができ、山留め壁や止水壁等に対しても改良体をほぼ完全に密着させた状態で施工することが可能である。
また、主回転軸と副回転軸とをそれぞれの機能に応じた構成としたので、装置全体を合理的に簡略化、コンパクト化、低価格化することができ、操作性や制御性にも優れて高精度の施工が可能であり、特に主噴射口と副噴射口の位置を噴射工程に対応させて設定したので充分に経済的で合理的な施工が可能であり、特に大規模施工に適用するものとして好適である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
一方、中央の１軸の回転軸１は副回転軸１Ｂとされ、その最先端にも地盤掘削兼用の下部攪拌翼６が設けられ、その上段には上部攪拌翼７が設けられている。それら下部攪拌翼６および上部攪拌翼７はそれぞれ主回転軸１Ａにおける上部攪拌翼５とほぼ同径とされており、副回転軸１Ｂにおける下部攪拌翼６および上部攪拌翼７はそれぞれ主回転軸１Ａにおける下部攪拌翼３および上部攪拌翼５のやや下方に位置していて、相互干渉することなく回転軌跡をラップさせながら回転するようにされている。
さらに、この副回転軸１Ｂの軸部には周囲の土を押し上げて排土するためのスパイラル８が設けられている。
そして、副回転軸１Ｂの下部攪拌翼６にも、改良材を噴射するための副噴射口９が設けられているが、その副噴射口９からの噴射圧は、主回転軸１Ａに設けられている主噴射口４からの噴射圧（上述したようにたとえば３０〜６０ＭＰａ程度）に比べて低圧（たとえば１０ＭＰａ程度）に設定されるようになっている。
なお、副回転軸１Ｂにおける下部攪拌翼６は主回転軸１Ａにおける下部攪拌翼３のやや下方に位置していることから、副回転軸１Ｂの下部攪拌翼６に設けられている副噴射口９は、主回転軸１Ａの下部攪拌翼３に設けられている主噴射口４よりもやや下方に位置することになる。また、副噴射口９は主噴射口４と同様の構造のものでも良いが、副噴射口９からの噴射圧は主噴射口４からの噴射圧よりも低圧に設定されることから耐圧性能や耐摩耗性能を軽減することも可能であり、それによりコストダウンを図れる。また、副噴射口９に対して改良材を圧送する供給機構（図示せず）については、その噴射圧を主噴射口４からの噴射圧よりも低い範囲で自由に設定できるものとしておけば良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記工程を表１にパターン１として示すが、後述するように他のパターンとして表１にパターン２として示すように貫入時に噴射を行うという工程も考えられる。いずれにしても、地盤の状況その他の諸条件を考慮して最適な工程を適宜設定すれば良い。
【表１】
2008088731.tif 000011
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、本発明の多軸複合攪拌装置の各部の具体的な構成、特に各回転軸１に設ける攪拌翼については上記実施形態のように上部攪拌翼５，７と下部攪拌翼３，６とにより構成することが好ましいものの、それに限るものでもなく、それらの形状や位置は任意（１段でも３段以上とすることでも勿論良い）である。また、各回転軸１に設ける下部攪拌翼３，６や上部攪拌翼５，７の形状や位置や段数、主噴射口４や副噴射口９の位置や仕様、副回転軸１Ｂに設けるスパイラル８のピッチや形成位置、軸部に設ける吐出口１１の有無や位置および箇所数、等も適宜変更して良い。
たとえば、上記実施形態では引き抜き時に噴射を行うことから副回転軸１Ｂの長さを主回転軸１Ａよりも若干長くして副回転軸１Ｂの下部攪拌翼６を主回転軸１Ａの下部攪拌軸３よりもやや下方に位置する構成としたが、逆に、貫入時に噴射を行う場合には、図６に示すように副回転軸１Ｂを主回転軸１Ａよりもやや短くしてその下部攪拌翼６を主回転軸１Ａの下部攪拌翼３よりもやや上方に位置する構成として、表１にパターン２として示したように貫入時に噴射すれば良い。
さらに、下部攪拌翼３，６については、その径のいずれか一方または双方を若干小さくして、下部攪拌翼３，６が相互にラップしないようにしてもよい。このようにすれば、下部攪拌翼３，６の高さを同じ高さ位置にすることができるので、改良部の底部位置が揃うことになり好ましい。ただ、この場合でも、主噴射口４と副噴射口９との高さ位置は、下部攪拌翼３，６の上下方向の幅の範囲内で違える必要があり、引き抜き時噴射であれば副噴射口９の高さ位置を主噴射口４よりも下方に、貫入時噴射であれば副噴射口９の高さ位置を主噴射口４よりも上方に設けるべきである。
さらに、上記実施形態では両側２軸の主回転軸１Ａと中央１軸の副回転軸１Ｂとによる３軸構成としたが、主回転軸１Ａを少なくとも２軸以上とするとともに副回転軸を少なくとも１軸以上として全体の軸数を少なくとも３以上の奇数とし、かつ主回転軸１Ａを両側に配置した状態で主回転軸１Ａと副回転軸１Ｂとを交互に配列する限りにおいて、例えば図７に５軸構成とした場合の例を示すようにさらに多軸に構成することもできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
なお、本発明においては主回転軸１Ａと副回転軸１Ｂとをそれぞれ独立に回転制御可能としておいて、基本的にはそれらを交互に逆方向に回転させることが好ましいものの、それに限るものでもなく、各回転軸１の回転方向や回転速度は適宜の制御を行えば良い。たとえば、通常は常にスパイラル８によって排土を促進するべく貫入時と引き抜き時とで回転方向を変えないことが現実的であるが、地盤状況によって排土量が過多となるような場合にはスパイラル８を一時的に逆回転させたり回転を緩めるように制御すれば良く、逆に排土量が不足する場合にはスパイラルの回転を早めるように制御すれば良い。
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工するべく、先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副噴射口の位置を前記主噴射口の位置よりも下方に設定し、該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けた多軸複合攪拌装置を用いて地盤改良を行うに際し、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成する多軸複合攪拌工法であって、
主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入した後、それら主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜く際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、
該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で前記主噴射攪拌改良部と同等の径に形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項２】
請求項１記載の多軸複合攪拌工法であって、
前記多軸複合攪拌装置として、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼は、それぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成され、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置よりも下方に設定して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設けるとともに、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けたものを用いることを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項３】
改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工するべく、先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副噴射口の位置を前記主噴射口の位置よりも上方に設定し、該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けた多軸複合攪拌装置を用いて地盤改良を行うに際し、
主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成する多軸複合攪拌工法であって、
主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入する際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成した後、主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜くことにより、
前記改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で前記主噴射攪拌改良部と同等の径に形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項４】
請求項３記載の多軸複合攪拌工法であって、
前記多軸複合攪拌装置として、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼は、それぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成され、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼の位置よりも上方に設定して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設けるとともに、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けたものを用いることを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多軸複合攪拌工法であって、
副回転軸の回転数を主回転軸とは独立に制御して該副回転軸に設けたスパイラルによる排土量を制御することにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において主回転軸側から副回転軸側に向かう改良土の流れを促進せしめることを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の多軸複合攪拌工法であって、
交互に配列している主回転軸と副回転軸を交互に逆方向に回転させることにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成することを特徴とする多軸複合攪拌工法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は機械攪拌と噴射攪拌との複合攪拌による地盤改良を経済的かつ効率的に行い得る有効適切な工法を提供することを目的としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の多軸複合攪拌工法は、改良材を地盤中に噴射することによる噴射攪拌を行いつつ攪拌翼による機械攪拌を行って改良体を施工するべく、先端部にそれぞれ攪拌翼を備えた３軸以上の奇数軸の回転軸を具備し、それら回転軸を少なくとも２軸の主回転軸と少なくとも１軸の副回転軸とから構成して、主回転軸を両側に配置した状態で主回転軸と副回転軸とを交互に配列して並設し、前記主回転軸の先端部に備えた攪拌翼には改良材を地盤中に噴射する主噴射口を設け、前記副回転軸の先端部に備えた攪拌翼には、主回転軸に設けられている主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射する副噴射口を設けるとともに、該副回転軸の軸部には、周囲の土を押し上げて排土するスパイラルを設けた多軸複合攪拌装置を用いることを基本とする。
なお、本発明の多軸複合攪拌工法において用いる上記の多軸複合攪拌装置においては、主回転軸および副回転軸に設ける主噴射口および副噴射口の位置は、噴射工程との関連において設定するものであり、引き抜き時に噴射する場合には副噴射口の位置を主噴射口の位置よりも下方に設定し、逆に、貫入時に噴射する場合には副噴射口の位置を主噴射口の位置よりも上方に設定するものである。
特に、本発明の多軸複合攪拌工法において用いる上記の多軸複合攪拌装置においては、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼をそれぞれ上部攪拌翼と下部攪拌翼とにより構成して、主回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に主噴射口を設け、副回転軸の先端部に備えた下部攪拌翼に副噴射口を設けると良いが、その場合においては、引き抜き時に噴射する場合には、副回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置よりも下方に設定し、逆に、貫入時に噴射する場合には、副回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置を主回転軸の先端部に備える下部攪拌翼の位置よりも上方に設定すると良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の多軸複合攪拌工法は、上記の多軸複合攪拌装置により地盤改良を行うものであって、主回転軸および副回転軸が備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して改良体を形成することにより、該改良体を、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部と、主回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部と、副回転軸の周囲に形成される機械攪拌改良部を外側に拡大した状態で前記主噴射攪拌改良部と同等の径に形成される副噴射攪拌改良部とを有する形状に施工することを基本とする。
特に、引き抜き時に噴射を行う場合には、主回転軸および副回転軸を地盤中に貫入した後、それら主回転軸および副回転軸を地盤中から引き抜く際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射して主噴射攪拌改良部を先行形成するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して主噴射攪拌改良部よりも下方位置に副噴射攪拌改良部を後行形成して改良体を形成することを特徴とする。
逆に、貫入時に噴射を行う場合には、主回転軸および副回転軸を貫入する際に、主回転軸および副回転軸がそれぞれ備える攪拌翼によって機械攪拌しつつ、副回転軸が備えるスパイラルによって排土を行いながら、主回転軸が備える主噴射口から改良材を噴射して主噴射攪拌改良部を先行形成するとともに、副回転軸が備える副噴射口からは主噴射口からの噴射圧よりも低圧で改良材を噴射して主噴射攪拌改良部よりも上方位置に副噴射攪拌改良部を後行形成して改良体を形成した後、主回転軸および副回転軸を引き抜くことを特徴とする。
また、本発明の多軸複合攪拌工法においては、副回転軸の回転数を主回転軸とは独立に制御して該副回転軸に設けたスパイラルによる排土量を制御することにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において主回転軸側から副回転軸側に向かう改良土の流れを促進せしめることが好ましい。
さらに、交互に配列している主回転軸と副回転軸を交互に逆方向に回転させることにより、主回転軸および副回転軸の周囲に一体に形成される機械攪拌改良部において改良土が連続して流れる一連の攪拌流を形成することが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の多軸複合攪拌工法によれば、改良材を主回転軸から高圧で噴射するとともに副回転軸からはそれよりも低圧で噴射しつつ、副回転軸のスパイラルにより排土を行うことにより、攪拌翼による機械攪拌と改良材噴射による噴射攪拌との併用により大断面の改良体を効率的に施工でき、周辺地盤への悪影響も有効に回避することができ、山留め壁や止水壁等に対しても改良体をほぼ完全に密着させた状態で施工することが可能である。
また、本発明の多軸複合攪拌工法において用いる多軸複合攪拌装置は、主回転軸と副回転軸とをそれぞれの機能に応じた構成としたので、装置全体を合理的に簡略化、コンパクト化、低価格化することができ、操作性や制御性にも優れて高精度の施工が可能であり、特に主噴射口と副噴射口の位置を噴射工程に対応させて設定したので充分に経済的で合理的な施工が可能であり、特に大規模施工に適用するものとして好適である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１〜図３に本発明の一実施形態である多軸複合攪拌工法を示す。
図１に示すように、本実施形態の多軸複合攪拌工法において用いる多軸複合攪拌装置（以下、単に本実施形態の多軸複合攪拌装置という場合がある）は３軸の回転軸１を並設して連結具２により一体に連結したものであるが、両側の２軸の回転軸１と中央の１軸の回転軸１とはそれらの構成と機能が異なるものとされている。
すなわち、両側の２軸の回転軸１は主回転軸１Ａとされ、その最先端部には地盤掘削と地盤攪拌を兼用する螺旋状の下部攪拌翼３が設けられ、その上段には１段の上部攪拌翼５が設けられた構成とされている。下部攪拌翼３の外周部には改良材（たとえばセメント等の固化材）を高圧（たとえば３０〜６０ＭＰａ程度）で噴射する主噴射口４が、下部攪拌翼３の先端に取り付けられている掘削用ビットより若干上方に位置して設けられている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本実施形態の多軸複合攪拌装置は、主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂの双方に備えた下部攪拌翼３，６と上部攪拌翼５，７とによる機械的な攪拌混合と、主回転軸１Ａに備えた主噴射口４からの改良材の高圧噴射による高圧噴射攪拌混合と、副回転軸１Ｂに備えた副噴射口９からの改良材の低圧噴射による低圧噴射攪拌混合との併用により、図１（ｂ）に示すような平面形状の改良体１０を施工するものである。
すなわち、その改良体１０は、下部攪拌翼３，６と上部攪拌翼５，７とによる攪拌混合によって主回転軸１Ａおよび副回転軸１Ｂの周囲に一体に形成される一連の機械攪拌改良部１０ａと、主噴射口４からの高圧噴射によって機械攪拌改良部１０ａの両外側にそれを外側に拡大した状態で形成される主噴射攪拌改良部１０ｂと、副噴射口９からの低圧噴射によって機械攪拌改良部１０ａの中央部の両外側にそれを外側に拡大した状態で前記主噴射攪拌改良部１０ｂと同等の径に形成される副噴射攪拌改良部１０ｃとを有するものとされている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
たとえば、改良体１０の形状・寸法は、副噴射攪拌改良部１０ｃを主噴射攪拌改良部１０ｂと同等の径に形成する限りにおいて、下部攪拌翼３，６や上部攪拌翼５，７の径寸法、主噴射口４および副噴射口９からの改良材の噴射距離、各回転軸１間の軸間距離等、を適宜変更することで様々に変更できることはいうまでもないし、改良体１０の配置も任意であり、施工するべき改良体１０の用途や目的、改良率、施工規模等の諸条件を考慮して最適設計すれば良い。
特に本発明では、上記実施形態で説明したように副噴射口９からの噴射圧は主噴射口４からの噴射圧に比べて低圧とする必要はあるものの、その限りにおいて副噴射口９からの噴射圧の設定を適正に行うことによって副噴射攪拌改良部１０ｃを所望の大きさに施工することが可能であるが、上記のように副噴射攪拌改良部１０ｃを主噴射攪拌改良部１０ｂと同等の径に形成すべきである。
すなわち、上記実施形態では図３に示したように改良体１０を山留壁Ｗに完全密着させることを意図して副噴射攪拌改良部１０ｃの大きさを主噴射攪拌改良部１０ｂと同等にするように副噴射口９からの噴射圧を設定したのであり、本発明はそのように設定すべきである。
なお、参考までに付言しておくと、副噴射口９からの噴射圧をより低下させることにより図４（ａ）に示すように副噴射攪拌改良部１０ｃを縮小させた形状の改良体１０を施工でき、その場合には（ｂ）に示すように多数の改良体１０を千鳥配置して全面改良する場合の改良体相互の重ね合わせロスを低減させて改良効率を向上させることができる。さらには、副噴射口９からの噴射を止めて主噴射口４から高圧噴射するのみとしても差し支えなく、その場合には図５に示すように眼鏡形ないし瓢箪形のような改良体１０を施工でき、それを千鳥配置する場合の重ね合わせロスが最少限となって改良効率をより向上させることができる。
そして、そのように副噴射口９からの噴射圧の設定のみで、所望形状の改良体１０を形成できることから、図３に示したように改良体１０を長手方向に連続的に施工して山留壁Ｗに密着させる場合と、図４〜図５に示したように改良体１０を千鳥配置して全面改良を行う場合の双方を、共通の装置で実施することが可能となる。