(57)【要約】【課題】単純な構造によって共回りを防止し、掘削土と固化材とを効率よく撹拌できる地盤改良装置を提供する。【解決手段】先端に固化材の吐出口７を設けた中空ロッド１と、この中空ロッド１の先端近傍に取り付けられて中空ロッド１とともに回転する掘削翼３と、この掘削翼３の上方に取り付けられて中空ロッド１とともに回転する撹拌翼５，６と、掘削翼３と撹拌翼５との間に、中空ロッド１に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼４とを備える地盤改良装置である。  そして、この共回り防止翼４は、掘削翼３より翼長が長い突出翼４ａ，４ａと、掘削翼３より翼長が短い中間翼４ｂ，４ｂとによって構成されることを特徴とする。【選択図】図１
2008127812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、該中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する撹拌翼と、前記掘削翼と前記撹拌翼との間に、前記中空ロッドに対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼とを備える地盤改良装置であって、
前記共回り防止翼は、前記掘削翼より翼長が長い突出翼と、前記掘削翼より翼長が短い中間翼とによって構成されることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記共回り防止翼は、前記中空ロッドを対称軸として対向する一対の前記突出翼と、該突出翼に略直交する一対の前記中間翼とによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記共回り防止翼は、前記突出翼または前記中間翼の少なくともいずれか一方の中途部に、枝状の小翼が取り付けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削土と固化材とを掘削孔内で機械的に撹拌することで、地盤に改良体を造成するための地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、前記中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する撹拌翼と、前記掘削翼と前記撹拌翼との間の共回り防止翼とを備える地盤改良装置が知られている。
しかしながら、従来の地盤改良装置では、共回り防止翼が装備されているにも関わらず、掘削土が撹拌翼と共に回転してしまい、掘削土と固化材とが十分に撹拌されないという問題があった。
【０００３】
この問題を解決する方法として、例えば特許文献１に示す地盤改良装置が知られている。
この地盤改良装置は、掘削翼や撹拌翼とは別に、掘削径と同じ径の鋼管を備えており、この鋼管が支持腕を介して中空ロッドに回転可能でかつ上下拘束状に取り付けられるとともに、鋼管の外側に原地盤に対する掛止手段が設けられることを特徴としている。
このように地盤改良装置を構成することで、掛止手段が原地盤に掛止し、中空ロッドが回転しても鋼管は回転しないため、掘削土と固化材とを撹拌することができる。    
【特許文献１】特許第３６０８１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記の鋼管を備えた地盤改良装置では、鋼管の上端近傍および下端近傍に支持腕を設けて、中空ロッドに固定することが必要であった。
【０００５】
したがって、通常の地盤改良装置に対して、撹拌翼の位置を変更するなどの改造が必要であった。
【０００６】
そこで本発明は、単純な構造によって共回りを防止し、掘削土と固化材とを効率よく撹拌できる地盤改良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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の地盤改良装置は、先端に固化材の吐出口を設けた中空ロッドと、該中空ロッドの先端近傍に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する掘削翼と、該掘削翼の上方に取り付けられて前記中空ロッドとともに回転する撹拌翼と、前記掘削翼と前記撹拌翼との間に前記中空ロッドに対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼とを備える地盤改良装置であって、前記共回り防止翼は、前記掘削翼より翼長が長い突出翼と、前記掘削翼より翼長が短い中間翼とによって構成されることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記共回り防止翼は、前記中空ロッドを対称軸として対向する一対の前記突出翼と、該突出翼に略直交する一対の前記中間翼とによって構成することができる。
【０００９】
また、前記共回り防止翼は、前記突出翼または前記中間翼の少なくともいずれか一方の中途部に枝状の小翼を取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明の地盤改良装置は、掘削翼より翼長が長い突出翼と、掘削翼より翼長が短い中間翼とによって構成される共回り防止翼を備えている。
【００１１】
この突出翼は、掘削翼より翼長を長くしたことで、原地盤に貫入して共回り防止翼が掘削土とともに回転することを抑制することができる。
【００１２】
また、中間翼は、掘削翼より翼長を短くしたことで、掘削翼で掘削されていない原地盤に接触することがないため、挿入時の抵抗を小さくすることができる。
【００１３】
さらに、突出翼および中間翼の両方によって掘削土を細かく分割することで、固化材を掘削土全体に均等に拡散できるため、効率よく撹拌できる。
【００１４】
また、中空ロッドを対称軸として対向する一対の突出翼と、この突出翼に略直交する一対の中間翼とを設置することで、突出翼および中間翼を掘削孔内において等間隔に設置できるため、効率よく撹拌することができる。
【００１５】
そして、突出翼または中間翼の少なくともいずれか一方の中途部に枝状の小翼を取り付けることで、掘削土をさらに細かく分割することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
まず、図１および図２を用いて地盤改良装置の構成を説明する。
【００１８】
この地盤改良装置は、中空ロッド１と、中空ロッド１の先端に取り付けられる先端ビット２と、中空ロッド１の先端近傍に突設される掘削翼３と、この掘削翼３の上方に突設されて中空ロッド１とともに回転する下部撹拌翼５と、下部撹拌翼の上方に突設されて中空ロッド１とともに回転する上部撹拌翼６と、この掘削翼３と下部撹拌翼５との間に中空ロッド１に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼４とを備えている。
【００１９】
この中空ロッド１は、複数の中空ロッド１，・・・を軸方向に連結させることで、地盤改良に必要な長さとすることができる。
【００２０】
そして、連結された中空ロッド１，・・・の上端近傍には、回転駆動装置（図示せず）が接続されている。この回転駆動装置によって、中空ロッド１は回転するとともに地盤に圧入される。
【００２１】
なお、この連結させた中空ロッド１，・・・は、上端がプラント（図示せず）と接続されており、プラントで製造された固化材Ｃを中空ロッド１の中空部に送り込むことができる。
【００２２】
さらに、この連結された中空ロッド１，・・・は、下端近傍に固化材Ｃの吐出口７を備えており、プラントから中空部に送り込まれた固化材Ｃをこの吐出口７から吐出することができる。
【００２３】
また、先端ビット２は、先端が尖形になるように形成され、中空ロッド１の下端に尖形部が下を向くように取り付けられる。
【００２４】
そして、この先端ビット２は、下端の中空ロッド１に固定されているため、中空ロッド１の回転・圧入とともに回転・圧入されて地盤を掘削する。
【００２５】
また、掘削翼３は２枚の翼３１，３１によって構成され、この翼３１，３１は中空ロッド１を対称軸として向かい合うように、中空ロッド1の下端近傍でかつ先端ビット２の上方に、中空ロッド１の軸方向に対して略直角に突設されている。
【００２６】
この翼３１は、中空ロッド１に突設された本体部３１ａと、本体部３１ａに突設された下向きの掘削刃３１ｂ，・・・とから形成される。
【００２７】
この下向きの掘削刃３１ｂ，・・・は、板状部材の先端部の厚みが薄くなるように形成され、本体部３１ａに複数突設されている。
【００２８】
そして、この２枚の翼３１，３１は、中空ロッド１に固定されているため、中空ロッド１の回転・圧入とともに回転・圧入されて、下向きに突設された掘削刃３１ｂ，・・・によって地盤を掘削する。
【００２９】
したがって、図２に示すように、この翼３１の翼長によって掘削線Ｄが決まり、この掘削線Ｄの内側の土が掘削土Ｓとなり、この掘削土Ｓが固化材Ｃと混合されることで地盤改良体となる。
【００３０】
また、下部撹拌翼５は、掘削翼３の翼長と同等の長さの２枚の矩形板状の翼５ａ，５ａから形成され、この２枚の翼５ａ，５ａは、中空ロッド１を対称軸として向かい合うように、掘削翼３の上方に中空ロッド１の軸方向に対して略直角に突設されている。
【００３１】
なお、この翼５ａ，５ａは板面が水平面から傾斜して設置されているため、中空ロッド１とともに回転することで、掘削土Ｓを撹拌することができる。
【００３２】
また、上部撹拌翼６は、円筒部６ｄと、円筒部６ｄに突設された２枚の矩形板状の翼６ａ，６ａと、円筒部６ｄの下側のストッパ６ｂと、円筒部６ｄの上側にあり回転を制御するクラッチ６ｃとによって構成され、下部撹拌翼５の上方に設置されている。
【００３３】
この２枚の翼６ａ，６ａは中空ロッド１を対称軸として向かい合うように、円筒部６ｄに略直角に突設されている。
【００３４】
なお、この翼６ａ，６ａは板面が水平面から傾斜して取り付けられているため、中空ロッド１とともに回転することで、掘削土Ｓを撹拌することができる。
【００３５】
さらに、この翼６ａ，６ａは掘削翼３の翼長と同等の長さに形成されるため、挿入時の抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
また、円筒部６ｄは、中空ロッド１の外径より内径が大きく、その内面が中空ロッド１の外面に接するように形成されるので、中空ロッド１に対して回転自在に構成されるが、円筒部６ｄの上側に設けられるクラッチ６ｃによって回転が制御されている。
【００３７】
そして、円筒部６ｄは、上側にクラッチ６ｃと下側にストッパ６ｂとを設けることで、中空ロッド１の軸方向に移動しないように構成されている。
【００３８】
また、クラッチ６ｃは、中空ロッド１に対して固定されており、クラッチ６ｃの凸部と円筒部６ｄの凹部とがかみ合うことによって、円筒部６ｄおよび翼６ａ，６ａに中空ロッド１の回転を伝達することができる。
【００３９】
そして、このクラッチ６ｃの凸部より、円筒部６ｄの凹部の幅を広くすることで、正回転時と逆回転時のかみ合わせ位置を変化させることができるため、正回転時における翼６ａ，６ａの回転軌道と、逆回転時における翼６ａ，６ａの回転軌道を変化させることができる。
【００４０】
また、下部撹拌翼５と上部撹拌翼６は、中空ロッド１を回転軸として約９０度回転させた位置となるように取り付けられることで、効率よく撹拌することができる。
【００４１】
そして、本実施の形態の地盤改良装置は、掘削翼３と下部撹拌翼５との間に、共回り防止翼４を備えている。
【００４２】
この共回り防止翼４は、図３の断面図に示したように、中空ロッド１に対して回転自在の円筒部４ｃと、円筒部４ｃに突設された突出翼４ａ，４ａと、同様に円筒部４ｃに突設された中間翼４ｂ，４ｂと、円筒部４ｃの上下に設けられたストッパ４ｄ，４ｄとから構成されている（図１参照）。
【００４３】
この円筒部４ｃは、中空ロッド１の外径より内径が大きく、その内面が中空ロッド１の外面に接するように形成されるので、中空ロッド１に対して回転自在となっている。
【００４４】
また、図１に示したように、円筒部４ｃの上側および下側にはストッパ４ｄ，４ｄが設けられて、中空ロッド１の軸方向には移動しないように構成されている。
【００４５】
また、突出翼４ａ，４ａは、矩形板状に形成されて、中空ロッド１を対称軸として向かい合うように、基端部が円筒部４ｃに取り付けられる。
【００４６】
この突出翼４ａ，４ａは、翼長を掘削翼３より長くすることで、先端部が掘削線Ｄより外側に突出し、掘削の際には原地盤に貫入する。
【００４７】
さらに、突出翼４ａ，４ａは板面が貫入方向と平行になるように取り付けられることで、貫入方向の断面積が小さくなり原地盤に容易に貫入することができるとともに、貫入部の回転方向の断面積が大きくなり抵抗が大きくなるため回転しづらくなる。
【００４８】
同様に、中間翼４ｂ，４ｂは、矩形板状に形成され、中空ロッド１を対称軸として向かい合うように、基端部が円筒部４ｃに取り付けられる。
【００４９】
この中間翼４ｂ，４ｂは、翼長を掘削翼３より短くすることで、掘削線Ｄより外側に突出しないようにする。
【００５０】
そして、この対となる突出翼４ａ，４ａと対となる中間翼４ｂ，４ｂは、互いに略直交するように円筒部４ｃに取り付けられることで、４枚の翼４ａ，４ｂ，４ａ，４ｂが掘削孔内において等間隔に設置されている。
【００５１】
なお、中間翼４ｂ，４ｂは、矩形板状の部材に限られるものではなく、例えば矩形の角を丸くした板状の部材や、棒状の部材など、ある程度の剛性があれば材質及び形状は自由に選定できる。
【００５２】
次に、本実施の形態の地盤改良装置の作用について、図２および図４を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施の形態の地盤改良装置は、掘削翼３と撹拌翼５との間に、中空ロッド１に対して回転自在に取り付けられる共回り防止翼４を備えている。
【００５４】
そして、共回り防止翼４は、円筒部４ｃと、掘削翼３より翼長が長い一対の突出翼４ａ，４ａと、掘削翼３より翼長が短い一対の中間翼４ｂ，４ｂとによって構成される。
【００５５】
このため、掘削の際に、共回り防止翼４が掘削土Ｓとともに回転することを防止できる。
【００５６】
すなわち、粘着力の大きい粘性土を掘削するような場合には、下部撹拌翼５及び上部撹拌翼６の回転にともなって掘削土Ｓも回転し、掘削土Ｓとともに共回り防止翼４も回転しようとする。
【００５７】
しかし、突出翼４ａ，４ａは掘削線Ｄより外側に突出して原地盤に貫入していることで、原地盤から反力を得ることができるため、共回り防止翼４の回転が抑制される。
【００５８】
また、中間翼４ｂ，４ｂは、掘削翼３より翼長が短いため、貫入の際の抵抗が少ない。
【００５９】
すなわち、中間翼４ｂ，４ｂは、掘削翼３より翼長が短く、掘削線Ｄより外側には突出しないことで、既に掘削した範囲を通過するだけであるため、掘削の際の抵抗が少ない。
【００６０】
そして、本実施の形態の地盤改良装置は、突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂによって、掘削土Ｓと固化材Ｃを効率よく撹拌できる。
【００６１】
すなわち、図４に示したように、まず、掘削翼３によって原地盤が掘削されて掘削土Ｓ１が発生する。
【００６２】
この発生した掘削土Ｓ１は、地盤改良装置が原地盤に回転・圧入されることによって、地盤改良装置に対して相対的に上方に移動し、以下に示すように、共回り防止翼４、下部撹拌翼５及び上部撹拌翼６を通過することとなる。
【００６３】
この際、吐出口７から固化材Ｃが噴出されて掘削土Ｓ１と混合される。
【００６４】
この掘削土Ｓ１は、共回り防止翼４を通過する際に、４枚の翼４ａ，４ｂ，４ａ，４ｂによって４分割されて掘削土Ｓ２となる。
【００６５】
そして掘削土Ｓ２は、下部撹拌翼５ａ，５ａ及び上部撹拌翼６ａ，６ａによって撹拌されて掘削土Ｓ３となる。
【００６６】
このように、共回り防止翼４を通過することで、掘削土Ｓ２，Ｓ３は従来と比べて細かく分割される。
【００６７】
したがって、粘着力の大きい粘性土を掘削するような場合でも、粘性土の大きな土塊を残すことがなく、固化材Ｃを掘削土Ｓ全体に均等に拡散できるため、地盤を効率よく改良することができる。
【００６８】
この場合、突出翼４ａ，４ａと、この突出翼４ａ，４ａに直交するように中間翼４ｂ，４ｂを設置することで、掘削孔内において４枚の翼が等間隔に設置され、掘削土Ｓを略均等に４分割することができる。このため、固化材Ｃを均等に拡散し、掘削土Ｓと効率よく撹拌することができる。
【００６９】
以上のように、共回り防止翼４が掘削土Ｓとともに回転しないことと、共回り防止翼４を用いて固化材Ｃを掘削土Ｓ全体に均等に拡散させることによって、共回りの発生を防止し、掘削土Ｓと固化材Ｃとを効率よく撹拌することができる。
【実施例】
【００７０】
以下、図５を用いて、前記実施の形態とは別の形態の地盤改良装置について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００７１】
前記実施の形態では、突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂによって構成される共回り防止翼４を備える地盤改良装置について説明したが、本実施例では、前記実施の形態に加えて、小翼８を設けた共回り防止翼４０を備える地盤改良装置について説明する。
【００７２】
この共回り防止翼４０は、図５に示したように、掘削翼３より翼長が長い突出翼４ａ，４ａと、掘削翼３より翼長が短い中間翼４ｂ，４ｂと、突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂの中途部に取り付けられた小翼８，・・・とによって構成され、中空ロッド１に対して回転自在の円筒部４ｃに取り付けられている。
【００７３】
この小翼８，・・・は、矩形板状に形成され、突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂの中途部の両側に一枚ずつ突設されている。
【００７４】
このように小翼８,・・・を設けることで、突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂとによって掘削土Ｓ１を分割する場合と比べて、さらに細かく掘削土Ｓ１を分割することができる。
【００７５】
したがって、固化材Ｃを掘削土Ｓ全体により均等に拡散させることができ、粘着力の大きい粘性土を掘削するような場合でも、粘性土の大きな団塊を残すことがなく、地盤を効率よく改良することができる。
【００７６】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【００７７】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態および実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７８】
例えば、前記実施の形態および実施例では、対向する一対の中間翼４ｂ，４ｂを取り付けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、二対の中間翼４ｂ，４ｂ，４ｂ，４ｂを取り付けてもよいし、奇数枚の中間翼４ｂ，・・・を取り付けてもよい。
【００７９】
また、前記実施の形態および実施例では、中間翼４ｂ，４ｂの長さが等しい場合を示したが、これに限定されるものではなく、中間翼４ｂ，４ｂはそれぞれ長さが異なってもよい。
【００８０】
さらに、前記実施の形態および実施例では、対向する一対の突出翼４ａ，４ａを取り付けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、１枚の突出翼４ａでもよいし、対向する複数対の突出翼４ａ，・・・でもよいし、奇数枚の突出翼４ａ，・・・を取り付けるものでもよい。
【００８１】
そして、前記実施例では、小翼８，・・・を突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂの中途部の両側に１枚ずつ取り付けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、突出翼４ａ，４ａまたは中間翼４ｂ，４ｂの中途部の片側に１枚取り付けるものであってもよい。
【００８２】
さらに、前記実施例では、小翼８，・・・を突出翼４ａ，４ａおよび中間翼４ｂ，４ｂの中途部の１箇所に取り付けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、突出翼４ａ，４ａまたは中間翼４ｂ，４ｂの中途部の複数箇所に取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の最良の実施の形態の地盤改良装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の地盤改良装置の全体構成を説明する説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視方向で見た断面図である。
【図４】地盤改良装置によって掘削土が分割及び撹拌される状況を説明する説明図である。
【図５】図２のＡ−Ａ矢視方向で見た本発明の実施例の地盤改良装置の断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１        中空ロッド
３        掘削翼
４，４０  共回り防止翼
４ａ      突出翼
４ｂ      中間翼
５        下部撹拌翼
６        上部撹拌翼
７        吐出口
８        小翼
【図１】
2008127812.tif 000003
【図２】
2008127812.tif 000004
【図３】
2008127812.tif 000005
【図４】
2008127812.tif 000006
【図５】
2008127812.tif 000007