(57)【要約】【課題】固化材液等の液体の噴射により掘削土と固化材液等を攪拌・混合し、原地盤土を地盤改良する方法において、噴射した液体の周辺地盤中への浸透と、噴射による周辺地盤の緩みを防止する。【解決手段】噴射式攪拌装置１を、先端に掘削翼３ｂが接続され、外周に攪拌翼４が突設された１本、もしくは並列する複数本のロッド２と、ロッド２の先端部より上方位置に、ロッド２の外周から距離を隔て、ロッド２の回転から絶縁された状態でロッド２に支持される箱形のケーシング５から構成し、各ロッド２の、ケーシング５の高さの範囲内に高圧の液体や気体を地盤中に噴射する噴射口７を形成し、各ロッド２の内部、もしくは外部に噴射口７まで液体や気体を供給する高圧供給管６を配置し、回転するロッド２の噴射口７からケーシング５の内周面に向けて液体や気体を噴射する。【選択図】　　　図１
2004100235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に掘削翼が接続され、外周に攪拌翼が突設された１本、もしくは並列する複数本のロッドと、ロッドの先端部より上方位置に、ロッドの外周から距離を隔て、ロッドの回転から絶縁された状態でロッドに支持される箱形のケーシングから構成され、各ロッドの、ケーシングの高さの範囲内に高圧の液体、もしくは気体を地盤中に噴射する噴射口が形成され、各ロッドの内部、もしくは外部に前記噴射口まで前記液体、もしくは気体を供給する高圧供給管が配置され、回転するロッドの前記噴射口からケーシングの内周面に向けて液体、もしくは気体を噴射し、噴射した液体、もしくは気体をケーシングの範囲内に留める噴射式攪拌装置。
【請求項２】
ロッドの先端部に液体を吐出する下部吐出口が形成され、ロッドの内部に下部吐出口まで液体を供給する供給管が配置されている請求項１記載の噴射式攪拌装置。
【請求項３】
ロッドの、ケーシングより上方位置に液体を吐出する上部吐出口が形成され、上部吐出口は供給管と連通可能となっている請求項２記載の噴射式攪拌装置。
【請求項４】
供給管はロッドの正回転時に上部吐出口と下部吐出口のいずれか一方に連通し、逆回転時に他方に連通する請求項３記載の噴射式攪拌装置。
【請求項５】
供給管は上部吐出口より上方位置で、上部吐出口に連通する上部供給管と、下部吐出口に連通する下部供給管とに分離し、上部供給管と下部供給管の上端位置にはロッドの正回転開始時と逆回転開始時の慣性によりロッドの周方向に移動自在なバルブと、バルブを常に下方へ付勢するばねが配置され、バルブはロッドの正回転時に上部供給管と下部供給管のいずれか一方の上端を閉塞して他方の上端を開放させ、ロッドの逆回転時に前記他方の上端を閉塞して前記一方の上端を開放させる請求項４記載の噴射式攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は固化材液や薬液、もしくは水等の液体、または空気等の気体を高圧で噴射することにより原地盤の強化や中和等の目的に応じた地盤改良を実施する噴射式攪拌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば固化材液等の噴射により掘削土と固化材液等を攪拌・混合し、原地盤を地盤改良する方法はロッドの外周等にロッドの内部に連通するノズルを接続し、ロッド先端部の掘削翼が掘削した掘削孔の孔壁に向け、回転するロッドのノズルから固化材液等を噴射し、これを掘削孔内に満遍なく行き渡らせることにより攪拌・混合が行われる。
【０００３】
しかしながら、固化材液等は高圧で掘削孔の孔壁に対して噴射され、孔壁に到達する圧力を与えられることから、噴射した先に回転する攪拌翼が存在しなければ、砂質地盤のように粘性のない原地盤においては固化材液等が攪拌すべき掘削土中に留まらず、孔壁から周辺地盤中に浸透する可能性がある。
【０００４】
固化材液等をノズルとは別の吐出口から吐出し、ノズルからは攪拌を目的とした水や空気を噴射する場合には水や空気が周辺地盤に直接到達することで、周辺地盤を緩める可能性もある。
【０００５】
このため、高圧噴射のみによっては掘削土と固化材液等を効率的に攪拌することは難しく、多くの場合、攪拌翼による機械攪拌が併用される（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１、特許文献２では上下に隣接する、またはロッドの回転方向に隣接する２枚の攪拌翼の先端にノズルを接続し、２方向のノズルから噴射される液体を交差させることで液体の到達距離を制御し、円柱状に構築される地盤改良体の中心寄りの領域を攪拌翼によって攪拌し、周辺寄りの領域を噴射によって攪拌するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３４６０２０号公報（図１〜図３）
【特許文献２】
特開２００１−１１５４４６号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１、特許文献２によれば、ノズルからの噴射の方向が孔壁を向かないため、液体が孔壁の周辺地盤中に浸透することを抑制することはできるが、攪拌翼による機械攪拌と噴射攪拌の領域を区分するために、径の異なる地盤改良体毎に各ノズルの角度を調整しなければならないため、機構が複雑化する難点がある。
【０００９】
またノズルがロッド本体ではなく、ロッドから半径方向に張り出した攪拌翼に接続されることから、ロッドの半径方向に対して傾斜した方向に液体を噴射する場合、噴射時の反力がロッドの回転に影響する可能性があり、例えば回転方向に隣接する攪拌翼のノズルからの噴射方向の交点が平面上、両ノズル間の中心線上になければ、噴射時に各ノズルに作用する反力が均等にならなくなり、ロッドの回転に狂いが生ずる可能性がある。
【００１０】
この発明はノズルの角度調整を要さず、またロッドの回転に狂いを生じさせることなく、噴射液体等の周辺地盤中への浸透を防止する噴射式攪拌装置を提案するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では地盤を先行して掘削する掘削翼が先端に接続される１本、もしくは複数本のロッドの先端部より上方位置に箱形のケーシングを装着し、ロッドに形成される噴射口から液体や気体をケーシングの内周面に向けて噴射し、噴射した液体や気体をケーシングの範囲内に留めることにより、噴射口の角度を一定に保ったまま、噴射液体等の周辺地盤への浸透を防止する。各ロッドの外周には液体や気体の噴射による攪拌を補う攪拌翼が突設される。
【００１２】
ケーシングはロッドの外周から距離を隔て、ロッドの回転から絶縁された状態でロッドに支持され、ロッドの掘進（降下）時と引き抜き（上昇）時にロッドの回転に関係なく常にロッドに対する平面上の位置を維持する。
【００１３】
各ロッドの、ケーシングの高さの範囲内には高圧の液体、もしくは気体を地盤中に噴射する噴射口が形成され、各ロッドの内部、もしくは外部に前記噴射口まで前記液体、もしくは気体を供給する高圧供給管が配置される。高圧供給管を通じて供給された液体や気体は回転するロッドの噴射口からケーシングの内周面に向けて噴射され、掘削孔内全体に行き渡る。
【００１４】
ロッドの噴射口がケーシングの高さの範囲内に位置し、噴射口からケーシングの内周面に向けて液体や気体が噴射されることで、最も遠方へ到達する液体や気体はケーシングの内周面に衝突するため、ケーシングがない場合に周辺地盤まで到達するような圧力を与えられて噴射された場合でも、平面上、液体や気体はケーシングの範囲内に留まり、ケーシングの外側への流出、すなわち周辺地盤への浸透が防止される。
【００１５】
液体や気体はロッドに形成された噴射口からロッドの半径方向等、ケーシングの内周面に向けて噴射されるため、攪拌翼から、ロッドの半径方向に対して傾斜した方向に噴射される場合のように噴射時の反力がロッドの回転に影響する事態は発生しない。
【００１６】
また請求項２、請求項３に記載のように噴射口以外の吐出口から固化材液を吐出し、噴射口からは噴射による固化材液と掘削土の攪拌を目的とした水や空気を噴射する場合にも水や空気が周辺地盤を緩めることがなく、固化材液と掘削土の混合物である地盤改良体の周辺地盤による拘束効果が維持され、地盤改良体の安定性が保たれる。
【００１７】
噴射口からは攪拌装置の使用目的に応じて固化材液や薬液、もしくは水等の液体、または空気等の気体が高圧で噴射される。地盤の支持力を高めるために掘削土との攪拌・混合により地盤中にソイルセメントの地盤改良体を構築する場合にはセメントミルクやセメントスラリー等の固化材液が使用され、汚染地盤を中和する目的の場合には地盤の状況に応じたアルカリや酸その他の中和剤を含む薬液が使用される。
【００１８】
ケーシングの高さの範囲内の噴射口の他に、請求項２に記載のようにロッドの先端部に下部吐出口が形成され、または請求項３に記載のように下部吐出口に加え、ロッドの、ケーシングより上方位置に上部吐出口が形成され、下部吐出口と上部吐出口の少なくともいずれか一方から上記使用目的に応じた固化材液や薬液等の液体が吐出される場合には、噴射口からは必ずしも固化材液や薬液等を噴射する必要はなく、主として攪拌を目的とした水、または空気等の気体を噴射すれば足りる。
【００１９】
ケーシングは箱形の形状をすることで、ロッドの降下時と上昇時に掘削翼が掘削した掘削土を強制的に直方体状に均す働きをするため、掘削土と固化材液との攪拌・混合により地盤改良体を構築する場合や、掘削土と薬液との攪拌・混合により原地盤土を中和して改良する場合に、ケーシングがない場合より改良範囲を拡大することが可能になる。
【００２０】
例えばロッドが２軸で、ケーシングがない場合、回転する掘削翼によって原地盤土は２本の円柱が重複した形に改良されるが、本発明の場合にはケーシングの存在により、原地盤土が掘削翼によって円柱状に切削されながらも、ロッドの降下時にケーシングが改良すべき地盤をその外部と区画し、ケーシングの内側の原地盤土をロッド側へ取り込むため、取り込まれた原地盤土がケーシングの上に位置する攪拌翼によって攪拌されることで、原地盤土と固化材液や薬液の混合物は２本の円柱が重複した形に外接する大きさの直方体状に成型されることになり、２本の円柱が重複した形より改良範囲が拡大する。
【００２１】
ロッドの先端部に液体を吐出する下部吐出口が形成され、ロッドの内部に下部吐出口まで液体を供給する供給管が配置された請求項２の場合、下部吐出口からはロッドの降下時に固化材液や薬液等の液体が吐出され、吐出後にその位置を通過する攪拌翼によって掘削土と攪拌・混合される。
【００２２】
下部吐出口に加え、ロッドの、ケーシングより上方位置に液体を吐出する上部吐出口が形成され、上部吐出口が供給管と連通可能となった請求項３の場合は、例えばロッドの降下時に下部吐出口から液体が吐出され、ロッドの上昇時に上部吐出口から固化材液や薬液等の液体が吐出され、吐出後にその位置を通過する攪拌翼によって掘削土と攪拌・混合される。攪拌翼による攪拌・混合はロッドの降下時と上昇時に行われるため、請求項３の場合、ロッドの降下時に上部吐出口から固化材液や薬液等の液体を吐出することもある。
【００２３】
請求項２ではロッドが正回転、または逆回転しながら降下するときに下部吐出口から固化材液や薬液等の液体を吐出することにより、請求項３ではロッドが正回転、または逆回転しながら降下するときに下部吐出口から固化材液や薬液等の液体を吐出し、ロッドが逆回転、または正回転しながら上昇するときに上部吐出口から液体を吐出することにより、液体の吐出後にその位置を通過する攪拌翼によって効果的に液体と掘削土を攪拌することができるため、液体の吐出区間において原地盤土を均質に地盤改良することが可能になる。
【００２４】
請求項３において、ロッドの降下時に下部吐出口から液体を吐出し、ロッドの上昇時に上部吐出口から液体を吐出する場合には、請求項４に記載のように供給管はロッドの正回転時に上部吐出口と下部吐出口のいずれか一方に連通し、逆回転時に他方に連通する。
【００２５】
供給管が上部吐出口と下部吐出口のいずれかに連通するときが、正回転（時計回りの回転）時であるか逆回転（反時計回りの回転）時であるかはロッドが掘進（降下）するときに、ロッドの先端に接続される掘削翼が地盤を掘削する向きによって決まり、例えば掘削翼が正回転することで地盤を掘削する場合は正回転による降下時に供給管が下部吐出口に連通し、逆回転によるロッドの引き抜き（上昇）時に供給管が上部吐出口に連通するように液体の吐出位置が切り換えられる。掘削翼が逆回転することで地盤を掘削する場合は逆回転による降下時に供給管が下部吐出口に連通し、正回転によるロッドの上昇時に供給管が上部吐出口に連通するように液体の吐出位置が切り換えられる。
【００２６】
供給管がロッドの正回転時、または逆回転時に上部吐出口と下部吐出口のいずれか一方に連通し、逆回転時に他方に連通することは、具体的には請求項５に記載のように上部吐出口より上方位置で、供給管が上部吐出口に連通する上部供給管と、下部吐出口に連通する下部供給管とに分離し、上部供給管と下部供給管の上端位置にロッドの正回転開始時と逆回転開始時の慣性によりロッドの周方向に移動自在なバルブと、バルブを常に下方へ付勢するばねが配置され、上部供給管と下部供給管の上端が開放状態と閉塞状態とに切り換えられることにより行われる。
【００２７】
バルブはロッドの正回転開始時に上部供給管と下部供給管のいずれか一方の上端を閉塞して他方の上端を開放させ、ロッドの逆回転開始時に前記他方の上端を閉塞して前記一方の上端を開放させる。供給管はロッドが正回転し続ける間、上部吐出口と下部吐出口のいずれか一方に連通し、逆回転し続ける間、他方に連通する。
【００２８】
この場合、上部供給管と下部供給管の上端位置にバルブとそれ付勢するばねを配置するのみで、上部供給管と下部供給管の上端を開放状態と閉塞状態とに切り換えることができるため、単純な機構によってロッドの降下時に下部吐出口から液体を吐出し、ロッドの上昇時に上部吐出口から液体を吐出することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明の噴射式攪拌装置（以下攪拌装置）１は図１〜図３に示すように先端に掘削翼３ｂが接続され、外周に攪拌翼４が突設された１本、もしくは並列する複数本のロッド２と、ロッド２の先端部より上方位置に、ロッド２の外周から距離を隔て、ロッド２の回転から絶縁された状態でロッド２に支持される箱形のケーシング５から構成され、回転するロッド２からケーシング５の高さの範囲内に液体、もしくは気体を高圧で噴射して掘削土を攪拌する装置である。
【００３０】
各ロッド２の内部、もしくは外部にはケーシング５の高さの範囲まで液体、もしくは気体をコンプレッサーにより高圧で供給する高圧供給管６が配置され、ロッド２の、ケーシング５の高さの範囲内に、高圧供給管６に連通し、前記液体や気体を噴射する噴射口７が形成される。図１，図３はロッド２の内部に高圧供給管６を配置した場合、図２はロッド２の外部に配置した場合を示す。
【００３１】
攪拌装置１が図示するような２軸の場合に、各噴射口７からの液体等の噴射時の、ロッド２への反力を相殺する上では、図１，図３に示すように各ロッド２の噴射口７を互いに逆向きに形成する方がよいが、反力の影響が大きくならない場合には必ずしもその必要はない。
【００３２】
高圧供給管６は図１，図３に示すように各ロッド２の内部、もしくは図２に示すように外部に固定された状態で配置され、下端部は屈曲、もしくは湾曲し、先端の噴射口７は掘削翼３ｂによって形成される掘削孔の孔壁側を向く。噴射口７には噴射時の圧力を調整するノズルを付ける場合もある。
【００３３】
液体や気体を掘削孔内に満遍なく行き渡らせる上では高圧で噴射される液体や気体がケーシング５に到達できればよいため、噴射口７は必ずしもロッド２の半径方向を向く必要はなく、平面上、半径方向に対して角度が付く場合の他、立面上、水平に対して角度が付く場合もある。
【００３４】
液体や気体はロッド２の噴射口７からケーシング５の内周面に向けて噴射され、最も遠方へ到達する液体や気体がケーシング５の内周面に衝突することでケーシング５の外側への流出が阻止され、平面上はケーシング５の範囲内に留められる。液体や気体はロッド２が回転しながら噴射口７から噴射されることによりケーシング５内の全体に行き渡り、ロッド２の先端の掘削翼３ｂが掘削した掘削土をケーシング５の範囲内において攪拌する。
【００３５】
液体には攪拌装置１の使用目的に応じて固化材液や薬液、もしくは水等が使用され、気体には空気等が使用される。液体としては、特に地盤の支持力を高めるために掘削土との攪拌・混合により地盤中にソイルセメントの地盤改良体を構築する場合にはセメントミルクやセメントスラリー等の固化材液が使用され、汚染地盤を中和する目的の場合には地盤状況に応じたアルカリや酸その他の中和剤を含む薬液が使用される。
【００３６】
図１に示すようにロッド２の先端部に液体を吐出する下部吐出口８が形成された場合（請求項２）、または図２，図３に示すように下部吐出口８に加え、ロッド２の、ケーシング５より上方位置に同じく液体を吐出する上部吐出口９が形成された場合（請求項３）で、下部吐出口８と上部吐出口９の少なくともいずれか一方から固化材液や薬液等の液体が吐出される場合には、下部吐出口８と上部吐出口９の少なくともいずれか一方からの吐出によって液体と原地盤土との攪拌・混合が行われるため、噴射口７からは主として攪拌を目的とした水、または空気等の気体が噴射される。
【００３７】
液体や気体の噴射時の圧力は対象地盤の土質に応じて自由に設定されるが、例えば砂質地盤では具体的には９８０Ｎ／ｃｍ２程度の圧力が目安になる。
【００３８】
下部吐出口８が形成される場合と、下部吐出口８と上部吐出口９が形成される場合、ロッド２の内部には下部吐出口８まで液体を供給する供給管１０が高圧供給管６とは別系統で配置される。
【００３９】
図２，図３のようにロッド２に下部吐出口８と上部吐出口９を形成した場合、後述のように供給管１０が下部吐出口８に連通する状態と、上部吐出口９に連通する状態とに切り換えられるため、攪拌装置１の掘進時に下部吐出口８から吐出される液体と、引き抜き時に上部吐出口９から吐出される液体が同一の場合と異なる場合がある。
【００４０】
図３の詳細を示す図４ではロッド２の上端部から噴射口７までに高圧供給管６となる内管を配置し、ロッド２の上端部の一部の区間の内管の回りに供給管１０となる外管１０ａを配置し、上部吐出口９から下部吐出口８までの区間では中空のロッド２自体を供給管１０として利用し、ロッド２の下端部に形成された下部吐出口８まで液体を供給している。
【００４１】
図４は掘削翼３ｂを有する先端部側のロッド２を示しており、図４に示すロッド２の上端部にはそれより上のロッドに接続されるための中実断面のジョイント部２４が接続されているが、上記外管１０ａはジョイント部２４の上端から中途まで配置され、中途からジョイント部２４の下端までの区間には高圧供給管６から分離した別系統の管路１０ｃを形成し、管路１０ｃと上部吐出口９及び下部吐出口８を後述の空隙部１０ｄを通じて連通させている。外管１０ａの下端には外管１０ａと管路１０ｃを連通させる空隙部１０ｂが形成される。図４のｘ−ｘ線の断面を図５−（ａ）に、ｙ−ｙ線の断面を図５−（ｂ）に示す。
【００４２】
図４に示すロッド２は上下に分離した２本の中空管のロッド本体２１，２２と、上側のロッド本体２１の上に連結される中実断面の連結部２３と、連結部２３の上に連結される上記のジョイント部２４と、ロッド本体２１，２２を連結する中実断面の連結部２５と、下側のロッド本体２２の下に連結される、掘削翼３ｂを有する掘削翼ユニット３から構成されている。掘削翼ユニット３はロッド本体２２に連結される中実断面のジョイント部３ａと、その外周の、掘削爪３ｃが形成された掘削翼３ｂから構成される。
【００４３】
管路１０ｃは図６に示すように上部吐出口９より上方位置で、上部吐出口９に連通する上部供給管１１と、下部吐出口８に連通する下部供給管１２とに分離し、管路１０ｃと上部供給管１１及び下部供給管１２との間には両者を連通させる空隙部１０ｄが形成される。下部供給管１２はその下の、供給管１０となる上側のロッド本体２１の中空部１０ｅに連通する。上部供給管１１及び下部供給管１２の上端の開放状態と閉塞状態は空隙部１０ｄに配置される後述のバルブ１３によって切り換えられる。
【００４４】
上側のロッド本体２１の下端に連結される連結部２３には高圧供給管６の下端に連通する管路６ａと、ロッド本体２１の中空部１０ｅに連通する管路１０ｆが形成され、管路６ａの先端に噴射口７が形成され、管路１０ｆの下端は供給管１０となる下側のロッド本体２２の中空部１０ｇに連通する。噴射口７には前記のように必要によりノズルが接続される。
【００４５】
下側のロッド本体２２の中空部１０ｇはロッド本体２２の下端まで連通し、それに連結される掘削翼ユニット３のジョイント部３ａに、中空部１０ｇに連通する管路３ｄが形成され、その先端に下部吐出口８が形成される。
【００４６】
ロッド２のジョイント部２４の下端部の、連結部２３との境界位置の空隙部１０ｄには、ロッド２の正回転開始時と逆回転開始時の慣性によりロッド２の周方向に移動自在なボール（球）状のバルブ１３と、バルブ１３を常に下方である連結部２３側へ付勢するばね１４が配置される。
【００４７】
ジョイント部２４の下端部の空隙部１０ｄに面する位置には図７，図８に示すようにばね１４とバルブ１３が納まる例えば箱形の空洞部２４ａが形成され、空洞部２４ａの上端にばね１４の上端が接続される。バルブ１３はばね１４によって下向きに付勢されることで連結部２３の上端に密着した状態を維持する。
【００４８】
ばね１４は空洞部２４ａ内で、ロッド２の正回転開始時と、逆回転開始時の慣性により揺動自在に上端において空洞部２４ａの上端に接続され、バルブ１３はばね１４に常に付勢されたまま、その揺動により上部供給管１１と下部供給管１２のいずれかの上端に密着して閉塞し、上部供給管１１の上端と下部供給管１２の上端を開放状態と閉塞状態とに切り換える。
【００４９】
バルブ１３の径は上部供給管１１と下部供給管１２の径より大きく、バルブ１３は上部供給管１１と下部供給管１２のいずれかの上端を塞ぐときに一部がそのいずれかの内部に入り込み、安定する。図７ではロッド２の正回転開始時と逆回転開始時の慣性によりバルブ１３が容易に移動できるよう、上部供給管１１と下部供給管１２の上端を含む連結部２３の上端を円弧面状に形成している。
【００５０】
具体的には掘削翼３ｂが地盤を掘削する向きにロッド２が回転しながら掘進するときに、ロッド２が回転し続ける限り、バルブ１３が上部供給管１１の上端を閉塞して下部供給管１２の上端を開放状態に保ち、ロッド２が逆向きに回転しながら引き抜かれるときに、ロッド２が回転し続ける限り、バルブ１３が下部供給管１２を閉塞して上部供給管１１を開放状態に保つ。攪拌装置１が１本のロッド２からなる単軸の場合には基本的にロッド２は掘進時に正回転（時計回りに回転）する。
【００５１】
図示するように攪拌装置１が２本のロッド２，２を有する２軸型の場合、２本のロッド２，２は減速機で互いに接続されることによりいずれか一方のロッド２が正回転するときには他方が逆回転（反時計回りに回転）することから、例えば図１〜図３において右側のロッド２が正回転するときは左側のロッド２が逆回転するため、両ロッド２，２は互いに対称形に製作され、右側のロッド２が正回転してバルブ１３が上部供給管１１を閉塞するとき、左側のロッド２は逆回転してバルブ１３が上部供給管１１を閉塞することになる。
【００５２】
ケーシング５はロッド２が単軸の場合は平面上、正方形状に、２軸以上の場合は図９に示すように長方形状にプレート等から組み立てられ、ロッド２の噴射口７の位置の外周から距離を隔てて配置され、ロッド２を包囲する軸受け１５から張り出すアーム１６に接続されることによりロッド２の回転から絶縁された状態でロッド２に支持される。
【００５３】
ケーシング５はロッド２への支持状態で立面上、少なくとも噴射口７を覆う高さを持ち、噴射口７はケーシング５の高さの範囲内に位置する。噴射口７から噴射される液体や気体の、周辺地盤への飛散を確実に防止する上ではケーシング５の高さは大きい方がよい。
【００５４】
ケーシング５は掘削翼３ｂが直接切削しない原地盤土中を降下することから、降下時の抵抗を軽減するために、図１〜図３に示すようにケーシング５の下端は鋸状に形成されており、またケーシング５がロッド２の降下時にケーシング５が改良すべき地盤をその外部と区画しつつ、ケーシング５の内側の原地盤土をロッド２側へ取り込み、取り込んだ土砂がケーシング５の上に位置する攪拌翼４によって攪拌されるよう、ケーシング５の下端の先端は刃状に形成されている。
【００５５】
ケーシング５の、外形を含めた平面積は、ロッド２の降下時の鉛直性を維持する上で、攪拌翼４がケーシング５の外側の地盤を緩めることがないよう、図９に示すようにケーシング５から攪拌翼４の先端が突出せず、攪拌翼４のみが改良する円柱状の改良体１７に外接する大きさであり、攪拌翼４がケーシング５の外側の地盤を切削しないことで、ケーシング５はその外側の周辺地盤から拘束を受けながら降下する。
【００５６】
図１に示す、ロッド２に下部吐出口８が形成された攪拌装置１を用いた地盤改良は主として攪拌装置１の掘進時に下部吐出口８からの固化材液や薬液等の液体の吐出が行われ、引き抜き時に攪拌翼４による機械攪拌と、噴射口７から噴射される水や空気等の液体や気体による噴射攪拌が行われる。
【００５７】
図２，図３に示す、ロッド２に下部吐出口８と上部吐出口９が形成された攪拌装置１を用いた地盤改良は攪拌装置１の掘進時に下部吐出口８からの液体の吐出が行われ、引き抜き時に上部吐出口９からの液体の吐出が行われる。図１〜図３のいずれの場合も、噴射口７から液体を吐出することもある。
【００５８】
図２，図３に示す攪拌装置１を用いた地盤改良の施工手順を図１０に示す。（ａ）は攪拌装置１を位置決めした状態を、（ｂ）はロッド２を正回転、または逆回転させながら降下させることにより掘削翼３ｂで地盤を掘削すると同時に、ロッド２の下部吐出口８から固化材液や薬液等の液体を吐出し、攪拌翼４で掘削土と液体を攪拌・混合しながら攪拌装置１を地中に貫入させている状態を示す。前記のようにロッド２の降下時、噴射口７からは攪拌翼４による攪拌を補うための水や空気、あるいは固化材液や薬液等が噴射される。
【００５９】
（ｃ）は目標深度までの貫入が完了し、掘削土と液体の混合物である改良体１７の下端部を形成した状態を示す。（ｄ）はロッド２を掘進時とは逆向きに回転させながら攪拌装置１を引き抜いている状態を、（ｅ）は１度の施工が完了した状態を示す。
【００６０】
ロッドの上昇時には降下時と同様に噴射口７から水や空気等が噴射される。掘削土と液体の入念な混合を行う上では、掘削翼３ｂが最深度に到達した後、改良体１７の先端部分において攪拌装置１の上昇と降下が繰り返される。
【００６１】
【発明の効果】
地盤を先行して掘削する掘削翼が先端に接続される１本、もしくは複数本のロッドの先端部より上方位置に箱形のケーシングを装着し、ロッドに形成される噴射口から液体や気体をケーシングの内周面に向けて噴射し、噴射した液体や気体をケーシングの範囲内に留めるため、噴射口の角度を一定に保ったまま、噴射液体の周辺地盤への浸透を防止することができる。
【００６２】
特にロッドの噴射口がケーシングの高さの範囲内に位置し、噴射口からケーシングの内周面に向けて液体や気体が噴射されることで、最も遠方へ到達する液体や気体はケーシングの内周面に衝突するため、周辺地盤まで到達するような圧力を与えられても、平面上はケーシングの範囲内に留まり、ケーシングの外側への流出、すなわち周辺地盤への浸透が防止される。
【００６３】
また液体や気体はロッドに形成された噴射口からケーシングの内周面に向けて噴射されるため、攪拌翼から、ロッドの半径方向に対して傾斜した方向に噴射される場合のように噴射時の反力がロッドの回転に影響することはない。
【００６４】
加えて噴射口以外の吐出口から固化材液を吐出し、噴射口からは噴射による固化材液と掘削土の攪拌を目的とした水や空気を噴射する場合にも水や空気が周辺地盤を緩めることがないため、固化材液と掘削土の混合物である地盤改良体の周辺地盤による拘束効果が維持され、地盤改良体の安定性を保つことができる。
【００６５】
請求項２ではロッドの先端部に液体を吐出する下部吐出口を形成し、ロッドの内部に下部吐出口まで液体を供給する供給管を配置することで、ロッドが正回転、または逆回転しながら降下するときに下部吐出口から固化材液や薬液等の液体を吐出するため、液体の吐出後にその位置を通過する攪拌翼によって効果的に液体と掘削土を攪拌することができ、液体の吐出区間において原地盤土を均質に地盤改良することが可能になる。
【００６６】
請求項３ではロッドの先端部に液体を吐出する下部吐出口を、ロッドの、ケーシングより上方位置に液体を吐出する上部吐出口をそれぞれ形成し、上部吐出口を供給管と連通可能にすることで、ロッドが正回転、または逆回転しながら降下するときに下部吐出口から固化材液や薬液等の液体を吐出し、ロッドが逆回転、または正回転しながら上昇するときに上部吐出口から液体を吐出することができるため、液体の吐出後にその位置を通過する攪拌翼によって効果的に液体と掘削土を攪拌することができ、請求項２の場合より一層、原地盤土を均質に地盤改良することが可能になる。
【００６７】
請求項４、請求項５では請求項３において、供給管をロッドの正回転時に上部吐出口と下部吐出口のいずれか一方に連通させ、逆回転時に他方に連通させるため、ロッドの降下時に下部吐出口から液体を吐出し、ロッドの上昇時に上部吐出口から液体を吐出することができる。
【００６８】
特に請求項５では上部吐出口より上方位置で、上部吐出口に連通する上部供給管と、下部吐出口に連通する下部供給管とに供給管が分離し、上部供給管と下部供給管の上端位置にロッドの正回転開始時と逆回転開始時の慣性によりロッドの周方向に移動自在なバルブと、バルブを常に下方へ付勢するばねを配置し、バルブによって上部供給管と下部供給管の上端を開放状態と閉塞状態とに切り換えるため、単純な機構によってロッドの降下時に下部吐出口から液体を吐出し、ロッドの上昇時に上部吐出口から液体を吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロッドに噴射口と下部吐出口を形成した場合の攪拌装置の概要を示した立面図である。
【図２】ロッドに噴射口と下部吐出口及び上部吐出口を形成し、高圧供給管をロッドの外部に配置した場合の攪拌装置の概要を示した立面図である。
【図３】ロッドに噴射口と下部吐出口及び上部吐出口を形成し、高圧供給管をロッドの内部に配置した場合の攪拌装置の概要を示した立面図である。
【図４】図３に示す攪拌装置の右側のロッドの内部の詳細を示した断面図である。
【図５】（ａ）は図４のｘ−ｘ線断面図、（ｂ）はｙ−ｙ線断面図である。
【図６】高圧供給管と噴射口の連通状態と、供給管と下部及び上部吐出口の連通状態を示した斜視図である。
【図７】上部供給管と下部供給管上のバルブとばねの納まり状態を示した、ロッドの半径方向の断面図である。
【図８】図７のｚ−ｚ線断面図である。
【図９】ロッドとケーシングの関係を示した平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は攪拌装置による施工手順を示した斜視図である。
【符号の説明】
１……噴射式攪拌装置、２……ロッド、２１……ロッド本体、２２……ロッド本体、２３……（上部）連結部、２４……ジョイント部、２４ａ……空洞部、２５……（下部）連結部、３……掘削翼ユニット、３ａ……ジョイント部、３ｂ……掘削翼、３ｃ……掘削爪、３ｄ……管路、４……攪拌翼、５……ケーシング、６……高圧供給管、６ａ……管路、７……噴射口、８……下部吐出口、９……上部吐出口、１０……供給管、１０ａ……外管、１０ｂ……空隙部、１０ｃ……管路、１０ｄ……空隙部、１０ｅ……中空部、１０ｆ……管路、１０ｇ……中空部、１１……上部供給管、１２……下部供給管、１３……バルブ、１４……ばね、１５……軸受け、１６……アーム、１７……改良体。
【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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