(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端の互いに近接する位置に、圧縮エアを吐出するエア吐出口と、起泡材および固化材を含むスラリー状の混合材を吐出する材料吐出口とを有すると共に、内部に、前記エア吐出口に圧縮エアを導くエア通路と、前記材料吐出口にスラリー状の混合材を導く材料通路とを有する攪拌軸を、地盤中に貫入し、回転させながら、前記攪拌軸の内部のエア通路および材料通路を通して送り込んだ圧縮エアとスラリー状の混合材を、前記エア吐出口および材料吐出口から吐出させて、現地土と攪拌混合する気泡混合土工法であって、
前記攪拌軸内の材料通路の入口に向けてスラリー状の前記固化材を圧送する圧送管の下流部に、スラリー状の前記起泡材の圧送管を合流させることで、前記固化材の圧送管内でスラリー状の固化材と起泡材とを混合させて前記混合材を生成することを特徴とする気泡混合土工法。
【請求項２】
請求項１に記載の気泡混合土工法であって、
前記固化材の圧送管に前記起泡材の圧送管を合流させる合流点のそれぞれ上流側に、流量計を配設したことを特徴とする気泡混合土工法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気泡混合土工法であって、
前記攪拌軸の下端に、互いに逆回転する上下２段の攪拌翼を設け、上下２段の攪拌翼の間隔を可変としたことを特徴とする気泡混合土工法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の気泡混合土工法であって、
前記攪拌軸の下端に、前記材料吐出口と前記エア吐出口とを有し、且つ、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に噴射する噴射ノズルを設けたことを特徴とする気泡混合土工法。
【請求項５】
請求項４に記載の気泡混合土工法であって、
前記攪拌軸の下端に、前記材料吐出口と前記エア吐出口とを有し、且つ、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に高圧噴射する噴射ノズルを設け、攪拌軸を回転しながらの前記噴射ノズルからの流体の高圧噴射によって、現地土と混合材とエアとを攪拌混合することを特徴とする気泡混合土工法。
【請求項６】
請求項５に記載の気泡混合土工法であって、
前記噴射ノズルを、上下方向に間隔を開けて２段に設け、上下２段の噴射ノズルからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を交差させることを特徴とする気泡混合土工法。
【請求項７】
水と固化剤を混合することでスラリー状の固化材を生成するスラリー状固化材の生成手段と、
該生成手段で生成したスラリー状固化材を圧送するスラリー状固化材の圧送管と、
水と起泡剤を混合することでスラリー状の起泡材を生成するスラリー状起泡材の生成手段と、
該生成手段の生成したスラリー状の起泡材を圧送するスラリー状起泡材の圧送管と、
前記スラリー状固化材の圧送管の下流部に前記スラリー状起泡材の圧送管を合流させることで、スラリー状固化材にスラリー状起泡材を混合させて混合材を生成する合流部と、
圧縮空気を送り込むためのエア配管と、
回転駆動される攪拌軸を有し、該攪拌軸の下端に攪拌混合手段を有した攪拌混合装置と、
前記攪拌軸の内部に設けられ、それぞれの入口に、前記スラリー状固化材の圧送管と前記スラリー状起泡材の圧送管が合流した後の管路の下流端および前記エア配管の下流端が接続された材料通路およびエア通路と、
前記攪拌軸内の材料通路およびエア通路の出口として前記攪拌軸の下端に設けられ、前記材料通路およびエア通路を通して導入された前記混合材と圧縮エアを土中に吐出する材料吐出口およびエア吐出口と、
を具備することを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記合流部より上流側のスラリー状固化材の圧送管およびスラリー状起泡材の圧送管に、それぞれ流量計を配設したことを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記攪拌軸を、互いに逆回転する内軸と外軸の二重軸構造となし、前記外軸の下端と、該外軸の下端より下方に突出した内軸の下端とにそれぞれ攪拌翼を設けると共に、これら上下に配した攪拌翼の間隔を調整する高さ調整手段を設けたことを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記攪拌軸の下端に、前記材料吐出口と前記エア吐出口とを有し、且つ、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に噴射する噴射ノズルを設けたことを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記噴射ノズルの流体噴射口に、流れに対する反力を与えることで混合効果を増す反力材を設けたことを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記噴射ノズルを、前記攪拌軸の下端に設けた攪拌翼の回転方向の背面に、流体を回転方向の少なくとも後向きに噴射するように配置したことを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記噴射ノズルを、上下方向に間隔を開けて２段に設け、上下２段の噴射ノズルからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を交差させることを特徴とする気泡混合土処理装置。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれか１項に記載の気泡混合土処理装置であって、
前記攪拌軸の最外周に、該攪拌軸の回転によって地上へ向けての排土作用を発揮するスクリューを設けたことを特徴とする気泡混合土処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岸壁や護岸の背面の土圧を軽減するために有効な気泡混合土工法、および、同工法に使用する気泡混合土処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、岸壁や護岸の背面の土圧を軽減する場合、背面地を大規模に全掘削して、軽量土（起泡材や発泡ビーズ等を混合した土）で置き換えている。しかし、そのためには、土留め、掘削、残土処理、軽量土による埋戻し、等の工程が必要であり、工事が大がかりで、工期・工費がかかっていた。
【０００３】
これに代わる工法として、現地土と固化材を含む気泡混合材とを攪拌混合機により現位置で混合撹拌して、現位置にて気泡混合土を造成する気泡混合土工法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この工法は、スラリー状の起泡材とスラリー状の固化材をミキサーで混合して混合材を製造し、製造した混合材を攪拌混合部に向けポンプで圧送し、圧送した混合材に圧縮空気を混入させた上で、圧縮空気を混入した混合材を圧送管路の先端の材料吐出口から吐出させながら、原位置の土砂と混合・攪拌するというものである。
【特許文献１】特開２００５−２１４００９号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来の気泡混合土工法では、ミルクプラントのミキサーの段階で、固化材であるセメントミルクと起泡材とを混合攪拌するので、攪拌混合機に圧送する途中で気泡が発生したり、発生した気泡が潰れてしまったりし、スラリー中に混入する気泡量の制御が難しく、結果的に、造成する軽量土（気泡混合土）の品質のバラツキが大きくなったり、品質が低下したりするというおそれがあった。 
本発明は、上記事情を考慮し、軽量土をミルクプラントで作製せず、現位置で作製することにより、全体の工期・工費を低減すると共に、品質の向上とバラツキの低減を図れるようにした気泡混合土工法、および、同工法の実施に使用する気泡混合土処理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】
【０００６】
請求項１の発明の気泡混合土工法は、下端の互いに近接する位置に、圧縮エアを吐出するエア吐出口と、起泡材および固化材を含むスラリー状の混合材を吐出する材料吐出口とを有すると共に、内部に、前記エア吐出口に圧縮エアを導くエア通路と、前記材料吐出口にスラリー状の混合材を導く材料通路とを有する攪拌軸を、地盤中に貫入し、回転させながら、前記攪拌軸の内部のエア通路および材料通路を通して送り込んだ圧縮エアとスラリー状の混合材を、前記エア吐出口および材料吐出口から吐出させて、現地土と攪拌混合する気泡混合土工法であって、前記攪拌軸内の材料通路の入口に向けてスラリー状の前記固化材を圧送する圧送管の下流部に、スラリー状の前記起泡材の圧送管を合流させることで、前記固化材の圧送管内でスラリー状の固化材と起泡材とを混合させて前記混合材を生成することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の気泡混合土工法であって、前記固化材の圧送管に前記起泡材の圧送管を合流させる合流点のそれぞれ上流側に、流量計を配設したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の気泡混合土工法であって、前記攪拌軸の下端に、互いに逆回転する上下２段の攪拌翼を設け、上下２段の攪拌翼の間隔を可変としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の気泡混合土工法であって、前記攪拌軸の下端に、前記材料吐出口と前記エア吐出口とを有し、且つ、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に噴射する噴射ノズルを設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の気泡混合土工法であって、前記攪拌軸の下端に、前記材料吐出口と前記エア吐出口とを有し、且つ、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に高圧噴射する噴射ノズルを設け、攪拌軸を回転しながらの前記噴射ノズルからの流体の高圧噴射によって、現地土と混合材とエアとを攪拌混合することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の気泡混合土工法であって、前記噴射ノズルを、上下方向に間隔を開けて２段に設け、上下２段の噴射ノズルからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を交差させることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明の気泡混合土処理装置は、水と固化剤を混合することでスラリー状の固化材を生成するスラリー状固化材の生成手段と、該生成手段で生成したスラリー状固化材を圧送するスラリー状固化材の圧送管と、水と起泡剤を混合することでスラリー状の起泡材を生成するスラリー状起泡材の生成手段と、該生成手段の生成したスラリー状の起泡材を圧送するスラリー状起泡材の圧送管と、前記スラリー状固化材の圧送管の下流部に前記スラリー状起泡材の圧送管を合流させることで、スラリー状固化材にスラリー状起泡材を混合させて混合材を生成する合流部と、圧縮空気を送り込むためのエア配管と、回転駆動される攪拌軸を有し、該攪拌軸の下端に攪拌混合手段を有した攪拌混合装置と、前記攪拌軸の内部に設けられ、それぞれの入口に、前記スラリー状固化材の圧送管と前記スラリー状起泡材の圧送管が合流した後の管路の下流端および前記エア配管の下流端が接続された材料通路およびエア通路と、前記攪拌軸内の材料通路およびエア通路の出口として前記攪拌軸の下端に設けられ、前記材料通路およびエア通路を通して導入された前記混合材と圧縮エアを土中に吐出する材料吐出口およびエア吐出口と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載の気泡混合土処理装置であって、前記合流部より上流側のスラリー状固化材の圧送管およびスラリー状起泡材の圧送管に、それぞれ流量計を配設したことを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項７または８に記載の気泡混合土工法であって、前記攪拌軸を、互いに逆回転する内軸と外軸の二重軸構造となし、前記外軸の下端と、該外軸の下端より下方に突出した内軸の下端とにそれぞれ攪拌翼を設けると共に、これら上下に配した攪拌翼の間隔を調整する高さ調整手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項７〜９のいずれか１項に記載の気泡混合土処理装置であって、前記攪拌軸の下端に、前記材料吐出口と前記エア吐出口とを有し、且つ、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に噴射する噴射ノズルを設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の気泡混合土処理装置であって、前記噴射ノズルの流体噴射口に、流れに対する反力を与えることで混合効果を増す反力材を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１に記載の気泡混合土処理装置であって、前記噴射ノズルを、前記攪拌軸の下端に設けた攪拌翼の回転方向の背面に、流体を回転方向の少なくとも後向きに噴射するように配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１０に記載の気泡混合土処理装置であって、前記噴射ノズルを、上下方向に間隔を開けて２段に設け、上下２段の噴射ノズルからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を交差させることを特徴とする。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項７〜１３のいずれか１項に記載の気泡混合土処理装置であって、前記攪拌軸の最外周に、該攪拌軸の回転によって地上へ向けての排土作用を発揮するスクリューを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、スラリー状固化材の圧送管の下流部に、スラリー状起泡材の圧送管を合流させることにより、圧送管内でスラリー状の固化材と起泡材とを混合させ、その混合した材料と圧縮エアとを、回転する攪拌軸内の通路を通して別々に下端の吐出口に送り込んで、同時に土中に吐出させながら、現地土と攪拌混合するようにしているので、圧送途中での気泡化を防ぎ、吐出段階での気泡化を促すことができる。従って、スラリー中に混入する気泡量の制御が容易にできるようになり、結果的に、造成する軽量土（気泡混合土）の品質の向上とバラツキの低減を図れる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、固化材の圧送管と起泡材の圧送管に流量計を設けたので、両者の配合量を適正に制御することができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、攪拌軸の下端に、互いに逆回転する上下２段の攪拌翼を設け、上下２段の攪拌翼の間隔を可変としたので、状況に応じて上下２段の攪拌翼の間隔を広げたり狭めたりすることにより、効率よく攪拌混合することができる。例えば、攪拌軸の貫入時には、上下の攪拌翼の間隔を広くすることにより、貫入抵抗を減らすことができる。また、軽量土の造成時には、上下の攪拌翼の間隔を狭くすることにより、攪拌混合力をアップさせることができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、攪拌軸の下端に、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に噴射する噴射ノズルを設けたので、土中に噴射する段階で混合材とエアの混合を促進させることができ、攪拌混合効率のアップが図れる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、噴射ノズルからの流体の高圧噴射によって、現地土と混合材とエアとを攪拌混合するので、攪拌翼がなくても、十分な混合攪拌効果を発揮することができるし、攪拌翼がある場合には、更に大きな混合攪拌効果を発揮することができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、噴射ノズルを上下方向に間隔を開けて２段に設け、上下２段の噴射ノズルからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を交差させるようにしたので、流体エネルギの到達範囲を限定しつつ、攪拌混合効率のアップが図れる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、スラリー状固化材の圧送管の下流部にスラリー状起泡材の圧送管を合流させることにより、圧送管内でスラリー状固化材にスラリー状起泡材を混合させ、土中に混合材のスラリーを吐出する段階で同時に圧縮エアを吐出するように構成したので、請求項１の発明の工法を実現することができ、その効果を奏することができる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、合流部より上流側のスラリー状固化材の圧送管およびスラリー状起泡材の圧送管にそれぞれ流量計を配設したので、請求項２の発明の工法を実現することができ、その効果を奏することができる。
【００２８】
請求項９の発明によれば、攪拌軸を、互いに逆回転する内軸と外軸の二重軸構造となし、外軸の下端と内軸の下端にそれぞれ攪拌翼を設けると共に、これら上下に配した攪拌翼の間隔を調整できるようにしたので、内軸の内部を利用して混合材と圧縮エアを下端の吐出口に送り込むことができる。また、請求項３の発明の工法を実現することができ、その効果を奏することができる。
【００２９】
請求項１０の発明によれば、攪拌軸の下端に、エア吐出口から吐出する圧縮エアに材料吐出口から吐出する混合材を衝突させることにより、混合材とエアを混合させて土中に噴射する噴射ノズルを設けたので、請求項４の発明の工法を実現することができ、その効果を奏することができる。また、噴射ノズルからの流体の高圧噴射によって、現地土と混合材とエアとを攪拌混合するようにすれば、攪拌翼がなくても、十分な混合攪拌効果を発揮することができるし、攪拌翼がある場合には、更に大きな混合攪拌効果を発揮することができる。
【００３０】
請求項１１の発明によれば、噴射ノズルの流体噴射口に反力材を設けたので、混合材とエアの混合効率を高めることができる。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、噴射ノズルを攪拌翼の回転方向の背面に配置し、回転方向の少なくとも後向きに流体を噴射するようにしたので、噴射ノズルを保護しつつ、攪拌混合効果を向上させることができる。
【００３２】
請求項１３の発明によれば、噴射ノズルを、上下方向に間隔を開けて２段に設け、上下２段の噴射ノズルからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を交差させるようにしたので、請求項６の発明の工法を実現することができ、その効果を奏することができる。
【００３３】
請求項１４の発明によれば、攪拌軸の最外周にスクリューを設けたので、大量の排土によって、周辺地盤の引き込みを防止できると共に、改良地盤の軽量性を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００３５】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の気泡混合土処理装置の要部構成を示す系統図、図２は同装置の要部をなす攪拌混合装置の全体構成を概略的に示す側断面図、図３は同攪拌混合装置の下端に設けた攪拌翼と噴射ノズルの関係を示す側面図、図４は同攪拌混合装置の下端に設けた上下２段の攪拌翼の間隔を開いた状態を示す側断面図、図５は噴射ノズルの拡大断面図、図６はその噴射ノズル中に装備されている逆止弁の断面図、図７は同逆止弁の外観斜視図である。
【００３６】
図１に示すように、この気泡混合土処理装置は、水Ｗと固化剤（例：セメント）Ｃを混合することでスラリー状の固化材（セメントミルク）を生成するスラリー状固化材の生成手段（セメントミルクプラント）１０と、該生成手段１０で生成したスラリー状固化材を圧送するスラリー状固化材の圧送管１６と、水Ｗと起泡剤Ｋ（界面活性剤や動物性タンパク質系の物質）を混合することでスラリー状の起泡材を生成するスラリー状起泡材の生成手段２０と、該生成手段２０の生成したスラリー状の起泡材を圧送するスラリー状起泡材の圧送管２６と、スラリー状固化材の圧送管１６の下流部にスラリー状起泡材の圧送管２６を合流させることで、スラリー状固化材にスラリー状起泡材を混合させて混合材Ａを生成する合流部１８と、コンプレッサ３１で作り出した圧縮空気Ｂをエア制御装置３２を介して送り込むエア配管３６と、を具備している。
【００３７】
また更に、図２に示すように、回転駆動される攪拌軸１０１を有し、攪拌軸１０１の下端に攪拌混合手段としての攪拌翼１１２、１２２を有した攪拌混合装置１００と、攪拌軸１０１の内部に設けられ、それぞれの上端入口１２５ａ、１２６ａに、スラリー状固化材の圧送管１６とスラリー状起泡材の圧送管２６が合流した後の管路１７の下流端およびエア配管３６の下流端が接続された材料通路１２５およびエア通路１２６と、図５に示すように、攪拌軸１０１内の材料通路１２５およびエア通路１２６の出口として攪拌軸１０１の下端に設けられ、材料通路１２５およびエア通路１２６を通して導入された混合材Ａと圧縮エアＢを土中に吐出する材料吐出口１２５ｂおよびエア吐出口１２６ｂと、を具備している。
【００３８】
ここで、スラリー状固化材の生成手段１０は、セメントサイロ１１と、該サイロ１１からのセメントＣと水Ｗを混合攪拌するミキサー１２とで構成されており、ミキサー１２の出口側に生成したスラリー状固化材を圧送する圧送ポンプ１３が設けられ、そのポンプ１３の吐出側に流量計１４を介して圧送管１６が接続されている。また、スラリー状起泡材の生成手段２０は、投入される起泡剤と水を混合するミキサー２１で構成されており、ミキサー２１の出口側にスラリー状起泡材を圧送する圧送ポンプ２２が設けられ、そのポンプ２２の吐出側に、流量計２４とバルブ２５からなる流量制御装置２３を介して圧送管２６が接続されている。
【００３９】
なお、攪拌軸１０１内の材料通路１２５およびエア通路１２６と、外部固定管路に接続される材料通路１２５およびエア通路１２６の入口１２５ａ、１２６ａとの間には、攪拌軸１０１の回転を許容しながら流路接続を行うためのスイベルジョイント１０５が設けられている。
【００４０】
また、攪拌混合装置１００は、図示しない装置本体のリーダーのガイドに沿って鉛直方向に昇降自在に支持された攪拌軸１０１と、攪拌軸１０１を昇降させる図示しない昇降装置とを有し、昇降装置によって攪拌軸１０１を昇降させながら、昇降装置上に支持された回転駆動装置１３０、１４０で攪拌軸１０１を回転駆動することにより、攪拌軸１０１の下端部に取り付けた上下２段の攪拌翼１１２、１２２によって地盤を掘削攪拌する。そして、その掘削土壌中にスラリー状の混合材（スラリー状固化材とスラリー状起泡材を混合したもの）と圧縮エアを注入しながら攪拌混合することにより、掘削地盤を気泡混合土とする。
【００４１】
図２に示すように、攪拌軸１０１は、互いに反転する内軸１２０と外軸１１０の二重軸構造とされており、内軸１２０と外軸１１０はそれぞれ中空管で構成され、各上端が、回転駆動装置１４０、１３０のケーシング１４１、１３１に回転自在に支持されている。そして、内軸１２０と外軸１１０は、各回転駆動装置１４０、１３０のモータ１４２、１３２により、ギヤ１４３、１４４、１３３、１３４を介して、互いに逆方向に回転駆動されるようになっている。また、外軸１１０の外周と、下方部位の内軸１２０の外周には、排土用のスクリュー１２９、１１９が設けられている。
【００４２】
この場合、内軸１２０の回転駆動装置１３０のケーシング１３１は、直接、攪拌軸１０１を昇降する昇降装置に連結され、外軸１１０の回転駆動装置１４０のケーシング１４１は、内軸１２０の回転駆動装置１３０のケーシング１３１に対して、油圧シリンダ（高さ調節手段）１５０を介して連結されている。即ち、回転駆動装置１４０に吊り支持された外軸１１０は、油圧シリンダ１５０のロッドを伸縮することによって、内軸１２０に対する高さ方向の位置が調節されるようになっている。
【００４３】
そして、外軸１１０の下端に外軸側攪拌翼１１２が設けられ、外軸１１０の下端より下方に突出した内軸１２０の下端に内軸側攪拌翼１２２が設けられている。従って、油圧シリンダ１５０によって、内軸１２０と外軸１１０の相対的な高さを調節することにより、上下の攪拌翼１１２、１２２の間隔Ｌ（図２では狭い寸法Ｌ１に設定している）を自由に変えることができる。
【００４４】
また、中空の内軸１２０の内部には、内側に材料通路１２５を画成し、内軸１２０の内周との間にエア通路１２６を画成する配管が通されている。そして、材料通路１２５の出口として設けられた材料吐出口１２５ｂと、エア通路１２６の出口として設けられたエア吐出口１２６ｂとが、攪拌軸１０１の下端の互いに近接する位置に配置されている。この場合、図３〜図５に示すように、両吐出口１２５ｂ、１２６ｂは、内軸側攪拌翼１２２に装備された噴射ノズル２００の中に設けられている。
【００４５】
この噴射ノズル２００は、エア吐出口１２６ｂから吐出する圧縮エアＢに材料吐出口１２５ｂから吐出する混合材Ａを衝突させることにより、混合材ＡとエアＢを混合させて、流体噴射口２０１から土中に噴射するものであり、内軸１２０の下端に設けた内軸側攪拌翼１２２の回転方向の背面に、流体を回転方向の少なくとも後向きに噴射するように配置されている。
【００４６】
図５を用いて噴射ノズル２００を更に詳しく説明すると、この噴射ノズル２００は、攪拌翼１２２に固定される噴射ボックス２００Ａの内部に、エア吐出口１２６ａからエアＢが吐出されるエア吐出室２１１と、材料吐出口１２５ａから混合材Ａが吐出される材料吐出室２１２とを画成し、両室２１１、２１２の間に、後者の材料吐出室２１２側から前者のエア吐出室２１１側に流体が逆流しないように逆止弁２２０を設けたものである。
【００４７】
噴射ボックス２００Ａの内部には貫通孔２１０が形成され、その貫通孔２１０の途中に、逆止弁２２０のボディ２２１がネジ２２９により固定されている。そして、逆止弁２２０のボディ２２１によって、貫通孔２１０内の空間が、エア吐出室２１１と材料吐出室２１２とに区画されている。また、エア吐出室２１１の開放端は封止部材２１６で塞がれ、材料吐出室２１２の開放側は、材料吐出口１２５ｂの径ｄ１よりも大きな径ｄ２を有する開口を介して、それより広い拡開混合室２１３へと連続している。
【００４８】
そして、拡開混合室２１３の開放端が、外部への流体噴射口２０１となっている。この場合、流体噴射口２０１には格子状の反力材２１４が嵌め込まれており、流体噴射口２０１から流出する流体に対し反力を与えることで、混合材ＡとエアＢの混合効果を増す設定になっている。
【００４９】
また、逆止弁２２０は、図５、図６、図７に示すように、噴射ボックス２００Ａの貫通孔２１０に固定されるボディ２２１に、途中に弁座２２２を有する流通路２２３を形成し、流通路２２３の出口２２３ｂ側に、前記弁座２２２に密着することで流通路２２３を閉止する弁体２２５を設け、その弁体２２５を閉側にバネ２２６で付勢したものである。取付状態において、流通路２２３の入口２２３ａはエア吐出室２１１側に臨み、出口２２３ｂは材料吐出室２１２側に臨んでいる。
【００５０】
従って、エア吐出室２１１側の圧力が材料吐出室２１２側の圧力より一定以上に大きいときは、バネ２２６の力に抗して逆止弁２２０が開くことにより、エアＢがエア吐出室２１１側から逆止弁２２０の流通路２２３を通って材料吐出室２１２側に流入する。そうでないときは、逆止弁２２０が閉じることにより、エア吐出室２２１側への混合材Ａの逆流を防止することができる。
【００５１】
次に上記の装置を用いた気泡混合土工法について述べる。
【００５２】
この工法では、基本的に、攪拌軸１０１を回転させながら地盤中に貫入し、攪拌軸１０１の内部のエア通路１２６および材料通路１２５を通して送り込んだ圧縮エアＢとスラリー状の混合材Ａを、エア吐出口１２６ｂおよび材料吐出口１２５ｂから吐出させて、攪拌翼１１２、１２２により現地土と攪拌混合する。
【００５３】
その際、攪拌軸１０１内の材料通路１２５の入口１２５ａに向けてスラリー状固化材を圧送する圧送管１６の下流部に、スラリー状起泡材の圧送管２６を合流させることで、管路内でスラリー状の固化材と起泡材とを混合させて混合材Ａを生成し、その混合材Ａを圧縮エアＢと共に地盤中に注入する。従って、材料の圧送途中での気泡化を防ぐことができ、最終的な土中に対する吐出段階での気泡化を促すことができる。その結果、スラリー中に混入する気泡量の制御が容易にできるようになり、造成する軽量土（気泡混合土）の品質の向上とバラツキの低減を図れるようになる。特に、固化材の圧送管１６と起泡材の圧送管２６には流量計１４、２４を設けているので、両者の配合量を適正に制御することができ、品質の向上に寄与することができる。
【００５４】
この場合、外軸１１０の下端の攪拌翼１１２と内軸１２０の下端の攪拌翼１２２は、上下に間隔をおいて逆回転するので、効率よく攪拌混合することができる。また、上下２段の攪拌翼１１２、１２２の間隔を可変としていることから、状況に応じて上下２段の攪拌翼１１２、１２２の間隔を広げたり狭めたりすることにより、さらに効率よく攪拌混合することができる。
【００５５】
例えば、攪拌軸１０１の貫入時には、図２に示すように、上下の攪拌翼１１２、１２２の間隔を広くする（Ｌ＝Ｌ１とする）ことにより、貫入抵抗を減らすことができる。また、軽量土の造成時には、図４に示すように、上下の攪拌翼１１２、１２２の間隔を狭くする（Ｌ＝Ｌ２とする）ことにより、攪拌混合力をアップさせることができる。
【００５６】
また、この実施形態では、攪拌軸１０１の下端に、エア吐出口１２６ｂから吐出する圧縮エアＢに材料吐出口１２５ｂから吐出する混合材Ａを衝突させることにより、混合材ＡとエアＢを混合させて土中に噴射する噴射ノズル２００を設けており、特に、噴射ノズル２００の流体噴射口２０１に反力材２１４を配置しているので、土中に噴射する段階で混合材ＡとエアＢの混合を促進させることができ、攪拌混合効率の更なるアップが図れる。
【００５７】
また、この実施形態では、噴射ノズル２００を攪拌翼１２２の回転方向の背面に配置し、回転方向の少なくとも後向きに流体を噴射するようにしているので、噴射ノズル２００を保護しつつ、攪拌混合効果を一層向上させることができる。
【００５８】
また、外軸１１０の外周に、上向きの排土機能を発揮するスクリュー１１９を設けているので、大量の排土によって、周辺地盤の引き込みを防止できると共に、改良地盤の軽量性を更に高めることができる。
【００５９】
また、内軸１２０の外周にもスクリュー１２９を設けているので、内軸１２０の外周面と外軸１１０の内周面との隙間に入り込んだ土砂をスクリュー１２９によって下方へ運搬し、外軸１１０の下端から排出させることができる。従って、土砂等の侵入による攪拌軸１０１の回転抵抗を軽減することができ、各軸の回転駆動装置１３０、１４０の小型化に寄与することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図８は第２実施形態の気泡混合土処理装置の攪拌混合装置を示す断面図、図９は同装置の攪拌軸の下端に設けられた噴射ノズルの拡大断面図、図１０は図９のＸ矢視図である。
【００６１】
この攪拌混合装置３００は、図１、図２の攪拌混合装置１００の代わりとして使用することができるものである。この攪拌混合装置３００の図１の攪拌混合装置１００との違いは、攪拌軸３０１を単軸構造のものとすると共に、攪拌軸３０１の下端の攪拌翼を省略し、回転半径方向の外方へ向けて流体を噴射することのできる噴射ノズル４００を攪拌軸３０１の下端に設けていることである。
【００６２】
回転駆動装置３４０により回転駆動される攪拌軸３０１は、上部軸３０１Ａの下端に下部軸３０１Ｂをジョイント３０２で連結したものであり、噴射ノズル４００は、下部軸３０１の下部外周部に設けられている。
【００６３】
この噴射ノズル４００は、図９、図１０に示すように、中空の攪拌軸３０１の周壁に外周が固定されるリング状のノズルボディ４０１の中央開口に、円周方向に多数のエア噴射口４０３（エア吐出口１２６ｂ）を配したノズルプレート４０２を固定し、ノズルプレート４０２の中心部に、材料噴射ノズル４１０を設けたものである。材料噴射ノズル４１０の中心には、材料噴射口４１５（材料吐出口２１５ｂ）が設けられており、その材料噴射口４１５の周囲を取り囲むように、前記のエア噴射口４０３が位置している。
【００６４】
この噴射ノズル４００において、材料噴射口４１５とエア噴射口４０３とから同時にスラリー状の混合材ＡとエアＢを高圧噴射すると、ノズルボディ４０１内の空間およびその前面の空間で、混合材ＡとエアＢが混合されながら土中に注入される。従って、攪拌軸３０１を回転させながら、混合材ＡとエアＢを注入することにより、現地土と混合材ＡとエアＢとを効率良く攪拌混合することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
図１１は第３実施形態の気泡混合土処理装置の攪拌混合装置を示す断面図、図１２は同装置の攪拌軸の下端の拡大断面図である。
【００６６】
この装置では、攪拌軸３０１の下端部に、回転半径方向の外方に向けて流体を噴射する噴射ノズル４００Ａ、４００Ｂを、上下方向に間隔を開けて２段に設けている。そして、上下２段の噴射ノズル４００Ａ、４００Ｂからの流体の噴射方向を上下方向に傾斜させることで、噴射した流体を１点で交差させるようにしている。また、噴射ノズル４００Ａ、４００Ｂの周辺に小さな攪拌部材４４４を設けている。
【００６７】
各噴射ノズル４００Ａ、４００Ｂは、ノズルボディ４４０の中心部に材料噴射口４４５（材料吐出口１２５ｂ）を設け、その周囲に複数のエア噴射口４４６（エア吐出口１２６ｂ）を設けたものである。
【００６８】
このように、噴射ノズル４００Ａ、４４０Ｂから半径方向外方に超高圧でスラリーを噴射することにより、その力で地盤を切るように乱しながら、同時に現地土とスラリーを混合することができる。特に、噴射した流体を１点で交差させることにより、流体エネルギの到達範囲を限定しつつ、攪拌混合効率のアップが図れる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態の気泡混合土処理装置の要部構成を示す系統図である。
【図２】同装置の要部をなす攪拌混合装置の全体構成を概略的に示す側断面図である。
【図３】同攪拌混合装置の下端に設けた攪拌翼と噴射ノズルの関係を示す側面図である。
【図４】同攪拌混合装置の下端に設けた上下２段の攪拌翼の間隔を開いた状態を示す側断面図である、
【図５】噴射ノズルの拡大断面図である。
【図６】噴射ノズル中に装備されている逆止弁の断面図である。
【図７】同逆止弁の外観斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態の気泡混合土処理装置の攪拌混合装置を示す断面図である。
【図９】同装置の攪拌軸の下端に設けられた噴射ノズルの拡大断面図である。
【図１０】図９のＸ矢視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の気泡混合土処理装置の攪拌混合装置を示す断面図である。
【図１２】同装置の攪拌軸の下端の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ａ  混合材
Ｂ  エア
Ｃ  固化剤（セメント）
Ｋ  起泡剤
Ｗ  水
１０  スラリー状固化材の生成手段
１４  流量計
１６  圧送管
１８  合流部
２０  スラリー状起泡材の生成手段
２４  流量計
２６  圧送管
３６  エア配管
１００  攪拌混合装置
１０１  攪拌軸
１１０  外軸
１１２  外軸攪拌翼
１１９  スクリュー
１２０  内軸
１２２  外軸攪拌翼
１２９  スクリュー
１２５  材料通路
１２５ａ  入口
１２５ｂ  材料吐出口
１２６  エア通路
１２６ａ  入口
１２６ｂ  エア吐出口
１５０  油圧シリンダ（高さ調整手段）
２００  噴射ノズル
２１４  反力材（格子状の部材）
３００  攪拌混合装置
３０１  攪拌軸
４００  噴射ノズル
４０３  エア噴射口（エア吐出口）
４１５  材料噴射口（材料吐出口）
３００Ｂ  攪拌混合装置
４００Ａ，４００Ｂ  噴射ノズル
４４５  材料噴射口（材料吐出口）
４４６  エア噴射口（エア吐出口）
【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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【図１１】
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【図１２】
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