(57)【要約】      （修正有）【課題】攪拌混練効率が高く、装置を地盤中を上下方向に余り移動させなくても充分な上下方向での攪拌を確保して良好な地盤改良を行うことができ、更には、装置を小型化できる対流攪拌を伴う単独の攪拌軸での地盤改良装置を提供する。【解決手段】単軸の攪拌軸１に、一方は掘削土を押し上げる攪拌部材２Ａ、他方は掘削土を押し下げる攪拌部材２Ｂを取付けると共に、地盤中で回転しない固定ドラム４を取付け、掘削土の地盤中での対流攪拌を生じさせるようにしてなると共に、外ロッド３に取付部材７を取付け、取付部材７の端部にリング８０１を有するドラムの回転を停止する部材８を取付けてなるリングを有する地盤改良の単軸対流混合攪拌装置Ｙ。【選択図】図１
2005194710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削部材を回転させながら地盤を掘削し、掘削土と固化材とを混合して地盤中に杭を形成し地盤を改良する工法に使用される混合攪拌装置において、単軸の攪拌軸に、一方は掘削土を押し上げ他方は掘削土を押し下げる攪拌部材を取付けると共に、掘削軸に外ロッドを取付け、該外ロッドにドラムを取付け、掘削土の地盤中での対流攪拌を生じさせるようにしてなると共に、前記外ロッドに取付部材を取付け、該取付部材の端部にリングを有する前記ドラムの回転を停止する部材を取付けてなることを特徴とするリングを有する地盤改良の単軸対流混合攪拌装置。
【請求項２】
リングを有するドラムの回転を停止する部材を、当該ドラム回転停止部材のアーム部と取付部材の端部との接合部にピンを介装して取付けてなることを特徴とする、請求項１に記載のリングを有する地盤改良の単軸対流混合攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リングを有する地盤改良の単軸対流混合攪拌装置に関し、特に、地盤に杭を形成し地盤を改良する工法に使用される地盤改良の単軸対流混合攪拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤や埋め立て地などの地盤の強度が比較的に弱い場所において、地盤に改良を施して、建造物を構築する場合、コンクリート等で製造された杭を打ち込む工法があるが、騒音問題などで敬遠されつつある。
一方、当該工法に代わり、地盤に穴を掘削してその掘削土にセメントや凝固剤や硬化剤等と称される注入材（固化材）を注入し混合攪拌により杭を形成するという工法（場所打ち杭構築工法）が行われている。
従来、当該穴の掘削には、ベースマシン等が用いられ、一軸（単軸）の回転軸（攪拌軸）の上下方向に複数の撹拌棒などの撹拌体を当該軸に対して直角方向に突設させ、これら複数の撹拌棒などの撹拌体を当該回転軸の回転に伴い一体に（共に）回転させ、硬化剤を噴射させつつ、前記のように、掘削土と硬化剤等の固化材とを撹拌混練し、その硬化により地盤を改良するという工法が用いられている。
又、撹拌用の回転軸を、相互に逆方向に回転する外軸と内軸の二重軸に構成し、当該内外軸のそれぞれに撹拌翼を取付し、互いに内外側で反対方向に回転させてなる地盤改良装置も提案されている（特公平３−４０１６６号公報）。尚、他に、関連した当該地盤改良装置に関して記載した特許の例としては、特開平１−１７９１７号公報、特開平６−１９３０４７号公報、特開平６−１９３０５９号公報、特開平１０−１５９０８３号公報が挙げられる。
しかるに、上記した従来の単軸の回転軸の上下方向に複数の撹拌棒などの撹拌体を当該軸に対して直角方向に突設させ、これら複数の撹拌棒などの撹拌体を当該回転軸の回転に伴い一体に回転させる地盤改良装置では、これら複数の撹拌棒が全て回転軸と一体に回転するので、掘削土が同軸と一体に回転してしまうという所謂共回り現象を起こしてしまい、充分な撹拌混練が行えず、特に、粘性土からなる地盤のように硬化剤が混練し難いような場合には、掘削土が撹拌棒を包み込む形の団子状態になり、全く撹拌混練が行えない場合があるという欠点があった。
又、上記の内外二重軸に構成した地盤改良装置では、回転軸に直角方向に複数の撹拌棒などの撹拌体を突設させて、回転軸に対して水平方向の攪拌回転を行なっているので、当該撹拌装置の全体を地盤中において上下動させなければ地盤の上下方向（深さ方向）での攪拌を充分なものにすることが出来ず、従って、こうした従来装置において上下方向への動きを少ないものにするには、当該撹拌装置の上下方向の長さを長くする必要があり、また、水平方向での回転攪拌では、せっかく、撹拌用の回転軸を相互に逆方向に回転させ剪断力を向上させるようにしていても、それを活かすことが出来ず、剪断力が弱く、掘削の速度も遅く、撹拌混練も不充分となり易く、前記共回り現象及び掘削土の団子化の防止効果も未だ不充分な場合があった。
そこで、本発明者は、当該内外二重軸に構成した地盤改良装置において、複数のスパイラル状の攪拌体を回転方向を異ならしめて回転させて掘削を行い、当該掘削に際して対流攪拌を起こさせるようにしてなる地盤改良装置を提案し、当該装置により、硬化剤がその対流に乗って拡散され、攪拌混練効率が高いものになり、又、地盤中を上下方向に余り移動させなくても充分な上下方向での攪拌を確保して良好な地盤改良を行うことができ、更には、対流攪拌が行われるので、当該攪拌装置の上下方向の長さは短くて足り、装置を小型化できる等の利点を有することができた（特開２０００−３４５５５５号公報）。
しかるに、当該二重軸に構成した地盤改良装置では、内外二重管が必要であること、当該二重管を相互に逆回転させる為の回転伝動軸が必要で、その為の専用機が必要であること、高価に付くこと、回転数の決定に際しては内外の回転数の比率が問題となること、又、組立分解が難しいことなどの欠点がある。
【特許文献１】特公平３−４０１６６号公報、特開平１−１７９１７号公報、特開平６−１９３０４７号公報、特開平６−１９３０５９号公報、特開平１０−１５９０８３号公報、特開平１−１３１７１６号公報、特公昭５８−２９３７４号公報、特開平３−２１２５１２号公報、特開平４−２８９３１９号公報、特開平６−２６０３２号公報、特開平７−１０９７２９号公報、特開２０００−３４５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記従来技術の有する欠点を解消することの出来る技術を提供することを目的としたものである。
本発明の他の目的や新規な特徴については本件明細書及び図面の記載からも明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の特許請求の範囲は、次の通りである。
（請求項１）掘削部材を回転させながら地盤を掘削し、掘削土と固化材とを混合して地盤中に杭を形成し地盤を改良する工法に使用される混合攪拌装置において、単軸の攪拌軸に、一方は掘削土を押し上げ他方は掘削土を押し下げる攪拌部材を取付けると共に、掘削軸に外ロッドを取付け、該外ロッドにドラムを取付け、掘削土の地盤中での対流攪拌を生じさせるようにしてなると共に、前記外ロッドに取付部材を取付け、該取付部材の端部にリングを有する前記ドラムの回転を停止する部材を取付けてなることを特徴とするリングを有する地盤改良の単軸対流混合攪拌装置
（請求項２）リングを有するドラムの回転を停止する部材を、当該ドラム回転停止部材のアーム部と取付部材の端部との接合部にピンを介装して取付けてなることを特徴とする、請求項１に記載のリングを有する地盤改良の単軸対流混合攪拌装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、対流攪拌による、硬化剤がその対流に乗って拡散され、攪拌混練効率が高く、装置を地盤中を上下方向に余り移動させなくても充分な上下方向での攪拌を確保して良好な地盤改良を行うことができ、更には、装置を小型化できる等の利点を有するだけでなく、対流攪拌を伴う単独の攪拌軸での地盤改良装置を提供できるので、従来例の二重軸に構成した地盤改良装置における、内外二重管が必要であること、当該二重管を相互に逆回転させる為の回転伝動軸が必要で、その為の専用機が必要であること、高価に付くこと、回転数の決定に際しては内外の回転数の比率が問題となること、又、組立分解が難しいことなどの欠点を解消することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【０００７】
実施例１．
本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、地盤改良の単軸対流攪拌装置Ｙにおける単軸の攪拌軸（回転軸、掘削軸）１に、２個の攪拌部材２Ａ、２Ｂを取付ける。
当該攪拌部材２Ｂは、攪拌軸１に直接取り付ける。
当該攪拌軸１に、外ロッド３を取り付ける。
当該外ロッド３に、ドラム４を取り付ける。
前記攪拌部材２Ｂは、当該ドラム４の中側に位置させる。当該中側の攪拌部材２Ｂ（以下、中羽根２Ｂということもある）は、スパイラル状に攪拌軸１に巻き付けられている。
前記攪拌部材２Ａは、その下部を掘削羽根５に連設され、又、当該攪拌部材２Ａの上端部は、連結リング６に連設されている。
当該攪拌部材２Ａは、図２にも示すように、２個のスパイラル状の構成部材２Ａ−１及びスパイラル状の構成部材２Ａ−２とからなり、当該スパイラル状の構成部材２Ａ−１及びスパイラル状の構成部材２Ａ−２は、攪拌軸１を中心としてミラー状に（対称的に）配設されており、当該スパイラル状の構成部材２Ａ−１及びスパイラル状の構成部材２Ａ−２は、前記ドラム４の外部に位置している。当該外側の攪拌部材２Ａ（以下、外羽根２Ａということもある）は、図示のように、回転方向に対して掘削土を押し上げる形態にする。
一方、前記中羽根２Ｂは、当該外羽根２Ａに対して、回転方向に対して掘削土を押し下げる攪拌部材とする。
尚、当該図２では、上記外羽根２Ａや中羽根２Ｂの形態を見やすくするために、ドラム４を省略して示してあり、又、同様に理解を深めるために、図１に比較して拡大して示してある。
当該外羽根２Ａと中羽根２Ｂとは、当該巻き付けの形態からは、外羽根２Ａの正巻きに対して、中羽根２Ｂは逆巻きの関係にある。
中羽根２Ｂは、攪拌軸１に取付けられており、当該攪拌軸１の回転に伴い、同方向に回転する。
外羽根２Ａは、その下端部が掘削羽根５に取り付けられ、当該掘削羽根５は、攪拌軸１に取り付けられているので、当該外羽根２Ａは、当該攪拌軸１の回転に伴い、同方向に回転する。上記の外羽根２Ａの連結リング（以下、外羽根連結リングということもある）６は、ドラム４の外周に、当該ドラム４とは離隔して設けられているので、当該外羽根２Ａは、当該攪拌軸１の回転に伴い、中羽根２Ｂと同方向に回転する。
【０００８】
ドラム４は、上記のように、外ロッド３にドラム取付部材４００により取付けられており、又、当該外ロッド３は、攪拌軸１の周囲に周設されており、当該攪拌軸１の回転に伴い、空回りし、回転してしまうので、当該ドラム４も、当該攪拌軸１の回転に伴い、空回りし、回転してしまう。
図４にも示すように、当該外ロッド３に、取付部材７を取付け、当該取付部材７の端部に円筒状のリングを有するドラムの回転を停止する部材（以下、ドラム回転停止部材ということもある）８を取付ける。
図４にも示すように、当該ドラム回転停止部材の取付部材７の端部と当該ドラム回転停止部材８のアーム部８００との接合部にピン（回転軸、軸ピン）９を介装して、外ロッド３に、取付部材７を取付け、当該取付部材７の端部に当該ドラム回転停止部材８を取付ける。
図４にも示すように、当該ドラム回転停止部材８は、円筒状のリング８０１を有してなる。
前記のように、外ロッド３は攪拌軸１の回転に伴い、空回りし、回転してしまい、当該ドラム４も、当該攪拌軸１の回転に伴い、空回りし、回転してしまうが、当該円筒状のリング８０１を有するドラム回転停止部材８により、当該ドラム４の回転を阻止できる。
【０００９】
図５に示すように、掘削軸１の回転に伴い外ロッド３及びドラム回転停止部材８の取付部材７も同じ方向に回転するが、当該ドラム回転停止部材８の取付部材７とドラム回転停止部材８のアーム部８００との接合部には、ピン（回転軸、軸ピン）９が介装されているので、当該ドラム回転停止部材８のアーム部８００は、掘削軸１、外ロッド３及びドラム回転停止部材８の取付部材７の回転には、影響されずに、地中でその回転を中止し、当該回転の中止により、ドラム４の回転を停止することができる。
図５に基づき当該リング（円筒状部）８０１を有する共回り防止部材８の作用について説明するに、通常、当該外ロッド３と攪拌軸１とは、回転中心Ａにおいて空回りをしているが、もし、ドラム４との間で供に回り始めるときには、当該回転中心がこのＡから回転軸（ピン）９における回転中心Ｂへと移行し、図示のように、リング８０１が回転しようとするが、周辺の土１０の土圧に押さえられて、当該リング８０１はある程度は回転できず、結局回転の中心がＡへと戻ることになる。
結果、リング８０１の回転が停止され、ドラム４の回転も阻止される。ドラム４は、攪拌軸１が回転しても、固定されている。
当該リング８０１は、比較的に軟らかい地盤の場合でも、又、比較的に硬い場合にも、回転出来ずに、上記のような回転中心の移行が行われ、当該固定ドラム４の供回り防止効果を奏する。
【００１０】
上記地盤改良装置Ｙは、例えば、図６に示すように、移動可能なベースマシン１１の駆動モータ１２の下部に、その攪拌軸１を装着し、当該単軸の攪拌軸１の回転により、外羽根２Ａと中羽根２Ｂを同方向に回転させ、固定ドラム４は固定しておき、当該固定ドラム４の内側で中羽根２Ｂを回転させると、当該中羽根２Ｂは、当該攪拌軸１の回転方向に対して掘削土を押し下げる働きをし、一方、外羽根２Ａは、当該攪拌軸１の回転方向に対して掘削土を押し上げる働きをして、掘削土の対流攪拌をしつつ、掘削羽根５の掘削と共に、掘削を進行して行き、地盤に垂直な円形柱状の掘削穴を掘削し、固化材（硬化剤）が攪拌軸１の内部を経由して吐出口１３から噴射し、当該硬化剤と掘削土とを撹拌混練し、掘削穴中に地盤改良部分を形成させ地盤を改良させることができる。
図３に示すように、固定ドラム４の内側で中羽根２Ｂが回転し、当該固定ドラム４の外側で外羽根２Ａが回転すると、対流攪拌が起こり、当該対流攪拌により、固定ドラム４内での吐出口１３からの固化材との混練と当該固定ドラム４外での吐出口１３からの固化材との混練とが入れ替わり相互に行われ、次いで、全体にその混練が行き渡るので、優れた硬化剤との攪拌混合を行うことができる。
尚、当該装置では、一般に、攪拌軸１の右回転は、掘削を進め、その左回転は、装置の引き上げであり、当該回転方向の相違により、掘削土の押し上げ、押し下げの対流の方向も逆になる。
【００１１】
実施例２．
次に、本発明の第２の実施例を、図７、図８、図９及び図１０に基づいて説明する。
当該実施例は、前記の円筒状のリング８０１に代えて、弓形形状のリング８０２としたもので、当該半円のリング８０２は、円形状の地盤の掘削穴（掘削壁面）１０の上中心部から下中心部にかけて弓なりの形状をなしており、円形状の地盤の掘削穴１０の左端部から離隔してその内側に弓状の弧を描いて設置されている。
当該ドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０２は、前記実施例と同様に、ドラム回転停止部材の取付部材７の端部とピン（回転軸、軸ピン）９を介して、外ロッド３に取り付けられており、外ロッド３は攪拌軸１の回転に伴い、空回りし、回転し、当該ドラム４も、当該攪拌軸１の回転に伴い、空回りし、回転してしまうが、当該半円のリング８０２を有するドラム回転停止部材８により、前記した円筒状のリング８０１を有するドラム回転停止部材８と同様に、当該ドラム４の回転を阻止できる。当該固定ドラム４が、当該中羽根２Ｂや外羽根２Ａと一緒に回転してしまうときには、前記対流攪拌を起こすことができない。
比較的に軟らかい地盤の場合、図８に示すように、ドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０２が動き、地盤１０に、当該リング８０２の一部を喰い込ませて、ドラム４が外ロッド３と供に回転することを阻止して、当該固定ドラム４の中側で中羽根２Ｂを回転させることができる。当該固定ドラム４が、当該中羽根２Ｂや外羽根２Ａと一緒に回転してしまうときには、前記対流攪拌を起こすことができないが、それを阻止できる。
一方、比較的に硬い地盤のときの半円のリング８０２の動作を、図９に基づいて説明する。
比較的に硬い地盤のときは、図９に図示のように、ドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０２は、地盤の壁面１０を揺動（摺動）し、その回転を停止し、固定ドラム４が供回りすることを防止することができる。当該固定ドラム４が、当該中羽根２Ｂや外羽根２Ａと一緒に回転してしまうときには、前記対流攪拌を起こすことができないが、それを阻止できる。
図１０は、上記ドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０２の地盤の硬軟両者における動きをまとめて図示したものである。
【００１２】
実施例３．
次に、本発明の第３の実施例を、図１１に基づいて説明する。
当該実施例３は、上記実施例２のドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０２とは、円形状の地盤の掘削穴１０の上中心部から下中心部にかけて弓なりの形状に形成している点は同様であるが、図１１に示すように、円形状の地盤の掘削穴１０の左端部から実施例２のように離隔せずに、当該円形状の地盤の掘削穴１０の左端部に沿わせる形態にしてある例を示す。
上記実施例３のドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０３についての動作を説明するに、前記のように、掘削軸１の回転に伴いドラム回転停止部材の取付部材７も同じ方向に回転するが、ドラム回転停止部材８の弓形形状のリング８０３のアーム部８００は、ドラム回転停止部材の取付部材７の動きには影響されずに回転軸９を中心として自由に動くことが出来るので、ドラム回転停止部材８の先端部の弓形形状のリング８０３も自由に動くことができ、その結果、例えば、比較的に、軟らかい地盤の場合、図１１（Ｂ）に示すように、ドラム回転停止部材８の先端部のリング８０３が動き、地盤の掘削穴１０に、当該リング８０３の一部を喰い込ませて、当該ドラム回転停止部材８により、固定ドラム４の供回りを回避することが出来る。
一方、比較的に硬い地盤のときも、ドラム回転停止部材８のリング８０３は、地盤の壁面１０を摺動し、固定ドラム４の供回りを回避することが出来る。
当該実施例３のドラム回転停止部材８のリング８０３は、実施例２のドラム回転停止部材８のリング８０２に比較して、そのリング８０３が円形状の地盤の掘削穴１０に沿っているので、図示のように、当該リング８０３の両端部にて、地盤の壁面に沿い揺動（地盤の壁面に沿い摺動）する割合が大きい。
【００１３】
本発明に使用される固化材としては、その目的に添うものであれば、セメントや凝固剤や固化材や硬化剤等名称の如何に係わらずに使用することができ、当該固化材の具体例には、セメントミルク、珪酸ソーダなどが挙げられる。
【００１４】
本発明は、適宜変更が可能であり、例えば、前記実施例のリングに代えて直線状の部材からなるものでも、また、山形形状からなるもの等でも、適宜変更可能であり、固定ドラムの固定機能を果たすものであれば他の物も適用できる。
本発明における前記回転軸は、同様の機能を果たせば、他のものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、掘削部材を回転させながら地盤を掘削し、掘削した土壌と固化材とを混合して地盤中に杭を形成し地盤を改良する工法の全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例を示す地盤改良の単軸対流混合攪拌装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置における外羽根及び中羽根の説明図である。
【図３】本発明の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置による対流攪拌の説明図である。
【図４】本発明の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置におけるドラム回転停止部材の説明図である。
【図５】本発明の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置におけるドラム回転停止部材の動作の一例を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置の適用例の一例を説明する説明図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置におけるドラム回転停止部材の説明図である。
【図８】同ドラム回転停止部材の動作説明図である。
【図９】同ドラム回転停止部材の動作説明図である。
【図１０】同ドラム回転停止部材の動作説明図である。
【図１１】（Ａ）は、本発明の更に他の実施例を示す地盤改良の単軸混合攪拌装置におけるドラム回転停止部材の説明図、（Ｂ）は、同ドラム回転停止部材の動作説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    攪拌軸
２Ａ    攪拌部材
２Ｂ    攪拌部材
３    外ロッド
４    ドラム（固定ドラム）
５    掘削羽根
６    連結リング
７    ドラム回転停止部材の取付部材
８    ドラム回転停止部材
９    ピン（回転軸、軸ピン）
１０  地盤の壁面１
１１    ベースマシン
１２    駆動モータ
１３    固化材吐出口
８０１    リング
８０２    リング
８０３    リング
Ｙ    地盤改良の単軸対流攪拌装置
【図１】
2005194710.tif 000003
【図２】
2005194710.tif 000004
【図３】
2005194710.tif 000005
【図４】
2005194710.tif 000006
【図５】
2005194710.tif 000007
【図６】
2005194710.tif 000008
【図７】
2005194710.tif 000009
【図８】
2005194710.tif 000010
【図９】
2005194710.tif 000011
【図１０】
2005194710.tif 000012
【図１１】
2005194710.tif 000013