(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部が支持されて回転される筒状の本体と、
上記本体の長手方向と交差する方向へ突出され、上記本体と一体に回転する第１翼と、
上記第１翼よりも上方において上記本体に対して相対的に回転可能に外嵌されており、上記本体の長手方向と直交する方向の相反する向きへアームがそれぞれ突出された接続部材と、
上記アームの長手方向と交差する方向へそれぞれ突出されており、上記アームの長手方向を中心として回転する第２翼と、
上記本体の回転を上記第２翼へ伝達する駆動伝達部と、を備え、
上記第２翼を上記本体の長手方向と直交する仮想平面へ射影してなる形状の少なくとも一部が、上記第１翼の回転軌跡がなす円の外側にあり、
上記本体及び上記アームは、地盤に注入される固化剤が長手方向に沿って流通されて吐出される流路をそれぞれ有し、各流路が上記接続部材の内部空間において連通されている地盤撹拌装置。
【請求項２】
上記接続部材は、上記本体の長手方向に対して位置決めされて上記本体に外嵌された筒材を有しており、
上記アームは、上記筒材の外側へ突出されたものである請求項１に記載の地盤撹拌装置。
【請求項３】
上記本体は、下端に開口を有する筒状の第１部材と、上記第１翼が設けられており、上記第１部材の開口に挿入される筒状の第２部材と、を有しており
上記筒材は、上記第１部材と上記第２部材との接続箇所に配置されている請求項２に記載の地盤撹拌装置。
【請求項４】
上記アームの長手方向に沿った２つの上記第２翼の先端の間の距離、及び上記第２翼の最大径が、それぞれ上記第１翼の最大径以上である請求項１から３のいずれかに記載の地盤撹拌装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の地盤撹拌装置と、当該地盤撹拌装置を地盤へ回転圧入可能な貫入装置と、を用いて地中に地盤改良角柱体を形成する地盤改良角柱体の製造方法であって、
上記本体を上記貫入装置に支持させて回転させながら、上記地盤撹拌装置を地盤へ圧入する貫入工程と、
地盤へ貫入されている上記第１翼又は上記第２翼の近傍に、上記流路を介して固化剤を吐出しながら、上記第１翼及び上記第２翼を回転する固化剤混入工程と、を含み、
上記貫入工程及び上記固化剤混入工程を、地盤改良角柱体を形成すべき目標区画に対して隣接して複数回施工する地盤改良角柱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に貫入されて使用される地盤撹拌装置、及び当該地盤撹拌装置を用いた地盤改良角柱体の製造方法に関する。
【０００２】
構造物の基礎となる地盤が、支持力や強度の不足している軟弱地盤の場合、地盤補強工事が必要となる。地盤補強工事として、混合処理工法が知られている。混合処理工法は、
セメント系固化材スラリーを地中へ流し込んだ後に撹拌・混合し、杭状の地盤改良体（コラム）を地中に形成する工法である。固化材を地中へ流し込み、撹拌する方法として、棒状の地盤撹拌装置を重機などによって地中へ貫入する方法が知られている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、撹拌軸１０（地盤撹拌装置）を、軸心周りに回転させつつ地盤の改良対象部位に掘削貫入するとともに、その過程で撹拌軸１０の先端部材に設けた第２噴射口１６から流動性向上剤（固化剤）を噴射する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、支持体１と、支持体１に対して水平回転軸周りに回転自在に取り付けられた撹拌体４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂと、撹拌体に回転力を与える駆動源６Ａとを備える地盤撹拌装置を使用した方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５６５４１号公報
【特許文献２】特開２００３−３４２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地盤撹拌装置を用いた混合処理工法において、形成される地盤改良体の形状及び大きさは、地盤撹拌装置に依存する。たとえば、特許文献１に記載された発明では、撹拌軸１０が鉛直方向に沿った回転軸周りに回転されて撹拌が行われるため、形成される地盤改良体の形状は、平面視において概ね円形となる。
【０００７】
より広い区画に亘って地盤改良体を形成するため、一度の貫入で地盤改良体が形成される目標区画をずらしながら、上述された一連の工程を複数回施工することがある。たとえば、「接円配置」では、円形の目標区画が互いに隣接するように設定される。しかしながら、同じ直径の円が隣接された場合には必ず隙間が介在されるため、形成された地盤改良体は、目標区画の境界に相当する部位が十分に撹拌されていない状態となる。この問題を解決するため、「ラップ配置」では、目標区画の一部を重複させることが行われる。しかしながら、この場合、重複された区画に対して複数回の施工が行われるため、作業効率が低下する。
【０００８】
また、特許文献２に記載された発明では、撹拌体４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂが水平回転軸周りに回転することで撹拌が行われるため、形成される地盤改良体の形状は、平面視で概ね矩形の形状になると予想される。以下、平面視で概ね矩形の地盤改良体が地盤改良角柱体と称される。
【０００９】
このような方法では、隣接する目標区画を隙間なく撹拌することができる。しかしながら、特許文献２の地盤撹拌装置では、駆動源６Ａの駆動力を撹拌体４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂに伝達する無端チェーン６３及び第２無端チェーン２３が地盤撹拌装置の内部に設けられているため、地盤撹拌装置の構造が複雑になる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成によって、地中に地盤改良角柱体を形成することが可能な地盤撹拌装置、及び当該地盤撹拌装置を用いた地盤改良角柱体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(1)  本発明に係る地盤撹拌装置は、上端部が支持されて回転される筒状の本体と、上記本体の長手方向と交差する方向へ突出され、上記本体と一体に回転する第１翼と、上記第１翼よりも上方において上記本体に対して相対的に回転可能に外嵌されており、上記本体の長手方向と直交する方向の相反する向きへアームがそれぞれ突出された接続部材と、上記アームの長手方向と交差する方向へそれぞれ突出されており、上記アームの長手方向を中心として回転する第２翼と、上記本体の回転を上記第２翼へ伝達する駆動伝達部と、を備えている。上記第２翼を上記本体の長手方向と直交する仮想平面へ射影してなる形状の少なくとも一部が、上記第１翼の回転軌跡がなす円の外側にある。上記本体及び上記アームは、地盤に注入される固化剤が長手方向に沿って流通されて吐出される流路をそれぞれ有し、各流路が上記接続部材の内部空間において連通されている。
【００１２】
地盤撹拌装置の下端側が地中に貫入された状態で本体が回転された場合、第１翼が本体と一体に回転し、地盤を撹拌する。また、本体の回転は駆動伝達部を介して、第２翼へと伝達され、第２翼が、概ね水平方向に沿った軸線周りに回転される。第２翼を本体の長手方向と直交する仮想平面へ射影してなる形状の一部が、第１翼の回転軌跡がなす円の外側にあるため、２つの第２翼は、平面視において第１翼が撹拌可能な円形の領域の両外側を撹拌する。その結果、第１翼と２つの第２翼とによって撹拌される区画は、平面視において概ね矩形となる。すなわち、地中に地盤改良角柱体を形成できる。また、必要な固化剤を流路に沿って流通させることができる。
【００１３】
(2)  上記接続部材は、上記本体の長手方向に対して位置決めされて上記本体に外嵌された筒材を有しており、上記アームは、上記筒材の外側へ突出されたものであってもよい。
【００１４】
本構成では、第２翼を回転させるための構造が容易に実現される。
【００１５】
(3)  上記本体は、下端に開口を有する筒状の第１部材と、上記第１翼が設けられており、上記第１部材の開口に挿入される筒状の第２部材と、を有しており、上記筒材は、上記第１部材と上記第２部材との接続箇所に配置されていてもよい。
【００１６】
本構成では、本体が第１部材と第２部材とから構成されることによって、地盤撹拌装置の組み立てが容易となる。また、本体が分離された状態で地盤撹拌装置を移送し、施工の直前に組み立てることが可能となる。
【００１７】
(4)  上記アームの長手方向に沿った２つの上記第２翼の先端の間の距離、及び上記第２翼の最大径が、それぞれ上記第１翼の最大径以上であってもよい。
【００１８】
(5)  本発明は、上述された地盤撹拌装置と、当該地盤撹拌装置を地盤へ回転圧入可能な貫入装置と、を用いて地中に地盤改良角柱体を形成する地盤改良角柱体の製造方法として捉えることもできる。本発明に係る地盤改良角柱体の製造方法は、上記本体を上記貫入装置に支持させて回転させながら、上記地盤撹拌装置を地盤へ圧入する貫入工程と、地盤へ貫入されている上記第１翼又は上記第２翼の近傍に、上記流路を介して固化剤を吐出しながら、上記第１翼及び上記第２翼を回転する固化剤混入工程と、を含み、上記貫入工程及び上記固化剤混入工程を、地盤改良角柱体を形成すべき目標区画に対して隣接して複数回施工するものである。
【００１９】
このような方法で製造された地盤改良角柱体は、目標区画の境界に相当する部分が十分に撹拌されるため、支持力が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る地盤撹拌装置、及び地盤改良角柱体の製造方法によると、簡単な構成の地盤撹拌装置によって、地中に地盤改良角柱体を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る地盤撹拌装置１０を示している。（Ａ）が正面図、（Ｂ）が右側面図である。
【図２】図２は、地盤撹拌装置１０を分解して示した正面図である。
【図３】図３は、アーム１３、べベルギア１６、及び第２翼１９ａの結合体を示した図である。（Ａ）が平面図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が左側面図である。
【図４】図４は、貫入装置３８によって地盤撹拌装置１０が地盤４２へ貫入される様子を示した模式図である。（Ａ）が貫入直前の状態、（Ｂ）が貫入が完了した状態を示している。（Ｃ）は、貫入が完了した後、管体４７が継合されて、地盤撹拌装置１０が地盤４２のさらに深部へと貫入された状態を示している（変形例２を参照）。
【図５】図５（Ａ）は、従来の地盤撹拌装置を使用して、「接円配置」によって隣接する区画に施工が行われた状態を示している。図５（Ｂ）は、地盤撹拌装置１０を使用して、隣接する区画に施工が行われた状態を示している。撹拌領域Ｅ１は、撹拌が十分に行われた領域、非撹拌領域Ｅ２は、撹拌が不十分な領域である。
【図６】図６は、実施形態の変形例１に係る地盤撹拌装置１０を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、適宜図面が参照されて、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態が適宜変更できることは言うまでもない。
【００２３】
［地盤撹拌装置１０の概略］
図１に示される地盤撹拌装置１０は、専用の貫入装置３８（図４）を用いて地盤へ回転圧入（以下、単に貫入とする。）されて使用されるものである。地盤撹拌装置１０は、本体１１、筒材１２、アーム１３，１４、ベベルギヤ１５，１６，１７、第１翼１８、第２翼１９ａ，１９ｂ、及び補助翼３７ａ，３７ｂなどから構成される。第１翼１８は、地盤撹拌装置１０が地盤へ貫入される際に、地盤を掘削する役割を果たす。地中において、地盤撹拌装置１０に形成された複数の吐出孔（不図示）から、固化材が地中へ吐出される。第１翼１８及び第２翼１９ａ，１９ｂによって、固化材と、地盤を構成する土や砂とが撹拌・混合される。固化材が地中で固化して、地盤改良角柱体が形成される。以下、地盤撹拌装置１０を構成する各部が、より詳細に説明される。なお、各図において、上下を基準として上下方向５が定義され、上下方向５と直交する第１水平方向６が定義され、上下方向５及び第１水平方向６と直交する第２水平方向７が定義されている。
【００２４】
［本体１１］
図１，２に示される本体１１は、概ね円筒状の円筒部材２１（本発明の第１部材の一例）と、円筒部材２１（本発明の第２部材の一例）の下側に継合されて円筒部材２１と一体とされた円筒状の先端部材２２とから構成される。円筒部材２１は、上下方向５と直交する断面が円形の鋼管である。図には示されないが、円筒部材２１は、内部空間を有して中空に構成されている。長手方向（上下方向５）の両端に内部空間と連通する開口２３，２４（図２）が形成されている。円筒部材２１の全長は、地盤撹拌装置１０が貫入される深度に応じて適宜決定される。
【００２５】
円筒部材２１の下端部周辺にベベルギヤ１５（本発明の駆動伝達部の一例）が外嵌されて円筒部材２１と一体とされている。ベベルギヤ１５は、下端側ほど外径の小さなテーパー形状である。詳細は後述されるが、ベベルギヤ１５は、ベベルギヤ１６，１７と噛合することで、筒材１２に対する本体１１の回転駆動力を、アーム１３，１４へと伝達するものである。
【００２６】
先端部材２２は、円筒部材２１と同様に、上下方向５と直交する断面が円形の鋼管であり、内部空間を有している。先端部材２２の下端部に円錐形状の穿孔部４３が形成されている。穿孔部４３は、地盤撹拌装置１０の貫入時に先行して地盤へ突刺され、地盤撹拌装置１０が地盤から受ける抵抗を小さくするものである。上下方向５における先端部材２２の概ね中央には、径方向へ突出された係止板３２が設けられている。係止板３２よりも上方側が挿入部２５（図２）と称される。
【００２７】
挿入部２５の外径は、開口２４よりも僅かに小さい。挿入部２５は、後述される筒材１２下側の開口２６（図２）へ挿入されて筒材１２を貫通している。上側の開口２７（図２）から出た挿入部２５は、円筒部材２１の開口２４へ挿入されている。円筒部材２１と挿入部２５とがボルトなどによって固定され一体とされて、本体１１が構成されている。この状態において、円筒部材２１及び先端部材２２は、筒材１２に対して相対的に回転可能である。つまり、筒材１２は、円筒部材２１と先端部材２２との接続箇所において、本体１１に対して回転可能に外嵌されている。一方、本体１１に対する筒材１２の上下方向５への移動は阻止されている。詳細には、下方への移動が、係止板３２によって阻止され、上方への移動がベベルギヤ１５によって阻止されている。
【００２８】
本体１１、筒材１２、及びアーム１３，１４の内部空間は互いに連通されている。この内部空間に、本体１１の開口２３から流入された固化剤を各吐出孔へ供給する流路（不図示）が地盤撹拌装置１０が形成されている。本体１１の内部空間を筒材１２の内部空間と連通させるために、円筒部材２１の側面にスリット４６（図２）が形成されている。
【００２９】
［筒材１２］
図１，２に示される筒材１２は、内部空間を有しており、この内部空間と連通する開口２６，２７，４４，４５が形成されている。上述されたように、開口２６，２７を介して筒材１２に挿入部２５が挿通される。開口２６，２７の内径は、挿入部２５を回転可能に支持するように、挿入部２５の外径よりも僅かに大きい。また、開口２６，２７の周縁には、挿入部２５の回転抵抗を少なくするボールベアリングなどが設けられていてもよい。筒材１２の外観は、開口２６，２７を有して、挿入部２５を回転可能に支持するものであれば、適宜変更可能である。たとえば、筒材１２は概ね箱型であってもよいし、円柱形状であってもよい。
【００３０】
筒材１２から、第１水平方向６の対向する向きへ、円柱形状の固定軸２８，２９（図２）がそれぞれ突出されている。固定軸２８，２９は、アーム１３，１４の開口３０，３１（図２）にそれぞれ挿入されてアーム１３，１４を回転可能に支持するものである。固定軸２８，２９の先端には、上述された開口４４，４５がそれぞれ形成されている。開口４４，４５は、筒材１２の内部空間とアーム１３，１４の内部空間とを連通するものである。
【００３１】
［アーム１３，１４］
図１，２に示されるアーム１３，１４は、一端側に開口３０，３１が形成された概ね筒状の外観を呈している。開口３０，３１の内径は、固定軸２８，２９を回転可能に支持するように、固定軸２８，２９の外径よりも僅かに大きい。また、開口３０，３１の周縁には、固定軸２８，２９の回転抵抗を少なくするボールベアリングなどが設けられていてもよい。アーム１３の開口３０に固定軸２８が挿入され、アーム１４の開口３１に固定軸２９が挿入される。固定軸２８，２９は、中心軸線が互いに一致するように配置されている。
【００３２】
開口３０，３１へ挿入された後、固定軸２８，２９の先端に抜け止め用の係止部材（不図示）が取り付けられる。この係止部材が、アーム１３，１４の内側で第１水平方向６に係止され、固定軸２８，２９が開口３０，３１から抜け出ることが防止される。係止部材は任意の形状の物が使用されるが、一例としてリング形状である。ただし、固定軸２８，２９には、これとは異なる抜け防止手段が講じられてもよい。
【００３３】
アーム１３，１４における筒材１２側の端部周辺に、ベベルギヤ１６，１７がそれぞれ外嵌されている。ベベルギヤ１６，１７は、ベベルギヤ１５と同様のテーパー形状である。ベベルギヤ１６，１７は、ベベルギヤ１５とそれぞれ噛合している。アーム１３，１４の他端側には、後述される第２翼１９ａ，１９ｂがそれぞれ形成されている。
【００３４】
［第１翼１８］
図１，２に示される第１翼１８は、本体１１の下端部周辺、詳細には、先端部材２２における穿孔部４３の上側に設けられている。第１翼１８は、上下方向５と直交する互いに相反する向きへそれぞれ突出された２枚の細長な鋼板によって構成されている。鋼板は、外周側から見て、互いに同じ向きへ傾斜・湾曲されている。
【００３５】
第１翼１８が地面と接触した状態で、本体１１が下方へ押圧されながら、所定の方向（本実施形態では上方から見て時計回り）へ回転されると、第１翼１８が地盤表面を掘削し、地盤撹拌装置１０が地盤へ貫入される。また、第１翼１８が地中に埋没した後では、第１翼１８はスクリューとして機能し、地盤撹拌装置１０を地中へと貫入する下向きの推進力を生じさせる。また、吐出孔から固化材が吐出された後では、第１翼１８の回転によって、固化材と地盤を構成する土や砂とが撹拌・混合される。
【００３６】
第１翼１８は、任意の方法で先端部材２２に取り付けられるが、たとえば、先端部材２２の側面に形成されたスリット（不図示）に挿入されたのち、溶接などによって固定されてもよい。
【００３７】
ただし、上述された第１翼１８の形状は一例に過ぎない。第１翼１８は、地盤を掘削し、固化材と地盤を構成する土や砂とを撹拌・混合するものであれば、本実施形態のものとは異なる形状に構成されていてもよい。
【００３８】
［第２翼１９ａ，１９ｂ］
図１，２，３に示される第２翼１９ａ，１９ｂは、アーム１３，１４のうち、開口３０，３１とは反対側の端部にそれぞれ形成されている。なお、図３には、第２翼１９ａのみが示されてるが、第２翼１９ａ，１９ｂは、同一の形状に構成されている。
【００３９】
第２翼１９ａ，１９ｂは、それぞれアーム１３，１４から第１水平方向６と直交する互いに相反する向きへ突出された２枚の略Ｔ字状の鋼板によって構成されている。つまり、第２翼１９ａ，１９ｂは、合計４枚の鋼板によって構成されている。この鋼板のうち、アルファベット「Ｔ」の縦線に相当する部位が突出部３４、横線に相当する部位が展開部３５とそれぞれ称される。突出部３４の先端が、アーム１３，１４とそれぞれ連結されている。図３（Ａ）に示されるように、アーム１３，１４を介して対向する突出部３４が、互いに反対の向きへ捩じられている。そのため、図３（Ｃ）に示されるように、２つの展開部３５は、突出部３４の長手方向から見て、互いに交差されている。この形状は、第２翼１９ａ，１９ｂが地盤の撹拌・混合を効率的に行うためのものである。
【００４０】
展開部３５の外周面は、曲面状に形成されている。展開部３５の外周面に沿って、複数の棘部３６が突出されている。棘部３６の先端は尖っており、地盤を構成する硬い土などを粉砕しやすい形状とされている。
【００４１】
第１翼１８の最大径Ｌ１（図１（Ｂ））よりも、２つの第２翼１９ａ，１９ｂの先端の間の距離Ｌ２（図１（Ａ））の方が長い。また、第２翼１９ａ，１９ｂの最大径Ｌ３（図１（Ｂ））は、Ｌ１よりも長い。すなわち、上下方向５から見た場合、第２翼１９ａ，１９ｂの一部は、第１翼１８の回転軌跡が為す円の外側にある。
【００４２】
このような構成では、第２翼１９ａ，１９ｂは、第１翼１８が地盤を撹拌可能な領域よりも、第１水平方向６及び第１水平方向７のさらに外側の領域までを撹拌・混合可能である。第１翼１８及び第２翼１９ａ，１９ｂによって撹拌・混合される区画は、上下方向５から見て、Ｌ２×Ｌ３の概ね長方形となる。ただし、Ｌ２，Ｌ３は、最短でＬ１と同じ長さであればよい。
【００４３】
［補助翼３７ａ，３７ｂ］
また、円筒部材２１及び先端部材２２の側面には、地盤の撹拌・混合を補助する補助翼３７ａ，３７ｂがそれぞれ設けられている。円筒部材２１の補助翼３７ａは、ベベルギヤ１５の上側に設けられており、先端部材２２の補助翼３７ｂは、係止板３２の下側に設けられている。補助翼３７ａ，３７ｂは、円筒部材２１及び先端部材２２の側面からそれぞれ突出された細長の板状である、補助翼３７ａ，３７ｂは、周方向に９０°ずつ位相がずらされて、円筒部材２１及び先端部材２２ごとに４本ずつ配置されている。補助翼３７ａ，３７ｂは、それぞれが外側から見て第１翼１８と同じ向きへ傾斜されている。補助翼３７の径方向（長手方向）の長さは、第１翼１８よりも短く、第２翼１９ａ，１９ｂに干渉しない程度の長さとなっている。
【００４４】
［貫入装置３８］
図４に示される貫入装置３８は、地盤撹拌装置１０を地盤へ貫入するために使用される。貫入装置３８は公知なものであるため、その構成の一例が簡単に説明される。本実施形態に係る貫入装置３８は、支柱３９と、支柱３９に取り付けられたオーガ４０と、車体４１などを備えている。
【００４５】
オーガ４０は、本体１１の上端部を支持して、回転させるためのトルクを発生させるものである。また、本体１１にトルクを印加した状態において、オーガ４０は、支柱３９に沿って上下方向５へ移動可能である。本体１１の回転、及びオーガ４０の上下動のために、互いに異なるモータ（不図示）から駆動力が伝達される。本体１１を支持した状態でオーガ４０が下方へ移動すると、地盤撹拌装置１０が地盤へ押圧される。この状態において，本体１１が回転されることで、地盤撹拌装置１０が地盤へ貫入される。
【００４６】
支柱３９は、任意の方法で支持されるが、本実施形態では、車体４１に取り付けられて、支持されている。車体４１は重機であり、操縦室からオーガ４０の操作を行うことが可能である。
【００４７】
ただし、貫入装置３８は、地盤撹拌装置１０を地盤へ貫入するものであれば、異なる構成の物が使用されてもよい。たとえば、貫入装置３８は、必ずしも車体４１と一体とされたものでなくともよい。
【００４８】
［地盤改良角柱体の形成］
以下、上述した地盤撹拌装置１０及び貫入装置３８を使用して、地中に地盤改良角柱体を形成する方法が説明される。図４（Ａ）に示されるように、地盤撹拌装置１０は、目標区画の地盤４２へ載置される。穿孔部４３が地盤４２へ突刺されて、地盤撹拌装置１０が自立する。その状態で、オーガ４０によって本体１１の上端部が支持される。
【００４９】
下方へ移動する力がオーガ４０に作用し、同時に本体１１にトルクが印加される。トルクの向きは、第１翼１８が下向きの推進力を生みだす向き（本実施形態では上方から見て時計回り）である。
【００５０】
地盤撹拌装置１０の下端部が地盤４２に埋没した状態では、アーム１３，１４が地盤４２から抵抗を受ける。これにより、筒材１２が本体１１と一体に回転することはなく、本体１１が、筒材１２に対して相対的に回転する。本体１１の回転は、ベベルギヤ１５，１６，１７を介してアーム１３，１４へと伝達される。これにより第２翼１９ａ，１９ｂがアーム１３，１４と一体に回転する。
【００５１】
地盤撹拌装置１０が貫入される過程において、第１翼１８が先行して地盤４２を掘削し、第２翼１９ａ，１９ｂ及び補助翼３７ａ，３７ｂは、第１翼１８が掘削した領域をさらに撹拌する。同時に、第２翼１９ａ，１９ｂは、第１翼１８によって掘削された領域のさらに外側の領域を掘削する。地盤撹拌装置１０を地盤４２へ貫入する工程が本発明の貫入工程の一例である。
【００５２】
地盤撹拌装置１０が目標深度まで貫入された後（図４（Ｂ）の状態）、本体１１に印加されたトルクの向きが逆向きとされる。これにより、本体１１の回転が逆転し、第１翼１８が上向きの推進力を生じさせる。同時にオーガ４０に上向きの力が印加されて、地盤撹拌装置１０が上昇する。
【００５３】
地盤撹拌装置１０の上昇と下降を繰り返しながら、地盤撹拌装置１０内部の流路へ固化剤が流し込まれる。固化剤として、一般にセメント系のものが使用される。固化剤は、流路を通った後、各吐出孔から地中へ吐出される。固化剤は、貫入装置３８から地盤撹拌装置１０へ供給されてもよいし、異なる機材からチューブなどを介して地盤撹拌装置１０へ供給されてもよい。第１翼１８、第２翼１９ａ，１９ｂ、及び補助翼３７ａ，３７ｂは、地盤４２を構成する土や砂と、固化剤とを撹拌・混合する。この工程が本発明の固化剤混入工程の一例である。
【００５４】
撹拌・混合が十分に行われた後、地盤撹拌装置１０が上昇されて、地盤４２から脱抜される。その後、地中に残された固化剤が固化することで、概ね直方体の地盤改良角柱体が地中に形成される。この地盤改良角柱体は、上下方向５から見て、Ｌ２×Ｌ３の概ね長方形である。また、地盤改良角柱体は、地表から、第１翼１８が貫入された最深部に亘って形成される。
【００５５】
必要に応じて、地盤撹拌装置１０を貫入する目標区画をずらしながら上述した一連の工程を複数回実行することで、より広い区画に地盤改良角柱体を形成することができる。
【００５６】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態に係る地盤撹拌装置１０では、平面視でＬ２×Ｌ３の概ね長方形の区画に地盤改良角柱体を形成することができる。これにより、矩形の隣接した区画に隙間なく地盤改良角柱体を形成することができる。
【００５７】
以下、詳細に説明する。第２翼１９ａ，１９ｂを備えない従来の構成では、一度の施工で概ね円形の区画に地盤改良体が形成される。そのため、「接円配置」によって複数回の施工を行った場合、図５（Ａ）に示されるように、撹拌が行われた撹拌領域Ｅ１の隙間に、撹拌が不十分な非撹拌領域Ｅ２が形成される。
【００５８】
一方、本実施形態に係る地盤撹拌装置１０では、一度の施工でＬ２×Ｌ３の区画に地盤改良角柱体が形成されるため、図５（Ｂ）に示されるように、４つの象限に撹拌領域Ｅ１を隙間なく隣接させて配置することができる。これにより、全体として形成された地盤改良角柱体の支持力が、従来の地盤改良体よりも向上する。なお、図５（Ｂ）では、Ｌ２＝Ｌ３の例が示されている。
【００５９】
また、本実施形態に係る地盤撹拌装置１０では、本体１１の回転がベベルギヤ１５，１６，１７を介して第２翼１９ａ，１９ｂに伝達されるため、第２翼１９ａ，１９ｂを回転させるための構成が容易に実現され、また、貫入装置３８の構成が簡略化される。すなわち、貫入装置３８には、単に地盤撹拌装置１０を地盤へ貫入する公知なものが使用可能である。
【００６０】
また、本体１１が円筒部材２１と先端部材２２とから構成されているため、地盤撹拌装置１０の組み立てが容易である。特に、分解された状態の地盤撹拌装置１０を移送して、施工前に即座に組み立てることが可能である。
【００６１】
また、ベベルギヤ１５及び係止板３２によって、筒材１２の上下方向５への移動が阻止される。
【００６２】
［変形例１］
図６に示されるように、筒材１２に代わって、ベベルギヤ１５，１６，１７を内側に収容するハウジング４８が用いられてもよい。ハウジング４８が本体１１に対して回転可能に外嵌されている点、及びハウジング４８がアーム１３，１４を回転可能に支持している点は、上述された筒材１２と同様である。なお、図６では、ハウジング４８は、立方体の形状に示されているが、その形状は適宜変更可能なものである。
【００６３】
［変形例２］
また、第１翼１８、第２翼１９ａ，１９ｂを目標深度まで到達させるために地盤撹拌装置１０の長さが不足している場合、本体１１に管体４７が継合されてもよい。
【００６４】
詳細には、本体１１の上端が地表付近に位置するまで地盤撹拌装置１０を貫入した後（図４（Ｂ）の状態）、本体１１の上端に管体４７が継合される。管体４７は、円筒部材２１と同様の形状の筒状である。管体４７の継合には、溶接などの手法が用いられてもよいし、専用のジョイントが用いられてもよい。続けて、管体４７の上端にオーガ４０が接続されて、管体４７と一体とされた地盤撹拌装置１０が、地盤４２のさらに深部へと貫入される（図４（Ｃ）の状態）。
【００６５】
［変形例３］
上述された第１翼１８及び第２翼１９ａ，１９ｂの枚数や形状は一例にすぎず、当業者によって適宜変更される。例えば、第１翼１８及び第２翼１９ａ，１９ｂは、周方向に９０°ずつ位相をずらして計４枚が突出されていてもよい。また、第１翼１８は、たとえば螺旋形状に構成されていてもよい。
【００６６】
［変形例４］
本体１１の回転を第２翼１９ａ，１９ｂへ伝達するために、上述された実施形態と異なる方法が用いられてもよい。例えば、アーム１３，１４は第２翼１９ａ，１９ｂと一体に回転する必要はなく、第２翼１９ａ，１９ｂを回転可能に支持していてもよい。第２翼１９ａ，１９ｂに対する回転駆動力は、たとえばアーム１３，１４の内側に設けられた回転軸などを介して第２翼１９ａ，１９ｂへ伝達されてもよい。
【００６７】
［変形例５］
上述された実施形態では、固化剤を地盤へと流し込むために、地盤撹拌装置１０に形成された流路及び吐出孔が使用されたが、固化剤は、異なる方法で地盤へと供給されてもよい。例えば、流路は、本体１１の外側に設けられたチューブやスリットなどであってもよい。あるいは、地盤撹拌装置１０とは独立した装置によって、地盤へ固化剤が流し込まれてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０・・・地盤撹拌装置
１１・・・本体
１５，１６，１７・・・べベルギア（駆動伝達部）
１８・・・第１翼
１９ａ，１９ｂ・・・第２翼
１２・・・筒材（接続部材）
１３，１４・・・アーム（接続部材）
２１・・・円筒部材（第１部材）
２２・・・先端部材（第２部材）
３８・・・貫入装置
４２・・・地盤
４７・・・管体
【要約】
【課題】簡単な構成によって、地中に地盤改良角柱体を形成することが可能な地盤撹拌装置、及び当該地盤撹拌装置を用いた地盤改良角柱体の製造方法を提供する。
【解決手段】
地盤撹拌装置１０は、上端部が支持されて回転される筒状の本体１１と、上下方向５と交差する方向へ突出され、本体１１と一体に回転する第１翼１８と、第１翼１８よりも上方において本体１１に回転可能に外嵌された筒材１２と、筒材１２から第１水平方向６の相反する向きへ突出されたアーム１３，１４と、アーム１３，１４の長手方向と交差する方向へそれぞれ突出されており、アーム１３，１４の長手方向を中心として回転する第２翼１９ａ，１９ｂと、本体１１の回転を第２翼１９ａ，１９ｂへ伝達する駆動伝達部と、を備えている。第２翼を本体１１の長手方向と直交する仮想平面へ射影してなる形状の少なくとも一部が、第１翼１８の回転軌跡がなす円の外側にある。
【選択図】図１【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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