(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動装置と複数の供給通路を有した回転軸との間に介在され、回転駆動装置の駆動力を回転軸に伝達し、かつ供給材料を回転駆動装置上のスイベル装置から受けて前記供給通路へ供給可能な継手兼分配装置であって、
前記供給材料を前記スイベル装置から受け入れる上供給孔を有して、前記回転駆動装置により回動される本体部材と、
前記回転軸に結合された状態で前記各供給通路に接続される複数の下供給孔を有するクラッチ部材と、
前記本体部材及びクラッチ部材に対向して設けられた略凹状の歯受け部、及び該歯受け部の凹状内に遊びを持って配置され、前記本体部材の所定回転角で前記歯受け部内の対応側面に当接係合する凸状の歯部と、
前記歯受け部内へ出没可能に設けられて、前記歯部の当接係合状態で、前記歯受け部の凹状内に存在する隙間を埋める固定キーとを備え、
前記上供給孔と接続される前記下供給孔が、前記本体部材の正転及び逆転により前記歯部の当接係合状態を形成し各下供給孔のうち一方から他方という様に切り換えられると共に、前記固定キーの歯受け部内への突出によって前記本体部材の正転及び逆転にかかわらず切換不能となることを特徴とする継手兼分配装置。
【請求項２】
前記固定キーは、前記本体部材に取り付けられて遠隔操作可能なシリンダーのロッドに設けられている請求項１に記載の継手兼分配装置。
【請求項３】
支持リーダに沿って昇降される回転駆動装置と、軸上下方向に複数の供給通路を有した回転軸と、前記回転駆動装置と回転軸との間に介在されて回転駆動装置の駆動力を回転軸に伝達し、かつ供給材料を前記回転駆動装置上に配置されたスイベル装置から受けて前記供給通路へ供給可能にする継手兼分配装置と、前記回転軸の下側に設けられた複数段の撹拌翼とを備え、前記回転軸を地盤中に貫入したり引き抜く過程で、前記供給材料を前記スイベル装置、継手兼分配装置、前記供給通路を通じて前記撹拌翼に対応して設けられた吐出口から吐出し原位置土と混合する地盤改良装置であって、前記継手兼分配装置が請求項１又は２に記載のものからなっていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項４】
正逆回動式の回転軸を地盤中に貫入したり引き抜く過程で、供給材料を吐出して原位置土と混合する地盤改良工法において、
請求項３の地盤改良装置を用い、かつ、前記回転軸が最上段の撹拌翼より上側に設けられて正転時に地中の土の一部を地表に排土する排土手段を有しており、
前記回転軸の地盤中への貫入工程では前記回転軸を正転し地中から土を前記排土手段により地表側へ排土し、
前記回転軸の引き抜き工程では、前記撹拌翼のうち最上段の撹拌翼と対応する前記吐出口から前記供給材料を吐出できる状態とし、かつ前記固定キーを前記歯受け部の隙間に突出することにより前記上供給孔と接続される前記下供給孔を切換不能にしたうえで前記回転軸を正転させ、引き抜き工程の少なくとも一部において貫入時の排土不足分等に応じ地中から土を地表側に排土することを特徴とする地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、軟弱地盤中に各種供給材料を供給し原位置土と混合して柱状パイルを造成したり、地盤強度を向上する場合に用いられる継手兼分配装置及びそれを具備した地盤改良装置並びに地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤改良には、各種供給材料を地盤中に吐出して原位置土と撹拌混合することにより、強固な柱状パイルを造成したり、土質性状を安定化すると共に地盤強度を向上する方法がある。用いられる地盤改良装置は、図１と図１０に例示される如く、ベースマシン１及び支持リーダ２、支持リーダ２に沿って昇降される回転駆動装置３、供給通路４ａ，４ｂを上下に配した回転軸５、回転駆動装置３上に配置されたスイベル装置６、回転駆動装置３と回転軸５との間に介在された図１０の継手兼分配装置７０、回転軸５の下側に設けられた撹拌翼８Ａ〜８Ｂを備えている。この例は回転軸５が２軸構成であり、スイベル装置６及び継手兼分配装置７０も対に用いられている。各回転軸５は対応する継手分配装置７０を介在し回転駆動装置３の駆動部に作動連結されて、回転駆動装置３の駆動力により正転又は逆転される。また、回転軸５は、上段の撹拌翼８Ｂより上側に設けられて正転時に地中から土の一部を地表に排土する排土用スクリー１５を有している。
【０００３】
上記継手兼分配装置７０は、回転駆動装置３の駆動部に回転軸５を継手する機能と、スイベル装置６と共に各供給通路４ａ，４ｂに供給材料を切換可能に供給する材料分配機能とを担う。構造は、図１０（ｂ）の左側に示される如く、回転駆動装置３の駆動部に連結されて回動される本体部材７１と、本体部材７１の外周に対しシール部材７２ａ，７２ｂ等を介し回動自在に組み付けられて、前記供給材料を外部から導入し充填する周囲空間部７３を形成している筒部材７４等とからなる。本体部材７１は、回転軸５を下部に結合すると共に、上下に貫通された供給孔７５ａと、周囲空間部７３の一部に通じて径方向の途中まで進みかつ下向きに貫通された供給孔７５ｂとを有している。供給孔７５ａは、供給材料をスイベル装置６の供給部から受け入れて供給通路４ａへ送る。供給孔７５ｂは、周囲空間部７３の供給材料を供給通路４ｂへ送る。ここでの供給材料は、図１０（ａ）の如く地表側からポンプＰにより圧送され、筒部材７４の一部に設けられた導入口７４ａ及びスイベル装置６の導入部へそれぞれ供給可能となっている。図１０中、符号７７は地表側から供給材料を送る主配管、符号７８は切換弁７９を介し主配管７７から圧送される供給材料を筒部材７４の導入口７４ａ及びスイベル装置６の導入部に切換可能に送る分岐管である。符号８０は両側の筒部材７４同士を連結している連結部材であり、この連結部材８０によって本体部材７１の回動による各筒部材７４の供回りを防ぐ。
【０００４】
そして、地盤改良工法では、図１の如く回転軸５が正転状態で地中から土の一部をスクリー１５の排土作用により排土したり、又、供給材料が分岐管７８、スイベル装置６、継手兼分配装置７０の供給孔７５ａ、供給通路４ａへ圧送される経路（第１経路であり、ここでは下段の撹拌翼８Ａ付近に設けられた下吐出口に通じているものとする）と、供給材料が分岐管７８、周囲空間部７３、継手兼分配装置７０の供給孔７５ｂ、供給通路４ｂへ圧送される経路（第２経路であり、ここでは上段の撹拌翼８Ｂ付近に設けられた上吐出口に通じているものとする）とに切換弁７９を介し切換可能に供給される。具体的には、本発明を適用した図９の如く回転軸５が正転されてスクリー１５の排土作用により地中から所要量の土を地表に排土する貫入工程Ａ、最下端位置から少し引き抜かれる先端引き抜き工程Ｂ1、再び貫入されつつ前記第１経路及び下側吐出口１２ａから供給材料を吐出する先端再貫入工程Ｂ2、回転軸５が逆転され前記第２経路及び上側吐出口１２ｂから供給材料を吐出しつつ引き抜かれる引き抜き工程Ｃを経ることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した継手兼分配装置７０では、周囲空間部７３のシール性を保つ上で、筒部材７４と本体部材７１の対応外周側との間に多数のシール部材７２ａ，７２ｂ等を介在しているが、シール部材７２ａ，７２ｂの材質を選定したとしても、本体部材７１が正転・逆転を繰り返すことにより摩耗したり劣化して供給材料の漏れが生じ易い。この漏れは供給材料の均一供給を損ない、品質低下要因となるため、実施工では周囲空間部７３のシール性を頻繁に保守・修理しなくてはならず、稼動率低下の一因となっている。なお、継手兼分配装置７０は、供給材料を下流側へ送る際の中継機能を受け持つ点でスイベル装置６と同じであるが、スイベル装置６は回転駆動装置３の荷重を受けないのに対し、継手兼分配装置７０は回転駆動装置３の荷重を直に受けるため高剛性に設計され、回転駆動装置３及び回転軸５との連結も強固であり、これ自体を保守点検等のため交換するとなると益々稼働率の悪化を招く。
【０００６】
本発明者らは、以上の課題を解消するため特願平２００１−１９８０２号に記載の継手兼分配装置及び地盤改良装置を開発した。この継手兼分配装置は、クラッチ機構により回転軸の正転又は逆転に略同期して自動的に供給材料の経路を切り換えるようにして、上記した様なシール性に起因した稼働率低下を解消したものである。ところで、貫入時に土の一部を排土する施工では、排土量が深さ方向における土質等の相違に起因して設計値を充足しないこともある。その場合には、前記した引き抜き工程Ｃにおいて、貫入時の排土不足分等の土を排土するため回転軸を正転に切り換えると、前記した供給材料用経路も切り換えられて引き抜き時に排土する上で問題となることが分かった。本発明の目的は、以上のような背景からなされたもので、先の開発品を更に改良することにより、地盤改良工法に対する汎用性、装置信頼性、効率施工、改良品質を向上することにある。他の目的は以下の内容説明の中で明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、図面に例示される如く回転駆動装置３と複数の供給通路４ａ，４ｂを有した回転軸５との間に介在され、回転駆動装置３の駆動力を回転軸５に伝達し、かつ供給材料を回転駆動装置３上のスイベル装置６から受けて供給通路４ａ，４ｂへ供給可能な継手兼分配装置７であって、前記供給材料をスイベル装置６から受け入れる上供給孔１８を有して、回転駆動装置３により回動される本体部材１７と、回転軸５に結合された状態で各供給通路４ａ，４ｂに接続される複数の下供給孔１９ａ，１９ｂを有するクラッチ部材２０と、本体部材１７及びクラッチ部材２０に対向して設けられた略凹状の歯受け部２１ａ〜２１ｃ、及び該歯受け部の凹状内に遊びを持って配置され、本体部材１７の所定回転角で前記歯受け部内の対応側面に当接係合する凸状の歯部２３ａ〜２３ｃと、前記歯受け部内へ出没可能に設けられて、前記歯部の当接係合状態で、前記歯受け部の凹状内に存在する隙間Ｓを埋める固定キー２４とを備え、前記上供給孔１８と接続される前記下供給孔１９ａ，１９ｂが、本体部材１７の正転及び逆転により前記歯部の当接係合状態を形成し各下供給孔のうち一方から他方という様に切り換えられると共に、固定キー２４の前記歯受け部内への突出によって本体部材１７の正転及び逆転にかかわらず切換不能となることを特徴としている。
【０００８】
以上の継手兼分配装置は、以下の形態例の如く供給材料が全てスイベル装置６へ圧送され、継手兼分配装置７における上供給孔１８、下供給孔１９ａ、供給通路４ａへ圧送される経路（第１経路）と、前記上供給孔１８、下供給孔１９ｂ、供給通路４ｂへ圧送される経路（第２経路）とを形成し、該第１と第２経路へ継手兼分配装置７のクラッチ機構により切換可能に供給される。このクラッチ機構は、本体部材１７が主駆動側となり、回転駆動装置３の動力を従駆動側のクラッチ部材２０を介し回転軸５へ伝達する。その際、本体部材１７の上供給孔１８はクラッチ部材２０の下供給孔１９ａ，１９ｂに対し、主駆動側である本体部材１７の正転又は逆転により歯部２３ａ〜２３ｃが歯受け部の対応側面に当接係合した状態で、一方下供給孔から他方下供給孔という様に接続孔を切り換える。この接続孔の切換作動は、固定キー２４が突出されて歯受け部内の隙間Ｓを埋めることにより、本体部材１７の正転及び逆転によっても切換不能となる。従って、作動特徴としては、回転軸５の正転及び逆転制御に連動して前記各経路が自動的に切り換えられたり、固定キー２４を介し切換不能となるため、図２と図１０の対比から分かる如く装置全体が簡素化され、シール性の問題も解消できることに加え、先の開発品に比べ切換作動の制約を受けず請求項４に記載される地盤改良工法も可能にする。
【０００９】
ここで、本発明の固定キー２４は、請求項２に例示される本体部材１７に取り付けられて遠隔操作可能なシリンダー３０のロッド３２に設けられると、前記歯受け部内への出没を迅速に行える利点を具備できる。但し、固定キー２４の出没機構としては、シリンダー３０に限られず、ラック・ピニオン機構でも可能である。この場合は、例えば、固定キーがラック部材の下端側に付設され、ピニオン機構で上下摺動される。供給材料としては、地盤改良に寄与するものであればよく、セメント系流動物、各種の粉体、液体や気体等、更にこれらの混合物が対象となる。
【００１０】
請求項３と４は、上記発明の利点を地盤改良装置や地盤改良工法から明らかにすることに意義がある。即ち、請求項３の発明は、図１と図２に例示される如く支持リーダ２に沿って昇降される回転駆動装置３と、軸上下方向に複数の供給通路４を有した回転軸５と、前記回転駆動装置３と回転軸５との間に介在されて回転駆動装置３の駆動力を回転軸５に伝達し、かつ供給材料を前記回転駆動装置３上に配置されたスイベル装置６から受けて前記供給通路４へ供給可能にする継手兼分配装置７と、前記回転軸５の下側に設けられた複数段の撹拌翼８Ａ，８Ｂとを備え、前記回転軸５を地盤中に貫入したり引き抜く過程で、前記供給材料を前記スイベル装置６、継手兼分配装置７、前記供給通路４を通じて前記撹拌翼に対応して設けられた吐出口１２ａや１２ｂから吐出し原位置土と混合する地盤改良装置であって、前記継手兼分配装置７として請求項１又は２に記載のものを適用していることを特徴としている。
【００１１】
以上の地盤改良装置は、上記したクラッチ機構の継手兼分配装置７を採用しているため装置作動特徴として次の点で優れている。即ち、この種装置では、施工及び撹拌効率を挙げるため回転軸５に対し複数段の撹拌翼が付設される。実施工では、例えば、地盤中への貫入工程において最下段の吐出口１２ａから吐出し、引き抜き工程において最上段の吐出口１２ｂから吐出すよう設計される。これは、原位置土と吐出供給材料との羽根切回数（回／ｍ）を最小時間で充足させ、撹拌混合度合いを高めるためである。このような背景から、従来は、回転軸５の貫入工程で、上記した第１と第２経路のうち最下段の吐出口１２ａに通じる経路に供給材料を送り、引き抜き工程で最上段１２ｂの吐出口１２ｂに通じる経路に供給材料を送るように制御していた。この制御は、例えば、回転軸５が貫入から引き抜きに移行するときに切換弁７９の作動方向を切り換えるもので、弁切換操作を必要とし、自動化しても切換性能的に制約されたり、弁切換が設計通り行われたか否かの確認が難しかった。この点、本発明装置では、例えば、回転軸５が貫入から引き抜きに移行されるとき、回転駆動装置３の制御により回転軸５が正転から逆転に切り換えられ、それと略同期して上記したクラッチ機構により経路が自動的に切り換えられるため、上記した継手兼分配装置７自体の利点に加え、施工時の経路切換と関係した操作及びチェック項目が緩和されたり、廃止することも可能になる。同時に、前記経路切換が回転軸５の正転（地盤中への貫入）及び逆転（地盤からの引き抜き）に連動したり、固定キー２４を作動させて非連動にできるため請求項４の如く排土を伴う工法にも好適なものとなる。
【００１２】
請求項４の発明は、正逆回動式の回転軸５を地盤中に貫入したり引き抜く過程で、供給材料を吐出して原位置土と混合する地盤改良工法において、請求項３の地盤改良装置を用い、かつ、前記回転軸５が最上段の撹拌翼より上側に設けられて正転時に地中の土の一部を地表に排土する排土手段１５を有しており、前記回転軸５の地盤中への貫入工程では、回転軸５を正転し地中から土を前記排土手段１５により地表側へ排土し、回転軸５の引き抜き工程では前記撹拌翼のうち最上段の撹拌翼８Ｂと対応する前記吐出口１２ｂから前記供給材料を吐出できる状態とし、かつ前記固定キー２４を前記歯受け部の隙間Ｓに突出することにより前記上供給孔と接続される前記下供給孔を切換不能にしたうえで回転軸５を正転させ、引き抜き工程の少なくとも一部において貫入時の排土不足分等に応じ地中から土を地表側に排土することを特徴としている。
【００１３】
この地盤改良工法では、図９に例示される如く引き抜き工程において、貫入時の排土不足分を排土する場合、固定キー２４を前記歯受け部の隙間Ｓに突出し、上記した経路切換を不能状態にした後、回転軸５を正転させ、排土手段１５による排土を行うことができる。この場合、請求項１の継手兼分配装置を使用しているので、装置の簡素化や保守作業の低減が図られ、貫入時の排土不足分（設計排土量の不足分）等を施工効率を損なうことなく引き抜き工程で充足できる。なお、排土する利点は特公平４−５７８０５号等に記載されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態である図面を参照し更に説明する。図１は本発明を適用した地盤改良装置全体の模式構成を示している。図２は本発明を適用した継手兼分配装置の模式構成を図１０に対応して示し、同（ａ）は図１のＡ方向から見た模式図、同（ｂ）は装置の模式要部図である。この模式要部図では、左側の装置を縦断面し、右側の装置を側面で示している。図３は固定キー及びその駆動機構を示す模式構成図であり、同（ａ）は図２（ｂ）のＤ方向から見た模式正面図、同（ｂ）は模式作動図である。図４〜図８は前記継手兼分配装置の作動図であり、各（ａ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視断面に対応し、各（ｂ）は図２（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面に対応している。図９は前記地盤改良装置を用いた工法例を示している。以下の説明では、まず、本発明の地盤改良装置について述べた後、該装置に適用されている継手兼分配装置を詳述し、更に地盤改良工法に言及する。
【００１５】
（地盤改良装置例）図１と図２において、この地盤改良装置は、走行式ベースマシン１と、ベースマシン１で移動可能に起立された支持リーダ２と、支持リーダ２に沿って昇降される回転駆動装置３と、回転駆動装置３の上側に配置されたスイベル装置６と、回転駆動装置３に継手兼分配装置７を介し回動される回転軸５等を備えている。ここで、支持リーダ４は、ベースマシン１側の複数本のバックステー１４等により起立状態に保持されている。回転駆動装置３及びスイベル装置６は、スイベル装置６が回転駆動部３の駆動部に対応して組み込まれており、支持リーダ４の上下に配設されたラック部材等に沿って一体物として昇降される。回転駆動装置３は、モータ及び歯車機構等からなる駆動部であり、地上側で制御される。スイベル装置６は、地上側に設置される材料溜め部からポンプＰにより圧送される供給材料（以下、セメントミルクの例で説明する）を、回転駆動装置３の駆動部を貫通して継手兼分配装置７まで移送するものである。回転軸５は、軸内上下方向に供給通路４ａ，４ｂを有し、回転駆動装置３の対応する駆動部に対し継手兼分配装置７を介し作動連結され、正転・逆転される。この回転軸５は、下側に設けられた撹拌翼８Ａ，８Ｂと、排土用スクリュー１５を有している。撹拌翼８Ａと８Ｂは２段−２枚構成であるが、何段にするかは各段の翼枚数等を含めて適宜に決められる。スクリュー１５は排土手段であり、回転軸５のうち、上段の撹拌翼８Ｂより上側の軸外周に連続した螺旋状に設けられており、正転時に螺旋スクリュー翼に沿って地中から所量の土を地表側へ排土する。供給通路４ａ，４ｂは、管部材で形成されているが、例えば回転軸５の内径形状自体で通路を形成することもある。供給通路４ａ，４ｂの各上端は継手兼分配装置７の対応下供給孔４に接続される。各下端は、少なくとも最下段の撹拌翼８Ａと、最上段の撹拌翼８Ｂとに対応して設けられた吐出口１２ａ，１２ｂの一方にそれぞれ接続される。図１の吐出口１２ａ，１２ｂは模式的に示している。実際には、吐出管部材やノズル部材にて構成されていて対応する撹拌翼の根元部、撹拌翼の中心部等に付設されている。符号１０は回転軸５の先端に設けられた掘削刃である。符号１１は２軸の間を連結している土の供回り防止兼用の連結部材である。符号１３は回転軸用のガイド部材である。符号１６は一部しか図示していないが、回転駆動装置３及びスイベル装置６等の昇降を補足するロープ等の吊り部材である。
【００１６】
以上の地盤改良装置は、図１の如く回転軸５が地盤中に貫入（正転）されたり引き抜く（逆転）過程で、供給材料が主配管２７、スイベル装置６、継手兼分配装置７に圧送され、後述する如く該継手兼分配装置７のクラッチ機構を利用した分配作用により供給通路４ａへ圧送される経路（第１経路）と、供給通路４ｂへ圧送される経路（第２経路）との何れかを形成する。形態例では、図２（ａ）と図１０（ａ）から分かるように、従来のものに対し分岐管７８と連結部材８０とが省略され、外観的にも簡易化されている。
【００１７】
（継手兼分配装置）上記継手兼分配装置７は、本体部材１７及びクラッチ部材２０で構成されていると共に、シリンダー３０で出没可動される固定キー２４を有している。本体部材１７は第１部材１７Ａ及び第２部材１７Ｂからなり、クラッチ部材２０は頭部２０Ａ及び軸部２０Ｂからなる。このうち、第１部材１７Ａは上下貫通した上供給孔１８と、外周の一部に設けられた凹状取付部１７ｃとを形成している。上供給孔１８は、第１部材１７Ａが上記回転駆動装置３の対応する駆動部に作動連結された状態で、前記供給材料をスイベル装置６から受け入れ可能に接続される。凹状取付部１７ｃには、図３に模式的に示す如くシリンダー３０及びその駆動制御部３３がブラケット３４ａ及び止め具３４ｂ等により不動状態に取り付けられている。シリンダー３０は、モータ駆動型ピストンであり、ロッド３２をハウジング３１から出没する。ロッド３２の下端には固定キー２４が結合されている。固定キー３２は、略円弧の片状となっていて、後述する隙間Ｓを埋めるものである。駆動制御部３３は、充電器及び遠隔操作用の制御部を内蔵し、シリンダー３０を地表側からＯＮ−０ＦＦ操作可能にする。これに対し、第２部材１７Ｂは略筒形をなし、図４の如く凹所取付部１７ｃに対応した逃げ部１７ｄを形成している。筒内には、頭部２０Ａが保持されると共に、３カ所に突設された歯受け部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有している。各歯受け部２１ａ，２１ｂ，２１ｃは略等分する箇所に設けられている。このため、歯受け部同士の間は同様な逃げ溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに形成されている。前記逃げ部１７ｄは、固定キー２４を凹状取付部１７ｃの真下から逃げ溝２２ｂに挿通可能にする。
【００１８】
クラッチ部材２０は、下供給孔１９ａ，１９ｂを上下に貫通形成しており、本体部材１７に対し頭部２０Ａを介し所定回転角だけ回動自在であり、回転軸５に対し軸部２０Ｂを介し回転軸５の上端側に結合される。下供給孔１９ａ，１９ｂは、上供給孔１８と供給通路４ａ又は４ｂとの間を接続する中継孔である。この例において、下供給孔１９ａは供給通路４ａに常に接続されており、上供給孔１８と接続されると上記した第１経路（図２、図４の状態）を形成する。下供給孔１９ｂは、供給通路４ｂに常に接続されており、上供給孔１８と接続されると上記した第２経路（図６〜図８の状態）を形成する。
【００１９】
頭部２０Ａは、前記した歯受け部２１ａ〜２１ｃに対応して設けられた歯部２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有している。そして、各歯部２３ａ〜２３ｃは、クラッチ部材２０が本体部材１７に組み込まれて、前記逃げ溝２２ａ〜２２ｃに沿って相対的に所定角だけ回転されると、対応する歯受け部２１ａ〜２１ｃと当接係合し、それ以降はクラッチ部材２０と本体部材１７とが一体的に回動される。これは回転方向を逆転した場合にも当接方向が異なるだけで同じ。軸部２０Ｂは、下供給孔１９ａと供給通路４ａ、下供給孔１９ｂと供給通路４ｂとをそれぞれ連通した状態で回転軸５の上部に溶接等の適宜な連結手段により結合される。
【００２０】
従って、以上の本体部材１７とクラッチ部材２０は、両部材１７Ａ，１７Ｂの間に頭部２０Ａを回動自在に保持し、軸部２０Ｂを第２部材１７Ｂから突出した状態で、多数のボルト・ナット等の締め付け部材２５により結合されると一体物となる。この組立状態において、本体部材１７とクラッチ部材２０とは、各歯部２３ａ〜２３ｃと各歯受け部２１ａ〜２１ｃとの当接係合状態になるまで回動自在であり、一旦係合状態になると反対方向に回動されない限りクラッチ部材２０と本体部材１７とが一体に回動される。また、この例では、図６等の如く継手兼分配装置７が逆転方向に回動されて前記当接係合状態になると、固定キー２４が逃げ溝２２ｂのうち、歯部２３ａとの間に形成される隙間Ｓに対向している。そして、固定キー２４は、シリンダー３０のＯＮによりロッド３２が突出されると、図７の如く隙間Ｓ内にはまり込む。この状態では、継手兼分配装置７が図８の如く正転に切り換えられたとしても、上記した第２経路が維持される。
【００２１】
即ち、以上の継手兼分配装置７は、クラッチ機構を応用した構造であり、上記した回転駆動装置３の駆動部に本体部材１７が組み付けられることによって、上供給孔１８がクラッチ部材２０の下供給孔１９ａ，１９ｂに対し、本体部材１７の正転又は逆転に略同期して一方下供給孔から他方下供給孔という様に孔接続を切り換え、又、その切換作動が固定キー２４の突出作動により切換不能となる。以下、この作動を図９の地盤改良工法の中で詳述する。
【００２２】
（地盤改良工法）図９は、上記した地盤改良装置を用いて地盤改良を行う手順を模式化したものである。この工法例は、上記した貫入工程Ａ、先端引き抜き工程Ｂ1、先端再貫入工程Ｂ2、引き抜き工程Ｃを経る点で従来と同じ。異なる点は、引き抜き工程Ｃにおいて貫入工程Ａでの排土不足分を排土することである。回転軸５の回動制御からは、図９の下側に示した制御１が従来工法、制御２が発明工法である。なお、貫入工程Ａでは、回転軸５が正転駆動されて、スクリュー１５の排土作用により原位置土が地表へ排土される。排土量は、セメントミルク等の吐出量等に応じて設計される。施工時には、その設計値を満たすよう回転軸５の回転速度や貫入速度が制御される。しかし、実施工では、深さ方向における土質性状等の変化により設計通り排土されず、設計排土量に達しないことも起きる。そこで、発明工法では、その様な排土不足分を引き抜き工程Ｃにおいて排土するようにして、改良品質を向上するものである。但し、この場合は、引き抜き工程Ｃにおいてはセメントミルク等を地中へ吐出し原位置土と撹拌翼８Ａ，８Ｂにより撹拌混合（以下、これを造成と称することもある）するため、該造成前に排土したり、上側の吐出口１０ｂから吐出し撹拌翼８Ａ，８Ｂが共に造成に有効に機能するようにしたり、施工効率を悪化させないことが必須となる。
【００２３】
即ち、貫入工程Ａは、回転軸５が設計深さまで貫入されると共に地中から土を地表に排土する工程である。この工程では、排土量が従来と同様に制御されると共に、継手兼分配装置７が図４の状態となっている。図４は回転軸５の貫入段階を想定し、本体部材１７が転駆動装置３の駆動部からの駆動力により正転され、歯受け部２１ａ〜２１ｃが対応する歯部２３ａ〜２３ｃに当たった状態である。この状態では、上供給孔１８が下供給孔１９ａに連通接続され、スイベル装置６、上供給孔１８、下供給孔１９ａ、供給通路４ａからなる上記第１経路が成立される。従って、セメントミルク等は、該第１経路を通じて図１の下側の吐出口１２ａから何時でも吐出可能となる。しかし、発明工法では貫入工程Ａにおいてセメントミルク等を吐出しない。
【００２４】
先端引き抜き工程Ｂ1は設計深さから少し引き抜かれる。先端再貫入工程Ｂ2は回転軸５が設計深さまで再び貫入され、該貫入時に造成する工程である。即ち、ここでは、回転軸５が再び貫入される段階より、セメントミルク等が上記第１経路及び下側の吐出口１２ａから吐出され、撹拌翼８Ａ，８Ｂにより原位置土と撹拌混合される。なお、回転軸５は再び設計深さまで貫入されるとき、正転であり、その距離は撹拌翼８Ａ，８Ｂ（又は各吐出口１２ａと１２Ｂ）の間の寸法にほぼ一致している。
【００２５】
引き抜き工程Ｃは、回転軸５が設計深さに達して先端部造成を完了した段階で、逆転に切り換えられた後、地表へ向けて引き抜かれ、この引き抜き途中において貫入工程Ａでの排土不足分を排土する工程である。図９のＣ1は貫入時に設計通り排土された部分であり、Ｃ2は貫入時の排土量が不足していると判断された部分である。この排土不足部分Ｃ2は貫入時の深さに応じた排土量から別途計測される。ここでは、まず、回転軸５が正転から逆転に切り換えられて下側の部分Ｃ1を従来と同様に造成する。図５及び図６は本体部材１７が回転駆動装置３の駆動部からの駆動力により逆転されている状態を示し、本体部材１７が図５の如くクラッチ部材２０に対し空駆動（本体部材１７だけが逆転されること）するため、上供給孔１８が下供給孔１９ａからずれて、上記第１経路が不成立となり、セメントミルク等が上供給孔１８からでることができない。図６は更に４５度だけ反転されて、歯受け部２１ａ〜２１ｃが対応する歯部２３ａ〜２３ｃに当接係合した状態である。この状態では、上供給孔１８が下供給孔１９ｂに連通接続され、スイベル装置６、上供給孔１８、下供給孔１９ｂ、供給通路４ｂからなる第２経路が成立される。従って、セメントミルク等は、前記第２経路及び上側吐出口１２ｂを通じて吐出され、回転軸５が引き抜かれつつ撹拌翼８Ａ，８Ｂにより原位置土と撹拌混合される。従来は、制御１の如くこの回転軸５の逆転状態で地表側又は設計深さまで造成される。
【００２６】
これに対し、発明工法では、上側の撹拌翼８Ｂが排土不足部分Ｃ2に達する直前に、上記した固定キー２４がシリンダー３０を介し突出作動されて、隙間Ｓを埋めるよう制御される。図７は固定キー２４が突出作動されて、逃げ溝２２ｂのうち、歯部２３ａとの間に形成していた隙間Ｓに嵌合した状態を示している。この状態では、本体部材１７とクラッチ部材２０が正転・逆転にかかわらず、常に一体物として回動される。即ち、上記継手兼分配装置７では、本体部材７が図８の如く正転に切り換えられたとしても上記した孔接続が切換不能となって、セメントミルク等が逆転時と同じく前記第２経路及び上側吐出口１２ｂを通じて吐出可能となる。このため、排土不足部分Ｃ2では、回転軸５の正転によりスクリュー１５の排土作用を行うと同時に、部分Ｃ１と同じくセメントミルク等を上側吐出口１２ｂより吐出して造成を効率的、つまり撹拌翼８Ｂと撹拌翼８Ａの羽根切り作用を共に与えることができる。なお、上側の撹拌翼８Ｂがその排土不足部分Ｃ2を過ぎたときには固定キー２４を退避作動して、回転軸５を再び逆転することになる。
【００２７】
なお、本発明は、請求項１〜４で特定される技術要素を備えておればよく、それ以外は必要に応じこれをベースにして種々変形可能である。その例としては、回転軸５が単軸又は３軸以上で構成される場合もある。また、本体部材１７及びクラッチ部材２０は、上記した分配兼用のクラッチ作動を行う構造であれば部材数、係合部（歯受け部２１ａ〜２１ｃ、歯部２３ａ〜２３ｃ）の形状や個数等を必要に応じ変更したり、地盤改良装置への取付構造についても適宜に設計可能である。更に、固定キー２４の作動機構はこの形態以外のものであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば次のような効果を有している。
請求項１の継手兼分配装置では、上記した各経路が回転軸の正転及び逆転制御に連動して自動的に切り換えられるようにしたり、固定キーを介し非連動にできるため、装置全体が簡素化され、保守や修理を激減して装置稼働率を向上したり、請求項４の工法に最適なものとなる。
請求項３の地盤改良装置では、施工時の経路切換が確実・安定して行われるため、経路切換と関係した操作及びチェック項目を廃止したり、施工操作を簡易にしたり、施工品質を向上できる。
請求項４の地盤改良工法では、排土を伴う場合、貫入工程での排土に加え、引き抜き工程の一部又は全部において施工時間増や操作負担増を抑え貫入時の排土不足分等に応じ排土することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤改良装置例を示す全体構成図である。
【図２】本発明の継手兼分配装置例の模式構成図である。
【図３】上記継手兼分配装置の固定キーの構成及び原理を示す模式図である。
【図４】上記継手兼分配装置を正転状態で示す模式構成及び作動図である。
【図５】上記継手兼分配装置を正転から逆転するときの作動図である。
【図６】図５の状態から更に逆転した作動図である。
【図７】図６の状態から固定キーを作動位置にしたときの作動図である。
【図８】図７の状態から正転に切り換えたときの作動図である。
【図９】本発明の地盤改良工法例を示す模式構成図である。
【図１０】従来の問題を説明するための図２に対応した模式構成図である。
【符号の説明】
２は支持リーダ
３は回転駆動装置
５は回転軸（４，４ａ，４ｂは供給通路）
１５は排土用スクリュー（排土手段）
６はスイベル装置
７は継手兼分配装置
８Ａと８Ｂは撹拌翼
１２ａ，１２ｂは吐出口
１７は本体部材１７（１７Ａ，１７Ｂは第１，第２部材）
１８は上供給孔
１９，１９ａ，１９ｂは下供給孔
２０はクラッチ部材（２０Ａは頭部、２０Ｂは軸部）
２１ａ〜２１ｃは歯受け部
２３ａ〜２３ｃは歯部
３０はシリンダー
２４は固定キー
Ｓは隙間
【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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