(57)【要約】【課題】共回り防止翼を備える掘削撹拌装置において、土壌との接触抵抗を低減させて施工効率を向上させる。【解決手段】所定の掘削軸２の先端に固定された掘削翼３と、掘削軸３の先端から離れた部位に固定された少なくとも一つの撹拌翼４と、掘削軸２に対してボス６を介して回動自在に取り付けられた共回り防止翼５と、を備え、所定の駆動装置によって駆動されて掘削軸２を中心に回転しつつ掘進及び後退を行うことにより土壌と充填材との撹拌混合を可能とする掘削撹拌装置１であって、装置掘進時又は装置後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることにより土壌との接触抵抗を低減させるように、共回り防止翼５の径方向先端部を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の掘削軸の先端に固定された掘削翼と、前記掘削軸の先端から離れた部位に固定された少なくとも一つの撹拌翼と、前記掘削軸に対してボスを介して回動自在に取り付けられた共回り防止翼と、を備え、所定の駆動装置によって駆動されて前記掘削軸を中心に回転しつつ掘進及び後退を行うことにより土壌と充填材との撹拌混合を可能とする掘削撹拌装置であって、
前記共回り防止翼の径方向先端部は、装置掘進時又は装置後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることにより土壌との接触抵抗を低減させるように構成されている、
掘削撹拌装置。
【請求項２】
前記共回り防止翼の径方向先端部は、その軸方向中央部が軸方向両端部よりも径方向外側に突出するように形成されている、
請求項１に記載の掘削撹拌装置。
【請求項３】
前記共回り防止翼の径方向先端部に、正面視で略円弧形状を呈する円弧部が設けられている、
請求項２に記載の掘削撹拌装置。
【請求項４】
前記円弧部は、正面視で半円形状を呈するものである、
請求項３に記載の掘削撹拌装置。
【請求項５】
前記共回り防止翼の径方向先端部に、正面視で３つ以上の角部を形成する複数の直線部が設けられている、
請求項２に記載の掘削撹拌装置。
【請求項６】
前記共回り防止翼の径方向先端部には、装置掘進時及び装置後退時に土壌との接触によって回転するローラが取り付けられている、
請求項１から５の何れか一項に記載の掘削撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱な深層を有する地盤を改良することを目的として、地盤の掘削孔内に注入したセメント等の固化材と土壌とを撹拌混合して固化させることにより改良柱を築造する地盤改良技術が提案され、実用化されている。かかる地盤改良技術においては、所定の掘削軸を中心に回転する掘削翼及び撹拌翼を備えた掘削撹拌装置が使用されるのが一般的である。
【０００３】
現在においては、掘削翼と撹拌翼の間に「共回り防止翼」を設けた掘削撹拌装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような掘削撹拌装置を採用すると、掘削した土壌が装置と共に回転することを抑制して撹拌混合の効率を向上させることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９０５３７８号公報
【特許文献２】特許第３４６４０７６号公報
【特許文献３】特許第３６２１９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、共回り防止翼は、掘削径（掘削翼の径）よりも大きい径を有しており、その径方向両端部を土壌に食い込ませた状態で土壌中を推進するように構成されている。このため、地盤の表層から中間層にかけて硬質な盛土等がある場合には、共回り防止翼が抵抗になって掘削撹拌装置の掘進や後退が困難となり、スムーズな施工が妨げられる可能性があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、共回り防止翼を備える掘削撹拌装置において、土壌との接触抵抗を低減させて施工効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る掘削撹拌装置は、所定の掘削軸の先端に固定された掘削翼と、掘削軸の先端から離れた部位に固定された少なくとも一つの撹拌翼と、掘削軸に対してボスを介して回動自在に取り付けられた共回り防止翼と、を備え、所定の駆動装置によって駆動されて掘削軸を中心に回転しつつ掘進及び後退を行うことにより土壌と充填材との撹拌混合を可能とする掘削撹拌装置であって、共回り防止翼の径方向先端部は、装置掘進時又は装置後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることにより土壌との接触抵抗を低減させるように構成されているものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、共回り防止翼の径方向先端部が、掘削撹拌装置の掘進時又は後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることにより土壌との接触抵抗を低減させるように形成されているので、表層から中間層にかけて硬質な盛り土等がある場合においても、共回り防止翼が抵抗になって装置の掘進や後退が困難となることがない。従って、施工効率を向上させることができる。
【０００９】
本発明に係る掘削撹拌装置において、共回り防止翼の径方向先端部の軸方向中央部を、軸方向両端部よりも径方向外側に突出するように形成することができる。この際、共回り防止翼の径方向先端部に、正面視で略円弧形状を呈する円弧部を設けることができる。円弧部としては、正面視で半円形状を呈するものを採用することができる。また、共回り防止翼の径方向先端部は、正面視で３つ以上の角部を形成する複数の直線部を有してもよい。
【００１０】
かかる構成を採用すると、掘削撹拌装置の掘進時及び後退時の双方において、共回り防止翼の径方向先端部に接触する土壌を径方向外側に効果的に逃がすことができる。
【００１１】
また、本発明に係る掘削撹拌装置において、共回り防止翼の径方向先端部に、装置掘進時及び装置後退時に土壌との接触によって回転するローラを取り付けることもできる。
【００１２】
かかる構成を採用すると、共回り防止翼の径方向先端部に取り付けられたローラにより、掘削撹拌装置の掘進時及び後退時の双方において、土壌との接触抵抗をより一層低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、共回り防止翼を備える掘削撹拌装置において、土壌との接触抵抗を低減させて施工効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る掘削撹拌装置の正面図である。
【図２】（Ａ）は従来の掘削撹拌装置の共回り防止翼の拡大正面図であり、（Ｂ）は図１に示す掘削撹拌装置の共回り防止翼の拡大正面図である。
【図３】図１に示す掘削撹拌装置を使用した地盤改良方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の径方向先端部付近の拡大正面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の径方向先端部付近の拡大正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の径方向先端部付近の拡大正面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の径方向先端部付近の拡大正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の径方向先端部付近の拡大正面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の径方向先端部付近の拡大正面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る掘削撹拌装置の共回り防止翼の拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る掘削撹拌装置１について説明する。
【００１６】
まず、本実施形態に係る掘削撹拌装置１の構成について説明する。掘削撹拌装置１は、図１に示すように、所定の掘削軸２の先端付近に固定された掘削翼３と、掘削軸２の中途部（先端付近から離れた部位）に固定された複数の撹拌翼４と、掘削軸２に対してボス６を介して回動自在に取り付けられた共回り防止翼５と、を備えている。
【００１７】
掘削軸２には、（図示していない）所定の駆動装置が接続されている。掘削軸２はこの駆動装置によって駆動されることにより、図１に示す矢印Ｒの方向に回転しつつ下方向へと直進的に移動（前進）するように構成されている。これにより、掘削軸２の先端付近に固定された掘削翼３による土壌の掘進と、掘削軸２の中途部に固定された撹拌翼４による土壌の撹拌と、が実現されるようになっている。
【００１８】
一方、掘削軸２は、駆動装置によって駆動されることにより、図１に示す矢印Ｒの逆方向に回転しつつ上方向へと直進的に移動（後退）するようにも構成されており、後退しながら撹拌翼４による土壌の撹拌を行うことができるようになっている。なお、掘削軸２の先端付近には、セメントミルク等の充填材を吐出するための（図示していない）吐出口が設けられており、この吐出口から吐出される充填材と、掘削翼３により掘削された土壌と、が撹拌翼４によって撹拌混合されることとなる。
【００１９】
共回り防止翼５は、掘削翼３によって掘削された土壌が掘削軸２とともに回転することを抑制して撹拌翼４による撹拌混合の効率を向上させるためのものである。共回り防止翼５の直径Ｄ５は、図３に示すように、掘削翼３の直径（掘削径Ｄ３）よりも大きい寸法に設定されている。これにより、共回り防止翼５の径方向両端部は、掘削翼３の掘進によって形成される掘削孔Ｈの周囲の土壌に食い込むため、掘削軸２と共に回転することなく土壌中を推進するようになっている。なお、共回り防止翼５は、上下のリング７ａ・７ｂによって上下方向に移動しないように構成されている。
【００２０】
従来の掘削撹拌装置の共回り防止翼５０の径方向先端部は、図２（Ａ）に示すように、径方向に直線的に延在する上下の軸方向両端部５２・５３が、正面視で軸方向に平行に延在する直線部５１によって接続されることにより、正面視で上下に２つの角部Ｃが形成されていた。このため、地盤の表層から中間層にかけて硬質な盛土等があるような場合には、共回り防止翼５０の径方向先端部の角部Ｃが土壌に引っ掛かることにより土壌との接触抵抗が大きくなり、掘削撹拌装置の掘進や後退が困難となっていた。
【００２１】
これに対し、本実施形態に係る掘削撹拌装置１の共回り防止翼５の径方向先端部は、掘削撹拌装置１の掘進時及び後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすことにより土壌との接触抵抗を低減させるように構成されている。
【００２２】
具体的には、図２（Ｂ）に示すように、共回り防止翼５の径方向先端部は、その軸方向中央部が軸方向両端部よりも径方向外側に突出するように形成されている。特に、本実施形態における共回り防止翼５の径方向先端部は、正面視で半円形状を呈する円弧部５ａを有しており、従来の共回り防止翼５０において形成されていた上下の角部Ｃを丸めて土壌を径方向外側に逃がす（土壌の引っ掛かりをなくす）ことに成功している。また、円弧部５ａは、共回り防止翼５の径方向先端部の軸方向における土壌との接触面積を低減させることができる。これにより、掘削撹拌装置１の掘進時及び後退時における土壌との接触抵抗を格段に低減させることができる。円弧部５ａは、総じて「接触抵抗低減部」として機能するものである。
【００２３】
次に、本実施形態に係る掘削撹拌装置１を使用した地盤改良方法について説明する。
【００２４】
まず、改良の対象となる地盤表面に掘削撹拌装置１の掘削軸２を当接させ、所定の駆動装置によって掘削軸２を回転駆動しつつ下方向へと直進的に移動（前進）させることにより、図３に示すように掘削翼３の直径に相当する掘削径Ｄ３を有する掘削孔Ｈを形成する。
【００２５】
この際、掘削軸２の先端付近に形成された吐出口からセメントミルク等の充填材を吐出することにより、掘削孔Ｈ内において土壌と充填材とを混在させる。また、掘削径Ｄ３よりも大きい直径Ｄ５を有する共回り防止翼５は、掘削孔Ｈの周囲の土壌に食い込み、掘削軸２と共に回転することなく土壌中を推進する。掘削翼３によって掘削された土壌の回転は共回り防止翼５によって抑制されることとなり、土壌と充填材とが撹拌翼４によって効率良く撹拌混合される。
【００２６】
そして、掘削軸２の先端が所定の深度に到達した段階で、所定の駆動装置によって掘削軸２を逆方向に回転駆動しつつ上方向へと直進的に移動（後退）させることにより、土壌と充填材とを撹拌翼４によって撹拌混合しながら掘削軸２を土壌から引き抜く。その後、充填材を固化させて改良柱を形成することにより、地盤改良を実現させる。
【００２７】
以上説明した実施形態に係る掘削撹拌装置１においては、共回り防止翼５の径方向先端部が、装置掘進時及び装置後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることにより土壌との接触抵抗を低減させるように形成されているので、表層から中間層にかけて硬質な盛り土等がある場合においても、共回り防止翼５が抵抗になって装置の掘進や後退が困難となることがない。従って、施工効率を向上させることができる。
【００２８】
なお、以上説明した実施形態においては、共回り防止翼５の径方向先端部に、正面視で半円形状を呈する円弧部５ａを設けた例を示したが、円弧部の形状は必ずしも半円形状を呈しなくてもよい。例えば、図４に示すように、正面視でより緩やかな（より曲率半径の大きい）円弧形状を呈する円弧部５ｂを採用することもできる。また、図５に示すように、共回り防止翼５の径方向先端部５ｃを正面視で半楕円形状に形成することもできる。これらの緩やかな円弧部５ｂや、正面視で半楕円形状に形成された径方向先端部５ｃを採用した場合においても、装置掘進時及び装置後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることができる。
【００２９】
また、以上説明した実施形態においては、共回り防止翼５の径方向先端部に円弧部５ａを設けた例を示したが、必ずしも円弧部を採用しなくてもよい。例えば、図６〜図８に示すように、共回り防止翼５の径方向先端部に、正面視で３つ以上（３つ、４つ、５つ、……等）の角部Ｃを形成する複数の直線部Ｌを設けてもよい。この際、共回り防止翼５の径方向先端部の軸方向中央部を軸方向両端部よりも径方向外側に突出させるようにする。
【００３０】
また、以上説明した実施形態においては、共回り防止翼５の径方向先端部の軸方向中央部を軸方向両端部よりも径方向外側に突出させた例を示したが、必ずしもこのような形状を採用しなくてもよい。例えば、図９に示すように、軸方向に沿って２個の円弧部５ｄを並べた形状を採用することもできる。このような形状を採用した場合においても、装置掘進時及び装置後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることができる。
【００３１】
また、共回り防止翼５の径方向先端部の構成は円弧部や角部に限られることはなく、掘削撹拌装置１の掘進時及び後退時に接触する土壌を径方向外側に逃がすとともに軸方向における土壌との接触面積を低減させることにより土壌との接触抵抗を低減させることができるものであればよい。例えば、図９に示すように、共回り防止翼５の径方向先端部に、掘削撹拌装置１の掘進時及び後退時に土壌との接触によって回転するローラ５ｅを取り付けることもできる。このようにすると、共回り防止翼５の径方向先端部に取り付けられたローラ５ｅにより、掘削撹拌装置１の掘進時及び後退時の双方において、土壌との接触抵抗をより一層低減させることができる。
【００３２】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる（例えば、雌雄のスプライン継手を上下入れ替えることができる）。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００３３】
１…掘削撹拌装置
２…掘削軸
３…掘削翼
４…撹拌翼
５…共回り防止翼
５ａ・５ｂ・５ｄ…円弧部
５ｅ…ローラ
６…ボス
Ｃ…角部
Ｌ…直線部
【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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