JP2013147789A - 地盤改良用掘削具および地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１回の穴掘り動作により、平面視で矩形状の穴をあける地盤改良用掘削具において、構成が簡素である地盤改良用掘削具を提供する。
【解決手段】中心軸Ｃ１，Ｃ２を回転中心にして回転する主軸回転体３，５と、主軸回転体３，５に設けられ、主軸回転体３，５の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る水平掘削部７，９と、主軸回転体３，５に設けられている連結体１１と、連結体１１に設けられ、主軸回転体３，５の回転力を用いて回転することで、水平掘削部７，９で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る垂直掘削部１３，１５と有する地盤改良用掘削具１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良用掘削具および地盤改良方法に係り、特に、地盤の土砂を削って穴をあけるものに関する。そして、穴内で削った土砂とスラリーとの混合体を作り、この混合体を硬化することで、地盤を改良するものに関する。

従来、２本の主軸回転体の下端のそれぞれに水平掘削刃を設け、また、上記２本の主軸回転体の下端側の部位のそれぞれに垂直掘削刃を設け、上記水平掘削刃と上記垂直掘削刃とを回転させつつ、上記水平掘削刃と上記垂直掘削刃とを下降させて、１回の穴掘り動作で、地盤に長円状の穴もしくは矩形状の穴をあけるものが知られている（たとえば特許文献１参照）。

特開昭５９−２２８５１９号公報

ところで、上記従来のものでは、垂直掘削刃を回転駆動するために、２本の主軸回転体の間に攪拌軸を設け、この攪拌軸の内側にチェーンを通して、このチェーンよって動力を伝達し垂直掘削刃を回転している。

したがって、平面視で矩形状の穴を設ける装置の構成が煩雑であるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、１回の穴掘り動作により、平面視で矩形状の穴をあける地盤改良用掘削具において、構成が簡素である地盤改良用掘削具と、この地盤改良用掘削具を用いた地盤改良方法とを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、中心軸が上下方向に延伸し、前記中心軸を回転中心にして回転する第１の主軸回転体と、中心軸が上下方向に延伸して、前記第１の主軸回転体から所定の距離だけ離れて設けられ、前記中心軸を回転中心にして回転する第２の主軸回転体と、前記第１の主軸回転体に設けられ、前記第１の主軸回転体の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る第１の水平掘削部と、前記第２の主軸回転体に設けられ、前記第２の主軸回転体の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る第２の水平掘削部と、前記各水平掘削部の上方で前記各水平掘削部から離れ、一端部側の部位が前記第１の主軸回転体に係合し、他端部側の部位が前記第２の主軸回転体に係合して、前記各主軸回転体に設けられている連結体と、前記第１の水平掘削部の上方で前記第１の水平掘削部から離れて前記連結体に回転自在に設けられ、前記第１の主軸回転体の回転力を用いて回転することで、前記第１の水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る第１の垂直掘削部と、前記第２の水平掘削部の上方で前記第２の水平掘削部から離れて前記連結体に回転自在に設けられ、前記第２の主軸回転体の回転力を用いて回転することで、前記第２の水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る第２の垂直掘削部とを有する地盤改良用掘削具である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地盤改良用掘削具において、前記第１の主軸回転体に設けられた突出体である第１の主軸回転体側突出体と、前記第１の垂直掘削部に設けられ前記第１の主軸回転体側突出体に係合する突出体である第１の垂直掘削部側突出体とを具備した第１の垂直掘削部駆動部と、前記第２の主軸回転体に設けられた突出体である第２の主軸回転体側突出体と、前記第２の垂直掘削部に設けられ前記第２の主軸回転体側突出体に係合する突出体である第２の垂直掘削部側突出体とを具備した第２の垂直掘削部駆動部とを有し、前記第１の垂直掘削部は、第１の垂直掘削部駆動部によって回転駆動するように構成されており、前記第２の垂直掘削部は、第２の垂直掘削部駆動部によって回転駆動するように構成されている地盤改良用掘削具である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の地盤改良用掘削具おいて、前記垂直掘削部の垂直掘削刃は、「Ｌ」字状に形成されており、この「Ｌ」字状の垂直掘削刃の角部を用いて、前記水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張するように構成されている地盤改良用掘削具である。

請求項４に記載の発明は、中心軸が上下方向に延伸し、前記中心軸を回転中心にして回転する主軸回転体と、前記主軸回転体に設けられ、前記主軸回転体の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る水平掘削部と、前記水平掘削部の上方で前記水平掘削部から離れ、前記主軸回転体に係合して前記主軸回転体に設けられている垂直掘削部支持体と、前記主軸回転体が回転しても前記垂直掘削部支持体の回転を阻止するように、前記垂直掘削部支持体を支持する回り止め部と、前記水平掘削部の上方で前記水平掘削部から離れて前記垂直掘削部支持体に回転自在に設けられ、前記主軸回転体の回転力を用いて回転することで、前記水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る垂直掘削部とを有する地盤改良用掘削具である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削具を用いて穴を掘るとともに、この掘ったところにスラリーを供給し、掘削した土砂と供給されたスラリーとを混合する地盤掘削工程と、前記地盤掘削工程で穴を掘りスラリーを混合した後、前記地盤改良用掘削具を上方に移動して前記穴から前記地盤改良用掘削具引き抜く引き抜き工程とを有する地盤改良方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削具を用いて穴を掘る地盤掘削工程と、前記地盤掘削工程で穴を掘った後、前記地盤改良用掘削具引き抜くとともに、スラリーを供給し、掘削した土砂と供給されたスラリーとを混合する引き抜き工程とを有する地盤改良方法である。

本発明によれば、１回の穴掘り動作により、平面視で矩形状の穴をあける地盤改良用掘削具において、構成が簡素である地盤改良用掘削具と、この地盤改良用掘削具を用いた地盤改良方法とを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る地盤改良用掘削具の概略構成を示す正面図である。 図１におけるＩＩ矢視図であって、地盤改良用掘削具の概略構成を示す側面図である。 図１におけるＩＩＩ矢視図であって、地盤改良用掘削具の概略構成を示す平面図である。 地盤改良用掘削具で生成された穴の形状を示す平面図である。 垂直掘削部の概略構成を示す図である。 垂直掘削部駆動部における主軸回転体側突出体等の概略構成を示す図である。 連結体の概略構成を示す図であり、（ａ）は連結体の平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＶＩＩＢ矢視図であって連結体の正面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＶＩＩＣ矢視図であって連結体の側面図である。 地盤改良用掘削具を用いた地盤改良方法の概要を示す図である。 変形例に係る水平掘削部の概略構成を示す図であり、（ａ）は図１におけるＩＸ部に対応した図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＸＢ矢視図である。 変形例に係る水平掘削部の概略構成を示す図であり、（ａ）は図１におけるＩＸ部に対応した図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＢ矢視図である。 変形例に係る地盤改良用掘削具の概略構成を示す平面図である。 変形例に係る地盤改良用掘削具の概略構成を示す平面図である。

本発明の実施形態に係る地盤改良用掘削具１は、図１〜図３等で示すように、第１の主軸回転体３と第２の主軸回転体５と第１の水平掘削部７と第２の水平掘削部９と連結体１１と第１の垂直掘削部１３と第２の垂直掘削部１５とを備えて構成されている。

ここで、説明の便宜のために、水平な一方向を横方向とし、水平な他の一方向であって横方向に垂直な方向を縦方向とする。

第１の主軸回転体３は、細長い円柱状に形成されており、中心軸Ｃ１が上下方向に延伸しており、中心軸Ｃ１を回転中心にして回転するようになっている。

第２の主軸回転体５も、細長い円柱状に形成されており、中心軸Ｃ２が上下方向に延伸しており、中心軸Ｃ２を回転中心にして回転するようになっている。また、第２の主軸回転体５は、第１の主軸回転体３から所定の距離だけ離れて設けられている（中心軸Ｃ１と中心軸Ｃ２との間が距離Ｐ１だけ離れている）。

これにより、第１の主軸回転体３と第２の主軸回転体５とは、お互いが平行になって上下方向に延伸している。

各主軸回転体（一対の主軸回転体）３，５は、たとえば、特開２００７−３０８９２３号公報に記載されている地盤改良用掘削装置に設置されて使用されるようになっている。すなわち、各主軸回転体３，５は、この上端が上記地盤改良用掘削装置に係合して上記地盤改良用掘削装置に設置され、上記地盤改良用掘削装置によって、中心軸Ｃ１，Ｃ２を回転中心にして回転するようになっている。

各主軸回転体３，５のそれぞれの回転方向は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、各主軸回転体３，５のそれぞれは、同期して回転しないが、１つのアクチュエータの回転出力軸からギヤ等を用いた動力伝達部を介して回転駆動することで、同期して回転するようになっていてもよい。

また、各主軸回転体３，５のそれぞれには、スラリーを供給するための供給路（たとえば、図示しない貫通孔）が設けており、上記地盤改良用掘削装置から供給されたスラリーが、上記供給路を通って、各主軸回転体３，５の下端近傍で、各主軸回転体３，５の外部に吐出されるようになっている。

第１の水平掘削部７は、第１の主軸回転体３の下端もしくは下端近傍に設けられている。そして、第１の主軸回転体３が回転するとともに下降することによって、図３で示すように、第１の水平掘削部７が、平面視（上下方向から見たときに）で円形状の穴（中心軸Ｃ１を中心とした円形状の穴）ＣＲ１を掘るようになっている。

第２の水平掘削部９は、第２の主軸回転体５の下端もしくは下端近傍に設けられている。そして、第２の主軸回転体５が回転するとともに下降することによって、第２の水平掘削部９も、平面視で円形状の穴（中心軸Ｃ２を中心とした円形状の穴）ＣＲ２を掘るようになっている。

連結体１１は、各水平掘削部７，９の上方で各水平掘削部７，９から僅かに離れて、各主軸回転体３，５に設けられている。すなわち、連結体１１は、長手方向の一端部側の部位が第１の主軸回転体３に係合し、長手方向の他端部側の部位が第２の主軸回転体５に係合して、各主軸回転体３，５の下端近傍で各主軸回転体３，５に支持されている。

各主軸回転体３，５と連結体１１とは滑り対偶をなして係合しており、各主軸回転体３，５が回転しても、連結体１１は回転せず、各主軸回転体３，５の間で延伸している。さらに、連結体１１は、各主軸回転体３，５の中心軸Ｃ１，Ｃ２の延伸方向（上下方向）で各主軸回転体３，５に対して相対的に移動しないようになっている。

第１の垂直掘削部１３は、第１の水平掘削部７の上方で第１の水平掘削部７から僅かに離れて連結体１１に回転自在に設けられている。そして、第１の主軸回転体３の回転力を用いて回転することで、第１の垂直掘削部１３が、第１の水平掘削部７で掘った円形状の穴ＣＲ１を拡張して平面視で矩形状の穴（中心軸Ｃ１を中心とする矩形状の穴）ＳＱ３を掘るようになっている。

第２の垂直掘削部１５は、第２の水平掘削部９の上方で第２の水平掘削部９から僅かに離れて連結体１１に回転自在に設けられている。そして、第２の主軸回転体５の回転力を用いて回転することで、第２の垂直掘削部１５が、第２の水平掘削部９で掘った円形状の穴ＣＲ２を拡張して平面視で矩形状の穴（中心軸Ｃ２を中心とする矩形状の穴）ＳＱ６を掘るようになっている。

ここで、垂直掘削部１３，１５の回転駆動について詳しく説明する。地盤改良用掘削具１には、第１の垂直掘削部駆動部１７と第２の垂直掘削部駆動部１９とが設けられている。

第１の垂直掘削部駆動部１７は、第１の主軸回転体側突出体２１と第１の垂直掘削部側突出体２３とを具備している。第１の主軸回転体側突出体２１は、第１の主軸回転体３に一体的に設けられている。また、第１の主軸回転体側突出体２１と第１の垂直掘削部側突出体２３とは、カバーで覆われておらず剥き出し状態になっていることで、穴を掘るときに土砂と接触するようになっている。

第２の垂直掘削部駆動部１９は、第２の主軸回転体側突出体２５と第２の垂直掘削部側突出体２７とを具備している。第２の主軸回転体側突出体２５は、第２の主軸回転体５に一体的に設けられている。また、第２の主軸回転体側突出体２５や第２の垂直掘削部側突出体２７も、カバーで覆われておらず剥き出し状態になっていることで、穴を掘るときに削った土砂と接触するようになっている。

そして、第１の垂直掘削部１３は、第１の主軸回転体側突出体２１と第１の垂直掘削部側突出体２３が係合（適宜当接）することで、第１の垂直掘削部駆動部１７によって回転駆動するように構成されている。

また、第２の垂直掘削部１５も、第２の主軸回転体側突出体２５と第２の垂直掘削部側突出体２７が係合（適宜当接）することで、第２の垂直掘削部駆動部１９によって回転駆動するように構成されている。

第１の水平掘削部７は、第１の主軸回転体３の下端もしくは下端近傍で第１の主軸回転体３から水平方向に所定の長さ延出して第１の主軸回転体３に一体的に設けられているアーム２９と、このアーム２９に設けられている水平掘削刃３１とを備えて構成されている。

そして、第１の主軸回転体３が回転することで、水平掘削刃３１によって地盤を構成している土砂が削られて、平面視において、円形状の掘削部（半径が第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１とアーム２９の先端との間の距離になっている円形状の掘削部）ＣＲ１が形成されるようになっている。さらに、第１の主軸回転体３が回転しつつ下降することで、水平掘削刃３１によって地盤を構成している土砂が削られて、円柱状の穴ＣＲ１が形成されるようになっている。

アーム２９は、たとえば２本設けられており、各アーム２９は第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１に対して対称になっている。なお、アーム２９を1本だけ設けた構成であってもよいし、３本以上の複数本設けら構成であってもよい。３本以上の複数本設けた構成では、各アーム２９は、第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１から放射状に延びているものとする。すなわち、平面視すると、各アーム２９が、第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１まわりの１周分の角度（３６０°の角度）を、当分配しているものとする。各アーム２９の突出長さは、お互いが等しくなっているが、お互いが異なっていてもよい。

第２の水平掘削部９も、第１の水平掘削部７と同様にして、アーム３３と水平掘削刃３５とを備えて構成されており、第２の主軸回転体５が回転し下降することで、円柱状の穴ＣＲ２が形成されるようになっている。なお、第２の水平掘削部９のアーム３３の突出長さは、第１の水平掘削部７のアーム２９の突出長さよりも短くなっているが、第１の水平掘削部７のアーム２９の突出長さと等しくなっていてもよい。

第１の水平掘削部７と第２の水平掘削部９とによって形成された穴ＣＲ１，ＣＲ２を平面視すると、２つの円形状の穴ＣＲ１，ＣＲ２同士が僅かに離れているが（図３参照）、２つの円形状の穴ＣＲ１，ＣＲ２の同士がお互いに接していてもよいし（外周同士がお互いに接していてもよいし）、２つの円形状の穴ＣＲ１，ＣＲ２の同士が一部で重なったダルマ形状になっていてもよい。

第１の垂直掘削部１３は、図３等で示すように、一対で構成されており、第１の主軸回転体３の側（図３の左側）に設けられている。

一方の第１の垂直掘削部１３Ａは、所定の中心面（第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１と第２の主軸回転体５の中心軸Ｃ２と連結体１１の中心軸Ｃ５とを含む平面；地盤改良用掘削具１の中心を通り上下方向と横方向とに展開している平面）に対して一方の側（縦方向で一方の側；図３では下側）に設けられている。

一方の第１の垂直掘削部１３Ａは、連結体１１の長手方向（図３の左右方向）の一端部側の部位で連結体１１に回動自在に係合している第１の垂直掘削部本体部３７と、この第１の垂直掘削部本体部３７に設けられたアーム３９と、このアーム３９に設けられている垂直掘削刃４１とを備えて構成されている。

第１の垂直掘削部本体部３７の回転中心軸Ｃ３は、第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１と直交し水平方向に延伸しているとともに、連結体１１の長手方向（軸Ｃ５）に対して直交している。さらに説明すると、軸Ｃ１は上下方向に延伸しており、軸Ｃ３は縦方向に延伸しており、軸Ｃ５は横方向に延伸しており、軸Ｃ１と軸Ｃ３と軸Ｃ５とは、１点で交わっておりお互いが直交している。

一方の第１の垂直掘削部１３Ａのアーム３９は、たとえば複数（図１等では８本）設けられており、各アーム３９は、第１の垂直掘削部本体部３７から放射状に突出している。一方の第１の垂直掘削部１３Ａの各アーム３９それぞれの突出方向は、第１の垂直掘削部本体部３７の回転中心軸Ｃ３に対してたとえば直交している。一方の第１の垂直掘削部１３Ａの各アーム３９それぞれの突出長さは、たとえばお互いが等しくなっている。

そして、第１の垂直掘削部本体部３７（一方の第１の垂直掘削部１３Ａのアーム３９）が回転することで、アーム３９に一体的に設けられている垂直掘削刃４１によって地盤を構成している土砂が削られて、側面視において（第１の垂直掘削部本体部３７の回転中心軸Ｃ３の延伸方向から見て）円形状の掘削部（半径が第１の垂直掘削部本体部３７の回転中心軸Ｃ３とアーム３９に設けられている垂直掘削刃４１の先端との間の距離になっている円形状の掘削部）ＣＲ３が形成されるようになっている（図１参照）。

また、第１の垂直掘削部本体部３７（一方の第１の垂直掘削部１３Ａのアーム３９）が回転することで、アーム３９に一体的に設けられている垂直掘削刃４１によって地盤を構成している土砂が削られて、平面視において、矩形状の掘削部ＳＱ１が形成されるようになっている。平面視における矩形状の掘削部ＳＱ１の一対の辺（横方向に延伸しお互いが対向している２本の辺）の延伸方向は、連結体１１の長手方向と一致しており、平面視における矩形状の掘削部ＳＱ１の他の一対の辺（縦方向に延伸しお互いが対向している２本の辺）の延伸方向は、第１の垂直掘削部本体部３７の回転中心軸Ｃ３の延伸方向と一致している（図３参照）。

平面視における矩形状の掘削部（一方の第１の垂直掘削部１３Ａによる掘削部）ＳＱ１の横方向の寸法は、図１における円ＣＲ１の直径とほぼ等しくなっており、平面視における矩形状の掘削部ＳＱ１の縦方向の寸法は、横方向の寸法よりも小さく、横方向の寸法の１／２程度になっている。

他方の第１の垂直掘削部（図３の左上の垂直掘削部）１３Ｂは、一方の第１の垂直掘削部１３Ａと同様に構成されており、所定の中心面（第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１と第２の主軸回転体５の中心軸Ｃ２と連結体１１の中心軸Ｃ５とを含む平面）に対して、一方の第１の垂直掘削部１３Ａと対称に配置されている（図３等参照）。

そして、他方の第１の垂直掘削部１３Ｂの垂直掘削部本体部３７（他方の第１の垂直掘削部１３Ｂのアーム３９）が回転することで、アーム３９に一体的に設けられている垂直掘削刃４１によって地盤を構成している土砂が削られて、縦方向から見て円形状の掘削部ＣＲ３が形成され（図１参照）、平面視において矩形状の掘削部ＳＱ２が形成されるようになっている（図３参照）。

さらに、一対の第１の垂直掘削部１３Ａ，１３Ｂと第１の水平掘削部７とによって、たとえば、平面視においてほぼ正方形状の掘削部ＳＱ３が形成されるようになっている（図３参照）。すなわち、前述したように、第１の水平掘削部７で掘った円形状の穴ＣＲ１が第１の垂直掘削部１３で拡張され、平面視で矩形状の穴ＳＱ３が形成されるようになっている。

すでに理解されるように、平面視において、この正方形状の掘削部ＳＱ３の内側に、第１の水平掘削部７で形成された円形状の掘削部ＣＲ１が位置している。なお、円形状の掘削部ＣＲ１の外周が正方形状の掘削部ＳＱ３の辺に接していてもよいし、図３で示すように、第１の水平掘削部７で生成された円形状の掘削部ＣＲ１の一部が、一対の第１の垂直掘削部１３Ａ，１３Ｂと第１の水平掘削部７とによって生成された正方形状の掘削部ＳＱ３の外側に僅かに突出していてもよい。

第２の垂直掘削部１５は、第１の垂直掘削部１３と同様に構成されており、所定の中心面（第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１と第２の主軸回転体５の中心軸Ｃ２とを含む平面に対して直交している平面であって第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１と第２の主軸回転体５の中心軸Ｃ２との中間に位置している平面；地盤改良用掘削具１の中心を通り上下方向と縦方向とに展開している平面）に対して第１の垂直掘削部１３と対称に配置されている。

そして、第２の垂直掘削部１５によって、図１で示すように、中心軸Ｃ４を中心として円形状の掘削部ＣＲ４が形成され、図３で示しように、矩形状の掘削部ＳＱ４，ＳＱ５，ＳＱ６が形成され、さらに、図４等で示すような平面視において長方形状の掘削部ＳＱ７が形成されるようになっている。

なお、矩形状の掘削部ＳＱ３と矩形状の掘削部ＳＱ６とはお互いが接しているが、横方向で、お互いが僅かに離れていてもよい。

第１の垂直掘削部駆動部１７について詳しく説明すると、第１の主軸回転体側突出体２１は、たとえば、細長い円柱状に形成されて複数本（たとえば８本）設けられており（図６参照）、連結体１１の上方で第１の主軸回転体３から放射状になって突出している（第１の各主軸回転体側突出体２１の中心軸が第１の主軸回転体３の中心軸Ｃ１に対して放射状になっている）。第１の主軸回転体側突出体２１の突出長さは、お互いが等しくなっており、第１の垂直掘削部１３のアーム３９の突出長さよりも短くなっている（図２参照）。

お互いが隣接している第１の主軸回転体側突出体２１同士の間には、扇形状の空間（主軸回転体側突出体側扇形状空間）になっている。

なお、第１の主軸回転体側突出体２１が、第１の水平掘削部７の上方であって連結体１１の下方に設けられていてもよい。

第１の垂直掘削部側突出体２３は、第１の主軸回転体側突出体２１とほぼ同形状に形成されて複数本（たとえば、第１の垂直切削部１３Ａのアーム３９の本数と同じ数である８本）設けられており（図５参照）、軸Ｃ３の延伸方向から見ると各アーム３９のそれぞれに各第１の主軸回転体側突出体２１のそれぞれが重なって、各アーム３９が、第１の垂直掘削部本体部３７から放射状になって突出している（第１の垂直掘削部側突出体２３の中心軸が第１の垂直掘削部本体部３７の回転中心軸Ｃ３に対して放射状になっている）。第１の垂直掘削部側突出体２３の突出長さは、第１の主軸回転体側突出体２１の突出長さとほぼ等しくなっている。

また、第１の各主軸回転体側突出体２１（第１の垂直掘削部側突出体２３）の間に、少なくとも１本の第１の垂直掘削部側突出体２３（第１の各主軸回転体側突出体２１）が入り込んでいる。これにより、第１の主軸回転体３が回転すると、突出体２１、２３同士が当接して、一対の第１の垂直掘削部本体部３７（第１の垂直掘削部１３のアーム３９と垂直掘削刃４１）が回転するようになっている。

お互いが隣接している第１の垂直掘削部側突出体２３同士の間も、扇形状の空間（垂直掘削部側突出体側扇形状空間）になっている。

そして、上記主軸回転体側突出体側扇形状空間内（垂直掘削部側突出体側扇形状空間）に、１本の第１の垂直掘削部側突出体２３（１本の第１の主軸回転体側突出体２１）が入り込んだ状態では、第１の主軸回転体側突出体２１と第１の垂直掘削部側突出体２３との間に、所定の大きさの間隙（削った土砂とスラリーとの混合物が詰まることがない程度の間隙；第１の主軸回転体側突出体２１や第１の垂直掘削部側突出体２３の外径程度の間隙）が形成されている（図３参照）。

第１の主軸回転体側突出体２１と第１の垂直掘削部側突出体２３とは、平面視において、第１の水平掘削部７の内側に位置しており（図３参照）、側面視において（縦方向から見たときに）、第１の垂直掘削部１３の内側に位置しており（図１参照）、側面視において（横方向から見たときに）、第１の垂直掘削部１３の内側に位置している。

第２の垂直掘削部駆動部１９は、第１の垂直掘削部駆動部１７と同様に構成され第２の主軸回転体５や第２の垂直掘削部１５に設置されている。これにより、第２の主軸回転体５が回転すると、一対の第２の垂直掘削部１５（垂直掘削部本体部３７のアーム３９と垂直掘削刃４１）が回転するようになっている。

また、垂直掘削部１３，１５の垂直掘削刃４１は、図２や図３で示すように、「Ｌ」字状に形成されており、この「Ｌ」字状の垂直掘削刃４１の角部とこの角部周辺の部位を用いて、水平掘削部７，９で掘った円形状の穴を拡張するように構成されている。

地盤改良用掘削具１についてさらに詳しく説明する。

連結体１１は、図７で示すように、連結部４３と主軸回転体係合部４５と垂直掘削部支持部４７とを備えて構成されている。連結部４３は円柱状等の柱状に形成されている。主軸回転体係合部４５は、円筒状に形成されており、連結部４３の長手方向の一端部および他端部で連結部４３に一体的に設けられている。

垂直掘削部支持部４７は、円柱状に形成されている。また、垂直掘削部支持部４７は、連結部４３の長手方向の一端部に設けられている主軸回転体係合部４５の外周に一対で一体的に設けられており、連結部４３の長手方向の他端部に設けられている主軸回転体係合部４５の外周に一対で一体的に設けられている。これにより、連結体１１は、平面視で「Ｈ」字状になっている（図７（ａ）参照）。

そして、連結体１１は、ベアリング４９を介して各主軸回転体３，５に支持されている。これにより、各主軸回転体３，５が回転しても、連結体１１は、回転しないようになっている（図１参照）。

第１の主軸回転体３の上部（第１の垂直掘削部１３の上方）には、図１で示すように、第１の水平掘削部７と同様な羽根５１が設けられている。同様にして、第２の主軸回転体５の上部には、第２の水平掘削部９と同様な羽根５３が設けられている。各羽根５１，５３は、地盤改良用掘削具１を上方に移動するときに、詳しくは後述する土砂とスラリーとの混合物を攪拌して、地盤改良用掘削具１を上方に移動しやすくするためのものである。

第１の垂直掘削部駆動部１７（第２の垂直掘削部駆動部１９）の第１の主軸回転体側突出体２１（第２の主軸回転体側突出体２５）は、図６で示すように、突出体支持部５７に一体的に設けられている。突出体支持部５７は円筒状に形成されている。主軸回転体側突出体２１，２５は、突出体支持部５７の外周から放射状に突出している。なお、主軸回転体側突出体２１，２５の基端部側は、円筒状の補強部材５５で覆われている。補強部材５５は、突出体支持部５７と主軸回転体側突出体２１，２５と一体化しており、主軸回転体側突出体２１，２５に生じる曲げモーメントに対して、主軸回転体側突出体２１，２５の基端部側を補強している。なお、主軸回転体側突出体２１（２５）と補強部材５５とを削りだし等で一体成形してあってもよい。

第１の主軸回転体側突出体２１（第１の主軸回転体側突出体２５）は、第１の主軸回転体３（第２の主軸回転体５）が垂直掘削部本体部３７を貫通するようにして、第１の主軸回転体３（第２の主軸回転体５）に一体的に設けられている。

なお、図１、図２、図３では、図が煩雑になることを防ぐために、一部の主軸回転体側突出体２１，２５の表示を省略してある。

第１の垂直掘削部１３（第２の垂直掘削部１５）は、図５で示すように、垂直掘削部本体部３７とアーム３９と垂直掘削刃４１とを備えて構成されている。垂直掘削部本体部３７は円筒状に形成されており、各アーム３９は、垂直掘削部本体部３７の外周から放射状に突出して垂直掘削部本体部３７に一体的に設けられている。

また、アーム３９は、「Ｌ」字状に形成されており、基端が垂直掘削部本体部３７の軸方向で垂直掘削部本体部３７の一端部側に係合している。アーム３９の先端側の部位は、垂直掘削部本体部３７の軸方向の他端部側に位置している。

垂直掘削刃４１も「Ｌ」字状に形成されており、アーム３９の先端部側（外側）でアーム３９に一体的に設けられている。

そして、第１の垂直掘削部１３（第２の垂直掘削部１５）は、図２で示すように、ベアリング５９を介して、連結体１１の垂直掘削部支持部４７に支持されており、中心軸Ｃ３（Ｃ４）を中心にして、垂直掘削部本体部３７とアーム３９と垂直掘削刃４１とが連結体１１に対して回転するようになっている。

第１の垂直掘削部駆動部１７（第２の垂直掘削部駆動部１９）の第１の垂直掘削部側突出体２３（第２の主軸回転体側突出体２７）は、図５で示すように、垂直掘削部本体部３７に一体的に設けられており、垂直掘削部本体部３７の外周から放射状に突出している。また、垂直掘削部側突出体２３，２７は、この基端が、垂直掘削部本体部３７の軸方向で垂直掘削部本体部３７の他端部側（図５（ｂ）で左側）に係合している。

なお、垂直掘削部側突出体２３，２７の基端部側は、円筒状の補強部材６１で覆われている。補強部材６１は、垂直掘削部本体部３７と垂直掘削部側突出体２３，２７と一体化しており、垂直掘削部側突出体２３，２７に生じる曲げモーメントに対して、垂直掘削部側突出体２３，２７の基端部側を補強している。なお、垂直掘削部側突出体２３，２７と補強部材６１とを削りだし等で一体成形してあってもよい。

また、図５（ｂ）に破線Ｌ１で示すように、垂直掘削部側突出体２３，２７を延長し、垂直掘削部側突出体２３，２７の先端をアーム３９に一体的に接合し、アーム３９と垂直掘削部側突出体２３，２７との剛性を高めてもよい。

次に、地盤改良用掘削具１を用いた地盤に改良方法について説明する。

初期状態として地面ＧＬの上に地盤改良用掘削具１が存在しているものとする（図８（ａ）参照）。

図８（ａ）で示す初期状態において、地盤改良用掘削具１の主軸回転体３，５（アーム２９，３３，３９）を回転させつつ各主軸回転体３，５を下降して穴を掘るとともに、この掘ったところにスラリーを供給し、掘削した土砂と供給されたスラリーとを、各アーム２９，３３，３９や突出体（図８では、参照符号非記載）の回転によって混合する（地盤掘削工程；図８（ｂ）参照）。

なお、各水平掘削部７，９と各垂直掘削部１３，１５によって削られた土砂は、穴から排出されないかもしくは穴内から上方に僅かに排出されるだけである。したがって穴は、空洞になっておらず、各水平掘削部７，９と各垂直掘削部１３，１５によって削られた土砂と吐出されたスラリーとの混合物で埋まっている。

続いて、前記地盤掘削工程で穴を掘りスラリーを混合した後、各アーム２９，３３，３９を回転しつつ地盤改良用掘削具１を上方に移動して前記穴から地盤改良用掘削具１を引き抜く（引き抜き工程；図８（ｃ）参照）。

続いて、前記引き抜き工程で地盤改良用掘削具１を引き抜いた後、経時変化によって前記掘削した土砂と供給されたスラリーとの混合物を硬化する（硬化工程）。

なお、地盤改良用掘削具１が下降するときにのみスラリーの供給がなされているが、地盤改良用掘削具１が上昇するとき（地盤改良用掘削具１を地盤から引き抜くとき）のみ、スラリーの供給がなされてもよいし、地盤改良用掘削具１が下降し上昇する両方のときに、スラリーの供給がなされてもよい。

地盤改良用掘削具１によれば、１回の穴掘り動作で地盤に矩形状の穴（四角柱状の穴）をあけることができるとともに（矩形状の硬化した地盤改良部を生成することができるとともに）、各垂直掘削部１３，１５が各主軸回転体３，５の回転力を用いて回転するように構成されているので、平面視で矩形状の穴をあける地盤改良用掘削具の構成が従来よりも簡素化されている。

また、従来の地盤改良用掘削具では、一対の主軸回転体の間に攪拌軸が設けられているので、削った土砂とスラリーとを攪拌して混合するときに、攪拌軸が抵抗になって余分な動力（エネルギー）が必要になってしまう。しかし、地盤改良用掘削具１は、攪拌軸が設けられていないので、上記エネルギーの無駄を無くすことができる。

また、地盤改良用掘削具１によれば、細長い各突出体２１，２３，２５，２７が剥き出し状態で露出しているので、これらの突出体２１，２３，２５，２７によっても削った土砂とスラリーとの攪拌がなされるようになっている。そして、土砂とスラリーとの混合を効率良く行うことができる。

また、ギヤやギヤボックスを用いることなく、主軸回転体３，５で垂直掘削部１３，１５を回転するようになっているので、削られた土砂や供給されたスラリーがギヤボックス内に入り込んで故障が発生することが無くなる。

また、地盤改良用掘削具１によれば、垂直掘削刃４１が「Ｌ」字状に形成されており、この「Ｌ」字状の垂直掘削刃４１の角部を用いて、水平掘削部７，９で掘った円形状の穴を拡張するように構成されているので、土砂の削り残しを無くして、水平掘削部７，９で掘った円形状の穴を矩形状の穴に確実に拡張することができる。

ところで、地盤改良用掘削具１において、突出体２１，２３，２５，２７の本数（１つの垂直掘削部本体部３７；１つの突出体支持部５７から突出している本数）を適宜変えてもよい。たとえば、第１の主軸回転体側突出体２１の本数ｎ（たとえば、「７」）と、第１の垂直掘削部側突出体２３の本数m（たとえば、「９」）とが、「１」以外の約数を持たない数であってもよい。

さらに、垂直掘削部１３（１５）のアーム３９の本数（１つの垂直掘削部本体部３７から突出している本数）ｋと、上記本数ｍ，ｎとを適宜変えてもよい。たとえば、第１の主軸回転体側突出体２１の本数ｎ（たとえば、「７」）と、第１の垂直掘削部側突出体２３の本数m（たとえば、「９」）と、垂直掘削部１３，１５のアーム３９の本数ｋ（たとえば、「８」）とが、「１」以外の約数を持たない数であってもよい。

また、上記本数ｋ，ｍ，ｎの関係が、次のいずれかになっていてもよい。ｋ＞ｍ＞ｎ、ｋ＞ｎ＞ｍ、ｍ＞ｋ＞ｎ、ｍ＞ｎ＞ｋ、ｎ＞ｋ＞ｍ、ｎ＞ｍ＞ｋ。ここで、上記不等号のいずれかが、等号（＝）になっていてもよい。

さらに、第１の主軸回転体側突出体２１の本数ｎと、第１の垂直掘削部側突出体２３の本数mと、垂直掘削部１３（１５）のアーム３９の本数ｋとが、「１」と「２」以外の約数を持たない数であってもよい。

また、地盤改良用掘削具１において、第１の水平掘削部７のアーム２９の長さと、第２の水平掘削部９のアーム３３の長さとがお互いに等しくなっていてもよい。このとき、図９（ｂ）で示すように、平面視において、各アーム２９，３３がお互いに干渉してしまうことを防止するために、図９（ａ）で示すように、上下方向で、各アーム２９，３３の位置を変えてある。

また、図１０で示すように、地盤改良用掘削具１において、第１の水平掘削部７のアーム２９の長さと、第２の水平掘削部９のアーム３３の長さとをお互いに等しくし、上下方向で、各アーム２９，３３の位置を同じにしてもよい。この場合においては、各アーム２９，３３がお互いに干渉してしまうことを防止するために、第１の主軸回転体３の回転と第２の主軸回転体５の回転とを同期させることとする。

また、図１１で示すように、１本の主軸回転体３と１つの水平掘削部７と１つの垂直掘削部１３（１３Ａ，１３Ｂ）とを用いて、穴を掘るようにしてもよい。この場合、垂直掘削部１３が、中心軸Ｃ１まわりで回動してしまうことを防止するために、回り止め部６３が設けられているものとする。

すなわち、図１１で示す地盤改良用掘削具１は、中心軸Ｃ１が上下方向に延伸し中心軸Ｃ１を回転中心にして回転する主軸回転体３と、主軸回転体３の下端もしくは下端近傍に設けられ主軸回転体３の回転によって平面視で円形状の穴を掘る水平掘削部７と、水平掘削部７の上方で水平掘削部７から僅かに離れ主軸回転体３に係合して主軸回転体３の下端近傍に設けられて主軸回転体３に支持されている垂直掘削部支持体６５と、主軸回転体３が回転しても垂直掘削部支持体６５の回転を阻止するように（垂直掘削部支持体６５がＣ１軸まわりで回転しないように）垂直掘削部支持体６５を支持する回り止め部６３と、水平掘削部７の上方で水平掘削部７から僅かに離れて垂直掘削部支持体６５に回転自在に設けられ主軸回転体３の回転力を用いて回転することで水平掘削部７で掘った円形状の穴を拡張し平面視で矩形状の穴を掘る垂直掘削部１３とを備えて構成されている。

さらに説明すると、垂直掘削部支持体６５は連結体１１と同様にして、主軸回転体３に係合している。回り止め部６３は、回り止め部材６７を備えて構成されている。回り止め部材６７は、円柱状に形成されており、下端部が垂直掘削部支持体６５に一体的に係合しており、垂直掘削部支持体６５から上方に、主軸回転体３と同様に延出している。

また、図１２で示すように、３本以上の複数の主軸回転体３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）等を用いて穴を掘るようにしてもよい。さらに、水平掘削部と垂直掘削部とを適宜組み合わせて、平面視で矩形以外の形状の穴（長円状、三角形状、多角形状）の穴を掘るようにしてもよい。

また、上記実施形態において、上部の攪拌羽根５１，５３を削除してもよい。この場合、各突出体２１，２５を長くして、土砂とスラリーとの混合物を攪拌するように構成することが望ましい。

１ 地盤改良用掘削具
３ 第１の主軸回転体
５ 第２の主軸回転体
７ 第１の水平掘削部
９ 第２の水平掘削部
１１ 連結体
１３ 第１の垂直掘削部
１５ 第２の垂直掘削部
１７ 第１の垂直掘削部駆動部
１９ 第２の垂直掘削部駆動部
２１ 第１の主軸回転体側突出体
２３ 第１の垂直掘削部側突出体
２５ 第２の主軸回転体側突出体
２７ 第２の垂直掘削部側突出体
４１ 垂直掘削刃
６３ 回り止め部
６５ 垂直掘削部支持体 廃棄
Ｃ１、Ｃ２ 中心軸

Claims (6)

1. 中心軸が上下方向に延伸し、前記中心軸を回転中心にして回転する第１の主軸回転体と、
   中心軸が上下方向に延伸して、前記第１の主軸回転体から所定の距離だけ離れて設けられ、前記中心軸を回転中心にして回転する第２の主軸回転体と、
   前記第１の主軸回転体に設けられ、前記第１の主軸回転体の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る第１の水平掘削部と、
   前記第２の主軸回転体に設けられ、前記第２の主軸回転体の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る第２の水平掘削部と、
   前記各水平掘削部の上方で前記各水平掘削部から離れ、一端部側の部位が前記第１の主軸回転体に係合し、他端部側の部位が前記第２の主軸回転体に係合して、前記各主軸回転体に設けられている連結体と、
   前記第１の水平掘削部の上方で前記第１の水平掘削部から離れて前記連結体に回転自在に設けられ、前記第１の主軸回転体の回転力を用いて回転することで、前記第１の水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る第１の垂直掘削部と、
   前記第２の水平掘削部の上方で前記第２の水平掘削部から離れて前記連結体に回転自在に設けられ、前記第２の主軸回転体の回転力を用いて回転することで、前記第２の水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る第２の垂直掘削部と、
   を有することを特徴とする地盤改良用掘削具。
2. 請求項１に記載の地盤改良用掘削具において、
   前記第１の主軸回転体に設けられた突出体である第１の主軸回転体側突出体と、前記第１の垂直掘削部に設けられ前記第１の主軸回転体側突出体に係合する突出体である第１の垂直掘削部側突出体とを具備した第１の垂直掘削部駆動部と、
   前記第２の主軸回転体に設けられた突出体である第２の主軸回転体側突出体と、前記第２の垂直掘削部に設けられ前記第２の主軸回転体側突出体に係合する突出体である第２の垂直掘削部側突出体とを具備した第２の垂直掘削部駆動部と、
   を有し、前記第１の垂直掘削部は、第１の垂直掘削部駆動部によって回転駆動するように構成されており、前記第２の垂直掘削部は、第２の垂直掘削部駆動部によって回転駆動するように構成されていることを特徴とする地盤改良用掘削具。
3. 請求項１または請求項２に記載の地盤改良用掘削具おいて、
   前記垂直掘削部の垂直掘削刃は、「Ｌ」字状に形成されており、この「Ｌ」字状の垂直掘削刃の角部を用いて、前記水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張するように構成されていることを特徴とする地盤改良用掘削具。
4. 中心軸が上下方向に延伸し、前記中心軸を回転中心にして回転する主軸回転体と、
   前記主軸回転体に設けられ、前記主軸回転体の回転によって、平面視で円形状の穴を掘る水平掘削部と、
   前記水平掘削部の上方で前記水平掘削部から離れ、前記主軸回転体に係合して前記主軸回転体に設けられている垂直掘削部支持体と、
   前記主軸回転体が回転しても前記垂直掘削部支持体の回転を阻止するように、前記垂直掘削部支持体を支持する回り止め部と、
   前記水平掘削部の上方で前記水平掘削部から離れて前記垂直掘削部支持体に回転自在に設けられ、前記主軸回転体の回転力を用いて回転することで、前記水平掘削部で掘った円形状の穴を拡張し、平面視で矩形状の穴を掘る垂直掘削部と、
   を有することを特徴とする地盤改良用掘削具。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削具を用いて穴を掘るとともに、この掘ったところにスラリーを供給し、掘削した土砂と供給されたスラリーとを混合する地盤掘削工程と、
   前記地盤掘削工程で穴を掘りスラリーを混合した後、前記地盤改良用掘削具を上方に移動して前記穴から前記地盤改良用掘削具引き抜く引き抜き工程と、
   を有することを特徴とする地盤改良方法。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削具を用いて穴を掘る地盤掘削工程と、
   前記地盤掘削工程で穴を掘った後、前記地盤改良用掘削具引き抜くとともに、スラリーを供給し、掘削した土砂と供給されたスラリーとを混合する引き抜き工程と、
   を有することを特徴とする地盤改良方法。

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