JP2018012957A - 機械攪拌地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大口径の機械攪拌地盤改良装置において、平面断面視でリング状とされた改良柱体を施工することができる機械攪拌地盤改良装置を提供する。
【解決手段】本発明の機械攪拌地盤改良装置１は、地盤を深さ方向に向けて円柱状に掘削し、掘削された円柱状の内部外周側の土壌である外周土壌２１側に、土質性状を改良するための乾燥状態の地盤改良材を供給し、地盤改良材と外周土壌２１を攪拌して混錬し、平面断面視でリング形状の改良柱体２０を地盤に施工可能とする掘削機構２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱地盤の土壌を改良する粉体噴射攪拌工法(DJM)において用いられる、機械攪拌地盤改良装置に関する。

従来より、軟弱地盤の土壌の上に構造物などの基礎を施工するためには、その土壌を強度の高いものにすると共に、安定した土質性状に改良する必要がある。
その軟弱地盤の土壌を改良する方法の一つとしては、例えば、地盤を深さ方向に向けて円柱状に掘削し、掘削された円柱状の土壌に、土質性状を改良するための地盤改良材を供給し、地盤改良材と土壌を攪拌して混錬して、改良柱体を地盤に施工する方法がある。

軟弱地盤の土壌を改良する技術としては、例えば、特許文献１、２に開示されているものがある。
特許文献１は、地盤改良装置の攪拌ヘッドを掘削土と硬化剤とを、十分な速度で、良好な撹拌混合をすることを目的としている。
具体的には、１軸式の地盤改良装置であって、回転方向の異なる下部撹拌部と上部撹拌部を備え、上部撹拌部及び下部撹拌部のそれぞれに、垂下撹拌翼、立設撹拌翼を備えている。これら垂下撹拌翼、立設撹拌翼の延設領域は、上下方向において重なるとともに、各撹拌翼の回転軌跡がすれ違うものとされている。硬化剤噴出位置（噴射ノズル）は中心軸にあり、硬化剤を外側に噴出させている。

特許文献２は、地盤改良施工時での変位の抑制をはかること、および大口径での地盤改良に適応させることの双方を実現可能とすることを目的としている。
具体的には、２軸式の地盤改良装置であって、各攪拌軸が互いに異なった方向に回転する構成であり、その下部撹拌部にある噴出口が攪拌軸に向かって開口し、硬化剤を噴出させている。つまり、この装置は、２軸式の断面形状を備える改良地盤を作成するために、口径全体にスラリー系地盤改良硬化剤を行き渡せる構成とされている。

特開平１０−５４０２５号公報 特開２００６−１８３３３３号公報

ところで、特許文献１は、装置の回転中心から噴出される硬化剤（改良材）を、この装置の口径全体に行き渡らせることを目的としたものであるが、大口径化されたことによって、装置が複雑な構成となっている。このような複雑な装置構成であると、掘削された土壌全体に改良材を均一的に行き渡らせることは困難であると考えられる。
また、装置を大口径化とすれば、それに伴い、動力を大きくする必要がある。そして、その大きな動力に対応することのできる強度を装置に備えなくてはならない。また、この装置では、土壌を改良する硬化剤が多く必要となり、製造コスト、掘削作業時におけるコストが高くなる。さらに、メンテナンス作業等を行う際には、装置の分解・組立を行う各種重機が必要となり、施工全体として環境負荷が高くなる。

次いで、特許文献２は、スラリー系地盤改良硬化剤（改良材）の供給口を掘削軸体に設けられている場合、供給される改良材が内側攪拌翼と外側攪拌翼のすれ違う場所まで行き渡らないことがある。
地盤改良装置の改良径が大きいと、改良材と土壌の混錬が全体に均一に行われないという問題が生じる。

そのため、従来の装置では、平面断面視で円盤状の改良柱体のみしか施工することができない。また、円盤状全体に対して土壌改良を行うため、改良材などの材料が多く必要になる、施工時間がかかるなどといった、施工に対するコストが嵩む虞がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、大口径の機械攪拌地盤改良装置において、平面断面視でリング状とされた改良柱体を施工することができる機械攪拌地盤改良装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる機械攪拌地盤改良装置は、地盤を深さ方向に向けて円柱状に掘削し、掘削された円柱状の内部外周側の土壌である外周土壌側に、土質性状を改良するための乾燥状態の地盤改良材を供給し、前記地盤改良材と前記外周土壌を攪拌して混錬し、平面断面視でリング形状の改良柱体を地盤に施工可能とする掘削機構を有することを特徴とする。

好ましくは、前記掘削機構は、軸心が上下方向を向き、内部に前記地盤改良材が流通する経路が設けられている攪拌軸体と、前記攪拌軸体の下端に配備され、且つ当該攪拌軸体の軸心回りに回転しながら下方向に移動して地盤を掘削する掘削体と、前記掘削体の上方の攪拌軸体に取り付けられ、且つ当該攪拌軸体の軸心回りに回転しながら掘削された前記外周土壌を攪拌して混錬する攪拌部と、を有し、前記攪拌部には、前記攪拌軸体内を通過してきた前記地盤改良材が流通する経路と、前記経路内を流通してきた前記地盤改良材を、前記攪拌軸体の軸心回りに回転しながら前記外周土壌に対して供給する供給口と、供給された前記地盤改良材が、前記外周土壌の内側に存在する内部土壌内に侵入することを防止する侵入防止部と、が設けられているとよい。

好ましくは、前記侵入防止部は、上下方向を向く板材であって、前記供給口に隣接し、且つ当該供給口より径方向内側に設けられているとよい。
好ましくは、前記地盤改良材と前記外周土壌を攪拌する攪拌翼が、前記侵入防止部より径方向外側、乃至は径方向内側に設けられているとよい。
好ましくは、前記地盤改良材が粉体とされ、前記粉体の地盤改良材を、前記外周土壌に直接噴射するとよい。

本発明によれば、大口径の機械攪拌地盤改良装置において、平面断面視でリング状とされた改良柱体を施工することができる。

本発明の機械攪拌地盤改良装置の概略を模式的に示した図である。 侵入防止部と供給口の位置関係を例示した底面図である。 侵入防止部の形状の一例を示した図である。 内側攪拌翼、外側攪拌翼の形状の一例（３枚翼）を示した図である。 本発明の機械攪拌地盤改良装置で施工された、安定な土質性状で且つ、強度の高い改良柱体を模式的に示した図である。

以下、本発明にかかる機械攪拌地盤改良装置１の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。従って、本発明の技術的範囲は、本実施形態に開示内容だけに限定されるものではない。
まず一般に、地盤改良技術としては、乾式（粉体式）と湿式に分けられる。本発明は、乾式の地盤改良技術である粉体噴射攪拌工法を対象とし、その工法に用いられる機械攪拌地盤改良装置を対象としている。

ところで、粉体噴射攪拌工法(DJM:DRY JET MIXING METHOD)とは、掘削機構２を有する機械攪拌地盤改良装置１を用いて、軟弱地盤中に乾燥状態にある粉状の地盤改良材（セメントなど）を供給し、その地盤改良材と土壌を攪拌混錬することにより、化学的に反応させて、土質性状を安定なものにすると共に、強度を高いもの改良する工法である。
図１は、本発明の機械攪拌地盤改良装置１の概略を模式的に示した図である。なお、図１に示した機械攪拌地盤改良装置１の構成は、一例である。

本発明の機械攪拌地盤改良装置１は、地盤を深さ方向に向けて円柱状に掘削し、掘削された円柱状の内部外周側の土壌である「外周土壌２１」のみに、土質性状を改良するための乾燥状態の地盤改良材を供給し、地盤改良材と外周土壌２１を攪拌して混錬し、平面断面視でリング形状の改良柱体２０（図５参照）を地盤に造成可能とする掘削機構２を有するものである。

すなわち、機械攪拌地盤改良装置１は、ドリルなどの掘削体７を用いて、所定の深さ（掘削最深部）となるまで、円柱状に掘削し、その攪拌の回転によって生じる外周土壌２１の空隙部に、地盤改良材（硬化剤）を供給（吐出）し、攪拌の回転に伴って、外周土壌２１に均等散布し、地盤改良材と外周土壌２１を攪拌・混錬して、外周土壌２１を改良するものである。

なお、地盤改良材から分離された空気（圧縮空気）は、土壌の間隙から地表に放出される。
「外周土壌２１」は、主として、後述する侵入防止部１８と外側攪拌翼１５の間やその近傍に存在する、掘削された、または、掘削される土壌のことを指している。また、「内部土壌２２」は、主として、侵入防止部１８より内側（外周土壌２１の内側）に存在する土壌のことを指している。

また、地盤改良材は、乾燥状態の粉状のものであって、例えば、粉体材料の生石灰、セメント、粒径の最大径が５ｍｍ以下のスラグ、排煙脱硫石膏などが挙げられる。
図１に示すように、掘削機構２は、軸心が上下方向を向き、内部に地盤改良材が流通する経路６が設けられている攪拌軸体３と、攪拌軸体３の下端に配備され、且つ当該攪拌軸体３の軸心回りに回転しながら下方向に移動して地盤を掘削する掘削体７と、掘削体７の上方の攪拌軸体３に取り付けられ、且つ当該攪拌軸体３の軸心回りに回転しながら掘削された外周土壌２１を攪拌して混錬する攪拌部１１と、を有する。

攪拌部１１には、攪拌軸体３内を通過してきた地盤改良材が流通する経路１３と、その経路１３内を流通してきた地盤改良材を、攪拌軸体３の軸心回りに回転しながら外周土壌２１に対して供給する供給口１４と、供給された地盤改良材が、外周土壌２１の内側に存在する内部土壌２２内に侵入することを防止する侵入防止部１８と、が設けられている。
なお、地盤改良材は、乾燥状態の粉状のものであって、例えば、粉体材料の生石灰、セメント、粒径の最大径が５ｍｍ以下のスラグ、排煙脱硫石膏などが挙げられる。

攪拌軸体３は、内部が中空とされ、上下方向軸心回りに回転可能とされている回転軸である。
詳しくは、攪拌軸体３は、内部が中空とされ、且つ上下方向軸心回りに回転可能とされた内側軸４（中央軸）と、その内側軸４を囲うように配備された筒状の外側軸５（外郭軸）とからなる二重筒状とされた回転軸である。

この攪拌軸体３は、内側軸４と外側軸５が相互に回転方向を任意に切り換えることが可能とされている。すなわち、外側軸５は、内側軸４の回転（正回転）に対して、異なる方向に回転（逆回転）することができるようになっている。
内側軸４と外側軸５の内部は、地盤改良材が流通する経路６となっている。
掘削体７は、地盤側を向く攪拌軸体３の先端（下端）に取り付けられていて、地盤を深さ方向に向けて、所定の深さとなるまで円柱状に掘削するものである。掘削体７としては、例えば、地盤を掘削する刃８（ビット）を複数備えた翼が、攪拌軸体３の径外方向の一方向及び他方向に延びるように配備されたものが挙げられる（図１参照）。

なお、回転した際に掘削体７が土壌に入り込みやすくするため、翼の回転方向側の辺が下方となるように、傾斜して取り付けられていると望ましい。
また、掘削体７の内部には、攪拌軸体３内の経路６と連通し且つ、地盤改良材が流通する経路９が設けられている。そして、この経路９の端部には、攪拌の回転によって土壌の空隙部に地盤改良材（地盤硬化剤）を供給する供給口１０が備えられている。

なお、掘削体７として、上記したビットを複数備えた翼を、攪拌軸体３回りに略等間隔に３つ備えたものなど、複数枚の翼で構成される形状であってもよい。また、ホールソーのような円盤状のドリルなどでもよい。
このとき、地盤改良材（地盤硬化剤）は、攪拌の回転によって生じる、土壌の空隙部に供給（吐出）される。

攪拌部１１は、回転する掘削体７によって掘削された土壌、特に外周土壌２１を攪拌・混錬するものであって、攪拌軸体３回りに回転する回転体である。この攪拌部１１は、掘削体７の上方であって、攪拌軸体３の軸心方向中途部に取り付けられている。
この攪拌部１１は、内側攪拌翼１２と外側攪拌翼１５とを備えていて、内側攪拌翼１２と外側攪拌翼１５は、相対的に正回転・逆回転する（すれ違うように回転する）構成とされている。

図１に示すように、内側攪拌翼１２は、内側軸４の軸心方向中途部に取り付けられていて、内側軸４の軸心回りに回転可能とされている。
本実施形態においては、内側攪拌翼１２は、軸心が水平方向を向き、且つ内部が中空とされた板材（翼）である。内側攪拌翼１２は、軸心が内側軸４の軸心に対して交差する方向に取り付けられている。すなわち、内側攪拌翼１２は、内側軸４に対して略直交するように取り付けられている。つまり、内側攪拌翼１２は、側面視で、内側軸４と内側攪拌翼１２が十字状の構成となるように取り付けられている。

この内側攪拌翼１２は、機械攪拌地盤改良装置１が掘削方向（地底方向）に動作しているとき、回転した際に掘削体７が掘削し、後述する攪拌翼１９が攪拌した土壌を、より攪拌・混練するものである。前述のように、さらに土壌に入り込んで、攪拌・混練しやすくするため、回転方向側の辺が下方となるように、傾斜して取り付けられている。
また、各内側攪拌翼１２の内部には、地盤改良材が流通する経路１３が設けられている。

経路１３は、内側軸４内の経路６と連通し且つ、略水平方向を向いている。地盤改良材は、内側軸４（攪拌軸体３）内の経路６を落下するように通過し、その後内側攪拌翼１２の経路１３に進入し、略水平方向を向いて、その経路１３の出口に進む。
供給口１４は、上記した地盤改良材が流通する経路１３の出口であり、侵入防止部１８と外側攪拌翼１５の間やその近傍に存在する掘削された土壌、または、掘削される土壌である外周土壌２１に対して、地盤改良材を供給するものである。

供給口１４は、撹拌領域の外周部分（外周土壌２１が存在する領域）に該当する、内側攪拌翼１２の両端部にそれぞれ設けられている。
供給口１４は、内側攪拌翼１２の回転により、乾燥状態の粉状の地盤改良材を撒くように、外周土壌２１中に供給する。
供給口１４は、上方の撹拌領域の外周部分と下方の撹拌領域の外周部分それぞれに、地盤改良材が供給できるように、内側攪拌翼１２に複数設けてられてもよい。

外側攪拌翼１５は、外側軸５の下端（先端）に取り付けられていて、外側軸５の軸心回りに回転可能とされている。
本実施形態においては、外側攪拌翼１５は、内側攪拌翼１２より外側に位置し、内側攪拌翼１２を囲うように配備されている。
外側攪拌翼１５は、水平方向の一方と他方に、内側攪拌翼１２の長さより長く延び、且つその両端部は垂れ下がるように屈曲した板材である。この外側攪拌翼１５は、屈曲部位が内側攪拌翼１２より外側に位置するように配備されている。

また、垂下部位の下端は内側軸４方向に屈曲し、その先端は内側軸４に接合されている。つまり、外側攪拌翼１５は、内側攪拌翼１２を囲うように配備されている。
この外側攪拌翼１５は、上側及び下側の径外方向を向く部位１６、１７が、回転した際に掘削体７が土壌に入り込んで、攪拌・混練しやすくするため、当該部位１６、１７の回転方向側の辺が下方となるように、傾斜して取り付けられていると望ましい。

また、外側攪拌翼１５は、例えば、上側の径外方向を向く部位１６を垂直方向に切断したときの断面形状が、台形を逆さ向きにした形状（長辺が上側で短辺が下側となる形状）である。つまり、外側攪拌翼１５の断面形状は、長辺が外側で短辺が内側となる台形形状である。
外側攪拌翼１５の断面形状を上記のような台形形状とすることで、回転する際に外側攪拌翼１５が土壌に入り込みやすくなるとともに、攪拌・混錬しやすくなる。

これら内側攪拌翼１２と外側攪拌翼１５は、相対的に正回転・逆回転する（すれ違うように回転する）構成とされている。また、外側攪拌翼１５と掘削体７は、土壌を攪拌する際の回転力による反力で、回転方向が切り替わる機構とされている。
なお、外側攪拌翼１５も、内側攪拌翼１２と同様に、内部が中空とされていてもよい。この場合、中空とされた外側攪拌翼１５の内部も、地盤改良材が流通する経路とし、その出口を供給口としてもよい。

侵入防止部１８は、地盤改良材が当該侵入防止部１８より内側の内部土壌２２に行き渡らないようにするためのものである。すなわち、侵入防止部１８は、できる限り地盤改良材が外周土壌２１に供給されるようにするものである。
言い換えれば、侵入防止部１８は、外周土壌２１に供給された地盤改良材が、内部土壌２２方向に行き難くするものであり、できる限り地盤改良材が外周土壌２２に留まるようにするものである。

侵入防止部１８は、上下方向を向く板材であって、供給口１４に隣接し、且つ当該供給口１４より径方向内側に設けられている。
侵入防止部１８は、供給口１４より攪拌軸体３側の内側攪拌翼１２に、且つその供給口１４に隣接するように設けられている。
侵入防止部１８は、例えば、地盤改良材が内部土壌２２に向かわないように、上下方向に延設された板材としていてもよい。また、侵入防止部１８は、平面が供給口１４の向きに対して交差する方向を向くように、内側攪拌翼１２に設けられていてもよい。侵入防止部１８は、内側軸４に取り付けられていてもよい。

侵入防止部１８の上下方向の長さは、地盤改良材が中心部（内部土壌２２側）に行きにくくし、且つ地盤改良材と外周土壌２１とが良く攪拌・混練されるような長さとするとよい。
次いで、供給口１４と侵入防止部１８の配備位置関係について、図を基に説明する。
図２は、侵入防止部１８と供給口１４の位置関係を例示した底面図である。

ここで、図２において、内側軸４の回転方向を時計回りに回転するとした場合とする。
図２（ａ）に示すように、平面視で、侵入防止部１８を供給口１４より内側で、且つ反時計回りの方向に突出するように内側攪拌翼１２に設け、供給口１４を内側軸４の時計回りに対して反時計回りの方向で、且つ侵入防止部１８に向くように設けているとよい。
図２（ｂ）に示すように、平面視で、侵入防止部１８を供給口１４より内側で、且つ内側攪拌翼１２の上面又は下面に重なるように設け、供給口１４を内側攪拌翼１２の端部から内側軸４側を向き、且つ侵入防止部１８に向くように設けているとよい。

一方、図２（ｃ）に示すように、地盤改良材が内部土壌２２に向かわないように、供給口１４を侵入防止部１８より外側であって、掘削外周面側に向いて設けていてもよい。侵入防止部１８は、平面視で、供給口１４より内側で、且つ回転方向に突出するように、内側攪拌翼１２に設けていてもよい。
上記のような位置関係とすることで、地盤改良材が侵入防止部１８に衝突して、外周土壌２１に跳ね返ることとなり、地盤改良材を外周土壌２１のみに供給することができる。

図３は、侵入防止部１８の形状の一例を示した図である。
例えば、図３（ａ）に示すように、侵入防止部１８は、平面視で回転方向に湾曲状（径方向外側に凸形状）とし、且つ内側攪拌翼１２より回転方向に突出状としていてもよい。
また、図３（ｂ）に示すように、侵入防止部１８は、平面視で円周方向に連続した円筒状に、内側攪拌翼１２に形成されていてもよい。

すなわち、侵入防止部１８は、回転中の攪拌部１１において、供給口１４の移動に対応する位置関係であれば、取り付け箇所は問わない。
図４は、内側攪拌翼１２、外側攪拌翼１５の形状の一例（３枚翼）を示した図である。
図４に示すように、内側攪拌翼１２及び外側攪拌翼１５は、１枚でもよいが撹拌性を鑑みると、平面視で径方向外側に向かって突出状に、２，３，４，５枚等、複数枚設けられているとよい。

内側攪拌翼１２、外側攪拌翼１５のいずれかが複数枚とされている場合、その全て攪拌翼１２，１５，１９に供給口１４が設けられていてもよいし、その攪拌翼１２，１５，１９うち一部にだけ設けられていてもよい。
また、供給口１４が各攪拌翼１２，１５，１９に複数設けられている場合、それに対応するように、複数の侵入防止部１８が設けられているとよい。

なお、内側攪拌翼１２、外側攪拌翼１５の形状は、特にその形状が限定されるものではなく従来技術のものとほぼ同じである。
侵入防止部１８を設けることで、撹拌領域の外周部分への地盤改良材の散布効果を高めているので、外周土壌２１のみに均一に供給することが可能となる。つまり、供給する地盤改良材と圧縮空気の量を少量とすることができる。

改良柱体２０を平面断面視でリング状にすることで、内部土壌２２（中心部）を必要以上に撹拌しなくてよくなる、内部土壌２２に対して地盤改良材を供給しなくてもよい。
すなわち、撹拌領域を少なくすることができるので、小さい動力で施工することができるとともに、施工期間を短縮することができる。
また、従来の装置のように、攪拌部１１中心に攪拌翼１９を多く配置する必要がないので、攪拌部１１の製造が簡易となる。

攪拌翼１９は、供給された地盤改良材と外周土壌２１及び内部土壌２２を、さらによく攪拌・混錬するものであり、撹拌領域の外周部分に配置される。
攪拌翼１９は、所定の平面を有する板材で形成されていて、外側攪拌翼１５の内壁面から内側に突出するように、対向する位置に一対設けられている。また、攪拌翼１９は、所定の平面を有する板材で形成されていて、内側軸４の外周面から外側に突出するように、一方向とその一方向と対応する他方向の位置に、一対設けられている。

例えば、外側攪拌翼１５の内壁面から内側に突出するように設けられた一対の攪拌翼１９は、外周土壌２１を攪拌・混練するものであり、内側軸４の外周面から外側に突出するように設けられた一対の攪拌翼１９は、内部土壌２２を攪拌・混練するものである。
この攪拌翼１９は、回転した際にそれぞれの土壌２１，２２に入り込んで、攪拌・混練しやすくするため、回転方向側の辺が下方となるように、傾斜して取り付けられていると望ましい。

すなわち、攪拌翼１９は、侵入防止部１８より径方向外側、乃至は径方向内側に設けられているとよい。
なお、本実施形態での攪拌翼１９は、一例であり、複数設けられていてもよい。また、攪拌翼１９の形状は、さらによく攪拌・混錬することができるものであれば、特に限定はしない。

また例えば、図１に示すように、攪拌翼１９が略水平方向を向いたものとした場合、外側攪拌翼１５から延びている撹拌翼１９と、内側軸４（攪拌軸体３）から延びている撹拌翼１９が上下方向で重なっている部分（オーバーラップ部分）に存在する土壌が、より撹拌・混練されやすくなるので、そのオーバーラップする位置が径方向外側、つまり、外周土壌２１の位置にあることが好ましい。

さらに、撹拌翼１９の長さを長くすれば、より中心側に地盤改良材が供給されにくくなるので、ドーナツ状の改良柱体２０を効率的且つ容易に施工することができる。
さて、侵入防止部１８に関し、その配備位置を変更することで、改良柱体２０（外周土壌２１の部位）の厚みが所望の厚みとなるようにすることができる。例えば、侵入防止部１８を径方向外側（外周側）に配置すれば、厚みの薄いドーナツ状に施工することができる。一方で、侵入防止部１８を径方向内側（中心側）に配置すれば、より厚みのあるドーナツ状の改良柱体２０を施工することができる。

下部に配備されている掘削体７（ドリル）で、掘削最深部に到達するまで地盤を円柱状に掘削しながら掘り進める。掘削最深部に到達してから引き抜くときに、粉体の地盤改良材（セメントなどの硬化剤）を、圧縮空気を用いて外周土壌２１に供給しながら、攪拌部１１を回転させる。地盤改良材は、攪拌の回転によって生じる、土壌の空隙部に供給（吐出）される。

なお、掘り進めるときに、地盤改良材を噴出させながら堀り進めてもよい。
供給された地盤改良材は、攪拌の回転に伴って、外周土壌２１（撹拌領域の外周部分）に均等散布され、外周土壌２１と攪拌・混錬される。地盤改良材から分離された空気（圧縮空気）は、土壌の間隙から地表に放出される。
内側攪拌翼１２と外側攪拌翼１５を相対的に正逆回転させて、地盤改良材と外周土壌２１を攪拌して混錬し、外周土壌２１を改良する。

ところで、上部の撹拌領域の外周部分のみから地盤改良材を供給すると、地盤改良材が掘削最深部まで供給されない。掘削最深部に存在する外周土壌２１を改良するためには、下部の撹拌領域の外周部分にある供給口１４から外周土壌２１へ地盤改良材を供給する。
つまり、供給口１４は、内側攪拌翼１２と外側攪拌翼１５のそれぞれに、複数設けられているとよい。

内側攪拌翼１２と外側攪拌翼１５は、それぞれが異なった方向に回転しており、この異なった回転により撹拌が促進される。例えば、内側攪拌翼１２が時計回りに回転していたとすると、外側攪拌翼１５は反時計回りに回転している。
このように、軟弱地盤中に乾燥状態の粉状の地盤改良材（セメントなど）を供給し、その改良材と土壌を攪拌混錬することにより、化学的に反応させて、図５に示すような、土質性状を安定なものにすると共に、強度が高められた平面断面視でリング状の改良柱体２０が施工できる。つまり、本発明は、乾式の地盤改良技術を対象にしているので、土質性状が安定し、且つ強い強度の高品質なリング状の改良柱体２０が施工できる。

また、必要量を少量とするといった地盤改良材の経済性や、改良柱体２０の施工速度の向上も図れる。また、土壌の改良範囲をできるだけ少なくすることができるので、小さな動力でリング状の改良柱体２０を施工することができる。
硬化剤を外周部分で噴出し衝突部で中心方向に硬化剤が行き渡らないようにすることで、平面断面視でリング状の改良柱体２０を施工できる。

このように、改良柱体２０を平面断面視でリング状とすることで、中心部を必要以上に撹拌しなくて済むので、小さい動力で装置を稼働させること（装置の動力等を省力化する）ができ、且つ地盤改良施工全体の環境負荷を減少させることができる。
また、改良柱体２０をリング状にすることで、硬化剤と噴出用の圧縮空気の量を減少させることができる。

土壌と地盤改良材を攪拌して混錬して土壌を改良する範囲が限定されるので、施工期間短縮が可能となる。
改良柱体２０を平面断面視でリング状とすることで、攪拌部１１の中心に攪拌翼１９などを多く配置する必要がなく、攪拌部１１が簡易な構成とすることができる。
なお、上記した本発明の技術は、種々ある機械攪拌地盤改良装置に適用可能である。例えば、本発明の技術を２軸式の機械攪拌地盤改良装置に適用することも可能である。但しこの場合、掘削する部位が重ならない場合はリング状改良柱体２０、掘削する部位が重なる場合は８の字状の改良柱体２０が施工することができる。

ところで、スラリー状系地盤改良硬化剤であると、噴出後撹拌されると掘削周辺部（掘削外周面）だけでなく中心部（内部土壌２２側）にも流れ込みやすくなるので、本発明のような改良柱体２０を、平面断面視でリング形状に施工することがやや難しいため、地盤改良材が粉体であるものが好ましい。地盤改良材が粉体とすることで、いわゆる乾式の工法となり、スラリー状系地盤改良硬化剤と異なり流動しないことから、より所望とされたリング状の改良柱体２０に施工することが効率的で簡易である。なおここで、粉体を使用する施工方法は粉体噴射撹拌工法とも呼ばれる。

つまり、地盤改良材が粉体である粉体噴射撹拌工法であると好ましい。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ 機械攪拌地盤改良装置
２ 掘削機構
３ 攪拌軸体
４ 内側軸
５ 外側軸
６ 経路
７ 掘削体
８ 刃
９ 経路
１０ 供給口
１１ 攪拌部
１２ 内側攪拌翼
１３ 経路
１４ 供給口
１５ 外側攪拌翼
１６ 部位（上側）
１７ 部位（下側）
１８ 侵入防止部
１９ 攪拌翼
２０ 改良柱体
２１ 外周土壌
２２ 内部土壌

Claims (5)

1. 地盤を深さ方向に向けて円柱状に掘削し、
   掘削された円柱状の内部外周側の土壌である外周土壌側に、土質性状を改良するための乾燥状態の地盤改良材を供給し、
   前記地盤改良材と前記外周土壌を攪拌して混錬し、平面断面視でリング形状の改良柱体を地盤に施工可能とする掘削機構を有する
   ことを特徴とする機械攪拌地盤改良装置。
2. 前記掘削機構は、
   軸心が上下方向を向き、内部に前記地盤改良材が流通する経路が設けられている攪拌軸体と、
   前記攪拌軸体の下端に配備され、且つ当該攪拌軸体の軸心回りに回転しながら下方向に移動して地盤を掘削する掘削体と、
   前記掘削体の上方の攪拌軸体に取り付けられ、且つ当該攪拌軸体の軸心回りに回転しながら掘削された前記外周土壌を攪拌して混錬する攪拌部と、を有し、
   前記攪拌部には、前記攪拌軸体内を通過してきた前記地盤改良材が流通する経路と、
   前記経路内を流通してきた前記地盤改良材を、前記攪拌軸体の軸心回りに回転しながら前記外周土壌に対して供給する供給口と、
   供給された前記地盤改良材が、前記外周土壌の内側に存在する内部土壌内に侵入することを防止する侵入防止部と、が設けられている。
   ことを特徴とする請求項１に記載の機械攪拌地盤改良装置。
3. 前記侵入防止部は、上下方向を向く板材であって、前記供給口に隣接し、且つ当該供給口より径方向内側に設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の機械攪拌地盤改良装置。
4. 前記地盤改良材と前記外周土壌を攪拌する攪拌翼が、前記侵入防止部より径方向外側、乃至は径方向内側に設けられている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の機械攪拌地盤改良装置。
5. 前記地盤改良材が粉体とされ、前記粉体の地盤改良材を、前記外周土壌に直接噴射することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の機械撹拌地盤改良装置。