JP2019100068A - 掘削・撹拌具 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺地盤の種類に左右されず、掘削・改良土の締まり込みに対応でき、共回り防止翼の周辺地盤への係合深さを最低限に抑え又は係合することなく共回り防止翼を回転方向に対して不動状態とし、翼の破損劣化と翼への土壌付着を可及的抑制でき、共回り現象を確実に防止して撹拌効率を飛躍的に向上させることができる掘削・撹拌具を提供する。【解決手段】上下方向に伸延した掘削・撹拌軸１と、掘削・撹拌軸１の下端に支持され地盤を掘削する掘削翼２と、掘削・撹拌軸１の外周面に支持され、掘削・撹拌軸１と一体に回転する駆動撹拌翼３と、掘削・撹拌軸１の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼５と、を備え、弧状撹拌翼５の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸１の回転中心線に対して偏心した位置にあることとした。【選択図】図１

Description

この発明は、地盤改良装置の掘削・撹拌具に関する。

従来、地盤改良装置の掘削・撹拌具には、掘削・撹拌軸と一体的に回転して掘削土を撹拌する駆動撹拌翼の他に、掘削・撹拌効率を向上させるべく種々の共回り防止翼を備えたものが提案されている。

一般的に、共回り防止翼は、水平板状に形成されており、掘削・撹拌軸に基端を支持し、水平端部を掘削孔の内周壁（以下、単に周辺地盤とも言う。）に係合固定することにより掘削・撹拌軸の回転に対し不動状態とし、駆動撹拌翼近傍に存在する掘削土や改良材、改良土等（以下、単に掘削・改良土とも言う。）に回転抵抗力を付与して「せん断力」を生起することにより、駆動撹拌翼と共に掘削・改良土が一体的に回転すること、所謂共回り現象を防止するものである。

しかしながら、このような水平板状の共回り防止翼を備えた掘削・撹拌具は、地盤の改良施工を行うにあたり、以下のような問題があった。

すなわち、共回り防止翼は、水平端部を掘削孔の周辺地盤に対し突出係合して、掘削孔の鉛直方向に沿って貫入させていくこととなるため、物理的負荷が大となり破損劣化を早めていた。

また、共回り防止翼は、いったん掘削孔の周辺地盤に係合固定されると、掘削・撹拌具の貫入動作時には大きな圧入力を、また、引抜き動作時には大きな摩擦力を必要とし、摩擦抵抗を大きくしてしまい施工障害を引き起こしていた。

かかる破損劣化や貫入・引抜き抵抗の問題に対し、一端で支持される共回り防止翼の回転軸（以下、回転中心線とも言う。）を偏心させた偏心軸とすることにより、水平形状の共回り防止翼の水平端部を掘削孔の周辺地盤へ間欠的に係合（以下、クランク的係合とも言う。）させる機構（以下、クランク的機構とも言う。）を備えた掘削・撹拌具が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献５参照。）。

このようなクランク的機構を備える掘削・撹拌具のうち、例えば特許文献３及び特許文献４に開示の技術は、偏心軸の軸方向に沿って共回り防止翼の枚数を３枚以上支持し、共回り防止翼の水平端部を周辺地盤へ確実にクランク的係合することができるとしている。

また、特許文献５に開示された技術は、共回り防止翼の回転中心線を傾斜して偏心した偏心軸とし、偏心軸に遊嵌したボス部に共回り防止翼を支持して構成している。

かかる技術によれば、掘削・撹拌軸の回転時には、共回り防止翼の周辺地盤へのクランク的係合と偏心軸の傾斜に沿う傾斜方向への起振動とを併用することにより、撹拌・改良土を共回り防止翼の上下方向に移動させて共回り現象を防止できるとしている。

特開平５−１３２９２６号 特開平５−１７９６３９号 特開平６−２６０３２号 実新第３０２４３５３号 特開平５−１７９６４０号

ところで、改良施工をする地盤には種々あり、土質特性別に分けると、泥や多量の水分を含んだ粘性土や緩い砂からなる比較的軟らかく脆い軟弱地盤、玉石混りの砂礫や岩盤などの比較的硬く強固な硬質地盤、また、これら軟弱及び硬質の地盤が層状に連なる互層地盤に大別される。

このように様々な土質特性を有する地盤を改良施工するにあたり、特許文献１及び特許文献２に開示の掘削・撹拌具は、改良施工対象が軟弱地盤である場合には、共回り防止翼の周辺地盤への間欠的な係合では、共回り防止翼を固定状態とすることができず、共回り現象を引き起こしていた。

また、特許文献３及び特許文献４に開示の掘削・撹拌具によれば、地盤の土質特性によって係合固定度に違いが生じるため、地盤に応じて複数枚の共回り防止翼の水平端部の周辺地盤への係合深さを予め考慮する必要がある。

従って、特許文献３及び特許文献４に開示の掘削・撹拌具において、貫入・引抜き施工に伴い異なる土質特性を有する互層地盤を改良施工する場合には、複数枚の共回り防止翼の水平端部の係合深さを個々に互層地盤に応じて設計することは現実的に不可能であった。

さらに、掘削・撹拌具に共回り防止翼を複数枚設けることは、翼表面と掘削・改良土との接触面積をいたずらに拡大させて共回り防止翼への掘削・改良土の土壌付着を増大させて翼同士の間における掘削・改良土の通過を阻害することとなり、却って共回り現象を助長させていた。

また、特許文献５に開示の掘削・撹拌具において、掘削・撹拌軸に対して一端で支持された共回り防止翼は、周辺地盤と係合した状態で偏心軸の回転に伴う起振動によりその翼端が上下方向に強制移動されることとなり、共回り防止翼の破損劣化を早めていた。

さらには、特許文献５に開示の掘削・撹拌具における共回り防止翼は、偏心軸の周面と同偏心軸に遊嵌したボス部内周面との接触負荷を大として摺動摩擦力を増大させ、掘削・撹拌軸の回転をボス部に伝えてしまい共回り防止翼の遊嵌状態を保持できず、結果、駆動撹拌翼と共に共回り防止翼が共回りする虞があった。

また、掘削孔内では、掘削・撹拌施工に伴い掘削・改良土の密度が大きくなることによる掘削・改良土の締まり込みが生じる。

このため、特許文献１〜５の掘削・撹拌具は、締まり込みの生じた掘削孔内において翼への土壌付着をさらに助長させて共回りを発生させるだけでなく、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作時の摩擦抵抗を大きくしたり、駆動回転翼の回転を不用意に規制するなど、施工障害を引き起こしていた。

さらに、周辺地盤への係合を基本とする特許文献１〜５の掘削・撹拌具では、間欠的な係合状態によって回転抵抗力を得るには共回り防止翼の係合深さを大きくする必要があり、その係合深さによる起振動や、貫入・引抜き時の圧入力によって、周辺地盤の崩壊を招き、撹拌混合されてない周辺土が改良体内の外周部に侵入することで、撹拌効率の低下を招いていた。

このように上記従来の掘削・撹拌具における共回り防止翼は、あらゆる地盤や掘削・改良土の締まり込みに対応できるものではなく、周辺地盤への係合を瞬間的として不動状態となる確率を低下させ、或いは係合できたとしても貫入・引抜き動作時の翼の破損劣化や撹拌性の不均一などの問題が生じ、また、翼表面への土壌付着を増大させてしまい、共回り現象を確実に防止できるものではなく、施工性を低下させていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、周辺地盤の種類に左右されず、掘削・改良土の締まり込みに対応でき、共回り防止翼の周辺地盤への係合深さを最低限に抑え又は係合することなく共回り防止翼を回転方向に対して不動状態とし、翼の破損劣化と翼への土壌付着を可及的抑制でき、共回り現象を確実に防止し、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌性能を向上させることができる掘削・撹拌具を提供する。

上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる掘削・撹拌具は、（１）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置にあることに特徴を有する。

また、本発明にかかる掘削・撹拌具は、以下の点にも特徴を有する。
（２）上記弧状撹拌翼による最大改良径は、掘削翼径以下とすること。
（３）上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させたこと。
（４）上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させたこと。
（５）上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたこと。

請求項１にかかる発明によれば、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置にあることとしたため、周辺地盤の種類に左右されず、掘削・改良土の締まり込みに対応でき、共回り防止翼の周辺地盤への係合深さを最低限に抑え又は係合することなく共回り防止翼を回転方向に対して不動状態とし、翼の破損劣化と翼への土壌付着を可及的抑制でき、共回り現象を確実に防止し、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌性能を向上させることができる。

ここで、掘削孔内における掘削・改良土（以下、改良体とも称す。）に対するせん断力の分布傾向は、土質特性、撹拌翼形状、掘削・撹拌軸への撹拌翼の配設位置等により、掘削・改良土に発生する撹拌影響範囲を決定する「せん断線」として定義される。図５は、掘削孔内の掘削・改良土における「せん断線」の概念を示す説明図である。また、図４は、軸方向視における掘削・撹拌具の作動状態を示す説明図である。

「せん断線」とは、図５に示すように改良体内において、その流動性や粘着性等により駆動撹拌翼の回転力の回動影響を受けて同翼につれ回される掘削・改良土と、回転駆動翼の直接的な影響を受けず静止状態、或いは駆動撹拌翼の回動影響を間接的に受けて回転が遅延した状態（以下、単に略静止状態とも言う。）の掘削・改良土と、に区分する線であり、掘削・改良土のせん断破断面を決定する線でもある。

すなわち、掘削孔内において「せん断線」により区分された掘削・改良土の撹拌域は、駆動撹拌翼近傍で回転する回転撹拌域（図５（ａ）及び図５（ｂ）中、せん断線により内側に区分された白抜き領域で示す。）と、駆動撹拌翼の影響を受けず静止又は回転遅延状態の静止撹拌域（図５（ａ）及び図５（ｂ）中、せん断線により外側に区分された一点鎖線の斜線領域で示す。）とに区分される。

このうち静止撹拌域は、駆動撹拌翼から遠くなればなるほど駆動撹拌翼の駆動回転の影響が掘削・改良土に伝わらないため、掘削孔内の周辺地盤近傍、すなわち改良体外周部ほど形成されやすい傾向にある。

すなわち、本発明にかかる掘削・撹拌具は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように回転中心線を偏心した弧状撹拌翼を最も外側の遊動撹拌翼として周辺地盤近傍に配置する構成を備えることにより、弧状撹拌翼は、同撹拌翼を跨持する複数のボス部の内周面と掘削・撹拌軸の外周面との摺動摩擦力に抗して、周辺地盤のみならず静止撹拌域から回転抵抗力を効果的に得て回転方向に対して静止状態となり、駆動撹拌翼との間で「せん断線」を生起する共回り防止翼として機能する。

しかも、回転方向に静止状態の弧状撹拌翼は、図４に示すように掘削・撹拌軸の回転に伴い偏心量に応じて常に起振動し、該振動により翼への土壌付着を抑制する「土壌付着抑制作用」と掘削孔内における掘削・改良土の高密度化に伴う締まり込みを防止する「締まり込み防止作用」とを生起し、弧状撹拌翼の振動特性を最大限に利用した新たな撹拌効果を生じさせる。

ここで撹拌効率の観点で言えば、「せん断線」により区分された静止撹拌域は、上述のごとく静止状態の掘削・改良土が存在することとなるため、改良体外周部ほど撹拌効率が低いと言える。

このような静止撹拌域に存在する静止状態の掘削・改良土に対して、弧状撹拌翼は、振動応力を静止状態の掘削・改良土に対して伝達する。

具体的には、弧状撹拌翼は、掘削・撹拌軸の軸方向視で、全体としては掘削・撹拌軸の回転方向には不動姿勢状態を保持したまま、静止撹拌域に配置された翼部分が偏心量に応じて略円運動（図４中、弧状撹拌翼の両端の動き）を行うように起振動するため、「鉛直せん断回転撹拌」を行うことができる。

換言すれば、弧状撹拌翼は、静止撹拌域の掘削・改良土から抵抗を受けることにより掘削・撹拌軸の回転方向に対しては不動状態となる共回り防止翼として機能しつつも、偏心量に応じた起振動により静止撹拌域の掘削・改良土を局所的、部分的に回転撹拌する鉛直せん断回転撹拌翼として機能することとなる。

その結果、掘削・撹拌具は、駆動撹拌翼と弧状撹拌翼との間で「せん断線」を確実に生起して「共回りの防止効果」を堅実とすることができ、また、貫入・引抜き動作時には摩擦抵抗を可及的低減化すると共に各翼間における掘削・改良土の通過を促進することができ、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌効果を向上させる。

さらには、弧状撹拌翼の振動力が反力としてボス部を介して掘削・撹拌軸に伝わり、結果、掘削翼や駆動撹拌翼を振動させることにより、「土壌付着抑制作用」及び「締まり込み防止作用」を助長させると共に掘削速度を向上することができ、施工スピードを向上させることができる。

また、請求項２にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼による最大改良径は、掘削翼径以下としたため、弧状撹拌翼を周辺地盤へ係合固定することなく周辺地盤からの貫入・引抜き時の摩擦抵抗を受けることを防止し、静止撹拌域から回転抵抗力を得て静止状態とすることができる。

さらには、弧状撹拌翼の最大振動範囲を掘削孔径内に収めた弧状撹拌翼の起振をすることができ、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させて「共回り防止効果」を堅実とし、施工スピードを大幅に向上させることができる。

また、請求項３にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させたため、弧状撹拌翼を略左右方向（傾斜方向）に起振動させることができ、弧状撹拌翼近傍の掘削・改良土を略左右方向へ強制的に移動させることにより「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させて「共回り防止効果」を生起することができる。

また、請求項４にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させたため、弧状撹拌翼を略左右方向のみならず、略上下方向にも起振動させることができ、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」をさらに助長させて「共回り防止効果」をより堅実とすると共に施工スピードを向上させることができる。

また、請求項５にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたため、上述した「土壌付着抑制作用」、「締まり込み防止作用」及び「共回り防止効果」に加えて、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作に伴う掘削・改良土の通過抵抗を利用して弧状撹拌翼を駆動撹拌翼の回転状態とは異なる回転状態となるように回転作動させることができ、弧状撹拌翼と駆動撹拌翼とによる複雑な相対回転撹拌を実現し、掘削・改良土の良好な混練り性を確保することができる。

実施例１にかかる掘削・撹拌具の基本的構成を示す側面図である。 実施例１及び実施例２にかかる掘削・撹拌軸における偏心部分の構造を示す模式的平面図である。 実施例１及び変形例にかかる掘削・撹拌具の偏心軸構造を示す模式的平面図である。 実施例１にかかる掘削・撹拌具の作動状態を示す平面図である。 掘削孔内における掘削・改良土の「せん断線」を示す模式図である。 実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例１にかかる掘削・撹拌具の回転軌跡を示す平面図である。 実施例２にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例３にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例３及び実施例４にかかる掘削・撹拌軸における偏心部分の構造を示す模式的説明図である。 実施例４にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例５にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例５及び実施例６にかかる掘削・撹拌軸における偏心部分の構造を示す模式的説明図である。 実施例６にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例７にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 実施例８にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。 本発明にかかる掘削・撹拌具における弧状撹拌翼の一例を示す説明図である。 本発明にかかる掘削・撹拌具における各種撹拌翼の一例を示す説明図である。 本発明にかかる掘削・撹拌具における各種撹拌翼の一例を示す説明図である。 本発明にかかる掘削・撹拌具における各種撹拌翼の一例を示す説明図である。 本発明にかかる掘削・撹拌具における各種撹拌翼及び掘削翼の一例を示す説明図である。 本発明にかかる掘削・撹拌具を備えた地盤改良装置を示す側面図である。

この発明の要旨は、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置にあることを特徴とする掘削・撹拌具としたことにある。

具体的には、本発明にかかる掘削・撹拌具は、掘削・撹拌軸において、弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部の遊嵌部を掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した少なくとも２つ以上の偏心部となし、各偏心部の中心軸（偏心軸線）を同一直線上に配置して弧状撹拌翼の回転中心線をなし、弧状撹拌翼の回転中心線を掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置としている。

すなわち、本発明にかかる掘削・撹拌具は、弧状撹拌翼の回転中心線を掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心させるように構成した偏心軸構造を有し、弧状撹拌翼を掘削孔内の周辺地盤へ係合を最低限又は係合することなく不動状態とすると共に掘削孔内で起振動させることにより、共回り現象を確実に防止して掘削及び撹拌効率を向上させ、施工スピードを向上せんとするものである。

詳細については後述するが、偏心軸構造としては、掘削・撹拌軸の弧状撹拌翼の跨持される少なくとも２つ以上のボス部が遊嵌部において、掘削・撹拌軸に所定の偏心量を有した偏心内輪を備えた構造（以下、単に偏心輪構造と称す。）と、掘削・撹拌軸の中途部を掘削・撹拌軸の回転中心線に対して径方向外方へ屈曲して突出し、所定の偏心量を有した偏心軸部を形成した構造（以下、単に軸屈曲偏心軸構造と称す。）と、に大別される。

ここで、掘削・撹拌軸や、これに支持される駆動撹拌翼や遊動撹拌翼といった各撹拌翼の形状、各撹拌翼の掘削・撹拌軸への配置構成については、その一例として以下のような実施形態が考えられる。図１７〜図２１は、掘削・撹拌軸１や、駆動撹拌翼３や遊動撹拌翼６などの各撹拌翼の形状、各撹拌翼の掘削・撹拌軸への配置構成の一例を示す説明図である。

まず、本発明にかかる掘削・撹拌具Ａにおいて、各撹拌翼のうち弧状撹拌翼の形状における「弧状」とは、図１８〜図２１に示すように角部を有しない略円弧状の他に、一つの角部を有する略三角形弧状、二つの角部を有する略四角形弧状、さらには、角部を三つ以上有する略多角形状等も含まれる。

また、「弧状」には、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように角部で翼端が突出した翼形状も含み、角部としてはＲ状に面取りされているものも含まれる。

また、「弧状」の各形状は、側面視において、撹拌翼が掘削・撹拌軸１の外周面又は同掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌したボス部の外周面に対して支持される部位よりも軸方向上側又は／及び下側に膨出させた形状をも含む。

また、各撹拌翼の形状は、上述の弧状に限定されることはなく、例えば、図１８〜図２０に示すように、棒状、板状、帯板状、Ｈ字形状、Ｔ字形状、Ｌ字形状も含まれる。

また、各撹拌翼の部材断面は、矩形、菱形、三角形、多角形、台形、円形、楕円形などであってもよい。

また、各撹拌翼の「板状」とは、幅広の板面を掘削・撹拌軸の軸方向に向けた略水平板状、板面を掘削・撹拌軸の周方向に向けた略鉛直板状であってもよく、板厚や形状おいて限定されることはない。

また、撹拌翼は複数あってもよく、掘削・撹拌軸の軸方向視で中心角において等角度間隔を隔てて、例えば180度、120度、90度、60度間隔等、軸中心に等間隔角度で放射状に配設してもよい。

また、掘削・撹拌軸１は、図２１に示すように同一軸芯で相対回転駆動する内軸１００と外軸１１０の二重軸構造を有するように構成されていてもよく、また、掘削翼２は、外軸１１０の外周面に設けられる上段掘削翼１２０と、上段掘削翼１２０より下方にある内軸１００の露出部分の外周面に設けられ、上段掘削翼径未満に形成した下段掘削翼１３０とで構成することとしてもよい。

また、以下の説明において、「掘削・撹拌軸の回転中心線」とは、掘削・撹拌軸が回転した際の回転軸線を意図するものとし、「弧状撹拌翼の回転中心線」とは、弧状撹拌翼が回転する際の回転軸線であって掘削・撹拌軸に対する偏心軸線であり、弧状撹拌翼が支持されるボス部の回転中心線と同一軸心上にあることを意図する。

〔１．地盤改良装置〕
まず、本発明にかかる掘削・撹拌具を備える地盤改良装置の構成について説明する。図２２は、本発明にかかる掘削・撹拌具Ａを具備した地盤改良装置Ｋを示す。図２２に示すように、地盤改良装置Ｋは、地盤Ｇの改良部分の地上面に設置される。

地盤改良装置Ｋは、自走可能なベースマシン本体２００に設けられ、上下方向に伸延するリーダ２１０と、リーダ２１０に昇降自在に取り付けられる回転駆動部２２０と、上下方向に伸延して形成し、回転駆動部２２０の下端に取り付けられる掘削・撹拌軸１と、改良材を供給する改良材供給部２３０と、を備えることを基本構成としている。

ベースマシン本体２００の後方位置に配設された改良材供給部２３０は、改良材を掘削孔内へ供給するための構成であり、改良材供給路２３１を介して、回転駆動部２２０に接続した掘削・撹拌軸１内部の改良材供給路と連通連設している。

なお、改良材は地盤を改良するために掘削土と混練される材料であって、地盤改良の目的に合わせて固化材、混和材、添加剤、中和剤、薬剤、化学剤等を採用できる。

改良材供給部２３０から供給される改良材は、掘削・撹拌軸１内の改良材供給路２３１を経由して掘削・撹拌具Ａに形成した吐出口から掘削孔内へ向けて吐出され、掘削・撹拌具Ａにより掘削土と撹拌される。

回転駆動部２２０は、ベースマシン本体２００後部に内蔵した駆動回転ドラムにより吊下げワイヤ２２１を介してリーダ２１０の上下方向に沿った移動を可能としている。

吊下げワイヤ２２１は、一端を駆動回転ドラムに連結すると共に、中途部をリーダ２１０の最頂部を介して回転駆動部２２０上部に設けたプーリ２２２に巻き掛けられ、他端をリーダ２１０の上端部に連結している。

すなわち、駆動回転ドラムの回転駆動力をリーダ２１０に沿った上下昇降駆動力に変換して地盤改良における貫入・引抜き時の掘削・撹拌軸１の上下動を行うように構成している。

回転駆動部２２０内部には図示しない駆動機が搭載されており、掘削・撹拌軸１はその上端で駆動機に連結して回転駆動する。なお、回転駆動部２２０内部の駆動機は、駆動力を掘削・撹拌軸の回転力として付与するものであればよく、また、上述した通り相対駆動する二重軸構造を有した掘削・撹拌軸１に対応する二重駆動機であってもよい。

このように構成した地盤改良装置Ｋは、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材とを混練して地盤改良を行う主要部である掘削・撹拌具Ａを備えている。

〔２．実施例１〕
以下、本発明の実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成について図面を参照しながら説明する。図１は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ１の構成を示す側面図、図２及び図３は掘削・撹拌軸における偏心部分の構造を示す模式的平面図、図４は掘削・撹拌具Ａ１の作動状態を示す平面図、図６は掘削・撹拌具Ａ１の構成を示す側面図、図７は掘削・撹拌具Ａ１の回転軌跡を示す平面図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａは、図１に示すように、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸１と、掘削・撹拌軸１の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼２と、掘削・撹拌軸１の外周面に支持され、掘削・撹拌軸１と一体に回転する駆動撹拌翼３と、掘削・撹拌軸１の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部４の外周面に支持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼５と、を有している。

すなわち、掘削・撹拌具Ａは、掘削・撹拌軸１の外周面又は同掘削・撹拌軸１の外周廻りに遊嵌したボス部４の外周面に対して少なくとも一端を支持した複数の撹拌翼を有しており、同複数の撹拌翼は、掘削・撹拌軸１と一体に回転する駆動撹拌翼３と、掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼６と、からなる。

かかる複数の撹拌翼のうち、最も外側の弧状撹拌翼５は遊動撹拌翼６とし、駆動撹拌翼３と遊動撹拌翼６とが、弧状撹拌翼５から内側にかけて、所定間隔を隔てて交互に配置されている。

すなわち、複数の撹拌翼として遊動撹拌翼６と駆動撹拌翼３とが、遊動撹拌翼６である弧状撹拌翼５から軸方向中央部Ｃ（弧状撹拌翼の基端が接続される２つの上下ボス部４ａ、４ｂ間における掘削・撹拌軸１の中央部）に向ってそれぞれの撹拌翼の外形に沿う間隔を隔て、掘削・撹拌軸１に対して順番に配設されている。

より具体的には、遊動撹拌翼６と駆動撹拌翼３とは、掘削・撹拌軸１の軸回りにおいて互いに同位相にある状態で、側面視において後述するそれぞれの翼本体部の軸方向中央部を中心に内外翼層状として略同心円的配置となるように略波紋状に掘削・撹拌軸１に対して配設している。

駆動撹拌翼３は、帯板を中途部で屈曲してヘ字形状又は略Ｌ字形状をなした片持撹拌翼７である。

片持撹拌翼７は、帯板形状を回転中心線に沿うように、且つ板面をボス部４の回転中心線の円周に対する接線方向に向けて形成している。具体的には、片持撹拌翼７は、掘削・撹拌軸１の軸方向に沿う帯板状の翼本体部７１と、翼本体部７１の一端から屈曲部を経て伸延する翼支持部７２と、を有している。

片持撹拌翼７は、翼本体部７１先端を掘削・撹拌軸１の軸方向上方に向けて、且つ掘削・撹拌軸１において２つの上下ボス部４ａ、４ｂの間で露出する掘削・撹拌軸１の外周面に翼支持部７２を接続することにより、支持されている。

また、掘削・撹拌軸１に遊嵌された２つのボス部４のうち、上部ボス部４ａには、複数の撹拌翼のうち周方向の最内側に位置する遊動撹拌翼６としての片持撹拌翼１４が、その翼本体部１４１の先端方向を、駆動撹拌翼３としての片持撹拌翼７の翼本体部７１先端方向と上下逆に翼支持部１４２を接続して支持されている。

（弧状撹拌翼）
弧状撹拌翼５は、複数の撹拌翼のうち周方向の最外側に位置する帯板弧状の遊動撹拌翼６であり、帯板形状を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に沿うように、且つ板面をボス部４の回転中心線Ｓ２を中心とした円周に対する接線方向に向けて形成している。

弧状撹拌翼５は、側面視で弧状撹拌翼の弧状外形をなす帯板状の翼本体部５１と、翼本体部５１から屈曲部を経て少なくとも２以上のボス部４に向けて伸延し、同ボス部４と連結する少なくとも２以上の翼支持部５２と、を有している。

翼本体部５１は、掘削・改良土の静止撹拌域に配置されて土壌抵抗受け部として機能すると共に周辺地盤に係合する係合端部として機能する。翼支持部５２は、基本的には翼本体部５１の両端から屈曲して伸延し、弧状撹拌翼５を支持する部位であるが、翼本体部５１の両端の他に、その中途部にもボス部４の数に応じて延設することができる。

本実施例の翼支持部５２は、図１及び図６（ａ）に示すように上下２つのボス部４ａ、４ｂに対応するように弧状撹拌翼５の両端部として上側翼支持部５２ａと下側翼支持部５２ｂとの２つを有し、それぞれ翼本体部５１の両端縁からボス部４ａ、４ｂに向けて延設している。

また、掘削・撹拌軸１において、図１及び図２に示すように、弧状撹拌翼５が跨持される少なくとも２つ以上のボス部４の遊嵌部は掘削・撹拌軸１の回転中心線に対して偏心した偏心部とし、同偏心部の中心軸（偏心）を同一直線上に配置して弧状撹拌翼５の回転中心線をなし、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ２を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して偏心した位置にしている。

具体的には、偏心軸構造としては「偏心輪構造」であり、図１及び図３に示すように掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に掘削・撹拌軸１に対して所定の偏心量で設けられ、同掘削・撹拌軸１と共に一体回転する少なくとも２つ以上の偏心内輪１０と、同偏心内輪１０の外周廻りに偏心内輪１０に対して相対回転可能であり、偏心外輪として機能する２つ以上のボス部４と、少なくとも２つ以上のボス部４の外周面に跨持され、連設ロッドとして機能する弧状撹拌翼５と、で構築している。

偏心内輪１０は、弧状撹拌翼５の振動源として掘削・撹拌軸１が回転駆動した際に偏心運動を生起するエキセントリック部材であって、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３、すなわち少なくとも２つ以上のボス部４の回転中心線Ｓ２（回転軸）をそれぞれ同一軸線上とするように、弧状撹拌翼５の翼支持部５２の数（ボス部の数）に応じて掘削・撹拌軸１の軸方向に所定間隔を隔てて偏心配置される。

なお、偏心内輪１０の形状は、ボス部４の内周面に対して最大外径Ｌを有した外周面で摺接可能な接点を有した形状であれば特に限定されることはなく、円柱形状や非対称形状であってもよい。

具体的には、偏心内輪１０は、図３（ａ）に示すように軸方向視においてその最大外径Ｌを、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１と偏心内輪１０の形状における中心軸線Ｓ４（偏心軸線）とを通る直線の位置における外径とし、この最大外径Ｌがボス部４の内径ｌと略同一となるように形成されていればよい。

換言すれば、偏心内輪１０は、ボス部４の内周面に対し、軸方向視で偏心内輪１０の中心軸線Ｓ４及び掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を通る直線Ｌ１の一側においては偏心内輪１０が当接し、同直線Ｌ１の他側においては掘削・撹拌軸１が当接するように設けられる。

ここで、直線Ｌ１上において、掘削・撹拌軸１の回転中心Ｓ１からボス部４の内周面に対する偏心内輪１０の当接位置Ｐ１までの距離Ｔ１は、掘削・撹拌軸１の回転中心Ｓ１からボス部４の内周面に対する掘削・撹拌軸１の当接位置Ｐ２までの距離Ｔ２よりも長い。

従って、掘削・撹拌軸１が回転することで、偏心内輪１０の当接位置Ｐ２は、掘削・撹拌軸１の回転中心Ｓ１を中心とした半径Ｔ２の円周の軌跡を描くことになる。

このような偏心内輪１０の形状としては、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すように、例えば軸方向視で楕円形状、矩形突起形状、三角突起形状、多数突起形状にすることもできる。なお、本実施例では、図３（ａ）に示すように軸方向視で円形状（円柱形状）としている。

そして、少なくとも２つ以上の偏心内輪１０において、各偏心内輪１０は、それぞれの形状における中心軸線Ｓ４を中心に同一の長半径を有するように形成され、掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置で、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心にそれぞれ所定の径方向（以下、偏心方向と称す。）且つ同一偏心量で掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に設けらている。

しかも、各偏心内輪１０の形状における中心軸線Ｓ４をそれぞれ同一直線上に配置して弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３をなし、同弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して平行偏心している。

本実施例の偏心内輪１０は、最上部に位置する偏心内輪（以下、最上部偏心内輪１０ａと称す。）と、最下部に位置する偏心内輪（以下、最下部偏心内輪１０ｂと称す。）と、の２つであり、それぞれ同形同大とし、同一の偏心方向及び同一の偏心量で掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に設けらている。

なお、偏心内輪１０が３つ以上形成されている場合、すなわち最上部偏心内輪１０ａと最下部偏心内輪１０ｂの間に他の偏心内輪１０が形成されている場合は、他の偏心内輪１０は、その中心軸線を最上部偏心内輪１０と最下部偏心内輪１０ｂのそれぞれの形状における中心軸線と同一直線上に配置するよう掘削・撹拌軸１に設けられることは勿論である。

このような各偏心内輪１０の外周廻りに、それぞれ対応するボス部４を回転可能に遊嵌することにより、同ボス部４に跨持される弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３が、ボス部４を介して各偏心内輪１０形状における中心軸線Ｓ４及び対応するボス部４の回転中心線Ｓ２と一致することとなる。

このような構成により、掘削・撹拌軸１を主軸本体として折り曲げ加工したりすることなく掘削・撹拌軸１上の所望とする位置に、起振させる弧状撹拌翼を跨設するための偏心軸構造を簡単且つ自由に構築することができ、貫入・引抜き動作時の掘削・撹拌土からの掘削・撹拌軸１への鉛直方向の負荷に対応する強度を保持することができる。

弧状撹拌翼５の説明に戻ると、図１及び図３に示すように、弧状撹拌翼５は、少なくとも２つ以上のボス部に跨持された状態で弧状撹拌翼５による最大改良径Ｍを掘削翼径（図４中、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心に外方伸延する二点鎖線で示す。）以下とするように形成している。

換言すれば、弧状撹拌翼５の弧状撹拌翼半径Ｄと、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３の掘削・撹拌軸の回転中心線に対する偏心量ｄと、の総和は、掘削翼２の掘削翼半径Ｒ以下となるように、弧状撹拌翼５を形成している。

なお、弧状撹拌翼半径Ｄとは、弧状撹拌翼本体に付随する翼を含めた弧状撹拌翼５の回転半径（以下、単に周半径と称す。）を意図しており、例えば、弧状撹拌翼５の翼本体部５１や翼支持部５２の外側に補助翼を備えている場合には、弧状撹拌翼の回転中心線から最外周側に位置する補助翼端までの周半径である。

また、弧状撹拌翼５は、薄帯板状であって、側面視における翼形状面の幅を部材幅とし、軸方向視における翼形状面の幅を部材厚とし、部材厚は部材幅以下となるように形成している。

具体的には、弧状撹拌翼５の翼本体部５１や翼支持部５２は、ボス部４の回転中心線Ｓ２の軸方向視で、ボス部の回転中心線の径方向に直交する方向、すなわちボス部４の回転中心線Ｓ２を中心とする円周に対する接線方向を板厚方向としている。

以上のように構成した掘削・撹拌具Ａ１は、以下のように作動する。すなわち、弧状撹拌翼５は、図５に示したように掘削孔内で翼本体部５１を静止撹拌域に配置されて掘削・改良土による回転抵抗力を受け、掘削・撹拌軸１の回転方向に対して不動状態となる。

また、上下ボス部４ａ、４ｂが弧状撹拌翼５を介して掘削・撹拌軸１の回転力に対する反力を伝えられて不動状態となるため、上部ボス部４ａに支持された内側の片持撹拌翼１４も不動状態となる。

このような状態で掘削・撹拌軸１の駆動回転した場合、ボス部４ａ、４ｂ内部の偏心内輪１０ａ、１０ｂは、掘削・撹拌軸１と一体回転して軸方向視で掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心に偏心量ｄに応じた円軌跡を描くように回る偏心運動を行う。

なお、上下２つの偏心内輪１０ａ、１０ｂは同形同大で掘削・撹拌軸１に対して同一径方向に同一偏心量で形成しているため、各偏心内輪１０ａ、１０ｂの偏心運動が一致する。

このような偏心内輪１０ａ、１０ｂの偏心運動は、図６（ｂ）及び図７（ａ）乃至図７（ｅ）に示すように、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心として、偏心内輪１０ａ、１０ｂの回転中心Ｓ４が偏心量ｄを半径とした円の軌跡を描くように回転する回転運動である。

すなわち掘削・撹拌軸１が回転することで、図３（ａ）で示したように偏心内輪１０とボス部４との当接位置Ｐ２は掘削・撹拌軸１の回転中心Ｓ１を中心とした半径Ｔ２の円周の軌跡を描くことにより、偏心内輪１０がボス部４の内周面に対して当接位置Ｐ２で摺接作用する。

そして、弧状撹拌翼５を介して回転方向に不動状態にあるボス部４ａ、４ｂは、偏心内輪１０ａ、１０ｂに対しては回転可能に外嵌されているため、図７（ａ）〜図７（ｅ）に示すように偏心内輪１０ａ、１０ｂの回転運動に対しては滑動して偏心内輪１０ａ、１０ｂを空転させ、偏心量分だけ径方向に移動する往復揺動運動をすることとなる。

換言すれば、ボス部４ａ、４ｂは、連接ロッドとして機能する弧状撹拌翼５を介して翼端面（翼本体部５１の板面）近傍に存在する静止撹拌域の掘削・改良土にガイドされて偏心内輪１０ａ、１０ｂの偏心運動を往復揺動運動に転換する。

その結果、遊動撹拌翼６としての弧状撹拌翼５や片持撹拌翼１４は、図６（ｂ）に示すように掘削・撹拌軸１の回転方向に対して不動姿勢状態を保持したまま、ボス部４ａ、４ｂに連動して側面視で掘削・撹拌軸１の回転中心線から偏心量分だけ径方向に移動しつつ円軌跡を描く往復揺動運動を行うように起振する。

すなわち弧状撹拌翼５や片持撹拌翼１４は、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い偏心量に応じて軸方向視で常に掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に一定の振幅を保持した円運動的振動をすることとなり、同振動応力を翼近傍の掘削・改良土へ伝達して「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」とを最外側と最内側とで生起する。

特に弧状撹拌翼を構成する翼本体部５１が、静止撹拌域の掘削・改良土へ同振動応力を伝達することにより、静止状態の掘削・改良土の強制的な振動撹拌を実現する。

より具体的には、翼本体部５１が、軸方向視において、偏心量に応じた略円運動（図５中の弧状撹拌翼の両端の円運動軌跡）を行うことによる静止状態の掘削・改良土の強制的な回転撹拌を行うことができ、これまでの改良形態に無い翼本体部５１の回転運動を伴った「鉛直せん断撹拌」を可能とする新たな撹拌効果を可能とする。

すなわち弧状撹拌翼５は、その翼本体部５１にて静止撹拌域の掘削・改良土から抵抗を受けることにより掘削・撹拌軸の回転方向に対しては不動状態となる共回り防止翼として機能しつつも、偏心量に応じた起振動により静止撹拌域の掘削・改良土を局所的、部分的に回転撹拌する鉛直せん断回転撹拌翼として機能することを可能としている。

その結果、掘削・撹拌具Ａ１は、駆動回転する駆動撹拌翼３としての片持撹拌翼７と、遊動撹拌翼６として不動姿勢状態を保持して振動する弧状撹拌翼５や片持撹拌翼１４と、の間で「せん断線」を確実に生起して「共回りの防止効果」を堅実とし、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌効果を向上させる。

また、弧状撹拌翼５は、その最大改良径を掘削翼径以下とするようにボス部４ａ、４ｂを介して掘削・撹拌軸１に支持されているため、往復揺動運動範囲、すなわち最大振動範囲を掘削孔径内に収めることができ、周辺地盤へ弧状撹拌翼５の翼端部に相当する翼本体部５１を係合させることがなく周辺地盤からの摩擦抵抗の影響を受けない。

さらに、弧状撹拌翼５は薄帯板状であって、側面視における翼形状面の幅を部材幅とし、軸方向視における翼形状面の幅を部材厚とし、部材厚は部材幅以下となるように形成しているため、弧状撹拌翼５の軸方向視による改良面積に対する翼面積を小さくして、貫入・引抜き動作時の掘削・改良土の通過抵抗と掘削・改良土の土壌付着とを可及的低減化することを可能とする。

また、弧状撹拌翼５の振動力が反力として少なくとも２つ以上のボス部４を介して掘削・撹拌軸１に伝わる結果、掘削翼２や駆動撹拌翼３を振動させることができ、「土壌付着抑制作用」及び「締まり込み防止作用」を助長させると共に掘削速度を向上して、駆動撹拌翼３と遊動撹拌翼６との交互配置による相対撹拌効果も相俟って、施工スピードを飛躍的に向上することができる。

〔実施例２〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例２について説明する。図８は掘削・撹拌具Ａ２の構成を示す側面図である。なお、以下において、実施例１にかかる掘削・撹拌具Ａ１と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ２は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えており、図２で示したように弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して平行に偏心し、弧状撹拌翼５が掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心に偏心量分だけ径方向に往復揺動運動する起振を可能に構成したものであるが、偏心軸構造を「軸屈曲偏心軸構造」としている点で構成を異にする。

すなわち、掘削・撹拌具Ａ２は、掘削・撹拌軸１においてその一部を掘削・撹拌軸１の径方向外方に屈曲して掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って伸延する偏心軸部１１をなし、同偏心軸部１１の回転中心線Ｓ５を弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３とし、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して偏心した位置に配置している。

具体的には、掘削・撹拌軸１は、図８（ａ）に示すように掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１と同一軸芯上で回転する主軸としての掘削・撹拌軸本体部１２と、掘削・撹拌軸本体部１２を中心に所定の偏心方向で同一周半径となるように掘削・撹拌軸１を屈曲して形成した上下２つの偏心屈曲部１３ａ、１３ｂと、同偏心屈曲部１３ａ、１３ｂの間で掘削・撹拌軸本体部１２と略平行に伸延して形成した偏心軸部１１と、偏心軸部１１の軸方向でその外周廻りに回転可能に遊嵌される少なくとも２つ以上のボス部４ａ、４ｂと、少なくとも２つ以上のボス部４ａ、４ｂに跨持される弧状撹拌翼５と、により「軸屈曲偏心軸構造」を構築している。

偏心軸部１１の偏心量は、上下２つの偏心屈曲部１３ａ、１３ｂの周半径（掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１から直交する仮想直線と偏心屈曲部１３ａ、１３ｂの先端位置までの距離）で決定され、本実施例では上下２つの偏心屈曲部１３ａ、１３ｂの周半径をそれぞれ同一としている。

このような構成により、掘削・撹拌軸１の回転に伴い偏心軸部１１は、実施例１と同様に掘削・撹拌軸１と一体回転して掘削・撹拌軸１の回転中心線を中心に偏心量を半径として円の軌跡を描くように回る偏心運動を行う。

すなわち、上下ボス部４ａ、４ｂが、弧状撹拌翼５を介して翼本体部５１近傍に存在する静止撹拌域の掘削・改良土にガイドされるように偏心軸部１１の偏心運動を往復揺動運動に転換することを可能としている。

また、遊動撹拌翼６としての弧状撹拌翼５や片持撹拌翼１４が、図７で示したように軸方向視において、掘削・撹拌軸１の回転方向に対して不動姿勢状態を保持したままボス部４ａ、４ｂに連動して掘削・撹拌軸１の回転中心線から偏心量分だけ径方向に移動しつつ円軌跡を描く往復揺動運動を行う起振をすることを可能としている。

また、偏心軸部１１において、弧状撹拌翼５が跨持される上下ボス部４ａ、４ｂ間には、駆動撹拌翼３としての片持撹拌翼７が支持されている。

換言すれば、複数の撹拌翼としての遊動撹拌翼６と駆動撹拌翼３とが、遊動撹拌翼６である弧状撹拌翼５から軸方向中央部Ｃ（弧状撹拌翼の基端が接続される２つの上下ボス部４ａ、４ｂ間における掘削・撹拌軸１の中央部）に向ってそれぞれの撹拌翼の外形に沿う間隔を隔て、掘削・撹拌軸１の偏心軸部１１に対して順番に配設されている。

より具体的には、弧状撹拌翼５と駆動撹拌翼３とは、掘削・撹拌軸１の偏心軸部１１の軸回りにおいて互いに略同位相にある状態で、側面視においてそれぞれの翼本体部５１の軸方向中央部を中心に内外翼層状として略同心円的配置となるように略波紋状に掘削・撹拌軸１に対して配設している。

このような構成により、図４で示したように弧状撹拌翼５が、その翼本体部５１にて静止撹拌域の掘削・改良土から抵抗を受けることにより掘削・撹拌軸の回転方向に対しては不動状態となる共回り防止翼として機能しつつも、偏心量に応じた起振動により静止撹拌域の掘削・改良土を局所的、部分的に回転撹拌する鉛直せん断回転撹拌翼として機能する。

さらには、図８（ｂ）に示すように遊動撹拌翼６としての弧状撹拌翼５や片持撹拌翼１４が起振するだけでなく、偏心軸部１１や駆動撹拌翼３としての片持撹拌翼７が、掘削孔内で偏心量に応じた偏心運動を行うこととなり、上述の相対撹拌効果をより向上させるとともに各撹拌翼への「土壌付着抑制作用」を堅実とし、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌効果を向上させる。

なお、本実施例では、掘削・撹拌軸１に１つの偏心軸部１１を形成しているが、偏心軸部１１に遊嵌され、弧状撹拌翼５が跨持される少なくとも２つ以上のボス部４の回転中心線Ｓ２が同一線上にあれば、その数において限定されることない。

すなわち、掘削・撹拌軸１において弧状撹拌翼５が跨持される少なくとも２つ以上の個々のボス部４に応じた部分にのみ、同一方向且つ同一偏心量とした偏心軸部１１を複数ヵ所、屈曲形成しつつ、弧状撹拌翼５の内側の駆動撹拌翼３を掘削・撹拌軸本体部１２に支持することができることは勿論である。

〔実施例３〕
次に、本発明の実施例３にかかる掘削・撹拌具Ａ３について説明する。図９は、掘削・撹拌具Ａ３の構成を示す側面図、図１０は、掘削・撹拌軸における偏心部分の構造を示す模式的説明図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ３は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えており、偏心軸構造は「偏心輪構造」としているが、同「偏心輪構造」において、弧状撹拌翼の回転中心線が掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜している点で構成を異にする。

すなわち、掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置で、同掘削・撹拌軸１と共に一体回転する少なくとも２つ以上の偏心内輪３０ａ、３０ｂは、図１０に示すように掘削・撹拌軸１の回転中心線を中心に所定の偏心方向で偏心量を違えた最大偏心量を有する偏心内輪３０ａと最小偏心量を有する偏心内輪３０ｂとを備え、各偏心内輪３０ａ、３０ｂの形状における中心軸線Ｓ４を同一直線上として弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３をなし、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して傾斜するように形成している。

換言すれば、掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に形成される少なくとも２つ以上の偏心内輪３０ａ、３０ｂは、図１０（ａ）や図１０（ｂ）に示すように掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って漸次最大外径を違える相似形状をなし、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心にそれぞれ所定の偏心方向で掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って漸次偏心量を違え、各偏心内輪３０ａ、３０ｂの形状における中心軸線Ｓ４を同一直線上に配置すると共に掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して傾斜するように形成している。

本実施例にかかる２以上の偏心内輪１０は、掘削・撹拌軸１対して所定の偏心方向で最上部偏心内輪３０を最下部偏心内輪３０ｂより最大外径を大きくした円柱形状となし、最上部偏心内輪３０ａを最大偏心量を有する偏心内輪とし、最下部偏心内輪３０ｂを最小偏心量を有する偏心内輪とし、最上部偏心内輪３０ａと最下部偏心内輪３０ｂとの円柱形状における各中心軸線Ｓ４を同一直線上に配置している。

かかる最上部偏心内輪３０ａと最下部偏心内輪３０ｂとの外周廻りには、それぞれ対応する最上部ボス部４ａと最下部ボス部４ｂとが回転可能に遊嵌され、同ボス部４ａ、４ｂには弧状撹拌翼５が跨持されている。

換言すれば、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３は、ボス部４ａ、４ｂを介して最上部偏心内輪３０ａと最下部偏心内輪３０ｂとの各中心軸線Ｓ４に一致し、図９（ａ）に示すように掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して傾斜することとなる。

このような構成により、掘削・撹拌軸１が駆動回転した場合、ボス部４ａ、４ｂ内部の偏心内輪３０ａ、３０ｂは、掘削・撹拌軸１と一体回転して掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心に傾斜偏心量に応じて、側面視及び軸方向視で楕円軌跡を描くように回る偏心運動を行う。

すなわち、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い、回転方向に不動状態の弧状撹拌翼５が、図９（ｂ）に示すように側面視で左右傾斜方向に起振動して、弧状撹拌翼の「鉛直せん断回転撹拌機能」により弧状撹拌翼近傍の静止撹拌域にある掘削・改良土を強制的に撹拌し、掘削・改良土への振動伝達により「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させ、「共回り防止効果」を確実に生起することを可能としている。

〔実施例４〕
次に、本発明の実施例４にかかる掘削・撹拌具について説明する。図１１は、掘削・撹拌具Ａ４の構成を示す側面図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ４は、掘削・撹拌具Ａ２と略同様の構成を備えており、偏心軸構造は「軸屈曲偏心軸構造」としているが、同「軸屈曲偏心軸構造」において、上記実施例３にかかる掘削・撹拌具Ａ３と同様、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３が掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して傾斜している点で構成を異にする。

すなわち、掘削・撹拌軸１の中途部において掘削・撹拌軸１を中心に径方向外方にむけて２箇所で屈曲してなした偏心軸部は、図１１（ａ）に示すようにその屈曲部分において互いに周半径を違えた傾斜偏心軸部２１とし、同傾斜偏心軸部２１の回転中心線Ｓ５を弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３となし、同弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して傾斜偏心している。

具体的には、上述した「軸屈曲偏心軸構造」のうち、上下２つの偏心屈曲部２３ａ、２３ｂは、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心に互いに所定の偏心方向で、且つ互いに異なる周半径となるように掘削・撹拌軸１から外方に向けて屈曲してせり出している。

すなわち、掘削・撹拌軸１において軸方向に沿って所定間隔を隔てて形成された上下２つの偏心屈曲部２３ａ、２３ｂは、一方の偏心屈曲部２３ａの周半径を他方の偏心屈曲部２３ｂの周半径と違え、最大周半径を有する偏心屈曲部２３ａと最小周半径を有する偏心屈曲部２３ｂとしている。

かかる偏心屈曲部２３ａ、２３ｂの先端同士の間に偏心軸部２１を伸延形成することにより、図１０で示したように偏心軸部１１の回転中心線Ｓ５が掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して傾斜する。

また、偏心軸部２１の外周廻りには、少なくとも２つ以上のボス部４ａ、４ｂが回転可能に遊嵌され、少なくとも２つ以上のボス部４ａ、４ｂには弧状撹拌翼５が跨持されている。

このような構成により、実施例３と同様に、図１１（ｂ）に示すように掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い弧状撹拌翼５を側面視で左右傾斜方向に起振動させることができ、弧状撹拌翼の「鉛直せん断回転撹拌機能」により弧状撹拌翼近傍の静止撹拌域にある掘削・改良土を強制的に撹拌して「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させ、「共回り防止効果」を確実に生起することを可能としている。

〔実施例５〕
次に、本発明の実施例５にかかる掘削・撹拌具Ａ５について説明する。図１２は掘削・撹拌具Ａ５の構成を示す側面図、図１３は掘削・撹拌軸における偏心部分の構造を示す模式的説明図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ５は、掘削・撹拌具Ａ３と略同様の構成を備えており、偏心軸構造は傾斜偏心した「偏心輪構造」としているが、同「偏心輪構造」において、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３が、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して、弧状撹拌翼５が跨持される少なくとも２つ以上のボス部４のうち最上部と最下部のボス部間で、互いに交差するように傾斜している点で構成を異にする。

すなわち、掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に設けられて同掘削・撹拌軸１と共に一体回転する少なくとも２つ以上の偏心内輪１０ａ、１０ｂのうち、図１２（ａ）及び図１３に示すように最上部偏心内輪１０ａと最下部偏心内輪１０ｂとは、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対してそれぞれの偏心方向を掘削・撹拌軸１を介して互いに逆方向となるように形成している。

さらに、各偏心内輪１０ａ、１０ｂの形状における中心軸線Ｓ４は同一直線上として弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３をなし、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３は各偏心内輪１０ａ、１０ｂの間における掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して交差して傾斜している。

本実施例にかかる最上部偏心内輪１０ａと最下部偏心内輪１０ｂとは、同形同大とし、互いの偏心方向を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を介して180°左右対称方向とすると共に同一偏心量となるように掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に形成している。

また、これら最上部偏心内輪１０ａ及び最下部偏心内輪１０ｂは、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１の最上部偏心内輪１０ａと最下部偏心内輪１０ｂとにそれぞれ回転可能に外嵌される最上部ボス部４ａと最下部ボス部４ｂとの間の掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１の中央部で、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３が交差するように偏心している。

このような構成により、掘削・撹拌軸１が駆動回転した場合、ボス部４ａ、４ｂ内部の偏心内輪１０ａ、１０ｂは掘削・撹拌軸１と一体回転し、掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１を中心に、側面視及び軸方向視で傾斜偏心量に応じた楕円軌跡を描くように傾斜偏心運動を行う。

すなわち、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い同回転方向に不動状態の弧状撹拌翼５は、図１２（ｂ）に示すように側面視で掘削・撹拌軸１を中心に略左右上下方向に往復揺動運動を行うように起振動して、弧状撹拌翼の「鉛直せん断回転撹拌機能」により弧状撹拌翼近傍の静止撹拌域にある掘削・改良土を強制的に撹拌すると共に、掘削・改良土への振動伝達により「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させ、「共回り防止効果」を確実に生起することを可能としている。

〔実施例６〕
次に、本発明の実施例６にかかる掘削・撹拌具Ａ６について説明する。図１４は掘削・撹拌具Ａ６の構成を示す側面図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ６は、掘削・撹拌具Ａ４と略同様の構成を備えており、偏心軸構造は傾斜偏心した「軸屈曲偏心軸構造」としているが、同「軸屈曲偏心軸構造」において、実施例５と同様に、弧状撹拌翼の回転中心線が、掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、弧状撹拌翼が支持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部のボス部間で、互いに交差するように傾斜している点で構成を異にする。

すなわち、掘削・撹拌軸１の中途部において掘削・撹拌軸１から径方向外方にむけて２箇所で屈曲してなした傾斜偏心軸部は、その屈曲部分において互いに所定の周半径で互いの偏心方向を掘削・撹拌軸１を介して逆方向にして形成し、同傾斜偏心軸部２１の回転中心線Ｓ５を弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３となし、同弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ３を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して交差して偏心している。

具体的には、上下２つの偏心屈曲部２３ａ、２３ｂは、掘削・撹拌軸本体部１２の回転中心線を中心に、一方の偏心屈曲部２３ａの周半径を他方の偏心屈曲部２３ｂの周半径と同一とすると共に、一方の偏心屈曲部２３ａの偏心方向を他方の偏心屈曲部２３ｂの偏心方向と逆方向としている。

また、上下２つの偏心屈曲部２３ａ、２３ｂは、実施例５と同様に、遊嵌される最上部ボス部４ａと最下部ボス部４ｂとの間の掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１の中央部で、弧状撹拌翼５の回転中心線Ｓ１が掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対して交差するように偏心している。

このような構成により、実施例５と同様に、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い、弧状撹拌翼５は、回転方向に対しては不動姿勢状態を保持したまま、側面視及び軸方向視で掘削・撹拌軸１を中心に楕円軌跡を描く往復揺動運動を行うように起振動し、弧状撹拌翼の「鉛直せん断回転撹拌機能」により弧状撹拌翼近傍の静止撹拌域にある掘削・改良土を強制的に撹拌すると共に、掘削・改良土への振動伝達により「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させ、「共回り防止効果」を確実に生起することを可能としている。

〔実施例７〕
次に、本発明の実施例７にかかる掘削・撹拌具Ａ７について説明する。図１５は掘削・撹拌具Ａ７の構成を示す側面図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ７は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えており、偏心軸構造は傾斜偏心した「偏心輪構造」としているが、少なくとも２つ以上のボス部に支持される弧状撹拌翼が、弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状とした点で構成を異にする。

すなわち、弧状撹拌翼８は、図１５に示すように側面視で弧状撹拌翼の弧状の外形をなす帯板状の翼本体部８１や翼支持部８２を有し、翼本体部８１や翼支持部８２の板面を上下方向に対して傾斜する傾斜面となし、掘削・撹拌具Ａ７の貫入・引抜き動作に伴って傾斜面に受ける土壌抵抗により回転作動するように形成している。

このような形状の弧状撹拌翼８を掘削・撹拌軸１上の少なくとも２つ以上の偏心内輪１０ａ、１０ｂに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部４ａ、４ｂに跨持することにより、弧状撹拌翼８と駆動撹拌翼３とによる複雑な相対回転撹拌を実現し、しかも弧状撹拌翼８を起振動させて「土壌付着抑制作用」、「締まり込み防止作用」を生起して「共回り防止効果」を確実に得ると共に弧状撹拌翼８の「鉛直せん断回転撹拌機能」により、掘削・改良土の良好な混練り性を確保することができる。

なお、このような傾斜形状の弧状撹拌翼８は、上述した実施例２〜実施例６の各種偏心軸構造を有した掘削・撹拌具の構成として適応できることは勿論である。

〔実施例８〕
次に、本発明の実施例８にかかる掘削・撹拌具Ａ８について説明する。図１６は、掘削・撹拌具Ａ８の構成を示す側面図である。

本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ８は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えており、偏心軸構造は傾斜偏心した「偏心輪構造」としているが、少なくとも２つ以上のボス部に支持される弧状撹拌翼において、弧状撹拌翼による最大改良径を掘削翼径よりも大きくなるように形成している点で構成を異にする。

換言すれば、弧状撹拌翼９は、図１６（ａ）に示すように翼本体部９１を周辺地盤に係合させるように、図４に示した弧状撹拌翼９の弧状撹拌翼径Ｄと掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に対する弧状撹拌翼９の回転中心線Ｓ３の偏心量ｄとの総和が、掘削翼２の掘削翼径Ｒより大となるように形成している。すなわち、翼本体部９１が、その帯板の長手方向に沿って板幅を係合深さとする係合端部として機能する。

また、弧状撹拌翼９は、図１６（ｂ）に示すように翼本体部９１の帯板の外側端縁の所定位置に、周辺地盤に係合させるための係合補助翼９２を周方向外方に向けて延設することとしてもよい。

また、弧状撹拌翼９や係合補助翼９２は、実施例１と同様に、薄帯板状であって、側面視における翼形状面の幅を部材幅とし、軸方向視における翼形状面の幅を部材厚とし、部材厚は部材幅以下となるように形成している。

このように形成した弧状撹拌翼９が、周辺地盤に係合した際には、掘削・撹拌軸１の回転方向に対しては翼本体部９１の帯板面を周辺地盤との係合部分における係合面に面対向させて固定状態を堅実とする効果がある。

また、翼本体部９１は軸方向視において翼形状面の幅が肉薄であるため、掘削・撹拌具Ａ８の貫入・引抜き動作に伴い掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って弧状撹拌翼９が上下移動した際には、摩擦抵抗が少なくなる効果がある。

さらに、上述の「偏心軸構造」により弧状撹拌翼９は側面視で偏心量分だけ径方向に起振動した場合には、弧状撹拌翼９は、翼本体部９１を周辺地盤との係合部と掘削孔内の掘削・改良土における静止撹拌域と間を常に移動させて、貫入・引抜き動作に伴う摩擦抵抗を更に低減化する。

しかも、周辺地盤のみならず静止撹拌域から回転抵抗力を効果的に得て静止状態となるため、仮に改良施工対象が軟弱地盤であっても弧状撹拌翼９の共回り防止機能が失われることはない。

このような構成により、弧状撹拌翼９の周辺地盤への係合固定状態を最低限に抑制し、駆動撹拌翼との間で掘削・改良土に「せん断線」を生起すると共に、「土壌付着抑制作用」及び「締まり込み防止作用」を生起して「共回り防止効果」を確実に得て、掘削・改良土の良好な混練り性を確保することができる。

このように本発明にかかる掘削・撹拌具によれば、独特の弧状撹拌翼を特別な構造で構築した偏心軸に跨持する構造を備えたことにより、周辺地盤に依拠することなく掘削孔内の掘削・改良土の土壌抵抗を効果的に利用して弧状撹拌翼を起振動させ、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を生起しつつ、「共回り防止効果」を飛躍的に向上させ、施工スピードを大幅に向上させることができる。

特に、弧状撹拌翼が、その翼本体部にて静止撹拌域の掘削・改良土から抵抗を受けることにより、掘削・撹拌軸の回転方向に対しては不動状態となる共回り防止翼として機能しつつも、偏心量に応じた起振動により静止撹拌域の掘削・改良土を局所的、部分的に回転撹拌する鉛直せん断回転撹拌翼として機能することで、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌効果を向上させる。

すなわち、本発明にかかる掘削・撹拌具は、周辺地盤の種類に左右されず、掘削・改良土の締まり込みに対応でき、共回り防止翼の周辺地盤への係合深さを最低限に抑え又は係合することなく共回り防止翼を不動状態とし、翼の破損劣化と翼への土壌付着を可及的抑制でき、共回り現象を確実に防止して撹拌効率を向上させることができる。

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また、本発明は上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明にかかる技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。そして、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

Ａ 掘削・撹拌具
１ 掘削・撹拌軸
２ 掘削翼
３ 駆動撹拌翼
４ ボス部（４ａ 上部ボス部 ４ｂ 下部ボス部）
５ 弧状撹拌翼
６ 遊動撹拌翼
７ 片持撹拌翼
Ｓ１ 掘削・撹拌軸の回転中心線
Ｓ２ ボス部の回転中心線
Ｓ３ 弧状撹拌翼の回転中心線

上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる掘削・撹拌具は、（１）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置とし、しかも、上記弧状撹拌翼の弧状撹拌翼半径と上記弧状撹拌翼の回転中心線の上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対する偏心量との総和が、掘削翼の掘削翼半径以下になるように構成したことに特徴を有する。

また、本発明にかかる掘削・撹拌具は、以下の点にも特徴を有する。
（２）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させた偏心位置にあること。
（３）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させた偏心位置にあること。
（４）上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたこと。

本発明によれば、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置にあることとしたため、周辺地盤の種類に左右されず、掘削・改良土の締まり込みに対応でき、共回り防止翼の周辺地盤への係合深さを最低限に抑え又は係合することなく共回り防止翼を回転方向に対して不動状態とし、翼の破損劣化と翼への土壌付着を可及的抑制でき、共回り現象を確実に防止し、改良体内全域で均一な撹拌とする撹拌性能を向上させることができる。

請求項１にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の弧状撹拌翼半径と上記弧状撹拌翼の回転中心線の上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対する偏心量との総和が、掘削翼の掘削翼半径以下になるように構成したため、弧状撹拌翼を周辺地盤へ係合固定することなく周辺地盤からの貫入・引抜き時の摩擦抵抗を受けることを防止し、静止撹拌域から回転抵抗力を得て静止状態とすることができる。

また、請求項２にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させたため、弧状撹拌翼を略左右方向（傾斜方向）に起振動させることができ、弧状撹拌翼近傍の掘削・改良土を略左右方向へ強制的に移動させることにより「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させて「共回り防止効果」を生起することができる。

また、請求項３にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させたため、弧状撹拌翼を略左右方向のみならず、略上下方向にも起振動させることができ、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」をさらに助長させて「共回り防止効果」をより堅実とすると共に施工スピードを向上させることができる。

また、請求項４にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたため、上述した「土壌付着抑制作用」、「締まり込み防止作用」及び「共回り防止効果」に加えて、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作に伴う掘削・改良土の通過抵抗を利用して弧状撹拌翼を駆動撹拌翼の回転状態とは異なる回転状態となるように回転作動させることができ、弧状撹拌翼と駆動撹拌翼とによる複雑な相対回転撹拌を実現し、掘削・改良土の良好な混練り性を確保することができる。

弧状撹拌翼５は、複数の撹拌翼のうち周方向の最外側に位置する帯板弧状の遊動撹拌翼６であり、帯板形状を掘削・撹拌軸１の回転中心線Ｓ１に沿うように、且つ板面をボス部４の回転中心線Ｓ２を中心とした円周に対する接線方向に向けて形成している。

上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる掘削・撹拌具は、（１）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させた偏心位置にあることに特徴を有する。

また、本発明にかかる掘削・撹拌具は、以下の点にも特徴を有する。
（２）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させた偏心位置にあること。
（３）上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたこと。

また、本発明によれば、上記弧状撹拌翼による最大改良径は、掘削翼径以下とすれば、弧状撹拌翼を周辺地盤へ係合固定することなく周辺地盤からの貫入・引抜き時の摩擦抵抗を受けることを防止し、静止撹拌域から回転抵抗力を得て静止状態とすることができる。

また、請求項１にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させたため、弧状撹拌翼を略左右方向（傾斜方向）に起振動させることができ、弧状撹拌翼近傍の掘削・改良土を略左右方向へ強制的に移動させることにより「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」を助長させて「共回り防止効果」を生起することができる。

また、請求項２にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させたため、弧状撹拌翼を略左右方向のみならず、略上下方向にも起振動させることができ、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」をさらに助長させて「共回り防止効果」をより堅実とすると共に施工スピードを向上させることができる。

また、請求項３にかかる発明によれば、上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたため、上述した「土壌付着抑制作用」、「締まり込み防止作用」及び「共回り防止効果」に加えて、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作に伴う掘削・改良土の通過抵抗を利用して弧状撹拌翼を駆動撹拌翼の回転状態とは異なる回転状態となるように回転作動させることができ、弧状撹拌翼と駆動撹拌翼とによる複雑な相対回転撹拌を実現し、掘削・改良土の良好な混練り性を確保することができる。

Claims (5)

1. 地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、
   上下方向に伸延した掘削・撹拌軸と、
   上記掘削・撹拌軸の下端に支持され、地盤を掘削する掘削翼と、
   上記掘削・撹拌軸の外周面に支持され、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、
   上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌した少なくとも２つ以上のボス部の外周面に跨持され、外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼と、を備え、
   上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する最も外側の遊動撹拌翼とし、
   上記弧状撹拌翼の回転中心線は上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して偏心した位置にあることを特徴とする掘削・撹拌具。
2. 上記弧状撹拌翼による最大改良径は、掘削翼径以下とすることを特徴とする請求項１に記載の掘削・撹拌具。
3. 上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削・撹拌具。
4. 上記弧状撹拌翼の回転中心線は、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に対して、上記弧状撹拌翼が跨持される少なくとも２つ以上のボス部のうち最上部と最下部の上記ボス部間で、上記掘削・撹拌軸の回転中心線に交差するように傾斜させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削・撹拌具。
5. 上記弧状撹拌翼は、上記弧状撹拌翼の回転中心線に対して、捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の掘削・撹拌具。
   

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