JP2020105804A - 掘削撹拌装置、及び掘削撹拌装置を備えた地盤改良機 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削土に混ざっている塊を回転翼と共回り防止翼との間に噛み込み難い掘削撹拌装置、及び該掘削撹拌装置を備えた地盤改良機を提供する。【解決手段】地盤改良機のオーガロッドの端部に取り付けられる掘削撹拌装置３であって、それぞれが中心軸と直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される複数の回転翼３２と、中心軸方向における複数の回転翼３２と隣り合った位置において、それぞれが中心軸と直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される複数の共回り防止翼３５と、を備え、各回転翼３２における中心軸方向の共回り防止翼３５側の端縁の位置は、それぞれ同じであり、複数の共回り防止翼３５のうちの一部の共回り防止翼３５と各回転翼３２との中心軸方向の間隔は、複数の共回り防止翼３５のうちの残りの共回り防止翼３５と各回転翼３２との中心軸方向の間隔より大きい、ことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、地盤改良工法や連続止水壁工法等において、地盤中にコラム状の造成体を形成するのに用いられる掘削撹拌装置、及び掘削撹拌装置を備えた地盤改良機に関する。

従来から、円柱状の造成体を形成する（即ち、地盤改良を行う）際に用いられる地盤改良機の掘削撹拌装置が知られている（特許文献１参照）。この掘削撹拌装置は、地盤改良機のオーガロッドの下端に配置される。

具体的に、掘削撹拌装置は、図１１にも示すように、オーガロッドの回転に伴って中心軸Ｃ_５周りに回転する複数の回転翼（撹拌翼）５０１と、中心軸Ｃ_５方向における複数の回転翼５０１と隣り合った位置に配置されてオーガロッドに対して回転自在に配置されると共に、掘削土の回転翼５０１との共回りを防止する複数の共回り防止翼５０２と、を備える。

各回転翼５０１は、中心軸Ｃ_５と直交する方向に真っ直ぐ延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される。また、各共回り防止翼５０２も、中心軸Ｃ_５と直交する方向に真っ直ぐ延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される。これら各回転翼５０１と各共回り防止翼５０２との中心軸Ｃ_５方向の間隔（詳しくは、回転翼５０１と共回り防止翼５０２とが互いに相対回転して中心軸Ｃ_５方向から見て重なったときの中心軸Ｃ_５方向の間隔）αは、それぞれ同じである。

以上のような掘削撹拌装置５００は、地盤改良の際（即ち、地盤を掘削して円柱状の造成体を形成する際）に、地中において中心軸Ｃ_５を回転中心にして複数の回転翼５０１と複数の共回り防止翼５０２とが相対回転することで、地盤を柱状に掘削し又は掘削土とセメントミルクとの撹拌を行う。

特開２０１８−１１１９７９号公報

以上のような掘削撹拌装置５００を用いた地盤改良の際に、掘削した柱状改良体の内部において、間隔α_５より大きな粘土や石、ガラ等の塊が掘削土に混ざっていると、回転翼５０１と共回り防止翼５０２との相対回転時に、前記塊が回転翼５０１と共回り防止翼５０２との間に噛み込まれる場合がある。この場合、前記改良体から掘削撹拌装置５００を引き上げて前記塊を取り除かなければならず、作業効率が低下する。また、回転翼５０１と共回り防止翼５０２との間に噛み込が発生した場合、共回り防止翼５０２が回転翼５０１と一緒に回転してしまい、共回り防止翼５０２の本来の機能が妨げられる結果、共回り現象が発生して粘性土での混合撹拌がうまくできなくなる。

そこで、本発明は、掘削土に混ざっている塊を回転翼と共回り防止翼との間に噛み込み難い掘削撹拌装置、及び該掘削撹拌装置を備えた地盤改良機を提供することを課題とする。

本発明の掘削撹拌装置は、
長尺で且つ中心軸周りに回転可能なオーガロッドを備える地盤改良機の該オーガロッドの端部に配置されて地盤を掘削する掘削撹拌装置であって、
前記オーガロッドの回転に伴って前記中心軸周りに回転する複数の回転翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される複数の回転翼と、
中心軸方向における前記複数の回転翼と隣り合った位置において前記オーガロッドに対して回転自在に配置されると共に掘削土の前記複数の回転翼との共回りを防止する複数の共回り防止翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ前記回転方向に間隔をあけて配置される複数の共回り防止翼と、を備え、
各回転翼における前記中心軸方向の前記共回り防止翼側の端縁の位置は、それぞれ同じであり、
前記複数の共回り防止翼のうちの一部の共回り防止翼である第一の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔は、前記複数の共回り防止翼のうちの残りの共回り防止翼である第二の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔より大きい。

かかる構成によれば、地盤の掘削等の際に共回り防止翼の回転が抑えられた状態でオーガロッドの回転に伴って回転翼が回転することで共回り防止翼と回転翼とが相対回転したときに、第一の共回り防止翼と各回転翼との間隔（第一間隔）が、第二の共回り防止翼と各回転翼との間隔（第二間隔）より大きいため、共回り防止翼と回転翼との間隔が全て第一間隔である掘削撹拌装置に比べ、掘削土に混ざっている塊（例えば、粘土や石、いわゆるガラ等の塊）を共回り防止翼と回転翼との間に噛み込み難くなる。

回転翼と共回り防止翼との間隔が広すぎると、掘削土に混ざっている塊（粘性土塊等）を解す機能が低下するために、間隔を保持する補助機能として、前記掘削撹拌装置は、
前記回転翼及び前記共回り防止翼の一方の翼における他方の翼側の端縁から、前記回転翼及び前記共回り防止翼が相対回転したときに前記他方の翼と接触しない範囲で該他方の翼側に延出する延出板を備え、
前記延出板は、延出方向の先端側の部位が前記一方の翼の前記他方の翼に対する回転方向と反対側に変位するように弾性変形可能であることが好ましい。

このように延出板を設けることで相対回転する翼（回転翼、共回り防止翼）同士の中心軸方向の間隔を小さくし又は部分的に小さくすることで、掘削土の撹拌等の際に該掘削土等をより細かく破砕することができる。しかも、延出板が弾性変形可能であるため、他方の翼と延出板とが前記塊を噛み込みそうになっても、延出板が弾性変形することによって（図６参照）前記噛み込みを防ぐことができる。

また、本発明の地盤改良機は、
長尺で且つ中心軸周りに回転可能なオーガロッドと、
前記オーガロッドの端部に配置されて地盤を掘削する掘削撹拌装置と、を備え、
前記掘削撹拌装置は、
前記オーガロッドの回転に伴って前記中心軸周りに回転する複数の回転翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される複数の回転翼と、
中心軸方向における前記複数の回転翼と隣り合った位置において前記オーガロッドに対して回転自在に配置されると共に掘削土の前記複数の回転翼との共回りを防止する複数の共回り防止翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ前記回転方向に間隔をあけて配置される複数の共回り防止翼と、を有し、
各回転翼における前記中心軸方向の前記共回り防止翼側の端縁の位置は、それぞれ同じであり、
前記複数の共回り防止翼のうちの一部の共回り防止翼である第一の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔は、前記複数の共回り防止翼のうちの残りの共回り防止翼である第二の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔より大きい。

かかる構成によれば、地盤の掘削等の際に共回り防止翼の回転が抑えられた状態でオーガロッドの回転に伴って回転翼が回転することで共回り防止翼と回転翼とが相対回転したときに、第一の共回り防止翼と各回転翼との間隔（第一間隔）が、第二の共回り防止翼と各回転翼との間隔（第二間隔）より大きいため、共回り防止翼と回転翼との間隔が全て第一間隔である掘削撹拌装置に比べ、掘削土に混ざっている塊（例えば、粘土や石、いわゆるガラ等の塊）を共回り防止翼と回転翼との間に噛み込み難くなる。

以上より、本発明によれば、掘削土に混ざっている塊を回転翼と共回り防止翼との間に噛み込み難い掘削撹拌装置、及び該掘削撹拌装置を備えた地盤改良機を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る地盤改良機の使用状態を示す図である。 図２は、前記地盤改良機が備える掘削撹拌装置の正面図である。 図３は、前記掘削撹拌装置の側面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ位置における前記掘削撹拌装置のボス部及び共回り防止翼の断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、掘削撹拌装置による地盤の掘削状態を説明するための模式図である。 図６は、延出板が湾曲した状態を示す図である。 図７（ａ）は、他実施形態に係る掘削撹拌装置の正面図であり、図７（ｂ）は、他実施形態に係る掘削撹拌装置の側面図である。 図８は、（ａ）は、他実施形態に係る掘削撹拌装置の正面図であり、図８（ｂ）は、他実施形態に係る掘削撹拌装置の側面図である。 図９は、他実施形態に係る掘削撹拌装置の正面図である。 図１０は、他実施形態に係る掘削撹拌装置の正面図である。 図１１は、従来の掘削撹拌装置の正面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る掘削撹拌装置を備えた地盤改良機は、図１に示すように、略鉛直方向に立設されたリーダーマスト２１を有するベースマシン２と、地盤を掘削する掘削撹拌装置３を有し、且つリーダーマスト２１に配置される地盤改良駆動部４と、を備える。

この地盤改良機１には、セメントミルクが貯留された貯留槽９１から延びる輸送ホース９２が接続され、貯留槽９１又は輸送ホース９２に配置されたポンプ９３の駆動によって貯留槽９１からセメントミルクが供給される。

地盤改良駆動部４は、リーダーマスト２１に対して昇降可能に該リーダーマスト２１に配置され、地盤（地中）に鉛直方向に延びる円柱状の穴を掘削すると共に、掘削した円柱状の穴の内部において掘削土（掘削された土）と貯留槽９１から供給されるセメントミルクとを撹拌する。

具体的に、地盤改良駆動部４は、略鉛直方向に延びる長尺なオーガロッド４１と、オーガロッド４１の下端（先端）に着脱可能に取り付けられる掘削撹拌装置３と、オーガロッド４１を回転させる回転駆動装置４２と、を有する。

オーガロッド４１は、略鉛直方向に延びる中心軸Ｃ_１を有し、該中心軸Ｃ_１周りに回転可能で且つ昇降可能にリーダーマスト２１に支持されている。このオーガロッド４１は、内部を長尺方向に下端まで延び且つ貯留槽９１から供給されるセメントミルクが流通可能な内部流路４１１を有する。

回転駆動装置４２は、オーガロッド４１を中心軸Ｃ_１周りに回転駆動する。本実施形態の回転駆動装置４２は、オーガロッド４１の上端に接続されている。

掘削撹拌装置３は、図２及び図３にも示すように、オーガロッド４１の回転に伴って中心軸Ｃ_２周りに回転する複数の回転翼３２と、中心軸Ｃ_２方向における回転翼３２と隣り合った位置においてオーガロッド４１に対して回転自在に配置されると共に、掘削土の回転翼３２との共回りを防止する複数の共回り防止翼３５と、を有する。これら複数の回転翼３２と複数の共回り防止翼３５とは、中心軸Ｃ_２周りに相対回転可能である。また、掘削撹拌装置３は、回転翼３２又は共回り防止翼３５から延びる延出板３３も有する。本実施形態の掘削撹拌装置３では、延出板３３は、回転翼３２から延びる。

具体的に、掘削撹拌装置３は、中心軸Ｃ_２を有し且つ該中心軸Ｃ_２をオーガロッド４１の中心軸Ｃ_１に一致させた状態で該オーガロッド４１の下端に接続される軸部３１と、軸部３１から中心軸Ｃ_２と直交する方向に延びる複数の回転翼３２と、回転翼３２から共回り防止翼３５側に延びる延出板３３と、軸部３１の周囲を囲うボス部３４と、ボス部３４から中心軸Ｃ_２と直交する方向に延びる複数の共回り防止翼３５と、軸部３１の先端部（オーガロッド４１に接続される端部（基端部）３１ａと反対側の端部）３１ｂに配置される先端ビット部３６と、を有する。

尚、本実施形態の地盤改良機１では、オーガロッド４１の中心軸Ｃ_１と軸部３１の中心軸Ｃ_２とが一致するようにオーガロッド４１の下端に軸部３１が接続されるため、以下では、中心軸Ｃ_１、Ｃ_２を単に「中心軸Ｃ」と称する。

軸部３１は、中心軸Ｃ方向に延びている。具体的に、軸部３１は、基端部３１ａに設けられ且つオーガロッド４１の下端に嵌入されることで掘削撹拌装置３とオーガロッド４１とを連結するジョイント部３１１と、オーガロッド４１の内部流路４１１と連通する内部流路３１２と、先端部３１ｂに設けられ且つセメントミルクを内部流路３１２から外部（掘削撹拌装置３の外部）に吐出可能な吐出口３１３と、を有する。また、軸部３１は、中心軸Ｃ方向の途中位置において該中心軸Ｃ方向に間隔をあけて配置される一対の鍔部３１４を有する。

複数の回転翼３２は、それぞれが軸部３１から中心軸Ｃと直交する方向に沿って延び且つ掘削撹拌装置３の回転方向に間隔をあけて配置される。本実施形態の掘削撹拌装置３は、中心軸Ｃ方向の同じ位置において周方向に間隔をあけて配置される複数の回転翼３２を回転翼の組３２Ａとして、複数の回転翼の組３２Ａを有する。これら複数の回転翼の組３２Ａは、中心軸Ｃ方向に間隔をあけて配置される。

本実施形態の掘削撹拌装置３では、複数の回転翼の組３２Ａのうちの軸部３１の先端部３１ｂに配置される回転翼の組である第一の組３２Ａ_１が、掘削翼３２１によって構成され、複数の回転翼の組３２Ａのうちの残りの回転翼の組である第二の組３２Ａ_２が、撹拌翼３２２によって構成されている。

本実施形態の第一の組３２Ａ_１は、二つの掘削翼３２１によって構成され、前記二つの掘削翼３２１は、軸部３１からそれぞれ反対方向に延びている。即ち、中心軸Ｃ方向から見て、一方の掘削翼３２１と他方の掘削翼３２１とのなす角は、１８０°である。また、二つの第二の組３２Ａ_２は、それぞれ二つの撹拌翼３２２によって構成され、前記二つの撹拌翼３２２は、軸部３１からそれぞれ反対方向に延びている。即ち、中心軸Ｃ方向から見て、一方の撹拌翼３２２と他方の撹拌翼３２２とのなす角は、１８０°である。さらに、一方の第二の組３２Ａ_２を構成する二つの撹拌翼３２２がそれぞれ延びる方向と、他方の第二の組３２Ａ_２を構成する二つの撹拌翼３２２がそれぞれ延びる方向とは、中心軸Ｃ方向から見て、９０°ずれている。また、本実施形態の掘削撹拌装置３では、中心軸Ｃ方向の一方側（図３における下側）の第二の組３２Ａ_２を構成する二つの撹拌翼３２２のそれぞれは、中心軸Ｃ方向から見て掘削翼３２１と回転方向に９０°変位した方向に延び、中心軸Ｃ方向の他方側（図２における上側）の第二の組３２Ａ_２を構成する二つの撹拌翼３２２のそれぞれは、中心軸Ｃ方向から見て掘削翼３２１と同じ方向に延びている。尚、各回転翼の組３２Ａ_１、３２Ａ_２を構成する翼（掘削翼３２１、撹拌翼３２２）の数は、二つに限定されず、三つ以上でもよい。

また、本実施形態の掘削撹拌装置３では、ボス部３４より先端部３１ｂ側に第一の組３２Ａ_１が一つ配置され、ボス部３４より基端部３１ａ側に第二の組３２Ａ_２が二つ配置されている。第一の組３２Ａ_１は、中心軸Ｃ方向においてボス部３４（複数の共回り防止翼３５）と隣り合う位置に配置され、二つの第二の組３２Ａ_２のうちの先端部３１ｂ側（中心軸Ｃ方向の一方側）の第二の組３２Ａ_２も、中心軸Ｃ方向においてボス部３４（複数の共回り防止翼３５）と隣り合う位置に配置されている。

複数の掘削翼３２１のそれぞれは、軸部３１から中心軸Ｃと直交する方向に延びる板状の掘削翼本体３２１１と、掘削翼本体３２１１に沿って軸部３１から延びる突条の補強部３２１２と、掘削翼本体３２１１における中心軸Ｃ方向の一方側の端縁３２１１ａから突出する複数の掘削ビット３２１３と、を有する。

掘削翼本体３２１１は、中心軸Ｃと直交する方向に長尺な略矩形の板状であり、地盤の掘削の際に回転する方向（以下、「第一回転方向」と称する。）側の部位ほど中心軸Ｃ方向の一方側に位置するように中心軸Ｃに対して傾斜している。

複数の掘削翼３２１の各掘削翼本体３２１１における中心軸Ｃ方向の他方側の端縁３２１１ｂは、中心軸Ｃと直交する方向にそれぞれ真っ直ぐに延びている。そして、中心軸Ｃ方向における各掘削翼本体３２１１の端縁３２１１ｂの位置は、それぞれ同じである。

補強部３２１２は、掘削翼本体３２１１の裏面（第一回転方向と反対側の面）３２１１ｒから突出すると共に軸部３１から掘削翼本体３２１１の先端（軸部３１と反対側の端部）に向けて延びている。

複数の掘削ビット３２１３は、掘削翼本体３２１１の端縁３２１１ａに沿って間隔をあけて並んでいる。複数の掘削ビット３２１３のそれぞれは、掘削翼本体３２１１の傾斜面（表面）３２１１ｆに対して傾斜し且つ第一回転方向に向かうように、端縁３２１１ａから突出している。

複数の撹拌翼３２２のそれぞれは、軸部３１から中心軸Ｃと直交する方向に延びる板状の撹拌翼本体３２２１と、撹拌翼本体３２２１に沿って軸部３１から延びる突条の補強部３２２２と、を有する。

撹拌翼本体３２２１は、中心軸Ｃと直交する方向に長尺な略矩形の板状であり、第一回転方向側の部位ほど中心軸Ｃ方向の一方側に位置するように中心軸Ｃに対して傾斜している。

補強部３２２２は、撹拌翼本体３２２１の裏面（第一回転方向と反対側の面）３２２１ｒから突出すると共に軸部３１から撹拌翼本体３２２１の先端（軸部３１と反対側の端部）に向けて延びている。

延出板３３は、掘削翼３２１（掘削翼本体３２１１）における中心軸Ｃ方向の他方側（共回り防止翼３５側）の端縁３２１１ｂから、掘削翼３２１（回転翼３２）と共回り防止翼３５とが中心軸Ｃ周りに相対回転したときに共回り防止翼３５と接触しない範囲で中心軸Ｃ方向の他方側に延出する。この延出板３３は、掘削翼３２１が回転（第一回転方向に回転）したときに、延出方向の先端側（共回り防止翼３５側）の部位が共回り防止翼３５に対する回転方向と反対側（第一回転方向と反対の回転方向（第二回転方向）側）に変位するように弾性変形可能である（図６参照）。

本実施形態の延出板３３は、矩形のいわゆるバネ板であり、掘削翼本体３２１１の表面３２１１ｆと略平行で且つ第二回転方向側に向かうように、掘削翼本体３２１１の端縁３２１１ｂから延びている。延出板３３は、例えば、ステンレス鋼やばね鋼鋼材等によって構成される板部材であり、厚みは、２ｍｍ〜４ｍｍである。この延出板３３の厚みや受面積は、掘削翼３２１が回転したときに掘削土に含まれる塊（土塊やガラ等）から受ける反力に基づいて設定される。尚、延出板３３は、複数枚が重なった状態で掘削翼本体３２１１に取り付けられる場合もある。

また、各掘削翼３２１には、複数（図２に示す例では、二つ）の延出板３３が配置されている。各掘削翼３２１における複数の延出板３３の位置（中心軸Ｃと直交する方向における軸部３１から距離）は、それぞれ異なっている。具体的に、各延出板３３の位置は、中心軸Ｃ方向の同じ位置で二つの掘削翼３２１が中心軸Ｃ周りに回転したときに、一方の掘削翼（図２の右側の掘削翼）３２１に配置された延出板３３が通過する各領域と、他方の掘削翼（図２の左側の掘削翼）３２１に配置された延出板３３が通過する各領域とが重ならないように、それぞれ設定されている。

ボス部３４は、中心軸Ｃ方向における掘削翼３２１と撹拌翼（中心軸Ｃ方向の一方側の第二の組３２Ａ_２を構成する撹拌翼）３２２との間において、軸部３１の周囲を囲い且つ共回り防止翼３５が配置された筒状の部材である。本実施形態のボス部３４は、一対の鍔部３１４の間において軸部３１の周囲を囲う。このボス部３４は、軸部３１周りに回転自在である。具体的に、ボス部３４は、図４にも示すように、金属製の筒状の外殻部３４１と、外殻部３４１の径方向内側（内周面側）に配置されて軸部３１と接触する筒状の摺接部３４２と、を有する。

摺接部３４２は、軸部３１がオーガロッド４１の回転に伴って中心軸Ｃ周りに回転したときに該軸部３１の外周面と摺接する。本実施形態の摺接部３４２は、合成樹脂、より詳しくは、ＭＣナイロン（登録商標）によって形成されている。このように樹脂を用いることで、軸部３１周りをボス部３４が回転したとき、即ち、軸部３１とボス部３４とが相対回転したときに、摩耗による金属粉の発生が抑えられる。

複数の共回り防止翼３５は、それぞれがボス部３４（詳しくは、外殻部３４１の外周面）から中心軸Ｃと直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される。本実施形態のボス部３４には、二つの共回り防止翼３５（第一の共回り防止翼３５Ａ、第二の共回り防止翼３５Ｂ）が配置され、これら二つの共回り防止翼３５は、ボス部３４からそれぞれ反対方向に延びている。即ち、中心軸Ｃ方向から見て、第一の共回り防止翼３５Ａと第二の共回り防止翼３５Ｂとのなす角は、１８０°である。尚、共回り防止翼３５の数は、二つに限定されず、三つ以上でもよい。

以上のように、本実施形態の掘削撹拌装置３では、複数の共回り防止翼３５のそれぞれがボス部３４から延び、且つボス部３４が軸部３１に対して回転自在であるため、各共回り防止翼３５は、軸部３１に対して回転自在である。

第一の共回り防止翼３５Ａは、ボス部３４から中心軸Ｃと直交する方向に延びる板状の部位である。具体的に、第一の共回り防止翼３５Ａは、中心軸Ｃ方向及び中心軸Ｃと直交する方向を含む面に沿うと共に、中心軸Ｃ方向と直交する方向に長尺で且つ真っ直ぐに延びる帯板状である。第一の共回り防止翼３５Ａにおける中心軸Ｃと直交する方向の寸法は、掘削翼３２１における中心軸Ｃと直交する方向の寸法、及び撹拌翼３２２における中心軸Ｃと直交する方向の寸法のそれぞれより大きい。

第二の共回り防止翼３５Ｂは、ボス部３４における第一の共回り防止翼３５Ａと中心軸Ｃを挟んで反対側の位置から、第一の共回り防止翼３５Ａの延びる方向と反対向きに延びる板状の部位である。具体的に、第二の共回り防止翼３５Ｂは、中心軸Ｃ方向及び中心軸Ｃと直交する方向を含む面に沿うと共に、長尺で且つ途中で屈曲するように延びる帯板状である。詳しくは、第二の共回り防止翼３５Ｂは、ボス部３４から離れるにつれて掘削翼３２１側（中心軸Ｃ方向の一方側）に位置するように中心軸Ｃと直交する方向に対して傾斜した方向に延びる傾斜部３５１Ｂと、傾斜部３５１Ｂの先端（軸部３１と反対側の端部）から中心軸Ｃと直交する方向に真っ直ぐ延びる平行部３５２Ｂと、を有する。この平行部３５２Ｂは、相対回転によって掘削翼３２１と第二の共回り防止翼３５Ｂとが中心軸Ｃ方向から見て重なる位置となったときに、掘削翼３２１と平行になる部位である（図２参照）。また、第二の共回り防止翼３５Ｂにおける中心軸Ｃと直交する方向の寸法は、第一の共回り防止翼３５Ａと同じ、即ち、掘削翼３２１における中心軸Ｃと直交する方向の寸法、及び撹拌翼３２２における中心軸Ｃと直交する方向の寸法のそれぞれより大きい。

以上のように、掘削撹拌装置３において、複数の共回り防止翼３５のうちの一部の共回り防止翼である第一の共回り防止翼３５Ａと各掘削翼３２１（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔は、複数の共回り防止翼３５のうちの残りの共回り防止翼である第二の共回り防止翼３５Ｂと各掘削翼３２１（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔より大きい。詳しくは、相対回転によって中心軸Ｃ方向から見て共回り防止翼３５と掘削翼３２１とが重なった状態において、第一の共回り防止翼３５Ａと各掘削翼３２１との中心軸Ｃ方向の間隔（第一間隔α_１）は、第二の共回り防止翼３５Ｂの平行部３５２Ｂと各掘削翼３２１との中心軸Ｃ方向の間隔（第二間隔α_２）より大きい（図２参照）。

また、掘削撹拌装置３において、第二の共回り防止翼３５Ｂ（平行部３５２Ｂ）と、先端部３１ｂ側の第二の組３２Ａ_２を構成する各撹拌翼３２２（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔（第三間隔α_３）は、第一の共回り防止翼３５Ａと、先端部３１ｂ側の第二の組３２Ａ_２を構成する各撹拌翼３２２（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔（第四間隔α_４）より大きい。

また、本実施形態の掘削撹拌装置３では、第一間隔α_１と第三間隔α_３とが同じ若しくは略同じ大きさであり、第二間隔α_２と第四間隔α_４とが同じ若しくは略同じ大きさである。

尚、第一及び第二間隔α_１、α_２は、掘削翼３２１における共回り防止翼３５側の端縁３２１１ｂと、共回り防止翼３５における掘削翼３２１側の端縁（第二の共回り防止翼３５Ｂにおいては、平行部３５２Ｂにおける掘削翼３２１側の端縁）と、の中心軸Ｃ方向の距離である。また、第三及び第四間隔α_３、α_４は、共回り防止翼３５における撹拌翼３２２側の端縁（第二の共回り防止翼３５Ｂにおいては、平行部３５２Ｂにおける撹拌翼３２２側の端縁）と、撹拌翼３２２における共回り防止翼３５側の端縁と、の中心軸Ｃ方向の距離である。

本実施形態の掘削撹拌装置３においては、掘削翼３２１と第一の共回り防止翼３５Ａとの中心軸Ｃ方向の間隔（第一間隔）α_１は、１６０ｍｍ〜１９０ｍｍであり、延出板３３と第一の共回り防止翼３５Ａとの中心軸Ｃ方向の間隔は、１１８ｍｍである。また、掘削翼３２１と第二の共回り防止翼３５Ｂ（平行部３５２Ｂ）との中心軸Ｃ方向の間隔（第二間隔）α_２は、１００ｍｍ〜１３０ｍｍであり、延出板３３と第二の共回り防止翼３５Ｂ（平行部３５２Ｂ）との中心軸Ｃ方向の間隔は、４６ｍｍである。また、第一の共回り防止翼３５Ａと撹拌翼３２２との中心軸Ｃ方向の間隔（第四間隔）α_４は、１００ｍｍ〜１３０ｍｍであり、第二の共回り防止翼３５Ｂと撹拌翼３２２との中心軸Ｃ方向の間隔（第三間隔）α_３は、１９０ｍｍ〜２１０ｍｍである。

先端ビット部３６は、複数（本実施形態の例では、二つ）の掘削ビット３６１を有し、軸部３１の先端部３１ｂに配置されている。

以上のように構成される地盤改良機１は、以下のようにして地盤改良を行う、即ち、地盤内に円柱状の造成体を形成する。

先ず、地盤改良駆動部４がオーガロッド４１を第一回転方向に回転させることで、掘削撹拌装置３（掘削翼３２１）が中心軸Ｃ周りに回転する。この状態で地盤改良駆動部４がリーダーマスト２１に沿って降下することで、掘削撹拌装置３が地盤を柱状に掘削する。

このとき、共回り防止翼３５の先端が掘削翼３２１及び撹拌翼３２２の先端よりも外側（中心軸Ｃと直交する方向の外側）に突出しているため、掘削翼３２１が掘削した穴の周壁に共回り防止翼３５がその先端部を食い込ませた状態で、掘削撹拌装置３（地盤改良駆動部４）が地盤を掘削しつつ降下する。これにより、共回り防止翼３５の回転（中心軸Ｃ周りの回転）が抑えられた状態で掘削翼３２１と撹拌翼３２２とが中心軸Ｃ周りに回転する、即ち、共回り防止翼３５と、掘削翼３２１及び撹拌翼３２２とが相対回転する。

掘削撹拌装置３が所定の深さまで到達すると、地盤改良駆動部４の降下が止まる。続いて、地盤改良駆動部４は、オーガロッド４１を第二回転方向に回転させ（回転方向を逆回転にし）、上昇し始める。このとき、地盤改良機１には貯留槽９１から輸送ホース９２を通じてセメントミルクが供給され、供給されたセメントミルクは、オーガロッド４１及び掘削撹拌装置３の内部流路４１１、３１２を経て、掘削撹拌装置３（軸部３１）の先端（下端）の吐出口３１３から穴（掘削撹拌装置３の掘削により形成された柱状の穴）の内部に吐出される。

このセメントミルクの吐出と掘削撹拌装置３の第二回転方向への回転とにより、穴の内部で掘削土とセメントミルクとが撹拌される。そして、地盤改良駆動部４がセメントミルクと掘削土との撹拌を行いつつ、掘削した穴の内部を上昇し又は上昇や下降が組み合わされた動きをした後、掘削撹拌装置３が地上に現れるまで、リーダーマスト２１に沿って上昇する。その後、掘削された円柱状の穴の内部で掘削土と撹拌されたセメントミルクが固まることで、地盤中において円柱状の造成体が形成される。

以上の地盤改良機１では、掘削撹拌装置３において、複数の共回り防止翼３５のうちの一部の共回り防止翼（第一の共回り防止翼３５Ａ）と各掘削翼３２１（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔（第一間隔）α_１が、複数の共回り防止翼３５のうちの残りの共回り防止翼（第二の共回り防止翼３５Ｂ（平行部３５２Ｂ））と各掘削翼３２１（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔（第二間隔）α_２より大きい。このため、地盤の掘削や掘削土とセメントミルクとの撹拌等の際に、共回り防止翼３５の回転が抑えられた状態でオーガロッド４１の回転に伴って掘削翼３２１（回転翼３２）が回転することで共回り防止翼３５と掘削翼３２１（回転翼３２）とが相対回転したときに、共回り防止翼と掘削翼（回転翼）との間隔が全て第一間隔α_１である掘削撹拌装置に比べ、掘削土等に混ざっている塊（例えば、粘土や石、いわゆるガラ等の塊）を共回り防止翼３５と掘削翼３２１（回転翼３２）との間に噛み込み難くなる。即ち、掘削土に混ざっている塊が第一間隔α_１より小さければ、少なくとも第一の共回り防止翼３５Ａと掘削翼３２１（回転翼３２）との間での該塊の噛み込みが防がれる。

また、掘削撹拌装置３において、第二の共回り防止翼３５Ｂ（平行部３５２Ｂ）と、先端部３１ｂ側の第二の組３２Ａ_２を構成する各撹拌翼３２２（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔（第三間隔）α_３は、第一の共回り防止翼３５Ａと、先端部３１ｂ側の第二の組３２Ａ_２を構成する各撹拌翼３２２（回転翼３２）との中心軸Ｃ方向の間隔（第四間隔）α_４より大きい。このため、地盤の掘削や掘削土とセメントミルクとの撹拌等の際に、共回り防止翼３５の回転が抑えられた状態でオーガロッド４１の回転に伴って撹拌翼３２２（回転翼３２）が回転することで共回り防止翼３５と撹拌翼３２２（回転翼３２）とが相対回転したときに、共回り防止翼と撹拌翼（回転翼）との間隔が全て第四間隔α_４である掘削撹拌装置に比べ、掘削土に混ざっている塊（例えば、粘土や石、いわゆるガラ等の塊）を共回り防止翼３５と撹拌翼３２２（回転翼３２）との間に噛み込み難くなる。

例えば、図５に示すように、第一間隔α_１を通過した塊（例えば、粘土や石、いわゆるガラ等の塊）ｍが、掘削撹拌装置３（地盤改良駆動部４）の降下や、掘削翼３２１及び撹拌翼３２２の回転等による掘削土の移動等によって第三間隔α_３の位置に移動すると、第三間隔α_３を通過するため、この塊ｍの噛み込が生じない。このように、本実施形態の地盤改良機１（掘削撹拌装置３）では、一部の共回り防止翼３５と回転翼３２（掘削翼３２１、撹拌翼３２２）との間隔α_１、α_３を、他の共回り防止翼３５と回転翼３２（掘削翼３２１、撹拌翼３２２）との間隔α_２、α_４より広くすることにより、共回り防止翼３５と回転翼３２（掘削翼３２１、撹拌翼３２２）との各間隔が全て同じ（例えば、全てが間隔α_２、α_４）の掘削撹拌装置に比べて、掘削土に混ざっている塊ｍの噛み込みの可能性が抑えられる。

また、本実施形態の地盤改良機１では、掘削撹拌装置３において、延出板３３が掘削翼３２１の共回り防止翼３５側の端縁３２１１ｂから延び、この延出板３３は、延出方向の先端側の部位が掘削翼３２１の共回り防止翼３５に対する回転方向と反対側に変位するように弾性変形可能である。このように延出板３３が設けられることで相対回転する翼（掘削翼３２１、共回り防止翼３５）同士の中心軸Ｃ方向の間隔が小さくなり又は部分的に小さくなるため、掘削土がより細かく破砕される。しかも、延出板３３が弾性変形可能であるため、共回り防止翼３５と延出板３３とが塊ｍを噛み込みそうになっても、延出板３３が弾性変形することで（図６参照）前記噛み込みを防ぐことができる。

尚、本発明の掘削撹拌装置、及び掘削撹拌装置を備える地盤改良機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

上記実施形態の掘削撹拌装置３では、第一間隔α_１が第二間隔α_２より大きく、且つ、第三間隔α_３が第四間隔α_４より大きいが、この構成に限定されない。

例えば、図７に示すように、第一間隔α_１が第二間隔α_２より大きく、且つ、共回り防止翼３５と撹拌翼３２２との各間隔α_５が同じ構成でもよい。また、図８に示すように、共回り防止翼３５と掘削翼３２１との各間隔α_６が同じで、且つ、第三間隔α_３が第四間隔α_４より大きい構成であってもよい。

上記実施形態の掘削撹拌装置３では、第二の共回り防止翼３５Ｂは、途中で屈曲する帯板状であるが、この構成に限定されない。図９に示すように、複数の共回り防止翼３５Ｃのそれぞれが、中心軸Ｃと直交する方向に真っ直ぐ延びる帯状でもよい。即ち、複数の共回り防止翼３５Ｃのうちの少なくとも一部が、ボス部３４における中心軸Ｃ方向の異なる位置から延びる構成でもよい。

また、上記実施形態の掘削撹拌装置３では、共回り防止翼３５は、厚さが一定の帯板状であるが、この構成に限定されない。共回り防止翼３５Ｃは、先端部３５５（詳しくは、中心軸Ｃと直交する方向において、少なくとも掘削翼３２１の先端及び撹拌翼３２２の先端より径方向外側に突出する部位）が、基部側の部位（軸部３１側の部位）３５６より薄くてもよい。例えば、図９に示す例では、共回り防止翼３５Ｃの先端部３５５の厚みが２ｍｍ〜４ｍｍであり、他の部位３５６の厚みが４５ｍｍである。かかる構成によれば、地盤の掘削の際に、共回り防止翼３５Ｃの先端部３５５が穴（掘削した穴）の周壁により食い込み易くなる。

上記実施形態の掘削撹拌装置３では、延出板３３は、掘削翼３２１から延びているが、この構成に限定されない。例えば図１０に示すように、延出板３３は、共回り防止翼３５から延びていてもよい。この場合、延出板３３は、共回り防止翼３５における中心軸Ｃ方向の一方側（図１０における下側）の端縁から延びていてもよく、共回り防止翼３５における中心軸Ｃ方向の他方側（図１０における上側）の端縁から延びていてもよい。また、延出板３３は、共回り防止翼３５における中心軸Ｃ方向の両側の端縁からそれぞれ延びていてもよい。また、延出板３３は、撹拌翼３２２から延びていてもよい。さらに、掘削撹拌装置３は、延出板３３の無い構成でもよい。

上記実施形態の掘削撹拌装置３は、オーガロッド４１に着脱可能に連結されているが、この構成に限定されない。例えば、掘削撹拌装置３は、オーガロッド４１と一体であってもよい。

１…地盤改良機、２…ベースマシン、２１…リーダーマスト、３…掘削撹拌装置、３１…軸部、３１ａ…基端部、３１ｂ…先端部、３１１…ジョイント部、３１２…内部流路、３１３…吐出口、３１４…鍔部、３２…回転翼、３２Ａ…回転翼の組、３２Ａ_１…第一の組、３２Ａ_２…第二の組、３２１…掘削翼（回転翼）、３２１１…掘削翼本体、３２１１ａ…中心軸方向における一方側の端縁、３２１１ｂ…中心軸方向における他方側の端縁、３２１１ｆ…表面、３２１１ｒ…裏面、３２１２…補強部、３２１３…掘削ビット、３２２…撹拌翼（回転翼）、３２２１…撹拌翼本体、３２２２…補強部、３３…延出板、３４…ボス部、３４１…外殻部、３４２…摺接部、３５、３５Ｃ…共回り防止翼、３５Ａ…第一の共回り防止翼、３５Ｂ…第二の共回り防止翼、３５１Ｂ…傾斜部、３５２Ｂ…平行部、３５５…先端部、３６…先端ビット部、３６１…掘削ビット、４…地盤改良駆動部、４１…オーガロッド、４１１…内部流路、４２…回転駆動装置、９１…貯留槽、９２…輸送ホース、９３…ポンプ、５００…掘削撹拌装置、５０１…回転翼、５０２…共回り防止翼、Ｃ、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_５…中心軸、ｍ…塊、α_１…第一間隔、α_２…第二間隔、α_３…第三間隔、α_４…第四間隔、α_５、α_６…間隔

Claims (3)

1. 中心軸に沿って延び且つ中心軸周りに回転可能なオーガロッドを備える地盤改良機の該オーガロッドの端部に取り付けられて土壌を掘削する掘削撹拌装置であって、
   前記オーガロッドの回転に伴って前記中心軸周りに回転する複数の回転翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される複数の回転翼と、
   中心軸方向における前記複数の回転翼と隣り合った位置において前記オーガロッドに対して回転自在に配置されて掘削された土壌の前記複数の回転翼との共回りを防止する複数の共回り防止翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ前記回転方向に間隔をあけて配置される複数の共回り防止翼と、を備え、
   各回転翼における前記中心軸方向の前記共回り防止翼側の端縁の位置は、それぞれ同じであり、
   前記複数の共回り防止翼のうちの一部の共回り防止翼である第一の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔は、前記複数の共回り防止翼のうちの残りの共回り防止翼である第二の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔より大きい、掘削撹拌装置。
2. 前記回転翼及び前記共回り防止翼の一方の翼は、互いに相対回転したときに他方の翼と接触しない範囲で該他方の翼側の端縁から延出する延出板を有し、
   前記延出板は、延出方向の先端側の部位が前記一方の翼の前記他方の翼に対する回転方向と反対側に変位するように弾性変形可能である、請求項１に記載の掘削撹拌装置。
3. 中心軸に沿って延び且つ中心軸周りに回転可能なオーガロッドと、
   前記オーガロッドの端部に配置されて土壌を掘削する掘削撹拌装置と、を備え、
   前記掘削撹拌装置は、
   前記オーガロッドの回転に伴って前記中心軸周りに回転する複数の回転翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ回転方向に間隔をあけて配置される複数の回転翼と、
   中心軸方向における前記複数の回転翼と隣り合った位置に配置において前記オーガロッドに対して回転自在に配置されることで掘削された土壌の前記複数の回転翼との共回りを防止する複数の共回り防止翼であって、それぞれが前記中心軸と直交する方向に沿って延び且つ前記回転方向に間隔をあけて配置される複数の共回り防止翼と、を有し、
   各回転翼における前記中心軸方向の前記共回り防止翼側の端縁の位置は、それぞれ同じであり、
   前記複数の共回り防止翼のうちの一部の共回り防止翼である第一の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔は、前記複数の共回り防止翼のうちの残りの共回り防止翼である第二の共回り防止翼と前記各回転翼との前記中心軸方向の間隔より大きい、地盤改良機。