JP5161896B2

JP5161896B2 - 地盤改良装置

Info

Publication number: JP5161896B2
Application number: JP2010001520A
Authority: JP
Inventors: 英明木村
Original assignee: 地研テクノ株式会社
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: JP2011140790A

Description

本発明は、地盤を掘削しながら掘削土中に地盤固化材を吐き出して、掘削土と地盤固化材とを攪拌して混合することにより柱状改良体を構築して地盤改良を行なうための地盤改良装置に関するものである。

従来より、軟弱地盤上に建築物を構築する場合に、建築物の荷重に地盤が耐えられるように地盤を補強する方法の一つして地盤改良方法が知られている。特許文献１においては、このような地盤改良方法を行なうための地盤改良装置として、地盤を掘削しながら掘削土中にセメントミルク等の地盤固化材を吐き出して、掘削土と地盤固化材とを攪拌して混合することにより柱状改良体を構築するものが記載されている。

図８（ａ）は、この特許文献１に記載の地盤改良装置１０１の構成を示す模式図である。地盤改良を行なう場合、この地盤改良装置１０１の回転軸１１１を回転させながら地盤中に下降させて、回転軸１１１の下端部１１１ａに設けられた掘削部材１１５により地盤を掘削する。掘削部材１１５により掘削された掘削土中には、回転軸１１１の下端部１１１ａに設けられた固化材吐出口１１３から地盤固化材を吐き出す。掘削土と地盤固化材とは、回転軸１１１から外側に突出された攪拌翼１２１と、回転軸１１１から外側に突出され、回転軸１１１に対して回転可能に設けられた共回り防止翼１３１とにより攪拌して混合する。これにより、掘削土中に地盤固化材が混合された柱状改良体が構築されて、地盤が改良されることになる。

ここで、特許文献１に記載の地盤改良装置１０１は、攪拌翼１２１から上側に突出された複数の第１補助攪拌部材１４１Ａと、共回り防止翼１３１から下側に突出された第２補助攪拌部材１４１Ｂとを備えた点を特徴としている。これら複数の補助攪拌部材１４１は、回転軸１１１の回転時において、攪拌翼１２１と共回り防止翼１３１との間の掘削土及び地盤固化材をすり潰すものとして機能しており、これにより、掘削土及び地盤固化材の混合攪拌効果の向上が図られている。

特開２００９−１４４３４５号公報（図２等）

ところで、掘削土中には、粒径が小さい土粒子が結合して塊状になった土塊が含まれている。地盤改良装置により構築される柱状改良体の品質を向上させるうえでは、この土塊を可能な限り細粒化させて、地盤固化材が柱状改良体全体にできる限り均質に含まれるようにする必要がある。

ここで、特許文献１に記載の地盤改良装置１０１は、回転軸１１１の回転時において、第１補助攪拌部材１４１Ａ間を第２補助攪拌部材１４１Ｂが通過するように設けられていない。このため、図８（ｂ）に示すように、回転軸１１１の回転時において、第１補助攪拌部材１４１Ａと共回り防止翼１３１との間や第２補助攪拌部材１４１Ｂと攪拌翼１２１との間に比較的大きいスペースＳ１ができてしまい、このスペースＳ１の大きさよりも小さい土塊についてはすり潰して細粒化することが困難となってしまう。また、第１補助攪拌部材１４１の角部１４２と第２補助攪拌部材１４１の角部１４２との間で土塊をすり潰す場合、そのすり潰されようとしている土塊は、図８（ｂ）に示すように、スペースＳ１側に拘束されていないことから、攪拌翼１２１の回転によりそのスペースＳ１に向かう矢印方向Ｐ１に流れてしまい、すり潰されない恐れがある。即ち、特許文献１に記載の地盤改良装置１では、土塊を十分に細粒化させることができない恐れがあり、土塊を細粒化させるための構成について更なる検討の余地があった。

また、各補助攪拌部材１４１によって掘削土を攪拌する場合、第１補助攪拌部材１４１Ａについては回転軸１１１の回転方向後側に、第２補助攪拌部材１４１Ｂについては回転軸１１１の回転方向前側に、図９（ａ）に示すように、掘削土及び地盤固化材の混合体１０５中に空隙１５１が生じることになる。このような空隙１５１は、攪拌翼１２１や補助攪拌部材１４１の回転により掘削土及び地盤固化材を攪拌するという構造上必然的に発生するものであり、掘削土及び地盤固化材の自重やこれらの攪拌により縮小、消滅していくものである。しかし、このような空隙１５１が残ったままであると柱状改良体の品質の劣化を招くため、地盤改良装置１０１としては、このような空隙１５１を可能な限り抑えることができるような構成とすることが望まれていた。

また、攪拌翼１２１等を回転させることにより掘削土及び地盤固化材を攪拌するうえでは、共回り防止翼１３１によって掘削土及び地盤固化材の共回りがある程度は防止されているものの、掘削土及び地盤固化材も攪拌翼１２１等とともにある程度回転してしまうことになる。掘削土及び地盤固化材が回転してしまうということは、掘削土及び地盤固化材に対して遠心力が作用してしまうことを意味しており、地盤固化材は、この遠心力により掘削範囲の外側に多く流れ易い傾向がある。地盤固化材が掘削範囲の外周側に流れてしまうと、構築後の柱状改良体は、その内部に含まれる地盤固化材の径方向の分布に大きくむらが生じてしまい、柱状改良体の品質の劣化を招いてしまう。

このような遠心力による地盤固化材の分布むらの発生を防止するため、例えば、図９（ｂ）に示すように、特許文献１に記載の地盤改良装置１０１の補助攪拌部材１４１を丸形の棒状にし、補助攪拌部材１４１の径方向内側の側面により地盤固化材が内側に流れるようにする対策が考えられる。しかしながら、攪拌される掘削土及び地盤固化材に対して遠心力が作用している関係上、回転軸１１１の径方向内側の補助攪拌部材１４１側面に接触する地盤固化材の多くが遠心力により径方向外側に流れてしまうことになり、地盤固化材を安定して掘削範囲の内側に流すことができず、柱状改良体の品質の劣化を招いてしまうことになる。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、土塊を更に細粒化させることができるとともに、補助攪拌部材の回転により掘削土中に発生する空隙を抑えることができ、更には地盤固化材の分布むらの発生を抑えることにより、品質の優れた柱状改良体を構築することのできる地盤改良装置を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の地盤改良装置を発明した。

第１発明の地盤改良装置は、下端部に固化材吐出口が設けられた中空の回転軸と、前記回転軸の下端部に設けられた掘削部材と、前記回転軸から外側に突出された攪拌翼と、前記回転軸から外側に突出され、前記回転軸に対して回転可能に設けられた共回り防止翼とを備える地盤改良装置において、前記攪拌翼及び前記共回り防止翼のそれぞれの一方から他方に向けて突出された補助攪拌部材を更に備え、前記共回り防止翼に設けられた補助攪拌部材と前記攪拌翼に設けられた補助攪拌部材とは前記回転軸の径方向に間隔を空けて設けられ、かつ上下方向に亘る範囲の一部が重なるように設けられ、前記攪拌翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の前面が、前記共回り防止翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の後面が、先端の角部から前記回転軸の径方向両側に傾斜する一対の傾斜面から形成されていることを特徴とする。
第２発明に係る地盤改良装置は、下端部に固化材吐出口が設けられた中空の回転軸と、前記回転軸の下端部に設けられた掘削部材と、前記回転軸から外側に突出された攪拌翼と、前記回転軸から外側に突出され、前記回転軸に対して回転可能に設けられた共回り防止翼とを備えた地盤改良装置において、前記攪拌翼及び前記共回り防止翼のそれぞれの一方から他方に向けて突出された複数の補助攪拌部材を更に備え、前記複数の補助攪拌部材は、前記攪拌翼及び前記共回り防止翼の一方から突出されたものが前記回転軸の径方向に間隔を空けて複数設けられ、それらの他方から突出されたものが前記攪拌翼の回転時において前記一方の複数の補助攪拌部材間を通過するように設けられ、前記攪拌翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の前面が、前記共回り防止翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の後面が、先端の角部から前記回転軸の径方向両側に傾斜する一対の傾斜面から形成されていることを特徴とする。

第３発明に係る地盤改良装置は、第１又は第２発明において、前記補助攪拌部材の一対の傾斜面は、前記攪拌翼の回転時において掘削土及び地盤固化材を前記回転軸の径方向外側及び内側に案内することを特徴とする。

第４発明に係る地盤改良装置は、第１〜３発明の何れかの発明において、前記補助攪拌部材の一対の傾斜面には、当該補助攪拌部材の先端部において軸芯側に向けて傾斜する先端傾斜面が形成されていることを特徴とする。

第５発明に係る地盤改良装置は、第１発明〜第４発明の何れか一つの発明において、前記補助攪拌部材は、前記回転方向の前面及び後面が前記一対の傾斜面から形成されていることを特徴とする。

第６発明に係る地盤改良装置は、第５発明において、前記補助攪拌部材は、前記攪拌部材の回転方向の前側及び後側に前記一対の傾斜面を有する矩形状に形成されていることを特徴とする。

第１発明〜第６発明によれば、回転軸の回転時において、攪拌翼又は共回り防止翼と補助攪拌部材との間のスペースが小さくなり、その分、土塊を細粒化することが可能となる。また、複数の補助攪拌部材間の土塊に対してせん断荷重を負荷して、複数の補助攪拌部材と間を通過する他の補助攪拌部材とにより裁断するように土塊を崩して、土塊を確実に細粒化することが可能となる。また、掘削土及び地盤固化材の混合体に遠心力が作用した場合でも、回転軸の径方向内側の傾斜面に接触した混合体を掘削範囲の内側に積極的に流すことが可能となり、これにより、柱状改良体中に含まれる地盤固化材の径方向に分布むらが発生することを抑えることが可能となる。また、回転軸の回転時において補助攪拌部材の前側又は後側に空隙が生じるのを抑えることが可能となる。これらにより、柱状改良体の品質を向上させることが可能となる。

第１実施形態に係る地盤改良装置の構成を示す正面図である。第１実施形態に係る地盤改良装置の構成を示す側面図である。（ａ）は共回り防止翼の補助攪拌部材の構成を示す側面図であり、（ｂ）は攪拌翼の補助攪拌部材の構成を示す側面図である。（ａ）は攪拌翼の補助攪拌部材の構成を示す平面図であり、（ｂ）はその斜視図である。第１実施形態に係る地盤改良装置により掘削土及び地盤固化材の混合体を攪拌している状態を示す平面図である。掘削土及び地盤固化材の混合体を第１補助攪拌部材及び第２補助攪拌部材により攪拌している状態を示す正面図である。（ａ）は第２補助攪拌部材間を第１補助攪拌部材が通過しようとする前の状態を示す平面図であり、（ｂ）は通過した後の状態を示す平面図である。（ａ）は従来の地盤改良装置の構成を示す正面図であり、（ｂ）は掘削土及び地盤固化材の混合体を第１攪拌補助部材及び第２補助攪拌部材により攪拌している状態を示す正面図である。（ａ）は掘削土及び地盤固化材の混合体を補助攪拌部材により攪拌している状態を示す平面図であり、（ｂ）はその混合体を他の補助攪拌部材により攪拌している状態を示す平面図である。

以下、本発明を適用した地盤改良装置を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、第１実施形態に係る地盤改良装置１の構成を示す平面図であり、図２はその側面図である。

本発明に係る地盤改良装置１は、回転軸１１と、回転軸１１の下端部１１ａに設けられた掘削部材１５と、回転軸１１から外側に突出された攪拌翼２１と、回転軸１１から外側に突出された共回り防止翼３１とを備えている。

回転軸１１は、中空の筒状に形成されており、その下端部１１ａに固化材吐出口１３が設けられている。回転軸１１は、地盤３上に設置された図示しない固化材注入装置からその内側の中空部１２に注入されたセメントミルク等の地盤固化材を、その固化材吐出口１３を通して外部に吐き出すものとして構成されている。また、回転軸１１は、地盤３上に設置された図示しない駆動装置に装着され、その駆動装置により上下動及び回転するように駆動される。ここで用いられる地盤固化材は、その種類、成分等について特に限定するものではなく、公知のものが適宜用いられる。

回転軸１１は、その下端部１１ａに掘削部材１５としての掘削ビット１５Ａが取り付けられている。掘削ビット１５Ａは、その下端が尖形となるように形成されており、回転軸１１の回転、下降により地盤３を掘削するものとして構成されている。回転軸１１は、その下端部１１ａにおいて外側に突出された掘削翼１７が設けられている。掘削翼１７は、第１実施形態において、回転軸１１の周方向に略１８０°間隔を空けて二つ設けられている。掘削翼１７は、回転軸１１の回転方向に対して下側に傾斜した板状に形成され、掘削効率が向上するように構成されている。掘削翼１７には、回転軸１１の回転方向の前方下側に向けて突出する掘削部材１５としての複数の掘削爪１５Ｂが設けられている。掘削爪１５Ｂは、回転軸１１の回転、下降により地盤３を掘削するものとして構成されている。これら掘削ビット１５Ａ、掘削翼１７、掘削爪１５Ｂは、その数、形状、間隔、材質については特に限定するものでなく、本発明の目的とする効果を得られる範囲で公知のものが適宜用いられる。

攪拌翼２１は、回転軸１１と一体的に回転可能に設けられている。攪拌翼２１は、回転軸１１の回転により、後述の共回り防止翼３１とともに掘削土及び地盤固化材を攪拌するものとして機能している。攪拌翼２１は、第１実施形態において、周方向に略１８０°間隔を空けて二つ設けられている。攪拌翼２１は、略同一高さに設けられた複数のものを一組とした場合に、共回り防止翼３１を間に挟んで上下に間隔を空けて二組設けられている。上側の一組の攪拌翼２１は、第１実施形態において、下側の一組の攪拌翼２１に対して回転軸１１の周方向に９０°ずらした位置に設けられている。第１実施形態において、上側の一組の攪拌翼２１は、回転軸１１の回転方向に対して上側に傾斜した板状に形成されており、下側の一組の攪拌翼２１は、回転軸１１の回転方向に対して下側に傾斜した板状に形成されている。攪拌翼２１は、その数、形状、間隔、材質については特に限定するものではなく、本発明の目的とする効果を得られる範囲で公知のものが適宜用いられる。

共回り防止翼３１は、回転軸１１に対して回転可能に嵌合された円筒体３３から突出されており、これにより、共回り防止翼３１も回転軸１１に対して回転可能に設けられている。円筒体３３の上下には、回転軸１１から環状のストッパ部材３５が突出されている。共回り防止翼３１は、円筒体３３がその上下のストッパ部材３５に接触することによって、回転軸１１の軸方向の移動が拘束されている。

共回り防止翼３１は、掘削翼１７や攪拌翼２１の突出長さよりも長くなるように突出されている。これにより、共回り防止翼３１は、後述の図５に示すように、回転軸１１の回転時において、掘削翼１７の掘削爪１５Ｂや攪拌翼２１により掘削、攪拌される範囲よりも外側の地盤３内に入り込むことになり、攪拌翼２１の回転よりも遅く回転するか、または静止することになる。これにより、回転軸１１の回転時において、掘削翼１７と共回り防止翼３１との回転速度に速度差が生じることになり、攪拌翼２１の回転により攪拌される掘削土及び地盤固化材の混合体５が攪拌翼２１とともに共回りするのを防止して、攪拌効果を高めることが可能となっている。

共回り防止翼３１は、第１実施形態において、周方向に１８０°間隔を空けて二つ設けられている。共回り防止翼３１は、第１実施形態において、回転軸１１に対して略直交する板状に形成されている。共回り防止翼３１は、その数、形状、間隔、材質については特に限定するものではなく、本発明の目的とする効果を得られる範囲で公知のものが適宜用いられる。

また、本発明に係る地盤改良装置１は、攪拌翼２１及び共回り防止翼３１のそれぞれの一方から他方に向けて突出された補助攪拌部材４１を更に備えている。以下においては、攪拌翼２１から突出されている補助攪拌部材４１を第１補助攪拌部材４１Ａとし、共回り防止翼３１から突出されている補助攪拌部材４１を第２補助攪拌部材４１Ｂとし、これら第１補助攪拌部材４１Ａ及び第２補助攪拌部材４１Ｂの両方を指すものを補助攪拌部材４１として説明する。

図３（ａ）は共回り防止翼３１の第２補助攪拌部材４１Ｂの構成を示す側面図であり、（ｂ）は攪拌翼２１の第１補助攪拌部材４１Ａの構成を示す側面図である。図４（ａ）は攪拌翼２１の第１補助攪拌部材４１Ａの構成を示す側面図であり、（ｂ）はその斜視図である。

補助攪拌部材４１は、攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の間に複数設けられるもので、第１実施形態においては、下側の一組の攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の間と、上側の一組の攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の間とに複数設けられている。これらの何れに設けられた複数の補助攪拌部材４１も、機能としては同じものを発揮するので、以下においては下側の一組の攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の間に設けられたものについて特に説明する。

補助攪拌部材４１は、攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の一方から突出されたものが回転軸１１の径方向に間隔を空けて複数設けられ、攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の他方から突出されたものが、攪拌翼２１の回転時においてその一方から突出された複数の補助攪拌部材４１間を通過するように設けられている。

第１実施形態においては、図１における左側の攪拌翼２１に二つの第１補助攪拌部材４１Ａが設けられ、右側の攪拌翼２１に一つの第１補助攪拌部材４１Ａが設けられており、左側の共回り防止翼３１の下側に一つの第２補助攪拌部材４１Ｂが設けられ、右側の共回り防止翼３１の下側に二つの第２補助攪拌部材４１Ｂが設けられている。左側の攪拌翼２１の二つの第１補助攪拌部材４１間には、左側の共回り防止翼３１の一つの第２補助攪拌部材４１Ｂや、右側の共回り防止翼３１の左側の第２補助攪拌部材４１が通過するよう設けられ、右側の共回り防止翼３１の二つの第２補助攪拌部材４１間には、右側の攪拌翼２１の第１補助攪拌部材４１や左側の攪拌翼２１の左側の第１補助攪拌部材４１が通過するように設けられている。

補助攪拌部材４１は、鋼、アルミ等の可撓性のない強度、剛性に優れた材質から構成されている。補助攪拌部材４１は、上下方向に延びたピン状に形成されており、攪拌翼２１の第１補助攪拌部材４１Ａについては回転軸１１の回転方向の前面４３が、共回り防止翼３１の第２補助攪拌部材４１Ｂについては回転軸１１の回転方向の後面４４が、先端の角部４２から回転軸１１の径方向両側に傾斜する一対の傾斜面４５から形成されている。第１実施形態においては、第１補助攪拌部材４１Ａ及び第２補助攪拌部材４１Ｂの両方が、回転方向の前面４３及び後面４４が一対の傾斜面４５から形成されており、全体として矩形状に形成されている。また、補助攪拌部材４１は、第１実施形態において、一対の傾斜面４５に、補助攪拌部材４１の先端部４１ａにおいて軸芯側に向けて傾斜する先端傾斜面４７が形成されている。なお、ここでいう、回転軸１１の回転方向の前面、後面というのは、後述するような、回転軸１１の順方向への回転時における前面、後面のことを意味している。

次に、本発明に係る地盤改良装置１の作用効果について、これを用いて行なわれる地盤改良方法の一例と併せて説明する。

図５は、第１実施形態に係る地盤改良装置１により掘削土及び地盤固化材の混合体５を攪拌している状態を示す平面図である。図６は、掘削土及び地盤固化材の混合体を第１補助攪拌部材４１Ａ及び第２補助攪拌部材４１Ｂにより攪拌している状態を示す正面図である。図７（ａ）は第２補助攪拌部材４１Ｂ間を第１補助攪拌部材４１Ａが通過しようとする前の状態を示す平面図であり、（ｂ）は通過した後の状態を示す平面図である。

まず、地盤改良装置１の回転軸１１を図示しない駆動装置に装着したうえで、その駆動装置により回転軸１１を回転させながら下降させて、地盤改良装置１を地盤３中に圧入させる。地盤改良装置１の回転下降により、掘削部材としての掘削ビット１５Ａや掘削爪１５Ｂにより地盤が掘削される。このときの回転方向を順方向とする。地盤改良装置１の固化材吐出口１３が掘削土中に達した後、図示しない固化材注入装置から回転軸１１内に地盤固化材を注入して、固化材吐出口１３を通して掘削土中に地盤固化材を吐き出す。更に地盤改良装置１を回転下降させることにより、掘削翼１７、攪拌翼２１、補助攪拌部材４１及び共回り防止翼３１により、掘削土及び地盤固化材の混合体５が攪拌される。構築予定の柱状改良体の下端位置まで掘削土及び地盤固化材の混合体を攪拌したら、回転方向を順方向と逆方向にして地盤改良装置１を回転させつつ上昇させる。このとき、十分な攪拌効果が得られるように、必要に応じて、地盤改良装置１を下降させる操作と上昇させる操作とを繰り返すようにしてもよい。

ここで、本発明に係る地盤改良装置１は、図６に示すように、回転軸１１の回転時において、攪拌翼２１及び共回り防止翼３１の間において複数の補助攪拌部材４１間を他の補助攪拌部材４１が通過するように設けられている。このため、回転軸１１の回転時において、攪拌翼２１又は共回り防止翼３１と補助攪拌部材４１との間のスペースＳ１が小さくなり、その分、土塊を細粒化することが可能となる。

また、複数の補助攪拌部材４１間を他の補助攪拌部材４１が通過するので、これら複数の補助攪拌部材４１間の土塊に対してせん断荷重を負荷して、複数の補助攪拌部材４１と間を通過する他の補助攪拌部材４１とにより裁断するように土塊を崩して、土塊を確実に細粒化することが可能となる。第１実施形態においては、例えば、図６に示すように、第２補助攪拌部材４１Ｂ間の範囲Ｓ２に位置する土塊に対して、このようなせん断荷重が負荷されることになる。

特に、本発明に係る地盤改良装置１では、攪拌翼２１の補助攪拌部材４１については回転軸１１の回転方向の前面に角部４２があり、共回り防止翼３１の補助攪拌部材４１については回転軸１１の回転方向の後面に角部４２があるので、面接触ではなく点接触するように角部４２が土塊に接触し、土塊に対して局所的に荷重を負荷することになり、土塊を崩し易くなる。このため、上述したようにせん断荷重を負荷して裁断するように土塊を崩すのが非常に容易となり、駆動装置により回転軸１１に対して負荷すべき回転荷重を抑えることができるうえ、柱状改良体について所望の品質を得るために必要となる地盤改良装置１の回転数を減らして施工期間の短縮化を図ることが可能となる。

また、補助攪拌部材４１が、先端の角部から回転軸１１の径方向両側に傾斜する一対の傾斜面４５から形成されているので、その一対の傾斜面４５により、攪拌翼２１の回転時において掘削土及び地盤固化材の混合体を回転軸１１の径方向外側及び内側に案内することが可能となる。このため、掘削土及び地盤固化材の混合体が攪拌翼２１とともにある程度回転してしまいこれらに遠心力が作用した場合でも、図７（ａ）に示すように、回転軸１１の径方向内側の傾斜面４５に接触した混合体５を掘削範囲の内側に積極的に流すことが可能となる。これにより、柱状改良体中に含まれる地盤固化材の径方向に分布むらが発生することを抑えることができ、柱状改良体の品質を向上させることが可能となる。

また、補助攪拌部材４１が、複数の補助攪拌部材４１間を他の補助攪拌部材４１が通過するように設けられたうえで、一対の傾斜面４５が形成されているので、図７（ｂ）に示すように、複数の補助攪拌部材４１間を他の補助攪拌部材４１が通過した直後に、他の補助攪拌部材４１がその一対の傾斜面４５により複数の補助攪拌部材４１の一対の傾斜面４５と反対側に混合体５を案内し、複数の補助攪拌部材４１がその一対の傾斜面４５により他の補助攪拌部材４１の一対の傾斜面４５と反対側に混合体５を案内することになる。第１実施形態においては、第１補助攪拌部材４１Ａがその前側の一対の傾斜面４５により、複数の第２補助攪拌部材４１Ｂの前側に混合体５を案内し、第２補助攪拌部材４１Ｂがその後側の一対の傾斜面４５により、第１補助攪拌部材４１Ａの前側に混合体５を案内することになる。これにより、回転軸１１の回転時において補助攪拌部材４１の前側又は後側に空隙が生じるのを抑えることができ、柱状改良体の品質を向上させることが可能となる。

このような、地盤固化材の径方向の分布むらや補助攪拌部材４１の空隙の発生を抑える効果は、攪拌翼２１、共回り防止翼３１及び補助攪拌部材４１の数が多くなるほどその効果の程度が強くなるので、これらは必要に応じた数設けることが好ましい。

本発明に係る地盤改良装置１によれば、複数の補助攪拌部材４１により、上述のように、土塊を更に細粒化したうえで、地盤固化材の径方向の分布むらの発生を抑えることができ、更には、補助攪拌部材４１の前側又は後側に空隙が生じるのを抑えることが可能となっており、これによって、柱状改良体の品質を向上させることが可能となる。

なお、第１実施形態においては、第１補助攪拌部材４１Ａ及び第２補助攪拌部材４１Ｂの両方が、回転方向の前面４３及び後面４４が一対の傾斜面４５から形成されているので、上述のような補助攪拌部材４１により機能が回転軸１１の逆方向への回転時においても発揮されることになる。しかし、補助攪拌部材４１は、第１補助攪拌部材４１Ａについてはその前面が、第２補助攪拌部材４１Ｂについてはその後面が、少なくとも上述したような一対の傾斜面４５から形成されていればよく、例えば、矩形状の他に、三角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。また、補助攪拌部材４１は、矩形状に形成されている場合、コスト的に安価にするというメリットがある。

また、第１実施形態においては、補助攪拌部材４１の一対の傾斜面４５に、その補助攪拌部材４１の先端部４１ａにおいて軸芯側に向けて傾斜する先端傾斜面４７が形成されており、これにより、回転軸１１が上下動しつつ回転するときに、図６に示すような、攪拌翼２１又は共回り防止翼３１と補助攪拌部材４１との間のスペースＳ１に位置する土塊を細粒化する効果を向上させることが可能となっている。

このことを、図６における共回り防止翼３１と下側の補助攪拌部材４１Ａとの間のスペースＳ１に位置する土塊に着目して説明する。このスペースＳ１に位置する土塊は、回転軸１１が回転しつつ上昇するときに、下側の補助攪拌部材４１Ａの先端部４１ａに接触することになる。ここで、補助攪拌部材４１Ａの先端部４１ａの平坦な先端面４１ｂに接触する土塊の量は、先端傾斜面４７が形成されていない場合よりも先端傾斜面４７が形成されている場合の方が少なくなる。これは、補助攪拌部材４１Ａに先端傾斜面４７が形成されている場合、このスペースＳ１に位置する土塊が補助攪拌部材４１Ａの平坦な先端面４１ｂに接触する代わりに、先端傾斜面４７に多く接触することを意味している。一対の先端傾斜面４７間にも角部４２が設けられていることから、先端傾斜面４７に接触する量が多くなるほど、土塊が一対の先端傾斜面４７間の角部４２により細粒化されることになる。なお、攪拌翼２１と上側の補助攪拌部材４１Ｂとの間のスペースＳ１に位置する土塊についても、回転軸１１が回転しつつ下降するときに同様の理由により細粒化されることになる。このような理由により、土塊を細粒化する効果が向上することになる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

例えば、上述の第１実施形態においては、共回り防止翼３１の下側に攪拌翼２１が設けられ、複数の補助攪拌部材４１が、これら共回り防止翼３１及び攪拌翼２１のそれぞれの一方から他方に向けて突出されるものとして説明した。しかし、共回り防止翼３１の下側に攪拌翼２１を設けないこととし、その下側の掘削翼１７を攪拌翼２１の代替として、複数の補助攪拌部材４１が、共回り防止翼３１及び掘削翼１７のそれぞれの一方から他方に向けて突出されるものと構成されていてもよい。即ち、本発明においては、第１実施形態における掘削翼１７を攪拌翼２１として構成されていてもよい。

また、補助攪拌部材４１は、図４（ａ）に示すような、一対の傾斜面４５により形成される角部４２の角度θは、例えば、40°〜110°となるように形成されていれば、本発明の目的とする効果を得ることが可能である。また、補助攪拌部材４１は、本発明の目的とする効果を得られる範囲で、その突出する向き、位置、材料、数について適宜調整されていてもよい。

１：地盤改良装置
３：地盤
５：混合体
１１：回転軸
１１ａ：下端部
１２：中空部
１３：固化材吐出口
１５：掘削部材
１５Ａ：掘削ビット（掘削部材）
１５Ｂ：掘削爪（掘削部材）
１７：掘削翼
２１：攪拌翼
３１：共回り防止翼
３３：円筒体
３５：ストッパ部材
４１：補助攪拌部材
４１Ａ：第１補助攪拌部材
４１Ｂ：第２補助攪拌部材
４１ａ：先端部
４１ｂ：先端面
４２：角部
４３：前面
４４：後面
４５：傾斜面
４７：先端傾斜面
５１：空隙
Ｓ１：スペース
Ｓ２：範囲

Claims

下端部に固化材吐出口が設けられた中空の回転軸と、前記回転軸の下端部に設けられた掘削部材と、前記回転軸から外側に突出された攪拌翼と、前記回転軸から外側に突出され、前記回転軸に対して回転可能に設けられた共回り防止翼とを備える地盤改良装置において、
前記攪拌翼及び前記共回り防止翼のそれぞれの一方から他方に向けて突出された補助攪拌部材を更に備え、
前記共回り防止翼に設けられた補助攪拌部材と前記攪拌翼に設けられた補助攪拌部材とは前記回転軸の径方向に間隔を空けて設けられ、かつ上下方向に亘る範囲の一部が重なるように設けられ、
前記攪拌翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の前面が、前記共回り防止翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の後面が、先端の角部から前記回転軸の径方向両側に傾斜する一対の傾斜面から形成されていることを特徴とする地盤改良装置。
下端部に固化材吐出口が設けられた中空の回転軸と、前記回転軸の下端部に設けられた掘削部材と、前記回転軸から外側に突出された攪拌翼と、前記回転軸から外側に突出され、前記回転軸に対して回転可能に設けられた共回り防止翼とを備えた地盤改良装置において、
前記攪拌翼及び前記共回り防止翼のそれぞれの一方から他方に向けて突出された複数の補助攪拌部材を更に備え、
前記複数の補助攪拌部材は、前記攪拌翼及び前記共回り防止翼の一方から突出されたものが前記回転軸の径方向に間隔を空けて複数設けられ、それらの他方から突出されたものが前記攪拌翼の回転時において前記一方の複数の補助攪拌部材間を通過するように設けられ、
前記攪拌翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の前面が、前記共回り防止翼の補助攪拌部材については前記回転軸の回転方向の後面が、先端の角部から前記回転軸の径方向両側に傾斜する一対の傾斜面から形成されていること
を特徴とする地盤改良装置。
前記補助攪拌部材の一対の傾斜面は、前記攪拌翼の回転時において掘削土及び地盤固化材の混合体を前記回転軸の径方向外側及び内側に案内すること
を特徴とする請求項１又は２記載の地盤改良装置。
前記補助攪拌部材の一対の傾斜面には、当該補助攪拌部材の先端部において軸芯側に向けて傾斜する先端傾斜面が形成されていること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の地盤改良装置。
前記補助攪拌部材は、前記回転方向の前面及び後面が前記一対の傾斜面から形成されていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の地盤改良装置。
前記補助攪拌部材は、前記攪拌部材の回転方向の前側及び後側に前記一対の傾斜面を有する矩形状に形成されていること
を特徴とする請求項５記載の地盤改良装置。