JPH10266191A - 地盤改良装置及び工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械撹拌を用いる地盤改良装置及び工法にお
いて、鉛直方向の撹拌を含めて効率的な撹拌混合を実現
することにより均一な地盤改良体を造成する。 【解決手段】 ロッド体１２と、ロッド体１２の上下動
及びロッド体軸周りの回転を実行する駆動手段と、ロッ
ド体軸に対して垂直方向に延在しロッド体と共に回転可
能な撹拌翼２０とを具備する地盤改良装置１０が、撹拌
翼２０の基端部に撹拌翼の軸と同軸に設けられる第１の
ギア２４と、ロッド体軸と同軸であると共に第１のギア
２４と咬み合い、かつロッド体１２の回転に対して相対
的に静止して設けられる第２のギア１６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤に対して
機械的な掘削撹拌と共に硬化材の吐出注入を行うことに
より、柱状の地盤改良体を造成する装置及び工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤において、セメントミル
ク等からなる硬化材を吐出しつつ機械的掘削撹拌を行
い、地山と硬化材とを撹拌混合して地盤改良体を造成す
る地盤改良工法が行われている。図１２は、従来の地盤
改良装置２００を用いた施工の様子を示す一例である。
この地盤改良装置２００は、対象地盤９０に対して貫入
及び引き抜きされる一対の並設されたロッド体２１２及
び２１２′、各ロッド体の先端近傍にロッド体軸に垂直
に張り出した複数の撹拌翼２２０、ロッド体２１２及び
２１２′を回転させる回転駆動部２８２、ロッド体２１
２及び２１２′を上下動させる上下駆動部２８２、及び
装置全体の動作を制御する制御部２８０等の構成要素を
有する。２本のロッド体の内部にはそれぞれ硬化材等の
移送孔が内蔵され、各ロッド体の先端部付近には硬化材
等の吐出口が設けられる。施工にあたっては、両ロッド
体を回転かつ上下動させつつ各吐出口から硬化材を吐出
することにより、柱状の地盤改良体を造成する。

【０００３】図１３は、図１２の従来の地盤改良装置２
００の撹拌翼を含む先端近傍の部分拡大図である。２本
のロッド体２１２及び２１２′は、連結板２６０により
所定の間隔だけ離れて連結され、平行に設置される。各
ロッド体が回転可能なように連結板２６０は、軸受け２
６２を介して取り付けられる。各ロッド体は基本的には
同じ構造を有する。先端には硬化材等吐出用の吐出口２
７０と掘削ビット２５２を具備する掘削翼２５０とを設
けている。

【０００４】さらに、各ロッド体の軸方向に沿って４箇
所にそれぞれ一対のトンボ羽根形状の撹拌翼２２０ａ、
２２０ｂ、２２０ｃ、及び２２０ｄがロッド体軸に垂直
に取り付けられている（以下、これらの従来の１枚羽根
からなる形状の撹拌翼を「単羽撹拌翼」と称することが
ある）。また、ロッド体軸方向に隣り合う撹拌翼同士
（例えば、２２０ａと２２０ｂ）は、９０度の角度をな
している。そして、１つの高さ位置における一対の撹拌
翼は、互いにロッド体軸について反対側に位置する。各
ロッド体の回転と一体的に各撹拌翼も回転するが、一方
のロッド体上の撹拌翼の回転が他方のロッド体上の撹拌
翼の回転を妨げないようロッド体軸方向の撹拌翼の取付
位置をずらしてある。このような撹拌翼の配置は、撹拌
効率を高めるためである。また、効率的な撹拌混合を行
うために、矢印Ｒ０及びＲ０′で示すように各ロッド体
を互いに逆方向に回転させたり、周期的に回転方向を変
化させたりする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１４は、例えば、図
１３のロッド体２１２を回転させつつ下降させた場合に
おける撹拌翼２２０ａ及び２２０ｃによる撹拌動作を模
式的に示す図である。四角形は、各撹拌翼の断面形状を
示す。縦軸は対象地盤の深さ方向の位置を、横軸はロッ
ド体の回転角度すなわち撹拌翼の回転角度を示す。点線
は、回転に伴う各撹拌翼の軌跡を示す。撹拌翼２２０
ａ、２２０ｃは、ほぼ水平方向に対象地盤を切りながら
進行する。撹拌翼２２０ａがＡ点からＢ点まで下降する
と、撹拌翼２２０ｃはＣ点からＤ点まで下降する。従っ
て、この間にＢ点とＣ点との間の領域は２枚の撹拌翼に
より２回撹拌されることになるが、いずれの場合も水平
方向の動作しかなされてない。

【０００６】一般的に、対象地盤は土砂や粘土等の堆積
により形成され、水平方向の層構造をなしている場合が
多い。このような水平方向の層構造をもつ地盤は、鉛直
方向に比べて水平方向の強度が弱いという傾向がある。
すなわち、元々水平方向には切削撹拌し易い特性をもっ
ている。従って、上記のような水平方向だけの撹拌動作
によって地盤改良を行えば、上記のような地盤の異方性
が益々増長される結果、造成された改良体の内部で強度
のばらつきが生じてしまう畏れがある。このため、従
来、深さ方向の単位長さあたりの羽根切り回数をできる
だけ多くして鉛直方向の撹拌効率を向上させようとする
試みがなされてきた。例えば、撹拌翼の枚数を増やした
り、撹拌時間を長くしたりする等である。しかしなが
ら、これらの対処方法では、ロッド体構造が複雑とな
り、また施工時間が長くなる等の欠点がある。

【０００７】上記の地盤の異方性から生じる問題点とし
てさらに、室内配合試験強度と設計基準強度の差が非常
に大きくなることがある。このため、設計基準強度を大
幅に低減する必要がある。

【０００８】また、特に粘土質の地盤においては切削し
た土砂が撹拌翼に付着し易く、付着した土砂が土塊とな
って撹拌翼と共に回転してしまう供回り現象を起こすこ
とがある。供回り現象が起きると、切削された土砂と硬
化材との十分な撹拌混合がなされず、造成される地盤改
良体の質が低下する。これを防止するために、土塊が回
転しないように供回り防止翼を設けたり、上下の撹拌翼
（例えば、図１３における２２０ａと２２０ｂ）を互い
に反対回りに回転させる相対撹拌を行ったりしてきた。
別の対策として、ロッド体の上昇及び下降を単調に行う
のではなく、細かい上下動を繰り返しながら移動させる
方法がある。例えば、引き抜きながら造成する場合は、
ロッド体を所定距離上昇させた後それより短い距離だけ
下降させる動作を繰り返しながら漸次引き抜きを行う。
この上下動を繰り返す動作により、撹拌翼に対して鉛直
方向の撹拌機能をもたせると同時に供回り現象も防止し
ようとするものである。しかしながら、このような方法
では、撹拌翼への負担が大きくまた制御が複雑となる等
の欠点がある。

【０００９】以上により、本発明の目的は、機械撹拌を
用いる地盤改良装置及び工法において、鉛直方向の撹拌
を含めて効率的な撹拌混合を実現することである。本発
明の更なる目的は、簡易な構造の装置によりまた施工時
間を長くすることなく効率的撹拌混合を実現することで
ある。本発明の更なる目的は、粘性土地盤における供回
り現象を防止し、効率的撹拌混合を実現することであ
る。本発明の更なる目的は、造成される地盤改良体の強
度のばらつきを低減し、室内配合試験強度に対する現場
強度比を改善することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するべ
く本発明による第１の態様は、ロッド体と、該ロッド体
の上下動及び該ロッド体軸周りの回転を実行する駆動手
段と、該ロッド体軸に対して垂直方向に延在し該ロッド
体と共に回転可能な撹拌翼とを具備する地盤改良装置に
おいて、前記撹拌翼の基端部に該撹拌翼の軸と同軸に設
けられる第１のギアと、前記ロッド体軸と同軸であると
共に前記第１のギアと咬み合い、かつ該ロッド体の回転
に対して相対的に静止して設けられる第２のギアとを有
する。

【００１１】本発明による第２の態様は、ロッド体と、
該ロッド体の上下動及び該ロッド体軸周りの回転を実行
する駆動手段と、該ロッド体軸に対して垂直方向に延在
し該ロッド体と共に回転可能な撹拌翼とを具備する地盤
改良装置において、前記ロッド体と同軸であると共に該
ロッド体と一体的に該ロッド体軸の周りで回転可能な第
１の管状部材と、前記ロッド体と同軸であると共に該ロ
ッド体の回転に対して相対的に静止して設けられる第２
の管状部材とを有し、前記撹拌翼が、前記第１の管状部
材の管壁を貫通して該管壁により回転可能に軸支される
撹拌翼シャフトと、該第１の管状部材の管内にて該撹拌
翼シャフトの基端部に該撹拌翼の軸と同軸に設けられる
第１のギアとを有し、前記第２の管状部材の端部が前記
第１の管状部材の管内へ同軸上にて挿入され、かつその
端部上に該第２の管状部材と同軸であると共に前記第１
のギアと咬み合う第２のギアを有する。

【００１２】本発明による第３の態様は、上記第２の態
様におけるロッド体と共に回転可能な一対の第１の管状
部材がロッド体軸上の２箇所にそれぞれ設けられ、一対
の第１の管状部材が、互いの間に固定された１つの第２
の管状部材の両端と上記のギア機構を介して関連するよ
うに配置され、各々の第１の管状部材に撹拌翼が取り付
けられる。

【００１３】本発明による第４の態様は、上記第２の態
様におけるロッド体が一対設けられ、各々のロッド体上
の第２の管状部材が互いに連結されており、各ロッド体
上には上記第２の態様と同様のギア機構を含む撹拌翼構
造が設けられる。

【００１４】本発明による第５の態様は、上記第２の態
様におけるロッド体が一対設けられ、各々のロッド体上
の第２の管状部材が互いに連結されており、各ロッド体
には上記第３の態様と同様にロッド体軸上の２箇所に撹
拌翼構造が設けられる。

【００１５】本発明による第６の態様は、上記第１乃至
第５の態様のいずれかにおいて、ロッド体が有孔管であ
って硬化材等を移送する移送孔と、該移送孔と連通しか
つ該ロッド体外へ開口する吐出口とを具備する。

【００１６】本発明による第７の態様は、内管及び外管
からなる二重管のロッド体と、前記ロッド体の上下動並
びに前記内管と前記外管のそれぞれ独立した該ロッド体
軸周りの回転及び静止を実行する駆動手段と、前記ロッ
ド体軸に対して垂直方向に延在し該外管と共に回転する
軸をもつ撹拌翼と、前記ロッド体と同軸であると共に前
記外管と一体的に該ロッド体軸の周りで回転可能な管状
部材とを有し、前記撹拌翼が、前記管状部材の管壁を貫
通して該管壁により回転可能に軸支される撹拌翼シャフ
トと、該管状部材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部
に該撹拌翼の軸と同軸に設けられる第１のギアとを有
し、前記内管が、前記管状部材に挿入されかつ該管状部
材の管内にて該内管の周囲に前記第１のギアと咬み合う
第２のギアを有する。

【００１７】本発明による第８の態様は、上記第７の態
様におけるロッド体と共に回転可能な一対の第１の管状
部材がロッド体軸上の２箇所にそれぞれ設けられ、固定
可能な内管が各々の第１の管状部材を貫通し、それぞれ
の第１の管状部材の管内において内管に設けられたギア
と撹拌翼基端部に設けられたギアとが咬み合う。

【００１８】本発明による第９の態様は、上記第７の態
様におけるロッド体が一対設けられ、各々のロッド体の
外管が独立に回転可能な状態で互いに連結されており、
各ロッド体には上記第７の態様と同様のギア機構を含む
撹拌翼構造が設けられる。

【００１９】本発明による第１０の態様は、上記第７の
態様におけるロッド体が一対設けられ、各々のロッド体
の外管が独立に回転可能な状態で互いに連結されてお
り、各々のロッド体には、上記第８の態様と同様にロッ
ド体軸上の２箇所に撹拌翼構造が設けられる。

【００２０】本発明による第１１の態様は、内管及び外
管からなる二重管のロッド体と、前記ロッド体の上下動
並びに前記内管と前記外管のそれぞれ独立した該ロッド
体軸周りの回転及び静止を実行する駆動手段と、前記ロ
ッド体軸に対して垂直方向に延在し該外管と共に回転可
能な撹拌翼と、前記ロッド体と同軸であると共に前記外
管と一体的に該ロッド体軸の周りで回転可能であり、か
つ該ロッド体軸上の異なる位置に設けられる一対の管状
部材とを有し、前記一対の管状部材の各々について設け
られる前記撹拌翼が、該管状部材の管壁を貫通して該管
壁により回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該管
状部材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に該撹拌翼
の軸と同軸に設けられる第１のギアとを有し、前記内管
が、前記一対の管状部材のうち上側の管状部材に挿入さ
れ該上側の管状部材の管内に末端を有し該末端の周囲
に、該上側の管状部材における前記第１のギアと咬み合
う第２のギアを有し、前記一対の管状部材の間にて前記
外管の内側に同軸に設けられその各末端が該一対の管状
部材のそれぞれに挿入される第２の管状部材と、該第２
の管状部材の上端において前記上側の管状部材における
前記第１のギアと咬み合う第３のギアと、該第２の管状
部材の下端において前記下側の管状部材における前記第
１のギアと咬み合う第４のギアとを有する。

【００２１】本発明による第１２の態様は、前記第１１
の態様の内管及び外管からなる二重管のロッド体が一対
設けられ、かつ、各外管がそれぞれ回転可能な状態で該
一対のロッド体を互いに並行に連結する。

【００２２】本発明による第１３の態様は、上記第７乃
至第１２の態様のいずれかにおいて、前記内管が有孔管
であって硬化材等を移送する移送孔と、該移送孔と連通
しかつ該ロッド体外へ開口する吐出口とを具備する。

【００２３】本発明による第１４の態様は、上記第１乃
至第１３の態様のいずれかにおいて、前記撹拌翼が、前
記ロッド体軸上の同じ位置に一対設けられ、それぞれが
該ロッド体軸について互いに反対方向へ延在する。

【００２４】本発明による第１５の態様は、上記第１乃
至第１４の態様のいずれかにおいて、前記撹拌翼が、該
撹拌翼の軸上にあって該ロッド体軸に対して垂直方向に
延在する撹拌翼シャフトと、該撹拌翼シャフトの先端部
から分岐してさらに該垂直方向へと延在する一対の羽根
部とを具備し、前記一対の羽根部は、前記撹拌翼の軸に
平行にかつ該撹拌翼の軸から互いに反対方向へ等距離だ
け離隔して延在する。

【００２５】本発明による第１６の態様は、上記第１５
の態様において、前記一対の羽根部がそれぞれ略平板形
状であり、前記撹拌翼の軸に平行な該羽根部の軸上の部
分において厚くかつ該羽根部の軸に沿った両縁部分にお
いて薄い刃状に形成され、さらにそれぞれの羽根部の軸
の周りで回動可能に取り付けられる。

【００２６】本発明による第１７の態様である地盤改良
工法は、硬化材等の移送管及び吐出口を具備するロッド
体と、該ロッド体の上下動及び該ロッド体軸周りの回転
を実行する駆動手段と、該ロッド体軸に対して垂直方向
に延在する撹拌翼とを具備する地盤改良装置を用いて対
象地盤に前記硬化材等を注入撹拌することにより地盤改
良体を造成するものであり、前記撹拌翼の基端部に該撹
拌翼の軸と同軸の第１のギアと、前記ロッド体軸と同軸
であると共に前記第１のギアと咬み合いかつ該ロッド体
の回転に対して相対的に静止している第２のギアとを前
記地盤改良装置に対して設け、前記ロッド体を該ロッド
体軸周りで回転させるとき、前記撹拌翼が該ロッド体と
一体的に回転することにより前記対象地盤を前記ロッド
体軸に垂直な面内で撹拌すると同時に、前記第１のギア
が前記第２のギア上を転動して前記撹拌翼が該撹拌翼の
軸の周りで回転することにより前記対象地盤を前記ロッ
ド体軸に平行な面内で撹拌する工法である。

【００２７】本発明による第１８の態様である地盤改良
工法は、上記第１７の態様における前記撹拌翼が、該撹
拌翼の軸上にあって該ロッド体軸に対して垂直方向に延
在する撹拌翼シャフトと、該撹拌翼シャフトの先端部か
ら分岐してさらに該垂直方向へと延在する一対の羽根部
とを具備し、前記一対の羽根部は、前記撹拌翼の軸に平
行にかつ該撹拌翼の軸から互いに反対方向へ等距離だけ
離隔して延在し、前記一対の羽根部が、それぞれ略平板
形状でありかつ前記撹拌翼の軸に平行な該羽根部の軸上
の部分において厚く該羽根部の軸に沿った両縁近傍にお
いて薄く形成され、さらにそれぞれの羽根部の軸の周り
で回動可能に取り付けられており、前記ロッド体を該ロ
ッド体軸周りで回転させるとき、前記撹拌翼が前記ロッ
ド体軸周りで回転すると同時に該撹拌翼の軸周りで回転
し、さらに略平板形状の前記羽根部の面が常に該羽根部
の移動方向に沿うべく該羽根部の軸の周りで回動する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を例示することにより本発明を説明する。尚、本明細書
においては、便宜上、「水平方向」及び「鉛直方向」の
表現を用いるが、これは、地盤に対して鉛直方向に削孔
施工する垂直工法を例として説明しているためであり、
本発明は、水平方向への施工又は斜方向への施工にも適
用可能である。また、本明細書では、地盤改良装置のロ
ッド体の軸方向において、掘削翼のある側を「先端」若
しくは「下方」とし、その反対側を「後端」若しくは
「上方」と表現する。

【００２９】図１は、本発明の第１の実施形態である地
盤改良装置１０の撹拌翼部分を示す概略的構成図であ
る。地盤改良装置１０は、連結板６０で連結された平行
な一対のロッド体１２、１２′を有する。これらのロッ
ド体１２、１２′は、独立に回転駆動することができ
る。例えば、施工においてはＲ０、Ｒ０′の矢印で示す
ように互いに逆方向に回転させられる。各先端には掘削
ビット５２を具備する掘削翼５０が設けられ、ロッド体
１２、１２′とそれぞれ一体的に回転する。ロッド体１
２、１２′は有孔管であり、図示しないが硬化材等の移
送孔が適宜内蔵されている。移送孔は、先端部に開口す
る吐出口７０へ連通している。

【００３０】図１では、ロッド体１２、１２′は、それ
ぞれ上下２箇所に撹拌翼２０、２０′を設けている。さ
らに１箇所につき、ロッド体の軸ｍに対して垂直に互い
に反対側に１つずつ撹拌翼２０が設けられる。上側の撹
拌翼と下側の撹拌翼は互いに９０度の角度をなし、また
異なるロッド体１２、１２′上の同じ高さ位置の撹拌翼
同士も互いに９０度の角度をなしている。ロッド体１２
と１２′とは、それぞれの撹拌翼の取付角度が異なる
が、基本的に同一構造である。以下の説明におけるロッ
ド体１２についての構造は、ロッド体１２′についても
同様である。

【００３１】代表例として図１中右上の撹拌翼２０につ
いて説明する。撹拌翼２０は、撹拌翼シャフト２２の先
端部から分岐する一対の互いに平行なトンボ羽根形状の
羽根（斜線部）を有する（以下、この本発明の特徴的な
撹拌翼の形状を「双羽撹拌翼」と称することがある）。
図示の例では、双羽撹拌翼が撹拌翼シャフト２２に取り
付けられているが、シャフト２２と一体に形成してもよ
い。撹拌翼シャフト２２は、ギアボックス３０の管壁上
からロッド体１２の軸ｍに対して垂直方向に延びるよう
に該管壁に取り付けられる。さらに、ギアボックス３０
の管壁に対する撹拌翼シャフト２２の取付部分は、撹拌
翼２０の軸ｎの周りで回転可能に軸支されている。

【００３２】ギアボックス３０は、ロッド体１２と同軸
の管状部材であってロッド体１２と接続されており一体
的に回転する。図１のギアボックス３０の内側部分は透
視図となっている。ギアボックス３０の管壁を貫通する
撹拌翼シャフト２２の基端部にはギア２４が設けられて
いる。ギア２４は、撹拌翼２０の軸ｎと同軸であり軸ｎ
の周りで回転可能である。

【００３３】一方、ロッド体１２と同軸であってロッド
体１２とは接続されていない固定管１４の上端がギアボ
ックス３０内に挿入され、その上端にはギア１６が設け
られる。ギア１６は、ギア２４と咬み合うように配置さ
れる。ギア１６は、固定管１４の軸すなわちロッド体１
４の軸ｍと同軸である。従って、ギア２４の軸とギア１
６の軸とは直交する。ギア２４とギア１６とが咬み合う
ことにより、互いに直交する２軸間で回転運動を伝達可
能なギア機構を構成する。図示の例では、双方のギアと
も歯すじが円錐形のかさ歯車となっているが他の形状の
ギアでもよい。また、図示の例のギアボックス３０は、
このようなギア機構を内蔵するので、ロッド体１２の径
よりも大きい径をもつ管状部材として形成されロッド体
１２と接続されているが、ギアボックス３０はロッド体
１２と一体的に回転可能であればよく、ロッド体１２の
一部として形成してもよい。

【００３４】双方のロッド体１２、１２′と同軸上に位
置するそれぞれの固定管１４、１４′は、連結板６０に
より互いに連結固定されているため、ロッド体１２、１
２′の回転に関係なく常に静止している。これにより、
ギア１６は、ロッド体１２の回転に対して相対的に静止
状態に保持される。

【００３５】ロッド体１２の本体部分は、破線で示すよ
うにギアボックス３０の中央部を貫通し固定管１４の中
を嵌挿するように延長され、下側のギアボックス３０′
と接続されると共に下側ギアボックス３０′も貫通し
て、さらに掘削翼５０の取付部分へと延びて先端７０に
まで至っている。従って、ロッド体１２の回転により、
下側ギアボックス３０′、掘削翼５０、及び先端７０ま
でが一体的に回転する。

【００３６】下側ギアボックス３０′もまた、その管壁
により下側の撹拌翼２０′の撹拌翼シャフト２２′を軸
支し、かつ、ロッド体１２と一体的に回転する。撹拌翼
シャフト２２′も、撹拌翼シャフト２２と同様に基端部
にギア（図示せず）を設けている。一方、固定管１４の
下端が、ギアボックス３０′内に挿入され、その下端に
はギア１６′が設けられる。ギア１６′は、撹拌翼シャ
フト２２′の基端部のギアと咬み合うように配置され
る。これらのギアもまた、互いに直交する２軸間で回転
運動を伝達可能なギア機構を構成する。

【００３７】上記のような構造において、ロッド体１２
が軸ｍの周りに回転（図中、矢印Ｒ０）すると、ロッド
体１２と一体的にギアボックス３０が回転する。それに
よりギアボックス３０の管壁に取り付けられている撹拌
翼シャフト２２すなわち撹拌翼２０が、ロッド体１２の
軸ｍの周りで回転する。図中、矢印Ｒ１で示すこの回転
を第１の回転と称する。一方、撹拌翼２０の第１の回転
Ｒ１が生じると、撹拌翼シャフト２２の基端部のギア２
４が固定管上のギア１６と咬み合っているため、ギア２
４がギア１６上を転動し、その結果、撹拌翼シャフト２
２すなわち撹拌翼２０がその軸ｎの周りで回転する。図
中、矢印ｒ１で示すこの回転を第２の回転と称する。

【００３８】ここで図２を参照して、上記の地盤改良装
置１０の撹拌翼２０の特徴的な回転動作を詳細に説明す
る。図２（Ａ）は、撹拌翼２０と、ギアボックス３０す
なわちロッド体１２との関係を示すための図であり、固
定管を省略して示している。ギアボックス３０はロッド
体１２と一体的に回転する（図中、矢印Ｒ０）。撹拌翼
２０の撹拌翼シャフト２２はギアボックス３０の管壁に
より軸支されているので、ギアボックス３０が回転する
と、撹拌翼２０もロッド体１２（すなわち軸ｍ）を軸と
して第１の回転Ｒ１を行う。

【００３９】一方、図２（Ｂ）は、撹拌翼２０と、固定
管１４との関係を示すための展開図であり、ロッド体及
びギアボックスを省略して示している。分かり易くする
ために、実際は直角に咬み合っているギア１６とギア２
４を分離して描いている。固定管１４は、常に静止して
いる。従って、固定管１４の上端のギア１６もまた常に
静止している。ギア１６とギア２４とが咬み合っている
ため、ギア２４すなわち撹拌翼シャフト２２が第１の回
転Ｒ１を行うと、ギア２４はギア１６上を転がることと
なり、その結果、撹拌翼２０が撹拌翼シャフトの軸ｎの
周りで第２の回転ｒ１を行う。反対側の撹拌翼２０も同
様に第２の回転ｒ２を行う。

【００４０】再び図２（Ａ）に戻ると、ロッド体１２は
ギアボックス３０と接続するためのロッド体連結部１２
ａを有する一方、その本体部分はギアボックス３０を貫
通してさらに下方へと延びてロッド体延長部１２ｂとな
り、さらにギアボックス３０′と接続されかつこれを貫
通して下方へ延びてロッド体先端部１２ｃとなってい
る。ロッド体延長部１２ｂの周囲に、図２（Ｂ）の固定
管１４が位置することになる。ロッド体延長部１２ｂ、
下側ギアボックス３０′、及びロッド体先端部１２ｃ
は、ロッド体１２と共に回転するが、固定管１４は静止
している。下側撹拌翼２０′の撹拌翼シャフト２２′の
基底部のギア（図示せず）が、固定管１４の下端のギア
１６′と咬み合うことにより、下側撹拌翼２０′もま
た、ロッド体１２の軸の周りで第１の回転を行いつつ、
撹拌翼シャフト２２′の軸の周りで第２の回転を行うこ
ととなる。

【００４１】後に、図１０を参照して詳細に説明する
が、本発明の特徴は、双羽撹拌翼２０の第２の回転ｒ１
により、対象地盤が水平方向（ロッド体軸に対して垂直
な面内）のみでなく垂直方向（ロッド体軸に対して平行
な面内）へも有効に切削撹拌されることである。

【００４２】図３は、図１及び図２に示した地盤改良装
置１０の撹拌翼取付部分のロッド体軸に沿った概略的断
面図である。撹拌翼シャフト２２は、例えば、軸受け２
１ａ、２１ｂを介してギアボックス３０の管壁により軸
支されることにより、その軸の周りで円滑に回転するこ
とができる。また、回転するギアボックス３０と静止状
態の固定管１４とが接する部分にも、適宜、軸受け１５
を設けてギアボックス３０が円滑に回転するようにす
る。ロッド体１２は、図示のように有孔管とすることが
できる。図示の構造は、例であって様々な変形が可能で
ある。

【００４３】図１乃至図３に示した第１の実施形態の地
盤改良装置１０は、上記のような撹拌翼の特徴的回転運
動を得るために、ロッド体１２の回転に対して相対的に
静止した固定管１４上のギア１６が必要である。固定管
１４は、もう一方のロッド体１２′上の固定管１４′と
連結板６０により連結されることで静止状態を実現す
る。従って、この実施形態の地盤改良装置１０は、一対
のロッド体１２、１２′を具備することが必須である。
但し、上記の本発明による撹拌翼機構は、少なくとも一
方のロッド体に設けられていればよく、他方のロッド体
は固定物体としての役割を果たせばよい。もちろん、双
方のロッド体に対して本発明による撹拌翼機構を設ける
ことが好適である。

【００４４】また、図１において、ロッド体１２、１
２′のそれぞれのジョイント部４０、４０′から上方
は、従来と同様の例えば図１２のロッド体２１２の長尺
部分及びその上端に接続される回転上下駆動装置等があ
る。従って、第１の実施形態の地盤改良装置１０は、従
来の地盤改良装置２００のジョイント部４０から下方の
部分のみを交換することにより実現できる。このこと
は、ジョイント部４０から上方の部分は、制御部も含め
て従来の装置をそのまま利用することができることを意
味し、コスト的にも有利である。図４は、図１及び図２
に示した第１の実施形態の地盤改良装置１０を用いた施
工の様子を示す図である。ジョイント部４０、４０′よ
り上の部分、すなわち、ロッド体１２、１２′を回転さ
せる回転駆動部８２、ロッド体１２、１２′を上下動さ
せる上下駆動部８４、及び装置全体の動作を制御する制
御部８０等の構成要素については従来の地盤改良装置２
００と同様である。

【００４５】第１の実地形態の変形例として、図示しな
いが、１本のロッド体のみを用いて、そのロッド体軸上
の１箇所に一対の撹拌翼を設ける地盤改良装置も可能で
ある。この場合、一対の撹拌翼は上記第１の実施形態と
同様の構造で同様のギアボックスに取り付ける。そして
上記第１の実施形態とは異なり、固定管をギアボックス
の上方に配置し、固定管のギアを上側から撹拌翼のギア
に咬み合わさせる。さらにこの場合、固定管をロッド体
の回転に対して静止させるために、固定管の上端をロッ
ド体の上端と同程度の位置まで延長して長尺の固定管と
する。このような固定管であればその上端で固定するこ
とができる。

【００４６】図５は、本発明の第２の実施形態における
地盤改良装置１００の撹拌翼部分を示す概略的構成図で
ある。地盤改良装置１００は、平行な一対のロッド体を
有する。それぞれのロッド体は二重管の構成を有し、右
側のロッド体はロッド体外管１１２とロッド体内管１１
４からなり、左側のロッド体はロッド体外管１１２′と
ロッド体内管１１４′からなる。ロッド体内管１１４、
１１４′は有孔管であり、図示しないが硬化材等の移送
孔が内蔵されている。移送孔は、先端部に開口する吐出
口１７０へ連通している。ロッド体外管（単に「外管」
と称することがある）１１２とロッド体内管（単に「内
管」と称することがある）１１４とは同じ軸ｍをもつ
が、通常、互いに接続されておらずそれぞれを独立に回
転又は静止させる駆動装置を有する（図９中、符号１８
２参照）。もう一方の外管１１２′と内管１１４′も同
様であり、それぞれ独立に回転又は静止させることがで
きる。また、外管１１２と外管１１２′とは連結板１６
０により連結されることにより、平行な位置関係を保持
する。これらの外管１１２、１１２′もまた、それぞれ
独立に回転駆動することができる。例えば、施工におい
てはＲ０、Ｒ０′の矢印で示すように互いに逆方向に回
転させられる。従って、各外管の周囲に取り付けられる
連結板１６０は、各外管が回転可能なように軸受部１６
２及び１６２′を介して取り付けられる。また、各先端
近傍には掘削ビット１５２を具備する掘削翼１５０が設
けられ、各外管１１２、１１２′とそれぞれ一体的に回
転する。

【００４７】図５では、ロッド体外管１１２、１１２′
は、それぞれ上下２箇所に撹拌翼１２０、１２０′を設
けている。さらに１箇所につき、ロッド体の軸ｍに対し
て垂直方向に互いに反対側に１つずつ撹拌翼２０が設け
られる。上側の撹拌翼１２０と下側の撹拌翼１２０′は
互いに９０度の角度をなし、また異なる外管１１２、１
１２′上の同じ高さ位置の撹拌翼同士も互いに９０の角
度をなしている。外管１１２と１１２′とは、それぞれ
の撹拌翼の取付角度が異なるが、基本的に同一構造であ
る。以下の説明におけるロッド体１１２についての構造
は、ロッド体１１２′についても同様である。

【００４８】代表例として図５中右上の撹拌翼１２０に
ついて説明する。先の例と同じく撹拌翼１２０は、撹拌
翼シャフト１２２の先端部から分岐する一対の平行なト
ンボ羽根形状の羽根（斜線部）を有する。この双羽撹拌
翼１２０は、撹拌翼シャフト１２２に取り付けられてい
る。撹拌翼シャフト１２２は、管状部材であるギアボッ
クス１３０の管壁上から外管１１２の軸ｍに対して垂直
方向に延びるように該管壁に取り付けられる。さらに、
ギアボックス１３０の管壁に対する撹拌翼シャフト１２
２の取付部分は、撹拌翼１２０の軸ｎについて回転可能
に軸支されている。

【００４９】図示の例のギアボックス１３０は、外管１
１２と同軸上にある管状部材であって外管１１２と接続
されており一体的に回転する。図５のギアボックス１３
０の内側部分は透視図となっている。ギアボックス１３
０の管壁を貫通する撹拌翼シャフト１２２の基端部には
ギア１２４が設けられている。ギア１２４は、撹拌翼１
２０の軸ｎの周りで回転可能である。一方、ギアボック
ス１３０内において内管１１４は、その周囲にギア１１
６を設けている。ギア１１６は、ギア１２４と咬み合う
ように配置される。撹拌翼１２０の軸ｎと内管１１４の
軸ｍとは互いに直交する。従って、ギア１２４の軸とギ
ア１１６の軸も直交する。ギア１２４とギア１１６とが
咬み合うことにより、互いに直交する２軸間で回転運動
を伝達可能なギア機構を構成する。図示の例では、双方
のギアとも歯すじが円錐形のかさ歯車となっているが他
の形状のギアでもよい。また、図示の例のギアボックス
１３０は、このようなギア機構を内蔵するので、外管１
１２の径よりも大きい径をもつ管状部材として形成され
外管１１２と接続されているが、ギアボックス１３０は
外管１１２と一体的に回転可能であればよく、外管１１
２の一部として形成してもよい。

【００５０】内管１１４は、外管１１２とは、通常、接
続されておらず、外管１１２の回転に対して相対的に静
止させておくことができる。内管１１４の本体部分は、
破線で示すようにギア１１６の中央部からさらに下に延
びてギアボックス１３０を貫通し、さらに下方へと延び
て下側のギアボックス１３０′内にその下端が位置す
る。この内管１１４の下端には、やはり軸ｍを軸とする
ギア１１６′が設けられる。

【００５１】下側ギアボックス１３０′もまた、その管
壁により下側の撹拌翼１２０′の撹拌翼シャフト１２
２′を軸支し、かつ、外管１１２と一体的に回転する。
撹拌翼シャフト１２２′も、撹拌翼シャフト１２２と同
様に基端部にギア（図示せず）を設けている。このギア
は、内管１１４の下端に設けられたギア１１６′と咬み
合う。これら下側の２つのギアもまた、互いに直交する
２軸間で回転運動を伝達可能なギア機構を構成する。

【００５２】上記のような構造において、内管１１４を
静止させた状態で外管１１２のみを軸ｍの周りに回転
（図中、矢印Ｒ０）させると、外管１１２と一体的にギ
アボックス１３０が回転する。それによりギアボックス
１３０の管壁に取り付けられている撹拌翼シャフト１２
２すなわち撹拌翼１２０が、外管１１２の軸ｍの周りで
回転する。図中、矢印Ｒ１で示すこの回転は、前述の第
１の実施形態における第１の回転に相当する。一方、撹
拌翼１２０の第１の回転Ｒ１が生じると、撹拌翼シャフ
ト１２２の基端部のギア１２４が内管上のギア１１６と
咬み合っているため、ギア１２４がギア１１６上を転動
し、その結果、撹拌翼１２０がその軸ｎの周りで回転す
る。図中、矢印ｒ１で示すこの回転は、前述の第１の実
施形態における第２の回転に相当する。

【００５３】ここで図６を参照して、上記の地盤改良装
置１００の撹拌翼１２０の特徴的な回転動作を詳細に説
明する。図６（Ａ）は、撹拌翼１２０と、ギアボックス
１３０すなわち外管１１２との関係を示すための図であ
り、内管を省略して示している。ギアボックス１３０は
外管１１２と一体的に回転する（図中、矢印Ｒ０）。撹
拌翼１２０の撹拌翼シャフト１２２はギアボックス１３
０の管壁により軸支されているので、ギアボックス１３
０が回転すると、撹拌翼１２０も外管１１２（すなわち
軸ｍ）を軸として第１の回転Ｒ１を行う。

【００５４】一方、図６（Ｂ）は、撹拌翼１２０と、内
管１１４との関係を示すための展開図であり、外管及び
ギアボックスを省略して示している。分かり易くするた
めに、実際は直角に咬み合っているギア１１６とギア１
２４を分離して描いている。内管１１４は、静止してい
るものとする。従って、内管１１４上のギア１１６及び
ギア１１６′もまた静止している。ギア１１６とギア１
２４とが咬み合っているため、ギア１２４すなわち撹拌
翼１２０が第１の回転Ｒ１を行うと、ギア１２４はギア
１１６上を転がることとなり、その結果、撹拌翼１２０
がその軸ｎの周りで第２の回転ｒ１を行う。

【００５５】再び図６（Ａ）に戻ると、外管１１２はギ
アボックス１３０を貫通してさらに下方へ延び、下側ギ
アボックス１３０′と接続されかつこれを貫通して下方
へ延びて先端に至っている。一方、図６（Ｂ）示す内管
１１４は、ギア１１６の中央部から内管延長部１１４ａ
がさらに下へ延びて、内管延長部１１４ｂへと続き、下
側ギア１１６′を設け、さらに下側ギア１１６′の中央
部から内管延長部１１４ｃが延び、吐出口１７０を設け
た先端に至る。

【００５６】図６（Ｂ）に示す下側ギア１１６′が、図
６（Ａ）に示す下側撹拌翼１２０′の撹拌翼シャフト１
２２′の基底部のギア（図示せず）と咬み合うことによ
り、下側撹拌翼１２０′もまた、外管１１２の軸の周り
で第１の回転を行いつつ、撹拌翼シャフト１２２′の軸
の周りで第２の回転を行うこととなる。

【００５７】後に、図１０を参照して詳細に説明する
が、この第２の実施形態においても双羽撹拌翼１２０の
第２の回転ｒ１により、対象地盤が垂直方向へも有効に
切削撹拌される。

【００５８】図７は、図５及び図６に示した地盤改良装
置１００の撹拌翼取付部分のロッド体軸に沿った概略的
断面図である。撹拌翼シャフト１２２は、例えば、軸受
け１２１ａ、１２１ｂを介してギアボックス１３０の管
壁により軸支されることにより、その軸の周りで円滑に
回転することができる。外管１１２とギアボックス１３
０とは一体的に回転可能なように接続されている。内管
１１４は、図示のように有孔管とすることができる。図
示の構造は、例であって様々な変形が可能である。

【００５９】図５乃至図７に示した第２の実施形態の地
盤改良装置１００は、上記のような撹拌翼の特徴的回転
運動を得るために、ギア１１６を設けた内管１１４を外
管１１２の回転に対して相対的に静止させることが必要
である。１本のロッド体の内管１１４は、その上端に設
置される回転駆動装置の制御により静止させられる。こ
のことは、第２の実施形態の構造によれば、一対のロッ
ド体でなく１本のロッド体のみをもつ地盤改良装置にお
いても、本発明による特徴的回転運動を実現できること
を意味する。この点は、前述の第１の実施形態の基本構
造が、固定管を静止させるために一対のロッド体の連結
を必要とすることと対照的である。

【００６０】図８は、図５乃至図７に示したの第２の実
施形態の変形例を示す図である。図８（Ａ）は、一対の
ロッド体のうち一方のみを示した概略的構成図である。
図８（Ｂ）は、図６（Ｂ）と同様の撹拌翼１２０と１１
４との関係を示すための展開図であり、外管及びギアボ
ックスを省略して示している。図８の例においては、内
管１１４（通常は固定）は、上側のギアボックス１３０
内に末端があり、その末端の周囲にギア１１６ａを設け
ている。ギア１１６ａ（第２のギア）は、ギア１２４
（第１のギア）と咬み合っているため、撹拌翼１２０が
第１の回転Ｒ１を行うとギア１２４はギア１１６ａ上を
転がり、撹拌翼１２０がその軸ｎの周りで第２の回転ｒ
１を行う。一方、図８の例では、ギア１２４に対して下
方から咬み合うギア１１６ｂ（第３のギア）が設けられ
ている。このギア１１６ｂは、管状部材１１４ａの上端
に設けられる。管状部材１１４ａは、内管１１４の延長
線上にあって外管の内側にあるが内管１１４とは接続さ
れていない。従って、管状部材１１４ａは、ギア１２４
の第１の回転Ｒ１と第２の回転ｒ１を加えた回転（便宜
上、Ｒ１＋ｒ１で示す）を行う。管状部材１１４ａの下
端にはギア１１６ｃ（第４のギア）が設けられている。
ギア１１６ｃは下側撹拌翼１２０′のギア（図示せず）
と咬み合う。下側撹拌翼１２０′もまた外管１１２と一
体的に回転Ｒ１を行っている。この結果、軸ｍについて
の管状部材１１４ａの回転（Ｒ１＋ｒ１）と下側撹拌翼
１２０′の回転Ｒ１との差により、下側撹拌翼１２０′
の軸ｎ周りの第２の回転ｒ１が生じる。

【００６１】図８の例の場合、内管１１４はギア１１６
ａを終端とするが、硬化材等の移送孔についてはロッド
体先端まで到達するように設置される。具体的には、例
えば、内管１１４及び管状部材１１４ａの内部を貫通さ
せてもよいし、あるいは、内管と外管の間の空間を利用
してもよい。

【００６２】図９は、図５乃至図８に示した第２の実施
形態又はその変形例の地盤改良装置１００を用いた施工
の様子を示す図である。第１の実施形態と異なり、第２
の実施形態では、二重管であるロッド体部分、内管と外
管をそれぞれ独立に回転させる回転駆動装置１８２、１
８２′、及びその制御を行う制御部１８０の構成が従来
と異なるため、従来の装置を流用することができない。

【００６３】しかしながら、第１の実施形態では、第２
の回転ｒ１を自在に停止させることができないが、第２
の実施形態では、内管を外管と同じ回転速度で回転させ
ることにより、実質的に内管と外管とを一体化させるこ
ともできる。その場合には、第２の回転ｒ１が行われ
ず、双羽撹拌翼は水平面内の第１の回転Ｒ１のみを行
う。このように、第２の実施形態では、双羽撹拌翼の動
きを選択することができる。内管と外管とを一体化させ
る手段としては、双方の回転駆動装置を電気的に制御す
る以外に、内管と外管とを例えば上端において物理的に
接続又は断絶する接続機構によってもよい。

【００６４】図１０は、図４若しくは図９に示した本発
明による地盤改良装置１０若しくは１００により地盤改
良工法を実施した場合の、双羽撹拌翼による撹拌動作を
模式的に示す図である。図中、回転しながらほぼ水平移
動している長方形は、例えば第１の実施形態における１
つの双羽撹拌翼２０を、撹拌翼の軸方向から視た形状を
表す。撹拌翼シャフト（図示せず）はこの長方形２０の
中心に位置する。長方形２０の両端にそれぞれ描かれた
小さい略菱形の形状は、トンボ羽根形状の２枚の羽根部
２５ａ及び２５ｂの断面を表す。図１４と同様に縦軸は
対象地盤の深さ方向の位置を、横軸はロッド体の回転角
度すなわち撹拌翼の第１の回転の角度を示す。図中、下
方の一点破線によるほぼ水平な直線は、撹拌翼シャフト
の第１の回転Ｒ１による軌跡を示す。波状に鉛直方向の
変位を繰り返しつつＡ点からＢ点まで下降する点線群Ｉ
は、羽根部２５ａの軌跡である。同じく波状に垂直方向
の変位を繰り返しつつＣ点からＤ点まで下降する点線群
IIは、羽根部２５ｂの軌跡である。

【００６５】従って、図１０に示す範囲の対象地盤は、
羽根部２５ａと２５ｂにより２回撹拌されるが、ほとん
どの箇所が各羽根部によりそれぞれ異なる角度で切られ
ている。図１４と比較すると本発明による撹拌工法の特
徴が明白である。羽根部２５ａ及び２５ｂの鉛直方向の
変位は、前述の双羽撹拌翼の第２の回転ｒ１によるもの
である。このように、本発明による撹拌翼は、水平方向
の第１の回転Ｒ１と鉛直方向の第２の回転ｒ１とを組み
合わせた三次元的な撹拌運動を行う。これにより、対象
地盤を水平方向のみでなく鉛直方向へも満遍なく撹拌す
ることができる。

【００６６】図１１は、本発明において用いる双羽撹拌
翼２０の好適な形態を示す構成図である。双羽撹拌翼２
０は、撹拌翼シャフト２２と、撹拌翼シャフト２２の先
端部から軸ｎに対して垂直方向反対側に分岐して延びる
平板状の支持アーム２３と、さらに支持アーム２３の両
端近傍から軸ｎに対して平行にかつ軸ｎから等距離だけ
離隔して延在する一対の羽根部２５ａ及び２５ｂとを有
する。羽根部２５ａの支持アーム２３への取付部２７ａ
は軸支されており、羽根部２５ａは、軸ｎに平行な羽根
部２５ａの軸２８ａの周りで回動可能である。同様に、
羽根部２５ｂの支持アーム２３への取付部２７ｂも軸支
されており、羽根部２５ｂは、軸ｎに平行な羽根部２５
ｂの軸２８ｂの周りで回動可能である。従って、支持ア
ーム２３及び両羽根部の軸２８ａ、２８ｂは、撹拌翼２
０の軸ｎの周りで共に回転するが、羽根部２５ａ及び２
５ｂ自体は、それぞれの軸２８ａ及び２８ｂの周りで回
動して羽根の面の向きを自在に変えることができる。羽
根部２５ａ及び２６ｂは、それぞれ略平板形状である
が、軸２８ａ、軸２８ｂ上部分において厚くかつ軸２８
ａ、軸２８ｂに沿った方向の両縁部分２９ａ及び２９ｂ
において薄い刃状に形成されることが好適である。

【００６７】ここで、再び図１０を参照する。図１１の
構造の双羽撹拌翼２０が図１０に示すような三次元的撹
拌運動を行った場合、羽根部２５ａ及び２５ｂはその周
囲（撹拌される土砂や硬化材等）から抵抗を受ける。こ
のような抵抗を受けると、羽根部２５ａ及び２５ｂはそ
れぞれの軸２８ａ及び２８ｂについて回動可能であるの
で、各羽根部の面が移動方向に沿うようにその向きを変
えることができる。従って、図１０に描かれたように各
羽根部２５ａ及び２５ｂは、常にその面の向きを移動方
向に沿わせることができる。このようにして、双羽撹拌
翼２０は、周囲から受ける抵抗を格段に軽減することが
でき、極めて円滑な撹拌動作を行う。このことは、双羽
撹拌翼の負担を低減することにもなる。さらには、地盤
改良装置自体の耐久性を向上させることにつながる。ま
た、円滑な撹拌動作により撹拌効率も増大する。

【００６８】もちろん、図１１に示す双羽撹拌翼２０の
構造は好適な一例であり、羽根部２５ａ及び２５ｂが支
持アーム２３に固定されていても、本発明における三次
元撹拌動作の効果は十分に得られる。また、双羽撹拌翼
２０は、１つの撹拌翼につき２枚の羽根を離隔して並べ
た構造であるが、３枚以上の羽根を互いに離隔して並べ
た複羽撹拌翼としてもよい。

【００６９】また、例示した実施形態では、各ロッド体
軸に沿って２箇所にそれぞれ一対の撹拌翼を設けたが、
１箇所であってもよくまた３箇所以上であってもよい。
しかしながら、極めて撹拌効率のよい本発明による地盤
改良装置においては、少ない撹拌翼の数であっても十分
な機能が得られるので、撹拌翼の数を少なくしてロッド
体構造を簡素化することが好適である。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による地盤改
良装置及びこれを用いた地盤改良工法によれば、対象地
盤に対して、２つの異なる方向の回転運動が組み合わさ
れた三次元的な撹拌を行うことが可能となった。特に、
鉛直方向（ロッド体軸に平行な面内）の撹拌機能が強化
されたことにより、本来水平方向に弱いという異方性を
もつ対象地盤に対しても有効な撹拌を行うことができ
る。その結果、異方性のない均質な強度特性をもった地
盤改良体が造成される。加えて、地盤改良体の室内配合
試験強度に対する現場強度比が改善されることとなる。

【００７１】また、撹拌混合の効率が格段に向上した結
果、単位長さ当たりの羽根切り回数を多くするために撹
拌翼の枚数を増やしたり撹拌時間を長くしたりする必要
がなくなり、ロッド体構造を簡素化できると共に施工に
おけるサイクルタイムを短縮することができる。さら
に、粘性土地盤における土塊の付着による供回り現象も
低減される。

【００７２】さらに本発明は、例示した実施形態のよう
に、ロッド体を下降させつつ掘削と共に硬化材の吐出撹
拌を行う工法においても、あるいは、掘削排泥を行った
後にロッド体を上昇させつつ硬化材の吐出撹拌を行う工
法においても、有効に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である地盤改良装置の
撹拌翼部分を示す概略的構成図である。

【図２】図１の第１の実施形態における（Ａ）は、撹拌
翼とギアボックスすなわちロッド体との関係を示すため
の構成図であり、（Ｂ）は、撹拌翼と固定管との関係を
示すための展開図である。

【図３】図１及び図２に示した地盤改良装置の撹拌翼取
付部分のロッド体軸に沿った概略的断面図である。

【図４】図１及び図２に示した第１の実施形態の地盤改
良装置を用いた施工の様子を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施形態における地盤改良装置
の撹拌翼部分を示す概略的構成図である。

【図６】（Ａ）は、撹拌翼とギアボックスすなわち外管
との関係を示すための構成図であり、（Ｂ）は、撹拌翼
と内管との関係を示すための展開図である。

【図７】図５及び図６に示した地盤改良装置の撹拌翼取
付部分のロッド体軸に沿った概略的断面図である。

【図８】（Ａ）は、図５乃至図７に示した第２の実施形
態の地盤改良装置の変形例の概略的構成図であり、
（Ｂ）は、その構成を示す展開図である。

【図９】図５乃至図８に示した第２の実施形態又はその
変形例の地盤改良装置を用いた施工の様子を示す図であ
る。

【図１０】図４若しくは図９に示した本発明による地盤
改良装置により地盤改良工法を実施した場合の、双羽撹
拌翼による撹拌動作を模式的に示す図である。

【図１１】本発明において用いる双羽撹拌翼の好適な形
態を示す構成図である。

【図１２】従来の地盤改良装置を用いた施工の様子を示
す一例である。

【図１３】図１２の従来の地盤改良装置の撹拌翼を含む
先端近傍の部分拡大図である。

【図１４】図１２の従来の地盤改良装置のロッド体を回
転させつつ下降させた場合における撹拌翼による撹拌動
作を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１２、１２′ ロッド体 １２ａ ロッド体連結部 １２ｂ ロッド体延長部 １２ｃ ロッド体先端部 １４、１４′ 固定管 １６、１６′ （固定管上の）ギア ２０、２０′ 双羽撹拌翼 ２１ａ、２１ｂ 軸受 ２２、２２′ 撹拌翼シャフト ２３ 羽根支持アーム ２４ （撹拌翼上の）ギア ２５ａ、２５ｂ 羽根部 ２７ 羽基部 ２８ 羽軸部 ２９ 羽縁端部 ３０ ギアボックス ４０ ジョイント部 ５０、２５０ 掘削翼 ５２、２５２ 掘削ビット ６０、２６０ 連結板 ７０、２７０ 吐出口 ８０、２８０ 制御部 ８２、２８２ 回転駆動部 ８４、２８４ 上下駆動部 ９０ 地盤 １００、２００ 地盤改良装置 １１２、１１２′ 外管 １１４、１１４′ 内管 １１６、１１６′ （内管上の）ギア １２０、１２０′ 撹拌翼 １２２、１２２′ 撹拌翼シャフト １２４ （撹拌翼上の）ギア １３０、１３０′ ギアボックス １６０ 連結板 １６２、１６２′ 軸受 ２１２、２１２′ ロッド体 ２２０ａ、２２０ｂ 単羽撹拌翼 ２６２ 軸受

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッド体と、該ロッド体の上下動及び該
   ロッド体軸周りの回転を実行する駆動手段と、該ロッド
   体軸に対して垂直方向に延在し該ロッド体と共に回転可
   能な撹拌翼とを具備する地盤改良装置において、 前記撹拌翼の基端部に該撹拌翼の軸と同軸に設けられる
   第１のギアと、 前記ロッド体軸と同軸であると共に前記第１のギアと咬
   み合い、かつ該ロッド体の回転に対して相対的に静止し
   て設けられる第２のギアとを有することを特徴とする地
   盤改良装置。
2. 【請求項２】 ロッド体と、該ロッド体の上下動及び該
   ロッド体軸周りの回転を実行する駆動手段と、該ロッド
   体軸に対して垂直方向に延在し該ロッド体と共に回転可
   能な撹拌翼とを具備する地盤改良装置において、 前記ロッド体と同軸であると共に該ロッド体と一体的に
   該ロッド体軸の周りで回転可能な第１の管状部材と、 前記ロッド体と同軸であると共に該ロッド体の回転に対
   して相対的に静止して設けられる第２の管状部材とを有
   し、 前記撹拌翼が、前記第１の管状部材の管壁を貫通して該
   管壁により回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該
   第１の管状部材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に
   該撹拌翼の軸と同軸に設けられる第１のギアとを有し、 前記第２の管状部材の端部が前記第１の管状部材の管内
   へ同軸上にて挿入され、かつその端部上に該第２の管状
   部材と同軸であると共に前記第１のギアと咬み合う第２
   のギアを有することを特徴とする地盤改良装置。
3. 【請求項３】 ロッド体と、該ロッド体の上下動及び該
   ロッド体軸周りの回転を実行する駆動手段と、該ロッド
   体軸に対して垂直方向に延在し該ロッド体と共に回転可
   能な撹拌翼とを具備する地盤改良装置において、 前記ロッド体と同軸であると共に該ロッド体と一体的に
   該ロッド体軸の周りで回転可能であり、かつ該ロッド体
   軸上の異なる位置に設けられる一対の第１の管状部材
   と、 前記ロッド体と同軸であると共に該ロッド体の回転に対
   して相対的に静止し、かつ前記一対の第１の管状部材の
   互いの間に設けられる第２の管状部材とを有し、 前記一対の第１の管状部材の各々について設けられる前
   記撹拌翼が、該第１の管状部材の管壁を貫通して該管壁
   により回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該第１
   の管状部材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に該撹
   拌翼の軸と同軸に設けられる第１のギアとを有し、 前記第２の管状部材の両端部が、前記一対の第１の管状
   部材の各々の管内へそれぞれ同軸上にて挿入され、かつ
   その各端部上に該第２の管状部材と同軸であると共に前
   記第１のギアのそれぞれと咬み合う第２のギアを有する
   ことを特徴とする地盤改良装置。
4. 【請求項４】 一対の平行なロッド体と、該一対のロッ
   ド体の上下動及び該ロッド体軸周りのそれぞれの回転を
   実行する駆動手段と、それぞれの該ロッド体軸に対して
   垂直方向に延在し該ロッド体と共に回転可能な撹拌翼と
   を具備する地盤改良装置において、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体と
   同軸であると共に該ロッド体と一体的に該ロッド体軸の
   周りで回転可能な第１の管状部材と、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体と
   同軸であると共に該ロッド体の回転に対して相対的に静
   止するべく設けられる第２の管状部材とを有し、 さらに前記一対のロッド体のそれぞれにおける前記第２
   の管状部材が互いに連結固定され、 前記撹拌翼が、前記第１の管状部材の管壁を貫通して該
   管壁により回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該
   第１の管状部材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に
   該撹拌翼の軸と同軸に設けられる第１のギアとを有し、 前記第２の管状部材の端部が前記第１の管状部材の管内
   へ同軸上にて挿入され、かつその端部上に該第２の管状
   部材と同軸であると共に前記第１のギアと咬み合う第２
   のギアを有することを特徴とする地盤改良装置。
5. 【請求項５】 一対の平行なロッド体と、該一対のロッ
   ド体の上下動及び該ロッド体軸周りのそれぞれの回転を
   実行する駆動手段と、それぞれの該ロッド体軸に対して
   垂直方向に延在し該ロッド体と共に回転可能な撹拌翼と
   を具備する地盤改良装置において、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体と
   同軸であると共に該ロッド体と一体的に該ロッド体軸の
   周りで回転可能であり、かつ該ロッド体軸上の異なる位
   置に設けられる一対の第１の管状部材と、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体と
   同軸であると共に該ロッド体の回転に対して相対的に静
   止し、かつ前記一対の第１の管状部材の互いの間に設け
   られる第２の管状部材とを有し、 さらに前記一対のロッド体のそれぞれにおける前記第２
   の管状部材が互いに連結固定され、 前記一対の第１の管状部材の各々について設けられる前
   記撹拌翼が、該第１の管状部材の管壁を貫通して該管壁
   により回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該第１
   の管状部材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に該撹
   拌翼の軸と同軸に設けられる第１のギアとを有し、 前記第２の管状部材の両端部が、前記一対の第１の管状
   部材の各々の管内へそれぞれ同軸上にて挿入され、かつ
   その各端部上に該第２の管状部材と同軸であると共に前
   記第１のギアのそれぞれと咬み合う第２のギアを有する
   ことを特徴とする地盤改良装置。
6. 【請求項６】 前記ロッド体が有孔管であって硬化材等
   を移送する移送孔と、該移送孔と連通しかつ該ロッド体
   外へ開口する吐出口とを具備することを特徴とする先の
   請求項のいずれかに記載の地盤改良装置。
7. 【請求項７】 内管及び外管からなる二重管のロッド体
   と、 前記ロッド体の上下動並びに前記内管と前記外管のそれ
   ぞれ独立した該ロッド体軸周りの回転及び静止を実行す
   る駆動手段と、 前記ロッド体軸に対して垂直方向に延在し該外管と共に
   回転可能な撹拌翼と、 前記ロッド体と同軸であると共に前記外管と一体的に該
   ロッド体軸の周りで回転可能な管状部材とを有し、 前記撹拌翼が、前記管状部材の管壁を貫通して該管壁に
   より回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該管状部
   材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に該撹拌翼の軸
   と同軸に設けられる第１のギアとを有し、 前記内管が、前記管状部材内へ同軸上にて挿入されかつ
   該管状部材の管内にて該内管の周囲に前記第１のギアと
   咬み合う第２のギアを有することを特徴とする地盤改良
   装置。
8. 【請求項８】 内管及び外管からなる二重管のロッド体
   と、 前記ロッド体の上下動並びに前記内管と前記外管のそれ
   ぞれ独立した該ロッド体軸周りの回転及び静止を実行す
   る駆動手段と、 前記ロッド体軸に対して垂直方向に延在し該外管と共に
   回転可能な撹拌翼と、 前記ロッド体と同軸であると共に前記外管と一体的に該
   ロッド体軸の周りで回転可能であり、かつ該ロッド体軸
   上の異なる位置に設けられる一対の管状部材とを有し、 前記一対の管状部材の各々について設けられる前記撹拌
   翼が、該管状部材の管壁を貫通して該管壁により回転可
   能に軸支される撹拌翼シャフトと、該管状部材の管内に
   て該撹拌翼シャフトの基端部に該撹拌翼の軸と同軸に設
   けられる第１のギアとを有し、 前記内管が、前記一対の管状部材の各々をそれぞれ同軸
   上にて貫通しかつそれぞれの該管状部材の管内にて該内
   管の周囲に前記第１のギアと咬み合う第２のギアを有す
   ることを特徴とする地盤改良装置。
9. 【請求項９】 各々が内管及び外管からなる二重管であ
   る一対のロッド体と、 前記一対のロッド体の上下動、並びに、該一対のロッド
   体のそれぞれについて前記内管と前記外管のそれぞれ独
   立した該ロッド体軸周りの回転及び静止を実行する駆動
   手段と、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体軸
   に対して垂直方向に延在し該外管と共に回転可能な撹拌
   翼と、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、前記外管と同
   軸であると共に該外管と一体的に該ロッド体軸の周りで
   回転可能である管状部材とを有し、 さらに前記一対のロッド体のそれぞれにおける外管同士
   が、各外管が各ロッド体軸周りにそれぞれ回転可能な状
   態で互いに連結され、 前記撹拌翼が、前記管状部材の管壁を貫通して該管壁に
   より回転可能に軸支される撹拌翼シャフトと、該管状部
   材の管内にて該撹拌翼シャフトの基端部に該撹拌翼の軸
   と同軸に設けられる第１のギアとを有し、 前記内管が、前記管状部材を同軸上にて貫通しかつ該管
   状部材の管内にて該内管の周囲に前記第１のギアと咬み
   合う第２のギアを有することを特徴とする地盤改良装
   置。
10. 【請求項１０】 各々が内管及び外管からなる二重管で
    ある一対のロッド体と、 前記一対のロッド体の上下動、並びに、該一対のロッド
    体のそれぞれについて前記内管と前記外管のそれぞれ独
    立した該ロッド体軸周りの回転及び静止を実行する駆動
    手段と、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体軸
    に対して垂直方向に延在し該外管と共に回転可能な撹拌
    翼と、 前記一対のロッド体のそれぞれについて、該ロッド体と
    同軸であると共に該ロッド体と一体的に該ロッド体軸の
    周りで回転可能であり、かつ該ロッド体軸上の異なる位
    置に設けられる一対の管状部材と、 さらに前記一対のロッド体のそれぞれにおける外管同士
    が、各外管が各ロッド体軸周りにそれぞれ回転可能な状
    態で互いに連結され、 前記一対の管状部材の各々について設けられる前記撹拌
    翼が、該管状部材の管壁を貫通して該管壁により回転可
    能に軸支される撹拌翼シャフトと、該管状部材の管内に
    て該撹拌翼シャフトの基端部に該撹拌翼の軸と同軸に設
    けられる第１のギアとを有し、 前記内管が、前記一対の管状部材を同軸上にてそれぞれ
    貫通しかつそれぞれの該管状部材の管内にて該内管の周
    囲に前記第１のギアと咬み合う第２のギアを有すること
    を特徴とする地盤改良装置。
11. 【請求項１１】 内管及び外管からなる二重管のロッド
    体と、 前記ロッド体の上下動並びに前記内管と前記外管のそれ
    ぞれ独立した該ロッド体軸周りの回転及び静止を実行す
    る駆動手段と、 前記ロッド体軸に対して垂直方向に延在し該外管と共に
    回転可能な撹拌翼と、 前記ロッド体と同軸であると共に前記外管と一体的に該
    ロッド体軸の周りで回転可能であり、かつ該ロッド体軸
    上の異なる位置に設けられる一対の管状部材とを有し、 前記一対の管状部材の各々について設けられる前記撹拌
    翼が、該管状部材の管壁を貫通して該管壁により回転可
    能に軸支される撹拌翼シャフトと、該管状部材の管内に
    て該撹拌翼シャフトの基端部に該撹拌翼の軸と同軸に設
    けられる第１のギアとを有し、 前記内管が、前記一対の管状部材のうち上側の管状部材
    に挿入され該上側の管状部材の管内に末端を有し該末端
    の周囲に、該上側の管状部材における前記第１のギアと
    咬み合う第２のギアを有し、 前記一対の管状部材の間にて前記外管の内側に同軸に設
    けられその各末端が該一対の管状部材のそれぞれに挿入
    される第２の管状部材と、該第２の管状部材の上端にお
    いて前記上側の管状部材における前記第１のギアと咬み
    合う第３のギアと、該第２の管状部材の下端において前
    記下側の管状部材における前記第１のギアと咬み合う第
    ４のギアとを有することを特徴とする地盤改良装置。
12. 【請求項１２】 前記内管及び外管からなる二重管のロ
    ッド体が一対設けられ、かつ、各外管がそれぞれ回転可
    能な状態で該一対のロッド体を互いに並行に連結するこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の地盤改良装置。
13. 【請求項１３】 前記内管が有孔管であって硬化材等を
    移送する移送孔を有し、さらに該移送孔と連通しかつ該
    ロッド体外へ開口する吐出口とを具備することを特徴と
    する請求項７乃至１２のいずれかに記載の地盤改良装
    置。
14. 【請求項１４】 前記撹拌翼が、前記ロッド体軸上の同
    じ位置に一対設けられ、それぞれが該ロッド体軸につい
    て互いに反対方向へ延在することを特徴とする先の請求
    項のいずれかに記載の地盤改良装置。
15. 【請求項１５】 前記撹拌翼が、該撹拌翼の軸上にあっ
    て該ロッド体軸に対して垂直方向に延在する撹拌翼シャ
    フトと、該撹拌翼シャフトの先端部から分岐してさらに
    該垂直方向へと延在する一対の羽根部とを具備し、 前記一対の羽根部は、前記撹拌翼の軸に平行にかつ該撹
    拌翼の軸から互いに反対方向へ等距離だけ離隔して延在
    することを特徴とする先の請求項のいずれかに記載の地
    盤改良装置。
16. 【請求項１６】 前記一対の羽根部が、それぞれ略平板
    形状でありかつ前記撹拌翼の軸に平行な該羽根部の軸上
    の部分において厚く該羽根部の軸に沿った両縁近傍にお
    いて薄く形成され、さらにそれぞれの羽根部の軸の周り
    で回動可能に取り付けられることを特徴とする請求項１
    ５に記載の地盤改良装置。
17. 【請求項１７】 硬化材等の移送管及び吐出口を具備す
    るロッド体と、該ロッド体の上下動及び該ロッド体軸周
    りの回転を実行する駆動手段と、該ロッド体軸に対して
    垂直方向に延在し該ロッド体と共に回転可能な撹拌翼と
    を具備する地盤改良装置を用いて対象地盤に前記硬化材
    等を注入撹拌することにより地盤改良体を造成する地盤
    改良工法において、 前記撹拌翼の基端部に該撹拌翼の軸と同軸の第１のギア
    と、前記ロッド体軸と同軸であると共に前記第１のギア
    と咬み合いかつ該ロッド体の回転に対して相対的に静止
    している第２のギアとを、前記地盤改良装置に対して設
    け、 前記ロッド体を該ロッド体軸周りで回転させるとき、前
    記撹拌翼が該ロッド体と一体的に回転することにより前
    記対象地盤を前記ロッド体軸に垂直な面内で撹拌すると
    同時に、 前記第１のギアが前記第２のギア上を転動して前記撹拌
    翼が該撹拌翼の軸の周りで回転することにより前記対象
    地盤を前記ロッド体軸に平行な面内で撹拌することを特
    徴とする地盤改良工法。
18. 【請求項１８】 前記撹拌翼が、該撹拌翼の軸上にあっ
    て該ロッド体軸に対して垂直方向に延在し該ロッド体と
    共に回転可能な撹拌翼シャフトと、該撹拌翼シャフトの
    先端部から分岐してさらに該垂直方向へと延在する一対
    の羽根部とを具備し、 前記一対の羽根部は、前記撹拌翼の軸に平行にかつ該撹
    拌翼の軸から互いに反対方向へ等距離だけ離隔して延在
    し、 前記一対の羽根部が、それぞれ略平板形状でありかつ前
    記撹拌翼の軸に平行な該羽根部の軸上の部分において厚
    く該羽根部の軸に沿った両縁近傍において薄く形成さ
    れ、さらにそれぞれの羽根部の軸の周りで回動可能に取
    り付けられており、 前記ロッド体を該ロッド体軸周りで回転させるとき、前
    記撹拌翼が前記ロッド体軸周りで回転すると同時に該撹
    拌翼の軸周りで回転し、さらに略平板形状の前記羽根部
    の面が常に該羽根部の移動方向に沿うべく該羽根部の軸
    の周りで回動することを特徴とする請求項１７に記載の
    地盤改良工法。