特開 2023-37950 攪拌装置及びこれを利用した機械攪拌工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023037950

(43)【公開日】2023-03-16

(54)【発明の名称】攪拌装置及びこれを利用した機械攪拌工法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20230309BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021144795

(22)【出願日】2021-09-06

(71)【出願人】

【識別番号】000230788

【氏名又は名称】日本基礎技術株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】新町 修一

(72)【発明者】

【氏名】木下 尊義

(72)【発明者】

【氏名】山根 千学

【テーマコード（参考）】

2D040

【Ｆターム（参考）】

2D040AB03

2D040BA02

2D040BA08

2D040CA01

2D040CB03

2D040EA16

2D040EA18

(57)【要約】

【課題】地盤形成土と改良材とを効率よく攪拌し、施工速度を向上させる。
【解決手段】攪拌装置１０は、複数の切削刃１６により地盤を攪拌する攪拌翼１４を有し、改良材及び／又はエアを供給する吐出口が設けられた本体部１２と、本体部１２の攪拌翼１４よりも後端側に、軸回転可能に取り付けられた補助翼２０とを含み、補助翼２０は、軸部２２と軸部２２の外周に設けられた補助羽根２４とを含み、補助羽根２４は、軸部２２の回転方向に対し板面が同じ方向に傾いた複数の板羽根２６、或いは、螺旋状に設置された１枚以上の板状部材で構成される。これにより、攪拌装置１０の地盤への貫入時は、補助翼２０の正方向回転による排土によって土圧が軽減され、地盤からの引き抜き時は、補助翼２０の逆方向回転による攪拌翼への土砂の送り込みによって攪拌が促進されるため、地盤形成土と改良材とが効率よく攪拌され、施工速度を向上させることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置であって、
回転しながら複数の切削刃によって地盤を攪拌する攪拌翼が先端に取り付けられ、該攪拌翼の近傍に改良材及び／又はエアを供給するための吐出口が設けられたロッド状の本体部と、
該本体部の前記攪拌翼よりも後端側に、前記本体部の延在方向に沿って、軸回転可能に取り付けられた長尺の補助翼と、を含み、
該補助翼は、軸部と、該軸部の外周に沿って設けられた補助羽根とを含み、
該補助羽根は、前記軸部の回転方向に対し板面が上下方向及び左右方向について同じ方向に傾いた複数の板羽根、或いは、螺旋状に設置された１枚以上の板状部材で構成されることを特徴とする攪拌装置。

【請求項2】

前記軸部は、中空の管状をなし、その内部を通して先端から改良材又はエアを吐出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の攪拌装置。

【請求項3】

前記攪拌翼は、前記本体部の中心軸を挟む態様で一対設けられ、
前記補助翼は、前記本体部の軸方向視で一対の前記攪拌翼に対応する位置に一対設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌装置。

【請求項4】

前記重機が、油圧ショベル或いはリーダ付油圧式大口径削孔機であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の攪拌装置。

【請求項5】

重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置を利用して、地盤を改良する機械攪拌工法であって、
前記攪拌装置は、回転しながら複数の切削刃によって地盤を攪拌する攪拌翼が先端に取り付けられ、該攪拌翼の近傍に改良材及び／又はエアを供給するための吐出口が設けられたロッド状の本体部と、該本体部の前記攪拌翼よりも後端側に、前記本体部の延在方向に沿って、軸回転可能に取り付けられた長尺の補助翼と、を含み、
該補助翼は、軸部と、該軸部の外周に沿って設けられた補助羽根とを含み、
該補助羽根は、前記軸部の回転方向に対し板面が上下方向及び左右方向について同じ方向に傾いた複数の板羽根、或いは、螺旋状に設置された１枚以上の板状部材で構成され、
前記攪拌装置の貫入時に、周囲の土砂が上方へ移動される方向へ前記補助翼を軸回転させ、前記攪拌装置の引き抜き時に、周囲の土砂が下方へ移動される方向へ前記補助翼を軸回転させることを特徴とする機械攪拌工法。

【請求項6】

中空の管状をなす前記軸部を用い、該軸部の内部を通して先端から改良材又はエアを吐出することを特徴とする請求項５記載の機械攪拌工法。

【請求項7】

前記攪拌翼を、前記本体部の中心軸を挟む態様で一対設け、
前記補助翼を、前記本体部の軸方向視で一対の前記攪拌翼に対応する位置に一対設けることを特徴とする請求項５又は６記載の機械攪拌工法。

【請求項8】

前記重機として、油圧ショベル或いはリーダ付油圧式大口径削孔機を用いることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の機械攪拌工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置と、これを利用した機械攪拌工法とに関するものである。

【背景技術】

【0002】

様々な建築物を構築するにあたり、現地の地盤が軟弱な場合には地盤改良が行なわれる。地盤改良には種々の工法が存在し、その中の１つである機械攪拌工法では、スラリー化したセメント系固化材などの改良材を供給しながら、モータやチェーン駆動などにより攪拌翼を回転させ、その攪拌翼によって地盤形成土と改良材とを混合攪拌し、地中に改良体を造成する。そのような攪拌翼を備えた攪拌装置は、通常、重機に装着して使用される（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２７７９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、攪拌装置による掘削時には、地盤内に吐出されたセメントスラリーなどの多量の改良材が、掘削された土砂と共に地盤内に溜まると、土圧が高くなって掘削速度に悪影響がでることがあった。また、攪拌された土塊が、吐出されたセメントスラリーなどにより押し上げられる事象に起因して、改良が未熟な土塊部分が生じてしまう結果、引き抜き時の再攪拌や羽根切り回数の増加が必要となり、施工時間が長くなってしまうことがあった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地盤形成土と改良材とを効率よく攪拌し、施工速度を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

【0006】

（１）重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置であって、回転しながら複数の切削刃によって地盤を攪拌する攪拌翼が先端に取り付けられ、該攪拌翼の近傍に改良材及び／又はエアを供給するための吐出口が設けられたロッド状の本体部と、該本体部の前記攪拌翼よりも後端側に、前記本体部の延在方向に沿って、軸回転可能に取り付けられた長尺の補助翼と、を含み、該補助翼は、軸部と、該軸部の外周に沿って設けられた補助羽根とを含み、該補助羽根は、前記軸部の回転方向に対し板面が上下方向及び左右方向について同じ方向に傾いた複数の板羽根、或いは、螺旋状に設置された１枚以上の板状部材で構成される攪拌装置（請求項１）。

【0007】

本項に記載の攪拌装置は、重機の作業機に取り付けられて使用されるものであって、本体部及び補助翼を含んでいる。本体部はロッド状をなし、その先端に、複数の切削刃を有する攪拌翼が取り付けられている。すなわち、本体部は、その後端側が重機の作業機に取り付けられた状態で、先端側の攪拌翼が回転されることで、地盤に貫入されながら複数の切削刃によって地盤を掘削するようになっている。更に、本体部は、攪拌翼の近傍に改良材及び／又はエアを供給するための吐出口が設けられており、その吐出口から改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を掘削することで、地盤形成土と改良材及び／又はエアとが混合攪拌されるものである。

【0008】

補助翼は、本体部の攪拌翼よりも後端側の位置に、本体部の延在方向に沿って取り付けられる長尺状のものであり、このとき、軸回転可能に本体部に取り付けられる。また、補助翼は、軸部と、この軸部の外周に沿って設けられた補助羽根とを含み、補助羽根が、複数の板羽根又は１枚以上の板状部材で構成される。具体的に、補助羽根が複数の板羽根により構成される場合、それら複数の板羽根は、軸部の回転方向に対し、板面が上下方向及び左右方向について同じ方向に傾いた状態で、軸部の外周に設けられる。すなわち、複数の板羽根は、軸部の延在方向が上下方向となる状態で、軸部の外周面に向かって各々が正面視されたときに、２つの板面が左上方向及び右下方向へ向く態様、或いは、２つの板面が左下方向及び右上方向へ向く態様で、全て同じ方向に傾いている。

【0009】

これに対し、補助羽根が１枚以上の板状部材により構成される場合、板状部材は、１枚のときは連続する螺旋状に軸部の外周に設置され、２枚以上のときは断続する螺旋状に軸部の外周に設置される。すなわち、この場合においても、１枚以上の板状部材は、軸部の延在方向が上下方向となる状態で、軸部の外周面に向かって任意の位置から正面視されたときに、２つの板面が左上方向及び右下方向へ向く、或いは、２つの板面が左下方向及び右上方向へ向く態様で、一様に傾いている。これにより、補助翼が一方向（正方向）に軸回転されると、傾いた補助羽根によって上向き（後端向き）の力が周囲に作用し、補助翼が他方向（逆方向）に軸回転されると、傾いた補助羽根によって下向き（先端向き）の力が周囲に作用するようになる。

【0010】

従って、本項に記載の攪拌装置は、地盤へ貫入される掘削時に、補助翼が正方向へ軸回転されることで、攪拌翼によって掘削された本体部の先端近傍に位置する土砂が、攪拌翼の後端側に位置する補助翼の補助羽根によって地面の方へと排出される。これにより、地盤内の土圧が軽減されるため、掘削効率が高められるものとなる。また、地盤からの引き抜き時には、補助翼が逆方向へ軸回転されることで、補助翼の周囲の土砂が、強制的に攪拌されながら攪拌翼の方へと送り込まれ、攪拌翼により攪拌されることになる。これによって、改良が未熟な土塊部分が生じ難くなるため、密実な固化体が造成されるものである。更に、再攪拌や羽根切り回数の増加の必要がなくなり、地盤形成土と改良材とが効率よく攪拌されることから、施工速度が向上されるものとなる。

【0011】

（２）上記（１）項において、前記軸部は、中空の管状をなし、その内部を通して先端から改良材又はエアを吐出するように構成されている攪拌装置（請求項２）。
本項に記載の攪拌装置は、補助翼の軸部が中空の管状をなすものであり、例えば軸部の後端にスイベルが設置されて改良材又はエアが供給されることで、軸部の内部を通して軸部の先端から改良材又はエアを吐出するように構成されている。これにより、本体部からの改良材やエアの吐出に加え、補助翼の軸部からも改良材やエアが吐出されることになるため、地盤形成土と改良材などとがより効率的に攪拌されると共に、軸部からの攪拌翼へ向けた吐出によって、攪拌翼への土砂などの付着が抑制されるものである。

【0012】

（３）上記（１）（２）項において、前記攪拌翼は、前記本体部の中心軸を挟む態様で一対設けられ、前記補助翼は、前記本体部の軸方向視で一対の前記攪拌翼に対応する位置に一対設けられる攪拌装置（請求項３）。
本項に記載の攪拌装置は、攪拌翼と補助翼との双方が一対設けられるものであって、一対の攪拌翼は、本体部の中心軸を挟む態様で設けられ、また、一対の補助翼は、本体部の軸方向視で、一対の攪拌翼に対応する位置に設けられる。すなわち、本体部の軸方向視で、一方の攪拌翼と一方の補助翼とが少なくとも一部で重なり、他方の攪拌翼と他方の補助翼とが少なくとも一部で重なるような位置関係で設けられる。これにより、本体部の中心軸を挟んだ位置で、一対の攪拌翼によってバランスよく掘削及び攪拌が行われると共に、それぞれの攪拌翼に対応した位置で、一対の補助翼によって排土や攪拌翼への土砂の送り込みが行われる。このため、地盤形成土の掘削や、地盤形成土と改良材との攪拌が、より効率よく行われるものとなる。

【0013】

（４）上記（１）から（３）項において、前記重機が、油圧ショベル或いはリーダ付油圧式大口径削孔機である攪拌装置（請求項４）。
本項に記載の攪拌装置は、取り付け先の重機が油圧ショベル或いはリーダ付油圧式大口径削孔機であり、重機が油圧ショベルであると、主に浅層の地盤を対象とした施工で多く用いられるようになり、また、油圧ショベルは小回りが利くため、様々な条件の現場での施工に対応するものとなる。これに対し、重機がリーダ付油圧式大口径削孔機である場合は、様々な深度での施工に対応するものとなり、更に、リーダ付油圧式大口径削孔機のリーダが攪拌装置のガイドとして作用し、鉛直方向の施工精度の向上が期待されるものである。

【0014】

（５）重機の作業機に取り付けられ、改良材及び／又はエアを供給しながら地盤を攪拌する攪拌装置を利用して、地盤を改良する機械攪拌工法であって、前記攪拌装置は、回転しながら複数の切削刃によって地盤を攪拌する攪拌翼が先端に取り付けられ、該攪拌翼の近傍に改良材及び／又はエアを供給するための吐出口が設けられたロッド状の本体部と、該本体部の前記攪拌翼よりも後端側に、前記本体部の延在方向に沿って、軸回転可能に取り付けられた長尺の補助翼と、を含み、該補助翼は、軸部と、該軸部の外周に沿って設けられた補助羽根とを含み、該補助羽根は、前記軸部の回転方向に対し板面が上下方向及び左右方向について同じ方向に傾いた複数の板羽根、或いは、螺旋状に設置された１枚以上の板状部材で構成され、前記攪拌装置の貫入時に、周囲の土砂が上方へ移動される方向へ前記補助翼を軸回転させ、前記攪拌装置の引き抜き時に、周囲の土砂が下方へ移動される方向へ前記補助翼を軸回転させる機械攪拌工法（請求項５）。

【0015】

（６）上記（５）項において、中空の管状をなす前記軸部を用い、該軸部の内部を通して先端から改良材又はエアを吐出する機械攪拌工法（請求項６）。
（７）上記（５）（６）項において、前記攪拌翼を、前記本体部の中心軸を挟む態様で一対設け、前記補助翼を、前記本体部の軸方向視で一対の前記攪拌翼に対応する位置に一対設ける機械攪拌工法（請求項７）。

【0016】

（８）上記（５）から（７）項において、前記重機として、油圧ショベル或いはリーダ付油圧式大口径削孔機を用いる機械攪拌工法（請求項８）。
そして、（５）から（８）項に記載の機械攪拌工法は、各々、上記（１）から（４）項の攪拌装置を用いて実行されることで、上記（１）から（４）項の攪拌装置に対応する同等の作用を奏するものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明は上記のような構成であるため、地盤形成土と改良材とを効率よく攪拌し、施工速度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係る攪拌装置の側面図及び正面図である。

【図2】図１の攪拌装置を用いて地盤を改良する際の、地盤への貫入時の様子を示す施工イメージ図である。

【図3】図１の攪拌装置を用いて地盤を改良する際の、地盤からの引き抜き時の様子を示す施工イメージ図である。

【図4】図１の攪拌装置と異なる補助翼の補助羽根の形態を示すイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、又、図面の全体にわたって、同一部分又は対応する部分は、同一符号で示している。
図１は、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０の構成を模式的に示している。図示のように、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、先端に一対の攪拌翼１４（１４Ａ、１４Ｂ）が取り付けられた本体部１２、一対の補助翼２０（２０Ａ、２０Ｂ）、及び取付部５０を含んでいる。

【0020】

本体部１２は、攪拌装置１０の本体部分を構成するものであって、中空のロッド状をなし、その外側や内側に複数の部材が取り付けられている。例えば本体部１２には、地盤改良のための改良材やエアを供給するための配管（図示省略）が取り付けられ、その配管が鋼製のカバー５４などにより覆われた状態で、一対の攪拌翼１４の近傍まで延びている。そして、その配管の後端側に接続された改良材やエアの供給元から、配管の内部を通して改良材やエアが供給され、配管の先端の吐出口から、改良材及び／又はエアが吐出されるようになっている。なお、このような配管は、改良材とエアとを別々に供給するように２本備えられてもよく、１本の配管から改良材とエアとを同時に、或いは供給元の切り替えにより別々に供給するものであってもよい。

【0021】

一対の攪拌翼１４は、本体部１２の中心軸を挟む態様で、一方の攪拌翼１４Ａが図１（ｂ）における左側に、他方の攪拌翼１４Ｂが図１（ｂ）における右側に位置するように、本体部１２の先端部１２ａを挟んで互いに反対向きに取り付けられている。これら一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々は、外周に複数の切削刃１６が設けられており、後述するモータによって回転されるようになっている。また、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂは、各々の回転軸が本体部１２の延在方向（図１における上下方向）と直交或いは略直交するように、本体部１２の先端部１２ａに取り付けられている。図１の実施形態では、各々の回転軸と本体部１２の延在方向との間で成される角度が、本体部１２の先端側（図中下側）へ向けて９０°よりも小さくなるように、僅かに傾斜した状態になっている。

【0022】

一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂは、それぞれモータ（図示省略）を内蔵している。これらのモータは、例えば重機７０（図２及び図３参照）から供給される動力（油圧など）を利用して、攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの各々を回転させるものであり、本体部１２の内部を通して動力が供給されるようになっている。また、これらのモータは、攪拌翼１４の回転方向、回転数、及び回転トルクなどを、個別に制御するようになっていてもよい。このような構成により、攪拌装置１０を用いた施工時に、各々が内蔵するモータによって一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂが回転され、攪拌翼１４Ａ、１４Ｂの外周に沿って回転移動する複数の切削刃１６により、地盤Ｇ（図２及び図３参照）が掘削及び攪拌されることになる。

【0023】

一対の補助翼２０は、一対の攪拌翼１４に対応した位置に設けられており、図１（ｂ）に示すように、一方の攪拌翼１４Ａの上方に一方の補助翼２０Ａが設けられ、他方の攪拌翼１４Ｂの上方に他方の補助翼２０Ｂが設けられている。すなわち、本体部１２の軸方向視で、一方の攪拌翼１４Ａと一方の補助翼２０Ａとが重なる位置関係にあり、他方の攪拌翼１４Ｂと他方の補助翼２０Ｂとが重なる位置関係にある。一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂの各々は、本実施形態では、中空の管状をなす軸部２２と、軸部２２の外周に設けられた補助羽根２４とを有している。

【0024】

また、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂの各々は、本体部１２の延在方向に沿って本体部１２に、軸回転可能に取り付けられている。具体的には、補助翼２０Ａ、２０Ｂは、本体部１２の上方（後端側）に設置されたベース部４０から、攪拌翼１４の近傍まで下方（先端側）へと延び、その中途部分が本体部１２に接続された支持部材４２によって回転可能に軸支されている。ベース部４０には、例えば重機７０から供給される油圧などの動力によって回転する２つのモータ３４が設置されており、これら２つのモータ３４によって、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂが個別に軸回転するようになっている。モータ３４の各々は、補助翼２０の軸回転方向が制御可能になっており、回転数や回転トルクなども制御するようになっていてもよい。なお、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂは、本体部１２に対して着脱可能に取り付けられることが好ましい。

【0025】

各補助翼２０の軸部２２は、上述したように中空の管状をなしており、例えば後端に接続されたスイベルを介して、本体部１２の配管と同様に改良材やエアの供給元と接続される。そして、軸部２２の内部を通して供給された改良材及び／又はエアが、軸部２２の先端の吐出口３６から、各補助翼２０が対応する攪拌翼１４へ向けて吐出される。なお、各補助翼２０の軸部２２からは、改良材とエアとの何れか一方を供給してもよく、改良材とエアとを混合して同時に供給してもよく、或いは、供給元の切り替えによって改良材とエアとの選択された一方が供給されるようになっていてもよい。

【0026】

各補助翼２０の補助羽根２４は、本実施形態では複数の板羽根２６により構成されている。例えば、図１（ｂ）において一方の補助翼２０Ａを確認すると、１０枚の板羽根２６が軸部２２の外周に設けられている。それら１０枚の板羽根２６は、軸部２２の外周から図中右側へ突出し、図中手前側に向かって下方へ傾斜した板羽根２６と、軸部２２の外周から図中左側へ突出し、図中奥側に向かって下方へ傾斜した板羽根２６とが、軸部２２に沿って上下方向に交互に設けられている。より詳しくは、図１（ｂ）における右側へ突出した板羽根２６の各々は、図１（ｂ）における右方向からの正面視で、一方の板面が左上方向へ向き、その反対の他方の板面が右下方向へ向いている。これら５枚の板羽根２６は、図１（ａ）では破線で図示されており、図１（ａ）は図１（ｂ）における左方向から視た図であるため、２つの板面の向きが上記とは左右反対に示されている。

【0027】

また、図２（ｂ）における左側へ突出した板羽根２６の各々は、図２（ｂ）における左方向からの正面視（図１（ａ）に相当）で、一方の板面が左上方向へ向き、その反対の他方の板面が右下方向へ向いている。これら５枚の板羽根２６は、図１（ａ）において、上記の通りの板面の向きで、実線で図示されている。すなわち、１０枚の板羽根２６は、何れも、軸部２２の外周へ向けた各々の正面視では、２つの板面が左上方向及び右下方向へ向いている。このような構成の補助羽根２４を有する補助翼２０Ａは、図１における上方から視て反時計回りに軸回転されると、傾斜した板羽根２６によって図１における上方への力が周囲に作用し、時計回りに軸回転されると、傾斜した板羽根２６によって図１における下方への力が周囲に作用する。

【0028】

これに対し、他方の補助翼２０Ｂは、図１（ｂ）で確認できるように、１０枚の板羽根２６が、一方の補助翼２０Ａと左右対称に設けられている。すなわち、補助翼２０Ｂの１０枚の板羽根２６は、何れも、軸部２２の外周へ向けた各々の正面視で、２つの板面が右上方向及び左下方向へ向いている。このため、補助翼２０Ｂは、図１における上方から視て時計回りに軸回転されると、傾斜した板羽根２６によって図１における上方への力が周囲に作用し、反時計回りに軸回転されると、傾斜した板羽根２６によって図１における下方への力が周囲に作用する。従って、攪拌装置１０を用いた施工時に、一対の補助翼２０は、モータ３４によって任意の方向に軸回転され、それによって回転移動する複数の板羽根２６により、周囲の土砂が攪拌及び移動されることになる。

【0029】

一方、取付部５０は、上記のような構成の本体部１２を、図２及び図３に示すように、本実施形態における重機７０としての油圧ショベル７０Ａの、作業機７２に対して取り付けるためのものである。より詳しくは、取付部５０は、油圧ショベル７０Ａの前方（図中手前側）において本体部１２の先端が下方を向き、かつ、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂ及び一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂが、油圧ショベル７０Ａの側方向の左側及び右側（図中左側及び右側）に位置するように、本体部１２を作業機７２に取り付ける。このように油圧ショベル７０Ａに取り付けられた攪拌装置１０は、作業機７２の操作によって上下方向に移動され、作業機７２の旋回によって旋回移動されるものとなる。

【0030】

次に、図２及び図３を参照して、上述したような構成を有する攪拌装置１０を使用して地盤Ｇを攪拌して改良する、本発明の実施の形態に係る機械攪拌工法について説明する。なお、攪拌装置１０の構成については、適宜、図１を参照されたい。
まず、図２（ａ）に示すように、重機７０（油圧ショベル７０Ａ）の作業機７２へ、取付部５０を介して攪拌装置１０を取り付ける。そして、一対の攪拌翼１４を回転させながら、作業機７２の操作により攪拌装置１０を下方へ移動させることで、地盤Ｇの掘削を開始する。また、一対の攪拌翼１４の回転と共に、本体部１２の図示しない吐出口から改良材やエアを供給して、地盤Ｇの形成土とそれらとを混合攪拌する。

【0031】

また、遅くとも一対の補助翼２０の先端が地盤Ｇ内へ進入するタイミングで、モータ３４により一対の補助翼２０を軸回転させる。このときの軸回転の方向は、図２（ｂ）に示すように、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂの双方の補助羽根２４により、周囲の土砂が上方へ押し上げられる回転方向（正方向）である。更に、状況に応じて、一対の補助翼２０の吐出口３６から、改良材やエアを供給する。そして、図２（ｂ）のように地盤Ｇへの攪拌装置１０の貫入を続け、図２（ｃ）に示すように、設計深度まで攪拌装置１０を貫入する。この貫入作業の間、一対の攪拌翼１４の回転、本体部１２からの改良材やエアの供給、一対の補助翼２０の正方向の軸回転、及び一対の補助翼２０からの改良材やエアの供給などを継続的に行う。

【0032】

続いて、図３（ａ）に示すように、モータ３４による一対の補助翼２０の軸回転の方向を、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂの双方の補助羽根２４により、周囲の土砂が下方へ押し下げられる回転方向（逆方向）へと切り替える。そして、作業機７２の操作により攪拌装置１０を上方へ移動させ、地盤Ｇからの攪拌装置１０の引き抜きを開始する。引き続き、図３（ｂ）のように地盤Ｇからの攪拌装置１０の引き抜きを続け、図３（ｃ）に示すように、一対の攪拌翼１４が地面の近傍に達するまで攪拌装置１０を引き抜く。この引き抜き作業の間、一対の攪拌翼１４の回転、本体部１２からの改良材やエアの供給、一対の補助翼２０の逆方向の軸回転、及び一対の補助翼２０からの改良材やエアの供給などを継続的に行う。これによって、地盤Ｇ内に改良土Ｓが形成される。

【0033】

ここで、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図１～図３の構成に限定されるものではなく、別の構成を取り得るものである。例えば、補助翼２０の補助羽根２４は、図１よりも多い或いは少ない枚数の板羽根２６で構成されていてもよく、各板羽根２６が正面視で同じ方向へ傾いていれば、各々の傾斜角度、軸部２２の延在方向に隣接する板羽根２６間の距離、軸部２２の軸方向視での軸部２２からの突出方向などは任意である。更に、補助翼２０の補助羽根２４は、図４に示すように、軸部２２の周囲に螺旋状に設置された板状部材２８で構成されていてもよく、このような板状部材２８が断続的に２枚以上設けられていてもよいものである。また、攪拌装置１０は、重機７０としてのリーダ付油圧式大口径削孔機に装着されて使用されてもよく、この場合は、リーダ付油圧式大口径削孔機の作業機のリーダに沿って上下方向に移動するように取り付けられる。

【0034】

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図２及び図３に示すように、重機７０の作業機７２に取り付けられて使用されるものであって、図１に示すように、本体部１２及び補助翼２０を含んでいる。本体部１２はロッド状をなし、その先端に、複数の切削刃１６を有する攪拌翼１４が取り付けられている。すなわち、本体部１２は、その後端側が重機７０の作業機７２に取り付けられた状態で、先端側の攪拌翼１４が回転されることで、地盤Ｇに貫入されながら複数の切削刃１６によって地盤Ｇを掘削するようになっている。更に、本体部１２は、攪拌翼１４の近傍に改良材及び／又はエアを供給するための吐出口が設けられており、その吐出口から改良材及び／又はエアを供給しながら地盤Ｇを掘削することで、地盤Ｇの形成土と改良材及び／又はエアとを混合攪拌することができる。

【0035】

補助翼２０は、本体部１２の攪拌翼１４よりも後端側の位置に、本体部１２の延在方向に沿って取り付けられる長尺状のものであり、このとき、軸回転可能に本体部１２に取り付けられる。また、補助翼２０は、軸部２２と、この軸部２２の外周に沿って設けられた補助羽根２４とを含み、補助羽根２４が、複数の板羽根２６又は１枚以上の板状部材２８（図４参照）で構成される。具体的に、補助羽根２４が複数の板羽根２６により構成される場合、それら複数の板羽根２６は、軸部２２の回転方向に対し、板面が上下方向及び左右方向について同じ方向に傾いた状態で、軸部２２の外周に設けられる。すなわち、複数の板羽根２６は、軸部２２の延在方向が上下方向となる状態で、軸部２２の外周面に向かって各々が正面視されたときに、２つの板面が左上方向及び右下方向へ向く態様、或いは、２つの板面が左下方向及び右上方向へ向く態様で、全て同じ方向に傾いている。

【0036】

これに対し、図４に示すように、補助羽根２４が１枚以上の板状部材２８により構成される場合、板状部材２８は、１枚のときは連続する螺旋状に軸部２２の外周に設置され、２枚以上のときは断続する螺旋状に軸部２２の外周に設置される。すなわち、この場合においても、１枚以上の板状部材２８は、軸部２２の延在方向が上下方向となる状態で、軸部２２の外周面に向かって任意の位置から正面視されたときに、２つの板面が左上方向及び右下方向へ向く、或いは、２つの板面が左下方向及び右上方向へ向く態様で、一様に傾いている。これにより、補助翼２０を一方向（正方向）に軸回転させると、傾いた補助羽根２４によって上向き（後端向き）の力を周囲に作用させることができ、補助翼２０を他方向（逆方向）に軸回転させると、傾いた補助羽根２４によって下向き（先端向き）の力を周囲に作用させることができる。

【0037】

従って、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図２に示すように、地盤Ｇへ貫入される掘削時に、補助翼２０が正方向へ軸回転されることで、攪拌翼１４によって掘削された本体部１２の先端近傍に位置する土砂を、攪拌翼１４の後端側に位置する補助翼２０の補助羽根２４によって地面の方へと排出することができる。これにより、地盤Ｇ内の土圧を軽減することができるため、掘削効率を高めることが可能となる。また、図３に示すように、地盤Ｇからの引き抜き時には、補助翼２０が逆方向へ軸回転されることで、補助翼２０の周囲の土砂を、強制的に攪拌しながら攪拌翼１４の方へと送り込み、攪拌翼１４により攪拌することができる。これによって、改良が未熟な土塊部分が生じ難くなるため、密実な固化体を造成することができる。更に、再攪拌や羽根切り回数の増加の必要がなくなり、地盤Ｇの形成土と改良材とを効率よく攪拌することができることから、施工速度を向上させることが可能となる。

【0038】

また、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図１に示すように、補助翼２０の軸部２２が中空の管状をなすものであり、例えば軸部２２の後端にスイベルが設置されて改良材又はエアが供給されることで、軸部２２の内部を通して軸部２２の先端の吐出口３６から、改良材又はエアを吐出するように構成されている。これにより、本体部１２からの改良材やエアの吐出に加え、補助翼２０の軸部２２からも改良材やエアを吐出することができるため、地盤Ｇの形成土と改良材などとをより効率的に攪拌することができると共に、軸部２２の吐出口３６からの攪拌翼１４へ向けた吐出によって、攪拌翼１４への土砂などの付着を抑制することもできる。

【0039】

更に、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、攪拌翼１４と補助翼２０との双方が一対設けられるものであって、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂは、本体部１２の中心軸を挟む態様で設けられ、また、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂは、本体部１２の軸方向視で、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂに対応する位置に設けられる。すなわち、本体部１２の軸方向視で、一方の攪拌翼１４Ａと一方の補助翼２０Ａとが少なくとも一部で重なり、他方の攪拌翼１４Ｂと他方の補助翼２０Ｂとが少なくとも一部で重なるような位置関係で設けられる。これにより、本体部１２の中心軸を挟んだ位置で、一対の攪拌翼１４Ａ、１４Ｂによってバランスよく掘削及び攪拌を行うことができると共に、それぞれの攪拌翼１４Ａ、１４Ｂに対応した位置で、一対の補助翼２０Ａ、２０Ｂによって排土や攪拌翼１４Ａ、１４Ｂへの土砂の送り込みを行うことができる。このため、地盤Ｇの形成土の掘削や、地盤Ｇの形成土と改良材との攪拌を、より効率よく行うことが可能となる。

【0040】

加えて、本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０は、図２及び図３に示すように、取り付け先の重機７０が油圧ショベル７０Ａであると、主に浅層の地盤Ｇを対象とした施工で多く用いることができ、また、油圧ショベル７０Ａは小回りが利くため、様々な条件の現場での施工に対応することができる。これに対し、取り付け先の重機７０がリーダ付油圧式大口径削孔機である場合は、様々な深度での施工に対応することができ、更に、リーダ付油圧式大口径削孔機のリーダが攪拌装置１０のガイドとして作用するため、鉛直方向の施工精度の向上を期待することができる。
他方、本発明の実施の形態に係る機械攪拌工法は、上述したような本発明の実施の形態に係る攪拌装置１０を用いて実行されることで、攪拌装置１０に対応する同等の作用効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0041】

１０：攪拌装置、１２：本体部、１４（１４Ａ、１４Ｂ）：攪拌翼、１６：切削刃、２０（２０Ａ、２０Ｂ）：補助翼、２２：軸部、２４：補助羽根、２６：板羽根、２８：板状部材、７０：重機、７０Ａ：油圧ショベル、７２：作業機、Ｇ：地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】