(57)【要約】【課題】本発明は、地中に中詰材で柱状物を形成する方法において、効率的に中詰材を投入する技術を提供する。【解決手段】本発明は、地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントを提供する。このアタッチメントは、円筒部と、開閉蓋と、備える。円筒部は、中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である砕石投入孔が側面に形成されている。開閉蓋は、前記砕石投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐことができる。【選択図】図１
2010248885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントであって、
中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である砕石投入孔が側面に形成されている円筒部と、
前記砕石投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋と、
を備えるアタッチメント。
【請求項２】
請求項１記載のアタッチメントであって、さらに、
正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させる駆動装置に接続され、前記入力された正転方向の回転で前記地中を掘削し、前記入力された反転方向の回転で前記砕石に圧力を印加する螺旋部と、
を備え、
前記円筒部が、前記螺旋部と回転軸をほぼ共通にし、前記螺旋部の回転軸を外周から包囲し、前記螺旋部に対して軸方向の相対的な位置関係を拘束しつつ、前記螺旋部に対して回転可能に結合されているアタッチメント。
【請求項３】
請求項２記載のアタッチメントであって、
前記螺旋部が、前記円筒部の先端から突出し、前記突出した部分に前記円筒部の内径よりも広い掘削領域を掘削する掘削刃を有するアタッチメント。
【請求項４】
請求項３記載のアタッチメントであって、さらに、
前記螺旋部への正転方向の回転駆動力の入力に応じて前記円筒部が前記螺旋部と一体となって回転し、前記螺旋部への反転方向の回転駆動力の入力に応じて螺旋部側にのみ回転駆動力を伝達する回転駆動力伝達部と、
前記円筒部の反転を防止する反転防止機構と、
を備え、
前記円筒部が、正転方向の回転に応じて前記円筒部の周囲の土砂を上昇させるように形成された螺旋状のフィンを有するアタッチメント。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のアタッチメントであって、
前記開閉蓋が、前記円筒部の正転方向の回転によって、前記砕石投入孔を閉鎖する方向の力が前記地中から印加されるように構成されているアタッチメント。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアタッチメントであって、さらに、
地表面にほぼ平行な圧力面を有し、前記回転軸の方向に移動可能な表層保護板を備えるアタッチメント。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアタッチメントであって、さらに、
前記砕石投入孔に砕石を投入する砕石投入装置を備え、
前記砕石投入装置は、
前記開閉蓋を支持して前記砕石投入孔を開放状態とする開放保持部材と、
与えられた砕石を受け取る砕石受領部と、
前記砕石受領部から前記開放状態の砕石投入孔に砕石を移動させる砕石移動樋と、
を備え、
前記砕石移動樋が、
前記砕石受領部に接続された砕石移動樋本体と、
前記砕石移動樋本体に回動可能に接続され、先端部を前記砕石投入孔に接近させることによって前記砕石移動樋本体から前記砕石投入孔への砕石の移動を可能とする投入位置と、前記先端部が前記砕石投入孔から退避して前記円筒部を回転可能とする退避状態と、を含む複数の作動状態を有する砕石投入アダプタと、
を有し、
前記砕石投入アダプタが、前記円筒部の停止時において前記開放保持部材によって前記開閉蓋が前記開放状態とされているときに、前記砕石投入アダプタに加えられる砕石の重量に応じて前記投入位置となり、前記重量の消失に応じて前記退避状態とするための付勢部を有するアタッチメント。
【請求項８】
地中に砕石を含む砕石杭を形成する砕石杭形成装置であって、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアタッチメントと、
正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させて、前記アタッチメントを駆動する駆動装置と、
を備える砕石杭形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を改良するための装置に関し、特に地中に砕石杭を形成して地盤を改良するためのアタッチメントおよびそのアタッチメントを備える砕石杭形成装置に関する。
【０００２】
液状化対策の地盤改良工法として、従来からグラベルドレーン工法が提案されている。グラベルドレーン工法とは、砂利、砕石、コンクリート殻といった粒状物である中詰材を地中に柱状に投入して締固めする工法である。グラベルドレーン工法は、一般にケーシングとケーシング内のスラストスクリュウが相逆回転する二重回転機構を備えたダブルオーガを使用して行われる。ダブルオーガは、ケーシング内の空間を利用して地中に中詰材を投入することを可能とし、スラストスクリュウの押圧力で中詰材の締固めを行うことができる。グラベルドレーン工法は、地震時において液状化現象の原因となる間隙水の排出路を中詰材で形成するとともに、中詰材の締固めを十分に行うことで液状化を抑制することができる。
【０００３】
このように、グラベルドレーン工法では、中詰材の締固めを十分に行うことが要請されるので、振動や静圧を利用して中詰材を締固めするための種々の方法が提案されている。たとえば特許文献１には、ダブルオーガを使用し、所定のサイクルでパイプケーシングに対して相対的にスラストスクリュウを昇降させることによって、中詰材の締固めを行う方法が提案されている（たとえば要約や段落００３０）。この方法によれば、中詰材の締固め時の振動や騒音を伴うことなく、十分な中詰材の締固めが実現でき、液状化現象を確実に防止することができると記載されている（たとえば段落００３６乃至００４０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来は、パイプケーシングへの中詰材の投入の効率化という観点からは未検討であった。
【０００６】
本発明は、中詰材で地中に柱状物を形成する方法において、効率的に中詰材を投入する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成や態様として例示される技術を提供することができる。
第１構成例は、地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントを提供する。このアタッチメントは、円筒部と、開閉蓋と、備える。円筒部には、中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である砕石投入孔が側面に形成されている。開閉蓋は、前記砕石投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐことができる。
【０００８】
第１構成例のアタッチメントは、砕石投入孔が側面に形成された円筒部を有するので、円筒部の側面から砕石を投入して地中に砕石杭を形成することができる。この砕石投入孔は回転軸の方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔なので、砕石杭の形成に伴って円筒部が上昇しても砕石投入孔の長軸方向の長さの範囲で砕石投入位置を地上に対して固定することができる。これにより、作業の効率化を図ることができる。一方、円筒部は、砕石投入孔を円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋を有するので、地中においては円筒部の外部の圧力で砕石投入孔が閉鎖され、土砂の浸入を抑制することができる。これにより、簡易かつ効率的な砕石杭の形成作業を実現させることができる。
【０００９】
なお、アタッチメントは、アタッチメント自体が掘削機能と砕石杭形成機能の双方を有するように構成しても良いし、あるいは別途掘削された孔にアタッチメントを挿入して砕石杭を形成するように構成しても良い。また、砕石は、広い意味を有し、自然砕石や砂利、砂といった自然物、あるいはコンクリートの破片、廃瓦、鉱津といった人工物などを含む。ただし、自然物を使用すれば、地盤改良に起因する土壌汚染を防止することができるとともに、地中に人工物を残存させないことによって将来的な人工物の撤去の必要性を予め排除することもできるので、土地の資産価値の下落を抑制することができるという利点がある。一方、コンクリートの破片等の廃棄物を使用すれば、地盤改良の材料として廃棄物を有効利用することができるという利点がある。
【００１０】
第２構成例は、第１構成例のアタッチメントにおいて、さらに、螺旋部を備える。螺旋部は、正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させる駆動装置に接続されている。駆動装置から、入力された正転方向の回転で地中を掘削し、入力された反転方向の回転で砕石に圧力を印加する。一方、円筒部が、螺旋部と回転軸をほぼ共通にし、螺旋部の回転軸を外周から包囲し、螺旋部に対して軸方向の相対的な位置関係を拘束しつつ、螺旋部に対して回転可能に結合されている。
【００１１】
第２構成例のアタッチメントは、正転方向（掘削方向）の駆動においては螺旋部で砕石杭形成用の孔を掘削することができる一方、反転方向（圧力印加方向）の駆動においては螺旋部で砕石を加圧することができる。一方、円筒部は、螺旋部に対して軸方向の相対的な位置関係を拘束するように結合されているので、砕石からの反力を利用して円筒部の上昇のための駆動力を軽減させることも可能である。
【００１２】
このように、第２構成例のアタッチメントは、掘削から砕石杭の形成までの主要な作業を一貫して行うことができる。さらに、円筒部は、螺旋部に対して回転可能に結合されているので、砕石杭形成中に螺旋部が回転していても加圧投入孔を一定の方向に向けておくことも可能である。
【００１３】
第３構成例のアタッチメントは、第２構成例のアタッチメントにおいて、螺旋部が、円筒部の先端から突出し、この突出した部分に円筒部の内径よりも広い掘削領域を掘削する掘削刃を有するので、掘削時の円筒部の負荷を小さくすることができるとともに、砕石の締め固め作業においては円筒部の部分にまで渡って砕石杭の上面に対して締め固めを行うことができる。円筒部には、掘削刃を装備しても装備しなくても良いが、装備しなければ円筒部への負荷を顕著に低減することができるので、円筒部への長孔の形成に対して大きな設計自由度を与えることができる。
【００１４】
第４構成例は、第３構成例のアタッチメントにおいて、さらに、回転駆動力伝達部と、反転防止機構とを備える。回転駆動力伝達部は、螺旋部への正転方向の回転駆動力の入力に応じて円筒部が螺旋部と一体となって回転し、螺旋部への反転方向の回転駆動力の入力に応じて螺旋部側にのみ回転駆動力を伝達する。反転防止機構は、円筒部の反転を防止する。一方、円筒部が、正転方向の回転に応じて円筒部の周囲の土砂を上昇させるように形成された螺旋状のフィンを有する。
【００１５】
第４構成例のアタッチメントは、正転方向（掘削方向）の駆動においては、自動的に螺旋部と円筒部が一体として回転する作動状態となる。これにより、螺旋部で掘削した土砂を円筒部が有するフィンで地上に掘削土砂を排出することができる。一方、反転方向（圧力印加方向）の駆動においては、螺旋部で砕石に圧力を印加するとともに、円筒部が自動的に回転を停止して砕石投入位置を固定させることができる。この結果、円滑な掘削と簡易な砕石杭の形成作業とを実現させることができる。
【００１６】
第５構成例は、第１ないし第４のいずれかの構成例のアタッチメントにおいて、開閉蓋が、円筒部の正転方向の回転によって、砕石投入孔を閉鎖する方向の力が地中から印加されるように構成されているので、掘削の際の回転時における円筒部内への土砂の浸入を顕著に低減させることができる。
【００１７】
第６構成例は、第１ないし第５のいずれかの構成例のアタッチメントにおいて、さらに、地表面にほぼ平行な圧力面を有し、回転軸の方向に移動可能な表層保護板を備えるので、地表面近傍の地盤の緩みを予め効果的に防止することができる。
【００１８】
第７構成例は、第１ないし第６のいずれかの構成例のアタッチメントにおいて、さらに、砕石投入孔に砕石を投入する砕石投入装置を備える。砕石投入装置は、開放保持部材と、砕石受領部と、砕石移動樋と、を備える。開放保持部材は、開閉蓋を支持して砕石投入孔を開放状態とする。砕石受領部は、与えられた砕石を受け取る。砕石移動樋は、砕石受領部から開放状態の砕石投入孔に砕石を移動させる。砕石移動樋が、砕石受領部に接続された砕石移動樋本体と、砕石投入アダプタと、を有する。砕石投入アダプタは、砕石移動樋本体に回動可能に接続され、先端部を砕石投入孔に接近させることによって砕石移動樋本体から砕石投入孔への砕石の移動を可能とする投入位置と、先端部が砕石投入孔から退避して円筒部を回転可能とする退避状態と、を含む複数の作動状態を有する。砕石投入アダプタが、円筒部の停止時において開放保持部材によって開閉蓋が開放状態とされているときに、砕石投入アダプタに加えられる砕石の重量に応じて投入位置となり、重量の消失に応じて退避状態とするための付勢部を有する。
【００１９】
第７構成例のアタッチメントは、砕石投入孔から退避して円筒部を回転可能とする退避状態と、円筒部の停止時に砕石の移動を可能とする投入状態と、を含む複数の作動状態を有する砕石投入装置を有するので、掘削時から砕石杭形成時まで砕石投入装置の砕石受領部を移動させる必要がない。さらに、退避状態と投入状態とは、砕石の投入状態に応じて自動的に切り替えられるので、予め操作ミスを防止することができる。これにより、オペレータの負担を顕著に軽減することができるとともに、施工の信頼性を高めることができる。
【００２０】
第８構成例は、地中に砕石を含む砕石杭を形成する砕石杭形成装置を提供する。この砕石杭形成装置は、アタッチメントと駆動装置とを備える。アタッチメントは、第１ないし第７のいずれか１つの構成例のものである。駆動装置は、正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させてアタッチメントを駆動する。
【００２１】
なお、本発明は、上述の装置に限られず、たとえば砕石杭形成方法、砕石杭形成装置を制御する制御装置といった種々の構成で実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
第１構成例は、簡易かつ効率的な砕石杭の形成作業を実現させることができる。第２構成例は、掘削から砕石杭の形成までの主要な作業の全て行うことができる。第３構成例は、掘削時の円筒部の負荷を小さくして円筒部への長孔の形成に対して大きな設計自由度を与えることができるとともに、砕石の締め固め作業においては円筒部の部分にまで渡って砕石杭の上面に対して締め固めを行うことができる。第４構成例は、円滑な掘削と簡易な砕石杭の形成作業とを実現させることができる。第５構成例は、掘削の際の回転時における土砂の浸入を顕著に低減させることができる。第６構成例は、地表面近傍の地盤の緩みを予め効果的に防止することができる。第７構成例は、砕石投入位置の移動を不要とし、作業性を顕著に改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例に係る砕石杭形成装置１００の構成を示す説明図。
【図２】第１実施例のアタッチメントＴを別の角度から見た図を示す説明図。
【図３】第１実施例のパイプケーシング１２とインナースクリューオーガー２９の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第１実施例に係る砕石杭形成方法の工程を示すフローチャート。
【図５】プレス板１１０の接地状態における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図６】第１実施例のプレス板１１０とその近傍の構成を示す拡大図。
【図７】掘削準備工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図８】砕石予備投入前におけるパイプケーシング１２および砕石投入装置３３０の状態を示す側面図。
【図９】砕石予備投入前におけるパイプケーシング１２および砕石投入装置３３０の状態を示す平面図。
【図１０】砕石予備投入時におけるパイプケーシング１２および砕石投入アダプタ３３２の状態を示す側面図。
【図１１】砕石予備投入時におけるパイプケーシング１２および砕石投入装置３３０の状態を示す平面図。
【図１２】掘削工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図１３】掘削完了工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図１４】砕石形成工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図１５】砕石形成工程における砕石投入装置３３０の状態を示す説明図。
【図１６】施工完了工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図１７】本発明の第２実施例に係る砕石杭形成装置１００ａの概略全体を示す説明図。
【図１８】図１７の概略正面図
【図１９】図１８の３−３線に沿う拡大断面図。
【図２０】図１８の下端部を抽出して示す拡大図。
【図２１】図２０の平面図。
【図２２】図１７の６−６線に沿う拡大断面図。
【図２３】開閉扉の開放状態を示す図２２に対応する断面図。
【図２４】開閉扉を抽出して示す正面図。
【図２５】コアーロッドのインナースクリューオーガーとパイプケーシングとの関係を抽出して示す断面図。
【図２６】コアーロッドのインナースクリューオーガーを抽出して示す拡大正面図。
【図２７】図２６の側面図。
【図２８】図２６の底面図。
【図２９】パイプケーシングに対する中込め材の投入状態を示す図２１に対応する平面図。
【図３０】図２９の側面図。
【図３１】図２９の１５−１５線に沿う拡大断面図。
【図３２】図２９の１６−１６線に沿う拡大断面図。
【図３３】図２９の１７−１７線に沿う拡大断面図。
【図３４】中込め材受け入れ口に対する中込め材投入シュートの差し込み状態を示す図２９と対応する平面図。
【図３５】図３４の１９−１９線に沿う拡大断面図。
【図３６】振れ止め用包囲枠の変形実施形態を示す平面図。
【図３７】図３６の側面図。
【図３８】包囲枠の遊転ローラーを抽出して示す正面図。
【図３９】ワンウエイクラッチ機構を抽出して示す断面図。
【図４０】図３９の２４−２４線に沿う拡大断面図。
【図４１】図４０の２５−２５線に沿う拡大断面図。
【図４２】コアーロッドの逆回転状態を示す図４１に対応する断面図。
【図４３】パイプケーシングの制動機構を抽出して示す側面図。
【図４４】図４３の２８−２８線に沿う拡大断面図。
【図４５】パイプケーシングの停止状態を示す図４３に対応する側面図。
【図４６】図４５の３０−３０線に沿う拡大断面図。
【図４７】建設機械への取付準備状態を示す説明図。
【図４８】地盤の掘削作用過程を示す説明図。
【図４９】掘削穴の造成終了状態を示す説明図。
【図５０】図４９からの引き上げ作用過程を示す説明図。
【図５１】ドレーン杭の埋設終了状態を示す説明図。
【図５２】ドレーン杭の埋設による住宅の地盤改良状態を示す説明図。
【図５３】変形例のインナースクリューオーガーとパイプケーシングを示す断面図。
【図５４】変形例のインナースクリューオーガーとパイプケーシングを示す断面図。
【図５５】変形例のインナースクリューオーガーとパイプケーシングを示す底面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、たとえば以下の特徴を単独あるいは組み合わせて備えることによって好ましい形態として実現することもできる。
（特徴１）インナースクリューオーガー２９（螺旋部の一例）は、回転直径が下方へ行く程徐々に大きく変化した上段羽根部２９ａと中段羽根部２９ｂ並びに下段羽根部２９ｃを具備し、下段羽根部２９ｃだけがパイプケーシング１２の下端部から露出ている。
（特徴２）開閉扉Ｄは、ゴムや合成樹脂などの弾性変形可能な膜材から構成されている。
（特徴３）開閉扉Ｄには、補強金属骨１８と補強布１７の少なくとも一方が埋設一体化されている。
（特徴４）アタッチメントは、砕石杭の施工状態（たとえば掘削深度や掘削トルク）を監視し、オペレータに注意を喚起する施工管理装置ＴＣ（制御装置の一例）を備えている。
【００２５】
以下では、上述の特徴を踏まえて本発明の作用や効果を明確に説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順序に従って説明する。
Ａ．本発明の第１実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法：
Ｂ．本発明の第２実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法：
Ｃ．変形例：
【００２６】
Ａ．本発明の第１実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法：
図１は、本発明の第１実施例に係る砕石杭形成装置１００の構成を示す説明図である。砕石杭形成装置１００は、建設機械としての小型地盤改良機Ｍと、小型地盤改良機Ｍに装着されたアタッチメントＴと、を備えている。小型地盤改良機Ｍは、図１に示されるように、地盤改良機本体構造１と、運転席としてのキャビン７と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ６と、施工時において小型地盤改良機Ｍの揺動を抑制するアウトリガー５と、を備える。
【００２７】
小型地盤改良機Ｍは、さらに、アタッチメントＴを操作するための構成として、アタッチメントＴにモーター出力軸２７を介して回転駆動力を供給する回転駆動源１１と、昇降ガイドレール９を有するリーダー４と、リーダー４を支持するためのリーダー取付ベース２と、リーダー４の傾きを操作する油圧シリンダー３と、リーダー４の下端部においてリーダー４と一体的に形成されている延長脚柱１０と、を備えている。
【００２８】
図２は、第１実施例のアタッチメントＴを別の角度から見た図を示す説明図である。アタッチメントＴは、図１および図２に示されるように、フィン１３が設けられたパイプケーシング１２（円筒部の一例）と、インナースクリューオーガー２９（螺旋部の一例）と、パイプケーシング１２の振れ止め用の包囲枠３２と、二股のフォーク形状を有するハンガーステー６４（図１）と、カム凸子６３を有するトップカバーケース５５と、砕石投入装置３３０と、取付プレート３７（図１）と、支持アーム３９（図１）と、アタッチメントＴによる施工状態を管理する施工管理装置ＴＣ（図１）と、を備えている。パイプケーシング１２には、中込め材受け入れ口１４（砕石投入孔の一例）が形成され（図１）、開閉蓋Ｄによって塞がれているが、その詳細については後述する。
【００２９】
図３は、第１実施例のパイプケーシング１２とインナースクリューオーガー２９の構成を示す断面図である。インナースクリューオーガー２９の構成は、第２実施例に詳細に開示されているが、ここでも簡単に説明する。インナースクリューオーガー２９は、回転入力軸２６およびコアーロッド２２と一体的に構成されている。回転入力軸２６は、回転駆動源１１のモーター出力軸２７に接続されている。回転入力軸２６は、モーター出力軸２７の回転駆動力に応じて回転し、その回転駆動力を一体的に結合されたコアーロッド２２を介してインナースクリューオーガー２９に伝達する。
【００３０】
コアーロッド２２は、軸受け管２３と放射ステー２４とでパイプケーシング１２に回転可能に結合され、パイプケーシング１２と回転軸を共通にしている。一方、パイプケーシング１２は、その周囲に螺旋状のフィン１３を有している。フィン１３は、インナースクリューオーガー２９の螺旋と同一方向の螺旋形状を有している。すなわち、掘削する際には、パイプケーシング１２とインナースクリューオーガー２９は、同一方向に回転することになる。これにより、インナースクリューオーガー２９の掘削によって生じた掘削土砂がフィン１３によって地表に運搬されることになる。
【００３１】
なお、このような二重回転機構を備える掘削装置として、図示しないドーナツオーガ（ダブルオーガ）が広く知られている。しかし、ドーナツオーガは、ケーシングとケーシング内スクリューを相互に逆回転させることによって、リーダー４や小型地盤改良機Ｍの負荷を軽減して、鉛直精度の高い杭を施工するために二重反転機構としていることが周知である。したがって、本実施例のように、螺旋形状を同一方向とすることは、当業者の技術常識に反するものである。
【００３２】
さらに、第１実施例のパイプケーシング１２およびインナースクリューオーガー２９は、以下の点においても従来のドーナツオーガと相違する。すなわち、従来のドーナツオーガでは、パイプケーシング側の先端にも掘削刃が装備されているのに対して、第１実施例のパイプケーシング１２の先端部には掘削刃が装備されていない。一方、第１実施例のインナースクリューオーガー２９は、その先端の下段羽根部２９ｃがパイプケーシング１２から突出して、パイプケーシング１２の直径に相当する範囲を掘削可能な径を有している。このように、第１実施例における掘削のメカニズムは、従来のドーナツオーガのものと根底から相違するものであることが分かる。
【００３３】
このようなメカニズムの本質的相違は、パイプケーシング１２への中込め材受け入れ口１４の形成と有機的な関係を有している。パイプケーシング１２の側面への中込め材受け入れ口１４の形成は、パイプケーシング１２の剛性や強度を低下させるので、パイプケーシング１２自体による掘削を極めて困難とする。しかし、本願発明者は、掘削時においては、掘削をインナースクリューオーガー２９に担当させるとともに、パイプケーシング１２を掘削土砂の運搬に利用することによって、パイプケーシング１２に必要とされる剛性や強度を低減させているのである。このように、本構成は、インナースクリューオーガー２９が地中を掘削し、この掘削によって生じた土砂をフィン１３によってパイプケーシング１２の外側を経由させて地表に排出するというユニークな掘削方法を実現しているのである。これにより、パイプケーシング１２への中込め材受け入れ口１４の形成が実用的に可能となるのである。ただし、パイプケーシング１２への掘削刃の装備を完全に排除するものではなく、パイプケーシング１２側に補助的な掘削刃を装備するようにしても良い。このようにしても掘削時のパイプケーシング１２の負担を軽減することができるからである。
【００３４】
アタッチメントＴは、本実施例では、さらに、トップカバーケース５５の内部において、回転入力軸２６とコアーロッド２２との間にワンウエイクラッチ機構（後述）を備えている。ワンウエイクラッチ機構は、掘削時の回転方向の駆動においては、自動的にインナースクリューオーガー２９とパイプケーシング１２が一体として回転する作動状態となる。これにより、上述のようにインナースクリューオーガー２９で掘削した土砂をパイプケーシング１２が有するフィン１３で地上に掘削土砂を排出することができる。一方、掘削時の回転方向と逆方向の回転駆動においては、インナースクリューオーガー２９で砕石に圧力を印加するとともに、パイプケーシング１２が自動的に回転を停止して中込め材受け入れ口１４の回転方向の位置を固定させることができる。なお、ワンウエイクラッチ機構（回転駆動力伝達部の一例）の詳細については第２実施例で詳述する。
【００３５】
アタッチメントＴは、図１に示されるように、以下のような形態で小型地盤改良機Ｍに装着されている。アタッチメントＴが有する包囲枠３２と砕石投入装置３３０は、それぞれ取付プレート３７と支持アーム３９とによって小型地盤改良機Ｍの延長脚柱１０に結合されている。アタッチメントＴのインナースクリューオーガー２９は、回転入力軸２６とモーター出力軸２７とを介して、小型地盤改良機Ｍの回転駆動源１１に接続されている。一方、小型地盤改良機Ｍのハンガーステー６４は、カム凸子６３とともに、パイプケーシング１２が一方向にのみ回転するようにするための反転防止機構を構成している。このような構成を有する砕石杭形成装置１００は、次に説明する工程によって地中に砕石杭を形成することができる。
【００３６】
図４は、本発明の第１実施例に係る砕石杭形成方法の工程を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、オペレータは、図１に示される状態において、杭芯位置合わせ工程を実行する。杭芯位置合わせ工程とは、予め設定された砕石杭形成位置に砕石杭を形成することができるように、インナースクリューオーガー２９の先端を砕石杭形成位置の中心に合わせる工程である。この位置合わせは、クローラ６の駆動によって小型地盤改良機Ｍの位置と方向を調整することによって行われる。
【００３７】
杭芯位置合わせ工程では、オペレータは、さらに、アウトリガー５（図１）を操作して小型地盤改良機Ｍの位置を固定する。これにより、施工時における小型地盤改良機Ｍの揺動や位置ずれを抑制することができる。オペレータは、アウトリガー５による小型地盤改良機Ｍの固定を確認した後に、リーダー４の重力方向に対する鉛直性を確認し、必要に応じて微調整を行う。
【００３８】
オペレータは、鉛直性を確認した後に、図５に示されるように、プレス板１１０（表層保護板の一例）を地表まで下降させて接地させる。プレス板１１０を接地させるのは、掘削開始時における地表面近傍の表層部のゆるみを抑制するためである。
【００３９】
図６は、第１実施例のプレス板１１０（下降前）とその近傍の構成を示す拡大図である。アタッチメントＴは、さらに、プレス板１１０を昇降させる油圧アクチュエータ１１１を備えている。油圧アクチュエータ１１１は、リーダー４の下端部において一体的に形成されている延長脚柱１０に支持されている。プレス板１１０は、アタッチメントＴによって掘削される掘削孔の周囲の地表を加圧することができる。
【００４０】
ステップＳ２００では、オペレータは、図７に示されるように、掘削準備工程を実行する。掘削準備工程とは、掘削するための準備工程であって、基準位置設定工程と、ケーシング下降工程と、砕石予備投入工程と、を含む工程である。基準位置設定工程は、掘削の際の掘削深さの基準となる位置を設定する工程である。基準位置設定工程では、オペレータは、プレス板１１０が地表に接地した状態において、施工管理装置ＴＣに所定の入力（たとえばボタン（図示せず）を押す。）を行うことによって基準位置を設定することができる。
【００４１】
ケーシング下降工程は、パイプケーシング１２の下端が地表に接地するまで下降させる工程である。これにより、図７に示されるように、インナースクリューオーガー２９の先端部が地中に侵入して地表にアタッチメントＴが固定された状態において、パイプケーシング１２の下端が地表によって封鎖されることになる。パイプケーシング１２の昇降量は、たとえばリーダー４が有する図示しないポテンショメータによって計測することができる。
【００４２】
砕石予備投入工程は、砕石投入装置３３０から中込め材受け入れ口１４を介して砕石を予備的に投入する工程である。投入される砕石の量は、本発明の発明者の実験によれば、パイプケーシング１２の下端から５０ｃｍ（±１０ｃｍ）程度とすることが好ましいことが確認されている。投入された砕石は、アタッチメントＴによる掘削時にパイプケーシング１２の下端を閉塞し、パイプケーシング１２の内部への掘削土砂の侵入を防止する。本明細書では、砕石は、広い意味を有し、自然砕石や砂利、砂といった自然物、あるいはコンクリートの破片、廃瓦、鉱津といった人工物などを含む。ただし、自然物を使用すれば、地盤改良に起因する土壌汚染を防止することができるとともに、地中に人工物を残存させないことによって将来的な人工物の撤去の必要性を予め排除することもできるので、土地の資産価値の下落を抑制することができるという利点がある。一方、コンクリートの破片等の廃棄物を使用すれば、地盤改良の材料として廃棄物を有効利用することができるという利点がある。
【００４３】
図８は、砕石予備投入前におけるパイプケーシング１２および砕石投入装置３３０の状態を示す側面図である。図９は、砕石予備投入前におけるパイプケーシング１２および砕石投入装置３３０の状態を示す平面図である。砕石投入装置３３０は、中込め材収容ホッパー３３に供給された中込め材を中込め材投入シュート３４（砕石移動樋本体の一例）を介して、パイプケーシング１２の内部に投入する。パイプケーシング１２の内部への中込め材の投入は、パイプケーシング１２の側面に形成された中込め材受け入れ口１４から行われる。中込め材受け入れ口１４への投入は、砕石投入装置３３０に装備された開放支持部材３３１および砕石投入アダプタ３３２と、を利用して行われる。
【００４４】
パイプケーシング１２には、パイプケーシング１２の回転軸方向（Ｚ軸方向）を長軸とする長孔（本実施例では矩形）としての中込め材受け入れ口１４が形成されている。中込め材受け入れ口１４は、弾性体で形成されている平面形状の開閉蓋Ｄによってパイプケーシング１２の外部方向から塞がれている。開閉蓋Ｄは、パイプケーシング１２の螺進方向Ｆの先行側の中込め材受け入れ口１４の端部側の一辺である固定部Ｄｆでパイプケーシング１２に締結されているとともに、他の辺で開放されている。これにより、パイプケーシング１２の掘削時の回転によって、中込め材受け入れ口１４を閉鎖する方向の力が地盤から印加されるので、掘削の際の回転時における土砂や水の浸入を顕著に低減させることができる。
【００４５】
開閉蓋Ｄは、必ずしも弾性体で構成する必要は無く、また、平坦である必要もない。ただし、弾性体で構成すると、地盤からの圧力で中込め材受け入れ口１４の形状や付着した土砂等に沿って変形するので、高い機密性を実現することができることが本願発明者の試験と解析とによって確認された。一方、開閉蓋Ｄを平坦形状とすれば、３次元形状で形成する場合よりも簡易に製造することができる。なお、開閉蓋Ｄの構成については、第２実施例で詳しく説明する。
【００４６】
砕石投入装置３３０は、以下の構成を有する開放支持部材３３１および砕石投入アダプタ３３２を使用して中込め材投入シュート３４から中込め材受け入れ口１４に中込め材を供給する。開放支持部材３３１は、中込め材投入シュート３４に固定された開放支持部材ベース３３１ｂと、開放支持部材ベース３３１ｂに対してＺ軸回りに回転可能にヒンジ（図示省略）で結合された旋回支持部３３１ａと、を備えている。一方、砕石投入アダプタ３３２は、中込め材投入シュート３４に固定された砕石投入アダプタベース３３２ｂと、砕石投入アダプタベース３３２ｂに対してＸ軸回りに回転可能にヒンジ（図示省略）で結合された旋回アダプタ部３３２ａと、旋回アダプタ部３３２ａに装着された付勢錘３３２ｃと、を備えている。付勢錘３３２ｃは、旋回アダプタ部３３２ａが中込め材投入シュート３４の出口を閉鎖するように上方方向に付勢されている。
【００４７】
図８および図９から分かるように、砕石予備投入前における砕石投入装置３３０の状態では、パイプケーシング１２は、砕石投入装置３３０の干渉を受けることなく回転することができる。この状態では、旋回アダプタ部３３２ａは、前述のように付勢錘３３２ｃによって中込め材投入シュート３４の出口を閉鎖するように上方方向に付勢されている。一方、旋回支持部３３１ａは、パイプケーシング１２の回転時において、仮にパイプケーシング１２に接触しても自動的に退避するように旋回するように構成されている。なお、付勢は、バネによって行ってもよい。
【００４８】
このように、地盤の掘削に使用するパイプケーシング１２を側方向から貫通する中込め材受け入れ口１４を形成する構成や、中込め材受け入れ口１４を塞ぐ開閉蓋Ｄを簡易に製造可能な平坦形状とすることによってパイプケーシング１２の断面形状を非円形とする構成は、出願時の当業者の技術常識を根底から覆すものである。パイプケーシング１２の側方に貫通孔を形成すると、パイプケーシング１２の機密性の確保を困難として土砂や水の浸入を防ぐことが困難で、加えてパイプケーシング１２の剛性や強度を低下させるので、事実上不可能な構成として検討すらされていなかった。さらに、パイプケーシング１２の外径の一部において、たとえば本実施例では、外径の２０％以上の部分で螺旋形状のフィンが欠落しているので、土砂の排出も困難になると考えられる。しかも、パイプケーシング１２の断面形状を非円形とすると、土砂の排出性とも相俟って掘削時のトルクが過度に上昇するので、掘削自体が困難になると考えられていたからである。
【００４９】
図１０は、砕石予備投入時におけるパイプケーシング１２および砕石投入アダプタ３３２の状態を示す側面図である。図１１は、砕石予備投入時におけるパイプケーシング１２および砕石投入装置３３０の状態を示す平面図である。なお、図１０では、砕石投入アダプタ３３２の状態を見えやすくするために開放支持部材３３１の図示が省略されている。砕石予備投入では、オペレータは、前準備として弾性体である開閉蓋Ｄを手で開けるとともに、開閉蓋Ｄを旋回支持部３３１ａに係合させて保持させる。
【００５０】
オペレータは、保持状態を確認した後に、中込め材収容ホッパー３３に砕石を投入する。投入された砕石は、中込め材投入シュート３４に流れ、その重量で旋回アダプタ部３３２ａを押すことになる。旋回アダプタ部３３２ａは、砕石の重量によって旋回し、その先端が中込め材受け入れ口１４に挿入されることになる。これにより、砕石は、パイプケーシング１２の内部に投入されることになる。
【００５１】
このような構成を採用することによって、掘削時から砕石杭形成時まで砕石投入装置３３０の中込め材収容ホッパー３３を移動させる必要がなくなる。さらに、退避状態と投入状態は、砕石の投入状態に応じて自動的に切り替えられるので、予め操作ミスを防止することができる。これにより、オペレータの負担を顕著に軽減することができるとともに、施工の信頼性を高めることができる。
【００５２】
ステップＳ３００では、オペレータは、図１２に示されるように、掘削工程を実行する。掘削工程は、掘削深度を監視しつつ掘削を行う工程である。掘削深度は、本実施例では、プレス板１１０の下端（地表に接地）の基準位置からのパイプケーシング１２の先端位置の突出量として監視される。この基準位置は、ステップＳ２００において、施工管理装置ＴＣで使用される基準として設定された位置である。掘削深度の監視は、プレス板１１０とパイプケーシング１２の相対的な位置の計測として行われ、施工管理装置ＴＣにリアルタイムで入力される。施工管理装置ＴＣは、時系列データとして掘削時のアタッチメントＴへの出力トルクと掘削深度とを記録する。
【００５３】
施工管理装置ＴＣは、掘削深度が予め設定された所定の深度（たとえば１ｍ）に達したら、音声でオペレータに注意を喚起する。オペレータは、この音声に応じて、プレス板１１０を上昇させて地表から離す。掘削開始から所定の深度までの間において、プレス板１１０を地表に接地させた状態で維持するのは、掘削開始に起因する掘削孔の周囲の地盤の緩みを抑制するためである。
【００５４】
ステップＳ４００では、オペレータは、図１３に示されるように、掘削完了工程を実行する。掘削完了工程とは、原則として、予め設定された最大深度への到達に応じて掘削を終了させる工程である。ただし、オペレータは、予め設定された最大深度へ到達する前であっても、比較的に強固な地層への到達に応じて掘削を完了させることもできる。比較的に強固な地層は、地耐力（たとえばＮ値）が予め設定された以上の大きさを有する地層である。比較的に強固な地層への到達は、たとえば掘削時のアタッチメントＴへの出力トルクの上昇や掘削速度（単位時間当たりの掘削深度の量）の低下に応じて検知することができる。
【００５５】
このような掘削完了の方法は、本願発明者によって創作されたもので、掘削孔に形成される砕石杭による地耐力を実質的に顕著に上昇させることができる。具体的には、予め設定された最大深度への到達に応じて掘削を終了させれば、砕石杭の周面摩擦力を十分に大きくすることができる。砕石杭が十分に長くかつ地層変化に応じて直径が変化するからである。一方、比較的に強固な地層への到達に応じて掘削を完了すれば、砕石杭を比較的に強固な地層によって支えることができるので、砕石杭を基礎杭として利用する杭基礎としての考え方に基づく地盤改良の効果をも奏することになる。このような効果は、たとえば要求される長期許容応力度が比較的小さい木造住宅（必要長期許容応力度が２０ｋＮ／ｍ２乃至３０ｋＮ／ｍ２程度：木造住宅工事共通仕様書）において得に顕著な効果を奏する。一方、たとえば鉄骨造や鉄筋コンクリートの住宅（必要長期許容応力度が１００ｋＮ／ｍ２を超える場合を含む。）に対しても、たとえば単位面積当たりの砕石杭の数や砕石杭の直径、砕石杭形成時のインナースクリューオーガー２９の駆動トルクといったパラメータの調整によって対応することができるという広い適応性をも有している。
【００５６】
ステップＳ５００では、オペレータは、図１４に示されるように、砕石形成工程を実行する。砕石杭形成工程は、掘削によって形成された空間に砕石を投入・加圧して砕石杭を形成する工程である。砕石の投入は、砕石予備投入工程と同様の方法で行うことができる。砕石の投入は、中込め材収容ホッパー３３に対して、たとえばベルトコンベアによって継続的に行っても良いし、あるいはパワーショベルによって断続的に行っても良い。砕石の加圧は、インナースクリューオーガー２９を掘削時とは逆方向に回転させることによって行われる。
【００５７】
砕石の加圧量は、インナースクリューオーガー２９の駆動トルクの大きさを監視することによって間接的に制御される。施工管理装置ＴＣは、インナースクリューオーガー２９の駆動トルクが設定された上限トルクに達する毎に、音声でオペレータに注意を喚起する。オペレータは、これに応じて所定量（たとえば１０ｃｍ）だけインナースクリューオーガー２９を上昇させる。インナースクリューオーガー２９の上昇は、リーダー４には備えられた無端な伝動チェーンとその回走駆動モーター（図示省略）によって行われる。上昇駆動力は、インナースクリューオーガー２９の回転に起因して発生する砕石杭からの反力によって軽減される。パイプケーシング１２は、インナースクリューオーガー２９に対して回転軸方向の相対的な位置関係を拘束するように結合されているので、インナースクリューオーガー２９とともに上昇することになる。このような方法で砕石杭の形成が管理されているので、砕石の投入が継続的であっても断続的であっても、安定した品質の砕石杭を形成することができる。
【００５８】
図１５は、砕石杭形成工程における砕石投入装置３３０の状態を示す説明図である。砕石杭形成工程では、砕石杭の形成に応じてパイプケーシング１２およびインナースクリューオーガー２９が徐々に上昇するにも拘わらず、中込め材収容ホッパー３３を地上付近の位置に固定したままで砕石の投入を連続して行うことができる。中込め材受け入れ口１４がパイプケーシング１２の回転軸の方向に長軸を有する長孔であるとともに、弾性体の開閉蓋Ｄで塞がれているからである。中込め材受け入れ口１４は、地中においてはパイプケーシング１２の外部方向から塞ぐ開閉蓋Ｄで地中圧を受けて強固に閉鎖されているが、地上に露出して地中圧が消滅するとともに旋回支持部３３１ａによって自動的に開かれるからである。
【００５９】
このような構成は、以下のような利点を有している。
（１）砕石投入位置を低い位置とすることができるので、砕石杭形成装置１００の重心位置を低下させるとともに、砕石補給位置を低くすることもできる。これにより、小型軽量な小型地盤改良機Ｍでの施工と、上方からの砕石補給状態の監視と、安全な砕石補給と、を可能とすることができる。
（２）中込め材収容ホッパー３３の位置を固定することができるので、中込め材収容ホッパー３３への砕石の補給が容易となる。これにより、たとえば中込め材収容ホッパーを低位置に移動させて砕石を補給し、中込め材収容ホッパーを上昇させて投入といった繰り返し工程を回避することができる。
（３）パイプケーシング１２内での砕石の落下量を小さくすることができ、特にパイプケーシング１２が上昇して地上に露出するにしたがって、砕石の落下量が小さくなるので、施工時の騒音を顕著に低減させることが可能となる。
このような特徴は、特に狭小地や住宅地での効率的な作業を可能とするという顕著な効果を奏する。さらに、本実施例で形成される砕石杭は、住宅用の地盤改良に顕著な効果を奏するので、本構成は、住宅用の地盤改良に特に適していることが分かる。
【００６０】
このようにして、インナースクリューオーガー２９の深度が予め設定された深度（たとえば１ｍ）に達すると、施工管理装置ＴＣは、音声でオペレータに注意を喚起する。オペレータは、この音声に応じて、プレス板１１０を下降させる。プレス板１１０は、掘削孔の周囲に形成された掘削土砂を上方から加圧することによって、砕石形成時の地表面近傍の地盤の緩みを予め効果的に防止するとともに、表層付近の十分な砕石の締固めを効果的に実現することができる。これにより、砕石杭形成後において、たとえばランマー転圧といった表層の締固め作業の必要性を低減させることが可能となる。
【００６１】
さらに、インナースクリューオーガー２９が上昇し、掘削深度が予め設定された深度（たとえば０．５ｍ）に達すると、インナースクリューオーガー２９の回転速度を低下させて砕石杭の形成速度を低下させる。これにより、さらに効果的に砕石形成時の地表面近傍の地盤の緩みを抑制することができる。
【００６２】
ステップＳ６００では、オペレータは、図１６に示すように、施工完了工程を実行する。施工完了工程は、各砕石杭の形成後における後処理である。施工完了工程は、プレス板上昇工程と、ケーシング上昇工程と、リーダー傾斜工程と、アウトリガー上昇工程と、を含む工程である。なお、図１６では、砕石投入アダプタ３３２の状態を見えやすくするために開放支持部材３３１等が省略されている。
【００６３】
プレス板上昇工程は、インナースクリューオーガー２９の先端部が地中から露出することを確認した後に、オペレータが油圧アクチュエータ１１１を操作することによって行われる。ケーシング上昇工程は、パイプケーシング１２を上昇させることによってインナースクリューオーガー２９の先端部を地表から離す工程である。リーダー傾斜工程とは、地表から離れたアタッチメントＴを小型地盤改良機Ｍの方向に傾斜させることによって、砕石杭形成装置１００の重心位置をクローラ６の下面の図心位置に近づける工程である。アウトリガー上昇工程は、アウトリガー５を上昇させてクローラ６による小型地盤改良機Ｍの移動を可能とする工程である。
【００６４】
このように、第１実施例の砕石杭形成装置１００は、中込め材受け入れ口１４が側面に形成されたパイプケーシング１２を有するので、パイプケーシング１２の側面から砕石を投入して地中に砕石杭を形成することができる。中込め材受け入れ口１４は回転軸の方向に長軸を有する長孔なので、砕石杭の形成に伴ってパイプケーシング１２が上昇しても中込め材受け入れ口１４の長軸方向の長さの範囲で砕石投入位置を固定して作業の効率化を図ることができる。なお、本実施例では、中込め材受け入れ口１４は、連続した単一の長孔として形成されているが、たとえば途中で分断された複数の長孔として形成してもよい。
【００６５】
一方、パイプケーシング１２は、中込め材受け入れ口１４をパイプケーシング１２の外部方向から塞ぐ開閉蓋を有するので、地中においてはパイプケーシング１２の外部の圧力で中込め材受け入れ口１４が閉鎖され、土砂の浸入を抑制することができる。これにより、簡易かつ効率的な砕石杭の形成作業を実現させることができる。
【００６６】
Ｂ．本発明の第２実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法：
図１７〜図１９はその本発明の第２実施例に係る砕石杭形成装置１００ａ（本明細書では、埋設装置とも呼ばれる。）の概略全体を示しており、（Ｍ）は地盤改良用として施工現場に据え付け固定される杭打ち機や建柱車、パワーショベル、バックホー、その他の適当な小型建設機械（ベースマシン）であって、その機体フレーム（１）へリーダー取付ベース（２）と油圧シリンダー（３）により、垂立状態に調整支持される一定の長いリーダー（４）やアウトリガー（５）、走行用クローラ（６）、キャビン（７）などを装備している。なお、第２実施例の砕石杭形成装置１００ａは、プレス板１１０と油圧アクチュエータ１１１とが削除されるとともに、砕石投入装置３３０の構成が変更されている点で、第１実施例の砕石杭形成装置１００と相違し、他の構成において共通する。
【００６７】
上記リーダー（４）には図外の無端な伝動チェーンとその回走駆動モーターが設置されており、伝動チェーンと連結一体化された昇降台（８）が、リーダー（４）側の昇降ガイドレール（９）に沿って昇降作動されるようになっている。（１０）はそのリーダー（４）の下端部から一体的に垂下された剛性な延長脚柱、（１１）は上記昇降台（８）に組み付け一体化された回転駆動源であって、油圧モーターや電動モーターなどから成り、後述のコアーロッド（芯粁）を直接に回転駆動する。
【００６８】
（１２）は砂質などの軟弱な地盤（Ｅ）へ予定の掘削穴（Ｇ）を造成するためのパイプケーシング（鞘管）であって、一定な長さ（約６ｍ）と直径（約３２ｃｍ）並びに厚み（約６ｍｍ）の鋼管から成り、その円周面からは一定なピッチ（約２０ｃｍ）のフィン（１３）（以下では、アウタースクリューオーガーとも呼ばれる。）が約４ｃｍの一定高さだけ外向き一体的に突設されている。茲に、アウタースクリューオーガー（１３）は掘削時の推進力を発揮して、穴径が約４０ｃｍの掘削穴（Ｇ）を造成すると共に、地盤（Ｅ）の掘削した土砂（Ａ）を地表面まで自づと排出する。
【００６９】
但し、上記パイプケーシング（１２）の円周面における上端部と下端部とを除くほぼ全体の一定長さ分（Ｌ１）（約５．５ｍ）に亘っては、図１７〜図２３のような約９０度（α）だけ拡開する砕石投入孔（１４）（以下では、中込め材受け入れ口とも呼ばれる。）が、上下方向に沿い延在するほぼ長方形として切り欠き列設されている。しかも、その開口縁部から扉取付プレート（１５）と扉受け止め座（１６）との向かい合う左右一対が、内向き一体的に張り出されることにより、上記中込め材受け入れ口（１４）の開口幅（Ｗ１）が約１３．５ｃｍとして狭く限定されている。
【００７０】
（Ｄ）は上記中込め材受け入れ口（１４）を施蓋する対応的な長方形の開閉扉であって、ゴムや合成樹脂などの弾性変形可能な膜材から成り、図２２〜図２４のような一定の帯幅（Ｗ２）（約２２ｃｍ）と厚み（ｔ）（約１３ｍｍ）を有するが、これには引き裂けなどを防ぐ補強布（１７）と、折損などを防ぐ複数の平行な補強金属骨（１８）とが埋設一体化されている。
【００７１】
そして、このような開閉扉（Ｄ）における左右何れか一方の基端部（長辺）が上記扉取付プレート（１５）へ、点在分布する複数の固定ボルト（１９）とナット（２０）を介して枢着されており、上記パイプケーシング（１２）がアウタースクリューオーガー（１３）の螺進方向（Ｆ）へ回転（上方から見て右回転）される地盤（Ｅ）の掘削時に、残る他方の先端部（長辺）が上記扉受け止め座（１６）によって受け止められ、そのパイプケーシング（１２）の中込め材受け入れ口（１４）を密閉状態に保つこととなる関係にある。
【００７２】
つまり、上記パイプケーシング（１２）における円周面の一部はアウタースクリューオーガー（１３）の切り欠かれた長方形な中込め材受け入れ口（１４）として、これを施蓋する弾性膜材の開閉扉（Ｄ）により扁平化されているのである。（２１）は扉押えプレートであり、上記扉取付プレート（１５）と平行に延在することは言うまでもない。
【００７３】
他方、（２２）は上記パイプケーシング（１２）の回転軸線上に沿って、これよりも長く垂立するコアーロッド（芯杵）であり、一定な直径（約８ｃｍ）の鋼管から成る。（２３）はそのコアーロッド（２２）の軸受け管であり、上記パイプケーシング（１２）内の中途高さ位置へ図１９のように、数段の放射ステー（２４）を介して固定支持されている。
【００７４】
茲に、放射ステー（２４）はコアーロッド用軸受け管（２３）から放射状に張り出しており、上記パイプケーシング（１２）に受け入れられた中込め材（２５）が、その内部での目詰まり現象やブリッジ現象などを起さないようになっている。尚、中込め材（２５）として使用される自然砕石や砂利、コンクリートの破片、廃瓦、鉱津などの平均的な粒度は、約２〜４ｃｍである。
【００７５】
コアーロッド（２２）の上端部は回転入力軸（２６）として、上記昇降台（８）に組み付けられている回転駆動源（１１）のモーター出力軸（２７）へ、適当なチャッキング機構（図示省略）によって連結一体化されるようになっており、その不使用時にはコアーロッド（２２）を抜き取り分解することも可能である。
【００７６】
上記回転駆動源（１１）からの吊持状態にあるコアーロッド（２２）の下端部は、錐先（２８）として掘削時の先導作用を営なむことになる。（２９）は上記コアーロッド（２２）の円周面における下端部から一定長さ分（Ｌ２）（約４０〜６０ｃｍ）に亘って、約３ピッチだけ外向き一体的に張り出し造形されたインナースクリューオーガーであり、その回転直径が下方へ行く程徐々に大きく変化した上段羽根部（２９ａ）と中段羽根部（２９ｂ）並びに下段羽根部（２９ｃ）を具備している。
【００７７】
又、インナースクリューオーガー（２９）の下段羽根部（２９ｃ）だけは上記パイプケーシング（１２）の下端部から露出しており、そのパイプケーシング（１２）の開口下面を狭く制限する被覆状態にある。しかも、その最大の回転直径（ｄ）が図２５〜図２８から明白なように、上記パイプケーシング（１２）におけるアウタースクリューオーガー（１３）のそれとほぼ等しい寸法として、穴径が約４０ｃｍの掘削穴（Ｇ）を造成できるようになっている。
【００７８】
更に、上記インナースクリューオーガー（２９）の下段羽根部（２９ｃ）は約２０〜４０度の逃げ角（β）（又は約１００〜１４０度の刃先角）を有する言わば２枚として、放射対称型に振り分けられていると共に、その２枚羽根からは掘削刃（３０）が斜め下向き一体的に突出されてもいる。
【００７９】
つまり、上記パイプケーシング（１２）とコアーロッド（２２）とをそのスクリューオーガー（１３）（２９）の螺進方向（Ｆ）へ、一緒に回転（上方から見て右回転）させれば、そのコアーロッド（２２）におけるインナースクリューオーガー（２９）の下段羽根部（２９ｃ）が掘削刃（３０）と相侯って、地盤（Ｅ）を容易に掘削するようになっており、その際パイプケーシング（１２）の開口下面はインナースクリューオーガー（２９）の下段羽根部（２９ｃ）によって、狭く制限された被覆状態にあるため、地盤（Ｅ）の掘削された土砂（Ａ）が図２５のように、パイプケーシング（１２）の内部へ侵入し難く目詰まりし、その侵入した土砂はインナースクリューオーガー（２９）の上段羽根部（２９ａ）まで到達するや、自づと落下して、上記パイプケーシング（１２）の開口下面を閉塞してしまう結果、地盤（Ｅ）の掘削を支障なく進行させることができるのである。
【００８０】
他方、上記パイプケーシング（１２）の回転（右回転）を一旦停止させて、その内部へ中込め材（２５）を投入し、上記コアーロッド（２２）だけを掘削時との逆方向（Ｒ）へ回転（上方から見て左回転）させれば、そのインナースクリューオーガー（２９）における上記逃げ角（β）を保つ下段羽根部（２９ｃ）の下面が、掘削刃（３０）の下面も含む全体的な圧密カム面（３１）として、その逃げ角（β）に基き中込め材（２５）を下方と横方向（径方向）へ押し付けることになり、その中込め材（２５）を高密度に締め固めることができる。
【００８１】
その場合、上記パイプケーシング（１２）の開口下面を先に閉塞している掘削土砂（Ａ）は、コアーロッド（２２）の逆回転により自づと押し出され脱落すると共に、そのパイプケーシング（１２）の内部に投入された中込め材（２５）は、コアーロッド（２２）における回転直径が下方へ行く程徐々に大きくなるインナースクリューオーガー（２９）の羽根部（２９ａ）（２９ｂ）（２９ｃ）に沿って、上記パイプケーシング（１２）の開口した下面まで円滑に流れ落ちることとなり、そのコアーロッド（２２）がいたづらに過大な回転抵抗を受けることもない。
【００８２】
尚、図例では中込め材（２５）の粒径が平均的に約２〜４ｃｍ、掘削穴（Ｇ）の穴径が約４０ｃｍ、上記逃げ角（β）が約２０〜４０度であることとの関係上、コアーロッド（２２）におけるインナースクリューオーガー（２９）の下段羽根部（２９ｃ）を掘削刃（３０）付きの２枚羽根として造形しているが、その放射対称分布型の３枚羽根以上に造形しても良い。もっとも、１枚羽根ではコアーロッド（２２）の芯振れするおそれがあるため、好ましくない。
【００８３】
地盤改良用となる建設機械（Ｍ）のリーダー（４）からは、剛性な延長脚柱（１０）が一体的に垂下されている旨を既述したが、その延長脚柱（１０）にはパイプケーシング振れ止め用の包囲枠（３２）と、中込め材収容ホッパー（３３）を搭載した中込め材投入シュート（３４）とが付属設置されており、一定な地上高さ（ｈ）（約４０〜６０ｃｍ）での位置決め固定状態にある中込め材投入シュート（３４）から、上記パイプケーシング（１２）の内部へ中込め材（２５）を投入し得るようになっている。
【００８４】
即ち、パイプケーシング振れ止め用の包囲枠（３２）は図２０、図２１や図１９〜図３１に示すように、平面視のほぼＣ字形に湾曲された鋼板から成り、横向きに開口する扉逃し切欠（３５）を有している。（３６）はその包囲枠（３２）の胴面補強リブ、（３７）は同じく包囲枠（３２）の胴面から後向き一体的に張り出す平行な一対の取付プレートであり、複数の固定ボルト（３８）を介して上記リーダー（４）の延長脚柱（１０）へ、着脱自在に取り付けられている。
【００８５】
又、中込め材投入シュート（３４）は一定寸法（ｙ）（約１０ｃｍ）の段違い傾斜面を有する漏斗形であって、これに上方から図３３のような大きい漏斗形の中込め材収容ホッパー（３３）が、着脱自在に差し込み嵌合されている。但し、その中込め材（２５）の収容ホッパー（３３）と投入シュート（３４）は、予じめの連続一体的に作成された大型品であっても勿論良い。上記一定寸法（ｙ）の段違い傾斜面は、中込め材（２５）の集中による目詰まり現象やブリッジ現象を予防する。
【００８６】
（３９）は上記中込め材投入シュート（３４）の底部から一体的に張り出し延長された複数の剛性な支持アームであり、複数の固定ピン（４０）を介して上記リーダー（４）の延長脚柱（１０）へ、やはり着脱自在に取り付けられている。その取付使用状態では図２０、図２１から明白なように、中込め材投入シュート（３４）の角形底筒（４１）が上記パイプケーシング振れ止め用包囲枠（３２）の扉逃し切欠（３５）を正しく指向した横下がりの傾斜姿勢状態に保たれることとなる。その傾斜角度は一例として約３５度である。
【００８７】
（４２）は上記中込め材投入シュート（３４）の角形底筒（４１）へ進退自在に差し込み套嵌されたスライド口筒であり、これを作業者が図２９〜図３２のように、上記パイプケーシング（１２）の中込め材受け入れ口（１４）へ近づけるか、又は図３４、図３５のように中込め材受け入れ口（１４）の内部へ差し込んで、その開閉扉（Ｄ）を開放状態に保つこととなる。
【００８８】
（４３）はそのスライド口筒（４２）の底面に付属一体化された三角シューであり、開閉扉（Ｄ）を滑らかに弾性変形させて、その安定な開放状態を維持する。（４４）はスライド口筒（４２）の調整フックレバーであり、これに刻成された複数の凹溝（４５）を、スライド口筒（４２）から突出する係止ピン（４６）へ、択一的に係止させることによって、そのスライド口筒（４２）の位置決め調整を行なうようになっている。（４７）は上記調整フックレバー（４４）の枢支ピンである。
【００８９】
尚、図例では中込め材収容ホッパー（３３）が搭載された中込め材投入シュート（３４）を、リーダー（４）から垂下する延長脚柱（１０）へ取り付けているが、パイプケーシング（１２）の内部へ中込め材（２５）を投入できる限り、その中込め材収容ホッパー（３３）並びに中込め材投入シュート（３４）を建設機械（Ｍ）と別個な運搬車として、地表面を移動できるように定めても良い。
【００９０】
先の図２０、図２１や図２９〜図３２に基いて説明したパイプケーシング振れ止め用の包囲枠（３２）は、鋼板から平面視のほぼＣ字形に湾曲形成されているが、これに代えて、図３６〜図３８の変形実施形態に示すような包囲枠（３２）の構成を採用することが好ましい。
【００９１】
つまり、その変形実施形態では包囲枠（３２）を、上記リーダー（４）の延長脚柱（１０）へ取り付けられる上下一対の固定側包囲枠片（３２ｒ）（３２ｒ）と、これと向かい合う上下一対の自由側包囲枠片（３２ｆ）（３２ｆ）に縦割りして、その固定側包囲枠片（３２ｒ）（３２ｒ）と自由側包囲枠片（３２ｆ）（３２ｆ）とを上下一対の枢支ピン（４８）（４８）により、開閉自在に組み付けている。（４９）（４９）はその閉合状態に保つ上下一対のロックピンであり、これを抜き取れば、枢支ピン（４８）（４８）の廻りに開くことができるようになっている。
【００９２】
そのため、パイプケーシング（１２）に付着した土砂の掻き取り作業や、パイプケーシング（１２）とその包囲枠（３２）との組立作業などを、容易に便利良く行なえるのである。
【００９３】
更に、上下一対の固定側包囲枠片（３２ｒ）（３２ｒ）同士や上下一対の自由側包囲枠片（３２ｆ）（３２ｆ）同士は、各々比較的細い垂立固定杵（５０）（５０）によって連結一体化されているが、その垂立固定杵（５０）（５０）に加えて、これより太い鋼管から成る遊転ローラー（５１）（５１）の２本づつも、上記固定側包囲枠片（３２ｒ）（３２ｒ）同士や自由側包囲枠片（３２ｆ）（３２ｆ）同士の上下相互間へ、各々垂立状態に軸支されており、その遊転ローラー（５１）（５１）が上記パイプケーシング（１２）を包囲する状態に臨むため、万一パイプケーシング（１２）が振れ動いて、その包囲枠（３２）の遊転ローラー（５１）（５１）に接触するも、上記パイプケーシング（１２）の回転に抵抗を与えるおそれや、メタルタッチによる騒音を発生するおそれが一切なく、更に付着した士砂の排除作業もすばやく安楽に行なえる。
【００９４】
その場合、上記遊転ローラー（５１）（５１）の各個は、その上端ネジ軸部の固定ナット（５２）（５２）を緩めることにより、固定側包囲枠片（３２ｒ）（３２ｒ）の切欠き凹溝（５３）（５３）と自由側包囲枠片（３２ｆ）（３２ｆ）の落し入れ貫通孔（５４）（５４）から抜き出し交換することができる。
【００９５】
尚、図３６〜図３８の変形実施形態におけるその他の構成は、図２９〜図３２などの上記包囲枠（３２）と実質的に同一であるため、その対応的な符号を記入するにとどめて、その詳細な説明を省略する。
【００９６】
上記パイプケーシング（１２）とその内部に垂立するコアーロッド（２２）とは、ワンウエイクラッチ機構（Ｃ）を介して伝動連結されており、地盤（Ｅ）の掘削時にはパィプケーシング（１２）とコアーロッド（２２）とをそのスクリューオーガー（１３）（２９）の螺進方向（Ｆ）へ、一緒に回転（上方から見て右回転）駆動するようになっている一方、中込め材（２５）の投入とその締め固め時にはパイプケーシング（１２）を回転させず、コァーロッド（２２）だけを上記掘削時との逆方向（Ｒ）へ、回転（上方から見て左回転）駆動するようになっている。
【００９７】
即ち、そのワンウエイクラッチ機構（Ｃ）を抽出して示した図３９〜図４２において、（５５）は上記パイプケーシング（１２）の上端部に被着一体化された断面ほぼ倒立Ｕ字形のトップカバーケースであり、その水平な上面とこれを貫通するコアーロッド（２２）との交叉部には、相対回転を許すベアリング（５６）が介挿設置されている。そのため、上記コアーロッド（２２）が回転駆動されても、パイプケーシング（１２）はこれと一緒に連れ廻らず、そのフリー状態に保たれる。
【００９８】
（５７）は上記コアーロッド（２２）の上端部付近からパイプケーシング（１２）やそのトップカバーケース（５５）の直径線上に沿って、横向き一体的に張り出された水平な原動アーム、（５８）はその原動アーム（５７）の上段位置に臨む関係状態として、上記トップカバーケース（５５）の円周面から内向き一体的に張り出された従動リングであり、これには一対の爪受け入れ角孔（５９）（５９）が開口分布されている。
【００９９】
そして、その従動リング（５８）の各爪受け入れ角孔（５９）（５９）には対応的な角軸形の連結爪（６０）（６０）が、上方から吊り下げ状態に差し込まれている。（６１）（６１）はその各連結爪（６０）（６０）の上端部から一体的に張り出す水平な脱落防止フランジ、（６２）（６２）は上記トップカバーケース（５５）の水平な上面と、その各連結爪（６０）（６０）との向かい合う上下相互間に介挿セットされた圧縮コイルバネであり、これによる押し下げ付勢力を受けた連結爪（６０）（６０）の下端部が、常時トップカバーケース（５５）の従動リング（５８）から下向きに露出している。
【０１００】
しかも、その各連結爪（６０）（６０）の露出下端部は上記コアーロッド（２２）における回転方向性との関係上、その右回転（図４０、図４１の矢印（Ｆ）参照）されるコアーロッド（２２）側の原動アーム（５７）と接触する前面が、互いに係合する伝動垂直面（６０ｆ）（６０ｆ）をなすに比して、逆に左回転（図４２の矢印（Ｒ）参照）されるコアーロッド（２２）側の原動アーム（５７）と接触する後面は、互いに係合しない非伝動円弧面（６０ｒ）（６０ｒ）として造形されている。
【０１０１】
つまり、既述したように、コアーロッド（２２）が右回転された時には、その原動アーム（５７）と連結爪（６０）（６０）との係合作用を介して、パイプケーシング（１２）が図４０、図４１のようにコアーロッド（２２）と一緒に右回転する一方、コアーロッド（２２）が逆に左回転された時には、その原動アーム（５７）が図４２のように連結爪（６０）（６０）を押し上げ通過するため、パイプケーシング（１２）は一緒に連れ廻らず、そのフリー状態になる。
【０１０２】
更に言えば、そのフリー状態になるパイプケーシング（１２）を一旦安定良く停止させて、上記開閉扉（Ｄ）による施蓋状態の中込め材受け入れ口（１４）と中込め材投入シュート（３４）の就中角形底筒（４１）とが、自づと正しく対応合致するように位置決め規定するための制動機構（Ｂ）も、上記パイプケーシング（１２）におけるトップカバーケース（５５）の上面に設置されている。
【０１０３】
即ち、図４３〜図４６はそのパイプケーシング（１２）の制動機構（Ｂ）を示しており、（６３）（６３）は上記トップカバーケース（５５）の直径線上に並ぶ一対として、その水平な上面から一体的に隆起されたカム凸子であり、緩やかな傾斜角度の前面（６３ｆ）（６３ｆ）と急な傾斜角度の後面（６３ｒ）（６３ｒ）とを２辺とした非二等辺三角形に造形されている。
【０１０４】
又、上記昇降台（８）からはトップカバーケース（５５）の上面に向かって、二叉フォーク状をなすハンガーステー（６４）（６４）の一対が一体的に張り出されている。（６５）（６５）はその各ハンガーステー（６４）（６４）の張り出し先端部（下端部）へ、水平な貫通ピン（６６）（６６）を介して起伏的な回動自在に枢着された逆止爪であり、その爪先部が自重によって上記トップカバーケース（５５）側のカム凸子（６３）（６３）と接触し得るようになっている。
【０１０５】
そして、コアーロッド（２２）とパイプケーシング（１２）がそのスクリューオーガー（１３）（２９）の螺進方向（Ｆ）へ、一緒に回転（右回転）駆動されると、上記トップカバーケース（５５）におけるカム凸子（６３）（６３）の前面（６３ｆ）（６３ｆ）が図４３、図４４のように、昇降台（８）側の逆止爪（６５）（６５）を押し上げて通過し、パイプケーシング（１２）は支障なく回転し続け、地盤（Ｅ）を掘削することができる。
【０１０６】
その地盤（Ｅ）を予定深さ（Ｚ）まで掘削し終えたならば、上記パイプケーシング（１２）をそのまま同じ方向（Ｆ）へ回転（右回転）続行して、そのトップカバーケース（５５）におけるカム凸子（６３）（６３）の前面（６３ｆ）（６３ｆ）により一旦押し上げられた昇降台（８）側の逆止爪（６５）（６５）が、図４３の仮想線に示す如く自重で下降した時に、上記パイプケーシング（１２）の回転（右回転）を停止するのである。
【０１０７】
その停止時に、パイプケーシング（１２）の中込め材受け入れ口（１４）と中込め材投入シュート（３４）の就中角形底筒（４１）とが、対応合致した位置決め状態となるように予じめ関係設定されているのであり、そのため角形底筒（４１）のスライド口筒（４２）を図２９〜図３２のように、上記中込め材受け入れ口（１４）の開閉扉（Ｄ）へ差し込み係止させる。
【０１０８】
そうすれば、上記開閉扉（Ｄ）はそのスライド口筒（４２）の差し込み係止された高さ位置においてのみ、図２９〜図３２のような部分的に弾性変形された開放状態となり、中込め材収容ホッパー（３３）内の中込め材（２５）をその投入シュート（３４）から、パイプケーシング（１２）の内部へ確実に投入することができる。
【０１０９】
その後、コアーロッド（２２）が逆方向（Ｒ）へ回転（左回転）駆動されると、上記トップカバーケース（５５）におけるカム凸子（６３）（６３）の後面（６３ｒ）（６３ｒ）が図４５、図４６のように、昇降台（８）側の逆止爪（６５）（６５）に受け止められるため、そのパイプケーシング（１２）が中込め材（２５）を介して、コアーロッド（２２）と一緒に回転（左回転）するおそれはない。
【０１１０】
更に言えば、中込め材受け入れ口（１４）とその開閉扉（Ｄ）はパイプケーシング（１２）の上下方向に沿って延在しているため、地盤（Ｅ）の掘削後、中込め材受け入れ口（１４）の開閉扉（Ｄ）へ上記中込め材投入シュート（３４）のスライド口筒（４２）が依然差し込み係止された開扉状態のままで、そのパイプケーシング（１２）を昇降台（８）によって引き上げることができ、その過程において中込め材（２５）がパイプケーシング（１２）の内部へ連続的に投入されることになる。その結果、パイプケーシング（１２）の内部へ中込め材（２５）を投入するためのシュート（３４）やホッパー（３３）などを、そのパイプケーシング（１２）に沿って昇降作動させる必要がない。
【０１１１】
上記シュート（３４）やホッパー（３３）は一定な地上高さ位置での固定状態にあるため、そのホッパー（３３）ヘバックホーなどの荷役機械によって、中込め材（２５）を投入・収容させることができる。
【０１１２】
尚、図例では中込め材（２５）がその投入シュート（３４）からパイプケーシング（１２）の内部へ、自づと落下するようになっているが、特別なプッシャーやフィーダーなどの機械器具を用いて、その中込め材（２５）をパイプケーシング（１２）の内部へ強制的に送り込んでも良い。
【０１１３】
本発明に係る地盤改良用ドレーン杭の埋設装置は上記構成を備えており、これによってドレーン杭を埋設するに当っては、次の工程順序に従って作業する。
【０１１４】
即ち、先ず昇降台（８）からパイプケーシング（１２）やコアーロッド（２２）が吊持された状態にある建設機械（Ｍ）を、図４７のように改良すべき軟弱な地盤（Ｅ）へ据え付け固定した上、コアーロッド（２２）とパイプケーシング（１２）とを回転駆動源（１１）により、スクリューオーガー（１３）（２９）の螺進方向（Ｆ）へ一緒に回転（右回転）駆動し乍ら下降させて、地盤（Ｅ）を掘削し始めるのである。
【０１１５】
その掘削過程ではコアーロッド（２２）の先端部（下端部）に付属しているインナースクリューオーガー（２９）と、パイプケーシング（１２）とが同一方向（Ｆ）へ一緒に回転するため、土砂はコアーロッド（２２）のインナースクリューオーガー（２９）により、パイプケーシング（１２）の内部へ引き込み上昇されず、そのパイプケーシング（１２）の下端部と上記インナースクリューオーガー（２９）における下段羽根部（２９ｃ）との上下相互間隙を、図２５や図４８のような目詰まり状態に閉塞することになる。
【０１１６】
しかも、その下段羽根部（２９ｃ）は掘削刃（３０）を備えており、上記パイプケーシング（１２）のアウタースクリューオーガー（１３）と相侯って、地盤（Ｅ）を掘削した土砂（Ａ）が地表面まで排出されることになるため、穴径が約４０ｃｍの掘削穴（Ｇ）を造成することができる。
【０１１７】
又、上記パイプケーシング（１２）の円周面には中込め材受け入れ口（１４）の開閉扉（Ｄ）が、上下方向に沿い延在する長方形として設置されており、その設置部分に限っては上記アウタースクリューオーガー（１３）が欠落しているため、ここに落下した掘削土砂（Ａ）を、回転するパイプケーシング（１２）のアウタースクリューオーガー（１３）によって、周囲へ高密度に押し付け締め固めることができ、図４９のような穴径の均一に安定した掘削穴（Ｇ）を造成し得る効果もある。
【０１１８】
尚、パイプケーシング（１２）に付属している弾性膜材の開閉扉（Ｄ）は、掘削した土砂の圧力を受けて、中込め材受け入れ口（１４）を密閉状態に保っているため、その内部へ土砂や泥水などが侵入するおそれはない。
【０１１９】
そして、地盤（Ｅ）を予定の設計深さ（Ｚ）（約５ｍ）まで掘削し終えたならば、上記コアーロッド（２２）とパイプケーシング（１２）の回転（右回転）をそのまま一旦続行することにより、上記パイプケーシング（１２）の円周面に列設されている中込め材受け入れ口（１４）を、リーダー（４）の延長脚柱（１０）に付属固定されている中込め材投入シュート（３４）の就中角形底筒（４１）と対応合致するように、そのパイプケーシング（１２）を位置決め停止させた上、中込め材投入シュート（３４）のスライド口筒（４２）により上記中込め材受け入れ口（１４）の開閉扉（Ｄ）を開放状態に保って、図２９〜図３２や図３４、図３５のように、そのパイプケーシング（１２）の中込め材受け入れ口（１４）へ上記スライド口筒（４２）を近づけるか又は差し込んで、中込め材（２５）をその投入シュート（３４）のスライド口筒（４２）からパイプケーシング（１２）の内部へ投入する。
【０１２０】
それから、次にコアーロッド（２２）を上記掘削時との逆方向（Ｒ）へ回転（左回転）駆動するのであり、そうすればコアーロッド（２２）のインナースクリューオーガー（２９）も同一方向（Ｒ）へ回転するため、上記パイプケーシング（１２）との上下相互間隙に目詰まりしていた掘削土砂（Ａ）が脱落し、引き続いてパイプケーシング（１２）の内部から中込め材（２５）が掘削穴（Ｇ）へ放出されることになる。
【０１２１】
その際、上記コアーロッド（２２）のインナースクリューオーガー（２９）を形作っている下段羽根部（２９ｃ）は、パイプケーシング（１２）のアウタースクリューオーガー（１３）とほぼ同じ最大回転直径（ｄ）と、約２０〜４０度の逃げ角（β）を有し、その掘削穴（Ｇ）へ放出された中込め材（２５）を、下方と径方向（横方向）へ押し付け締め固めることになる。その結果、掘削穴（Ｇ）に中込め材（２５）を圧密することができ、高強度なドレーン杭（Ｐ）を得られる。
【０１２２】
このような中込め材（２５）の締め固め度合い（地層での支持力）は、コアーロッド（２２）の回転駆動源（１１）に作用する回転トルク（例えば約３００〜５００ｍ−Ｋｇ）を、その建設機械（Ｍ）のデジタル記録部に表示される数値から知得でき、その所定の締め固め度合いを確認する毎に、上記コアーロッド（２２）とパイプケーシング（１２）が吊持されている昇降台（８）を、図５０のように一定のストローク（約１０〜３０ｃｍ）づつ引き上げ、これを地表面まで繰り返すのである。
【０１２３】
つまり、引き上げる毎に上記パイプケーシング（１２）内の中込め材（２５）が、地盤（Ｅ）の掘削穴（Ｇ）へ自づと順次落下・放出されることになり、その放出された中込め材（２５）はコアーロッド（２２）のインナースクリューオーガー（２９）を形作っている下段羽根部（２９ｃ）の圧密カム面（３１）によって、下方と径方向（横方向）へ押し付け締め固められるのであり、このような作用が反復される。
【０１２４】
そして、上記コアーロッド（２２）におけるインナースクリューオーガー（２９）の下段羽根部（２９ｃ）が、図５１のように地表面まで引き上げられれば、茲に中込め材（２９）から成るドレーン杭（Ｐ）の埋設作業が完了する。図５２はこのようなドレーン杭（Ｐ）の多数を所要間隔での分布状態に埋設することにより、住宅の基礎として得られた改良地盤を示している。
【０１２５】
第２実施例に係る砕石杭形成装置１００ａは、たとえば以下の態様として実施することができる。第１の態様は、
アウタースクリューオーガーが突出する円周面の上下方向に沿って切り欠かれた中込め材受け入れ口へ、その施蓋状態に開閉扉を取り付けたパイプケーシングと、
そのパイプケーシングの回転軸線上に沿って垂立する一定長さの下端部が、中込め材締め固め用のインナースクリューオーガーとして張り出し造形されたコアーロッドと、
上記パイプケーシングの中込め材受け入れ口へ一定の地上高さから指向するように据え付け固定された中込め材投入シュートとを備え、
上記パイプケーシングとコアーロッドとをそのスクリューオーガーの螺進方向へ一緒に回転駆動し乍ら、地盤を掘削し、
その後停止させたパイプケーシングの開閉扉を開き、その中込め材受け入れ口へ上記中込め材投入シュートを近づけた状態又は差し込んだ状態に保って、
上記コアーロッドだけを掘削時との逆方向へ回転駆動することにより、上記中込め材投入シュートからパイプケーシングの内部へ投入した中込め材の放出・締め固めと、そのパイプケーシングの引き上げとを繰り返すように定めたことを特徴とする地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１２６】
第２の態様は、地盤改良用となる建設機械が装備したリーダーの下端部から、剛性な延長脚柱を一体的に垂下させて、
その延長脚柱にパイプケーシング振れ止め用の包囲枠と、中込め材投入シュートとを各々取り付け固定すると共に、
その中込め材投入シュートの角形底筒へ進退自在に差し込み套嵌したスライド口筒を、上記包囲枠の扉逃し切欠からパイプケーシングの中込め材受け入れ口へ、横下がりの傾斜状態に指向させたことを特徴とする第１の態様の地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１２７】
第３の態様は、パイプケーシング振れ止め用の包囲枠をリーダーの延長脚柱へ取り付けられる上下一対の固定側包囲枠片と、これと向かい合う上下一対の自由側包囲枠片に縦割りして、
その固定側包囲枠片と自由側包囲枠片とを上下一対の枢支ピンにより開閉状態に組み付けると共に、
上記固定側包囲枠片同士や自由側包囲枠片同士の上下相互間へ、複数本づつの遊転ローラーを垂立状態に軸支したことを特徴とする第２の態様の地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１２８】
第４の態様は、中込め材受け入れ口の開閉扉を弾性変形可能な膜材から、パイプケーシングの上下方向へ延在するほぼ長方形に造形して、
その一方の長辺だけを上記中込め材受け入れ口の対応的な開口縁部へ枢着したことを特徴とする第１の態様の地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１２９】
第５の態様は、コアーロッドのインナースクリューオーガーを約３ピッチだけとして、回転直径が下方へ行く程徐々に大きく変化する上段羽根部と中段羽根部並びに下段羽根部から形作り、
その下段羽根部の最大回転直径をパイプケーシングにおけるアウタースクリューオーガーのそれとほぼ等しい寸法として、そのパイプケーシングの開口下面を狭く制限する被覆状態に露出させると共に、
上記インナースクリューオーガーの下段羽根部を放射対称型に振り分けられた２枚として、約２０〜４０度の逃げ角を与えたことを特徴とする第１の態様の地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１３０】
第６の態様は、地盤改良用となる建設機械が装備したリーダーに沿う昇降台から、パイプケーシングとコアーロッドとを各々吊持させて、その昇降台に組み付けた回転駆動源のモーター出力軸と、コアーロッドの回転入力軸とを連結一体化すると共に、
地盤の掘削時には上記パイプケーシングとコアーロッドとを同一方向へ回転駆動する一方、パイプケーシングに対する中込め材の投入とその締め固め時には、上記コアーロッドだけを掘削時との逆方向へ回転駆動するワンウエイクラッチ機構を、上記パイプケーシングのトップカバーケースに内蔵させたことを特徴とする第１の態様の地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１３１】
第７の態様は、コアーロッドを地盤の掘削時と逆方向へ回転駆動した時だけ、パイプケーシングを上記コアーロッドと同じ逆方向へ連れ廻らず、その中込め材受け入れ口が中込め材投入シュートと対応合致する関係状態に位置決め停止させるパイプケーシング用制動機構を、
上記パイプケーシングにおけるトップカバーケースの上面に設置したことを特徴とする第１の態様の地盤改良用ドレーン杭の埋設装置である。
【０１３２】
第１の態様の構成によれば、パイプケーシングの上下方向に沿って切り欠き延在された中込め材受け入れ口へ、中込め材投入シュートが一定な地上高さ位置から固定状態に臨み、上記パイプケーシングの停止中に中込め材投入シュートをスライド操作して、その中込め材受け入れ口の開閉扉を開放状態に保ち、パイプケーシングの内部へ中込め材を投入するようになっており、その中込め材の投入は上記パイプケーシングの引き上げ中においても、支障なく円滑に行なわれるため、従来技術のスキップバケットやその他の中込め材投入機器を昇降作動させる装置と、そのオペレータによる特別の煩雑な操作とが不要となる。その結果、小型の建設機械を使用して行なう地盤改良作業にとって、著しく有益である。
【０１３３】
又、パイプケーシングの円周面には中込め材受け入れ口の開閉扉が、上下方向に沿って取り付けられており、その取付部分ではパイプケーシングがアウタースクリューオーガーのないフラット面をなすため、ここに落下した掘削土砂を、回転するアウタースクリューオーガーによって、周囲へ高密度に押し付け締め固めることができ、その掘削穴の崩壊を予防することに役立つ。
【０１３４】
更に、パイプケーシングの停止中に中込め材を投入し、その後コアーロッドだけを掘削時との逆方向へ回転駆動すれば、そのコアーロッドの下端部をなすインナースクリューオーガーも同じ方向へ回転するため、掘削土砂と先の中込め材がパイプケーシングの開口下面から掘削穴へ放出され、そのインナースクリューオーガーによって確実に締め固められる結果となり、高密度なドレーン杭を得られるのである。
【０１３５】
特に、第２の態様の構成を採用するならば、建設機械のリーダーに沿って昇降作動される昇降台から吊り下がるパイプケーシングの下端部を、延長脚柱に付属固定された振れ止め用の包囲枠によって、安定な垂直姿勢状態に保つことができるほか、そのパイプケーシングの中込め材受け入れ口に対する中込め材投入シュートも、やはり延長脚柱に固定支持された一定の地上高さとして、これからパイプケーシングの内部へ中込め材を正しく円滑に投入し得る効果がある。
【０１３６】
その場合、パイプケーシング振れ止め用の包囲枠として、第３の態様の構成を採用するならば、そのパイプケーシングを包囲する複数本の遊転ローラーが、文字通り遊転作用するため、パイプケーシングのアウタースクリューオーガーと剛性な包囲枠との摩擦による金属音の発生を防止できるほか、自由側包囲枠片を固定側包囲枠片から開放し得ることとも相侯って、付着した土砂の排除作業やパイプケーシングに対する包囲枠の組立て作業を容易に行なえる効果もある。
【０１３７】
第４の態様の構成を採用するならば、中込め材受け入れ口の開閉扉が弾性変形可能な膜材から成るため、掘削時の土圧を受けて、パイプケーシングの中込め材受け入れ口を確実な封止状態に施蓋でき、掘削した土砂のみならず、泥水の侵入も防止し得る効果がある。
【０１３８】
又、第５の態様の構成を採用するならば、パイプケーシングの下端部とインナースクリューオーガーにおける下段羽根部との上下相互間隙を、地盤の掘削時には一早く土砂により閉塞して、いたづらに過大な掘削土砂が侵入することを防ぐ一方、その後コアーロッドを逆方向へ回転駆動しつつ、掘削穴から引き上げる工程では、そのインナースクリューオーガーの最大回転直径を有する下段羽根部が、パイプケーシングの下端部から放出された中込め材を、その逃げ角に基いて下方と横方向（径方向）へ押し付け締め固めることになり、その中込め材から圧密された高強度なドレーン杭を得られるのである。
【０１３９】
第６の態様の構成を採用するならば、回転駆動源がコアーロッドと直接に連結一体化される１個であっても、ワンウエイクラッチ機構によって、パイプケーシングをそのコアーロッドと同一方向へ回転駆動できる効果がある。
【０１４０】
更に、第７の態様の構成を採用するならば、コアーロッドを地盤の掘削時と逆方向へ回転駆動した時に限って、パイプケーシングがコアーロッドと同じ逆方向へ連れ廻らないようになっているため、そのパイプケーシングの内部に対する中込め材の投入作用を確実に安定良く営ませることができ、その中込め材を咬み込むことなく掘削穴へ放出して、円滑に締め固め圧密することも可能となり、耐久性の向上に役立つ。
【０１４１】
Ｃ．変形例：
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。具体的には、たとえば以下のような変形例も実施可能で-ある。
【０１４２】
Ｃ−１．第１変形例：上述の各実施例のアタッチメントでは、インナースクリューオーガーの先端２９ｃ（下段羽根部）ガパイプケーシングから突出し、インナースクリューオーガー２９の後部がパイプケーシング１２内に配置されているが、たとえば図５３〜図５５に示される変形例のようにインナースクリューオーガー２９ｖの全体がパイプケーシング１２の外に露出するような構成としてもよい。パイプケーシング１２は、インナースクリューオーガー２９、２９ｖの回転軸を外周から包囲するように構成されていればよい。ただし、上述の各実施例のように先端のみを突出させる構成は、パイプケーシング１２の内部の螺旋構造を利用して効率的な砕石の加圧を実現することができるという利点を有している。
【０１４３】
Ｃ−２．第２変形例：上述の各実施例では、アタッチメントを使用して掘削から砕石杭の形成までの一貫処理が実現されているが、たとえば水と空気を噴出させて掘削させる方法で別途掘削した後において、アタッチメントで砕石杭を形成するようにしても良い。ただし、上述の各実施例では、パイプケーシングを利用して掘削孔の内壁を加圧平坦化しつつ掘削が行われるので、掘削孔の型崩れを防止して高品質の砕石杭の形成や型崩れを起こしやすい地盤への施工が可能という利点がある。
【０１４４】
加えて、上述の各実施例では、アタッチメントを使用して掘削から砕石杭の形成までの一貫処理が実現されるとともに、砕石杭の品質がオペレータの熟練にほとんど依存させずに砕石杭を施工することが可能となっている。これにより、砕石杭の品質を安定させることができるとともに、特殊工程管理（ＩＳＯ９０００）の手法による品質保証（プロセスの妥当性に基づく品質保証）に極めて適合性が高い工法を実現することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１  機体フレーム
２  リーダー取付ベース
３  油圧シリンダー
４  リーダー
５  アウトリガー
６  クローラ
７  キャビン
８  昇降台
９  昇降ガイドレール
１０  延長脚柱
１１  回転駆動源
１２  パイプケーシング
１３  フィン（アウタースクリューオーガー）
１４  中込め材受け入れ口
１５  扉取付プレート
１６  扉受け止め座
１７  補強布
１８  金属骨
１９  固定ボルト
２０  ナット
２１  扉押えプレート
２２  コアーロッド
２３  軸受け管
２４  放射ステー
２５  中込め材
２６  回転入力軸
２７  モーター出力軸
２８  錐先
２９  インナースクリューオーガー
２９ａ  上段羽根部
２９ｂ  中段羽根部
２９ｃ  下段羽根部
３０  掘削刃
３１  圧密カム面
３２  パイプケーシングの振れ止め用包囲枠
３２ｒ  固定側包囲枠片
３２ｆ  自由側包囲枠片
３３  中込め材収容ホッパー
３４  中込め材投入シュート
３５  扉逃し切欠
３６  補強リブ
３７  取付プレート
３８  固定ボルト
３９  支持アーム
４０  固定ピン
４１  角形底筒
４２  スライド口筒
４３  三角シュー
４４  調整フックレバー
４５  凹溝
４６  係止ピン
４７  枢支ピン
４８  枢支ピン
４９  ロツクピン
５０  垂立固定拝
５１  遊転ローラー
５２  固定ナット
５３  切欠き凹溝
５４  落し入れ貫通孔
５５  パイプケーシングのトップカバーケース
５６  ベアリング
５７  原動アーム
５８  従動リング
５９  爪受け入れ角孔
６０  連結爪
６０ｆ  伝動垂立面
６０ｒ  非伝動円弧面
６１  脱落防止フランジ
６２  圧縮コイルバネ
６３  カム凸子
６３ｆ  前面
６３ｒ  後面
６４  ハンガーステー
６５  逆止爪
６６  貫通ピン
１００  砕石杭形成装置
１００ａ  砕石杭形成装置
１１０  プレス板
１１１  油圧アクチュエータ
３３０  砕石投入装置
３３１  開放支持部材
３３１ａ  旋回支持部
３３１ｂ  開放支持部材ベース
３３２  砕石投入アダプタ
３３２ａ  旋回アダプタ部
３３２ｂ  砕石投入アダプタベース
３３２ｃ  付勢錘
Ａ  掘削土砂
Ｂ  パイプケーシングの制動機構
Ｃ  ワンウエイクラッチ機構
Ｄ  中込め材受け入れ口の開閉扉
Ｍ  小型地盤改良機
Ｐ  ドレーン杭
Ｚ  掘削深さ
ｄ  最大回転直径
ｈ  地上高さ
ｙ  段違い寸法
Ｔ  アタッチメント
ＴＣ  施工管理装置
α  中込め材受け入れ口の開度
β  逃げ角
【図１】
2010248885.tif 000003
【図２】
2010248885.tif 000004
【図３】
2010248885.tif 000005
【図４】
2010248885.tif 000006
【図５】
2010248885.tif 000007
【図６】
2010248885.tif 000008
【図７】
2010248885.tif 000009
【図８】
2010248885.tif 000010
【図９】
2010248885.tif 000011
【図１０】
2010248885.tif 000012
【図１１】
2010248885.tif 000013
【図１２】
2010248885.tif 000014
【図１３】
2010248885.tif 000015
【図１４】
2010248885.tif 000016
【図１５】
2010248885.tif 000017
【図１６】
2010248885.tif 000018
【図１７】
2010248885.tif 000019
【図１８】
2010248885.tif 000020
【図１９】
2010248885.tif 000021
【図２０】
2010248885.tif 000022
【図２１】
2010248885.tif 000023
【図２２】
2010248885.tif 000024
【図２３】
2010248885.tif 000025
【図２４】
2010248885.tif 000026
【図２５】
2010248885.tif 000027
【図２６】
2010248885.tif 000028
【図２７】
2010248885.tif 000029
【図２８】
2010248885.tif 000030
【図２９】
2010248885.tif 000031
【図３０】
2010248885.tif 000032
【図３１】
2010248885.tif 000033
【図３２】
2010248885.tif 000034
【図３３】
2010248885.tif 000035
【図３４】
2010248885.tif 000036
【図３５】
2010248885.tif 000037
【図３６】
2010248885.tif 000038
【図３７】
2010248885.tif 000039
【図３８】
2010248885.tif 000040
【図３９】
2010248885.tif 000041
【図４０】
2010248885.tif 000042
【図４１】
2010248885.tif 000043
【図４２】
2010248885.tif 000044
【図４３】
2010248885.tif 000045
【図４４】
2010248885.tif 000046
【図４５】
2010248885.tif 000047
【図４６】
2010248885.tif 000048
【図４７】
2010248885.tif 000049
【図４８】
2010248885.tif 000050
【図４９】
2010248885.tif 000051
【図５０】
2010248885.tif 000052
【図５１】
2010248885.tif 000053
【図５２】
2010248885.tif 000054
【図５３】
2010248885.tif 000055
【図５４】
2010248885.tif 000056
【図５５】
2010248885.tif 000057
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月9日(2009.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しながら地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントであって、
中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である砕石投入孔が側面に形成されている円筒部と、
前記砕石投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋と、
を備え、
前記開閉蓋が、前記円筒部の地中挿入時の回転によって、前記砕石投入孔を閉鎖する方向の力が前記地中から印加されるように構成されているアタッチメント。
【請求項２】
請求項１記載のアタッチメントであって、
前記砕石投入孔の長軸が、前記砕石杭の形成に伴う前記円筒部の上昇の際に砕石の投入位置を維持できるだけの長さを有するアタッチメント。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアタッチメントであって、さらに、
正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させる駆動装置に接続され、前記入力された正転方向の回転で前記円筒部と一体となって前記地中を掘削し、前記入力された反転方向の回転で前記円筒部が停止した状態で前記砕石に圧力を印加する螺旋部と、
を備え、
前記円筒部が、前記螺旋部と回転軸を共通にし、前記螺旋部の回転軸を外周から包囲し、前記螺旋部に対して軸方向の相対的な位置関係を拘束しつつ、前記螺旋部に対して回転可能に結合されているアタッチメント。
【請求項４】
請求項３記載のアタッチメントであって、
前記螺旋部が、前記円筒部の先端から突出し、前記突出した部分に前記円筒部の内径よりも広い掘削領域を掘削する掘削刃を有するアタッチメント。
【請求項５】
請求項３または４に記載のアタッチメントであって、さらに、
前記螺旋部への正転方向の回転駆動力の入力に応じて前記円筒部が前記螺旋部と一体となって回転し、前記螺旋部への反転方向の回転駆動力の入力に応じて螺旋部側にのみ回転駆動力を伝達する回転駆動力伝達部と、
前記円筒部の反転を防止する反転防止機構と、
を備え、
前記円筒部が、正転方向の回転に応じて前記円筒部の周囲の土砂を上昇させるように形成された螺旋状のフィンを有するアタッチメント。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアタッチメントであって、さらに、
地表面に平行な圧力面を有し、前記回転軸の方向に移動可能な表層保護板を備えるアタッチメント。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアタッチメントであって、さらに、
前記砕石投入孔に砕石を投入する砕石投入装置を備え、
前記砕石投入装置は、
前記開閉蓋を支持して前記砕石投入孔を開放状態とする開放保持部材と、
与えられた砕石を受け取る砕石受領部と、
前記砕石受領部から前記開放状態の砕石投入孔に砕石を移動させる砕石移動樋と、
を備え、
前記砕石移動樋が、
前記砕石受領部に接続された砕石移動樋本体と、
前記砕石移動樋本体に回動可能に接続され、先端部を前記砕石投入孔に接近させることによって前記砕石移動樋本体から前記砕石投入孔への砕石の移動を可能とする投入位置と、前記先端部が前記砕石投入孔から退避して前記円筒部を回転可能とする退避状態と、を含む複数の作動状態を有する砕石投入アダプタと、
を有し、
前記砕石投入アダプタが、前記円筒部の停止時において前記開放保持部材によって前記開閉蓋が前記開放状態とされているときに、前記砕石投入アダプタに加えられる砕石の重量に応じて前記投入位置となり、前記重量の消失に応じて前記退避状態とするための付勢部を有するアタッチメント。
【請求項８】
地中に砕石を含む砕石杭を形成する砕石杭形成装置であって、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアタッチメントと、
正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させて、前記アタッチメントを駆動する駆動装置と、
を備える砕石杭形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、以下の構成や態様として例示される技術を提供することができる。第１構成例は、回転しながら地中に挿入されて地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントを提供する。このアタッチメントは、中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である砕石投入孔が側面に形成されている円筒部と、砕石投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋と、を備える。開閉蓋は、円筒部の地中挿入時の回転によって、砕石投入孔を閉鎖する方向の力が地中から印加されるように構成されている。砕石投入孔は、連続した単一の長孔として形成されていてもよいし、あるいはたとえば途中で分断された複数の長孔として形成してもよく、中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔であればよい。