(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中貫入ロッドの側部に、該地中貫入ロッドと平行する面内において回動自在の撹拌羽根を付設し、該撹拌羽根の上方に該地中貫入ロッドと一体の貫入凸部を付設した地中貫入装置と、
中央に該地中貫入ロッドが通る貫通孔を有し、該貫入凸部と係止して地中に連行され埋設される円筒体受けと、
中央に該地中貫入装置が通る中空部を有し、該円筒体受け内に載置又は収納されて地中に連行され埋設される円筒体と、を有し、  
該地中貫入ロッドが引き上げられ、該撹拌羽根が折り畳まれた状態における羽根径（ｗ２）が該円筒体受けの該貫通孔の孔径（ｍ３）より小であり、且つ該貫入凸部の最大径（ｄ）が該円筒体の最小内径（ｌ１）より小であることを特徴とする円筒体地中連行装置。
【請求項２】
該貫入凸部が、略逆半円錐形状であり、該円筒体受けの内壁面には、該貫入凸部の側面と係止する斜め上向きの傾斜面を有する突起が形成されていることを特徴とする請求項１記載の円筒体地中連行装置。
【請求項３】
該貫入凸部は、円柱状であり、該円筒体受けの内壁面には、該貫入凸部の下端周面と係止する突起が形成されていることを特徴とする請求項１記載の円筒体地中連行装置。
【請求項４】
該円筒体受けは、該円筒体が載る載置面を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項５】
該円筒体受けの下方部には、該撹拌羽根が嵌る嵌合凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項６】
該地中貫入ロッドには、該円筒体の上端を押える止め部材が付設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項７】
該円筒体受けの外周に、斜め外側下方を向く傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項８】
該円筒体受けの外周に、斜め外側下方を向く傾斜面を備える排土抑制羽根を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項９】
該円筒体の中に、該円筒体の内径と略同一の外径を有する該地中貫入ロッドに嵌め込まれるブレ防止材を付設したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項１０】
該円筒体受けと該円筒体を結合部材で固定したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項１１】
該撹拌羽根と該円筒体受けの間に、該撹拌羽根の開き角度を調整するリング部材を介在させたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項１２】
該地中貫入ロッドの先端には螺旋状の掘削翼が形成され、該撹拌羽根と該円筒体受けの間に、該掘削翼と逆傾斜の翼を有する回転翼部材を介在させたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項１３】
該円筒体は、地熱利用、雨水利用または地下水利用の地中埋設材であるか、または液状化対策用のドレーン材であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項１４】
該地中貫入ロッドの先端に錐部を形成したことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の円筒体地中連行装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４の円筒体地中連行装置を使用し、該撹拌羽根を広げて該地中貫入ロッドを回転させ地盤を掘削しながら目的深度まで貫入するＩ工程と、
該地中貫入ロッドを引き上げ該撹拌羽根を折り畳み、該地中貫入装置を地上に引き上げ、該円筒体受けと該円筒体を地中に置き去りにするＩＩ工程と、を行うことを特徴とする
円筒体地中連行方法。
【請求項１６】
該Ｉ工程において、該撹拌羽根と円筒体受けとは、係止しておらず、円筒体受けは無回転で地中に連行されることを特徴とする請求項１５記載の円筒体地中連行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱利用などに使用するパイプ状物（円筒体）をひとつの工程で地中に連行し、置き去りにする装置及びこれを用いた円筒体地中連行方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギー活用が注目されている昨今、地熱を利用する技術開発が進んでいる。地熱は１年を通して温度変化が小さく、その特性を利用した各種方法が開発されている。しかし、地熱を利用するパイプ状機材を、簡単で有効且つ低コストで行なえる埋設方法がないのが現状である。【０００３】
従来、パイプ状機材等の埋設物を地中深く埋設する場合、埋設物よりひと回り大きめの穴を予め掘削し、その後、この掘削穴に埋設物を埋めていた。しかし、この工法では、埋設するのに２つの工程が必要であり、工期が長引き、コスト高となっていた。【０００４】
掘削と同時に鋼管を地中に連行する工法として、特開２００５−３６４１３号公報の立杭構築方法が知られている。この立杭構築方法は、埋設用の鋼管は、先端に掘削刃を設けた掘削用の鋼管ケーシングに沿わせ、掘削用の鋼管ケーシングを共に圧入し、掘削用の鋼管ケーシングは鋼管を地中に残してこれを回収する方法である。この方法によれば、掘削用の鋼管ケーシングに設ける掘削刃は、杭壁となる鋼管の先端部まで変位して掘削するため、杭壁となる鋼管も抵抗なく地盤に圧入することができる。また、掘削用のケーシングの回収時にはこの可変掘削刃を収納することで、回収のための掘削用の鋼管ケーシングの引き上げを支障なく行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３６４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００５−３６４１３号公報の立杭構築方法は、掘削刃を鋼管ケーシングの先端に付設しているため、大径の鋼管にしか適用できないという問題がある。また、鋼管と掘削用鋼管ケーシングは共に、圧入されることから、剛性の鋼管にしか適用できず、例えば、発泡スチロール製パイプ等の低強度円筒体の埋設はできないという問題がある。【０００７】
従って、本発明の目的は、掘削と同時に、例えば、地熱利用等に適用する低強度の小径から大径までの円筒体を地中に連行することができ、掘削残土の発生も少ない円筒体地中連行装置及びこれを用いた円筒体地中連行方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、上記従来の課題を解決したものであり、地中貫入ロッドの側部に、該地中貫入ロッドと平行する面内において回動自在の撹拌羽根を付設し、該撹拌羽根の上方に該地中貫入ロッドと一体の貫入凸部を付設した地中貫入装置と、中央に該地中貫入ロッドが通る貫通孔を有し、該貫入凸部と係止して地中に連行され埋設される円筒体受けと、中央に該地中貫入装置が通る中空部を有し、該円筒体受け内に載置又は収納されて地中に連行され埋設される円筒体と、を有し、該地中貫入ロッドが引き上げられ、該撹拌羽根が折り畳まれた状態における羽根径（ｗ２）が該円筒体受けの該貫通孔の孔径（ｍ３）より小であり、且つ該貫入凸部の最大径（ｄ）が該円筒体の最小内径（ｌ１）より小であることを特徴とする円筒体地中連行装置を提供するものである。【０００９】
また、本発明は、前記円筒体地中連行装置を使用し、該撹拌羽根を広げて該地中貫入ロッドを回転させ地盤を掘削しながら目的深度まで貫入するＩ工程と、該地中貫入ロッドを引き上げ該撹拌羽根を折り畳み、該地中貫入装置を地上に引き上げ、該円筒体受けと該円筒体を地中に置き去りにするＩＩ工程と、を行うことを特徴とする円筒体地中連行方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、掘削と同時に、地熱利用等に適用する円筒体（円筒体）を地中に連行することができる。また、掘削残土は発生しないため、環境汚染を低減できる。また、円筒体は、低強度で小径から大径までの種々の部材に適用でき、地熱のみならず、地下水や雨水の利用あるいは巨大地震後の仮設防災井戸にも適用できる。また、円筒体は、液状化対策としてのドレーン材として埋設することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における円筒体地中連行装置の簡略断面図である。
【図２】図１の円筒体地中連行装置の分解簡略断面図である。
【図３】図１の円筒体地中連行装置の撹拌羽根部分の拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における円筒体地中連行方法を説明する図であり、掘削途中の図である。
【図５】円筒体地中連行方法を説明する図であり、地中貫入装置を引き抜く途中の図である。
【図６】図５に続く工程であり、地中貫入装置を完全に引く抜いた状態の図である。
【図７】他の実施の形態における円筒体地中連行装置の簡略断面図である。
【図８】図７の円筒体地中連行装置で使用する円筒体受けの斜視図である。
【図９】他の実施の形態における円筒体地中連行装置の簡略断面図である。
【図１０】他の実施の形態における円筒体地中連行装置の簡略断面図である。
【図１１】他の実施の形態における円筒体地中連行装置の簡略断面図である。
【図１２】図１１の円筒体地中連行装置で使用する角度調整用リング部材の斜視図である。
【図１３】図１１の円筒体地中連行装置で使用する角度調整用リング部材の他の斜視図である。
【図１４】側周面に逆傾斜翼（発生土抑制翼）を形成した角度調整用リング部材の斜視図である。
【図１５】他の実施の形態における円筒体地中連行装置の簡略図である。
【図１６】図１５の装置を使用した円筒体地中連行方法を説明する図であり、地中貫入装置を引き抜く図である。
【図１７】図１６に続く工程であり、撹拌羽根が閉じられ地中貫入装置を引き抜く途中の図である。
【図１８】図１５における撹拌羽根の底面図である。
【図１９】図１７における撹拌羽根の底面図である。
【図２０】図１５で使用する止め具の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（円筒体地中連行装置の説明）
本発明の第１の実施の形態における円筒体地中連行装置（以下、単に「地中連行装置」とも言う。）を、図１〜図３を参照して説明する。図２に示すように、地中連行装置１０は、地中貫入装置１と、円筒体受け２と、円筒体３を組み付けたものである。この中、円筒体３は、地熱利用等の地中埋設部材であり、円筒体受け２と円筒体３が地中に埋設される部材であり、地中貫入装置１は引き抜いて再度の掘削に使用するものである。
【００１３】
地中貫入装置１は、円筒体受け２と係止して、掘削しながら、円筒体受け２を地中に連行する装置であり、先端に錐部１４を有する地中貫入ロッド（以下、単に「ロッド」とも言う。）１１の側部、本例では両側部に、ロッド１１と平行する面内において回動自在の撹拌羽根１３を付設し、撹拌羽根１３の上方にロッド１１と一体の貫入凸部１２を付設したものである。ロッド１１の地表側の端部は、ロッド１１に振動又は回転を付与する公知のバイブロドリル（ＶＤ）式ボーリング装置（特許第５０２１１０４号公報）などの貫入力付与装置に接続されている。これにより、ロッド１１に振動と回転力を付与することができる。また、ロッド１１は、深度に応じて、複数本を繋いで使用することができる。
【００１４】
先端の錐部１４としては、公知のボーリング装置などのロッドの先端に形成される螺旋羽根やロッドの先端の尖状部が挙げられる。先端の螺旋羽根や尖状部により最初の貫入で地中に羽根が食い付くため、ロッド１１の貫入が容易となる。なお、先端の錐部１４の外径は、円筒体受け２の貫通孔（下方開口）の孔径（ｍ３）より小である。先端の錐部１４は任意の構成要素である。先端の錐部１４がなくとも、撹拌羽根１３の掘削力により、ロッド１１の地中貫入は可能である。
【００１５】
撹拌羽根１３は、図３に示すように、ロッド１１の側部に、ロッド軸と平行する面内において回動自在に軸支されている。すなわち、撹拌羽根１３を軸支する回転軸１３１はロッド１１の径方向に延びており、この回転軸１３１を中心に撹拌羽根１３は回転する。これにより、撹拌時は開いた状態となって羽根径が大となり、ロッド１１を引き上げることで、撹拌羽根１３は折り畳まれ（図３の状態）、羽根径は羽根幅（ｗ２）となって小さくなる。折り畳まれた後の羽根径（水平方向における長さ）（ｗ２）および一対の羽根の羽根幅に直交する方向における外寸法は、円筒体受け２の貫通孔の孔径（ｍ３）より小である。これにより、円筒体受け２を埋設したまま、地中貫入装置１を引く抜くことができる。また、撹拌羽根１３は本例ではロッド１１を挟んで対峙する１本の軸に回動自在に軸支される２枚の羽根であるが、これに限定されず、１枚、３枚又は４枚であってもよい。３枚羽根及び４枚羽根は、羽根が付設されるロッド部分をそれぞれ三角形断面及び四角形断面とし、撹拌羽根１３の羽根幅を軸幅より若干小さくすることで、ロッドと平行する面内において回動自在とすることができる。また、撹拌羽根１３の形状は、平板状に限定されず、表面に側方への排土を促進する傾斜を形成してもよい。また、撹拌羽根１３の最大羽根径は、円筒体受け２の最大外径（ｍ１）より大である。これにより、撹拌羽根１３により崩された土壌中において、円筒体受け２を地中連行できるため、貫入抵抗を低減できる。
【００１６】
貫入凸部１２は、円筒体受け２の突起２３と係止して、ロッド１１の地中進入と共に、円筒体受け２を地中に連行する機能を有するものであり、ロッド１１の下方部に位置し、撹拌羽根１３の上方にロッド１１と一体に付設した鍔状（環状）のものである。また、貫入凸部１２の最大外径（ｄ）は、円筒体３の最小内径（ｌ１）より小である。これにより、円筒体３を地中に埋設したまま、地中貫入装置１を引き抜くことができる。貫入凸部１２は、本例では、逆半円錐形状であるため、側面１２１が斜め下方を向く傾斜面となり、この傾斜面１２１が円筒体受け２の突起２３の傾斜面２３２と係止することになる。貫入凸部１２は、ロッド１１の途中に形成される下方ロッドの外径より大の外径を有するものであり、その形状は、逆半円錐形状に限定されず、円板状あるいは円柱状のものであってもよい。貫入凸部１２が円柱状のものであれば、厚みと質量を有し、バイブロ振動や打撃時における強度と衝撃に強くなる点で好ましい。円柱状の大径部である貫入凸部１２には、図１５に示すような傾斜部やくびれなどを途中又は上部に有していてもよい。
【００１７】
円筒体受け２は、円筒体３を内部に載置あるいは収納すると共に、中央にロッド１１が通る貫通孔（下方開口）２４を有し、貫入凸部１２と係止して地中に連行され、円筒体３と共に、地中に埋設されるものである。円筒体受け２は、略円筒状容器であり、下方内壁面には、鍔状の貫入凸部１２の側面（傾斜面）１２１と係止する斜め上向きの傾斜面２３２を有する突起２３を有している。突起２３は更に、傾斜面２３２より外側に、傾斜面２３２と連続する円筒体３が載る載置面２３１を有する。また、突起２３の下方の外周面は、内側から外側に向けて上り傾斜の傾斜面２５を形成している。これにより、側方への排土が可能となる。円筒体受け２は、載置面２３１より上方は内径（ｍ２）の広い開口径２２を有する広い空間を有する。これにより、最大外径が（ｍ２）の円筒体３を載置又は収納することができる。円筒体受け２の高さは、円筒体３を全部覆うような長さは必要なく、短尺状でよい。円筒体受け２が短尺状であっても、円筒体３は貫入抵抗をほとんど受けない。貫入凸部１２の形状が、円板状又は円柱状の場合、貫入凸部１２と円筒体受け２の係止は傾斜面同士ではなく、水平面同士の当接となる。
【００１８】
円筒体受け２は、円筒体３を内部に載置あるいは収納するスペース２２と、貫入凸部１２と係止する突起２３と、貫通孔２４を有していれば、図２に示すような形状に限定されない。すなわち、大径の円筒体３を載置又は収納する場合、円筒体受け２の貫通孔の孔径（ｍ３）は、これに対応して大となり、円筒体受け２の外径（ｍ１）も大となる。この場合、撹拌羽根１３の羽根径を大きくすればよい。円筒体受け２の下部の貫通孔（下方開口）２４、すなわち、突起２３の先端間で形成される貫通孔の孔径（ｍ３）は、折り畳み状態における撹拌羽根１３の羽根径（ｗ２）より大である。これにより、地中貫入装置１は、円筒体受け２の中を抵抗なく通り、引き抜くことができる。
【００１９】
円筒体３は、地熱利用、雨水利用、地下水利用または液状化対策のパイプ状の地中埋設部材であり、円筒体受け２と共に地中に埋設される部材である。すなわち、円筒体３は、中央をロッド１１が通る中空部３２を有し、円筒体受け２の上部内径（ｍ２）より小の外径（ｌ２）を有し、円筒体受け２内に載置又は収納されて地中に連行され埋設される。円筒体３は、発泡スチロール、塩ビ管等の低強度管であっても貫入抵抗を実質的に受けることがない。円筒体３は、利用目的に応じて、スリットや貫通孔等が形成されていてもよい。また、円筒体３の内径（ｌ１）は、ロッド１１の貫入凸部１２の外径（ｄ）より大である。これにより、埋設した円筒体３を置き去りにして、地中貫入装置１を引き抜くことができる。なお、図１等において、円筒体３は、長さが限定して記載されているが、長さに制限はなく、用途に応じて適宜決定される。また、長さが数十ｍと長い場合、複数本を継ぎ合わせて使用することもできる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態における地中連行装置を、図７及び図８を参照して説明する。なお、図７中、簡略記載のため、円筒体３の記載は省略した。図７及び図８において、図１〜３と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。すなわち、図７の地中連行装置１０ａにおいて、図１〜３の地中連行装置１０と異なる点は、円筒体受けの形状及び排土翼の有無である。地中連行装置１０ａの円筒体受け２ａは、円筒の下方内面に、内側に向けて突出する環状の突起２３ａを形成したものである。また、地中連行装置１０ａの円筒体受け２ａの下方部には、撹拌羽根１３が嵌る嵌合凹部２６が形成されている。嵌合凹部２６は、本例では、円筒体受け２ａの下端から上方に所定の長さと幅で切欠いたものであり、撹拌羽根１３の回転面内に形成
される。これにより、撹拌羽根１３を回転させるのみで、嵌合凹部２６に嵌め込むことができる。嵌合強度は弱くてよい。強過ぎると、地中貫入装置１を引き抜く際、嵌合が外れ難くなる。撹拌羽根１３は、嵌合凹部２６に嵌合することでＶ字形状となり、掘進力が強くなる。また、円筒体受け２ａの外周面には、斜め外側下方を向く傾斜面２７１を備える排土抑制羽根２７が形成されている。円筒体受け２ａは、撹拌羽根１３と共に、連れ回りするため、排土抑制羽根２７も回転し、撹拌土壌が上方に移動し排土となることを抑制する。排土抑制羽根２７の羽根の先端は、撹拌羽根１３の撹拌領域内の位置することが好ましい。なお、排土抑制羽根２７は、２箇所に限定されず、３枚又は４枚であってもよい。なお、地中連行装置１０ａにおいて、排土抑制羽根２７は、任意の構成要素であり、省略することができる。
【００２１】
次に、本発明の第３の実施の形態における地中連行装置を、図９を参照して説明する。なお、図９において、図７と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。すなわち、図９の地中連行装置１０ｂにおいて、図７の地中連行装置１０ａと異なる点は、円筒体の上端を押える止め部材の有無及び円筒体の中のブレ防止材の有無である。すなわち、地中連行装置１０ｂにおいて、ロッド１１には、円筒体２ｂの上端を押える止め部材４が付設されている。これにより、円筒体３は、円筒体受け２ｂと止め部材４とで挟み込まれながら、地中に連行されるため、円筒体３の芯ずれがなく、ロッド引き抜き軌孔を塞ぐことがない。止め部材４は、中央にロッド１１を通すロッド孔を有する円板状本体部４１と、端部から下方に延びる側板部４２と、ロッド孔の縁から上方に起立する上部円筒部４４からなるものである。止め部材４の内径は円筒体３の外径と略同じである。止め部材４は、円筒体受け２に載せられた円筒体３を上から押し込むようにして、円筒体３の上部に設置し、上部円筒部４４をロッド１１にボルト４３等の固定部材で固定することで設置される。
【００２２】
ブレ防止材５は、円筒体３の中にロッド１１を通して挿入されるものである。すなわち、ブレ防止材５は、中央にロッド１１の外径と略同一の内径を有するロッド孔５３を有し、円筒体３の内径と略同一の外径を有する円板状本体部５１と、円板状本体部５１の端部から下方に延びる側板部５２からなる。ブレ防止材５を設置することで、円筒体３の連行中、横方向にかかるブレを防止する。なお、ブレ防止材５はロッド１１に強く嵌るようにするのがよい。嵌りが緩いとブレ防止材５が下方に落ちてしまい、十分なブレ防止効果が得られない。なお、ロッド１１が引き抜かれる際、止め部材４及びブレ防止材５は共に、ロッド１１と共に引き上げられる。
【００２３】
次に、本発明の第４の実施の形態における地中連行装置を、図１０を参照して説明する。なお、図１０において、図７と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。すなわち、図１０の地中連行装置１０ｃにおいて、図７の地中連行装置１０ａと異なる点は、円筒体受けの形状、円筒体の形状及び止め部材の形状である。地中連行装置１０ｃの円筒体受け２ｃにおいて、円筒体受け２ｂと異なる点は、上部内径を大きくすると共に、底部の外周には、斜め外側下方を向く傾斜面２８３を形成したものである。すなわち、円筒体受け２ｃは、内径が大の上部円筒部２８１と、内径が小の下部円筒部２８２と、上部円筒部２８１の下端と下部円筒部２８２の上端を接続する傾斜面２８３を有するものである。この傾斜面２８３により、排土の発生を抑制して、周辺側壁を圧密させることができる。なお、下部円筒部２８２には、円筒体受け２ｂと同様の嵌合凹部２６が形成されている。また、円筒体受け２ｂの止め部材４が外蓋形式であるのに対して、円筒体受け２ｃの止め部材４ａは内蓋形式である。すなわち、止め部材４ａは、中央にロッド１１を通すロッド孔を有する外径が円筒体３ａの外径と略同じの円板状本体部４１ａと、外径が円筒体３ａの内径と略同じの下部円筒部４２ａと、ロッド孔の縁から上方に起立する上部円筒部４４からなるものである。止め部材４ａは、止め部材４と同様に、円筒体受け２ｃに載せられた円筒体３ａを上から押し込むようにして、円筒体３ａの上部に設置し、上部円筒部４４をロッド１１にボルト４３等の固定部材で固定することで設置される。これにより、円筒体３ａは、円筒体受け２ｃと止め部材４ａで挟み込まれ、安定して貫入される。また、地中連行装置１０ｃにおいて、円筒体３ａの外径が大で且つ肉厚が大のものが使用できる。このような円筒体３ａとしては、透水性発泡スチロールが挙げられる。発泡スチロールは圧縮力に強い強度を示すため、止め部材４ａの使用が可能である。また、透水性発泡スチロールは地下水を内部に集めることができ、非常用簡易井戸に適する。
【００２４】
地中連行装置１０ｃは、地中連行装置１０ｂと同様の効果を奏する他、撹拌羽根１３と共に連れ回り、且つ底部の外周の傾斜面２８３が外側斜め下方を向いているため、排土を抑制し、周辺地盤の側壁を圧密することができる。また、円筒体３ａのような大径のものを地中に連行することができる。また、撹拌羽根１３は、円筒体受け２ｃとの係止点２８５から先端までの長さｌ４が、係止が無い場合の軸１３１から先端までの長さｌ３と比べて、遥かに短いため、撹拌強度を高くすることができ、また、軸１３１負担も軽減できる。
【００２５】
次に、本発明の第５の実施の形態における地中連行装置を、図１１〜図１４を参照して説明する。なお、図１１〜図１４において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。すなわち、図１１の地中連行装置１０ｄにおいて、図１の地中連行装置１０と異なる点は、円筒体受けの形状、角度調整用リング部材の有無及び円筒体の固定方法である。地中連行装置１０ｄにおいて、円筒体受け２ｄは、突起が円筒の下端から内側に水平状に延びるものであり、底面も平坦状である。
【００２６】
また、円筒体受け２ｄと撹拌羽根１３との間に、撹拌羽根１３の開き角度を調整するリング部材６を介在させたものである。リング部材６は図１２に示すように、所定の厚みと所定の内径を有するリング状物である。リング部材６の中央をロッド１１が通るため、リング部材６の厚み（高さ）の大小と内径の大小で撹拌羽根１３の開き角度を調整することができる。すなわち、図１３にように、リング部材６の厚み（高さ）を大とすれば、撹拌羽根１３の開き角度は小さくなり、逆にリング部材６の厚み（高さ）を小とすれば、撹拌羽根１３の開き角度は大きくなる。また、リング部材６の内径を小とすれば、撹拌羽根１３の開き角度は小さくなり、逆にリング部材６の内径を大とすれば、撹拌羽根１３の開き角度は大きくなる。リング部材６は地中に連行された後、円筒体受け２ｄの下に埋設されたままとなる。撹拌羽根１３の開き角度が調整できるため、円筒体受けの外径に見合った撹拌翼径を設定することができる。なお、撹拌羽根１３は、土質、地盤のＮ値などの諸条件を考慮して適宜決定される。
【００２７】
なお、第５の実施の形態における地中連行装置１０ｄの変形例として、リング部材６に代えて、回転翼部材６ｂを設置してもよい。この場合、ロッド１１の先端の錐部は、掘削翼とする。回転翼部材６ｂは、リング部材６と同様のリング形状であり、外周面に掘削翼と逆傾斜の翼６２ｂを有するものである。すなわち、ロッド１１が地中に進行するに連れて、掘削翼と逆傾斜の翼６２ｂは、上方に押し上げられる土壌を下方に押し下げ、且つ側方に向かわせ側壁地盤を圧縮し、強度を高めて崩落防止、ロッド１１の引き込みの悪さを是正する。掘削翼と逆傾斜の翼６２ｂは、本例の２枚に限定されず、４枚であってもよい。また、回転翼部材６ｂは、撹拌羽根１３の開き角度を調整することもできる。
【００２８】
また、地中連行装置１０ｄにおいて、円筒体受け２ｄと円筒体３はビス等の結合部材２９で固定されている（図１１参照）。これにより、円筒体３は円筒体２ｄに固定されるため、地中に安定して連行される。
【００２９】
次に、本発明の第６の実施の形態における地中連行装置を、図１５〜図１９を参照して説明する。なお、図１５〜図１９において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。なお、図１５〜図１７において、ロッド１１及び撹拌羽根１３ａ以外は、断面で示した。すなわち、図１５〜図１９の地中連行装置１０ｅにおいて、図１の地中連行装置１０と異なる点は、ロッド、撹拌羽根、先端の錐部、貫入凸部、円筒体受け及び止め部材である。ロッド１１ａは、貫入凸部１２ａより下方のロッド（下方ロッド）１１１が板状となっている。これにより、撹拌羽根１３ａを強く固定することができる。２枚の撹拌羽根１３ａは、下方ロッド１１１に横並びで配設された回転軸１３１ａにそれぞれ設置されている。１枚の撹拌羽根１３ａを１つの回転軸１３１ａで支持するため、支持強度が高まる。また、下方ロッド１１１の先端部は尖り状の錐部１４ａとなっている。なお、撹拌羽根１３ａの下方ロッド１１１と当接する部分が平担面であるため、撹拌羽根１３ａの先端１３２ａは切削角となっている（図１８参照）。このため、先端の錐部に図１のような掘削羽根１４がなくとも、地中への貫入は容易である。なお、回転軸１３１ａの直ぐ下方の側端側には、撹拌羽根１３ａの開度を規制する突起１４１がロッド１１と一体に形成されている。これにより、図１５に示すような開度が容易に定まる。撹拌羽根１３ａの表面は図１８及び図１９に示すように、略半楕円断面形状となっている。これにより、強度が高まり、撹拌強度を高めることができる。
【００３０】
貫入凸部１２ａは、下方ロッド１１１の径より寸法２ｕだけ大の径を有する略円柱状のものである（図１５参照）。そして、貫入凸部１２ａと下方側のロッド１１との接続部は、９０度の段差を有している。これにより、貫入凸部１２ａの下端周面１２１と円筒体受け２ｅの突起２３ｂとの係止を可能としている。また、貫入凸部１２ａが円柱状の大径部であれば、厚みと質量を有しているため、バイブロ振動や打撃時における強度と衝撃に耐え得る。また、貫入凸部１２ａの変形例として、貫入凸部１２ａの下端周面１２１は、水平面ではなく、下方内側に向け漸次縮径する傾斜面としてもよい。この場合、円筒体受け２ｅの突起２３ｂの先端は、当該傾斜面と面-面接触する形状とすればよい。
【００３１】
円筒体受け２ｅは、上部円筒部２３ｅと、下方円錐部２８ｅと、上部円筒部２３ｅの下端から内側に水平状に延びる突起２３ｂとからなる。突起２３ｂで囲まれる内側は開口を形成し、下方円錐部２８ｅの下端の中央は開口を形成している。突起２３ｂで囲まれる開口の径と下方円錐部２８ｅの先端の開口の径は、同一径であっても、異なっていてもよいが、この２つの開口（貫通孔）の径は共に、撹拌羽根が折り畳まれた状態における羽根径より大である。また、突起２３ｂの上面が円筒体３の載置面となる。また、下方円錐部２８ｅは排土の発生を抑制すると共に、先端部２９ｅがロッド１１の引き上げ時、撹拌羽根１３ａを閉じる部材として機能する。また、円筒体受け２ｅは、上部円筒部２３ｅと下方円錐部２８ｅからなる外筒部と、突起２３ｂは別部材であってもよい。この際、突起２３ｂは、円板の中央がくり抜かれた鍔部材である。突起２３ｂが別部材であっても、円筒体３を組み込む前に外筒部の中に入れ込めば、外筒部の所定の位置に載置でき、その後は、円筒体３が載るため、固定状態となる。
【００３２】
止め部材４ｂは、蓋部材４１ｂと、蓋部材４１ｂの動きを規制する止め具７とからなる。蓋部材４１ｂは、中央部にロッドが通る貫通孔を形成した円板状の蓋本体部と、蓋本体部の周端から下方に延びる側板とからなる。止め具７は、図２０に示すように、ロッド１１を両側から挟む内側が半円状にくり抜かれた一対の略板状の挟持体７１、７１と、一対の挟持体７１、７１をロッド１１に強く固定するボルト７２とナット７３からなる。止め具７はロッド１１に固定されており、ロッド１１の回転に連動して回転する。一方、蓋部材４１ｂは、ロッド１１が回転しても円筒体３が回転しないため、回転しない。このため、蓋部材４１ｂと止め具７間は、滑り接触となる。なお、蓋部材４１ｂと止め具７間の接触による摩擦熱を抑制するため、ベアリングなどを介在させてもよい。
【００３３】
なお、地中連行装置１０〜１０ｅにおいて、円筒体受け、円筒体、撹拌羽根、排土抑制羽根２７、円筒体受けに形成される嵌合凹部、外蓋形式の止め部材、内蓋形式の止め部材、ブレ防止材、円筒体受けの底部に形成される排土抑制用傾斜面、羽根角度調整用リング及び回転翼部材は、あらゆる組み合わせが可能であり、地中連行装置１０〜１０ｅのいずれにも適用でき、また、必須要素以外の要素は省略してもよい。
【００３４】
また、円筒体受け２ａ〜２ｃにおいて、下部円筒部２８２の鉛直方向の長さ（スカートの長さ）を調整することで、リング部材６無しで、リング部材６と同様の撹拌羽根１３の角度調整をすることができる。すなわち、下部円筒部２８２の下方へ延びる長さ（高さ）を大とすれば、撹拌羽根１３の開き角度は小さくなり、下部円筒部２８２の下方へ延びる長さ（高さ）を小とすれば、撹拌羽根１３の開き角度は大となる。本発明の地中連行装置において、撹拌羽根１３、１３ａの開きは、Ｖ字形状、水平（一字形状）、逆Ｖ字形状などいずれであってもよい。また、撹拌羽根１３、１３ａは、上下２段としてもよい。これにより、掘削力が向上する。
【００３５】
（円筒体地中連行方法の説明）
次に、本発明の実施の形態における円筒体地中連行方法（以下、単に「地中連行方法」とも言う。）の一例を、図４〜図６を参照して説明する。円筒体地中連行方法は、円筒体地中連行装置１０〜１０ｅを使用し、該撹拌羽根を広げて該地中貫入ロッドを回転させ地盤を掘削しながら目的深度まで貫入するＩ工程と、該地中貫入ロッドを引き上げ該撹拌羽根を折り畳み、該地中貫入装置を地上に引き上げ、該円筒体受けと該円筒体を地中に置き去りにするＩＩ工程と、を行うものである。本例では、地中連行装置１０を使用した地中連行方法を以下に説明する。
【００３６】
Ｉ工程において、地中連行装置１０は、地中貫入装置１、円筒体受け２及び円筒体３を組み付けて使用する。地中貫入装置１はロッド１１を起立された状態において、撹拌羽根１４は羽根の重力により折り畳まれた状態である。起立状態の地中貫入装置１に対して、円筒体受け２を下方から上方に向けてロッド１１を通して突起２３の傾斜面２４と貫入凸部１２の傾斜面１２１が当たるまで入れ込む。次いで、円筒体３を上方から下方に向けてロッド１１を通して円筒体受け２内に収納する。この際、円筒体受け２と円筒体３をビス等の固定部材で固定してもよい。次いで、ロッド１１を埋設位置の地盤中心に突き立て、例えば、バイブロドリル（ＶＤ）式ボーリング装置を駆動させる。これにより、ロッド１１は回転し、先端の錐部１４が地中に食い込み、地中に進入する。撹拌羽根１３は、予め少し開いておいてもよく、また、所望の開度にしておいてもよい。撹拌羽根１３は、少し開いた状態であっても、地盤に入る際、地盤抵抗を受けて開き、更に円筒体受け２の底面の傾斜面に当たって、図４に示す羽根角度に開くことができる。開いた撹拌羽根１３で埋設する円筒体受け２及び円筒体３より大きな掘削径を構築する。ロッド１の正回転は、撹拌羽根１３の背（反ロッド側の面）が撹拌方向を向くようにすることが、撹拌羽根１３の軸支部に砂が詰まることがない点で好ましい。なお、Ｉ工程の前工程として、地中貫入装置１とは別の掘削装置により予め、掘削孔を形成してもよい。これにより、地盤によっては、地中貫入装置１の貫入が容易となる。
【００３７】
地中進入工程（Ｉ工程）において、撹拌羽根１３は先行して、地盤を撹拌するため、撹拌領域は地盤がほぐされた状態となる。また、円筒体受け２の底面の傾斜面の影響を受け、ほぐされた土は側方と上方に押しやられる。上方へ押しやられた土は円筒体受け２の周りＧ１に圧密され、円筒体３への影響はほとんどない。なお、本例では、撹拌羽根１３と円筒体受け２とは係止しておらず、また、貫入凸部１２と円筒体受け２の突起が傾斜面同士であるため、円筒体受け２は実質的に無回転である。また、円筒体３も円筒体受け２内に載置又は収納された状態を維持し、実質的に無回転で地中に連行される（図４）。なお、深度が深くなるにつれ、必要であれば、ロッド１１の回転、貫入を停止し、ロッド１１又は円筒体３を継ぎ足し、再度ロッド１１を回転、貫入してもよい。所望の深度に到達した際、ロッド１１の回転、貫入を停止する。次いで、地中貫入装置１の引き抜き工程を行う。
【００３８】
引き抜き工程（ＩＩ工程）において、先ず、地中貫入装置１を引き上げる。これにより、撹拌羽根１３は折り畳まれる。また、貫入凸部１２の外径（ｄ）が、円筒体３の内径（ｌ１）より小であること、また、折り畳まれた撹拌羽根の羽根径（ｗ２）が、円筒体受け２の貫通孔２４の孔径（ｍ２）より小であることから、地中貫入装置１は、円筒体受け２及び円筒体３を地中に埋設したまま、地上に引き抜くことができる（図６参照）。なお、本発明の円筒体地中連行方法は、必要に応じて場所を変えて、複数回実施することができる。この場合、地中貫入装置１は繰り返し使用できる。
【００３９】
地中に埋設された円筒体３は、地熱利用、雨水利用、地下水利用または液状化対策として使用される。地熱は、１年を通じて昼夜の温度変化が小さいため、地熱利用ヒートポンプ等に利用できる。また、地下水や雨水の利用あるいは巨大地震後の仮設防災井戸にも適用できる。また、液状化対策としては、液状化を想定して、周面にスリットや貫通孔が形成されたパイプ管を予め地中に埋設しておき、液状化の際、噴出流を誘導するドレーン材として利用できる。
【００４０】
次に、図７の地中連行装置１０ａを用いた地中連行方法を、図１〜３の地中連行装置１０を用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置１０ａを用いた地中連行方法の場合、Ｉ工程において、円筒体受け２ａは撹拌羽根１３と共に、連れ回りする。このため、排土抑制羽根２７も回転し、撹拌土壌が上方に移動し排土となることを抑制する。また、撹拌羽根１３は、掘削時、Ｖ字形状となるため、掘進力が向上する。
【００４１】
次に、図９の地中連行装置１０ｂを用いた地中連行方法を、図７の地中連行装置１０ａを用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置１０ｂを用いた地中連行方法の場合、円筒体３は、円筒体受け２ｂと止め部材４とで挟み込まれながら、地中に連行されるため、円筒体３の芯ずれがなく、ロッド引き抜き軌孔を塞ぐことがない。また、ブレ防止材５が設置されているため、円筒体３の連行中、横方向にかかるブレを防止することができる。
【００４２】
次に、図１０の地中連行装置１０ｃを用いた地中連行方法を、図１〜３の地中連行装置１０を用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置１０ｃを用いた地中連行方法の場合、円筒体３ａは、大径又は低強度管であるにも拘わらず、円筒体受け２ｃと止め部材４ａとで挟み込まれながら、地中に連行されるため、円筒体３ａの芯ずれがなく、ロッド引き抜き軌孔を塞ぐことがない。また、円筒体受け２ｃは回転しつつ貫入され、且つ斜め外側下方を向く傾斜面２８３の作用により、排土の発生を抑制して、周辺側壁を圧密させることができる。
【００４３】
次に、図１１の地中連行装置１０ｄを用いた地中連行方法を、図１〜３の地中連行装置１０を用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置１０ｄを用いた地中連行方法の場合、円筒体受け２ｄと円筒体３はビスで固定されているため、円筒体３ａの固定が安定する。また、羽根角度調整リング６の作用により、撹拌羽根１３を所望の羽根角度にすることができる。また、回転翼部材６２ｂの作用により、掘削時、上方に押し上げられる土壌を下方に押し下げ、且つ側方に向かわせ側壁地盤を圧縮し、強度を高めて崩落を防止する。
【００４４】
次に、図１５〜図１７の地中連行装置１０ｅを用いた地中連行方法を、図７の地中連行装置１０を用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置１０ｅを用いた地中連行方法の場合、地中貫入装置１は、先端の尖り部１４ａと撹拌羽根１３ａで、地中に貫入される。円筒体３は、円筒体受け２ｂと止め部材４ｂとで挟み込まれながら、地中に連行されるため、円筒体３の芯ずれがなく、ロッド引き抜き軌孔を塞ぐことがない。貫入凸部１２ａと円筒体受け２ｅの突起２３ｂとの接触は、リング状の平面で滑りながら接触するため、円筒体受け２ｅはほとんど回転しない。従って、円筒体３及び蓋部材４１ｂは回転しない。また、撹拌羽根１３ａは、一枚の羽根が独自の回転軸を持っているため、強く安定した撹拌が可能となる。なお、地中に置き去りにされるのは、他の実施の形態における地中連行方法と同様に、円筒体受け２ｅと円筒体３であり、地上に回収されるのは、地中貫入装置１及び止め部材４ｂである。地中貫入装置１及び止め部材４ｂは新たな地中連行方法で再使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本例の地中連行装置を用いた地中連行方法によれば、掘削と同時に、地熱利用等に適用するパイプ状物である円筒体を地中に連行することができる。これにより、工期を短縮することができる。また、掘削残土は発生しないため、環境汚染を低減できる。また、掘削回転時の応力を埋設物である円筒体に作用させず、円筒体のねじれ、その他強度不足による破断を防止できる。また、排土抑制羽根を設置し、又は円筒体受けの底部に形成される排土抑制用傾斜面を形成することで、掘削土壌を排土とせず、立杭周辺に圧密し、無廃土工法とすることができる。また、円筒体は小径から大径まで適用でき、埋設部材の利用範囲が広まる。
【符号の説明】
【００４６】
１    地中貫入装置
２、２ａ    円筒体受け
３    円筒体
４、４ａ、４ｂ    止め部材
５                ブレ防止材
６、６ａ          撹拌羽根角度調整用リング部材
６ｂ              回転翼部材
１０〜１０ｄ      円筒体地中連行装置  
１１            ロッド
１２            貫入凸部
１３、１３ａ    撹拌羽根
１４、１４ａ    先端の錐部
６２ｂ          回転翼部材書
【要約】
貫入ロッド１１の両側部に、回動自在の撹拌羽根１３を付設し、撹拌羽根１３の上方にロッド１１と一体の貫入凸部１２を付設した地中貫入装置１と、中央にロッド１１が通る貫通孔２４を有し、貫入凸部１２と係止して地中に連行され埋設される円筒体受け２と、中央にロッド１１が通る中空部を通し、円筒体受け２の上部内径より小の外径を有し、円筒体受け２内に載置又は収納されて地中に連行され埋設される円筒体３と、を有する地中連行装置１０であり、円筒体受け２と円筒体３を地中に置き去りにして、地中貫入装置１を引き抜き回収する。これにより、掘削と同時に、例えば、地熱利用等に適用する低強度の小径から大径までの円筒体を地中に連行することができる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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