(57)【要約】【課題】本発明は、地中に地中杭を形成する方法において、効果的に中詰材を排出して地中杭を形成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するとともに地中杭形成材の投入が可能な円筒部の略内部において、地中から上昇しつつ地中杭を形成するための地中杭形成ヘッドを提供する。この地中杭形成ヘッドは、地中掘削翼と、少なくとも一つの付加掘削翼と、を備える。地中掘削翼は、正転方向の回転で円筒部と共回りして地中を下方に向かって掘削し、反転方向の回転で地中杭形成材に圧力を印加する第１の翼形状を有する。付加掘削翼は、反転方向の回転で円筒部に投入された地中杭形成材を上方に向かって掘削する第２の翼形状を有する。付加掘削翼が、地中掘削翼から分離され、地中掘削翼の上方に配置されている。【選択図】図４
2011006880.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するとともに地中杭形成材の投入が可能な円筒部の略内部において、前記地中から上昇しつつ地中杭を形成するための地中杭形成ヘッドであって、
正転方向の回転で前記円筒部と共回りして前記地中を下方に向かって掘削し、反転方向の回転で前記地中杭形成材に圧力を印加する第１の翼形状を有する地中掘削翼と、
前記反転方向の回転で前記円筒部に投入された前記地中杭形成材を上方に向かって掘削する第２の翼形状を有する少なくとも一つの付加掘削翼と、
を備え、
前記付加掘削翼が、前記地中掘削翼から分離され、前記地中掘削翼の上方に配置されている地中杭形成ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の地中杭形成ヘッドであって、
前記付加掘削翼が、前記反転方向の回転で先端部を形成する上方端部を有し、
前記上方端部が、上方に突出する少なくとも一つの爪部を有している地中杭形成ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の地中杭形成ヘッドであって、
前記地中掘削翼は、対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を備えている地中杭形成ヘッド。
【請求項４】
請求項１または２に記載の地中杭形成ヘッドであって、
前記付加掘削翼は、対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を備えている地中杭形成ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の地中杭形成ヘッドであって、
前記円筒部が、前記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し、
前記地中掘削翼が、前記正転方向の回転において先端部を形成する前縁部と、前記正転方向の回転において後端部を形成する後縁部と、を有し、
前記前縁部が、下方から見たときに前記地中杭形成ヘッドの回転軸からから外周方向に離れるにしたがって前記後端部の方向に後退する形状を有している地中杭形成ヘッド。
【請求項６】
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地中杭形成用のアタッチメントであって、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の地中杭形成ヘッドと、
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地中杭形成材投入孔が側面に形成されている円筒部と、
前記地中杭形成材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７】
請求項６記載のアタッチメントであって、
前記円筒部が、前記長孔の形状を拘束するトラス状の補強構造体を有しているアタッチメント。
【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地中杭形成ヘッドおよびその地中杭形成ヘッドを備える砕石杭形成装置用アタッチメントに関する。
【０００２】
地盤改良工法として、従来から地中杭を形成して地耐力を向上させる工法が提案されている。これらの工法は、砂や砂利、砕石、コンクリート殻といった中詰材で強固な地中杭を形成し、これにより軟弱な粘土層を一定の割合で置き換えて地盤全体の強度を増大させる工法である。これらの工法では、たとえば振動による中詰材の締め固め、圧縮空気での中詰材への圧力印加、螺旋形状を有するスラストスクリュウの回転による中詰材への圧力印加、およびスラストスクリュウの昇降動作（たとえば特許文献１）といった種々の方法によって強固な地中杭の形成が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０５９４２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の工法では、振動による中詰材の締め固めの方法では騒音問題が発生し、圧縮空気での中詰材への圧力印加の方法では大掛かりな圧縮空気の生成装置を必要とし、圧縮空気生成の騒音の問題も生じさせるという問題が発生していた。さらに、スラストスクリュウを使用する工法では、スラストスクリュウの昇降動作に大掛かりで複雑な機構が必要であるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、地中に地中杭を形成する方法において、簡易に中詰材を排出して地中杭を形成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】
【０００６】
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するとともに地中杭形成材の投入が可能な円筒部の略内部において、地中から上昇しつつ地中杭を形成するための地中杭形成ヘッドを提供する。この地中杭形成ヘッドは、地中掘削翼と、少なくとも一つの付加掘削翼と、を備える。地中掘削翼は、正転方向の回転で円筒部と共回りして地中を下方に向かって掘削し、反転方向の回転で地中杭形成材に圧力を印加する第１の翼形状を有する。付加掘削翼は、反転方向の回転で円筒部に投入された地中杭形成材を上方に向かって掘削する第２の翼形状を有する。付加掘削翼が、地中掘削翼から分離され、地中掘削翼の上方に配置されている。
【０００７】
第１構成例の地中杭形成ヘッドは、円筒部に投入された砕石を上方に向かって掘削する付加掘削翼によって予備圧力を発生させることができる。予備圧力は、付加掘削翼から分離されて形成されている地中掘削翼との間に形成された空間である滞留砕石室に滞留している砕石に印加されることになる。地中掘削翼は、このように予備圧力が印加された状態で滞留している滞留砕石に対して、さらに圧力を印加することができるので、円筒内へ浸入しようとする地下水圧や地中圧（土圧）に打ち勝って砕石を排出させることができる。
【０００８】
滞留砕石は、地中を掘削する際にも顕著な効果を奏する。すなわち、地中掘削翼が正転方向の回転で下方に向かって円筒部と共回りして地中を掘削する際には、滞留砕石室内の滞留砕石は、地中掘削翼と円筒部と共回りして地中圧や地下水圧に対抗することができるのである。本発明者らは、さらに、本発明が砕石杭の形成だけでなく、たとえば自然砕石や砂利、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で地中杭を形成する工法にも適用可能であることも見出した。
【０００９】
第２構成例は、第１構成例の地中杭形成ヘッドにおいて、付加掘削翼が、反転方向の回転で先端部を形成する上方端部を有する。上方端部が、上方に突出する少なくとも一つの爪部を有している。
【００１０】
第３構成例では、第１または第２の構成例の地中杭形成ヘッドにおいて、地中掘削翼が対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を供えている。この構成は、簡易かつバランスに優れた特に実用性の高い構成である。
【００１１】
第４構成例は、第１ないし第３構成例のいずれか一つの地中杭形成ヘッドにおいて、付加掘削翼が対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を備えている。この構成も、簡易かつバランスに優れた特に実用性の高い構成である。
【００１２】
第５構成例は、第１ないし第４構成例のいずれか一つの地中杭形成ヘッドにおいて、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している。地中掘削翼が、正転方向の回転において先端部を形成する前縁部と、正転方向の回転において後端部を形成する後縁部と、を有している。前縁部が、下方から見たときに地中杭形成ヘッドの回転軸からから外周方向に離れるにしたがって後端部の方向に後退する形状を有している。
【００１３】
第５構成例では、地中掘削翼の前縁部が、下方から見たときに地中杭形成ヘッドの回転軸からから外周方向に離れるにしたがって後端部の方向に後退する形状を有しているので、掘削した土砂を外周方向に効果的に円筒部の外側に押し出すことができる。これにより、円筒部が有する螺旋状のフィンを使用して上昇させて円滑に地上に排出させることができる。
【００１４】
第６構成例は、地中に挿入されて空間を形成し、地中から上昇しつつ空間に砕石杭を形成する地中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、第１ないし５のいずれか一つの地中杭形成ヘッドと、円筒部と、開閉蓋と、を備える。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地中杭形成材投入孔が側面に形成されている。開閉蓋は、地中杭形成材投入孔を円筒部の外部方向から塞ぐことができる。
【００１５】
第７構成例は、第６構成例のアタッチメントにおいて、円筒部が、長孔の形状を拘束するトラス状の補強構造体を有している。
【００１６】
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】
【００１７】
本発明は、砕石で地中に柱状物を形成する方法において、砕石の供回りを抑制して効率的に地中に砕石杭を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の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】実施例のアタッチメントＴを別の角度から見た状態を示す説明図。
【図３】実施例の円筒部１２と地中掘削翼２９の構成を示す断面図。
【図４】本発明の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】実施例のプレス板１１０とその近傍の構成を示す拡大図。
【図６】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円筒部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円筒部１２および砕石投入装置３３０の状態を示す平面図。
【図１０】開閉扉を抽出して示す正面図。
【図１１】砕石予備投入時における円筒部１２および砕石投入アダプタ３３２の状態を示す側面図。
【図１２】砕石予備投入時における円筒部１２および砕石投入装置３３０の状態を示す平面図。
【図１３】掘削工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図。
【図１４】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１５】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１６】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。
【図１７】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１８】地中掘削翼２９と砕石掘削翼３０とを備える砕石杭形成ヘッドによる砕石杭の形成状態を示す説明図。
【図１９】地中掘削翼２９の下面を示す説明図。
【図２０】砕石掘削翼３０の上面を示す説明図。
【図２１】第１変形例の地中掘削翼２９ｖを上方から見た状態を示す説明図。
【図２２】地中掘削翼２９ｖを翼部材２９ｂｖの外側の方向から見た図。
【図２３】地中掘削翼２９ｖを翼部材２９ｂｖの断面図。
【図２４】変形例において砕石投入孔１４の形状を拘束するトラス状の補強構造体を示す説明図。
【図２５】変形例において砕石投入孔１４の形状を拘束するトラス状の補強構造体を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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）地中掘削翼は、円筒部の内面位置において、地中掘削翼の上端部に上方に突出する爪部を有する。
（特徴２）地中杭は、砕石を主成分とする砕石杭である。
【００２０】
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．本発明の実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法：
Ｂ．変形例：
【００２１】
Ａ．本発明の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。
【００２２】
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。
【００２３】
図２は、実施例のアタッチメントＴを別の角度から見た状態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が設けられた円筒部１２と、地中掘削翼２９と、円筒部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。円筒部１２には、砕石投入孔１４が形成され（図１）、その砕石投入孔１４が開閉蓋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。
【００２４】
図３は、実施例の円筒部１２と地中掘削翼２９の構成を示す断面図である。地中掘削翼２９は、本実施例では、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を介して地中掘削翼２９に伝達する。地中掘削翼２９は、地中を掘削して砕石に圧力を印加する地中掘削翼２９と、円筒部に投入された砕石を上方に向かって掘削する砕石掘削翼３０とを有している。なお、地中掘削翼２９は、本実施例では、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が、これらの分離可能な部品として構成してもよい。また、地中掘削翼２９と砕石掘削翼３０の構成と機能の詳細については後述する。
【００２５】
コアーロッド２２は、軸受け管２３と放射ステー２４とで円筒部１２に回転可能に結合され、円筒部１２と回転軸を共通にしている。一方、円筒部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、地中掘削翼２９の傾斜（螺旋を含む）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、円筒部１２と地中掘削翼２９は、同一方向に回転することになる。これにより、地中掘削翼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。
【００２６】
なお、このような二重反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して一体的に作動させることは、二重反転機構とする意味を失わせるので、当業者の技術常識に真っ向から反するものである。
【００２７】
さらに、実施例の円筒部１２および地中掘削翼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、実施例の円筒部１２の先端部には掘削刃が装備されていない。一方、実施例の地中掘削翼２９は、その先端が円筒部１２から突出して、円筒部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、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。
【００２８】
このようなメカニズムの本質的相違は、円筒部１２への砕石投入孔１４の形成と有機的な関係を有している。円筒部１２の側面への砕石投入孔１４の形成は、円筒部１２の剛性や強度を低下させるので、円筒部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、掘削を地中掘削翼２９に担当させるとともに、円筒部１２を掘削土砂の運搬に利用することによって、円筒部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、地中掘削翼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によって円筒部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、円筒部１２への砕石投入孔１４の形成が実用的に可能となるのである。ただし、円筒部１２への掘削刃の装備を完全に排除するものではなく、円筒部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円筒部１２の負担を軽減することができるからである。
【００２９】
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（図示省略）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、自動的に地中掘削翼２９と円筒部１２が一体として回転する作動状態となる。これにより、上述のように地中掘削翼２９で掘削した土砂を円筒部１２が有するフィン１３で地上に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、地中掘削翼２９で砕石に圧力を印加するとともに、円筒部１２が自動的に回転を停止して砕石投入孔１４の回転方向の位置を固定させることができる。
【００３０】
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の地中掘削翼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、円筒部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。
【００３１】
図４は、本発明の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、地中掘削翼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。
【００３２】
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。
【００３３】
図５は、実施例のプレス板１１０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。
【００３４】
図６は、プレス板１１０の接地状態における砕石杭形成装置１００を示す説明図である。オペレータは、鉛直性を確認した後に、図６に示されるように、プレス板１１０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。このようにして、プレス板１１０が接地状態となると杭芯位置合わせ工程が完了する。
【００３５】
図７は、掘削準備工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図である。ステップＳ２００では、オペレータは、本図に示されるように、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。
【００３６】
ケーシング下降工程は、円筒部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、地中掘削翼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、円筒部１２の下端が地表によって封鎖されることになる。円筒部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。
【００３７】
砕石予備投入工程は、砕石投入装置３３０から砕石投入孔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、円筒部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による掘削時に円筒部１２の下端を閉塞し、円筒部１２の内部への掘削土砂の侵入を防止する。
【００３８】
この閉塞は、地中掘削翼２９が有する地中掘削翼２９と砕石掘削翼３０の間に滞留している滞留砕石によってより確実なものとして高い地下水圧に対抗することを可能としている。すなわち、地中掘削翼２９の隙間から進入しようとする土砂は、荷重の作用点としての地中掘削翼２９においては回転方向の荷重を印加することになるが、砕石掘削翼３０の下面に対しては回転軸方向の併進荷重として印加されるので極めて強固な反作用を受けることになる。これはサンブナンの原理によるものである。このように、地中掘削翼２９と砕石掘削翼３０の分離は、掘削作業時においても有効に機能する構成として役立つことになる。さらに、掘削開始時に地表面近傍の砂や土が砕石間に詰まるので防水性をも兼ね備えることができることが本発明者らによって周囲から隔離された専用試験場における実験によって確認された。
【００３９】
図８は、砕石予備投入前における円筒部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円筒部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を介して、円筒部１２の内部に投入する。円筒部１２の内部への中込め材の投入は、円筒部１２の側面に形成された砕石投入孔１４から行われる。砕石投入孔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。
【００４０】
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。
【００４１】
円筒部１２には、円筒部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）としての砕石投入孔１４が形成されている。砕石投入孔１４は、弾性体で形成されている平面形状の開閉蓋Ｄによって円筒部１２の外部方向から塞がれている。開閉蓋Ｄは、円筒部１２の螺進方向Ｆの先行側の砕石投入孔１４の端部側の一辺である固定部Ｄｆで円筒部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、円筒部１２の掘削時の回転によって、砕石投入孔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。
【００４２】
図１０は、開閉蓋Ｄを抽出して示す正面図である。開閉蓋Ｄは、砕石投入孔１４を施蓋する長方形の開閉蓋である。開閉蓋Ｄは、ゴムや合成樹脂などの弾性変形可能な膜材を母体として、折損などを防ぐ複数の平行な補強金属骨１８や補強布（図示省略）が埋設一体化されている。開閉蓋Ｄは、複数の固定ボルト１９で円筒部１２に締結されている（図８および図９参照）。
【００４３】
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、地盤からの圧力で砕石投入孔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。
【００４４】
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、円筒部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、円筒部１２の回転時において、仮に円筒部１２に接触しても自動的に退避する方向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。
【００４５】
このように、地盤の掘削に使用する円筒部１２を側方向から貫通する砕石投入孔１４を形成する構成や、砕石投入孔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円筒部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。円筒部１２の側方に貫通孔を形成すると、円筒部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、加えて円筒部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、円筒部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、円筒部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。
【００４６】
図１１は、砕石予備投入時における円筒部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１２は、砕石予備投入時における円筒部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、この図では、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。
【００４７】
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、その先端が砕石投入孔１４に挿入されることになる。これにより、砕石は、円筒部１２の内部に投入されることになる。
【００４８】
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。
【００４９】
図１３は、掘削工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図である。ステップＳ３００では、オペレータは、本図に示されるように、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）の基準位置からの円筒部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と円筒部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。
【００５０】
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。
【００５１】
図１４は、掘削完了工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図である。ステップＳ４００では、オペレータは、本図に示されるように、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。
【００５２】
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、砕石杭形成時の地中掘削翼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。
【００５３】
図１５は、砕石形成工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図である。ステップＳ５００では、オペレータは、本図に示されるように、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、地中掘削翼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。
【００５４】
砕石の加圧量は、地中掘削翼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、地中掘削翼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）だけ地中掘削翼２９を上昇させる。地中掘削翼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、地中掘削翼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。円筒部１２は、地中掘削翼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、地中掘削翼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。
【００５５】
図１６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円筒部１２および地中掘削翼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。砕石投入孔１４が円筒部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。砕石投入孔１４は、地中においては円筒部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、旋回支持部３３１ａによって自動的に開かれるからである。
【００５６】
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）円筒部１２内での砕石の落下量を小さくすることができ、特に円筒部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。
【００５７】
このようにして、地中掘削翼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。
【００５８】
さらに、地中掘削翼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、地中掘削翼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杭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。
【００５９】
図１７は、施工完了工程における砕石杭形成装置１００を示す説明図である。ステップＳ６００では、オペレータは、本図に示すように、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、本図では、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。
【００６０】
プレス板上昇工程は、地中掘削翼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、円筒部１２を上昇させることによって地中掘削翼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。
【００６１】
このように、実施例の砕石杭形成装置１００は、砕石投入孔１４が側面に形成された円筒部１２を有するので、円筒部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。砕石投入孔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円筒部１２が上昇しても砕石投入孔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、砕石投入孔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。
【００６２】
一方、円筒部１２は、砕石投入孔１４を円筒部１２の外部方向から塞ぐ開閉蓋を有するので、地中においては円筒部１２の外部の圧力で砕石投入孔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。
【００６３】
図１８は、地中掘削翼２９と砕石掘削翼３０とを備える砕石杭形成ヘッドによる砕石杭の形成状態を示す説明図である。図１９は、地中掘削翼２９の下面を示す説明図である。地中掘削翼２９は、前述のように、地中を掘削して砕石に圧力を印加する地中掘削翼２９と、円筒部に投入された砕石を上方に向かって掘削する砕石掘削翼３０とを有している。地中掘削翼２９は、地中圧と地下水圧とに対抗して砕石を地中に排出するとともに砕石に圧力を印加する。砕石掘削翼３０は、円筒部１２に投入されて内部に堆積した砕石を上方に掘削し、砕石を地中掘削翼２９に供給する。
【００６４】
地中掘削翼２９は、回転軸２９ｘに非対称な一対の翼部材２９ａ、２９ｂと、を備えている。一対の翼部材２９ａ、２９ｂは、回転軸２９ｘに一体的（たとえば溶接で相互に接合）に形成されている。翼部材２９ａは、正転回転時における前端部に装備されている２個の地中掘削爪２９ａｃ１、２９ａｃ２と、正転回転時における後端部に形成されている砕石掘削爪２９ａｃ３、２９ａｃ４と、翼部本体２９ａｓと、を備えている。翼部材２９ｂは、正転回転時における前端部に装備されている３個の地中掘削爪２９ｂｃ１、２９ｂｃ２、２９ｂｃ３と、正転回転時における後端部に形成されている砕石掘削爪２９ｂｃ４、２９ｂｃ５と、翼部本体２９ｂｓと、を備えている。
【００６５】
地中掘削翼２９が有する翼部材２９ａでは、２個の地中掘削爪２９ａｃ１、２９ａｃ２が地中を掘削するためにその先端部に向かって下方に傾斜している。一方、翼部材２９ｂでは、３個の地中掘削爪２９ｂｃ１、２９ｂｃ２、２９ｂｃ３が地中を掘削するためにその先端部に向かって下方に傾斜している。このように、５個の地中掘削爪２９ａｃ１、２９ａｃ２、２９ｂｃ１、２９ｂｃ２、２９ｂｃ３は、非対称な形状を構成している。このような非対称な構成は、地中に固形物（たとえば石）を含む土壌の掘削においては、固形物に対して同一箇所に打撃を与えるのではなく複数のずれた位置で打撃を与える方が効果的に掘削が可能であることが本発明者らによって新たに見出された知見に基づく創作である。
【００６６】
地中掘削翼２９の翼部材２９ａでは、２個の砕石掘削爪２９ａｃ３、２９ａｃ４が投入された砕石を上方に向かって掘削するために、その先端部に向かって上方に傾斜している。一方、翼部材２９ｂでは、２個の砕石掘削爪２９ｂｃ４、２９ｂｃ５が投入された砕石を上方に向かって掘削するために、その先端部に向かって上方に傾斜している。このような対称な構成は、投入された砕石が掘削容易であることを考慮して簡易な製造を実現するために採用された構成である。
【００６７】
４個の砕石掘削爪２９ａｃ３、２９ａｃ４、２９ｂｃ４、２９ｂｃ５は、投入された砕石を掘削して翼部本体２９ａｓ、２９ｂｓの下方に押し込むことができる。翼部本体２９ａｓ、２９ｂｓの下方に押し込まれた砕石は、地中からの摩擦力によって地中に対する動きが抑制される。この結果、砕石が翼部本体２９ａｓ、２９ｂｓの回転に対して滑ることになるので、翼部本体２９ａｓ、２９ｂｓの傾斜した形状によって加圧されて地中に埋め込まれることになる。このように、地中掘削翼２９による圧力の発生は、砕石に対する地中からの反力と地中掘削翼２９の回転力の合力として発生するので、地中掘削翼２９と地中の境界において砕石等の排出や転圧のための圧力が発生することになる。
【００６８】
図２０は、砕石掘削翼３０の上面を示す説明図である。砕石掘削翼３０は、回転軸２９ｘに対称な一対の翼部材３０ａ、３０ｂを備えている。一対の翼部材３０ａ、３０ｂは、回転軸２９ｘに一体的（たとえば溶接で相互に接合）に形成されている。翼部材３０ａは、反転回転時における前端部に形成されている砕石掘削爪３０ａｃ１、３０ａｃ２と、反転回転時における後端部に形成されている後端面３０ａｅと、翼部本体３０ａｓと、を備えている。翼部材３０ｂは、反転回転時における前端部に形成されている砕石掘削爪３０ｂｃ１、３０ｂｃ２と、反転回転時における後端部に形成されている後端面３０ｂｅと、翼部本体３０ｂｓと、を備えている。
【００６９】
砕石掘削翼３０の翼部材３０ａでは、２個の砕石掘削爪３０ａｃ１、３０ａｃ２は、投入された砕石を上方に向かって掘削するためにその先端部に向かって上方に傾斜している。一方、翼部材３０ｂでは、２個の砕石掘削爪３０ｂｃ１、３０ｂｃ２は、砕石を上方に向かって掘削するためにその先端部に向かって上方に傾斜している。さらに、翼部材３０ａ、３０ｂは、円筒部１２の内面との間のクリアランスＬ１、Ｌ２が反転時において翼部材３０ａ、３０ｂが回転するにしたがって大きくなるように構成されている。このような形状としているのは、反転時において円筒部１２の内面と翼部材３０ａ、３０ｂの外端との間に砕石等が侵入して大きな抵抗を発生させないようにするためである。
【００７０】
４個の砕石掘削爪３０ａｃ１、３０ａｃ２、３０ｂｃ１、３０ｂｃ２は、投入された砕石を掘削して翼部本体３０ａｓ、３０ｂｓの下方に押し込むことができる。翼部本体３０ａｓ、３０ｂｓの下方に押し込まれた砕石は、砕石掘削翼３０と地中掘削翼２９の間に滞留している砕石との摩擦力によって動きが抑制される。この結果、砕石が翼部本体３０ａｓ、３０ｂｓの回転に対して滑ることになるので、翼部本体３０ａｓ、３０ｂｓの傾斜形状によって加圧されて地中に埋め込まれることになる。
【００７１】
このように、砕石掘削翼３０と地中掘削翼２９の間に滞留している砕石は、砕石掘削翼３０と地中掘削翼２９とが分離しているゆえに砕石掘削翼３０との供回りが抑制され、砕石掘削翼３０との相対的な動きを有するので、砕石掘削翼３０によって予め予備的に加圧することが可能となる。換言すれば、地中掘削翼２９に対する地中面と同一の機能を有する仮想の地中面を、円筒部１２の内部に形成することに日本発明者らは成功したのである。
【００７２】
このように、本実施例は、砕石掘削翼３０によって予め予備的に加圧された砕石に対して、さらに地中掘削翼２９で加圧することができる。これにより、地中圧と地下水圧とに打ち勝って砕石を排出することができる。
【００７３】
なお、滞留砕石室は、砕石掘削翼３０の最下端位置が、円筒部１２の内径の０．１倍から１倍の距離だけ地中掘削翼２９の最上端位置から分離されているようにすることが好ましい。この範囲は、本発明者らによって見出された定量的な好ましい領域であり、必須の構成要件ではない。具体的には、円筒部１２の内径が４０ｃｍ程度であるときには、１０ｃｍから４０ｃｍ程度の範囲であることが好ましい。
【００７４】
Ｂ．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。
【００７５】
Ｂ−１．第１変形例：第１変形例の地中掘削翼２９ｖは、図２１乃至図２４に示されるように、一対の翼部材２９ａｖ、２９ｂｖの形状が実施例における一対の翼部材２９ａ、２９ｂの形状と相違するとともに、一対の閉塞防止板７０ａ、７０ｂが追加されている点で実施例の地中掘削翼２９と相違する。このような構成の相違によって、以下に説明するように、地中杭の転圧能力の向上や高い製造性、円滑な運用の実現といった効果を奏することができる。
【００７６】
図２１は、円筒部１２の下端から第１変形例の地中掘削翼２９ｖを上方から見た状態を示している。図２２は、地中掘削翼２９ｖを翼部材２９ｂｖの外側の方向から見た概念図である。図２３は、地中掘削翼２９ｖを翼部材２９ｂｖの断面図である。翼部材２９ｂｖは、図２１と図２３に示されるように折り曲げライン６０ｂにおいて折り曲げられており、翼部材２９ｂｖの外部輪郭部６１ｂとの間に水平転圧面６２ｂを形成している。この平面形状は、地中掘削翼２９ｖの回転によって、ほぼ垂直に転圧荷重を砕石等に印加することができるような傾斜を有するほぼ平面な形状として構成されている。翼部材２９ａｖも同様に翼部材２９ａｖの外部輪郭部６１ａとの間に水平転圧面６２ａを形成している。
【００７７】
一対の水平転圧面６２ａ、６２ｂは、前述のように地中杭の形成においてほぼ垂直に転圧荷重を砕石等に印加することができる（図２３中の荷重Ｆ１参照）。これにより、砕石等の過剰な横方向への拡散を抑制して効果的に転圧荷重を印加することができる。このような効果は、特に軟弱な地盤において顕著な効果を相することができる。軟弱な地盤、特に、たとえば水田や沼地を埋め立てたような超軟弱地盤では、砕石等が横方向からの反力を十分に受けることができない場合もあるのが、第１変形例では、水平転圧面６２ａ、６２ｂによって十分に転圧荷重が印加された地中杭を形成することができる。
【００７８】
一方、一対の閉塞防止板７０ａ、７０ｂ（図２１乃至２３）は、掘削時における地中掘削翼２９と円筒部１２との間への砂利等の侵入を防止して円滑な運用を実現することができる。地中掘削翼２９は、掘削時においては円筒部１２と一体として回転して掘削を実行し、地中杭形成時においては円筒部１２を固定した状態で反転する。本発明者らは、この反転開始時において円筒部１２が地中掘削翼２９と同一方向に大きなトルクを受けていることを見出した。このトルクは、時として円筒部１２に対する地中掘削翼２９の回転を阻害するほどの大きさを有することになる。
【００７９】
本発明者らは、このトルクの発生原因が掘削時において地中掘削翼２９と円筒部１２との間に進入した砂利等が掘削時に砕けつつ強固に固着することが原因であることを突き止め、一対の閉塞防止板７０ａ、７０ｂを追加装備することによって、このような固着状態を防止することができることを見出したのである。一対の閉塞防止板７０ａ、７０ｂは、砂利等の進入を効果的に防止する観点から円筒部１２の曲率に沿って形成されていることが好ましい。
【００８０】
本発明者らは、さらに、水平転圧面６２ａ、６２ｂの反対側の平面上に一対の閉塞防止板７０ａ、７０ｂを装備することが製造性を顕著に高めることも見出した。こうすれば、閉塞防止板７０ａ、７０ｂは、それぞれ翼部材２９ａｖ、２９ｂｖに対して平面の接合面を得ることができるので、容易に溶接によって接合することができる。さらに、閉塞防止板７０ａ、７０ｂは、平板を曲げ加工するだけで円筒部１２の曲率に沿った形状とすることもできるという利点もある。
【００８１】
Ｂ−２．第２変形例：第２変形例の円筒部１２は、図２４と図２５とに示されるように、砕石投入孔１４の形状を拘束するトラス状の補強構造体Ｄｒを有している。トラス状の補強構造体Ｄｒは、たとえば溶接や開閉蓋Ｄを円筒部１２に締結するボルト１９等を利用して円筒部１２に簡易に締結することも可能である。こうすれば、簡易に円筒部の耐久性を向上させることができるとともに、砕石投入孔の形状の設計自由度を大きくすることができる。さらに、砕石投入孔１４は、必ずしも本発明に必須の構成ではなく、円筒部１２の上部から砕石を投入するように構成してもよい。ただし、旋回支持部３３１ａｖや旋回アダプタ部３３２ａは、トラス状の補強構造体Ｄｒと干渉を回避するために短くされている。
【００８２】
Ｂ−３．第３変形例：上述の実施例や変形例では、地中に砕石を排出して砕石杭が形成されているが、本発明は、たとえば自然砕石や砂利、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で地中杭を形成する工法にも適用可能である。
【００８３】
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。
【００８４】
一方、上述の実施例や変形例では、砕石掘削翼が使用されているが、砂等を掘削する翼でもよく、地中掘削翼に付加的に装備されている付加掘削翼であればよい。付加掘削翼の数は、少なくとも１つ（１段）あればよく、２つ（２段）以上であってもよい。翼部材の枚数は、少なくとも１枚あればよいが、付加掘削翼の一段ごとに対称的な位置に配置されている複数の枚数（奇数枚を含む）とすれば、簡易かつバランスに優れた特に実用性の高い構成となることが本発明者らによって見出された。この点は、地中掘削翼についても同様である。
【００８５】
Ｂ−４．第４変形例：上述の実施例や変形例では、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。
【００８６】
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】
【００８７】
１…地盤改良機本体構造
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
９…昇降ガイドレール
１０…延長脚柱
１１…回転駆動源
１２…円筒部
１３…フィン
１４…砕石投入孔
１８…補強金属骨
１９…固定ボルト
２２…コアーロッド
２３…軸受け管
２４…放射ステー
２６…回転入力軸
２７…モーター出力軸
２９ａｃ１…外側爪部
２９ａｃ２…内側爪部
２９ｂｃ１…外側爪部
２９ｂｃ２…内側爪部
２９ｂｃ２…内側爪部
２９…地中掘削翼
３０…砕石掘削翼
３２…包囲枠
３３…材収容ホッパー
３４…材投入シュート
３７…取付プレート
３９…支持アーム
５５…トップカバーケース
６３…カム凸子
６４…ハンガーステー
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
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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