(57)【要約】【課題】            掘削ロッドの一部に塊状突起物を固設して施工することにより、水硬性固化材液置換コラムの外周面に螺旋状の突起部を形成して、その効果により周面摩擦力を増大させて、結果的に水硬性固化材液置換コラムの鉛直支持力を増大させる水硬性固化材液置換コラムの築造装置、築造方法及び該築造装置により築造した置換コラムを提供する。【解決手段】        水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ロッドにおいて、掘削ロッドの下方部側面に、少なくとも１個の塊状突起を固設したことを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ロッドにおいて、該掘削ロッドの下方部側面に、少なくとも１個の塊状突起を固設したことを特徴とする水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項２】
少なくとも２個の塊状突起が掘削ロッドの軸対称位置に固設されていることを特徴とする請求項１記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項３】
塊状突起の形状が略半球状であることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項４】
塊状突起の形状がラグビーボールの半断面状であり、該突起の長軸が掘削ロッド軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項５】
塊状突起の表面を肉盛り溶接していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項６】
塊状突起に少なくとも１個の超硬チップを固設していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項７】
掘削ロッドの下端に、側面に螺旋状の掘削翼を固設した円錐状の掘削ヘッドを接続していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項８】
円錐状掘削ヘッドに固設した螺旋状掘削翼の最大回転径が、掘削ロッド外径よりも大きく、かつ掘削ロッド回転時の塊状突起が形成する回転径よりも小さいことを特徴とする請求項７記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項９】
最下端の塊状突起から下方の掘削ロッド側面に、又は掘削ロッド下端に接続された、掘削ロッドより小径でその側面に塊状突起が固設された小径ロッド側面に、その外径が該塊状突起の回転径よりも小さい螺旋状翼を少なくとも１枚かつ短くとも半周分を固設したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項１０】
側面に螺旋状突部を有することを特徴とする水硬性固化材液置換コラム。
【請求項１１】
側面に形成された少なくとも二つの螺旋状突部の回転方向が互いに逆方向であることを特徴とする請求項１０記載の水硬性固化材液置換コラム。
【請求項１２】
少なくとも１箇所の任意の深度方向位置において、略水平方向のリング状突部が水硬性固化材液置換コラムに形成されていることを特徴とする請求項１０または１１記載の水硬性固化材液置換コラム。
【請求項１３】
下端に掘削ヘッドを接続し、かつ、下方部側面に少なくとも１個の塊状突起を固設した掘削ロッドを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ、該掘削ロッドを回転させながら引上げ、掘削孔内を該水硬性固化材液で填充することを特徴とする螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法。
【請求項１４】
掘進時と引上げ時の掘削ロッドの回転方向が同一であることを特徴とする請求項１３記載の螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法。
【請求項１５】
掘削ロッドが所定深度に達した位置で、掘削ロッドの昇降を停止した状態で回転する工程を付加することを特徴とする請求項１３または１４記載の螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法。
【請求項１６】
掘削ロッドが引上げ工程の任意の深度位置で掘削ロッドの昇降を停止し、回転する工程を付加することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項記載の螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は戸建住宅等の小規模建築物や土間スラブ等の比較的軽微な構造物の基礎工法として使用される水硬性固化材液置換コラムの築造装置と、該築造装置を用いて水硬性固化材液置換コラムを築造する方法及び該築造装置により築造した水硬性固化材液置換コラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
戸建住宅や土間スラブの基礎工法として、深層混合処理工法による柱状改良工法（以下、「コラム工法」という）が広く採用されている。しかしながら、コラム工法は原位置の地盤とセメントスラリーを攪拌混合するため、粘着力の高い粘性土を対象とする場合に共回り現象が発生して混合不良による品質不良が発生したり、有機質土などの地盤の種別によっては固化不良を発生したりするという問題があった。また、事前の地盤調査では発見できなかった想定外土質が出現することがあり、常に品質不良が発生する危険が付きまとっている。
【０００３】
この間題を解決するための先行技術として、水硬性固化材液置換コラムの築造方法および水硬性固化材液置換コラムの施工装置（特許文献１参照）が提案されている。そもそも、地盤と水硬性固化材液を攪拌混合して築造するソイルセメントの混合不良や固化不良などの品質不良を引き起こす原因が水硬性固化材液と原位置の地盤とを攪拌混合することにあることに鑑み、該先行技術は地盤と水硬性固化材液を攪拌混合せずに、水硬性固化材液単味で柱状体を築造するものである。したがって、築造された水硬性固化材液置換コラムは周辺の原位置土が混合されないため高強度・高品質であり、かつ周辺の原位置土が仮に有機質土であっても固化不良が生じず、土質に左右されることなく高強度・高品質を発揮することができる。
【０００４】
また、特許文献１の技術に関する改良技術として、水硬性固化材液置換コラム築造用掘削ロッドの掘削ヘッド及び掘削装置（特許文献２参照）が提案されている。
この技術は側面に螺旋状の翼を設けた円錐状の掘削ヘッドを用いることにより掘進性能を大幅に向上させることができる。また、一枚爪型の掘削ヘッドでは回転掘進時に爪部に付着する土塊が必然的に発生するが、円錐状掘削ヘッドではそのヘッドに付着する土砂量を劇的に減少させ、さらに掘削ロッド引上げ時の付着土砂の落下防止機能を付与したものである。
【０００５】
特許文献２の施工手順は図１７に示すように、（ａ）側面にスパイラル状の翼２ａと水硬性固化材液の吐出口２ｂを有する円錐状の掘削ヘッド２を下端に接続した排土機構のない掘削ロッド１ａからなる水硬性固化材液置換コラム築造装置を施工機（図示せず）に装着し、掘削ヘッド２先端中心部を杭心位置にセットする。（ｂ）掘削ロッド１ａを正回転させながら掘進する。このとき、掘削ヘッド２にある吐出口２ｂからの水硬性固化材液の吐出は必須ではない。（ｃ）所定の掘進深度が掘削ロッド長よりも浅い場合は、掘削ロッド１ａの上方の一部が地上にある状態で掘進を停止する。（ｄ）所定の掘進深度が掘削ロッド１ａの長さよりも深い場合は接続ロッド１ｂの一部が地中に貫入する状態になるまで掘進して、所定深度位置で停止する。所定深度がさらに深い場合は接続ロッド１ｂを継ぎ足す場合もある。（ｅ）その後、掘削ヘッド２にある吐出口２ｂから水硬性固化材液５を吐出しながら、掘削ロッド１ａを正回転の状態で引上げる。このとき、掘削ロッド１ａの引上げ速度と水硬性固化材液の吐出量を調整して、掘削ロッド１ａの引上げに伴う負圧発生がないようにする。なお、このときの掘削ロッド１ａの回転方向は逆回転でもよいが、掘削ヘッド２の付着土砂はわずかではあるがスパイラル状翼２ａで支えられているので、この掘削ヘッド２の付着土砂の落下を防止するためには、正回転の方が好ましい。（ｆ）掘削ロッド１ａを地上まで引上げて、水硬性固化材液５の量を調整して、水硬性固化材液５を所定の深度位置まで填充する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０６２５３
【特許文献２】特開２０１３−２３４５５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術による水硬性固化材液置換コラムは、掘削ロッドを地中に強制的に貫入させることにより地盤を側方に強制変位させ、その後、周辺地盤孔壁を掘削ロッドにより練り付けるため、築造される置換コラムの形状が円柱状に形成されるものである。この施工原理から、水硬性固化材液置換コラムは鉛直支持力において周面摩擦力が大きいという特徴を有している。しかしながら、水硬性固化材液置換コラムの主たる用途が戸建住宅等の小規模建築物や土間スラブの基礎などの小規模構造物であり、そのため水硬性固化材液置換コラムの施工機には施工能力（掘進トルク、押込み力）が比較的小さな小型機械を想定しており、また、掘削ロッドにより地盤を側方に強制変位させるという施工原理であるため、置換コラムの外径を単純に大きくすることは掘削時の地盤抵抗が施工機の掘進能力を超えてしまう場合が容易に想定できるので実質的に困難であった。したがって、実際の施工においてはその外径は２００ｍｍ程度（実際には鋼管規格の外径２１６．３ｍｍ）が最も多く実施されている。外径の上限値は地盤条件などの施工条件によるが３００ｍｍ程度（実際には鋼管規格の外径３１８．５ｍｍ）以下と推察される。そのような理由から、築造径を大径化させて、置換コラム１本当りの鉛直支持力をさらに向上させる方法は施工的に実施困難であった。
また、比較的軟弱な支持層に支持させる戸建て住宅等の基礎として水硬性固化材液置換コラムを使用する場合、その鉛直支持力の内訳は先端支持力よりも周面摩擦力が卓越するという現実がある中では、水硬性固化材液置換コラムの大径化は、鉛直支持力は算術級数的に増加するのに対して、水硬性固化材液の使用量は幾何級数的に増加することから、コストパフォーマンスが低下するため、コスト的に問題があった。
つまり、水硬性固化材液置換コラムの大径化による鉛直支持力の増大化は、施工的にも経済的にも困難であった。
【０００８】
また、先行技術による水硬性固化材液置換コラムの鉛直支持力は、その単位面積あたりの周面支持力は比較的大きいものの、築造径が２００ｍｍ程度と小さいため、水硬性固化材液置換コラム１本当りの鉛直支持力が小さいという問題があった。そのため、築造径が５００〜６００ｍｍと比較的大きなコラム工法に比べて、同一長の水硬性固化材液置換コラムでは打設本数が増大するし、水硬性固化材液置換コラムをコラム工法と同一本数にするには１本当りの鉛直支持力を大きくするために築造長を相対的に長くする必要があった。したがって、水硬性固化材液置換コラムを採用すると、従来のコラム工法に比べてコストが高い場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑み円柱状の水硬性固化材液置換コラムの築造装置について新たな発明を行い、施工手順の大幅な変更をすることなく、また水硬性固化材液置換コラムの高強度・高品質を安定して発揮するという特徴を維持したまま、水硬性固化材液置換コラムの側面に突状の螺旋状突部を形成することにより、鉛直支持力性能を向上させ、コストパフォーマンスの向上を図ったものである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべくなされたものであり、掘削ロッドの一部に塊状突起物を固設して施工することにより、水硬性固化材液置換コラムの外周面に螺旋状の突起部を形成して、その効果により周面摩擦力を増大させて、結果的に水硬性固化材液置換コラムの鉛直支持力を増大させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため本発明の請求項１にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ロッドにおいて、掘削ロッドの下方部側面に、少なくとも１個の塊状突起を固設したことを特徴とする。
【００１１】
この構成により水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ロッドには、下方部側面に少なくとも１個の塊状突起が設けられているので、この築造装置で施工すると、塊状突起の軌跡にあたる掘削ロッド周側面の原地盤が塊状突起により側方に強制的に押し出されるので、掘削ロッドの引上げ時にその軌跡の空間部にも水硬性固化材液が填充される。したがって、固化後の水硬性固化材液置換コラム側面の塊状突起の軌跡に螺旋状突部が形成される。しかも、該突起は塊状であるため、側方の原地盤と水硬性固化材液を攪拌混合する能力がほとんどないので、該螺旋状突部は水硬性固化材液置換コラムの本体部と同様に、原地盤土塊が混じることのない水硬性固化材液単味で築造されることになる。
【００１２】
螺旋状突部の螺旋形状は、掘削ロッドの掘進速度及び引上げ速度と回転速度の関係で決定される。また、螺旋状突部の断面形状は塊状突起の形状（進行方向の投影形状）により決定される。掘削ロッドの回転速度に対して相対的に掘進及び引上げ速度が小さい場合はピッチが密な螺旋状突部が形成され、逆に掘削ロッドの回転速度に対して相対的に掘進・引上げ速度が大きい場合はピッチが粗な螺旋状突部が形成される。また、掘削ロッドの掘進乃至引上げを一時的に停止し、回転だけを与えれば、水平なリング状の突状部が形成される。
掘進時に正回転し、引上げ時に逆回転すれば、同一の塊状突起で形成される突状部は同じ回転方向の螺旋状突部となる。掘進時に正回転し、引上げ時にも正回転すれば、同一の塊状突起で形成される突状部は逆回転方向の螺旋状突部となり、掘進時に形成された突状部と引上げ時に形成された突状部が交差する形状になる。
【００１３】
掘進時に掘削ヘッド部から水硬性固化材液を吐出せずに施工し、引上げ時に水硬性固化材液を吐出する施工手順では、掘進時に形成した突状部には水硬性固化材液が填充されないため突状部の地盤が戻りやすく、出来形が小さくなる傾向がある。一方、引上げ時に形成した突状部は、形成後殆ど時間をおかずに水硬性固化材液で填充されるので、相対的に出来形がよい傾向がある。
塊状突起により形成された突状部は、該突起による練りつけ時間が、掘削ロッドの側面部によるそれよりも相対的に短いので、地盤の弾性戻りによる断面収縮が大きい傾向にある。特に、水硬性固化材液を吐出しない掘進時に形成された突状部地盤の弾性戻り量は相対的に大きい。
【００１４】
また、本発明の請求項２にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１において、少なくとも２個の塊状突起が掘削ロッドの軸対称位置に固設されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、少なくとも２個の塊状突起が掘削ロッドの軸対称位置に固設（塊状突起は軸対称位置に段違いに設けてもよい。）されているため、掘進・引上げ時の回転時にバランスが取れる。したがって、塊状突起の取付けによる掘進時の偏心を防止できると共に、塊状突起１個のみの場合に比べて施工時の掘削ロッドのガタツキが小さく、施工機に対する衝撃や負荷を小さくすることが出来る。
また、２個の塊状突起位置を掘削ロッド軸心方向にそれぞれ段違いに固設した場合は、掘進・引上げ速度と回転数を調整して、該２個の塊状突起の軌跡を合わせれば、塊状突起の練り付け効果が倍増するので水硬性固化材液置換コラム側面突状の出来形を向上させることが出来る。
【００１６】
また、本発明の請求項３にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１若しくは請求項２において、塊状突起の形状が略半球状であることを特徴とする。
この構成により、塊状突起の形状が半球状であるため、掘削ロッドの正回転時と逆回転時の負荷が同一となるので、施工機械に対する負荷が安定するのみならず、実際の施工時の地盤状況に合わせてオペレーターが正逆回転を任意に選択できるので、施工上大変好ましい。
【００１７】
また、本発明の請求項４にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１若しくは請求項２において、塊状突起の形状がラグビーボールの半断面状であり、かつ、該突起の長軸が掘削ロッド軸に対して傾斜していることを特徴とする。
この構成により、塊状突起の形状がラグビーボールの半断面状であり、該突起の長軸が掘削ロッド軸に対して傾斜しているため、該傾斜を正回転時の方向にすれば、塊状突起が実質的に同一周辺地盤を練り付ける時間が、球状突起の場合のそれよりも長くすることが出来るので突状の出来形が向上する。しかしながら、逆回転時には該突起による抵抗が大きくなるという問題もある。
ここで、ラグビーボールの半断面状とは、楕円もしくは長円の半断面状というほどの意味である。
【００１８】
また、本発明の請求項５にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１乃至請求項４において、塊状突起の表面を肉盛り溶接していることを特徴とする。
この構成により、塊状突起の表面に肉盛り溶接を施しているので、施工の繰り返しによる該肉盛り溶接部の磨耗状態を肉眼で確認できると共に、再肉盛りの必要時期が容易に判断できるので、塊状突起本体部の磨耗を防止できるし、もし摩耗しても再肉盛り溶接により容易に補修できる。
【００１９】
また、本発明の請求項６にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１乃至請求項５において、塊状突起に少なくとも１個の超硬チップを固設していることを特徴とする。
この構成により、塊状突起に少なくとも１個の超硬チップを固設しているので耐磨耗性が飛躍的に向上し、その結果、該築造装置の補修間隔や寿命を延ばすことが出来る。
【００２０】
また、本発明の請求項７にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１乃至請求項６において、掘削ロッドの下端に、側面に螺旋状の掘削翼を固設した円錐状の掘削ヘッドを接続していることを特徴とする。
この構成により、掘削ロッドの下端に、側面に螺旋状の掘削翼を固設した円錐状の掘削ヘッドを接続しているので、掘進性がよいのみならず、掘削部での土塊形成が物理的に出来ないので、水硬性固化材液置換コラム中に施工による掘削土塊の混入の恐れがない。
【００２１】
また、本発明の請求項８にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項７において、円錐状掘削ヘッドに固設した螺旋状掘削翼の最大回転径が、掘削ロッド外径よりも大きく、かつ掘削ロッド回転時の塊状突起が形成する回転径よりも小さいことを特徴とする。
この構成により、円錐状掘削ヘッドに固設した螺旋状掘削翼の最大外径が掘削ロッド外径よりも大きく、かつ塊状突起に先行して地盤を掘削していくため、掘削ロッドの側面に固設している塊状突起によって生じる掘進抵抗を減少させ、掘進施工を効率よくする働きがある。また、該螺旋状掘削翼の最大外径が掘削ロッド回転時の塊状突起が形成する回転径よりも小さいので、塊状突起が円錐状掘削ヘッドが接触しない常に原地盤の処女部を側方に押し出す作用を発揮するため、置換コラムの側面に螺旋状突部を形成する効果が維持される。
【００２２】
また、本発明の請求項９にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１乃至請求項８において、最下端の塊状突起から下方の掘削ロッド側面に、又は掘削ロッド下端に接続された、掘削ロッドより小径でその側面に塊状突起が固設された小径ロッド側面に、その外径が該塊状突起の回転径よりも小さい螺旋状翼を少なくとも１枚かつ短くとも半周分を固設したことを特徴とする。
この構成により、掘削ヘッドにより掘削された土砂を上方へ強制移動させる効果（排土効果）があり、掘進性能が向上する。特に、掘進地盤が砂質土の場合、螺旋状翼の排土効果により、掘進性能や掘進効率が向上する。この螺旋状翼の回転半径の最大回転径は塊状突起の回転径より小さいが、水硬性固化材液置換コラムの出来形径を確保するために、最小径は小さくとも掘削ロッドの外径程度にすることが好ましい。また、掘進性能をさらに向上させるためには、螺旋状翼の長さを１周分以上とすることが好ましい。しかし、戸建て住宅等の比較的小規模な構造物を支持させることが目的の場合は、締まった砂質地盤中に水硬性固化材液置換コラムを長く築造することは比較的まれであるので、螺旋状翼の長さは半周から１周程度で十分実用に耐えることが出来る。また、螺旋状翼の長さが１周以下の場合は、螺旋状翼を２枚固設してもよい。
【００２３】
また、本発明の請求項１０にかかる水硬性固化材液置換コラムは、側面に螺旋状突部が形成されていることを特徴とする。
この構成により、水硬性固化材液置換コラムは、その側面に螺旋状突部が形成されているので、該螺旋状突部の効果により、該螺旋状突部のない水硬性固化材液置換コラムに比して鉛直支持力が増大する。その増大量は、単に螺旋状突部の外径比の周面摩擦力の増分に止まらず、さらに大きくなる。これは、水硬性固化材液置換コラム側面に形成された螺旋状突部が周面摩擦力の増加のみならず、周辺地盤からの鉛直方向の地盤反力＝鉛直支持力を受けるためである。
【００２４】
また、本発明の請求項１１にかかる水硬性固化材液置換コラムは、請求項１０において、側面に形成された少なくとも二つの螺旋状突部の回転方向が互いに逆方向であることを特徴とする。
この構成により、水硬性固化材液置換コラムは、側面に形成された少なくとも二つの螺旋状突部の回転方向が互いに逆方向であるため、螺旋状突部に地盤反力の水平方向分力が互いに相殺されるので、鉛直荷重作用時の置換コラムの安定性が向上し、周面摩擦力がより大きくなるのみならず、掘進時及び引き上げ時を通して掘削ロッド回転方向が常に正回転であるため該置換コラム中の残存土塊の発生確率が低下し、良品質の置換コラムになる。
【００２５】
また、本発明の請求項１２にかかる水硬性固化材液置換コラムは、水硬性固化材液置換コラムの少なくとも１箇所の任意の深度方向位置に、略水平方向のリング状突部が形成されていることを特徴とする。
この構成により、水硬性固化材液置換コラムは、側面に少なくとも１箇所に水平方向のリング状突部を有するものであり、このリング状突部が置換コラムの下端部にあれば杭としての先端面積の増大効果により先端支持力が増大する。また、該リング状突部が置換コラムの中間位置にあれば周面支持力の増大に寄与する。
【００２６】
また、本発明の請求項１３にかかる螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、下端に掘削ヘッドを接続し、かつ、下方部側面に少なくとも１個の塊状突起を固設した掘削ロッドを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、該掘削ヘッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ、該掘削ロッドを回転させながら引上げ、掘削孔内を該水硬性固化材液で填充することを特徴とする。
【００２７】
この構成により、下端に掘削ヘッドを接続し、かつ、下方部側面に少なくとも１個の塊状突起を固設した掘削ロッドを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、該掘削ヘッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ、該掘削ロッドを回転させながら引上げ、掘削孔内を該水硬性固化材液を填充するので、塊状突起が掘削ロッド周辺地盤を側方へ押し出しながら通過した後、時間をほとんどおかずに水硬性固化材液が充填されるため、該突起が通過した部分の地盤の弾性戻りが大幅に緩和されて、水硬性固化材液の硬化後は、側面に螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムが築造される。
【００２８】
また、本発明の請求項１４に係る螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、請求項１３において、掘進時と引上げ時の掘削ロッドの回転方向が同一であることを特徴とする
この構成により、引上げ時の掘削ロッドの回転方向が同一であるため、塊状突起により掘削ロッド周側面に形成される螺旋状痕の回転方向が掘進時と引上げ時では逆方向となり、一つの塊状突起で形成される螺旋状突部は逆回転方向で交差する２本となる。したがって、硬化後の側面に螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの周面支持力が増大する効果がある。
【００２９】
また、本発明の請求項１５に係る螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、請求項１３または１４において、掘削ロッドが所定深度に達した位置で、掘削ロッドの昇降を停止した状態で回転する工程を付加することを特徴とする。
この構成により、掘削ロッドが所定深度に達した位置で掘削ロッドの昇降を停止し、回転のみを行う工程を付加するため、水硬性固化材液置換コラム先端部で塊状突起が水平方向に回転し、その結果リング状突部が形成される。したがって、水硬性固化材液置換コラム先端部が拡大された形状となり実質的に先端面積が増大するので、それに比例して水硬性固化材液置換コラムの先端支持力が増大する。
【００３０】
さらに、本発明の請求項１６にかかる螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、請求項１３乃至１５において、掘削ロッドが引上げ工程の任意の深度位置で掘削ロッドの昇降を停止し、回転する工程を付加することを特徴とする。
この構成により、掘削ロッドが引上げ工程の任意の深度位置で掘削ロッドの昇降を停止し、回転のみを行う工程を付加するため、任意の深度位置でリング状突部が形成される。このリング状突部が恰も節くいの節のような働きをして、螺旋状突部と相侯って水硬性固化材液置換コラムの周面支持力を増大させる効果がある。
【００３１】
なお、本発明で水硬性固化材液とは、水と水和反応して固化するポルトランドセメントのように自硬性を有する粉体と水を主要構成要素として、例えば、セメントスラリー（セメントミルク）や、砂等からなる細骨材を含むモルタル、さらに、砂利や砕石等の粗骨材をも含む（セメント）コンクリート等からなり、かつポンプ圧送可能な流動体をいう。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）請求項１の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、掘削ロッドの下方部側面に少なくとも１個の塊状突起を有しているため、本発明の掘削ロッドを用いて施工すると、塊状突起の軌跡にあたる掘削ロッド周側面の原地盤が塊状突起により側方に強制的に押し出されるので、掘削装置の引上げ時にその軌跡の空間部にも水硬性固化材液が填充される。したがって、固化後の水硬性固化材液置換コラム側面の塊状突起の軌跡に螺旋状突部が形成される。しかも、該突起は塊状であるため、側方の原地盤と水硬性固化材液を攪拌混合する能力がほとんどないので、該螺旋状突部は水硬性固化材液置換コラムの本体部と同様に、原地盤土塊が混じることのない水硬性固化材液単味で築造されることになる。
螺旋状突部の螺旋形状は、掘削装置の掘進速度及び引上げ速度と回転速度の関係で決定される。また、螺旋状突部の断面形状は塊状突起の形状により決定される。掘削装置の回転速度に対して相対的に掘進及び引上げ速度が小さい場合はピッチが密な螺旋状突部が形成され、逆に掘削ロッドの回転速度に対して相対的に掘進・引上げ速度が大きい場合はピッチが粗な螺旋状突部が形成される。また、掘削ロッドの掘進乃至引上げを一時的に停止し、回転だけを与えれば、水平なリング状の突状部が形成される。
掘進時に正回転し、引上げ時に逆回転すれば、同一の塊状突起で形成される突状部は同じ回転方向の螺旋状突部となる。掘進時に正回転し、引上げ時にも正回転すれば、同一の塊状突起で形成される突状部は逆回転方向の螺旋状突部となり、掘進時に形成された突状部と引上げ時に形成された突状部が交差する形状になる。
掘進時に掘削ヘッドの吐出口から水硬性固化材液を吐出せずに施工し、引上げ時に水硬性固化材液を吐出する施工手順では、掘進時に形成した突状部には水硬性固化材液が填充されないため突状部の地盤が戻りやすく、出来形が小さくなる傾向がある。一方、引上げ時に形成した突状部は、形成後殆ど時間をおかずに水硬性固化材液で填充されるので、相対的に出来形がよい傾向がある。
塊状突起により形成された突状部は、該突起による練りつけ時間が、掘削ロッドの側面部によるそれよりも相対的に短いので、地盤の弾性戻りによる断面収縮が大きい傾向にある。特に、水硬性固化材液を吐出しない掘進時に形成された突状部地盤の弾性戻り量は相対的に大きい。
【００３３】
（２）請求項２の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、少なくとも２個の塊状突起が掘削ロッドの軸対称位置（これは段違いに設けてもよい。）に固設されているため、掘進・引上げ時の回転時にバランスが取れる。したがって、塊状突起の取付けによる掘進時の偏心を防止できると共に、塊状突起１個のみの場合に比べて掘削ロッドのガタツキが小さく、施工機に対する衝撃や負荷を小さくすることが出来る。
また、２個の塊状突起位置を掘削ロッド軸心方向にそれぞれ段違いに固設した場合は、掘進・引上げ速度と回転数を調整して、該２個の塊状突起の軌跡を合わせれば、塊状突起の練り付け効果が倍増するので水硬性固化材液置換コラム側面突状の出来形を向上させることが出来る。
【００３４】
（３）請求項３の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、塊状突起の形状が半球状であるため、掘削ロッドの正回転時と逆回転時の負荷が同一となるので、施工機械に対する負荷が安定するのみならず、実際の施工時の地盤状況に合わせてオペレーターが正逆回転を任意に選択できるので、施工上大変好ましい。
【００３５】
（４）請求項４の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、塊状突起の形状がラグビーボールの半断面状であり、該突起の長軸が掘削ロッド軸に対して傾斜しているため、該傾斜を正回転時の方向にすれば、塊状突起が実質的に同一周辺地盤を練り付ける時間が、半球状突起の場合のそれよりも長くすることが出来るので突状の出来形が向上する。しかしながら、逆回転時には該突起による抵抗が大きくなるという問題もある。
【００３６】
（５）請求項５の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、塊状突起の表面に肉盛り溶接を施しているので、施工の繰り返しによる該肉盛り溶接部の磨耗状態を肉眼で確認できると共に、再肉盛りの必要時期が容易に判断できるので、塊状突起本体部の磨耗を防止できるし、もし摩耗しても再肉盛り溶接により容易に補修できる。
【００３７】
（６）請求項６の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、塊状突起に少なくとも１個の超硬チップを固設しているので耐磨耗性が飛躍的に向上し、その結果、該築造装置の補修間隔や寿命を延ばすことが出来る。
【００３８】
（７）請求項７の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、掘削ロッドの下端に、側面に螺旋状の掘削翼を固設した円錐状の掘削ヘッドを接続しているので、掘進性がよいのみならず、掘削部での土塊形成が物理的に出来ないので、水硬性固化材液置換コラム中に施工による掘削土塊の混入の恐れがない。
【００３９】
（８）請求項８の発明による水硬性固化材液置換コラム築造装置は、円錐状掘削ヘッドに固設した螺旋状掘削翼の最大外径が掘削ロッド外径よりも大きく、かつ塊状突起に先行して地盤を掘削していくため、掘削ロッドの側面に固設している塊状突起によって生じる掘進抵抗を減少させ、掘進施工を効率よくする働きがある。また、該螺旋状掘削翼の最大外径が掘削ロッド回転時の塊状突起が形成する回転径よりも小さいので、塊状突起が常に原地盤の処女部を側方に押す作用を発揮するため、置換コラムの側面に螺旋状突部を形成する効果が維持される。
【００４０】
（９）また、本発明の請求項９にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、請求項１乃至請求項８において、最下端の塊状突起から下方の掘削ロッド側面に、その外径が該塊状突起の回転径よりも小さい螺旋状翼を少なくとも１枚かつ短くとも半周分を固設しているので、掘削ヘッドにより掘削された土砂を上方へ強制移動させる効果（排土効果）があり、掘進性能が向上する。特に、掘進地盤が砂質土の場合、螺旋状翼の排土効果により、掘進性能や掘進効率が向上する。この螺旋状翼の回転半径の最大回転径は塊状突起の回転径より小さいが、水硬性固化材液置換コラムの出来形径を確保するために、最小径は小さくとも掘削ロッドの外径程度にすることが好ましい。また、掘進性能をさらに向上させるためには、螺旋状翼の長さを１周分以上とすることが好ましい。しかし、戸建て住宅等の比較的小規模な構造物を支持させることが目的の場合は、締まった砂質地盤中に水硬性固化材液置換コラムを長く築造することは比較的まれであるので、螺旋状翼の長さは半周から１周程度で十分実用に耐えることが出来る。また、螺旋状翼の長さが１周以下の場合は、螺旋状翼を２枚固設してもよい。
【００４１】
（１０）請求項１０による水硬性固化材液置換コラムは、その側面に螺旋状突部が形成されているので、該螺旋状突部の効果により、該螺旋状突部のない水硬性固化材液置換コラムに比して鉛直支持力が増大する。その増大量は、単に螺旋状突部の外径比の周面摩擦力の増分に止まらず、さらに大きくなる。これは、水硬性固化材液置換コラム側面に形成された螺旋状突部が周面摩擦力の増加のみならず、周辺地盤からの鉛直方向の地盤反力＝鉛直支持力を受けるためである。
【００４２】
（１１）請求項１１による水硬性固化材液置換コラムは、側面に形成された少なくとも二つの螺旋状突部の回転方向が互いに逆方向であるため、螺旋状突部に地盤反力の水平方向分力が互いに相殺されるので、鉛直荷重作用時の置換コラムの安定性が向上し、周面摩擦力がより大きくなるのみならず、掘進時及び引き上げ時を通して掘削ロッド回転方向が常に正回転であるため該置換コラム中の残存土塊の発生確率が低下し、良品質の置換コラムになる。
【００４３】
（１２）請求項１２による水硬性固化材液置換コラムは、側面に少なくとも１箇所に水平方向のリング状突部を有するものであり、このリング状突部が置換コラムの下端部にあれば杭としての先端面積の増大効果により先端支持力が増大する。また、該リング状突部が置換コラムの中間位置にあれば周面支持力の増大に寄与する。
【００４４】
（１３）請求項１３による螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、下端に掘削ヘッドを接続し、かつ、下方部側面に少なくとも１個の塊状突起を固設した掘削ロッドを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、該掘削ヘッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ、該掘削ロッドを回転させながら引上げ、掘削孔内を該水硬性固化材液で填充するので、塊状突起が掘削ロッド周辺地盤を側方へ押し出しながら通過した後、時間をほとんどおかずに水硬性固化材液が充填されるため、該突起が通過した部分の地盤の弾性戻りが大幅に緩和されて、水硬性固化材液の硬化後は、側面に螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムが築造される。
【００４５】
（１４）請求項１４による螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、
掘進時と引上げ時の掘削ロッドの回転方向が同一であるため、塊状突起により掘削ロツド周側面に形成される螺旋状痕の回転方向が掘進時と引上げ時では逆方向となり、一つの塊状突起で形成される螺旋状突部は逆回転方向で交差する２本となる。したがって、硬化後の側面に螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの周面支持力が増大する効果がある。回転方向を正回転とすれば、掘削ヘッドに固設された螺旋状掘削翼に付着する土（粘性土）が落下しにくいので、置換コラム中の残存土塊の発生確率が低下する。
【００４６】
（１５）請求項１５による螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、掘削ロッドが所定深度に達した位置で掘削ロッドの昇降を停止し、回転のみを行う工程を付加するため、水硬性固化材液置換コラム先端部で塊状突起が水平方向に回転し、その結果リング状突起が形成される。したがって、水硬性固化材液置換コラム先端部が拡大された形状となり実質的に先端面積が増大するので、それに比例して水硬性固化材液置換コラムの先端支持力が増大する。
【００４７】
（１６）請求項１６による螺旋状突部を有する水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、掘削ロッドが引上げ工程の任意の深度位置で掘削ロッドの昇降を停止し、回転のみを行う工程を付加するため、任意の深度位置でリング状突部が形成される。このリング状突部が恰も節くいの節のような働きをして、螺旋状突部と相侯って水硬性固化材液置換コラムの周面支持力を増大させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】塊状突起の形状を説明する正面図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。
【図４】塊状突起の他の形態を示す説明図（ａ）（ｂ）である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。
【図７】本発明のまた更に他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。
【図８】水硬性固化材液置換コラムの築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
【図９】水硬性固化材液置換コラムの他の築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
【図１０】水硬性固化材液置換コラムの更に他の築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す説明図である。
【図１１】水硬性固化材液置換コラムのまた更に他の築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）に示す説明図である。
【図１２】本発明の水硬性固化材液置換コラム築造装置を例示（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）する説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置（ａ）と該築造装置で築造した水硬性固化材液置換コラムの出来形を示す正面図（ｂ）（ｃ）である。
【図１４】本発明の他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置（ａ）と該築造装置で築造した水硬性固化材液置換コラムの出来形を示す正面図（ｂ）（ｃ）である。
【図１５】水硬性固化材液置換コラムの出来形を例示（ａ）（ｂ）（ｃ）する正面図である。
【図１６】水硬性固化材液置換コラムの他の出来形を例示（ａ）（ｂ）（ｃ）する正面図である。
【図１７】水硬性固化材液置換コラムの従来例の築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００５０】
この水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、下端に掘削ヘッド２を接続した掘削ロッド１ａを備える。該掘削ロッド１ａには、下方側面に１個の塊状突起３が固着されている。掘削ヘッド２は、本実施の形態では、円錐形状をしており、その側面には螺旋状掘削翼２ａが固設され、かつ水硬性固化材液の吐出口２ｂが設けられている。吐出口２ｂには土砂の逆流を防止する逆流防止弁２ｃが取り付けられている。また、吐出口２ｂは、水硬性固化材液の通路である内管１ｄと連通している。
掘削ヘッドは、特に制限されるものではなく、従来公知のものが採用可能であるが、本例のような側面に螺旋状掘削翼２ａを固設した円錐形状の掘削ヘッド２であると、掘進性がよいのみならず、掘削部での土塊形成が物理的に出来ないので水硬性固化材液置換コラム中に施工による掘削土塊の混入の恐れが少ないので好ましい。
掘削ヘッド２は、掘削ロッド１ａと固設してもよいし、着脱自在に接続してもよい。例えば、掘削ヘッド２を継ぎ手により着脱自在に接続すると、摩耗の激しい掘削ヘッド２の交換が容易になるという利点がある。掘削ヘッド２を例えば溶接で掘削ロッド１ａと固設すると、継ぎ手部が不要となるので、製作費が安価となる。
【００５１】
本実施の形態の塊状突起３の形状は、図１および図２に示すように半球状であるが、これに限定されるものではなく、塊状であればよい。塊状というのは、薄板状あるいは翼状ではないというほどの意味であり、掘削ロッド１ａを回転したときに、周辺地盤を側方に押し出し、かつ周辺地盤と水硬性固化材液とを撹拌混合しない機能を発揮するものである。
例えば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に塊状突起の形状を例示している。図３（ａ）は、半球状の塊状突起３ａを示し、（ｂ）は円錐台状の形状の塊状突起３ａを示し、（ｃ）はラグビーボールの半断面形状の塊状突起３ｂを示している。
【００５２】
図１および図２に示すように、塊状突起３が半球状であると、掘削ロッド１ａの正回転時と逆回転時の負荷が同一となるので、施工機械に対する負荷が安定するのみならず、実際の施工時の地盤状況に合わせてオペレーターが正逆回転を任意に選択できるので、施工上大変好ましい。
また、塊状突起３ｂの形状が図３（ｃ）に示すようなラグビーボールの半断面状であり、かつ、該突起３ｂの長軸が掘削ロッド１ａの軸に対して傾斜して固設されていると、該傾斜を正回転時の方向にすれば、塊状突起３ｂが実質的に同一周辺地盤を練り付ける時間が、半球状の突起３のそれより長くすることが出来るので置換コラムの突状の出来形が向上する。しかしながら、逆回転時に該突起３ｂによる抵抗が大きくなるという問題がある。
【００５３】
図１および図２に示す実施の形態の塊状突起３の固設数は１個であるが、これは２個以上の複数としてもよい。固設数を増やすことにより、掘進時及び引上げ時にその軌跡が増え、その分だけ水硬性固化材液置換コラムの側面に突状痕が形成されて、周面支持力の増大につながる。しかし、固設数が増えればその分だけ掘進抵抗が増えるため、施工能率が低下する。したがって、塊状突起３の固設数は掘削ロッド１ａ下方に多くとも４個程度が実用的に好ましい。
【００５４】
また、図４は、塊状突起の他の実施の形態を示す説明図（ａ）（ｂ）である。図４（ａ）は、表面に肉盛り溶接３ｃしている塊状突起３を示し、（ｂ）は塊状突起３に超硬チップ３ｄを固設しているものを示している。
塊状突起３の表面に肉盛溶接３ｃを施すと、施工の繰り返しによる該肉盛り溶接３の部分の摩耗状態を肉眼で確認できると共に、再肉盛りの必要時期が容易に判断できるので、塊状突起本体部の摩耗を容易に防止できる。
また、塊状突起３に少なくとも１個の超硬チップ３ｄを固設していると、耐摩耗性が飛躍的に向上し、その結果、築造装置１の補修間隔や寿命を延ばすことが出来る。超硬チップ３ｄの固設個数を増やすと更に寿命は延びるが、コストが増大する。
【００５５】
図５は、本発明の他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。この実施の形態では、二つの塊状突起３が掘削ロッド１ａの下方側面において、軸対称の位置に、かつ軸方向に段違いの位置に固設されている。二つの塊状突起３の固設位置を軸心に対して反対側にするのは、塊状突起３による掘進抵抗のバランスを取り、掘進時及び引上げ時の施工性を向上させるためである。二つの塊状突起の固設位置を軸対称位置ではなく一方に偏らせると、回転掘進時の抵抗もまた一方に偏るため、掘削ロッド１ａが偏心して、結果的に水硬性固化材液置換コラムの鉛直精度が悪くなる恐れがある。
【００５６】
図６は、本発明の更に他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。この実施の形態は、円錐状掘削ヘッド２に固設した螺旋状掘削翼２ａの最大回転径が掘削ロッド１ａの外径よりも大きく、かつ掘削ロッド１ａ回転時の塊状突起３が形成する回転径よりも小さい築造装置１を示す。
この水硬性固化材液置換コラム築造装置１によれば、円錐状掘削ヘッド２に固設した螺旋状掘削翼２ａの最大外径が掘削ロッド１ａの外径よりも大きく、かつ塊状突起３に先行して地盤を掘削していくため、掘削ロッド１ａの側面に固設している塊状突起３によって生じる掘進抵抗を減少させ、掘進施工を効率よくする働きがある。また、該螺旋状掘削翼２ａの最大外径が掘削ロッド１ａの回転時の塊状突起３が形成する回転径よりも小さいので、塊状突起３が常に原地盤の処女部を側方に押す作用を発揮するため、置換コラムの側面に螺旋状突部を形成する効果が維持される。
【００５７】
図７は、本発明のまた更に他の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。この実施の形態は、最下端の塊状突起３から下方の掘削ロッド１ａの側面に、その回転径が該塊状突起３の回転径よりも小さい螺旋状翼６を、少なくとも１枚、かつ短くとも半周分が固設された築造装置１を示す。
この水硬性固化材液置換コラム築造装置１によれば、最下端の塊状突起３から下方の掘削ロッド１ａの側面に、その回転径が該塊状突起３の回転径よりも小さい螺旋状翼６が設けられているので、掘進時に掘削ロッド１ａの外径以上の、かつ塊状突起３の回転外径より小さい範囲の地盤を、塊状突起３に先行して掘削するため、掘削ロッド１ａ側面に塊状突起３を固設したために生じる掘進抵抗を和らげる効果がある。また、掘進地盤が砂質土の場合、掘削ヘッド２の螺旋状掘削翼２ａおよび掘削ロッド１ａの螺旋状翼６の排土効果により、掘進性能や掘進効率が向上する。
【００５８】
以上では水硬性固化材液置換コラム築造装置１の要部を示して説明したが、実際の施工にあたっては、水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、施工装置（図示せず）に取り付けて使用する。そのため全体としては次のようになる。
図１２は、水硬性固化材液置換コラム築造装置を例示した正面図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。図１２（ａ）は、掘削ロッド１ａの上方に、施工装置のオーガモータ（図示省略）に挿通可能な小径の取付用ロッド１ｂが、アダプター１ｅを介して連結され、掘削ロッド１ａの下端には掘削ヘッド２が接続され、掘削ロッド１ａは全長に亘って、標準的に使用される周面が滑らかな円筒体であり、該掘削ロッド１ａの下方部側面に２個の塊状突起３が、掘削ロッド１ａの軸対称位置に段違いに固設されている水硬性固化材液置換コラム築造装置１である。
図１２（ｂ）は、掘削ロッド１ａと掘削ヘッド２との間にその外径が掘削ロッド１ａよりも小さな径のロッド１ｆの周側面にスパイラル翼６が設けられたロッド１ｆが介在し、該ロッド１ｆに２個の塊状突起３が、ロッド１ｆの軸対称位置に段違いに固設された水硬性固化材液置換コラム築造装置１である。
図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）において塊状突起３がロッド１ｆに固設されずに、掘削ロッド１ａの下方部に固設された水硬性固化材液置換コラム築造装置１である。
図１２（ｄ）は、掘削ロッド１ａの全長に亘りスパイラル翼６が設けられ、その掘削ロッド１ａの下方部側面に２個の塊状突起３が、掘削ロッド１ａの軸対称位置に段違いに固設された水硬性固化材液置換コラム築造装置１である。
【００５９】
図１２（ｂ）〜（ｄ）のスパイラル翼６の回転径は、掘削ロッド１ａの回転径と同等かそれより大きいが、塊状突起３の回転径より小さい。これによりスパイラル翼６の回転外径が掘削ロッド１ａ回転時の塊状突起３が形成する回転径よりも小さいので、塊状突起３が常に原地盤の処女部を側方に押し出す作用を発揮するため、置換コラムの側面の螺旋状突部を形成する効果が維持される。しかも、スパイラル翼６が塊状突起３に先行して地盤を掘削していくため、掘削ロッド１ａまたはロッド１ｆの側面に固設している塊状突起３によって生じる掘進抵抗を減少させ、掘進施工が向上する。
【００６０】
次に、水硬性固化材液置換コラム築造装置１を使用して水硬性固化材液置換コラムを築造する方法を説明する。
図８は、水硬性固化材液置換コラムの築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。この置換コラム築造方法で使用する水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、図１および図２に示す掘削ロッド１ａの下方部側面に１個の塊状突起３が設けられ、該掘削ロッド１ａの下端に、側面に螺旋状掘削翼２ａを固設した円錐状の掘削ヘッド２を接続したものである。
先ず、施工装置のオーガモータ（いずれも図示省略）に取り付けた掘削ロッド１ａ先端の中心を地盤の杭心位置に合わせてセットする（図８（ａ））。次に掘削ロッド１ａを正回転させながら地盤中に給進させ、所定深度まで掘削圧入する（図８（ｂ）（ｃ））。その後、水硬性固化材液を掘削ヘッド２の吐出口２ｂから吐出しつつ掘削ロッド１ａを逆回転して引き上げる（図８（ｄ））。このとき、引上げ速度と水硬性固化材液吐出量をバランスさせて負圧が生じないようにする。掘削ロッド１を逆回転で引き上げ、水硬性固化材液補充等により天端レベル（杭頭レベル）を所定の位置に合わせる（図８（ｅ））。
【００６１】
ここで、および以下の実施の形態で使用する水硬性固化材液は、水と水和反応して固化するポルトランドセメントのように自硬性を有する粉体と水を主要構成要素として、例えば、セメントスラリー（セメントミルク）や、砂等からなる細骨材を含むモルタル、さらに、砂利や砕石等の粗骨材をも含む（セメント）コンクリート等からなり、かつポンプ圧送可能な流動体である。
【００６２】
この水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、下端に掘削ヘッド２を接続し、かつ、下方部側面に１個の塊状突起３を固設した掘削ロッド１ａを正回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、該掘削ヘッド２に設けた吐出口２ｂから水硬性固化材液を吐出しつつ、該掘削ロッド１ａを逆回転させながら引上げ、掘削孔内を該水硬性固化材液で填充するので、塊状突起３が掘削ロッド１ａ周辺地盤を側方へ押し出しながら通過した後、時間をほとんどおかずに水硬性固化材液が充填されるため、該突起３が通過した部分の地盤の弾性戻りが大幅に緩和されて、水硬性固化材液の硬化後は、置換コラム軸部４ａの側面に螺旋状突起４ｂを有する水硬性固化材液置換コラム４が築造される。
【００６３】
図９は、他の置換コラム築造方法を示し、この水硬性固化材液置換コラムの築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
この図９に示す水硬性固化材液置換コラム築造方法は、図８に示す掘削ロッド１ａの引き上げ工程において掘削ロッド１ａを正回転して引き上げる場合である。即ち、図８では掘削ロッド１ａの回転は、掘進工程は正回転で、引き上げ工程は逆回転であるが、図９の築造方法は、掘削ロッド１ａの回転は、掘進工程でも引き上げ工程でも正回転である。
図９において、まず、掘削ロッド１ａの先端中心を地盤の杭心位置に合わせてセットする（ａ）。次に掘削ロッド１ａを正回転させながら地盤中に給進させ、所定深度まで掘削圧入する（ｂ、ｃ）。その後、水硬性固化材液を掘削ヘッド２の吐出口２ｂから吐出しつつ掘削ロッド１ａを正回転して引き上げる（ｄ）。最後に掘削ロッド１ａを引き上げたら、水硬性固化材液補充等により天端レベル（杭頭レベル）を所定の位置に合わせる（ｅ）。
【００６４】
この図９に示す水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、掘進時と引上げ時の掘削ロッド１ａの回転方向が同一であるため、塊状突起３により掘削ロツド１ａ周側面に形成される螺旋状痕の回転方向が掘進時と引上げ時では逆方向となり、一つの塊状突起３で形成される螺旋状突部４ｃは逆回転方向で交差する２本となる。したがって、硬化後の側面に螺旋状突起４ｃを有する水硬性固化材液置換コラム４の周面支持力が増大する効果がある。
【００６５】
図１０は、水硬性固化材液置換コラムの更に他の築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す説明図である。この図１０に示す水硬性固化材液置換コラム築造方法は、図８に示す置換コラム築造方法において、掘削ロッド１ａが所定深度に達した位置で掘削ロッド１ａの昇降を停止し、回転のみを行う工程を付加したものである。
図１０において、まず、掘削ロッド１ａの先端中心を地盤の杭心位置に合わせてセットする（ａ）。次に掘削ロッド１ａを正回転させながら地盤中に給進させ、所定深度まで掘削圧入する（ｂ、ｃ）。掘削ロッド１ａが所定深度に達したら、その位置で掘削ロッド１ａの昇降を停止し、逆回転もしくは正回転を行い（このとき水硬性固化材液を同時に吐出した方が好ましい。）（ｄ）、その後、掘削ヘッド２の吐出口２ｂから水硬性固化材液（例えば、セメントミルク）を吐出しつつ掘削ロッド１ａを逆回転して引き上げる（ｅ）。最後に掘削ロッド１ａを引き上げたら、水硬性固化材液補充等により天端レベル（杭頭レベル）を所定位置に合わせる（ｆ）。
【００６６】
この図１０に示す水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、掘削ロッド１ａが所定深度に達した位置で掘削ロッド１ａの昇降を停止し、回転を行う工程を付加するため、水硬性固化材液置換コラム４先端部で塊状突起３が水平方向に回転し、その結果、水平方向のリング状突部４ｄが形成される。したがって、水硬性固化材液置換コラム４先端部が拡大された形状となり実質的に先端面積が増大するので、それに比例して水硬性固化材液置換コラム４の先端支持力が増大する。
【００６７】
図１１は、また更に他の置換コラム築造方法を示し、この水硬性固化材液置換コラムの築造手順を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）に示す説明図である。この図１１に示す水硬性固化材液置換コラム築造方法は、図１０に示す置換コラム築造方法において、掘削ロッド１ａの引き上げ工程の任意の深度位置で、掘削ロッド１ａの昇降を停止し、回転を行う工程を付加したものである。
図１１において、まず、掘削ロッド１ａの先端中心を地盤の杭心位置に合わせセットする（ａ）。次に掘削ロッド１ａを正回転させながら地盤中に給進させ、所定深度まで掘削圧入する（ｂ、ｃ）。掘削ロッド１ａが所定深度に達したら、その位置で掘削ロッド１ａの昇降を停止し、逆回転もしくは正回転を行い（ｄ）、その後、掘削ヘッド２の吐出口２ｂから水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッド１ａを逆回転して引き上げる（ｅ）。この掘削ロッド１ａの引き上げ時の任意の深度位置で掘削ロッド１ａの昇降を停止し、水硬性固化材液は吐出したまま逆回転のみを行う（このとき吐出量は水硬性固化材液が地表の孔口からオーバーフローしないように調整することが好ましい。）（ｆ）。次に水硬性固化材液は吐出しつつ逆回転で掘削ロッド１ａを引き上げる（ｇ）。最後に掘削ロッド１ａを引き上げたら、水硬性固化材液補充等により天端レベル（杭頭レベル）を所定の位置に合わせる。
【００６８】
この図１１に示す水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、掘削ロッド１ａが引上げ工程の任意の深度位置で掘削ロッド１ａの昇降を停止し、回転を行う工程を付加するため、任意の深度位置で水平のリング状突部４ｄが形成される。このリング状突部４ｄが恰も節くいの節のような働きをして、螺旋状突部４ｂと相侯って水硬性固化材液置換コラム４の周面支持力を増大させる効果がある。
【００６９】
以上の通り、本発明は、種々の水硬性固化材液置換コラム築造装置１と水硬性固化材液置換コラム築造方法を組み合わせることで、種々の水硬性固化材液置換コラムが築造できることが理解できる。
例えば、図１３（ａ）に示すような掘削ロッド１ａの下方部側面に１個の塊状突起３が固着され、掘削ロッド１ａの下端に、側面に螺旋状掘削翼２ａが設けられた円錐状の掘削ヘッド２を接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置１を用いて、図１０に示す築造方法によれば、図１３（ｂ）に示す水硬性固化材液置換コラム４が築造でき、また、図１０に示す築造方法で掘削ロッド１ａの引き上げ時の回転を正回転にすれば、図１３（ｃ）に示す水硬性固化材液置換コラム４が築造できる。
図１３（ｂ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に螺旋状突部４ｂが形成され、下方にリング状突部４ｄが形成された水硬性固化材液置換コラム４であり、図１３（ｃ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に、回転方向が互いに逆方向である螺旋状突部４ｃが形成され、下方にリング状突部４ｄが形成された水硬性固化材液置換コラム４である。
【００７０】
また、例えば、図１４（ａ）に示すような掘削ロッド１ａの下方部側面に、２個の塊状突起３が掘削ロッド１ａの軸対称位置に段違いに固設され、掘削ロッド１ａの下端に側面に螺旋状掘削翼２ａが設けられた円錐状の掘削ヘッド２を接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置１を用いて、図８乃至図１１に示す築造方法を組み合わせることによって、図１４（ｂ）及び（ｃ）に示すような水硬性固化材液置換コラム４が築造できる。
図１４（ｂ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に２条が対の螺旋状突部４ｂが形成され、下方に二条のリング状突部４ｄが形成された水硬性固化材液置換コラム４であり、図１４（ｃ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に、回転方向が互いに逆方向の螺旋状突部４ｃが２条対で形成され、下方と途中に２条のリング状突部４ｄが形成された水硬性固化材液置換コラム４である。
【００７１】
因みに、本発明で築造できる水硬性固化材液置換コラム４を、図１５および図１６に例示する。
図１５（ａ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に螺旋状突部４ｂが形成され、下方にリング状突部４ｄが形成されたものであり、図１５（ｂ）は、（ａ）の螺旋状突部４ｂのピッチ間隔を小さくしたものであり、図１５（ｃ）は、置換コラム軸部４ａの外周面に、回転方向が互いに逆方向の螺旋状突部４ｃを形成し、下方にリング状突部４ｄを形成したものである。
【００７２】
図１６（ａ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に螺旋状突部４ｂが形成され、下方と途中にリング状突部４ｄが形成されたものであり、図１６（ｂ）は、（ａ）の螺旋状突部４ｂのピッチ間隔を小さくしたものであり、図１６（ｃ）は、置換コラム軸部４ａの周側面に、回転方向が互いに逆方向の螺旋状突部４ｃを形成し、下方と途中にリング状突部４ｄを形成したものである。
【００７３】
このような置換コラム４において、その周側面に螺旋状突部４ｂが形成されている置換コラム４においては、該螺旋状突部４ｂの効果により、該螺旋状突部４ｂのない水硬性固化材液置換コラムに比して鉛直支持力が増大する。その増大量は、単に螺旋状突部４ｂの外径比の周面摩擦力の増分に止まらず、さらに大きくなる。これは、水硬性固化材液置換コラム側面に形成された螺旋状突部が周面摩擦力の増加のみならず、周辺地盤からの鉛直方向の地盤反力＝鉛直支持力を受けるためである。
【００７４】
また、周側面に回転方向が互いに逆方向の２つの螺旋状突部４ｃを形成した置換コラム４では、側面に形成された二つの螺旋状突部４ｃの回転方向が互いに逆方向であるため、螺旋状突部４ｃに地盤反力の水平方向分力が互いに相殺されるので、鉛直荷重作用時の置換コラム４の安定性が向上し、周面摩擦力がより大きくなるのみならず、該置換コラム中の残存土塊の発生確率が低下し、良品質の置換コラムになる。
【００７５】
さらに、置換コラム軸部４ａの周側面に水平方向のリング状突部４ｄが形成された置換コラム４においては、このリング状突部４ｄが置換コラムの下端部にあれば杭としての先端面積の増大効果により先端支持力が増大する。また、該リング状突部が置換コラムの中間位置にあれば周面支持力の増大に寄与する。
従って、螺旋状突部４ｂ、回転方向が互いに逆方向の２つの螺旋状突部４ｃおよびリング状突部４ｄ等を組み合わせた置換コラム４においては、それらの作用、効果の相乗効果を発揮する。
【符号の説明】
【００７６】
１  水硬性固化材液置換コラム築造装置
１ａ  掘削ロッド
２  掘削ヘッド
２ａ  螺旋状掘削翼
２ｂ  吐出口
２ｃ  逆流防止弁
３、３ａ、３ｂ  塊状突起
４  水硬性固化材液置換コラム
４ａ  置換コラム軸部
４ｂ  螺旋状突部
４ｃ  交差する螺旋状突部
４ｄ  リング状突部
６  螺旋翼（スパイラル翼）
【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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