(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の水硬性固化材液置換コラムを形成する領域を掘削する径大の掘削ロッドの上方に、該掘削ロッドを回転させるオーガモータの把持部となる径小の接続ロッドが接続されてなる水硬性固化材液置換コラム築造装置において、
掘削ロッドと接続ロッドとの間に生じる段差部直上方に、掘削ロッド側より接続ロッド側に向かって高さが徐々に低く傾斜する三角状板片がロッド周囲に所定間隔で複数立設されて全体で円錐状となる格好の接続部が設けられていることを特徴とする水硬性固化材液置換コラムの築造装置。
【請求項２】
前記三角状板片の最大回転径が、掘削ロッド回転径と略同等以下であ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の築造装置。
【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に使用される水硬性固化材液置換コラム築造装置に関する。
【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土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】
この問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、地盤土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土とを攪拌混合することにあることに鑑み、該先行技術は地盤土と水硬性固化材液を攪拌混合せずに、水硬性固化材液のみ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および掘削装置（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（円錐ヘッド）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、一枚爪型の円錐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、円錐ヘッドではこれに付着する土砂量を劇的に減少させることができ、さらに掘削ロッド引上げ時に円錐ヘッドに付着した土砂が落下するのを防止できる利点がある。
【０００５】
特許文献２の掘削ヘッドおよび掘削装置による施工は、図４に示すような、周面に螺旋（スパイラル）状の掘削翼１３と水硬性固化材液の吐出口１４を有する掘削ヘッド（円錐ヘッド）１２を下端に接続した排土機構のない径大の掘削ロッド１１ａの上方に、該掘削ロッド１１ａを回転させるオーガモータの把持部となる径小の接続ロッド１１ｂを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置１１を用いる。
【０００６】
そして、この水硬性固化材液置換コラム築造装置１１を施工機（図示せず）に装着し、図５に示すように、（ａ）その円錐ヘッド１２の先端中心部を杭心位置にセットする。（ｂ）掘削ロッド１１ａを正回転させながら掘進する。このとき、円錐ヘッド１２にある吐出口１４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１１ａ長よりも浅い場合は、掘削ロッド１１ａ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１１ａの長さよりも深い場合は接続ロッド１１ｂ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１１ｂを継ぎ足す場合もある。（ｅ）、（ｆ）その後、円錐ヘッド１２にある吐出口１４から水硬性固化材液１５を吐出しながら、掘削ロッド１１ａを正回転の状態で引上げる。このとき、掘削ロッド１１ａの引上げ速度と水硬性固化材液１５の吐出量を調整して、掘削ロッド１１ａの引上げに伴う負圧発生がないようにする。なお、このとき掘削ヘッド１２の付着土砂は僅かではあるが掘削翼１３で支えられているので、この掘削ヘッド１２の付着土砂の落下を防止するためには、掘削ロッド１１ａを正回転させる方が好ましい。（ｇ）掘削ロッド１１ａを地上まで引上げて、水硬性固化材液１５の量を調整して、水硬性固化材液１５を所定の天端位置まで填充する、というものである。
【０００７】
ところで、水硬性固化材液置換コラム築造装置１１では、図４に示すように地盤の水硬性固化材液置換コラムを形成する領域を掘削する径大の掘削ロッド１１ａとこの掘削ロッド１１ａを回転させるオーガ―モータの把持部となる径小の接続ロッド１１ｂとが接続されてなる。水硬性固化材液置換コラムは戸建住宅や土間スラブ等の軽微な構造物の基礎として使用されることを想定しているため、通常、その施工機本体も小型の柱状改良機乃至杭打ち機が用いられる。従って、小型の施工機本体に装着できる掘削ロッド１１ａの長さは略４ｍが最大長さであり、その掘削ロッド１１ａに径小の接続ロッド１１ｂが装着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１０６２５３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３４５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、かかる水硬性固化材液置換コラム築造装置１１による地盤掘削において、水硬性固化材液置換コラムの前記築造深度が４ｍを超える場合には、掘削ロッド１１ａは完全に地盤中に入り込み、図６（ａ）に示すように、小径の接続ロッド１１ｂがさらに必要な長さだけ地盤中に入り込む。そうすると、掘削ロッド１１ａが通過した掘削孔Ｈ内の接続ロッド１１ａと掘削孔Ｈの壁面との間に間隙Ｇが生じるので、その部位の掘削孔Ｈの壁面は何ものにも支えられない自由面となる。従って、掘削孔Ｈの壁面が自由面となった瞬間から掘削ロッド１１ａによって押し広げられた地盤が、図６（ｂ）に示すように掘削孔Ｈを縮径する矢印方向に弾性戻りを始める。土圧や水圧がその動きを助長し、その部位で掘削孔Ｈはその径をさらに縮小させることになる。
【００１０】
次に、掘進が所定深度に到達した掘削ロッド１１ａは掘進を停止し、掘削ヘッド１２の吐出口１４から水硬性固化材液を吐出しながら、図６（ｃ）に示すように引き上げられる。このとき、接続ロッド１１ｂより外方に突き出している掘削ロッド１１ａの平坦な肩部（掘削ロッド１１ａと接続ロッド１１ｂの間の段差部）１１ｃにより、縮小した掘削孔Ｈの壁面の弾性戻り分Ｐが削り取られ、この削り取られた土砂Ｑが図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、肩部１１ｃ上に蓄積されながら持ち上げられ、遂には、図６（ｅ）に示すように地上に排出される。この排出された土砂Ｑの総量が施工現場において無視できない量になると、掘削作業上の二次災害を招いたり、残土処分等のコストが余分に発生したりするという不都合があった。また、掘削ロッドの引き上げ施工中に肩部に蓄積された土砂が落下すると、地上で作業している作業員に当たり、人身事故になる虞がある。
【００１１】
本発明は前述のような従来の課題を解消するものであり、その目的とするところは、掘削ロッドを掘削孔から引き上げる際に、壁面の前記弾性戻りによって縮小した掘削孔の弾性戻り分の土砂を、円錐状の接続部によって前記壁面に強制的に練りつけるようにすることにより、その弾性戻り分の土砂の地上への排出を回避し、地上に蓄積された土砂による掘削作業上の二次災害を招いたり、残土処理コストが発生したりするのを回避できる水硬性固化材液置換コラム築造装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的達成のために、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、地盤の水硬性固化材液置換コラムを形成する領域を掘削する径大の掘削ロッドの上方に、該掘削ロッドを回転させるオーガモータの把持部となる径小の接続ロッドが接続されてなる水硬性固化材液置換コラム築造装置において、
掘削ロッドと接続ロッドとの間に生じる段差部直上方に、掘削ロッド側より接続ロッド側に向かって高さが徐々に低く傾斜する三角状板片がロッド周囲に所定間隔で複数立設されて全体で円錐状となる格好の接続部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、掘削ロッドを掘削孔から回転して引き上げると、掘削ロッド上端の平坦な肩部（掘削ロッドと接続ロッドとの間の段差部）によって掘削孔の弾性戻り分を削り取った土砂は、肩部に支持され接続部の各三角状板片間に充填蓄積されながら持ち上げられるが、掘削ロッドの回転により接続部も回転するため、各三角状板片間に充填蓄積された土砂は、各三角状板片間に充填固定され、各三角状板片とともに全体に円錐状の塊状体となる。従って、その後は、円錐状の塊状体となった状態で引き上げられるため、前記した掘削ロッドと接続ロッドとの接続部が円錐状に形成されている場合と同様に、円錐状の塊状体となった接続部は、円錐状の勾配によって接続ロッド外周に対向する掘削孔における壁面の弾性戻り分の土砂を掘削孔の壁面側に練り付けるようにして、回転しながら掘削ロッドの外径方向へ、当初の掘削孔径となる位置まで押し広げる。このため、削孔壁面における前記弾性戻り分の土砂が削り取られ持ち上げられるという事態は発生せず、掘削ロッド引き上げ後は当初の掘削孔径が維持される。この結果、掘削ロッドの引き上げにも拘わらず、掘削孔内の弾性戻り分の土砂が前記段差部に載せられて地上に排出され、残土として蓄積されることが防止される。地上に排出される土砂は、各三角状板片間に充填固定された塊状体の部分だけであり、僅かである。
【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、前記三角状
板片の最大回転径が、掘削ロッド回転径と同等以下であることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、三角状板片の最大回転径が掘削ロッド回転径と同等以下であるため、掘削ロッド引き上げ時に三角状板片が掘削孔の壁面を削り取ることがない。また、土砂が各三角状板片間に充填固定されて形成される円錐状の塊状体の最大回転径も、掘削ロッド回転径と同等以下となる。従って、掘削ロッドの引き上げ時に、三角状板片や塊状体が掘削孔径を拡張する方向に掘削孔の壁面を削り取ることを回避しながら前記弾性戻り分の土砂を掘削孔の壁面に練り付けるようにして、掘削孔を当初の掘削孔径に維持させることができる。
なお、本発明で径大の掘削ロッドの「径大」および径小の接続ロッドの「径小」とは、掘削ロッドと接続ロッドの径の比較においての径大および径小との用語として使用している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、掘削ロッドを掘削孔から引き上げる際に、掘削孔の壁面に生じた弾性戻り分の土砂が削り取られて地上に排出されることをなくして、以って地上に土砂が堆積することによる掘削作業場の土砂落下による二次災害や残土処理コストの発生および掘削ロッドの引き上げ施工中に肩部に蓄積された土砂が落下することによる人身事故を未然に回避できる。
【００１７】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に本発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による水硬性固化材液置換コラム築造装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部を示す拡大斜視図である。
【図３】図１に示す水硬性固化材液置換コラムの作用を説明する斜視図である。
【図４】従来の水硬性固化材液置換コラム築造装置を示す正面図である。
【図５】図４における水硬性固化材液置換コラム築造装置を用いて実施される水硬性固化材液置換コラムの築造手順を示す説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）である。
【図６】図５の築造手順において掘削孔の壁面に生じる弾性戻り分が地上に排出される状況を示す説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置を図１乃至３図を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の一形態にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置の正面図、図２は図１に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部を示す拡大斜視図、図３は図１、図２に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の作用を説明する斜視図である。
この実施形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｅは、地盤の水硬性固化材液置換コラムを形成する領域を掘削する径大の掘削ロッド１ａの上方に、該掘削ロッド１ａを回転させるオーガモータの把持部となる径小の接続ロッド１ｂが接続されており、掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの間に生じる段差部（肩部）１ｅの直上方に、掘削ロッド１ａ側より接続ロッド１ｂ側に向って高さが徐々に低く傾斜する三角状板片７がロッド周囲に所定間隔で複数立設されて全体で円錐状となる格好の接続部６が設けられて構成されている。つまり、掘削ロッド１ａの上端に、周囲に三角状板片７が所定間隔で複数立設された接続部６を介して接続ロッド１ｂが接続されている。
【００２１】
これにより掘削ロッド１ａを掘削孔から回転して引き上げると、掘削ロッド１ａ上端の平坦な肩部（掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの間の段差部）１ｅによって掘削孔の弾性戻り分Ｐを削り取った土砂は、段差部（肩部）１ｅに載って支持され接続部６の各三角状板片７、７間に充填蓄積されながら持ち上げられるが、掘削ロッド１ａの回転により接続部６も回転するため、各三角状板片７、７間に充填蓄積された土砂は、各三角状板片７、７間に充填固定され、各三角状板片７とともに図３に示すように全体に円錐状の塊状体８に形成される。従って、その後は、円錐状の塊状体８を保持した状態で引き上げられるため、円錐状の塊状体８となった接続部６は、円錐状の勾配によって接続ロッド１ｂ外周に対向する掘削孔における壁面の弾性戻り分Ｐの土砂を掘削孔の壁面側に練り付けるようにして、回転しながら掘削ロッド１ａの外径方向へ、当初の掘削孔径となる位置まで押し広げる。このため、削孔壁面における前記弾性戻り分Ｐの土砂が削り取られ持ち上げ（引
き上げ）られるという事態は発生せず、掘削ロッド１ａ引き上げ後は当初の掘削孔径が維持される。この結果、掘削ロッド１ａの引き上げにも拘わらず、掘削孔内の弾性戻り分Ｐの土砂が前記段差部１ｅに載せられて地上に排出され、残土として蓄積されることが防止されるし、それに伴う掘削作業場の二次災害を招いたり、残土処分等のコストが余分に発生することも防止できる。
【００２２】
また、この築造装置１Ｅにおける前記三角状板片７の最大回転径は、掘削ロッド１ａの回転径と同等以下とする。掘削孔は掘削ロッド１ａで形成されるため掘削孔径は、掘削ロッド１ａの径と略同じとなる。従って、三角状板片７の最大回転径が掘削ロッド１ａの回転径より大きいと、掘削孔の壁面を削り取ってしまう。三角状板片７の最大回転径が掘削ロッド１ａ回転径と同等以下であると、掘削ロッド１ａの引き上げ時に三角状板片７が掘削孔の壁面を削り取ることがなくなるので好ましい。また、三角状板片７の最大回転径が掘削ロッド１ａ回転径と同等以下であると、土砂が各三角状板片７、７間に充填固定されて形成される円錐状の塊状体８の最大回転径も、掘削ロッド１ａの回転径と同等以下となる。従って、掘削ロッド１ａの引き上げ時に、三角状板片７や塊状体８が掘削孔径を拡張する方向に掘削孔の壁面を削り取ることを回避しながら、前記弾性戻り分Ｐの土砂を掘削孔の壁面に練り付けるようにして、掘削孔を当初の掘削孔径に維持させることができる。
【００２３】
図２においては、接続部６の三角状板片７の一部が切欠られているが、この切欠部は継手のピン９を装着する部分である。図１では、この切欠部は省略してある。なお、この切欠部は三角状板片７を有する接続部６を、掘削ロッド１ａの上端に継手により設ける構成としたときに必要であって、必ずしも必要とはならない。
【００２４】
また、前記円錐状の接続部６は、掘削ロッド１ａおよび／または接続ロッド１ｂに一体に設けてもよい。また、独立した単独の施工部品であるアダプターとして、掘削ロッド１ａおよび接続ロッド１ｂ間に装着して使用可能とすることもできる。この場合には、地盤の掘削工程で摩擦力を受けて接続部６が摩耗した場合に、交換可能部品として新しいものに交換することができる。この結果、同一の掘削ロッド１ａおよび接続ロッド１ｂを長期に亘り使用でき、施工コストの削減に寄与するものとなる。
【００２５】
また、三角形状板片７の最大回転径を、掘削ロッド１ａの外径と略同等以下にすることで、掘削ロッド１ａの引き上げ時に三角形状板片７が掘削ロッド１ａによる掘削孔Ｈ径を更に拡張する方向に掘削孔Ｈの壁面を削り取ることをなくし、掘削孔Ｈを当初の設計通りの掘削孔Ｈ径に保つことができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態による水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｅは、置換コラム形成のために地盤を掘削する径大の掘削ロッド１ａとこの掘削ロッド１ａを回転させるオーガモータの把持部となる径小の接続ロッド１ｂとを備え、掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの接続部６を円錐状に形成した構成である。
【００２７】
これにより、円錐状の接続部６は、縮径された掘削孔壁面の弾性戻り分Ｐを回転しながら掘削ロッド１ａの外径方向へ、当初の掘削孔Ｈ径となる位置まで押し広げる。このため、壁面における前記縮径分の土砂が削り取られることなく、当初の掘削孔Ｈ径が維持される。この結果、掘削ロッド１ａの引き上げにも拘らず、掘削孔Ｈ内の土砂が前記接続部１ｃに載せられて地上に排出されることはなく、従って、掘削孔Ｈ周辺の地上に残土として土砂が蓄積されることはない。また、土砂落下に伴う人身事故の虞れもない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の水硬性固化材液置換コラム築造装置は、掘削ロッドを掘削孔から引き上げる際に、その掘削ロッドによって掘削孔壁面の弾性戻り分が削り取られるのを回避し、以ってその弾性戻り分が地上に排出されることをなくして、地上に堆積した土砂にもとづく掘削作業上の二次災害や残土処理のコスト発生を招くのを未然に回避できるという効果を有し、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に使用される水硬性固化材液置換コラム築造装置に有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１Ｅ  水硬性固化材液置換コラム築造装置
１ａ  掘削ロッド
１ｂ  接続ロッド
１ｅ  肩部  
４  吐出口
６  接続部
７  三角状板片
８  塊状体
Ｈ  掘削孔
Ｐ  弾性戻り分
Ｑ  削り取られた土砂
【図１】
0006539925.tif 000002
【図２】
0006539925.tif 000003
【図３】
0006539925.tif 000004
【図４】
0006539925.tif 000005
【図５】
0006539925.tif 000006
【図６】
0006539925.tif 000007