(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭を軸芯回りに回転させながら地盤内を掘進させる過程で該地盤内に形成される縦穴内に投入された砕石群を、前記鋼管杭により押圧しながら掘進を進行させる掘進作業に使用する掘進設備であって、
前記鋼管杭と、該鋼管杭を回転させる駆動手段と、軸方向に貫通した空所を有した筒状の砕石群ホルダと、を備え、
前記鋼管杭は、鋼管杭本体と、該鋼管杭本体の先部に固定されて該鋼管杭本体が正回転した時に地盤内へ掘進する先端翼と、前記先端翼よりも後方側の前記鋼管杭本体の周面に軸方向に沿って間隔を空けて複数設けられ、前記鋼管杭本体が正回転した時に前記砕石群を地盤内に向けて押し下げる周面翼とを備え、
前記砕石群ホルダは、一方の端部開口が地盤表面と接触するように前記鋼管杭本体が掘進する地盤表面に設置された状態で、他方の端部開口から前記空所内に前記鋼管杭を挿入して掘進する過程で、当該他方の端部開口から前記空所内に前記砕石群を投入可能な構成を備え、且つ前記砕石群ホルダの内面に、前記周面翼の回転に伴って当該周面翼との協働により前記砕石群ホルダ内の前記砕石群を砕くホルダ側突起を備えたことを特徴とする砕石群を併用した掘進設備。
【請求項２】
前記周面翼は、その下面に、当該周面翼の回転に伴って前記砕石群ホルダ内の前記砕石群を砕く周面翼側突起を備えたことを特徴とする請求項１に記載の砕石群を併用した掘進設備。
【請求項３】
鋼管杭を軸芯回りに回転させながら地盤内を掘進させる過程で該地盤内に形成される縦穴内に投入された砕石群を、前記鋼管杭により押圧しながら掘進を進行させる掘進作業に使用する掘進設備であって、
前記鋼管杭と、該鋼管杭を回転させる駆動手段と、軸方向に貫通した空所を有した筒状の砕石群ホルダと、を備え、
前記鋼管杭は、鋼管杭本体と、該鋼管杭本体の先部に固定されて該鋼管杭本体が正回転した時に地盤内へ掘進する先端翼と、前記先端翼よりも後方側の前記鋼管杭本体の周面に軸方向に沿って間隔を空けて複数設けられ、前記鋼管杭本体が正回転した時に前記砕石群を地盤内に向けて押し下げる周面翼とを備え、
前記砕石群ホルダは、一方の端部開口が地盤表面と接触するように前記鋼管杭本体が掘進する地盤表面に設置された状態で、他方の端部開口から前記空所内に前記鋼管杭を挿入して掘進する過程で、当該他方の端部開口から前記空所内に前記砕石群を投入可能な構成を備えており、
前記周面翼は、その下面に、当該周面翼の回転に伴って前記砕石群ホルダ内の前記砕石群を砕く周面翼側突起を備えことを特徴とする砕石群を併用した掘進設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕石群を併用した掘進設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管杭本体、先端翼、及び周面翼を備えた鋼管杭を、砕石群と共に地盤内に埋設することによって鋼管杭の周囲に透水層を形成することが行われている（例えば、特許文献１）。
特許文献１では、鋼管杭近傍の地盤表面に砕石群を盛り、鋼管杭の正回転時に周面翼によって砕石群を地盤内に向けて押し下げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６３９８０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、地盤表面よりも上方で周面翼の下面に砕石群が接触するが、地盤表面の砕石群はその多くが周面翼の回転によって側方に逃げてしまう。
砕石群の側方への移動を抑え、砕石群を高い効率で地中に押し下げることができれば、透水層における砕石群の密度を高めることができ、地盤を強固にできる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地盤を強固にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、鋼管杭を軸芯回りに回転させながら地盤内を掘進させる過程で該地盤内に形成される縦穴内に投入された砕石群を、前記鋼管杭により押圧しながら掘進を進行させる掘進作業に使用する掘進設備であって、前記鋼管杭と、該鋼管杭を回転させる駆動手段と、軸方向に貫通した空所を有した筒状の砕石群ホルダと、を備え、前記鋼管杭は、鋼管杭本体と、該鋼管杭本体の先部に固定されて該鋼管杭本体が正回転した時に地盤内へ掘進する先端翼と、前記先端翼よりも後方側の前記鋼管杭本体の周面に軸方向に沿って間隔を空けて複数設けられ、前記鋼管杭本体が正回転した時に前記砕石群を地盤内に向けて押し下げる周面翼とを備え、前記砕石群ホルダは、一方の端部開口が地盤表面と接触するように前記鋼管杭本体が掘進する地盤表面に設置された状態で、他方の端部開口から前記空所内に前記鋼管杭を挿入して掘進する過程で、当該他方の端部開口から前記空所内に前記砕石群を投入可能な構成を備え、且つ前記砕石群ホルダの内面に、前記周面翼の回転に伴って当該周面翼との協働により前記砕石群ホルダ内の前記砕石群を砕くホルダ側突起を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、地盤を強固にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一実施形態の鋼管杭の正面図である。
【図２】第一実施形態の砕石群ホルダの斜視図である。
【図３】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、砕石群ホルダを地表面に設置した状態を示す。
【図４】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、杭打ち機に鋼管杭を取り付けた状態を示す。
【図５】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、砕石群を砕石群ホルダ内の上限位置まで投入した状態を示す。
【図６】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、鋼管杭の掘進状態を示す。
【図７】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、砕石群が砕石群ホルダ内の下限位置まで減少した状態を示す。
【図８】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、砕石群を砕石群ホルダ内の上限位置まで追加投入した状態を示す。
【図９】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、鋼管杭の掘進状態を示す。
【図１０】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、砕石群が砕石群ホルダ内の下限位置まで減少した状態を示す。
【図１１】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、砕石群を砕石群ホルダ内の上限位置まで追加投入した状態を示す。
【図１２】鋼管杭の埋設方法の説明図であり、鋼管杭の全体を地盤内に埋設した状態を示す。
【図１３】第一実施形態の鋼管杭、透水層、及び貯水槽を説明する図である。
【図１４】第二実施形態の鋼管杭の正面図である。
【図１５】第二実施形態の砕石群ホルダの断面図である。
【図１６】砕石群ホルダ内の突条と鋼管杭の周面翼との関係を説明する図である。
【図１７】（ａ）は第二実施形態の鋼管杭、及び透水層を説明する図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す図である。
【図１８】第二実施形態の砕石群ホルダの変形例を示す断面図であり、（ａ）は第一変形例を示し、（ｂ）は第二変形例を示し、（ｃ）は第三変形例を示す。
【図１９】第二実施形態の周面翼の変形例を示す部分拡大図であり、（ａ）は第一変形例を示し、（ｂ）は第二変形例を示し、（ｃ）は第三変形例を示し、（ｄ）は第四変形例を示す。
【図２０】第三実施形態の鋼管杭、及び透水層を説明する図である。
【図２１】第三実施形態の鋼管杭の埋設方法を説明する図であり、下側透水層の形成を説明する図である。
【図２２】第三実施形態の鋼管杭の埋設方法を説明する図であり、上側透水層の形成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜掘進設備及び鋼管杭の埋設方法の概略＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。最初に掘進設備及び鋼管杭の埋設方法の概略について説明する。
図１は第一実施形態の鋼管杭１の正面図、図２は第一実施形態の砕石群ホルダ２の斜視図である。図３は砕石群ホルダ２を地盤Ｇの表面に設置した状態を示す図。図４は杭打ち機４に鋼管杭１を取り付けた状態を示す図、図５は砕石群３を砕石群ホルダ２内の上限位置まで投入した状態を示す図、図６は鋼管杭１の掘進状態を示す図、図７は砕石群３が砕石群ホルダ２内の下限位置まで減少した状態を示す図、図８は砕石群３を砕石群ホルダ２内の上限位置まで追加投入した状態を示す図、図９は鋼管杭１の掘進状態を示す図、図１０は砕石群３が砕石群ホルダ２内の下限位置まで減少した状態を示す図、図１１は砕石群３を砕石群ホルダ２内の上限位置まで追加投入した状態を示す図、図１２は鋼管杭１の全体を地盤Ｇ内に埋設した状態を示す図である。
【０００９】
本実施形態に係る鋼管杭１の埋設方法では、鋼管杭１の掘進設備として、図１に示す鋼管杭１と、図２に示す砕石群ホルダ２と、図４に示す杭打ち機４（駆動手段）とを使用する。
図１に示すように、鋼管杭１は、軸芯ＣＡ回りに回転駆動される鋼管杭本体１１と、鋼管杭本体１１の先部に固定され、鋼管杭本体１１が正回転した時に地盤Ｇ内を掘進する先端翼１２と、先端翼１２よりも後方（上方）側の鋼管杭本体１１の周面において軸方向に沿って間隔を空けて複数設けられ、鋼管杭本体１１が正回転した時に砕石群３を前記地盤Ｇ内に向けて押し下げる周面翼１３乃至１７と、を備えている。
図２に示すように、砕石群ホルダ２は、軸方向に貫通した空所２４を有した円筒状のホルダ本体２１と、ホルダ本体２１の下面に下向きに取り付けられた脚部２２と、を備えている。
【００１０】
この埋設方法では、図３に示すように、ホルダ本体２１の下端開口２１ｃが地盤Ｇの表面と接触するように、砕石群ホルダ２を鋼管杭１が掘進する地盤Ｇの表面に設置し（ホルダ設置ステップ）、図４に示すように杭打ち機４に取り付けた鋼管杭１を砕石群ホルダ２の直上に配置する。
次に、図５に示すように、砕石群ホルダ２の上端部開口から地盤Ｇの表面に向けて鋼管杭１を挿入して先端翼１２を地盤Ｇの表面近傍まで下降させ（鋼管杭挿入ステップ）、その後、砕石群３を砕石群ホルダ２内に投入する（砕石群投入ステップ）。次に、図６に示すように、杭打ち機４を駆動して鋼管杭１を正回転させ、先端翼１２によって鋼管杭１を地盤Ｇ内に掘進させ、且つ周面翼１３乃至１７によって砕石群ホルダ２内の砕石群３を下方に押し下げる（掘進ステップ）。
以降は、図７、図１０に示すように、砕石群ホルダ２内における砕石群３の上端が下端開口２１ｃ（第二高さ位置）まで低下した時に鋼管杭１の回転を停止させ、図８、及び図１１に示すように砕石群３を指標２３の高さ（第一高さ位置）まで追加投入し（砕石群投入ステップ）、その後、図９に示すように、鋼管杭１を正回転させて鋼管杭１を掘進させる（掘進ステップ）。
【００１１】
図１２に示すように、上述の砕石群投入ステップと掘進ステップとを繰り返し行うことにより、鋼管杭１の全体が地盤Ｇ内に埋設され、且つ鋼管杭１の周囲には砕石群３による透水層ＰＬが形成される。
上述した掘進ステップにおいて、砕石群ホルダ２（ホルダ本体２１）内の砕石群３は、砕石群ホルダ２によって側方への移動が規制される。このため、鋼管杭１の正回転によって周面翼１３乃至１７の下面に当接した砕石群３は下方へと移動する。
その結果、砕石群ホルダを用いずに砕石群を地盤Ｇ内に押し下げた時と比較して、縦穴ＶＨにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇの強度を向上させることができる。
【００１２】
＜鋼管杭１＞
次に、第一実施形態について詳細に説明する。最初に、鋼管杭１について説明する。
図１に示した鋼管杭１は、杭打ち機４に取り付けられて回転される鋼管杭本体１１と、鋼管杭本体１１の先部に固定された先端翼１２と、先端翼１２よりも後方の鋼管杭本体１１の周面に、軸方向に沿って間隔を空けて複数固定された周面翼１３乃至１７と、を備えている。
【００１３】
鋼管杭本体１１は、例えば直径１４０ｍｍ、厚さ６．６ｍｍ、長さ６０００ｍｍの丸鋼であり、鋼管杭本体１１の先端は蓋体１１ａによって閉塞されている。なお、鋼管杭本体１１の各寸法は一例であり、適宜に定められる。鋼管杭本体１１は、図４に示すように、軸方向の後端が杭打ち機４の回転駆動機構４１に取り付けられており、図１に示す軸芯ＣＡ回りに回転させられる。
先端翼１２は螺旋形状の鋼板によって作製されている。先端翼１２における螺旋の向きは、鋼管杭本体１１を正回転（例えば上方から見て時計回りに回転）させた時に地盤Ｇ内を下方向へ掘進するように定められている。本実施形態の先端翼１２は、例えば直径１２Ｗが５００ｍｍ、ピッチ１２Ｐが１５０ｍｍ、厚さが１２ｍｍであるが、これらの寸法に限定されない。
【００１４】
周面翼１３乃至１７も先端翼１２と同様に螺旋形状の鋼板によって構成されているが、周面翼１３乃至１７における螺旋の向きは先端翼１２における螺旋の向きとは逆である。すなわち、周面翼１３乃至１７における螺旋の向きは、鋼管杭本体１１を正回転させた時に砕石群３を下方に押し下げるように定められている。本実施形態の周面翼１３乃至１７は、鋼管杭本体１１の軸方向に沿って間隔を空けて５枚設けられている。
便宜上、先端翼１２の後方に位置する周面翼を第一周面翼１３、第一周面翼１３の後方に位置する周面翼を第二周面翼１４、第二周面翼１４の後方に位置する周面翼を第三周面翼１５、第三周面翼１５の後方に位置する周面翼を第四周面翼１６、及び第四周面翼１６の後方に位置する周面翼を第五周面翼１７という。
【００１５】
本実施形態において、第一周面翼１３は、例えば直径１３Ｗが２５０ｍｍ、ピッチ１３Ｐが１９０ｍｍ、厚さが１２ｍｍ、鋼管杭本体１１の先端からの軸方向距離が１０００ｍｍである。第二周面翼１４は、例えば直径１４Ｗが３１２．５ｍｍ、ピッチ１４Ｐが１００ｍｍ、厚さが１２ｍｍ、第一周面翼１３からの軸方向距離が１０００ｍｍである。第三周面翼１５は、例えば直径１５Ｗが３７５ｍｍ、ピッチ１５Ｐが１００ｍｍ、厚さが１２ｍｍ、第二周面翼１４からの軸方向距離が１０００ｍｍである。第四周面翼１６は、例えば直径１６Ｗが４３７．５ｍｍ、ピッチ１６Ｐが１００ｍｍ、厚さが１２ｍｍ、第三周面翼１５からの軸方向距離が１０００ｍｍである。第五周面翼１７は、例えば直径１７Ｗが先端翼１２と同じく５００ｍｍ、ピッチ１７Ｐが１００ｍｍ、厚さが１２ｍｍ、第四周面翼１６からの軸方向距離が１０００ｍｍである。
なお、以上の各寸法は例示であり、これらの寸法に限定されない。ここで、各周面翼１３乃至１７の最小ピッチは、砕石の最大寸法の２倍乃至３倍、好ましくは砕石の最大寸法の２．５倍に定められている。これにより、砕石群３を効率よく地盤Ｇ内に向けて押し下げることができる。また、軸方向に隣り合う周面翼１３乃至１７同士の間隔は、砕石層の硬さ（締め固め度合い）に応じて定めることができる。但し、当該間隔は、砕石群ホルダ２のホルダ本体２１の高さＨ２１（図２参照）よりも大きな間隔に定められる。
【００１６】
＜砕石群ホルダ２＞
次に、砕石群ホルダ２について説明する。図２に示した砕石群ホルダ２は、円筒形状のホルダ本体２１と、ホルダ本体２１の下面から下向きに取り付けられた脚部２２と、を備えている。ホルダ本体２１において、その内面２１ａは平滑な曲面によって形成されており、上部における規定高さ位置には指標２３が設けられている。
指標２３は、砕石群ホルダ２に投入される砕石群３の適量を示すものであり、適量を示すことができれば種々の態様（形態）を採ることができる。例えば、粘着テープによって作製してもよいし、塗料で描いてもよいし、帯状鋼板を溶接してもよいし、白墨（チョーク、マーカ）で描いてもよい。指標２３の高さ位置は、上端開口２１ｂよりも所定距離下方にすることにより、鋼管杭１により攪拌された砕石群３が上端開口２１ｂからホルダ本体２１の外へ飛散しないように予め設定する。
【００１７】
本実施形態において、ホルダ本体２１の内径ＩＤ２１は、先端翼１２の直径１２Ｗ、及び各周面翼１３乃至１７の最大直径（直径１７Ｗ）よりも規定寸法（例えば５０ｍｍ前後）だけ大きな寸法に定められる。また、ホルダ本体２１の高さＨ２１は、図４の杭打ち機４に干渉しない高さ、例えば杭打ち機４と当接しない高さに定められる。
本実施形態のホルダ本体２１は、直径Ｄ２１が６００ｍｍ、高さＨ２１が５００ｍｍ、厚さｔ２１が６．９ｍｍの丸鋼によって作製されている。脚部２２は、長さが２００ｍｍのＬアングルを、周方向に９０度間隔で４本取り付けている。なお、以上の各寸法は例示である。
また、ホルダ本体２１の材質は、砕石群によって変形しないならば鋼鉄に限定されない。例えば、コンクリート製であってもよいし、ＦＲＰ（強化プラスチック）製であってもよい。さらに、脚部２２もホルダ本体２１を支持でき、且つ地盤Ｇに挿入できればＬアングルに限定されない。
【００１８】
＜鋼管杭１の埋設方法＞
次に、鋼管杭１の埋設方法について説明する。
図３に示すように、最初に鋼管杭１（具体的には、鋼管杭本体１１）が掘進する地盤Ｇの表面に砕石群ホルダ２を設置する。この時、ホルダ本体２１の下端開口２１ｃが地盤Ｇの表面と接触するまで脚部２２を地盤Ｇ内に挿入し、砕石群ホルダ２を地盤Ｇに対して固定する。
図４に示すように、砕石群ホルダ２の設置後、鋼管杭本体１１の後端を回転駆動機構４１に取り付けた杭打ち機４を移動させ、鋼管杭１の先端翼１２を砕石群ホルダ２の真上の中心部に位置付ける。また、砕石群ホルダ２の近傍には砕石群３を山積みにしておく。砕石群３は例えば４０−０（粒径が４０ｍｍから０ｍｍの範囲の石）が使用されるが、地中への埋設時において透水性を妨げなければ、この粒径範囲に限られない。また、砕石群３に用いる砕石の種類も適宜選択できる。例えば、再生砕石、コンクリート砕石、川砂、及び山砂利を使用することができる。
【００１９】
図５に示すように、杭打ち機４の回転駆動機構４１を下降させることによって鋼管杭１を下降させ、先端翼１２をホルダ本体２１の上端開口２１ｂからホルダ本体２１の空所２４内に挿入して地盤Ｇの表面の近傍に位置付ける。先端翼１２の挿入後、ホルダ本体２１の上端開口２１ｂから空所２４に対して砕石群３を投入する。本実施形態では、砕石群３の上端がホルダ本体２１の内面２１ａに設けられた指標２３に達するまで砕石群３を投入する。砕石群３の投入には例えばスコップが用いられる。
図６に示すように、回転駆動機構４１を駆動させて鋼管杭本体１１に対して下向きの押圧力を付与しつつ鋼管杭１（鋼管杭本体１１）を軸芯ＣＡ回りに正回転させると、先端翼１２が地盤Ｇ内を掘進して縦穴ＶＨが形成され、ホルダ本体２１内の砕石群３が縦穴ＶＨ内に投入される。これに伴い、ホルダ本体２１内の砕石群３の量が減少する。
【００２０】
その後、第一周面翼１３がホルダ本体２１内を軸芯ＣＡ回りに回転しながら下降すると、第一周面翼１３の下面には砕石群３が当接する。本実施形態において、ホルダ本体２１内の砕石群３は、側方への移動がホルダ本体２１によって制限されている。このため、第一周面翼１３の下面に当接した砕石群３は下方向に（地盤Ｇ内に向けて）押し下げられる。従って、本実施形態では、第一周面翼１３によってホルダ本体２１内の砕石群３を効率よく下方に押し下げることができる。
図７に示すように、ホルダ本体２１内の砕石群３が規定量まで低下したならば、例えば、ホルダ本体２１内において砕石群３の上端が下端開口２１ｃまで低下したならば、杭打ち機４による鋼管杭１の回転駆動を停止させる。
鋼管杭１の回転停止後、図８に示すように、ホルダ本体２１の上端開口から空所２４に対して砕石群３を投入する。本実施形態では、この時も砕石群３の上端が指標２３に達するまで砕石群３を投入する。
【００２１】
図９に示すように、杭打ち機４による鋼管杭１の回転駆動を再開させ、鋼管杭１に対して下向きの押圧力を付与しつつ鋼管杭１を軸芯ＣＡ回りに正回転させると、先端翼１２が地盤Ｇ内をさらに掘進して縦穴ＶＨが深くなる。縦穴ＶＨが深くなることにより、ホルダ本体２１内の砕石群３が縦穴ＶＨ内に流入し、ホルダ本体２１内側の砕石群３の量が減少する。
第二周面翼１４がホルダ本体２１内を軸芯ＣＡ回りに回転しながら下降する時も、第一周面翼１３が回転下降した時と同様に第二周面翼１４の下面には砕石群３が当接し、第二周面翼１４の下面に当接した砕石群３は下方向に押し下げられる。このように、本実施形態では、第二周面翼１４によってホルダ本体２１内の砕石群３を効率よく下方に押し下げることができる。
【００２２】
図１０に示すように、ホルダ本体２１内において砕石群３が規定量まで（例えば、砕石群３の上端が下端開口２１ｃまで）低下したならば、杭打ち機４による鋼管杭本体１１の回転駆動を停止させる。
鋼管杭本体１１の回転駆動の停止後、図１１に示すように、ホルダ本体２１の上端開口から空所２４に対して砕石群３を投入する。本実施形態では、この時も砕石群３の上端が指標２３に達するまで砕石群３を投入する。
砕石群３の投入と鋼管杭１の掘進とを繰り返して行うことにより、図１２に示すように、鋼管杭１の全体が地盤Ｇ内の縦穴ＶＨに埋設され、且つ縦穴ＶＨ内における鋼管杭１の周囲には砕石群３による透水層ＰＬが形成される。そして、透水層ＰＬを構成する砕石群３は、砕石群ホルダ２内において周面翼１３乃至１７が地盤Ｇ内に向けて押し下げていることから、砕石群ホルダ２を使用しなかった時と比較すると砕石群３の密度が高められている。透水層ＰＬにおける砕石群３の密度が高められていることから、本実施形態の鋼管杭１の埋設方法によれば、地盤Ｇを強固にすることができる。
また、砕石群３の投入は、砕石群ホルダ２内の指標２３（第一高さ位置）まで投入された砕石群３の上端が鋼管杭１の掘進によって下端開口２１ｃ（第二高さ位置）まで低下した時に、砕石群３を指標２３まで追加投入しているので、砕石群３の１回あたりの投入量が定まり、投入回数によって砕石群３の延べ投入量を把握できる。このように、砕石群３の延べ投入量を投入回数によって把握できるため、管理が容易になる。
【００２３】
図１３は、第一実施形態の鋼管杭１、透水層ＰＬ、及び貯水槽５１を説明する図である。なお、図１３において砕石群ホルダ２は描かれていない。これは、鋼管杭１の全体を地盤Ｇ内に埋設した後に、砕石群ホルダ２は地盤Ｇの表面から撤去されるからである。
第一実施形態では、透水層ＰＬの上部から側方へ離れた地盤Ｇの表面に貯水槽５１を形成し、透水層ＰＬの上部と透水層ＰＬとの間を水路５２によって接続している。水路５２は、例えば透水層ＰＬの上部から貯水槽５１に向けて底面が下り傾斜した溝である。さらに、水路５２の底面に沿って、導水用のパイプ５３を敷設している。
このように、透水層ＰＬと貯水槽５１との間を水路５２によって接続することにより、地盤Ｇ内から透水層ＰＬ内に流入した地下水の水位が上昇した時に、この地下水を貯水槽５１に集めることができる。そして、貯水槽５１に貯留された地下水を排水ポンプによって排出することにより、余剰な地下水を早期に排出することができ、過剰な地下水に起因する不都合を抑制できる。
【００２４】
＜第二実施形態＞
前述した第一実施形態において、鋼管杭１が備えた各周面翼１３乃至１７は軸方向の後方（上方）に向かうほどに直径が大きく定められており、砕石群ホルダ２（ホルダ本体２１）の内面は平滑な曲面で形成されていたが、これらの構成に限定されるものではない。
図１４は第二実施形態の鋼管杭１Ａの正面図、図１５は第二実施形態の砕石群ホルダ２Ａの断面図、図１６は砕石群ホルダ２Ａ内の突条２５と鋼管杭１Ａの周面翼１３Ａ乃至１７Ａとの関係を説明する図である。
【００２５】
図１４に示すように、第二実施形態の鋼管杭１Ａは、第一実施形態の鋼管杭１と比較して、各周面翼１３Ａ乃至１７Ａの形状が同じである点、各周面翼１３Ａ乃至１７Ａの直径が先端翼１２Ａの直径と同じである点、鋼管杭本体１１Ａの周面に内外を連通する連通孔１１ｂが複数設けられている点、及び鋼管杭本体１１の先端が開放されていて先端開口が中空内部と連通している点が相違している。
なお、先端翼１２Ａ、及び各周面翼１３Ａ乃至１７Ａの直径は、第一実施形態の先端翼１２Ａの直径と同じである。また、第二実施形態の鋼管杭１Ａにおいて他の構成は、第一実施形態の鋼管杭１と同じであるため、説明は省略する。
【００２６】
図１５に示すように、第二実施形態の砕石群ホルダ２Ａは、ホルダ本体２１の内面２１ａに沿って円環形状の突条２５（ホルダ側突起）が複数本高さ方向（軸方向）に間隔を空けて固定されている点が第一実施形態の砕石群ホルダ２と相違している。
突条２５には、例えば直径１０ｍｍ乃至２０ｍｍ程度の丸鋼が３本使用されており、ホルダ本体２１の内面２１ａに対して溶接によって固定されている。なお、突条２５の寸法や本数は例示であり、適宜に定めることができる。
なお、第二実施形態の砕石群ホルダ２Ａにおいて他の構成は、第一実施形態の砕石群ホルダ２と同じであるため、説明は省略する。また、第二実施形態の鋼管杭１Ａ、及び砕石群３の地盤Ｇへの埋設方法は、第一実施形態と同様であることから、説明は省略する。
【００２７】
図１６に示すように、第二実施形態の砕石群ホルダ２Ａでは、突条２５と周面翼１３Ａ乃至１７Ａとの協働によって砕石群３を砕き易くすることができる。すなわち、第二実施形態の砕石群ホルダ２Ａは、第一実施形態の砕石群ホルダ２と比較して、突条２５と周面翼１３Ａ乃至１７Ａとの隙間が狭くなっているため、砕石群３を砕き易くすることができる。
【００２８】
図１７（ａ）は第二実施形態の鋼管杭１Ａ、及び透水層ＰＬを説明する図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＡ部を拡大して示す図である。
図１７（ａ）に示すように第二実施形態の地盤Ｇは帯水層Ｇ１を有しているため、図１７（ｂ）に示すように鋼管杭本体１１の内部には、連通孔１１ｂを通じて地下水ＧＷが流入する。この地下水ＧＷは、透水層ＰＬを通った後に鋼管杭本体１１内に流入したものである。
前述したように、第二実施形態では、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を、第一実施形態の砕石群ホルダ２、及び鋼管杭１を使用した時と比較して高くすることができるため、地盤Ｇの強度を高めることができる。
また、透水層ＰＬは砕石群３によって構成されていることから、地下水の濾過効果を有している。地下水の濾過効果は、砕石群３の密度が高い程、高くなる。このため、大量の雨が降った後など、ポンプによって鋼管杭本体１１内の地下水を排出する時において、当該地下水への土粒子の混入を抑制でき、ポンプへの負担を軽減できる。
【００２９】
＜第二実施形態の変形例＞
前述の第二実施形態では、突条２５を円環形状の丸鋼よって構成していたが、この構成に限定されるものではない。
図１８（ａ）は第二実施形態の砕石群ホルダの第一変形例２Ｂを示す断面図、図１８（ｂ）は第二変形例２Ｃを示す断面図、図１８（ｃ）は第三変形例２Ｄを示す断面図である。
図１８（ａ）の第一変形例２Ｂは、突条２６（ホルダ側突起）を螺旋形状の丸鋼によって構成し、ホルダ本体２１の内面に固定したものである。図１８（ｂ）の第二変形例２Ｃは、突条２７（ホルダ側突起）を螺旋形状の三角鋼によって構成し、ホルダ本体２１の内面に固定したものである。図１８（ｃ）の第三変形例２Ｄはホルダ本体２１の内面２１ａにあわせて湾曲させた短尺の四角鋼材２８（ホルダ側突起）を、ホルダ本体２１の内面に千鳥配置で固定したものである。
何れの変形例においても、第一実施形態の砕石群ホルダ２と比較して砕石を砕き易くできる。なお、複数の四角鋼材２８をホルダ本体２１の内面２１ａに対して不規則な配置で固定してもよい。
【００３０】
前述の第一実施形態、及び第二実施形態において、周面翼１３乃至１７、１３Ａ乃至１７Ａの下面は平滑であり、周面翼１３乃至１７、１３Ａ乃至１７Ａにおける径方向に沿った端縁は直線状であったが、これらの構成に限定されるものではない。
図１９（ａ）は周面翼１３Ａ乃至１７Ａの第一変形例を示す部分拡大図、図１９（ｂ）は周面翼１３Ａ乃至１７Ａの第二変形例を示す部分拡大図、図１９（ｃ）は周面翼１３Ａ乃至１７Ａの第三変形例を示す部分拡大図、図１９（ｄ）は周面翼１３Ａ乃至１７Ａの第四変形例を示す部分拡大図である。
【００３１】
図１９（ａ）に示した周面翼１３Ａ乃至１７Ａは、下面に直方体ブロック形状の突起ＰＲ１（周面翼側突起）を複数設けた点に特徴を有している。突起ＰＲ１は、例えば、直方体ブロック形状の鉄鋼を周面翼１３Ａ乃至１７Ａの下面に溶接することによって作製されている。
図１９（ｂ）に示した周面翼１３Ａ乃至１７Ａは、下面に角錐台形状の突起ＰＲ２（周面翼側突起）を複数設けた点に特徴を有している。突起ＰＲ２は、例えば、角錐台形状の鉄鋼を周面翼１３Ａ乃至１７Ａの下面に溶接することによって作製されている。
これらの周面翼１３Ａ乃至１７Ａによれば、軸芯ＣＡ回りに回転する周面翼１３乃至１７の下面が砕石群ホルダ２内の砕石群３に当接すると各突起ＰＲ１、ＰＲ２によって砕石が砕かれるため、砕石群３を細かくすることができる。砕石群３が細かくなることにより、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇを強固にできる。
【００３２】
図１９（ｃ）に示した周面翼１３Ａ乃至１７Ａは、径方向に沿った端縁に矩形波形状の砕石刃ＢＬ１を設けた点に特徴を有している。砕石刃ＢＬ１は、例えば、径方向に沿った端縁を矩形波形状に加工することによって作製されている。
図１９（ｄ）に示した周面翼１３Ａ乃至１７Ａは、径方向に沿った端縁に鋸波形状の砕石刃ＢＬ２を設けた点に特徴を有している。砕石刃ＢＬ２は、例えば、径方向に沿った端縁を鋸波形状に加工することによって作製されている。
これらの周面翼１３乃至１７によれば、軸芯ＣＡ回りに回転する周面翼１３乃至１７の端縁（各砕石刃ＢＬ１、ＢＬ２）が砕石群ホルダ２内の砕石群３に当接すると各砕石刃ＢＬ１、ＢＬ２によって砕石が砕かれるため、砕石群３を細かくすることができ、地盤Ｇを強固にできる。
【００３３】
＜第三実施形態＞
前述の各実施形態において、鋼管杭１、１Ａ周囲の透水層ＰＬは縦穴ＶＨに投入された砕石群３によって作製されていたが、砕石群３とは種類が異なる添加材を砕石群３と共に投入することにより、透水層ＰＬに対して添加材の種類に応じた機能を付与できる。
図２０は、第三実施形態の鋼管杭１Ｂ、及び透水層ＰＬ（ＰＬＵ、ＰＬＬ）を説明する図である。図１８に示すように、第三実施形態の地盤Ｇは粘土質層Ｇ２の上に帯水層Ｇ１が形成されている。鋼管杭１Ｂは、粘土質層Ｇ２に埋設される下側部分１ＢＬと、下側部分１ＢＬよりも上側であって帯水層Ｇ３に埋設される上側部分１ＢＵと、を備えている。
また、鋼管杭本体１１Ｂにおける下側部分１１ＢＬと上側部分１１ＢＵとの境界は仕切板１１ｃによって仕切られている。仕切板１１ｃよりも上方に位置する鋼管杭本体１１Ｂの上側部分１１ＢＵには、管内外を連通する連通孔１１ｂが設けられており、連通孔１１ｂを通じて管内には地下水が流入可能である。
【００３４】
透水層ＰＬもまた、粘土質層Ｇ２に埋設される下側透水層ＰＬＬと、下側透水層ＰＬＬよりも上側であって帯水層Ｇ３に埋設される上側透水層ＰＬＵと、を備えている。
第三実施形態では、下側透水層ＰＬＬと上側透水層ＰＬＵのそれぞれに対して異なる種類の添加材を投入できる。換言すれば、投入する添加材の種類を砕石群３が埋設される深さに応じて定めている。
添加材の種類は、透水層ＰＬ（ＰＬＬ、ＰＬＵ）に付与する機能に対応して定められる。例えば、下側透水層ＰＬＬにおいて粘土質層Ｇ２に生息する微生物を活性化したい時には、添加材として当該微生物を活性化するための栄養成分（デンプン、ミネラル等）が使用できる。また、上側透水層ＰＬＵにおいて地下水を浄化したい時には、添加材として活性炭やゼオライト等の多孔質材が使用できる。
なお、添加材は、栄養成分や多孔質材以外であってもよい。例えば、地下水のｐＨを調整するｐＨ調整材であってもよい。
【００３５】
図２１は下側透水層ＰＬＬの形成を説明する図、図２２は上側透水層ＰＬＵの形成を説明する図である。
第三実施形態の透水層ＰＬは、予め添加材を混合しておいた砕石群３Ａ、３Ｂを砕石群ホルダ２内に投入することによって形成される。下側透水層ＰＬＬを形成する時には、図２１に示すように、下側透水層ＰＬＬに使用する添加材（上述の例では栄養成分）を予め混合しておいた砕石群３Ａを砕石群ホルダ２内に投入する。
上側透水層ＰＬＵの形成は、下側透水層ＰＬＬの形成に続いて行われる。例えば、図２２に示すように、上側透水層ＰＬに使用する添加材（上述の例では多孔質材）を予め混合しておいた砕石群３Ｂを砕石群ホルダ２内に投入する。
このように、第三実施形態では、上側透水層ＰＬＵと下側透水層ＰＬＬのそれぞれに対して異なる機能を容易に付与できる。
【００３６】
＜変形例＞
各実施形態に記載された構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
例えば、一の実施形態に記載された技術を他の実施形態に適用してもよい。
【００３７】
[本発明の実施態様例と作用、効果のまとめ]
＜鋼管杭１の埋設方法に係る第一の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法は、軸芯ＣＡ回りに回転駆動される鋼管杭本体１１と、鋼管杭本体１１の先部に固定され、鋼管杭本体１１が正回転した時に地盤Ｇ内を掘進する先端翼１２と、先端翼１２よりも後方側の鋼管杭本体１１の周面に軸方向に沿って間隔を空けて複数設けられ、鋼管杭本体１１が正回転した時に砕石群３を地盤Ｇ内に向けて押し下げる周面翼１３乃至１７と、を備えた鋼管杭１と、軸方向に貫通した空所２４を有した筒状の砕石群ホルダ２と、を用いている。
そして、砕石群ホルダ２の下端開口２１ｃ（一方の端部開口）が地盤Ｇの表面と接面するように、砕石群ホルダ２を鋼管杭１が掘進する地盤Ｇの表面に設置するホルダ設置ステップと、砕石群ホルダ２の上端開口２１ｂ（他方の端部開口）から地盤Ｇの表面に向けて鋼管杭１の先部を挿入する鋼管杭挿入ステップと、砕石群ホルダ２内に砕石群３を投入する砕石群投入ステップと、鋼管杭１を正回転させることにより、先端翼１２によって鋼管杭１を地盤Ｇ内に掘進させる過程で、周面翼１３乃至１７によって砕石群ホルダ２内の砕石群３を下方に押し下げる掘進ステップと、を行うことを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法によれば、砕石群ホルダ２内の砕石群３を周面翼１３乃至１７によって押し下げることができるため、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇを強固にすることができる。
【００３８】
＜第二の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法では、砕石群投入ステップと掘進ステップとは交互に繰り返して行われ、砕石群投入ステップでは、砕石群ホルダ２内の指標２３の高さ位置（第一高さ位置）まで投入された砕石群３が掘進ステップによって指標２３よりも低い下端開口２１ｃの高さ位置（第二高さ位置）まで低下した時に、砕石群３を指標２３の高さ位置まで追加投入することを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法によれば、砕石群ホルダ２に対して１回に投入する砕石群３の量が定められるため、砕石群３の投入量の管理が容易になる。
【００３９】
＜第三の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法は、砕石群投入ステップにおいて、砕石群３とは種類が異なる添加材を砕石群３と共に投入することを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法によれば、砕石群３によって構成される透水層ＰＬに対して添加材に応じた機能を付与できる。
【００４０】
＜第四の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法は、砕石群投入ステップにおいて、添加材の種類を砕石群３が埋設される深さに応じて定めることを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法によれば、砕石群３によって構成される透水層ＰＬの深さに応じて添加材に基づく機能を付与できる。
【００４１】
＜第五の実施態様＞
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法では、鋼管杭本体１１が、管周面に内外を連通する連通孔を備えたことを特徴とする。
本態様に係る鋼管杭１の埋設方法によれば、地盤Ｇ内の地下水を容易に排出できるようになる。
【００４２】
＜砕石群３を併用した掘進設備に係る第一の実施態様＞
本態様は、鋼管杭１を軸芯ＣＡ回りに回転させながら地盤Ｇ内を掘進させる過程で該地盤Ｇ内に形成される縦穴ＶＨ内に投入された砕石群３を、鋼管杭１により押圧しながら掘進を進行させる掘進作業に使用する掘進設備であって、鋼管杭１と、該鋼管杭１を回転させる杭打ち機４（駆動手段）と、軸方向に貫通した空所２４を有した筒状の砕石群ホルダ２と、を備えている。
鋼管杭１は、鋼管杭本体１１と、該鋼管杭本体１１の先部に固定されて該鋼管杭本体１１が正回転した時に地盤Ｇ内へ掘進する先端翼１２と、先端翼１２よりも後方側の鋼管杭本体１１の周面に軸方向に沿って間隔を空けて複数設けられ、鋼管杭本体１１が正回転した時に砕石群３を地盤Ｇ内に向けて押し下げる周面翼１３乃至１７とを備えている。
砕石群ホルダ２は、下端開口２１ｃ（一方の端部開口）が地盤Ｇの表面と接触するように鋼管杭本体１１が掘進する地盤Ｇの表面に設置された状態で、上端開口２１ｂ（他方の端部開口）から空所２４内に鋼管杭１を挿入して掘進する過程で、当該他方の端部開口から空所２４内に砕石群３を投入可能な構成を備えていることを特徴とする。
本態様に係る掘進設備によれば、砕石群ホルダ２内の砕石群３を周面翼１３乃至１７によって押し下げることができるため、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇを強固にすることができる。
【００４３】
＜第二の実施態様＞
本態様に係る掘進設備において、砕石群ホルダ２は、その内面に、周面翼１３乃至１７の回転に伴って当該周面翼１３乃至１７との協働により砕石群ホルダ２内の砕石群３を砕く突条２５等（ホルダ側突起）を備えたことを特徴とする。
本態様に係る掘進設備によれば、突条２５等と周面翼１３乃至１７との協働により、砕石群ホルダ２内の砕石群３が砕かれるため、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇを強固にすることができる。
【００４４】
＜第三の実施態様＞
本態様に係る掘進設備において、周面翼１３乃至１７は、その下面に、当該周面翼１３乃至１７の回転に伴って前記砕石群ホルダ２内の砕石群３を砕く突起ＰＲ１、ＰＲ２（周面翼側突起）を備えたことを特徴とする。
本態様に係る掘進設備によれば、突起ＰＲ１、ＰＲ２によって砕石群ホルダ２内の砕石群３が砕かれるため、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇを強固にすることができる。
【００４５】
＜第四の実施態様＞
本態様に係る掘進設備において、周面翼１３乃至１７は、径方向に沿った端縁に、当該周面翼１３乃至１７の回転に伴って砕石群ホルダ２内の前記砕石を砕く砕石刃ＢＬ１、ＢＬ２を備えたことを特徴とする。
本態様に係る掘進設備によれば、砕石刃ＢＬ１、ＢＬ２によって砕石群ホルダ２内の砕石群３が砕かれるため、透水層ＰＬにおける砕石群３の密度を高めることができ、地盤Ｇを強固にすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ、１Ｂ…鋼管杭、１１、１１Ａ、１１Ｂ…鋼管杭本体、１１ｂ…連通孔、１２、１２Ａ、１２Ｂ…先端翼、１３〜１７、１３Ａ〜１７Ａ、１３Ｂ〜１７Ｂ…周面翼、２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ…砕石群ホルダ、２１…ホルダ本体、２１ｂ…上端開口、２１ｃ…下端開口、２５、２６、２７…突条、２８…四角鋼材、３、３Ａ、３Ｂ…砕石群、４…杭打ち機
【要約】      （修正有）【課題】地盤を強固にする砕石群を併用した掘進設備を提供する。【解決手段】掘進設備は、鋼管杭１と、鋼管杭１を回転させる杭打ち機と、軸方向に貫通した空所を有した筒状の砕石群ホルダ２と、を備えている。鋼管杭１は、鋼管杭本体１１と、鋼管杭本体１１が正回転した時に地盤Ｇ内へ掘進する先端翼１２と、鋼管杭本体１１が正回転した時に砕石群３を地盤Ｇ内に向けて押し下げる周面翼１３、１４とを備えている。砕石群ホルダ２は、下端開口２１ｃが地盤Ｇの表面と接触するように設置された状態で、上端開口２１ｂから空所内に鋼管杭１を挿入して掘進する過程で、上端開口２１ｂから空所内に砕石群３を投入可能な構成を備えている。【選択図】図８【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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