(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中詰め材を収納した中空筒状のケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、前記ケーシングパイプと前記掘削ヘッドとを一体に回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、前記軟弱地盤に掘削孔を開削するとともに、開削後、前記ケーシングパイプ内から前記中詰め材を前記掘削孔内に排出しながら該ケーシングパイプと掘削ヘッドの引き抜き及び貫入を繰り返して、前記掘削孔に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成する装置であって、
前記ケーシングパイプは、略円形に形成された該ケーシングパイプの外周面上に突出部材を一体化して前記ケーシングパイプの水平断面形状を非円形に形成し、前記ケーシングパイプの外周面と前記掘削孔の内壁面との間に空気を逃がすための隙間を確保した状態で回転可能に設けられ、
前記突出部材は、前記ケーシングパイプの径方向の内側から外側に向かって漸次小さくなるように形成され、
前記突出部材の下端側は、前記ケーシングパイプの上下方向の下方から上方に向かって漸次拡径して形成され、
前記突出部材は、前記ケーシングパイプの軸方向において、前記掘削ヘッドの先端に取り付けられた掘削刃との間に所定の間隔を空けて配置されていることを特徴とする締固め地盤改良杭の造成装置。
【請求項２】
前記突出部材は、少なくとも１つ以上設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。
【請求項３】
前記ケーシングパイプは、複数本のケーシングパイプを順に継ぎ足して一本のパイプとしてなり、各ケーシングパイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用のフランジを有しているとともに、連結し合う一方のケーシングパイプのフランジにはパイプ穴と同心上に形成された平面視多角形をした凹部を設け、他方のケーシングパイプのフランジには前記パイプ穴と同心上に配置され、かつ前記一方のケーシングパイプ側の前記凹部に対応して平面視多角形をした凸部を設けてなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。
【請求項４】
前記ケーシングパイプ内には、前記掘削ヘッドの周辺に開口するノズルを設けた補助パイプが設けられ、前記補助パイプは前記複数のケーシングパイプの継ぎ足しと同時に順次継ぎ足され、各補助パイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用のソケットを有しているとともに、連結し合う一方の補助パイプのソケットには凹部を設け、他方の補助パイプのソケットには前記一方の補助パイプ側のソケットの前記凹部に対応して凸部を設けてなる、ことを特徴とする請求項３に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。
【請求項５】
前記補助パイプは、高圧エアを通すパイプであり、同一ケーシングパイプ内に各々２本ずつ設けられてなる、ことを特徴とする請求項４に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は締固め地盤改良杭の造成装置に関するものであり、特に、軟弱地盤等を強固な締め固め砂杭を造成するための締固め地盤改良杭の造成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤や液状化する砂質地盤を改良強化する手段として、従来の振動式工法(動的締固め砂杭工法)を改良し、市街地でも施工可能とした無振動低騒音式のサイドコンパクションパイル工法（静的締固め砂杭工法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１で知られる、従来のサイドコンパクションパイル工法を使用した締固め地盤改良杭の造成装置は、次の（１）〜（５）の順に作業を行うことにより地盤改良杭を造成している。
【０００４】
（１）まず、中空管状に形成されたケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、掘削ヘッドとケーシングパイプを一体に正回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、その軟弱地盤に掘削孔を開削する。
（２）また、軟弱地盤に貫入する過程において、掘削ヘッドで掘削された掘削土を、掘削ヘッドの外側に移動させるとともに、掘削ヘッドの周面により圧縮して掘削孔壁に押し付ける。
（３）ケーシングパイプが掘削ヘッドと共に所定の深度まで貫入されたら、掘削ヘッドとケーシングパイプを逆回転させながら所定の高さまで引き抜く。このとき、ケーシングパイプ内の砂等の中詰め材はケーシングパイプ内の内圧により掘削孔内に排出される。
（４）これと同時に、ケーシングパイプ内から掘削孔内に投入された砂等の、中詰め材に混ざって進入した空気は、ケーシングパイプと掘削ヘッドの回転中に、ケーシングパイプと掘削孔壁との間の掘削土内を通って軟弱地盤表面から大気中に排出される。
（５）また、引き抜き後は、ケーシングパイプと掘削ヘッドを逆回転させながら所定の高さまで貫入させ、（３）で掘削孔内に排出された中詰め材等に圧力を加え、その掘削孔を所定径に拡径して締め固める。そして、この該ケーシングパイプの貫入と引き抜きを交互に繰り返して、掘削孔内に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６５０９５８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、特許文献１で知られる従来の締固め地盤改良杭の造成装置は、ケーシングパイプの水平断面形状が真円形となっている。そのため、ケーシングパイプと掘削ヘッドの回転中に、掘削土がケーシングパイプと掘削孔壁との間の隙間に入って、その隙間を塞ぐと、掘削孔内の空気が掘削土内を通って地盤表面まで逃げづらい。このため、掘削孔内への中詰め材（例えば砂等）の所定量の排出がスムーズに行えず、所定径に拡径された締固め地盤改良杭の造成を難しくしている問題点等があった。
【０００７】
そこで、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的と
する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、内部に中詰め材を投入した中空筒状のケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、前記ケーシングパイプと前記掘削ヘッドとを一体に回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、前記軟弱地盤に掘削孔を開削するとともに、開削後、前記ケーシングパイプ内から前記中詰め材を前記掘削孔内に排出しながら該ケーシングパイプと掘削ヘッドの引き抜き及び貫入を繰り返して、前記掘削孔に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成する装置であって、前記ケーシングパイプは、略円形に形成された該ケーシングパイプの外周面上に突出部材を一体化して前記ケーシングパイプの水平断面形状を非円形に形成し、前記ケーシングパイプの外周面と前記掘削孔の内壁面との間に空気を逃がすための隙間を確保した状態で回転可能に設けられ、前記突出部材は、前記ケーシングパイプの径方向の内側から外側に向かって漸次小さくなるように形成され、前記突出部材の下端側は、前記ケーシングパイプの上下方向の下方から上方に向かって漸次拡径して形成され、前記突出部材は、前記ケーシングパイプの軸方向において、前記掘削ヘッドの先端に取り付けられた掘削刃との間に所定の間隔を空けて配置されている、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、掘削ヘッドとケーシングパイプが一体に回転するとき、ケーシングパイプの水平断面形状が楕円等の非円形であるのに対して、掘削ヘッドにより掘削される掘削孔の水平断面形状は真円形となる。したがって、掘削ヘッドとケーシングパイプが一体に回転するとき、ケーシングパイプの断面形状と掘削孔の断面形状とが完全に一致することはなく、両者の間には常に隙間を有した掘削土で占有された空気抜きのし易い隙間が作られた状態になり、その隙間を空気抜きの隙間として使用することができる。すなわち、その空気抜きの隙間は、ケーシングパイプ内に内圧をかけ、中詰め材を排出した後の空気等を逃がす隙間として使用することができる。そして、中詰め材等を排出するのに使用した空気等を掘削孔内より順に抜きながら、更に掘削孔内へ中詰め材等をスムーズに排出して締め固めることができる。また、ケーシングパイプの水平断面形状における非円形は、ケーシングパイプの外周面上に一体回転可能に取り付けた突出部材と一体に形成される。したがって、ケーシングパイプ自体を、水平断面形状が楕円形等をした非円形のパイプとして形成しなくてもよい。これにより、ケーシングパイプの成形が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記突出部材は、少なくとも１つ以上設けられている、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、ケーシングパイプの外周面上に少なくとも一つ以上設けられた突出部材により、水平断面形状が非円形をしたケーシングパイプを容易に形成することができ、コスト低減に寄与する。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記ケーシングパイプは、複数本のケーシングパイプを順に継ぎ足して一本のパイプとしてなり、各ケーシングパイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用のフランジを有しているとともに、連結し合う一方のケーシングパイプのフランジにはパイプ穴と同心上に形成された平面視多角形をした凹部を設け、他方のケーシングパイプのフランジには前記パイプ穴と同心上に配置され、かつ前記一方のケーシングパイプ側の前記凹部に対応して平面視多角形をした凸部を設けてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、複数本のケーシングパイプを継ぎ足して一本のパイプに形成するので、パイプの取り扱いが容易になる。また同時に、複数本のケーシングパイプを継ぎ足す
際、連結し合う一方のケーシングパイプにおけるフランジの凹部に他方のケーシングパイプにおけるフランジの凸部を差し込んで連結することができる。これは、特に破損しやすい下端部の交換作業を容易にする。しかも、互いに差し込み連結された凹部と凸部は共に平面視多角形に形成されており、そしてフランジの部分ではそれが噛み合わされた状態で連結しているので、より強固な固定が可能になり、回転伝達力も増す。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の構成において、前記ケーシングパイプ内には、前記掘削ヘッドの周辺に開口するノズルを設けた補助パイプが設けられ、前記補助パイプは前記複数のケーシングパイプの継ぎ足しと同時に順次継ぎ足され、各補助パイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用のソケットを有しているとともに、連結し合う一方の補助パイプのソケットには凹部を設け、他方の補助パイプのソケットには前記一方の補助パイプ側のソケットの前記凹部に対応して凸部を設けてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、複数本のケーシングパイプを継ぎ足して一本のパイプに形成する際、ケーシングパイプ内に設けられる補助パイプも、その連結し合う一方の補助パイプにおけるソケットの凹部に他方の補助パイプにおけるソケットの凸部を差し込んで同時に連結することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の構成において、前記補助パイプは、高圧エアを通すパイプで、同一ケーシングパイプ内に各々２本ずつ設けられてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。
【００１９】
この構成によれば、２本の補助パイプの中、例えば、一方の補助パイプから高圧エアを軟弱地盤に向けて噴射し、ケーシングパイプ下部の原位置土をほぐして掘削ヘッドに取り付けた掘削刃による掘削をし易くしながら、掘削刃による掘削を行うことができるので、ケーシングパイプを容易に貫入させることができる。また、掘削ヘッド部分に掘削土が詰まる、あるいは中詰め材が詰まる等して、掘削ヘッド内部が閉塞したような場合には、片方のパイプから高圧エアを噴射し、その高圧エアにより掘削土や中詰め材をほぐして容易に取り除いて、中詰め材を効果的に排出させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、掘削ヘッドとケーシングパイプが回転するとき、常時、ケーシングパイプの外周面と掘削孔の内壁面との間に空気抜きのし易い隙間を形成した状態で回転するので、ケーシングパイプ内に空気等で内圧をかけ、中詰め材を排出した後の圧力（空気）を空気抜きの隙間により逃がし、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行うことができる。これにより、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例に係る締固め地盤改良杭の造成装置を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同上造成装置のケーシングパイプ側の構成の一部を部分拡大して模式的に描いて示す図である。
【図３】図２のＡ-Ａ線断面矢視図である。
【図４】図２に示すケーシングパイプ側の構成部の一部を分解して模式的に描いて示す縦断面図である。
【図５】図４に示すケーシングパイプの端面を示す図であって、（ａ）はＢ−Ｂ線方向より見た平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線方向より見た平面図である。
【図６】図３〜図５に示す補助パイプを連結しているソケットの構成を拡大して示す側面図である。
【図７】図６に示すソケットを分解して示す側面図である。
【図８】図７に示すソケットの端面を示す図であって、（ａ）はＤ−Ｄ線方向より見た平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ線方向より見た平面図である。
【図９】同上造成装置の動作説明図である。
【図１０】同上造成装置における掘削ヘッドで開削する孔の形状とケーシングパイプ側の水平断面形状とを説明する図である。
【図１１】同上造成装置を使用して締固め地盤改良杭の造成を実施している過程を示す図であって、（ａ）は掘削ヘッドが軟弱地盤に貫入を開始した状態を示している図、（ｂ）はケーシングパイプの貫入が所定の深度まで完了した状態を示している図、（ｃ）は掘削ヘッドと共にケーシングパイプの引き抜きを開始している状態を示している図、（ｄ）は掘削ヘッドと共にケーシングパイプを所定高さまで再貫入している状態を示している図、（ｅ）は掘削ヘッドと共にケーシングパイプを所定高さまで引き抜いている状態を示している図、（ｆ）は掘削ヘッドと共にケーシングパイプを所定高さまで再貫入している状態を示している図、（ｇ）は締固め地盤改良杭の造成が完了した状態を示している図である。
【図１２】同上造成装置における突出部材の変形例を説明する図であり、(ａ)〜(ｇ)はそれぞれ異なる変形例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供するという目的を達成するために、内部に中詰め材を収納した中空筒状のケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、前記ケーシングパイプと前記掘削ヘッドとを一体に回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、前記軟弱地盤にケーシングパイプより大きな径の掘削孔を開削するとともに、開削後、前記ケーシングパイプ内から前記中詰め材を前記掘削孔内に排出しながら該ケーシングパイプと掘削ヘッドの引き抜き及び貫入を繰り返して、前記掘削孔に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成する装置であって、前記ケーシングパイプの水平断面形状を非円形に形成してなる、構成としたことにより実現した。
【００２３】
以下、本発明の実施形態による締固め地盤改良杭の造成装置の好適な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は本発明の一実施例に係る締固め地盤改良杭の造成装置を概略的に示す全体構成図である。同図において、締固め地盤改良杭の造成装置１０（以下、単に「造成装置１０」という）は、軟弱地盤１００の中に締固め地盤改良杭１０１（以下単に「地盤改良杭１０１」という）を造成するものであり、造成装置１０はリーダ１１を支持する地盤改良機１２を備えている。また、その地盤改良機１２に隣接して、空気圧縮機１３、発動発電機１４、及び、レシーバタンク１５等が配設されている。なお、図１は、軟弱地盤１００の中に３本の地盤改良杭１０１を造成し終えた状態を示している。
【００２５】
前記空気圧縮機１３は、地盤改良機１２で使用する圧縮空気を生成して供給するものであり、前記発動発電機１４は、地盤改良機１２で使用する電力を生成して供給する。
【００２６】
前記リーダ１１は、前記地盤改良機１２のベースマシン本体１２ａ上に垂設され、バックスティ１６により支持されている。そのリーダ１１には、回転駆動手段たる駆動装置１７が昇降自在に設けられている。駆動装置１７の下部には、スイベル１７ａを介して、掘削軸であるケーシングパイプ１８の一端側（上端側）が正逆転駆動可能に連結されている。また、リーダ１１には、ケーシングパイプ１８内に収納される中詰め材（例えば砂）５１（図１１参照）を、ケーシングパイプ１８内に供給するホッパー１９と、該ホッパー１９内に中詰め材５１を供給する昇降バケット２０等が取り付けられている。その昇降バケット２０は、ケーシングパイプ１８内に供給する中詰め材５１をリーダ１１の下側の位置で取り込み、その後、リーダ１１を上昇して下側の位置で取り込んだ中詰め材５１をホッパー１９内に供給することができるようになっている。さらに、リーダ１１には、ケーシングパイプ１８の掘削長さを計測する深度計（図示せず）と、ケーシングパイプ１８の振れを抑止する振れ止め装置２１等が取り付けられている。
【００２７】
図２は、造成装置１０のケーシングパイプ１８側の構成の一部を部分的に拡大して模式的に描いた図であって、図３は図２のＡ−Ａ線断面矢視図、図４は図２に示すケーシングパイプ１８側の構成の一部を分解して模式的に描いて示す縦断面図、図５は図４に示すケーシングパイプ１８の端面を示す図であって、（ａ）はＢ−Ｂ線方向より見た平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線方向より見た平面図である。
【００２８】
図２〜図５に示すように、ケーシングパイプ１８は、上側ケーシングパイプ１８ａと掘削ヘッド２２に設けられた下側ケーシングパイプ２２ａとよりなる。その上側ケーシングパイプ１８ａと下側ケーシングパイプ２２ａとの間は、後述する継ぎ足し用のフランジ２３ａ、２３ｂにより一体回転可能に連結され、下側ケーシングパイプ２２ａの下側に掘削ヘッド部２２ｂが一体回転可能に取り付けられている。
【００２９】
前記掘削ヘッド２２は、上述したように下側ケーシングパイプ２２ａと掘削ヘッド部２２ｂとを備え、下側ケーシングパイプ２２ａは、前記ケーシングパイプ１８と同心的に配設されている。一方、下側ケーシングパイプ２２ａの下側に取り付けられている掘削ヘッド部２２ｂは、概略筒状に形成されており、掘削ヘッド部２２ｂの下面側には複数個の掘削刃３４が取り付けられている。そして、掘削ヘッド部２２ｂは、ケーシングパイプ１８と一体に回転されると、掘削刃３４が軟弱地盤１００を円形に掘削する。すなわち、掘削ヘッド部２２ｂにより掘削される掘削孔５２の水平断面形状は、後述するが図１０に示すように真円形の断面となる。
【００３０】
図２及び図４に示すように、前記上側ケーシングパイプ１８ａと前記掘削ヘッド２２の下側ケーシングパイプ２２ａの、互いに連結し合う連結部には、それぞれ継ぎ足し用のフランジ２３ａ、２３ｂが設けられている。
【００３１】
前記上側ケーシングパイプ１８ａに設けられたフランジ２３ａには、図５（ａ）に示すように、上側ケーシングパイプ１８ａのパイプ穴２４と同心的に形成され、かつ図４のＢ−Ｂ線方向から見たときに八角形をした凹部、すなわち平面視八角形をした凹部２５が設けられている。また、その凹部２５の外側には、複数個（本実施例では８個）の取付孔２６ａが略等間隔で形成されている。一方、掘削ヘッド２２側の下側ケーシングパイプ２２ａに設けられたフランジ２３ｂには、図５（ｂ）に示すように、上側ケーシングパイプ１８ａのパイプ穴２４と同心的に形成され、かつ図４のＣ−Ｃ線方向から見たときに八角形をした凸部、すなわち平面視八角形をした凸部２７が設けられている。また、その凸部２７の外側にも、フランジ部２３ａの取付孔２６ａに対応して複数個（本実施例では８個）の取付孔２６ｂが形成されている。
【００３２】
前記上側ケーシングパイプ１８ａのフランジ２３ａと前記下側ケーシングパイプ２２ａのフランジ２３bは、掘削ヘッド２２側の下側ケーシングパイプ２２ａを上側ケーシングパイプ１８ａの下端側に継ぎ足す際、フランジ２３ａとフランジ２３ｂを互いに突き合わせると、フランジ２３ｂ側の凹部２５内にフランジ２３ａ側の凸部２７が噛み合わされた状態で差込み連結されるとともに、取付孔２６ａと取付孔２６ｂとが各々対応するようになっている。そして、取付孔２６ａと取付孔２６ｂとに図示しないボルト・ナットを共通
に装着して締結すると、フランジ２３ａとフランジ２３ｂとの間を強固に固定して連結することができる。また、このようにして連結固定したフランジ２３ａとフランジ２３ｂとの間は、多角形をした凹部２５と凸部２７が互いに噛み合わされた状態で連結されているので、上側ケーシングパイプ１８ａと下側ケーシングパイプ２２ａとの間における回転伝達力が増し、上側ケーシングパイプ１８ａと掘削ヘッド２２との一体回転に寄与する。なお、前記凹部２５及び凸部２７の各形状は、必ずしも平面視八角形でなくても、噛み合わせ連結結合ができるように、例えば五角形、六角形等、多角形であればよい。なお、上側ケーシングパイプ１８ａと掘削ヘッド２２の下側ケーシングパイプ２２ａは、順に継ぎ足されて１本のケーシングパイプ１８として機能させて使用される場合が多い。したがって、以下の説明では、上側ケーシングパイプ１８ａと下側ケーシングパイプ２２ａを含めて、ケーシングパイプ１８として説明する。
【００３３】
そして、図２〜図５に示すように、上記ケーシングパイプ１８には、そのパイプ穴２４の内壁を這うようにして上下方向に延びる２本の補助パイプ２８、２９が設けられている。その２本の補助パイプ２８、２９の中、１本の補助パイプ２８の先端側（下端側）は、図４に示すように掘削ヘッド部２２ｂの下端部まで延ばされ、その先端部に下方に向けてジェットノズル３０ａが取り付けられている。ジェットノズル３０ａは、高圧エアを軟弱地盤１００に向けて噴射し、ケーシングパイプ１８の下部、すなわち掘削ヘッド２２の下部の原位置土をほぐして掘削ヘッド２２に取り付けた掘削刃３４による掘削をし易くする役目をする。なお、補助パイプ２８の先端側は複数に分岐され、その分岐された各先端部にジェットノズル３０ａを取り付けた構成とする場合もある。一方、補助パイプ２９の先端側（下端側）は、同じく図４に示すように、掘削ヘッド部２２ｂの下端部まで延ばされ、その先端部にジェットノズル３０ｂが取り付けられている。補助パイプ２９は、掘削ヘッド２２の周囲に掘削土が詰まる、あるいは中詰め材５１が詰まる等して、掘削ヘッド内部が閉塞したような場合に、ジェットノズル３０ｂから高速高圧エアを噴射し、その高速高圧エアにより掘削土や中詰め材５１をほぐして取り除き、ケーシングパイプ１８内から中詰め材５１を効果的に排出し易くする。
【００３４】
なお、補助パイプ２８、２９は、図４及び図５に示すように、ケーシングパイプ１８が継ぎ足し連結される部分（本実施例では、上側ケーシングパイプ１８ａと下側ケーシングパイプ２２ａとの連結部分）に、ソケット３１が各々設けられている。そして、上側ケーシングパイプ１８ａの下端側に掘削ヘッド２２の下側ケーシングパイプ２２ａを継ぎ足す際、その各ソケット３１,３１も同時に連結されて接続できるようになっている。
【００３５】
前記各ソケット３１は、図６〜図８に示すように、上側ケーシングパイプ１８ａにおける補助パイプ２８、２９の下端部に各々取り付けられた雌側ソケット３１ａと掘削ヘッド２２の下側ケーシングパイプ２２ａにおける補助パイプ２８、２９の上端部に各々取り付けられた雄側ソケット３１ｂとで構成されている。雌側ソケット３１ａには、図７及び図８（ａ）に示すように、図７のＤ−Ｄ線方向から見たときに円形をした凹部、すなわち平面視円形をした凹部３２が設けられており、雄ソケット３１ｂには、図７及び図８（ｂ）に示すように、図７のＥ−Ｅ線方向から見たときに円形をした凸部、すなわち平面視円形をした凸部３３が設けられている。
【００３６】
そして、ソケット３１は、上側ケーシングパイプ１８ａの下端側に掘削ヘッド２２の下側ケーシングパイプ２２ａを継ぎ足す際、フランジ２３ａとフランジ２３ｂを互いに突き合わせると、雌側ソケット３１ａ側の凹部３２内に雄側ソケット３１ｂ側の凸部３３が差し込み連結されて、下側ケーシングパイプ２２ａ側の補助パイプ２８，２９と掘削ヘッド２２の下側ケーシングパイプ２２ａ側の補助パイプ２８、２９とが、それぞれ互いに密に連接続されるようになっている。
【００３７】
また、前記ケーシングパイプ１８の外周面上、すなわち掘削ヘッド部２２ｂの直ぐ上側に位置する下側ケーシングパイプ２２ａの箇所には、図１、図２、図３、図４に示すように、１対の突出部材３５ａ、３５ｂが、それぞれ互いに１８０度変位した位置に固定されて設けられている。この１対の突出部材３５ａ、３５ｂは、左右対称形であり、また各々が断面山形状に形成されている。そして、１対の突出部材３５ａ、３５ｂを設けた位置でのケーシングパイプ１８（下側ケーシングパイプ２２ａ）の水平断面形状は、図３及び図１０に符号１１８で示すように概略楕円形、すなわち非円形をなす。なお、図２中において符号Ｏはケーシングパイプ１８の中心であり、さらに符号ｒ１はケーシングパイプ１８の半径、符号ｒ２は掘削ヘッド部２２ｂの半径であって、ケーシングパイプ１８の半径ｒ１は掘削ヘッド部２２ｂの半径ｒ２よりも小さく（ｒ１＜ｒ２）、各突出部材３５ａ、３５ｂの中心Ｏからの突出量Ｓは、掘削ヘッド部２２ｂの半径ｒ２と等しいか、それよりも若干大きく（Ｓ≧ｒ２）設定されている。
【００３８】
次に、図１〜図８に示した本実施例による固め地盤改良杭の造成装置１０の施工動作について、図１１に示す動作工程（ａ）〜（ｇ）の順に、また必要に応じて図９及び図１０に示す動作模式図を加えて説明する。
【００３９】
まず、図１に示すように、地盤改良機１２によりリーダ１１を所定の施工位置に立設させて、ケーシングパイプ１８の下端部に取り付けられた掘削ヘッド２２を所定の施工位置にセットする。そのケーシングパイプ１８内には、ホッパー１９より投入された中詰め材５１が収納されている。
【００４０】
そして、ケーシングパイプ１８の上端部における駆動装置１７を起動させて、ケーシングパイプ１８を掘削ヘッド２２と共に正方向に回転駆動させ、図１１の（ａ）に示すように、掘削ヘッド２２の軟弱地盤１００への貫入を開始する。そして、掘削ヘッド２２の掘削ヘッド部２２ｂでは、図１０に示すように水平断面形状が真円形をした掘削孔５２を形成する。なお、ここでの掘削孔５２の直径Ｄ１（図１１に示す）は、例えば４００〜５２０ミリである。一方、ケーシングパイプ１８（下側ケーシングパイプ２２ａ）の、外周面に１対の突出部材３５ａ、３５ｂを設けた箇所における水平断面形状は、図３及び図１０に示すように非円形である概略楕円形（１１８）をなしている。したがって、ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂが一体に回転しているとき、掘削孔５２の断面形状とケーシングパイプ１８の断面形状とが完全に一致することはなく、図９及び図１０に示すように、常に両者の間に、常にほぐされて多数の隙間を有した掘削土で占有された隙間１０２（以下、この隙間を「空気抜きの隙間１０２」という）が作られた状態で回転している。
【００４１】
また、図１１の（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ１８の貫入が所定の深度まで到達したら貫入を停止する。
【００４２】
続いて、ケーシングパイプ１８を掘削ヘッド２２と共に逆回転をさせながら引き抜く。また、引き抜き作業と同時にケーシングパイプ１８の上側からパイプ穴２４内に内圧Ｐをかけ、ケーシングパイプ１８内の中詰め材５１を掘削孔５２内に排出する。そして、図１１の（ｃ）に示す所定の高さまで引き抜く。また、ケーシングパイプ１８と共に掘削ヘッド２２を引き抜く際、中詰め材５１の排出時にケーシングパイプ１８から掘削孔５２内に内圧として送り込まれた空気１０３は、空気抜きの隙間１０２内を通って軟弱地盤１００から大気中に放出され、これによってケーシングパイプ１８内から中詰め材５１が掘削孔５２内へ向けてスムーズに所定量だけ排出される。
【００４３】
また、ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂが図１１の（ｃ）に示す所定の高さまで引き抜かれたら、同じくケーシングパイプ１８を掘削ヘッド部２２ｂと共に逆回転を
させながら、図１１の（ｄ）に示すようにケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂを所定の高さまで再貫入する。なお、ここでケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂとを逆回転をさせながら再貫入するのは、正回転では掘削孔５２内に排出した中詰め材５１を掘削してしまうので、掘削させずに再貫入して中詰め材５１を締め固めるためである。そして、ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂとを貫入させると、図１１の（ｄ）中に矢印Ｙで示す下側方向に中詰め材５１が圧縮されると同時に、矢印Ｘで示す横方向に広がりながら締め固められ、直径Ｄ２が７００ミリほどの地盤改良杭１０１になる。なお、直径D２の設定は、掘削孔５２内に入れる中詰め材５１の量(引き抜き長さ)等により変えることができる。
【００４４】
ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂが図１１の（ｄ）に示す所定の高さまで貫入されたら、同じくケーシングパイプ１８を掘削ヘッド部２２ｂと共に逆回転をさせながら再度引き抜く。また、引き抜き作業と同時にケーシングパイプ１８の上側からパイプ穴２４内に圧縮空気１０３を送って内圧Ｐをかけ、ケーシングパイプ１８内の中詰め材５１を掘削孔５２内に排出する。そして、図１１の（ｅ）に示す所定の高さまで引き抜く。また、ケーシングパイプ１８と共に掘削ヘッド部２２ｂを引き抜く際、中詰め材５１の排出時にケーシングパイプ１８から掘削孔５２内に内圧として送り込まれた空気１０３は、空気抜き溝１０２内を通って軟弱地盤１００の表面から大気中に放出されると同時に、ケーシングパイプ１８内から掘削孔５２内へ向けて中詰め材５１がスムーズに排出される。
【００４５】
また、ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂが図１１の（ｅ）に示す所定の高さまで引き抜かれたら、同じくケーシングパイプ１８を掘削ヘッド部２２ｂと共に逆回転をさせながら、図１１の（ｆ）に示すようにケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂを所定の高さまで再貫入する。ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド部２２ｂとを貫入させると、図１１の（ｄ）で説明したのと同様に、中詰め材５１が矢印Ｙで示す下側方向に圧縮されると同時に、矢印Ｘで示す横方向に広がりながら掘削孔５２内で締め固められ、直径Ｄ２が７００ミリほどの地盤改良杭１０１となって図１１の（ｄ）で造成された地盤改良杭１１の上に継ぎ足される。
【００４６】
続いて、ケーシングパイプ１８と掘削ヘッド２２が図１１の（ｆ）に示す所定の高さまで貫入されたら、同じくケーシングパイプ１８を掘削ヘッド部２２ｂと共に逆回転をさせながら図１１の（ｇ）に示す地表面まで再度引き抜くと完了する。なお、本例では図１１の（ｆ）の後は（ｇ）において掘削孔５２内に中詰め材５１を置いてくるだけで終わらせる場合について説明したが、図１１の（ｅ）及び（ｆ）の手順を繰り返して、軟弱地盤１００の表面まで地盤改良杭１０１を造成する場合もある。
【００４７】
したがって、本実施例による締固め地盤改良杭の造成装置１０によれば、ケーシングパイプ１８の外周面に１対の突出部材３５ａ、３５ｂを設けて、該突出部材３５ａ、３５ｂを設けたケーシングパイプ１８の箇所における水平断面形状が概略楕円形（非円形）であるのに対して、掘削ヘッド２２によりケーシングパイプ１８よりも大きな直径で掘削される掘削孔５２の水平断面形状を真円形とし、常にケーシングパイプ１８と掘削高５２の内面との間に隙間（空気抜きの隙間１０２）を設けている。したがって、ケーシングパイプ１８内に内圧Ｐをかけて中詰め材５１を排出するときに、ケーシングパイプ１８内から掘削孔５２内に排出された空気１０３を空気抜きの隙間１０２を使用して大気中に逃がすことができるので、掘削孔５２内への中詰め材５１の排出をスムーズに行わせて強固に締め固めた地盤改良杭１０１を造成することができる。
【００４８】
なお、上記実施例では、ケーシングパイプ１８(下側ケーシングパイプ２２ａ)側の概略楕円形状（非円形形状）を、ケーシングパイプ１８の外周面に１対の突出部材３５ａ、３５ｂを取り付けて形成した構造を開示したが、突出部材３５ａ、３５ｂは、何れか一方（
３５ａ又は３５ｂ）を設けたものであってもよい。また、突出部材３５ａ、３５ｂを設けずに、ケーシングパイプ１８（上側ケーシングパイプ１８ａ及び／または下側ケーシングパイプ２２ａ）自体の水平断面形状を、楕円形に形成してもよい。さらに、ケーシングパイプ１８側の概略楕円形状を、四角形等の非円形形状にしてもよい。
【００４９】
また、ケーシングパイプ１８（下側ケーシングパイプ２２ａ）の外周面に設ける突出部材３５の変形例としては、図１２の（ａ）に示すような構造が考えられる。すなわち、同図の（ａ）はケーシングパイプ１８の外周面に突出部材３５を１つだけ設けた場合、（ｂ）は外周面に等間隔で３つ設けた場合、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）に示した突出部材３５よりも周回方向に幅の広い突出部材３５を左右対称に１対設けた場合、（ｄ）は周回方向に幅の広い突出部材３５を外周面に等間隔で３つ設けた場合、（ｅ）は幅の狭い板状の突出部材３５を左右対称に１対設けた場合、（ｆ）は幅の狭い板状の突出部材３５を等間隔で３つ設けた場合、（ｇ）は幅の狭い板状の突出部材３５を等間隔で３つ設けた場合である。この変形例は、ほんの一例である。  
【００５０】
したがって、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り更に種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００５１】
１０      締固め地盤改良杭の造成装置
１１        リーダ
１２        地盤改良機
１２ａ      ベースマシン本体
１３        空気圧縮機
１４        発動発電機
１５        レシーバタンク
１６        バックスティ
１７        駆動装置
１８        ケーシングパイプ
１８ａ      上側ケーシングパイプ
１９        ホッパー
２０        昇降バケット
２１        振れ止め装置
２２        掘削ヘッド
２２ａ      下側ケーシングパイプ
２２ｂ      掘削ヘッド部
２３ａ      上側ケーシングパイプ側のフランジ
２３ｂ      下側ケーシングパイプ側のフランジ
２４        パイプ穴
２５        凹部
２６ａ、２６ｂ    取付孔
２７        凸部
２８        補助パイプ
２９        補助パイプ
３０ａ、３０ｂ        ジェットノズル
３１        ソケット
３１ａ      雌側ソケット
３１ｂ      雄側ソケット
３２        凹部
３３        凸部
３４        掘削刃
３５ａ、３５ｂ      突出部材
５１        中詰め材
５２        掘削孔
１００      軟弱地盤
１０１      締固め地盤改良杭
１０２      隙間（空気抜き溝）
１０３      空気（圧力）
１１８      ケーシングパイプ側の楕円形状
Ｐ          内圧
Ｄ１        掘削孔の直径
Ｄ２        地盤改良杭の直径
ｒ１        ケーシングパイプの半径
ｒ２        掘削ヘッドの半径
Ｓ          突出部材の突出量 
【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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