(57)【要約】【課題】排土機能、攪拌機能及び練り付け機能をそれぞれ同時に発揮する掘削ロッドを提供する。【解決手段】掘削ロッド１０は、ロッド部１４の外周面に設けられ、ロッド部１４の先端１４Ｄに取り付けられる、掘削ヘッドより小径とされた螺旋状のスクリュー翼１２と、内側がスクリュー翼１２の外縁部に接合され、外側がロッド部１４の回りに描く円の直径と、掘削ヘッドの外径が略同一である練り付け攪拌体１６Ａ、１６Ｂと、を有している。【選択図】図１
2013087582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド部の外周面に設けられ、前記ロッド部の先端に取り付けられる掘削ヘッドより小径とされた螺旋状のスクリュー翼と、
内側が前記スクリュー翼の外縁部に位置し、外側が前記ロッド部回りに描く円の直径と前記掘削ヘッドの外径が略同一であり、前記ロッド部と一体となって回転する練り付け攪拌体と、
を有する掘削ロッド。
【請求項２】
前記練り付け攪拌体は閉じた筒体であり、前記筒体の内側が前記スクリュー翼の外縁部に接合されている請求項１に記載の掘削ロッド。
【請求項３】
前記練り付け攪拌体は閉じた筒体であり、前記筒体の内側が前記ロッド部の外周面から突出された固定部材に接合されている請求項１に記載の掘削ロッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削ロッドを用いて、前記掘削ロッドの上下反復に必要なストロークが制限される作業空間で地盤を掘削する掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削ロッド及び掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削ロッドには、掘削動力の伝達に加え、掘削孔から掘削土を排出する排土機能、掘削液と掘削土を攪拌させる攪拌機能、掘削土を孔壁に練り付ける練り付け機能等が要求されている。
このため、排土機能を確保すべく、ロッド部の外周面に螺旋状のスクリュー翼を取り付けたスクリュー翼付き掘削ロッドが提供され、攪拌機能を確保すべくロッド部の外周面に攪拌翼を取り付けた攪拌翼付き掘削ロッドが提供されている。更に、練り付け機能を確保すべく、上記２つの掘削ロッドと、掘削土を孔壁に練り付け圧密させる圧密部材を連結したものがある。
これらの掘削ロッドは、掘削地盤の土質に応じて、組み合わせを変えてそれぞれ使い分けられている。
スクリュー翼付き掘削ロッドに圧密部材を連結させた構成としては、例えば特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１は、ロッド部の下部側（掘削ヘッド側）に連続的なスクリュー翼を設け、ロッド部の上部側に断続的なスクリュー翼を設けた構成である。更に、ロッド部の周囲には、ロッド部にブラケットで支持され、掘削孔の壁面と平板部が当接する圧密板が複数個配置されている。
特許文献１の構成とすることにより、掘削ヘッドで掘削された掘削土は、掘削ロッドの連続的なスクリュー翼により上方へ搬送された後に、断続的なスクリュー翼により攪拌され、圧密板で壁面に練り付けられる。この結果、掘削孔から地上に排出される掘削土は皆無か、ごく僅かとなる。
【０００４】
即ち、特許文献１は、攪拌機能と練り付け機能を重視した構成のため、スクリュー翼を設けているにも係わらず、排土機能が十分には発揮されていない。この結果、掘削孔に掘削土が残留し、掘削孔への杭体の挿入に支障をきたす恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７９２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑み、排土機能、攪拌機能及び練り付け機能を、それぞれ同時に発揮する掘削ロッド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】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係る掘削ロッドは、ロッド部の外周面に設けられ、前記ロッド部の先端に取り付けられる掘削ヘッドより小径とされた螺旋状のスクリュー翼と、内側が前記スクリュー翼の外縁部に位置し、外側が前記ロッド部回りに描く円の直径と前記掘削ヘッドの外径が略同一であり、前記ロッド部と一体となって回転する練り付け攪拌体と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、掘削ロッドは、ロッド部の外周面に設けられた螺旋状のスクリュー翼を有し、スクリュー翼の外径は、ロッド部の先端に取り付けられる掘削ヘッドより小径とされている。
また、内側がスクリュー翼の外縁部に位置し、外側がロッド部回りに描く円の直径と掘削ヘッドの外径が略同一とされた、練り付け攪拌体がロッド部と一体となって回転する。
【０００９】
これにより、スクリュー翼の螺旋面に沿って掘削土が上方へ搬送される。また、掘削ロッドの回りに回転させたとき、描く円の直径が掘削ヘッドの外形とほぼ等しくされた練り付け攪拌体の外側により、掘削土の一部が掘削孔の孔壁に練り付けられる。更に、掘削孔の孔壁とスクリュー翼の外縁部との間には、練り付け攪拌体が設けられた部分以外に空間が形成されており、この空間で掘削土が攪拌される。
【００１０】
請求項１の構成とすることにより、螺旋状のスクリュー翼により排土機能が確保される。また、練り付け攪拌体により、練り付け機能が確保される。更に、掘削孔の孔壁とスクリュー翼の外縁部の間の、練り付け攪拌体が設けられていない空間で攪拌機能が確保される。
即ち、排土機能、攪拌機能及び練り付け機能を、それぞれ同時に発揮する掘削ロッドを提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削ロッドにおいて、前記練り付け攪拌体は閉じた筒体であり、前記筒体の内側が前記スクリュー翼の外縁部に接合されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、閉じた筒体が練り付け攪拌体とされ、筒体の内側がスクリュー翼の外縁部に接合されている。
これにより、筐体に掘削土を孔壁に圧密させるのに必要な強度を付与させた状態で、筒体をロッド部と一体となって回転させることができる。
また、筒体の外径とスクリュー翼の外径を合計した合計寸法を、掘削ヘッドの外径寸法とほぼ同一の値に維持した状態で、それぞれの外径の内訳を変化させることで、掘削地盤の土質に対応させて、掘削ロッドが発揮する排土機能、攪拌機能及び練り付け機能の割合を調整できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の掘削ロッドにおいて、前記練り付け攪拌体は閉じた筒体であり、前記筒体の内側が前記ロッド部の外周面から突出された固定部材に接合されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、閉じた筒体が練り付け攪拌体とされ、筒体の内側がロッド部の外周面から突出された固定部材に接合されている。
これにより、筐体に掘削土を孔壁に圧密させるのに必要な強度を付与させた状態で、筒体をロッド部と一体となって回転させることができる。
また、筒体の外周部を掘削ヘッドの外径寸法とほぼ同一に維持した状態で、筒体の半径方向の高さとスクリュー翼の半径方向の高さを、ラップしない範囲で独立して選択することができる。
これにより、掘削地盤の土質に対応させて、掘削ロッドが発揮する排土機能、攪拌機能及び練り付け機能の割合を調整できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明に係る掘削方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削ロッドを用いて、前記掘削ロッドの上下反復に必要なストロークが制限される作業空間で地盤を掘削することを特徴としている。
即ち、掘削ロッドを上下方向へ反復させなくても、掘削ロッドで排土機能、攪拌機能及び練り付け機能が、それぞれ同時に発揮される。この結果、空頭制限下や狭小地等の、掘削ロッドの上下反復に必要なストロークが制限される作業空間においても、地盤を掘削することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記構成としてあるので、排土機能、攪拌機能及び練り付け機能をそれぞれ同時に発揮する掘削ロッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る掘削ロッドの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る掘削ロッドと掘削ヘッドの連結状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る掘削ロッドの詳細構造を説明するための側面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る掘削ロッドの掘削ロッドとの連結状態を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る掘削ロッドの作用を説明するための側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る掘削ロッドの基本構成を示す平面図であり、（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る掘削ロッドの基本構成を示す平面図であり、（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態に係る掘削ロッドの基本構成を示す平面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第５の実施の形態に係る掘削ロッドの基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】従来例の杭打ち掘削方法を説明するための概念図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る掘削方法を説明するための概念図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る掘削方法を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１、２に示すように、第１の実施の形態に係る掘削ロッド１０は、円柱状のオーガシャフト１４を有している。
オーガシャフト１４は、外形Ｄ１、長さＬ１の鋼管製とされ、外周面には全長に渡って螺旋状のスクリュー翼１２が設けられている。オーガシャフト１４の両端部１４Ｕ、１４Ｄには、オーガヘッド２４や他の掘削ロッド１０等と連結するための連結部が形成されている。
【００１９】
オーガシャフト１４は、端部１４Ｕ側から、図示しない掘削機で矢印Ｒ方向の回転力（掘削動力）を与えられる。オーガシャフト１４の端部１４Ｄ側の先端にはオーガヘッド２４が取り付けられ、与えられた掘削動力でオーガヘッド２４を回転させる。
オーガシャフト１４は、両端部１４Ｕ、１４Ｄに他の掘削ロッド１０を順次連結してゆくことで、掘削動力を地盤の地下深くまで伝達させることができる。
【００２０】
スクリュー翼１２は、鋼製平板の一方の端面を、オーガシャフト１４の外周面に螺旋状に巻付けて形成され、オーガシャフト１４と一体となって回転する。スクリュー翼１２の外形Ｄ２は、オーガヘッド２４の外径Ｄ５より小径とされている。
外径Ｄ５のオーガヘッド２４の回転により、直径Ｄ６の掘削孔２２が掘削される。ここに、掘削孔２２の直径Ｄ６は、土質や土圧により若干変動するが、オーガヘッド２４の外径Ｄ５とほぼ等しい。オーガヘッド２４で掘削された掘削土の一部は、スクリュー翼１２が矢印Ｒ方向へ回転していることにより、スクリュー翼１２上の上面に沿って上方（端面１４Ｕの方向）へ移動させられる。
【００２１】
オーガシャフト１４の端部１４Ｕには、２個の練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが取り付けられている。練り付け筒１６Ａ、１６Ｂは鋼製の筒体とされ、オーガシャフト１４を挟む直線上に各１個が配置されている。
練り付け筒１６Ａ、１６Ｂは、それぞれの筒体の中心線が軸線２０と平行に配置され、内側がスクリュー翼１２の外縁部に接合（例えば溶接接合）されている。練り付け筒１６Ａ、１６Ｂは、スクリュー翼１２と一体となって軸線２０の回りを回転する。
【００２２】
練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの水平断面を図１（Ｃ）に示している。練り付け筒１６Ａ、１６Ｂは、断面がコ字状の鋼材４４と断面が半円形の鋼材４５を有し、鋼材４４の開口部側の端面に鋼材４５の半円形の端面を接合（例えば溶接接合）し、中空筒体とした構成である。練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの直径方向の幅はＤ３とされ、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの中心線方向の両端部は、蓋部材５６で塞がれている。
この構成とすることにより、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂに、掘削土を孔壁に圧密させるのに必要な強度を付与することができる。また、練り付け筒１６、１６Ｂの内部に掘削土や水等が入るのを防止できる。
【００２３】
練り付け筒１６Ａ、１６Ｂは、鋼材４４側がスクリュー翼１２の外縁部に接合され、スクリュー翼１２と一体化されている。練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの外側（鋼材４５側）の先端部間の距離はＤ４とされている。
【００２４】
ここに、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの先端部間の距離Ｄ４と、オーガヘッド２４の外径Ｄ５、及び掘削孔２２の直径Ｄ６は、いずれもほぼ同じ寸法とされている。これにより、掘削時には、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの外側（半円筒部の先端部）を、掘削孔２２の内壁と当接する位置に配置できる。この結果、オーガシャフト１４の回転と共に練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが回転したとき、掘削孔２２の内壁の近くにある混合された掘削土を、内壁の表面に練り付けることができる。
【００２５】
練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの一方の端部１６Ｕは、スクリュー翼１２の始端部に設けられた吊下げ金具１８に固定されている。
これにより、吊り下げ金具１８を利用した掘削ロッド１０の移動が容易となり、掘削ロッド１０の交換時等における作業性を向上させることができる。
【００２６】
次に、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの長さについて説明する。
図１（Ａ）に示すように、練り付け筒１６Ａの長さは、練り付け筒１６Ｂの長さより長くされている。これは、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの下端部をスクリュー翼１２の位置に合わせ、スクリュー翼１２との接合部を確保したためである。接合強度が確保されれば、練り付け筒１６Ａと練り付け筒１６Ｂは同じ長さでもよい。
【００２７】
なお、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの軸方向の長さＬ２を長くすることで、掘削土を練り付ける、練り付け機能を高めることができる。即ち、図３（Ａ）に示すように、練り付け筒１６の軸方向の長さＬ２を調節することで、練り付け機能と、排土機能及び攪拌機能とのバランスをとることができる。
【００２８】
但し、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが長くなるとオーガシャフト１４の回転動力が増大する。回転動力が増大を加味した場合、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの最大長は、スクリュー翼１２の３回転に相当するオーガシャフト１４の軸線２０方向の長さ以下とするのが望ましい。
【００２９】
次に、練り付け筒１６の外径寸法について説明する。
図３（Ｂ）に示すように、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの外径寸法Ｄ３は、排土機能と攪拌機能に影響を及ぼす要素である。
ここに、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの外径Ｄ３、掘削孔２２の直径Ｄ５、スクリュー翼１２の外径Ｄ２の間には、Ｄ５＝Ｄ２＋２Ｄ３の関係がある。
【００３０】
具体的には、スクリュー翼１２の外径Ｄ２と掘削孔２２の直径Ｄ５の比をＲ（Ｒ＝Ｄ２／Ｄ５）としたとき、比Ｒを調整することで、排土機能と攪拌機能のバランスをとることができる。
即ち、比Ｒ＝Ｄ２／Ｄ５を大きくすれば排土機能が増大し、比Ｒ＝Ｄ２／Ｄ５を小さくすれば攪拌機能が増大する。
【００３１】
このことから、スクリュー翼１２の外径Ｄ２と練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの外径Ｄ３の合計を一定の値Ｄ４（Ｄ４＝Ｄ２＋２Ｄ３）に維持した状態で、それぞれの外径を変化させることで、掘削地盤の土質に対応させて、掘削ロッド１０が発揮する排土機能、攪拌機能及び練り付け機能の割合を調整することができる。
【００３２】
次に、掘削ロッド１０の連結構成について説明する。
図４に示すように、掘削ロッド１０に他の掘削ロッドを連結して使用する際に、組み合わされた連結構成により、排土機能と攪拌機能のバランスをとることができる。これらは、土質に応じて最適な連結構成を選択すればよい。
【００３３】
図４（Ａ）は、同じ構成の掘削ロッド１０を、３本連続して連結した構成である。３本の掘削ロッド１０は、それぞれ同じ寸法のスクリュー翼１２と練り付け筒１６を有している。この結果、最下段の掘削ロッド１０の排土機能、攪拌機能及び練り付け機能の割合を、大きく変化させないで最上段の掘削ロッド１０まで維持させることができる。
【００３４】
図４（Ｂ）は、最下段の掘削ロッド１０と、最上段の掘削ロッド１０の間に、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが設けられていない掘削ロッド４０（スクリュー翼の外径はＤ２）を配置した構成である。
いずれも外径がＤ２のスクリュー翼を有しているため、最上段の掘削ロッド１０まで排土機能は維持される。一方、掘削ロッド４０には練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが設けられていないため、練り付け機能と攪拌機能を低減させることができる。
【００３５】
図４（Ｃ）は、最上段の掘削ロッド１０と最下段の掘削ロッド１０の間に、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが設けられていない掘削ロッド４２（スクリュー翼４６の外径は掘削孔２２の直径Ｄ６とほぼ等しいＤ７）を配置した構成である。いずれもスクリュー翼を有しており、かつ、掘削ロッド４２のスクリュー翼の外径Ｄ７が、掘削孔２２の直径Ｄ６と等しい大きさのため、排土機能は増大される。
一方、掘削ロッド４０には練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが設けられていないため、練り付け機能と攪拌機能を低減させることができる。
【００３６】
次に、作用について粘性土地盤と砂質土地盤を例にとり説明する。
図５（Ａ）には、粘性土地盤を掘削した場合の掘削土の流れを示している。
粘性土地盤においては、スクリュー翼１２により掘削土を持ち上げて、必要な排出量を確保すると共に、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂが練り付け機能と攪拌機能を発揮する。
即ち、オーガシャフト１４を矢印Ｒの方向へ回転させることにより、スクリュー翼１２が矢印Ｒの方向へ回転し、矢印２５で示す掘削された粘性を有する掘削土が、スクリュー翼１２の上面に沿って上方へ持ち上げられる。
【００３７】
持ち上げられた掘削土の一部は、スクリュー翼１２の上面から離れ、遠心力及び練り付け筒１６Ａ、１６Ｂの回転に伴う乱れ等により攪拌される。また、攪拌された掘削土の一部は、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂにより掘削孔２２の孔壁に練り付けられる。これにより、掘削土を孔壁に練り付け圧密させることができる。
一方、持ち上げられた掘削土の残りは、矢印２８に示すように、スクリュー翼１２で更に上方へ運ばれ、掘削孔２２の外へ排土される。
【００３８】
図５（Ｂ）は、砂質土地盤を掘削する場合の掘削土の流れを示している。
砂質土地盤においては、粘性が低いため、粘性土地盤に比して、練り付け機能や排土機能が全般的に低下する。しかし、練り付け機能、排土機能及び攪拌機能の必要量を確保することは可能である。
【００３９】
即ち、オーガシャフト１４を矢印Ｒの方向へ回転させることにより、スクリュー翼１２が回転し、矢印２４で示す掘削された砂質の掘削土が、スクリュー翼１２の上面に沿って上方へ持ち上げられる。このとき、一部は重力で落下する。
持ち上げられた掘削土は、一部が、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂにより掘削孔２２の側壁に練り付けられる。また、掘削土の一部は、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂにより、掘削孔２２の側壁とオーガシャフト１４の外周面との空間で攪拌される。
持ち上げられた掘削土の残りは、矢印２８に示すように、更に上方へ運ばれ、掘削孔２２の外へ排土される。
【００４０】
次に、効果について説明する。
本実施の形態によれば、上述したように螺旋状のスクリュー翼１２により排土機能が確保される。また、練り付け筒１６Ａ、１６Ｂにより練り付け機能が確保される。更に、掘削孔２２の孔壁とスクリュー翼１２の外縁部の間の空間で攪拌機能が確保される。
即ち、排土機能、攪拌機能及び練り付け機能を、それぞれ同時に発揮する掘削ロッド１０を提供することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図６（Ａ）の平面図に示すように、第２の実施の形態に係る掘削ロッド３０は、練り付け筒３６をスクリュー翼１２の外縁部に１個だけ接合された構成である。
ここに、練り付け筒３６は、第１の実施の形態で説明した練り付け筒１６Ａ、１６Ｂと同じ構成である。練り付け筒３６は、スクリュー翼１２と一体となって矢印Ｒの方向に回転する。
【００４２】
第２の実施の形態の構成によれば、掘削ロッド３０は、練り付け筒３６の数が少ない分、掘削ロッド１０より、練り付け機能と攪拌機能を低減させることができる。一方、掘削ロッド１０と同じ外径Ｄ２のスクリュー翼１２を有しているため、排土機能は掘削ロッド１０と同じ性能が維持される。更に、掘削ロッド１０よりも掘削ロッド３０の回転動力を低減させることができる。
他の構成は、第１の実施の形態と同じであり説明は省略する。
【００４３】
（第３の実施の形態）
図６（Ｂ）の平面図に示すように、第３の実施の形態に係る掘削ロッド３２は、練り付け筒３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃがスクリュー翼１２の外縁部に、等間隔に３個接合された構成である。
ここに、練り付け筒３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、第１の実施の形態で説明した練り付け筒１６Ａ、１６Ｂと同じ構成である。練り付け筒３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、掘削ロッド３０と一体となって回転する。
【００４４】
第３の実施の形態の構成によれば、掘削ロッド３２は、練り付け筒３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃの数が多い分、掘削ロッド１０より、練り付け機能、攪拌機能を高めることができる。一方、排土機能は、掘削ロッド１０と同じ外径Ｄ２のスクリュー翼１２を有しているため、掘削ロッド１０と同等の排土機能を維持することができる。
他の構成は、第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。
【００４５】
（第４の実施の形態）
図６（Ｃ）の平面図に示すように、第４の実施の形態に係る掘削ロッド３４は、４個の練り付け筒４８Ａ〜４８Ｄが、スクリュー翼１２の外縁部に等間隔に接合された構成である。
ここに、練り付け筒４８Ａ〜４８Ｄは、第１の実施の形態で説明した練り付け筒１６Ａ、１６Ｂと同じ構成である。練り付け筒４８Ａ〜４８Ｄは、掘削ロッド３０と一体となって回転する。
【００４６】
第４の実施の形態の構成によれば、掘削ロッド３４は、練り付け筒４８Ａ〜４８Ｄの数が多い分、掘削ロッド１０より、練り付け機能、攪拌機能をより高めることができる。一方、排土機能は、掘削ロッド１０と同じ外径Ｄ２のスクリュー翼１２を有しているため、掘削ロッド１０と同等の排土機能を維持することができる。
他の構成は、第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。
【００４７】
（第５の実施の形態）
図７（Ａ）の平面図、図７（Ｂ）の部分断面図に示すように、第４の実施の形態に係る掘削ロッド５８は、２個の練り付け筒７７Ａ、７７Ｂが、オーガシャフト１４の外周部から突出された固定アーム７８Ａ、７８Ｂに固定された構成である。第１の実施の形態とは、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂの固定方法が相違する。
【００４８】
２個の練り付け筒７７Ａ、７７Ｂは、第１の実施の形態で説明した練り付け筒１６Ａ、１６Ｂと同じ構成である。但し、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂは、第１の実施の形態と異なり、スクリュー翼１２の外縁部と接合されてなく、オーガシャフト１４の外表面に固定アーム７８Ａ、７８Ｂで固定されている。
【００４９】
固定アーム７８Ａ、７８Ｂは、例えば中空の鋼管製とされ、一端がオーガシャフト１４の外表面のスクリュー翼１２を避けた位置に溶接接合されている。また、固定アーム７８Ａ、７８Ｂの他端は、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂのオーガシャフト１４と面する側壁に溶接接合されている。
【００５０】
固定アーム７８Ａ、７８Ｂの長さは練り付け筒７７Ａ、７７Ｂのオーガシャフト１４と面する側壁とオーガシャフト１４の外表面をつなぐ長さとされ、固定アーム７８Ａ、７８Ｂの径や使用数量は、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂが、掘削土を孔壁に圧密させるのに必要な強度を備えるように決定すればよい。
【００５１】
更に、本実施の形態においては、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂの外側を掘削ヘッドの外径寸法とほぼ同一に維持した状態で、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂの半径方向の高さＤ３とスクリュー翼１２の半径方向の高さＤ２を、ラップしない範囲で独立して選択することができる。
即ち、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂの半径方向の高さＤ３とスクリュー翼１２の半径方向の高さＤ２の設計自由度を増すことができる。
【００５２】
例えば、図７（Ｃ）の掘削ロッド５９に示す構成としてもよい。
即ち、スクリュー翼１２の半径方向の高さＤ２を掘削ロッド５８と同一に維持した状態で、練り付け筒９８Ａ、９８Ｂの半径方向の高さを、掘削ロッド５８のＤ３より小さいＤ８とすることができる。このとき、固定アーム９９Ａ、９９Ｂの長さは、掘削ロッド５８の固定アーム７８Ａ、７８Ｂの長さより長くなる。これにより、掘削ロッド５８の掘削動力を低減できる。
【００５３】
以上説明した構成によれば、掘削ロッド５８を回転させたとき、練り付け筒７７Ａ、７７Ｂ外側が掘削孔の孔壁と当接された状態で回転するので、掘削土の一部を孔壁に練り付けることができる。
この結果、掘削地盤の土質に対応させて、掘削ロッド５８が発揮する排土機能、攪拌機能及び練り付け機能の割合を調整できる。
他の構成は、第１の実施の形態と同じであり説明は省略する。
【００５４】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態に係る掘削方法は、第１の実施の形態で説明した掘削ロッド１０を用いて、地盤を掘削する方法である。本実施の形態の掘削方法によれば、通常の作業空間のみでなく、掘削ロッド１０の上下反復に必要なストロークが制限される作業空間（空頭制限空間）でも、地盤を掘削することができる。
【００５５】
ここで、現在、通常の作業空間で広く採用されているプレボーリング方式の既製杭施工方法について、図８の施工手順を用いて説明する。
プレボーリング方式の既製杭施工方法においては、図示しない掘削機に取り付けられた掘削ロッド６０により地盤７０の掘削が実行される。
【００５６】
掘削ロッド６０は、オーガシャフト６６を有し、オーガシャフト６６の先端にはオーガヘッド６８が設けられている。オーガシャフト６６の周囲には掘削土の排土を目的としたスクリュー翼６２が設けられ、スクリュー翼６２の径は、挿入する既製杭７４の外径よりもやや大きい径とされている。スクリュー翼６２は、オーガヘッド６８に隣接しオーガシャフト６６の掘削時に下部となる部分に設けられている。
【００５７】
オーガシャフト６６の掘削時に上部となる部分には、掘削液と掘削土の混合攪拌（泥土化）を目的とした攪拌翼６４が、オーガシャフト６６の外周面から所定の間隔で複数個突出されている。
なお、図示は省略するが、オーガシャフト６６に、更に、掘削土を孔壁に練り付ける（圧密する）練り付け部材を取り付けた掘削ロッドを用いてもよい。
【００５８】
掘削ロッド６０を用いた既製杭の施工方法は下記手順で実行される。  
先ず図８（Ａ）に示す掘削工程を実行する。具体的には、オーガヘッド６８をオーガシャフト６６に取り付け、オーガシャフト６６の軸心を掘削位置にセットした後、掘削作業を開始する。掘削時には、図示しない掘削機で掘削ロッド６０を回転させ、適宜、掘削液７１をオーガヘッド６８の先端から吐出させながら、矢印Ｄの方向へ掘削を進行させる。杭周固定液注入深度Ｈ１に到達するまで掘削を続行する。
【００５９】
次に、図８（Ｂ）に示す杭周面部築造工程を実行する。具体的には、オーガヘッド６８の先端から吐出させる掘削液７１を杭周固定液７２に切り替え、矢印Ｄの方向への掘削を継続する。掘削は所定深度Ｈ２まで継続され、この間の杭周固定液７２の吐出量は、設計量の５０％を超える程度の量とする。ここで、杭周固定液７２を吐出させながら掘削する範囲Ｈ３（Ｈ３＝Ｈ２−Ｈ１）が攪拌対象範囲となる。
【００６０】
次に、図８（Ｃ）に示す根固め部築造工程を実行する。具体的には、オーガヘッド６８の先端から吐出させる杭周固定液７２を根固め液７３に切り替え、杭孔７６の掘削底に根固め液７３を充満させる。根固め液７３の吐出量は、設計量の５０％を超える程度の量とされ、所定量を吐出した後、根固め部の上端（深さＨ４）まで、根固め液７３の残りの量を吐出させながら、掘削ロッド６０を引上げる。
【００６１】
次に、図８（Ｄ）に示す杭周面部築造工程を実行する。具体的には、オーガヘッド６８の先端から吐出される根固め液７３を、再度、杭周固定液７２に切り替え、杭周固定液７２の残りの量を、掘削ロッド６０をゆっくり引き上げながら、杭周固定液注入範囲Ｈ５に注入する。杭周固定液注入範囲Ｈ５の上端部に到達後、杭周固定液７２の注入を停止し掘削ロッド６０を地上に引上げる。
【００６２】
最後に、図８（Ｅ）に示す杭建て込み、定着工程を実行する。具体的には、既製杭７４を図示しないクレーンを用いて杭孔７６に挿入し、下端部を根固め液７３に挿入して根固めをした後、順次、所定位置に建て込む。このとき、必要に応じて既製杭７４の継手施工を行いながら所定位置に定着させる。
これにより、既製杭７４の施工が終了する。
【００６３】
しかし、上述したプレボーリング方式の既製杭施工方法には以下の問題がある。  
先ず、掘削ロッド６０の攪拌翼６４が設けられた範囲には、スクリュー翼６２は設けられていない。このため、攪拌翼６４が設けられた範囲においては、泥塊を押し上げる力が不足し泥塊が残留し易い。更に、泥塊が攪拌翼６４に付着し、泥塊と攪拌翼６４が一体となって回転する共回りを生じる場合がある。
特に、粘性土地盤においては、十分な混合攪拌が行なえず、泥塊（粘土塊）が残留しやすい。この結果、既製杭７４の挿入時に泥塊による高止まりが発生したり、根固め部の強度が低下する恐れがある。
【００６４】
この問題の解決手段としては、例えば、攪拌部材や練り付け部材に泥塊を衝突させ、泥塊を細かく砕き、混合攪拌を進めて孔壁へ練り付ける方法がある。
現状のプレボーリング方式の既製杭施工方法では、泥塊を細かく砕き、混合攪拌を進めるため、攪拌対象範囲において、掘削ロッド６０を上下反復させ、混合攪拌及び孔壁への練り付けを促進している。
しかし、空頭制限されているような作業環境では、掘削ロッド６０の十分な上下反復を行なうことができない。
【００６５】
一方、排土機能の向上を目的として、掘削ロッド６０の全長にスクリュー翼６２を用いる方法がある。この場合には、掘削土のほぼ全量を排土することができる。しかし、この方法では、建設副産物（汚泥）を増加させる問題が新たに生じる。更に、杭孔７６の外径とほぼ同径のスクリュー翼６２が全長に渡り必要となるため、掘削径が大きくなると共にスクリュー翼６２も大きくなる。この結果、掘削ロッド６０の重量の増加や掘削抵抗の増大という問題も新たに生じる。
【００６６】
更に、スクリュー翼６２には混合攪拌機能がないため、粘性土地盤においては、スクリュー翼６２の上面に粘土塊が付着し易い。付着した粘土塊で掘削孔が閉塞され、掘削抵抗が増大する場合がある。この場合には、スクリュー翼６２を一旦地上まで引き上げ、スクリュー翼６２から泥塊を掻き落とす作業が必要となる。
上述した問題は、空頭制限下や狭小地での作業など、掘削機の大きさ（能力）や作業空間（上下反復に必要なストロークなど）に制限のある作業ではより顕著となる。
【００６７】
次に、本実施の形態における空頭制限下での杭施工について説明する。
上述したように、従来の掘削ロッド６０では、空頭制限下での掘削作業は物理的に困難であった。
一方、図９に示すように、第１の実施の形態で説明した掘削ロッド１０を用いることで、空頭制限下での作業が可能となる。
【００６８】
例えば、図９（Ａ）に示すように、建物８０から高さＨ６で突出された軒８２の下で杭施工作業を行う場合、従来の掘削ロッド６０を用いた方法では、掘削ロッド６０の上下反復時に軒８２が邪魔になり、掘削作業を行うことができない。
これに対し、本実施の形態における掘削方法では、軒８２の高さＨ６より短尺とされた掘削ロッド１０を用いることにより、下記手順で杭施工作業を行うことができる。
【００６９】
掘削ロッド１０は、既に、第１の実施の形態で説明済みであり、詳細な説明は省略する。オーガシャフト１４の先端には、オーガヘッド２４が設けられている。スクリュー翼１２は、挿入される既製短尺杭８８の外径と同程度かそれよりも小さい径とされ、オーガシャフト１４の全長に渡り設けられている。
【００７０】
オーガシャフト１４の掘削時に上部となる部分には、掘削土の練り付け、及び掘削液と掘削土の混合攪拌（泥土化）を目的とした練り付け筒１６が、スクリュー翼１２の外縁部に固定されている。
【００７１】
掘削ロッド１０を用いた既製杭の施工手順は、上述した掘削ロッド６０を用いた既製杭の施工手順と基本的には同じである。図示は省略し施工手順のみを以下に説明する。  
先ず掘削工程を実行する。具体的には、オーガヘッド２４をオーガシャフト１４に取り付け、オーガシャフト１４の軸心を掘削位置にセットした後、掘削作業を開始する。掘削時には、掘削機８４で掘削ロッド１０を回転させ、適宜、掘削液をオーガヘッド２４の先端から吐出させながら掘削を進行させる。掘削は、杭周固定液注入深度に到達するまで続行する。
【００７２】
なお、掘削ロッド１０の長さＬ１は、Ｈ６の空頭制限下で使用できる長さ（Ｌ１＜Ｈ６）となっている。このとき、杭孔８６の直径は、図８（Ｃ）に示す既製短尺杭８８の外径より僅かに大きくされている。これにより、既製短尺杭８８を大きな力で押し込まなくても挿入できる。掘削深度が深い場合には、掘削ロッド１０を連結して掘削すればよい。
【００７３】
杭孔８６の掘削において、スクリュー翼１２の外径寸法と、杭孔８６の直径の比Ｒを、掘削地盤の地質を考慮した最適値に設定する。これにより、掘削ロッド１０を上下方向へ反復させなくても、既述したように、掘削ロッドの回転で排土機能、攪拌機能及び練り付け機能がそれぞれ同時に発揮される。この結果、既製短尺杭８８の建て込みが可能な杭孔８６を容易に掘削できる。
【００７４】
次に、杭周面部築造工程を実行する。具体的には、オーガヘッド２４の先端から吐出される掘削液を杭周固定液に切り替え、掘削を継続する。掘削は所定深度まで継続され、杭周固定液は設計量の５０％を超える程度の量を注入する。ここで、杭周固定液を注入しながら掘削する範囲が攪拌対象範囲となる。
【００７５】
次に根固め部築造工程を実行する。具体的には、オーガヘッド２４の先端から吐出させる杭周固定液を根固め液に切り替え、根固め液を杭孔８６の掘削底に吐出する。根固め液の吐出量は、設計量の５０％を超える程度の量を注入した後、残りの量を吐出させながら、根固め部の上端まで掘削ロッド１０を引上げる。
【００７６】
次に杭周面部築造工程を実行する。具体的には、オーガヘッド２４の先端から吐出させる根固め液を、再度、杭周固定液に切り替え、杭周固定液の残りの量を、掘削ロッド１０をゆっくり引き上げながら、杭周固定液注入範囲に吐出させる。杭周固定液注入範囲の上端部に到達後、杭周固定液の吐出を停止し、掘削ロッド１０を地上に引上げる。
【００７７】
最後に杭建て込み、定着工程を実行する。具体的には、既製短尺杭８８を図８（Ｃ）に示す、空頭制限場所でも使用可能なクレーン９０を用いて建て込む。即ち、クレーン９０を、図８（Ａ）の所定位置に設置し、杭孔８６に既製短尺杭８８を建て込む。このとき、既製短尺杭８８の継手施工を行いながら、最下端を根固め部に定着させる。
これにより、建物８０の軒８２の軒下空間９２において、既製短尺杭８８を建て込むことができる。
【００７８】
なお、図９（Ｂ）に示す建物８０の室内空間９４（天井高さＨ７）においても、基本的には、上述した軒下空間９２の場合と同じ手順で、掘削ロッド１０を用いることにより、掘削作業を行うことができる。ここに、掘削ロッド１０の長さＬ１は、天井高さＨ７の空頭制限下で使用できる長さ（Ｌ１＜Ｈ７）となっている。施工手順の詳細な説明は省略する。
【００７９】
ここに、図９（Ｃ）は、既に掘削された掘削孔８６への既製短尺杭８８の建て込み作業を示している。既製短尺杭８８の長さＬ７は、天井高さＨ７より小さく（Ｌ７＜Ｈ７）されている。更に、天井高さＨ７で使用可能なクレーン９０を用いることで、天井高さＨ７の屋内空間９４の図９（Ｂ）の位置にクレーン９０を設置すれば、掘削孔８７の施工終了後に、既製短尺杭８８の建て込みが可能となる。
【００８０】
同様に、図１０（Ａ）に示すように、建物８０の基礎９１の下の地盤を掘削した高さＨ８の基礎下空間９６においても、掘削機８４に長さＬ１（Ｌ１＜Ｈ８）の掘削ロッド１０を取り付けて掘削作業を行うことができる。
また、杭孔８６の掘削後は、図１０（Ｂ）に示すように、クレーン９０を用いて長さＬ７（Ｌ７＜Ｈ８）の既製短尺杭８８の建て込み作業を行うことができる。
作業手順の基本的な部分は説明済みであり、詳細な説明は省略する。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、空頭が制限される軒下空間９２、屋内空間９４、基礎下空間９６等下で、既製短尺杭８８を建て込むことができる。他に、掘削ロッド１０の上下反復が制限される狭小地等の作業空間においても、地盤を掘削することができる。
なお、掘削ロッド１０を用いた掘削方法について説明したが、これに限定されることはなく、第２〜第５の実施の形態で説明した掘削ロッド３０、掘削ロッド３２、掘削ロッド３４及び掘削ロッド５８を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０  掘削ロッド
１２  スクリュー翼
１４  オーガシャフト（ロッド部）
１６  練り付け筒（練り付け攪拌体、筒体）
２４  オーガヘッド（掘削ヘッド）  
７８  固定アーム（固定部材）
【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９】
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【図１０】
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【図８】
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