(57)【要約】【課題】            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て地上に排出されることを回避可能にする。【解決手段】        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ー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１ｃを円錐状に形成した構成である。【選択図】          図１
2016145457.tif 000002
【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接続部が円錐状に形成されている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】
前記円錐状の接続部の勾配が、前記掘削ロッドおよび接続ロッドの軸心に対する角度で１０度乃至４５度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築造装置。
【請求項３】
前記円錐状の接続部側面には、掘削ロッドを正回転で引き上げるとき、下方へ推力を生じせしめる方向のスパイラル翼が固設されていることを特徴とする請求項１または２記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項４】
前記スパイラル翼の最大回転径が、掘削ロッドの外径と同等以下であることを特徴とする請求項３記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項５】
前記掘削ロッドと接続ロッドとの接続部が、アダプターを介し連結可能となっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項６】
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、掘削ロッドの回転しての引き上げ時に下方へ推力を生じせしめる方向のスパイラル翼を有する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築造装置。
【請求項７】
前記スパイラル翼の最大回転径が、掘削ロッドの外径と同等以下であることを特徴とする請求項６記載の水硬性固化材液置換コラム製造装置。
【請求項８】
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れている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９】
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請求項８記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【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１１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１２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１１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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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、円錐状の接続部やスパイラル翼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接続部が円錐状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、オーガ―モータにより径小の接続ロッドを把持して掘削ロッドを引き上げる際に、この接続ロッドと掘削ロッドとの接続部が、その掘削ロッドから接続ロッドに向う方向に径小となる円錐状になっているため、その径小方向に勾配が変化する円錐状の接続部は、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、壁面における前記弾性戻り分の土砂が削り取られるという事態は発生せず、掘削ロッドの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らず、掘削孔内の土砂が前記接続部に載せられて地上に排出され、残土として蓄積されるという従来の課題を解決できる。前述のように、水硬性固化材液置換コラムの築造深度が掘削ロッド長を超えて掘削ロッドに接続された接続ロッドが地盤内に進入した後に地上に引き上げられる場合に、掘削孔の壁面に弾性戻りが生じていても、その弾性戻り分の土砂が削り取られながら地上へ引き上げられることがなくなる。
【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、前記円錐状の接続部の勾配が、前記掘削ロッドおよび接続ロッドの軸心に対する角度で１０度乃至４５度であることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、接続部の加工コストを抑えながら、この接続部に切削土砂が載せられないように、またはその接続部に載せられた僅かの土砂が地上に排出されないようにすることができ、また、前記角度１０度乃至４５度内の適切な角度にて地質等に合った地盤掘削を効率的に実施できる。
【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、前記円錐状の接続部側面には、掘削ロッドを正回転で引き上げるとき、下方へ推力を生じせしめる方向のスパイラル翼が固設されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、掘削ロッドが掘削孔から引き上げられる際に、スパイラル翼で掘削孔の弾性戻りした土砂を強制的に円錐状の接続部の側面に沿って下方に移動させ、掘削ロッドで掘削孔壁面側に練り付けるので、前記弾性戻りの土砂が地上に排出されることを防止する効果が更に向上する。
【００１８】
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、前記スパイラル翼の最大回転径が、掘削ロッドの外径と同等以下であることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、掘削ロッドの引き上げ時にスパイラル翼が掘削孔内壁面を拡張する方向に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。
【００２０】
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、前記掘削ロッドと接続ロッドとの接続部が、アダプターを介し連結可能となっていることを特徴とする。
【００２１】
この構成により、地盤の掘削工程で摩擦力を受けて摩耗した前記接続部を新しいものに交換でき、この交換によって掘削ロッドおよび接続ロッドを繰り返し使用しながら水硬性固化材液置換コラム築造装置の運用をローコストに実現できる。
【００２２】
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、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、掘削ロッドの回転しての引き上げ時に下方へ推力を生じせしめる方向のスパイラル翼を有する接続部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、掘削ロッドが掘削孔から引き上げられる際に、スパイラル翼が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を掘削ロッド外周に対向する掘削孔の壁面側に練り付けるように送り込むこととなる。このため、前記した円錐状の接続部側面にスパイラル翼を設けた場合より効果は劣るが、この構成でも掘削ロッドの引き上げによって、前記弾性戻り分の土砂が地上に排出されることがなくなり、従って地上に残土堆積を生じることもない。
【００２４】
さらに、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６にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置におけるスパイラル翼の最大回転径が、掘削ロッドの外径と同等以下であることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、スパイラル翼の最大回転径が掘削ロッドの外径と同等以下であるため、掘削ロッド引き上げ時にスパイラル翼が掘削孔の壁面を削り取ることがない。従って、掘削ロッドの引き上げ時にスパイラル翼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。
【００２６】
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、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れていることを特徴とする。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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】
【００３０】
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。
【００３１】
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】
【００３２】
【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における水硬性固化材液置換コラム築造装置の一部を拡大して示す正面図である。
【図３】図１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）である。
【図４】本発明の他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５】図４における水硬性固化材液置換コラム築造装置のＡ部拡大正面図である。
【図６】本発明のさらに他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７】本発明のまた更に他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８】本発明のまた更に他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９】図８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１０】図８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１１】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１２】図１１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１３】図１２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】
【００３３】
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乃至図１０を参照して説明する。
【００３４】
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を示す。この実施形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａは、掘削ヘッド２を下端に有する掘削ロッド１ａと、この掘削ロッド１ａを接続部１ｃを介して回転させるオーガ―モータの把持部となる径小の接続ロッド１ｂと、を備える。つまり、掘削ロッド１ａの上端に、接続部１ｃを介して接続ロッド１ｂが接続されている。これらのうち、掘削ヘッド２は、本実施の形態では、下方に向って径小になる円錐形状の円錐ヘッドであり、その周面には掘削翼（スパイラル翼）３が固設され、この掘削翼３と重複しない位置に水硬性固化材液の吐出口４が設けられている。該吐出口４には土砂の逆流を防止する逆流防止弁が取り付けられている。また、吐出口４は水硬性固化材液の通路である内管（図示しない）と連通している。
【００３５】
掘削ヘッド２の形態は、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、本例のような周面に掘削翼（スパイラル翼）３を固設した円錐形状の円錐ヘッド２であると、地盤における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生じないので、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。また、円錐ヘッド２は、掘削ロッド１ａに一体に固設してもよいし、着脱自在に接続してもよい。例えば、円錐ヘッド２を掘削ロッド１ａに対し継ぎ手により着脱自在に接続すると、摩耗時におけるこの円錐ヘッド２の交換が容易になるという利点がある。これに対し、円錐ヘッド２を例えば溶接で掘削ロッド１ａに固設すると、継ぎ手部が不要となるので、製作費が安価となる。
【００３６】
また、水硬性固化材液の吐出口４は円錐ヘッド２の外周に臨み、その口径は、特に制限はなく、従来通りでよいが、水硬性固化材液の吐出圧を高めるために、例えば口径サイズが小さく抑えたノズル構造としてもよい。ここで必要となる水硬性固化材液の吐出圧は、掘削ロッド１ａの掘進によって形成された削孔の周辺地盤中に水硬性固化材液を強制的に滲入させることを可能にするレベルであり、吐出口４のサイズは例えば直径３ｍｍ〜１０ｍｍとする。この水硬性固化材の滲入量は掘削地盤の構造や性質によって異なるため、必要に応じて吐出口４の口径を前記直径３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で調整したり、適切な口径の吐出口部材（図示しない）に交換したりする構成としてもよい。また、吐出口４は、図１に示すように１個のみでなく、所定の突出圧を確保できる範囲内で２個以上設けてもよい。さらに、その吐出口４の向きは、円錐ヘッド２の円錐面に対し直交する方向または交差する方向、さらには水平方向とすることも任意である。
【００３７】
また、掘削ロッド１ａは全長に亘って同一径をなし、これの下端に前記円錐ヘッド２が取り付けられている。接続ロッド１ｂは掘削ロッド１ａに比べて径小となっている。前記接続部１ｃは掘削ロッド１ａから接続ロッド１ｂに向う方向に径小となるような円錐状をなし、後述のように、掘削ロッド１ａを地盤の掘削孔Ｈ内から引上げる際に、弾性戻りで縮径した掘削孔Ｈの壁面を正回転しながら掘削ロッド１ａの外径方向へ押し広げるように作用するものである。そして、掘削ロッド１ａまたは接続ロッド１ｂの軸心に対する前記接続部１ｃの円錐面の角度（勾配）は、掘削ロッド１ａを掘削孔Ｈ内から地上へ引上げる際に、弾性戻りによって縮径した掘削孔Ｈの壁面を削り取ることなく、効率的にその弾性戻り分Ｐを壁面に練り付けする角度とする。この角度θは、図２に示すように４５度以下とすればよいが、接続部１ｃ上の土砂を地上まで連れて持ち上げるのを抑えながら、略確実に掘削孔Ｈの壁面に練り付けることができる１０度〜３０度とすることが好ましい。
【００３８】
この場合において、接続ロッド１ａと接続部１ｃとが連続する部位を、例えば図２において半径Ｒが１００ｍｍの滑らかな円弧面にて連続するように加工（面取り）することによって、その部位にエッジが立つのを抑える。これにより掘削ロッド１ａを掘削孔Ｈ内から引上げる際に、掘削ロッド１ａと接続部１ｃとが連続する部位で、前記弾性戻りによって縮径した掘削孔Ｈの壁面を削り取ることを確実に防止することができる。
【００３９】
かかる構成になる水硬性固化材液置換コラムの築造装置１Ａで水硬性固化材液置換コラムを築造するには、この築造装置１Ａを施工機に装着し、図１２に示した場合と同様に、円錐ヘッド２の先端部中心を地盤における所定の杭心位置にセットする。続いて、接続ロッド１ｂの把持部を把持しているオーガーモータを駆動して、掘削ロッド１ａを正回転させながら、図３（ａ）に示すように、これを地盤内に貫入させる。これにより掘削ロッド１ａは地盤内への掘進を開始し、この掘進時には円錐ヘッド２上の掘削翼（スパイラル翼）３が掘進に伴って発生する土砂を掘削孔Ｈの壁面内に押し込むように進入し、掘削ロッド１ａが地盤の所定深度に進入していく。また、掘削ロッド１ａの掘進中においては、その掘削ロッド１ａ周面に接する土砂は掘削孔Ｈの壁面を形成するように、掘削ロッド１ａの外径方向（矢印方向）に向って壁面に押し付けられる。
【００４０】
さらに、掘削ロッド１ａによる掘進が継続されると、この掘削ロッド１ａ上部に連続する小径の接続ロッド１ｂが、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、掘進により掘削孔Ｈ内に入り込む。つまり、掘削ロッド１ａが通過した掘削孔Ｈに小径の接続ロッド１ｂが存在することによって、その掘削孔Ｈの壁面と接続ロッド１ｂとの間に間隙Ｇが発生する。このため、この間隙Ｇに臨む掘削孔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後に、掘削ロッド１ａによって押し広げられた掘削孔Ｈの壁面が弾性戻りを始め、図３（ｂ）に示すような弾性戻り分Ｐが発生する。さらに続いて、掘削ロッド１ａが掘削を続けて予め設定した深度に達したら、掘進を停止する。
【００４１】
次に、掘削ロッド１ａのかかる掘進停止に続いて、円錐ヘッド２にある吐出口４から水硬性固化材液を吐出しながら、図３（ｃ）に示すように掘削ロッド１ａを正回転の状態で引上げる。この掘削ロッド１ａの引上げ時には、前記円錐状の接続部１ｃが、前述の様に接続ロッド１ｂに臨む掘削孔Ｈの壁面に発生した前記弾性戻り分Ｐを、これの下部から上部に向って回転しながらその壁面に練りつけるようにして押し込み、図３（ｄ）に示すようにその壁面を下方から上方に向って掘削ロッド１ａによる掘削径に回復させていく。
【００４２】
さらに、その掘削ロッド１ａの引き上げを続けると、図３（ｅ）に示すように、接続ロッド１ｂとともに円錐状の接続部１ｃが地上に位置することとなる。この掘削ロッド１ａの引き上げ時にも、前記円錐状の接続部１ｃが地表面に近い掘削孔Ｈの壁面に発生した弾性戻り分Ｐを、その壁面に練りつけるように押し込む。このため、地上の掘削孔Ｈ周辺に土砂が堆積するのを回避できる。従って、地上に堆積した土砂にもとづく掘削作業場の二次災害や残土処理コストが発生することはない。また、掘削ロッド１ａを地上に引き上げたときに、掘削ロッド１ａの肩部に土砂蓄積がないので、土砂の落下の虞がなく、地上の作業員が安全に作業することができる。
【００４３】
なお、前記において、円錐状の接続部１ｃの角度θはできるだけ小さいことが望ましいが、その加工コストが高くなり、一方、角度θが大きいと接続部１ｃに付着して地上に引き上げられる土砂量が増えることが考えられる。逆に角度θを小さくすると、接続部１ｃの高さが高くなるため、製作コストが大きくなる。このため、その角度θは前述の如く１０度以上４５度以下で、好ましくは１５度〜３０度とすることが望ましい。
【００４４】
図４は、本発明の他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、図５は、図４のＡ部拡大正面図である。
この実施の形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｂは、掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの円錐状の接続部１ｃの外周面に掘削ロッド１ａを正回転で引き上げるとき、下方へ推力を生じせしめる方向のスパイラル翼５が固設された場合であり、他は前記実施の形態と同様であるので、同様な構成要素には同一符号を付して他の詳細な説明は省略する。
【００４５】
従って、この実施の形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｂによれば、掘削ロッド１ａを所定深度まで掘進した後、掘削孔Ｈから引き上げる際に、スパイラル翼５で掘削孔Ｈの弾性戻り分Ｐの土砂を強制的に円錐状の接続部の側面に沿って下方に移動させ、掘削ロッド１ａで掘削孔壁面側に練り付けるので、前記弾性戻り分Ｐの土砂が地上に排出されることを確実に防止できる。この効果は、単に円錐状の接続部１ｃだけの場合より高くなる。
【００４６】
図６は本発明のさらに他の実施形態による水硬性固化材液置換コラム築造装置の正面図を示す。この実施形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｃでは、掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの接続部１ｄの外周に、スパイラル翼５が設けられている。ここでは、接続部１ｄは小径の接続ロッド１ｂと同径で所定長に形成されている。また、スパイラル翼５の最大回転径を掘削ロッド１ａの外径と略同等にすることで、掘削ロッド１ａの引き上げ時にスパイラル翼５が掘削孔Ｈ径を拡張する方向に掘削孔Ｈの壁面を削り取ることを回避しながら、弾性戻り分Ｐの土砂を掘削孔Ｈの壁面に練り付けることができる。これにより掘削孔Ｈを当初の掘削孔Ｈ径に維持できる。スパイラル翼５は、掘削孔Ｈ内から掘削ロッド１ａを引上げる際に、接続ロッド１ｂおよび接続部１ｄより外方に突き出している掘削ロッド１ａの肩部１ｅのエッジ部によって削り取られた弾性戻り分Ｐの土砂を下方へ圧送し、さらに掘削孔Ｈの壁面に強制的に押し付ける（塗り付ける）ように作用する。このようなスパイラル翼５の作用によって、前述の掘削孔Ｈの壁面に生じた弾性戻り分Ｐの土砂が地上に排出されることがなくなる。なお、このスパイラル翼５の螺旋方向は円錐ヘッド２に設けられた掘削翼３の螺旋方向とは逆になっている。
【００４７】
この図６に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｃは、掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの間に円錐状の接続部１ｃがなく、掘削ロッド１ａと接続ロッド１ｂとの間に掘削ロッド１ａの肩部１ｅによる段差が存在するが、この肩部１ｅの直上方にスパイラル翼５が設けられているので、この肩部１ｅに弾性戻り分Ｐの土砂が載せられて引き上げられようとしても、スパイラル翼５で下方に移動して掘削孔Ｈの壁面に練り付けて、肩部１ｅの弾性戻り分Ｐの土砂を排除するので、弾性戻り分Ｐの土砂を地上に排出することが防止できる。
【００４８】
図７は、本発明のまた更に他の実施形態による水硬性固化材液置換コラム築造装置の正面図を示す。この実施形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｄは、スパイラル翼５の螺旋方向が図６と逆の場合であり、他は図６に示す実施の形態と同様である。即ち、施工機が掘削ロッド１ａを逆回転させながら掘削孔Ｈ内から引き上げるものである場合には、図７に示すように、前記スパイラル翼５の螺旋方向も前記とは逆方向にする。この場合にも、掘削ロッド１ａが掘削孔Ｈから引き上げられる際に、スパイラル翼５が掘削ロッド１ａ上端の平坦な肩部１ｅによって削り取られた弾性戻り分Ｐの土砂を掘削ロッド１ａ外周に対向する掘削孔Ｈの壁面側に練り付けるように送り込むこととなる。このため、掘削ロッド１ａの引き上げによって土砂が地上に排出されることはなく、地上における残土堆積は生じない。従って、土砂落下に伴う人身事故の虞もない。
【００４９】
図８は本発明のまた更に他の実施の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、図９は図８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１０は図８、図９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。
【００５０】
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１０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、前記した図１および図２に示す実施の形態と同様に、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。
【００５１】
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。
【００５２】
図９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８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。
【００５３】
また、前記円錐状の接続部１ｃまたはスパイラル翼５を持つ接続部１ｄ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１ｃの表面や接続部１ｄのスパイラル翼５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。
【００５４】
また、スパイラル翼５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の引き上げ時にスパイラル翼５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。
【００５５】
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１Ａ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ー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１ｃを円錐状に形成した構成である。
【００５６】
これにより、円錐状の接続部１ｃは、縮径された掘削孔Ｈ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。
【００５７】
また、本実施形態による水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｂは、径大の掘削ロッド１ａと径小の接続ロッド１ｂとの間の円錐状の接続部１ｃの外周面に、掘削ロッド１ａを正回転で引き上げるときに、下方に推力を発生する方向のスパイラル翼５を固設した構成である。
【００５８】
これにより、掘削ロッド１ａを掘削孔Ｈから引き上げる際に、スパイラル翼５で掘削孔Ｈの弾性戻り分Ｐの土砂を強制的に円錐状の接続部の側面に沿って下方に移動させ、掘削ロッド１ａで掘削孔壁面に練り付けるので、前記弾性戻り分Ｐの土砂が地上に排出されることを防止する。
【００５９】
また、本実施形態による水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｃ、１Ｄ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ー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との間に、前記掘削ロッド１ａの引き上げ時に下方へ推力を生じせしめるスパイラル翼５を有する接続部１ｄが設けられた構成である。
【００６０】
これにより、掘削ロッド１ａが掘削孔Ｈから引き上げられる際に、スパイラル翼５が、掘削ロッド１ａ上端の平坦な肩部１ｅによって掘削孔Ｈ径を縮小する壁面の弾性戻り分Ｐを削り取った肩部１ｅ上の土砂を、掘削ロッド１ａ外周に対向する掘削孔Ｈの壁面に練り付けるように送り込むこととなる。このため、掘削ロッド１ａの引き上げによって掘削孔Ｈ内の土砂が地上に排出されなくなり、地上に残土として土砂が蓄積するのを回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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】
【００６２】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、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
１ｃ  円錐状の接続部
１ｄ  接続部
１ｅ  肩部  
２  円錐ヘッド
３  掘削翼
４  吐出口
５  スパイラル翼
６  接続部
７  三角状板片
８  塊状体
９  ピン
Ｈ  掘削孔
Ｐ  弾性戻り分
Ｑ  削り取られた土砂
【図１】
2016145457.tif 000003
【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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