(57)【要約】【課題】            施工手順を大幅に変更することなく、水硬性固化材液置換コラムの鉛直支持力が増大し、水硬性固化材液置換コラムの高強度・高品質化を実現可能にする。【解決手段】        掘削ロッド１ａや円錐ヘッド２に、掘削ロッド１ａによる削孔周面地盤中に掘削乃至滲入可能な吐出圧で水硬性固化材液を吐出する直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口４を設けた構成である。【選択図】          図１
2016056650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置であって、前記掘削ヘッドの周面には、前記掘削ロッドの流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有す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】
水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置であって、該掘削ロッド下方部側面には、前記流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有す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３】
前記掘削ヘッドは、下方に向かって円錐状に突出する円錐ヘッドであり、該円錐ヘッドの周面には、周面に沿う縦方向の突条または掘削ロッド正回転時に掘削土砂を上方に押し上げる方向のスパイラル翼が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の水硬性固化材液置換コラム築造装置。
【請求項４】
水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、周面に前記掘削ロッドの流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有する掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置を用い、掘削ロッドを回転し掘削ヘッドで掘削しつつ地盤の所定深度まで掘進し、前記掘削ヘッドの吐出口から水硬性固化材液を削孔周壁面地盤に掘削乃至滲入可能な高圧で吐出しつつ、掘削ロッドを回転乃至無回転で引き上げ、該削孔内を該水硬性固化材液で填充することを特徴とする水硬性固化材液置換コラム築造方法。
【請求項５】
水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置であって、該掘削ロッド下方部側面に、前記流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有する水硬性固化材液置換コラム築造装置を用い、掘削ロッドを回転し掘削ヘッドで掘削しつつ地盤の所定深度まで掘進し、該掘削ロッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を削孔周壁面地盤に掘削乃至滲入可能な高圧で吐出しつつ、該掘削ロッドを回転乃至無回転で引き上げ、該削孔内を該水硬性固化材液で填充することを特徴とする水硬性固化材液置換コラム築造方法。
【請求項６】
掘削ロッドを回転させながら地盤の所定深度まで掘進する際、掘削ヘッドまたは掘削ロッドの吐出口から水硬性固化材液を吐出する、請求項４または５記載の水硬性固化材液置換コラム築造方法。
【請求項７】
前記掘削ヘッドは、下方に向かって円錐状に突出する円錐ヘッドであり、該円錐ヘッドの周面には、周面に沿う縦方向の突条または掘削ロッド正回転時に掘削土砂を上方に押し上げる方向のスパイラル翼が設けられていることを特徴とする請求項４乃至６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方法。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項の水硬性固化材液置換コラム築造方法で築造された水硬性固化材液置換コラムであって、水硬性固化材液が削孔壁面中への滲入部位において硬化されることによってコラム周面が水硬性固化材液で強化されたことを特徴とする水硬性固化材液置換コラム。
【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として使用される水硬性固化材液置換コラム築造装置、水硬性固化材液置換コラム築造方法および水硬性固化材液置換コラムに関する。
【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地盤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、一枚爪型の掘削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手順は、図１６に示すように、（ａ）側面にスパイラル翼（螺旋状掘削翼）３と水硬性固化材液の吐出口４を有する掘削ヘッド（円錐ヘッド）２を下端に接続した排土機構のない掘削ロッド１ａからなる水硬性固化材液置換コラム築造装置１を施工機（図示せず）に装着し、その円錐ヘッド２の先端中心部を杭心位置にセットする。（ｂ）掘削ロッド１ａを正回転させながら掘進する。このとき、円錐ヘッド２にある吐出口４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長よりも浅い場合は、掘削ロッド１ａの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１ａの長さよりも深い場合は掘削ロッド１ａ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１ｂを継ぎ足す場合もある。（ｅ）その後、円錐ヘッド２にある吐出口４から水硬性固化材液６を吐出しながら、掘削ロッド１ａを正回転の状態で引上げる。このとき、掘削ロッド１ａの引上げ速度と水硬性固化材液６の吐出量を調整して、掘削ロッド１ａの引上げに伴う負圧発生がないようにする。なお、このときの掘削ロッド１ａの回転方向は逆回転でもよいが、円錐ヘッド２の付着土砂は僅かではあるがスパイラル翼３で支えられているので、この円錐ヘッド２の付着土砂の落下を防止するためには、正回転の方が好ましい。（ｆ）掘削ロッド１ａを地上まで引上げて、水硬性固化材液６の量を調整して、水硬性固化材液６を所定の深度位置まで填充する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０６２５３
【特許文献２】特開２０１３−２３４５５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術による水硬性固化材液置換コラムは、掘削ロッド１ａを地中に強制的に貫入することにより地盤を側方に強制変位させ、その後、周辺地盤孔壁を掘削ロッド１ａにより擦り付けるため、築造される置換コラムの形状が円柱状に形成されるものである。この施工原理から、水硬性固化材液置換コラムは鉛直支持力において周面摩擦力が大きいという特徴を有している。しかしながら、水硬性固化材液置換コラムの主たる用途が戸建住宅等の小規模建築物や土間スラブの基礎などの小規模構造物であり、そのため水硬性固化材液置換コラムの施工機には施工能力（掘進トルク、押込み力）が比較的小さな小型機械を想定しており、また、掘削ロッド１ａにより地盤を側方に強制変位させるという施工原理であるため、置換コラムの外径を単純に大きくすることは掘削時の地盤抵抗が施工機の掘進能力を超えてしまう場合が容易に想定できるので実質的に困難であった。したがって、実際の施工においてはその外径は２００ｍｍ程度（実際には鋼管規格の外径２１６．３ｍｍ）が最も多く実施されている。外径の上限値は地盤条件などの施工条件によるが３００ｍｍ程度（実際には鋼管規格の外径３１８．５ｍｍ）以下と推察される。そのような理由から、築造径を大径化させて、置換コラム１本当りの鉛直支持力をさらに向上させる方法は施工的に実施困難であった。
【０００８】
また、比較的軟弱な支持層に支持させる戸建て住宅等の基礎として水硬性固化材液置換コラムを使用する場合、その鉛直支持力の内訳は先端支持力よりも周面摩擦力が卓越するという現実がある中では、水硬性固化材液置換コラムを大径化すると、鉛直支持力が算術級数的に増加するのに対して、水硬性固化材液の使用量は幾何級数的に増加することから、コストパフォーマンスが低下するため、コスト的に問題があった。つまり、水硬性固化材液置換コラムの大径化による鉛直支持力の増大化は、施工的にも経済的にも困難であった。
【０００９】
また、先行技術による水硬性固化材液置換コラムの鉛直支持力は、その単位面積あたりの周面支持力は比較的大きいものの、築造径が２００ｍｍ程度と小さいため、水硬性固化材液置換コラム１本当りの鉛直支持力が小さいという問題があった。そのため、築造径が５００〜６００ｍｍと比較的大きなコラム工法に比べて、同一長の水硬性固化材液置換コラムでは打設本数が増大するし、水硬性固化材液置換コラムをコラム工法と同一本数にするには１本当りの鉛直支持力を大きくするために築造長を相対的に長くする必要があった。したがって、水硬性固化材液置換コラムを採用すると、従来のコラム工法に比べてコストが高い場合があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑み水硬性固化材液置換コラムを築造する施工手順の大幅な変更をすることなく、また、水硬性固化材液置換コラムの高強度・高品質を安定して発揮するという特徴を維持したままコストパフォーマンスを維持し、さらに、水硬性固化材液置換コラム築造時に、水硬性固化材液の吐出圧をあげることにより、削孔周面地盤に水硬性固化材液を掘削乃至滲入させて、押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を該コラム外周面よりさらに外方に拡大させることにより、また、該コラム外周面に凹凸を形成させることで、単位面積当たりの周面摩擦力を高めて該コラムの周面支持力を増大させることを目的とする。
【００１１】
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべくなされたものであり、施工時における掘削ロッドを掘進乃至引き上げる際に、掘削ヘッド、例えば円錐ヘッドまたは掘削ロッドにある吐出口からの水硬性固化材液の吐出圧を上げることで、掘進乃至引き上げ時におけるその掘削ロッドの周辺地盤に水硬性固化材液を強制的に掘削乃至滲入させ、この水硬性固化材液の硬化後は、押し込み荷重作用時の地盤中における周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラム外周面のさらに外方へ拡張させることで、また、加えて水硬性固化材液置換コラム外周面に凹凸を形成することで、単位面積当たりの周面摩擦力を高めて該水硬性固化材液置換コラムの周面支持力を増大可能にする水硬性固化材液置換コラム築造装置、水硬性固化材液置換コラム築造方法および水硬性固化材液置換コラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置であって、前記掘削ヘッドの周面には、前記掘削ロッドの流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、施工機により掘削ロッドを正回転させ掘削ヘッドで掘削しながら地盤中に強制的に掘進させて、その掘削ロッドが地盤の所定深度に達した後は、掘削ヘッドに設けられている直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口から水硬性固化材液を削孔内周面に向って吐出させながらその掘削ロッドを引き上げていく。この場合の吐出口からの水硬性固化材液の吐出は、掘削ロッドの引き上げ時だけでなく、掘進時にも行ってもよい。そして、この掘削ロッドの掘進時乃至引き上げ時における直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口からの水硬性固化材液の吐出圧を、削孔周辺地盤に掘削乃至滲入可能とする高さのレベルに設定する。これにより、削孔周辺地盤中に掘削乃至滲入した水硬性硬化材液は硬化後に押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張し、見かけ上コラム外径を拡大する。また、コラム外周面に凹凸が形成される。この結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大するし、また、必要以上に水硬性固化材液置換コラムや施工機の大型化並びにコストアップを回避できる。また、水硬性固化材液置換コラムの施工本数の削減を図りながら、所期の強度、品質の水硬性固化材液置換コラムの施工が可能になる。
【００１４】
また、請求項２の発明にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置であって、該掘削ロッド下方部側面には、前記流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、施工機により掘削ロッドを正回転させ掘削ヘッドで掘削しながら地盤中に強制的に掘進させ、その掘削ロッドが所定の深度に達した後は、掘削ロッド下方部側面に設けられている直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口から水硬性固化材液を削孔内周面に向って吐出させながらその掘削ロッドを引き上げていく。この場合の直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口からの水硬性固化材液の吐出は、掘削ロッドの引き上げ時だけでなく、掘進時にも行ってもよい。そして、この掘削ロッドの掘進時および引き上げ時に前記掘削ロッドの下方部における前記直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口からの水硬性固化材液の吐出圧を、削孔周辺地盤に掘削乃至滲入可能とする高さのレベルに設定する。掘削ロッドの側面に吐出口が形成されているため、掘削ロッド引き上げ時においても吐出口は掘削地盤である孔壁に接しているので、吐出圧力がほとんど減衰することなく孔壁に作用する。従って吐出口を掘削ヘッドの周面、例えば、後述の円錐ヘッドの側面に設ける場合より水硬性固化材液の掘削乃至滲入効率がよい。これにより、削孔周辺地盤中に掘削乃至滲入した水硬性固化材液は、硬化後に押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張し、見かけ上のコラム外径が拡大する。また、コラム外周面に凹凸が形成される。掘削ロッド側面に吐出口が形成されているため、掘削ロッド引き上げ時においても吐出口は掘削地盤の孔壁に接しているので、吐出圧力がほとんど減衰されることなく孔壁に作用する。したがって吐出口を円錐ヘッド側面に設ける場合よりは、水硬性固化材液の滲入乃至掘削効率がよい。この結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大するし、また、必要以上に水硬性固化材液置換コラムや施工機の大型化並びにコストアップを回避できる。また、水硬性固化材液置換コラムの施工本数の削減を図りながら、所期の強度、品質の水硬性固化材液置換コラムの施工が可能になる。
【００１６】
また、請求項３の発明に係る水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ヘッドは、下方に向かって円錐状に突出する円錐ヘッドであり、該円錐ヘッドの周面には、周面に沿う縦方向の突条または掘削ロッド正回転時に掘削土砂を上方に押し上げる方向のスパイラル翼が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、円錐ヘッドの突条で地盤の掘削が良好に行われ、この突条で掘削された土砂は、突条で案内され円錐ヘッドの周面傾斜に沿って上方に移動させつつ、または円錐ヘッドのスパイラル翼で掘削土砂を上方にスムーズに押し上げながら地盤中に掘進できる。従って、掘進性がよく、施工性が向上する。
【００１８】
また、請求項４の発明にかかる水硬性固化材液置換コラム築造方法は、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、周面に前記掘削ロッドの流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有する掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置を用い、掘削ロッドを回転し掘削ヘッドで掘削しつつ地盤の所定深度まで掘進し、前記掘削ヘッドの吐出口から水硬性固化材液を削孔周壁面地盤に掘削乃至滲入可能な高圧で吐出しつつ、掘削ロッドを回転乃至無回転で引き上げ、該削孔内を該水硬性固化材液で填充することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５の発明にかかる水硬性固化材液置換コラム築造方法は、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、掘削ヘッドを接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置であって、該掘削ロッド下方部側面に、前記流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさの吐出口を有する水硬性固化材液置換コラム築造装置を用い、掘削ロッドを回転し掘削ヘッドで掘削しつつ地盤の所定深度まで掘進し、該掘削ロッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を削孔周壁面地盤中に掘削乃至滲入可能な高圧で吐出しつつ、該掘削ロッドを回転乃至無回転で引き上げ、該削孔内を該水硬性固化材液で填充することを特徴とする。
【００２０】
この請求項４および５のコラム築造方法により、掘削ロッドの引き上げ時に前記直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口からの水硬性固化材液を削孔周面地盤中に掘削乃至滲入させることができ、掘削乃至滲入した水硬性硬化材液は硬化後に押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張し、見かけ上水硬性固化材液置換コラム外径を拡大する。また、コラム外周面に凹凸が形成される。従って、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大する。また、必要以上に水硬性固化材液置換コラムや施工機の大型化並びにコストアップを回避できる。
【００２１】
また、請求項６の発明にかかる水硬性固化材液置換コラム築造方法は、請求項４または５の水硬性固化材液置換コラム築造方法において、掘削ロッドを回転させながら地盤の所定深度まで掘進する際、掘削ヘッドまたは掘削ロッドの直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口から水硬性固化材液を吐出することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項７の発明に係る水硬性固化材液置換コラム築造方法は、掘削ヘッドが、下方に向かって円錐状に突出する円錐ヘッドであり、該円錐ヘッドの周面には、周面に沿う縦方向の突条または掘削ロッド正回転時に掘削土砂を上方に押し上げる方向のスパイラル翼が設けられていることを特徴とする。
この構成により、円錐ヘッドの突条で掘削した土砂は円錐ヘッドの周面傾斜に沿って上方に移動させつつ、または円錐ヘッドのスパイラル翼で掘削土砂を上方にスムーズに押し上げながら、地盤中に掘進できるので、掘進性が向上する。
【００２３】
また、請求項８の発明にかかる水硬性固化材液置換コラムは、請求項４乃至７のいずれか１項の水硬性固化材液置換コラム築造方法で築造された水硬性固化材液置換コラムであって、水硬性固化材液が削孔壁面中への滲入部位において硬化されることによってコラム周面が水硬性固化材液で強化されたことを特徴とする。
【００２４】
この構成により、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入した水硬性硬化材液が硬化し、押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面が水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張され、見かけ上水硬性固化材液置換コラム外径が拡大されている。また、水硬性固化材液置換コラム外周面には凹凸が形成されている。この結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大している。
【００２５】
なお、本発明で水硬性固化材液とは、水と水和反応して固化するポルトランドセメントのように自硬性を有する粉体と水を主要構成要素として、例えば、セメントスラリー（セメントミルク）や、砂等からなる細骨材を含むモルタル、さらに、吐出口から吐出可能な小径の砂利や砕石等の粗骨材をも含む（セメント）コンクリート等からなり、かつポンプ圧送可能な流動体をいう。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）本発明の水硬性固化材液置換コラム築造装置および水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、削孔周面地盤中に水硬性固化材液を掘削乃至滲入させて、押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面をコラム外周面よりさらに外方に拡大させることにより、また、加えて水硬性固化材液置換コラム外周面に凹凸を形成することで、単位面積当たりの周面摩擦力を高めて該水硬性固化材液置換コラムの周面支持力を増大させた水硬性固化材液置換コラムを築造することができる。
（２）また、水硬性固化材液置換コラムを築造する施工手順の大幅な変更をすることなく、また、水硬性固化材液置換コラムの高強度・高品質を安定して発揮するという特徴を維持したままコストパフォーマンスを維持する水硬性固化材液置換コラムの築造ができる。
（３）本発明の水硬性固化材液置換コラムは、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入した水硬性固化材液が硬化し強化され、押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面が水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張され、見かけ上水硬性固化材液置換コラム外径が拡大されている。また、水硬性固化材液置換コラム外周面に凹凸が形成されている。その結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大する。
【００２７】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に本発明の実施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】
【００２８】
【図１】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の要部を示す正面図である。
【図２】図１における掘削ヘッド部分の断面図である。
【図３】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の築造方法を、工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す断面説明図である。
【図４】掘進時に水硬性固化材液を吐出した時の様子を深度順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示した断面説明図である。
【図５】掘削ロッド引き上げ時に、削孔内壁面の地盤中に水硬性固化材液を掘削乃至滲入させつつ水硬性固化材液置換コラムを築造する様子を示す断面説明図である。
【図６】掘削ヘッドの別の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の他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の要部を示す正面図である。
【図８】図７の中央縦断面図である。
【図９】図７に示す実施の形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ロッドの引き上げ時の様子を示す断面説明図である。
【図１０】本発明の実施例を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図（ａ）およびその掘削ヘッド部分の逆流防止弁を省略した断面図（ｂ）である。
【図１１】比較例を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図（ａ）およびその断面図（ｂ）である。
【図１２】実施例の水硬性固化材液置換コラムの施工仕様の時間と深度の関係を示した説明図である。
【図１３】比較例の水硬性固化材液置換コラムの施工仕様の時間と深度の関係を示した説明図である。
【図１４】実施例で築造した水硬性固化材液置換コラムの破砕後の断面状況を示す写真図である。
【図１５】実施例および比較例の材齢２８日で実施した押込み載荷試験による試験結果を示すグラフ図である。
【図１６】従来の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）である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図、図２は、掘削ヘッド部分の断面図である。
【００３０】
この水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、下端に掘削ヘッドである円錐ヘッド２を接続した掘削ロッド１ａを備える。円錐ヘッド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をなし、その周面には掘削ロッド１ａ正回転時に掘削土砂を上方に押し上げる方向にスパイラル翼（螺旋状掘削翼）３が固設され、このスパイラル翼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。吐出口４には図２に示すような土砂の逆流を防止する逆流防止弁５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１ｄと連通している。
【００３１】
掘削ヘッドの形態は、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、本例のような側面に掘削ロッド１ａの正回転時に掘削土砂を上方に押し上げる方向にスパイラル翼３を固設した円錐形状であると、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ので好ましい。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。
【００３２】
一方、水硬性固化材液の吐出口４は円錐ヘッド２の外周側面に臨み、水硬性固化材液の吐出圧を高めるために、吐出口４の直径が３ｍｍから１０ｍｍの口径とする。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掘削乃至滲入させることを可能にするレベルとする。この水硬性固化材液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から１０ｍｍの範囲内で調整したり、吐出圧を調整する。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が、好ましくは削孔壁面に対し直交する方向がよい。
【００３３】
この水硬性固化材液置換コラム築造装置１を使用して水硬性固化材液置換コラムを築造するには、先ず、施工装置のオーガモータ（いずれも図示省略）に取り付けた掘削ロッド１ａ先端の中心を地盤の杭心位置に合わせてセットする。次に掘削ロッド１ａを正回転させながら地盤中に給進させ、所定深度まで掘削圧入する。その後、水硬性固化材液を円錐ヘッド２の吐出口４から吐出しつつ掘削ロッド１ａを正回転して引き上げる。そして掘削ロッド１ａを引き上げた後、水硬性固化材液補充等により天端レベル（杭頭レベル）を所定の位置に合わせる。この場合の吐出口４からの水硬性固化材液の吐出は、掘削ロッド１ａの引き上げ時だけでなく、掘進時にも行ってもよい。
【００３４】
図３に、この水硬性固化材液置換コラムの築造の様子を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示している。本例は掘削ロッド１ａの引き上げ時だけでなく、掘進時にも水硬性固化材液を吐出する場合である。
まず、図３（ａ）に示すように施工装置のオーガモータ（いずれも図示省略）に取り付けた水硬性固化材液置換コラム築造装置１の掘削ロッド１ａの掘削ヘッド２先端の中心を地盤の杭心位置に合わせてセットする。次に、（ｂ）に示すように地表からロッド径の１〜２倍程度の深度から円錐ヘッド２の吐出口４から水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッド１ａを正回転させて地盤中に掘進させ、（ｃ）に示すように所定深度まで掘進させる。地表からロッド径の１〜２倍程度の深度から吐出を開始するのは、吐出した水硬性固化材液が地表に溢れ出て汚すことを防止するためである。この（ｂ）（ｃ）では、円錐ヘッド２の吐出口４より水硬性固化材液を高圧で噴出しつつ掘進するので、掘削ロッド１ａで掘削した削孔が少し拡径され、水硬性固化材液が削孔内周面の地盤に滲入し、掘削ロッド１ａの外周に存在する様子が窺える。所定深度まで掘進したら、掘進を停止し、水硬性固化材液を円錐ヘッド２の吐出口４から吐出しつつ掘削ロッド１ａを正回転して引き上げる（図３（ｄ））。そして、図３（ｅ）に示すように天端レベル位置まで水硬性固化材液を充填したら、水硬性固化材液の吐出を停止して、掘削ロッド１ａを地上に引き上げる。この時の天端レベルは、掘削ロッド１ａを地上に引き上げた後に、水硬性固化材液を補充したりして所定位置に合わせる調整をしてもよい。これにより水硬性固化材液置換コラムが完成する。この時の掘削ロッド１ａの引き上げは、掘削ロッド１ａの引き上げ速度と水硬性固化材液の吐出量を調整して、掘削ロッド１ａ引き上げに伴う負圧発生がないようにする。図３（ｄ）（ｅ）では、掘進時に吐出された水硬性固化材液が、削孔内周面の地盤に滲入して、掘削ロッド１ａの外周に存在する削孔内に水硬性固化材液が充填される様子が窺える。図中、符号６は置換した水硬性固化材液、６ａは水硬性固化材液の地盤中への滲入部を示す。
【００３５】
図４は、掘進時に水硬性固化材液を吐出した時の様子を深度順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示した断面説明図である。なお、逆流防止弁は省略している。
図４（ａ）は、施工装置（図示省略）に取り付けた掘削ロッド１ａの掘削ヘッド２の先端中心を地盤の杭心位置にセットした状態である。この状態から掘削ロッド１ａを正回転で掘進を開始し、所定深度に進入したら掘削ヘッド２の吐出口４より水硬性固化材液６を高圧吐出する（図４（ｂ））。そして、（ｃ）（ｄ）のように水硬性固化材液６を高圧吐出しつつ正回転で掘進していく。すると図４（ｄ）に示すように高圧吐出された水硬性固化材液６は、削孔内周面の地盤中に順次滲入６ａし、掘削ロッド１ａの外周に水硬性固化材液６が滲入した滲入部６ａが存在する形態に形成される。これにより図３に示した掘進時の様子が理解できる。
なお、高圧吐出開始深度は、地表からロッド径の１〜２倍程度の深度からとする。これは高圧吐出した水硬性固化材液が溢れて地表を汚すのを防止するためである。
【００３６】
また、前記円錐ヘッド２の吐出口４に設けられる逆流防止弁５は、従来公知のものを採用できる。例えば、図２に示すように弁体５ｂをばね５ｃで吐出口４となる開口５ａに押圧して開口５ａを閉塞するが、水硬性固化材液を吐出するため圧力を上げると、その水硬性固化材液の圧力でばね５ｃに抗して弁体５ｂが開口５ａを開く方向に押され、開口５ａを開くものを例示できる。
【００３７】
この水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、下端に円錐ヘッド２を接続し、かつこの掘削ロッド１ａを正回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、円錐ヘッド２に設けた吐出口４から水硬性固化材液を吐出しつつ、図５に示すように、掘削ロッド１ａを正回転させながら引上げ、削孔内を該水硬性固化材液６で填充するので、時間をほとんどおかずに、掘削ロッド１ａの引き上げとともに水硬性固化材液が削孔内に充填される。このため、水硬性固化材液６の硬化後は、削孔内に水硬性固化材液置換コラムが築造される。この水硬性固化材液置換コラムの築造によれば、置換した水硬性固化材液６の外側の削孔内周面の地盤中に水硬性固化材液の滲入部６ａが形成される。図５は、掘削ロッドの引き上げ時に、水硬性固化材液を吐出する場合を示している。
【００３８】
また、かかる水硬性固化材液置換コラムの築造に当たっては、前述のように、直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口４から高レベルの吐出圧にて水硬性固化材液が吐出される。このため、掘削ロッド１ａを正回転させながら、図５の矢印Ｐ方向に地盤内から引き上げる際に、その水硬性固化材液は、削孔周面の地盤に向って高圧で射出される。このため、水硬性固化材液が、この削孔周面地盤の所定厚み内に強制的に掘削乃至滲入６ａすることとなる。従って、掘削ロッド１ａが引き上げられた後に硬化した水硬性固化材液置換コラムは、硬化後の押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面よりさらに外方へ拡張されたものとなり、結果として、水硬性固化材液置換コラムの径大化、強化が図られ、地盤によるこの水硬性固化材液置換コラムの周面支持力を増大することができる。
【００３９】
また、水硬性固化材液が削孔内壁面（内周面）の地盤に向かって高圧で噴出されるため、それにより削孔内壁面（内周面）の地盤が削り取られた場合は、凹凸の存在する内壁面（内周面）となり、その内壁面に凹凸の存在する削孔内に水硬性固化材液６が填充されるので、填充された水硬性固化材液が固化して形成される水硬性固化材液置換コラムの外周面は、凹凸が存在する表面に形成される。これにより周面摩擦力度が大きくなり水硬性固化材液置換コラムの周面支持力をさらに増大させることができる。
【００４０】
図６は、掘削ヘッドの他の実施の形態を示す斜視図である。この実施の形態の掘削ヘッド２は、下方に向かって径小となる円錐形状をなした円錐ヘッドであり、該円錐ヘッド２の周面に、周面に沿う縦方向の突条７が複数（本例では４個）設けられ、この突条７と重複しない部分に水硬性固化材液の直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口４が設けられている。他は前記実施の形態と同様である。
この突条７は、回転して地盤中に掘進する際に、地盤を掘削し掘進性を向上させるものであるので、少なくとも１個存在すればよいが、複数を設けると掘削刃が増えることになり、かつ掘削回転時のバランスがよくなるので掘削性能が向上する。本例では外周に４個が等間隔で設けられている場合を示している。
突条７は、回転して地盤中に掘進する際に、地盤を掘削（攪拌）できる構成であればよく、特に制限はない。本例では長方形の板状部材を円錐ヘッド２の周面に沿って縦方向（軸線方向）に立設した場合を示している。この突条７の回転径は、掘削ロッド１ａの回転径以下とする。
【００４１】
この実施の形態の掘削ヘッド２においては、周面に沿う縦方向の突条７が設けられた円錐形状であるので、突条７での地盤の掘削が良好に行われ、突条７で掘削した土砂は、突条７で案内され円錐ヘッド２の周面傾斜に沿って上方に移動させつつ地盤中に掘進できるので、掘進性能が向上し、施工性がよくなる。
【００４２】
図７は水硬性固化材液置換コラム築造装置１の他の実施形態を示す。この水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、下端に円錐ヘッド２を接続した掘削ロッド１ａを備え、円錐ヘッド２は下方に向って径小となる円錐状に形成され、その周面には前述と同様のスパイラル翼３が固設されている。一方、掘削ロッド１ａの下方部側面には、水硬性固化材液の吐出口４が設けられている。この吐出口４には土砂の逆流を防止する図８に示すような逆流防止弁５が取り付けられている。この掘削ロッド１ａの吐出口４に設けられる逆流防止弁５としては、従来公知のものを採用可能であるが、一例として図８に示すような弁体５ｂをばね５ｃで吐出口４となる開口５ａに押圧して開口５ａを閉塞するが、水硬性固化材液を吐出するため圧力を上げると、その水硬性固化材液の圧力でばね５ｃに抗して弁体５ｂが開口５ａを開く方向に押され、開口５ａを開くものを示すことができる。
【００４３】
また、この吐出口４は水硬性固化材液の通路である内管１ｄと連通しており、その吐出口４は直径が３ｍｍから１０ｍｍの大きさに設定されている。この吐出口４の設定サイズであれば、通常使用される水硬性固化材液を詰まらせることなく、外方へスムースに吐出させることができる。この場合においても、その吐出口４の口径を直径３ｍｍから１０ｍｍの範囲内で調整したり、吐出圧を調整して、削孔周面地盤への掘削乃至滲入量を調整する。また、吐出口４は所定の吐出圧が得られる範囲内で複数個設け、例えば、逆止弁が干渉しない範囲で掘削ロッド１ａの軸対称位置に２個設けたり、必要に応じて向きを任意に調整できるものとしたりすることができる。
しかし、水硬性固化材液は、削孔壁面に対し直交して吐出されると、削孔壁面に対し最も強い勢力で当たるので、削孔周面地盤中への水硬性固化材液の掘削乃至滲入が多くなる。従って、吐出口４の向きは、削孔壁面に対し直交するようにするのが好ましい。
【００４４】
この図７乃至図９に示す実施形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１による水硬性固化材液置換コラムの築造にあっても、前述と略同様に、掘削ロッド１ａの外周面に臨む直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口４から、高レベルの吐出圧にて水硬性固化材液が吐出される。このため、掘削ロッド１ａを正回転させながら、地盤中への掘進時および地盤内から引き上げる際に、その水硬性固化材液は削孔周面の地盤に向って高圧で射出される。そして、その水硬性固化材液が、この削孔周面地盤の所定厚み内に強制的に掘削乃至滲入することとなる。この場合の吐出口４からの水硬性固化材液の吐出は、掘削ロッド１ａの引き上げ時だけでなく、掘進時にも行ってもよい。従って、掘削ロッド１ａが引き上げられた後に硬化して形成された水硬性固化材液置換コラムは、周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面よりさらに外方へ拡張されることとなり、結果として、水硬性固化材液置換コラムの径大化および強化が図られる。この結果、地盤によるこの水硬性固化材液置換コラムの周面支持力が増大することとなる。
【００４５】
また、水硬性固化材液が削孔内壁面（内周面）の地盤に向かって高圧で噴出されるため、それにより削孔内壁面（内周面）の地盤が削り取られた場合は、凹凸の存在する内壁面（内周面）となる。この削孔内壁面に凹凸が存在する削孔内に水硬性固化材液６が填充され、填充された水硬性固化材液６が固化して形成される水硬性固化材液置換コラムの外周面は、凹凸が存在する外周面に形成される。これにより周面摩擦力度が大きくなり水硬性固化材液置換コラムの周面支持力をさらに増大させることができる。
【００４６】
図９は、図７に示す実施の形態の水硬性固化材液置換コラム築造装置１の掘削ロッド１ａの引き上げ時の様子を示す断面説明図である。この図９によれば、掘削ロッド１ａの吐出口４から水硬性固化材液６を高圧吐出しつつ正回転で引き上げると、高圧吐出された水硬性固化材液６は、削孔内面の壁面に衝突し削孔を少し拡径し、掘削ロッド１ａの外周に水硬性固化材液６が存在し、削孔内周面地盤中に水硬性固化材液が滲入６ａしている様子を理解できる。
【００４７】
この実施の形態においても、図６に示す実施の形態の掘削ヘッド２を採用することもできる。この場合の吐出口４は掘削ロッド１ａに設けられているので、掘削ヘッド２には設けない。
【００４８】
以上のように、本発明の図１乃至図６に係る水硬性固化材液置換コラム築造装置は、水硬性固化材液の流路を有する前記掘削ロッド１ａ下端部に、下方に向って径小に変化する円錐ヘッド２を有し、この円錐ヘッド２の周面には、周面に沿う縦方向の突条７または掘削ロッド１ａの正回転時に掘削土砂を上方へ押し上げる方向のスパイラル翼３を設けるとともに、前記流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさで、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入可能な吐出圧で水硬性固化材液を吐出する吐出口４を設けて構成されてなる。
これにより、削孔周面地盤中に滲入した水硬性固化材液は硬化後に押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張し、見かけ上コラム外径が拡大され、また、加えて水硬性固化材液置換コラム外周面に凹凸が形成されることで、結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大される。また、必要以上に水硬性固化材液置換コラムや施工機の大型化並びにコストアップを回避できる。また、水硬性固化材液置換コラムの施工本数の削減を図りながら、所期の強度、品質の水硬性固化材液置換コラムの施工が可能になる。
【００４９】
また、本発明の図７乃至図９にかかる水硬性固化材液置換コラム築造装置は、掘削ロッド１ａ下方部の側面に、直径３ｍｍから１０ｍｍの大きさで、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入可能な吐出圧で水硬性固化材液を吐出する吐出口４を設けて構成されてなる。
これにより、施工機により掘削ロッド１ａを地盤中に掘進させ、その掘削ロッド１ａが所定の深度に達した後は、掘削ロッド１ａの下方部側面に設けられている吐出口４から水硬性固化材液を削孔内周面に向って吐出させながらその掘削ロッド１ａを引き上げていき、この引き上げ時に前記掘削ロッド１ａの下方部側面における前記吐出口４からの水硬性固化材液の吐出圧を、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入可能とする高さのレベルに設定することで、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入した水硬性固化材液６ａの硬化後に、押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張させて、見かけ上のコラム外径を拡大でき、また、加えて水硬性固化材液置換コラム外周面に凹凸を形成することで、結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大する。また、必要以上に水硬性固化材液置換コラムや施工機の大型化並びにコストアップを回避できる。また、水硬性固化材液置換コラムの施工本数の削減を図りながら、所期の強度、品質の水硬性固化材液置換コラムの施工が可能になる。
【００５０】
また、本発明にかかる水硬性固化材液置換コラム築造方法は、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド１ａ下端部の側面に設けられた前記流路に通じる直径３ｍｍから１０ｍｍの吐出口４から、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入可能な吐出圧で前記水硬性固化材液を吐出させることである。
これにより、掘削ロッドの引き上げ時における吐出口４からの水硬性固化材液を削孔周面地盤中に掘削乃至滲入させることができ、掘削乃至滲入した水硬性固化材液は硬化後に押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張し、見かけ上水硬性固化材液置換コラム外径が拡大され、また、加えて水硬性固化材液置換コラム外周面に凹凸を形成することで、結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力が増大する。また、必要以上に水硬性固化材液置換コラムや施工機の大型化並びにコストアップを回避できる。
【００５１】
また、本発明にかかる水硬性固化材液置換コラムは、円錐ヘッド２の吐出口４または水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下方部の側面に設けられた前記流路に通じる吐出口４から、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入可能な吐出圧で前記水硬性固化材液が吐出されて、周面部が前記水硬生固化材液の硬化により強化されてなるものである。
これにより、削孔周面地盤中に掘削乃至滲入した水硬性硬化材液は硬化後に押し込み荷重作用時の周面摩擦力抵抗面を水硬性固化材液置換コラムの外周面より外方に拡張し、見かけ上のコラム外径が拡大している。この結果、水硬性固化材液置換コラムの地盤による周面支持力を増大させることができる。
【００５２】
次に、本発明の実施例を、比較例と共に挙げて説明する。
図１０は、本発明の実施例を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図（ａ）およびその掘削ヘッド部分のみを逆流防止弁を省略して示した断面図（ｂ）である。また、図１１は、比較例を示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図（ａ）およびその掘削ヘッド部分のみを示した断面図（ｂ）である。
以下、実施例と比較例で同一構成要素には、同一符号を付して説明する。
【００５３】
図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の実施例である水硬性固化材液を高圧吐出する水硬性固化材液置換コラム築造装置１とその掘削ヘッド２である。この例では、外径２１６ｍｍの掘削ロッド１ａの先端に設けられた高さ３００ｍｍの掘削ヘッド２に、吐出口径φ５ｍｍの吐出口４が設けてある。
図１１（ａ）（ｂ）は、比較例である従来の水硬性固化材液置換コラム築造装置１とその掘削ヘッド２である。この例では、外径２１６ｍｍの掘削ロッド１ａの先端に設けられた高さ３００ｍｍの掘削ヘッド２に、吐出口径φ３０ｍｍの吐出口４が設けてある。
【００５４】
なお、実施例、比較例とも掘削ヘッド２は、砂地盤での掘削性を確保するとともに、掘削ヘッド２に付着した土砂を掘削ヘッド２から剥落させないため、掘削ヘッド２は下方向きの円錐の形状とし、その側面には正回転時に掘削土砂を上方へ移動させる向きのスパイラル翼３が固設してある。掘削ヘッド２の側面には水硬性固化材液の吐出口４が設けられている。
これらの築造装置１を用いて実施例の水硬性固化材液を高圧吐出することにより周辺地盤との摩擦力を強化した水硬性固化材液置換コラムと従来の比較例で水硬性固化材液置換コラムを築造し、その出来形と周面支持力を確認するため、施工後、材齢２８日で押込み載荷試験および出来形調査を行った。
【００５５】
図１２は実施例の水硬性固化材液を高圧吐出する水硬性固化材液置換コラムの施工工程の時間と深度の関係を示した説明図である。この例では、高圧吐出による水硬性固化材液置換コラム築造装置１を用い、長さ４ｍの水硬性固化材液置換コラムを築造した。掘進工程では、深度０．３ｍの位置より吐出口径５ｍｍの吐出口４からＷ／Ｃ＝６０％の水硬性固化材液を毎分３７リットル、吐出圧１．０ＭＰａ程度で吐出しながら、毎分２．４ｍの速度で正回転で掘進し、水硬性固化材液を周辺地盤へ掘削乃至滲入させつつ掘進した。所定深度に達してから、正回転のまま該吐出口４から水硬性固化材液の吐出量を毎分３７リットル、吐出圧１．０ＭＰａ程度で吐出を継続し同一深度で３０秒間保持した。その後の引上げ工程では該吐出口４からの水硬性固化材液の吐出量を毎分３７リットル、吐出圧１．０ＭＰａ程度としたまま回転方向を正回転のまま、毎分１．０ｍの速度で引上げ、水硬性固化材液を充填しながら水硬性固化材液置換コラムを築造した。また、引上げ工程の吐出量は、毎分当たり１．０ｍの速度で引上げた際に生じる孔の内径を２１６ｍｍとして、その体積に相当する量を充填できる吐出量とした。
【００５６】
図１３は比較例の水硬性固化材液置換コラムの施工方法の時間と深度の関係を示した説明図である。この例では、図１１に示す掘削ヘッドを装着した従来の水硬性固化材液置換コラム築造装置１を用い、長さ４ｍの水硬性固化材液置換コラムを築造した。掘進工程では、水硬性固化材液を吐出せずに、毎分２．４ｍの速度で正回転で掘進した。所定深度に達してから、正回転のまま該吐出口４から水硬性固化材液を毎分３７リットル、吐出圧０．２ＭＰａ程度で吐出し同一深度で３０秒間保持した。その後の引上げ工程では該吐出口４からの水硬性固化材液の吐出量を毎分３７リットルとしたまま回転方向を正回転のまま、毎分１．０ｍの速度で引上げ、水硬性固化材液を充填していきながら水硬性固化材液置換コラムを築造した。
なお、実施例、比較例とも施工後に水硬性固化材液置換部の頭部がブリーディングして天端レベルが低下することを防止するため、水硬性固化材液にはブリーディング低減材（塩基性炭酸マグネシウム）を混和している。表１は水硬性固化材液の配合表である。また、移動式クレーンで引き抜く為の芯材として施工直後水硬性固化材液がまだ固まらないうちにコラム全長にわたり中心位置にネジ節付きの異形棒鋼を挿入している。
【００５７】
【表１】
2016056650.tif 000003
【００５８】
実施例、比較例ともにそれぞれ図１２、図１３に示す施工工程の通り施工を行った。また、施工後の水硬性固化材液置換部の頭部にブリーディングはみられなかった。
【００５９】
実施例および比較例の材齢２８日で実施した押込み載荷試験による試験結果を表２および図１５に示す。No.１が本発明の実施例、No.２が従来の技術の比較例である。
【００６０】
【表２】
2016056650.tif 000004
【００６１】
この表２で第２限界抵抗力とは、柱体先端の変位量が柱体先端部直径の１０％（本例の場合２０ｍｍ）以下の範囲で押込み抵抗が最大となった荷重をいう。また、先端抵抗力は、第２限界抵抗力時の柱体先端付近の地盤による抵抗力を示し、周面抵抗力は、第２限界抵抗力時の柱体周辺地盤による摩擦抵抗力を示す。
また、表２における（）内は、２（比較例）を１．００としたときの倍率を示す。
【００６２】
本例では、柱体先端の変位量は測定せずに、柱体頭部の変位量を測定している。荷重と柱体の剛性から推定した柱体の弾性変形量は、例えば、実施例における最大荷重時（約２７０ｋＮ）でも１〜２ｍｍ程度と小さいため、柱体頭部の変位量と柱体先端の変位量はほぼ等しいとみなし、柱体頭部の変位量を基準として第２限界抵抗力を求めている。
また、施工直後の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに挿入したネジ節付きの異形棒鋼の先端部付近にはひずみゲージが貼付してあり、柱体先端付近の歪みを測定することで柱体先端への伝達軸力を推定し、先端抵抗力を求めた。
【００６３】
この試験結果によれば、従来技術の比較例であるNo.２の第２限界抵抗力１７０．０ｋＮに対し、本発明の実施例であるNo.１は２４０．３ｋＮと約１．４１倍になっている。これは比較例の周面抵抗力が１２９．５ｋＮであるのに対し実施例の周面抵抗力が１９２．２ｋＮと大きくなっているためである。
【００６４】
周面抵抗力が大きいのは、削孔周辺地盤の硬化部分が周面摩擦抵抗面として作用していると推測でき、削孔周辺地盤に滲入し硬化した部分も含む置換コラム外周面の凹凸形状が摩擦抵抗面として作用しているからと推測できる。
図１４は、本発明の実施例の水硬性固化材液の高圧吐出による水硬性固化材液置換コラムの材齢２８日を引き抜き、破砕後の断面状況を示す写真図である。水硬性固化材液の高圧吐出により水硬性固化材液が削孔周辺地盤に滲入して硬化した地盤土の一部は、引き抜く際に地盤中に残置されたが、その一部は付着していることが確認できた。
なお、実施例、比較例とも水硬性固化材液置換部に土塊混入は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、施工手順の大幅な変更をすることなく、見かけ上の拡径によって水硬性固化材液置換コラムの高強度化を図り、地盤中での押込み支持力性能の向上を実現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として使用される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、水硬性固化材液置換コラム築造装置、水硬性固化材液置換コラム築造方法および水硬性固化材液置換コラム等に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１  水硬性固化材液置換コラム築造装置
１ａ  掘削ロッド
１ｄ  内管
２  円錐ヘッド（掘削ヘッド）
３  スパイラル翼（螺旋状掘削翼）
４  吐出口
５  逆流防止弁
６  水硬性固化材液
６ａ  削孔内周壁面中への水硬性固化材液の滲入部
【図１】
2016056650.tif 000005
【図２】
2016056650.tif 000006
【図３】
2016056650.tif 000007
【図４】
2016056650.tif 000008
【図５】
2016056650.tif 000009
【図６】
2016056650.tif 000010
【図７】
2016056650.tif 000011
【図８】
2016056650.tif 000012
【図９】
2016056650.tif 000013
【図１０】
2016056650.tif 000014
【図１１】
2016056650.tif 000015
【図１２】
2016056650.tif 000016
【図１３】
2016056650.tif 000017
【図１４】
2016056650.tif 000018
【図１５】
2016056650.tif 000019
【図１６】
2016056650.tif 000020