(57)【要約】      （修正有）【課題】地盤を掘削してできた削孔径の縮小を見込んで、その削孔径を拡張する方向へ加圧することで削孔周辺の地盤を強固にし、削孔径が縮小することがあっても計画設計通りの断面積および強度を持つ水硬性固化材液コラムを提供する。【解決手段】水硬性固化材液の流路１ｄを有する掘削ロッド１ａ下端部に、その流路１ｄに通じる吐出口２ｂを有する掘削ヘッド２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１ａを回転しつつ地盤の所定深度まで掘削し、その後掘削ロッド１ａを回転しつつ、もしくは無回転で引き上げ、削孔内に水硬性固化材液を充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する場合に、前記掘削ロッド１ａに設けた擦り付け突起３ａ、３ｂを、削孔径を拡張する方向に削孔壁面に対し擦り付ける。【選択図】図１
2016065366.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、その流路に通じる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、前記掘削ロッドを回転しつつ地盤の所定深度まで掘削し、その後前記掘削ヘッドの吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッドを回転し若しくは無回転で引き上げ、削孔内に水硬性固化材液を充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する水硬性固化材液置換コラム築造方法であって、
前記掘削ロッド下方部側面の所定の位置に擦り付け突起が、掘削ロッドに沿って所定の長さに亘り設けられ、少なくとも掘削ロッドの掘進時に、前記擦り付け突起で削孔内周壁面を削孔径を拡張する方向に擦り付け、削孔径を拡張しつつ削孔内周壁面周辺地盤を締め固め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２】
前記擦り付け突起は、断面半円弧状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方法。
【請求項３】
水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、その流路に通じる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であって、
前記掘削ロッド下方部側面の所定の位置に、削孔内周壁面を削孔径を拡張する方向に擦り付け、削孔径を拡張しつつ削孔内周壁面周辺地盤を締め固めする擦り付け突起が、掘削ロッドに沿って所定の長さに亘って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４】
前記擦り付け突起は、断面半円弧状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】
前記掘削ヘッドは、下方に向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、この周面に沿う縦方向の突条または掘削ロッドの正回転時に掘削した土砂を上方へ押し上げる方向のスパイラル翼を有するとともに、前記掘削ロッドの流路に通じる水硬性固化材液の吐出口を有することを特徴とする請求項３または４に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で築造される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。この技術は周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８に示すように、（ａ）周面に螺旋（スパイラル）状の掘削翼３３と水硬性固化材液の吐出口３４を有する掘削ヘッド（円錐ヘッド）３２を下端に接続した排土機構のない掘削ロッド３１ａからなる水硬性固化材液置換コラム築造装置３１を施工機（図示せず）に装着し、その掘削ヘッド３２の先端中心部を杭心位置にセットする。（ｂ）掘削ロッド３１ａを正回転させながら掘進する。このとき、掘削ヘッド３２にある吐出口３４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３１ａ長よりも浅い場合は、掘削ロッド３１ａ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３１ａの長さよりも深い場合は接続ロッド３１ｂ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３１ｂを継ぎ足す場合もある。（ｅ）その後、掘削ヘッド３２にある吐出口３４から水硬性固化材液３５を吐出しながら、掘削ロッド３１ａを正回転の状態で引上げる。このとき、掘削ロッド３１ａの引上げ速度と水硬性固化材液３５の吐出量を調整して、掘削ロッド３１ａ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３１ａの回転方向は逆回転でもよいが、掘削ヘッド３２の付着土砂は僅かではあるが掘削翼３３で支えられているので、この掘削ヘッド３２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３１ａを地上まで引上げて、水硬性固化材液３５の量を調整して、水硬性固化材液３５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】
このような先行技術による水硬性固化材液置換コラムは、その主たる用途が戸建て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っても、地盤の地質や基礎のサイズに応じて複数本が近接して築造される。しかるに、先行技術による水硬性固化材液置換コラムの築造は、掘削ロッド３１ａを回転させつつ地盤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て削孔し、この削孔に水硬性固化材液を充填して築造するという特徴を有している。従って、水硬性固化材液置換コラムの複数本を近接して築造する場合、削孔内の水硬性固化材液がまだ固まっていない水硬性固化材液置換コラムの隣接位置で他の水硬性固化材液置換コラムを施工すると、その施工に伴って地盤を介して伝わる圧力（主に、側圧）が削孔に作用する。このため、この削孔およびこの削孔内でまだ固まっていない水硬性固化材液置換コラムの断面積が縮小してしまうほか、この縮小に伴って水硬性固化材液の液面が上昇し、ときには地表からオーバーフローすることがある。
【０００８】
また、掘削ロッド３１ａを地盤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て削孔する施工原理から、削孔内壁面の地盤が施工中に弾性戻りをしたり、掘削ロッド引き抜き後（施工後）に生ずる遅れ弾性戻り現象などにより、削孔内径が縮小することがあり、これにより削孔内でまだ固まっていない水硬性固化材液置換コラムの断面積が縮小したり、この削孔内径の縮小に伴って水硬性固化材液の液面が上昇し、土質によってはときには地表からオーバーフローすることがある。従って、結果として計画設計通りの出来形＝径の水硬性固化材液置換コラムを築造できないことがある、という課題がある。
【０００９】
本発明は前述のような従来の問題点を解消するものであり、その目的とするところは、削孔の内周壁面を拡径方向に拡径させつつ強く擦り付けることで、削孔周辺地盤を締め固め地盤強度を高め、削孔の縮径（痩せ細り）が事実上問題がないようにし、また、地盤を掘削してできた削孔径の縮小を見込んで、その削孔径を拡張する方向に削孔壁面を加圧することで拡径しつつ削孔周辺の地盤を強固にし、当該コラムの近傍で他の水硬性固化材液置換コラムが施工されることで、その施工に伴う側圧を受けることによっても或は地盤の遅れ弾性戻り現象が発生することによっても、計画設計通りの断面積および強度を保つ水硬性固化材液置換コラムを築造可能にする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築造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、その流路に通じる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、前記掘削ロッドを回転しつつ地盤の所定深度まで掘削し、その後前記掘削ヘッドの吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッドを回転し若しくは無回転で引き上げ、削孔内に水硬性固化材液を充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する水硬性固化材液置換コラム築造方法であって、
前記掘削ロッド下方部側面には、所定の位置に擦り付け突起が、掘削ロッドに沿って所定の長さに亘り設けられ、少なくとも掘削ロッドの掘進時に、前記擦り付け突起で削孔内周壁面を削孔径を拡張する方向に擦り付け、削孔径を拡張しつつ削孔内周壁面周辺地盤を締め固めすることを特徴とする。
【００１１】
この築造方法により、掘削ロッドの回転によって地盤中を掘進するとき、掘削ロッド外周に突出する擦り付け突起が、掘削ロッド径対応の内径を持つ削孔壁面を、その内径を拡張する方向に擦り付けるように押圧する。この削孔壁面の擦り付けにより、削孔壁面の周辺地盤の土砂が密接に結合するように締め固められ、所定の範囲内で密度が高められ、この部位における地盤強度が高められる。従って、このように拡径された削孔内に水硬性固化材液が充填され、その水硬性固化材液がまだ固まらない段階で、その削孔位置に近傍の周辺地盤に別の水硬性固化材液置換コラムの施工がなされ、この施工に伴って地盤を介して側圧を受けることがあっても、水硬性固化材液が充填された削孔内径の縮小や変形を生じたとしても計画した築造径を確保することができる。この結果、削孔の縮径に伴う水硬性固化材液の過剰な上昇や溢れ出しを少なくすることができる。また、掘削ロッドを削孔から引き抜いた後に、削孔付近の地盤に弾性戻りを生じても充填された水硬性固化材液置換コラムの外径を計画設計内の長さ、外径サイズに収めることができる。そしてかかる効果を、掘削ロッドの掘削作業中に擦り付け突起を削孔壁面に擦り付けるという簡単な動作によって、削孔への水硬性固化材液の充填を迅速かつスムースに実施できる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る水硬性固化材液置換コラム築造方法における前記擦り付け突起は、断面半円弧状であることを特徴とする。
この構成により、施工中に削孔内周壁面を削り落とすこともなく、その削孔内周壁面に滑らかに摺接させることができ、回転抵抗を少なくして擦り付け効果を高めての施工ができる。
【００１３】
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、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、その流路に通じる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であって、
前記掘削ロッド下方部側面の所定の位置に、削孔内周壁面を削孔径を拡張する方向に擦り付け、削孔径を拡張しつつ削孔内周壁面周辺地盤を締め固めする擦り付け突起が、掘削ロッドに沿って所定の長さに亘って設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この築造装置により、掘削ロッドの回転によって地盤中を掘進するとき、掘削ロッド外周に突出する擦り付け突起が、掘削ロッド径対応の内径を持つ削孔壁面を、その内径を拡張する方向に擦り付けるように押圧する。この削孔壁面を押圧しての擦り付け動作により、削孔が拡径されつつ削孔壁面の周辺地盤の土砂が密接に結合するように締め固められ、所定の厚み内で密度が高められ、この部位における地盤強度が高められる。従って、このように拡径された削孔内に水硬性固化材液が充填され、その水硬性固化材液がまだ固まらない段階で、その削孔位置に近傍の周辺地盤に別の水硬性固化材液置換コラムの施工がなされ、この施工に伴って地盤を介して側圧を受けることがあっても、水硬性固化材液が充填された削孔内径の縮小や変形を抑制することができる。この結果、削孔の縮径に伴う水硬性固化材液の過剰な上昇や溢れ出しを少なくすることができる。また、掘削ロッドを削孔から引き抜いた後に、削孔付近の地盤に弾性戻りを生じたとしても充填された水硬性固化材液置換コラムの外径を計画設計内の長さ、外径サイズに収めることができる。そして、かかる効果を、掘削ロッドの外周に擦り付け突起を設けるという簡単かつ安価な構成により実現できる。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係る水硬性固化材液置換コラム築造装置における前記擦り付け突起は、断面半円弧状であることを特徴とする。
この構成により、施工中に削孔内周壁面を削り落とすこともなく、その削孔内周壁面に滑らかに摺接させることができ、回転抵抗を少なくすることができる。
【００１６】
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、前記掘削ヘッドが、下方に向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、この周面に沿う縦方向の突条または掘削ロッドの正回転時に掘削した土砂を上方へ押し上げる方向のスパイラル翼を有するとともに、前記掘削ロッドの流路に通じる水硬性固化材液の吐出口を有することを特徴とする。
【００１７】
掘削ヘッドの形態は、特に制限はなく、従来公知のものが採用可能であるが、この構成により、円錐ヘッドの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を固設した円錐形状であると、地盤における掘進性が良く、掘削部での土塊形成が物理的に生じない。特に、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の場合には、僅かではあるがスパイラル翼部に付着した土砂を支持する働きがあるため、付着土砂の落下を防止するので、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より好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、掘削ロッドの回転による地盤の掘削時に、削孔径を拡張する方向に擦り付け突起を削孔壁面に擦り付けて施工することにより、当該コラムの水硬性固化材液がまた固まらないうちに、近傍位置で別の水硬性固化材液置換コラムが築造される際に地盤を伝わる側圧が削孔に作用しても、また、地盤の遅れ弾性戻りで削孔が縮小しようとしても、擦り付け突起による擦り付け動作によって削孔壁周辺の地盤が強固に締め固められているため、当該コラムの削孔内径の縮小化を抑制でき、計画設計の断面積および強度を確保した水硬性固化材液置換コラムの築造が可能になる。
【００１９】
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。
【００２０】
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】
【００２１】
【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要部の斜視図である。
【図２】図１に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置要部の横断面図である。
【図３】図１に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の変形例を示す正面図である。
【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要部の斜視図である。
【図５】図４に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置要部の横断面図である。
【図６】図４に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置の変形例を示す要部の斜視図である。
【図７】掘削ヘッドの別の実施の形態を示す要部斜視図である。
【図８】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である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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斜視図、図２は、図１における要部の横断面図である。
【００２３】
この水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、下端に掘削ヘッドとして円錐ヘッド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、その周面にはスパイラル翼（螺旋状掘削翼）２ａが固設され、このスパイラル翼２ａと重複しない位置に水硬性固化材液の吐出口２ｂが設けられている。吐出口２ｂには土砂の逆流を防止する逆流防止弁２ｃが取り付けられている。また、吐出口２ｂは、水硬性固化材液の流路である内管１ｄと連通している。
【００２４】
また、掘削ロッド１ａの下方部側面には、断面形状が三日月形の一対の擦り付け突起３ａ、３ｂが、掘削ロッド１ａに沿って所定の長さｈに亘り一体に設けられている。前記一対の擦り付け突起３ａ、３ｂは、両者で平面視楕円形乃至長円形となるように設けるのが、削孔内周壁面の径方向への拡径しつつ擦り付ける効果が高く、施工時の回転抵抗も少なくなるので好ましい。この擦り付け突起３ａ、３ｂは少なくとも掘削ロッド１ａの掘進時に、削孔内周壁面を削孔径を拡張する方向に擦り付け、削孔径を拡張しつつ削孔内周壁面周辺地盤を締め固めするものであるので、掘削ロッド１ａに沿ってある程度の長さｈを有するのが、孔長の広い範囲に亘り擦り付け締め固めすることができるし、擦り付け締め固めすることが確実にすることができるので好ましいが、余り長すぎると回転抵抗や掘進抵抗及び引き上げ抵抗が大きくなるので、大型の施工機が必要となる不利がある。これらを考慮した長さｈとする。擦り付け突起３ａ、３ｂの長さｈは、掘削ロッド１ａの径Ｄの１乃至２倍程度の長さを好ましい長さとして例示できる。
【００２５】
また、削孔の縮径（痩せ細り）は、削孔の全長に亘って生ずることは少なく、地盤の性状、削孔の深度、隣接施工する置換コラムの間隔、等によって生ずる位置は変化し、一定ではない。従って、擦り付け突起３ａ、３ｂが設けられる掘削ロッド１ａの位置は、削孔のその縮径が生ずる範囲をカバーできる位置に設けられていればよい。しかし削孔毎に縮径が生ずる範囲を特定することは困難であるので、掘削ロッド１ａの下方部に設けるのが、削孔の孔底に近い部分を除くほぼ全長の範囲に亘って擦り付け締め固めができて、削孔内周壁面近辺地盤を強化できるので好ましい。これらの擦り付け突起３ａ、３ｂは掘削ロッド１ａや円錐ヘッド２と同等の金属、例えば鋼材からなる。これらの擦り付け突起３ａ、３ｂの掘削ロッド１ａに対する取り付けはボルトナットなどの締結部材を用いて、或は溶接などによって堅固になされている。擦り付け突起３ａ、３ｂは同一形状、サイズをなし、三日月形の中央部で肉厚が最も大きく、端部で肉厚が最も薄い断面形態をなす。これらの端部は掘削ロッド１ａ外周の外径に略一致する厚みとすることもできる。また、擦り付け突起３ａ、３ｂを、これらの端部が互いに連続する一体形の楕円形乃至長円形筒状体として構成することもできる。
【００２６】
いずれにしても、前記擦り付け突起３ａ、３ｂは、掘削ロッド１ａとともに回転しながら地盤中を掘進している際に、掘削ロッド１ａの掘進によって作られる削孔壁に密接して、掘進時および回転しての引き上げ時に所定幅に亘って削孔径を拡張する方向に擦り付けながら削孔壁を締め固め可能とする厚み（肉厚）とされる。また、擦り付け突起３ａ、３ｂの形状、サイズは、掘削ロッド１ａの駆動トルク、擦り付け突起３ａ、３ｂの削孔壁面に対する摺動抵抗、地盤の部分崩落防止等を考慮して決められる。
【００２７】
かかる構成になる水硬性固化材液置換コラム築造装置１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は、基本的に図８に示した手順と同様である。すなわち、水硬性固化材液の流路１ｄを有する掘削ロッド１ａの下端部に、その流路１ｄに通じる吐出口２ｂを有する掘削ヘッド２を接続した水硬性固化材液置換コラム築造装置１において、掘削ロッド１ａを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、その後掘削ヘッド２の吐出口２ｂから水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッド１ａを回転させながら若しくは無回転で引き上げ、その削孔内を水硬性固化材液で充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する。
この際の掘削ロッド１ａを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進する時に、掘削ヘッド２の吐出口２ｂから水硬性固化材液を吐出してもよい。
【００２８】
この場合において、掘削ロッド１ａの回転による地盤の掘進時および回転しての引き上げ時は、掘削ロッド１ａとともに擦り付け突起３ａ、３ｂが一体回転する。このため、掘削ヘッド２および掘削ロッド１ａの下部によって、掘削ロッド１ａ径と略同等径に掘削された削孔壁面を、擦り付け突起３ａ、３ｂの外側面（外周面）が摺接状態にて押圧する。具体的には、これらの擦り付け突起３ａ、３ｂは回転しながら削孔径を拡張する方向にその削孔壁面に擦り付けられる。この擦り付け時の押圧力を受けて、削孔壁周辺の地盤は所定の厚みに亘って前記方向に圧縮され、これらの圧縮部位の土砂の密度が格段に高められる。従って、密度が高められた地盤の圧縮強度、剪断強度が顕著に高められることで、その強度が高められた地盤以外の隣接部位における水硬性固化材液置換コラムの施工に伴う側圧を受けて、土砂の移動やひずみが生じても、削孔はこれらに十分に対抗できることとなる。
【００２９】
図３は、前記実施の形態の変形例を示す正面図である。本例は、図１に示す実施の形態における掘削ロッド１ａに設けた擦り付け突起３ａ、３ｂの上下端をテーパ状５にしたものであり、他は図１に示す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。
この実施の形態の構成によれば、擦り付け突起３ａ、３ｂの上下端がテーパ状５となっているので、掘進時の掘進抵抗を減少でき、引き上げ時の孔壁削りを防ぐことができる。
【００３０】
図４および図５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要部の斜視図および横断面図である。この水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａは、下端に円錐ヘッド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、その周面にはスパイラル翼（螺旋状掘削翼）２ａが固設され、このスパイラル翼２ａと重複しない位置に水硬性固化材液の吐出口２ｂが設けられている。吐出口２ｂには土砂の逆流を防止する逆流防止弁２ｃが取り付けられている。また、吐出口２ｂは、水硬性固化材液の流路である内管１ｄと連通している。
【００３１】
掘削ロッド１ａの下方外周には、断面が円弧状をなす一対の擦り付け突起４ａ、４ｂが、掘削ロッド１ａに沿って所定の長さｈに亘り一体に対称配置されている。この擦り付け突起４ａ、４ｂは、掘削ロッド１ａの掘進時及び引き上げ時に、削孔内周壁面を削孔径を拡張する方向に擦り付け、削孔径を拡張しつつ削孔内周壁面周辺地盤を締め固めするものであるので、掘削ロッド１ａに沿ってある程度の長さｈを有するのが、孔長の広い範囲に亘り擦り付け締め固めすることができるし、擦り付け締め固めすることを確実にすることができるので好ましいが、余り長すぎると回転抵抗や掘進抵抗及び引き上げ抵抗が大きくなるので、大型の施工機が必要となる不利がある。これらを考慮した長さｈとする。擦り付け突起４ａ、４ｂの長さｈは、掘削ロッド１ａの径Ｄの１乃至２倍程度の長さを好ましい長さとして例示できる。
【００３２】
また、削孔の縮径（痩せ細り）は、削孔の全長に亘って生ずることは少なく、地盤の性状、削孔の深度、隣接施工する置換コラムの間隔、等によって生ずる位置は変化し、一定ではない。従って、擦り付け突起４ａ、４ｂが設けられる掘削ロッド１ａの位置は、削孔のその縮径が生ずる範囲をカバーできる位置に設けられていればよい。しかし削孔毎に縮径が生ずる範囲を特定することは困難であるので、掘削ロッド１ａの下方部に設けるのが、削孔の孔底に近い部分を除くほぼ全長の範囲に亘って擦り付け締め固めができて、削孔内周壁面周辺地盤を強化できるので好ましい。これらの擦り付け突起４ａ、４ｂは掘削ロッド１ａに対し一体に設けられ、掘削ロッド１ａや円錐ヘッド２と同等の金属、例えば鋼材からなる。これらの擦り付け突起４ａ、４ｂの掘削ロッド１ａに対する取り付けはボルトナットなどの締結部材を用いて、或は溶接などによって堅固になされている。擦り付け突起４ａ、４ｂは同一形状、サイズをなし、全体に同一の肉厚となっている。
【００３３】
これらの擦り付け突起４ａ、４ｂは、掘削ロッド１ａとともに回転しながら地盤の掘削中に、掘削ロッド１ａの掘進によって作られる削孔の削孔壁に圧接して、この削孔壁の所定領域（厚みおよび上下方向の長さ）に亘ってこれを拡張する方向に擦り付けながら、締め固め（圧縮）可能とする肉厚サイズとされる。また、擦り付け突起４ａ、４ｂの幅および上下方向の長さｈは、掘削ロッド１ａの駆動トルク、擦り付け突起４ａ、４ｂの削孔壁面に対する摺動抵抗、地盤の部分崩落防止等を考慮して決められる。擦り付け突起４ａ、４ｂの長さｈは、掘削ロッド１ａの径Ｄの１乃至２倍程度の長さを好ましい長さとして例示できる。
【００３４】
かかる構成になる水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａによる水硬性固化材液置換コラムの築造手順は、基本的に前述と同様の手順で実施される。すなわち、掘削ロッド１ａを回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、その後掘削ヘッド２の吐出口２ｂより水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッド１ａを回転させながら引き上げ、その削孔内を水硬性固化材液で充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する。
【００３５】
この場合において、掘削ロッド１ａによる前記掘進時および回転しての引き上げ時は、掘削ロッド１ａ径とほぼ同等径に掘削された削孔壁面を、その掘削直後に擦り付け突起４ａ、４ｂの外側面（外周面）が摺接状態にて押圧する。このため、擦り付け突起４ａ、４ｂは削孔径を拡張する方向にその削孔壁面に擦り付ける。この擦り付け時の押圧力を受けて、削孔壁周辺の地盤は所定の厚みに亘って前記方向に圧縮され、これらの圧縮部位の土砂の密度が格段に高められる。従って、密度が高められた地盤の圧縮強度、剪断強度が顕著に高められ、その強度が高められた地盤以外の部位から印加される外力、例えば、当該コラムの水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、他の水硬性固化材液置換コラムが近傍に施工された際に側圧を受けて、土砂の移動やひずみが生じたとしても、この削孔壁の強度をその応力に対抗させることが可能になる。
【００３６】
なお、前記実施の形態では、擦り付け突起４ａ、４ｂの表面から左右の側面に連続する左右の角部Ｐが、表面から側面に鋭角で連続する角部Ｐとなっていると、施工時に擦り付け突起４ａ、４ｂの該角部Ｐが削孔壁面の土砂を削り落とすし、掘削ロッド１ａの回転抵抗も増加するので、擦り付け突起４ａ、４ｂの該角部Ｐは、鈍角とするのがよく、円弧面（テーパ面も含む）とするのがさらに好ましい。これにより削孔内周壁面を削り落とすこともなく、その削孔内周壁面に滑らかに摺接させることができ、回転抵抗も少なくし、擦り付け効果を高めることができる。擦り付け突起４ａ、４ｂは、掘削ロッド１ａとともに回転しながら、掘削ロッド１ａの掘進によって作られる削孔の削孔壁に接して、これを所定幅に亘って拡張する方向に擦り付けながら地盤固めし、削孔壁の強度を高めることができる。また、掘削ロッド１ａに設けられる擦り付け突起４ａ、４ｂは、必要に応じ１個または３個以上とすることは任意である。１個の場合には、掘削ロッド１ａが回転中に偏心作動しないような措置を採ることが肝要であり、３個以上の場合には、掘進時貫入抵抗の増大や掘削ロッド１ａへの取り付け作業の煩雑化およびコストアップなどを考慮して採用する。
【００３７】
図６は、前記図４および図５に示す実施の形態の変形例を示す斜視図である。本例は、図４に示す実施の形態における掘削ロッド１ａに設けた擦り付け突起４ａ、４ｂの上下端をテーパ状（円弧状も含む）５にしたものであり、他は図４に示す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。
この実施の形態の構成によれば、擦り付け突起４ａ、４ｂの上下端がテーパ状（円弧状も含む）５となっているので、掘進時の掘進抵抗を減少でき、引き上げ時の孔壁削りを防ぐことができる。
【００３８】
なお、掘削ヘッド２は、前記スパイラル翼２ａに替えて円錐ヘッドの周面に沿う縦方向の突条を設けてもよい。図７は、円錐ヘッドの周面に沿う縦方向の突条を設けた掘削ヘッドを示す要部の斜視図である。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１２が複数（本例では４個）設けられ、この突条１２と重複しない部分に水硬性固化材液の吐出口２ｂ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１２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、対称位置に複数を設けると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１２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１２の最大回転径は、掘削ロッド１ａの回転径以下とする。
【００３９】
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１２が設けられた円錐形状であるので、突条１２での地盤の掘削が良好に行われ、突条１２で掘削した土砂は、突条１２で案内され円錐ヘッド２の周面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。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、水硬性固化材液の流路１ｄを有する掘削ロッド１ａ下端部に、流路１ｄに通じる吐出口２ｂを有する掘削ヘッド２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１ａを回転しつつ地盤の所定深度まで掘削し、その後掘削ロッド１ａを回転しつつ、もしくは無回転で引き上げ、該削孔内に水硬性固化材液を充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する場合に、前記掘削ロッド１ａに設けた擦り付け突起３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを、削孔径を拡張する方向に前記擦り付け突起３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを削孔壁面に擦り付けるようにしている。
【００４１】
これにより、削孔壁面の周辺地盤の密度が所定の厚み内で高められ、この部位における地盤強度が高められる。従って、このように拡径された削孔内に水硬性固化材液が充填され、その水硬性固化材液がまだ固まらない段階で、その削孔位置に近傍の周辺地盤に別の水硬性固化材液置換コラムの施工がなされることがあっても、水硬性固化材液が充填された削孔内径の過度の縮小や変形を抑制することができ、削孔径の縮小や変形が生じたとしても計画した築造径を確保することができる。この結果、削孔の縮径に伴う水硬性固化材液の過剰な上昇や溢れ出しを未然に防止できたり、少なくすることができる。また、掘削ロッド１ａを削孔から引き抜いた後に、削孔付近の地盤に弾性戻りを生じても充填された固化材液置換コラムの外径を計画設計内の長さ、外径サイズに収めることができる。そしてかかる効果を、掘削ロッド１ａの掘削作業中に擦り付け突起３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを削孔壁面に擦り付けるという簡単な動作によって、削孔への水硬性固化材液の充填を迅速かつスムースに実施できる。そして、かかる効果を、掘削ロッド１ａの外周に擦り付け突起３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを設けるという簡単かつ安価な構成により得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、地盤を掘削してできた削孔径の縮小を見込んで、その削孔径を拡張する方向へ加圧することで削孔周辺の地盤を強固にし、削孔径が縮小することがあっても計画設計通りの断面積および強度を持つ水硬性固化材液コラムを築造できるという効果を有し、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築造装置等に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
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（流路）
２  円錐ヘッド  
２ａ  スパイラル翼
２ｂ  吐出口
２ｃ  逆流防止弁
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ  擦り付け突起
５  擦り付け突起の上下端テーパ部
１２  突条
【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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