JP2006307628A - コラムの置換築造方法及び置換コラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来の深層混合処理工法やハイグレードソイル工法等における課題を解決し、地上のミキサーで混練したときとほぼ同じ品質の置換コラムを得る。
【解決手段】 先端に掘削部を有すスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該スクリューオーガを正回転または実質的に無回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該スクリューオーガを逆回転乃至正回転させながら引き上げる。
【選択図】 図１
【解決手段】 先端に掘削部を有すスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該スクリューオーガを正回転または実質的に無回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該スクリューオーガを逆回転乃至正回転させながら引き上げる。
【選択図】 図１
Description
この発明は、土木・建築構造物の基礎工法としてのコラムの置換築造方法および置換コラムに関する。
土木・建築構造物の基礎工法として、従来、深層混合処理工法、流動化処理土工法、ＰＩＰ杭工法およびＲＧパイル工法等が提案されている。
深層混合処理工法は、地盤中に掘削撹拌混合装置を挿入し、固化材を填充しながら同時に原地盤と撹拌混合することにより、地盤中に円柱状の地盤改良体を築造する工法（例えば、特許文献１参照）であり、掘削撹拌混合装置を地盤中に掘進させる時に固化材を填充する方法と、逆に上方へ引上げるときに固化材を填充する方法がある。また、固化材は水と撹拌混合してスラリー状にして使用する方法と、固化材を粉末状のまま使用する方法とがある。
流動化処理土工法は、連続スパイラルオーガにより掘削排土した土砂を地上のミキサーで固化材と混合し、ソイルセメントとした後、該ソイルセメントを掘削した場所に再び戻すことにより地盤改良を行うものである（例えば、特許文献２および３参照）。
ＰＩＰ杭工法は、連続したフライトをもつオーガの中空のシャフトの頭部に駆動装置を取り付け、この装置全体を櫓に吊り下げ、地中に回転させながら所定の深さまで掘削し、所定の深さに達したら、シャフト先端部よりモルタルを圧入しながら徐々に引上げることによってモルタル杭を造成し、オーガ引上げ後ただちに鉄筋篭または形鋼をモルタル杭の中に建て込むものである（例えば、特許文献４および非特許文献１参照）。
また、ＲＧパイル工法は、中空軸を有するアースオーガの回転により土砂を上方に排除しながら所定の深さまで掘削し、次にオーガを引上げつつ、中空軸先端オーガヘッドの噴出口からモルタルを圧入して地中に場所打パイルを造成するものである（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００３−２４７２２８号公報（請求項３、０００２）
特開平８−２６０４５０号公報（請求項１）
特許第３２８０７１０号公報（請求項１）
特許第３３０６４６０号公報（０００２）
地下連続壁工法 設計・施工ハンドブック 社団法人日本建設機械化協会編 技報堂出版株式会社発行(第４２７頁〜第４３０頁)
深層混合処理工法は、地盤中に掘削撹拌混合装置を挿入し、固化材を填充しながら同時に原地盤と撹拌混合することにより、地盤中に円柱状の地盤改良体を築造する工法（例えば、特許文献１参照）であり、掘削撹拌混合装置を地盤中に掘進させる時に固化材を填充する方法と、逆に上方へ引上げるときに固化材を填充する方法がある。また、固化材は水と撹拌混合してスラリー状にして使用する方法と、固化材を粉末状のまま使用する方法とがある。
流動化処理土工法は、連続スパイラルオーガにより掘削排土した土砂を地上のミキサーで固化材と混合し、ソイルセメントとした後、該ソイルセメントを掘削した場所に再び戻すことにより地盤改良を行うものである（例えば、特許文献２および３参照）。
ＰＩＰ杭工法は、連続したフライトをもつオーガの中空のシャフトの頭部に駆動装置を取り付け、この装置全体を櫓に吊り下げ、地中に回転させながら所定の深さまで掘削し、所定の深さに達したら、シャフト先端部よりモルタルを圧入しながら徐々に引上げることによってモルタル杭を造成し、オーガ引上げ後ただちに鉄筋篭または形鋼をモルタル杭の中に建て込むものである（例えば、特許文献４および非特許文献１参照）。
また、ＲＧパイル工法は、中空軸を有するアースオーガの回転により土砂を上方に排除しながら所定の深さまで掘削し、次にオーガを引上げつつ、中空軸先端オーガヘッドの噴出口からモルタルを圧入して地中に場所打パイルを造成するものである（例えば、非特許文献１参照）。
前記深層混合処理工法においては、次のような課題がある。
（１）固化材を填充しながら同時に原地盤と撹拌混合することにより、地盤中に地盤改良体を築造する工法であるため、改良対象地盤の土質の構成や物性が一定でないことに起因して、改良土の品質は特に一軸圧縮強度のバラツキが大きいという欠点がある。そのため、改良する目標強度をバラツキに相応する分だけ設計強度よりも大きくしなければならず、固化材添加量が増え、不経済であった。
（２）深層混合処理工法においては、粘着力の大きな粘性土地盤では共回り現象の発生により混合不良が発生し、目標とする品質を確保出来ないことが多かった。
（３）有機質土やピート等の有機質分が多量に含まれている土層やロームや赤ボク黒ボク等の火山灰質粘性土では改良土の硬化不良が発生したりして、目標とする品質を確保出来ないことが多かった。
（４）有機質分が多量に含まれている地盤では、固化材添加量を多く必要とするため、不経済であった。
（５）地盤が複数の土層で構成されている場合は、強度発現が最も低い土層に必要な固化材添加量で全深度範囲に吐出するため、他の土層部分には必要以上の量の固化材を添加しなければならず、不経済であった。また、その分だけ建設発生土（残土）量が増え、環境に対する負荷が大きかった。
（６）撹拌混合が確実に行われたとしても、ソイルセメントの発現強度は改良対象の土質に依存するため、事前に予想していない土質が出現した場合には改良強度が目標値に達せず不良工事になる恐れがあった。
（７）建築基礎に使用される深層混合処理工法では改良強度が１〜３Ｎ／ｍｍ２程度であり、これに起因して、ラップルコンクリートに比較して同一荷重を支持するのにより広い面積を改良する必要があった。これに伴い、地盤改良に要する改良対象土量が増えるのみならず、基礎のフーチング体積も増えるため、建設コストが増大していた。
（１）固化材を填充しながら同時に原地盤と撹拌混合することにより、地盤中に地盤改良体を築造する工法であるため、改良対象地盤の土質の構成や物性が一定でないことに起因して、改良土の品質は特に一軸圧縮強度のバラツキが大きいという欠点がある。そのため、改良する目標強度をバラツキに相応する分だけ設計強度よりも大きくしなければならず、固化材添加量が増え、不経済であった。
（２）深層混合処理工法においては、粘着力の大きな粘性土地盤では共回り現象の発生により混合不良が発生し、目標とする品質を確保出来ないことが多かった。
（３）有機質土やピート等の有機質分が多量に含まれている土層やロームや赤ボク黒ボク等の火山灰質粘性土では改良土の硬化不良が発生したりして、目標とする品質を確保出来ないことが多かった。
（４）有機質分が多量に含まれている地盤では、固化材添加量を多く必要とするため、不経済であった。
（５）地盤が複数の土層で構成されている場合は、強度発現が最も低い土層に必要な固化材添加量で全深度範囲に吐出するため、他の土層部分には必要以上の量の固化材を添加しなければならず、不経済であった。また、その分だけ建設発生土（残土）量が増え、環境に対する負荷が大きかった。
（６）撹拌混合が確実に行われたとしても、ソイルセメントの発現強度は改良対象の土質に依存するため、事前に予想していない土質が出現した場合には改良強度が目標値に達せず不良工事になる恐れがあった。
（７）建築基礎に使用される深層混合処理工法では改良強度が１〜３Ｎ／ｍｍ２程度であり、これに起因して、ラップルコンクリートに比較して同一荷重を支持するのにより広い面積を改良する必要があった。これに伴い、地盤改良に要する改良対象土量が増えるのみならず、基礎のフーチング体積も増えるため、建設コストが増大していた。
また、前記流動化処理土工法にも次のような課題がある。
（１）地上のミキサーで現地の土砂と固化材を混合するため、現地発生土砂を使用するので、施工対象地盤の土質の物性に起因して、改良後の品質は施工対象地盤毎にバラツキが大きいという欠点がある。また、現地の土砂と固化材を混合するため、特に現地土砂が有機質土の場合、所要の一軸強さを得るために多量のセメントを必要とし、不経済となる場合がある。
（２）掘削土砂を地上へ排出し、それを地上のミキサーで固化材と混合してスラリー状のセメントミルクとし、再び元の位置へ戻す工程であるため、施工工程が増え、コストが高い。
（３）一時的とはいえ、改良すべき箇所の土砂を掘削し除去するため、それまでの上載荷重による応力バランスが崩れて支持地盤が緩む。そのため、掘削底地盤の支持力が低下する。
（４）土砂を除去した底面の処理を丁寧にしないと、場所打ち杭の先端スライムと同様な初期沈下の問題が発生する。
（１）地上のミキサーで現地の土砂と固化材を混合するため、現地発生土砂を使用するので、施工対象地盤の土質の物性に起因して、改良後の品質は施工対象地盤毎にバラツキが大きいという欠点がある。また、現地の土砂と固化材を混合するため、特に現地土砂が有機質土の場合、所要の一軸強さを得るために多量のセメントを必要とし、不経済となる場合がある。
（２）掘削土砂を地上へ排出し、それを地上のミキサーで固化材と混合してスラリー状のセメントミルクとし、再び元の位置へ戻す工程であるため、施工工程が増え、コストが高い。
（３）一時的とはいえ、改良すべき箇所の土砂を掘削し除去するため、それまでの上載荷重による応力バランスが崩れて支持地盤が緩む。そのため、掘削底地盤の支持力が低下する。
（４）土砂を除去した底面の処理を丁寧にしないと、場所打ち杭の先端スライムと同様な初期沈下の問題が発生する。
さらに、ＰＩＰ杭工法およびＲＧパイル工法にも次のような課題がある。
（１）モルタル製造に用いる細骨材の水分管理が必要であり、現実的に品質のバラツキが生ずる。
（２）モルタルは細骨材を含有しているため、モルタルはフロー値が１８〜２０秒の流動性の高いものを使用せざるを得なく、ブリージングが発生しやすくなるばかりか、モルタルの流動性が高いため、掘削土砂等がモルタル中に落ち込み、モルタル中に土砂等が塊状に混入される。
（３）砂質、砂質シルト層などでは、前記したようにモルタルの流動性が高いため、湧水、地下水圧を伴い孔壁崩壊が起るので、掘削に際しベントナイト泥水、またはこれに少量のセメントを混合したものを用いる必要がある。また、ベントナイトは産業廃棄物に指定されている汚泥となるため後の処理に莫大な費用が発生する。
（４）その結果、モルタル柱底面と支持地盤との間にスライム層が形成されるため、スライム処理工程が必要となる。
（５）また、ＰＩＰ杭工法およびＲＧパイル工法では、前記したようにモルタルの流動性が高いため、地表面までモルタルで充填する必要があり、また、モルタル充填後、鉄筋篭等を挿入するため、結果として根切り時の頭部整形が困難となる。
この発明の目的は、このような課題を解決することであり、対象地盤の性状に左右されず、安定した品質のコラムの築造方法を提供することであり、安定した品質のコラムを提供することである。
（１）モルタル製造に用いる細骨材の水分管理が必要であり、現実的に品質のバラツキが生ずる。
（２）モルタルは細骨材を含有しているため、モルタルはフロー値が１８〜２０秒の流動性の高いものを使用せざるを得なく、ブリージングが発生しやすくなるばかりか、モルタルの流動性が高いため、掘削土砂等がモルタル中に落ち込み、モルタル中に土砂等が塊状に混入される。
（３）砂質、砂質シルト層などでは、前記したようにモルタルの流動性が高いため、湧水、地下水圧を伴い孔壁崩壊が起るので、掘削に際しベントナイト泥水、またはこれに少量のセメントを混合したものを用いる必要がある。また、ベントナイトは産業廃棄物に指定されている汚泥となるため後の処理に莫大な費用が発生する。
（４）その結果、モルタル柱底面と支持地盤との間にスライム層が形成されるため、スライム処理工程が必要となる。
（５）また、ＰＩＰ杭工法およびＲＧパイル工法では、前記したようにモルタルの流動性が高いため、地表面までモルタルで充填する必要があり、また、モルタル充填後、鉄筋篭等を挿入するため、結果として根切り時の頭部整形が困難となる。
この発明の目的は、このような課題を解決することであり、対象地盤の性状に左右されず、安定した品質のコラムの築造方法を提供することであり、安定した品質のコラムを提供することである。
この発明は、このような課題を解決せんと提案されたものであり、この発明のコラムの置換築造方法は、先端に掘削部を有するスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該オーガを正回転または実質的に無回転で引上げコラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該オーガを逆回転乃至正回転させながら引上げることにより、地盤土が填充材で置換されたコラムとすることを特徴とする。
この発明でスクリューオーガの正回転とは、地盤の掘削土がスクリューオーガで地上側に排土される回転を指す。また、実質的に無回転という表現は、回転させていない状態や実質的に回転しないとみなせる非常に低速な回転数で正回転や逆回転する状態を含む表現である。さらに、逆回転乃至正回転という表現には実質的に無回転の場合も含んだ表現である。
この置換コラムの置換築造方法によれば、原地盤と填充材を撹拌混合することがないので地上のミキサーで混練した状態品質とほぼ同じ品質の硬化体（コラム）を得ることができるし、深層混合処理工法によるコラムに比べて品質のバラツキを非常に小さくすることができるし、また、固化体（コラム）の強度を任意に設定し、それを実現することが容易に出来るし、所定の置換範囲内を置換しその上方の非置換範囲に土砂を排土せずにそのまま残置することが可能となる。
この発明でスクリューオーガの正回転とは、地盤の掘削土がスクリューオーガで地上側に排土される回転を指す。また、実質的に無回転という表現は、回転させていない状態や実質的に回転しないとみなせる非常に低速な回転数で正回転や逆回転する状態を含む表現である。さらに、逆回転乃至正回転という表現には実質的に無回転の場合も含んだ表現である。
この置換コラムの置換築造方法によれば、原地盤と填充材を撹拌混合することがないので地上のミキサーで混練した状態品質とほぼ同じ品質の硬化体（コラム）を得ることができるし、深層混合処理工法によるコラムに比べて品質のバラツキを非常に小さくすることができるし、また、固化体（コラム）の強度を任意に設定し、それを実現することが容易に出来るし、所定の置換範囲内を置換しその上方の非置換範囲に土砂を排土せずにそのまま残置することが可能となる。
前記填充材は、セメント単独でもよく、他に混和材や混和剤を含んでいるものでもよく、填充材は特に制限されるものではないが、土砂や骨材を含まない填充材である必要がある。なお、この発明では、骨材とはコンクリートでいう細骨材や粗骨材を意味し、高炉スラグやフライアシュ等の粉体は骨材ではない。
土砂や骨材を含む填充材を使用すると前記したような欠点が生じる。特に好ましい填充材として水硬性を有する粉体とポゾラン性を有する粉体と水を主成分とする混合物からなり、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーがテーブルフロー値で１５０〜４００ｍｍである填充材を経済的かつ置換性において好ましいものとして例示することができる。
この特に好ましい填充材によれば、安価なフライアッシュや高炉スラグ粉体を填充材に使用することにより、填充材のコストを下げることが出来るし、填充材の配合を調整することにより、任意の強度を発現するようにすることが可能になる。また、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーを、テーブルフロー値で１５０〜４００ｍｍ、好ましくは１５０〜３３０ｍｍに設定することで、掘削孔内における流動充填性を確保し、また孔壁崩壊を防ぎ、さらに置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーを、テーブルフロー値で１５０ｍｍ〜４００ｍｍとするのは、１５０ｍｍ未満では、施工時に時間がかかりすぎるか、施工不能になり、４００ｍｍを超えると固化体中に土砂が多く混入される可能性が高くなるためである。
また、填充材を該オーガ先端部に供給するためのポンプとして所定の能力を有するものであれば、チューブ式ポンプやプランジャー式ポンプも使用可能であるが、特にスネーク式ポンプ（スクリュー式ポンプ）により填充材を該オーガ先端部に供給し、該填充材を該オーガ先端部から吐出するようにすると、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーが低い（硬い）もの（例えば、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンステンシーがテーブルフロー値で１５０〜２６０ｍｍのもの）でも施工できるので特に好ましい。
土砂や骨材を含む填充材を使用すると前記したような欠点が生じる。特に好ましい填充材として水硬性を有する粉体とポゾラン性を有する粉体と水を主成分とする混合物からなり、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーがテーブルフロー値で１５０〜４００ｍｍである填充材を経済的かつ置換性において好ましいものとして例示することができる。
この特に好ましい填充材によれば、安価なフライアッシュや高炉スラグ粉体を填充材に使用することにより、填充材のコストを下げることが出来るし、填充材の配合を調整することにより、任意の強度を発現するようにすることが可能になる。また、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーを、テーブルフロー値で１５０〜４００ｍｍ、好ましくは１５０〜３３０ｍｍに設定することで、掘削孔内における流動充填性を確保し、また孔壁崩壊を防ぎ、さらに置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーを、テーブルフロー値で１５０ｍｍ〜４００ｍｍとするのは、１５０ｍｍ未満では、施工時に時間がかかりすぎるか、施工不能になり、４００ｍｍを超えると固化体中に土砂が多く混入される可能性が高くなるためである。
また、填充材を該オーガ先端部に供給するためのポンプとして所定の能力を有するものであれば、チューブ式ポンプやプランジャー式ポンプも使用可能であるが、特にスネーク式ポンプ（スクリュー式ポンプ）により填充材を該オーガ先端部に供給し、該填充材を該オーガ先端部から吐出するようにすると、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーが低い（硬い）もの（例えば、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンステンシーがテーブルフロー値で１５０〜２６０ｍｍのもの）でも施工できるので特に好ましい。
また、この発明のコラムの置換築造方法で使用可能なスクリューオーガとして、スパイラル翼が連続スパイラルスクリューであるオーガ、スパイラル翼が断続スパイラルスクリューであるオーガ、オーガが少なくともコラム築造長に相当する長さの円筒形のケーシングに覆われているオーガおよびスパイラル翼が複数の断続スパイラルスクリューからなり、かつ該断続スパイラルスクリューのうち少なくともコラム築造に直接関わる部分には外周に円筒状のリングが固設してあるオーガ、等を挙げることができる。
スパイラル翼が連続スパイラルスクリューであるオーガによれば、汎用的なスパイラルスクリューオーガを使用することにより、容易に置換作業が出来る。
スパイラル翼が断続スパイラルスクリューであるオーガによれば、砂質地盤や礫質地盤のような崩壊性の地盤では、連続スパイラルスクリューで掘進すると、必要以上に掘削土を排出する可能性があるので、断続スパイラルスクリューオーガを使用することにより、排土量を低下させ、周辺地盛の乱れを少なくすることが出来る。その結果として周辺地盤や支持地盤の乱れを少なくすることができる。また、断続スパイラルスクリューの外径は掘削翼径と同一である必要はなく、小径にすればさらに排土量を低下させることが可能になる。
また、オーガが少なくともコラム築造長に相当する長さの円筒形のケーシングに覆われているオーガによれば、削孔周辺部の土砂をスパイラルスクリューにより過剰に引き込むことを防ぐため、周辺地盤を緩めることなく、原地盤との置換がより確実になる。それと共に支持地盤が緩められることなく、置換したコラムの支持力が低下することがない。前記円筒形のケーシングは、スクリューオーガと同軸的に、かつ相対的に正逆回転可能に装着されているか、または独立に回転可能に装着されている。また、ケーシングは回転不能に装着されていてもよい。
さらに、スパイラル翼が複数の断続スパイラルスクリューからなり、かつ該断続スパイラルスクリューのうち少なくともコラム築造に直接関わる部分には外周に円筒状のリングが固設してあるオーガによれば、簡便な装置でケーシングを使用するときと同様に確実な原地盤との置換ができる。また、地上に引上げたオーガの土砂落とし作業がケーシングを使用するときに比べて容易に出来る。
スパイラル翼が断続スパイラルスクリューであるオーガによれば、砂質地盤や礫質地盤のような崩壊性の地盤では、連続スパイラルスクリューで掘進すると、必要以上に掘削土を排出する可能性があるので、断続スパイラルスクリューオーガを使用することにより、排土量を低下させ、周辺地盛の乱れを少なくすることが出来る。その結果として周辺地盤や支持地盤の乱れを少なくすることができる。また、断続スパイラルスクリューの外径は掘削翼径と同一である必要はなく、小径にすればさらに排土量を低下させることが可能になる。
また、オーガが少なくともコラム築造長に相当する長さの円筒形のケーシングに覆われているオーガによれば、削孔周辺部の土砂をスパイラルスクリューにより過剰に引き込むことを防ぐため、周辺地盤を緩めることなく、原地盤との置換がより確実になる。それと共に支持地盤が緩められることなく、置換したコラムの支持力が低下することがない。前記円筒形のケーシングは、スクリューオーガと同軸的に、かつ相対的に正逆回転可能に装着されているか、または独立に回転可能に装着されている。また、ケーシングは回転不能に装着されていてもよい。
さらに、スパイラル翼が複数の断続スパイラルスクリューからなり、かつ該断続スパイラルスクリューのうち少なくともコラム築造に直接関わる部分には外周に円筒状のリングが固設してあるオーガによれば、簡便な装置でケーシングを使用するときと同様に確実な原地盤との置換ができる。また、地上に引上げたオーガの土砂落とし作業がケーシングを使用するときに比べて容易に出来る。
また、スクリューオーガの先端に有する掘削部として、スクリューオーガ先端に設けられた掘削翼およびスクリューオーガ先端に位置するスパイラル翼先端に設けられた掘削爪を例示できる。この掘削翼の掘削爪およびスパイラル翼先端の掘削爪は、掘削（特に硬質地盤）において威力を発揮するが、これは平爪であってもよい。
掘削部の存在で掘削効率が向上する。また、掘削爪を設けたスパイラル翼先端または掘削爪を突設した掘削翼で填充材置換上端部を整形すると、上端部は爪の形状通りに整形されるため、填充材が固結したときに凹凸ができる。したがって、後工程で置換コラム上端面の再整形作業が必要となる。平爪を用いることにより、置換工程で平面状に仕上げることが出来るので再整形作業が不要となる。
掘削部の存在で掘削効率が向上する。また、掘削爪を設けたスパイラル翼先端または掘削爪を突設した掘削翼で填充材置換上端部を整形すると、上端部は爪の形状通りに整形されるため、填充材が固結したときに凹凸ができる。したがって、後工程で置換コラム上端面の再整形作業が必要となる。平爪を用いることにより、置換工程で平面状に仕上げることが出来るので再整形作業が不要となる。
また、この発明の置換コラムは、地盤土が填充材からなるコラムにて置換されていると共に、そのコラムの上方に土砂が存在していることを特徴とする置換コラムであり、先端に掘削部を有するスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該オーガを正回転または実質的に無回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該オーガを逆回転乃至正回転させながら引上げることにより造成されたことを特徴とする前記した構造の置換コラムである。
この置換コラムは、原地盤と填充材が撹拌混合されておらず、地上のミキサーで混練した状態とほぼ同じ状態の品質であるし、品質にばらつきが少ない。それ故、填充材の配合を調整することによって求められる強度のものを容易に提供できる。また、置換範囲上方の残置された土砂が填充材中に落ち込み混入されていないので、品質のよい置換コラムとなる。
この置換コラムは、原地盤と填充材が撹拌混合されておらず、地上のミキサーで混練した状態とほぼ同じ状態の品質であるし、品質にばらつきが少ない。それ故、填充材の配合を調整することによって求められる強度のものを容易に提供できる。また、置換範囲上方の残置された土砂が填充材中に落ち込み混入されていないので、品質のよい置換コラムとなる。
この発明のコラムの置換築造方法および置換コラムによれば、次のような効果を奏する。
（１）この発明のコラムの置換築造方法によれば、従来の工法に使用されていた流動性の高いモルタルに比べると、この発明に使用する填充材は極めて流動性を低くすることができるため、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。その結果、地上のミキサーで混練したときとほぼ同じ状態の品質のコラムの築造ができ、一軸圧縮強度のバラツキの小さい置換コラムの築造ができる（請求項１）。
（２）また、従来の工法に使用されていた流動性の高いモルタルに比べると、この発明に使用する填充材は極めて流動性を低くすることができるため、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。その結果所定の置換範囲内を置換しその上方の非置換範囲の土砂を排土せずにそのまま残すことが可能となる（請求項１）。
（３）（１）と同様の理由から、深層混合処理工法によるコラムに比べて品質のバラツキを非常に小さくすることができる。
（４）また、同様の理由から、固化体の強度を任意に設定し、それを実現することが容易に出来る。
（５）填充材の配合を調整することにより、任意の強度を発現するようにすることが可能になる。
（６）安価なフライアッシュや高炉スラグ粉体を混和材として填充材に使用した場合は、填充材のコストを下げることが出来る。
（１）この発明のコラムの置換築造方法によれば、従来の工法に使用されていた流動性の高いモルタルに比べると、この発明に使用する填充材は極めて流動性を低くすることができるため、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。その結果、地上のミキサーで混練したときとほぼ同じ状態の品質のコラムの築造ができ、一軸圧縮強度のバラツキの小さい置換コラムの築造ができる（請求項１）。
（２）また、従来の工法に使用されていた流動性の高いモルタルに比べると、この発明に使用する填充材は極めて流動性を低くすることができるため、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込むことを防ぐことが出来る。その結果所定の置換範囲内を置換しその上方の非置換範囲の土砂を排土せずにそのまま残すことが可能となる（請求項１）。
（３）（１）と同様の理由から、深層混合処理工法によるコラムに比べて品質のバラツキを非常に小さくすることができる。
（４）また、同様の理由から、固化体の強度を任意に設定し、それを実現することが容易に出来る。
（５）填充材の配合を調整することにより、任意の強度を発現するようにすることが可能になる。
（６）安価なフライアッシュや高炉スラグ粉体を混和材として填充材に使用した場合は、填充材のコストを下げることが出来る。
（７）汎用的なスパイラルスクリューオーガを使用することにより、容易に置換作業が出来る（請求項２）。
（８）砂質地盤や礫質地盤のような崩壊性の地盤では、連続スパイラルスクリューで掘進すると、必要以上に掘削土を排出する可能性があるので、断続スパイラルスクリューオーガを使用することにより、排土量を低下させ、周辺地盛の乱れを少なくすることが出来る（請求項３）。
（９）断続スパイラルスクリューの外径は掘削翼径と同一である必要はなく、小径にすればさらに排土量を低下させることが可能になる（請求項３）。
（１０）円筒状のケーシングを備えるオーガにすると、原地盤との置換がより確実となり、品質のよい置換コラムが築造できる（請求項４）。
（１１）リング付き断続スパイラルスクリューを使用することにより、簡便な装置で確実な原地盤との置換ができる（請求項５）。
（８）砂質地盤や礫質地盤のような崩壊性の地盤では、連続スパイラルスクリューで掘進すると、必要以上に掘削土を排出する可能性があるので、断続スパイラルスクリューオーガを使用することにより、排土量を低下させ、周辺地盛の乱れを少なくすることが出来る（請求項３）。
（９）断続スパイラルスクリューの外径は掘削翼径と同一である必要はなく、小径にすればさらに排土量を低下させることが可能になる（請求項３）。
（１０）円筒状のケーシングを備えるオーガにすると、原地盤との置換がより確実となり、品質のよい置換コラムが築造できる（請求項４）。
（１１）リング付き断続スパイラルスクリューを使用することにより、簡便な装置で確実な原地盤との置換ができる（請求項５）。
（１２）掘削部の存在で掘削効率が向上する。また、掘削爪を設けたスパイラル翼先端または掘削爪を突設した掘削翼で填充材置換上端部を整形すると、上端部は爪の形状通りに整形されるため、填充材が固結したときに凹凸ができる。したがって、後工程で置換コラム上端面の再整形作業が必要となる。平爪を用いることにより、置換工程で平面状に仕上げることが出来るので再整形作業が不要となる（請求項６、７）。
（１３）また、この発明の置換コラムは、原地盤と填充材が撹拌混合されておらず、地上のミキサーで混練したときと同じ状態の品質のもので置換されているので高品質であるし、品質にバラツキが少ない（請求項８、９）。
（１４）置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込み混入されていないので品質の高いものとなる（請求項８、９）。
この発明の置換コラムは高い品質のものとすることができるので、従来の地盤改良コラムに比して同一荷重を支持するために少ない面積のコラムで充分となる。そのため基礎のフーチング体積も少なくなり、フーチングのコンクリート量の低減のみならず、フーチング構築に伴う建設発生土の減少を図ることが可能となり、建設コストを大幅に縮減することができる。
また、フライアッシュや高炉スラグ粉体を填充材に使用した場合は、安価に提供できるし、填充材の配合を調整することによって求める強度のものを提供できる。
（１４）置換範囲上方の土砂が置換されて填充材中に落ち込み混入されていないので品質の高いものとなる（請求項８、９）。
この発明の置換コラムは高い品質のものとすることができるので、従来の地盤改良コラムに比して同一荷重を支持するために少ない面積のコラムで充分となる。そのため基礎のフーチング体積も少なくなり、フーチングのコンクリート量の低減のみならず、フーチング構築に伴う建設発生土の減少を図ることが可能となり、建設コストを大幅に縮減することができる。
また、フライアッシュや高炉スラグ粉体を填充材に使用した場合は、安価に提供できるし、填充材の配合を調整することによって求める強度のものを提供できる。
以下、この発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態を施工工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す正面説明図である。
先ず、図１（ａ）に示すようにスクリューオーガ６を地盤Ｇの杭心位置にセットし、次に図１（ｂ）に示すようにスクリューオーガ６を正回転させながらコラムの所定深度まで掘進する。スクリューオーガ６が所定深度に到達したら掘進を停止し、図１（ｃ）に示すようにスクリューオーガ６の先端部７ａの吐出口１１より填充材を吐出しつつ、スクリューオーガ６を正回転または実質的に無回転で引上げる。この時の填充材の吐出量は、スクリューオーガ６の引上げ量に見合う（相当する）量とすることが、スクリューオーガ６の下方にスクリューオーガ６の引上げによる空洞部を発生させずに原地盤土と置換できるので好ましい。なお、図１（ｃ）ではスクリューオーガ６を正回転で引上げる状態を示している。このスクリューオーガ６の引上げが、図１（ｄ）に示すように置換予定上端位置（空掘り部１５を残す位置）まで到達したら填充材の吐出を停止させ、その後スクリューオーガ６を逆回転乃至正回転させながら引上げる。なお、置換上端位置で填充材の吐出停止時にオーガの引上げを一旦停止して、スクリューオーガの回転のみを継続すれば、置換コラムの上端部の整形性が向上する。この図１（ｄ）では逆回転させながら引上げる状態を示している。スクリューオーガ６の逆回転では、掘削土は排出されにくいので、図１（ｅ）に示すように地上側に空掘り部１５（掘削土のみで填充材が存在しない部分）を残した所定長の置換コラム１４が築造される。
図１はこの発明の実施の形態を施工工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す正面説明図である。
先ず、図１（ａ）に示すようにスクリューオーガ６を地盤Ｇの杭心位置にセットし、次に図１（ｂ）に示すようにスクリューオーガ６を正回転させながらコラムの所定深度まで掘進する。スクリューオーガ６が所定深度に到達したら掘進を停止し、図１（ｃ）に示すようにスクリューオーガ６の先端部７ａの吐出口１１より填充材を吐出しつつ、スクリューオーガ６を正回転または実質的に無回転で引上げる。この時の填充材の吐出量は、スクリューオーガ６の引上げ量に見合う（相当する）量とすることが、スクリューオーガ６の下方にスクリューオーガ６の引上げによる空洞部を発生させずに原地盤土と置換できるので好ましい。なお、図１（ｃ）ではスクリューオーガ６を正回転で引上げる状態を示している。このスクリューオーガ６の引上げが、図１（ｄ）に示すように置換予定上端位置（空掘り部１５を残す位置）まで到達したら填充材の吐出を停止させ、その後スクリューオーガ６を逆回転乃至正回転させながら引上げる。なお、置換上端位置で填充材の吐出停止時にオーガの引上げを一旦停止して、スクリューオーガの回転のみを継続すれば、置換コラムの上端部の整形性が向上する。この図１（ｄ）では逆回転させながら引上げる状態を示している。スクリューオーガ６の逆回転では、掘削土は排出されにくいので、図１（ｅ）に示すように地上側に空掘り部１５（掘削土のみで填充材が存在しない部分）を残した所定長の置換コラム１４が築造される。
なお、填充材を吐出しつつ、スクリューオーガ６を、図１（ｃ）に示すように正回転で引上げると、オーガのスパイラル翼上にある土砂や土塊が落下しにくいので、填充材と原位置土との置換がより確実に行なわれやすい。特に原位置土が粘着力の小さな砂質系地盤のときに効果がある。一方、原位置土が粘着力の大きな粘性土のように落下の虞がないような地盤の場合には、実質的に無回転で引上げても土塊が殆ど含まれない置換コラムの築造が可能となる。しかし、原位置土が粘性土の場合であっても正回転でオーガを引上げる方が、思わぬ地層の出現に対応できるので好ましい。
また、置換コラムの周辺地盤が堅固であれば、吐出圧力をスクリューオーガ引上げの補助手段として利用することも可能である。
さらに、上記の図１（ｄ）では、スクリューオーガ６を逆回転させながら引上げて、図１（ｅ）に示すように空掘り部１５に掘削土を残置させたが、空掘り部に掘削土を残置させる必要がない場合、もしくは粘性土のように掘削土がオーガに付着して逆回転しても落下しないような場合には、オーガを実質的に無回転状態、もしくは正回転で引上げても良い。このとき、オーガを無回転で引上げると、オーガ先端部に負圧が発生する可能性が無いとは言えないので、引上げ速度は遅くした方が良い。ただし、回転させた場合には無回転の場合に比べると負圧が発生しにくい。
また、置換コラムの周辺地盤が堅固であれば、吐出圧力をスクリューオーガ引上げの補助手段として利用することも可能である。
さらに、上記の図１（ｄ）では、スクリューオーガ６を逆回転させながら引上げて、図１（ｅ）に示すように空掘り部１５に掘削土を残置させたが、空掘り部に掘削土を残置させる必要がない場合、もしくは粘性土のように掘削土がオーガに付着して逆回転しても落下しないような場合には、オーガを実質的に無回転状態、もしくは正回転で引上げても良い。このとき、オーガを無回転で引上げると、オーガ先端部に負圧が発生する可能性が無いとは言えないので、引上げ速度は遅くした方が良い。ただし、回転させた場合には無回転の場合に比べると負圧が発生しにくい。
上記の図１で使用したスクリューオーガ６は、図２にて正面図で示した連続スクリューオーガであり、オーガ軸７にスパイラル翼８が連続して設けられたスクリューオーガ６である。先端７ａに掘削部９および吐出口１１が設けられている。この図では、スクリューオーガ６の先端に位置するスパイラル翼の先端に設けられた掘削爪１０が該掘削部９に該当する。なお、オーガ軸７の先端に設けられた掘削爪も掘削部の一部であるといえる。また、吐出口１１はオーガ軸７の先端部７ａに下向きに開口しているものでも、オーガ軸７の先端周面部に横向きに開口したものでもよい。この連続スクリューオーガ６は、スパイラル翼８が連続しているので、掘削の際における掘削土の排出の能力は高くなる。
また、図３は、この発明のコラムの置換築造方法における施工機などを説明する模式図である。
この発明の置換コラムの築造は、図３に示すように施工機１とプラント設備２０を用いて施工される。施工機１には、リーダ３が起倒自在に立設されており、このリーダ３にスイベルを備えるオーガモータ４が摺動自在に設けられて構成される。本例においては施工機１としてクローラタイプの台車部２を有しているものを示しているが、車輪を有する台車式でも、台車部が存在しない載置式であってもよい。オーガモータ４は、給進装置５が連結されて進退する。給進装置５としては、吊り上げ、引き込み可能なウインチを挙げることができるが、これは他の手段であってもよい。例えば、駆動モータからのスプロケットを介して駆動伝達されるフィールドチェーン又は油圧シリンダ等を例示できる。図示しないが施工機１をクレーン式施工機として、リーダー３を吊す方式のものでもよい。
また、オーガモータ４は、オーガモータ４に連結したスクリューオーガ６を正逆回転駆動させる駆動機構を内蔵する。従って、オーガモータ４に連結されたスクリューオーガ６には、給進装置５で掘進力および引抜力が付与され、オーガモータ４の駆動機構で正逆の回転力が付与される。従って、オーガモータ４に連結されたスクリューオーガ６は、正回転させながら掘進させることも、正転させながら引上げることも、また、逆回転させながら掘進させることも、逆転させながら引上げることもできるし、実質的に無回転状態にして引き上げることもできる。更に、掘進及び引上げるとき任意の位置で停止させることもできる。
なお、定速制御装置を有する施工管理機器により掘削速度と引上速度を一定に保つことができる。また、流量計により填充材の吐出量を一定に保つことができる。従って、空洞部が発生しないように引上量と吐出量をバランスさせながら原地盤土を填充材に置換することができる。
この発明の置換コラムの築造は、図３に示すように施工機１とプラント設備２０を用いて施工される。施工機１には、リーダ３が起倒自在に立設されており、このリーダ３にスイベルを備えるオーガモータ４が摺動自在に設けられて構成される。本例においては施工機１としてクローラタイプの台車部２を有しているものを示しているが、車輪を有する台車式でも、台車部が存在しない載置式であってもよい。オーガモータ４は、給進装置５が連結されて進退する。給進装置５としては、吊り上げ、引き込み可能なウインチを挙げることができるが、これは他の手段であってもよい。例えば、駆動モータからのスプロケットを介して駆動伝達されるフィールドチェーン又は油圧シリンダ等を例示できる。図示しないが施工機１をクレーン式施工機として、リーダー３を吊す方式のものでもよい。
また、オーガモータ４は、オーガモータ４に連結したスクリューオーガ６を正逆回転駆動させる駆動機構を内蔵する。従って、オーガモータ４に連結されたスクリューオーガ６には、給進装置５で掘進力および引抜力が付与され、オーガモータ４の駆動機構で正逆の回転力が付与される。従って、オーガモータ４に連結されたスクリューオーガ６は、正回転させながら掘進させることも、正転させながら引上げることも、また、逆回転させながら掘進させることも、逆転させながら引上げることもできるし、実質的に無回転状態にして引き上げることもできる。更に、掘進及び引上げるとき任意の位置で停止させることもできる。
なお、定速制御装置を有する施工管理機器により掘削速度と引上速度を一定に保つことができる。また、流量計により填充材の吐出量を一定に保つことができる。従って、空洞部が発生しないように引上量と吐出量をバランスさせながら原地盤土を填充材に置換することができる。
スクリューオーガ６は、中空のオーガ軸７にスパイラル翼８を設けた構成であって、オーガ先端部７ａに掘削部９および吐出口１１を有する。オーガ軸７の中空部もしくは該中心部に設けた管路は、填充材の通路となる。填充材はプラント設備２０において造られ、グラウトホース２５を介し圧送されオーガモータ４のスイベルを介しオーガ軸７の中空部を通り、先端の吐出口１１から吐出される。
なお、吐出口１１は、オーガ軸７の下端面乃至下端部側面に設けることができるが、下端面に設ける方が先端部の置換性の点から好ましい。
なお、吐出口１１は、オーガ軸７の下端面乃至下端部側面に設けることができるが、下端面に設ける方が先端部の置換性の点から好ましい。
一方、プラント設備２０は、図３に示すようにミキサー２１、サイロ２２、水槽２３およびポンプ２４等を備え、填充材原料を水と共にミキサー２１（図３で示したのはグラウトミキサー）で撹拌・混合してスラリー化したものを、ポンプ２４（図３に示したのはチューブポンプ）でグラウトホース２５を介して供給するものである。ポンプの吐出口近傍乃至このグラウトホース２５の途中には、流量計２６が配置される。ポンプの吐出口近傍乃至このグラウトホース２５の途中に配置した流量計２６により、填充材の供給量が判り、オーガ引上げにより生ずる空隙量に見合うように填充材の供給量を管理する。
また、図４に示すようにポンプ２４をスネーク式ポンプ（スクリュー式ポンプ）とすると、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーが低いものでも填充材を該オーガ先端部に供給し、該填充材を該オーガ先端部から吐出するようにして施工できるので特に好ましい。このようにコンシステンシーが低い（硬い）ものでも図４に示したパン式強制練りミキサーを用いることにより混練可能である。ミキサーは低コンシステンシーの填充材（粘度の高い填充材）を混合できればよく、更に単位時間当りの混合量を増やすためには、コンクリート用の二軸強制撹拌機が好ましいミキサーである。なお、スネーク式ポンプ（スクリュー式ポンプ）は２条の内ねじを持つステータの中をステータの半分のピッチを持つ１条のねじのロータの回転によって、一定容積が脈動することなく押し出される機構のものである。
また、図４に示すようにポンプ２４をスネーク式ポンプ（スクリュー式ポンプ）とすると、練り上がり時乃至施工時の填充材のコンシステンシーが低いものでも填充材を該オーガ先端部に供給し、該填充材を該オーガ先端部から吐出するようにして施工できるので特に好ましい。このようにコンシステンシーが低い（硬い）ものでも図４に示したパン式強制練りミキサーを用いることにより混練可能である。ミキサーは低コンシステンシーの填充材（粘度の高い填充材）を混合できればよく、更に単位時間当りの混合量を増やすためには、コンクリート用の二軸強制撹拌機が好ましいミキサーである。なお、スネーク式ポンプ（スクリュー式ポンプ）は２条の内ねじを持つステータの中をステータの半分のピッチを持つ１条のねじのロータの回転によって、一定容積が脈動することなく押し出される機構のものである。
填充材は前述したように、土砂や骨材を含まない填充材であれば、特に制限されるものではなく、セメント単独でもよく、他に混和材や混和剤を含んでいるののでもよい。例えば、増粘材（例えば、塩基性炭酸マグネシウム、ベントナイト、メチルセルロースやカルボキシメチルセルロースなど）、減水剤および流動化剤などを添加してもよい。
特に好ましい填充材は、練り上がり時乃至施工時のコンシステンシー（軟らかさの程度、粘性）が、テーブルフロー値で１５０ｍｍ〜４００ｍｍ、好ましくは１５０〜３３０ｍｍに設定したものを、好ましい填充材として例示することができる。填充材の練り上がり時乃至施工時のコンシステンシー（軟らかさの程度、粘性）を、テーブルフロー値で１５０ｍｍ〜４００ｍｍ、好ましくは１５０〜３３０ｍｍに設定すると、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材に落ち込むことを防いで施工することが可能となるからであり、かつ、１５０ｍｍ未満では粘度が高すぎてポンプで供給することが困難となり、今のところ施工不可であり、４００ｍｍを超えると粘度が低すぎて土砂の落ち込みを防ぐのに不充分であるからである。
ここでテーブルフロー値とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に示すセメントの物理試験方法のフロー値の測り方により測定した値である。
ただし、ＪＩＳにおいては、フローテーブルの直径は３００ｍｍであるが、この発明では直径３００ｍｍのテーブルの上に直径５００ｍｍの板を固定してフロー値を測定した。
特に好ましい填充材は、練り上がり時乃至施工時のコンシステンシー（軟らかさの程度、粘性）が、テーブルフロー値で１５０ｍｍ〜４００ｍｍ、好ましくは１５０〜３３０ｍｍに設定したものを、好ましい填充材として例示することができる。填充材の練り上がり時乃至施工時のコンシステンシー（軟らかさの程度、粘性）を、テーブルフロー値で１５０ｍｍ〜４００ｍｍ、好ましくは１５０〜３３０ｍｍに設定すると、置換範囲上方の土砂が置換されて填充材に落ち込むことを防いで施工することが可能となるからであり、かつ、１５０ｍｍ未満では粘度が高すぎてポンプで供給することが困難となり、今のところ施工不可であり、４００ｍｍを超えると粘度が低すぎて土砂の落ち込みを防ぐのに不充分であるからである。
ここでテーブルフロー値とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に示すセメントの物理試験方法のフロー値の測り方により測定した値である。
ただし、ＪＩＳにおいては、フローテーブルの直径は３００ｍｍであるが、この発明では直径３００ｍｍのテーブルの上に直径５００ｍｍの板を固定してフロー値を測定した。
そして、この発明のコラムの置換築造方法に従って、先端に掘削部９を有するスクリューオーガ６を正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該オーガを正回転または実質的に無回転で引き上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該オーガを逆回転乃至正回転させながら引き上げることにより、地盤土が填充材で置換されたコラムとする。
この場合に、前述したように、填充材を吐出しつつ、スクリューオーガ６を正回転で引上げると、オーガのスパイラル翼上にある土砂や土塊が落下しにくいので、填充材と原位置土との置換がより確実に行なわれやすい。特に原位置土が粘着力の小さな砂質系地盤のときに効果がある。一方、原位置土が粘着力の大きな粘性土のように落下の虞がないような地盤の場合には、実質的に無回転で引上げても土塊が殆ど含まれない置換コラムの築造が可能となる。しかし、原位置土が粘性土の場合であっても正回転でオーガを引上げる方が、思わぬ地層の出現にも対応できるので好ましい。さらに、スクリューオーガ６を逆回転させながら引上げると、空掘り部１５に掘削土を残置させ得るが、空掘り部に掘削土を残置させる必要がない場合、もしくは粘性土のように掘削土がオーガに付着して逆回転しても落下しにくいような場合には、オーガを実質的に無回転状態、もしくは正回転で引上げても良い。このとき、オーガを無回転で引上げると、オーガ先端部に負圧が発生する可能性が無いとは言えないので、引上げ速度は遅くした方が良い。ただし、回転させる場合には無回転の場合に比べると負圧が発生しにくい。それ故、この発明の特に好ましい例は、先端に掘削部９を有するスクリューオーガ６を正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該スクリューオーガ６を正回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該オーガ６の引上げと該オーガ６からの該填充材の吐出を停止させ、その後スクリューオーガ６を逆回転させながら引上げることによって地上側に空掘り部を残した置換コラムを築造することである。
これらの築造方法に使用できるスクリューオーガ６としては種々のタイプのものが存在し、実施可能なものであれば特に限定されるものではない。図２及び図５乃至図９においてスクリューオーガ６の一例を示す。
この場合に、前述したように、填充材を吐出しつつ、スクリューオーガ６を正回転で引上げると、オーガのスパイラル翼上にある土砂や土塊が落下しにくいので、填充材と原位置土との置換がより確実に行なわれやすい。特に原位置土が粘着力の小さな砂質系地盤のときに効果がある。一方、原位置土が粘着力の大きな粘性土のように落下の虞がないような地盤の場合には、実質的に無回転で引上げても土塊が殆ど含まれない置換コラムの築造が可能となる。しかし、原位置土が粘性土の場合であっても正回転でオーガを引上げる方が、思わぬ地層の出現にも対応できるので好ましい。さらに、スクリューオーガ６を逆回転させながら引上げると、空掘り部１５に掘削土を残置させ得るが、空掘り部に掘削土を残置させる必要がない場合、もしくは粘性土のように掘削土がオーガに付着して逆回転しても落下しにくいような場合には、オーガを実質的に無回転状態、もしくは正回転で引上げても良い。このとき、オーガを無回転で引上げると、オーガ先端部に負圧が発生する可能性が無いとは言えないので、引上げ速度は遅くした方が良い。ただし、回転させる場合には無回転の場合に比べると負圧が発生しにくい。それ故、この発明の特に好ましい例は、先端に掘削部９を有するスクリューオーガ６を正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該スクリューオーガ６を正回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該オーガ６の引上げと該オーガ６からの該填充材の吐出を停止させ、その後スクリューオーガ６を逆回転させながら引上げることによって地上側に空掘り部を残した置換コラムを築造することである。
これらの築造方法に使用できるスクリューオーガ６としては種々のタイプのものが存在し、実施可能なものであれば特に限定されるものではない。図２及び図５乃至図９においてスクリューオーガ６の一例を示す。
図２は連続スクリューオーガの正面図で、オーガ軸７にスパイラル翼８が連続して設けられたスクリューオーガ６であり、先端７ａに掘削部９および吐出口１１が設けられている。この図では、スクリューオーガ６の先端に位置するスパイラル翼が該掘削部９に該当し、先端部には複数の掘削爪１０が突設されている。なお、オーガ軸７の先端に設けられた掘削爪も掘削部の一部であるといえる。また、吐出口１１はオーガ軸７の先端部７ａに下向きに開口しているものでも、オーガ軸７の先端周面部に横向きに開口したものでもよい。この連続スクリューオーガ６は、スパイラル翼８が連続しているので、掘削の際の掘削土の排出の能力は高くなる。なお、地上での連続スクリューオーガからの土砂落としは通常の方法（例えば、バックホウ等を用いる方法）で容易に実施できる。
図５は断続スクリューオーガの正面図で、オーガ軸７に１枚羽根８ａのスパイラル翼８が断続（間欠的）して設けられたスクリューオーガ６であり、この図では、下端のスクリュー部分が掘削翼であるともいえる部分であり、先端７ａに掘削部９および吐出口１１が設けられている。この図では、スクリューオーガ６の先端に位置するスパイラル翼の先端部が該掘削部９に該当し、先端部には複数の掘削爪１０が突設されている。なお、ロッド部の先端に設けられた爪も掘削部９の一部である。この点は以下の図でも同じである。
図６は他の断続スクリューオーガの正面図で、オーガ軸７に２枚羽根８ｂ、８ｂのスパイラル翼８が断続（間欠的）して設けられたスクリューオーガ６であり、この図でも、下端のスクリュー部分が掘削翼であるともいえる部分であり、先端７ａに掘削部９および吐出口１１が設けられている。またこの図でも、スクリューオーガ６の先端に位置するスパイラル翼が該掘削部９に該当する。この図５および図６に示す断続スクリューオーガ６は、掘削の際の掘削土の排土量を低下させることができ、周辺地盤の乱れを少なくすることができる。それ故に、支持地盤も乱れの少ないものとすることができる。この断続スクリューオーガからの地上での土砂落としは通常の方法（例えば、バックホウ等を用いる方法）で容易に実施できる。
図６は他の断続スクリューオーガの正面図で、オーガ軸７に２枚羽根８ｂ、８ｂのスパイラル翼８が断続（間欠的）して設けられたスクリューオーガ６であり、この図でも、下端のスクリュー部分が掘削翼であるともいえる部分であり、先端７ａに掘削部９および吐出口１１が設けられている。またこの図でも、スクリューオーガ６の先端に位置するスパイラル翼が該掘削部９に該当する。この図５および図６に示す断続スクリューオーガ６は、掘削の際の掘削土の排土量を低下させることができ、周辺地盤の乱れを少なくすることができる。それ故に、支持地盤も乱れの少ないものとすることができる。この断続スクリューオーガからの地上での土砂落としは通常の方法（例えば、バックホウ等を用いる方法）で容易に実施できる。
図７はケーシングオーガの正面図（ａ）および断面図（ｂ）で、スクリューオーガ６が円筒状のケーシング１２内に同軸的に、かつ相対的に正逆回転可能に挿入されているか、または独立に回転可能に挿入されているものである。このケーシングオーガによればケーシング１２を備えているので、原地盤の掘削土の排出が確実となるし、填充材に周辺地盤からの地盤土の混入が防止される。それにより原地盤との置換がより確実となり、より品質のよい置換コラムが築造できる。図に示すようにケーシング１２の先端には掘削爪１２ａを設けてもよい。ケーシング１２の先端に掘削爪１２ａを設けると、掘削効率が向上するし、硬質地盤でも威力を発揮する。なお、円筒形のケーシング１２を回転させる場合はスクリューオーガ６との間で同期回転してもよく、同期回転しなくともよい。また、ケーシング１２は回転させなくともよい。本ケーシング１２では、側面に複数個の開口部を設けて、該開口部から地上部で排土する方法が用いられている。しかし砂質地盤に比べて粘性地盤では排土性が低下するという問題がある。
図８はリング付き断続スクリューオーガの正面図（ａ）および断面図（ｂ）で、断続（間欠的）して設けられたスパイラル翼８の外周に円筒状のリング１３が固設されたものである。このリング１３は、断続して設けられた全てのスパイラル翼８の外周に固設する必要はなく、少なくともコラム築造に直接関わる部分のスパイラル翼８の外周に固設されていればよい。このリング付き断続スクリューオーガでは、少なくともコラム築造に直接関わる部分のスパイラル翼８の外周に円筒状のリング１３が固設されているので、掘削土の排土量を低下させ周辺地盤の乱れを少なくし、填充材への周辺地盤からの地盤土の混入も抑えられるので、原地盤との置換が確実となり、品質のよい置換コラムが築造できる。また、地上に引き上げたオーガの土砂落とし作業もケーシングを使用するときに比べて容易となる。なお、円筒状のリング１３に見られるような複数枚にすることにより、円筒状リング１３の高さを小さくすることができる。
最下端部の円筒状のリング１３には下端周縁に掘削爪１３ａを設けることが好ましい。少なくとも最下端部のリング１３の下端部に掘削爪１３ａを設けると掘削効率が向上するし、硬質地盤でも威力を発揮する。また、最上部の円筒状のリング１３の上端周縁に掘削爪１３ａを設けて引き上げ時の抵抗を少なくしてもよい。図８では平爪１０ａの下端位置がリングの掘削爪１３ａの下端より上方に位置しているが、各々の位置を逆にしてもよい。
図９は上部小径スクリューオーガを示す正面図（ａ）および側面図（ｂ）で、スパイラル翼８の上部が小径となっているスクリューオーガ６である。即ち、スパイラル翼８の下部は大径Ｒ１であり、上部は小径Ｒ２となっている。この上部小径スクリューオーガ６によれば、連続スパイラル翼でありながら、掘削土の排出量を少なくすることができる。地上部での土砂落としは連続スクリューオーガの場合と同様容易である。
最下端部の円筒状のリング１３には下端周縁に掘削爪１３ａを設けることが好ましい。少なくとも最下端部のリング１３の下端部に掘削爪１３ａを設けると掘削効率が向上するし、硬質地盤でも威力を発揮する。また、最上部の円筒状のリング１３の上端周縁に掘削爪１３ａを設けて引き上げ時の抵抗を少なくしてもよい。図８では平爪１０ａの下端位置がリングの掘削爪１３ａの下端より上方に位置しているが、各々の位置を逆にしてもよい。
図９は上部小径スクリューオーガを示す正面図（ａ）および側面図（ｂ）で、スパイラル翼８の上部が小径となっているスクリューオーガ６である。即ち、スパイラル翼８の下部は大径Ｒ１であり、上部は小径Ｒ２となっている。この上部小径スクリューオーガ６によれば、連続スパイラル翼でありながら、掘削土の排出量を少なくすることができる。地上部での土砂落としは連続スクリューオーガの場合と同様容易である。
また、スクリューオーガ６の先端部７ａに設けられる掘削部９としては、図１０に示すようなスクリューオーガ先端に位置するスパイラル翼８の先端に掘削爪１０を設ける構成を例示することができる。図２に例示したようなスクリューオーガ先端に掘削爪１０を突起した構造の掘削部としたり、図５や図６のようにスパイラル翼８の先端に掘削爪１０を設けた構造の掘削部として、この掘削爪１０で填充材置換上端部を整形すると、上端部は爪の形状通りに整形されるため、填充材が固結したときに凹凸ができる。従って、後工程で置換コラム上端面の再整形作業が必要となる。このことにより掘削爪１０としては、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示すような平爪１０ａとすると平面状に仕上げることができるので再整形作業が不要となり好ましい。
次に実施の形態を例示して、更に詳細に説明する。以下の実施の形態では、スクリューオーガとしてスパイラル翼８が連続する図２に示す連続スクリューオーガ６を代表例で示しているが、これは図５乃至図９に示す等の他のスクリューオーガに代えても同様に実施できることはいうまでもない。また、実施の形態では施工機１は省略してあるが、前記図１に示した実施の形態のようにスクリューオーガ６は施工機１に連結されて施工されるものである。
次に、前記図１に示した施工方法により施工した置換コラムの強度は次の通りであった。使用したスクリューオーガの掘削径は７００ｍｍのものであり、填充材は普通ポルトランドセメントＣとフライアッシュＦを主体としたものであり、水Ｗで混練した。その配合を表１に示す。なお、フライアッシュとしては、ＪＩＳ Ａ ６２１０のコンクリート用フライアッシュの種類中のフライアッシュII種のものを使用し、増粘剤は塩基性炭酸マグネシウムＭＣを使用した。
次に、前記図１に示した施工方法により施工した置換コラムの強度は次の通りであった。使用したスクリューオーガの掘削径は７００ｍｍのものであり、填充材は普通ポルトランドセメントＣとフライアッシュＦを主体としたものであり、水Ｗで混練した。その配合を表１に示す。なお、フライアッシュとしては、ＪＩＳ Ａ ６２１０のコンクリート用フライアッシュの種類中のフライアッシュII種のものを使用し、増粘剤は塩基性炭酸マグネシウムＭＣを使用した。
上記により築造された置換コラムの一軸圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）は表２の通りであった。
上記No.ＡおよびNo.Ｂ配合の置換コラムの実測変動係数（％）は、配合No.Ａでは実測変動係数０．８％、配合No.Ｂでは実測変動係数２．９％であった。
財団法人日本建築センター発行の「改訂版建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針−セメント系固化材を用いた深層・浅層混合処理工法」によれば、従来技術の深層混合処理工法では、地盤改良の一軸圧縮強度の変動係数は、一般工法では４５％程度、公的認証を受けている工法では２５％程度とされている。この従来の変動係数とこの発明の置換コラムの変動係数を比較すると、この発明の実測変動係数は、０．８％および２．９％と非常に小さく、強度のバラツキの小さいことが理解できる。
財団法人日本建築センター発行の「改訂版建築物のための改良地盤の設計及び品質管理指針−セメント系固化材を用いた深層・浅層混合処理工法」によれば、従来技術の深層混合処理工法では、地盤改良の一軸圧縮強度の変動係数は、一般工法では４５％程度、公的認証を受けている工法では２５％程度とされている。この従来の変動係数とこの発明の置換コラムの変動係数を比較すると、この発明の実測変動係数は、０．８％および２．９％と非常に小さく、強度のバラツキの小さいことが理解できる。
次に、実施例および室内実験例を示す。なお、この実施例および室内実験例において、使用した材料は、水（以下、Ｗと表記する）、普通ポルトランドセメント（以下、Ｃと表記する）、フライアッシュII種（以下、Ｆと表記する）であり、増粘剤は、塩基性炭酸マグネシウム（以下、ＭＣと表記する）を使用し、試験方法は、次の通りである。
試験方法 （１）一軸圧縮試験方法：ＪＩＳ Ａ １２１６
（２）フロー値：ＪＩＳ Ｒ ５２０１
（３）供試体の作製方法：ＪＧＳ ０８２１
試験方法 （１）一軸圧縮試験方法：ＪＩＳ Ａ １２１６
（２）フロー値：ＪＩＳ Ｒ ５２０１
（３）供試体の作製方法：ＪＧＳ ０８２１
造成された埋土地盤で、施工機を用いて前記図１に示す施工方法、即ち、先端に掘削部９を有するスクリューオーガ６を正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該スクリューオーガ６を正回転で引き上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該オーガ６の引上げと該填充材の吐出を停止させ、その後スクリューオーガ６を逆回転させながら引き上げることによって地上側に空掘り部を残した置換コラムを築造する施工方法において、表３および表４に示す施工仕様および施工条件により置換コラムを築造した。
この実施例においては、
（１）埋土地盤は砂質土主体の緩い地盤であった。また、地下水位は埋土層には存在しなかった。
（２）置換コラムは、配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝３５〜５０％、Ｆ／Ｃ＝４．０、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．０％として４本（Ｎｏ．１、２、４、５）、配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝４５％、Ｆ／Ｃ＝５．０、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．５％として１本（Ｎｏ．３）、計５本を築造した。
（３）いずれも置換コラムの直径は０．７ｍとし、地表面から１．０ｍの空掘り部を存在させ、置換コラムの長さは２．０ｍとした。
（４）施工時の填充材のコンシステンシーは、フロー値で２２０〜４６０ｍｍでありＷ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど大きくなった。なお、ＪＩＳ Ｒ ５２０１によるテーブルフロー値の測定では、フロー試験器の計測範囲が最大３００ｍｍまでなので、３００ｍｍ以上のフロー値の測定では、フロー試験器のフローテーブルに、径の大きいテーブル板を接合して計測を行った。
（５）２８日強度は、プラントから採取した填充材を紙製モールドに詰めて作製した供試体(表５ではプラントコアと表記する。)で４．５６〜１２．８Ｎ／ｍｍ２であった。置換コラムの硬化後にコアマシンを用いて採取した抜き取りコア（表５では抜き取りコアと表記する。）で４．２５〜１１．４０Ｎ／ｍｍ２であった。
（６）施工機は、８０トンクラスのクローラ型三点支持式杭打ち機を使用した。
（７）填充材を供給するためのポンプとして、表４に表示したように、試験コラムNo.１、２、３では、チューブ式ポンプを使用し、試験コラムNo.４、５ではスネーク式ポンプを使用した。
（８）ミキサーとして、表４に表示したように、試験コラムNo.１、２、３ではグラウトミキサーを使用し、試験コラムNo.４、５では、パン式強制練りミキサーを使用した。
（１）埋土地盤は砂質土主体の緩い地盤であった。また、地下水位は埋土層には存在しなかった。
（２）置換コラムは、配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝３５〜５０％、Ｆ／Ｃ＝４．０、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．０％として４本（Ｎｏ．１、２、４、５）、配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝４５％、Ｆ／Ｃ＝５．０、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．５％として１本（Ｎｏ．３）、計５本を築造した。
（３）いずれも置換コラムの直径は０．７ｍとし、地表面から１．０ｍの空掘り部を存在させ、置換コラムの長さは２．０ｍとした。
（４）施工時の填充材のコンシステンシーは、フロー値で２２０〜４６０ｍｍでありＷ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど大きくなった。なお、ＪＩＳ Ｒ ５２０１によるテーブルフロー値の測定では、フロー試験器の計測範囲が最大３００ｍｍまでなので、３００ｍｍ以上のフロー値の測定では、フロー試験器のフローテーブルに、径の大きいテーブル板を接合して計測を行った。
（５）２８日強度は、プラントから採取した填充材を紙製モールドに詰めて作製した供試体(表５ではプラントコアと表記する。)で４．５６〜１２．８Ｎ／ｍｍ２であった。置換コラムの硬化後にコアマシンを用いて採取した抜き取りコア（表５では抜き取りコアと表記する。）で４．２５〜１１．４０Ｎ／ｍｍ２であった。
（６）施工機は、８０トンクラスのクローラ型三点支持式杭打ち機を使用した。
（７）填充材を供給するためのポンプとして、表４に表示したように、試験コラムNo.１、２、３では、チューブ式ポンプを使用し、試験コラムNo.４、５ではスネーク式ポンプを使用した。
（８）ミキサーとして、表４に表示したように、試験コラムNo.１、２、３ではグラウトミキサーを使用し、試験コラムNo.４、５では、パン式強制練りミキサーを使用した。
また、この実施例の試験結果は、表５の通りである。
この試験結果によれば、土塊の混入量も少なく、強度も高く好ましいことを示している。また、ミキサーで混練した状態から採取した供試体(プラントコア)と置換コラムのコア（抜き取りコア）とを比較しても、強度に差はなく、この発明の効果の高いことが理解できる。
因みに、実施例におけるコラムNo.４を掘り出したコラム先端部の写真を図１１（ａ）に示し、断面状態を図１１（ｂ）に示す。
コラムNo.４はテーブルフロー値が２５４ｍｍのものであり、図１１（ａ）（ｂ）に示すようにコラム断面内には原地盤の土塊（土砂）が含まれておらず、コラム径も設計長の７００ｍｍが確保されている。
因みに、実施例におけるコラムNo.４を掘り出したコラム先端部の写真を図１１（ａ）に示し、断面状態を図１１（ｂ）に示す。
コラムNo.４はテーブルフロー値が２５４ｍｍのものであり、図１１（ａ）（ｂ）に示すようにコラム断面内には原地盤の土塊（土砂）が含まれておらず、コラム径も設計長の７００ｍｍが確保されている。
次に、この発明で使用する填充材の室内配合試験を実施し、その配合割合による強度について検討した結果は、次の通りである。
Ａ．填充材の室内配合試験（ＭＣなし）
この填充材の配合条件と試験結果（物理的性質）は表６に示す通りである。
この填充材の配合条件と試験結果（物理的性質）は表６に示す通りである。
上記試験結果によれば、
（１）配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝３０〜５０％、Ｆ／Ｃ＝４．０とすると、填充材の２８日強度は４．７９〜１４．４０Ｎ／ｍｍ２となった。また、作製直後のコンシステンシー（粘度）はテーブルフロー値（表中はフロー値と表記）で１４０〜３２５ｍｍであった。
（２）Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど作成直後の填充材はテーブルフロー値（表中では、フロー値と表記する）が小さくなった。即ち、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど粘度が高くなった。硬化後の填充材の強度は、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど高くなった。
（３）填充材の強度は、材齢が経つに従い増加し、材齢２８日強度は材齢７日強度の１．８〜１．９倍程度、材齢３日強度の２．３〜２．４倍程度、材齢１日強度の６．２〜６．８倍程度となった。
（１）配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝３０〜５０％、Ｆ／Ｃ＝４．０とすると、填充材の２８日強度は４．７９〜１４．４０Ｎ／ｍｍ２となった。また、作製直後のコンシステンシー（粘度）はテーブルフロー値（表中はフロー値と表記）で１４０〜３２５ｍｍであった。
（２）Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど作成直後の填充材はテーブルフロー値（表中では、フロー値と表記する）が小さくなった。即ち、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど粘度が高くなった。硬化後の填充材の強度は、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど高くなった。
（３）填充材の強度は、材齢が経つに従い増加し、材齢２８日強度は材齢７日強度の１．８〜１．９倍程度、材齢３日強度の２．３〜２．４倍程度、材齢１日強度の６．２〜６．８倍程度となった。
Ｂ．填充材の室内配合試験（ＭＣあり）
この填充材の配合条件と試験結果（物理的性質）は、表７に示すとおりである。
この填充材の配合条件と試験結果（物理的性質）は、表７に示すとおりである。
この試験結果によれば、
（１）配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝３０〜５０％、Ｆ／Ｃ＝５．０、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．５％としたときは、填充材の２８日強度は３．３４〜１５．８０Ｎ／ｍｍ２となった。また、作製直後のコンシステンシー（粘度）はテーブルフロー値（表中ではフロー値と表記）１１６〜２９３ｍｍであった。
（２）ＭＣを混合した場合においても、硬化後の填充材の強度、および作製直後の填充材の粘度は、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど高くなった。
（３）填充材の強度は、材齢が経つに従い増加し、材齢２８日強度は材齢７日強度の１．６〜２．３倍程度、材齢３日強度の２．７〜２．９倍程度、材齢１日強度の７．３〜１０．０倍程度となった。
（１）配合条件をＷ／（Ｃ＋Ｆ）＝３０〜５０％、Ｆ／Ｃ＝５．０、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．５％としたときは、填充材の２８日強度は３．３４〜１５．８０Ｎ／ｍｍ２となった。また、作製直後のコンシステンシー（粘度）はテーブルフロー値（表中ではフロー値と表記）１１６〜２９３ｍｍであった。
（２）ＭＣを混合した場合においても、硬化後の填充材の強度、および作製直後の填充材の粘度は、Ｗ／（Ｃ＋Ｆ）が小さくなるほど高くなった。
（３）填充材の強度は、材齢が経つに従い増加し、材齢２８日強度は材齢７日強度の１．６〜２．３倍程度、材齢３日強度の２．７〜２．９倍程度、材齢１日強度の７．３〜１０．０倍程度となった。
上記室内実験例１および２の試験結果から次のことが云える。
（１）填充材の配合を調整することにより、２８日強度で３．０〜１６．０Ｎ／ｍｍ２程度の範囲で任意の強度を発現することが出来る。
（２）安価なフライアッシュや高炉スラグ粉末を填充材に使用することにより、填充材のコストを下げることが出来る。
（３）次に表３〜５に示した実施例と表６や表７に示した室内実験例と対比する。即ち、表３のNo.２の配合条件は、表６のNo.２の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.２の供試体強度と表６のNo.２の一軸圧縮強度と比較することができ、表３のNo.３の配合条件は、表７のNo.７の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.３の供試体強度と表７のNo.７の一軸圧縮強度と比較することができ、表３のNo.４の配合条件は、表６のNo.３の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.４の供試体強度と表６のNo.３の一軸圧縮強度と比較することができ、表３のNo.５の配合条件は、表６のNo.４の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.５の供試体強度と表６のNo.４の一軸圧縮強度と比較することができる。
このように同じ配合条件では、実施例の抜き取りコアの供試体強度と室内配合試験の一軸圧縮強度には差がないことが判る。
このことは、この発明のコラムの置換築造方法で築造した置換コラムには、充填した填充材に原地盤の土砂の混入が殆どないことを証明している。従って、室内配合試験により、この発明の実施工における配合割合を決定できることを示唆している。
（１）填充材の配合を調整することにより、２８日強度で３．０〜１６．０Ｎ／ｍｍ２程度の範囲で任意の強度を発現することが出来る。
（２）安価なフライアッシュや高炉スラグ粉末を填充材に使用することにより、填充材のコストを下げることが出来る。
（３）次に表３〜５に示した実施例と表６や表７に示した室内実験例と対比する。即ち、表３のNo.２の配合条件は、表６のNo.２の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.２の供試体強度と表６のNo.２の一軸圧縮強度と比較することができ、表３のNo.３の配合条件は、表７のNo.７の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.３の供試体強度と表７のNo.７の一軸圧縮強度と比較することができ、表３のNo.４の配合条件は、表６のNo.３の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.４の供試体強度と表６のNo.３の一軸圧縮強度と比較することができ、表３のNo.５の配合条件は、表６のNo.４の配合条件と同じ条件であるので、表５のNo.５の供試体強度と表６のNo.４の一軸圧縮強度と比較することができる。
このように同じ配合条件では、実施例の抜き取りコアの供試体強度と室内配合試験の一軸圧縮強度には差がないことが判る。
このことは、この発明のコラムの置換築造方法で築造した置換コラムには、充填した填充材に原地盤の土砂の混入が殆どないことを証明している。従って、室内配合試験により、この発明の実施工における配合割合を決定できることを示唆している。
次に、実施例２を示す。なお、この実施例において、Ｗは水、Ｃは普通ポルトランドセメントを示し、使用材料および試験方法は次の通りである。増粘剤は、塩基性炭酸マグネシウム（以下、ＭＣと表記する）を使用した。
使用材料
（１）普通ポルトランドセメント
（２）塩基性炭酸マグネシウム（ＭＣ）
試験方法
（１）一軸圧縮試験方法：ＪＩＳ Ａ １２１６
（２）フロー値：ＪＩＳ Ｒ ５２０１
（３）供試体の作製方法：ＪＧＳ ０８２１
使用材料
（１）普通ポルトランドセメント
（２）塩基性炭酸マグネシウム（ＭＣ）
試験方法
（１）一軸圧縮試験方法：ＪＩＳ Ａ １２１６
（２）フロー値：ＪＩＳ Ｒ ５２０１
（３）供試体の作製方法：ＪＧＳ ０８２１
造成された埋土地盤で、施工機を用いて表８および表９に示す施工仕様および施工条件により置換コラムを築造した。なお、掘削時は正回転でスクリューオーガを回転し、引き上げ時も正回転とした。勿論、空掘り部では逆回転とした。
この実施例２においては、
（１）埋土地盤は砂質土主体の緩い地盤であった。また、地下水位は埋土層には存在しなかった。
（２）置換コラムは、配合条件をＷ／Ｃ＝３５〜５０％、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．０％として３本（Ｎｏ．Ａ１、Ａ２、Ａ４）、配合条件をＷ／Ｃ＝４０％、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．５％として１本（Ｎｏ．Ａ３）、計４本を築造した。
（３）いずれも置換コラムの直径は０．７ｍとし、地表面から１．０ｍの空掘り部を存在させ、置換コラムの長さは２．０ｍとした。
（４）表１０に示すように、混練時（施工時）の填充材のコンシステンシーはフロー値で２１２〜３１６ｍｍでありＷ／Ｃが小さくなるほど大きくなった。
後述の表１０でフロー値として示したのは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に示すセメントの物理試験方法のフロー値の測り方により測定したテーブルフロー値である。なお、ＪＩＳ Ｒ ５２０１によるテーブルフロー値の測定では、フロー試験器の計測範囲が最大３００ｍｍまでなので、３００ｍｍ以上のフロー値の測定では、フロー試験器のフローテーブルに、径の大きいテーブル板を接合して計測を行った。
（５）２８日強度は、プラントから採取した填充材を紙製モールドに詰めて作製した供試体(表１０ではプラントコアと表記する。)で２６．７〜３７.６Ｎ／ｍｍ２であった。置換コラムの硬化後にコアマシンを用いて採取した抜き取りコア（表１０では抜き取りコアと表記する。）で２６．４〜３９.０Ｎ／ｍｍ２であった。
（６）施工機は、８０トンクラスのクローラ型三点支持式杭打ち機を使用した。
（７）填充材を供給するためのポンプとして、表９に表示したように、試験コラムNo.Ａ１では、チューブ式ポンプを使用し、試験コラムNo.Ａ２、Ａ３、Ａ４ではスネーク式ポンプを使用した。
（８）ミキサーとして、表９に表示したように、試験コラムNo.Ａ１ではグラウトミキサーを使用し、試験コラムNo.Ａ２、Ａ３、Ａ４では、二軸強制練りミキサーを使用した。
また、この実施例２例の試験結果は、表１０の通りである。
（１）埋土地盤は砂質土主体の緩い地盤であった。また、地下水位は埋土層には存在しなかった。
（２）置換コラムは、配合条件をＷ／Ｃ＝３５〜５０％、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．０％として３本（Ｎｏ．Ａ１、Ａ２、Ａ４）、配合条件をＷ／Ｃ＝４０％、ＭＣ／（Ｃ＋Ｆ）＝０．５％として１本（Ｎｏ．Ａ３）、計４本を築造した。
（３）いずれも置換コラムの直径は０．７ｍとし、地表面から１．０ｍの空掘り部を存在させ、置換コラムの長さは２．０ｍとした。
（４）表１０に示すように、混練時（施工時）の填充材のコンシステンシーはフロー値で２１２〜３１６ｍｍでありＷ／Ｃが小さくなるほど大きくなった。
後述の表１０でフロー値として示したのは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に示すセメントの物理試験方法のフロー値の測り方により測定したテーブルフロー値である。なお、ＪＩＳ Ｒ ５２０１によるテーブルフロー値の測定では、フロー試験器の計測範囲が最大３００ｍｍまでなので、３００ｍｍ以上のフロー値の測定では、フロー試験器のフローテーブルに、径の大きいテーブル板を接合して計測を行った。
（５）２８日強度は、プラントから採取した填充材を紙製モールドに詰めて作製した供試体(表１０ではプラントコアと表記する。)で２６．７〜３７.６Ｎ／ｍｍ２であった。置換コラムの硬化後にコアマシンを用いて採取した抜き取りコア（表１０では抜き取りコアと表記する。）で２６．４〜３９.０Ｎ／ｍｍ２であった。
（６）施工機は、８０トンクラスのクローラ型三点支持式杭打ち機を使用した。
（７）填充材を供給するためのポンプとして、表９に表示したように、試験コラムNo.Ａ１では、チューブ式ポンプを使用し、試験コラムNo.Ａ２、Ａ３、Ａ４ではスネーク式ポンプを使用した。
（８）ミキサーとして、表９に表示したように、試験コラムNo.Ａ１ではグラウトミキサーを使用し、試験コラムNo.Ａ２、Ａ３、Ａ４では、二軸強制練りミキサーを使用した。
また、この実施例２例の試験結果は、表１０の通りである。
この試験結果によれば、実施例２のコラムは、プラントコア供試体と抜き取りコア供試体とを比較しても、強度に差はなく、この発明の効果の高いことが理解できる。
なお、前記実施の形態および実施例は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が許容される。
なお、前記実施の形態および実施例は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が許容される。
１ 施工機
３ リーダ
４ オーガモータ
５ 給進装置
６ スクリューオーガ
７ オーガ軸
７ａ オーガの先端部（先端）
８ スパイラル翼
８ａ ｌ枚羽根のスパイラル翼
８ｂ ２枚羽根のスパイラル翼
９ 掘削部
１０ 掘削爪
１０ａ 平爪
１１ 吐出口
１２ ケーシング
１２ａ 掘削爪
１３ リング
１４ コラム
１５ 空掘り部
１６ 芯材
２０ プラント設備
２１ ミキサー
２２ サイロ
２３ 水槽
２４ ポンプ
２５ グラウトホース
２６ 流量計
３ リーダ
４ オーガモータ
５ 給進装置
６ スクリューオーガ
７ オーガ軸
７ａ オーガの先端部（先端）
８ スパイラル翼
８ａ ｌ枚羽根のスパイラル翼
８ｂ ２枚羽根のスパイラル翼
９ 掘削部
１０ 掘削爪
１０ａ 平爪
１１ 吐出口
１２ ケーシング
１２ａ 掘削爪
１３ リング
１４ コラム
１５ 空掘り部
１６ 芯材
２０ プラント設備
２１ ミキサー
２２ サイロ
２３ 水槽
２４ ポンプ
２５ グラウトホース
２６ 流量計
Claims (9)
- 先端に掘削部を有するスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該オーガを正回転または実質的に無回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該填充材の吐出を停止させ、その後該オーガを逆回転乃至正回転させながら引上げることにより、地盤土が填充材で置換されたコラムとすることを特徴とするコラムの置換築造方法。
- スクリューオーガが連続スパイラルスクリューであることを特徴とする請求項１記載のコラムの置換築造方法。
- スクリューオーガが、断続スパイラルスクリューであることを特徴とする請求項１記載のコラムの置換築造方法。
- 少なくともコラム要築造長に相当する長さの円筒形のケーシングが該オーガと同軸的にかつ相対的に正逆回転可能に装着されているか、もしくはケーシングが該オーガと独立に回転可能に装着されているかケーシングが回転不能に装着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコラムの置換築造方法。
- スクリューオーガが、断続スパイラルスクリューからなり、かつ該断続スパイラルスクリューのうち少なくともコラム築造に直接関わる部分には外周に円筒状のリングが固設してあることを特徴とする請求項１記載のコラムの置換築造方法。
- 掘削部は、スクリューオーガ先端に設けられた掘削爪を突設する掘削翼またはスクリューオーガ先端に位置するスパイラル翼先端に設けられた掘削爪であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコラムの置換築造方法。
- 掘削部の掘削爪が平爪であることを特徴とする請求項６記載の置換コラムの置換築造方法。
- 地盤土が填充材からなるコラムにて置換されていると共に、そのコラムの上方に土砂が存在していることを特徴とする置換コラム。
- 先端に掘削部を有するスクリューオーガを正回転させながら掘進し、コラムの置換底位置に達した後、土砂や骨材を含まない填充材を該オーガ先端部から吐出しつつ、該オーガを正回転または実質的に無回転で引上げ、コラムの置換予定上端位置に達したら、該オーガの引上げと該填充材の吐出を停止させ、その後該オーガを逆回転乃至正回転させながら引上げることにより造成されたことを特徴とする請求項８記載の置換コラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005367551A JP2006307628A (ja) | 2005-03-31 | 2005-12-21 | コラムの置換築造方法及び置換コラム |
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