JP2016023402A - 水硬性固化材液置換コラムの築造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水硬性固化材液置換コラムの周辺地盤との周面摩擦力を増大させて、水硬性固化材液置換コラムに対する地盤の鉛直支持力を増大可能にする。【解決手段】 掘削ロッド２を用いて掘削した削孔内に水硬性固化材液置換コラム４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、掘削ロッド２の下方部周面に、少なくとも１個の地盤切削翼３を固設した水硬性固化材液置換コラム築造装置を用いて施工する。【選択図】 図１

Description

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の築造方法に関する。

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。

この間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。

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。

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１１に示すように、（ａ）側面にスパイラル翼（螺旋状掘削翼）２ａと水硬性固化材液の吐出口２ｂ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２ｂ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２ｂから水硬性固化材液５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５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２ａ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５の充填量を調整して、水硬性固化材液５を所定の深度位置まで填充する。

特開２０１１−１０６２５３ 特開２０１３−２３４５５７

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。

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。

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摩擦力が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。

本発明は、このような点に鑑み円柱状の水硬性固化材液置換コラムの築造方法について新たな発明を行い、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、水硬性固化材液置換コラムの周辺に所定厚みの強化地盤層を一体形成することにより、水硬性固化材液置換コラムの見かけ上の拡径による高強度化とこれによる押込み支持力性能の向上を図りながら、地盤の水硬性固化材液置換コラムに対する鉛直支持力を飛躍的に向上させ、かつコストパフォーマンスの向上を図ろうとするものである。

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、地盤切削翼を持つ掘削ロッドを用いて地盤を掘削することにより、水硬性固化材液置換コラムの外周面に水硬性固化材液による強化地盤層を一体に形成し、以って水硬性固化材液置換コラムの周辺地盤との周面摩擦力を増大させて、結果的に水硬性固化材液置換コラムに対する地盤の鉛直支持力を増大させることを目的とする。

前記目的達成のために、本発明の請求項１に係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の下端部に、該流路に通ずる水硬性固化材液の吐出口を有する掘削ヘッドを接続し、該掘削ロッドの下方部側面に少なくとも１個の地盤切削翼を外方に向かって突設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つつ地盤の所定深度まで掘進し、その後掘削ロッドを回転しつつ引き上げる水硬性固化材液置換コラム築造方法において、
少なくとも掘削ロッドの引き上げ時に、掘削ヘッドの吐出口より水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッドを回転させながら引き上げ、該削孔内および地盤切削翼での切削部分を水硬性固化材液で充填することを特徴とする。

この方法により、少なくとも掘削ロッドの地盤中からの引上げ時に掘削ヘッドの吐出口から吐出した水硬性固化材液を、地盤切削翼によって掘削ロッド周辺に切削された土砂中に前記負圧を発生しない環境下で充填して強化地盤層とし、この強化地盤層を掘削ロッドが引き上げられた後の削孔内のコラム軸部相当の水硬性固化材液とともに地盤中で一体に固化可能にする。これにより固化後の水硬性固化材液置換コラムは見掛け上コラム軸部の外周に強化地盤層が一体形成されて拡径化されるごとくなり、水硬性固化材液置換コラム全体の周面摩擦力の増大と、この水硬性固化材液置換コラムに対する地盤の鉛直支持力の増大が実現可能となる。

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は、前記掘削ヘッドが、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を設けるとともに、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。

この構成によれば、掘削ヘッドが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ので、地盤における掘進性がよくなり、施工性が向上する。また、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、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がないか、きわめて少ないので、高品質の水硬性固化材液置換コラムが築造できる。

水硬性固化材液置換コラム築造装置の掘削ロッドに設けられた地盤切削翼は、この築造装置によるコラムの施工時に地盤切削翼の回転軌跡に当たる掘削ロッド周面付近の原地盤を強制的に切削するので、水硬性固化材液を吐出しながら施工する掘削ロッドの掘進中や引上げ時にコラム軸部に相当する部位のほか、その回転軌跡の切削領域にも水硬性固化材液が充填され、この水硬性固化材液がそのまま固化すれば強化地盤層となる。従って、固化後の水硬性固化材液置換コラムは、コラム軸部の外周側に水硬性固化材液による強化地盤層が形成される。

この水硬性固化材液による強化地盤層は、掘削ロッドが引き抜かれた削孔部位に充填された、土砂の混入がない水硬性固化材液からなる強度の高いコラム軸部と一体結合されるため、見掛け上コラム全体の外径が拡大した形態の水硬性固化材液置換コラムが築造されることになる。このようにして築造された水硬性固化材液置換コラムは、掘削ロッド径より大きい領域の地盤を強化することとなり、水硬性固化材液置換コラムの周面摩擦力を増大し、結果的に水硬性固化材液置換コラムに対する地盤の鉛直支持力を増大することとなる。

地盤切削翼は、少なくとも１個が突設されていればよいが、２個の地盤切削翼が掘削ロッド外周の軸対称位置に固設（軸対称位置に段違いに設けられる場合を含む）されていると、掘削ロッドの掘進力、引上げ時の引上げ力のバランスが取り易くなる。従って、地盤切削翼が土砂から受けるアンバランスな抵抗負荷に対しても、掘削ロッドの偏心を防止できるとともに、地盤切削翼１個のみの場合に比べて施工時の掘削ロッドのガタツキが小さく、施工機に対する衝撃や負荷を小さくすることができるので好ましい。
また、２個の地盤切削翼位置を掘削ロッドの軸心方向にそれぞれ段違いに固設してもよい。

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の築造装置は、前記掘削ヘッドが、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を設けるとともに、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。

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、この発明の構成のような周面に、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よいので好ましい。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、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より好ましい。

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。

本発明によれば、地盤切削翼を持つ掘削ロッドを用いて地盤を掘削することにより、水硬性固化材液置換コラムを、コラム軸部の外周面に強化地盤層を一体に形成可能にし、以って水硬性固化材液置換コラムの周辺地盤との周面摩擦力を増大させて、水硬性固化材液置換コラムに対する地盤の鉛直支持力を増大させることができる。

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。

本発明で使用する水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。 図１に示した水硬性固化材液置換コラム築造装置の側面図である。 図１のＡ‐Ａ線断面図である。 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。 築造された水硬性固化材液置換コラムのコラム軸部と強化地盤層との一体構造を示す横断面図である。 図１に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置で実施している掘削ロッド（内管省略）の断面平面図（ａ）、および（ａ）に示す築造装置で築造された水硬性固化材液置換コラムの断面説明図（ｂ）である。 本発明で使用する他の水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。 図７のＢ‐Ｂ線断面図である。 図７に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置で実施している掘削ロッド（内管省略）の断面平面図（ａ）、および（ａ）に示す築造装置で築造された水硬性固化材液置換コラム築造装置の断面説明図（ｂ）である。 本発明で使用する更に他の水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。 水硬性固化材液置換コラムの従来の築造手順を示す説明図である。

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方法を、図１乃至図１０を参照して説明する。

図１および図２は本発明の水硬性固化材液置換コラム築造方法で使用する水硬性固化材液置換コラム築造装置の正面図および側面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。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２を接続した掘削ロッド１ａを備える。該掘削ロッド１ａには、下方部周面に１個の地盤切削翼３が外方に突出して固設されている。該地盤切削翼３は、掘削ロッド１ａの下端より間隔Ｈの上方に設ける。これにより、掘削ロッド１ａを回転して引き上げる際に、削孔壁面を擦り付けて強化することができる。掘削ヘッド２は、この実施の形態では円錐形状をしており、その側面には螺旋状掘削翼（スパイラル翼）２ａが固設され、かつ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、水硬性固化材液の通路（流路）である内管１ｄと連通している。

掘削ヘッド２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螺旋状掘削翼２ａを固設した円錐形状であると、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出来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少ないので好ましい。
掘削ヘッド２は、掘削ロッド１ａと固設してもよいし、着脱自在に接続してもよい。例えば、掘削ヘッド２を継ぎ手により着脱自在に接続すると、摩耗の激しい掘削ヘッド２の交換が容易になるという利点がある。掘削ヘッド２を例えば溶接で掘削ロッド１ａと固設すると、継ぎ手部が不要となるので、製作費が安価となる。

本実施形態の前記地盤切削翼３の形状は、板状や棒状の突出翼で、回転して地盤を切削できる形状であればよい。例えば掘削ロッド１ａと同一の素材（金属）からなる肉厚の板材を、図２に示すように所定の角度（例えば、３０°）で固設したような形態を示すことができる。なお、傾斜させずに水平に固設することもできる。この地盤切削翼は掘削ロッドの掘進時及び引き上げ時に回転しながら周辺地盤を切削する。

次に、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方法を説明する。
図４（ａ）〜（ｅ）は、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。この置換コラム築造方法で使用する水硬性固化材液置換コラム築造装置１は、図１および図２に示す掘削ロッド１ａの下方部周面に１個の地盤切削翼３が設けられ、該掘削ロッド１ａの下端に、側面に螺旋状掘削翼（スパイラル翼）２ａを固設した円錐状の掘削ヘッド２を接続したものである。
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（図４（ａ））。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（図４（ｂ）（ｃ））。このとき、掘削ヘッド２の吐出口２ｂからの水硬性固化材液の吐出は必須ではないが、掘進時に吐出した水硬性固化材液は、掘削ロッド周辺に形成された掘削部に確実に填充されるため、吐出する方が地盤強化のためには好ましい。その後、水硬性固化材液を掘削ヘッド２の吐出口２ｂから吐出しつつ掘削ロッド１ａを回転して引き上げる（図４（ｄ））。このとき、引上げ速度と水硬性固化材液吐出量をバランスさせて負圧が生じないようにする。好ましくは、吐出した水硬性固化材液で形成される液面位置を、常に地盤切削翼３より上方に位置させて持続する。掘削ロッド１ａを回転して引き上げ、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（図４（ｅ））。ここでの掘削ロッド１ａの回転しての引き上げは、正逆いずれの回転でもよい。また、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、掘進時にも吐出する方が地盤強化のために好ましい。
掘進時に水硬性固化材液を吐出すると、続いてその吐出された水硬性固化材液が存在する部分を地盤切削翼３が回転しつつ掘削ロッド１ａの周辺地盤を切削して掘進するので、吐出された水硬性固化材液が切削された周辺地盤中に存在するようになり、掘削ロッド１ａの周辺地盤が強化される。

この水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、下端に掘削ヘッド２を接続し、かつ、下方部周面に１個の地盤切削翼３を固設した掘削ロッド１ａを正回転しつつ地盤の所定深度まで掘進し、さらに掘削ヘッド２に設けた吐出口２ｂから水硬性固化材液を吐出しつつ、掘削ロッド１ａを回転させながら引上げ、掘削ロッド１ａが引き上げられた掘削孔内にその下方から水硬性固化材液を填充する。この動作中においては地盤切削翼３が掘削ロッド１ａ周辺地盤を切削し、この切削地盤を水硬性固化材液で強化させる。このため水硬性固化材液の硬化後は、図５に示すように、水硬性固化材液のみからなる中心部のコラム軸部４ａの周面に、強化地盤層４ｂを一体に有する水硬性固化材液置換コラム４が築造される。このコラム軸部４ａの周面に強化地盤層４ｂが形成される様子を図６（ａ）（ｂ）について説明する。
図６（ａ）は、図１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の内管１ｄを省略した断面平面図、（ｂ）はその築造装置で築造された水硬性固化材液置換コラム４の断面説明図である。この水硬性固化材液置換コラム築造装置１の地盤切削翼３は、一枚であるので、例えば、水硬性固化材液を吐出しつつ図６（ａ）に示すように掘削ロッド１ａを回転して掘進させたり、引き上げると、その地盤切削翼３の回転軌跡部分に水硬性固化材液が混入したり浸入して填充され図６（ｂ）に示すようにコラム軸部４ａの周面に、強化地盤層４ｂを一体に有する水硬性固化材液置換コラム４が築造される。これにより築造された水硬性固化材液置換コラム４は、見掛け上コラム軸部４ａの外周に強化地盤層４ｂが一体形成されて拡径化されるごとくなり、水硬性固化材液置換コラム４全体の周面摩擦力の増大と、この水硬性固化材液置換コラム４に対する地盤の鉛直支持力の増大を実現可能となる。
また、掘削ロッド１ａには、地盤切削翼３より下方に間隔Ｈが存在するので、掘削ロッド１ａの回転しての引き上げる際に、この間隔Ｈの間の掘削ロッド１ａにより削孔壁面が擦り付けられて強化される。

図７は、本発明で使用する他の水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図、図８は、図７のＢ−Ｂ線断面図である。この水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａは、下端に掘削ヘッド２を接続した掘削ロッド１ａを備える。該掘削ロッド１ａには、下方部周面に各１個（合計２個）の地盤切削翼３が軸対称配置されている。該地盤切削翼３は、掘削ロッド１ａの下端より間隔Ｈの上方に設ける。これにより、掘削ロッド１ａを回転して引き上げる際に、削孔壁面を擦り付けて強化することができる。掘削ヘッド２は円錐形状をしており、その側面には螺旋状掘削翼（スパイラル翼）２ａが固設され、かつ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、水硬性固化材液の通路（流路）である内管１ｄと連通している。

掘削ヘッド２は周面に螺旋状掘削翼２ａを固設した円錐形状であるため、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出来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少ない。掘削ヘッド２は、掘削ロッド１ａと固設してもよいし、着脱自在に接続してもよい。例えば、掘削ヘッド２を継ぎ手により着脱自在に接続すると、摩耗の激しい掘削ヘッド２の交換が容易になるという利点がある。掘削ヘッド２を例えば溶接で掘削ロッド１ａと固設すると、継ぎ手部が不要となるので、製作費が安価となる。

かかる水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａを使用して水硬性固化材液置換コラムを築造する方法は、図４について説明したケースと同様に、先ず、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し、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。この掘進時の水硬性固化材液の吐出は必須ではないが、掘進時に吐出した水硬性固化材液は、掘削ロッド周辺に形成された掘削部に確実に填充されるため、吐出する方が地盤強化のためには好ましい。続いて、水硬性固化材液を掘削ヘッド２の吐出口２ｂから吐出しつつ掘削ロッド１ａを回転して引き上げる。このとき、引上げ速度と水硬性固化材液吐出量をバランスさせて負圧が生じないようにする。さらに、好ましくは、吐出した水硬性固化材液で形成される液面位置を、常に地盤切削翼３より上方に位置させて持続する。掘削ロッド１ａを回転して引き上げ、水硬性固化材液補充等により天端レベルを所定の位置に合わせる。ここでの引き上げ時の掘削ロッド１ａの回転は、正逆いずれの回転でもよい。

この水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、掘削ロッド１ａが引き上げられた掘削孔内がその下方から該水硬性固化材液で填充され、地盤切削翼３が掘削ロッド１ａ周辺地盤を切削しながら水硬性固化材液を填充するため、水硬性固化材液の硬化後は、コラム軸部４ａの周面に強化地盤層４ｂを有する水硬性固化材液置換コラム４が築造される。この図７に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａで実施した場合におけるコラム軸部４ａの周面に強化地盤層４ｂが形成される様子を図９（ａ）（ｂ）について説明する。
図９（ａ）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１Ａの掘削ロッド１ａの内管１ｄを省略した断面平面図、（ｂ）はその築造装置で築造された水硬性固化材液置換コラム４の縦断面説明図である。この水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ａの地盤切削翼３は、掘削ロッド１ａの軸対称位置に２枚設けられているので、例えば、水硬性固化材液を吐出しつつ図９（ａ）に示すように掘削ロッド１ａを回転して掘進させると、その地盤切削翼３の通過部分は、吐出された水硬性固化材液と切削された地盤土が攪拌され、図９（ｂ）に示すように強化地盤層４ｂが形成される。従って、図９（ｂ）に示すようにコラム軸部４ａの周面に、強化地盤層４ｂを一体に有する水硬性固化材液置換コラム４が築造される。この場合において、少なくとも２個の地盤切削翼３が掘削ロッド１ａ外周の軸対称位置に固設（軸対称位置に段違いに設けられる場合を含む）されているため、掘削ロッド１ａの掘進力、引上げ時の引上げ力のバランスが取り易くなる。従って、地盤切削翼３が土砂から受けるアンバランスな抵抗負荷に対しても、掘削ロッド１ａの偏心を防止できるとともに、地盤切削翼１個のみの場合に比べて施工時の掘削ロッド１ａのガタツキが小さく、施工機に対する衝撃や負荷を小さくすることができる。また、掘削ロッド１ａには、地盤切削翼３より下方に間隔Ｈが存在するので、掘削ロッド１ａの回転しての引き上げる際に、この間隔Ｈの間の掘削ロッド１ａにより削孔壁面が擦り付けられて強化される。

また、図１０は、本発明で使用する更に他の水硬性固化材液置換コラム築造装置の要部の正面図である。この水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｂは、図１乃至図３に示す水硬性固化材液置換コラム築造装置１における掘削ヘッド２の螺旋状掘削翼（スパイラル翼）２ａに代えて、周面に沿う縦方向の突条２ｄを設けた場合であり、他は図１乃至図３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説明する。

この水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｂは、下端に掘削ヘッド２を接続した掘削ロッド１ａを備える。該掘削ロッド１ａには、下方部周面に１個の地盤切削翼３が、外方に突出して固設されている。掘削ヘッド２は、この実施の形態では円錐形状をしており、その側面（周面）には、周面に沿う縦方向の突条２ｄが固設され、かつ水硬性固化材液の吐出口２ｂが設けられている。この突条２ｄは、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。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、水硬性固化材液の通路（流路）である内管１ｄと連通している。

本例での掘削ヘッド２は、周面に沿う縦方向の突条２ｄが設けられた円錐形状であるので、突条２ｄで地盤を掘削しつつ地盤中に掘進でき、掘進性能が向上し、施工性がよくなる。
また、地盤切削翼３の形状は、板状や棒状の突出翼で、回転して地盤を切削攪拌できる形状であればよく、一例として前記実施の形態のものを示すことができる。他は前記図１乃至図３に示す実施の形態と同様である。

この水硬性固化材液置換コラム築造装置１Ｂを使用して水硬性固化材液置換コラムを築造する方法は、図４に示した方法と同様である。
従って、この水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、図１乃至図３に示した実施の形態と同様に、掘削ロッド１ａが引き上げられた掘削孔内がその下方から該水硬性固化材液で填充され、地盤切削翼３が掘削ロッド１ａ周辺地盤を切削しながら水硬性固化材液を填充させるため、水硬性固化材液の硬化後は、図５および図６（ｂ）に示すような、コラム軸部４ａの周面に強化地盤層４ｂを有する水硬性固化材液置換コラム４が築造される。

以上のように、前記実施形態によれば、掘削ロッド１ａを用いて掘削した削孔内に水硬性固化材液置換コラム４を築造する水硬性固化材液置換コラム築造装置１、１Ａ、１Ｂであって、前記掘削ロッド１ａの下方部周面に、少なくとも１個の地盤切削翼３を固設したことによって、この地盤切削翼３を持つ掘削ロッド１ａを用いて地盤を掘削した際、水硬性固化材液置換コラム４をコラム軸部４ａの外周面に強化地盤層４ｂを一体に形成可能にし、以って水硬性固化材液置換コラム４の周辺地盤との周面摩擦力を増大させて、結果的に水硬性固化材液置換コラム４に対する地盤の鉛直支持力を増大させることができるものである。

本発明の水硬性固化材液置換コラム築造方法は、水硬性固化材液置換コラムの周辺地盤との周面摩擦力を増大させて、水硬性固化材液置換コラムに対する地盤の鉛直支持力を増大させることが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で築造される水硬性固化材液置換コラムの築造方法等に有用である。

１、１Ａ、１Ｂ 水硬性固化材液置換コラム築造装置
１ａ 掘削ロッド
２ 掘削ヘッド
２ａ 螺旋状掘削翼
２ｂ 吐出口
２ｃ 逆流防止弁
２ｄ 突条
３ 地盤切削翼
３ａ 水平片
３ｂ 傾斜片
４ 水硬性固化材液置換コラム
４ａ コラム軸部
４ｂ 強化地盤層

Claims (2)

1. 水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッドの下端部に、該流路に通ずる水硬性固化材液の吐出口を有する掘削ヘッドを接続し、該掘削ロッドの下方部側面に少なくとも１個の地盤切削翼を外方に向かって突設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つつ地盤の所定深度まで掘進し、その後掘削ロッドを回転しつつ引き上げる水硬性固化材液置換コラム築造方法において、
   少なくとも掘削ロッドの引き上げ時に、掘削ヘッドの吐出口より水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッドを回転させながら引き上げ、該削孔内および地盤切削翼での切削部分を水硬性固化材液で充填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。
2. 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を設けるとともに、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１記載の水硬性固化材液置換コラム築造方法。

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