JP5831907B2

JP5831907B2 - 拡径ビット

Info

Publication number: JP5831907B2
Application number: JP2012064831A
Authority: JP
Inventors: 上登三; 浩一菅; 浦薫松; 杉芳隆上; 野功青; 澤吉見梅
Original assignee: Nittoc Constructions Co Ltd
Current assignee: Nittoc Constructions Co Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP2013194465A

Description

本発明は、掘削ロッドの先端に設けられる掘削ビットであって、回動可能な掘削翼を具備しており、掘削翼を開閉することが可能な掘削ビット（拡径ビット）に関する。

軟弱地盤の機械攪拌改良において、掘削機械のビットとしては、攪拌翼が固定されているタイプ（いわゆる「固定式」）と、開閉式のタイプ（いわゆる「拡径ビット」がある。
拡径ビットは回動可能な掘削翼を具備しており、掘削翼を回動（開閉）することが可能である。

従来技術に係る拡径ビットが、図１３で示されている。
図１３において、ボーリング孔を削孔する際には、破線で示すように、掘削翼４０はボーリングロッドＤＲの先端で閉じた状態で、閉じた拡径ビットの先端から掘削流体（例えば高圧水）を噴射する。
所定深度までボーリング孔を削孔して、ボーリング孔の径寸法を拡大するべき場合には、図１３の実線で示すように、掘削翼４０を矢印Ｏ方向へ回動させて、掘削翼４０が開いた状態にする。図１３において、符号Ｊは、掘削翼４０の先端から噴射される固化材のジェットを示している。

ここで、掘削翼４０のみで機械的に土壌を掘削すると、半径方向外側の領域に土壌が押圧されるため、土壌が硬く締まった状態になってしまう。
地中壁を構築する場合には、同一径のボーリング孔において、拡径されたボーリング孔の一部が重複した状態で複数削孔しなければならない。その様な場合、半径方向外方領域の土壌が半径方向外方に押し付けられて、硬く締まってしまうと、隣接する掘削孔を機械的に削孔する際に、土壌を掘削する際の抵抗が大きくなり、削孔が困難となってしまう。

そのため、半径方向外方の領域については固化材ジェット（あるいは、高圧水の様な削孔用流体ジェットの場合もある）で切削し、半径方向内方の領域については掘削翼４０で機械的に掘削している。
半径方向外方の領域の土壌をジェットで切削すれば、半径方向外方の領域はジェットで切削される際に緩むので、当該ボーリング孔と隣接するボーリング孔を削孔する際に、容易に掘削することができる。

固化材のジェットＪは、掘削翼４０の可動部分Ａを経由して、掘削翼４０の先端から噴射されており、その噴射圧力は極めて高圧（例えば２００ｋｇ／ｃｍ^２）である。
その様な高圧の固化材が可動部分Ａを経由する際に、掘削翼４０の回動中心に作用して、掘削翼４０の回動を妨げることがない様に構成する必要がある。そのため、図１３で示す従来技術において、可動部分Ａの構造は非常に複雑である。
係る複雑な構造の可動部分Ａを複数設けているため、従来技術においては、掘削ビットの外径寸法Ｄｂが大きくする必要があり、例えば２００ｍｍ以上にする必要がある。

しかし、掘削ビットの外径寸法Ｄｂを大きくすると（例えば、２００ｍｍ以上にすると）、当該掘削ビットを先端に設けた掘削ロッドＤＲも大径にしなければならないので、大型の専用マシン（専用のベースマシン）が必要になる。大型の専用ベースマシンを使用するのであれば、汎用のベースマシンを用いる場合に比較して、コスト高になってしまう。
また、大型のベースマシンは狭溢な施工箇所に進入することが困難である。そのため、従来技術の拡径ビットでは、使用できる施工現場が限定されてしまうという問題もある。
さらに、専用の大型ベースマシンを用いる場合には、汎用マシンを使用する場合に比較して、稼動効率が低く、全体の施工効率が低下してしまう。
それに加えて、大径のボーリング孔を掘削するため、細径のボーリング孔を掘削する施工に比較して、ボーリング孔削孔のコストが高騰化してしまうという問題も存在する。

そのため、図１３で示す掘削ビットの外径Ｄｂを小さくして、汎用のベースマシンの使用を可能にしたいという要請が存在している。
ここで、掘削翼が開閉せず、掘削時の状態で固定されている掘削ビット（固定翼の掘削ビット）において、掘削翼の先端から固化材ジェットを噴射するタイプの従来技術において、掘削ビットの外径Ｄｂを小さくすることは可能である。掘削翼が開閉せず、掘削翼を回動する機構が存在しないからである。
一方、開閉可能な掘削翼については、上述した様に、固化材の流路が掘削翼の回動中心を経由しているので、その構造が複雑となってしまう。そのため、掘削ビットの外径Ｄｂを小さくして、汎用のベースマシンの使用を可能にしたいという要請に応えることが困難である。そして、係る要請（拡径ビットの外径を小さくして、汎用のベースマシンの使用を可能にしたいという要請）に有効に応えることができる従来技術は、現時点では提案されていない。

その他の従来技術として、アウターロッドとインナーロッドを備えた二重管を用いて掘削する技術において、インナーロッドの回転ブレを低減する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術では、上述した従来技術の問題点を解決することはできない。

特開２００９−１９３３３号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、拡径可能な掘削ビットであって、その外径を小さくして汎用のベースマシンを用いて削孔することが可能な拡径ビットの提供を目的としている。

発明者は種々研究の結果、いわゆる「軟弱地盤」であれば、拡径ビットにおける翼を複数（図１３では二つ）開いて掘削する必要はないことに着目した。
換言すれば、いわゆる「軟弱地盤」であれば、拡径ビットにおける翼が一つだけであっても、必要な径のボーリング孔を削孔できることに着目した。

本発明の拡径ビット（１００）は係る知見に基づいて創作されており、外管（１）と内管（２）からなる掘削ロッド（ＤＲ：二重管）の先端に設けられ、回動可能な掘削翼（４）を一本だけ具備しており、掘削翼（４）の先端に固化材を噴射するノズル（Ｎ２１）が設けられ、当該ノズル（Ｎ２１）と掘削ロッド（ＤＲ）における固化材供給路（内管内側の空間２１）と連通する固化材流路（Ｌ１２、Ｌ３、５１３、５１１、５１２、５３、Ｌ４）を有しており、拡径ビット（１００）における掘削翼（４）は、掘削翼（４）の固化材噴射ノズル（Ｎ２１）とは反対側で直角に折れ曲がった短尺部（４２）を有して（概略Ｌ字状に）形成されており、直角に折れ曲がった箇所（４ｃ）が回動可能に軸支され、直角に折れ曲がった短尺部（４２）は内管内側の空間（２１）に挿入されたピストン（６）に連続するロッド（７）と回動自在に接続されており、前記固化材流路（Ｌ１２、Ｌ３、５１３、５１１、５１２、５３、Ｌ４）はピストン（６）が内管内側の空間（２１）の端部（図３の上端部）まで移動した場合に内管内側の空間（２１）に連通している。

また本発明の拡径ビットは、外管（１）と内管（２）からなる掘削ロッド（ＤＲ：二重管）の先端に設けられ、回動可能な掘削翼（４）を一本だけ具備しており、掘削翼（４）の先端に固化材を噴射するノズル（Ｎ２１）が設けられ、当該ノズル（Ｎ２１）と掘削ロッド（ＤＲ）における固化材供給路（内管内側の空間２１）と連通する固化材流路（Ｌ１２、Ｌ３、５１３、５１１、５１２、５３、Ｌ４）を有しており、掘削用液体（例えば高圧水）は外管（１）と内管（２）の間の円環状空間（１１）を流れ、当該円環状空間（１１）はピストン（６）に連動して掘削翼（４）の短尺部（４２）が移動する空間（Ｅ）に連通している。

上述する構成を具備する本発明の拡径ビット（１００）によれば、回動可能な掘削翼（４）を一本だけ具備しているので、当該掘削翼（４）を回動するための機構も一つだけ設ければ良い。そのため、本発明の拡径ビット（１００）では、径方向寸法を大きくする必要がなく、汎用のベースマシンによりボーリング孔を掘削することが可能である。大型の専用マシン（専用のベースマシン）は必要としない。
汎用のベースマシンであれば狭溢な施工箇所であっても使用可能であり、本発明の拡径ビットを用いて施工することができる。そして、汎用のベースマシンが使用できるため、本発明によれば、ベースマシンの稼動効率が向上し、工事全体の効率も向上する。
さらに、径方向寸法を大きくする必要がない本発明によれば、大径のボーリング孔を掘削する必要がないため、施工コストを節約することが出来る。

ここで、本発明は、軟弱地盤における使用を前提としている。そのため、回動可能な掘削翼（４）を一本だけ具備していても、掘削翼（４）を開いた場合に、掘削方向が偏奇することなく、確実に内径寸法が大きいボーリング孔を掘削することが出来る。

本発明において、掘削用液体（例えば高圧水）は外管（１）と内管（２）の間の円環状空間（１１）を流れ、当該円環状空間はピストン（６）に連動して掘削翼（４）の短尺部（４２）が移動する空間（Ｅ）に連通していれば、掘削翼（４）が開放している際に、掘削翼（４）の短尺部（４２）が移動する空間（Ｅ）に土砂等が侵入しても、外管と内管の間の円環状空間（１１）内の掘削用液体（例えば高圧水）が当該空間（Ｅ）に流入することにより、土砂等は空間（Ｅ）から除去される。
そのため、空間（Ｅ）には土砂が侵入し難くなり、掘削翼（４）が閉じる操作を阻害することが抑制される。

本発明の実施形態の側面図である。図１の実施形態の平面図である。実施形態において、掘削翼を閉じた状態を示す断面図である。実施形態において、掘削翼を開いた状態を示す断面図である。図３におけるＸ−Ｘ断面矢視図である。実施形態における掘削翼の回転軸を示す斜視図である。実施形態に係る拡径ビットとアウターケーシングとを組み合わせた状態を示す一部断面側面図である。実施形態に係る拡径ビットを用いた地盤改良において、ボーリング孔を削孔する工程を示す側面図である。所定の深度までボーリング孔を削孔した状態を示す側面図である。アウターケーシングを引き上げた状態を示す側面図である。拡径ビットの掘削翼を開いて地盤改良を行う工程を示す側面図である。所定領域の地盤改良が終了した状態を示す側面図である。従来技術の一例を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここで、図１、図３、図４では、上方が深度の深い側（地上側から地下に向かう側：垂直方向下方）を示し、下方が地上側（地下側から地上に向かう側：鉛直方向上方）を示している。
図１、図２において、全体を符号１００で示す拡径ビットは、外管１と内管２とで構成される掘削ロッドＤＲと、１対の軸受部材３と、掘削翼（単翼）４と、掘削翼支持軸５とを有している。掘削翼支持軸５は掘削翼４に固定され、掘削翼４を軸受部材３に対して回動自在に軸支している。
掘削ロッドＤＲは、外管１と内管２とで構成される二重管となっている（図３、図４参照）。

図３において、外管１は、第１圧力室１１と、流路１２と、第２圧力室１３とを有している。第１圧力室１１は断面形状が円環状であり、外管１と内管２の間の領域に形成されている。第２圧力室１３は、断面形状が、円形の一部を切り欠いた概略半円形に構成されている。
第１圧力室１１と第２圧力室１３は流路１２を介して連通している。流路１２が形成されている領域には空間Ｅが形成されており、空間Ｅは、外管1の中心部側をコ字状に抉った形状となっており、概略半円状の断面形状となっている。
第１圧力室１１と流路１２は蓋部材１Ｂによって区画されており、蓋部材１Ｂは、第１圧力室１１の第２圧力室１３側（図３では上方）に設けられている。そして、第１圧力室１１と流路１２は、蓋部材１Ｂに形成された連通孔１ａを介して連通している。
図３において、符号１１ｉは第１圧力室１１の内壁（内周面）を示し、符号１３ｉは第２圧力室１３の内壁（内周面）を示している。

第２圧力室１３の外周部には側方ノズルＮ２２が形成されている。側方ノズルＮ２２は、固化材供給ラインＬ１２を介して、一定条件の下（図４参照）、第１圧力室２１と連通するように構成されている。
第２圧力室１３の先端（図３では上端部）には、先端ノズルＮ１１が２箇所（図２参照）形成されており、２箇所の先端ノズルＮ１１は、連通孔１３ｂを介して第２圧力室１３と連通している。

図３において、第１圧力室１１の上方に設けられた蓋部材１Ｂには、内管２の端部（図３における上端面）が当接しており、内管２の中心軸が外管１の中心軸と一致している。
内管２において、先端側の圧力室２２（図３の上方）と、後方の圧力室２１（図３の下方）は、ピストン６によって区画されている。ピストン６が図３の上方に移動すれば、先端圧力室２２の容積は減少し、後方圧力室２１の容積は増加する。一方、ピストン６が図３の下方に移動すれば、先端圧力室２２の容積は増加し、後方圧力室２１の容積は減少する。

図３において、先端圧力室２２の端部（図３の上端）には、第１の貫通孔２ｂが形成されている。
蓋部材１Ｂにおいて、貫通孔２ｂの延長線上には、第２の貫通孔１ｂが形成されている。第２の貫通孔１ｂは、蓋部材１Ｂ上面に形成されたノズルＮ１２と連通している。換言すれば、先端圧力室２２とノズルＮ１２は、貫通孔２ｂ、１ｂを介して連通している。
先端圧力室２２の端部（図３では上端）近傍の外周領域には貫通孔２ｃが形成されており、貫通孔２ｃは貫通孔２ｂと直交する方向（図３では水平方向）に延在している。そのため、ノズルＮ１２は、先端圧力室２２と第１圧力室１１の双方に連通している。

ここで、ノズルＮ１２が形成された領域を構成する空間Ｅは、掘削翼４が掘削翼支持軸５周りに回動する際に、掘削翼４の短尺部４２が揺動するための空間でもある。
この空間Ｅには、掘削翼４を開いて土壌を掘削・改良する際に、土砂が流入する。ノズルＮ１２を設けることにより、空間Ｅに流入する土砂を切削流体（例えば高圧水）ジェットＪ１２によって除去することが出来る。そして、ジェットＪ１２を構成する切削流体（例えば高圧水）は、先端圧力室２２及び／又は第１圧力室１１から供給される。

ピストン６は連接ロッド７を備え、連接ロッド７は、図３における上下方向に延在する。
連接ロッド７の先端にはピン９が設けられ、ピン９は連接ロッド７に直交し、ピン９の両端が連接ロッド７から突出するように固設されている。
連接ロッド７のピン９は長孔４２ａに係合しており、長孔４２ａは掘削翼４の短尺部４２に形成されている。
掘削翼４を回転可能に軸支する１対の軸受部材３は、蓋部材１Ｂの端面（図３における上面）に固着されている。

掘削翼４は概略Ｌ字状に構成されており、長尺部４１と短尺部４２とが一体になっている。そして、長尺部４１と短尺部４２との折曲部４ｃが、１対の軸受部材３と掘削翼支持軸５により、回動自在に軸支されている。
なお、掘削翼支持軸５は、１対の軸受部３に対して固定されている。
掘削翼４における長尺部４１の長手方向中心軸に沿って固化材供給流路Ｌ４が形成されており、固化材供給流路Ｌ４は長尺部４１の先端４１ａまで到達している。そして、固化材供給流路Ｌ４は、掘削翼４の先端４１ａに設けられたノズルＮ２１に連通している。

上述した様に、掘削翼４の短尺部４２には長孔４２ａが形成され、長孔４２ａにはピン９と係合しており、ピン９は連接ロッド７に固設されている。
ピストン６が図３の上方へ移動すると、ピン９は、掘削翼４の短尺部４２における長孔４２ａ内を摺動して、短尺部４２を図３の上方へ押し上げる。
その結果、掘削翼４は掘削翼支持軸５を中心に時計方向に回動し、掘削翼４は図４で示すように開いた状態になる。

図４で示すように、ピストン６が先端圧力室２２の端部（図４では上端）近傍に到達した状態（先端圧力室２２の容積が最小になった状態）において、後方圧力室２１の端部（図４で上端：ピストン６の下端近傍）には、固化材供給用の排出口２ｄが開口される。
当該排出口２ｄは、固化材供給ラインＬ１２を経由して、側方ノズルＮ２２に連通している。それと共に、固化材供給用の排出口２ｄは、固化材供給ラインＬ１４を経由して、掘削翼４の先端におけるノズルＮ２１に連通している。

次に、図３、図５、図６をも参照して、固化材供給用の排出口２ｄから、ノズルＮ２１に連通する部材の詳細について、説明する。
図３、図４において、１対の軸受部材３には固化材供給路Ｌ３が形成されている。固化材供給路Ｌ３は、軸受部材３の各々の断面における概略中央において、軸受部材３の下端から垂直方向に（図３、図４では上方に）延在している。
固化材供給路Ｌ３は、軸受部材３の掘削翼支持用挿通孔３ａ（図４、図５参照）に連通している。また、固化材供給路Ｌ３の他端（掘削翼支持用挿通孔３ａとは反対側端部：図３、図４では下端）は、蓋部材１Ｂ内部において、固化材供給路Ｌ１２と連通している。
図５、図６において、太い点線の矢印は、固化材の流れを示している。

図５、図６において、掘削翼支持軸５は、軸部５１と、軸部５１の一端に形成されたフランジ部５２を有している。
軸部５１における長手方向の中央には、断面形状が半円形の溝５３が、軸部５１の外周全域に亘って形成されている。
図６において、フランジ部５２は全体が均一の厚さ寸法となる様に構成されており、軸部５１の直径よりも大きな円（符号を省略）と、ボルト挿通孔５２ａが形成されている。

図５において、軸部５１の中心には、フランジ５２側の反対側（図５では左側）から穿孔され、フランジ側（図５では右側）が盲になった中心孔５１１が形成されている。中心孔５１１の開口部（図５では左端部）には、盲栓（プラグ）５１ｐが圧入されている。
軸部５１において、溝５３には、半径方向に延在する複数（図示では２箇所）の放射状の流路５１２（固化材供給路）が形成されており、固化材流路５１２は中心孔５１１と溝５３を連通している。
軸部５１の中心孔５１１と軸部５１の外周とを連通して、半径方向へ放射状に延在する流路（固化材供給路）５１３が形成されている。固化材流路５１３は、図６において、軸部５１の一端と溝５３の間の領域と、軸部５１の他端部と溝５３の間の領域に、それぞれ形成されている。

図５において、軸部５１におけるフランジ側とは反対側（図５の左側）の端部近傍には、外周全周に亘って、断面が矩形の溝５１４が形成されている。溝５１４には、止め輪（Ｃリング、或いはＥリング）ＣＲが装着されており、溝５１４に止め輪ＣＲが契合することにより、掘削翼支持軸５が軸受部材３から抜けてしまうのを防止している。
また、図５において、一方の軸受部材３（図５における右方の軸受部材３）の側面３ｓ（図５では右側面３ｓ）には、フランジ部５２のボルト挿通孔５２ａに対応する位置に、雌ねじ３ｂが形成されている。
図５において、符号ＤＳは、ダストシールを示し、符号ＯＳは固化材漏出防止用のシール部材を示す。

図３〜図５において、掘削翼４を掘削翼支持軸５に回動自在に装着するに際しては、先ず、１対の軸受部材３の間に掘削翼４を配置して、掘削翼４の軸孔４ａを、軸受部材３の掘削翼支持軸用挿通孔３ａと一致させる。
次いで、軸受部材３の挿通孔３ａから掘削翼支持軸５を挿入し、掘削翼支持軸５が１対の軸受部材３に挿通孔３ａと掘削翼４の軸孔４ａに貫通させて、掘削翼支持軸５のフランジ５２を、一方の軸受部材３（図５では右方の軸受部材３）の側面３ｓ（図５では右側面）に当接させる。
そして、掘削翼支持軸５のフランジ５２に形成されたボルト孔５２ａに、固定ボルトＢＴを挿入し、固定ボルトＢＴを、右方の軸受部材３の雌ねじ３ｂに螺合して締結する。固定ボルトＢＴで締結することにより、掘削翼支持軸５は軸受部材３に固定される。
これにより、掘削翼４は、掘削翼支持軸５に対して回動自在に装着される。

掘削翼支持軸５における固化材供給路５１３の半径方向外方の開口部５１３ｉと、軸受部材３に形成された固化材供給路Ｌ３の開口部Ｌ３ｏは、図５で示す状態（掘削翼支持軸５が軸受部材３に固定された状態）では一致している。
ピストン６が上昇して、ピストン６の上端が先端圧力室２２の端部（図４の上端）近傍に到達し、後端圧力室２１の固化材排出口２ｄが固化材供給ラインＬ１２に連通すると（図４）、図５、図６において、固化材供給ラインＬ１２、Ｌ３、固化材供給路５１３、５１１、５１２、溝５３（以上、図５、図６参照）、流路Ｌ４が連通して、掘削翼４の先端のノズルＮ２１に連通する固化材供給系統を構成する。すなわち、固化材供給ラインＬ１２は、掘削翼４の先端のノズルＮ２１に連通する。
それと共に、図４において、固化材供給ラインＬ１２は、第２圧力室１３の外周に設けたノズルＮ２２に連通する。

掘削翼４を拡径して軟弱地盤を掘削・改良する際には、先ず、ピストン６を、図３、図４における上方へ移動する。ピストン６を移動するためには、例えば、図示しない地上側から固化材を後方圧力室２１に供給して、後方圧力室２１に充填している固化材の内圧を高める。あるいは、ピストン６に係合する図示しない手段を操作して、ピストン６を移動せしめる。
ピストン６が図３、図４における上方へ移動すると（ピストン６が、掘削ロッドＤＲの先端側に移動すると）、ピストン６に固着した連接ロッド７に固設されたピン９と、ピン９に係合した短尺部４２が、図４における上方へ押し上げられる。そして、掘削翼４が（図４では時計回りに）回動して、掘削翼４の先端が掘削ロッドＤＲ中心から離れるように移動する（掘削翼４が開く）。

ピストン６が図３、図４における上方へ移動すると（ピストン６が、掘削ロッドＤＲの先端側に移動すると）、後端圧力室２１の固化材排出口２ｄが固化材供給ラインＬ１２に連通し、固化材供給ラインＬ３、固化材供給路５１３、５１１、５１２、溝５３（以上、図５、図６参照）、流路Ｌ４を介して、掘削翼４の先端のノズルＮ２１に連通する。また、固化材供給ラインＬ１２は、外管１３の外周に設けたノズルＮ２２と連通している。
そのため、掘削翼４の先端に設けたノズルＮ２１と、外管１の外周部に設けたノズルＮ２２からは、高圧（例えば、２００ｋｇ／ｃｍ^２）の固化材が噴射される。そして、攪拌翼４先端よりも半径方向外方の領域と、掘削ロッドＤＲ周囲の領域において、軟弱地盤が固化材ジェットにより、切削、攪拌、改良される。
ここで、外管１の外周部に設けたノズルＮ２２側を加えるのは、掘削翼４の先端に設けたノズルＮ２１から噴射される固化材ジェットＪ２１の反作用と、ノズルＮ２２から噴射される固化材ジェットＪ２２の反作用が交互に打ち消し合うことにより、掘削ロッドＤＲの先端がぶれて（偏芯して）、いわゆる「振れ回り」を生じる事態を防止するためである。

図３で示す状態、すなわち掘削翼４を開く以前の状態では、例えば、地上側（図示せず）に設けた切削流体供給装置（例えば、高圧水ポンプ）から切削流体（例えば高圧水）を第１圧力室１１側に吐出する。これにより、切削流体は外管１と内管２との間における円環状空間１１を介して、第１圧力室１１側に供給される。
第１圧力室１１の切削流体は、連通孔１ａ、流路１２、第２の圧力室１３、連通孔１３ｂを経由して、掘削ロッドＤＲ先端のノズルＮ１１から切削流体ジェットＪ１１として噴射され、切羽側の軟弱土壌を切削する。
また、第１圧力室１１の切削流体は、外管１と内管２の間の円環状空間１１、貫通孔２ｃ、先端圧力室２２、貫通孔２ｂ、１ｂを経由して、ノズルＮ１２から切削流体ジェット１２Ｊとして噴射され、空間Ｅに堆積した土砂を空間Ｅ外に除去する。

図３の状態（掘削翼４が開いていない状態）では、ピストン６によって排出口２ｄは閉塞されているため、後端圧力室２１と固化材供給ラインＬ１２は連通せず、掘削翼４のノズルＮ２１及び外管１のノズルＮ２２から固化材ジェットは噴射されない。
明示はされていないが、図４で掘削翼４を開き土壌を掘削、改良する際に、同時に、ノズルＮ１１及びノズルＮ１２から切削流体を噴射することが可能である。

図示の実施形態において、掘削翼４は、図４における拡径時に、掘削翼４が掘削ロッドＤＲの中心軸に対して９０°まで開くことが望ましい。ただし、構造が複雑になってしまう場合には、掘削ロッドＤＲの中心軸に対して掘削翼４を９０°まで開く必要はない。
削孔されるボーリング孔の半径寸法Ｒｄとしては、例えば、６００ｍｍが確保できれば、掘削翼４が掘削ロッドＤＲの中心軸に対して開く角度については、限定されるものではない。

掘削翼４の拡径時に、掘削されるボーリング孔の内径（直径）は１６００ｍｍ（半径８００ｍｍ）に設定する場合が多い。そして、例えば、半径８００ｍｍの掘削領域において、半径方向内方６００ｍｍの領域は、掘削翼４で機械的に掘削され、半径方向外方２００ｍｍの領域は固化材ジェット（噴流）Ｊ２１あるいは高圧水ジェット（噴流）で掘削される。そのため、掘削翼４が開いた状態で削孔されるボーリング孔の半径寸法は、例えば６００ｍｍが確保できればよい。
上述した様に、半径８００ｍｍ（直径１６００ｍｍ）の全領域を、掘削翼４で機械的に掘削すると、半径方向外方領域の土壌が半径方向外方に押し付けられ、硬く締まった状態になる。そして、例えば地中壁を構築する場合の様に、半径８００ｍｍ（直径１６００ｍｍ）のボーリング孔を、一部が重複した状態で複数削孔しなければならない場合に、半径方向外方領域の土壌が硬く締まってしまうと、隣接する掘削孔の削孔時に、土壌の抵抗が大きくなってしまう。
図示の実施形態のように、半径方向外方の領域をジェットＪ２１で切削しつつ、削孔する様にすれば、半径方向外方の領域における土壌が硬く締まってしまうことはない。ジェットＪ２１で切削される半径方向外方の領域では、土壌が緩み、当該ボーリング孔と隣接するボーリング孔を容易に掘削することが出来る。

図示の実施形態によれば、掘削翼（単翼）４は単翼であり、開閉する中心部分である軸受部材３の構造がシンプルになる。その結果、掘削ビット１００全体の径寸法が小さくなり、削孔するべきボーリング孔も小径となる。
したがって、汎用のベースマシン（図示せず）によりボーリング孔を掘削することが可能であり、大型の専用マシン（専用のベースマシン）は必要としない。
そして、汎用のベースマシンであれば狭溢な施工箇所であっても使用可能であり、拡径ビット１００を用いて施工できる。そのため、当該ベースマシンの稼動効率が向上し、工事全体の効率も向上する。
さらに、径方向寸法を大きくする必要がない図示の実施形態によれば、大径のボーリング孔を掘削する必要がないため、全体の施工コストを節約することが出来る。

図示の実施形態は、軟弱地盤における使用を前提としている。そのため、回動可能な掘削翼４を一本だけ具備して、一本だけの掘削翼４を開いた場合であっても、掘削方向が偏奇することなく、確実に内径寸法が大きいボーリング孔を掘削することが出来る。
また、外管１側部（外周面）にノズルＮ２２を加えているため、ノズルＮ２２のジェットＪ２２によって、掘削翼４先端のノズルＮ２１のジェットＪ２１の反力を相殺している。したがって、ジェットＪ２１のみを噴射する場合とは異なり、掘削ロッドＤＲの先端が振れ回りを生じ、偏芯してしまうことを防止できる。

図示の実施形態において、切削用流体（例えば高圧水）は外管１と内管２の間の円環状空間１１を流れ、円環状空間１１はピストン６に連動して掘削翼４の短尺部４２が移動する空間Ｅに連通している。したがって、掘削翼４が開放している際に、掘削翼４の短尺部４２が移動する空間Ｅに土砂等が侵入しても、円環状空間１１内の切削用流体が当該空間Ｅに流入することにより、土砂等は空間Ｅから除去される。
そのため、空間Ｅには土砂が侵入して掘削翼４が閉じる動作を阻害することが抑制される。

図示の実施形態に係る拡径ビット１００を用いて地盤改良工法を施工するに際しては、拡径ビット１００のみで施工する場合も存在するが、図７で示すように、拡径ビット１００とアウターケーシング２００とを組み合わせる場合が多い。
図７において、図示の実施形態に係る拡径ビット１００は全体を符号２００で示すアウターケーシング（外管：符号１で示す外管とは別部材）に収容されている。アウターケーシング２００の先端（近川端部：切羽：図７では上端部）には、掘削ビット２１０が配置されている。
アウターケーシング２００と拡径ビット１００を組み合わせて行われる地盤改良工法について、図８〜図１２を参照して説明する。

地盤改良工法の施工に際して、最初に、地盤改良を施工するべき領域（深度）までボーリング孔を削孔する。ボーリング孔を削孔するに際しては、図８で示すように、アウターケーシング２００の先端（図８では下端）と拡径ビット１００の先端が面一となった状態（あるいは、拡径ビット１００の先端が若干、地下側に突出した状態）で、拡径ビット１００先端のノズルＮ１１から切削流体ジェットＪ１１を噴射し、且つ、アウターケーシング２００の先端の掘削ビット２１０で地盤を切削する。
ボーリング孔は、例えば、地盤改良を施工するべき領域の最深位置まで掘削する。図９は、当該最深位置までボーリング孔を削孔した状態を示している。

地盤改良を施工するべき領域の最深位置までボーリング孔を掘削したならば、拡径ビット１００は残存させた状態で、アウターケーシング２００のみを地盤改良を施工するべき領域よりも上方の位置まで引き上げる（図１０参照）。
そして、拡径ビット１００の掘削翼４を開き（図４参照）、図１１で示すように、掘削翼４先端から固化材ジェットＪ２２を噴射し、拡径ビット１００を回転しつつ（矢印Ｒ参照）、引き上げる（矢印Ｕ）。
固化材ジェットＪ２２を噴射しつつ、拡径ビット１００を回転しつつ引き上げることにより、改良するべき地盤は固化材ジェットＪ２２により切削され、切削された地盤と固化材が攪拌、混合される。図１１において符号ＡＩＮで示す領域は、固化材ジェットＪ２２により切削され、固化材と攪拌、混合される地盤中の領域を示している。

図１０で示す工程で上方まで引き上げられたアウターケーシング２００に拡径ビット１００が収容されると（図１２参照）、地盤改良が完了する。図１２において、符号ＡＩＣは地盤改良された領域を示している。
図７〜図１２で示すように、拡径ビット１００とアウターケーシング２００を組み合わせて使用することにより、拡径ビット１００単独ではボーリング孔の削孔が困難な条件であっても、ボーリング孔を所定の深度まで容易に削孔することが可能である。また、施工に際して、拡径ビット１００が破損してしまう事態を防止することが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、掘削翼支持軸５にフランジ５２を形成し、フランジ５２を固定ボルトＢＴで締結することにより、掘削翼支持軸５を軸受部材３に対して固定しているが、溶接その他の手法を用いて、掘削翼支持軸５を軸受部材３に固定しても良い。
また、図示の実施形態では、掘削翼支持軸５が軸受部材３から外れるのを防止するために、溝５１４と止め輪ＣＲが装着されているが、その他の手段により、掘削翼支持軸５が軸受部材３から外れるのを防止しても良い。
さらに、図４で示す様に掘削翼４を開いて土壌を掘削、改良する際に、ノズルＮ１１及びノズルＮ１２から切削流体（高圧水）を噴射することも出来る。

１・・・外管
２・・・内管
３・・・軸受部材
４・・・掘削翼
５・・・掘削翼支持軸
６・・・ピストン
７・・・連接ロッド
９・・・ピン
１１・・・第１の圧力室
１３・・・第２の圧力室
２１・・・後方の圧力室
２２・・・先端の圧力室
４１・・・長尺部
４２・・・短尺部
１００・・・拡径ビット
２００・・・アウターケーシング

Claims

外管と内管からなる掘削ロッドの先端に設けられ、回動可能な掘削翼を一本だけ具備しており、掘削翼の先端に固化材を噴射するノズルが設けられ、当該ノズルと掘削ロッドにおける固化材供給路を連通する固化材流路を有しており、掘削翼は、掘削翼の固化材噴射ノズルとは反対側で直角に折れ曲がった短尺部を有して形成されており、直角に折れ曲がった箇所が回動可能に軸支され、直角に折れ曲がった短尺部は内管内側の空間に挿入されたピストンに連続するロッドと回動自在に接続されており、前記固化材流路はピストンが内管内側の空間の端部まで移動した場合に内管内側の空間に連通していることを特徴とする拡径ビット。
外管と内管からなる掘削ロッドの先端に設けられ、回動可能な掘削翼を一本だけ具備しており、掘削翼の先端に固化材を噴射するノズルが設けられ、当該ノズルと掘削ロッドにおける固化材供給路を連通する固化材流路を有しており、掘削用液体は外管と内管の間の円環状空間を流れ、当該円環状空間はピストンに連動して掘削翼の短尺部が移動する空間に連通していることを特徴とする拡径ビット。