JP5935193B2 - 地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッドおよび地盤改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド、柱状地盤改良杭、地盤改良装置および螺旋溝形成作業のモニター方法に関するものである。更に詳しくは、施工現場で地面に孔を掘削し、孔内で掘削土と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、柱状地盤改良杭を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド、柱状地盤改良杭および地盤改良装置において、耐力に優れた柱状地盤改良杭を構築することができ、同じ耐力であれば、柱状地盤改良杭を従来より径小、短尺のより小さいものとすることが可能で、使用する結合材の量もより少なくすることができ、地上に排土しなくてはならない掘削土を減らすことができるものに関する。

干拓地等、軟弱な地盤に家屋等の構造物を構築する場合には、地盤を強固にするための地盤改良が行われる。地盤改良工法には、従来から様々なものがあり、土壌の内部に杭を施工して地盤を強固にする杭工法もその一つである。また、その杭工法にも、木杭やコンクリート杭等の既存の杭を土壌の内部に多数建て込む工法と、土壌を掘削しながら孔内部でセメントミルク等の液状の結合材（固化材）と掘削土を混合撹拌し、柱状に固化させて、コンクリート構造物である多数の杭構造体を構築する工法がある。これらの杭工法のうち、後者の一例としては、特許文献１に開示された柱状地盤改良杭の構築装置および構築方法がある。

特許文献１記載の柱状地盤改良杭の構築装置は、駆動装置に軸を介して下端部に掘削翼を設けた掘削装置と、土を結合材と混合しながら孔の上側に運ぶスクリュー装置とを組み合わせて設け、スクリュー装置により掘削孔の下部から結合材を混合した土を上方に移動させて、孔の中で土を上下に移動させながら混合作用を良好に行なうものである。

また、柱状地盤改良杭の構築方法は、柱状地盤改良杭の構築に際して、杭に使用しない土を排除して設けた空孔に、その杭に使用する結合材を入れておき、孔を掘削装置により掘下げながら掘削した土を結合材に混合して、結合材を圧入せずに杭の構築を能率良く行なうものである。そして、これにより構築される柱状地盤改良杭は、特許文献１の図４に示されているように、単に円柱形状のものとなる。

特開２０１１−１３７２９８号公報

しかしながら、上記従来の柱状地盤改良杭の構築装置および構築方法、更にそれによって構築される柱状地盤改良杭には、次のような課題があった。
すなわち、構築される柱状地盤改良杭は、単に円柱形状であるため、例えば、より大きな耐力（支持力）を得るには、杭の直径を大きくしたり、杭の長さを長くしたりする必要があった。しかし、この場合、杭自体が大きくなるので、土を固化させるためのセメントミルク等の結合材の使用量が多くなり、その分、地上に排土しなくてはならない掘削土の量も多くなっていた。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、施工現場で地面に孔を掘削し、孔内で掘削土と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、柱状地盤改良杭を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド、柱状地盤改良杭、地盤改良装置および螺旋溝形成作業のモニター方法において、耐力に優れた柱状地盤改良杭を構築することができ、同じ耐力であれば、柱状地盤改良杭を従来より径小、短尺のより小さいものとすることが可能で、使用する結合材の量もより少なくすることができ、地上に排土しなくてはならない掘削土を減らすことができるものを提供することを目的とする。

（１）本発明は、地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部の掘削土と液状の結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくる工程と、前記掘削孔の孔壁に、前記掘削孔の長さ方向へ、所要深さで掘削した螺旋状の溝を形成する工程と、前記掘削孔の内部の前記流動性を有する混合物を固化させる工程とを備える地盤改良工法である。

（２）本発明は、前記掘削孔の孔壁に、前記掘削孔の長さ方向においてほぼ同じ位置で、所要深さで掘削した円形状の溝を周方向に形成する工程を備える構成とすることもできる。

この場合は、地盤内部に柱状地盤改良杭が形成されたとき、この改良杭には螺旋条部に加えて、ほぼ同じ高さで周方向に形成された円形条部が水平に形成される。この円形条部は、水平に形成されるため、鉛直方向に対し傾斜している螺旋溝より、同じ長さでは孔壁に対する鉛直方向の抵抗が大きい。したがって、改良杭に、螺旋溝に加えて、或いは混じって、この円形条部が形成されることにより、耐力が更に向上する。

（３）本発明は、前記溝の形成は、前記掘削孔を形成した前記掘削手段が有する掘削羽根より長い溝掘削部により行い、前記溝を形成する往路終了後の復路においては、前記溝掘削部が前記往路で形成した溝を逆になぞって戻る工程を備える構成とすることもできる。

この場合は、掘削手段を掘削孔から抜き取ったときに、孔壁の溝および溝以外の部分を崩してしまうことなく、溝をきれいなままで残すことができる。これにより、地盤内部に柱状地盤改良杭が形成されたとき、螺旋条部等の条部がきれいに形成されるので、改良杭は、充分な耐力を発揮することができる。

（４）本発明は、地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部の掘削土と結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくる工程とを同時に、または並行して行う構成とすることもできる。

この場合は、掘削孔の形成と結合材の供給（注入）および掘削土と結合材の混合撹拌を、掘削開始から掘削孔の形成終了までの一行程（１ストローク）で行うことができるので、作業効率に優れる。

（５）本発明は、地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部の掘削土と結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくる工程と、前記掘削孔の孔壁に、所要深さの凹部を形成する工程と、前記掘削孔の内部の前記流動性を有する混合物を固化させる工程とを備える地盤改良工法である。

この場合は、孔壁に凹部が形成されることによって、この凹部に流動性を有する掘削土と結合材の混合物が入り込み、固化した柱状地盤改良杭には、表面に突起が形成されるので、これら突起によって孔壁に対する鉛直方向の抵抗が大きくなる。したがって、地盤内部に形成された改良杭は、充分な耐力を発揮することができる。なお、凹部の形状は、溝や孔の他、どのような形状でもよく、特に限定するものではない。

（６）本発明は、上記（１）ないし（５）の地盤改良工法に使用され、液状の結合材を通す流路を有するロッドと、該ロッドの先部に設けられ、地盤に円形の掘削孔を形成する掘削部材と、前記ロッドに設けられた撹拌部材と、前記ロッドに該ロッドの軸周方向に回転可能に設けられ、前記掘削部材の回転直径より径大な振れ止め部材と、前記ロッドの先端に設けられ、結合材を吐出するノズルと、前記掘削部材の先部に着脱可能で、取付時には前記掘削部材を延長する溝形成具と、を備える地盤改良工法に使用する掘削ロッドである。

この場合は、地盤内部に掘削孔を形成する際は、掘削ロッドの掘削部材に溝形成具を取り付けない状態で、通常の削孔作業を行うようにする。そして、掘削孔を形成した後は、掘削孔から抜き取った掘削ロッドの掘削部材に溝形成具を取り付けて、掘削部材より延長する。この状態で、回転中心であるロッドの位置を掘削孔の中心に合わせ、回転速度と下降速度を制御手段で制御しながら、掘削孔の孔壁に溝形成具によって、掘削孔の長さ方向（深さ方向）へ、螺旋状の溝を所要の深さで形成することができる。

（７）本発明は、地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成し、前記掘削孔の内部の掘削土と結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくり、前記掘削孔の孔壁に、所要深さの螺旋溝を形成し、前記掘削孔の内部の前記流動性を有する混合物を固化させて得られる、柱本体部の外周部に螺旋条部を有する柱状地盤改良杭である。

柱状地盤改良杭は、柱本体の外周部に螺旋条部を有しており、地盤内部において螺旋条部は掘削孔の孔壁に食い込んだ形態となっている。これにより、螺旋条部は、柱状地盤改良杭に上方からの荷重が加わったときの抵抗となり、従来のような単に円柱状の改良杭と比較して、耐力が向上する。
すなわち、同じ耐力であれば、柱状地盤改良杭を従来より径小、短尺のより小さいものとすることが可能である。また、それに伴い、使用する結合材の量もより少なくすることができ、その分、施工コストも低減することができる。

（８）本発明は、作業機本体と、該作業機本体に備えてある昇降回転駆動装置と、該昇降回転駆動装置に取り付けられた上記（６）の地盤改良工法に使用する掘削ロッドとを備える地盤改良装置である。

（９）本発明は、掘削孔の孔壁において、該孔壁に螺旋溝を形成する溝掘削部の深さ方向の位置をあらわす深度を縦軸とし、前記溝掘削部の周方向の位置をあらわす角度を横軸として、前記螺旋溝を形成する前記溝掘削部の往路の移動軌跡をプロットし、前記往路終了後の復路においては、前記溝掘削部が前記往路で形成した前記螺旋溝を逆になぞって戻る移動軌跡をプロットして表示する螺旋溝形成作業のモニター方法である。

この場合、作業者は、螺旋溝形成時の溝掘削部の位置を、作業車のモニターで視覚的に確認することができるので、掘削孔の孔壁に螺旋溝を形成するときの作業がしやすく、失敗を防止または低減することが可能になる。

（作用）
本発明の地盤改良工法、地盤改良装置および柱状地盤改良杭の作用を説明する。
掘削手段（掘削部材）と撹拌手段（撹拌部材）、および結合材を供給する手段（ロッドとノズル）を備えた掘削ロッドを有する地盤改良装置を使用し、昇降回転駆動装置に取り付けられた掘削ロッドで軟弱な地盤を所要の深さまで掘削して、内部に掘削土が残る掘削孔を形成する。

掘削孔を形成する際、振れ止め部材により、掘削ロッドの回転時のロッドが振れないようにすることができるので、安定した掘削ができる。
掘削孔の内部に結合材を供給する手段によりセメントミルク等の液状の結合材を適量供給する。掘削孔の内部の掘削土と結合材を撹拌手段により混合撹拌し、掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくる。

掘削ロッドを上昇させ、掘削部材を掘削孔内の混合物から抜き取るように露出させる。なお、液状の結合材の供給（注入）は、掘削部材の上記下降時に行わず、上昇時に行うこともできる。そして、露出している掘削部材に溝掘削具を固定し、掘削部材を延長する。

再び、掘削部材を掘削孔内の流動性を有する未固化の混合物に没入させ、掘削ロッドの回転速度と下降速度を制御手段で制御しながら、溝形成具によって、掘削孔の孔壁に掘削孔の長さ方向（深さ方向）へ、螺旋状の溝を所要の深さで形成する。螺旋溝が形成されると同時に、螺旋溝には、流動性を有する混合物が入り込む。

上記工程を繰り返すことにより、地盤の内部の所定の深さに、未だ固化していない柱状物が必要数施工される。そして、各掘削孔の内部の流動性を有する混合物を、所定の期間養生を行って固化し、外周部に螺旋条部（螺旋溝に入った混合物が固化した部分）を有する柱状地盤改良杭を形成する。これにより、軟弱だった地盤を強固な地盤に改良することができる。

上記のようにして形成される柱状地盤改良杭は、外周部に螺旋条部を有しており、しかも、螺旋条部は掘削孔の孔壁に食い込んだ形態となっている。これにより、螺旋条部は、柱状地盤改良杭に上方からの荷重が加わったときの抵抗となり、従来のような単に円柱状の改良杭と比較して、耐力が向上する。

すなわち、柱状地盤改良杭は、同じ耐力であれば、柱状地盤改良杭を従来より径小、短尺のより小さいものとすることが可能である。また、それに伴い、使用する結合材の量もより少なくすることができ、その分、施工コストも低減することができる。

本発明は、施工現場で地面に孔を掘削し、孔内で掘削土と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、柱状地盤改良杭を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド、柱状地盤改良杭、地盤改良装置および螺旋溝形成作業のモニター方法において、耐力に優れた柱状地盤改良杭を構築することができ、同じ耐力であれば、従来より径小、短尺のより小さいものとすることが可能で、使用する結合材の量もより少なくすることができ、地上に排土しなくてはならない掘削土を減らすことができるものを提供することができる。

本発明の地盤改良装置の一実施の形態を示す説明図である。 地盤改良装置の掘削ヘッドを示し、（ａ）は掘削時の説明図、（ｂ）は螺旋溝形成時の説明図である。 本発明の地盤改良工法の第１の実施例を示し、（ａ）は掘削ヘッドの動きを示す説明図、（ｂ）は掘削ヘッドの動きに対応した高さの推移を示すグラフである。 本発明の地盤改良工法における掘削ヘッドによる螺旋溝の形成方法を示す往路形成中の説明図である。 本発明の地盤改良工法における掘削ヘッドによる螺旋溝の形成方法を示す往路終了時の説明図である。 本発明の地盤改良工法における掘削ヘッドによる螺旋溝の形成方法を示す復路形成中の説明図である。 本発明の地盤改良工法における掘削ヘッドによる螺旋溝の形成方法を示す復路形成終了後の説明図である。 本発明の地盤改良工法の第２の実施例を示し、（ａ）は掘削ヘッドの動きを示す説明図、（ｂ）は掘削ヘッドの動きに対応した高さの推移を示すグラフである。 螺旋溝形成作業のモニター方法を示し、（ａ）は溝形成具の軌跡の概略を示す説明図、（ｂ）は溝形成具の軌跡の詳細を示す説明図、（ｃ）は溝形成具の周回位置を示す説明図である。

本発明を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１および図２を参照する。
まず、地盤改良工法において使用する地盤改良装置Ａについて説明する。
地盤改良装置Ａは、地中削孔機１と、地中削孔機１が有するガイドセル２、ガイドセル２に沿って昇降し地盤を掘削して掘削孔を形成する掘削ロッド３を備えている。

地中削孔機１は、クローラ式の削孔機本体１０と、削孔機本体１０の前部に上下方向に向けて油圧シリンダー１１を介し取り付けられたガイド体１２を備えている。削孔機本体１０には、地盤改良装置Ａを安定させるアウトリガー１３が備えられている。

ガイド体１２は、油圧シリンダー１１で角度を調節することができる。ガイド体１２には、ガイドセル２が、油圧シリンダー（ガイドセル２に隠れており図では見えない）でガイド体１２に沿って一定の範囲で昇降調節ができるようにして取り付けられている。また、ガイドセル２には、次に説明する掘削ロッド３をワイヤで吊り込むためのウインチ２１を備えている。

ガイドセル２は、その前側にほぼ全長にわたって設けられたガイド部２０を有している。ガイド部２０には、油圧モーターを駆動源とする昇降回転駆動装置であるドリフター３０が、ガイド部２０に沿って昇降移動自在に取り付けられている。ドリフター３０は、所定の長さの掘削ロッド３を保持しており、掘削ロッド３のロッド３１は、ほぼ鉛直方向へ向けて垂下されている。

ロッド３１の先端部には、掘削手段を構成する掘削ヘッド３３が固定されている。掘削ヘッド３３は、先端に三角板状のビット３３０を固定したノズル３２と、その上方にロッド３１と直角に固定された二枚の掘削羽根３３１で構成されている。掘削羽根３３１は、掘削部材を構成し、長さ方向へ一定間隔で固定された複数の掘削歯３３２を有しており、各掘削歯３３２は、正回転方向へ所要角度で下り傾斜している（図２のＡ−Ａ断面図参照）。

二枚の掘削羽根３３１のうち、一方（図２で右側）の掘削羽根３３１には、上下面を貫通して二箇所にボルト通し孔３３３が形成されている。掘削羽根３３１には、ボルト通し孔３３３を通される固定ボルト３８を介して、後述する溝掘削具３９を固定することができる。なお、ビット３３０の固定側の中央には、後述する流路３１０につながる吐出口を塞がないようにする半円形の切欠部（符号省略）が形成されている。

また、上記ノズル３２は、着脱できる構造となっている。
図２に示すように、掘削ヘッド３３は、ロッド３１の先端にノズル取付部３７を有している。上記掘削羽根３３１は、ノズル取付部３７の外周部に固定されている。ノズル取付部３７は、先端側が開口した嵌合孔３７０を有している。嵌合孔３７０には、結合材が通る流路３１０がつながっている。

ノズル取付部３７には、嵌合孔３７０の上下斜向かいの二箇所にそれぞれ一部が掛かるように、外周面間を貫通したピン孔３７１、３７２が形成されている。ノズル取付部３７には、ノズル３２が着脱自在に取り付けてある。なお、ノズル取付部３７に取り付けられるノズルは、これに限定されるものではなく、他に用意された様々なノズルと適宜交換することができる。

ノズル３２は、円柱形状の胴部３２０を有し、胴部３２０の基部には同じく円柱形状の嵌入部３２２が形成されている。胴部３２０と嵌入部３２２の中心には、前記流路３１０につながる流路（図示省略）が形成されている。流路の先端は、胴部３２０の先端で開口して、吐出口（図示省略）を形成している。

嵌入部３２２は、上記嵌合部３７０にほぼ隙間なく嵌め入れることができる。嵌入部３２２には、嵌合部３７０に嵌め入れたとき、上記ピン孔３７１、３７２と合う外周面の上下斜向かいとなる二箇所に、ピン溝（符号省略）がそれぞれ直線的に形成されている。

そして、ピン孔３７１、ピン孔３７２とピン溝を合わせて、それぞれにピンＰを挿着することにより、ノズル３２をノズル取付部３７から抜けないように、且つロッド３１と一体となって回転できるように固定することができる。

ノズル３２は、結合材注入手段を構成し、結合材（柱体原料）であるセメントミルク（又はセメント系固化剤溶液）を吐出する。ノズル３２には、図示していない公知手段によって、ミキサープラント（図示省略）からセメントミルクがロッド３１の内部の流路３１０を通って供給される構造となっている。

ロッド３１において、掘削ヘッド３３よりやや上方側には、ロッド３１を中心として軸周方向に自由回転ができる振れ止め部材である振れ止めブレード３４が設けてある。振れ止めブレード３４は、ロッド３１の長さ方向へは動かず、二枚のブレード（符号省略）の方向は、ロッド３１と直角方向、且つ直径線方向であり、その直径（長さ）は、上記掘削羽根３３１よりやや長くなるように形成されている。

ロッド３１において、振れ止めブレード３４の上方側には、上下方向にほぼ一定の間隔で撹拌手段を構成する撹拌部材３５が三段に固定されている。撹拌部材３５の各段は、それぞれロッド３１に設けられた二枚の翼部材（符号省略）で構成され、その方向は、ロッド３１と直角、且つ直径線方向であり、更に上下に隣り合う撹拌部材３５間でロッド３１の軸周方向において９０°ずらしてある。

また、ガイドセル２の下端部には、前方へ向け接続部材２２が形成されている。接続部材２２の先端には、ロッド３１を通し回転自在に保持する円筒形状の振れ止め具２３が固定されている。振れ止め具２３は、中心孔の開閉ができる構造（詳細については省略）であり、中心孔を開いてロッド３１の途中部分を横から入れることができる。

更に、上記掘削羽根３３１には、地盤改良装置Ａで掘削孔の孔壁に凹部である螺旋溝４２を形成する際に、螺旋溝形成部となる溝掘削具３９が取り付けられる。溝掘削具３９は、図２（ｂ）に示すように、掘削羽根３３１の先部側に被せられる。溝掘削具３９は、上板３９１、先端板３９２、前板３９３および後板３９４で構成され、前側には掘削歯３３２を避けるための嵌合凹部３９６が二箇所に形成されている。

上板３９１には、上記各ボルト通し孔３３３と合わさる通し孔３９５が二箇所に形成されている。また、上板３９１、先端板３９２および前板３９３は、先部側へやや窄まるように形成され、先部側表面には多数の突起３９０が形成されている。

溝掘削具３９は、掘削羽根３３１の先部側に被せた後、各通し孔３９５と各ボルト通し孔３３３を合わせ、固定ボルト３８とナット３８０で締め付け固定される。固定状態では、溝掘削具３９の先端板３９２は、掘削羽根３３１の先端から突出しており、更にブレード３４の先端より外側に突出している。溝掘削具３９の構造及び着脱構造は、上記に限定されるものではなく、公知手段を適宜採用できる。

（作用）
主に図３、図４、図５、図６および図７を参照して、地盤改良装置Ａの作用、および地盤改良装置Ａを使用した地盤改良工法の第１の実施例について説明する。なお、図４〜図７では、便宜上、工程中において掘削孔内に存在する掘削土と結合材（セメントミルク）の混合物の図示は省略している。
また、以下の作業において、掘削ヘッド３３の回転速度、および昇降速度は、特に限定するものではなく、現場の土壌の土質に合わせて、或いは削孔作業または螺旋溝形成作業の作業の種類に合わせて適宜設定されるものである。

（１）地盤改良装置Ａを地盤改良を行う場所（軟弱な地盤上）に設置する。
（２）地盤改良装置Ａの掘削ロッド３を回転させながら下降させ、掘削ヘッド３３で軟弱な地盤４の掘削を始める（図３（ａ）の（１）参照）。なお、掘削ヘッド３３は、図２（ａ）に示したように、溝掘削具３９を取り付けていない形態で使用する。

（３）更に、掘削ヘッド３３による掘削を進める。このとき、掘削ヘッド３３で掘削される掘削孔４０の内径より長い振れ止めブレード３４の両側先端部は、掘削孔４０の孔壁に刺さるように入り込み、自身の回転は止まって、以降は孔の深部へ移動しながらロッド３１の回転の振れ止め（回転中心の維持）としての機能を果たす。

（４）このようにして、掘削孔４０が次第に深く形成されると共に、掘削孔４０の内部に土壌が削られて生じた掘削土４１が残っていく。また、並行して、ノズル３２から結合材であるセメントミルクが掘削孔４０の内部に注入され、掘削土４１と混じり合う。更に、セメントミルクは、回転する掘削ヘッド３３、および各撹拌部材３５によって掘削土４１と混合撹拌され、流動性を有する混合物５０がつくられていく。掘削孔４０を所定の深さまで形成したところで、掘削ヘッド３３の下降は停止される（図３（ａ）の（２）参照）。

（５）流動性を有する混合物５０の深部において、掘削ヘッド３３を回転させながら細かく上下動させ、混合物５０の深部を混合撹拌する。次いで、掘削ヘッド３３を徐々に上昇させて混合物５０を更に撹拌しながら、掘削ヘッド３３を混合物５０から抜き取るように露出させる（図３（ａ）の（３）参照）。このとき、混合物５０の量は、後の工程で螺旋溝４２の内部に入る量を勘案して、掘削孔４０の容量よりやや大目につくるのが好ましい。なお、混合撹拌用のセメントミルクの注入は、掘削ヘッド３３の上記下降時に行わず、上昇時に行うこともできる。

（６）そして、露出している掘削ヘッド３３の掘削羽根３３１に溝掘削具３９を上記したように二本の固定ボルト３８で固定する（図３（ａ）の（３）参照）。
（７）再び、掘削ヘッド３３を掘削孔４０内の流動性を有する混合物５０に没入させ、回転速度と下降速度を制御手段（図示省略）で制御しながら、下降させることで、掘削羽根３３１より延長されて先端が外側にある溝掘削具３９により、掘削孔４０の孔壁（側壁）を掘削し、所要深さの螺旋溝４２を形成していく（図４参照）。螺旋溝４２の形成に伴い、すでに掘削孔４０内にある流動性を有する混合物５０が螺旋溝４２の内部に入り込む。

（８）更に、掘削ヘッド３３を同様に制御回転させながら下降させ、掘削孔４０の内底部に位置させる。内底部においては、掘削ヘッド３３は高さを維持しながら回転されるので、全周にわたり同じ高さの水平溝４２ａが形成される（図３（ａ）の（４）、図５参照）。以上で、螺旋溝形成の往路が終了する。なお、本実施の形態では、溝掘削具３９を一方の掘削羽根３３１にのみ取り付ける構造としたが、両方の掘削羽根３３１に取り付ける構造とすれば、螺旋溝を二重螺旋とすることもできる。

（９）水平溝４２ａの形成後、溝掘削具３９が螺旋溝４２を上記とは逆方向になぞるように制御しながら、掘削ヘッド３３を下降時とは逆方向に制御回転させながら上昇させる（図６参照）。これにより、溝掘削具３９で螺旋溝４２を崩すことなく、ロッド３１と掘削ヘッド３３を掘削孔４０内部の流動性を有する混合物５０から抜き取ることができる（図７参照）。これにより、螺旋溝形成の復路が終了する。この時点で、螺旋溝４２と水平溝４２ａの内部には、混合物５０が入った状態となっている（図３（ａ）の（５）参照）。

（１０）上記工程（作業）を繰り返すことにより、地盤４の内部の所定の深さに、未だ固化していない柱状物が必要数施工される。そして、各掘削孔４０の内部の流動性を有する混合物５０を、所定の期間養生を行って固化し、外周部に螺旋条部５１（螺旋溝４２に入った混合物５０が固化した部分）および水平条部５２ａ（水平溝４２ａに入った混合物５０が固化した部分）を有する柱状地盤改良杭５（図３（ａ）の（５）参照）を形成する。これにより、軟弱だった地盤４を強固な地盤に改良することができる。

上記のようにして形成される柱状地盤改良杭５は、外周部に螺旋条部５１および水平条部５２ａを有しており、しかも、螺旋条部５１および水平条部５２ａは掘削孔４０の孔壁に食い込んだ形態となっている。これにより、螺旋条部５１および水平条部５２ａは、柱状地盤改良杭５に上方からの荷重が加わったときの抵抗となり、従来のような単に円柱状の改良杭と比較して、耐力が向上する。なお、図３（および後述の図８）において、固化後の柱状地盤改良杭の各部については、括弧付きの符号を付与している。

すなわち、同じ耐力であれば、柱状地盤改良杭を従来より径小、短尺のより小さいものとすることが可能である。また、それに伴い、使用する結合材の量もより少なくすることができ、その分、施工コストも低減することができる。

図８を参照し、本発明の地盤改良工法の第２の実施例を説明する。
なお、以下の説明において、上記地盤改良工法の第１の実施例と重複する同様の工程については説明を省略し、相違する工程のみを説明する。

この地盤改良工法においては、溝掘削具３９による螺旋溝形成の往路の途中で、掘削ヘッド３３の下降速度を遅くして、全周にわたり同じ高さの水平溝４２ｃ、４２ｂ、４２ａを所要の間隔で順に形成しながら、螺旋溝４２を形成する。また、復路においては、溝掘削具３９が螺旋溝４２と水平溝４２ａ、４２ｂ、４２ｃを往路とは逆になぞって戻るようになっている。これによれば、溝掘削具３９が孔壁の螺旋溝４２や溝以外の部分を崩してしまうことはなく、溝をきれいなままで残すことができる。なお、この復路において溝掘削具３９が戻っている状況を作業者側のモニターで視覚的に確認できるようにしてもよい。

これにより形成される柱状地盤改良杭５ａ（図８（ａ）の（５）参照）は、外周部に螺旋条部５１および水平条部５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有しており、しかも、螺旋条部５１および水平条部５２ａ、５２ｂ、５２ｃは掘削孔４０の孔壁に食い込んだ形態となっている。なお、水平な水平条部は、傾斜した螺旋条部より上方からの荷重が加わったときの抵抗が大きい。これにより、柱状地盤改良杭５ａは、水平な水平条部５２ａ、５２ｂ、５２ｃが柱状地盤改良杭５より多い分だけ、上方からの荷重に対する抵抗力が増し、柱状地盤改良杭５より耐力が更に向上する。

図９を参照して、螺旋溝形成作業のモニター方法について説明する。
図９（ａ）は溝形成具の軌跡の概略を示す説明図、（ｂ）は溝形成具の軌跡の詳細を示す説明図、（ｃ）は溝形成具の周回位置を示す説明図であり、少なくとも、これらと同様の表示が、作業車、すなわち上記地中削孔機１の運転席に設けられている施工管理装置モニター（図示省略）に表示される。

まず、図９（ｂ）では、掘削孔４０の孔壁において、孔壁に螺旋溝４２を形成する溝掘削具３９の深さ方向の位置をあらわす深度を縦軸（単位：ｍ）とし、溝掘削具３９の周方向の位置をあらわす角度を横軸（全幅：１８０°）としている。

そして、溝掘削具３９の孔壁における螺旋溝４２を形成する往路の移動軌跡４２１をプロットし、往路終了後の復路においては、溝掘削具３９が往路で形成した螺旋溝４２を逆になぞって戻る移動軌跡４２２をプロットして表示するようになっている。

これにより、掘削ロッド３の螺旋溝形成作業における溝掘削具３９の動きを、ポインター４３がリアルタイムで表示し、螺旋溝形成作業をモニターすることができる。なお、プロットされる溝掘削具３９の位置は、掘削ヘッド３３の回転速度と、昇降速度から演算される推定値である。

また、図９（ａ）は、掘削孔の全体の螺旋溝形成作業をモニターしているが、こちらは（ｂ）と相違して概略の表示となっている。図９においては、掘削孔の深度が約１．５ｍの場合で説明しているが、更に深い掘削孔の場合も同様にモニターすることができる。その場合は、図９（ｂ）も、画面を切り換えるなどして、或いは画面を順送りにするなどして、対応させるようになっている。

図９（ｃ）は、溝形成具の周方向の位置を、ポインター４３ａでモニターするものである。ポインター４３ａの周方向の動きは、図９（ｂ）のポインター４３の動きと同期するものである。

作業者が地中削孔機１の運転席に設けられている施工管理装置モニターを確認しながら作業を行うことで、例えば掘削ヘッド３３の回転速度と、昇降速度を調節することにより、復路の溝掘削具３９の移動軌跡４２２が、往路の移動軌跡４２１から大きく外れないように、すなわち許容誤差内に収まるようにすることで、螺旋溝４２をきれいに形成することができると共に、掘削ロッド３の掘削ヘッド３３を掘削孔４０から抜き取ることができる。

このように、作業者は、螺旋溝形成時の溝掘削具３９の位置を、地中削孔機１の施工管理装置モニターで視覚的に確認することができるので、掘削孔４０の孔壁に螺旋溝４２を形成するときの作業がしやすく、失敗を防止または低減することが可能になる。

また、作業の報告書を施工主に提出する際に、図９（ｂ）に示した表示と同様のもの（作業が終了して往路と復路の重なりの状態が表示されているもの）をプリントして、螺旋溝の形成が問題なく終了したことを視覚的にあらわして提示することができるので、施工主に安心感を与えることができる。

本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能であるということは言うまでもない。

Ａ 地盤改良装置
１ 地中削孔機
１０ 削孔機本体
１１ 油圧シリンダー
１２ ガイド体
１３ アウトリガー
２ ガイドセル
２０ ガイド部
２１ ウインチ
２２ 接続部材
２３ 振れ止め具
３ 掘削ロッド
３０ ドリフター
３１ ロッド
３１０ 流路
３２ ノズル
３２２ 嵌入部
３３ 掘削ヘッド
３３０ ビット
３３１ 掘削羽根
３３２ 掘削歯
３３３ ボルト通し孔
３４ 振れ止めブレード
３５ 撹拌部材
３７ ノズル取付部
３７０ 嵌合孔
３７１、３７２ ピン孔
Ｐ ピン
３８ 固定ボルト
３８０ ナット
３９ 溝掘削具
３９０ 突起
３９１ 上板
３９２ 先端板
３９３ 前板
３９４ 後板
３９５ 通し孔
３９６ 嵌合凹部
４ 地盤
４０ 掘削孔
４１ 掘削土
４２ 螺旋溝
４２１ 往路の移動軌跡
４２２ 復路の移動軌跡
４３、４３ａ ポインター
５ 柱状地盤改良杭
５０ 流動性を有する混合物
５１ 螺旋条部
５ａ 柱状地盤改良杭
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 水平状部

Claims (6)

1. 地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、
   前記掘削孔の内部の掘削土と液状の結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくる工程と、
   前記掘削手段を前記混合物から露出させ、前記掘削手段に溝掘削具を取り付け、再び前記掘削手段を下降させることで、前記溝掘削具により前記掘削孔の孔壁を掘削して螺旋状の溝を形成する工程と、
   前記掘削孔の内部の前記流動性を有する混合物を固化させる工程とを備える
   地盤改良工法。
2. 前記掘削孔の孔壁に、前記掘削孔の長さ方向においてほぼ同じ位置で、所要深さで掘削した円形状の溝を周方向に形成する工程を備える
   請求項１の地盤改良工法。
3. 前記溝を形成する往路終了後の復路において、前記溝掘削具が前記往路で形成した溝を逆になぞって戻る工程を備える
   請求項１または２の地盤改良工法。
4. 地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部の掘削土と結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に流動性を有する混合物をつくる工程とを同時に、または並行して行う
   請求項１、２または３の地盤改良工法。
5. 前記請求項１ないし４の何れか一つの地盤改良工法に使用され、
   液状の結合材を通す流路を有するロッドと、
   該ロッドの先部に設けられ、地盤に円形の掘削孔を形成する掘削部材と、
   前記ロッドに設けられた撹拌部材と、
   前記ロッドに該ロッドの軸周方向に回転可能に設けられ、前記掘削部材の回転直径より径大な振れ止め部材と、
   前記ロッドの先端に設けられ、結合材を吐出するノズルと、
   前記掘削部材の先部に着脱可能で、取付時には前記掘削部材を延長する溝掘削具とを備える
   地盤改良工法に使用する掘削ロッド。
6. 前記請求項１ないし４の何れか一つの地盤改良工法に使用され、
   作業機本体と、
   該作業機本体に備えてある昇降回転駆動装置と、
   該昇降回転駆動装置に取り付けられた、液状の結合材を通す流路を有するロッドと、該ロッドの先部に設けられ、地盤に円形の掘削孔を形成する掘削部材と、前記ロッドに設けられた撹拌部材と、前記ロッドに該ロッドの軸周方向に回転可能に設けられ、前記掘削部材の回転直径より径大な振れ止め部材と、前記ロッドの先端に設けられ、結合材を吐出するノズルと、前記掘削部材の先部に着脱可能で、取付時には前記掘削部材を延長する溝掘削具とを有する地盤改良工法に使用する掘削ロッドとを備える
   地盤改良装置。

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