JP5975266B2 - 砕石杭形成用アタッチメント - Google Patents

Description

本発明は、地中に砕石杭を形成して地盤を改良するための砕石杭形成用アタッチメントに関し、特に効率よく砕石杭を形成する砕石杭形成装置用アタッチメントに関する。

日本の国土のうち、宅地造成の行われる平野部、埋め立て地には軟弱地盤が多い。軟弱地盤は、地震時に液状化現象を起し建築物倒壊の恐れがあり、これを防止するために地盤改良が必要とされている。
地盤改良技術には幾つかの方法が提案されているが、砕石杭工法は自然石を用い、環境にやさしくしかもＣＯ_２負荷が小さい工法として高い評価を得ている。
特許文献１には、回転軸の下端に螺旋状の掘削翼を備え、この掘削翼より上部の回転軸部を包囲する円筒状のケーシングと、このケーシング周側壁の長さ方向に沿い、複数の開閉自在な砕石投入口が二列に設けれた無排土砕石杭形成具の発明が開示されている。

特許文献２には、地中に挿入されて空間を形成し、地中から上昇しつつ空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントが開示されている。このアタッチメントは、円筒状ケーシングと、下方下端部に設けられる螺旋状掘削翼とを備えている。また、円筒状ケーシングの側面には、長軸を回転軸方向とする少なくとも一つの長孔状砕石投入孔が形成されている。この長孔状砕石投入孔には円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋が設けられ、この蓋をこじ開けて砕石を投入することができる。
また、特許文献３には、螺旋状の地中掘削翼と、少なくとも一つの付加掘削翼とを備えた砕石杭形成ヘッドが開示されている。この砕石地中杭形成ヘッドは正転方向の回転で螺旋状の地中掘削翼が円筒部と共回りして地中を下方に向かって掘削する。そして、反転方向の回転で、付加掘削翼が円筒部内に投入された砕石を上方から下方に掻き下ろし、地中掘削翼が砕石に押圧を加える。この付加掘削翼は、地中掘削翼から分離されて地中掘削翼の上方に配置されるのが特徴とされている。

特許第４８４９５８０号 特開２０１０−２４８８８５ 特開２０１１−６８８０

前述のように、これまでに開示されている発明は、何れも掘削装置の下端にスクリュー形（螺旋状）掘削ツールが設けられ、このスクリュー形掘削ツールで土壌を掘り進む。スクリュー形掘削ツールは固い地盤であっても容易に土壌を掘り進む高い掘削機能を有するが、地盤改良を必要とされる軟弱地盤に適用される場合、掘削性能はむしろ過剰であると言える。
また、スクリュー形掘削ツールでは、地中に形成された穴空間に砕石を投入して砕石杭を形成する際、砕石をスクリュー翼の上部に投入させる。また、この投入された砕石を、スクリューの逆回転によりスクリュー上部から下方に掻き降ろし、地中の穴空間に充填させて砕石杭を形成する。この時、スクリューが掻き降ろした砕石を回転しながら下方に強く押しつけることで、堅牢な砕石杭を形成させている。

しかし、地下水位の高い軟弱地盤では、掘削ツールは掘削中地下水（泥水）に浸漬されてしまう。この時、スクリュー形掘削ツールでは、スクリュー翼の上部に投入された砕石が泥水から受ける浮力と、泥水の粘性効果のため、スクリュー翼の上部から滑り落ちず、残留、堆積する。このため、投入された砕石はスクリュー翼上部に次々堆積し、いわゆる「つまり状態」になり、砕石杭形成工事は継続不能の状態に陥る。

また、スクリューを逆回転させて砕石を強く加圧する従来の作業方法は、スクリュー表面が砕石と強く摩擦されるため、スクリュー金属の磨滅が激しく、しかも磨滅箇所が局部に集中するため、スクリューの寿命が極端に短い。通常、スクリューは機械加工により不複雑な螺旋形状に仕上げられるので製造コスト高く、消耗品として使い捨とするには余りに高コストであり、スクリューに係るランニングコストの低減も大きな課題になっている。

第１の構成例は、地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に 砕石杭を形成する
砕石杭形成用アタッチメントである。
この砕石杭形成用アタッチメントには、少なくとも掘削手段と、該掘削手段の下端部に配置される撹拌パドルの２つの基本構成要素が装備される。
このうち、一方の基本構成要素である撹拌パドルは、略円形断面のロッドの軸方向表面に複数の多角平板がそれぞれその平板面を沿わせて一体に取付けられて構成される。また、撹拌パドルを上方視したとき、多角平板のロッドへの当接角度（図１３の角度α）を、ロッドの接線方向を基準として０〜９０度より小さい範囲に設定する。しかもこれら複数の多角平板はロッド軸を中心点として点対象に配置される。
掘削時の撹拌パドルの回転方向を正回転、締固め時の回転方向を逆回転と定めると、撹拌パドルは正回転で、土砂が回転中心に集積するように作用し、逆回転で、砕石が回転中心より拡散するように作用する。また、土砂の回転中心への集積効果や、砕石を回転中心より拡散させる効果は、多角平板のロッドへの当接角度で調節可能に設定される。

本撹拌パドルの平板はロッドの軸方向と略平行に配置されるので、パドル上方から砕石が投入されたとき、砕石の落下を遮るのは、平板の板厚のみになる。従って従来の螺旋形状のスクリューに比べ、砕石投入が極めて容易で、パドルが地下水に浸漬された場合であっても、パドル上部より投入された砕石をパドルの下まで容易に落下させることができる。なお、本発明を構成する他方の構成要素である掘削手段は、前記ロッドを包囲する周知の筒状のケーシングまたは、周知のスクリューで構成される。
このうち、筒状のケーシングを用いる場合は、ケーシング外壁に螺旋状のスクリューを設けて旋回させることで更に掘削能力を高めることができる。
なお、地中に形成する砕石杭用の穴空間は、筒状のケーシングを用いなくても周知のスクリュー方式の掘削機を用いても形成できる。

第２の構成例では、撹拌パドルを構成するパドル部に曲面平板を用いる。パドルを曲面平板とすることで土砂が回転中心に集積する作用効果や、砕石が回転中心より拡散する作用効果を促進させることができる。また、第１の構成例の平板パドルでは平板に作用する面圧は周速が大きくなる外周側程大きくなるが、曲面構造とすることで、外周面に作用する面圧は湾曲させない場合に比べ大幅に緩和させることができる。

第３の構成例では、撹拌パドルを構成する各パドルが単純な平面構造でなく、途中を折り曲げた「へ」の字形状とする。即ち撹拌パドルは径方向の途中で折れ曲がり、外周が遅れ方向に屈折している。これにより正回転で土砂が回転中心に集積する作用効果や、逆回転時に砕石が回転中心より外方向に拡散する作用効果は折れ曲がりのない単純な平面構造に比べ一層促進される。なお、平板に替え曲面平板を「へ」の字形状とした場合も平板同様、正回転での土砂が回転中心に集積する作用効果や、逆回転時に砕石が回転中心より外方向に拡散する作用効果が促進される。

第４の構成例では、撹拌パドルの平板、または屈折平板がそれぞれの下端部に斜板が設けられる。この斜板は各平板の下端に配置され、砕石に直接接触して砕石を押圧する。撹拌パドルの押圧面積は斜板の追加により大幅に増加するので、押圧作業の安定化が図られる。

第５の構成例では、平板または曲面平板の撹拌パドルが、ロッド軸方向に対し、所定角度（図１４の角度β）傾斜して固着・配設される。この傾斜角度はロッド径とロッドに接続させる平板や曲面平板の辺の長さにより決まり、当然上限が存在する。傾斜角は通常は０〜１０度の範囲であり、パドル製作は傾斜角０度の場合が最も容易である。ここに傾斜角度０度とは、ロッド軸と平板や曲面平板とが平行に配置されていることを意味する。
なお、平板や曲面平板をロッドに対し傾斜させることで、撹拌パドルに撹拌効果に加えて掘削効果を賦与させることができる。この掘削効果は傾斜角の大きさに比例して大きくなり、砕石の落下は傾斜角が小さい程有利であり、両特性はトレードオフの関係にある。

第６の構成例では、まずケーシングが下端部に爪が設けられた筒で構成される。また、撹拌パドルが、複数段で形成され、最下段には構成例１乃至構成例５の撹拌パドルが配置され、所定距離離れた上方で、且つ、ケーシング内部に付加翼が配置される。

第７の構成例では、本発明の砕石杭形成用アタッチメントが、地盤改良装置、又はバッ クフォー、又はク
レーンの何れにも着脱自在に装着できる着脱手段を有している。この脱着脱着装置は地盤改良装置、バックフォー、クレーンにそれぞれ特有の着脱手段であっても、複数の装置に共通して使用できるものであってもよい。これにより本発明の砕石杭形成用アタッチメントは様々な装置に装着して使用することができる。

第１の構成例では、撹拌パドルが多角形平板で構成されるので、掘削手段により地中に形成された空間に砕石を投入するとき、撹拌パドルが砕石の落下の障害になることはなく、砕石は速やかに撹拌パドルの下に落下し、落下した砕石は撹拌パドルの回転により速やかに穴空間に撹拌・圧接されながら緻密に充填される。このため、パドルが地下水に浸漬された場合であっても、パドル上部より投入された砕石をパドルの下まで容易に落下させることができ、地下水位の高い軟弱地盤での砕石杭形成工事を可能とした。
第２の構成例によれば、撹拌パドルに曲面平板を用いるので、撹拌パドル表面に負荷される面圧の均一化と、撹拌効果の促進が図れる。

第３の構成例によれば、撹拌効果を低減させることなく、週速度の大きい撹拌パドル外周にかかる負荷を低減できるので、出力の小なさ駆動モータでも対応が可能になる。
第４の構成例によれば、平板の下端部に斜板が設けられ、この斜板で砕石表面を押圧するが、斜板は一定の面積を有するので、凹凸の激しい砕石表面状態であっても、圧接の衝撃を緩和させながら押圧できる。従って、パドルの磨滅箇所は一様に分散化し、また施工装置の受ける押圧衝撃も緩和され、安定した運転操作ができる。

第５の実施例によれば、地下水に浸漬された場合であっても砕石杭の施工を可能とする本撹拌パドルの基本性能を、実用上問題にならない範囲内で維持し、本撹拌パドルに掘削機能を賦与することができる。これにより、施工対象地盤に適合した掘削機能を高めた撹拌パドルとすることができる。
第６の実施例によれば、ケーシング下端に設けられた爪により、掘削能力アップが図れ砕石杭形成時間を短縮できる。また、撹拌パドルとは別に付加翼が設けられるので、地下水層が存在する軟弱地盤に対し、撹拌パドルと付加翼の間に充填される土砂や砕石により、ケーシング内への泥水の侵入を完全に遮断でき、安定した施工を実施できる。

第７の実施例によれば、本発明の砕石杭形成用アタッチメントはバックフォー、クレーン車の何れにも着脱自在に装着でき、極めて高い汎用性を実現している。

本発明の砕石杭形成アタッチメントの一例 エコジオ地盤改良装置 ２枚の多角平板で構成される撹拌パドル ３枚の多角平板で構成される撹拌パドル ２枚の多角曲面板で構成される撹拌パドル ２枚の屈折多角平板で構成される撹拌パドル 下端部に斜板が設けられた多角平板の撹拌パドル 付加翼の設けられた撹拌パドル エコジオ地盤改良装置による砕石杭形成 スクリュー式地盤改良装置 スクリュー式地盤改良装置による砕石杭形成 バックフォーに装着された砕石杭形成アタッチメント 上方視した撹拌パドル ロッド軸方向に対する撹拌パドルの配設方向

本発明の砕石杭形成用アタッチメントの一例を図１に示す。砕石杭形成用アタッチメント２０では、ロッド１１の下端に多角平板１２，１２からなる多角平板パドル１０が設けられており、ロッド１１の上端は駆動結合部２３になっている。またロッドはケーシング２１の中心を貫いて設けられ、ケーシング２１の外周には螺旋状のスクリュー２２と、砕石投入のための開閉蓋２７が設けられる。また、ケーシング２１の上端面にはカム連結部２５が設けられ、地盤掘削時にはケーシング２１を駆動モータ３３（図２参照）に連結させて多角平板パドル１０と一体に回転させる。ケーシング下部には地盤改良装置に支持されるホッパー２６がケーシング２１とは別体に配置され、ホッパー底部から延びる樋の先端が、開閉蓋をこじ開けて退出自在に配置されている。

図２に砕石杭形成用アタッチメント２０を組込んだエコジオ地盤改良装置３０を示す。砕石杭形成用アタッチメント２０の駆動結合部２３を駆動モータ３３と結合させ、カム結合部２５をカム機構３９に結合することで一体化される。また、砕石杭形成用アタッチメント２０の下部にはプレス装置２４が設置され掘削時に排出される土砂の盛り上がりを抑える。鉛直方向に立設されるリーダー３２にはガイドレールが設けられており、スラーダー３４が砕石杭形成用アタッチメント２０と一体にこのガイドレール上を昇降する。車体３５には油圧シリンダー３６とキャタピラ３８が装備されており、起伏のある悪条件の土地であってもキャタピラ３８で自由に走行できる。油圧シリンダー３６の先端にはジョイント部３１が設けられ、立設されるリーダー３２を支持する。また、車体３５にはアウトリガー３７が設けられ、砕石杭形成工事中、掘削に伴う振動が発生してもアウトリガー３７が地盤１９に車体３５を４点支持することで、車体を安定的に固定支持する。

図３〜図８は、砕石杭形成用アタッチメント２０の下端部に設置される６種類の撹拌パ
ドルである。
このうち、図３は基本となる多角平板パドル１０である。多角平板パドル１０はロッド１
１を挟み一対の多角平板１２、１２がロッド１１の軸心を対象点として対象配置される。
図１３は多角平板１２のロッド１１に対する当接角度の説明図で、図３の多角平板パドル
１０では当接角度、α＝０としている。また、図１４はロッド軸に対する多角平板１２の
配設方向を示すもので、図３の多角平板パドル１０ではβ＝０としている。各平板は長方
形の４隅のうち、外周側底辺を切落した形状としている。また、長辺の平板面をロッド軸
と並行に重ねて一体化される。平板の材質は例えば鋼板であり、一体化は例えば溶接等に
より実施することができる。ロッド下端面には図示しない爪を設けることができる。また、
平板隅部の切落しにより、切落しが無い場合に生じ易い衝撃反力の抑制や、平板の異常摩
耗などを抑制することができる。
多角平板パドル１０は、例えば図９に示すようにエコジオ地盤改良装置３０に組込まれ使
用される。

次に、図９を用い、エコジオ地盤改良装置３０による砕石杭形成工事の作業プロセスを説明する。
砕石杭形成工事は次の手順で進められる。
（１）まず、エコジオ地盤改良装置３０のキャタピラ３８を駆動させて、車体３５を砕石 杭形成地点まで移動させ、アウトリガー３７を伸長させて、車体３５を工事地点に 固定させる。
（２）砕石杭形成アタッチメント２０の下部に設けられたプレス装置２４を地表に押付け 、駆動モータ３３を正転させ、これにより駆動される多角平板パドル１０を回転さ せながら、多角平板パドル１０を地盤１９に接触させて掘削作業を開始させる。

（３）多角平板パドル１０の掘削能力は低いが、撹拌機能により接触する土砂の撹拌と、 スライダー３４の下降により下端部が逐次地中（地盤内）に侵入する。
（４）多角平板パドル１０が地盤内に完全に侵入するとケーシング２１の下端部が地盤に 接触し、ケーシングスクリュー２２が地盤の掘削を開始する。このとき、プレス装 置２４のプレスにより、掘削土砂が地表に盛り上がるのは防止される。

（５）掘削工程では多角平板パドル１０で地盤を撹拌しながら、ケーシングスクリュー２ ２で地盤を掘り進む。地盤掘削工程中、ケーシング２１内にあらかじめ所定量の砕 石を投入しておくことで、掘削される土砂がケーシング内に侵入するのを防止する ことができる。また、地盤中に含まれる水分量が多量でなければ水の侵入も防止す ることができる。地盤中に地下水層が存在する場合、ケーシング２１内への泥水の 侵入は防げないが、掘削作業に支障を来すことはない。掘削作業は掘削深度が所定 の深さに到達した時点で停止させる。
（６）所定の深さまで掘り進み穴空間８０が形成されたことを確認して駆動モータが停止 させる。ケーシング２１の外周に設けられた開閉蓋２７をこじ開け、ホッパー２６ に設けられた樋の先端をケーシング２１内部に挿入する。次いで、駆動モータ４３ を逆回転させる。このとき、ホッパー２６に設けられた図示しない砕石投入装置を 駆動させ、ケーシング２１内への砕石８１の投入を開始させる。

（７）砕石投入工程では、駆動モータ３３が逆回転駆動されて多角平板パドル１０も逆回 転するが、ケーシング２１は、カム結合部２５とカム機構３９間の連結が遮断され るので回転は停止する。
（８）ケーシング内に最初に投入された砕石は、穴空間８０内に泥水が存在する場合であ っても、地盤内に形成された穴空間８０内の底部まで落下する。多角平板パドル１ ０は多角平板１２、１２で構成されるため、最初に投入された砕石は多角平板パド ル１０の隙間をすり抜け容易に多角平板パドル１０の下部まで落下する。また、砕 石は逐次投入されるので、後続の砕石により多角平板パドル１０は埋め込まれた状 態になる。

（９）多角平板パドル１０は逆転方向の回転で、砕石を回転中心より周辺に拡散させるよ うに作用するので、投入された砕石は、穴空間８０をさらに周方向に拡大させて充 填され、しかも砕石は、撹拌効果により高密度に充填される。
（１０）ケーシング２１は、多角平板パドル１０が砕石８１を押付けるとき受ける反力と 、スライダー３４の引上げ力により逐次地上に引上げられる。
（１１）砕石８１の充填が地上まで到達することで、砕石杭８２の形成工事は終了する。

次に、本発明に係る図３以外の撹拌パドルについて図４〜図８を用いて説明を行う。
図４は３枚平板パドルの外観図である。３枚平板パドル１７はロッド１１を挟み３枚の多
角平板１８、１８、１８がロッド１１の軸心を対象点として対象配置される。各平板は長
方形の４隅のうち、外周側底辺を切落した形状としている。また、長辺の平板面をロッド
軸と並行に重ねて一体化される。平板の材質は例えば鋼板であり、一体化は例えば溶接等
により実施することができる。ロッド下端面には図示しない爪を設けることができる。ま
た、平板枚数２枚の図３よりも衝撃反力や、平板の異常摩耗を一層抑制することができる。

図５は曲面パドルの外観図である。曲面パドル１４はロッド１１を挟み一対の多角曲面板１５、１５がロッド１１の軸心を対象点として対象配置される。ロッドとは長辺の平板面をロッド軸と並行に重ねて一体化される。多角曲面板の材質は例えば鋼板であり、一体化は例えば溶接等により実施することができる。またロッド下端面には図示しない爪などを設置してもよい。多角曲面板はロッド１１が回転するとき、回転中心より遠い外周部の受けるトルクが緩和されるように湾曲されている。この曲面形状により撹拌効果は同形サイズの平板に比べ一層促進される。

図６は屈折平板パドルの外観図である。屈折平板パドル５０はロッド１１を挟み一対の屈折多角平板５１、５１がロッド１１の中心を対象軸として対象配置される。ロッドとは長辺の平板面をロッド軸と並行に重ねて一体化される。屈折多角平板の材質は例えば鋼板であり、屈折部は鋼板をプレスなどで所定角度折り曲げる方法や、平板を溶接するなどの加工法で作成することができる。またロッド下端面には図示しない爪などを設置してもよい。屈折多角平板の折り曲げ方向は、回転中心より遠い外周部が受けるトルクが緩和されるように屈折されている。この屈折形状により撹拌効果は単純な平板と比較して一層促進される。なお、屈折多角平板５１、５１は外周側底辺を切落した形状としている。この屈折多角平板の外周側底辺を切落すことにより、切落しが無い場合に生じ易い衝撃反力や、平板の異常摩耗などを抑制させている。

図７は斜板付パドルの外観図である。斜板付パドル６０はロッド１１を挟み一対の斜板付多角平板６１、６１がロッド１１の軸心を対象点として対象配置される。ロッドとは長辺の平板面をロッド軸と並行に重ねて一体化される。斜板付多角平板の材質は例えば鋼板であり、斜板６２は鋼板をプレスなどで所定角度折り曲げる方法や、平板を溶接するなどの加工で作成することができる。またロッド下端面には図示しない爪などを設置してもよい。斜板６２により砕石の中込工程で砕石に接触するブレード面積が図３に示す多角平板パドル１０に比べ格段に大きくなり、プレス効果の増大や、衝撃反力の抑制、平板の異常摩耗などが抑制される。

図８は付加翼付撹拌パドルの外観図である。ロッド１１の下端部に斜板付パドル６０が配設され、この斜板付パドル６０から所定距離隔てた上方で、且つケーシング２１内に位置するよう付加翼７１が設けられる。
付加翼７１はロッド１１の軸心を対象点として２枚の曲面翼が対象配置されて構成される。付加翼７１は、掘削工程と、砕石投入時のそれぞれの工程に於いて次の機能を発揮する。まず、掘削時においては、斜板付パドル６０と付加翼７１間のスペースに掘削中の土砂が充填されるので、例えば地盤中に水脈があっても、ケーシング２１内に泥水が浸入するのを防止できる。
次の砕石投入工程に於いては、付加翼７１の上方から投入される砕石を付加翼７１で一旦受け止め、付加翼の回転により強制的に下方へ掻き下ろす。このとき、付加翼は駆動モータ３３により回転駆動されるので、付加翼の回転トルクにより、砕石は強い力で下方にプレスされる。従って、地下水層の泥水がケーシング２１内に侵入してしまった場合であっても砕石が受ける泥水の浮力に抗して、安定的に砕石を斜板付パドル６０の下までに供給でき、堅牢な砕石杭を形成させることができる。

以上、掘削手段として、図１に示すロッドを包囲する筒状ケーシングの掘削手段を用いた地盤改良装置について説明したが、次にこれ以外の掘削手段として、図１０に示すスクリュー式掘削手段を用いたスクリュー式地盤改良装置について説明を行う。
図１０のスクリュー式地盤改良装置４０は、主要部がロッド４２の周囲に形成されるオーガースクリュー４１と、ロッド４２の下端に設けられる多角平板パドル１０と、駆動モータ４３で構成される。
またこれら主要部はジョイント部４４を介して、建柱車４８に積載されるクレーン装置４７から伸びるブーム４６の先端部に懸垂される。駆動モータ４３は建柱車４８に搭載されるクレーン装置４７の制御部により制御される。

次に、スクリュー式地盤改良装置４０による砕石杭形成作業工程を図１１を用いて説明する。
砕石杭形成工事は次の手順で進められる。
（１）作業現場まで建柱車４８を移動させ、建柱車４８の位置決めを行った後、アウトリ ガー４５のジャッキを作動させ建柱車４８の車体を所定位置に固定する。次いで、 ロッド４２を地面に対し鉛直になるよう懸垂させ、多角平板パドル１０を接地させ 駆動モータ４３を正回転させながらブーム下端を逐次降下させ掘削作業を開始させ る。
（２）ブーム４６の先端の下降により、多角平板パドル１０は接触する地盤の土砂を撹拌 するので、ブーム４６の下端の下降に伴い多角平板パドル１０は逐次地盤内に侵入 する。

（３）多角平板パドル１０が地盤内に完全に侵入した時点でオーガースクリュー４１の下 端部が地盤に接触し、オーガースクリュー４１は本格的に地盤の掘削を開始する。
（４）掘削工程では多角平板パドル１０で地盤を撹拌し、オーガースクリュー４１で地盤 を掘り進みながら、所定の掘削深さに到達する。

（５）所定の深さまで掘り進んだ後は駆動モータ４３を一旦停止させ、駆動モータ４３逆 回転させながら、ポッパー４９を用い、穴空間８０への砕石投入を開始させる。
（６）穴空間８０に投入される砕石は、オーガースクリュー４１の逆回転で逐次穴空間８ ０の底部まで輸送される。多角平板パドル１０の位置まで輸送された砕石は多角平 板パドル１０の隙間を通過して容易に多角平板パドル１０の下部まで落下する。ま た、砕石は次々輸送されるので、後続の砕石により多角平板パドル１０は埋められ る。

（８）逆転回転される多角平板パドル１０により、砕石は回転中心より周辺に拡散する方 向の力を受ける。従って、投入された砕石は穴空間をさらに周方向に拡大させ、し かも撹拌効果により高密度に充填される。
（９）オーガースクリュー４１は、砕石を穴空間８０の深部に輸送するとき受ける反力と 、クレーン装置４７のブーム４６の引上げ力で、逐次地上に引き上げられる。
（１０）オーガースクリュー４１と多角平板パドル１０が地上に引き上げられ、砕石８１ の充填が地上まで到達することで、砕石杭が所定位置に形成され工事は終了する。

次に、砕石杭形成アタッチメント２０をエコジオ地盤改良装置以外のバックフォー装置に装着して砕石杭を形成させる場合の例について図１２を用い説明する。
図１２にバックフォー装置９３に砕石杭形成用アタッチメント２０を組込んだバックフォー砕石杭形成装置９０を示す。砕石杭形成用アタッチメント２０は、駆動結合部２３と駆動モータ３３が結合し、カム結合部とカム機構３９が結合されて一体化される。また、砕石杭形成用アタッチメント２０の下部にはプレス装置２４が設置され、掘削時に排出される土砂の盛り上がりが抑えられる。鉛直方向に立設されるリーダー３２にはガイドレールが設けられており、スラーダー３４が砕石杭形成用アタッチメント２０と一体にこのガイドレール上を昇降する。

バックフォー装置９３には油圧装置９４とキャタピラ９５が装備されており、起伏のある悪条件の土地であってもキャタピラ９５で自由に走行できる。バックフォー装置９３のアーム９６の先端と、下部にはジョイント上部９１とジョイント下部９２が設けられ立設するリーダー３２を支持している。また、バックフォー装置９３の外周には必要に応じてアウトリガーを装備させてもよい。なお、バックフォー砕石杭形成装置９０を用いて実施する砕石杭形成作業は、図９で説明したエコジオ地盤改良装置３０とほぼ同じであるので説明を割愛する。

以上、砕石杭形成アタッチメント２０を脱着自在に搭載できる地盤改良装置として、エコジオ地盤改良装置３０と、バックフォー砕石杭形成装置９０の２種類の説明を行ったが、これら以外にクレーンなど他の建設機械に装着して利用することが可能である。

図３の撹拌パドルを装着した図２に示す砕石杭形成アタッチメント（発明装置と略す）を搭載した図９にしめすエコジオ地盤改良装置と、比較用に特許文献３で引用する螺旋状のスクリュー掘削翼を備えた砕石杭形成アタッチメント（比較装置と略す）を搭載したエコジオ地盤改良装置の２種類について、地下水層を含む軟弱地盤に於いて、隣接する位置に砕石杭を形成させる実験を行った。装置及び、地盤の概略仕様、及び試験結果は表１に示す通りであった。

表１から次が言える。
（１）砕石杭施工範囲に地下水層がある場合、発明装置では問題にならないが、比較装置 では砕石杭の形成は困難になる。
（２）発明装置での砕石投入量は、計算量より大幅に多く、撹拌パドルの撹拌効果により 砕石杭が幅方向に拡大されて形成されることが確認できる。また、撹拌パドルの機 能を考慮すると、砕石の充填密度も十分高いものと推定される。

砕石工法は自然石を用い、環境にやさしくしかもＣＯ_２負荷が小さい工法として高い評価を得ている。
本発明による砕石杭形成アタッチメントを装備する地盤改良装置は、地下水位の高い軟弱地盤であっても、確実に砕石杭を形成でき、しかもアタッチメント下端部に取付けられる撹拌パドルの摩耗寿命が長い。これらの特徴を生かし、一般住宅やビル建設の地盤改良のみならず、米国で施工実績の進んでいる風力発電の風車、工場、石油タンク向け分野の地盤改良装置としても好適に活用できる。

１０ 多角平板パドル
１１ ロッド
１４ 曲面パドル
２０ 砕石杭形成アタッチメント
２１ ケーシング
２２ ケーシングスクリュー
２３ 駆動結合部
２４ プレス装置
２６ ホッパー
２７ 開閉蓋
３０ エコジオ地盤改良装置
３１ ジョイント部
３３ 駆動モータ
３５ 車体
４０ スクリュー式地盤改良装置
４１ オーガースクリュー
４３ 駆動モータ
４６ ブーム
４８ 建柱車
４９ ホッパー
５０ 屈折平板パドル
６０ 斜板付パドル
６２ 斜板
７０ 付加翼付撹拌パドル
７１ 付加翼
８０ 穴空間
８２ 砕石杭
９０ バックフォー砕石杭形成装置
９３ バックフォー装置
α 当接角度
β ロッド軸に対する多角平板の配設方向

Claims (7)

1. 地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する
   砕石杭形成用アタッチメントであって、
   少なくとも掘削手段と、該掘削手段の下端部に配置される撹拌パドルとを備えて構成され
   ており、
   前記撹拌パドルは、複数の多角平板が略円形断面のロッド中心に前記多角平板の平板面が
   前記ロッドの軸方向表面に沿わせて点対象に配置され、前記多角平板の前記ロッドへの当
   接角度が、前記ロッドの接線方向を基準として０〜９０度より小さい範囲に設定されて一
   体化されており、
   掘削時の回転（正回転）により、土砂が回転中心に集積するように作用し、
   締固め時の回転（逆回転）により、砕石が回転中心より拡散するように作用するものであ
   って、
   前記掘削手段が前記ロッドを包囲する筒状のケーシングまたは、スクリューであることを
   特徴とする砕石杭形成用アタッチメント。
2. 前記多角平板が曲面を有する曲面平板であることを特徴とする請求項１に記載の砕石杭
   形成用アタッチメント。
3. 前記多角平板で形成される前記撹拌パドルが径方向途中に於いて、外周が遅れ方向に屈
   折する屈折平板又は、外周が遅れ方向に曲る曲面平板であることを特徴とする請求項１若
   しくは２の何れか１項に記載の砕石杭形成用アタッチメント。
4. 前記撹拌パドルの前記平板、または前記屈折平板がそれぞれの平板に加え、該平板の下
   端部に斜板を備えることを特徴とする請求項１若しくは３の何れか１項に記載の砕石杭形
   成用アタッチメント。
5. 前記撹拌パドルの前記平板または曲面平板が、前記ロッドの軸方向に対し所定角度傾斜
   して固着・配設されることを特徴とする請求項１若しくは４の何れか１項に記載の砕石杭
   形成用アタッチメント
6. 前記ケーシングが筒部と、該筒部下端に固設される爪で構成され、
   前記撹拌パドルが、複数段に形成され、最下段に形成される前記撹拌パドルに加え、前記
   撹拌パドルから隔離され、前記撹拌パドルの上方で、且つ、前記ケーシング下端より所定
   寸法内側に配置される付加翼が、前記ロッドと一体に配設されていることを特徴とする請求項１若しくは５の何れか１項に記載の砕石杭形成用アタッチメント。
7. 前記砕石杭形成用アタッチメントが、地盤改良装置、バックフォー又は、クレーン車に
   着脱自在に装着できる着脱手段を有することを特徴とする請求項１若しくは６の何れか一
   項に記載の砕石杭形成用アタッチメント

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