JP6450951B2 - 水硬性固化材液置換コラム築造方法および水硬性固化材液置換コラム築造用閉塞体 - Google Patents

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築造方法および水硬性固化材液置換コラム築造用閉塞体に関する。

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。

この問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６に示すように、（ａ）周面に螺旋（スパイラル）状の掘削翼３３と水硬性固化材液の吐出口３４を有する掘削ヘッド（円錐ヘッド）３２を下端に接続した排土機構のない掘削ロッド３１ａからなる水硬性固化材液置換コラム築造装置３１を施工機（図示せず）に装着し、その掘削ヘッド３２の先端中心部を杭心位置にセットする。（ｂ）掘削ロッド３１ａを正回転させながら掘進する。このとき、掘削ヘッド３２にある吐出口３４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３１ａ長よりも浅い場合は、掘削ロッド３１ａ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３１ａの長さよりも深い場合は接続ロッド３１ｂ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３１ｂを継ぎ足す場合もある。（ｅ）その後、掘削ヘッド３２にある吐出口３４から水硬性固化材液３５を吐出しながら、掘削ロッド３１ａを正回転の状態で引上げる。このとき、掘削ロッド３１ａの引上げ速度と水硬性固化材液３５の吐出量を調整して、掘削ロッド３１ａ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３１ａの回転方向は逆回転でもよいが、掘削ヘッド３２の付着土砂は僅かではあるが掘削翼３３で支えられているので、この掘削ヘッド３２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３１ａを地上まで引上げて、水硬性固化材液３５の量を調整して、水硬性固化材液３５を所定の深度位置まで填充する、というものである。

特開２０１１−１０６２５３ 特開２０１３−２３４５５７

このような先行技術による水硬性固化材液置換コラムは、その主たる用途が戸建て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っても、地盤の地質や基礎のサイズに応じて複数本が近接して築造される。しかるに、先行技術による水硬性固化材液置換コラムの築造は、掘削ロッド３１ａを回転させつつ地盤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て削孔し、この削孔に水硬性固化材液を充填して築造するという特徴を有している。従って、水硬性固化材液置換コラムの複数本を近接して築造する場合、削孔内の水硬性固化材液がまだ固まっていない水硬性固化材液置換コラムの隣接位置で他の水硬性固化材液置換コラムを施工すると、その施工に伴って地盤を介して伝わる圧力（主に、側圧）が削孔に作用する。このため、この削孔およびこの削孔内でまだ固まっていない水硬性固化材液置換コラムの断面積が縮小してしまうほか、この縮小に伴って水硬性固化材液の液面が上昇し、ときには地表からオーバーフローすることがある。
また、掘削ロッド３１ａを地盤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て削孔する施工原理から、掘削ロッド３１ａを引き抜き後の削孔内壁面の地盤が施工後に遅れて弾性戻りを生じ、削孔内径が縮小してしまう遅れ弾性戻り現象など、この縮小に伴って水硬性固化材液の液面が上昇し、ときには地表からオーバーフローすることがある。
従って、結果として計画設計通りの出来形＝径の水硬性固化材液置換コラムを築造できない場合がある、という課題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、その目的は、水硬性固化材液置換コラム施工時に隣接する水硬性固化材液置換コラムの築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、閉塞体を装填することによって削孔内を密閉し、充填した非圧縮性の水硬性固化材液の体積変化を抑止し、液面上昇や溢れ出しの防止および削孔内径が縮小しないようにして、水硬性固化材液置換コラムの断面積の縮小やこの断面積の縮小に伴う水硬性固化材液の液面レベルの上昇を回避可能にし、以て計画設計通りの出来形＝径（断面積）および強度、品質の水硬性固化材液置換コラムを築造する築造方法および該築造方法に用いる閉塞体を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の請求項１にかか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下端部に、該流路に通じる吐出口を有する掘削ヘッドを接続し、該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もしくは無回転で引き上げ、該削孔内に水硬性固化材液を充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する方法において、
少なくとも掘削ロッドの引き上げ時に、掘削ロ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もしくは無回転で引き上げ、該削孔内を水硬性固化材液で充填して水硬性固化材液置換コラムを築造し、該水硬性固化材液置換コラム築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、該削孔内を閉塞する膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能な閉塞体を装填することを特徴とする。

この構成により、築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、削孔を密閉する閉塞体を装填して削孔を密閉し、充填した水硬性固化材液の体積変化を抑制するようにしたので、非圧縮性の水硬性固化材液が満たされた削孔内径の縮小、変形が防止され、このコラムの近傍に別の水硬性固化材液置換コラムが築造される際に発生する圧力が、地盤を伝わって前記削孔に作用しても、また、地盤の遅れ弾性戻りで削孔が縮小しようとしても、その削孔内径が縮小したり、変形することを回避できる。従って、水硬性固化材液置換コラムの縮径や、削孔の縮径に伴う水硬性固化材液の液面上昇や溢れ出しを生じることを防止でき、この結果、計画設計通りの出来形＝径（断面積）および品質、強度の水硬性固化材液置換コラムが築造できる。

さらに、本発明では、前記閉塞体が、主に膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能となっている。

この構成により、閉塞体は、膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能となっているので、築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、密閉容器（閉塞体）を挿入し、この密閉容器に流体圧を注入（充填）すると、密閉容器は膨張する。密閉容器は筒型なので、膨張すると、削孔内壁に密着当接し、削孔内壁面を押圧する。これにより密閉容器（閉塞体）と削孔内壁との間に発生する摩擦力によって削孔内壁に固着されるから、水硬性固化材液で満たされた削孔に縮径する圧力が作用しても削孔径が縮小したり、変形して水硬性固化材液の上昇や溢れ出しを防止できる。従って、削孔径が縮小したり変形することによる水硬性固化材液置換コラムの縮径や、削孔径の縮径に伴う水硬性固化材液の液面上昇や溢れ出しを生じることがなく、計画設計通りの出来形＝径（断面積）および品質、強度の水硬性固化材液置換コラムが築造できる。
よって、水硬性固化材液が填充された削孔に縮径する圧力が作用しても削孔径が縮小したり、変形することをほぼ防止できるので、近接して複数の水硬性固化材液置換コラムを築造しても、他の水硬性固化材液置換コラム築造に影響されず計画設計通りの出来形の水硬性固化材液置換コラムが築造できるし、地盤の遅れ弾性戻りでの削孔径の縮小や変形も防止して、計画設計通りの出来形の水硬性固化材液置換コラムの築造ができる。
また、密閉容器は、水硬性固化材液の所定天端レベル位置より上部の削孔を密閉するので、削孔内に地表の土砂や土塊が落下しても、密閉容器の天部で受け止めて、水硬性固化材液中に落下することを防止できる。これにより土砂や土塊混入による水硬性固化材液置換コラムの品質低下を回避できる。
また、密閉容器の平坦な底部が、削孔内の水硬性固化材液の計画天端レベル位置になるように設置すると、水硬性固化材液置換コラムの天端レベルを、計画天端レベルに合わせることができる。

また、本発明の請求項２の水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、前記閉塞体の密閉容器内には、流体を注入しその流体圧で密閉容器を膨張させるとき、径方向には膨張を許容するが、軸方向には膨張、伸長を規制する規制部材が装着されていることを特徴とする。

この構成により、削孔内に装填した閉塞体に流体を注入し、その流体圧で膨張させると、閉塞体は径方向にしか膨張しないので、削孔内壁面との密着度が向上し、摩擦力が増大するので、削孔を確実に密閉して、削孔径が縮小したり、充填した水硬性固化材液の液面上昇を防止し、水硬性固化材液置換コラムの築造ができる。

また、本発明の請求項３にかかる水硬性固化材液置換コラムの築造方法は、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。

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良いので好ましい。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。

また、本発明の請求項４にかかる水硬性固化材液置換コラム築造用閉塞体は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水硬性固化材液置換コラム築造方法に用いる閉塞体であって、主に膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能となっていることを特徴とする。

この構成により、築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、密閉容器（閉塞体）を挿入し、この密閉容器に空気や水のような流体を注入（充填）すると、膜状弾性体の密閉容器は流体圧により膨張する。密閉容器は筒型なので、流体圧で膨張すると削孔内壁に当接密着し削孔内壁面を押圧する。これにより密閉容器（閉塞体）と削孔内壁との間に発生する摩擦力によって削孔内壁に固着される。その結果、非圧縮性の水硬性固化材液で満たされた削孔に縮径する圧力が作用しても削孔径が縮小したり、変形して水硬性固化材液の液面上昇や溢れ出しを防止できる。

さらに、本発明の請求項５に係る水硬性固化材液置換コラム築造用閉塞体は、前記閉塞体の密閉容器内には、流体を注入しその流体圧で密閉容器を膨張させるとき、径方向には膨張を許容するが、軸方向には膨張、伸長を規制する規制部材が装着されていることを特徴とする。

この構成により。削孔内に閉塞体としての密閉容器を挿入し、この密閉容器に空気や水のような流体を注入（充填）すると、膜状弾性体の密閉容器は流体圧により膨張し、削孔内壁面に当接密着し削孔内壁面を押圧する。この時、密閉容器は規制部材により主として径方向にしか膨張できないので、削孔内壁面との密着度が確実になり、摩擦力も増大する、これにより非圧縮性の水硬性固化材液で満たされた削孔に縮径する圧力が作用しても削孔径が縮小したり、充填した水硬性固化材液の液面上昇を確実に防止できる。

ここで、膜状弾性体としては、ゴム製、織布や不織布の布製、合成樹脂製の膜状体を示すことができ、例えば、筒型のゴム製容器、布製容器、合成樹脂製容器、等を例示できる。
また、流体圧としては、空気圧、水圧、油圧等を挙げることができる。

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、次のような効果を奏する。
（１）本発明の水硬性固化材液置換コラム築造方法によれば、築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、閉塞体を装填し密閉するので、別の水硬性固化材液置換コラムが近傍に築造される際に発生する圧力が、地盤を伝わって前記削孔に作用しても、また、地盤の遅れ弾性戻りで削孔が縮小しようとしても、削孔内に水硬性固化材液が密封されており、かつ該液が非圧縮性であるため、その削孔内径が縮小したり、変形することを防止できる。従って、水硬性固化材液置換コラムの縮径や、削孔の縮径に伴う水硬性固化材液の液面上昇や溢れ出しを生じることを防止でき、この結果、計画設計通りの出来形＝径（断面積）および品質、強度の水硬性固化材液置換コラムが築造できる。

（２）水硬性固化材液置換コラム築造用の閉塞体が、膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能となっているので、築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定の上端レベル位置より上部の該削孔内に、密閉容器を挿入し、流体を注入（充填）すると、密閉容器は流体圧で膨張し、削孔内壁に当接し、削孔内壁面を密着押圧する。これにより密閉容器と削孔内壁との間に発生する摩擦力で削孔内壁を内側から密着支持し、削孔が縮径しようとしても非圧縮性の水硬性固化材液の上昇を押さえ、削孔径の縮小や変形を防止する。従って、削孔径が縮小したり変形することによる水硬性固化材液置換コラムの縮径や、削孔径の縮径に伴う水硬性固化材液の液面上昇や溢れ出しを防止して、計画設計通りの出来形＝径（断面積）および品質、強度の水硬性固化材液置換コラムが築造できる。
（３）密閉容器は、水硬性固化材液の所定の天端レベル位置より上部の削孔を密閉するので、築造後の削孔内に地表から土砂や土塊が落下しても、密閉容器の天部で受け止め、水硬性固化材液中に落下することを防止でき、これにより土砂や土塊混入による水硬性固化材液置換コラムの品質低下を防止できる。
（４）また、密閉容器の平坦な底部が、削孔内の水硬性固化材液の所定の計画天端レベル位置となるように設置すると、水硬性固化材液置換コラムの天端レベルを、計画天端レベルに合わせることができる。従って、密閉容器除去後の置換コラム頭部整形が不要となり、施工の効率化が図れる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に本発明の実施の形態を添付の図面を参照して、詳細に説明する。

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の築造方法を説明する断面図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 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の築造方法に用いる閉塞体を示す斜視図である。 図２に示す閉塞体の断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す閉塞体の断面図である。 図４に示す閉塞体に流体を注入し、その流体圧で膨張させた状態を示す断面図である。 従来の水硬性固化材液置換コラム築造装置の築造手順を、工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、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の築造方法を説明する断面図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。

まず、図１（ａ）に示すように削孔２２内を水硬性固化材液２３ａで充填して水硬性固化材液置換コラム２３を築造する。この水硬性固化材液置換コラムの築造は、図６に示したような従来公知の方法を採用する。例えば、図示は省略するが、水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、該流路に通じる吐出口を有する掘削ヘッドを接続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、該削孔内を水硬性固化材液で充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する。

次に、前記水硬性固化材液置換コラム２３の築造後の削孔２２内の水硬性固化材液２３ａが固まらないうちに、図１（ｂ）に示すように該水硬性固化材液２３ａの所定の上端レベル位置２４より上部の該削孔２２内に、削孔２２内を密閉し、非圧縮性の水硬性固化材液２３ａで満たされた削孔２２の体積変化を抑え、液面上昇乃至溢れ出しを防止する閉塞体１を装填する。このとき閉塞体の平坦な底面を所定の上端レベル位置に一致させるとよい。
次に、図１（ｃ）に示すように該装填した閉塞体１内に流体（例えば、空気）を供給し、流体圧で拡径（膨張）させて削孔２２内壁面を密着押圧して支持する。

これにより閉塞体１は、閉塞体１と削孔２２内壁との間に発生する摩擦力によって削孔２２の内壁を内側より密着支持するから、その後近傍に水硬性固化材液置換コラムを施工し、そのために削孔２２に縮径する圧力が作用しても非圧縮性の水硬性固化材液２３ａが削孔内に密閉されるため削孔２２径が縮小したり、変形することが防止できる。従って、削孔２２径が縮小したり変形することによる水硬性固化材液置換コラム２３の縮径や、削孔２２径の縮径に伴う水硬性固化材液２３ａの液面上昇や溢れ出しを生じることがなく、計画設計通りの水硬性固化材液置換コラム２３の築造が出来る。即ち、削孔２２に縮径する圧力が作用しても削孔２２径が縮小したり、変形することを防止できるので、近接して複数の水硬性固化材液置換コラム２３を築造しても、他の水硬性固化材液置換コラム２３築造に影響されず計画設計通りの水硬性固化材液置換コラムが築造できるし、地盤の遅れ弾性戻りでの削孔２２径の縮小や変形を防止して、計画設計通りの水硬性固化材液置換コラム２３の築造ができる。

次に、閉塞体の実施の形態を図面と共に説明する。図２は、閉塞体の実施の形態を示す斜視図、図３はその断面図である。
この実施の形態の閉塞体１は、膜状弾性体で筒形の密閉容器２に形成され、流体圧（空気圧、水圧、油圧）で膨張（拡径）可能となっている。この筒形の密閉容器２は、例えば、ゴム製の円筒体３の両端を閉塞板４、５によって塞いで形成される。例えば、図３に示すように円筒体３の両端の開口部周辺３ａを閉塞板４、５の内面に接着したり、開口部周辺３ａを固定板７で押さえ閉塞板４、５との間に接着固定したりする。また、密封空間には後述のように、高圧の圧搾空気や加圧された水あるいは加圧された油などが注入および排出可能となっている。

この円筒体３は、本例では強靱性が高く伸縮性のある合成ゴム素材で形成されているが、これは必要に応じて合成樹脂などの他の素材も含め強靱性および伸縮性を高めてもよい。この円筒体３は、ゴムの種類や形状を選定することで伸縮特性を支配するばね定数、損失係数を調整可能となっている。円筒体３の外径は、掘削ロッド３１ａの径よりも小さく、好ましくは２０ｍｍ程度以上小さくすることが望ましい。これは、施工後の削孔径が地盤の弾性戻りのため、掘削ロッド径よりも小さくなる可能性があるためである。余り小さくすると膨張させて孔壁に密着させるまでの手間が増える。円筒体３の長さは、所要の摩擦抵抗力を確保するために、短くとも掘削ロッド径程度、長くとも掘削ロッド径の２倍程度とする。長すぎると膨張定着の手間が増える。

前記密閉容器２の閉塞板４の中心部には、前記圧搾空気や水あるいは油を円筒体３に加圧注入する注入パイプ６の一端が連結されている。この注入パイプ６は円筒体３および閉塞板４、５からなる密閉容器２の密閉空間に注入可能とするサイズ、形状の金属やプラスチック、ゴムなど高耐圧の素材からなる。また、この注入パイプ６の他端は、耐圧ホースを介して圧搾空気を発生するコンプレッサや、高圧の水を吐出するポンプ、あるいは高圧の油を吐出する油圧ポンプ等が連結される。従って、これらのコンプレッサ、ポンプ、油圧ポンプなどから吐出された圧搾空気、高圧の水、高圧の油を、前記注入パイプ６を通じて円筒体３および閉塞板４、５からなる密閉容器２内に圧入することで、図１（ｃ）に示すように円筒体３をこれの外径が拡張する方向に膨らませることが可能になる。
なお、注入パイプ６の適所にはバルブ（図示省略）を設け、流体圧を注入するとき及び流体圧を排出するときは開き、流体圧を注入し保持するときは閉じるようにしてもよい。

なお、本例の閉塞体１としての密閉容器２は、円筒体３の両端を閉塞板４、５で閉塞して形成しているが、これの閉塞板４、５は、円筒体３と別素材でも同一素材でもよく、また、円筒体３と閉塞板４，５を一体に形成してもよい。但し、閉塞板４、５は、加圧時の変形が小さくなるように円筒体３の素材よりも剛性を高くしたり、補強材を配置する等の処置をすることが望ましい。
さらに、密閉容器２は、他の膜状弾性体、例えば、合成樹脂製、合成ゴム製であってもよい。

図４は、本発明の他の実施の形態を示す閉塞体の断面図、図５は、図４に示す閉塞体に流体（例えば、空気、水）を注入し、その流体圧で膨張させた状態を示す断面図である。
この実施の形態の閉塞体１Ａは、流体（例えば、空気、水）を注入し、その流体圧で膨張させたとき、径方向には膨張を許容するが、軸方向には膨張および伸長を規制する点に特徴を有する。

この実施の形態の閉塞体１Ａは、膜状弾性体で筒型に形成された密閉容器２と、該密閉容器２内に位置して設けられ、密閉容器２内に流体を注入し、該流体の流体圧で膨張させたとき、密閉容器２を径方向には膨張を許容するが、軸方向には規制する規制部材８、とで構成されている。
規制部材８は、密閉容器２内に設け、密閉容器２内に流体を注入し、該流体の流体圧で膨張させるとき、密閉容器２を径方向には膨張を許容するが、軸方向には規制する構成であればよく、その構造、形状に特に制限はない。

この実施の形態の規制部材８は、筒型の本体８ａで、その上部開口が天板８ｂ、下部開口が底板８ｃで閉塞された中空の筒型形状で、その本体８ａの側壁に複数の開口９が穿設されている。また、この本体８ａの天板８ｂには、注入パイプ６の一端が連結されている。
この規制部材８は、注入された流体の流体圧で密閉容器２の軸方向への膨張、伸長を規制するものであるので、その流体圧に対抗できる強さの材料、例えば、金属、合成樹脂、木材等で形成するのが好ましい。

この規制部材８は、膜状弾性体で筒型に形成され密閉容器２内に構築され、該密閉容器２内の上端側は、規制部材８の天板８ｂに接着１０され、下端側は底板８ｃに接着１０される。例えば、密閉容器２をゴム製の円筒体３で形成し、この円筒体３内に規制部材８を挿入し、その円筒体３の上端側を規制部材８の天板８ｂに接着１０し、下端側を底板８ｃに接着１０して形成する。従って、密閉容器２（ゴム製の円筒体３）は、上端側は規制部材８の天板８ｂに接着され、下端側は底板８ｃに接着されているが、本体８ａの周囲においては自由状態となっている。
なお、規制部材８は、密閉容器２内に設け、密閉容器２内に流体を注入し、該流体の流体圧で膨張させるとき、密閉容器２を径方向には膨張を許容するが、軸方向には規制する構成であればよく、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、規制部材８を、線状体や板状体で円筒容器状に形成してもよい。一例として籠状体を示すことができる。

この実施の形態の閉塞体１Ａでは、注入パイプ６より流体を注入すると、その流体圧は規制部材８の開口９を通じて密閉容器２に作用する。この時、密閉容器２は、上端側は天板８ｂに接着１０され、下端側は底板８ｃに接着され、本体８ａの周囲に位置する部分（胴部）だけが自由状態となっているので、注入パイプより注入された流体の流体圧は、密閉容器２の胴部分だけを径方向に膨張させるが、軸方向には規制部材８で規制され、膨張、伸長はできない。

次に、かかる構成の閉塞体１、１Ａとしての密閉容器２の作用を説明する。
この閉塞体１、１Ａとしての密閉容器２は、削孔内の水硬性固化材液が未だ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定の上端レベル付近の前記削孔内に挿入される。そしてこの密閉容器２を流体圧で膨らませることで、この密閉容器２と削孔内壁との間に発生する摩擦力で削孔の周辺地盤から受ける圧力で上昇しようとする水硬性固化材液面の上昇をブロックするように用いられる。

これを図１を用いて説明すると、まず、掘削ロッドの回転によって地盤２１を所定深度まで掘削した後、その削孔２２内からその掘削ロッドを引き上げながら、水硬性固化材液２３ａを、掘削ヘッドに設けられた吐出口から削孔２２内に吐出する。そして、その水硬性固化材液２３ａが所定の上端レベルに達した後、密閉容器２を図１（ａ）に示すように、削孔２２の開口端に臨ませる。そしてその密閉容器２を、まだ固まっていない削孔２２内の水硬性固化材液２３ａの上端レベル２４付近に、図１（ｂ）に示すように移動させる。
次に図１（ｃ）に示すように、水硬性固化材液２３の所定の上端レベル２４に最接近または接触した位置で、注入パイプ６を通してコンプレッサ（図示しない）から圧搾空気Ｐを注入する。

図２および図３に示す実施の形態の閉塞体１では、この圧搾空気Ｐの注入によって、閉塞板４、５間の円筒体３は全長に亘って外径方向に膨らみ、例えば全長における中間部付近が最も大きく膨らみ、両端部に向って徐々に膨らみが小さくなるような形態となる。
このため、ゴム製の円筒体３は削孔２２内においてその全部または一部が削孔２２の内壁に密接し、さらに圧搾空気Ｐの注入を続けると、削孔２２の内壁と円筒体３との摩擦力が高められ、結果として、この膨らんだ状態の円筒体３はその位置で削孔２２内に密着状態で保持される。このとき下端の閉塞板５は水硬性固化材液２３ａの上端レベル２４の上昇を抑えるように作用する。

図４および図５に示す実施の形態の閉塞体１Ａでは、この圧搾空気Ｐの注入によって、密閉容器２（円筒体３）は、規制部材８の存在によって胴部のみが径方向に膨張し、削孔２２内においてその全部または一部が削孔２２内の内壁面に密接し、さらに圧搾空気Ｐの注入を続けると、削孔２２の内壁面と密閉容器２との摩擦力が高められ、結果として、この膨らんだ状態の密閉容器２は、その位置で削孔２２内に密着状態で保持される。この時下端の底板８ｃは水硬性固化材液２３ａの上端レベル２４の上昇を抑えるように作用する。
密閉容器２を地表付近で膨らませる場合、流体圧を上げ過ぎて、過大に膨らませると側方の地盤が破壊することがあるので注意を要する。

図２および図３の実施の形態の閉塞体１の構成では、流体を注入した流体圧で径方向の膨張だけでなく、軸方向に膨張、伸長する可能性があるので、密閉作用力が低下する恐れがあるが、図４および図５に示す実施の形態の閉塞体１Ａでは径方向の膨張しか、許容しないので、削孔２２の密閉、密着度が保証され好ましい。

以上の通り、水硬性固化材液置換コラムの築造後であって、水硬性固化材液２３ａがまだ固まらないうちに、水硬性固化材液２３ａの上端レベル２４付近で膨らませた密閉容器２は、その上端レベル２４付近で削孔２２に蓋で密閉するように作用し、前記摩擦力によって削孔２２の内壁を内側から密着して支える。このため、別の水硬性固化材液置換コラム２３が築造される際に地盤２１を伝わる圧力が前記削孔２２に作用しても、非圧縮性の水硬性固化材液２３ａが密閉充満しているため、その削孔２２径が縮小化したり、変形したりすることを回避できる。従って、まだ固まっていない水硬性固化材液置換コラム２３の縮径やこの縮径に伴う水硬性固化材液２３ａの液面上昇や溢れ出しを防止できる。

なお、前述においてはコンプレッサからの圧搾空気を前記密閉容器２に注入する場合について説明したが、ポンプからの高圧の水や油圧ポンプからの高圧の油を前記密閉容器２に注入しても密閉容器２を前記同様に膨らませることができる。この場合にも、これにより削孔２２の内壁と円筒体３との摩擦力を高めながら、この膨らんだ状態の円筒体３を削孔２２内に密着状態で保持させることができる。この結果、非圧縮性の水硬性固化材液を削孔内に密閉できるので、削孔２２径が縮小したり、変形したりすることを回避でき、まだ固まっていない水硬性固化材液置換コラム２３の縮径やこの縮径に伴う水硬性固化材液２３ａの液面上昇や溢れ出しを防止できる。

本発明の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築造用閉塞体は、水硬性固化材液置換コラム築造後であって削孔内の水硬性固化材液が未だ固まらないうちに、削孔内を密閉し、非圧縮性の水硬性固化材液の液面上昇や溢れ出しを防止することにより削孔の縮径や変形することを防止して、計画設計通りの水硬性固化材液置換コラムの築造ができる、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の水硬性固化材液置換コラムの築造に有用である。

１、１Ａ 閉塞体
２ 筒形の密閉容器
３ ゴム製の円筒体
４、５ 閉塞板
６ 注入パイプ
８ 規制部材
８ａ 本体
８ｂ 天板
８ｃ 底板
９ 開口
１０ 接着部

Claims (5)

1. 水硬性固化材液の流路を有する掘削ロッド下端部に、該流路に通じる吐出口を有する掘削ヘッドを接続し、該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もしくは無回転で引き上げ、該削孔内に水硬性固化材液を充填して水硬性固化材液置換コラムを築造する方法において、
   少なくとも掘削ロッドの引き上げ時に、掘削ロ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もしくは無回転で引き上げ、該削孔内を水硬性固化材液で充填して水硬性固化材液置換コラムを築造し、該水硬性固化材液置換コラム築造後の削孔内の水硬性固化材液がまだ固まらないうちに、この水硬性固化材液の所定上端レベル位置より上部の該削孔内に、該削孔内を密閉する膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能な閉塞体を装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. 前記閉塞体の密閉容器内には、流体を注入しその流体圧で密閉容器を膨張させるとき、径方向には膨張を許容するが、軸方向には膨張、伸長を規制する規制部材が装着されていることを特徴とする請求項１に記載の水硬性固化材液置換コラム築造方法。
3. 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または請求項２に記載の水硬性固化材液置換コラム築造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水硬性固化材液置換コラム築造方法に用いる閉塞体であって、主に膜状弾性体で筒型の密閉容器に形成され、流体圧で膨張可能となっていることを特徴とする水硬性固化材液置換コラム築造用閉塞体。
5. 前記閉塞体の密閉容器内には、流体を注入しその流体圧で密閉容器を膨張させるとき、径方向には膨張を許容するが、軸方向には膨張、伸長を規制する規制部材が装着されていることを特徴とする請求項４に記載の水硬性固化材液置換コラム築造用閉塞体。

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