特許 6843348 砕石杭形成装置及び砕石杭の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6843348

(24)【登録日】2021年2月26日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】砕石杭形成装置及び砕石杭の製造方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/08 20060101AFI20210308BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/08

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-161376(P2016-161376)

(22)【出願日】2016年8月19日

(65)【公開番号】特開2018-28241(P2018-28241A)

(43)【公開日】2018年2月22日

【審査請求日】2019年5月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】507301486

【氏名又は名称】株式会社 尾鍋組

(73)【特許権者】

【識別番号】304026696

【氏名又は名称】国立大学法人三重大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾鍋 哲也

(72)【発明者】

【氏名】酒井 俊典

【審査官】 高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００６８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２１３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８５３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１２７０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００９１６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地中に形成した空間に砕石杭を形成する砕石杭形成装置であって、
前記地中に挿入されて前記空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に前記砕石杭を形成するアタッチメントと、
回転駆動力を発生させる駆動装置と、
地表に設置され、前記アタッチメントが貫通可能な貫通孔を有する砕石ホルダと、を備えており、
前記アタッチメントは、内部空間を有する円筒部と、前記円筒部内に回転可能に配置され、前記駆動装置に接続されて前記地中を掘削する螺旋部と、を備えており、
前記砕石ホルダは、
前記アタッチメントが前記地中に挿入される前の状態においては、前記アタッチメントの先端と前記地表と当該砕石ホルダによって囲まれる前記貫通孔内の空間に砕石を投入可能に構成されており、
前記アタッチメントが前記地中に挿入された後の状態においては、前記アタッチメントが当該砕石ホルダの前記貫通孔を貫通した状態で前記地中に挿入されており、
前記アタッチメントは、掘削時に、前記円筒部の先端の前記内部空間内に、前記砕石ホルダ内に投入された砕石を保持可能に構成されている、砕石杭形成装置。

【請求項2】

前記駆動装置は、正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させ、
前記螺旋部は、前記正転方向の回転で前記地中を掘削し、前記反転方向の回転で砕石に圧力を印加する、請求項１に記載の砕石杭形成装置。

【請求項3】

前記アタッチメントは、前記円筒部内に投入される砕石を貯留する砕石貯留部をさらに備えており、
前記砕石貯留部に一度に貯留できる砕石の量は、前記砕石杭を形成するために必要な砕石の全量以上である、請求項１又は２に記載の砕石杭形成装置。

【請求項4】

内部空間を有する円筒部と、前記円筒部内に回転可能に配置されると共に駆動装置に接続されて地中を掘削する螺旋部と、を備える砕石杭形成用のアタッチメントを用いて形成される砕石杭の製造方法であって、
前記駆動装置によって前記螺旋部と前記円筒部とを一体に回転させて前記アタッチメントを地中内に挿入しながら地中を掘削する掘削工程と、
前記アタッチメントを地中に挿入することで地中内に形成される前記円筒部内の空間に砕石を投入する砕石投入工程と、
前記アタッチメントを地中内から上昇させながら前記円筒部内に投入された砕石によって砕石杭を形成する形成工程と、を備えており、
前記掘削工程では、前記螺旋部の少なくとも先端に前記螺旋部の先端側から前記内部空間内に供給された砕石を保持した状態で前記アタッチメントが地中内に挿入されることを特徴とする砕石杭の製造方法。

【請求項5】

前記掘削工程の前に、
前記アタッチメントが貫通可能な貫通孔を有する砕石ホルダを地表に設置する設置工程と、
設置された前記砕石ホルダと前記アタッチメントの先端と前記地表によって囲まれる前記貫通孔内の空間に砕石を投入する投入工程と、
前記駆動装置によって前記螺旋部と前記円筒部とを一体に回転させながら前記砕石ホルダの貫通孔に前記アタッチメントを挿入することで、前記螺旋部の少なくとも先端に前記投入工程で投入された前記砕石を保持する工程と、を実行することを特徴とする、請求項４に記載の砕石杭の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、砕石杭形成装置及び砕石杭の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液状化対策等の地盤改良のために、地中に砕石杭を形成する方法が用いられている。例えば、特許文献１に開示された砕石杭形成装置は、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アタッチメントを備えている。アタッチメントは、円筒部と、円筒部内に回転可能に配置され、地中を掘削する螺旋部と、を備えている。円筒部の外周には、螺旋状に配置されるフィンが設けられている。螺旋部は、正転方向の回転によってアタッチメントを挿入しながら地中を掘削する。円筒部の内部空間には砕石が投入され、螺旋部は反転方向の回転によってアタッチメントを引き抜きながら砕石杭を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−１２７０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の砕石杭形成装置は、螺旋部が地中を掘削することによって砕石杭を形成するための空間を形成する。螺旋部によって掘削された土砂は、円筒部の外周に設けられたフィンによって、砕石杭を形成するための空間と円筒部の外周との間を通って地表に排出される。しかしながら、土砂の一部が螺旋部の先端から円筒部内に入り込むことがある。螺旋部の先端から円筒部内に土砂が入り込むと、円筒部の内部空間に投入された砕石と螺旋部から侵入した土砂が混在し、形成される砕石杭の強度が低下する虞がある。本明細書は、砕石杭の強度が低下することを抑制する技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示する砕石杭形成装置は、地中に形成した空間に砕石杭を形成する。砕石杭形成装置は、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アタッチメントと、回転駆動力を発生させる駆動装置と、地表に設置され、アタッチメントが貫通可能な貫通孔を有する砕石ホルダと、を備えている。アタッチメントは、円筒部と、円筒部内に回転可能に配置され、駆動装置に接続されて地中を掘削する螺旋部と、を備えている。砕石ホルダは、アタッチメントが地中に挿入される前の状態においては、アタッチメントの先端と地表と当該砕石ホルダによって囲まれる貫通孔内の空間に砕石を投入可能に構成されている。アタッチメントが地中に挿入された後の状態においては、アタッチメントが当該砕石ホルダの貫通孔を貫通した状態で地中に挿入されている。

【0006】

上記の砕石杭形成装置では、砕石ホルダは、アタッチメントが地中に挿入される前の状態においては、貫通孔内の空間に砕石を投入可能に構成されており、アタッチメントが地中に挿入された後の状態においては、アタッチメントが貫通孔を貫通した状態となるように構成されている。すなわち、砕石杭を形成する際は、まず、砕石ホルダを地表に設置し、その砕石ホルダの貫通孔の位置にアタッチメントを位置決めする。そして、アタッチメントが地中に挿入される前に、砕石ホルダの貫通孔内の空間に砕石を投入する。その後、アタッチメントは、砕石が投入された状態の貫通孔内を貫通し、地中に挿入される。その際、アタッチメントの螺旋部が回転しながら貫通孔を貫通することによって、螺旋部の先端に砕石を配置させることができる。すなわち、螺旋部が地中を掘削する際の圧力によって砕石が地表に向かって圧され、螺旋部の先端と円筒部によって砕石が保持される。そして、螺旋部は、その先端に砕石を保持した状態のまま、地中を掘削することができる。これにより、地中の掘削によって排出される土砂が螺旋部の先端から円筒部内に侵入することを抑制することができる。このため、砕石杭に土砂が混入することを抑制することができ、砕石杭の強度の低下を抑制することができる。

【0007】

また、本明細書に開示する砕石杭の製造方法では、砕石杭は、円筒部と、円筒部内に回転可能に配置されると共に駆動装置に接続されて地中を掘削する螺旋部と、を備える砕石杭形成用のアタッチメントを用いて形成される。当該砕石杭の製造方法は、駆動装置によって螺旋部と円筒部とを一体に回転させてアタッチメントを地中内に挿入しながら地中を掘削する掘削工程と、アタッチメントを地中に挿入することで地中内に形成される円筒部内の空間に砕石を投入する砕石投入工程と、アタッチメントを地中内から上昇させながら円筒部内に投入された砕石によって砕石杭を形成する形成工程と、を備えている。掘削工程では、螺旋部の少なくとも先端に螺旋部の先端側から供給された砕石を保持した状態でアタッチメントが地中内に挿入される。

【0008】

上記の砕石杭の製造方法では、掘削工程において、アタッチメントは、螺旋部の少なくとも先端に砕石を保持した状態で地中を掘削する。このため、上記の砕石杭形成装置と同様の作用効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例に係る砕石杭形成装置の概略構成を示す図。

【図2】実施例に係るアタッチメントの円筒部及び螺旋部の構成を示す断面図。

【図3】実施例に係る砕石ホルダを示す斜視図。

【図4】実施例の係る砕石ホルダを示す上面図。

【図5】実施例に係る砕石杭形成装置を用いた砕石杭の製造方法を示すフローチャート。

【図6】実施例に係る砕石杭形成装置を用いた砕石杭の製造方法を示す図であって、砕石ホルダを設置した状態を示す。

【図7】実施例に係る砕石杭形成装置を用いた砕石杭の製造方法を示す図であって、砕石ホルダに砕石を投入している状態を示す。

【図8】実施例に係る砕石杭形成装置を用いた砕石杭の製造方法を示す図であって、砕石ホルダにアタッチメントを挿入した状態を示す。

【図9】実施例に係る砕石杭形成装置を用いた砕石杭の製造方法を示す図であって、アタッチメントが地中を掘削している状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【0011】

（特徴１）本明細書が開示する砕石杭形成装置では、駆動装置は、正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させてもよい。また、螺旋部は、正転方向の回転で地中を掘削し、反転方向の回転で砕石に圧力を印加してもよい。このような構成によると、螺旋部は、正転回転の駆動において砕石杭形成用の空間を掘削することができる一方、反転方向の駆動において砕石に圧力を印加することができる。このため、掘削から砕石杭の形成までの主要な作業を一貫して行うことができる。

【0012】

（特徴２）本明細書が開示する砕石杭形成装置では、アタッチメントは、円筒部内に投入される砕石を貯留する砕石貯留部をさらに備えていてもよい。また、砕石貯留部に一度に貯留できる砕石の量は、砕石杭を形成するために必要な砕石の全量以上であってもよい。このような構成によると、砕石貯留部は、砕石杭を形成するために必要な砕石の全量を貯留することができる。このため、一度の投入作業によって砕石杭の材料となる砕石を全量投入することができる。このため、砕石杭の形成時に砕石を追加で投入する必要がなく、砕石杭の形成を短時間で、かつ、効率よく行うことができる。

【0013】

（特徴３）本明細書が開示する砕石杭の製造方法では、掘削工程の前に、アタッチメントが貫通可能な貫通孔を有する砕石ホルダを地表に設置する設置工程と、設置された砕石ホルダとアタッチメントの先端と地表によって囲まれる貫通孔内の空間に砕石を投入する投入工程と、駆動装置によって螺旋部と円筒部とを一体に回転させながら砕石ホルダの貫通孔にアタッチメントを挿入することで、螺旋部の少なくとも先端に投入工程で投入された砕石を保持する工程と、を実行してもよい。このような構成によると、掘削工程の前に、地表に砕石ホルダを配置し、砕石ホルダの貫通孔内に砕石を配置させることができる。このため、掘削工程の前に、螺旋部の先端側から砕石を供給して、螺旋部の少なくとも先端に砕石を好適に保持させることができる。

【実施例1】

【0014】

本実施例に係る砕石杭形成装置１００について説明する。図１に示すように、砕石杭形成装置１００は、建設機械としての地盤改良機５０と、地盤改良機５０に装着されたアタッチメント１０と、地盤改良機５０に支持される砕石ホルダ３０と、を備えている。地盤改良機５０は、図１に示されるように、地盤改良機本体構造１と、運転席としてのキャビン７と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ６と、施工時において地盤改良機５０の揺動を抑制するアウトリガー５と、を備える。地盤改良機５０の大きさは特に限定されないが、例えば、１０ｔ以上かつ１５ｔ以下のものを好適に用いることができ、本実施例では１０ｔのものを用いている。すなわち、本実施例の砕石杭形成装置１００は、地中深さが比較的小さい約５ｍの砕石杭を形成するものであり、地盤改良機５０には、小型のものを用いることができる。

【0015】

地盤改良機５０は、さらに、アタッチメント１０を操作するための構成として、アタッチメント１０にモーター出力軸２７を介して回転駆動力を供給する駆動装置１１と、昇降ガイドレール９を有するリーダー４と、リーダー４を支持するためのリーダー取付ベース２と、リーダー４の傾きを操作する油圧シリンダー３と、リーダー４の下端部においてリーダー４と一体的に形成されている延長脚柱８と、を備えている。

【0016】

アタッチメント１０は、フィン１３が設けられた円筒部１２と、螺旋部１４と、二股のフォーク形状を有するハンガーステー６４と、カム凸子６３を有するトップカバーケース５５と、砕石杭の材料となる砕石を貯留可能な砕石貯留部１５と、アタッチメント１０による施工状態を管理する施工管理装置５１と、を備えている。

【0017】

図２は、円筒部１２と螺旋部１４の構成を示す断面図である。なお、図２では、砕石貯留部１５の図示を省略している。螺旋部１４は、回転入力軸２６及びコアロッド２２と一体的に構成されている。回転入力軸２６は、駆動装置１１のモーター出力軸２７に接続されている。回転入力軸２６は、モーター出力軸２７の回転駆動力に応じて回転し、その回転駆動力を一体的に結合されたコアロッド２２を介して螺旋部１４に伝達する。螺旋部１４の先端には掘削翼が設けられている。掘削翼は、螺旋部１４の先端に向かうにしたがって径が大きくなる螺旋状に形成されている。掘削翼の略全体は円筒部１２内に配置されており、掘削翼の先端の一部のみが円筒部１２の先端から突出している。

【0018】

コアロッド２２は、軸受け管２３と放射ステー２４とで円筒部１２に回転可能に結合され、円筒部１２と回転軸を共通にしている。一方、円筒部１２は、その周囲に螺旋状のフィン１３を有している。フィン１３は、螺旋部１４の螺旋（すなわち、掘削翼）と同一方向の螺旋形状を有している。すなわち、掘削する際には、円筒部１２と螺旋部１４は、同一方向に回転することになる。これにより、螺旋部１４の掘削によって生じた掘削土砂がフィン１３によって地表に運搬されることになる。円筒部１２の直径は特に限定されず、形成する砕石杭の径に応じて適宜決めることができるが、例えば、１５０ｍｍ以上かつ４００ｍｍ以下とすることができ、本実施例１６５ｍｍとしている。円筒部１２の直径を１５０ｍｍ以上とすることで、地盤改良に適した強度を備える砕石杭を形成するための空間を形成することができる。一方、円筒部１２の直径を４００ｍｍ以下とすることで、比較的小型の地盤改良機５０を用いた砕石杭を形成することができる。

【0019】

アタッチメント１０は、さらに、トップカバーケース５５の内部において、回転入力軸２６とコアロッド２２との間に、図示しないワンウエイクラッチ機構を備えている。ワンウエイクラッチ機構は、掘削時の回転方向の駆動においては、自動的に螺旋部１４と円筒部１２が一体として回転する作動状態となる。これにより、上述のように螺旋部１４で掘削した土砂を円筒部１２が有するフィン１３で地上に排出することができる。一方、掘削時の回転方向と逆方向の回転駆動においては、螺旋部１４で砕石に圧力を印加すると共に、円筒部１２が自動的に回転を停止することができる。以下、円筒部１２と螺旋部１４が同一方向に回転する方向、すなわち、掘削時の回転方向を「正転方向」といい、掘削時の回転方向と逆方向に回転する方向、すなわち、螺旋部１４で砕石に圧力を印加する回転方向を「反転方向」ということがある。なお、本実施例では、円筒部１２にフィン１３が設けられているが、このような構成に限定されない。例えば、軟質の地盤に砕石杭を形成する際には、土砂を地表まで排出しなくてもよいため、円筒部のフィンを省略することができる。すなわち、軟質の地盤では、掘削の際に、砕石杭を形成するための空間の周囲に不要な土砂を圧縮して押し固めることができる。このような土質の土壌に砕石杭を形成する場合には、土砂を地表に排出しなくてもよいため、フィンを設けていない円筒部を有するアタッチメントを用いることができる。

【0020】

砕石貯留部１５は、砕石を円筒部１２の内部に供給するホッパーであり、円筒部１２の上部に配置されている。砕石貯留部１５は、上端が開口すると共に下端が開口している。砕石貯留部１５の上端の開口は下端の開口より広くなっている。砕石貯留部１５の下端の開口は、円筒部１２の内部空間と連通している。このため、砕石貯留部１５は、砕石を貯留可能であると共に、砕石貯留部１５に投入された砕石を円筒部１２の内部空間に送り出すことができる。砕石貯留部１５から送り出された砕石が円筒部１２の内部空間全体に充填されると、砕石は砕石貯留部１５の貫通孔内に貯留される。このような砕石貯留部１５からの砕石投入作業において、連続して一度に投入可能な砕石の量（砕石貯留部１５及び円筒部１２の内部空間に投入可能な砕石の量）は、砕石杭を形成するために必要となる砕石の全量（１本分の砕石杭を形成する砕石の量）より多くなっており、両者の量が略一致していることが好ましい。砕石貯留部１５及び円筒部１２の内部空間に投入可能な砕石の量が１本分の砕石杭を形成する砕石の量より少ないと、砕石杭を形成する際に途中で砕石を追加投入する必要が生じることになる。一方、砕石貯留部１５に投入可能な砕石の量が１本分の砕石杭を形成する砕石の量より過剰に多くなると、砕石貯留部１５が無用に大きくなる。上述したように、砕石貯留部１５は円筒部１２の上部に配置されている。このため、砕石貯留部１５が大きくなると、アタッチメント１０を砕石杭形成装置１００に固定する際に不安定になる。これを解消するためには、リーダー４をより太くしたり、より大きな地盤改良機５０を使用したりする必要が生じることになる。本実施例の砕石貯留部１５は、一度の投入作業によって１本分の砕石杭を形成する砕石の全量を投入することができると共に、砕石が過剰に貯留できないようになっている。このため、砕石杭の形成時に砕石を追加で投入する必要がなくなり、砕石杭の形成を短時間で行うことができると共に、作業効率を向上させることができる。

【0021】

図３及び図４に示すように、砕石ホルダ３０は、本体部３１と砕石投入部３２を備えている。砕石ホルダ３０の本体部３１には、アタッチメント１０と同軸方向に貫通孔３４が設けられている。貫通孔３４は、アタッチメント１０が貫通可能な大きさに形成されている。なお、図３及び図４では、後述のホルダ支持部１６の図示が省略されている。本体部３１は、軸方向から見ると、その外形状が略六角形の筒状の部材であり、略六角形のうちの一辺（図４の左側の辺）に砕石投入部３２が接続されている。本体部３１の高さ方向の寸法は、地中を掘削するためにアタッチメント１０の先端が地表に当接したとき（すなわち、アタッチメント１０が地表に直立した状態で設置されたとき（図８に示す状態のとき））に円筒部１２の先端より上方に本体部３１の上端が位置するように設定されている。これによって、アタッチメント１０による地中の掘削前に、砕石ホルダ３０内に適量の砕石を保持することができる。砕石投入部３２は、下部が本体部３１の一辺と一致するように構成されており、上部が本体部３１の外周より外側に配置されている。また、図１に示すように、砕石ホルダ３０は、ホルダ支持部１６によって延長脚柱８に支持されている。砕石ホルダ３０の中心軸と、アタッチメント１０の中心軸とが略一致するように、延長脚柱８に支持される。このため、アタッチメント１０は、掘削時及び圧力印加時に、砕石ホルダ３０の貫通孔３４を貫通している。

【0022】

図５〜図９を参照して、砕石杭形成装置１００を用いた砕石杭の製造方法について説明する。図５に示すように、まず、砕石ホルダ３０を地表の砕石杭形成位置に設置する（Ｓ１０）。砕石ホルダ３０の位置合わせは、クローラ６の駆動によって地盤改良機５０の位置と方向とを調整することによって行われる。地盤改良機５０の位置と方向の調整の後、地盤改良機５０は、アウトリガー５によって固定される。これにより、施工時における地盤改良機５０の揺動や位置ずれを抑制することができる。地盤改良機５０の固定後、砕石ホルダ３０を、地表に接地する位置まで下降させる。なお、砕石ホルダ３０は、地表と隙間なく接触させてもよいし、砕石ホルダ３０と地表の間には隙間が生じていてもよい。ただし、隙間が生じるように接地する場合には、当該隙間は砕石の大きさより小さくされていることが好ましい。

【0023】

Ｓ１０の砕石ホルダ３０の設置工程は、リーダー４によってアタッチメント１０を上昇させた状態で行われる。すなわち、図６に示すように、アタッチメント１０の先端は、砕石ホルダ３０より上部に配置する。これにより、砕石ホルダ３０と、地表と、アタッチメント１０によって囲まれた空間３５（図４及び図６参照）が形成される。すなわち、空間３５は、側面が砕石ホルダ３０によって囲まれており、下面が地表によって囲まれており、かつ、空間３５の上部にはアタッチメント１０の先端が配置される。なお、図から明らかなように、砕石ホルダ３０とアタッチメント１０とは離間しており、空間３５は閉じられていない空間となっている。

【0024】

次に、砕石ホルダ３０の貫通孔３４内に砕石を投入する（Ｓ１２）。すなわち、空間３５内に砕石を投入する。本明細書では、砕石は、広い意味を有し、自然砕石や砂利、砂といった自然物、あるいはコンクリートの破片、廃瓦、鉱津といった人工物などを含む。ただし、自然物を使用すれば、地盤改良に起因する土壌汚染を防止することができると共に、地中に人工物を残存させないことによって将来的な人工物の撤去の必要性を予め排除することもできるので、土地の資産価値の下落を抑制することができるという利点がある。一方、コンクリートの破片等の廃棄物を使用すれば、地盤改良の材料として廃棄物を有効利用することができるという利点がある。上述したように、砕石ホルダ３０は砕石投入部３２を備えている。このため、図７に示すように、アタッチメント１０の先端が砕石ホルダ３０の近傍に配置された状態であっても、砕石投入部３２から空間３５内に砕石を投入することができる。

【0025】

なお、本実施例では、砕石ホルダ３０が砕石投入部３２を備えているが、このような構成に限定されない。例えば、砕石ホルダは砕石投入部３２を備えていない構成であってもよく、砕石ホルダを軸方向に見た場合に略六角形となる筒状に構成してもよい。このような砕石ホルダを用いる場合には、Ｓ１０での砕石ホルダ設置工程において、図６で示した状態より砕石ホルダとアタッチメント１０の先端との間に広い空間ができるように、アタッチメント１０を上昇させて配置することが好ましい。これにより、Ｓ１２の砕石投入工程において、砕石ホルダの貫通孔内に砕石を容易に投入することができる。

【0026】

次に、螺旋部１４に砕石を保持させる（Ｓ１４）。すなわち、図８に示すように、アタッチメント１０を砕石ホルダ３０の貫通孔３４内に挿入する。このとき、駆動装置１１を駆動させながら、砕石ホルダ３０の上部に配置されているアタッチメント１０を下降させる。駆動装置１１は、円筒部１２及び螺旋部１４が正転方向に回転するように駆動する。したがって、アタッチメント１０は、正転方向に回転しながら、砕石ホルダ３０の貫通孔内に挿入される。螺旋部１４は回転しながら砕石ホルダ３０内に侵入するため、貫通孔内の砕石を螺旋部１４の螺旋（掘削翼）の間に取り込みながら挿入される。螺旋部１４の螺旋（掘削翼）の間に取り込まれた砕石の一部は、円筒部１２内にも進入する。このため、螺旋部１４が砕石ホルダ３０の貫通孔３４を貫通し地表に達すると、螺旋部１４及び円筒部１２の先端には、砕石が保持された状態となる（図８に示す状態）。

【0027】

次に、アタッチメント１０を地中に挿入して、地中を掘削する（Ｓ１６）。図９に示すように、螺旋部１４が貫通孔３４を貫通して地表まで達した後、さらにアタッチメント１０を下降させて、螺旋部１４により地中を掘削する。このとき、Ｓ１４と同様に、円筒部１２及び螺旋部１４が正転方向に回転するように、駆動装置１１を駆動する。すなわち、Ｓ１４とＳ１６において、円筒部１２及び螺旋部１４を正転方向に回転させ続ける。したがって、螺旋部１４の先端には、Ｓ１４で投入された砕石が保持された状態となり、アタッチメント１０は、螺旋部１４の先端に砕石を保持したまま、所定の深さまで掘削する。螺旋部１４及び円筒部１２の先端に保持された砕石は、地中を掘削する際の圧力によって上方に押圧され、螺旋部１４及び円筒部１２に好適に保持される。また、地中の掘削によって排出される土砂は、円筒部１２の外周に運ばれ、フィン１３によって地表に排出される。この際、螺旋部１４及び円筒部１２の先端に砕石が保持されているため、掘削によって排出される土砂が円筒部１２内に侵入することが抑制される。アタッチメント１０が所定の深さまで到達すると、駆動装置１１の正転回転の駆動を停止し、掘削を終了する。

【0028】

次に、砕石貯留部１５に砕石を投入する（Ｓ１８）。Ｓ１６において掘削工程が終了すると、アタッチメント１０は地中に挿入された状態となる。すなわち、アタッチメント１０は最も低い位置まで下降した状態となる。このため、アタッチメント１０の上部に配置されている砕石貯留部１５は、地表から近い位置まで移動する。Ｓ１８では、地表近くに配置された砕石貯留部１５から砕石を投入する。このとき、砕石貯留部１５からは、１本分の砕石杭を形成するために必要な砕石の全量が投入される。

【0029】

上述したように、砕石貯留部１５から一度の作業で投入可能な砕石の量は、１本分の砕石杭を形成する砕石の量より多くされている。このため、砕石貯留部１５が地表近傍に配置されている状態で、砕石杭を形成する砕石の全量を一度の作業で投入することができる。Ｓ１８の砕石投入工程では、砕石貯留部１５が最も地表に近い位置まで下降しているため、砕石の投入に要する位置エネルギーを最小にすることができる。砕石杭の形成中に砕石を投入すると、アタッチメント１０がＳ１８における状態より上昇していることになる。すなわち、砕石投入口である砕石貯留部１５も上方に位置することになる。このため、追加の砕石投入作業が発生しないことによって、作業時間を短縮できると共に、砕石投入に要するエネルギーの増大を抑えることができる。

【0030】

最後に、アタッチメント１０を上昇させ、地中に砕石杭を形成する（Ｓ２０）。砕石杭の形成は、掘削によって形成された空間に砕石を加圧しながら排出することによって行われる。このとき、螺旋部１４が反転方向に回転するように、駆動装置１１を駆動させる。Ｓ１８の砕石投入工程において、１本分の砕石杭を形成するために必要な砕石の全量が円筒部１２及び砕石貯留部１５に投入されている。このため、Ｓ２０において、追加の砕石を投入することなく、砕石杭を形成することができる。

【0031】

本実施例では、円筒部１２の先端及び螺旋部１４の先端に砕石を保持した状態で地中を掘削する。このため、円筒部１２の先端及び螺旋部１４の螺旋（掘削翼）の先端に掘削によって排出された土砂が侵入することを抑制することができる。このため、砕石杭に混入する土砂を低減することができ、砕石杭の強度が低下することを抑制することができる。

【0032】

また、本実施例の砕石ホルダ３０は、軸方向から見て略六角形となる形状に構成されている。このため、図４に示すように、貫通孔３４の中心Ｏを通過し、その両端が砕石ホルダ３０（詳細には本体部３１）に接触する直線の寸法（例えば、図４に示すＬ１，Ｌ２）は、全周に亘り同一ではない（以下、Ｌ１，Ｌ２で例示される直線を、説明の便宜上、砕石ホルダ３０の直径という。）。これにより、掘削時及び砕石杭形成時において、２つの効果を奏することができる。すなわち、砕石ホルダ３０の直径のうち最も短い距離は、六角形の各辺の中心（例えば、点３６）と中心Ｏを結んだ直線の長さ（例えば、Ｌ１）となる。アタッチメント１０が砕石ホルダ３０に挿入されたとき、点３６の近傍では、砕石ホルダ３０とアタッチメント１０の間の隙間が小さくなる。このため、砕石ホルダ３０によってアタッチメント１０が案内され、アタッチメント１０の昇降によって生じる揺動を抑制することができる。一方、貫通孔３４の直径のうち最も長い距離は、六角形の頂点（例えば、点３７）と中心Ｏを結んだ直線の長さ（例えば、Ｌ２）となる。アタッチメント１０が砕石ホルダ３０に挿入されたとき、点３７の近傍では、砕石ホルダ３０とアタッチメント１０の間の隙間が大きくなる。このため、掘削時に生じた土砂は、点３７付近で地中から地表に排出されやすくなる。したがって、本実施例の砕石ホルダ３０は、アタッチメント１０の昇降時に生じる揺動を抑制することができると共に、掘削時に生じる土砂を好適に排出することができる。なお、砕石ホルダの形状は、砕石ホルダと地表によって形成される空間に砕石を投入することができるように構成されていれば特に限定されるものではなく、例えば、軸方向に円形となるように構成されていてもよい。このような形状で構成されていても、円筒部１２及び螺旋部１４の先端への掘削土砂の侵入を抑制することができる。

【0033】

なお、本実施例では、砕石ホルダ３０は延長脚柱８に支持されているが、このような構成に限定されない。例えば、砕石ホルダは、地盤改良機５０と別体で構成されていてもよい。このような構成であっても、砕石ホルダの貫通孔と地表との間の空間に砕石を投入し、その後、砕石ホルダの貫通孔にアタッチメント１０を挿入することができれば、円筒部１２及び螺旋部１４の先端に砕石を保持した状態で掘削工程を行うことができる。したがって、本実施例と同様の作用効果を奏することができる。

【0034】

また、本実施例では、アタッチメント１０の上部に砕石貯留部１５を備えているが、このような構成に限定されない。例えば、アタッチメントの円筒部の軸方向の側面から砕石を投入できる構成であってもよいし、アタッチメントが上昇した状態で砕石を投入するように構成されていてもよい。

【0035】

また、本実施例では、１０ｔ以上かつ５０ｔ以下の地盤改良機５０を用いた例であったが、このような構成に限定されない。地盤改良機の大きさは限定されるものではなく、例えば、５０ｔ以上かつ１００ｔ以下の地盤改良機を用いることができる。このような比較的大きい地盤改良機を用いると、円筒部の直径が大きい（例えば、４００ｍｍ〜５００ｍｍである）アタッチメントを用いることができ、例えば、５ｍ〜３０ｍの深さまで掘削することができる。このため、砕石杭を地盤の深くまで形成することができる。このような構成であっても、本実施例の砕石ホルダ３０を用いて、円筒部及び螺旋部の先端に砕石を保持した状態で掘削することにより、円筒部及び螺旋部に土砂が侵入することを抑制することができる。すなわち、螺旋部によって掘削された空間に砕石杭を形成する装置であれば、本実施例と同様の砕石ホルダ３０を用いることで、本実施例と同様の作用効果を奏することができる。したがって、本明細書が開示する砕石杭形成装置及び砕石杭の製造方法は、砕石杭を形成する種々の公知の工法に適用することができ、例えば、サンドコンパクション工法、グラベルドレーン工法、ＣＤＰ工法等に適用することができる。

【0036】

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0037】

４：リーダー
８：延長脚柱
１０：アタッチメント
１１：駆動装置
１２：円筒部
１３：フィン
１４：螺旋部
１５：砕石貯留部
３０：砕石ホルダ
３１：本体部
３２：砕石投入部
３４：貫通孔
３５：空間
５０：地盤改良機
１００：砕石杭形成装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】