(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022142096
(43)【公開日】2022-09-30
(54)【発明の名称】管ユニットと浄化杭の施工方法
(51)【国際特許分類】
E02D 5/28 20060101AFI20220922BHJP
E02D 3/08 20060101ALI20220922BHJP
【ＦＩ】
E02D5/28
E02D3/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021042105
(22)【出願日】2021-03-16
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】高畑 陽
【テーマコード（参考）】
2D041
2D043
【Ｆターム（参考）】
2D041AA02
2D041BA35
2D041BA52
2D041CB06
2D041DB02
2D041FA11
2D043EA10
(57)【要約】
【課題】小型重機でも施工が可能であり、良好な施工性の下で施工でき、浄化性能に優れている、浄化杭を施工する際に適用される管ユニットと、この管ユニットを適用する浄化杭の施工方法を提供する。
【解決手段】地盤に挿入されて、内部に供給された固形浄化材８１を地盤に残置して浄化杭８０を施工する際に適用される、管ユニット５０，５０Ａであり、無孔管２０と、無孔管２０の挿入方向にある一端２１が遊嵌されている、先端部材１０と、無孔管２０の挿入反対方向にある他端２２に螺合されている、蓋部材４０と、無孔管２０の内部に内挿され、無孔管２０の内部にある固形浄化材８１と蓋部材４０との間に介在して、固形浄化材８１を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材３０とを有する。
【選択図】図３
【解決手段】地盤に挿入されて、内部に供給された固形浄化材８１を地盤に残置して浄化杭８０を施工する際に適用される、管ユニット５０，５０Ａであり、無孔管２０と、無孔管２０の挿入方向にある一端２１が遊嵌されている、先端部材１０と、無孔管２０の挿入反対方向にある他端２２に螺合されている、蓋部材４０と、無孔管２０の内部に内挿され、無孔管２０の内部にある固形浄化材８１と蓋部材４０との間に介在して、固形浄化材８１を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材３０とを有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地盤に挿入されて、内部に供給された固形浄化材を地盤に残置して浄化杭を施工する際に適用される、管ユニットであって、
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある前記固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有することを特徴とする、管ユニット。
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある前記固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有することを特徴とする、管ユニット。
【請求項2】
前記弾性部材は、バネと、該バネの両端にある円板と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の管ユニット。
【請求項3】
前記挿入反対方向にある前記円板には、弾性部材を回収する際に適用される回収部材の端部の雄ネジが螺合する雌ネジが設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の管ユニット。
【請求項4】
前記地盤が表層の不飽和層と、該不飽和層の下方にある帯水層とを有する場合に、
前記無孔管の内部において、前記固形浄化材と前記弾性部材との間に、表層管もしくは粒状の重し材が内挿され、前記弾性部材が該表層管を介して間接的に該固形浄化材を押圧することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管ユニット。
前記無孔管の内部において、前記固形浄化材と前記弾性部材との間に、表層管もしくは粒状の重し材が内挿され、前記弾性部材が該表層管を介して間接的に該固形浄化材を押圧することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管ユニット。
【請求項5】
前記先端部材は、
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材は前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の管ユニット。
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材は前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の管ユニット。
【請求項6】
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌されている状態において、該円柱体と該無孔管の間にグリースが介在していることを特徴とする、請求項５に記載の管ユニット。
【請求項7】
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有する、管ユニットを地面から帯水層に挿入して、地盤に前記固形浄化材からなる浄化杭を施工する、浄化杭の施工方法であって、
前記先端部材に前記無孔管の一端を遊嵌し、該無孔管を順次継ぎ足しながら、該先端部材を前記帯水層よりも以深の所定深度まで挿入する、Ａ工程と、
前記無孔管の内部に、前記帯水層の上面もしくは上面近傍まで前記固形浄化材を供給する、Ｂ工程と、
前記固形浄化材の上方に前記弾性部材を配設し、杭打ち機の備える先端治具に取り付けられている前記蓋部材を介して、前記弾性部材を下方へ押圧した状態で、該蓋部材を前記無孔管の他端に螺合する、Ｃ工程と、
前記杭打ち機にて前記無孔管を引き抜き、前記先端部材と前記固形浄化材を地盤に残置して前記浄化杭を施工する、Ｄ工程と、を有することを特徴とする、浄化杭の施工方法。
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有する、管ユニットを地面から帯水層に挿入して、地盤に前記固形浄化材からなる浄化杭を施工する、浄化杭の施工方法であって、
前記先端部材に前記無孔管の一端を遊嵌し、該無孔管を順次継ぎ足しながら、該先端部材を前記帯水層よりも以深の所定深度まで挿入する、Ａ工程と、
前記無孔管の内部に、前記帯水層の上面もしくは上面近傍まで前記固形浄化材を供給する、Ｂ工程と、
前記固形浄化材の上方に前記弾性部材を配設し、杭打ち機の備える先端治具に取り付けられている前記蓋部材を介して、前記弾性部材を下方へ押圧した状態で、該蓋部材を前記無孔管の他端に螺合する、Ｃ工程と、
前記杭打ち機にて前記無孔管を引き抜き、前記先端部材と前記固形浄化材を地盤に残置して前記浄化杭を施工する、Ｄ工程と、を有することを特徴とする、浄化杭の施工方法。
【請求項8】
前記先端部材は、
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記Ｃ工程では、前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材を前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮ませていることを特徴とする、請求項７に記載の浄化杭の施工方法。
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記Ｃ工程では、前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材を前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮ませていることを特徴とする、請求項７に記載の浄化杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管ユニットと浄化杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
有害物質で汚染された地下水の長期的な拡散防止を図る方法として、揚水処理による方法があり、より確実で施工後はメンテナンスフリーで汚染地下水の拡散を防止可能な透過性浄化壁もある。
透過性浄化壁は、汚染地下水が通過する際に分解作用や吸着作用がある反応材（鉄粉や活性炭などの浄化材）を含む浄化杭を、汚染地下水の拡散を防止したい敷地境界等に沿って設置するものである。具体的な施工方法は、地盤改良の分野において、軟弱地盤に透水性の高い砂杭を設置するサンドコンパクションパイル工法などで適用される全旋回オールケーシングによる施工が可能な大型重機（大型クレーン、もしくはＢＧ機（油圧式多機能大口径削孔機)）により１ｍ前後の径のケーシングパイプを打ち込み、その中の土壌を全て掘削後に反応材と母材（砕石等）を混合した資材で置換する方法である。
この浄化方法では、浄化杭を設置した中を地下水が通過しなければ浄化効果が得られないことから、大孔径の浄化杭を近接もしくはラッピングさせながら透過性浄化壁を施工する必要がある。また、地下水の拡散防止を図りたい敷地境界の近くまで土地利用されている場合も多く、このような場合には、大型重機で施工するために敷地外の土地を占有して工事を行う必要があるため、敷地外の土地を占有することが難しい場所においては、透過性浄化壁を施工することができないといった課題がある。
透過性浄化壁は、汚染地下水が通過する際に分解作用や吸着作用がある反応材（鉄粉や活性炭などの浄化材）を含む浄化杭を、汚染地下水の拡散を防止したい敷地境界等に沿って設置するものである。具体的な施工方法は、地盤改良の分野において、軟弱地盤に透水性の高い砂杭を設置するサンドコンパクションパイル工法などで適用される全旋回オールケーシングによる施工が可能な大型重機（大型クレーン、もしくはＢＧ機（油圧式多機能大口径削孔機)）により１ｍ前後の径のケーシングパイプを打ち込み、その中の土壌を全て掘削後に反応材と母材（砕石等）を混合した資材で置換する方法である。
この浄化方法では、浄化杭を設置した中を地下水が通過しなければ浄化効果が得られないことから、大孔径の浄化杭を近接もしくはラッピングさせながら透過性浄化壁を施工する必要がある。また、地下水の拡散防止を図りたい敷地境界の近くまで土地利用されている場合も多く、このような場合には、大型重機で施工するために敷地外の土地を占有して工事を行う必要があるため、敷地外の土地を占有することが難しい場所においては、透過性浄化壁を施工することができないといった課題がある。
【0003】
物理化学的な反応を有する浄化材を用いずに、地盤中の有用微生物を用いて有害化学物質の長期的な拡散を防止する技術として、バイオバリアがある。この技術は、溶存性の有機物を少しずつ長期的に放出することができる固形の徐放性有機物（ポリ乳酸などの生分解性プラスチックやステアリン酸などの高級脂肪酸などの高分子化合物）を、揮発性有機塩素化合物や硝酸性窒素で汚染された地下水が存在する帯水層に設置することにより、長期的に帯水層（地下水）中に存在する嫌気性の浄化菌が活性化するゾーンを形成することによって、汚染物質の拡散を防止する。粒状の徐放性有機物（以下、固形浄化材）を帯水層に設置できれば、透過性浄化壁と同様に、長期的にメンテナンスフリーで汚染地下水の拡散を防止することが可能になる。
従来、硝酸性窒素で汚染された地下水を浄化するべく、透過性浄化壁の設置方法と同様に大型重機を用いて固形浄化材を帯水層に設置する施工が行われているが、透過性浄化壁と同様に、狭隘な土地の場合には施工が不可能であり、施工費が高くなるといった同様の課題がある。
従来、硝酸性窒素で汚染された地下水を浄化するべく、透過性浄化壁の設置方法と同様に大型重機を用いて固形浄化材を帯水層に設置する施工が行われているが、透過性浄化壁と同様に、狭隘な土地の場合には施工が不可能であり、施工費が高くなるといった同様の課題がある。
【0004】
そこで、大型重機を使用しない方法として、特許文献１には、固形の徐放性有機物を微粉化して水と混合し、スラリー状にした懸濁液を井戸等の注入管から帯水層に供給する汚染地下水の浄化方法が提案されている。この浄化方法によれば、小型重機を用いて注入管を設置し、そこから浄化材を注入することにより施工が可能になる。しかしながら、固形浄化材を微粉化する必要があるために浄化材の製作コストが高くなることに加えて、固形浄化材の粒径が小さくなることにより、地盤内での浄化材の寿命も短くなり、長期的に浄化効果を維持することが難しくなるといった懸念がある。
バイオバリアは、固形浄化材からゆっくりと溶出した溶存性の有機物が地下水を介して帯水層中に広がることから、透過性浄化壁の施工のように浄化材をラッピングさせる必要が無く、一定間隔で浄化材を設置できれば、敷地境界に沿って嫌気的な地下水環境の範囲（嫌気性の浄化細菌による浄化ゾーン）を長期的に形成することが可能になる。従って、バイオバリアでは、浄化杭は必ずしも大孔径である必要はなく、嫌気環境を形成できる一定のピッチで（間隔を置いて）小孔径の浄化杭を設置できればよい。
バイオバリアは、固形浄化材からゆっくりと溶出した溶存性の有機物が地下水を介して帯水層中に広がることから、透過性浄化壁の施工のように浄化材をラッピングさせる必要が無く、一定間隔で浄化材を設置できれば、敷地境界に沿って嫌気的な地下水環境の範囲（嫌気性の浄化細菌による浄化ゾーン）を長期的に形成することが可能になる。従って、バイオバリアでは、浄化杭は必ずしも大孔径である必要はなく、嫌気環境を形成できる一定のピッチで（間隔を置いて）小孔径の浄化杭を設置できればよい。
【0005】
一方、空気や液体を供給して浄化を図る有孔管材が、特許文献２に提案されている。具体的には、管体の外周に、管体の長尺方向が長さ方向となる細長い矩形状の複数のスリットが形成され、内外が連通される有孔管材であり、スリットは幅が０．２ｍｍ乃至０．６ｍｍに形成されるとともに、複数のスリットの総開口面積が管体の内空断面積の３倍以下に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－１４３９１８号公報
【特許文献2】特開２０１２－１９３５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献２に記載の有孔管材は、地盤内において残置されることを前提としたものであり、有孔管材の備えるスリットを介して地下水を取り込むことは可能であるが、スリットに目詰まりが生じる可能性が高く、浄化性能が低下する恐れがある。そのため、仮に有孔管材の内部に固形浄化材を充填したとしても、固形浄化材が地盤に造成された裸孔に直接充填されることにより形成される浄化杭（有孔管材に包囲されていない浄化杭）と比べて、浄化性能が劣ることに疑いの余地はない。
【0008】
そこで、裸孔に浄化材を直接充填して浄化杭を施工する方法を考察すると、この施工方法は、掘削した裸孔内に浄化材を直接充填することから、施工が容易であり、浄化杭の設置に要する時間も短くなるものの、浄化杭の設置対象となる地盤が砂層地盤などの場合には、裸孔が崩れ易く、裸孔内の所定深度に所定量の固形浄化材を充填することが難しくなるといった固有の課題を有している。さらに、通常使用される固形浄化材は水よりも比重が軽く、裸孔内に地下水が存在すると浄化材を地下水位より下方に設置することが難しくなるといった課題も有している。
そこで、他の方法として、地盤内に井戸を設置し、井戸の内部に浄化材を充填する方法が考えられる。この方法では、固形浄化材の周囲の井戸により、周辺の土砂が流入し難い空間を井戸により確保できるものの、井戸の施工に時間を要し、例えば１０ｍ程度の井戸を１本施工するのに１日程度を要する。また、井戸の掘削径（通常φ１００ｍｍ程度）に対して、施工後の井戸管の有効内径は５０ｍｍ程度になるため、時間をかけても地盤内に設置できる浄化杭の体積は小さくなり、作業効率が悪いといった固有の課題がある。
そこで、他の方法として、地盤内に井戸を設置し、井戸の内部に浄化材を充填する方法が考えられる。この方法では、固形浄化材の周囲の井戸により、周辺の土砂が流入し難い空間を井戸により確保できるものの、井戸の施工に時間を要し、例えば１０ｍ程度の井戸を１本施工するのに１日程度を要する。また、井戸の掘削径（通常φ１００ｍｍ程度）に対して、施工後の井戸管の有効内径は５０ｍｍ程度になるため、時間をかけても地盤内に設置できる浄化杭の体積は小さくなり、作業効率が悪いといった固有の課題がある。
【0009】
以上のことから、コストが一般に安価な粒状の浄化材を、長期的に効果が持続でき、設置後に透水性を損なわない（微粉の固形浄化材や飴状の材料と比較して透水性が下がらない）態様で地盤内に設置でき、狭隘な場所でも小型重機を用いて効率良く（設置時間が短く、設置コストが安く、作業が容易である）施工することのできる、浄化杭の施工方法が望まれている。
【0010】
本発明は、小型重機でも施工が可能であり、良好な施工性の下で施工でき、浄化性能に優れている、浄化杭を施工する際に適用される管ユニットと、この管ユニットを適用する浄化杭の施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記目的を達成すべく、本発明による管ユニットの一態様は、
地盤に挿入されて、内部に供給された固形浄化材を地盤に残置して浄化杭を施工する際に適用される、管ユニットであって、
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある前記固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有することを特徴とする。
地盤に挿入されて、内部に供給された固形浄化材を地盤に残置して浄化杭を施工する際に適用される、管ユニットであって、
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある前記固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有することを特徴とする。
【0012】
本態様によれば、無孔管と、無孔管の挿入方向の一端に遊嵌されている先端部材と、無孔管の挿入反対方向の他端に螺合される蓋部材と、無孔管の内部において固形浄化材と蓋部材との間に介在して固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材とを有することにより、小型重機を用いて、狭隘な敷地境界等においても先端部材と無孔管を所定深度まで挿入し、無孔管の内部に固形浄化材を充填することによって浄化杭を施工でき、安価な固形浄化材を地盤の帯水層に可及的短時間に設置することが可能になる。
ここで、「固形浄化材と蓋部材との間に介在して、固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材」とは、例えば、不飽和層が地表にある場合は、この層厚に対応した長さの表層管（内挿管）や粒状の重し材（玉砂利や珪砂等）にて固形浄化材を押圧することにすると、弾性部材は間接的に固形浄化材を押圧することになり、一方で、不飽和層が地表になく、表層管が不要の場合は、弾性部材が固形浄化材を直接的に押圧することを意味している。
ここで、「固形浄化材と蓋部材との間に介在して、固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材」とは、例えば、不飽和層が地表にある場合は、この層厚に対応した長さの表層管（内挿管）や粒状の重し材（玉砂利や珪砂等）にて固形浄化材を押圧することにすると、弾性部材は間接的に固形浄化材を押圧することになり、一方で、不飽和層が地表になく、表層管が不要の場合は、弾性部材が固形浄化材を直接的に押圧することを意味している。
【0013】
また、所定深度までの長さを備える管ユニットを地盤内に設置するに当たり、少なくとも、所定長さの無孔管同士が継ぎ足されながら、先端部材が地盤の帯水層よりも以深の所定深度まで挿入されるのがよい。ここで、管ユニットを構成する先端部材と無孔管の地盤への挿入方法としては、静的圧入（フィード）や、振動貫入（バイブロ）などが挙げられる。
【0014】
また、本発明による管ユニットの他の態様において、
前記弾性部材は、バネと、該バネの両端にある円板と、を有することを特徴とする。
前記弾性部材は、バネと、該バネの両端にある円板と、を有することを特徴とする。
【0015】
本態様によれば、バネと、バネの両端にある円板とを有する弾性部材を適用することにより、弾性部材を安全かつ容易に使用できる。例えば、バネの両端に対して、鋼製の円板を溶接等により接続できる。
【0016】
また、本発明による管ユニットの他の態様において、
前記挿入反対方向にある前記円板には、弾性部材を回収する際に適用される回収部材の端部の雄ネジが螺合する雌ネジが設けられていることを特徴とする。
前記挿入反対方向にある前記円板には、弾性部材を回収する際に適用される回収部材の端部の雄ネジが螺合する雌ネジが設けられていることを特徴とする。
【0017】
本態様によれば、弾性部材を形成する挿入反対方向にある円板に雌ネジが設けられ、弾性部材を回収する際に適用される回収部材の端部の雄ネジが雌ネジに螺合されることにより、無孔管の内部から弾性部材を容易に回収することができる。
【0018】
また、本発明による管ユニットの他の態様は、
前記地盤が表層の不飽和層と、該不飽和層の下方にある帯水層とを有する場合に、
前記無孔管の内部において、前記固形浄化材と前記弾性部材との間に、表層管もしくは粒状の重し材が内挿され、前記弾性部材が該表層管を介して間接的に該固形浄化材を押圧することを特徴とする。
前記地盤が表層の不飽和層と、該不飽和層の下方にある帯水層とを有する場合に、
前記無孔管の内部において、前記固形浄化材と前記弾性部材との間に、表層管もしくは粒状の重し材が内挿され、前記弾性部材が該表層管を介して間接的に該固形浄化材を押圧することを特徴とする。
【0019】
本態様によれば、対象地盤の表層に不飽和層が存在する場合に、不飽和層の層厚に相当する長さを備えた弾性部材と表層管もしくは粒状の重し材（弾性部材と表層管もしくは粒状の重し材の長さの合計が不飽和層の層厚相当である）を有し、表層管の上に弾性部材を配設して下向きに押圧することにより、粒状の固形材料を無孔管の内部において所定深度まで充填した後、先端部材をその打設が終了した所定深度に位置させた状態で離脱させることが可能になる。
【0020】
また、本発明による管ユニットの他の態様において、
前記先端部材は、
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材は前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることを特徴とする。
前記先端部材は、
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材は前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることを特徴とする。
【0021】
本態様によれば、先端部材が先端コーンと先端コーンの上端面よりも小径の円柱体とを備え、円柱体に無孔管の先端が遊嵌されることにより、先端部材からの無孔管の取り外し性が良好になる。すなわち、無孔管の内部に固形浄化材が充填された後、無孔管が地上に引き抜かれて浄化杭が施工されることから、無孔管は仮設部材であり、従って、先端部材からの取り外し性が良好であることが好ましい。
また、弾性部材が無孔管の内部において固形浄化材を押圧している状態において、弾性部材が円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることにより、浄化杭を造成した後、先端部材をその打設が終了した所定深度に位置させた状態で、無孔管を先端部材から離脱させて引き抜くことができる。
ここで、円柱体に無孔管の先端が遊嵌された際に、上端面の外郭は無孔管よりも側方に張り出す張り出し部を有し、この張り出し部がフリクションカットを形成していることが好ましい。このようにフリクションカットを有していることにより、地盤内への無孔管の挿入に際して無孔管の挿入性が良好になり、無孔管の挿入時において、無孔管と円柱体との遊嵌箇所の隙間を介して土砂や地下水が外管の内部に浸入することを抑制できる。
また、弾性部材が無孔管の内部において固形浄化材を押圧している状態において、弾性部材が円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることにより、浄化杭を造成した後、先端部材をその打設が終了した所定深度に位置させた状態で、無孔管を先端部材から離脱させて引き抜くことができる。
ここで、円柱体に無孔管の先端が遊嵌された際に、上端面の外郭は無孔管よりも側方に張り出す張り出し部を有し、この張り出し部がフリクションカットを形成していることが好ましい。このようにフリクションカットを有していることにより、地盤内への無孔管の挿入に際して無孔管の挿入性が良好になり、無孔管の挿入時において、無孔管と円柱体との遊嵌箇所の隙間を介して土砂や地下水が外管の内部に浸入することを抑制できる。
【0022】
また、本発明による管ユニットの他の態様において、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌されている状態において、該円柱体と該無孔管の間にグリースが介在していることを特徴とする。
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌されている状態において、該円柱体と該無孔管の間にグリースが介在していることを特徴とする。
【0023】
本態様によれば、相互に遊嵌されている先端部材の円柱体と無孔管の間の界面にグリースが介在していることにより、無孔管と円柱体との遊嵌箇所の隙間を介して土砂や地下水が無孔管の内部に浸入することを抑制できる。
【0024】
また、本発明による浄化杭の施工方法の一態様は、
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有する、管ユニットを地面から帯水層に挿入して、地盤に前記固形浄化材からなる浄化杭を施工する、浄化杭の施工方法であって、
前記先端部材に前記無孔管の一端を遊嵌し、該無孔管を順次継ぎ足しながら、該先端部材を前記帯水層よりも以深の所定深度まで挿入する、Ａ工程と、
前記無孔管の内部に、前記帯水層の上面もしくは上面近傍まで前記固形浄化材を供給する、Ｂ工程と、
前記固形浄化材の上方に前記弾性部材を配設し、杭打ち機の備える先端治具に取り付けられている前記蓋部材を介して、前記弾性部材を下方へ押圧した状態で、該蓋部材を前記無孔管の他端に螺合する、Ｃ工程と、
前記杭打ち機にて前記無孔管を引き抜き、前記先端部材と前記固形浄化材を地盤に残置して前記浄化杭を施工する、Ｄ工程と、を有することを特徴とする。
無孔管と、
前記無孔管の挿入方向にある一端が遊嵌されている、先端部材と、
前記無孔管の挿入反対方向にある他端に螺合されている、蓋部材と、
前記無孔管の内部に内挿され、該無孔管の内部にある固形浄化材と前記蓋部材との間に介在して、該固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧する弾性部材と、を有する、管ユニットを地面から帯水層に挿入して、地盤に前記固形浄化材からなる浄化杭を施工する、浄化杭の施工方法であって、
前記先端部材に前記無孔管の一端を遊嵌し、該無孔管を順次継ぎ足しながら、該先端部材を前記帯水層よりも以深の所定深度まで挿入する、Ａ工程と、
前記無孔管の内部に、前記帯水層の上面もしくは上面近傍まで前記固形浄化材を供給する、Ｂ工程と、
前記固形浄化材の上方に前記弾性部材を配設し、杭打ち機の備える先端治具に取り付けられている前記蓋部材を介して、前記弾性部材を下方へ押圧した状態で、該蓋部材を前記無孔管の他端に螺合する、Ｃ工程と、
前記杭打ち機にて前記無孔管を引き抜き、前記先端部材と前記固形浄化材を地盤に残置して前記浄化杭を施工する、Ｄ工程と、を有することを特徴とする。
【0025】
本態様によれば、Ａ工程において、先端部材に無孔管を遊嵌し、所定長さの無孔管を順次継ぎ足しながら先端部材を帯水層よりも以深の所定深度まで挿入した後、Ｂ工程において、無孔管の内部において帯水層の上面もしくは上面近傍まで固形浄化材を供給し、Ｃ工程において、固形浄化材の上方に弾性部材と蓋部材を配設し、弾性部材を下方へ押圧した状態で蓋部材を無孔管に固定し、Ｄ工程において、無孔管を引き抜いて浄化杭を施工することにより、小型重機を用いて、狭隘な敷地境界等においても浄化杭を施工でき、浄化性能に優れた浄化杭を地盤の帯水層に可及的短時間に設置することができる。
【0026】
また、本発明による浄化杭の施工方法の他の態様において、
前記先端部材は、
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記Ｃ工程では、前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材を前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮ませていることを特徴とする。
前記先端部材は、
地盤への挿入方向に縮径し、挿入反対方向の上端面が最大径となっている、先端コーンと、
前記上端面から立設して、該上端面よりも小径の円柱体とを有し、
前記円柱体に前記無孔管の先端が遊嵌され、
前記Ｃ工程では、前記弾性部材が、前記無孔管の内部において前記固形浄化材を直接的もしくは間接的に押圧している状態において、該弾性部材を前記円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮ませていることを特徴とする。
【0027】
本態様によれば、弾性部材が無孔管の内部において固形浄化材を押圧している状態において、弾性部材が円柱体の高さよりも大きな縮み量で縮んでいることにより、浄化杭を造成した後、先端部材をその打設が終了した所定深度に位置させた状態で、無孔管を先端部材から離脱させて引き抜くことができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明の管ユニットと浄化杭の施工方法によれば、小型重機でも施工が可能であり、良好な施工性の下で、浄化性能に優れている浄化杭を施工できる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】実施形態に係る管ユニットの一例を構成する先端部材と無孔管の組み付け形態を示す縦断面図である。
【図2】実施形態に係る管ユニットの一例の縦断面図である。
【図3】実施形態に係る管ユニットにおいて、弾性部材により固形浄化材を押圧し、蓋部材が無孔管に取り付けられている状態を示す縦断面図である。
【図4】実施形態に係る管ユニットの他の例の縦断面図である。
【図5】（ａ）から（ｃ）の順に、実施形態に係る浄化杭の施工方法の一例の工程図である。
【図8】実証実験における実地盤の土質柱状図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、実施形態に係る管ユニットと浄化杭の施工方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
【0031】
［実施形態に係る管ユニット］
はじめに、図１乃至図４を参照して、実施形態に係る管ユニットの一例及び他の例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る管ユニットの一例を構成する先端部材と無孔管の組み付け形態を示す縦断面図である。また、図２は、実施形態に係る管ユニットの一例の縦断面図であり、図３は、実施形態に係る管ユニットにおいて、弾性部材により固形浄化材を押圧し、蓋部材が無孔管に取り付けられている状態を示す縦断面図である。さらに、図４は、実施形態に係る管ユニットの他の例の縦断面図である。
はじめに、図１乃至図４を参照して、実施形態に係る管ユニットの一例及び他の例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る管ユニットの一例を構成する先端部材と無孔管の組み付け形態を示す縦断面図である。また、図２は、実施形態に係る管ユニットの一例の縦断面図であり、図３は、実施形態に係る管ユニットにおいて、弾性部材により固形浄化材を押圧し、蓋部材が無孔管に取り付けられている状態を示す縦断面図である。さらに、図４は、実施形態に係る管ユニットの他の例の縦断面図である。
【0032】
管ユニット５０（図２参照）は、対象地盤に対して浄化杭を施工する過程で地盤内に形成される。図２に示すように、管ユニット５０は、無孔管２０と、無孔管２０の地盤内における挿入方向であるＸ１方向にある一端２１が遊嵌されている、先端部材１０と、無孔管２０の挿入反対方向であるＸ２方向にある他端２２に螺合される、蓋部材４０と、無孔管２０の内部に内挿されて無孔管２０の内部に充填されている固形浄化材８１と蓋部材４０との間に介在する弾性部材３０とを有する。弾性部材３０は、浄化杭の施工過程で固形浄化材８１を下方へ押圧する部材である。
【0033】
以下で詳説するように、実施形態に係る浄化杭の施工方法では、図１に示すように先端部材１０と無孔管２０が組み付けられ、対象地盤における所定深度まで先端部材１０と無孔管２０が挿入される。
【0034】
無孔管２０は、例えば所定長さの鋼管により形成され、複数の鋼管が機械式継手やネジ継手等によって継ぎ足されることにより、所定深度までの長さを有する無孔管２０が形成される。例えば、無孔管２０は、ＳＴＰＧ（圧力配管用炭素鋼鋼管）４０Ａ等の鋼管により形成され、鋼管の一端に雄ネジ（図示せず）を備え、鋼管の他端に雌ネジ（図示せず）を備えており、一方の鋼管の雌ネジに対して他方の鋼管の雄ネジを螺合することにより、鋼管同士が接続される。また、例えば対象地盤のＮ値が２０以下の場合は、ＳＴＰＧ５０Ａを適用することもできる。尚、以下で説明するように、無孔管２０は、地盤の帯水層に浄化杭を施工するための仮設部材であり、無孔管２０の内部のうち、帯水層に対応する範囲に固形浄化材８１が充填された後、無孔管２０が地上に引き抜かれて固形浄化材８１により形成される浄化杭が帯水層に露出することにより、浄化杭が形成されることになる。
【0035】
図１に示すように、先端部材１０は、地盤への挿入方向であるＸ１方向に縮径して、挿入反対方向の上端面１１ａが最大径となっている、先端コーン１１と、先端コーン１１の上端面１１ａから立設して、上端面１１ａよりも小径の円柱体１２とを有する。図示例は、先端コーン１１と円柱体１２が一体で製作されている形態であるが、各部材が別体で製作され、ネジ式もしくは溶接等により組み付けられる形態であってもよい。
【0036】
先端部材１０は、固形浄化材８１とともに地盤内に残置される部材であること、鋼管により形成される無孔管２０の先端に遊嵌されて地盤内に貫入される部材であることから、剛性が高い鋼製の素材（Ｓ４５Ｃ等）が好ましく、環境影響の少ない素材である、ステンレス（SUS）や硬質樹脂材等の素材がより好ましい。
【0037】
円柱体１２の外径は無孔管２０の内径と同一もしくは略同一（無孔管２０の内径よりも０．４ｍｍ乃至１ｍｍ程度小さくて僅かなクリアランスを形成している）であり、円柱体１２の外周面１２ａに無孔管２０の先端２１の内周面２３が遊嵌される。円柱体１２と無孔管２０の間に僅かなクリアランスがあると、円柱体１２から無孔管２０を引き抜く際の引き抜き性が良好になる。
【0038】
ここで、先端部材１０の先端コーン１１の上端面１１ａに対して無孔管２０の先端２１の端部が当接され、無孔管２０を地盤内へ挿入する際には、無孔管２０の先端２１に先端部材１０を遊嵌し、無孔管２０をバイブロドリル等の杭打ち機にて地盤内へ押し込む。また、上記するように、仮設部材である無孔管２０は浄化杭の施工後に引き抜かれることから、先端部材１０から無孔管２０を効率的に分離して引き抜く上でも、双方が遊嵌されている必要がある。
【0039】
図１に示すように、無孔管２０の先端２１が遊嵌される先端部材１０の円柱体１２の長さ（高さ）ｔ２は、先端部材１０と無孔管２０の地盤内への挿入時に、先端部材１０が無孔管２０の先端２１から外れないこと、双方の遊嵌箇所の隙間から土砂や地下水が浸入しないこと（もしくは浸入し難いこと）の双方の観点から設定されるのがよく、一方で、先端部材１０からの無孔管２０の先端２１の取り外し性も合わせ勘案すると、長さｔ２は可及的に短いことが好ましい。これらのことから、長さｔ２は、例えば６０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度に設定できる。
【0040】
また、図１に示すように、円柱体１２の外周面１２ａと無孔管２０の先端２１の内周面２３の間の界面にグリース１５が介在（充填もしくは塗布）しており、このグリース１５により、界面から土砂や地下水が無孔管２０の内側に浸入することを抑制できる。
【0041】
ここで、適用するグリース１５には、ちょう度（グリースの硬さを示す数値）が１号乃至３号の範囲のもので、例えば２号のものが好適であり、可及的に生分解性の高いグリースが望ましい。尚、ちょう度１号は、混和ちょう度範囲（１／１０ｍｍ）が３１０乃至３４０の軟状態であり、ちょう度２号は、混和ちょう度範囲が２６５乃至２９５の中間状態であり、ちょう度３号は、混和ちょう度範囲が２２０乃至２５０のやや硬状態である。
【0042】
図１において、円柱体１２に無孔管２０の先端２１が遊嵌された際に、先端コーン１１の上端面１１ａの外郭は無孔管２０よりも側方に幅ｔ１だけ張り出す張り出し部１１ｂを有しており、この張り出し部１１ｂがフリクションカットを形成している。ここで、フリクションカットの幅ｔ１は、３ｍｍ程度かそれ未満に設定できる。
【0043】
このように、先端コーン１１の上端面１１ａの外郭がフリクションカット１１ｂを形成していることにより、地盤内への無孔管２０の挿入に際して無孔管２０の挿入性が良好になり、無孔管２０の挿入時において、無孔管２０と円柱体１２との遊嵌箇所の隙間を介して土砂や地下水が無孔管２０の内部に浸入することを抑制できる。
【0044】
図２に示すように、弾性部材３０は、バネ３１と、バネ３１の両端にある円板３２，３３３とを有する。バネ３１には、コイルバネや皿バネ等の圧縮バネが適用される。
【0045】
上方の円板３２には雌ネジ３２ａが設けられており、浄化杭を施工した後、弾性部材３０を地上へ回収する際に適用される回収部材（図示せず）の端部の雄ネジが雌ネジ３２ａに螺合するようになっている。
【0046】
弾性部材３０の長さｔ３は任意に設定してよいが、図１に示す先端部材１０の円柱体１２の長さｔ２以上に縮むことのできる長さを要する。また、図示例は１本の弾性部材３０を示しているが、その設置高さと全長が調整できるように、比較的短めの弾性部材３０（例えば、２０ｃｍ乃至３０ｃｍ程度）を複数個用意しておくのが好ましい。さらに、弾性部材のバネ強度は、先端部材１０に十分な反力を与えることができ、かつ、バイブロドリル等の杭打ち機（図５等参照）によるフィード力（押力）より数値が小さい（バネを縮めることが可能）範囲に設定されるのがよい。例えば、円板３２，３３の直径とバネ３１の外径を３５ｍｍ程度、バネ３１の長さを２０ｃｍ程度で弾性部材３０の全長を２１ｃｍ程度に設定できる。また、バネ３１のその他の仕様としては、バネ定数が３８Ｎ／ｍｍ程度、たわみが６４ｍｍ程度のものが挙げられる。
【0047】
固形浄化材８１を弾性部材３０にて押圧することにより、以下の効果が奏される。すなわち、鋼管等により形成される無孔管２０の内部に固形浄化材８１を充填した後、無孔管２０は杭打ち機にて引き上げて回収されることになるが、先端部材１０と無孔管２０との装着抵抗や無孔管２０内に充填された固形浄化材８１と無孔管２０の内面との摩擦抵抗により、先端部材１０が無孔管２０から外れずに無孔管２０とともに持ち上がってしまう（すなわち、固形浄化材８１も所定の深度から上がる）恐れがある。先端部材１０をその打設が終了した所定深度に位置させたままで無孔管２０を先端部材１０から離脱させて引き抜くには、図３に示すように、先端部材１０の円柱体１２の上端面１１ａに対して無孔管２０の管内から下向き（Ｘ１方向）の反力Ｐを付与することが肝要である。
【0048】
そこで、管ユニット５０では、杭打ち機にて無孔管２０を引き上げる際に、下向きに反力Ｐを常に維持できるように、無孔管２０の内部に弾性部材３０を配設し、固形浄化材８１を押圧させることにしている。
【0049】
より詳細には、図３に示すように、弾性部材３０の上方に配設されている蓋部材４０を杭打ち機が下方のＸ３方向へ押し込むことによって、弾性部材３０に押圧力Ｐを作用させ、押圧力Ｐによってバネ３１を圧縮させ、弾性部材３０の長さがｔ３からｔ４に短くなることにより、押圧力Ｐを下方の固形浄化材８１を介して円柱体１２の上端面１２ｂに作用させる。
【0050】
ここで、蓋部材４０は、押し込み材４１と、その上端にある蓋材４２とを有し、蓋材４２はその周面にネジ溝を備えた雄ネジ４３を形成している。ここで、図示例は、押し込み材４１と蓋材４２が一体に製作されている形態を示しているが、双方が別体に製作され、例えば、押し込み材４１の端部の雄ネジが蓋材４２の雌ネジに螺合される形態であってもよい。
【0051】
一方、無孔管２０のうち、挿入反対方向であるＸ２方向の他端２２の内周面には、ネジ溝を備えた雌ネジ２４が形成されている。
【0052】
弾性部材３０を下方へ押圧する際に杭打ち機にて押し込まれた、蓋部材４０の蓋材４２の側面の雄ネジ４３は、無孔管２０の他端２２の雌ネジ２４に螺合され、弾性部材３０を押圧した状態で蓋部材４０が無孔管２０に固定される。
【0053】
図３に示す弾性部材３０が無孔管２０の内部において固形浄化材８１を押圧している状態において、弾性部材３０（のバネ３１）は、円柱体１２の高さｔ２よりも大きな縮み量で縮んでいる。すなわち、バネ３１の縮み量：Δｔ＝ｔ３－ｔ４＞ｔ２の関係式を満たすように、バネ３１のバネ定数や長さ等が設定されている。
【0054】
このように、弾性部材３０が無孔管２０の内部において固形浄化材８１を押圧している状態において、弾性部材３０が円柱体１２の高さｔ２よりも大きな縮み量で縮んでいることにより、浄化杭を造成した後、先端部材１０をその打設が終了した所定深度に位置させた状態で、無孔管２０を先端部材１０から離脱させて引き抜くことが可能になる。
【0055】
ここで、浄化杭を形成する固形浄化材８１は、用途に合う粒状の固形材料を選択するのがよく、バイオバリアでは有機物をゆっくりと放出する徐放性の高分子化合物（生分解性プラスチックや高級脂肪酸）が用いられる。また、汚染物質の吸着をも期待したい場合は、活性炭等も用いられる。
【0056】
図４には、実施形態に係る管ユニットの他の例を示している。この管ユニット５０Ａは、無孔管２０の内部において、固形浄化材８１と弾性部材３０との間に表層管６０（もしくは内挿管）が内挿されている点において、管ユニット５０と相違する。尚、図示を省略するが、表層管６０に代わり、玉砂利や珪砂等の粒状の重し材が充填される形態であってもよく、この珪砂には、以下の図７（ａ）等を参照して説明する珪砂８５が適用できる。
【0057】
対象地盤が表層の不飽和層の下方に帯水層を有する場合は、不飽和層に浄化杭を施工する必要がないことから、不飽和層の層厚に相当する長さを備えた弾性部材３０と表層管６０を固形浄化材８１の上方に配設し、弾性部材３０が表層管６０を介して間接的に固形浄化材８１を押圧する構成とする。
【0058】
表層管６０も鋼管により形成され、例えば、ＳＴＰＧ２５Ａを適用できる。ここで、図示例は、１本の表層管６０を示しているが、例えば１ｍ以下で長さが異なる複数種の表層管を用意しておき、固形浄化材８１に接する箇所以外の端部にネジ溝を設けておき、異種の表層管をネジ接続することによって表層管の全長を所望に調整できるようにしておいてもよい。
【0059】
表層管６０の下端面、すなわち、粒状の固形浄化材８１と接触する面は、粒状の固形浄化材８１が表層管６０の内部に入らないように、固形浄化材８１の寸法よりも小さなメッシュ径のメッシュ孔６２を備えた下蓋６１が、表層管６０の下端に接続されている。また、その他、鋼製のパンチングメタル等を表層管に接続（溶接等）してもよい。尚、表層管６０に代わって玉砂利や珪砂等の粒状の重し材を充填する場合は、重し材が固形浄化材８１の中に入らないように固形浄化材８１よりも大きな粒径の重し材を適用することを基本とする。また、重し材の形状としては、無孔管２０の内径との間の抵抗を小さくするために球状の材料が好ましく、角張った砕石等は使用しない。また、その他、比重の大きな鉄球を用いてもよい。
【0060】
尚、管ユニット５０Ａでは、弾性部材３０を設置する総延長が１ｍ程度になるように表層管６０の長さ（高さ）を調整しておき、例えば複数の弾性部材３０を無孔管２０の内部に挿入し、弾性部材３０の上端が無孔管２０の上端から５ｃｍ乃至１５ｃｍ程度突出するように設定しておくことにより、杭打ち機による施工性が良好になる。
【0061】
［実施形態に係る浄化杭の施工方法］
次に、図５乃至図７を参照して、実施形態に係る浄化杭の施工方法の一例について説明する。ここで、図５（ａ）～（ｃ）、図６（ａ）～（ｃ）、及び図７（ａ）、（ｂ）は順に、実施形態に係る浄化杭の施工方法の一例の工程図である。
次に、図５乃至図７を参照して、実施形態に係る浄化杭の施工方法の一例について説明する。ここで、図５（ａ）～（ｃ）、図６（ａ）～（ｃ）、及び図７（ａ）、（ｂ）は順に、実施形態に係る浄化杭の施工方法の一例の工程図である。
【0062】
図示例の対象地盤は、表層から順に、不飽和層Ｇ１、帯水層Ｇ２、及び不透水層（シルト・粘土）Ｇ３を有し、帯水層Ｇ２が浄化対象層となる。
【0063】
浄化杭の施工方法では、まず、図５（ａ）に示すように、所定長さ（例えば１ｍ）の鋼管により形成される無孔管２０の先端に先端部材１０を遊嵌し、複数の無孔管２０を順次継ぎ足しながら先端部材１０と無孔管２０を地盤内にＹ２方向に挿入（貫入）していく（Ａ工程）。
【0064】
ここで、図１を参照して説明したように、先端部材１０の円柱体１２と無孔管２０の先端２１の内周面２３の間にグリース１５を介在させておき、円柱体１２と無孔管２０の内周面２３の界面を介して、土砂や地下水が無孔管２０の内部に浸入することを防止しておくのが好ましい。無孔管２０の内部の地下水の存在状況を地下水位計により確認し、無孔管２０の内部に地下水が存在する場合には採水器を用いて可能な限り地下水を取り除き、その後は可及的速やかに固形浄化材８１を投入する。
【0065】
先端部材１０と無孔管２０を地盤内へ挿入する図示例の杭施工機１００は、フィード（圧入）とバイブロ（上下振動）により、鋼管により形成される無孔管２０を地盤に打設できる、クローラータイプで小型重機のバイブロドリルである。
【0066】
バイブロドリル１００は、リーダ１０２と、リーダ１０２に沿ってＹ１方向に昇降するバイブロ１０４と、バイブロ１０４の先端に設けられているスピンドル１０６（先端治具の一例）を備えており、スピンドル１０６に取り付けられている第一チャック１０８を介して無孔管２０の上端が固定される。
【0067】
先端部材１０と無孔管２０の打設において、比較的柔らかい地盤ではバイブロドリル１００によるフィードにより、また、固い地盤ではバイブロドリル１００によるバイブロにより、先端部材１０と無孔管２０を所定深度まで打設する。この所定深度は、先端部材１０の円柱体１２が帯水層Ｇ２と不透水層Ｇ３の境界近傍に位置する深度である。図５（ａ）に示すように、円柱体１２が帯水層Ｇ２と不透水層Ｇ３の境界近傍に位置する深度に到達した段階で、先端部材１０と無孔管２０の地盤内への挿入が完了する。
【0068】
次に、図５（ｂ）に示すように、地上から突出した無孔管２０の上端に漏斗２８を設置し、無孔管２０の内部へ固形浄化材８１をＹ３方向に投入し、帯水層Ｇ２の層厚に対応する範囲に固形浄化材８１を充填する（Ｂ工程）。
【0069】
次に、図５（ｃ）に示すように、無孔管２０の内部に、不飽和層Ｇ１の所定深度（例えば、無孔管２０の上端から１ｍ程度下方の深度）までの長さを有する表層管６０を挿入した後、無孔管２０の上端に漏斗２８を設置し、漏斗２８を介して水道水等の水７０を無孔管２０の内部にＹ４方向に注入する。ここで、注入される水７０は、地下水位と同程度か地下水位より高い位置まで注入することにより、先端部材１０の円柱体１２と無孔管２０の先端２１の内周面２３の界面を介して、土砂や地下水等が無孔管２０の内部へ浸入することを防止できる。尚、既述するように、不飽和層Ｇ１の所定深度までの長さを有する表層管６０を挿入する代わりに、粒状の重し材を充填してもよい。
【0070】
次に、図６（ａ）に示すように、無孔管２０の内部の表層管６０の上方に弾性部材３０を挿入する。そして、バイブロドリル１００のスピンドル１０６には、図５（ａ）に示す第一チャック１０８に代えて別途の第二チャック１１０（先端治具の一例）を取り付け、第二チャック１１０に蓋部材４０を固定する。第二チャック１１０と蓋部材４０の固定は、一方にある雌ネジに対して他方にある雄ネジをネジ接続する等により行うことができる。
【0071】
弾性部材３０の上端面は無孔管２０の上端面より１０ｃｍ程度下方に位置するようにして、弾性部材３０の高さを調整したり、弾性部材３０の数を調整したりする。
【0072】
図６（ａ）では、先端部材１０と、無孔管２０と、表層管６０と、弾性部材３０と、蓋部材４０が相互に配設されて、管ユニット５０Ａを形成している。尚、不飽和層Ｇ１が存在しない地盤においては、表層管６０が不要になることから、図６（ａ）の段階で、表層管６０を具備しない管ユニット５０が形成されることになる。
【0073】
図６（ａ）に示すように、バイブロドリル１００のスピンドル１０６に第二チャック１１０を取り付け、第二チャック１１０に蓋部材４０を取り付けた後、図６（ｂ）に示すように、蓋部材４０をフィードでＹ５方向に押し込みながら、弾性部材３０を収縮させ、弾性部材３０の下方にある表層管６０を介し、固形浄化材８１を介して先端部材１０の円柱体１２を押圧力Ｐにて押圧する。そして、弾性部材３０（のバネ３１）が円柱体１２の高さよりも大きな縮み量で縮んでいる状態となった段階で、蓋部材４０を無孔管２０の上端に固定（螺合）する（以上、Ｃ工程）。
【0074】
次に、図６（ｃ）に示すように、無孔管２０の位置を変えずにバイブロ操作を行い、その後に、バイブロを継続しながら、少なくとも先端部材１０の円柱体１２より長い距離についてはバイブロ操作でゆっくりと無孔管２０をＹ６方向に引き上げる。
【0075】
次に、無孔管２０の内部から弾性部材３０を取り出し、無孔管２０内にある表層管６０の深度を確認し、設置深度が変わっていなければ、先端部材１０から無孔管２０が外れていると判断して、無孔管２０から表層管６０も取り出す。
【0076】
次に、図７（ａ）に示すように、無孔管２０の上端に漏斗２８を設置し、漏斗２８を介して珪砂８５をＹ７方向に投入し、無孔管２０の内部における不飽和層Ｇ１に対応する範囲に珪砂８５を充填する。ここで、珪砂８５の他に、川砂利や山砂等が適用されてもよい。尚、既述するように、表層管６０を挿入する代わりに、珪砂８５等からなる粒状の重し材を充填する場合は、不飽和層Ｇ１において既に珪砂８５等が充填されていることから、図７（ａ）に示すような不飽和層Ｇ１に対する珪砂８５の充填は不要になる。
【0077】
次に、図７（ｂ）に示すように、無孔管２０にバイブロをかけながら、充填した固形浄化材８１や珪砂８５が共上がりしない速度でＹ８方向に引き抜くことにより、帯水層Ｇ２に浄化杭８０が施工される（以上、Ｄ工程）。尚、図示を省略するが、無孔管２０を引き抜いた後、地上の養生（舗装等）を行う。
【0078】
図示例の浄化杭の施工方法によれば、Ａ工程において、先端部材１０に無孔管２０を遊嵌し、所定長さの無孔管２０を順次継ぎ足しながら先端部材１０を帯水層Ｇ２よりも以深の所定深度まで挿入した後、Ｂ工程において、無孔管２０の内部において帯水層Ｇ２の上面もしくは上面近傍まで固形浄化材８１を供給し、Ｃ工程において、固形浄化材８１の上方に表層管６０と弾性部材３０と蓋部材４０を配設し、弾性部材３０を下方へ押圧した状態で蓋部材４０を無孔管２０に固定し、Ｄ工程において、無孔管２０を引き抜いて浄化杭８０を施工することにより、小型重機を用いて、狭隘な敷地境界等においても浄化杭８０を施工でき、浄化性能に優れた浄化杭８０を地盤の帯水層Ｇ２に可及的短時間に設置することが可能になる。
【0079】
［実証実験］
次に、本発明者等により実施された実証実験について説明する。この実証実験は、２種類の粒状の固形材料（固形浄化材：平均粒径約４ｍｍの生分解性プラスチックと、平均粒径が約１ｍｍの高級脂肪酸）による浄化杭を施工する実験である。
次に、本発明者等により実施された実証実験について説明する。この実証実験は、２種類の粒状の固形材料（固形浄化材：平均粒径約４ｍｍの生分解性プラスチックと、平均粒径が約１ｍｍの高級脂肪酸）による浄化杭を施工する実験である。
【0080】
図８に、実験対象である実地盤の土質柱状図を、地下水位、地盤強度（Ｎ値）とともに示す。本サイトでは、埋土（地表から１ｍまで）に大きな礫等が存在していたため、ケーシング削孔を行って約１０ｃｍの縦穴を造成後、外管である鋼管を打設した。また、表面に舗装が施されている場合は、コアカッター等により舗装を除去することとした。２種類の固形浄化材の施工結果を以下の表１に示す。
【0081】
【表1】
【0082】
表１より、２種類の固形浄化材を所定の深度に設置できることが実証されている。また、設置に要する時間は、２種類の固形浄化材ともに、作業の休止時間を除いて約６０分と極めて短時間で施工を行えることが実証されている。
【0083】
このように、実施形態に係る浄化杭の施工方法によれば、以下の効果が奏される。
【0084】
まず、従来の施工方法のように井戸管（例えばＶＰ５０の塩ビ管）に浄化材を設置するよりも、５乃至１０倍の速さで浄化杭を施工することが可能になる。また、１本当たりに設置できる粒状の固形浄化材の量は、井戸管の設置と同等になる（１日当たりでは、５乃至１０倍量の材料を設置できる）。
【0085】
また、管ユニットのうち、先端部材以外の構成部材は繰り返し使用が可能になる。また、削孔作業と粒状の固形浄化材充填作業はいずれも容易であり、熟練度を必要としない。
【0086】
また、作業に伴い、排水（汚染地下水）や掘削土（汚染土壌）はほとんど発生しない。そして、小型重機での施工が可能であり、騒音や振動も比較的小さいことから、都市部などの狭隘な場所での施工に好適である。
【0087】
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0088】
１０：先端部材
１１：先端コーン
１１ａ：上端面
１１ｂ：張り出し部（フリクションカット）
１２：円柱体
１５：グリース
２０：無孔管
２１：一端
２２：他端
２３：内周面
２４：雌ネジ
２８：漏斗
３０：弾性部材
３１：バネ
３２，３３：円板
３２ａ：雌ネジ
４０：蓋部材
４１：押し込み材
４２：蓋材
４３：雄ネジ
５０，５０Ａ：管ユニット
６０：表層管
６１：下蓋
６２：メッシュ孔
７０：水
８０：浄化杭
８１：固形浄化材
８５：珪砂
１００：バイブロドリル（杭施工機）
１０２：リーダ
１０４：バイブロ
１０６：スピンドル（先端治具の一例）
１０８：第一チャック
１１０：第二チャック（先端治具の一例）
Ｇ１：不飽和層
Ｇ２：帯水層
Ｇ３：不透水層
Ｐ：押圧力（反力）
１１：先端コーン
１１ａ：上端面
１１ｂ：張り出し部（フリクションカット）
１２：円柱体
１５：グリース
２０：無孔管
２１：一端
２２：他端
２３：内周面
２４：雌ネジ
２８：漏斗
３０：弾性部材
３１：バネ
３２，３３：円板
３２ａ：雌ネジ
４０：蓋部材
４１：押し込み材
４２：蓋材
４３：雄ネジ
５０，５０Ａ：管ユニット
６０：表層管
６１：下蓋
６２：メッシュ孔
７０：水
８０：浄化杭
８１：固形浄化材
８５：珪砂
１００：バイブロドリル（杭施工機）
１０２：リーダ
１０４：バイブロ
１０６：スピンドル（先端治具の一例）
１０８：第一チャック
１１０：第二チャック（先端治具の一例）
Ｇ１：不飽和層
Ｇ２：帯水層
Ｇ３：不透水層
Ｐ：押圧力（反力）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】