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(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】
(24)【登録日】2024-08-06
(45)【発行日】2024-08-15
(54)【発明の名称】地盤改良工法
(51)【国際特許分類】
E02D 3/08 20060101AFI20240807BHJP
【ＦＩ】
E02D3/08
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2021122496
(22)【出願日】2021-07-27
(65)【公開番号】P2023018397
(43)【公開日】2023-02-08
【審査請求日】2023-05-18
(73)【特許権者】
【識別番号】521219224
【氏名又は名称】忠平 美好
(73)【特許権者】
【識別番号】505186740
【氏名又は名称】宮越 美由紀
(73)【特許権者】
【識別番号】521328803
【氏名又は名称】忠平 直哉
(73)【特許権者】
【識別番号】505186762
【氏名又は名称】関口 明子
(73)【特許権者】
【識別番号】521330585
【氏名又は名称】中林 彩乃
(74)【代理人】
【識別番号】110003063
【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】忠平 美好
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０１５７８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５３－０２５０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５２－０８６２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０６３９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－００６８８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６２－０３８９４５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０６－１４６２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０７８５６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１４０９５９（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】
螺旋翼を有するロッドと、このロッドに外装されるケーシングパイプとを用い、前記ロッドと前記ケーシングパイプを地盤内に所定深さまで挿入し、前記ロッドを反掘削方向に回転してケーシングパイプ内の中詰め材により地盤内に圧密杭を形成し、
前記ロッドの先端側に同一螺旋方向の先端側螺旋翼と基端側螺旋翼とが設けられていると共に、これら先端側螺旋翼と基端側螺旋翼との間に前記ロッドの長さ方向の間隙が設けられており、
前記ケーシングパイプの先端から前記先端側螺旋翼を突出した状態で、前記ケーシングパイプと共に前記ロッドを反掘削方向に回転しながら前記所定深さまで挿入する地盤改良工法であって、
リーダーに回転駆動装置を昇降可能に設け、前記回転駆動装置により前記ロッドを回転して地盤内に挿入し、
側面の全長に直径方向から前記ロッドを挿通可能なロッド挿通部を有する延長用ケーシングパイプを用い、この延長用ケーシングパイプの先端を前記ケーシングパイプの基端に連結することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項2】
前記先端側螺旋翼が軟弱地盤では前記ケーシングパイプと共に前記ロッドを反掘削方向に回転しながら挿入し、前記先端側螺旋翼が前記軟弱地盤より固く反掘削方向の回転では挿入不可能な地盤では前記ロッドを掘削方向に回転しながら挿入することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤の免振と液状化抑制の複合技術で防災貢献する免振と液状化抑制などの地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、大型機械を利用する地盤の液状化抑制工法として、地震動による土粒子間隙水圧を透水効果の高い砂杭や砕石杭で吸収消散する方法が用いられ、この概念を戸建て住宅地等の液状化対策に活用した工法として、液状化抑止工法（例えば特許文献１）がある。
【0003】
前記液状化抑止工法による砕石柱は高い透水性を有し、地震時には、地盤内で発生する水圧を砕石柱内の間隙で消散して地盤における液状化現象を防止することができ、施工性に優れ、中詰め材を効率良く締め固めて高い支持力が得られるが、施工時に掘削孔壁の安定保持を目的に下端螺旋翼周辺から圧縮水と圧縮空気を噴射する必要があった。
【0004】
これに対して、先細り円錐ビットに中込め材放出口と圧密カム面との複数ずつが交互に配分形成されたパイプケーシングと、先細り円錐ビットに上記中込め材放出口の開閉弁となる先細り円錐面が対応形成されたパイプロッドとを備えた地盤改良用ドレーン杭の埋設装置（例えば特許文献２）があり、埋設装置では、圧縮水と圧縮空気を用いることなく、掘削孔に中込め材から成るドレーン杭を設けることができる。
【0005】
上記埋設装置では、掘削過程で中込め材投入用ホッパーからパイプケーシングの中込め材受け入れ口を通じて、その内部へ砕石や砂利、礫などの中込め材を供給するようにしているが、砕石などの内部摩擦角の大きなものでは、中込め材がホッパー内で砕石形状の凹凸でかみ合い塊状になるためそのままでは受け入れ口に落下せず、砕石をスムーズに供給できない場合がある。
【0006】
また、上記埋設装置では、パイプケーシングの外周面にスクリューオーガーとして機能する螺旋羽根を設けているため、地盤内挿入や引き抜き時にパイプケーシング本体の直径より大径の掘削孔が構築されるためパイプケーシング外周面と掘削孔壁面に空洞ができるため、砕石充填までの間に掘削孔壁の崩壊により原地盤を緩める要因となる。
【0007】
更に、パイプケーシングの外周側面下部から軸方向上部までパイプケーシング内部に砕石の投入用シューターを挿入する長手開口部があるため、パイプケーシングを無回転で引き抜く必要があり、パイプケーシング外周螺旋羽根の間に土砂が付着し地表に排土される。仮に、パイプケーシング外周がフラットな状態であっても無回転引抜時には粘性土質が外周面に粘土が貼りつき排土されるため原地盤を緩める要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特許第３６６９２８８号公報
【文献】特開２００９－６２７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
解決しようとする課題は、中詰め材をケーシングパイプ内に落下供給することができる地盤改良工法を提供することを目的とし、加えて、ロッドの反掘削方向の回転により軟弱地盤を圧密し、免振、液状化抑制ができる地盤改良工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項１の発明は、螺旋翼を有するロッドと、このロッドに外装されるケーシングパイプとを用い、前記ロッドと前記ケーシングパイプを地盤内に所定深さまで挿入し、前記ロッドを反掘削方向に回転してケーシングパイプ内の中詰め材により地盤内に圧密杭を形成する地盤改良工法において、前記ロッドの先端側に同一螺旋方向の先端側螺旋翼と基端側螺旋翼とが設けられていると共に、これら先端側螺旋翼と基端側螺旋翼との間に前記ロッドの長さ方向の間隙が設けられており、前記ケーシングパイプの先端から前記先端側螺旋翼を突出した状態で、前記ケーシングパイプと共に前記ロッドを反掘削方向に回転しながら前記所定深さまで挿入することを特徴とする。
【0011】
請求項２の発明は、前記先端側螺旋翼が軟弱地盤では前記ケーシングパイプと共に前記ロッドを反掘削方向に回転しながら挿入し、前記先端側螺旋翼が前記軟弱地盤より固く反掘削方向の回転では挿入不可能な地盤では前記ロッドを掘削方向に回転しながら挿入することを特徴とする。
【0012】
また、請求項１の発明は、リーダーに回転駆動装置を昇降可能に設け、前記回転駆動装置により前記ロッドを回転して地盤内に挿入し、側面の全長に直径方向から前記ロッドを挿通可能なロッド挿通部を有する延長用ケーシングパイプを用い、この延長用ケーシングパイプの先端を前記ケーシングパイプの基端に連結することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項１の構成によれば、間隙に中詰め材を充填することにより掘削土砂のケーシングパイプ内への侵入を防止した状態で、ケーシングパイプと共にロッドを反掘削方向に回転しながら挿入することにより、地盤を圧密しながら所定深さまでケーシングパイプを挿入することができ、ケーシングパイプ内部に砕石投入用の柱状円筒空間を確保することができる。
【0014】
請求項２の構成によれば、ロッドとケーシングパイプを反掘削方向の回転では挿入不可能な地盤では、ロッドを掘削方向の回転に切り替え、掘削しながら地中土砂をほぐし攪拌を行った後、反掘削方向の回転に戻してロッドとケーシングパイプを地盤に挿入することができる。
【0015】
また、請求項１の構成によれば、ケーシングロッドを地中に挿入した後、ロッド挿通部にロッドを側方から挿通するようにして延長用ケーシングパイプをロッドに外装し、その延長用ケーシングパイプを地中に挿入したケーシングパイプに連結し、一体となったケーシングパイプと延長用ケーシングパイプを地中に挿入することができ、このようにしてリーダーの長さより長いケーシングパイプと延長用ケーシングパイプを地中に挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例１を示す全体側面図である。
【図2】同上、切換手段の断面図である。
【図3】同上、切換手段の要部の平面図である。
【図4】同上、ホッパー装置の断面図である。
【図5】同上、ホッパー装置の平面説明図である。
【図6】同上、ホッパー装置の要部の拡大断面図である。
【図7】同上、ロッドとケーシングパイプの平断面図である。
【図8】同上、掘削開始時の断面説明図である。
【図9】同上、先端ビットが規定の掘削深度に達した状態の断面説明図である。
【図10】同上、堆積した中詰め材を水平方向に押し広げる工程を説明する断面説明図である。
【図11】同上、砕石圧密部分の施工を説明する断面説明図である。
【図12】同上、柱状砕石杭の施工を説明する断面説明図である。
【図13】同上、柱状砕石杭の施工が完了した状態の断面説明図である。
【図14】同上、砕石杭構築の工程を示すフローチャート図である。
【図15】本発明の実施例２を示す砕石杭拡径部の施工を説明する断面説明図である。
【図16】同上、柱状砕石杭の施工が完了した状態の断面説明図である。
【図17】本発明の実施例３を示す切換手段の断面図である。
【図18】同上、切換手段の要部の平面図である。
【図19】本発明の実施例４を示す全体側面図である。
【図20】本発明の実施例５を示すロッドとケーシングパイプの先端側の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例1】
【0018】
本発明の実施例１を図１～図１６を参照して説明する。同図に示すように、地盤改良装置１は、本体たる自走式の車体２の下部に走行手段たる無限軌道３を有し、この無限軌道３は車体２に搭載した原動機（図示せず）により駆動する。また、車体２の前部にはリーダー５が起伏可能に設けられ、このリーダー５は前後方向の起伏装置（図示せず）により起伏可能になっている。
【0019】
前記リーダー５の前部には案内レール６を設け、この案内レール６に回転駆動装置７を昇降可能に設け、この回転駆動装置７を昇降する昇降駆動装置８を備える。前記回転駆動装置７はロッド９を挿通する挿通部１１と、前記ロッド９をロック及びロック解除可能なロッドロック１２とを備える。そして、このロッドロック１２によりロッド９をロックした状態で、前記ロッドロック１２が回転することにより前記ロッド９を回転駆動する。
【0020】
図２に示すように、前記ロッドロック１２の下端には、回転伝達手段たるカムクラッチ１５が設けられ、このカムクラッチ１５は、回転駆動装置７によりロッド９と共にケーシングパイプ１０を回転する回転モードと、ロッド９を回転すると共にケーシングパイプ１０を回転しない非回転モードに切り換え可能な切換手段である。
【0021】
前記カムクラッチ１５は前記ロッドロック１２に固定され、該ロッドロック１２と一体的に回転する本体１６と、この本体１６に複数設けた連結部たる連結アーム１７とを備え、この連結アーム１７は平行な上片１８Ｕの基端と下片１８Ｓの基端を縦片１８Ｔにより連結した略コ字形をなす。
【0022】
そして、前記本体１６に前記連結アーム１７の上片１８Ｕの先端側を枢軸１９により回動可能に連結し、前記ケーシングパイプ１０の基端側（上端側）には、前記連結アーム１７の下片１８Ｓが挿脱可能な連結孔２１が穿設されており、図示しない連結駆動手段により、図２の実線に示すように下片１８Ｓが前記連結孔２１に挿入された連結位置と、図２の破線に示すように両連結アーム１７，１７が開くようにして下片１８Ｓ，１８Ｓが連結孔２１，２１から外れた連結解除位置に回動する。
【0023】
尚、前記本体１６には、外周面に開口するスリット状の溝部２２が形成され、この溝部２２に前記枢軸１９が設けられ、前記溝部２２内に前記上片１８Ｕが遊挿される。また、前記連結位置では、前記カムクラッチ１５は回転駆動装置７の回転をケーシングパイプ１０に伝達する伝達状態であり、前記連結解除位置では、前記カムクラッチ１５は回転駆動装置７の回転がケーシングパイプ１０に伝わらない伝達解除状態である。
【0024】
また、前記本体１６には、前記ロッド９が回転可能で軸方向移動可能な透孔１６Ｔが穿設されており、この透孔１６Ｔにロッド９が遊挿され、このロッド９に前記ケーシングパイプ１０が外装される。
【0025】
図２などに示すように、前記ロッド９の下端には、ロッド９の先端に向かって先鋭な三角錐形状の掘削ビットたる先端ビット３１が設けられ、この先端ビット３１の基端は前記ロッド９より大きく形成されている。
【0026】
前記ビット３１の基端側でケーシングパイプ１０の外部には、先端側螺旋翼たる下部螺旋翼３２が設けられ、この下部螺旋翼３２とロッド長さ方向の間隙３３を置いて、基端側螺旋翼たる上部螺旋翼３４が前記ロッド９に設けられている。前記間隙３３は、螺旋翼３２，３４の間に設けられた螺旋翼の無い部分である。前記下部螺旋翼３２と前記上部螺旋翼３４とは同一螺旋方向をなし、下部螺旋翼３２を２巻程度の螺旋とし、上部螺旋翼３４は下部螺旋翼３２より少ない１巻程度の螺旋とした。
【0027】
また、下部螺旋翼３２の外径は前記ケーシングパイプ１０の外径と同一に形成されている。
【0028】
尚、前記ロッドロック１２は、前記回転モードでは、前記ロッドロック１２に本体１６が連結され、昇降駆動装置８により回転駆動装置７と共にロッド９が軸方向に移動すると、前記ケーシングパイプ１０がロッド９と供に軸方向に移動する。また、前記非回転モードでは、ケーシングパイプ１０の上端が本体１６を介してロッドロック１２に押され、ロッド９と供にケーシングパイプ１０が軸方向先端側（図１中下方）に移動する。また、ロッド９の軸方向基端側への移動時には、下部螺旋翼３２の外径が前記ケーシングパイプ１０の外径と同一に形成されているため、前記非回転モードにおいて、ロッド９を軸方向基端側に引き上げると、下部螺旋翼３２が前記ケーシングパイプ１０の先端に係止してケーシングパイプ１０が軸方向基端側に移動する。
【0029】
前記ケーシングパイプ１０には、その長さ方向に間隔を置いて複数の砕石投入口４１が開口して設けられており、砕石投入口４１が中詰め材投入口である。また、ケーシングパイプ１０の基端側の砕石投入口４１は、他の砕石投入口４１より大きいから、比較的多量の砕石４２を使う砕石圧密部分１０２の施工時に、基端側の大きな砕石投入口４１から砕石４２を効率よく供給することができる。
【0030】
また、外部から前記砕石投入口４１に中詰め材たる砕石４２を投入するために、ホッパー装置５１を備える。図４に示すように、前記ホッパー装置５１は、支持部たる支持体５２を備え、この支持体５２は、支柱部５３と、この支柱部５３を複数立設した底面に設けた底面部５４とを備え、この底面部５４に前記ケーシングパイプ１０を遊挿する底面挿通孔５５を穿設している。そして、前記底面部５４が掘削場所の地面Ｇに直接又は間接的に載置して使用される。
【0031】
前記ホッパー装置５１は、下方に向かって縮小する側面を有するホッパー本体５６を備え、このホッパー本体５６の底部に円形の挿通孔５７を設け、この挿通孔５７は前記底面挿通孔５５より径大に形成されている。さらに、複数の前記支柱部５３の上端に、前記ホッパー本体５６の外周が載置され、又は固定されており、前記支持体５２によるホッパー本体５６が支持されている。
【0032】
前記底面部５４に、略円筒状の回転体５８を設け、この回転体５８の中央には貫通孔５９が穿設されており、この貫通孔５９に前記ケーシングパイプ１０が挿通される。そして、前記貫通孔５９の貫通孔上部５９Ａに前記ケーシングパイプ１０が遊挿される。
【0033】
また、前記貫通孔５９の貫通孔下部５９Ｂは、上部より径大に形成され、それら貫通孔上部５９Ａと貫通孔下部５９Ｂとの間には、下向きの貫通孔段差面５９Ｃが設けられている。そして、前記回転体５８のリング状の上面部５８Ｊが、前記ホッパー本体５６の挿通孔５７を塞ぐように配置され、ホッパー本体５６の挿通孔５７内において、前記回転体５８が回動可能に設けられている。
【0034】
前記回転体５８の下面には、前記貫通孔下部５９Ｂの外側に下面側回転支持部材６０が設けられている。この下面側回転支持部材６０は、板状のリング本体６１に複数の球体６１Ａを遊転可能に保持したものである。尚、前記下面側回転支持部材６０は、前記回転体５８の下面と前記底面部５４の上面の一方に固定して設けることができる。
【0035】
また、前記貫通孔下部５９Ｂ内には、回転伝達部材６２が設けられ、この回転伝達部材６２は、複数（４個）の球体６３をリング形の収納ケース６４により位置決め状態で回転可能に保持し、それら球体６３が前記ケーシングパイプ１０の外周に当接すると共に、それら球体６３が前記回転体５８の貫通孔下部５９Ｂの内周面に当接する。尚、前記球体６３はゴムボールなどからなる。
【0036】
前記収納ケース６４は、複数の前記球体６３を回動可能に保持するベアリングであって、前記球体６３を挟んで上下に配置した上，下リング部６５，６６を備え、その下リング部６６を前記底面部５４に一体に設けている。また、図６に示すように、前記収納ケース６４の外周側と内周側には、それぞれ前記球体６３を回動可能に保持する外周側保持体６７と内周側保持体６８が各球体６３に対応して設けられ、これら保持体６７，６８の上下は、前記上リング部６５の下面と前記下リング部６６の上面に固定されている。
【0037】
また、前記外周側保持体６７の内側には、前記球体６３の直径より小さい球面状の開口部６７Ａを設けると共に、前記内周側保持体６８の外側には、前記球体６３の直径より小さい球面状の開口部６８Ａを設け、それら球面状の開口部６７Ａ，６８Ａにそれぞれ複数のボール６９を回動可能に保持して設け、これら複数のボール６９は周方向に等間隔で配置されている。そして、前記球面状開口部６７Ａ，６８Ａに設けた複数のボール６９により球体６３が抜け止め状態で外周側保持体６７と内周側保持体６８に回動自在に保持される。尚、前記開口部６７Ａ，６８Ａとして、球面状に湾曲したものを示したが、裁頭円錐形のテーパー状のものでもよい。
【0038】
また、前記収納ケース６４と前記貫通孔段差面５９Ｃの間には、上面側回転支持部材６０Ａが配置され、この上面側回転支持部材６０Ａは、前記上リング部６５の上面と前記貫通孔段差面５９Ｃの一方に固定して設けることができる。
【0039】
図４及び図５に示すように、前記回転体５８の前記上面部５８Ｊには、複数の板状撹拌翼７０，７０・・・が縦設され、これら撹拌翼７０，７０・・・は、ホッパー本体５６の中心側の基端から先端が斜めに設けられている。そして、前記回転体５８，球体６３と撹拌部たる撹拌翼７０などにより、中詰め材たる砕石４２を撹拌する撹拌手段７１を構成している。
【0040】
従って、図５に示すように、ケーシングパイプ１０を反時計回り方向に回転すると、ケーシングパイプ１０の外周に接する球体６３が時計回り方向に自転し、この球体６３に接する回転体５８が時計回り方向に回転し、複数の撹拌翼７０，７０・・・がホッパー本体５６内の砕石４２を撹拌し、これにより砕石４２がホッパー本体５６内で固まることなく、前記砕石投入口４１からケーシングパイプ１０内に落下供給される。
【0041】
尚、ケーシングパイプ１０を下方に押し込むと、球体６３の回転により回転体５８を上方に持ち上げる力が発生するから、底面部５４に回転体５８に係合して該回転体５８の浮き上がりを防止すると共に、係合状態で回転体５８の回転を許容する部材（図示せず）を設けたり、球体６３に縦方向の回転中心軸を設け、この回転中心軸の上下を上，下リング部６５，６６に回転可能に軸支して球体６３が縦方向の前記回転中心軸を中心に回動し、水平方向の軸に対して回転しないように構成したりしてもよい。
【0042】
また、図６などに示すように、前記底面部５４の下面には、前記底面挿通孔５５の周囲に泥剥ぎ用の剥離部材７５が周設され、この剥離部材７５はゴムなどをリング状に形成し、内周面７６の下端に先鋭部７７が形成されている。従って、ケーシングパイプ１０を引き抜くと、図４に示すように、剥離部材７５の内周面７６がケーシングパイプ１０の外面の圧接し、先端が先鋭な先鋭部７７によりケーシングパイプ１０の外周に付着する土砂などを剥ぎ落すことができる。
【0043】
また、前記車体２上にはホッパー状の収納部８１が設けられ、この収納部８１に前記砕石４２が収納され、前記収納部８１の底部には送り装置たるベルトコンベア８２が設けられ、このベルトコンベア８２は砕石４２を後から前に送るものである。前記ベルトコンベア８２の終端側で前記収納部８１には投入路８３が設けられ、この投入路８３は先端側の投入口８４が低くなる傾斜をなし、その投入口８４は、前記ホッパー本体５６の上部まで延設されている。また、前記投入路８３の両側には壁部が設けられている。そして、前記ベルトコンベア８２と投入路８３により、砕石４２を投入すると投入装置８５を構成している。
【0044】
また、ケーシングパイプ１０内に地下水が侵入すると、ケーシングパイプ１０の上部から投入した砕石４２に浮力が働き、砕石４２の沈降遅延が発生する。これを解決するため、図７に示すように、ケーシングパイプ１０に内装したロッド９の軸方向の中心部には下端部から上端部に通じる吸水孔９１が設けられ、図２に示すように、吸水孔９１の下端９１Ｓは螺旋翼３２，３４の間で前記ケーシングパイプ１０に開口している。また、前記吸水孔９１はロッド９の上端部において水平回転自在のスイベルジョイント９２に連結され、このスイベルジョイント９２の側部には吸水口９３が設けられ、この吸水口９３に管路たるサクションホース９４の一端を接続し、このサクションホース９４の他端を車体２もしくは地上に設置したバキュームポンプ（図示せず）に接続し、このバキュームポンプによりケーシングパイプ１０の地下水を吸引する。また、吸引した地下水は、施工済み砕石杭１０３の頭部から地下に還元したり、地上の側溝に放水したりすることにより処理することができる。
【0045】
次に、地盤改良装置１による施工例を図８～図１３を参照して説明する。車体２を施工位置まで移動し、リーダー５を施工位置に合わせ、掘削孔１０１の位置にロッド９の軸心を合せる。ケーシングパイプ１０の下端をホッパー装置５１の底面部５４の下面に合わせ、図示しない持上げ手段によりホッパー装置５１を所定寸法だけ地面Ｇから持ち上げ、ケーシングパイプ１０の先端から突出した先端ビット３１の先端高さを地面Ｇに合わせ、掘削前の準備をする。
【0046】
尚、掘削を開始する前にカムクラッチ１５を回転モードにしてロッド９と供にケーシングパイプ１０が回動及び軸方向に移動するように設定しておく。
【0047】
掘削時には、ロッド９とケーシングパイプ１０を螺旋翼３２，３４の反掘削方向に回転させながら、上下反復運動を繰返し、ケーシングパイプ１０の外形体積分の原地盤を圧密しながら地盤内にケーシングパイプ１０を挿入する。地盤が固く、反掘削方向の回転ではケーシングパイプ１０を地中に挿入不可能な場合は、掘削方向の回転である右回転に切り替え、地盤のほぐし攪拌を行った後、左回転の上下反復によりほぐした掘削土を地盤内に転圧挿入する。尚、この例では、螺旋翼３２，３４の反掘削方向の回転は、上から見て反時計回り方向の左回転である。
【0048】
掘削開始時の地面Ｇの地盤が固く、螺旋翼３２，３４の反時計回り方向の回転ではロッド９とケーシングパイプ１０を地中に挿入できない場合は、ロッド９とケーシングパイプ１０を掘削方向に回転し、昇降駆動装置８によりロッド９とケーシングパイプ１０を押し下げ、ケーシングパイプ１０と供にホッパー装置５１を降下し、図８に示すようにホッパー装置５１の支持体５２の底面部５４を地面Ｇに接地する。尚、地面Ｇの地盤が軟らかく、後述するように、ロッド９と供にケーシングパイプ１０を螺旋翼３２，３４の反掘削方向に回転しながら、ロッド９とケーシングパイプ１０を地中に押し込むことができる場合は、掘削開始から螺旋翼３２，３４の反掘削方向に回転して掘削孔１０１を形成する。
【0049】
螺旋翼３２，３４を掘削方向に回転して掘削孔１０１を形成する場合、図８に示したように、ケーシングパイプ１０内には下部螺旋翼３２と上部螺旋翼３４との間隙３３に砕石４２を充填した状態で、ロッド９を掘削方向に回転しながら地盤を掘削することにより地盤をほぐして掘削孔１０１を形成する。このように下部螺旋翼３２を掘削方向に回転すると、下部螺旋翼３２の掘削方向の回転により掘削土が上方に移動し、ケーシングパイプ１０内に入り込もうとするが、間隙３３の砕石４２がケーシングパイプ１０の下端の蓋として作用し、掘削土砂の侵入を抑制し、これにより掘削土砂の上昇を防ぐことができる。
【0050】
尚、実験の結果では、軟らかい地盤では間隙３３の高さを１０ｃｍ、硬い地盤では間隙３３の高さを３０ｃｍ程度にすることにより、掘削土砂のケーシングパイプ１０内への上昇を防止することができた。結果、地盤では軟らかい地盤に比べて間隙３３を大きく設定する必要があることが判った。
【0051】
また、上部から投入した砕石４２が詰まる虞があるため、上部螺旋翼３４は１巻～１.５巻でもよい。そして、反掘削方向の回転により砕石４２を間隙３３に落とすために、上部螺旋翼３４は最低１巻きが必要となり。１.５巻きでは上からの砕石４２が詰まり易い。尚、掘削用の下部螺旋翼３２は２巻きとした。
【0052】
図８に示したように、地面Ｇの硬い地盤を掘削方向の回転により掘削して掘削孔１０１を形成し、下部螺旋翼３２が軟らかい地盤に達したら、ケーシングパイプ１０と回転連動するロッド９を、反掘削方向に回転させながら、上下反復運動を繰返し、ケーシングパイプ１０の外形体積分の原地盤を圧密しながら、地盤内に挿入する。途中で地盤が固く、ロッド９とケーシングパイプ１０が挿入不可能な場合は、螺旋翼３２，３４を掘削方向の回転に切り替え、掘削しながら地中土砂をほぐし攪拌を行った後、反掘削方向の回転に戻し、反掘削方向の回転をしながら、ロッド９とケーシングパイプ１０の上下反復により、前記ほぐした地中土砂を地盤内に転圧挿入する。尚、先端ビット３１が規定の掘削深度に達するまで、ケーシングパイプ１０内の前記間隙３３のみに砕石４２を充填しておき、砕石４２の追加は行わない。
【0053】
ロッド９とケーシングパイプ１０の反掘削回転方向での上下動の繰返し作業と、必要に応じて行うロッド９とケーシングパイプ１０の掘削回転方向でのほぐし撹拌作業とにより、図９に示すように、規定の掘削深度に達したら、カムクラッチ１５を非回転モードに切り替え、ケーシングパイプ１０の回転を停止して、ロッド９のみ反時計回り方向に回転させ、ケーシングパイプ１０内の上部螺旋翼３４によりケーシングパイプ１０の下端から掘削土砂を地中に排出し、ケーシングパイプ１０内の砕石投入用の柱状円筒空間を確保する。また、ケーシングパイプ１０の直径や長さは柱状砕石杭１０３に求める性能に応じて変更できる。
【0054】
ケーシングパイプ１０内の上部螺旋翼３４によりケーシングパイプ１０内の掘削土砂を地盤中に排出し、ケーシングパイプ１０内の砕石投入用の柱状円筒空間を確保したら、ホッパー本体５６に砕石４２を投入し、カムクラッチ１５を回転モードに切り換え、ロッド９とケーシングパイプ１０を反掘削方向（反時計回り方向）に回転する。するとケーシングパイプ１０の外周面に接した複数の球体６３，６３，６３，６３が時計回り方向に自転し、これら球体６３，６３，６３，６３の外側に貫通孔下部５９Ｂが接する回転体５８が、時計回り方向に回転し、回転体５８の上面部５８Ｊに設けた複数の撹拌翼７０，７０，７０，７０が回転する。これら回転する撹拌翼７０，７０，７０，７０により、ホッパー本体５６内の砕石４２がケーシングパイプ１０の中心部に誘導され、砕石投入口４１からケーシングパイプ１０内に落下供給される。
【0055】
ケーシングパイプ１０内に供給された砕石４２は、図１０に示すように、反掘削方向に回転している上部螺旋翼３４及び下部螺旋翼３２により掘削孔１０１の底辺部に堆積する。砕石４２の転圧作業における回転するロッド９とケーシングパイプ１０による突き込みとして、掘削孔１０１の底辺部に堆積した砕石４２に対して、反掘削方向に回転するロッド９とケーシングパイプ１０を上下動することにより、設定した圧入力で下部螺旋翼３２と先端ビット３１を堆積した砕石４２を突き込み、堆積した砕石４２を水平方向に押し広げた後、一旦、堆積した砕石４２中から先端ビット３１を引き上げ、押し広げた空隙に更に砕石４２を追加投入する。
【0056】
前記突き込みを複数回行い、堆積した砕石４２が水平方向に押し広げられることにより押し広げた空隙に更に砕石４２を追加投入して設定圧入力が支持されるまでこの繰返し転圧作業を行う。即ち、堆積した砕石４２が水平方向に押し広げられることにより、図１１に示すように、堆積した砕石４２の上面位置が突き込み前より下がり、その上面位置とケーシングパイプ１０の下端との間に、地中の土砂は存在するが、砕石４２の無い又は下部に比べて砕石４２の密度が小さい追加供給可能な部分（前記押し広げた空隙）が形成され、砕石４２に転圧作業における追加供給作業として、前記追加供給可能な部分に砕石４２を螺旋翼３２，３４により追加供給し、前記突き込み作業を行い、設定圧入力が支持されるまで繰返し転圧作業を行う。
【0057】
突き込み時にロッド９に加わる反力を測定することにより、設定圧入力(支持力)の確保を確認した後、ロッド９を同位置で左回転のまま砕石４２を投入すると、下部には既に締め固まって支持力を満たした砕石魂が有るため、下部螺旋翼３２の左回転圧力により水平方向に砕石４２は拡底を始める。砕石４２の断続投入と下部螺旋翼３２の回転により拡底した砕石４２は水平方向の原地盤土粒子を圧密し、やがて回転駆動装置７の駆動手段たるモーターの回転トルクが設定した回転トルクを満たした押し込み抵抗反力に達して、掘削孔１０１の底部に、砕石４２が拡底して形成されると共に所定の支持力を有する圧密された砕石４２が掘削孔１０１の周方向に拡大し、このように圧密された砕石４２が掘削孔１０１の周方向に拡大し、球根形状をなす砕石圧密部分１０２が形成される（砕石圧密部分形成）。
【0058】
前記回転トルクが設定数値に達したところで、ケーシングパイプ１０と連動するロッド９を所定高さ寸法である１０ｃｍ程度引上げて、圧密杭たる柱状砕石杭１０３の構築作業を開始する。
【0059】
上述した圧密部分形成の後、図１２に示すように前記砕石圧密部分１０２上に、ロッド９を内装したケーシングパイプ１０の下部より下部螺旋翼３２と先端ビット３１が突出した状態で、軸方向の位置関係をロックしたロッド９は、あらかじめ数値設定した締固め圧入力と前記回転トルクとで砕石投入と上下反復転圧を繰り返すことにより、地盤軟弱度環境に適した外形寸法の柱状砕石杭１０３を地面Ｇの高さまで形成する（図１３）。この際、砕石４２の内部摩擦角度（例えば３０度以上）の大きさを利用して原地盤の土粒子圧密を促進することができる。尚、砕石杭１０３は、例えば所定高さである１０ｃｍ程度ケーシングパイプ１０とロッド９を引き上げ（所定高さ引上げ）、砕石４２を地中に追加排出し、反掘削方向で上下動を繰り返して（砕石追加・反掘削方向での上下動）砕石４２により所定高さ分の砕石杭１０３を構築した後（所定高さ分の砕石杭の構築）、再び所定高さだけケーシングパイプ１０とロッド９を引き上げ（所定高さ引上げ）、砕石４２を地中に追加排出して反掘削方向で上下動きを繰り返し（砕石追加・反掘削方向での上下動）、このように所定高さ毎にケーシングパイプ１０から砕石４２を掘削孔１０１に排出し、排出した砕石４２の圧密を繰り返し、設計高さの砕石杭１０３が構築される（砕石杭構築完了）。
【0060】
このように地中の所定深さに挿入したケーシングパイプ１０により柱状空間を形成し、掘削孔１０１の最下端部に砕石４２を適量投入し、その砕石塊を鉛直加重で締固める過程に於いて砕石４２の内部摩擦角度による押し込み圧力の伝播を利用してより広い原地盤の締固めを行うことができる。また、砕石杭１０３の構築時の砕石転圧過程で掘削孔１０１の内壁を介して原地盤の土粒子圧密を促進し、掘削孔１０１の周囲の地盤を締め固めることにより施工域全体の免振性を向上させることができる。
【0061】
尚、内部摩擦角の大きな砕石４２を用いると地盤の締固めに有利であるが、内部摩擦角が３０度以上の砕石４２を用いると、ホッパー本体５６内で砕石４２が固まり、砕石投入口４１から砕石４２が落下供給できなくなる以外にも、ケーシングパイプ１０内に供給された砕石４２が、該ケーシングパイプ１０内で固まり、砕石４２が固まったままロッド９及びケーシングパイプ１０と供に回転し、掘削孔１０１内に落下供給できなくなる。この場合、カムクラッチ１５を非回転モードにしてケーシングパイプ１０が回転しない状態で、ロッド９を反時計回り方向に回転すれば、上部螺旋翼３４によりケーシングパイプ１０の先端側の砕石４２が撹拌され、ケーシングパイプ１０の先端から砕石４２を掘削孔１０１内に供給できるようになる。
【0062】
上述したように、地盤内にケーシングパイプ１０を圧入した場合、ケーシングパイプ１０の外周面に土圧抵抗が発生する。公知技術でこれを回避する方法としてケーシングパイプの下端部のみ外径を大きくして挿入する方法などが用いられている。しかし、下端部のみ外径が大きいと、大きさの差により掘削孔１０１の内壁とケーシングパイプ１０の外周面との間に空洞が発生するため挿入と同時に原地盤を緩めてしまう。また、粘性土でのケーシングパイプ１０を引抜時には、ケーシングパイプ１０の外周部に粘土が付着するため、ケーシングパイプ１０の直径以上の掘削孔空間が形成される可能性もある。一旦、緩んだ地山を中詰め材等の締固めで復元することは困難であり本来の地盤強化の観点から不合理と言える。これに対して、本実施例は、同じ外径で外周面がフラットなケーシングパイプ１０と下部螺旋翼３２を同時に回転してフリクションカットしながら圧入引抜することで原地盤を緩めることなく施工を行うことができる。
【0063】
また、公知の液状化対策手法として地盤締固め、固化(地盤全体を固める)、置換(土の入替)、地下水位低下(人為的に地下水位を下げる)、間隙水消散(砂杭や砕石杭で水圧吸収)、せん断抵抗力増加(外力に抵抗する力)等が存在するが全て大型機械による大規模工事工法であり戸建て住宅地盤の液状化対策としての使用は現実的に不可能又は困難である。これに対して、本実施例では、上述した施工方法を採用することにより、地盤締固め、置換、土粒子間隙水圧消散、せん断抵抗力強化等を施工工程の中に取り入れ複合的相乗効果により施工域全体の免振と液状化抑制の地盤を構築することでき、この施工方法は液状化抑制工事の施工規模に応じた大きさの施工機械を選択でき、各工種の長所を施工方法の中で取り入れ免振と液状化の相乗効果により抑制性能を高めた結果、施工機械の小型化を可能にした防災技術です。
【0064】
このように本実施例では、地盤内に回転圧入して柱状空間を設けるケーシングパイプ１０と、このケーシングパイプ１０内に配置された回転ロッド９とを備え、回転駆動装置７により回転して地盤内に挿入されるロッド９と、このロッド９に外装され地盤内に挿入されるケーシングパイプ１０とを備え、ケーシングパイプ１０の外周に設けた砕石投入口４１と、地上に配置され底部にケーシングパイプ１０の挿通孔５７を有するホッパー本体５６と、このホッパー本体５６に設けられ内部の中詰め材たる砕石４２を撹拌する撹拌手段７１とを備えるから、撹拌手段７１によりホッパー本体５６内の砕石４２を撹拌することにより、砕石投入口４１から砕石４２を円滑にケーシングパイプ１０内に落下供給することができる。
【0065】
このように本実施例では、撹拌手段７１は、ケーシングパイプ１０の回転により回転する回転体５８と、この回転体５８に設けた撹拌部たる撹拌翼７０とを備えるから、ケーシングパイプ１０の回転を利用して撹拌翼７０を回転して砕石４２を撹拌することができる。
【0066】
このように本実施例では、ロッド９の先端に掘削ビットたる先端ビット３１を設け、ロッド９の先端側に同一螺旋方向の先端側螺旋翼たる下部螺旋翼３２と基端側螺旋翼たる上部螺旋翼３４とを設けると共に、これら下部螺旋翼３２と上部螺旋翼３４との間にロッド９の長さ方向の間隙３３を設けたから、間隙３３に中詰め材たる砕石４２を充填してケーシングパイプ１０を地中に挿入することにより、砕石４２が蓋となって掘削土砂のケーシングパイプ１０内への侵入を防止することができる。
【0067】
このように本実施例では、回転駆動装置７によりロッド９と共にケーシングパイプ１０を回転する回転モードと、ロッド９を回転すると共にケーシングパイプ１０を回転しない非回転モードに切り換え可能な切換手段たるカムクラッチ１５を備えるから、回転モードにおいてロッド９とケーシングパイプ１０を一体に同一回転方向に回転して地中に挿脱し、ケーシングパイプ１０内に投入した中詰め材たる砕石４２が固まった場合、非回転モードに切り換え、ケーシングパイプ１０が回転しない状態でロッド９を回転することにより、固まった砕石４２を撹拌してほぐすことができる。
【0068】
このように本実施例では、請求項１に対応して、螺旋翼３２，３４を有するロッド９と、このロッド９に外装されるケーシングパイプ１０とを用い、ロッド９とケーシングパイプ１０を地盤内に所定深さまで挿入し、ロッド９を反掘削方向に回転してケーシングパイプ１０内の中詰め材たる砕石４２により地盤内に圧密杭たる砕石杭１０３を形成する地盤改良工法において、ロッド９の先端側に同一螺旋方向の先端側螺旋翼たる下部螺旋翼３２と基端側螺旋翼たる上部螺旋翼３４とが設けられていると共に、これら下部螺旋翼３２と上部螺旋翼３４との間にロッド９の長さ方向の間隙３３が設けられており、ケーシングパイプ１０の先端から下部螺旋翼３２を突出した状態で、ケーシングパイプ１０と共にロッド９を反掘削方向に回転しながら前記所定深さまで挿入するから、間隙３３に中詰め材たる砕石４２を充填することにより掘削土砂のケーシングパイプ１０内への侵入を防止した状態で、ケーシングパイプ１０と共にロッド９を反掘削方向に回転しながら挿入することにより、地盤を圧密しながら所定深さまでケーシングパイプ１０を挿入することができ、ケーシングパイプ１０内部に砕石投入用の柱状円筒空間を確保することができる。
【0069】
このように本実施例では、請求項２に対応して、先端側螺旋翼たる下部螺旋翼３２が軟弱地盤ではケーシングパイプ１０と共にロッド９を反掘削方向に回転しながら挿入し、下部螺旋翼３２が軟弱地盤より固く反掘削方向の回転では挿入不可能な地盤ではロッド９を掘削方向に回転しながら挿入するから、ロッド９とケーシングパイプ１０を反掘削方向の回転では挿入不可能な地盤では、ロッド９を掘削方向の回転に切り替え、掘削しながら地中土砂をほぐし攪拌を行った後、反掘削方向の回転に戻してロッド９とケーシングパイプ１０を地盤に挿入することができる。
【0070】
以下、実施例上の効果として、上部螺旋翼３４は下部螺旋翼３２より螺旋の巻き数少ないから、巻き数の多い下部螺旋翼３２の反掘削方向の回転により地盤や砕石４２を圧密し、上部螺旋翼３４は螺旋の巻き数を少なくすることにより、上部から供給された砕石４２が上部螺旋翼３４の上で詰まり難くなる。また、下部螺旋翼３２の外径は前記ケーシングパイプ１０の外径と同一に形成されているため、前記非回転モードにおいて、ロッド９を軸方向基端側に引き上げると、下部螺旋翼３２が前記ケーシングパイプ１０の先端に係止してケーシングパイプ１０が軸方向基端側に移動することができる。さらに、ケーシングパイプ１０の基端側の砕石投入口４１が、他の砕石投入口４１より大きいから、比較的多量の砕石４２を使う砕石圧密部分１０２の施工時に砕石４２を効率よく供給することができる。
【0071】
また、撹拌手段７１は、ケーシングパイプ１０の外周面と回転体５８の内周面に接する複数の球体６３を備えるから、ケーシングパイプ１０の回転を自転する球体６３により回転体５８に伝達し、この回転体５８に設けた複数の撹拌翼７０によりホッパー本体５６内の砕石４２を固まらせることなく、撹拌することができる。さらに、球体６３はゴムボールなどの表面が弾性材料からなるから、金属などの硬質材料からなるケーシングパイプ１０の回転を円滑に伝達することができる。また、図５に示すように、撹拌翼７０はロッド９が反掘削方向に回転（左回転）することにより、右回転し、この右回転時に撹拌翼７０の外端７０Ｇが回転方向向きに斜めに設けられているから、右回転する斜めの撹拌翼７０により砕石４２を中央にケーシングパイプ１０内に誘導することができ、砕石４２をケーシングパイプ１０の先端から外側に押し出し、反掘削方向に回転する下部螺旋翼３２により砕石４２を下方に圧密することができる。
【0072】
また、中詰め材には、内部摩擦角の大きな砕石４２を用い、内部摩擦角が３０度以上であるから、内部摩擦角度による押し込み圧力の伝播を利用してより広い原地盤の締固めを行うことができる。さらに、撹拌手段７１を用いることにより、内部摩擦角の大きな砕石４２を用いながら、ホッパー本体５６内で砕石４２が砕石形状の凹凸でかみ合い塊状になることを防止できる。
【0073】
さらに、本実施例では、以下の特徴構成を備える。地盤内に回転圧入して柱状空間を設けるケーシングパイプ１０内にロッド９を内装し、ロッド９の最下端部には砕石４２と原地盤を押し広げる逆円錐ビットたる先端ビット３１を装着し、この先端ビット３１の上部に２回転巻き程度の砕石供給及び転圧用の下部螺旋翼３２を装備し、さらにロッド９の２０ｃｍ程度上方には２回転巻き程度の砕石供給用の上部螺旋翼３４を装備している。
【0074】
また、ケーシングパイプ１０の軸方向に間隔を置いて複数の砕石投入口４１を設けている。
【0075】
また、地盤内に圧入した外周面がフラットなケーシングパイプ１０を引き抜く際、ケーシングパイプ１０の外周面の土圧抵抗を軽減のためケーシングパイプ１０を回転させることによりフリクションカットを行っている。
【0076】
また、ロッド９を内装するケーシングパイプ１０の上端部にはケーシングパイプ１０とロッド９の同時回転と、ロッド９のみの回転を選択するカムクラッチ１５を装備している。
【0077】
また、ケーシングパイプ１０の外周体積分の原地盤を圧密しながら砕石投入用円筒空間を確保する方法として、ケーシングパイプ１０の下端部から下部螺旋翼３２と先端ビット３１を突出させ、ロッド９とケーシングパイプ１０を左回転（反掘削方向回転）で上下反復運動にて原地盤の圧密を行いつつ地盤内に砕石投入用円筒空間のケーシングパイプ１０を圧入する。
【0078】
また、地面Ｇの杭芯部に設置した漏斗状砕石投入用のホッパー装置５１を備え、そのホッパー本体５６は、上端が広く、下端部はケーシングパイプ１０の直径より若干広く、ホッパー本体５６にケーシングパイプ１０が貫通して地盤内に挿入できるように成形されている。また、ケーシングパイプ１０の砕石投入口４１から砕石４２を効率的に投入するためケーシングパイプ１０の回転力を利用して砕石攪拌翼７０を回転し、ケーシングパイプ１０の砕石投入口４１に砕石４２を誘導する砕石攪拌翼７０を装備している。
【0079】
また、地盤内に砕石杭を構築する過程で構築杭の最下端部から砕石４２の内部摩擦角度の大きさを利用して原地盤の締固めを行い、内部摩擦角度の大きな砕石４２を用いながら、ホッパー装置５１を備えることにより、砕石４２をケーシングパイプ１０に円滑に落下供給することができる。
【0080】
また、地盤内に構築する柱状砕石杭１０３の先端部を拡底して支持圧力球根たる砕石圧密部分１０２を形成することができる。
【0081】
また、支持層の深い軟弱地盤層に事前に検討した任意深度までケーシングパイプ１０を挿入し、そのケーシングパイプ１０内の円筒空間に砂，砂利若しくは砕石４２などの中詰め材を投入しながら突き固め、投入材料の体積で原地盤土粒子の圧密度を高めると同時に軟弱地盤内に支持圧力球根たる砕石圧密部分１０２を構築する。
【0082】
また、地盤強度の異なる互層地盤に於いて中間に位置する軟弱層に砂又は／及び砕石４２を挿入して原地盤の圧密度を高めることができる。
【0083】
また、砕石杭の構築とケーシングパイプ１０の引抜工程で、ケーシングパイプ１０の回転と上下反復により形成された柱状砕石杭の外周部の転圧とケーシングパイプ１０の外周面摩擦の軽減を図ることができる。
【0084】
また、液状化抑制対策として公知の地盤締固め、間隙水消散、せん断抵抗力増加の各特性を実施工の中で全て取り入れ液状化抑制工法として再構築した技術の地盤改良装置と地盤改良工法を提供することができ、また、この工法は液状化抑制工事の施工規模に応じた大きさの施工機械を選択することができる。
【0085】
また、透水性の高い地盤内にケーシングパイプ１０を挿入した場合、ケーシングパイプ１０内の水位が上昇する。この水位上昇は投入砕石４２に浮力が生じ沈降速度が遅くなるため、本実施例ではケーシングパイプ１０内の排水を行いながら砕石杭１０３の構築を行うことができる。
【実施例2】
【0086】
【0087】
本実施例は、支持層の深い軟弱地盤層に於いて原地盤の土粒子を水平、鉛直方向に突き込み、土粒子密度を高めて任意深度で砕石４２を拡底した砕石圧密部分１０２を構築し、その砕石圧密部分１０２上に柱状砕石杭１０３を構築する。
【0088】
事前に検討した設定深度まで、上記実施例１と同様に、ケーシングパイプ１０を挿入し、砕石投入を行ってロッド９を左回転しながら断続的に砕石投入と転圧作業を繰り返すことにより鉛直方方向の支持力を確保する。その状態で更に砕石４２を投入すると、砕石４２は下部螺旋翼３２の回転により水平方向に回転トルクの範囲内で放射線状に拡底を始め、球根状の砕石圧密部分１０２を構築される。この砕石圧密部分１０２に鉛直加重を掛け、支持力性能を確認して、上方に柱状砕石杭１０３を構築する。
【0089】
さらに、地盤強度の異なる互層地盤において、中間に位置する中間軟弱層１０５において、回転するロッド９とケーシングパイプ１０による突き込みと砕石投入作業を行うと、図１５及び図１６に示すように砕石杭１０３に他より大きく拡径した砕石杭拡径部１０３Ｋが形成され、この砕石杭拡径部１０３Ｋは中間軟弱層１０５がこの上下の軟弱層より軟弱なため形成され、中間軟弱層１０５の原地盤の圧密を行うことができる。
【0090】
このように地盤中間地層の軟弱層１０５を圧密強化する方法として、柱状砕石杭１０３の構築過程において砕石４２を一定荷重と一定モータートルクで挿入するため、軟弱度合いの違う地層環境に適合した砕石投入量となる。また、下部螺旋翼３２の反掘削方向の回転により軟弱層に砕石４２を押し込み原地盤の土粒子密度を向上させることにより中間軟弱層の強度を向上させることができる。
【0091】
このように本実施例では、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。また、このように砕石圧密部分１０２の上方の砕石杭１０３に砕石杭拡径部１０３Ｋを形成することができる。
【実施例3】
【0092】
【0093】
この例はカムクラッチ１５Ａは、連結部たる連結アーム１７Ａは縦片１８Ｔと下片１８Ｓとを備えた略Ｌ字形をなし、前記縦片１８Ｔが枢軸１９により前記本体１６に回動可能に設けられ、図示しない連結部駆動手段により、図１７の実線に示すように下片１８Ｓが連結孔２１に挿入された連結位置と、図１７の破線に示すように、両連結アーム１７Ａ，１７Ａが閉まるようにして下片１８Ｓが連結孔２１から外れた連結解除位置に回動する。尚、前記本体１６には、外周面に開口するスリット状の溝部２２が形成され、この溝部２２に前記枢軸１９が設けられ、前記溝部２２内に前記縦片１８Ｔの上端側が遊挿される。
【0094】
また、図１７に示すように、前記非回転モードにおいて、ロッド９を軸方向基端側に引き上げると、下部螺旋翼３２の図中左側が前記ケーシングパイプ１０の先端に係止してケーシングパイプ１０が軸方向基端側に移動するから、下部螺旋翼３２の図中右側と前記ケーシングパイプ１０の先端との間に支持体たるステー１０８を設け、このステー１２１は下部が下部螺旋翼３２の上面に固定され、上部が前記ケーシングパイプ１０の先端縁部に当接する。
【0095】
このように本実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【実施例4】
【0096】
図１９は本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。同図に示すように、この例では掘削の開始に用いるケーシングパイプ１０に、延長用ケーシングパイプ１０Ａを接続して施工を行う例を示している。
【0097】
一般的に地盤改良装置１の本体たる車体２にはリーダー５が装着されている。そのリーダー５に電動又は油圧の駆動モーターを備えた回転駆動装置７が取り付けられ、その駆動モーターの上下ストロークにより打ち込み杭長が決まるが、小型の地盤改良装置では長尺のリーダーを装着することができない。
【0098】
そこで、本実施例では、図１９に示すように、リーダー５よりも長いロッド９を貫通型の前記回転駆動装置７とこの回転駆動装置７を昇降する昇降駆動装置８により、リーダー５のストロークの下限までケーシングパイプ１０を打ち込んだ後、カムクラッチ１５を非回転モードに切り換えると共にロッドロック１２によるロックを解除し、ロッド９とケーシングパイプ１０を地中に残し、回転駆動装置７を上方に移動させる。
【0099】
前記延長用ケーシングパイプ１０Ａは、先端に径小な差し口部１１１を有し、この差し口部１１１は前記ケーシングパイプ１０内に挿入され、挿入した状態でケーシングパイプ１０と差し口部１１１に螺合した平ネジなどの連結手段１１２により連結される。尚、延長用ケーシングパイプ１０Ａの基端には、ケーシングパイプ１０と同様に連結孔２１が形成されている。
【0100】
また、延長用ケーシングパイプ１０Ａは、前記差し口部１１１を含む全長にロッド挿通部１１３が開口して設けられている。尚、前記ロッド挿通部１１３は砕石投入口を兼用するものである。
【0101】
前記リーダー５の長さより長いロッド９を貫通型駆動モーターを備えた前記回転駆動装置７によりリーダーストローク下限までケーシングパイプ１０を打ち込んだ後、ロッドロック１２を解除すると共に、カムクラッチ１５を非回転モードに切り換え、図１９に示すように、前記回転駆動装置７を昇降駆動装置８により上方に移動させる。
【0102】
地上のロッド９をロッド挿通部１１３に挿通するようにして、地上のロッド９に延長用ケーシングパイプ１０Ａを外装し、この延長用ケーシングパイプ１０Ａの差し口部１１１をケーシングパイプ１０の上端に挿入し、連結手段１１２により両者を連結する。また、延長用ケーシングパイプ１０Ａの上端にカムクラッチ１５を連結する。
【0103】
このように打ち込み済みケーシングパイプ１０と同径の前記延長用ケーシングパイプ１０Ａを接続した後、ケーシングパイプ１０の場合と同様に、設定深度まで回転圧入する。延長用ケーシングパイプ１０Ａは水平断面Ｃ型にロッド幅を通過す切幅で軸方向に切開されたロッド挿通部１１３を有する。この延長用ケーシングパイプ１０Ａを接続することでリーダー５のストロークより長い砕石杭１０３の施工が可能になる。
【0104】
既存の他工法の地盤改良機械において油圧モーター若しくは電動モーターの昇降によりまた左右水平方向に回転する機能と一定のモータートルクと圧入力と引抜力を有する全ての機械装置に異形プラグを介して共有でき液状化抑制と免振対策の地盤を構築することができる。例えば、ロッド９を貫通して駆動する貫通型駆動モーターを、リーダー５に昇降可能に設けた装置であれば、例えば貫通型駆動モーターとカムクラッチ１５の本体１６を連結する異形プラグを用いることにより、各種の機械に使用可能となる。
【0105】
このように本実施例では、請求項１に対応して、リーダー５に回転駆動装置７を昇降可能に設け、回転駆動装置７によりロッド９を回転して地盤内に挿入し、側面の全長に直径方向からロッド９を挿通可能なロッド挿通部１１３を有するケーシングパイプたる延長用ケーシングパイプ１０Ａを用い、この延長用ケーシングパイプ１０Ａの先端をケーシングパイプ１０の基端に連結するから、ケーシングパイプ１０を地中に挿入した後、ロッド挿通部１１３にロッド９を側方から挿通するようにして延長用ケーシングパイプ１０Ａをロッド９に外装し、その延長用ケーシングパイプ１０Ａを地中に挿入したケーシングパイプ１０に連結し、一体となったケーシングパイプ１０と延長用ケーシングパイプ１０Ａを地中に挿入することができ、このようにしてリーダー５の長さより長いケーシングパイプ１０と延長用ケーシングパイプ１０Ａを地中に挿入することができる。
【実施例5】
【0106】
図２０は本発明の実施例５を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。同図は上部螺旋翼と下部螺旋翼の変形例を示している。
【0107】
同図に示すように、上部螺旋翼３４は、下部の外径が前記ケーシングパイプ１０の内径より僅かに小さい最大径で、上方に向けって外径が小さくなるように形成されている。言い換えると、ロッド９の中心と上部螺旋翼３４の外縁との間の半径方向の寸法が下端から上端に向かって縮小するように形成されている。具体的には、図２０の平断面図に示すように、上部螺旋翼３４は、先端（下端）の外周縁３５Ｓがケーシングパイプ１０に内面に近接する半径を有し、基端（上端）の外周縁３５に向かって次第に半径寸法が縮小するように形成されている。
【0108】
このように本実施例では、上部螺旋翼３４は、上方に向けって外径が小さくなるように形成されているから、砕石４２や掘削土砂が上部螺旋翼３４の下からは上がり難くなり、上からは砕石４２が下に送られ易くなる。
【0109】
尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、先端ビットは三角錐形状のものを示したが、四角錐形状や五角錐形状など角数は四以上でもよい。また、実施例では、撹拌手段はケーシングパイプの回転を利用するものを示したが、電動などの動力源を用いるものなどでも良い。さらに、実施例では板状の撹拌部たる撹拌翼を示したが、板状以外でも複数の棒からなるなど各種形状の撹拌部を用いることができる。
【符号の説明】
【0110】
１ 地盤改良装置
５ リーダー
７ 回転駆動装置
８ 昇降駆動装置
９ ロッド
１０ ケーシングパイプ
１０Ａ 延長用ケーシングパイプ（ケーシングパイプ）
１５，１５Ａ カムクラッチ（切換手段）
３１ 先端ビット（掘削ビット）
３２ 下部螺旋翼（先端側螺旋翼）
３３ 間隙
３４ 上部螺旋翼（先端側螺旋翼）
４１ 砕石投入口
４２ 砕石（中詰め材）
５１ ホッパー装置（撹拌手段）
５６ ホッパー本体
５７ 挿通孔
７０ 板状の撹拌翼（撹拌部）
７１ 撹拌手段
１０１ 掘削孔
１０２ 砕石圧密部分
１０３ 砕石杭（圧密杭）
１１３ ロッド挿通部
５ リーダー
７ 回転駆動装置
８ 昇降駆動装置
９ ロッド
１０ ケーシングパイプ
１０Ａ 延長用ケーシングパイプ（ケーシングパイプ）
１５，１５Ａ カムクラッチ（切換手段）
３１ 先端ビット（掘削ビット）
３２ 下部螺旋翼（先端側螺旋翼）
３３ 間隙
３４ 上部螺旋翼（先端側螺旋翼）
４１ 砕石投入口
４２ 砕石（中詰め材）
５１ ホッパー装置（撹拌手段）
５６ ホッパー本体
５７ 挿通孔
７０ 板状の撹拌翼（撹拌部）
７１ 撹拌手段
１０１ 掘削孔
１０２ 砕石圧密部分
１０３ 砕石杭（圧密杭）
１１３ ロッド挿通部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】