削孔装置および地盤改良方法
【課題】高品質施工を可能とした削孔装置および地盤改良方法を提供する。
【解決手段】管状の掘削ロッド１０と、互いに向き合った状態で掘削ロッド１０の先端部に配置された一対のアーム部材２１，２１と、両アーム部材２１，２１の先端部同士を接近させる力を付与するとともにアーム部材２１の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材２２と、一対のアーム部材２１，２１の先端部に挟持された先端ビット３０と、を備えており、一対のアーム部材２１，２１は、離間させられた両基端部が掘削ロッド１０の内壁に係合して掘削ロッド１０に対する周方向への回動が阻止されており、その基端部同士を接近させると先端部同士が離間するように構成されている削孔装置と、これを利用した地盤改良方法。
【解決手段】管状の掘削ロッド１０と、互いに向き合った状態で掘削ロッド１０の先端部に配置された一対のアーム部材２１，２１と、両アーム部材２１，２１の先端部同士を接近させる力を付与するとともにアーム部材２１の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材２２と、一対のアーム部材２１，２１の先端部に挟持された先端ビット３０と、を備えており、一対のアーム部材２１，２１は、離間させられた両基端部が掘削ロッド１０の内壁に係合して掘削ロッド１０に対する周方向への回動が阻止されており、その基端部同士を接近させると先端部同士が離間するように構成されている削孔装置と、これを利用した地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、削孔装置およびこの削孔装置を利用した地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良等において非開削で地盤を掘削する場合に、自在削孔装置を使用する場合がある。
自在削孔装置を用いた掘削は、先端にビットが取り付けられた掘削ロッドにより掘削し、この掘削ロッド内に薬液注入用の管を挿入させた後、掘削ロッドのみを回収することで薬液注入用の管を地中に配管するのが一般的である。
【０００３】
このような自在削孔装置は多数開発されている。
例えば、引用文献１には、図６（ａ）に示すように、削孔外管１１０と削孔外管１１０
に内挿された削孔内管１２０とからなる２重管を備える自在削孔装置１０１が開示されている。
【０００４】
この自在削孔装置１０１は、削孔内管１２０の先端に先端ビット１３０が取り付けられており、削孔外管１１０は削孔内管１２０の掘進に伴い地中に引き込まれるものである。そして、削孔終了後は、図６（ｂ）に示すように、削孔内管１２０から先端ビット１３０を切り離し、削孔内管１２０を回収することで、先端部が開放された削孔外管１１０を地中に残置させる。
注入管１４０等は、図６（ｃ）に示すように、この削孔外管１１０を介して地中に配管される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
削孔内管１２０と先端ビット１３０とは、削孔内管１２０を正転方向で回転させることでネジが締められて一体化し（図６（ａ）参照）、削孔内管１２０を逆転方向で回転させることでネジが緩められて切り離される（図６（ｂ）参照）。
【０００７】
ところが、前記従来の自在削孔装置１０１は、削孔作業には先端ビット１３０を一方向のみにしか回転させることができないため、作業効率および掘削精度が低下する原因となっていた。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、高品質施工を可能とした削孔装置および地盤改良方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の削孔装置は、管状の掘削ロッドと、互いに向き合った状態で前記掘削ロッドの先端部に配置された一対のアーム部材と、前記両アーム部材の先端部同士を接近させる力を付与するとともに前記アーム部材の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材と、前記一対のアーム部材の先端部に挟持された先端ビットと、を備える削孔装置であって、前記一対のアーム部材は、離間させられた両基端部が前記掘削ロッドの内壁に係合して前記掘削ロッドに対する周方向への回動が阻止されており、その基端部同士を接近させると先端部同士が離間するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
かかる削孔装置によれば、削孔時においてビットの回転方向が制限されないため、高品質に施工を行うことができる。また、アーム部材の基端部同士を接近させると、アーム部材と掘削ロッドとの係合状態が解除されるとともに、先端部同士が離間して先端ビットの挟持が解除されるため、地中での操作性に優れている。
なお、本明細書において係合とは、回転力を伝達することが可能となるように、互いに噛み合った状態をいう。
【００１１】
また、前記一対のアーム部材が、同一の回転軸を中心にそれぞれ回転することが可能に連結されていてもよい。
前記付勢部材は、例えば、前記回転軸の基端側に前記一対のアーム部材に跨って配設されたバネからなる。
【００１２】
かかる削孔装置によれば、その構成が簡易なため、製造コストが安価であるとともに、操作性にも優れている。
【００１３】
また、本発明の地盤改良方法は、前記削孔装置を利用する地盤改良方法であって、前記削孔装置により削孔する工程と、前記先端部同士を離間させて前記先端ビットを解除して前記掘削ロッドから切り離す工程と、前記掘削ロッド内に注入管を挿入する工程と、前記掘削ロッドを回収し、前記注入管を地中に配置する工程と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
かかる地盤改良方法によれば、簡易に地中への注入管の配置作業を行うことができるため、工期の短縮化および工事費用の低減化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の削孔装置および地盤改良方法によれば、高品質施工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る削孔装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態の削孔装置の利用状況を示す模式図である。
【図３】本実施形態の削孔装置の詳細を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の削孔装置を利用した地盤改良方法の各段階を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、一対のアーム部材の構成の詳細を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、従来の削孔装置の使用状況を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の削孔装置１は、図１に示すように、管状の掘削ロッド１０と、掘削ロッドの先端部に設けられた固定装置２０と、固定装置２０を介して掘削ロッド１０の先端に固定された先端ビット３０と、を備えている。
【００１８】
本実施形態では、図２に示すように、削孔装置１を利用して、既設構造物Ｂの下方の地盤Ｇ（基礎地盤）に対して、既設構造物Ｂの側方から掘削を行い、地盤改良を行う場合について説明する。
【００１９】
掘削ロッド１０は、可撓性の管材により構成されている。掘削ロッド１０の内径は、地盤改良時に使用する注入管４０（図４（ｃ）参照）を挿通することが可能であれば、限定されるものではない。また、掘削ロッド１０を構成する管材の材質も限定されるものではない。
【００２０】
掘削ロッド１０の先端は、図１に示すように、先端ビット３０の形状に応じて傾斜し、いわゆる竹割り型を呈している。なお、掘削ロッド１０の形状は前記のものに限定されるものではない。
【００２１】
また、掘削ロッド１０の先端部の内壁には、固定装置２０の係止部２１ｃに応じて係止凹部１１が形成されている。本実施形態では、一対のアーム部材２１，２１の係止部２１ｃ，２１ｃに対応して、断面矩形状の一対の係止凹部１１を形成している。なお、係止凹部１１の形状や配置等は適宜設定することが可能である。
【００２２】
固定装置２０は、図３（ａ）または（ｂ）に示すように、互いに向き合った状態で配置された一対のアーム部材２１，２１と、両アーム部材２１，２１の先端部同士を接近させる力を付与するとともにアーム部材２１の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材２２と、を備えている。
【００２３】
アーム部材２１は、図３（ｂ）に示すように、アーム本体２１ａと、アーム本体２１ａの略中間から他のアーム部材２１側に突設された取付部２１ｂと、アーム本体２１ａの基端部外面に形成された係止部２１ｃとを有している。
【００２４】
アーム本体２１ａ，２１ａは、付勢部材２２により基端部同士が離間している。アーム本体２１ａの基端部は、先端に向かうに従って他方のアーム部材２１ａとの間隔が徐々に狭まるように傾斜している。
アーム本体２１ａ，２１ａの先端部同士は、基端部同士離間している状態で平行を呈している。
【００２５】
アーム本体２１ａの先端部には、断面矩形状の凹部２１ｄが形成されている。凹部２１ｄには、図１に示すように、後記する先端ビット３０の係止部３４が係合する。なお、凹部２１ｄの断面形状は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２６】
取付部２１ｂは、図３（ａ）に示すように、アーム本体２１ａの内面側から突設された板状部材であって、貫通孔が形成されている。本実施形態では、一対の取付部２１ｂ，２１ｂがアーム本体２１ａの側部（左右）に対向するように配置されている。また、取付部２１ｂは、アーム本体２１ａの長さ方向（図３（ｂ）において左右）に対して中間部に形成されている。なお、取付部２１ｂの構成は限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００２７】
一対のアーム部材２１，２１は、図３（ａ）に示すように、互いの取付部２１ｂ同士を重ね合わせた状態で、両貫通孔を貫通する取付ピン２１ｅを介して連結されている。
一対のアーム部材２１，２１は、この取付ピン２１ｅを回転軸として、それぞれ回転する。
【００２８】
係止部２１ｃは、アーム本体２１ａの外面に形成された突出部分である。係止部２１ｃは、掘削ロッド１０の内壁に形成された係止凹部１１の形状に応じて形成されており、付勢部材２２により掘削ロッド１０の内周面側に付勢されることで、掘削ロッド１０の係止凹部１１に係合する（図１参照）。
なお、係止部２１ｃの形状寸法等は、アーム部材２１と掘削ロッド１０との係合が可能であれば、適宜変更してもよい。
【００２９】
付勢部材２２は、取付部２１ｂよりも基端側に配置されている。本実施形態の付勢部材２２は、一対のアーム部材２１，２１に跨って配設されたバネにより構成されている。付勢部材２２は、圧縮状態で配設されており、アーム部材２１，２１の基端部同士を常に押し広げている。
付勢部材２２は、アーム部材２１，２１の基端部同士が離隔する方向の力を付与することができれば、バネに限定されるものではない。また、付勢部材２２を設置する位置は、取付部２１ｂ（回転軸）よりも基端側であれば限定されるものではない。
【００３０】
先端ビット３０は、図１に示すように、複数のビット３２，３２，…が突設されたビットプレート３１と、ビットプレート３１の基端側に形成されて掘削ロッド１０に内挿される基部３３とを備えて構成されている。
【００３１】
ビットプレート３１は、掘削ロッド１０の軸心に対して、傾斜した状態で、掘削ロッド１０の先端に固定されている。
【００３２】
基部３３は、円筒状に形成された部材であって、先端面は、ビットプレート３１の角度に応じて傾斜している。
基部３３の外径は、掘削ロッド１０の内径と同程度あるいは若干小さく形成されている。
【００３３】
基部３３の基端面には、係止部３４が形成されており、固定装置２０との係合が可能となるように構成されている。
係止部３４は、図５（ａ）に示すように、軸部３４ａと軸部３４ａよりも大きな幅（高さ）を有して形成された拡幅部３４ｂとにより構成されている。
【００３４】
軸部３４ａは、アーム部材２１の先端面から凹部２１ｄの先端までの距離と同等の長さを有して形成されている。これにより、アーム部材２１，２１により係止部３４を挟持した際に、拡幅部３４ｂがアーム部材２１，２１の凹部２１ｄ，２１ｄ内に収用される。
【００３５】
拡幅部３４ｂは、アーム部材２１の凹部２１ｄの形状に応じて矩形状に形成されている。これにより、拡幅部３４ｂがアーム部材２１，２１の凹部２１ｄ，２１ｄ内に収用された状態で、拡幅部３４ｂが凹部２１ｄ，２１ｄ内において回転することが防止され、アーム部材２１，２１と係止部３４とが係合する。
【００３６】
係止部３４は、拡幅部３４ｂがアーム部材２１，２１の凹部２１ｄ，２１ｄに収用された状態で、軸部３４ａがアーム部材２１，２１の先端部同士に挟持されることで、固定装置２０と係合する。
なお、係止部３４の形状は、限定されるものではなく、アーム部材２１の先端に形成された凹部２１ｄに応じて形成すればよい。
【００３７】
また、図１に示すように、基部３３の外周面には、シール材３５が巻設されており、掘削ロッド１０の先端から地下水や土砂が流入することが防止されている。
【００３８】
次に、本実施形態の削孔装置を利用した地盤改良方法について説明する。
本実施形態に係る地盤改良方法は、削孔工程と、切り離し工程と、挿入工程と、配置工程と、注入工程と、を備えている。
【００３９】
削孔工程は、削孔装置１を利用して地盤Ｇの削孔を行う工程である。
地盤Ｇの削孔は、図２に示すように、掘削装置Ｍにより掘削ロッド１０を、回転させるとともに地盤Ｇ内に押し込むことにより行う。
【００４０】
削孔時における掘削装置１は、図４（ａ）に示すように、アーム部材２１，２１の係止部２１ｃと、掘削ロッド１０の係止凹部１１，１１とが係合しているため、固定装置２０の掘削ロッド１０に対する回動が阻止されている。
【００４１】
また、アーム部材２１，２１の先端部の凹部２１ｄ，２１ｄと先端ビット３０の係止部３４とが係合しているため、先端ビット３０が掘削ロッド１０に対して回動することも阻止されている。
【００４２】
したがって、掘削ロッド１０を回転させることで、先端ビット３０が回転するため、地山Ｇを先端ビット３０のビットプレート３１により削孔することが可能となる。また、掘削ロッド１０の回転方向は限定されないため、正回転と逆回転とを適宜行うことで、掘削方向のブレの調整を行うことができる。
掘削ロッド１０は、先端ビット３０を介して地盤Ｇを削孔するとともに、地盤Ｇ内に配置される。
【００４３】
切り離し工程は、地盤Ｇの削孔が所定の位置（深さ）まで完了した後、図４（ｂ）に示すように、先端ビット３０を掘削ロッド１０から切り離す工程である。
【００４４】
掘削ロッド１０からの先端ビット３０の切り離した後は、固定装置２０を掘削ロッド１０の先端から回収する。
【００４５】
先端ビット３０の切り離しは、回収ロッド２３を基端側から固定装置２０に挿入することにより行い、固定装置２０の回収は、回収ロッド２３の先端部をアーム部材２１の凹部２１ｄに係止させた後、当該回収ロッド２３を引き抜くことにより行う。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、アーム部材２１，２１の基端部同士が離隔して開口しているので、この開口部分から回収ロッド２３を挿入する。回収ロッド２３を固定装置２０の先端側に向けて押し込むと、アーム部材２１，２１の先端部同士が離間し、最終的には回収ロッド２３の先端部が凹部２１ｄ，２１ｄに入り込むことで、アーム部材２１，２１と回収ロッド２３とが係合する（図５（ａ）および（ｂ）参照）。
【００４７】
ここで、回収ロッド２３の構成をより詳細に説明する。
回収ロッド２３の先端（ロッド先端２３ａ）には、図５（ａ）に示すように、アーム部材２１の形状に応じてテーパー加工が施されている。
ロッド先端２３ａは、図５（ａ）に示すように、アーム部材２１の回転軸（取付ピン２１ｅ）よりも先端側においてアーム部材２１に当接する形状を呈している。
【００４８】
ロッド先端２３ａがアーム部材２１に当接した状態で、さらに回収ロッド２３を押し込むと、図５（ｂ）に示すように、ロッド先端２３ａがアーム部材２１，２１の先端部を押し広げながら凹部２１ｄ，２１ｄに入り込む。
回収ロッド２３は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、固定装置２０に挿入されることで、アーム部材２１，２１の先端部同士を押し広げるとともに基端部同士を接近させる。
【００４９】
図５（ｂ）に示すように、ロッド先端２３ａが凹部２１ｄ，２１ｄに入り込むと、凹部２１ｄの基端がロッド先端２３ａの基端に係止されるため、アーム部材２１，２１の先端部同士が離隔した状態が維持される。
これにより、先端ビット３０の固定装置２０による固定が解除され、先端ビット３０の掘削ロッド１０への固定状態が解除される。
【００５０】
また、固定装置２０は、回収ロッド２３が挿入されることで基端部同士が接近するため、係止部２１ｃ，２１ｃが係止凹部１１，１１から抜け出し、掘削ロッド１０と固定装置２０との係合も解除される。
【００５１】
図５（ｃ）に示すように、この状態で回収ロッド２３を引き抜くことにより、固定装置２０を回収することが可能となる。
【００５２】
挿入工程は、図４（ｃ）に示すように、固定装置２０が除去された掘削ロッド１０内に、注入管４０を挿入する工程である。
【００５３】
注入管４０は、外径が掘削ロッド１０の内径よりも小さく、複数の注入孔４１，４１，…が形成された有孔管により構成されている。なお、注入管４０の構成は限定されるものではない。また、注入管４０に形成された注入孔４１の数、形状、配置等も限定されるものではない。
【００５４】
配置工程は、図４（ｄ）に示すように、注入管４０を地盤Ｇ内に残した状態で、掘削ロッド１０のみを回収する工程である。
【００５５】
掘削ロッド１０の先端は、先端ビット３０と切り離されて解放されているため、掘削ロッド１０を引き抜くことで、注入管４０が地盤Ｇ内に配置される。
掘削ロッド１０を回収することにより、注入管４０の外周面が解放されて、地盤Ｇに当接する。
【００５６】
注入工程は、地盤Ｇ内に配置された注入管４０を利用して、地盤Ｇに注入を行う工程である。
【００５７】
以上、本実施形態の削孔装置および地盤改良方法によれば、掘削ロッド１０の回転方向が制限されないため、掘削作業を高品質に行うことができる。また、回転方向を変化させることで、削孔のブレの調整を行うことができるため、施工性に優れている。
【００５８】
また、削孔後の掘削ロッド１０の先端の解放は、回収ロッド２３を挿入し、固定装置２０を引き抜くのみで行うことができるため、効率的である。また、掘削ロッド１０内で掘削装置２０と回収ロッド２３との連結を行うため、作業の確実性および信頼性も向上する。
【００５９】
高品質施工により、地盤Ｇ内に配置された掘削ロッド１０を利用して注入管４０を配置するため、所望の注入箇所における地盤改良を行うことができる。
【００６０】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態では、曲線状に削孔を行う場合について説明したが、本発明の削孔装置を利用して直線状に掘削を行ってもよい。
【００６１】
また、掘削ロッド１０と固定装置２０との係合方法や固定装置２０と先端ビット３０との係合方法は限定されるものではない。
【００６２】
前記実施形態では、回収ロッド２３を差し込むことで、固定装置２０の先端部を押し広げるとともに基端部を接近させて、固定装置２０を回収するものとしたが、回収手段の構成は限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１ 削孔装置
１０ 掘削ロッド
１１ 係止凹部
２０ 固定装置
２１ アーム部材
２２ 付勢部材
３０ 先端ビット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、削孔装置およびこの削孔装置を利用した地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良等において非開削で地盤を掘削する場合に、自在削孔装置を使用する場合がある。
自在削孔装置を用いた掘削は、先端にビットが取り付けられた掘削ロッドにより掘削し、この掘削ロッド内に薬液注入用の管を挿入させた後、掘削ロッドのみを回収することで薬液注入用の管を地中に配管するのが一般的である。
【０００３】
このような自在削孔装置は多数開発されている。
例えば、引用文献１には、図６（ａ）に示すように、削孔外管１１０と削孔外管１１０
に内挿された削孔内管１２０とからなる２重管を備える自在削孔装置１０１が開示されている。
【０００４】
この自在削孔装置１０１は、削孔内管１２０の先端に先端ビット１３０が取り付けられており、削孔外管１１０は削孔内管１２０の掘進に伴い地中に引き込まれるものである。そして、削孔終了後は、図６（ｂ）に示すように、削孔内管１２０から先端ビット１３０を切り離し、削孔内管１２０を回収することで、先端部が開放された削孔外管１１０を地中に残置させる。
注入管１４０等は、図６（ｃ）に示すように、この削孔外管１１０を介して地中に配管される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
削孔内管１２０と先端ビット１３０とは、削孔内管１２０を正転方向で回転させることでネジが締められて一体化し（図６（ａ）参照）、削孔内管１２０を逆転方向で回転させることでネジが緩められて切り離される（図６（ｂ）参照）。
【０００７】
ところが、前記従来の自在削孔装置１０１は、削孔作業には先端ビット１３０を一方向のみにしか回転させることができないため、作業効率および掘削精度が低下する原因となっていた。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、高品質施工を可能とした削孔装置および地盤改良方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の削孔装置は、管状の掘削ロッドと、互いに向き合った状態で前記掘削ロッドの先端部に配置された一対のアーム部材と、前記両アーム部材の先端部同士を接近させる力を付与するとともに前記アーム部材の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材と、前記一対のアーム部材の先端部に挟持された先端ビットと、を備える削孔装置であって、前記一対のアーム部材は、離間させられた両基端部が前記掘削ロッドの内壁に係合して前記掘削ロッドに対する周方向への回動が阻止されており、その基端部同士を接近させると先端部同士が離間するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
かかる削孔装置によれば、削孔時においてビットの回転方向が制限されないため、高品質に施工を行うことができる。また、アーム部材の基端部同士を接近させると、アーム部材と掘削ロッドとの係合状態が解除されるとともに、先端部同士が離間して先端ビットの挟持が解除されるため、地中での操作性に優れている。
なお、本明細書において係合とは、回転力を伝達することが可能となるように、互いに噛み合った状態をいう。
【００１１】
また、前記一対のアーム部材が、同一の回転軸を中心にそれぞれ回転することが可能に連結されていてもよい。
前記付勢部材は、例えば、前記回転軸の基端側に前記一対のアーム部材に跨って配設されたバネからなる。
【００１２】
かかる削孔装置によれば、その構成が簡易なため、製造コストが安価であるとともに、操作性にも優れている。
【００１３】
また、本発明の地盤改良方法は、前記削孔装置を利用する地盤改良方法であって、前記削孔装置により削孔する工程と、前記先端部同士を離間させて前記先端ビットを解除して前記掘削ロッドから切り離す工程と、前記掘削ロッド内に注入管を挿入する工程と、前記掘削ロッドを回収し、前記注入管を地中に配置する工程と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
かかる地盤改良方法によれば、簡易に地中への注入管の配置作業を行うことができるため、工期の短縮化および工事費用の低減化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の削孔装置および地盤改良方法によれば、高品質施工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る削孔装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態の削孔装置の利用状況を示す模式図である。
【図３】本実施形態の削孔装置の詳細を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の削孔装置を利用した地盤改良方法の各段階を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、一対のアーム部材の構成の詳細を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、従来の削孔装置の使用状況を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の削孔装置１は、図１に示すように、管状の掘削ロッド１０と、掘削ロッドの先端部に設けられた固定装置２０と、固定装置２０を介して掘削ロッド１０の先端に固定された先端ビット３０と、を備えている。
【００１８】
本実施形態では、図２に示すように、削孔装置１を利用して、既設構造物Ｂの下方の地盤Ｇ（基礎地盤）に対して、既設構造物Ｂの側方から掘削を行い、地盤改良を行う場合について説明する。
【００１９】
掘削ロッド１０は、可撓性の管材により構成されている。掘削ロッド１０の内径は、地盤改良時に使用する注入管４０（図４（ｃ）参照）を挿通することが可能であれば、限定されるものではない。また、掘削ロッド１０を構成する管材の材質も限定されるものではない。
【００２０】
掘削ロッド１０の先端は、図１に示すように、先端ビット３０の形状に応じて傾斜し、いわゆる竹割り型を呈している。なお、掘削ロッド１０の形状は前記のものに限定されるものではない。
【００２１】
また、掘削ロッド１０の先端部の内壁には、固定装置２０の係止部２１ｃに応じて係止凹部１１が形成されている。本実施形態では、一対のアーム部材２１，２１の係止部２１ｃ，２１ｃに対応して、断面矩形状の一対の係止凹部１１を形成している。なお、係止凹部１１の形状や配置等は適宜設定することが可能である。
【００２２】
固定装置２０は、図３（ａ）または（ｂ）に示すように、互いに向き合った状態で配置された一対のアーム部材２１，２１と、両アーム部材２１，２１の先端部同士を接近させる力を付与するとともにアーム部材２１の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材２２と、を備えている。
【００２３】
アーム部材２１は、図３（ｂ）に示すように、アーム本体２１ａと、アーム本体２１ａの略中間から他のアーム部材２１側に突設された取付部２１ｂと、アーム本体２１ａの基端部外面に形成された係止部２１ｃとを有している。
【００２４】
アーム本体２１ａ，２１ａは、付勢部材２２により基端部同士が離間している。アーム本体２１ａの基端部は、先端に向かうに従って他方のアーム部材２１ａとの間隔が徐々に狭まるように傾斜している。
アーム本体２１ａ，２１ａの先端部同士は、基端部同士離間している状態で平行を呈している。
【００２５】
アーム本体２１ａの先端部には、断面矩形状の凹部２１ｄが形成されている。凹部２１ｄには、図１に示すように、後記する先端ビット３０の係止部３４が係合する。なお、凹部２１ｄの断面形状は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２６】
取付部２１ｂは、図３（ａ）に示すように、アーム本体２１ａの内面側から突設された板状部材であって、貫通孔が形成されている。本実施形態では、一対の取付部２１ｂ，２１ｂがアーム本体２１ａの側部（左右）に対向するように配置されている。また、取付部２１ｂは、アーム本体２１ａの長さ方向（図３（ｂ）において左右）に対して中間部に形成されている。なお、取付部２１ｂの構成は限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００２７】
一対のアーム部材２１，２１は、図３（ａ）に示すように、互いの取付部２１ｂ同士を重ね合わせた状態で、両貫通孔を貫通する取付ピン２１ｅを介して連結されている。
一対のアーム部材２１，２１は、この取付ピン２１ｅを回転軸として、それぞれ回転する。
【００２８】
係止部２１ｃは、アーム本体２１ａの外面に形成された突出部分である。係止部２１ｃは、掘削ロッド１０の内壁に形成された係止凹部１１の形状に応じて形成されており、付勢部材２２により掘削ロッド１０の内周面側に付勢されることで、掘削ロッド１０の係止凹部１１に係合する（図１参照）。
なお、係止部２１ｃの形状寸法等は、アーム部材２１と掘削ロッド１０との係合が可能であれば、適宜変更してもよい。
【００２９】
付勢部材２２は、取付部２１ｂよりも基端側に配置されている。本実施形態の付勢部材２２は、一対のアーム部材２１，２１に跨って配設されたバネにより構成されている。付勢部材２２は、圧縮状態で配設されており、アーム部材２１，２１の基端部同士を常に押し広げている。
付勢部材２２は、アーム部材２１，２１の基端部同士が離隔する方向の力を付与することができれば、バネに限定されるものではない。また、付勢部材２２を設置する位置は、取付部２１ｂ（回転軸）よりも基端側であれば限定されるものではない。
【００３０】
先端ビット３０は、図１に示すように、複数のビット３２，３２，…が突設されたビットプレート３１と、ビットプレート３１の基端側に形成されて掘削ロッド１０に内挿される基部３３とを備えて構成されている。
【００３１】
ビットプレート３１は、掘削ロッド１０の軸心に対して、傾斜した状態で、掘削ロッド１０の先端に固定されている。
【００３２】
基部３３は、円筒状に形成された部材であって、先端面は、ビットプレート３１の角度に応じて傾斜している。
基部３３の外径は、掘削ロッド１０の内径と同程度あるいは若干小さく形成されている。
【００３３】
基部３３の基端面には、係止部３４が形成されており、固定装置２０との係合が可能となるように構成されている。
係止部３４は、図５（ａ）に示すように、軸部３４ａと軸部３４ａよりも大きな幅（高さ）を有して形成された拡幅部３４ｂとにより構成されている。
【００３４】
軸部３４ａは、アーム部材２１の先端面から凹部２１ｄの先端までの距離と同等の長さを有して形成されている。これにより、アーム部材２１，２１により係止部３４を挟持した際に、拡幅部３４ｂがアーム部材２１，２１の凹部２１ｄ，２１ｄ内に収用される。
【００３５】
拡幅部３４ｂは、アーム部材２１の凹部２１ｄの形状に応じて矩形状に形成されている。これにより、拡幅部３４ｂがアーム部材２１，２１の凹部２１ｄ，２１ｄ内に収用された状態で、拡幅部３４ｂが凹部２１ｄ，２１ｄ内において回転することが防止され、アーム部材２１，２１と係止部３４とが係合する。
【００３６】
係止部３４は、拡幅部３４ｂがアーム部材２１，２１の凹部２１ｄ，２１ｄに収用された状態で、軸部３４ａがアーム部材２１，２１の先端部同士に挟持されることで、固定装置２０と係合する。
なお、係止部３４の形状は、限定されるものではなく、アーム部材２１の先端に形成された凹部２１ｄに応じて形成すればよい。
【００３７】
また、図１に示すように、基部３３の外周面には、シール材３５が巻設されており、掘削ロッド１０の先端から地下水や土砂が流入することが防止されている。
【００３８】
次に、本実施形態の削孔装置を利用した地盤改良方法について説明する。
本実施形態に係る地盤改良方法は、削孔工程と、切り離し工程と、挿入工程と、配置工程と、注入工程と、を備えている。
【００３９】
削孔工程は、削孔装置１を利用して地盤Ｇの削孔を行う工程である。
地盤Ｇの削孔は、図２に示すように、掘削装置Ｍにより掘削ロッド１０を、回転させるとともに地盤Ｇ内に押し込むことにより行う。
【００４０】
削孔時における掘削装置１は、図４（ａ）に示すように、アーム部材２１，２１の係止部２１ｃと、掘削ロッド１０の係止凹部１１，１１とが係合しているため、固定装置２０の掘削ロッド１０に対する回動が阻止されている。
【００４１】
また、アーム部材２１，２１の先端部の凹部２１ｄ，２１ｄと先端ビット３０の係止部３４とが係合しているため、先端ビット３０が掘削ロッド１０に対して回動することも阻止されている。
【００４２】
したがって、掘削ロッド１０を回転させることで、先端ビット３０が回転するため、地山Ｇを先端ビット３０のビットプレート３１により削孔することが可能となる。また、掘削ロッド１０の回転方向は限定されないため、正回転と逆回転とを適宜行うことで、掘削方向のブレの調整を行うことができる。
掘削ロッド１０は、先端ビット３０を介して地盤Ｇを削孔するとともに、地盤Ｇ内に配置される。
【００４３】
切り離し工程は、地盤Ｇの削孔が所定の位置（深さ）まで完了した後、図４（ｂ）に示すように、先端ビット３０を掘削ロッド１０から切り離す工程である。
【００４４】
掘削ロッド１０からの先端ビット３０の切り離した後は、固定装置２０を掘削ロッド１０の先端から回収する。
【００４５】
先端ビット３０の切り離しは、回収ロッド２３を基端側から固定装置２０に挿入することにより行い、固定装置２０の回収は、回収ロッド２３の先端部をアーム部材２１の凹部２１ｄに係止させた後、当該回収ロッド２３を引き抜くことにより行う。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、アーム部材２１，２１の基端部同士が離隔して開口しているので、この開口部分から回収ロッド２３を挿入する。回収ロッド２３を固定装置２０の先端側に向けて押し込むと、アーム部材２１，２１の先端部同士が離間し、最終的には回収ロッド２３の先端部が凹部２１ｄ，２１ｄに入り込むことで、アーム部材２１，２１と回収ロッド２３とが係合する（図５（ａ）および（ｂ）参照）。
【００４７】
ここで、回収ロッド２３の構成をより詳細に説明する。
回収ロッド２３の先端（ロッド先端２３ａ）には、図５（ａ）に示すように、アーム部材２１の形状に応じてテーパー加工が施されている。
ロッド先端２３ａは、図５（ａ）に示すように、アーム部材２１の回転軸（取付ピン２１ｅ）よりも先端側においてアーム部材２１に当接する形状を呈している。
【００４８】
ロッド先端２３ａがアーム部材２１に当接した状態で、さらに回収ロッド２３を押し込むと、図５（ｂ）に示すように、ロッド先端２３ａがアーム部材２１，２１の先端部を押し広げながら凹部２１ｄ，２１ｄに入り込む。
回収ロッド２３は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、固定装置２０に挿入されることで、アーム部材２１，２１の先端部同士を押し広げるとともに基端部同士を接近させる。
【００４９】
図５（ｂ）に示すように、ロッド先端２３ａが凹部２１ｄ，２１ｄに入り込むと、凹部２１ｄの基端がロッド先端２３ａの基端に係止されるため、アーム部材２１，２１の先端部同士が離隔した状態が維持される。
これにより、先端ビット３０の固定装置２０による固定が解除され、先端ビット３０の掘削ロッド１０への固定状態が解除される。
【００５０】
また、固定装置２０は、回収ロッド２３が挿入されることで基端部同士が接近するため、係止部２１ｃ，２１ｃが係止凹部１１，１１から抜け出し、掘削ロッド１０と固定装置２０との係合も解除される。
【００５１】
図５（ｃ）に示すように、この状態で回収ロッド２３を引き抜くことにより、固定装置２０を回収することが可能となる。
【００５２】
挿入工程は、図４（ｃ）に示すように、固定装置２０が除去された掘削ロッド１０内に、注入管４０を挿入する工程である。
【００５３】
注入管４０は、外径が掘削ロッド１０の内径よりも小さく、複数の注入孔４１，４１，…が形成された有孔管により構成されている。なお、注入管４０の構成は限定されるものではない。また、注入管４０に形成された注入孔４１の数、形状、配置等も限定されるものではない。
【００５４】
配置工程は、図４（ｄ）に示すように、注入管４０を地盤Ｇ内に残した状態で、掘削ロッド１０のみを回収する工程である。
【００５５】
掘削ロッド１０の先端は、先端ビット３０と切り離されて解放されているため、掘削ロッド１０を引き抜くことで、注入管４０が地盤Ｇ内に配置される。
掘削ロッド１０を回収することにより、注入管４０の外周面が解放されて、地盤Ｇに当接する。
【００５６】
注入工程は、地盤Ｇ内に配置された注入管４０を利用して、地盤Ｇに注入を行う工程である。
【００５７】
以上、本実施形態の削孔装置および地盤改良方法によれば、掘削ロッド１０の回転方向が制限されないため、掘削作業を高品質に行うことができる。また、回転方向を変化させることで、削孔のブレの調整を行うことができるため、施工性に優れている。
【００５８】
また、削孔後の掘削ロッド１０の先端の解放は、回収ロッド２３を挿入し、固定装置２０を引き抜くのみで行うことができるため、効率的である。また、掘削ロッド１０内で掘削装置２０と回収ロッド２３との連結を行うため、作業の確実性および信頼性も向上する。
【００５９】
高品質施工により、地盤Ｇ内に配置された掘削ロッド１０を利用して注入管４０を配置するため、所望の注入箇所における地盤改良を行うことができる。
【００６０】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態では、曲線状に削孔を行う場合について説明したが、本発明の削孔装置を利用して直線状に掘削を行ってもよい。
【００６１】
また、掘削ロッド１０と固定装置２０との係合方法や固定装置２０と先端ビット３０との係合方法は限定されるものではない。
【００６２】
前記実施形態では、回収ロッド２３を差し込むことで、固定装置２０の先端部を押し広げるとともに基端部を接近させて、固定装置２０を回収するものとしたが、回収手段の構成は限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１ 削孔装置
１０ 掘削ロッド
１１ 係止凹部
２０ 固定装置
２１ アーム部材
２２ 付勢部材
３０ 先端ビット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の掘削ロッドと、
互いに向き合った状態で前記掘削ロッドの先端部に配置された一対のアーム部材と、
前記両アーム部材の先端部同士を接近させる力を付与するとともに前記アーム部材の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材と、
前記一対のアーム部材の先端部に挟持された先端ビットと、を備える削孔装置であって、
前記一対のアーム部材は、離間させられた両基端部が前記掘削ロッドの内壁に係合して前記掘削ロッドに対する周方向への回動が阻止されており、その基端部同士を接近させると先端部同士が離間するように構成されていることを特徴とする、削孔装置。
【請求項２】
前記一対のアーム部材は、同一の回転軸を中心にそれぞれ回転することが可能に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の削孔装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記回転軸の基端側に前記一対のアーム部材に跨って配設されたバネであることを特徴とする、請求項２に記載の削孔装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された削孔装置を利用する地盤改良方法であって、
前記削孔装置により削孔する工程と、
前記先端部同士を離間させて前記先端ビットを解除して前記掘削ロッドから切り離す工程と、
前記掘削ロッド内に注入管を挿入する工程と、
前記掘削ロッドを回収し、前記注入管を地中に配置する工程と、を備えることを特徴とする、地盤改良方法。
【請求項１】
管状の掘削ロッドと、
互いに向き合った状態で前記掘削ロッドの先端部に配置された一対のアーム部材と、
前記両アーム部材の先端部同士を接近させる力を付与するとともに前記アーム部材の基端部同士を離間させる力を付与する付勢部材と、
前記一対のアーム部材の先端部に挟持された先端ビットと、を備える削孔装置であって、
前記一対のアーム部材は、離間させられた両基端部が前記掘削ロッドの内壁に係合して前記掘削ロッドに対する周方向への回動が阻止されており、その基端部同士を接近させると先端部同士が離間するように構成されていることを特徴とする、削孔装置。
【請求項２】
前記一対のアーム部材は、同一の回転軸を中心にそれぞれ回転することが可能に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の削孔装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記回転軸の基端側に前記一対のアーム部材に跨って配設されたバネであることを特徴とする、請求項２に記載の削孔装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された削孔装置を利用する地盤改良方法であって、
前記削孔装置により削孔する工程と、
前記先端部同士を離間させて前記先端ビットを解除して前記掘削ロッドから切り離す工程と、
前記掘削ロッド内に注入管を挿入する工程と、
前記掘削ロッドを回収し、前記注入管を地中に配置する工程と、を備えることを特徴とする、地盤改良方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１９６３４９（Ｐ２０１０−１９６３４９Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４２１７１（Ｐ２００９−４２１７１）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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