地盤改良用掘削ロッド
【課題】硬質地盤でも付勢手段としてばね定数の小さいばねを使用しても、確実に共回り現象を防止でき、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる地盤改良用掘削ロッドを提供する。
【解決手段】掘削ロッド１に回転自在に装着されたボス５に固設されてブラケット７が水平方向に延出され、ブラケットに共回り防止翼３が回転自在に軸支され、共回り防止翼には、前記ブラケットとの間に、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段９と、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の回転抵抗がかかるとせん断され、回転を許容するシャーピン１０とが設けられている。
【解決手段】掘削ロッド１に回転自在に装着されたボス５に固設されてブラケット７が水平方向に延出され、ブラケットに共回り防止翼３が回転自在に軸支され、共回り防止翼には、前記ブラケットとの間に、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段９と、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の回転抵抗がかかるとせん断され、回転を許容するシャーピン１０とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削して固化材（例えば、セメントミルク）を注入（吐出）し、地盤の掘削土と固化材を撹拌混合することによって、地盤中にソイルセメントコラムを築造する地盤改良工法に用いる掘削ロッドに関し、特に、共回り防止翼に特徴を有する掘削ロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な地盤改良工法（深層混合処理工法）では、掘削翼及び撹拌翼を備える掘削ロッドを使用し、地盤を掘削して固化材を注入し、地盤の掘削土と固化材を撹拌混合することによって、地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造していた。
この掘削翼及び撹拌翼を備える掘削ロッドを使用してのソイルセメントコラムの築造（地盤改良）では、粘着力の大きい粘性土中を施工するときに、掘削した粘性土が撹拌翼に付着して撹拌翼と共に回転する、いわゆる共回り現象が発生し、土塊が生ずるため固化材と掘削土が撹拌混合不良になる場合や、ソイルセメントコラム中に土塊が存在するような場合もあり、ソイルセメントコラムの品質の低下や強度の低下を招く課題がある。
【０００３】
この課題に対し、本出願人は、掘削翼及び撹拌翼の他に掘削翼及び撹拌翼の削孔径より長い共回り防止翼を設けた掘削ロッドを提供している（例えば、特許文献１参照）。この共回り防止翼は、掘削ロッドと共に回転しないように装着され、掘削土が撹拌翼に付着して共回りすることを防止するもので、前記課題が解決され好ましいものである。
【０００４】
しかしながら、この共回り防止翼は、掘削ロッドに回転自在に装着され、掘削翼及び撹拌翼の削孔径より長いため、両端部（張出部）が削孔の内周壁面より地盤中に食い込んだ（差し込まれた）状態で掘進し、掘削ロッドが回転しても不回転状態を維持するが、掘削ロッドの掘進と共に張出部は削孔内周壁面より地盤中に食い込んだ状態で掘進するので、先端は地盤を切削して掘進することになる。従って、硬質地盤においては、共回り防止翼に大きな掘削抵抗がかかり施工能率が低下する、あるいは掘進が不可能になる、等の課題を有する。この課題は、深層混合処理工法（地盤改良工法）によるソイルセメントコラムの築造と同時に、鋼管を同時埋設する鋼管ソイルセメント杭の施工においても同様である。
【０００５】
そこで、本出願人は、掘削ロッドに回転自在に装着したボスに、ブラケットを外周に突設して固設し、該ブラケットに共回り防止翼を回転自在に軸支し、該共回り防止翼と前記ブラケット間に、共回り防止翼がブラケットに対し付勢手段に抗して回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段（例えば、ばね）を設けた装置を提供した（例えば、特許文献２参照）。この装置によれば、地盤改良施工における掘削ロッドの掘進時、あるいは引き上げ時に硬質地盤に当たり傾斜した共回り防止翼を水平な状態（原位置）に復元させることができ、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる好ましいものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５８−２９３７４号公報
【特許文献２】特許第３１４０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の（例えば、特許文献２に記載のような）掘削ロッドの共回り防止翼では、次のような課題がある。
（１）施工中、共回り防止翼の傾斜は、地盤が軟質なものから硬質なものになるに従い、一次的に連続して大きくなる。その結果地盤への食い込み量は、逆に一時的に減少し、共回り防止翼が地盤から受ける回転抵抗が減少する。軟弱な地盤（例えば、粘着力の小さい粘性土地盤）では食い込み量（回転抵抗）は十分に確保できるが、硬質な地盤（例えば、粘着力の大きい硬質な粘性土地盤）では、食い込み量（回転抵抗）が減少し、、共回り防止効果が発揮されない場合が生ずる。かといって硬質地盤（粘着力の大きい硬質な粘性土地盤）で、所望の食い込み量を確保するためには、ばね定数（大きな付勢力）を持った付勢手段が必要となり、不経済となる。
【０００８】
（２）例えば、ばねは、露出されているので、施工中は、ばねの周りにソイルセメントが存在し、そのコンシステンシーの変化やばらつきによって、ばねの性能（ばね定数）が変化する。その結果、所望の効果が発揮されない場合がある。施工後には、ソイルセメントが付着したままでは硬化してばねが作動不能になってしまうおそれが生ずるし、かといって再使用時に硬化したソイルセメントを除去することは大変である。従って、施工後には、付着したソイルセメントは、丁寧に除去しなければならず、手数がかかる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑み上述した課題を解決せんとなされたものであり、その第１の目的は、粘着力の大きいやや硬質な粘性土地盤でも付勢手段としてばね定数の小さいばねを使用しても、確実に共回り現象を防止でき、Ｎ値が５０以上の支持層と呼ばれる硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる地盤改良用掘削ロッドの提供にある。また、第２の目的は、共回り防止翼の付勢手段（ばね）部分は、カバーにより被覆し、付勢手段にソイルセメントが付着することを防止した地盤改良用掘削ロッドの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る地盤改良用掘削ロッドは、掘削翼、撹拌翼および共回り防止翼を備える地盤改良用掘削ロッドであって、掘削ロッドに回転自在に装着されたボスに、ブラケットが固設され外方に向かって突出し、前記共回り防止翼は、該ブラケットに回動自在に軸支され、掘削ロッドの軸から先端までの距離が、前記掘削翼および撹拌翼の回転半径より大きくなるように延出して設けられ、
該共回り防止翼には、前記ブラケットとの間に、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段と、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンとが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、地盤改良の施工時に掘削ロッドの共回り防止翼が硬質地盤に遭遇しても、共回り防止翼が傾斜して掘進抵抗を緩和し、この傾斜した共回り防止翼は付勢手段で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができるので、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる。
また、共回り防止翼には、シャーピンが設けられているので、ばね定数の小さいばね（付勢手段）を使用しても、周辺地盤への食い込みを確保でき、確実に共回り現象を防止できる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記共回り防止翼には、前記シャーピンの他に、該シャーピンがせん断され回動が許容された共回り防止翼が所定量回動したときに、許容された回動を一時的に制止し、再び所定荷重以上の力がかかるとせん断されまた回動を許容する単数または複数のシャーピンが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
施工中、最初のシャーピンがせん断され、共回り防止翼が回動し傾斜してゆくが、この傾斜は地盤が軟らかいものから硬くなるに従い一次的に大きくなる。その結果、地盤への食い込み量は一次的に減少し、共回り防止翼の地盤から受ける回動を制止しようとする力が減少し、共回り防止効果も減少するし、発揮されない場合も生ずる。しかし、この構成によれば共回り防止翼の傾斜に対応しシャーピンが段階的に作用するので、そのシャーピンの位置で地盤への食い込みが担保され、共回り防止作用効果が発揮される。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記共回り防止翼が回動自在に軸支されたブラケットには、共回り防止翼が所定量回動すると制止するストッパが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、共回り防止翼張出部外縁（先端）と支点（軸支部分）間の距離を短くでき、ばね定数を小さくできる。ばねは９０度程度の回動に際しても塑性変形しない材料を選定すれば材質は何でも良い。ピアノ線や硬鋼線が好ましい。また、このストッパは、共回り防止翼の回動域（回動角度）を原位置から上方９０度の範囲で回動するようにブラケットに任意に設定することができる。また回動域の上限を９０度程度とすることで、付勢部材の大きな変形による塑性化現象を防止できる。また、掘削ロッドの引抜き時には、ストッパによって共回り防止翼は原位置より下方に過剰に回動することがないため、軟弱地盤とやや硬質な粘性土地盤においても地盤への食い込みが担保され共回り防止効果が発揮される。また、掘削時用ストッパを引抜き時用ストッパと兼用しても良いし、別々に設けてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の請求項４に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記共回り防止翼の付勢手段の装着部分は、カバーで被覆され密閉されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、付勢手段（例えば、ばね）の部分は、カバーで被覆され密閉されている。従って、施工中、付勢手段（例えば、ばね）がソイルセメントに接触することがなくなるので、ソイルセメントの存在による影響を受けることなく付勢手段の性能を確実に発揮できる。また、付勢手段にソイルセメントが付着することを防止できるので、施工後の除去作業も不要となる。またカバーは、ばねの一方を固定する役割を持つため、カバーを回転させることで、ばねにプレストレスを付与することができ、ばね定数の小さなばねを使用できる。
【００１８】
また、本発明の請求項５に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記ブラケットに中空の円筒軸が回転自在に装着され、該円筒軸に共回り防止翼と突片が固設され、円筒軸と共に回転可能となり、
前記円筒軸の中空内には、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させるばねが内装され、
円筒軸の両端の開口は、ブラケットに固設されたキャップで閉塞され、
前記突片とブラケットとの間には、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、円筒軸とキャップが付勢手段としてのばねのカバーを形成するので、前記と同様な作用、効果を奏する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の地盤改良用掘削ロッドによれば、次のような効果を奏する。
（１）地盤改良の施工中に、掘削ロッドの共回り防止翼が硬質地盤に遭遇しても、共回り防止翼が傾斜して掘進抵抗を緩和し、その傾斜した共回り防止翼は付勢手段（例えば、ばね）で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができるので、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる。
【００２１】
（２）共回り防止翼には、シャーピンが設けられているので、ばね定数の小さいばね（付勢手段）を使用しても、周辺地盤への食い込みを確保でき、確実に共回り現象を防止できる。
（３）共回り防止翼の傾斜に応じて段階的に作用するシャーピンを設けたので、そのシャーピンの位置で共回り防止翼の地盤への食い込みを確保でき、共回り防止翼が傾斜しても共回り防止作用を確実にすることができる。
【００２２】
（４）施工機の押し込み能力や、地盤条件に応じたシャーピンを選定することで、付勢手段（例えば、ばね）の仕様を変更しなくても対応できる。
（５）共回り防止翼張出部外縁（先端）と支点（支軸）間距離を短くでき、ばね定数を小さくできる。
（６）施工中の引き抜き時、傾斜した共回り防止翼には、水平状態（原位置）に復元させるための力を付勢手段（例えば、ばね）から付与され、更に地盤の引き抜き抵抗によって復元力が付与されるため、ばね定数の大きな付勢手段を必要としない。
（７）粘着力の大きいやや硬質な粘性土地盤においても共回り防止翼は所望の食い込み量を確保でき、共回りを防止できる。
【００２３】
（８）共回り防止翼の付勢手段（例えば、ばね）の部分は、カバーで被覆され密閉されているので、施工中、付勢手段がソイルセメントに接触することがなく、ソイルセメントの存在による影響を受けることがない。従って、付勢手段（例えば、ばね）の性能を確実に発揮できる。また、付勢手段にソイルセメントが付着することもないので、施工後の除去作業も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示す地盤改良用掘削ロッドの正面図である。
【図２】共回り防止翼の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図３】図１および図２に示す共回り防止翼の作用を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
【図４】共回り防止翼にシャーピンを複数設けた場合の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図５】図４に示す共回り防止翼の変形例を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図６】共回り防止翼の他の実施の形態を示す一部破断の斜視図である。
【図７】図６に示す共回り防止翼の一部破断の平面図である。
【図８】図６に示す共回り防止翼の分解斜視図である。
【図９】図６乃至図８に示す実施の形態の変形例を示す共回り防止翼の断面平面図である。
【図１０】図９に示す共回り防止翼部分の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係る地盤改良用掘削ロッドについて、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を示す地盤改良用掘削ロッドの正面図、図２は、共回り防止翼の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【００２６】
地盤改良用掘削ロッドは、中空の掘削ロッド１の下端に掘削翼２を、その上方に共回り防止翼３および撹拌翼４を備えて構成されている。掘削ロッド１の掘削翼２近傍には吐出口１２が設けられ、掘削ロッド１の中空内より供給される固化材（例えば、セメントミルク）が吐出口１２より吐出されるようになっている。
掘削翼２および撹拌翼４は、掘削ロッド１に固設され、水平方向に延出している。また、掘削ロッド１にはボス５が回転自在に装着され、該ボス５にブラケット７、７が固設され、並列して水平方向に延出されている。このブラケット７は、水平軸８や中空の円筒軸１５を支持するだけでなく、掘削翼２や撹拌翼４との間でソイルセメントを強制的にせん断する共回り防止翼の役目を持っているが、本発明では、ブラケット２枚でかつ間隔をおいて装着されるためソイルセメントを強制的にせん断する回数が増加し、土とセメントミルクの撹拌混合性能が向上するという効果がある。掘削ロッド１のボス５の上下位置には隣接してフランジ６が設けられ、ボス５の上下移動が規制されている。前記共回り防止翼３は、前記ブラケット７、７に水平軸８で回動自在に軸支されている。該共回り防止翼３は、図１に実線で示すような傾斜していない水平状態（原位置）の時には、掘削ロッド１からブラケット７を含む先端までの距離が、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなるように延出してブラケット７、７に軸支（取り付ける）されている。即ち、共回り防止翼３は、ブラケット７と該ブラケット７に軸支した共回り防止翼３とで、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなるように延出してブラケット７に軸支させる。
【００２７】
また、共回り防止翼３には、前記ブラケット７との間に、共回り防止翼３がブラケット７に対し回動し傾斜したときに、共回り防止翼３を原位置（水平状態）に復帰させる付勢手段としてのばね９と、共回り防止翼３の原位置を保持させ、共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピン１０とが設けられている。
【００２８】
この共回り防止翼３のばね９とシャーピン１０は、施工時に、ばね９のばね力（付勢力）とシャーピン１０のせん断力とで地盤の掘進抵抗に対抗し、軟弱地盤においては共回り防止翼３の周辺地盤への食い込み（削孔壁面からの地盤中への食い込み）を可能とするが、硬質地盤となり共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとシャーピン１０はせん断され、共回り防止翼３の回動が可能となり傾斜して地盤の掘進抵抗が緩和される。そして、この傾斜した共回り防止翼３は、軟弱地盤ではばね９で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができる。これによりＮ値５０以上の支持層と呼ばれる硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる。
【００２９】
なお、ここで所定荷重以上の力とは、シャーピン１０のせん断力以上の力のことである。
従って、シャーピンのせん断力を変化させることで、どの程度の硬さの地盤で回動を許容するか任意に設定することが出来る。
また、施工中の引き抜き時、傾斜した共回り防止翼３には、水平状態（原位置）に復帰（復元）させるための力をばね９から付与され、更に地盤の引き抜き抵抗によって復元力が付与されるため、ばね定数の大きなばね９は必要としない。この点からもばね定数の小さいばね９の採用が可能となる。
さらに、ばね９は共回り防止翼３の支軸である水平軸８に巻装されているため、水平状態で共回り防止翼３の水平軸８の中心と削孔壁面との距離が長いと、同じ力でもばね９に抗して回動させる力は大きくなるので、ばね定数の大きなばね９が必要となり、逆に距離が短いとばね９に抗して回動させる力は小さく作用するので、ばね定数の小さなばね９で可能となる。このことから水平状態で共回り防止翼３の水平軸８の中心と削孔壁面までの距離を短くした共回り防止翼３を採用することで、ばね定数の小さいばね９の採用が可能となる。
【００３０】
また、前記ブラケット７には、図２（ａ）に示すように共回り防止翼３が回動すると制止するストッパ１１が設けられている。好ましくは、共回り防止翼３は、水平状態（原位置）から９０度近くまで回動させる構成となるため、この点からも共回り防止翼３の水平軸８の中心から削孔壁面までの距離を短くできる。
【００３１】
以上の説明から、共回り防止翼３の周辺地盤への食い込み量（削孔壁面から地盤中への食い込み量）が同じであれば、水平軸８の中心から削孔壁面までの距離を短くできるので、共回り防止翼３の全長の長さも短くできることが理解できる。
なお、共回り防止翼３は、ブラケット７と該ブラケット７に軸支した共回り防止翼３とで、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなるように延出してブラケット７に軸支８されており、この共回り防止翼３の掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなった張出部が周辺地盤への食い込み（削孔壁面より地盤中への食い込み）部分となる。従って、共回り防止翼３を掘削翼２および撹拌翼４の回転半径よりどれだけ大きくするかで、周辺地盤への食い込み量が決定される。
【００３２】
次に、前記実施の形態に係る地盤改良用掘削ロッドの作用について説明する。図３は、共回り防止翼の作用を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
前記実施の形態に係る地盤改良用掘削ロッドにおける掘削ロッド１の上方は施工機のオーガモータ（図示せず）に連結し、正回転（例えば、時計回り）あるいは逆回転（例えば、反時計回り）をさせ、掘削ロッド１の中空部を介し固化材（例えば、セメントミルク）を供給し、吐出口１２より吐出しつつ地盤中に掘進する。この時、共回り防止翼３の先端部は、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より外出するので、削孔壁面より地盤中に食い込み共回り防止翼３の回転は阻止される。これにより地盤土は、回転する撹拌翼４と回転しない共回り防止翼３との間でせん断されるので、土塊となることなく細かく粉砕される。従って、細かく粉砕された地盤土と吐出口１２より吐出された固化材とがよく撹拌混合されたソイルセメントとなり、良好なコラムが築造される。ここで、長尺なコラムを築造する場合には、ロッドを継ぎ足して接続することで実施できる。
なお、固化材の吐出は、地盤中への掘進時だけでなく、引き抜き時に行ってもよいし、掘進時および引き抜き時の両方で行ってもよい。
【００３３】
そして、この施工中の掘進時における共回り防止翼３は、軟弱地盤においてはばね９のばね力とシャーピン１０のせん断力とで地盤の掘進抵抗に対抗し図３（ａ）に示すように周辺地盤への食い込み（削孔壁面からの地盤中への食い込み）が可能となるが、図３（ｂ）に示すように硬質地盤に遭遇し共回り防止翼３に所定荷重以上（ばね９のばね力とシャーピン１０のせん断力との合計荷重以上）の力がかかるとシャーピン１０はせん断され共回り防止翼３の回動が可能となり傾斜して掘進を可能とする。図３（ｃ）に示すように所定深度に到達し、掘削ロッド１を引き上げ（引き抜く）ていき、軟弱地盤を通過する際には、図３（ｄ）から（ｅ）に示すようにばね９の復元力で地盤中に食い込み、水平状態に戻り地上に引き抜くこととなる。この掘削ロッド１の引き抜き時には、共回り防止翼３が傾斜していても、水平な状態（原位置）に復元させるための力をばね９から得られ、更に地盤の引き抜き抵抗によって復元力が付与されるため、共回り防止翼３は図３（ｃ）の状態から（ｄ）（ｅ）のように水平状態（原位置）に復帰される。なお、引抜時はストッパによって、原位置より下方に過剰に回動することを防止している。
【００３４】
このように共回り防止翼３が硬質地盤に遭遇しても、傾斜することによって掘進を可能とし、傾斜した共回り防止翼３は、ばね９で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができる。これにより硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止しての施工が可能となる。そして、この共回り防止翼３においては、シャーピン１０のせん断力が周辺地盤への食い込みを図るため、施工機の押し込み能力や、地盤条件に応じたシャーピン１０を選定すれば、ばね９の仕様を変更しなくてもよい。
【００３５】
図４は、共回り防止翼にシャーピンを複数設けた場合の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
本例は、共回り防止翼３に２個のシャーピン１０ａ、１０ｂを設けた場合であり、他は前記実施の形態と同様であるので、同様な構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施の形態によれば、シャーピン１０ａで共回り防止翼３の原位置（水平状態）が保持され、共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容し共回り防止翼３は回動するが、次のシャーピン１０ｂに当接するため、このシャーピン１０ｂに当接した傾斜位置で保持され、この位置を保持するが、この共回り防止翼３にさらに所定荷重以上の力がかかるとシャーピン１０ｂもせん断され回転を許容する、というように二段階に作用するものである。
【００３６】
図５は、図４に示す共回り防止翼の変形例を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
本例は、共回り防止翼３に３個のシャーピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃを設けた場合であり、他は前記実施の形態と同様であるので、同様な構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施の形態によれば、３個のシャーピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃが順次作用するので、共回り防止翼３に３段階に作用するものである。
従って、図４および図５に示す実施の形態によれば、地盤条件、例えば地層の変化具合に応じてシャーピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃのように複数設けることで、最適な施工が実施可能となる。例えば地盤の掘進抵抗の大きさに応じてシャーピンの位置を変更すれば、最適な施工が実施可能となる。なお、シャーピンを複数本使用しても良い。シャーピンにはせん断されやすい部分を設けるためにノッチ加工を施しても良い。また、シャーピンの取付位置は、共回り防止翼３の回動範囲とブラケット７に設置可能な範囲であればどこでも良い。
【００３７】
図６は、共回り防止翼の他の実施の形態を示す一部破断の斜視図、図７は、図６に示す共回り防止翼の一部破断の平面図、図８は、図６に示す共回り防止翼の分解斜視図である。この実施の形態は、共回り防止翼３の付勢手段としてのばね９の装着部分が、カバー１３で被覆され、密閉されている場合であり、前記実施の形態と同様な構成要素には同一符号が付してある。
なお、本例では、ストッパは省略してある。
【００３８】
掘削ロッド１に回転自在に装着されたボス５に固設されて並列して水平方向に延出されたブラケット７、７には、図８に示すように軸受孔１４、１４が設けられ、このブラケット７、７間には、軸受孔１４、１４に挿入されて中空の円筒軸１５が回動自在に装着されている。この中空の円筒軸１５には、ブラケット７、７の間に位置して共回り防止翼３と突片１６が固設されており、円筒軸１５を介し回動可能となっている。共回り防止翼３は、円筒軸１５よりブラケット７の延長線方向に延出し、突片１６は、共回り防止翼３とは逆方向に延出している。中空の円筒軸１５の中空内には、共回り防止翼３がブラケット７に対し回動し傾斜したときに、円筒軸１５を介し共回り防止翼３を原位置（水平状態の位置）に復帰させる付勢手段としてのばね９が内装されている。
なお、ブラケット７、７の間には、補強部材２１が設けられ、ブラケット７、７の強度の向上が図られている。
前記中空の円筒軸１５の両端の開口１５ａ、１５ａは、キャップ１７、１７で閉塞され密閉されている。ブラケット７にはネジ孔１９が設けられ、該キャップ１７は、キャップ１７を貫通し該ネジ孔１９に螺入されたボルト１８で締結されてブラケット７との間で固着されている。本例においては、中空軸１５とキャップ１７でカバー１３を形成している。また円筒軸１５には仕切板２０があり、これがばねの一方の係止の役割を果たす。円筒軸１５と共回り防止翼３は組み立て式であり、両方の相対回動を防止するように工夫されている。カバー内部はグリース等で充填されており、カバーと円筒軸とはパッキンで水密性が確保されている。突片１６はシャーピンを覆っていても良いし、覆っていなくても良い。
【００３９】
前記円筒軸１５の中空内に内装されたばね９の端部９ａは、該キャップ１７に係止され、ばね９の中間が円筒軸１５内に設けた仕切板２０（図７参照）に係止されている。また、図９および図１０に示すように円筒軸１５内には、別々のばね９、９を使用し、円筒軸１５内の仕切板２０を中心とする両側に配置し、ばね９の端部９ａをキャップ１７に係止し、端部９ｂを仕切板２０に係止してもよい。なお、円筒軸１５内でのばね９の係止は、仕切板２０だけでなく円筒軸１５内に設けた他の係止手段であってもよい。これにより共回り防止翼３は、円筒軸１５と共に回動し傾斜するため、共回り防止翼３が回動し傾斜すると、円筒軸１５も回動するため該円筒軸１５にばね９のばね力が作用し元の位置に回動復帰させるため、共回り防止翼３もこの円筒軸１５を介し原位置（水平状態の位置）に復帰されることになる。
【００４０】
また、前記円筒軸１５に固設された突片１６には、ブラケット７との間にシャーピン１０が設けられる。このシャーピン１０は、ブラケット７、７に穿設された孔７ａ、７ａを介し突片１６の挿入孔１６ａに挿入することで設けられる。これにより突片１６は、円筒軸１５に固設されているので、共回り防止翼３に力が加わると、突片１６を介しシャーピン１０にも伝達されることとなり、共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとシャーピン１０にも伝達されせん断されることとなる。
なお、シャーピン１０は、ブラケット７に穿設された孔７ａ、７ａを介し突片１６の挿入孔１６ａに挿入することで設けられるので、シャーピン１０がせん断され、新しい別のシャーピン１０と取り替えるのが容易に実施できる。
また、このシャーピン１０は、突片１６の挿入孔１６ａに挿入することなく、突片１６の外周面に当接するようにブラケット７に設けてもよい。
【００４１】
以上の通り、図６乃至図９に示す実施の形態では、共回り防止翼３のばね９の部分が円筒軸１５およびキャップ１７で密閉されているので、施工中、ばね９は固化材やソイルセメントに接触することがなくなり、ばね９の性能（ばね定数）が変化することはないし、施工後の除去作業も不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
地盤を掘削して固化材（例えば、セメントミルク）を吐出し、地盤の掘削土と固化材を撹拌混合することによって、地盤中にソイルセメントコラムを築造したり、ソイルセメントコラムの築造と同時に鋼管を同時埋設する鋼管ソイルセメント杭の施工、等に用いる地盤改良用掘削ロッドに適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 掘削ロッド
２ 掘削翼
３ 共回り防止翼
４ 撹拌翼
５ ボス
６ フランジ
７ ブラケット
８ 水平軸
９ ばね（付勢手段）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ シャーピン
１１ ストッパ
１２ 吐出口
１３ カバー
１４ 軸受孔
１５ 中空の円筒軸
１６ 突片
１７ キャップ
１８ ボルト
１９ ネジ孔
２０ 仕切板
２１ 補強部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削して固化材（例えば、セメントミルク）を注入（吐出）し、地盤の掘削土と固化材を撹拌混合することによって、地盤中にソイルセメントコラムを築造する地盤改良工法に用いる掘削ロッドに関し、特に、共回り防止翼に特徴を有する掘削ロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な地盤改良工法（深層混合処理工法）では、掘削翼及び撹拌翼を備える掘削ロッドを使用し、地盤を掘削して固化材を注入し、地盤の掘削土と固化材を撹拌混合することによって、地盤中に円柱状のソイルセメントコラムを築造していた。
この掘削翼及び撹拌翼を備える掘削ロッドを使用してのソイルセメントコラムの築造（地盤改良）では、粘着力の大きい粘性土中を施工するときに、掘削した粘性土が撹拌翼に付着して撹拌翼と共に回転する、いわゆる共回り現象が発生し、土塊が生ずるため固化材と掘削土が撹拌混合不良になる場合や、ソイルセメントコラム中に土塊が存在するような場合もあり、ソイルセメントコラムの品質の低下や強度の低下を招く課題がある。
【０００３】
この課題に対し、本出願人は、掘削翼及び撹拌翼の他に掘削翼及び撹拌翼の削孔径より長い共回り防止翼を設けた掘削ロッドを提供している（例えば、特許文献１参照）。この共回り防止翼は、掘削ロッドと共に回転しないように装着され、掘削土が撹拌翼に付着して共回りすることを防止するもので、前記課題が解決され好ましいものである。
【０００４】
しかしながら、この共回り防止翼は、掘削ロッドに回転自在に装着され、掘削翼及び撹拌翼の削孔径より長いため、両端部（張出部）が削孔の内周壁面より地盤中に食い込んだ（差し込まれた）状態で掘進し、掘削ロッドが回転しても不回転状態を維持するが、掘削ロッドの掘進と共に張出部は削孔内周壁面より地盤中に食い込んだ状態で掘進するので、先端は地盤を切削して掘進することになる。従って、硬質地盤においては、共回り防止翼に大きな掘削抵抗がかかり施工能率が低下する、あるいは掘進が不可能になる、等の課題を有する。この課題は、深層混合処理工法（地盤改良工法）によるソイルセメントコラムの築造と同時に、鋼管を同時埋設する鋼管ソイルセメント杭の施工においても同様である。
【０００５】
そこで、本出願人は、掘削ロッドに回転自在に装着したボスに、ブラケットを外周に突設して固設し、該ブラケットに共回り防止翼を回転自在に軸支し、該共回り防止翼と前記ブラケット間に、共回り防止翼がブラケットに対し付勢手段に抗して回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段（例えば、ばね）を設けた装置を提供した（例えば、特許文献２参照）。この装置によれば、地盤改良施工における掘削ロッドの掘進時、あるいは引き上げ時に硬質地盤に当たり傾斜した共回り防止翼を水平な状態（原位置）に復元させることができ、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる好ましいものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５８−２９３７４号公報
【特許文献２】特許第３１４０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の（例えば、特許文献２に記載のような）掘削ロッドの共回り防止翼では、次のような課題がある。
（１）施工中、共回り防止翼の傾斜は、地盤が軟質なものから硬質なものになるに従い、一次的に連続して大きくなる。その結果地盤への食い込み量は、逆に一時的に減少し、共回り防止翼が地盤から受ける回転抵抗が減少する。軟弱な地盤（例えば、粘着力の小さい粘性土地盤）では食い込み量（回転抵抗）は十分に確保できるが、硬質な地盤（例えば、粘着力の大きい硬質な粘性土地盤）では、食い込み量（回転抵抗）が減少し、、共回り防止効果が発揮されない場合が生ずる。かといって硬質地盤（粘着力の大きい硬質な粘性土地盤）で、所望の食い込み量を確保するためには、ばね定数（大きな付勢力）を持った付勢手段が必要となり、不経済となる。
【０００８】
（２）例えば、ばねは、露出されているので、施工中は、ばねの周りにソイルセメントが存在し、そのコンシステンシーの変化やばらつきによって、ばねの性能（ばね定数）が変化する。その結果、所望の効果が発揮されない場合がある。施工後には、ソイルセメントが付着したままでは硬化してばねが作動不能になってしまうおそれが生ずるし、かといって再使用時に硬化したソイルセメントを除去することは大変である。従って、施工後には、付着したソイルセメントは、丁寧に除去しなければならず、手数がかかる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑み上述した課題を解決せんとなされたものであり、その第１の目的は、粘着力の大きいやや硬質な粘性土地盤でも付勢手段としてばね定数の小さいばねを使用しても、確実に共回り現象を防止でき、Ｎ値が５０以上の支持層と呼ばれる硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる地盤改良用掘削ロッドの提供にある。また、第２の目的は、共回り防止翼の付勢手段（ばね）部分は、カバーにより被覆し、付勢手段にソイルセメントが付着することを防止した地盤改良用掘削ロッドの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る地盤改良用掘削ロッドは、掘削翼、撹拌翼および共回り防止翼を備える地盤改良用掘削ロッドであって、掘削ロッドに回転自在に装着されたボスに、ブラケットが固設され外方に向かって突出し、前記共回り防止翼は、該ブラケットに回動自在に軸支され、掘削ロッドの軸から先端までの距離が、前記掘削翼および撹拌翼の回転半径より大きくなるように延出して設けられ、
該共回り防止翼には、前記ブラケットとの間に、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段と、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンとが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、地盤改良の施工時に掘削ロッドの共回り防止翼が硬質地盤に遭遇しても、共回り防止翼が傾斜して掘進抵抗を緩和し、この傾斜した共回り防止翼は付勢手段で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができるので、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる。
また、共回り防止翼には、シャーピンが設けられているので、ばね定数の小さいばね（付勢手段）を使用しても、周辺地盤への食い込みを確保でき、確実に共回り現象を防止できる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記共回り防止翼には、前記シャーピンの他に、該シャーピンがせん断され回動が許容された共回り防止翼が所定量回動したときに、許容された回動を一時的に制止し、再び所定荷重以上の力がかかるとせん断されまた回動を許容する単数または複数のシャーピンが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
施工中、最初のシャーピンがせん断され、共回り防止翼が回動し傾斜してゆくが、この傾斜は地盤が軟らかいものから硬くなるに従い一次的に大きくなる。その結果、地盤への食い込み量は一次的に減少し、共回り防止翼の地盤から受ける回動を制止しようとする力が減少し、共回り防止効果も減少するし、発揮されない場合も生ずる。しかし、この構成によれば共回り防止翼の傾斜に対応しシャーピンが段階的に作用するので、そのシャーピンの位置で地盤への食い込みが担保され、共回り防止作用効果が発揮される。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記共回り防止翼が回動自在に軸支されたブラケットには、共回り防止翼が所定量回動すると制止するストッパが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、共回り防止翼張出部外縁（先端）と支点（軸支部分）間の距離を短くでき、ばね定数を小さくできる。ばねは９０度程度の回動に際しても塑性変形しない材料を選定すれば材質は何でも良い。ピアノ線や硬鋼線が好ましい。また、このストッパは、共回り防止翼の回動域（回動角度）を原位置から上方９０度の範囲で回動するようにブラケットに任意に設定することができる。また回動域の上限を９０度程度とすることで、付勢部材の大きな変形による塑性化現象を防止できる。また、掘削ロッドの引抜き時には、ストッパによって共回り防止翼は原位置より下方に過剰に回動することがないため、軟弱地盤とやや硬質な粘性土地盤においても地盤への食い込みが担保され共回り防止効果が発揮される。また、掘削時用ストッパを引抜き時用ストッパと兼用しても良いし、別々に設けてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の請求項４に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記共回り防止翼の付勢手段の装着部分は、カバーで被覆され密閉されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、付勢手段（例えば、ばね）の部分は、カバーで被覆され密閉されている。従って、施工中、付勢手段（例えば、ばね）がソイルセメントに接触することがなくなるので、ソイルセメントの存在による影響を受けることなく付勢手段の性能を確実に発揮できる。また、付勢手段にソイルセメントが付着することを防止できるので、施工後の除去作業も不要となる。またカバーは、ばねの一方を固定する役割を持つため、カバーを回転させることで、ばねにプレストレスを付与することができ、ばね定数の小さなばねを使用できる。
【００１８】
また、本発明の請求項５に係る地盤改良用掘削ロッドは、前記ブラケットに中空の円筒軸が回転自在に装着され、該円筒軸に共回り防止翼と突片が固設され、円筒軸と共に回転可能となり、
前記円筒軸の中空内には、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させるばねが内装され、
円筒軸の両端の開口は、ブラケットに固設されたキャップで閉塞され、
前記突片とブラケットとの間には、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、円筒軸とキャップが付勢手段としてのばねのカバーを形成するので、前記と同様な作用、効果を奏する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の地盤改良用掘削ロッドによれば、次のような効果を奏する。
（１）地盤改良の施工中に、掘削ロッドの共回り防止翼が硬質地盤に遭遇しても、共回り防止翼が傾斜して掘進抵抗を緩和し、その傾斜した共回り防止翼は付勢手段（例えば、ばね）で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができるので、硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる。
【００２１】
（２）共回り防止翼には、シャーピンが設けられているので、ばね定数の小さいばね（付勢手段）を使用しても、周辺地盤への食い込みを確保でき、確実に共回り現象を防止できる。
（３）共回り防止翼の傾斜に応じて段階的に作用するシャーピンを設けたので、そのシャーピンの位置で共回り防止翼の地盤への食い込みを確保でき、共回り防止翼が傾斜しても共回り防止作用を確実にすることができる。
【００２２】
（４）施工機の押し込み能力や、地盤条件に応じたシャーピンを選定することで、付勢手段（例えば、ばね）の仕様を変更しなくても対応できる。
（５）共回り防止翼張出部外縁（先端）と支点（支軸）間距離を短くでき、ばね定数を小さくできる。
（６）施工中の引き抜き時、傾斜した共回り防止翼には、水平状態（原位置）に復元させるための力を付勢手段（例えば、ばね）から付与され、更に地盤の引き抜き抵抗によって復元力が付与されるため、ばね定数の大きな付勢手段を必要としない。
（７）粘着力の大きいやや硬質な粘性土地盤においても共回り防止翼は所望の食い込み量を確保でき、共回りを防止できる。
【００２３】
（８）共回り防止翼の付勢手段（例えば、ばね）の部分は、カバーで被覆され密閉されているので、施工中、付勢手段がソイルセメントに接触することがなく、ソイルセメントの存在による影響を受けることがない。従って、付勢手段（例えば、ばね）の性能を確実に発揮できる。また、付勢手段にソイルセメントが付着することもないので、施工後の除去作業も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示す地盤改良用掘削ロッドの正面図である。
【図２】共回り防止翼の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図３】図１および図２に示す共回り防止翼の作用を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
【図４】共回り防止翼にシャーピンを複数設けた場合の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図５】図４に示す共回り防止翼の変形例を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図６】共回り防止翼の他の実施の形態を示す一部破断の斜視図である。
【図７】図６に示す共回り防止翼の一部破断の平面図である。
【図８】図６に示す共回り防止翼の分解斜視図である。
【図９】図６乃至図８に示す実施の形態の変形例を示す共回り防止翼の断面平面図である。
【図１０】図９に示す共回り防止翼部分の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係る地盤改良用掘削ロッドについて、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を示す地盤改良用掘削ロッドの正面図、図２は、共回り防止翼の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【００２６】
地盤改良用掘削ロッドは、中空の掘削ロッド１の下端に掘削翼２を、その上方に共回り防止翼３および撹拌翼４を備えて構成されている。掘削ロッド１の掘削翼２近傍には吐出口１２が設けられ、掘削ロッド１の中空内より供給される固化材（例えば、セメントミルク）が吐出口１２より吐出されるようになっている。
掘削翼２および撹拌翼４は、掘削ロッド１に固設され、水平方向に延出している。また、掘削ロッド１にはボス５が回転自在に装着され、該ボス５にブラケット７、７が固設され、並列して水平方向に延出されている。このブラケット７は、水平軸８や中空の円筒軸１５を支持するだけでなく、掘削翼２や撹拌翼４との間でソイルセメントを強制的にせん断する共回り防止翼の役目を持っているが、本発明では、ブラケット２枚でかつ間隔をおいて装着されるためソイルセメントを強制的にせん断する回数が増加し、土とセメントミルクの撹拌混合性能が向上するという効果がある。掘削ロッド１のボス５の上下位置には隣接してフランジ６が設けられ、ボス５の上下移動が規制されている。前記共回り防止翼３は、前記ブラケット７、７に水平軸８で回動自在に軸支されている。該共回り防止翼３は、図１に実線で示すような傾斜していない水平状態（原位置）の時には、掘削ロッド１からブラケット７を含む先端までの距離が、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなるように延出してブラケット７、７に軸支（取り付ける）されている。即ち、共回り防止翼３は、ブラケット７と該ブラケット７に軸支した共回り防止翼３とで、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなるように延出してブラケット７に軸支させる。
【００２７】
また、共回り防止翼３には、前記ブラケット７との間に、共回り防止翼３がブラケット７に対し回動し傾斜したときに、共回り防止翼３を原位置（水平状態）に復帰させる付勢手段としてのばね９と、共回り防止翼３の原位置を保持させ、共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピン１０とが設けられている。
【００２８】
この共回り防止翼３のばね９とシャーピン１０は、施工時に、ばね９のばね力（付勢力）とシャーピン１０のせん断力とで地盤の掘進抵抗に対抗し、軟弱地盤においては共回り防止翼３の周辺地盤への食い込み（削孔壁面からの地盤中への食い込み）を可能とするが、硬質地盤となり共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとシャーピン１０はせん断され、共回り防止翼３の回動が可能となり傾斜して地盤の掘進抵抗が緩和される。そして、この傾斜した共回り防止翼３は、軟弱地盤ではばね９で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができる。これによりＮ値５０以上の支持層と呼ばれる硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止できる。
【００２９】
なお、ここで所定荷重以上の力とは、シャーピン１０のせん断力以上の力のことである。
従って、シャーピンのせん断力を変化させることで、どの程度の硬さの地盤で回動を許容するか任意に設定することが出来る。
また、施工中の引き抜き時、傾斜した共回り防止翼３には、水平状態（原位置）に復帰（復元）させるための力をばね９から付与され、更に地盤の引き抜き抵抗によって復元力が付与されるため、ばね定数の大きなばね９は必要としない。この点からもばね定数の小さいばね９の採用が可能となる。
さらに、ばね９は共回り防止翼３の支軸である水平軸８に巻装されているため、水平状態で共回り防止翼３の水平軸８の中心と削孔壁面との距離が長いと、同じ力でもばね９に抗して回動させる力は大きくなるので、ばね定数の大きなばね９が必要となり、逆に距離が短いとばね９に抗して回動させる力は小さく作用するので、ばね定数の小さなばね９で可能となる。このことから水平状態で共回り防止翼３の水平軸８の中心と削孔壁面までの距離を短くした共回り防止翼３を採用することで、ばね定数の小さいばね９の採用が可能となる。
【００３０】
また、前記ブラケット７には、図２（ａ）に示すように共回り防止翼３が回動すると制止するストッパ１１が設けられている。好ましくは、共回り防止翼３は、水平状態（原位置）から９０度近くまで回動させる構成となるため、この点からも共回り防止翼３の水平軸８の中心から削孔壁面までの距離を短くできる。
【００３１】
以上の説明から、共回り防止翼３の周辺地盤への食い込み量（削孔壁面から地盤中への食い込み量）が同じであれば、水平軸８の中心から削孔壁面までの距離を短くできるので、共回り防止翼３の全長の長さも短くできることが理解できる。
なお、共回り防止翼３は、ブラケット７と該ブラケット７に軸支した共回り防止翼３とで、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなるように延出してブラケット７に軸支８されており、この共回り防止翼３の掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より大きくなった張出部が周辺地盤への食い込み（削孔壁面より地盤中への食い込み）部分となる。従って、共回り防止翼３を掘削翼２および撹拌翼４の回転半径よりどれだけ大きくするかで、周辺地盤への食い込み量が決定される。
【００３２】
次に、前記実施の形態に係る地盤改良用掘削ロッドの作用について説明する。図３は、共回り防止翼の作用を工程順（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す説明図である。
前記実施の形態に係る地盤改良用掘削ロッドにおける掘削ロッド１の上方は施工機のオーガモータ（図示せず）に連結し、正回転（例えば、時計回り）あるいは逆回転（例えば、反時計回り）をさせ、掘削ロッド１の中空部を介し固化材（例えば、セメントミルク）を供給し、吐出口１２より吐出しつつ地盤中に掘進する。この時、共回り防止翼３の先端部は、掘削翼２および撹拌翼４の回転半径より外出するので、削孔壁面より地盤中に食い込み共回り防止翼３の回転は阻止される。これにより地盤土は、回転する撹拌翼４と回転しない共回り防止翼３との間でせん断されるので、土塊となることなく細かく粉砕される。従って、細かく粉砕された地盤土と吐出口１２より吐出された固化材とがよく撹拌混合されたソイルセメントとなり、良好なコラムが築造される。ここで、長尺なコラムを築造する場合には、ロッドを継ぎ足して接続することで実施できる。
なお、固化材の吐出は、地盤中への掘進時だけでなく、引き抜き時に行ってもよいし、掘進時および引き抜き時の両方で行ってもよい。
【００３３】
そして、この施工中の掘進時における共回り防止翼３は、軟弱地盤においてはばね９のばね力とシャーピン１０のせん断力とで地盤の掘進抵抗に対抗し図３（ａ）に示すように周辺地盤への食い込み（削孔壁面からの地盤中への食い込み）が可能となるが、図３（ｂ）に示すように硬質地盤に遭遇し共回り防止翼３に所定荷重以上（ばね９のばね力とシャーピン１０のせん断力との合計荷重以上）の力がかかるとシャーピン１０はせん断され共回り防止翼３の回動が可能となり傾斜して掘進を可能とする。図３（ｃ）に示すように所定深度に到達し、掘削ロッド１を引き上げ（引き抜く）ていき、軟弱地盤を通過する際には、図３（ｄ）から（ｅ）に示すようにばね９の復元力で地盤中に食い込み、水平状態に戻り地上に引き抜くこととなる。この掘削ロッド１の引き抜き時には、共回り防止翼３が傾斜していても、水平な状態（原位置）に復元させるための力をばね９から得られ、更に地盤の引き抜き抵抗によって復元力が付与されるため、共回り防止翼３は図３（ｃ）の状態から（ｄ）（ｅ）のように水平状態（原位置）に復帰される。なお、引抜時はストッパによって、原位置より下方に過剰に回動することを防止している。
【００３４】
このように共回り防止翼３が硬質地盤に遭遇しても、傾斜することによって掘進を可能とし、傾斜した共回り防止翼３は、ばね９で水平状態の元の位置（原位置）に復帰させることができる。これにより硬質地盤の存在による施工能率の低下や、掘進が不可能になる事態を防止しての施工が可能となる。そして、この共回り防止翼３においては、シャーピン１０のせん断力が周辺地盤への食い込みを図るため、施工機の押し込み能力や、地盤条件に応じたシャーピン１０を選定すれば、ばね９の仕様を変更しなくてもよい。
【００３５】
図４は、共回り防止翼にシャーピンを複数設けた場合の実施の形態を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
本例は、共回り防止翼３に２個のシャーピン１０ａ、１０ｂを設けた場合であり、他は前記実施の形態と同様であるので、同様な構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施の形態によれば、シャーピン１０ａで共回り防止翼３の原位置（水平状態）が保持され、共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容し共回り防止翼３は回動するが、次のシャーピン１０ｂに当接するため、このシャーピン１０ｂに当接した傾斜位置で保持され、この位置を保持するが、この共回り防止翼３にさらに所定荷重以上の力がかかるとシャーピン１０ｂもせん断され回転を許容する、というように二段階に作用するものである。
【００３６】
図５は、図４に示す共回り防止翼の変形例を示す一部破断の正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
本例は、共回り防止翼３に３個のシャーピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃを設けた場合であり、他は前記実施の形態と同様であるので、同様な構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施の形態によれば、３個のシャーピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃが順次作用するので、共回り防止翼３に３段階に作用するものである。
従って、図４および図５に示す実施の形態によれば、地盤条件、例えば地層の変化具合に応じてシャーピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃのように複数設けることで、最適な施工が実施可能となる。例えば地盤の掘進抵抗の大きさに応じてシャーピンの位置を変更すれば、最適な施工が実施可能となる。なお、シャーピンを複数本使用しても良い。シャーピンにはせん断されやすい部分を設けるためにノッチ加工を施しても良い。また、シャーピンの取付位置は、共回り防止翼３の回動範囲とブラケット７に設置可能な範囲であればどこでも良い。
【００３７】
図６は、共回り防止翼の他の実施の形態を示す一部破断の斜視図、図７は、図６に示す共回り防止翼の一部破断の平面図、図８は、図６に示す共回り防止翼の分解斜視図である。この実施の形態は、共回り防止翼３の付勢手段としてのばね９の装着部分が、カバー１３で被覆され、密閉されている場合であり、前記実施の形態と同様な構成要素には同一符号が付してある。
なお、本例では、ストッパは省略してある。
【００３８】
掘削ロッド１に回転自在に装着されたボス５に固設されて並列して水平方向に延出されたブラケット７、７には、図８に示すように軸受孔１４、１４が設けられ、このブラケット７、７間には、軸受孔１４、１４に挿入されて中空の円筒軸１５が回動自在に装着されている。この中空の円筒軸１５には、ブラケット７、７の間に位置して共回り防止翼３と突片１６が固設されており、円筒軸１５を介し回動可能となっている。共回り防止翼３は、円筒軸１５よりブラケット７の延長線方向に延出し、突片１６は、共回り防止翼３とは逆方向に延出している。中空の円筒軸１５の中空内には、共回り防止翼３がブラケット７に対し回動し傾斜したときに、円筒軸１５を介し共回り防止翼３を原位置（水平状態の位置）に復帰させる付勢手段としてのばね９が内装されている。
なお、ブラケット７、７の間には、補強部材２１が設けられ、ブラケット７、７の強度の向上が図られている。
前記中空の円筒軸１５の両端の開口１５ａ、１５ａは、キャップ１７、１７で閉塞され密閉されている。ブラケット７にはネジ孔１９が設けられ、該キャップ１７は、キャップ１７を貫通し該ネジ孔１９に螺入されたボルト１８で締結されてブラケット７との間で固着されている。本例においては、中空軸１５とキャップ１７でカバー１３を形成している。また円筒軸１５には仕切板２０があり、これがばねの一方の係止の役割を果たす。円筒軸１５と共回り防止翼３は組み立て式であり、両方の相対回動を防止するように工夫されている。カバー内部はグリース等で充填されており、カバーと円筒軸とはパッキンで水密性が確保されている。突片１６はシャーピンを覆っていても良いし、覆っていなくても良い。
【００３９】
前記円筒軸１５の中空内に内装されたばね９の端部９ａは、該キャップ１７に係止され、ばね９の中間が円筒軸１５内に設けた仕切板２０（図７参照）に係止されている。また、図９および図１０に示すように円筒軸１５内には、別々のばね９、９を使用し、円筒軸１５内の仕切板２０を中心とする両側に配置し、ばね９の端部９ａをキャップ１７に係止し、端部９ｂを仕切板２０に係止してもよい。なお、円筒軸１５内でのばね９の係止は、仕切板２０だけでなく円筒軸１５内に設けた他の係止手段であってもよい。これにより共回り防止翼３は、円筒軸１５と共に回動し傾斜するため、共回り防止翼３が回動し傾斜すると、円筒軸１５も回動するため該円筒軸１５にばね９のばね力が作用し元の位置に回動復帰させるため、共回り防止翼３もこの円筒軸１５を介し原位置（水平状態の位置）に復帰されることになる。
【００４０】
また、前記円筒軸１５に固設された突片１６には、ブラケット７との間にシャーピン１０が設けられる。このシャーピン１０は、ブラケット７、７に穿設された孔７ａ、７ａを介し突片１６の挿入孔１６ａに挿入することで設けられる。これにより突片１６は、円筒軸１５に固設されているので、共回り防止翼３に力が加わると、突片１６を介しシャーピン１０にも伝達されることとなり、共回り防止翼３に所定荷重以上の力がかかるとシャーピン１０にも伝達されせん断されることとなる。
なお、シャーピン１０は、ブラケット７に穿設された孔７ａ、７ａを介し突片１６の挿入孔１６ａに挿入することで設けられるので、シャーピン１０がせん断され、新しい別のシャーピン１０と取り替えるのが容易に実施できる。
また、このシャーピン１０は、突片１６の挿入孔１６ａに挿入することなく、突片１６の外周面に当接するようにブラケット７に設けてもよい。
【００４１】
以上の通り、図６乃至図９に示す実施の形態では、共回り防止翼３のばね９の部分が円筒軸１５およびキャップ１７で密閉されているので、施工中、ばね９は固化材やソイルセメントに接触することがなくなり、ばね９の性能（ばね定数）が変化することはないし、施工後の除去作業も不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
地盤を掘削して固化材（例えば、セメントミルク）を吐出し、地盤の掘削土と固化材を撹拌混合することによって、地盤中にソイルセメントコラムを築造したり、ソイルセメントコラムの築造と同時に鋼管を同時埋設する鋼管ソイルセメント杭の施工、等に用いる地盤改良用掘削ロッドに適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 掘削ロッド
２ 掘削翼
３ 共回り防止翼
４ 撹拌翼
５ ボス
６ フランジ
７ ブラケット
８ 水平軸
９ ばね（付勢手段）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ シャーピン
１１ ストッパ
１２ 吐出口
１３ カバー
１４ 軸受孔
１５ 中空の円筒軸
１６ 突片
１７ キャップ
１８ ボルト
１９ ネジ孔
２０ 仕切板
２１ 補強部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削翼、撹拌翼および共回り防止翼を備える地盤改良用掘削ロッドであって、掘削ロッドに回転自在に装着されたボスに、ブラケットが固設され外方に向かって突出し、前記共回り防止翼は、該ブラケットに回動自在に軸支され、掘削ロッドの軸から先端までの距離が、前記掘削翼および撹拌翼の回転半径より大きくなるように延出して設けられ、
該共回り防止翼には、前記ブラケットとの間に、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段と、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンとが設けられていることを特徴とする地盤改良用掘削ロッド。
【請求項２】
前記共回り防止翼には、前記シャーピンの他に、該シャーピンがせん断され回動が許容された共回り防止翼が所定量回動したときに、許容された回動を一時的に制止し、再び所定荷重以上の力がかかるとせん断されまた回動を許容する単数または複数のシャーピンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項３】
前記共回り防止翼が回動自在に軸支されたブラケットには、共回り防止翼が所定量回動すると制止するストッパが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項４】
前記共回り防止翼の付勢手段の装着部分は、カバーで被覆され密閉されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項５】
前記ブラケットに中空の円筒軸が回動自在に装着され、該円筒軸に共回り防止翼と突片が固設され、円筒軸と共に回動可能となり、
前記円筒軸の中空内には、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させるばねが内装され、
円筒軸の両端の開口は、ブラケットに固設されたキャップで閉塞され、
前記突片とブラケットとの間には、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項１】
掘削翼、撹拌翼および共回り防止翼を備える地盤改良用掘削ロッドであって、掘削ロッドに回転自在に装着されたボスに、ブラケットが固設され外方に向かって突出し、前記共回り防止翼は、該ブラケットに回動自在に軸支され、掘削ロッドの軸から先端までの距離が、前記掘削翼および撹拌翼の回転半径より大きくなるように延出して設けられ、
該共回り防止翼には、前記ブラケットとの間に、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させる付勢手段と、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンとが設けられていることを特徴とする地盤改良用掘削ロッド。
【請求項２】
前記共回り防止翼には、前記シャーピンの他に、該シャーピンがせん断され回動が許容された共回り防止翼が所定量回動したときに、許容された回動を一時的に制止し、再び所定荷重以上の力がかかるとせん断されまた回動を許容する単数または複数のシャーピンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項３】
前記共回り防止翼が回動自在に軸支されたブラケットには、共回り防止翼が所定量回動すると制止するストッパが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項４】
前記共回り防止翼の付勢手段の装着部分は、カバーで被覆され密閉されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削ロッド。
【請求項５】
前記ブラケットに中空の円筒軸が回動自在に装着され、該円筒軸に共回り防止翼と突片が固設され、円筒軸と共に回動可能となり、
前記円筒軸の中空内には、共回り防止翼がブラケットに対し回動し傾斜したときに共回り防止翼を原位置に復帰させるばねが内装され、
円筒軸の両端の開口は、ブラケットに固設されたキャップで閉塞され、
前記突片とブラケットとの間には、共回り防止翼の原位置を保持させ、共回り防止翼に所定荷重以上の力がかかるとせん断され、回動を許容するシャーピンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良用掘削ロッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８８８５６（Ｐ２０１２−１８８８５６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３０７５（Ｐ２０１１−５３０７５）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１３３８８１）株式会社テノックス (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１３３８８１）株式会社テノックス (62)
【Ｆターム（参考）】
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