掘削方法及び杭状物施工方法
【課題】 本発明は，形成される穴の底面を水平にすることができる掘削方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の掘削方法では，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する。ここで，ドリル２０のドリルビット２１は，下端に向かうにつれて先細りとなる形状をなす第１外形と，下端が水平な面をなす第２外形との間で外形が変更可能である。そして，穴を形成するにあたり，まず，ドリルビット２１が第１外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，被掘削面を掘削することで，底面が円錐形の穴を形成する（Ｓ１４）。続いて，ドリルビット２１の外形を，第１外形から第２外形に変更する（Ｓ１６）。その後，ドリルビット２１が第２外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，さらに掘削する（Ｓ１８）。これにより，穴の底面を円錐形から，平坦にする。
【解決手段】 本発明の掘削方法では，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する。ここで，ドリル２０のドリルビット２１は，下端に向かうにつれて先細りとなる形状をなす第１外形と，下端が水平な面をなす第２外形との間で外形が変更可能である。そして，穴を形成するにあたり，まず，ドリルビット２１が第１外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，被掘削面を掘削することで，底面が円錐形の穴を形成する（Ｓ１４）。続いて，ドリルビット２１の外形を，第１外形から第２外形に変更する（Ｓ１６）。その後，ドリルビット２１が第２外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，さらに掘削する（Ｓ１８）。これにより，穴の底面を円錐形から，平坦にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，掘削装置のドリルを用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削方法及び杭状物施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削装置のドリルを用いて，地面に鉛直方向に沿って穴を形成することが広く行われている。ドリル（ドリルビット）の外形は，一般的に，下端（先端）に向かうにつれて先細りとなる円錐形である。このような外形のドリルを用いることで，固い地盤にあたっても先端の頂部で掘削できるとともに，掘削により生じた土砂を上方へとかき出しながら掘削することができる。
【０００３】
そして，形成した穴に，芯材としてＨ鋼杭を配置し，その周囲に，固化材及び充填材などの硬化材料を打設することで，杭状物を作成することができる。このような杭状物は，建築物の支持杭などとして利用される。なお，建築物の支持杭として用いる場合には，支持強度を高めるために，支持杭の下面が地中において最も強固な地盤に接触することが好ましい。
【０００４】
しかしながら，上述したような外形のドリルビットを用いると，ドリルによって形成した穴の底面が円錐形をなすこととなる。そして，このような円錐形の頂部にまで硬化材料を打設するのは困難である。また，芯材がＨ鋼杭である場合，Ｈ鋼杭は，円錐形の頂部に到達する前にとどまり，その後の硬化材料の充填を阻害することになる。これらのため，このような穴に作成した杭状物では，地中の最も強固な地盤に対して十分な接触面積を確保することができない。また，杭状物の下部の形状も円錐形に近い形状をなすため，安定性が十分に優れているとはいえないという問題がある。
【０００５】
ところで，地面に鉛直方向に沿って穴を形成するにあたり，安定液を供給しながら掘削することが提案されている（たとえば，特許第３４７１７４２号公報（下記特許文献１）参照）。安定液を供給することで，掘削によって生じた土砂（スライム）を安定液とともに回収することができる。回収した安定液は，スライムを除去することで再利用される。
【０００６】
掘削を終了した後，掘削によって形成した穴に満たされている安定液は，可能な限り回収されるが，全てを回収することは困難であるため，通常は，硬化材料の打設前に放置時間が確保される。この放置時間の長さに応じて，回収できず穴に残存した安定液の量が減少していくことになる。
【０００７】
しかしながら，安定液を再利用するにあたり，回収した安定液からスライムを除去しても，完全に除去することはできない。特に，微小な土砂を除去することはほぼ不可能である。つまり，再利用した安定液には，残留スライムが含まれていることになる。そして，このような安定液を用いた場合，硬化材料の打設前の放置時間の間に，安定液に含まれていた残留スライムが，穴の底面に向かって沈殿したり，穴の壁面に再付着したりする。その結果，穴の表面は，泥を塗ったような状態（粘土質）になる。このため，このような穴に硬化材料を打設しても，穴の表面と杭状物が定着しにくいという問題がある。なお，穴の表面に泥が生じる原因としては，安定液に限られることはなく，たとえば，地下水や雨水とともに運ばれてきた土砂なども考えられる。そして，杭状物と穴の表面（特に壁面）とが十分に定着していない場合，建築物の摩擦杭として使用するには適さないものとなる。特に，摩擦杭の作成を，円形の穴にＨ鋼杭を入れた後に，硬化材料を充填することで行った場合，硬化材料は，Ｈ鋼杭のフランジ両面と穴の間に入りこみにくく，硬化材料とＨ鋼杭との間の定着性も十分に確保できなくなる。
【特許文献１】特許第３４７１７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで，本発明は，形成される穴の底面を水平にすることができる掘削方法を提供することを第１の目的とする。さらに，この掘削方法によって形成した穴に杭状物を作成することで，杭状物の下部の安定性を高めることができる杭状物施工方法を提供する。
【０００９】
また，本発明は，形成した穴の壁面に付着している泥を脱落させることができる掘削方法を提供することを第２の目的とする。さらに，この掘削方法によって形成した穴に杭状物を作成することで，杭状物の，穴の壁面に対する定着性を高めることができる杭状物施工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の側面は，基本的には，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法に関する。ここで，ドリル２０は，被掘削面に当たるドリルビット２１を含む。このドリルビット２１は，下端に向かうにつれて先細りとなる形状をなす第１外形と，下端が水平な面をなす第２外形との間で外形を変更可能に構成されている。そして，本発明の掘削工法では，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，外形変更ステップ（Ｓ１６）と，第２掘削ステップ（Ｓ１８）とが行われる。
【００１１】
第１掘削ステップ（Ｓ１４）では，ドリルビット２１が上記第１外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，被掘削面を掘削する。これにより，底面が円錐形の穴が形成される。第１掘削ステップ（Ｓ１４）後の外形変更ステップ（Ｓ１６）では，ドリルビット２１の外形を，上記第１外形から上記第２外形に変更する。そして，第２掘削ステップ（Ｓ１８）では，ドリルビット２１が上記第２外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，上記第１掘削ステップ（Ｓ１４）で形成した掘削面（つまり穴の底面）をさらに掘削する。これにより，穴の底面を，円錐形から，水平な面にする。したがって，穴の底面が平坦になる。
【００１２】
このため，この穴に固化材などの硬化材料を打設することで杭状物を作成した場合，その杭状物の下部の安定性が，穴の底面が円錐形である場合よりも，高まることになる。特に，建築物の支持杭を作成する場合には，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００１３】
また，上記掘削方法において，上記外形変更ステップ（Ｓ１６）が，ドリル２０の回転方向を正転方向から逆転方向に切替えるステップを含むことが好ましい。この場合，上記第１掘削ステップ（Ｓ１４）では，ドリル２０を正転方向に回転させる。
【００１４】
これを実現するために，掘削装置１０は，ドリル２０を回転させる回転手段３０を含む。そして，この回転手段３０は，ドリル２０の回転方向を，正転方向と逆転方向とで切替える回転方向切替機構３２を含む。また，ドリルビット２１は，回転方向切替機構３２によるドリル２０の回転方向の切替えに連動して外形を変更する外形変更機構２３を含む。又は，外形変更機構２３は，ドリル２０の回転方向によって被掘削面への当たり方が変わることに起因して生じる圧力の大きさ及び方向にしたがって外形を変更するものであってもよい。この外形変更機構２３により，ドリル２０の外形を，上記第１外形から上記第２外形に変更する。したがって，この掘削工法によれば，ドリルビット２１の外形の変更を容易に行うことができる。
【００１５】
また，本発明の別の側面は，基本的には，杭状物施工方法に関する。杭状物施工方法では，上述した掘削方法によって形成された穴に硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する。なお，建築物の支持杭を作成する場合には，芯材（たとえばＨ鋼杭）が硬化材料に埋設される。
【００１６】
そして，本発明の杭状物施工方法では，上記第１の側面に係る掘削方法の各ステップと，液体循環ステップ（Ｓ１２）と，硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，硬化ステップ（Ｓ３４）とがさらに行われる。液体循環ステップ（Ｓ１２）を行うために，ドリル２０の内部には，上端から下端までをつなぐ貫通路２８が設けられる。
【００１７】
液体循環ステップ（Ｓ１２）では，上述した第１掘削ステップ（Ｓ１４）及び第２掘削ステップ（Ｓ１８）における掘削中に，ドリル２０によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる。このために，この液体循環ステップ（Ｓ１２）では，液体供給ステップと，液体回収ステップとが行われる。液体供給ステップでは，ドリル２０の貫通路２８を用いて当該ドリル２０によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する。液体回収ステップでは，穴の底面に供給された液体を，ドリル２０の外周面と当該ドリル２０によって形成された穴の壁面との間から回収する。このようにすることで，ドリル２０によって形成された穴を洗浄する。
【００１８】
硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，上記第２掘削ステップ（Ｓ１８）後に，ドリル２０の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を，ドリル２０によって形成された穴に充填する。これにより，硬化材料の充填を，洗浄された穴の底面から行うことができる。なお，硬化材料の排出は，ドリル２０の貫通路２８を用いて行われる。また，硬化材料の排出は，ドリル２０を鉛直上方に引き上げながら，行われる。硬化ステップ（Ｓ３４）では，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で穴に充填した硬化材を養生させて硬化させる。これにより，杭状物が作成される。この杭状物施工方法によれば，硬化材料の充填が，穴を洗浄した後に行われるので，杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性が高まることになる。特に，杭状物を建築物の支持杭とする場合，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００１９】
また，上記杭状物施工方法において，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，袋投入ステップ（Ｓ２８）と，圧送ステップ（Ｓ３０）とがさらに行われることが好ましい。ここで，袋投入ステップ（Ｓ２８）では，貫通路２８の上端から，当該貫通路２８の断面を満たす大きさの袋形状物４０が貫通路２８に投入される。圧送ステップ（Ｓ３０）では，投入された袋形状物４０の上方に硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに袋形状物４０が貫通路２８内で圧送される。そして，貫通路２８の下端から袋形状物４０が排出されると，ドリル２０によって形成された穴の底面から硬化材料が充填されることとなる。
【００２０】
このようにすることで，貫通路２８に液体が満たされていたとしてもその液体を，袋形状物４０を用いて，貫通路２８の下端から排出することができる。つまり，貫通路２８に満たされている液体を排除した直後に硬化材料を充填することができる。このため，硬化材料が，貫通路２８に満たされている液体と混じり合うことを防止することができる。このため，この穴に作成した杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性がさらに高まることになる。
【００２１】
さらに，上記杭状物施工方法において，圧送ステップ（Ｓ３０）で，袋破損ステップが行われる。このために，ドリル２０の貫通路２８の下端には，貫通路２８に露出する突起２９が設けられる。そして，袋破損ステップでは，貫通路２８内で圧送される袋形状物４０を上記突起２９により破損させる。つまり，袋形状物４０は，圧送するだけで突起２９により容易に破損されるのでその手間がかからない。ここで，袋形状物４０の内部には，予め，上記硬化材料と同じ硬化材料又は上記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料を充填しておく。そうすることにより，袋形状物４０が破損すると，袋形状物４０に充填されていた硬化材料は，ドリル２０によって形成された穴の底面の近傍において，拡散されることになる。これにより，袋形状物４０の容積を無駄にすることなく，有効に活用することができる。
【００２２】
本発明の第２の側面は，基本的には，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法に関する。ここで，掘削装置１０は，ドリル２０をその長手方向に沿う中心軸の周りに回転させる回転手段３０を含む。また，ドリル２０は，回転手段３０よって回転されるドリル本体３１と，ドリル本体３１の外側に当該ドリル本体３１と一体に設けられて，当該ドリル本体３１とともに回転するガイドパイプ３５とを有している。このガイドパイプ３５の上端縁部には，複数の切り上げ錐３６が装着されている。切り上げ錐３６については後述する。
【００２３】
そして，この掘削工法では，掘削ステップ（Ｓ１２）と，回収ステップ（Ｓ３２）とが行われる。掘削ステップ（Ｓ１２）では，回転手段３０によってドリル２０を回転させることで，穴を形成する。回収ステップ（Ｓ３２）では，掘削ステップ（Ｓ１２）で形成した穴の底部にあるドリル２０を回収する。これにより，ガイドパイプ３５は形成した穴の壁面に沿って移動することになる。
【００２４】
ただし，この回収ステップ（Ｓ３２）は，回転手段３０によってドリル２０を回転させることで，複数の切り上げ錐３６を回転させる切り上げ錐回転ステップを含む。これにより，回転させた複数の切り上げ錐３６によって穴の壁面を削る。この穴の壁面を削り取る動作は，ガイドパイプ３５の移動にともなって行われることとなる。そして，穴の壁面に再付着している土砂なども削り取られ，その結果，脱落することになる。したがって，この穴にコンクリートなどの硬化材料を打設することで杭状物を作成した場合，その杭状物は，穴の壁面に対する定着性が高まることになる。特に，建築物の支持杭や摩擦杭を作成する場合には，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭や摩擦杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００２５】
また，本発明の別の側面は，基本的には，杭状物施工方法に関する。杭状物施工方法では，上述した掘削方法によって形成された穴に硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する。なお，必要に応じて芯材（たとえばＨ鋼杭）をさらに用いてもよい。
【００２６】
そして，本発明の杭状物施工方法では，上記第２の側面に係る掘削方法の各ステップと，液体循環ステップ（Ｓ１２）と，硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，硬化ステップ（Ｓ３４）とがさらに行われる。液体循環ステップ（Ｓ１２）を行うために，ドリル２０の内部には，上端から下端までをつなぐ貫通路２８が設けられる。
【００２７】
液体循環ステップ（Ｓ１２）では，上述した掘削ステップ（Ｓ１２）における掘削中に，ドリル２０によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる。このために，この液体循環ステップ（Ｓ１２）では，液体供給ステップと，液体回収ステップとが行われる。液体供給ステップでは，ドリル２０の貫通路２８を用いて当該ドリル２０によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する。液体回収ステップでは，穴の底面に供給された液体を，ドリル２０の外周面と当該ドリル２０によって形成された穴の壁面との間から回収する。このようにすることで，ドリル２０によって形成された穴を洗浄する。
【００２８】
硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，上記掘削ステップ（Ｓ１２）後に，ドリル２０の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を，ドリル２０によって形成された穴に充填する。これにより，硬化材料の充填を，洗浄された穴の底面から行うことができる。なお，硬化材料の排出は，ドリル２０の貫通路２８を用いて行われる。また，硬化材料の排出は，ドリル２０を鉛直上方に引き上げながら，行われる。硬化ステップ（Ｓ３４）では，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で穴に充填した硬化材を養生させて硬化させる。これにより，杭状物が作成される。この杭状物施工方法によれば，硬化材料の充填が，穴を洗浄した後に行われるので，杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性が高まることになる。特に，杭状物を建築物の支持杭や摩擦杭とする場合，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭や摩擦杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００２９】
また，上記杭状物施工方法において，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，袋投入ステップ（Ｓ２８）と，圧送ステップ（Ｓ３０）とがさらに行われることが好ましい。ここで，袋投入ステップ（Ｓ２８）では，貫通路２８の上端から，当該貫通路２８の断面を満たす大きさの袋形状物４０が貫通路２８に投入される。圧送ステップ（Ｓ３０）では，投入された袋形状物４０の上方に硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに袋形状物４０が貫通路２８内で圧送される。そして，貫通路２８の下端から袋形状物４０が排出されると，ドリル２０によって形成された穴の底面から硬化材料が充填されることとなる。
【００３０】
このようにすることで，貫通路２８に液体が満たされていたとしてその液体を，袋形状物４０を用いて，貫通路２８の下端から排出することができる。つまり，貫通路２８に満たされている液体を排除した直後に硬化材料を充填することができる。このため，硬化材料が，貫通路２８に満たされている液体と混じり合うことを防止することができる。このため，この穴に作成した杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性がさらに高まることになる。
【００３１】
さらに，上記杭状物施工方法において，圧送ステップ（Ｓ３０）で，袋破損ステップが行われる。このために，ドリル２０の貫通路２８の下端には，貫通路２８に露出する突起２９が設けられる。そして，袋破損ステップでは，貫通路２８内で圧送される袋形状物４０を上記突起２９により破損させる。つまり，袋形状物４０は，圧送するだけで突起２９により容易に破損されるのでその手間がかからない。ここで，袋形状物４０の内部には，予め，上記硬化材料と同じ硬化材料又は上記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料を充填しておく。そうすることにより，袋形状物４０が破損すると，袋形状物４０に充填されていた硬化材料は，ドリル２０によって形成された穴の底面の近傍において，拡散されることになる。これにより，袋形状物４０の容積を無駄にすることなく，有効に活用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の側面に係る掘削方法によれば，穴の底面を円錐形から水平な面にするので，穴の底面が平坦になる。また，本発明の杭状物施工方法によれば，底面が平坦な穴に杭状物を作成するので，その杭状物の下部の安定性が，穴の底面が円錐形である場合よりも，高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭として好適に用いることができる。
【００３３】
本発明の第２の側面に係る掘削方法によれば，複数の切り上げ錐３６を回転させて穴の壁面を削ることで，穴の壁面に再付着している土砂などを壁面から脱落させる。また，本発明の杭状物施工方法によれば，土砂などを壁面から脱落させた穴に杭状物を作成するので，その杭状物は，穴の壁面に対する定着性が高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭や摩擦杭として好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下，図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。しかしながら，以下説明する形態はある例であって，当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。
【００３５】
図１は，本発明の掘削方法を含む杭状物施工方法の手順を示す工程図（フローチャート）である。図２は，掘削装置（ボーリングマシン）１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削して穴を形成している状態にあるときの掘削現場の様子を示す図である。図３は，図２に示すドリル２０の構成を示す図である。
【００３６】
本態様では，杭状物施工方法により，建築物の支持杭又は摩擦杭を作成する。本態様の杭状物施工方法は，図１に示すように，掘削装置設置ステップ（Ｓ１０）と，液体循環開始ステップ（Ｓ１２）と，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，回転方向逆転ステップ（Ｓ１６）と，第２掘削ステップ（Ｓ１８）と，液体循環停止ステップ（Ｓ２０）と，液体回収ステップ（Ｓ２２）と，液体循環装置撤去ステップ（Ｓ２４）と，硬化材圧送装置設置ステップ（Ｓ２６）と，袋形状物投入ステップ（Ｓ２８）と，硬化材料の圧送・充填ステップ（Ｓ３０）と，第３掘削ステップ（Ｓ３２）と，芯材建て込みステップ（Ｓ３４）と，硬化材養生ステップ（Ｓ３６）と，硬化材圧送装置・掘削装置撤去ステップ（Ｓ３８）とを含んでいる。ここで，本発明の第１の側面に係る掘削方法は，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，回転方向逆転ステップ（Ｓ１６）と，第２掘削ステップ（Ｓ１８）とを少なくとも含むものである。また，本発明の第２の側面に係る掘削方法は，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，第３掘削ステップ（Ｓ３２）とを少なくとも含むものである。
【００３７】
まず，掘削装置設置ステップ（Ｓ１０）では，図２に示すように，掘削装置１０を設置する。具体的には，地面を被掘削面とし，クレーン１に回転手段３０を固定する。なお，回転手段３０を地面に設置してもよい。続いて，回転手段３０の上方にドリル保持機構３を設置する。ドリル保持機構３としては，スイベルジョイント３ｂがある。続いて，ドリル保持機構３にドリル２０を吊り下げるようにして固定する。吊り下げたドリル２０を回転手段３０の中央部に設けられた貫通孔に通すことで，ドリル２０を回転手段３０に装着する。そして，ドリル２０の上端に液体供給機構５を接続するとともに，液体回収機構７の回収用ホース８の一端が，ドリル２０によって形成される穴に差し込まれるように，対応する位置に配置する。
【００３８】
ここで，ドリル２０は，図３に示すように，ドリル本体３１と，ドリルビット２１と，ガイドパイプ３５とを有している。ドリル本体３１は，たとえば直径９０ｍｍの円筒状の部材であり，内部に貫通路２８が形成されている。ドリルビット２１は，ドリル本体３１の下端に取り付けられるプレート状の部材であり，たとえば旋回したときに直径が３００ｍｍ〜８００ｍｍの範囲を掘削するように取り付けられている。本態様では，ドリルビット２１は，図４の底面図に示すように，プレート状のウイングビット２１ａ，２１ｂを２枚含んで構成されている。なお，ドリルビット２１は，３枚（３翼）又はそれ以上のウイングビットを含むものであってもよい。各ウイングビットは，後述する外形変形機構２３を含んでいる。ウイングビット２１ａ，２１ｂには，それぞれ，複数のメタルビット（メタル歯）２２，２２’がたとえばシースを介して埋め込まれている。メタルビット２２とメタルビット２３とは異なる場所に設けられており，詳細については後述するが，外形変形機構２３の動作に応じて，少なくとも一方が被掘削面に当たるようになっている。なお，メタルビットは，シースを介して埋め込まれていなくてもよく，たとえばメタル溶着によって直接的にウイングビットに形成してもよい。ガイドパイプ３５は，ドリル本体３１の外周面と，ドリル２０によって形成される穴の壁面との間に配置された状態でドリル本体３１に固定される。したがって，回転手段３０によってドリル本体３１を回転させると，ドリル本体３１とともにガイドパイプ３５とドリルビット２１も回転する。
【００３９】
回転手段３０は，ドリル２０のドリル本体３１を回転させるためのものである。本態様では，回転手段３０は，ドリル２０の回転方向を正転方向と逆転方向との間で切替えるための回転方向切替機構３２をさらに含む。回転方向切替機構３２については後で詳細に説明する。
【００４０】
ドリル保持機構３は，ドリル２０の荷重を上方から受けるための機構である。具体的には，ドリル２０を鉛直方向上下に移動させるための上下移動機構３ａと，上下移動機構３ａに固定され，ドリル２０を吊り下げるためのスイベルジョイント３ｂとを有している。スイベルジョイント３ｂは，吊具を介して上下移動機構３ａに固定されてもよい。スイベルジョイント３ｂは，ドリル本体３１の貫通路２８につながる貫通路を有するホース接続部３ｃを有する。
【００４１】
液体供給機構５は，安定液を貯めるための安定液槽５ａと，安定液槽５ａから安定液を取り出すための高揚程のサンドポンプ５ｂと，サンドポンプ５ｂとスイベルジョイント３ｂのホース接続部３ｃとに接続される供給用ホース５ｃとを備えている。ここで，安定液とは，液体であり，たとえば，容易に入手できる水である。この安定液は，掘削をスムーズに行うために用いられ，かつ，ドリル２０によって形成された穴を洗浄するために用いられる。液体回収機構７は，回収用ホース８と，回収用ホース８の一端に接続されたサクションポンプ（サンドポンプ）７ａとを少なくとも含んでいる。液体回収機構７は，さらに，固液分離装置（たとえばマッドスクリーン）や沈殿槽を含んでもよい（図示せず）。この場合，固液分離装置は，サクションポンプ７ａに接続され，サクションポンプ７ａで回収した液体から，液体とともに流入したスライムを排土として除去して，液体を取り出す。沈殿槽には，固液分離装置が取り出した液体又はサクションポンプ７ａで回収した液体が流れこむようになっており，ここで，液体とともに流入した固体が沈殿するようになっている。沈殿槽の上澄み部分やサクションポンプ７ａで回収した液体は，最終的には，液体供給機構５の安定液槽５ａに流れ込むようになっている。
【００４２】
続いて，液体循環開始ステップ（Ｓ１２）では，まず，安定液をドリル２０の上端にあるホース接続部３ｃを介してドリル本体３１の貫通路２８に供給する。これにより，ドリル２０の下端から安定液が排出される。また，ドリル２０の下端から排出された安定液は，排出された勢い（管外流速）によって，ドリル本体３１の側面と穴の壁面との間を通り，穴の外部へと向かって移動する。このとき，安定液とともに，掘削によって生じた土砂（スライム）も移動する。続いて，スライムを含有した液体は，穴に差し込まれた回収用ホース８を通ってサクションポンプにより回収される。その後，スライムを含有した安定液は，液体回収機構７内又は安定液槽５ａ内で液体（安定液）と固体（スライム）とに分離され，安定液が取り出される。そして，この安定液は，液体供給機構５で再利用される。すなわち，安定液は，ドリル本体３１の貫通路２８と，ドリル本体３１と穴の間とを循環することになる（正循環方式）。
【００４３】
液体循環開始ステップ（Ｓ１２）で安定液の循環を開始したら，ドリル２０を用いた掘削を行う（第１掘削ステップ：Ｓ１４）。このときのドリルビット２１の外形は，図３に示すように，下端に向かうにつれて先細りとなる円錐形（第１外形）をなしている。このとき，メタルビット２２が被掘削面に当たるように露出している。このような外形のドリルビット２１を用いることで，固い地盤にあたっても先端の頂部で掘削できるとともに，掘削により生じた土砂を上方へとかき出しながら掘削することができる。そして，このとき形成される穴の底面の形状も円錐形となる。そして，ドリルビット２１の先端が目的とする深度に到達したら，ドリル２０の回転を停止させる。目的とする深度は，たとえば，建築物用の支持杭を作成する場合，地面から強固な地盤までの距離に設定される。
【００４４】
ドリル２０の回転を停止させたら，回転手段３０の回転方向切替機構３２により，ドリル２０の回転方向を正転方向から逆転方向に変更する（回転方向逆転ステップ：Ｓ１６）。そして，本態様では，このドリル２０の回転方向の逆転に伴って，ドリルビット２１の外形が，図３に示した円錐形から，図５に示すような外形（第２外形）に変更されるようになっている。図５に示すように，変更後の外形では，下端が水平な面をなしている（フラット・ボトム・ビット）。
【００４５】
このようなドリルビット２１の外形変更は，ドリルビット２１に設けた外形変更機構２３により実現される。外形変更機構２３は，たとえば，回転手段３０の回転方向切替機構３２によるドリル２０の回転方向の切替えに連動して外形を変更するものである。すなわち，ドリルビット２１には，少なくとも，回転方向切替機構３２の動作に連動する連動部材が設けられている。連動部材はたとえばヒンジであり，このヒンジは，ドリルビット２１の各ウイングビットを構成する上部と下部とを互いに回転可能に接続するものである。ここで，ウイングビットの上部は，ドリル本体３１に固定されているので，下部がヒンジを軸にして回転することにより，外形の変更が達成される。図５には，ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部が略水平となるまで回転した後の状態が示されている。このようにして，各ウイングビットが回転することで，複数のメタルビット２２のうち少なくとも一部のメタルビット２２が被掘削面に当たらないように移動するとともに，複数のメタルビット２２’が被掘削面に当たるように露出することになる。図５に示すように，複数のメタルビット２２’は，各ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部の側面に設けられている。これにより，ドリル２０は，被掘削面を，水平な面となるように掘削することができる。
【００４６】
なお，上記態様では，ドリルビット２１の外形変更機構２３は，回転手段３０の回転方向切替機構３２によるドリル２０の回転方向の切替えに連動して外形を変更するものであるとしたが，ドリル２０の回転方向によって被掘削面への当たり方が変わることに起因して生じる圧力の大きさ及び方向にしたがって動作するものであってもよい。これによってもドリルビット２１は外形を変更することが可能である。
【００４７】
そして，各ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部が略水平となることで被掘削面に露出したメタルビット２２’を用いて掘削を行う（第２掘削ステップ：Ｓ１８）。ここで，掘削するために，回転手段３０は，ドリル２０を逆転方向に回転させている。また，各ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部が略水平となっているため，ドリルビット２１の外形は，少なくとも下端が水平な面となっている。このため，ドリルビット２１は，円錐形の底面が水平な面（平坦）となるように掘削することになる。
【００４８】
そして，第２掘削ステップが終了したら，ドリル２０の回転を停止させるとともに，安定液の循環を停止させる（液体循環停止ステップ：Ｓ２０）。具体的には，安定液の供給を停止する。そして，ドリル２０の側面と穴の壁面に満たされている安定液を，液体回収機構７を用いて回収用ホース８で可能な限り回収する（液体回収ステップ：Ｓ２２）。ここでは，安定液が，ドリル本体３１の貫通路２８内やドリル本体３１と穴の壁面との間に残存してもよい。その後，液体循環装置の一部を撤去する（液体循環装置撤去ステップ：Ｓ２４）。具体的には，ホース接続部３ｃから供給用ホース５ｃを取り外したり，回収用ホース８を穴から引き上げたりする。
【００４９】
次に，図６に示す硬化材圧送装置４１を設置する（硬化材圧送装置設置ステップ：Ｓ２６）。図６は，硬化材圧送装置４１と，ドリル本体３１との関係を説明するための図である。
【００５０】
図６に示すように，硬化材圧送装置４１は，硬化材料（たとえば固化材）を硬化しないように保持する固化材プラント４２と，固化材プラント４２に接続された加圧ポンプ４４と，加圧ポンプ４４とホース接続部３ｃとの間を接続する高圧ホース４６とを有している。そして，硬化材圧送装置４１の高圧ホース４６をホース接続部３ｃに接続すれば，硬化材料を供給する準備が整うことになる。
【００５１】
ここで，硬化材料の供給の開始に先立って，まず，ホース接続部３ｃの貫通路の上端から当該ドリル本体３１の貫通路２８へと，図６に示す袋形状物４０を投入する（袋形状物投入ステップ：Ｓ２８）。ここで，袋形状物４０は，ドリル本体３１の貫通路２８の断面を満たす大きさを有するものであり，たとえば，弾力性を有する材料を円筒状に成形することで作成できる。本態様では，袋形状物４０の内部には，上記硬化材料と同じ硬化材料又は上記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料が充填されている。
【００５２】
続いて，硬化材圧送装置４１の高圧ホース４６をホース接続部３ｃに接続し，袋形状物投入ステップ（Ｓ２８）で投入した袋形状物４０の上方に硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに袋形状物４０をドリル本体３１の貫通路２８内で圧送する（硬化材料の圧送・充填ステップ：Ｓ３０）。このようにすることで，袋形状物４０は，ドリル本体３１の貫通路２８に満たされている安定液をドリル本体３１の貫通路２８の下端から排出することになる。また，安定液に続いて袋形状物４０がドリル本体３１の貫通路２８の下端から排出されると，硬化材圧送装置４１からの硬化材料もドリル本体３１の貫通路２８の下端から排出されることになる。これにより，硬化材料は，ドリル２０によって形成された穴の底面から隙間なく充填することができる。
【００５３】
ここで，ドリル本体３１の貫通路２８の下端には，当該貫通路２８に露出するように突出する突起２９が設けられている（図６参照）。このため，袋形状物４０は，圧送された結果，ドリル本体３１の貫通路２８の下端に到達すると，突起２９によって破損し，当該袋形状物４０に充填されていた硬化材料が，ドリル２０によって形成された穴の底面の近傍において，拡散することとなる。これにより，袋形状物４０の容積を無駄にすることなく，有効に活用することができる。また，袋形状物４０は，圧送するだけで突起２９により容易に破損されるようになっているため，その手間がかからない。
【００５４】
その後も硬化材料の圧送を続けることで，硬化材料は穴を底面から順次埋めていくことになる。特に，本態様では，第２掘削ステップ（Ｓ１８）において，穴の底面を平坦にしているので，硬化材料の充填が確実に行われる。そして，この硬化材料の充填は，硬化材料の充填量（注入量）に応じて，ドリル２０の回収（引き上げ）を行いながら行われる。これにより，ドリル２０が硬化材料によって埋まるのを防止することができる。このとき，本態様では，回収されるドリル２０を，必要に応じて回転させて，複数の切り上げ錐（クラウンビット）３６を回転させる。切り上げ錐３６は，ガイドパイプ３５の上端縁部に装着されている（図３参照）。ガイドパイプ３５は，穴の壁面に沿って移動するものであるため，切り上げ錐３６が回転すると，穴の壁面が削り取られることとなる（第３掘削ステップ：Ｓ３２）。
【００５５】
このようにして，穴の壁面を削り取りながら，硬化材料の充填を行い，硬化材料の充填が完了したら，硬化材料が完全に硬化する前に，芯材を建て込む（芯材建て込みステップ：Ｓ３４）。芯材としては，Ｈ鋼杭や鉄筋篭を用いることができる。ここで，芯材は，硬化材料の充填後に建て込まれるので，芯材の表面が硬化材料に接触しやすい。このため，硬化材料の充填前に行うよりも，充填後に行った方が，芯材と硬化材料との間の定着が確実に行われる。また，芯材の建て込みを硬化材料の充填前に行った場合，芯材と穴の壁面や底面との間に，硬化材料が充填されないデッドスペースが生じる可能性があるが，本態様では，そのような可能性をなくすことができる。なお，穴を複数形成する場合には，全ての穴に芯材を建て込む必要はなく，所定の間隔で芯材の建て込みを行えばよい。
【００５６】
そして，芯材の建て込みが完了したら，硬化材圧送装置４１による硬化材料の圧送を停止する。その後，充填した硬化材料を養生させることで硬化させるとともに（硬化材養生ステップ：Ｓ３６），必要ではなくなった硬化材圧送装置４１と掘削装置１０を撤去する（硬化材圧送装置・掘削装置撤去ステップ：Ｓ３８）。硬化材料が硬化すると，穴の壁面及び底面と，硬化材料と，芯材とが互いに定着し合い，所望の杭状物が作成される。
【００５７】
以上詳細に説明したように，本態様では，第２掘削ステップにおいて，穴の底面を円錐形から水平な面にするので（ステップＳ１８），穴の底面が平坦になる。そして，底面が平坦な穴に硬化材料を充填して（ステップＳ３０），杭状物を作成するので，その杭状物の下部の安定性が，穴の底面が円錐形である場合よりも，高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭として好適に用いることができる。そして，杭状物を建築物の支持杭として用いた場合，建築物からの全荷重を，穴の底面を介して地中の強固な地盤で受けることができる。すなわち，支持杭として信頼度の高いものを提供することができる。また，穴の底面を平坦にした後に，硬化材料の充填を行うので，さらには，硬化材料の充填後に芯材の建て込み（ステップＳ３４）を行うので，穴の底部のデッドスペースに硬化材料が充填されない可能性を排除することができる。
【００５８】
また，上述した態様では，穴を形成した後に，第３掘削ステップにおいて，複数の切り上げ錐３６を回転させて穴の壁面を削ることで（ステップＳ３２），穴の壁面に再付着している土砂などを壁面から脱落させることができる。そして，土砂などを壁面から脱落させた穴に，硬化材料を充填して（ステップＳ３０），杭状物を作成するので，その杭状物は，穴の壁面に対する定着性が高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭や摩擦杭として好適に用いることができる。また，硬化材料の充填後に芯材の建て込み（ステップＳ３４）を行うので，先に建て込まれた芯材と穴の壁面との間のデッドスペースに硬化材料が充填されない可能性を排除することができる。
【００５９】
また，穴の底面を水平にすることと，穴の壁面を削り取ることとは，別々のステップで実行されるため，上述した態様で説明したように，１回の杭状物施工方法において双方を実施できる。つまり，本発明の第１の側面に係る掘削方法と，本発明の第２の側面に係る掘削方法とは組み合わせて実施することができる。ここで，上述した態様では，硬化材料を穴の底面から充填していくので，穴の壁面を削りとっても，穴の底面にまで脱落することはない。そして，この場合，杭状物の下部の安定性と，杭状物の，穴の壁面に対する定着性とを兼ね備えた杭状物を提供することができる。
【００６０】
また，本態様によれば，硬化材料として，固化材を用いた場合，固化材には，土砂が含まれていないので，固化材を穴に注入した後に芯材を建て込むことが可能である。ここで，従来では，芯材を建て込んだ後に，モルタルを穴に注入する必要があったが，本発明では，手順を逆にすることができる。つまり，モルタルの注入時に芯材がじゃまとなるという問題が解決される。また，芯材と穴との間のデッドスペースに泥水が溜まり，固化材を注入しても，泥水を穴の底面から上方へと順次押し出すことができずに，固化材と泥水とが混じり合い，その結果，杭状物の信頼度が低下するという問題も解決される。また，従来の工法では，穴に満たされている安定液（泥水）の放置時間が長くなり，スライムが穴の底面や壁面に沈殿又は付着しやすいという問題があったが，上述した態様では，速やかに硬化材料を充填でき，かつ上記第３掘削ステップ（Ｓ３２）で穴の壁面を削るので，従来の問題を解決することができる。したがって，本発明によれば，従来の工法よりも，建築物用の支持杭として信頼度の高いものを提供することができる。
【００６１】
なお，上述した態様では，安定液の循環を行ったが，ドリル２０の貫通路２８の洗浄及び穴の洗浄の必要性がない場合には，安定液の循環を行わなくてもよい。すなわち，本発明では，安定液の循環を行わない場合であっても十分な作用効果を奏することができる。
【００６２】
また，上述した態様では，ドリルビット２１の外形を第１外形と第２外形との間で変更可能であるとした。ここで，ドリルビット２１の下部を上部から脱着可能な構成にしてもよい。この場合，下部が外れたときにメタルビット２２’が露出するように構成する。なお，外れた下部は，ワイヤーなどで回収できるようにしてもよい。又は，ワイヤーなどを用いて遠隔的に，外れた先端部を元の位置に戻すことができるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る掘削方法は，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する技術分野に利用できる。また，本発明に係る杭状物施工方法は，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成し，形成した穴に硬化材料を充填して杭状物を作成する技術分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は，本発明の掘削方法を含む杭状物施工方法の手順を示す工程図である。
【図２】図２は，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削して穴を形成している状態にあるときの掘削現場の様子を示す図である。
【図３】図３は，図２に示すドリル２０の構成を示す側面図である。
【図４】図４は，図３に示すドリルビット２１の底面図である。
【図５】図５は，図３に示すドリルビット２１の外形が変更されたときを説明するためのドリルビット２１の側面図である。
【図６】図６は，硬化材圧送装置４１と，ドリル本体３１との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ クレーン
３ ドリル保持機構
３ａ 上下移動機構
３ｂ スイベルジョイント
３ｃ ホース接続部
５ 液体供給機構
５ａ 安定液槽
５ｂ サンドポンプ
５ｃ 供給用ホース
７ 液体回収機構
７ａ サクションポンプ（サンドポンプ）
８ 回収用ホース
１０ 掘削装置（ボーリングマシン）
２０ ドリル
２１ ドリルビット
２１ａ，２１ｂ ウイングビット
２２，２２’ メタルビット（メタル歯）
２３ 外形変更機構
２８ 貫通路
２９ 突起
３０ 回転手段
３１ ドリル本体
３２ 回転方向切替機構
３５ ガイドパイプ
３６ 切り上げ錐
４０ 袋形状物
４１ 硬化材圧送装置
４２ 固化材プラント
４４ 加圧ポンプ
４６ 高圧ホース
【技術分野】
【０００１】
本発明は，掘削装置のドリルを用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削方法及び杭状物施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削装置のドリルを用いて，地面に鉛直方向に沿って穴を形成することが広く行われている。ドリル（ドリルビット）の外形は，一般的に，下端（先端）に向かうにつれて先細りとなる円錐形である。このような外形のドリルを用いることで，固い地盤にあたっても先端の頂部で掘削できるとともに，掘削により生じた土砂を上方へとかき出しながら掘削することができる。
【０００３】
そして，形成した穴に，芯材としてＨ鋼杭を配置し，その周囲に，固化材及び充填材などの硬化材料を打設することで，杭状物を作成することができる。このような杭状物は，建築物の支持杭などとして利用される。なお，建築物の支持杭として用いる場合には，支持強度を高めるために，支持杭の下面が地中において最も強固な地盤に接触することが好ましい。
【０００４】
しかしながら，上述したような外形のドリルビットを用いると，ドリルによって形成した穴の底面が円錐形をなすこととなる。そして，このような円錐形の頂部にまで硬化材料を打設するのは困難である。また，芯材がＨ鋼杭である場合，Ｈ鋼杭は，円錐形の頂部に到達する前にとどまり，その後の硬化材料の充填を阻害することになる。これらのため，このような穴に作成した杭状物では，地中の最も強固な地盤に対して十分な接触面積を確保することができない。また，杭状物の下部の形状も円錐形に近い形状をなすため，安定性が十分に優れているとはいえないという問題がある。
【０００５】
ところで，地面に鉛直方向に沿って穴を形成するにあたり，安定液を供給しながら掘削することが提案されている（たとえば，特許第３４７１７４２号公報（下記特許文献１）参照）。安定液を供給することで，掘削によって生じた土砂（スライム）を安定液とともに回収することができる。回収した安定液は，スライムを除去することで再利用される。
【０００６】
掘削を終了した後，掘削によって形成した穴に満たされている安定液は，可能な限り回収されるが，全てを回収することは困難であるため，通常は，硬化材料の打設前に放置時間が確保される。この放置時間の長さに応じて，回収できず穴に残存した安定液の量が減少していくことになる。
【０００７】
しかしながら，安定液を再利用するにあたり，回収した安定液からスライムを除去しても，完全に除去することはできない。特に，微小な土砂を除去することはほぼ不可能である。つまり，再利用した安定液には，残留スライムが含まれていることになる。そして，このような安定液を用いた場合，硬化材料の打設前の放置時間の間に，安定液に含まれていた残留スライムが，穴の底面に向かって沈殿したり，穴の壁面に再付着したりする。その結果，穴の表面は，泥を塗ったような状態（粘土質）になる。このため，このような穴に硬化材料を打設しても，穴の表面と杭状物が定着しにくいという問題がある。なお，穴の表面に泥が生じる原因としては，安定液に限られることはなく，たとえば，地下水や雨水とともに運ばれてきた土砂なども考えられる。そして，杭状物と穴の表面（特に壁面）とが十分に定着していない場合，建築物の摩擦杭として使用するには適さないものとなる。特に，摩擦杭の作成を，円形の穴にＨ鋼杭を入れた後に，硬化材料を充填することで行った場合，硬化材料は，Ｈ鋼杭のフランジ両面と穴の間に入りこみにくく，硬化材料とＨ鋼杭との間の定着性も十分に確保できなくなる。
【特許文献１】特許第３４７１７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで，本発明は，形成される穴の底面を水平にすることができる掘削方法を提供することを第１の目的とする。さらに，この掘削方法によって形成した穴に杭状物を作成することで，杭状物の下部の安定性を高めることができる杭状物施工方法を提供する。
【０００９】
また，本発明は，形成した穴の壁面に付着している泥を脱落させることができる掘削方法を提供することを第２の目的とする。さらに，この掘削方法によって形成した穴に杭状物を作成することで，杭状物の，穴の壁面に対する定着性を高めることができる杭状物施工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の側面は，基本的には，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法に関する。ここで，ドリル２０は，被掘削面に当たるドリルビット２１を含む。このドリルビット２１は，下端に向かうにつれて先細りとなる形状をなす第１外形と，下端が水平な面をなす第２外形との間で外形を変更可能に構成されている。そして，本発明の掘削工法では，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，外形変更ステップ（Ｓ１６）と，第２掘削ステップ（Ｓ１８）とが行われる。
【００１１】
第１掘削ステップ（Ｓ１４）では，ドリルビット２１が上記第１外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，被掘削面を掘削する。これにより，底面が円錐形の穴が形成される。第１掘削ステップ（Ｓ１４）後の外形変更ステップ（Ｓ１６）では，ドリルビット２１の外形を，上記第１外形から上記第２外形に変更する。そして，第２掘削ステップ（Ｓ１８）では，ドリルビット２１が上記第２外形をとるときに，ドリルビット２１を用いて，上記第１掘削ステップ（Ｓ１４）で形成した掘削面（つまり穴の底面）をさらに掘削する。これにより，穴の底面を，円錐形から，水平な面にする。したがって，穴の底面が平坦になる。
【００１２】
このため，この穴に固化材などの硬化材料を打設することで杭状物を作成した場合，その杭状物の下部の安定性が，穴の底面が円錐形である場合よりも，高まることになる。特に，建築物の支持杭を作成する場合には，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００１３】
また，上記掘削方法において，上記外形変更ステップ（Ｓ１６）が，ドリル２０の回転方向を正転方向から逆転方向に切替えるステップを含むことが好ましい。この場合，上記第１掘削ステップ（Ｓ１４）では，ドリル２０を正転方向に回転させる。
【００１４】
これを実現するために，掘削装置１０は，ドリル２０を回転させる回転手段３０を含む。そして，この回転手段３０は，ドリル２０の回転方向を，正転方向と逆転方向とで切替える回転方向切替機構３２を含む。また，ドリルビット２１は，回転方向切替機構３２によるドリル２０の回転方向の切替えに連動して外形を変更する外形変更機構２３を含む。又は，外形変更機構２３は，ドリル２０の回転方向によって被掘削面への当たり方が変わることに起因して生じる圧力の大きさ及び方向にしたがって外形を変更するものであってもよい。この外形変更機構２３により，ドリル２０の外形を，上記第１外形から上記第２外形に変更する。したがって，この掘削工法によれば，ドリルビット２１の外形の変更を容易に行うことができる。
【００１５】
また，本発明の別の側面は，基本的には，杭状物施工方法に関する。杭状物施工方法では，上述した掘削方法によって形成された穴に硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する。なお，建築物の支持杭を作成する場合には，芯材（たとえばＨ鋼杭）が硬化材料に埋設される。
【００１６】
そして，本発明の杭状物施工方法では，上記第１の側面に係る掘削方法の各ステップと，液体循環ステップ（Ｓ１２）と，硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，硬化ステップ（Ｓ３４）とがさらに行われる。液体循環ステップ（Ｓ１２）を行うために，ドリル２０の内部には，上端から下端までをつなぐ貫通路２８が設けられる。
【００１７】
液体循環ステップ（Ｓ１２）では，上述した第１掘削ステップ（Ｓ１４）及び第２掘削ステップ（Ｓ１８）における掘削中に，ドリル２０によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる。このために，この液体循環ステップ（Ｓ１２）では，液体供給ステップと，液体回収ステップとが行われる。液体供給ステップでは，ドリル２０の貫通路２８を用いて当該ドリル２０によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する。液体回収ステップでは，穴の底面に供給された液体を，ドリル２０の外周面と当該ドリル２０によって形成された穴の壁面との間から回収する。このようにすることで，ドリル２０によって形成された穴を洗浄する。
【００１８】
硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，上記第２掘削ステップ（Ｓ１８）後に，ドリル２０の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を，ドリル２０によって形成された穴に充填する。これにより，硬化材料の充填を，洗浄された穴の底面から行うことができる。なお，硬化材料の排出は，ドリル２０の貫通路２８を用いて行われる。また，硬化材料の排出は，ドリル２０を鉛直上方に引き上げながら，行われる。硬化ステップ（Ｓ３４）では，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で穴に充填した硬化材を養生させて硬化させる。これにより，杭状物が作成される。この杭状物施工方法によれば，硬化材料の充填が，穴を洗浄した後に行われるので，杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性が高まることになる。特に，杭状物を建築物の支持杭とする場合，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００１９】
また，上記杭状物施工方法において，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，袋投入ステップ（Ｓ２８）と，圧送ステップ（Ｓ３０）とがさらに行われることが好ましい。ここで，袋投入ステップ（Ｓ２８）では，貫通路２８の上端から，当該貫通路２８の断面を満たす大きさの袋形状物４０が貫通路２８に投入される。圧送ステップ（Ｓ３０）では，投入された袋形状物４０の上方に硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに袋形状物４０が貫通路２８内で圧送される。そして，貫通路２８の下端から袋形状物４０が排出されると，ドリル２０によって形成された穴の底面から硬化材料が充填されることとなる。
【００２０】
このようにすることで，貫通路２８に液体が満たされていたとしてもその液体を，袋形状物４０を用いて，貫通路２８の下端から排出することができる。つまり，貫通路２８に満たされている液体を排除した直後に硬化材料を充填することができる。このため，硬化材料が，貫通路２８に満たされている液体と混じり合うことを防止することができる。このため，この穴に作成した杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性がさらに高まることになる。
【００２１】
さらに，上記杭状物施工方法において，圧送ステップ（Ｓ３０）で，袋破損ステップが行われる。このために，ドリル２０の貫通路２８の下端には，貫通路２８に露出する突起２９が設けられる。そして，袋破損ステップでは，貫通路２８内で圧送される袋形状物４０を上記突起２９により破損させる。つまり，袋形状物４０は，圧送するだけで突起２９により容易に破損されるのでその手間がかからない。ここで，袋形状物４０の内部には，予め，上記硬化材料と同じ硬化材料又は上記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料を充填しておく。そうすることにより，袋形状物４０が破損すると，袋形状物４０に充填されていた硬化材料は，ドリル２０によって形成された穴の底面の近傍において，拡散されることになる。これにより，袋形状物４０の容積を無駄にすることなく，有効に活用することができる。
【００２２】
本発明の第２の側面は，基本的には，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法に関する。ここで，掘削装置１０は，ドリル２０をその長手方向に沿う中心軸の周りに回転させる回転手段３０を含む。また，ドリル２０は，回転手段３０よって回転されるドリル本体３１と，ドリル本体３１の外側に当該ドリル本体３１と一体に設けられて，当該ドリル本体３１とともに回転するガイドパイプ３５とを有している。このガイドパイプ３５の上端縁部には，複数の切り上げ錐３６が装着されている。切り上げ錐３６については後述する。
【００２３】
そして，この掘削工法では，掘削ステップ（Ｓ１２）と，回収ステップ（Ｓ３２）とが行われる。掘削ステップ（Ｓ１２）では，回転手段３０によってドリル２０を回転させることで，穴を形成する。回収ステップ（Ｓ３２）では，掘削ステップ（Ｓ１２）で形成した穴の底部にあるドリル２０を回収する。これにより，ガイドパイプ３５は形成した穴の壁面に沿って移動することになる。
【００２４】
ただし，この回収ステップ（Ｓ３２）は，回転手段３０によってドリル２０を回転させることで，複数の切り上げ錐３６を回転させる切り上げ錐回転ステップを含む。これにより，回転させた複数の切り上げ錐３６によって穴の壁面を削る。この穴の壁面を削り取る動作は，ガイドパイプ３５の移動にともなって行われることとなる。そして，穴の壁面に再付着している土砂なども削り取られ，その結果，脱落することになる。したがって，この穴にコンクリートなどの硬化材料を打設することで杭状物を作成した場合，その杭状物は，穴の壁面に対する定着性が高まることになる。特に，建築物の支持杭や摩擦杭を作成する場合には，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭や摩擦杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００２５】
また，本発明の別の側面は，基本的には，杭状物施工方法に関する。杭状物施工方法では，上述した掘削方法によって形成された穴に硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する。なお，必要に応じて芯材（たとえばＨ鋼杭）をさらに用いてもよい。
【００２６】
そして，本発明の杭状物施工方法では，上記第２の側面に係る掘削方法の各ステップと，液体循環ステップ（Ｓ１２）と，硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，硬化ステップ（Ｓ３４）とがさらに行われる。液体循環ステップ（Ｓ１２）を行うために，ドリル２０の内部には，上端から下端までをつなぐ貫通路２８が設けられる。
【００２７】
液体循環ステップ（Ｓ１２）では，上述した掘削ステップ（Ｓ１２）における掘削中に，ドリル２０によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる。このために，この液体循環ステップ（Ｓ１２）では，液体供給ステップと，液体回収ステップとが行われる。液体供給ステップでは，ドリル２０の貫通路２８を用いて当該ドリル２０によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する。液体回収ステップでは，穴の底面に供給された液体を，ドリル２０の外周面と当該ドリル２０によって形成された穴の壁面との間から回収する。このようにすることで，ドリル２０によって形成された穴を洗浄する。
【００２８】
硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，上記掘削ステップ（Ｓ１２）後に，ドリル２０の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を，ドリル２０によって形成された穴に充填する。これにより，硬化材料の充填を，洗浄された穴の底面から行うことができる。なお，硬化材料の排出は，ドリル２０の貫通路２８を用いて行われる。また，硬化材料の排出は，ドリル２０を鉛直上方に引き上げながら，行われる。硬化ステップ（Ｓ３４）では，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で穴に充填した硬化材を養生させて硬化させる。これにより，杭状物が作成される。この杭状物施工方法によれば，硬化材料の充填が，穴を洗浄した後に行われるので，杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性が高まることになる。特に，杭状物を建築物の支持杭や摩擦杭とする場合，硬化材料を打設した後であってその硬化材料が完全に硬化する前に，芯材（たとえばＨ鋼杭）を硬化材料に埋設する。このように支持杭や摩擦杭を作成することで，建築物をしっかりと支持することができる。
【００２９】
また，上記杭状物施工方法において，上記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，袋投入ステップ（Ｓ２８）と，圧送ステップ（Ｓ３０）とがさらに行われることが好ましい。ここで，袋投入ステップ（Ｓ２８）では，貫通路２８の上端から，当該貫通路２８の断面を満たす大きさの袋形状物４０が貫通路２８に投入される。圧送ステップ（Ｓ３０）では，投入された袋形状物４０の上方に硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに袋形状物４０が貫通路２８内で圧送される。そして，貫通路２８の下端から袋形状物４０が排出されると，ドリル２０によって形成された穴の底面から硬化材料が充填されることとなる。
【００３０】
このようにすることで，貫通路２８に液体が満たされていたとしてその液体を，袋形状物４０を用いて，貫通路２８の下端から排出することができる。つまり，貫通路２８に満たされている液体を排除した直後に硬化材料を充填することができる。このため，硬化材料が，貫通路２８に満たされている液体と混じり合うことを防止することができる。このため，この穴に作成した杭状物は，穴の底面及び壁面に対する定着性がさらに高まることになる。
【００３１】
さらに，上記杭状物施工方法において，圧送ステップ（Ｓ３０）で，袋破損ステップが行われる。このために，ドリル２０の貫通路２８の下端には，貫通路２８に露出する突起２９が設けられる。そして，袋破損ステップでは，貫通路２８内で圧送される袋形状物４０を上記突起２９により破損させる。つまり，袋形状物４０は，圧送するだけで突起２９により容易に破損されるのでその手間がかからない。ここで，袋形状物４０の内部には，予め，上記硬化材料と同じ硬化材料又は上記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料を充填しておく。そうすることにより，袋形状物４０が破損すると，袋形状物４０に充填されていた硬化材料は，ドリル２０によって形成された穴の底面の近傍において，拡散されることになる。これにより，袋形状物４０の容積を無駄にすることなく，有効に活用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の側面に係る掘削方法によれば，穴の底面を円錐形から水平な面にするので，穴の底面が平坦になる。また，本発明の杭状物施工方法によれば，底面が平坦な穴に杭状物を作成するので，その杭状物の下部の安定性が，穴の底面が円錐形である場合よりも，高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭として好適に用いることができる。
【００３３】
本発明の第２の側面に係る掘削方法によれば，複数の切り上げ錐３６を回転させて穴の壁面を削ることで，穴の壁面に再付着している土砂などを壁面から脱落させる。また，本発明の杭状物施工方法によれば，土砂などを壁面から脱落させた穴に杭状物を作成するので，その杭状物は，穴の壁面に対する定着性が高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭や摩擦杭として好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下，図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。しかしながら，以下説明する形態はある例であって，当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。
【００３５】
図１は，本発明の掘削方法を含む杭状物施工方法の手順を示す工程図（フローチャート）である。図２は，掘削装置（ボーリングマシン）１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削して穴を形成している状態にあるときの掘削現場の様子を示す図である。図３は，図２に示すドリル２０の構成を示す図である。
【００３６】
本態様では，杭状物施工方法により，建築物の支持杭又は摩擦杭を作成する。本態様の杭状物施工方法は，図１に示すように，掘削装置設置ステップ（Ｓ１０）と，液体循環開始ステップ（Ｓ１２）と，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，回転方向逆転ステップ（Ｓ１６）と，第２掘削ステップ（Ｓ１８）と，液体循環停止ステップ（Ｓ２０）と，液体回収ステップ（Ｓ２２）と，液体循環装置撤去ステップ（Ｓ２４）と，硬化材圧送装置設置ステップ（Ｓ２６）と，袋形状物投入ステップ（Ｓ２８）と，硬化材料の圧送・充填ステップ（Ｓ３０）と，第３掘削ステップ（Ｓ３２）と，芯材建て込みステップ（Ｓ３４）と，硬化材養生ステップ（Ｓ３６）と，硬化材圧送装置・掘削装置撤去ステップ（Ｓ３８）とを含んでいる。ここで，本発明の第１の側面に係る掘削方法は，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，回転方向逆転ステップ（Ｓ１６）と，第２掘削ステップ（Ｓ１８）とを少なくとも含むものである。また，本発明の第２の側面に係る掘削方法は，第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，第３掘削ステップ（Ｓ３２）とを少なくとも含むものである。
【００３７】
まず，掘削装置設置ステップ（Ｓ１０）では，図２に示すように，掘削装置１０を設置する。具体的には，地面を被掘削面とし，クレーン１に回転手段３０を固定する。なお，回転手段３０を地面に設置してもよい。続いて，回転手段３０の上方にドリル保持機構３を設置する。ドリル保持機構３としては，スイベルジョイント３ｂがある。続いて，ドリル保持機構３にドリル２０を吊り下げるようにして固定する。吊り下げたドリル２０を回転手段３０の中央部に設けられた貫通孔に通すことで，ドリル２０を回転手段３０に装着する。そして，ドリル２０の上端に液体供給機構５を接続するとともに，液体回収機構７の回収用ホース８の一端が，ドリル２０によって形成される穴に差し込まれるように，対応する位置に配置する。
【００３８】
ここで，ドリル２０は，図３に示すように，ドリル本体３１と，ドリルビット２１と，ガイドパイプ３５とを有している。ドリル本体３１は，たとえば直径９０ｍｍの円筒状の部材であり，内部に貫通路２８が形成されている。ドリルビット２１は，ドリル本体３１の下端に取り付けられるプレート状の部材であり，たとえば旋回したときに直径が３００ｍｍ〜８００ｍｍの範囲を掘削するように取り付けられている。本態様では，ドリルビット２１は，図４の底面図に示すように，プレート状のウイングビット２１ａ，２１ｂを２枚含んで構成されている。なお，ドリルビット２１は，３枚（３翼）又はそれ以上のウイングビットを含むものであってもよい。各ウイングビットは，後述する外形変形機構２３を含んでいる。ウイングビット２１ａ，２１ｂには，それぞれ，複数のメタルビット（メタル歯）２２，２２’がたとえばシースを介して埋め込まれている。メタルビット２２とメタルビット２３とは異なる場所に設けられており，詳細については後述するが，外形変形機構２３の動作に応じて，少なくとも一方が被掘削面に当たるようになっている。なお，メタルビットは，シースを介して埋め込まれていなくてもよく，たとえばメタル溶着によって直接的にウイングビットに形成してもよい。ガイドパイプ３５は，ドリル本体３１の外周面と，ドリル２０によって形成される穴の壁面との間に配置された状態でドリル本体３１に固定される。したがって，回転手段３０によってドリル本体３１を回転させると，ドリル本体３１とともにガイドパイプ３５とドリルビット２１も回転する。
【００３９】
回転手段３０は，ドリル２０のドリル本体３１を回転させるためのものである。本態様では，回転手段３０は，ドリル２０の回転方向を正転方向と逆転方向との間で切替えるための回転方向切替機構３２をさらに含む。回転方向切替機構３２については後で詳細に説明する。
【００４０】
ドリル保持機構３は，ドリル２０の荷重を上方から受けるための機構である。具体的には，ドリル２０を鉛直方向上下に移動させるための上下移動機構３ａと，上下移動機構３ａに固定され，ドリル２０を吊り下げるためのスイベルジョイント３ｂとを有している。スイベルジョイント３ｂは，吊具を介して上下移動機構３ａに固定されてもよい。スイベルジョイント３ｂは，ドリル本体３１の貫通路２８につながる貫通路を有するホース接続部３ｃを有する。
【００４１】
液体供給機構５は，安定液を貯めるための安定液槽５ａと，安定液槽５ａから安定液を取り出すための高揚程のサンドポンプ５ｂと，サンドポンプ５ｂとスイベルジョイント３ｂのホース接続部３ｃとに接続される供給用ホース５ｃとを備えている。ここで，安定液とは，液体であり，たとえば，容易に入手できる水である。この安定液は，掘削をスムーズに行うために用いられ，かつ，ドリル２０によって形成された穴を洗浄するために用いられる。液体回収機構７は，回収用ホース８と，回収用ホース８の一端に接続されたサクションポンプ（サンドポンプ）７ａとを少なくとも含んでいる。液体回収機構７は，さらに，固液分離装置（たとえばマッドスクリーン）や沈殿槽を含んでもよい（図示せず）。この場合，固液分離装置は，サクションポンプ７ａに接続され，サクションポンプ７ａで回収した液体から，液体とともに流入したスライムを排土として除去して，液体を取り出す。沈殿槽には，固液分離装置が取り出した液体又はサクションポンプ７ａで回収した液体が流れこむようになっており，ここで，液体とともに流入した固体が沈殿するようになっている。沈殿槽の上澄み部分やサクションポンプ７ａで回収した液体は，最終的には，液体供給機構５の安定液槽５ａに流れ込むようになっている。
【００４２】
続いて，液体循環開始ステップ（Ｓ１２）では，まず，安定液をドリル２０の上端にあるホース接続部３ｃを介してドリル本体３１の貫通路２８に供給する。これにより，ドリル２０の下端から安定液が排出される。また，ドリル２０の下端から排出された安定液は，排出された勢い（管外流速）によって，ドリル本体３１の側面と穴の壁面との間を通り，穴の外部へと向かって移動する。このとき，安定液とともに，掘削によって生じた土砂（スライム）も移動する。続いて，スライムを含有した液体は，穴に差し込まれた回収用ホース８を通ってサクションポンプにより回収される。その後，スライムを含有した安定液は，液体回収機構７内又は安定液槽５ａ内で液体（安定液）と固体（スライム）とに分離され，安定液が取り出される。そして，この安定液は，液体供給機構５で再利用される。すなわち，安定液は，ドリル本体３１の貫通路２８と，ドリル本体３１と穴の間とを循環することになる（正循環方式）。
【００４３】
液体循環開始ステップ（Ｓ１２）で安定液の循環を開始したら，ドリル２０を用いた掘削を行う（第１掘削ステップ：Ｓ１４）。このときのドリルビット２１の外形は，図３に示すように，下端に向かうにつれて先細りとなる円錐形（第１外形）をなしている。このとき，メタルビット２２が被掘削面に当たるように露出している。このような外形のドリルビット２１を用いることで，固い地盤にあたっても先端の頂部で掘削できるとともに，掘削により生じた土砂を上方へとかき出しながら掘削することができる。そして，このとき形成される穴の底面の形状も円錐形となる。そして，ドリルビット２１の先端が目的とする深度に到達したら，ドリル２０の回転を停止させる。目的とする深度は，たとえば，建築物用の支持杭を作成する場合，地面から強固な地盤までの距離に設定される。
【００４４】
ドリル２０の回転を停止させたら，回転手段３０の回転方向切替機構３２により，ドリル２０の回転方向を正転方向から逆転方向に変更する（回転方向逆転ステップ：Ｓ１６）。そして，本態様では，このドリル２０の回転方向の逆転に伴って，ドリルビット２１の外形が，図３に示した円錐形から，図５に示すような外形（第２外形）に変更されるようになっている。図５に示すように，変更後の外形では，下端が水平な面をなしている（フラット・ボトム・ビット）。
【００４５】
このようなドリルビット２１の外形変更は，ドリルビット２１に設けた外形変更機構２３により実現される。外形変更機構２３は，たとえば，回転手段３０の回転方向切替機構３２によるドリル２０の回転方向の切替えに連動して外形を変更するものである。すなわち，ドリルビット２１には，少なくとも，回転方向切替機構３２の動作に連動する連動部材が設けられている。連動部材はたとえばヒンジであり，このヒンジは，ドリルビット２１の各ウイングビットを構成する上部と下部とを互いに回転可能に接続するものである。ここで，ウイングビットの上部は，ドリル本体３１に固定されているので，下部がヒンジを軸にして回転することにより，外形の変更が達成される。図５には，ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部が略水平となるまで回転した後の状態が示されている。このようにして，各ウイングビットが回転することで，複数のメタルビット２２のうち少なくとも一部のメタルビット２２が被掘削面に当たらないように移動するとともに，複数のメタルビット２２’が被掘削面に当たるように露出することになる。図５に示すように，複数のメタルビット２２’は，各ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部の側面に設けられている。これにより，ドリル２０は，被掘削面を，水平な面となるように掘削することができる。
【００４６】
なお，上記態様では，ドリルビット２１の外形変更機構２３は，回転手段３０の回転方向切替機構３２によるドリル２０の回転方向の切替えに連動して外形を変更するものであるとしたが，ドリル２０の回転方向によって被掘削面への当たり方が変わることに起因して生じる圧力の大きさ及び方向にしたがって動作するものであってもよい。これによってもドリルビット２１は外形を変更することが可能である。
【００４７】
そして，各ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部が略水平となることで被掘削面に露出したメタルビット２２’を用いて掘削を行う（第２掘削ステップ：Ｓ１８）。ここで，掘削するために，回転手段３０は，ドリル２０を逆転方向に回転させている。また，各ウイングビット２１ａ，２１ｂの下部が略水平となっているため，ドリルビット２１の外形は，少なくとも下端が水平な面となっている。このため，ドリルビット２１は，円錐形の底面が水平な面（平坦）となるように掘削することになる。
【００４８】
そして，第２掘削ステップが終了したら，ドリル２０の回転を停止させるとともに，安定液の循環を停止させる（液体循環停止ステップ：Ｓ２０）。具体的には，安定液の供給を停止する。そして，ドリル２０の側面と穴の壁面に満たされている安定液を，液体回収機構７を用いて回収用ホース８で可能な限り回収する（液体回収ステップ：Ｓ２２）。ここでは，安定液が，ドリル本体３１の貫通路２８内やドリル本体３１と穴の壁面との間に残存してもよい。その後，液体循環装置の一部を撤去する（液体循環装置撤去ステップ：Ｓ２４）。具体的には，ホース接続部３ｃから供給用ホース５ｃを取り外したり，回収用ホース８を穴から引き上げたりする。
【００４９】
次に，図６に示す硬化材圧送装置４１を設置する（硬化材圧送装置設置ステップ：Ｓ２６）。図６は，硬化材圧送装置４１と，ドリル本体３１との関係を説明するための図である。
【００５０】
図６に示すように，硬化材圧送装置４１は，硬化材料（たとえば固化材）を硬化しないように保持する固化材プラント４２と，固化材プラント４２に接続された加圧ポンプ４４と，加圧ポンプ４４とホース接続部３ｃとの間を接続する高圧ホース４６とを有している。そして，硬化材圧送装置４１の高圧ホース４６をホース接続部３ｃに接続すれば，硬化材料を供給する準備が整うことになる。
【００５１】
ここで，硬化材料の供給の開始に先立って，まず，ホース接続部３ｃの貫通路の上端から当該ドリル本体３１の貫通路２８へと，図６に示す袋形状物４０を投入する（袋形状物投入ステップ：Ｓ２８）。ここで，袋形状物４０は，ドリル本体３１の貫通路２８の断面を満たす大きさを有するものであり，たとえば，弾力性を有する材料を円筒状に成形することで作成できる。本態様では，袋形状物４０の内部には，上記硬化材料と同じ硬化材料又は上記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料が充填されている。
【００５２】
続いて，硬化材圧送装置４１の高圧ホース４６をホース接続部３ｃに接続し，袋形状物投入ステップ（Ｓ２８）で投入した袋形状物４０の上方に硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに袋形状物４０をドリル本体３１の貫通路２８内で圧送する（硬化材料の圧送・充填ステップ：Ｓ３０）。このようにすることで，袋形状物４０は，ドリル本体３１の貫通路２８に満たされている安定液をドリル本体３１の貫通路２８の下端から排出することになる。また，安定液に続いて袋形状物４０がドリル本体３１の貫通路２８の下端から排出されると，硬化材圧送装置４１からの硬化材料もドリル本体３１の貫通路２８の下端から排出されることになる。これにより，硬化材料は，ドリル２０によって形成された穴の底面から隙間なく充填することができる。
【００５３】
ここで，ドリル本体３１の貫通路２８の下端には，当該貫通路２８に露出するように突出する突起２９が設けられている（図６参照）。このため，袋形状物４０は，圧送された結果，ドリル本体３１の貫通路２８の下端に到達すると，突起２９によって破損し，当該袋形状物４０に充填されていた硬化材料が，ドリル２０によって形成された穴の底面の近傍において，拡散することとなる。これにより，袋形状物４０の容積を無駄にすることなく，有効に活用することができる。また，袋形状物４０は，圧送するだけで突起２９により容易に破損されるようになっているため，その手間がかからない。
【００５４】
その後も硬化材料の圧送を続けることで，硬化材料は穴を底面から順次埋めていくことになる。特に，本態様では，第２掘削ステップ（Ｓ１８）において，穴の底面を平坦にしているので，硬化材料の充填が確実に行われる。そして，この硬化材料の充填は，硬化材料の充填量（注入量）に応じて，ドリル２０の回収（引き上げ）を行いながら行われる。これにより，ドリル２０が硬化材料によって埋まるのを防止することができる。このとき，本態様では，回収されるドリル２０を，必要に応じて回転させて，複数の切り上げ錐（クラウンビット）３６を回転させる。切り上げ錐３６は，ガイドパイプ３５の上端縁部に装着されている（図３参照）。ガイドパイプ３５は，穴の壁面に沿って移動するものであるため，切り上げ錐３６が回転すると，穴の壁面が削り取られることとなる（第３掘削ステップ：Ｓ３２）。
【００５５】
このようにして，穴の壁面を削り取りながら，硬化材料の充填を行い，硬化材料の充填が完了したら，硬化材料が完全に硬化する前に，芯材を建て込む（芯材建て込みステップ：Ｓ３４）。芯材としては，Ｈ鋼杭や鉄筋篭を用いることができる。ここで，芯材は，硬化材料の充填後に建て込まれるので，芯材の表面が硬化材料に接触しやすい。このため，硬化材料の充填前に行うよりも，充填後に行った方が，芯材と硬化材料との間の定着が確実に行われる。また，芯材の建て込みを硬化材料の充填前に行った場合，芯材と穴の壁面や底面との間に，硬化材料が充填されないデッドスペースが生じる可能性があるが，本態様では，そのような可能性をなくすことができる。なお，穴を複数形成する場合には，全ての穴に芯材を建て込む必要はなく，所定の間隔で芯材の建て込みを行えばよい。
【００５６】
そして，芯材の建て込みが完了したら，硬化材圧送装置４１による硬化材料の圧送を停止する。その後，充填した硬化材料を養生させることで硬化させるとともに（硬化材養生ステップ：Ｓ３６），必要ではなくなった硬化材圧送装置４１と掘削装置１０を撤去する（硬化材圧送装置・掘削装置撤去ステップ：Ｓ３８）。硬化材料が硬化すると，穴の壁面及び底面と，硬化材料と，芯材とが互いに定着し合い，所望の杭状物が作成される。
【００５７】
以上詳細に説明したように，本態様では，第２掘削ステップにおいて，穴の底面を円錐形から水平な面にするので（ステップＳ１８），穴の底面が平坦になる。そして，底面が平坦な穴に硬化材料を充填して（ステップＳ３０），杭状物を作成するので，その杭状物の下部の安定性が，穴の底面が円錐形である場合よりも，高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭として好適に用いることができる。そして，杭状物を建築物の支持杭として用いた場合，建築物からの全荷重を，穴の底面を介して地中の強固な地盤で受けることができる。すなわち，支持杭として信頼度の高いものを提供することができる。また，穴の底面を平坦にした後に，硬化材料の充填を行うので，さらには，硬化材料の充填後に芯材の建て込み（ステップＳ３４）を行うので，穴の底部のデッドスペースに硬化材料が充填されない可能性を排除することができる。
【００５８】
また，上述した態様では，穴を形成した後に，第３掘削ステップにおいて，複数の切り上げ錐３６を回転させて穴の壁面を削ることで（ステップＳ３２），穴の壁面に再付着している土砂などを壁面から脱落させることができる。そして，土砂などを壁面から脱落させた穴に，硬化材料を充填して（ステップＳ３０），杭状物を作成するので，その杭状物は，穴の壁面に対する定着性が高まることになる。このような杭状物は，建築物の支持杭や摩擦杭として好適に用いることができる。また，硬化材料の充填後に芯材の建て込み（ステップＳ３４）を行うので，先に建て込まれた芯材と穴の壁面との間のデッドスペースに硬化材料が充填されない可能性を排除することができる。
【００５９】
また，穴の底面を水平にすることと，穴の壁面を削り取ることとは，別々のステップで実行されるため，上述した態様で説明したように，１回の杭状物施工方法において双方を実施できる。つまり，本発明の第１の側面に係る掘削方法と，本発明の第２の側面に係る掘削方法とは組み合わせて実施することができる。ここで，上述した態様では，硬化材料を穴の底面から充填していくので，穴の壁面を削りとっても，穴の底面にまで脱落することはない。そして，この場合，杭状物の下部の安定性と，杭状物の，穴の壁面に対する定着性とを兼ね備えた杭状物を提供することができる。
【００６０】
また，本態様によれば，硬化材料として，固化材を用いた場合，固化材には，土砂が含まれていないので，固化材を穴に注入した後に芯材を建て込むことが可能である。ここで，従来では，芯材を建て込んだ後に，モルタルを穴に注入する必要があったが，本発明では，手順を逆にすることができる。つまり，モルタルの注入時に芯材がじゃまとなるという問題が解決される。また，芯材と穴との間のデッドスペースに泥水が溜まり，固化材を注入しても，泥水を穴の底面から上方へと順次押し出すことができずに，固化材と泥水とが混じり合い，その結果，杭状物の信頼度が低下するという問題も解決される。また，従来の工法では，穴に満たされている安定液（泥水）の放置時間が長くなり，スライムが穴の底面や壁面に沈殿又は付着しやすいという問題があったが，上述した態様では，速やかに硬化材料を充填でき，かつ上記第３掘削ステップ（Ｓ３２）で穴の壁面を削るので，従来の問題を解決することができる。したがって，本発明によれば，従来の工法よりも，建築物用の支持杭として信頼度の高いものを提供することができる。
【００６１】
なお，上述した態様では，安定液の循環を行ったが，ドリル２０の貫通路２８の洗浄及び穴の洗浄の必要性がない場合には，安定液の循環を行わなくてもよい。すなわち，本発明では，安定液の循環を行わない場合であっても十分な作用効果を奏することができる。
【００６２】
また，上述した態様では，ドリルビット２１の外形を第１外形と第２外形との間で変更可能であるとした。ここで，ドリルビット２１の下部を上部から脱着可能な構成にしてもよい。この場合，下部が外れたときにメタルビット２２’が露出するように構成する。なお，外れた下部は，ワイヤーなどで回収できるようにしてもよい。又は，ワイヤーなどを用いて遠隔的に，外れた先端部を元の位置に戻すことができるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る掘削方法は，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する技術分野に利用できる。また，本発明に係る杭状物施工方法は，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成し，形成した穴に硬化材料を充填して杭状物を作成する技術分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は，本発明の掘削方法を含む杭状物施工方法の手順を示す工程図である。
【図２】図２は，掘削装置１０のドリル２０を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削して穴を形成している状態にあるときの掘削現場の様子を示す図である。
【図３】図３は，図２に示すドリル２０の構成を示す側面図である。
【図４】図４は，図３に示すドリルビット２１の底面図である。
【図５】図５は，図３に示すドリルビット２１の外形が変更されたときを説明するためのドリルビット２１の側面図である。
【図６】図６は，硬化材圧送装置４１と，ドリル本体３１との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ クレーン
３ ドリル保持機構
３ａ 上下移動機構
３ｂ スイベルジョイント
３ｃ ホース接続部
５ 液体供給機構
５ａ 安定液槽
５ｂ サンドポンプ
５ｃ 供給用ホース
７ 液体回収機構
７ａ サクションポンプ（サンドポンプ）
８ 回収用ホース
１０ 掘削装置（ボーリングマシン）
２０ ドリル
２１ ドリルビット
２１ａ，２１ｂ ウイングビット
２２，２２’ メタルビット（メタル歯）
２３ 外形変更機構
２８ 貫通路
２９ 突起
３０ 回転手段
３１ ドリル本体
３２ 回転方向切替機構
３５ ガイドパイプ
３６ 切り上げ錐
４０ 袋形状物
４１ 硬化材圧送装置
４２ 固化材プラント
４４ 加圧ポンプ
４６ 高圧ホース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削装置（１０）のドリル（２０）を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法であって，
前記ドリル（２０）は，前記被掘削面に当たるドリルビット（２１）を含み，
前記ドリルビット（２１）は，下端に向かうにつれて先細りとなる形状をなす第１外形と，下端が水平な面をなす第２外形との間で外形を変更可能に構成されており，
前記方法は，
前記ドリルビット（２１）が前記第１外形をとるときに，前記ドリルビット（２１）を用いて，前記被掘削面を掘削する第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，
前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）後に，前記ドリルビット（２１）の外形を，前記第１外形から前記第２外形に変更する外形変更ステップ（Ｓ１６）と，
前記ドリルビット（２１）が前記第２外形をとるときに，前記ドリルビット（２１）を用いて，前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）で形成した掘削面をさらに掘削する第２掘削ステップ（Ｓ１８）と
を有し，
これにより，前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）において，底面が円錐形の穴を形成し，前記第２掘削ステップ（Ｓ１８）において，前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）で形成した穴の底面を水平にする，
掘削工法。
【請求項２】
前記掘削装置（１０）は，前記ドリル（２０）を回転させる回転手段（３０）を含み，
前記回転手段（３０）は，前記ドリル（２０）の回転方向を，正転方向と逆転方向とで切替える回転方向切替機構（３２）を含み，
前記ドリルビット（２１）は，前記回転方向切替機構（３２）による前記ドリル（２０）の回転方向の切替えに連動して外形を変更する外形変更機構（２３），又は，前記ドリル（２０）の回転方向によって前記被掘削面への当たり方が変わることに起因して生じる圧力の大きさ及び方向にしたがって外形を変更する外形変更機構（２３）を含み，
前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）では，前記回転手段（３０）により前記ドリル（２０）を正転方向に回転させ，
前記外形変更ステップ（Ｓ１６）は，前記回転方向切替機構（３２）が前記ドリル（２０）の回転方向を前記正転方向から前記逆転方向に切替えるステップを含み，これにより，前記ドリル（２０）の外形が，前記第１外形から前記第２外形に変更される，
請求項１に記載の掘削方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の掘削方法によって形成された穴に，硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する杭状物施工方法であって，
前記ドリル（２０）は，上端から下端までをつなぐ貫通路（２８）を内部に有し，
前記方法は，
前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）及び前記第２掘削ステップ（Ｓ１８）における掘削中に，前記ドリル（２０）によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる液体循環ステップ（Ｓ１２）と，
前記第２掘削ステップ（Ｓ１８）後に，前記ドリル（２０）の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を前記ドリル（２０）によって形成された穴に充填する硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で前記穴に充填した硬化材料を養生させて硬化させる硬化ステップ（Ｓ３４）と
をさらに含み，
前記液体循環ステップ（Ｓ１２）は，
前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて当該ドリル（２０）によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する液体供給ステップと，
前記穴の底面に供給された液体を，前記ドリル（２０）の外周面と当該ドリル（２０）によって形成された穴の壁面との間から回収する液体回収ステップと
を含み，
これにより，前記液体循環ステップ（Ｓ１２）では，前記ドリル（２０）によって形成された穴を洗浄し，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，
前記ドリル（２０）を鉛直上方に引き上げながら，前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて前記ドリル（２０）の下端から前記硬化材料を排出することで，前記硬化材料の充填を前記洗浄された穴の底面から行う，
杭状物施工方法。
【請求項４】
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）の上端から，当該貫通路（２８）の断面を満たす大きさの袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）に投入する袋投入ステップ（Ｓ２８）と，
前記袋投入ステップ（Ｓ２８）で投入された前記袋形状物（４０）の上方に前記硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに前記袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）内で圧送する圧送ステップ（Ｓ３０）と
を含み，
これにより，前記圧送ステップ（Ｓ３０）では，前記袋形状物（４０）を用いて，前記貫通路（２８）に満たされている液体を前記貫通路（２８）の下端から排出するとともに，前記貫通路（２８）の下端から前記袋形状物（４０）が排出されることで，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面から前記硬化材料を充填する，
請求項３に記載の杭状物施工方法。
【請求項５】
前記ドリル（２０）は，前記貫通路（２８）の下端に設けられかつ前記貫通路（２８）に露出する突起（２９）を有し，
前記袋形状物（４０）は，内部に，前記硬化材料と同じ硬化材料又は前記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料が充填されており，
前記圧送ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）内で圧送される前記袋形状物（４０）を前記突起（２９）により破損させる袋破損ステップをさらに含み，
これにより，前記袋形状物（４０）に充填されていた硬化材料を，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面の近傍において，拡散させる，
請求項４に記載の杭状物施工方法。
【請求項６】
掘削装置（１０）のドリルを用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法であって，
前記掘削装置（１０）は，
前記ドリル（２０）を中心軸の周りに回転させる回転手段（３０）を含み，
前記ドリル（２０）は，
前記回転手段（３０）よって回転されるドリル本体（３１）と，
前記ドリル本体（３１）の外側に当該ドリル本体（３１）と一体に設けられて，当該ドリル本体（３１）とともに回転するガイドパイプ（３５）と
を有し，
前記ガイドパイプ（３５）の上端縁部には，
複数の切り上げ錐（３６）が装着されており，
前記方法は，
前記回転手段（３０）によって前記ドリル（２０）を回転させることで，穴を形成する掘削ステップ（Ｓ１２）と，
前記掘削ステップ（Ｓ１２）で形成した穴の底部にある前記ドリル（２０）を回収する回収ステップ（Ｓ３２）と
を有し，
前記回収ステップ（Ｓ３２）は，
前記回転手段（３０）によって前記ドリル（２０）を回転させることで，前記複数の切り上げ錐（３６）を回転させる切り上げ錐回転ステップ
を含み，
これにより，前記回収ステップ（Ｓ３２）において前記ガイドパイプ（３５）を前記掘削ステップ（Ｓ１２）で形成した穴の壁面に沿って移動させるとともに，前記切り上げ錐回転ステップにおいて回転させた前記複数の切り上げ錐（３６）によって，前記穴の壁面を削る，
掘削工法。
【請求項７】
請求項６に記載の掘削方法によって形成された穴に，硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する杭状物施工方法であって，
前記ドリル（２０）は，上端から下端までをつなぐ貫通路（２８）を内部に有し，
前記方法は，
前記掘削ステップ（Ｓ１２）における掘削中に，前記ドリル（２０）によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる液体循環ステップ（Ｓ１２）と，
前記掘削ステップ（Ｓ１２）後に，前記ドリル（２０）の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を前記ドリル（２０）によって形成された穴に充填する硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で前記穴に充填した硬化材料を養生させて硬化させる硬化ステップ（Ｓ３４）と
をさらに含み，
前記液体循環ステップ（Ｓ１２）は，
前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて当該ドリル（２０）によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する液体供給ステップと，
前記穴の底面に供給された液体を，前記ドリル（２０）の外周面と当該ドリル（２０）によって形成された穴の壁面との間から回収する液体回収ステップと
を含み，
これにより，前記液体循環ステップ（Ｓ１２）では，前記ドリル（２０）によって形成された穴を洗浄し，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，
前記回収ステップ（Ｓ３２）で前記ドリル（２０）を鉛直上方に引き上げながら，前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて前記ドリル（２０）の下端から前記硬化材料を排出することで，前記硬化材料の充填を前記洗浄された穴の底面から行う，
杭状物施工方法。
【請求項８】
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）の上端から，当該貫通路（２８）の断面を満たす大きさの袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）に投入する袋投入ステップ（Ｓ２８）と，
前記袋投入ステップ（Ｓ２８）で投入された前記袋形状物（４０）の上方に前記硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに前記袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）内で圧送する圧送ステップ（Ｓ３０）と
を含み，
これにより，前記圧送ステップ（Ｓ３０）では，前記袋形状物（４０）を用いて，前記貫通路（２８）に満たされている液体を前記貫通路（２８）の下端から排出するとともに，前記貫通路（２８）の下端から前記袋形状物（４０）が排出されることで，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面から前記硬化材料を充填する，
請求項７に記載の杭状物施工方法。
【請求項９】
前記ドリル（２０）は，前記貫通路（２８）の下端に設けられかつ前記貫通路（２８）に露出する突起（２９）を有し，
前記袋形状物（４０）は，内部に，前記硬化材料と同じ硬化材料又は前記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料が充填されており，
前記圧送ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）内で圧送される前記袋形状物（４０）を前記突起（２９）により破損させる袋破損ステップをさらに含み，
これにより，前記袋形状物（４０）に充填されていた硬化材料を，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面の近傍において，拡散させる，
請求項８に記載の杭状物施工方法。
【請求項１】
掘削装置（１０）のドリル（２０）を用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法であって，
前記ドリル（２０）は，前記被掘削面に当たるドリルビット（２１）を含み，
前記ドリルビット（２１）は，下端に向かうにつれて先細りとなる形状をなす第１外形と，下端が水平な面をなす第２外形との間で外形を変更可能に構成されており，
前記方法は，
前記ドリルビット（２１）が前記第１外形をとるときに，前記ドリルビット（２１）を用いて，前記被掘削面を掘削する第１掘削ステップ（Ｓ１４）と，
前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）後に，前記ドリルビット（２１）の外形を，前記第１外形から前記第２外形に変更する外形変更ステップ（Ｓ１６）と，
前記ドリルビット（２１）が前記第２外形をとるときに，前記ドリルビット（２１）を用いて，前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）で形成した掘削面をさらに掘削する第２掘削ステップ（Ｓ１８）と
を有し，
これにより，前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）において，底面が円錐形の穴を形成し，前記第２掘削ステップ（Ｓ１８）において，前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）で形成した穴の底面を水平にする，
掘削工法。
【請求項２】
前記掘削装置（１０）は，前記ドリル（２０）を回転させる回転手段（３０）を含み，
前記回転手段（３０）は，前記ドリル（２０）の回転方向を，正転方向と逆転方向とで切替える回転方向切替機構（３２）を含み，
前記ドリルビット（２１）は，前記回転方向切替機構（３２）による前記ドリル（２０）の回転方向の切替えに連動して外形を変更する外形変更機構（２３），又は，前記ドリル（２０）の回転方向によって前記被掘削面への当たり方が変わることに起因して生じる圧力の大きさ及び方向にしたがって外形を変更する外形変更機構（２３）を含み，
前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）では，前記回転手段（３０）により前記ドリル（２０）を正転方向に回転させ，
前記外形変更ステップ（Ｓ１６）は，前記回転方向切替機構（３２）が前記ドリル（２０）の回転方向を前記正転方向から前記逆転方向に切替えるステップを含み，これにより，前記ドリル（２０）の外形が，前記第１外形から前記第２外形に変更される，
請求項１に記載の掘削方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の掘削方法によって形成された穴に，硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する杭状物施工方法であって，
前記ドリル（２０）は，上端から下端までをつなぐ貫通路（２８）を内部に有し，
前記方法は，
前記第１掘削ステップ（Ｓ１４）及び前記第２掘削ステップ（Ｓ１８）における掘削中に，前記ドリル（２０）によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる液体循環ステップ（Ｓ１２）と，
前記第２掘削ステップ（Ｓ１８）後に，前記ドリル（２０）の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を前記ドリル（２０）によって形成された穴に充填する硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で前記穴に充填した硬化材料を養生させて硬化させる硬化ステップ（Ｓ３４）と
をさらに含み，
前記液体循環ステップ（Ｓ１２）は，
前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて当該ドリル（２０）によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する液体供給ステップと，
前記穴の底面に供給された液体を，前記ドリル（２０）の外周面と当該ドリル（２０）によって形成された穴の壁面との間から回収する液体回収ステップと
を含み，
これにより，前記液体循環ステップ（Ｓ１２）では，前記ドリル（２０）によって形成された穴を洗浄し，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，
前記ドリル（２０）を鉛直上方に引き上げながら，前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて前記ドリル（２０）の下端から前記硬化材料を排出することで，前記硬化材料の充填を前記洗浄された穴の底面から行う，
杭状物施工方法。
【請求項４】
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）の上端から，当該貫通路（２８）の断面を満たす大きさの袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）に投入する袋投入ステップ（Ｓ２８）と，
前記袋投入ステップ（Ｓ２８）で投入された前記袋形状物（４０）の上方に前記硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに前記袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）内で圧送する圧送ステップ（Ｓ３０）と
を含み，
これにより，前記圧送ステップ（Ｓ３０）では，前記袋形状物（４０）を用いて，前記貫通路（２８）に満たされている液体を前記貫通路（２８）の下端から排出するとともに，前記貫通路（２８）の下端から前記袋形状物（４０）が排出されることで，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面から前記硬化材料を充填する，
請求項３に記載の杭状物施工方法。
【請求項５】
前記ドリル（２０）は，前記貫通路（２８）の下端に設けられかつ前記貫通路（２８）に露出する突起（２９）を有し，
前記袋形状物（４０）は，内部に，前記硬化材料と同じ硬化材料又は前記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料が充填されており，
前記圧送ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）内で圧送される前記袋形状物（４０）を前記突起（２９）により破損させる袋破損ステップをさらに含み，
これにより，前記袋形状物（４０）に充填されていた硬化材料を，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面の近傍において，拡散させる，
請求項４に記載の杭状物施工方法。
【請求項６】
掘削装置（１０）のドリルを用いて被掘削面を鉛直下方に掘削することで穴を形成する掘削工法であって，
前記掘削装置（１０）は，
前記ドリル（２０）を中心軸の周りに回転させる回転手段（３０）を含み，
前記ドリル（２０）は，
前記回転手段（３０）よって回転されるドリル本体（３１）と，
前記ドリル本体（３１）の外側に当該ドリル本体（３１）と一体に設けられて，当該ドリル本体（３１）とともに回転するガイドパイプ（３５）と
を有し，
前記ガイドパイプ（３５）の上端縁部には，
複数の切り上げ錐（３６）が装着されており，
前記方法は，
前記回転手段（３０）によって前記ドリル（２０）を回転させることで，穴を形成する掘削ステップ（Ｓ１２）と，
前記掘削ステップ（Ｓ１２）で形成した穴の底部にある前記ドリル（２０）を回収する回収ステップ（Ｓ３２）と
を有し，
前記回収ステップ（Ｓ３２）は，
前記回転手段（３０）によって前記ドリル（２０）を回転させることで，前記複数の切り上げ錐（３６）を回転させる切り上げ錐回転ステップ
を含み，
これにより，前記回収ステップ（Ｓ３２）において前記ガイドパイプ（３５）を前記掘削ステップ（Ｓ１２）で形成した穴の壁面に沿って移動させるとともに，前記切り上げ錐回転ステップにおいて回転させた前記複数の切り上げ錐（３６）によって，前記穴の壁面を削る，
掘削工法。
【請求項７】
請求項６に記載の掘削方法によって形成された穴に，硬化性を有する硬化材料を充填することで杭状物を作成する杭状物施工方法であって，
前記ドリル（２０）は，上端から下端までをつなぐ貫通路（２８）を内部に有し，
前記方法は，
前記掘削ステップ（Ｓ１２）における掘削中に，前記ドリル（２０）によって形成された穴と当該穴の外部との間で液体を循環させる液体循環ステップ（Ｓ１２）と，
前記掘削ステップ（Ｓ１２）後に，前記ドリル（２０）の下端から，硬化性を有する硬化材料を排出することで，当該硬化材料を前記ドリル（２０）によって形成された穴に充填する硬化材充填ステップ（Ｓ３０）と，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）で前記穴に充填した硬化材料を養生させて硬化させる硬化ステップ（Ｓ３４）と
をさらに含み，
前記液体循環ステップ（Ｓ１２）は，
前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて当該ドリル（２０）によって形成された穴の底面に向かって液体を供給する液体供給ステップと，
前記穴の底面に供給された液体を，前記ドリル（２０）の外周面と当該ドリル（２０）によって形成された穴の壁面との間から回収する液体回収ステップと
を含み，
これにより，前記液体循環ステップ（Ｓ１２）では，前記ドリル（２０）によって形成された穴を洗浄し，
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）では，
前記回収ステップ（Ｓ３２）で前記ドリル（２０）を鉛直上方に引き上げながら，前記ドリル（２０）の貫通路（２８）を用いて前記ドリル（２０）の下端から前記硬化材料を排出することで，前記硬化材料の充填を前記洗浄された穴の底面から行う，
杭状物施工方法。
【請求項８】
前記硬化材充填ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）の上端から，当該貫通路（２８）の断面を満たす大きさの袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）に投入する袋投入ステップ（Ｓ２８）と，
前記袋投入ステップ（Ｓ２８）で投入された前記袋形状物（４０）の上方に前記硬化材料を送りこむことで，当該硬化材料とともに前記袋形状物（４０）を前記貫通路（２８）内で圧送する圧送ステップ（Ｓ３０）と
を含み，
これにより，前記圧送ステップ（Ｓ３０）では，前記袋形状物（４０）を用いて，前記貫通路（２８）に満たされている液体を前記貫通路（２８）の下端から排出するとともに，前記貫通路（２８）の下端から前記袋形状物（４０）が排出されることで，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面から前記硬化材料を充填する，
請求項７に記載の杭状物施工方法。
【請求項９】
前記ドリル（２０）は，前記貫通路（２８）の下端に設けられかつ前記貫通路（２８）に露出する突起（２９）を有し，
前記袋形状物（４０）は，内部に，前記硬化材料と同じ硬化材料又は前記硬化材料よりも硬化性の高い硬化材料が充填されており，
前記圧送ステップ（Ｓ３０）は，
前記貫通路（２８）内で圧送される前記袋形状物（４０）を前記突起（２９）により破損させる袋破損ステップをさらに含み，
これにより，前記袋形状物（４０）に充填されていた硬化材料を，前記ドリル（２０）によって形成された穴の底面の近傍において，拡散させる，
請求項８に記載の杭状物施工方法。
【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２０１０−１０６４６２（Ｐ２０１０−１０６４６２Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７１９５（Ｐ２００８−２７７１９５）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（５９６００８２５３）▲高▼嶋建設工事株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（５９６００８２５３）▲高▼嶋建設工事株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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