JP4000340B2 - 地中杭造成の掘削攪拌ビットとそれを用いた地盤改良工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、排出土を少なくして地中杭の造成を行い軟弱地盤の改良を容易にする地中杭造成の掘削攪拌ビットとそれを用いた地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱地盤の改良に関しては既に多くの地盤改良工法が実施されている。しかしながら、それらの多くは地中杭を造成するに際して、掘削される土砂（泥土）の排出を伴い、その排出泥土の搬出処理や泥水の処理を行わねばならないので、環境汚染対策や産業廃棄物の処理などに多くの費用を必要とする。
【０００３】
このような問題点を解決する一つの手段として、掘削される穴の内部で掘削土にセメントミルクを圧送して機械攪拌により地中杭を造成する工法がある。そのなかでも、排泥量が少ないとされる工法として、先導管の周囲に螺旋状の羽根を設けたループ式ビットを正回転させて掘削し、削孔される穴の深さに対応して、二重管で構成される接続管を用い、Ｎ値が高いときにエアーと水を混合圧送しつつ穴を掘削推進しながら所定深さの穴を掘削した後、逆回転させつつエアーとセメントミルクを混合した注入材を圧送して噴射管より、削孔された穴内の掘削土中に噴射注入して混合させて地盤中に密度の高い杭を造成する工法とそれに用いる機械攪拌エアーセメントミルク混合圧送装置が提案されている（例えば、特許文献１．参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９７６２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の掘削機械攪拌工法にあって螺旋状の羽根を使用した工法では、先導のカッタービットによる掘削のあとを螺旋羽根によって周囲を切込んで掘削することになるので、Ｎ値が小さい場合には比較的早く掘削できるが、その螺旋羽根における掘進時の推進反力が大きくて、Ｎ値が大きくなると掘削の作業性が著しく低下する。また、穴の掘削後における掘削土とセメントミルクとの混合についても充分に行われず、密度の高い地中杭を造成することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
前記螺旋状羽根（螺旋刃）を用いることによる問題点は、連続する螺旋刃であるがために、Ｎ値が小さいときにはねじ込むようにして地盤を掘下げることが可能であるが、Ｎ値が大きくなるほどに、地盤（掘削土）との接触摩擦抵抗が増大し、掘進するのに大きな抵抗が生じることにある。また、連続する螺旋刃では、軟弱地盤において、掘削する際に粘土質の土砂がその刃面に付着してさらに抵抗を増大させる要因となっている。したがって、刃部と掘削された土砂との歯切れが悪く、掘削後における注入されたセメントミルクとの混合状態も充分に行われていないのが高密度の地中杭造成に到らない要因であると推考される。
【０００７】
また、その掘削機構として螺旋羽根構造にされるので、構造が複雑になって製作費も嵩み高価なものとなる。さらに回転駆動に大きな動力を必要として、殊にＮ値の大きい地盤での地中杭の造成に際しては、円滑に掘削作業が行えないことになるなどの問題がある。
【０００８】
本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、軟弱地盤の掘削に際してＮ値の如何に関わらず掘削を容易にするとともに、掘削後における掘削土と注入されるセメントミルクとの混合機能を高めて作業性能の向上を図り、かつ高密度の地中杭の造成が可能なようにする地中杭造成の掘削攪拌ビットとそれを用いた地盤改良工法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、第１発明による地中杭造成の掘削攪拌ビットは、
内部にエア配管と高圧水配管とを備えて順次接続可能で上部において回転力を付与される管状ロッドと、
前記管状ロッドの先端部に配される先導管の外側に、上下をテーパ部で溶接されて設けられる膨出形状のビット本体と、
前記ビット本体の外周に複数段に配設され、それぞれ二枚の羽根部材が放射状に配されるとともに、掘削側に対して下向きの捻り傾斜角を持たせて配される捻り羽根式ビットと、
前記先導管の先端に設けられる先端ビットとを備え、
前記複数段の捻り羽根式ビットの外端が描く包絡線が先端に向って先すぼみのテーパ状に形成され、かつ最上段のものに対してそれ以下の段のものが位相をずらせて設けられ、
前記最上段の捻り羽根式ビットの羽根部材には、前記先導管内のエア配管および高圧水配管からそれぞれ分岐されるエア配管および高圧水配管が設けられるとともに、それらエア配管および高圧水配管の先端にエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルがそれぞれ設けられ、
前記先導管の下端部にはその先導管内のエア配管の先端にエア噴射ノズルが設けられている
ことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、軟弱地盤に地中杭を造成するに際して、地盤に対して管状ロッドの先導管を周知の駆動手段（リーダに支持される油圧モータにより管状ロッドを駆動する装置）によって回転駆動すると、先端から順次外周径が大きくなるように複数段で設けられる捻り羽根式ビットによって地中に穴が掘削される。この際、地盤の状態に応じて管状ロッドの先端部およびそれより上側の羽根式ビットの先端部から加圧エアまたは加圧エアと高圧水を地盤に噴射注入しながら掘進させる。こうすることによって、複数段に配されて回転する捻り羽根式ビットは、捻り角を与えられているので地中に切込まれ、地盤のＮ値が低い状態であってもあるいは高い状態であっても、回転方向にビット部分が断続して設けられているから、地盤に切込んでその回転する部分を掘り起こすが、掘削される土砂が上部に持上げられることなく掘り進められる。要するに、捻り羽根式ビットの回転によって掘進する所要深さまでの土砂を掘削すると同時にほぐす働きをし、併せて半径方向に噴射注入するエアや高圧水によって捻り羽根式ビットによる実掘削範囲の周囲の地盤を緩めて見掛けの掘削穴の直径を大きくすることができる。所要深さまで掘削された後、噴射ノズルから高圧エアとセメントミルクを噴射注入しながら管状ロッドを逆転させると、捻り羽根式ビットが逆転によって次第に持上げられると同時に、掘削した土砂に注入されるセメントミルクを混合させて排泥土を生じさせることなく地中杭を造成することができる。
【００１１】
本発明によれば、いわゆる機械攪拌方式の地中杭の造成操作に際し、捻り羽根式ビットが管状ロッドの先導管において周方向に少なくとも二枚で複数段に配設されているので、掘削時に地中に切込む際の抵抗を少なくして駆動力の低減と切込み操作の容易性が得られ、能率よく掘進させることができる。また、逆転時における掘削土と注入されるセメントミルクとの攪拌混合操作時には、断続的に設けられる捻り羽根式ビットが攪拌翼の働きをして混合操作を有効に行えることになり、高密度の地中杭の造成が確実に行えるという優れた効果が得られるのである。
【００１２】
また、本発明によれば、捻り羽根式ビットが膨出形状のビット本体の外周に配設されているので、捻り羽根式ビットの基端部をビット本体に対して強固に取付けることができ掘削力を確保できる。また、注入流体の配管分岐構造部を確保できるという利点がある。
【００１３】
また、複数段に配設される捻り羽根式ビットが、最上段のものに対してそれ以下の段のものが位相をずらせて設けられているので、地中への切込みが容易になり、セメントミルクと掘削土との混合操作時に上下の捻り羽根式ビットによって持上げたり押し下げたりしながら上昇することにより攪拌効果を高めることができるという利点がある。また、掘削・混合の両操作に際して上下の捻り羽根式ビット間にて掘削土を挟む状態が生じないので効率よく作業を遂行できるという効果が得られる。また、前記捻り羽根式ビットは、掘削側に対して下向きの捻り傾斜角を持たせて設けられているので、正転方向の回転力を与えられることにより積極的に地中に掘進し、逆転方向の回転力を与えられると上昇力が与えられて同時に混合機能を有効に発揮させることができる。
【００１４】
前記第１発明において、前記管状ロッドから前記先導管の下端部のエア噴射ノズルまでおよび前記捻り羽根式ビット先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルまでのエア配管および高圧水配管は、独立通路で導かれるようにされているのが好ましい（第２発明）。こうすることによって、液体（高圧水またはセメントミルク）と、高圧エアとの供給路を確保して、地盤や掘削土中に注入する操作を確実にすることができる。また、前記捻り羽根式ビットに設けられるエア配管および高圧水配管は、その羽根部材の中心を貫通して二重管構造で設けられ、その羽根部材の先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルは上下を囲われて二重噴射ノズルとされているのが好ましい（第３発明）。このように構成することで、捻り羽根式ビットの機能を損なわず、しかも強度を高めるとともに噴射ノズルが掘削時の土圧によって障害を来さないように保護されて長期使用に耐えることができるという効果を併せ得られる。
【００１５】
次に、第４発明による地盤改良工法は、
前記第１発明〜第３発明のいずれかの地中杭造成の掘削攪拌ビットにおける管状ロッドを、履帯走行式車両に付設される作業機支持構造部に取付くドリルヘッドに順次接続するようにして挿通支持させて、
ａ）削孔作業時には管状ロッドを正転させて先導部に取付く先端ビットと複数段に配される捻り羽根式ビットとにより地盤を掘削推進させ、
ｂ）地盤のＮ値が低い状態では、先導管の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させつつ掘削し、
ｃ）地盤のＮ値が高い状態では、先導管の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させ、さらにその捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルから高圧水を噴射させつつ掘削し、
ｄ）所要深さまで掘削後、管状ロッドを逆転させながら先導管の下端部および捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを、また捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルからセメントミルクを噴出させて徐々に引上げ、
ｅ）捻り羽根式ビットの回転と加圧エアの噴出並びにセメントミルクの噴出注入により掘削土とそのセメントミルクとを混合して地中杭を造成する
ことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明（第４発明）によれば、前記第１発明〜第３発明において記載した作用効果を発揮して、地質に応じて高密度の地中杭の造成を能率よく行うことができる。
【００１７】
前記第４発明において、削孔後の地中杭の造成時には、規定量のセメントミルクを圧送注入して掘削攪拌ビットを適宜量引上げるごとに、所要時間上昇させずに回転操作を行わせ、当該位置でのセメントミルクと掘削土との攪拌混合を行わせ、これを繰り返すようにするのが好ましい（第５発明）。こうすることによって、混合の促進と圧密効果を高め高密度の地中杭を造成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の地中杭造成の掘削攪拌ビットと、この掘削攪拌ビットを用いて実施する地盤改良工法について、その一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１には、装軌式の建設機械の前部に本実施形態の掘削攪拌ビットを備える作業機が装着された側面図で、掘削時の態様を併記されている図が示されている。図２には図１の平面図が、図３には本実施形態の掘削攪拌ビットの一部を断面して表わす正面図（ａ）と側面図（ｂ）が、図４には図３（ａ）の平面図が、図５にはメインビットの一部断面拡大詳細図が、図６にはメインビットの一部を平断面で表わす図（ａ）と図５のＡ−Ａ視図（ｂ）および図５のＢ−Ｂ視端面図（ｃ）とが、それぞれ示されている。
【００２０】
この実施形態の掘削攪拌ビット１０は、順次接続可能にされる管状ロッド１１の先端部（先導管１１'）に取付けられて、掘削攪拌操作を行わせる捻り羽根式ビット（後述）が複数段に所要の間隔をとって設けられ、最先端（下端）には先端ビット１２が設けられている。また、管状ロッド１１の内部にはエア配管１５ａと水・セメントミルク配管１６ａとが順次接続されるようにして、先端ビット１２の取付部側方と最上段の捻り羽根式ビットの外端部とに前記エア配管および水・セメントミルク配管に繋がる噴射ノズル２０，１７が付設されている。また、先導管１１'の先端には下向きに噴射ノズルが設けてある。
【００２１】
前記複数段に配設される捻り羽根式ビット１４（以下羽根式ビット１４という）は、先導管１１'に同軸芯で外側に上下をテーパ部で溶接されて設けられる太い径のビット本体１３の外周に、掘削回転方向に前側が下がり勾配となるようにして軸芯に直交して半径方向に対向する二枚の羽根部材が、それぞれ基端部を溶接されて取付けられている。そして、最上段の羽根式ビット１４Ａがメインビットとなり、その次の羽根式ビット１４Ｂを９０°変位させた位置で設けられ、さらに最下段の羽根式ビット１４Ｃは傾斜角を大きくとって前記中段の羽根式ビット１４Ｂとほぼ９０°変位させて取付けられている。要するに、上下方向に各段の羽根式ビット１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、特にメインビット１４Ａとその下のビット（中段の羽根式ビット１４Ｂ）が重なり合わないようにされている。なお、中段の羽根式ビット１４Ｂと最下段のビット１４Ｃとは、その最下段の羽根式ビット１４Ｃが傾斜角を大きくされているので掘削・攪拌のいずれにも干渉しない状態となされている。
【００２２】
さらに、前記各段の羽根式ビット１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、その外端によって描かれる円の軌跡がなす上下方向の包絡線Ｄ（図３（ｂ）参照）が、下すぼみのテーパ状になるように各段の羽根部材の長さ寸法を設定されている。
【００２３】
また、前記メインビット１４Ａの羽根部材１４ａには、図５および図６（ａ）〜（ｃ）で示されるように、ビット本体１３の内部を通じて先導管１１'内からエア配管１５とセメントミルク（高圧水）配管１６が中心部に配されて、その先端に両配管１５，１６に別個に接続される二重構造の噴射ノズル１７（中心に前記配管１６からの流体を噴射する噴射ノズル１７ｂが、同軸心でその外側に環状になったエア噴射ノズル１７ａが一体に組み付けられている）が配置されている。なお、前記両配管１５，１６は羽根部材１４ａの中央を二重管にされて設けられ、実質的にはその二重管の外側に沿わせられて両側に別個の羽根部材１４ａ，１４ａが配され、それら羽根部材１４ａを前記二重管の上下で覆う別途連結部材１４ｄにより溶接され、かつ各羽根部材１４ａの基端をビット本体１３に溶接されて一体化されている。また、前記噴射ノズル１７の周囲は筒状の保護部材１８によって囲われて、掘削時に噴射ノズル１７が破損しないように形成されている。
【００２４】
また、前記先導管１１'内のエア配管１５ａとセメントミルク（高圧水）配管１６ａと前記二重管（エア配管１５とセメントミルク（高圧水）配管１６）とは、ビット本体１３の内部で先導管１１'側から突出す接続部材１９'と一体の分配部片１９が設けられ、この分配部片１９の分岐穴１９ａ，１９ｂに各配管１５ａ，１６ａが繋がれるようになされている。なお、順次接続される管状ロッド１１には前記エア配管１５ａとセメントミルク（高圧水）配管１６ａとが周知の継ぎ手で簡単に連結できるようにされており、最上部に位置する管状ロッドの頂端にはスイベルジョイント２５が取付けられて、地上部に配置される図示されない高圧エア源（例えばコンプレッサー）や高圧ポンプとその制御機器並びにセメントミルク供給ポンプ、薬液供給ポンプなどに接続されるようになされている。なお、図３および図５において、図中符号２２は管状ロッドの継手部、２３はカップリング式配管継手である。
【００２５】
前記中段の羽根式ビット１４Ｂは、所要寸法の羽根部材１４ｂ，１４ｂの基端をビット本体１３の側面に所要の傾斜角にて溶接されている。また、前記各羽根式ビット１４（総称して表示）を形成する羽根部材は、硬質の鋼材が用いられ、必要に応じて熱処理されて切刃部分（外周部および掘削方向の前側）の硬度を高め、耐摩耗性を備えるものが用いられる。なお、必要に応じてその切刃部分に別途硬質材を肉盛するか、あるいは硬質のチップを溶接付着するようにしてもよい。
【００２６】
このように構成される本実施形態の掘削攪拌ビット１０を用いて地盤改良するには、その具体的な実施形態について説明すると、まず、図１に示されるように、下部走行体２に旋回機構を介して支持される上部旋回体３を備える装軌式の建設機械車両１の前側に、その上部旋回体３に基端を起伏自在に取付くブーム４によって支持される掘削装置３０（第７発明の作業機支持構造部に対応）に組み込まれて使用される。
【００２７】
その掘削装置３０は、装軌式建設機械車両１のブーム４の先端部において、支持軸ピン５によって基部ブラケット３１を枢支されるとともにブーム４側にボトムを支持されて起伏可能に取付くリーダ３２と、そのリーダ３２の前面にてスライドシリンダ３３によって上下方向にスライド可能なスライドフレーム３４を介して配設されるドリルヘッド３５と、リーダ３２を横方向に傾動調整するチルトシリンダ３６およびリーダ３２の下部両側面に付設されるアウトリガー３７を備えており、そのドリルヘッド３５の駆動には上部旋回体３に搭載されるエンジン駆動の油圧供給手段（図示省略）から動力を受けて回転されるようになっている。また、前記スライドシリンダ３３やチルトシリンダ３６、アウトリガー３７の操作も同様に前記油圧供給手段からの圧油を制御して操作できるようになされている。図中符号６はブーム起伏用のブームシリンダ、７はリーダ３２の起立角度を設定する操作シリンダ、３８は管状ロッドを固定する固定手段である。
【００２８】
前記装軌式の建設機械車両１の前側に支持される掘削装置３０に装着される管状ロッド１１の先端に、前記本実施形態の掘削攪拌ビット１０を取付けて、目的作業位置にまでは建設機械車両１を走行させて削孔位置に移動させ、エア配管並びに水・セメントミルク配管を別途設置のそれぞれの流体供給部と配管接続して準備を整える。その後にチルトシリンダ３６および車両側の操作シリンダ７を作動させて、リーダ３２を介し掘削攪拌ビット１０の位置合わせおよび水準を設定する。以後地盤改良作業を次の手順によって行う。この実施例を図７に示す模式図を参照して説明する。
【００２９】
（実施例）
Ｉ）削孔および地中杭の造成（Ｎ値が１０以下の場合）
【００３０】
ａ）削孔工程
ドリルヘッド３５を駆動して掘削攪拌ビット１０を正回転させ（例えば、掘削攪拌ビットの最大径１０００ｍｍ，回転数４０ｒｐｍ）、スライドシリンダ３３にて少しずつ掘削攪拌ビット１０を地中に押し込んでいく。このとき、先導管１１'下部の噴射ノズル２０、下端の噴射ノズル２１およびメインビット（最上段の羽根式ビット）１７Ａ先端部（外端部）の噴射ノズル１７から加圧エアを噴射させつつ掘削する（図７（ａ）参照）。
【００３１】
このようにすると、掘削攪拌ビット１０にて掘削されるとともに噴射注入される加圧エアによって掘削された土砂を攪拌する効果が得られる。すなわち、掘削攪拌ビット１０は、前述のように多段に配される捻り羽根式ビット１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃによって掘削するが、それら各羽根式ビット１４はいずれも捻りを加えた羽根部材がビット本体１３から対向する位置に設けられているので、地中に各羽根式ビット１４が切込んでも掘削した土砂を上方に押上げ排出することにならず、羽根のねじり角に応じた範囲で持上げるのみであるので、この掘削攪拌ビット１０を推進させないと回転部分で掘削土Ｅを攪拌する働きをし、これに加えて加圧エアの噴出による攪拌力が付加され、掘削径以上にその周辺部の地盤Ｅ'も掘削される状態を呈することになる。
【００３２】
このような状態でスライドシリンダ３３が最大ストローク分推進されると、リーダの頂部に設けられている固定手段３８（固定チャック）によって管状ロッド１１を固定し、ドリルヘッド３５に組込まれている図示されない回転チャックを開いてそのドリルヘッド３５をスライドシリンダ３３を収縮させて最上部位置まで引上げる。その後において回転チャックを締め、上部の固定手段３８による固定を解いて削孔操作に移行する。このような操作を繰り返して掘削削孔を行うのであり、削孔が進んで、例えば削孔深さが約８ｍを越える場合には、管状ロッド１１を継ぎ足して前記作業を行う。この削孔工程においては、前述のように、所要直径の掘削穴は形成されるが、その際の掘削排土は行われず、掘削穴の部分に掘削土Ｅは残留し、この掘削攪拌ビット１０による掘削径とその周囲の地盤Ｅ'の範囲が実質掘削された掘削穴となっている（図７（ｂ）参照）。
【００３３】
ｂ）地中杭の造成工程
所要深さまで掘削されると、今度は掘削攪拌ビット１０を逆回転させる。同時に先導管１１'の下端の噴射ノズル２１から低圧のエアを噴出させ、かつメインビット１４Ａの先端部噴射ノズル１７ａから高圧エアを、また下部噴射ノズル２０からとメインビット１４Ａの先端部噴射ノズル１７ｂからセメントミルクを（例えば供給圧１５〜２０Ｍｐａ）予め設定されている規定量地上部から送って噴出注入させる（図７（ｃ）参照）。
【００３４】
こうして掘削攪拌ビット１０を逆回転させながら高圧エアとセメントミルクとを掘削穴内の掘削土Ｅおよびその掘削穴壁周辺部の地盤Ｅ'に向って噴出注入させると、羽根式ビット１４が回転することによって削孔工程とは逆に掘削されている土砂が持ち上げられるような状態を繰り返してかき混ぜられ、噴出される高圧エアは同時に噴出されるセメントミルクを積極的に掘削穴の周辺部地盤中にも導入する働きをして、その周辺地盤も合わせて羽根式ビットの回転と高圧エアの噴射斜とによって攪拌状態に誘導し、本来の掘削穴径以上の直径の範囲で掘削土とセメントミルクとの混合がなされる。
【００３５】
このような操作をスライドシリンダ３３による管状ロッド１１の引き上げ速度を間欠的に停止させ、例えば２５ｍｍの引上げを行うと一定時間上昇を停止して同一個所で前記攪拌操作を繰り返す。もちろん、この間に規定量のセメントミルクを供給して掘削土と混合させる。この一定時間同一個所で羽根式ビットを回転させる操作を行うことにより、攪拌・混合と圧密機能が同時に行われ、混合部分での圧密度を高めて地中杭の造成操作がなされることになる。
【００３６】
このように所要寸法Ｐずつ掘削攪拌ビット１０を順次引き上げて混合する操作を繰り返し、地上部まで到達すると、図７（ｄ）に示されるように、掘削径以上に大きい径で圧密度の高い地中杭Ｆが造成されることになる。
【００３７】
上述の地中杭造成に際して、例えば掘削攪拌ビット１０の直径１０００ｍｍよりも大きい径１６００ｍｍ程度の地中杭を造成する場合、セメントミルクの供給圧力を２０〜３０Ｍｐａとして噴射攪拌することにより増径杭を造成することができる。
【００３８】
ＩＩ）削孔および地中杭の造成（Ｎ値１０以上の場合）
【００３９】
ｃ）削孔工程
前記同様に掘削攪拌ビット１０を正回転させ、スライドシリンダ３３にて少しずつ地中へ押し込んでいく。このとき先導管１１'の下端の噴出ノズル２１から低圧のエアを噴射させ、メインビット１４Ａ先端部の噴射ノズル１７ａから高圧エアを噴射して、さらにメインビット１４Ａ先端部の噴射ノズル１７ｂからＮ値および土質に応じて２０〜３０Ｍｐａの高圧水を噴射させる。この際粘土を溶かす機能を備えた成分の薬液（たとえば、界面活性剤系水溶液）を少量加えた高圧水を使用する。こうすることにより、羽根式ビット１４による地盤の掘削に際してその羽根式ビット１４に粘土質の土が付着して抵抗が増加するのを防止でき、併せて攪拌増径効果を高めることができる。なお、この掘削操作は前記の実施例と同様の手順で所要深さ寸法まで掘削を行う。
【００４０】
ｄ）地中杭の造成工程
この操作については、前記実施例Ｉのｂ）と同様である。
【００４１】
このようにしてＮ値の如何にかかわらず、前記要領で目的地盤に対して所要の間隔で順次地中杭造成位置に掘削攪拌ビット１０による掘削位置を変えて掘削攪拌して地中杭の造成を行なう。なお、掘削攪拌操作および地中杭の造成は、前述の圧力流体の注入について、予め土質の調査を行い、それのデータに基づいて実施される。
【００４２】
上述のように本発明によれば、捻り羽根式ビットを多段に設けてなる掘削攪拌ビットを使用することにより、掘削された土砂とセメントミルクとの攪拌混合を効果的に行えるので、造成作業が効率よく実施できる。また、地盤が砂質土、粘性土（Ｃ＝０．５以上）ともに、Ｎ≧１０の土質にも対応できる。なお、
Ｎ＜１０の場合は掘削・造成による排泥（排土）は殆どない。
Ｎ＞１０の場合は掘削・造成による排泥（排土）が少し発生するが、従来実施されている高圧噴射攪拌式の工法に較べて排泥量は非常に少ない。
したがって、この種軟弱地盤の改良工法として産業廃棄物の発生量がごく少量であることは環境改善に資する効果大なるものといえる。
【００４３】
上述の掘削攪拌ビットについては、二枚の羽根部材を対向させて多段に配する実施形態に基づき説明したが、これに限定されるものではなく、必要に応じて二枚以上、たとえば３枚を等分して配置するようにしてもよい。また、配置段数については３段以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、装軌式の建設機械の前部に本実施形態の掘削攪拌ビットを備える作業機が装着された側面図で、掘削時の態様を併記されている図である。
【図２】図２は、図１の平面図である。
【図３】図３は、本実施形態の掘削攪拌ビットの一部を断面して表わす正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】図４は、図３（ａ）の平面図である。
【図５】図５は、メインビットの一部断面拡大詳細図である。
【図６】図６は、メインビットの一部を平断面で表わす図（ａ）と図５のＡ−Ａ視図（ｂ）および図５のＢ−Ｂ視端面図（ｃ）である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明による地中杭の造成作業の要領を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 装軌式建設機械車両
３ 上部旋回体
４ ブーム
１０ 掘削攪拌ビット
１１ 管状ロッド
１１' 先導管
１２ 先端ビット
１３ ビット本体
１４ 捻り羽根式ビット
１４Ａ メインビット（最上端の羽根式ビット）
１４Ｂ 中段の羽根式ビット
１４Ｃ 最下段の羽根式ビット
１５，１５ａ エア配管
１６，１６ａ 水・セメントミルク配管
１７，２０ 噴射ノズル
１８ 保護部材
１９ 分配部片
２１ 下端の噴射ノズル
３０ 掘削装置
３２ リーダ
３３ スライドシリンダ
３４ スライドフレーム
３５ ドリルヘッド
３８ 管状ロッドの固定手段

Claims (5)

1. 内部にエア配管と高圧水配管とを備えて順次接続可能で上部において回転力を付与される管状ロッドと、
   前記管状ロッドの先端部に配される先導管の外側に、上下をテーパ部で溶接されて設けられる膨出形状のビット本体と、
   前記ビット本体の外周に複数段に配設され、それぞれ二枚の羽根部材が放射状に配されるとともに、掘削側に対して下向きの捻り傾斜角を持たせて配される捻り羽根式ビットと、
   前記先導管の先端に設けられる先端ビットとを備え、
   前記複数段の捻り羽根式ビットの外端が描く包絡線が先端に向って先すぼみのテーパ状に形成され、かつ最上段のものに対してそれ以下の段のものが位相をずらせて設けられ、
   前記最上段の捻り羽根式ビットの羽根部材には、前記先導管内のエア配管および高圧水配管からそれぞれ分岐されるエア配管および高圧水配管が設けられるとともに、それらエア配管および高圧水配管の先端にエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルがそれぞれ設けられ、
   前記先導管の下端部にはその先導管内のエア配管の先端にエア噴射ノズルが設けられている
   ことを特徴とする地中杭造成の掘削攪拌ビット。
2. 前記管状ロッドから前記先導管の下端部のエア噴射ノズルまでおよび前記捻り羽根式ビット先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルまでのエア配管および高圧水配管は、独立通路で導かれるようにされている請求項１に記載の地中杭造成の掘削攪拌ビット。
3. 前記捻り羽根式ビットに設けられるエア配管および高圧水配管は、その羽根部材の中心を貫通して二重管構造で設けられ、その羽根部材の先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルは上下を囲われて二重噴射ノズルとされている請求項１または２に記載の地中杭造成の掘削攪拌ビット。
4. 前記請求項１〜３のいずれかに記載の地中杭造成の掘削攪拌ビットにおける管状ロッドを、履帯走行式車両に付設される作業機支持構造部に取付くドリルヘッドに順次接続するようにして挿通支持させて、
   ａ）削孔作業時には管状ロッドを正転させて先導部に取付く先端ビットと複数段に配される捻り羽根式ビットとにより地盤を掘削推進させ、
   ｂ）地盤のＮ値が低い状態では、先導管の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させつつ掘削し、
   ｃ）地盤のＮ値が高い状態では、先導管の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させ、さらにその捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルから高圧水を噴射させつつ掘削し、
   ｄ）所要深さまで掘削後、管状ロッドを逆転させながら先導管の下端部および捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを、また捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルからセメントミルクを噴出させて徐々に引上げ、
   ｅ）捻り羽根式ビットの回転と加圧エアの噴出並びにセメントミルクの噴出注入により掘削土とそのセメントミルクとを混合して地中杭を造成する
   ことを特徴とする地盤改良工法。
5. 削孔後の地中杭の造成時には、規定量のセメントミルクを圧送注入して掘削攪拌ビットを適宜量引上げるごとに、所要時間上昇させずに回転操作を行わせ、当該位置でのセメントミルクと掘削土との攪拌混合を行わせ、これを繰り返すようにする請求項４に記載の地盤改良工法。

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