ケーシング地中連行装置及びこれを用いたケーシング地中連行方法

本発明は、地熱利用などに使用するケーシングをひとつの工程で無回転で地中に連行し、置き去りにするケーシング地中連行装置及びこれを用いたケーシング地中連行方法に関するものである。

自然エネルギー活用が注目されている昨今、地熱を利用する技術開発が進んでいる。地熱は1年を通して温度変化が小さく、その特性を利用した各種方法が開発されている。しかし、地熱を利用するパイプ状機材を、簡単で有効且つ低コストで行なえる埋設方法がないのが現状である。

従来、パイプ状機材等の埋設物を地中深く埋設する場合、埋設物よりひと回り大きめの穴を予め掘削し、その後、この掘削穴に埋設物を埋めていた。しかし、この工法では、埋設するのに2つの工程が必要であり、工期が長引き、コスト高となっていた。

掘削と同時に鋼管を地中に連行する工法として、特開2005−36413号公報の立杭構築方法が知られている。この立杭構築方法は、埋設用の鋼管は、先端に掘削刃を設けた掘削用の鋼管ケーシングに沿わせ、掘削用の鋼管ケーシングを共に圧入し、掘削用の鋼管ケーシングは鋼管を地中に残してこれを回収する方法である。この方法によれば、掘削用の鋼管ケーシングに設ける掘削刃は、杭壁となる鋼管の先端部まで変位して掘削するため、杭壁となる鋼管も抵抗なく地盤に圧入することができる。また、掘削用のケーシングの回収時にはこの可変掘削刃を収納することで、回収のための掘削用の鋼管ケーシングの引き上げを支障なく行うことができる。

特開2005−36413号公報

しかしながら、特開2005−36413号公報記載の立杭構築方法は、掘削刃を鋼管ケーシングの先端に付設しているため、大径の鋼管にしか適用できないという問題がある。また、地中に埋設された鋼管立杭の鋼管内は土が原地盤のまま残された状態であり、鋼管内に地熱利用で使用する水などを装填できないという問題がある。

従って、本発明の目的は、掘削と同時に、例えば、地熱利用等に利用できる小径のケーシングを、ケーシング内に土壌が実質的に入り込むことなく、地中に連行することができ、掘削残土の発生が無いケーシング地中連行装置及びこれを用いたケーシング地中連行方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、上記従来の課題を解決したものであり、地中貫入ロッドの側部に、該地中貫入ロッドと平行する面内において回動自在の撹拌羽根を付設し、該撹拌羽根の上方に該地中貫入ロッドと一体の貫入凸部を付設した地中貫入装置と、ケーシングの下方内壁面に、中心部に貫通孔を有する該貫入凸部と係止する突起を形成したケーシングとを有し、該地中貫入ロッドが引き上げられ、該撹拌羽根が折り畳まれた状態における羽根径(w₂)が、該ケーシングの最小内径(m₁)より小であることを特徴とするケーシング地中連行装置を提供するものである。

また、本発明は、前記ケーシング地中連行装置を使用し、該撹拌羽根を広げて該地中貫入ロッドを回転させ地盤を掘削しながら目的深度まで貫入するI工程と、該地中貫入ロッドを引き上げ該撹拌羽根を折り畳み、該地中貫入装置を地上に引き上げ、該ケーシングを地中に置き去りにするII工程と、を行うことを特徴とするケーシング地中連行方法を提供するものである。

また、本発明は、前記ケーシング地中連行装置を使用し、該撹拌羽根を広げて該地中貫入ロッドを回転させ地盤を掘削しながら目的深度まで貫入するI工程と、該地中貫入ロッドを逆回転させて該継手螺子を外して、上方ロッドを地上に引き上げ、該ケーシング及び撹拌羽根が付いたままの下方ロッドを地中に置き去りにするIIA工程と、を行うことを特徴とするケーシング地中連行方法を提供するものである。

本発明によれば、掘削と同時に、地熱利用等に利用できる小径のケーシングを、ケーシング内に土壌が実質的に入り込むことなく、地中に連行することができる。また、掘削残土の発生が無いため、環境汚染を低減できる。また、ケーシングは、地熱利用のみならず、地中への雨水浸透の促進あるいは地震等の防災に備えた仮設防災井戸にも適用できる。また、ケーシングは、液状化対策としてのドレーン材挿入用の外管として埋設することもできる。

本発明の実施の形態におけるケーシング地中連行装置の一部を断面で示す簡略図である。

図1のケーシング地中連行装置の一部を断面で示す分解簡略図である。

図1のケーシング地中連行装置の撹拌羽根部分の拡大斜視図である。

図1における撹拌羽根の底面図である。

図2における撹拌羽根の底面図である。

図1で使用する止め具の平面図である。

本発明の実施の形態におけるケーシング地中連行方法を説明する図であり、掘削途中の図である。

ケーシング地中連行方法を説明する図であり、地中貫入装置を引き抜く途中の図である。

図8に続き、地中貫入装置を引き抜く途中の図である。

図9に続く工程であり、地中貫入装置を完全に引き抜いた状態の図である。

ロッドの先端に装着した止水キャップを埋設されたケーシングの下方開口に装着するIII工程を説明する図である。

本発明の他の実施の形態におけるケーシング地中連行方法を説明する図である。

他の実施の形態におけるケーシング地中連行装置の簡略断面図である。

内蓋形式の止め部材を説明する部分拡大断面図である。

他の実施の形態におけるケーシング地中連行装置の簡略断面図である。

図15のケーシング地中連行装置で使用する角度調整用リング部材の斜視図である。

図15のケーシング地中連行装置で使用する角度調整用リング部材の他の斜視図である。

側周面に逆傾斜翼(発生土抑制翼)を形成した角度調整用リング部材の斜視図である。

(ケーシング地中連行装置の説明) 本発明の第1の実施の形態におけるケーシング地中連行装置(以下、単に「地中連行装置」とも言う。)を、図1〜図3を参照して説明する。図1及び図2に示すように、地中連行装置10は、地中貫入装置1とケーシング2を組み付けたものである。この中、ケーシング2は、ケーシング内に土壌が実質的に入り込まず、例えば、地熱等を利用する地中埋設部材であり、地中貫入装置1は引き抜いて再度の掘削に使用するものである。

地中貫入装置1は、ケーシング2と係止して、掘削しながら、ケーシング2を地中に連行する装置であり、先端に錐部14を有する地中貫入ロッド(以下、単に「ロッド」とも言う。)11の側部、本例では両側部に、ロッド11と平行する面内において回動自在の撹拌羽根13を付設し、撹拌羽根13の上方にロッド11と一体の貫入凸部12を付設したものである。ロッド11の地表側の先端部は、ロッド11に振動又は回転を付与する公知のバイブロドリル(VD)式ボーリング装置(特許第5021104号公報)などの貫入力付与装置に接続されている。これにより、ロッド11に振動と回転力を付与することができる。また、ロッド11は、深度に応じて、螺子継手112などにより複数本を繋いで使用することができる。本例では、貫入凸部12のやや上方位置に形成された螺子継手112により、上方ロッド11aと下方ロッド11bが接続されている。

先端の錐部14としては、公知のボーリング装置などのロッドの先端に形成される螺旋羽根やロッドの先端の尖状部が挙げられる。先端の螺旋羽根や尖状部により最初の貫入で地中に羽根が食い付くため、ロッド11の貫入が容易となる。なお、先端の錐部14が螺旋羽根の場合、螺旋羽根の外径は、ケーシング2の下方開口(貫通孔)の孔径(m₁)より小である。先端の錐部14は任意の構成要素である。先端の錐部14がなくとも、撹拌羽根13の掘削力により、ロッド11の地中貫入は可能である。

撹拌羽根13は、図3に示すように、下方ロッド11bの側部に、ロッド軸と平行する面内において回動自在に軸支されている。すなわち、2枚の撹拌羽根13は、下方ロッド11bに横並びで配設された回転軸131にそれぞれ設置されている。1枚の撹拌羽根13を1つの回転軸131で支持するため、支持強度が高まる。また、下方ロッド11bの先端部は板状体の先端が尖り状の錐部14となっている。下方ロッド11bの先端部は板状体であるため、撹拌羽根13の当該板状体と当接する部分は平担面であり、このため、撹拌羽根13の先端132は切削角となっている(図4参照)。このため、先端の錐部14に螺旋羽根がなくとも、地中への貫入は容易である。なお、回転軸131の下方近傍の側端側には、撹拌羽根13の開度を規制する突起141が下方ロッド11bと一体に形成されている。これにより、図1に示すような開度を容易に定めることができる。撹拌羽根13の表面は図4及び図5に示すように、略半楕円断面形状となっている。これにより、強度が高まり、撹拌強度を高めることができる。

撹拌羽根13は、撹拌時は開いた状態となって羽根径が大となり、ロッド11を引き上げることで、撹拌羽根13は折り畳まれ(図9の状態)、羽根径は羽根幅(w₂)となって小さくなる。折り畳まれた後の羽根径(水平方向における長さ)(w₂)は、下方ロッド11bの径とほぼ同じであり、ケーシング2の最小内径である下方開口(貫通孔の孔)径(m₁)より小である。これにより、ケーシング2を埋設したまま、地中貫入装置1を引く抜くことができる。また、撹拌羽根13は本例では横並びの2本の軸に回動自在に軸支される2枚の羽根であるが、これに限定されず、1枚、3枚又は4枚であってもよい。3枚羽根及び4枚羽根は、羽根が付設されるロッド部分をそれぞれ三角形断面及び四角形断面とし、撹拌羽根13の羽根幅を軸幅より若干小さくすることで、ロッドと平行する面内において回動自在とすることができる。また、撹拌羽根13の形状は、半楕円断面形状に限定されず、平板状など適宜決定される。また、撹拌羽根13が開いた最大羽根径は、ケーシング2の最大外径(l₁)より大である。これにより、撹拌羽根13により崩された土壌中において、ケーシング受け2を地中連行できるため、貫入抵抗を低減できる。

貫入凸部12は、ケーシング2の突起23と係止(当接)して、ロッド11の地中進入と共に、ケーシング2を地中に連行する機能を有するものであり、ロッド11の下方部に位置し、撹拌羽根13の上方にロッド11と一体に付設した凸部状のものである。これにより、ロッド11の地中進入により、ケーシング2内には、土壌が入り込まない。また、貫入凸部12の最大外径(d)は、ケーシング2の最小内径(l₂)より小である。これにより、ケーシング2を地中に埋設したまま、地中貫入装置1を引き抜くことができる。貫入凸部12は、下方ロッド11bの径(w₂)より寸法2uだけ大の径を有する円柱状のものである(図1参照)。そして、貫入凸部12と下方ロッド11bとの接続部は、90度の段差を有している。これにより、貫入凸部12の下端周面121とケーシング2の突起23との係止を可能としている。また、貫入凸部12が円柱状の大径部であり、厚みと質量を有しているため、バイブロ振動や打撃時における強度と衝撃に耐え得る。円柱状の大径部である貫入凸部12には、図1に示すような傾斜部やくびれなどを途中又は上部に有していてもよい。

ケーシング2は、下方内壁面に、中心部に貫通孔25を有する貫入凸部12と係止する環状の突起23を有し、地中貫入装置1と共に地中に連行され地中に埋設されるものである。突起23は、貫入凸部12の下端面(水平面)121と係止する係止面(水平面)231を有する。ケーシング2は、突起23より上方は内径(l₂)の中空部22を有する。

ケーシング2は、突起23より下方は、逆半円錐部24となっている。すなわち、逆半円錐部24の外周面は、下方に向けて漸次縮径となる傾斜面となっている。これにより、下方の逆半円錐部24は排土の発生を抑制すると共に、先端部29がロッド11の引き上げ時、撹拌羽根13を閉じる部材として機能する。また、逆半円錐部24の下端の中央は開口を形成している。突起23で囲まれる開口の径と逆半円錐部24の下端の開口の径は、同一径であっても、異なっていてもよい。

ケーシング2における突起23の形成位置は、上記形態に限定されない。また、ケーシング2は、本例のように、先端側が先細りの形状に限定されず、全長に亘り同一径であってもよい。また、突起23の円周先端間で形成される開口(貫通孔)径(m₁)および逆半円錐部24の下端の開口径は共に、折り畳み状態における撹拌羽根13の羽根径(w₂)や下方ロッド11bの幅より大である。これにより、地中貫入装置1は、ケーシング2の中を抵抗なく通り、引き抜くことができる。

ケーシング2は、地中に埋設された後、ケーシング2内には、土壌が実質的に存在せず、地熱利用、雨水利用または地下水利用のパイプ状の地中埋設部材とするか、あるいは液状化対策用のドレーン材とすることができる。ケーシング2は、利用目的に応じて、スリットや貫通孔等が形成されていてもよい。また、ケーシング2の内径(l₂)は、ロッド11の貫入凸部12の外径(d)より大である。これにより、埋設したケーシング2を置き去りにして、地中貫入装置1を引き抜くことができる。なお、ケーシング2の長さに制限はなく、用途に応じて適宜決定すればよい。また、長さが数十mと長い場合、複数本を継ぎ合わせて使用することもできる。ケーシング外径(l₁)は、概ね50mm〜400mm程度のものが使用できる。なお、地中連行装置10は、撹拌羽根13とケーシング2とは係止していない。従って、ロッド11が回転して撹拌羽根13が回転しても、ケーシング2は回転しない。

止め部材4は、本発明においては任意の構成要件であり、蓋部材41と、蓋部材41の動きを規制する止め具7とからなる。蓋部材41は、中央部にロッドが通る貫通孔を形成した円板状の蓋本体部と、蓋本体部の周端から下方に延びる周側板とからなる。止め具7は、図6に示すように、ロッド11を両側から挟む内側が半円状にくり抜かれた一対の略板状の挟持体71、71と、一対の挟持体71、71をロッド11に強く固定するボルト72とナット73からなる。止め具7はロッド11に固定されており、ロッド11の回転に連動して回転する。一方、蓋部材41は、ロッド11が回転してもケーシング2が回転しないため、回転しない。このため、蓋部材41と止め具7間は、滑り接触となる。なお、蓋部材41と止め具7間の接触による摩擦熱を抑制するため、ベアリングなどを介在させてもよい。

次に、本発明の第2の実施の形態における地中連行装置を、図13を参照して説明する。なお、図13において、図1〜図6と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。すなわち、図13の地中連行装置10aにおいて、図1〜図6の地中連行装置10と異なる点は、ロッドの突起形状、ケーシングの下方形状、ケーシングの上端を押える止め部材及びケーシングの中のブレ防止材の有無である。なお、図13及び図15では、撹拌羽根13は模式的な描写とした。すなわち、地中連行装置10aにおいて、貫入凸部12aは逆半円錐形状であるため、側面233が斜め下方を向く傾斜面となり、この傾斜面233がケーシング2aの突起23aの傾斜面232と係止することになる。ケーシング2aの下端面24aが外側斜め下方を向くような傾斜面としたものであり、これにより、撹拌羽根13は、羽根の開き角度を更にV字形状となるように大きくすることができ、掘削力を高めることができる。また、突起23aの端面を貫入凸部12aと係止する斜め上方を向く傾斜面232としたものである。また、ケーシング2aの外周には、斜め外側下方を向く傾斜面261を備える排土抑制羽根26が形成されている。これにより、掘削時、上方に押し上げられる土壌を下方に押し下げ、且つ側方に向かわせ側壁地盤を圧縮し、強度を高めて崩落を防止することができる。なお、排土抑制羽根26は、ケーシング2の外周にひと回りで形成されているものに限定されず、不連続で、同一面又は異なる面において部分的に形成されていてもよい。

また、地中連行装置10aにおいて、ロッド11には、ケーシング2aの上端を位置決めする止め部材4aが付設されている。これにより、ケーシング2aは、中心位置が定まって地中に連行されるため、ケーシング2aの芯ずれがなく、ロッド引き抜き軌孔を塞ぐことがない。止め部材4aは、中央にロッド11を通すロッド孔を有する円板状本体部41と、端部から下方に延びる側板部42と、ロッド孔の縁から上方に起立する上部円筒部44からなるものである。止め部材4aの内径はケーシング2aの外径と略同じである。止め部材4aは、ロッド11の貫入凸部12aとケーシング2aの突起23を係止させた後、ケーシング2aの上部に載置し、上部円筒部44をロッド11にボルト43等の固定部材で固定することで設置される。

ブレ防止材5は、ケーシング2aの中にロッド11を通して挿入されるものである。すなわち、ブレ防止材5は、中央にロッド11の外径と略同一の内径を有するロッド孔53を有し、ケーシング2aの内径と略同一の外径を有する円板状本体部51と、円板状本体部51の端部から下方に延びる側板部52からなる。ブレ防止材5を設置することで、ケーシング2aの連行中、横方向にかかるブレを防止する。なお、ブレ防止材5はロッド11に強く嵌るようにするのがよい。嵌りが緩いとブレ防止材5が下方に落ちてしまい、十分なブレ防止効果が得られない。なお、ロッド11が引き抜かれる際、止め部材4及びブレ防止材5は共に、ロッド11と共に引き上げられる。

また、止め部材4は、図13の外蓋形式に限定されず、例えば、図14に示すような内蓋形式の止め部材であってもよい。すなわち、図14の止め部材4bは、中央にロッド11を通すロッド孔を有する外径がケーシング2aの外径と略同じの円板状本体部41aと、外径がケーシング2aの内径と略同じの下部円筒部42aと、ロッド孔の縁から上方に起立する上部円筒部44からなるものである。止め部材4bは、止め部材4と同様に、ロッド11の貫入凸部12とケーシング2aの突起23を係止させた後、ケーシング2aの上部に載置し、上部円筒部44をロッド11にボルト43等の固定部材で挟み込んで固定することで設置される。

次に、本発明の第3の実施の形態における地中連行装置を、図15〜図18を参照して説明する。なお、図15〜図18において、図13と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について、主に説明する。すなわち、図15の地中連行装置10bにおいて、図13の地中連行装置10aと主に異なる点は、角度調整用リング部材の有無である。すなわち、地中連行装置10bは、ケーシング2aと撹拌羽根13との間に、撹拌羽根13の開き角度を調整するリング部材6を介在させたものである。リング部材6は図16に示すように、所定の厚みと所定の内径を有するリング状物である。リング部材6の中央を下方ロッド14が通るため、リング部材6の厚み(高さ)の大小と内径の大小で撹拌羽根13の開き角度を調整することができる。すなわち、図17にように、リング部材6の厚み(高さ)を大とすれば(リング部材61a)、撹拌羽根13の開き角度は小さくなり、逆にリング部材6の厚み(高さ)を小とすれば、撹拌羽根13の開き角度は大きくなる。また、リング部材6の内径を小とすれば、撹拌羽根13の開き角度は小さくなり、逆にリング部材6の内径を大とすれば、撹拌羽根13の開き角度は大きくなる。リング部材6は地中に連行された後、ケーシング2の下に埋設されたままとなる。撹拌羽根13の開き角度が調整できるため、ケーシング受けの外径に見合った撹拌翼径を設定することができる。なお、撹拌羽根13は、土質、地盤のN値などの諸条件を考慮して適宜決定される。

なお、第3の実施の形態における地中連行装置10bの変形例として、リング部材6に代えて、リング状翼部材6bを設置してもよい(図18)。この場合、ロッド11の先端の錐部は、掘削翼とする。リング状翼部材6bは、リング部材6と同様のリング形状であり、外周面に掘削翼と逆傾斜の翼62bを有するものである。すなわち、ロッド11が地中に進行するに連れて、掘削翼と逆傾斜の翼62bは、上方に押し上げられる土壌を下方に押し下げ、且つ側方に向かわせ側壁地盤を圧縮し、強度を高めて崩落防止、ロッド11の引き込みの悪さを是正する。掘削翼と逆傾斜の翼62bは、本例の2枚に限定されず、4枚であってもよい。また、リング状翼部材6bは、撹拌羽根13の開き角度を調整することもできる。

なお、地中連行装置10〜10bにおいて、撹拌羽根、錐部、ケーシングの下端形状、止水キャップ、外蓋形式の止め部材、内蓋形式の止め部材、ブレ防止材、羽根角度調整用リング及びリング状翼部材は、あらゆる組み合わせが可能であり、地中連行装置10〜10bのいずれにも適用でき、また、必須要素以外の要素は省略してもよい。また、貫入凸部とケーシングの突起との係止形態は、上記係止形態に限定されず、ロッドの下方への押し込みで係止して、ケーシングを地中連行し、ロッドの上方への引き上げにより係止が解除されるものであればよい。

また、ケーシング2〜2aにおいて、下部円筒部24の鉛直方向の長さ(スカートの長さ)を調整することで、リング部材6無しで、リング部材6と同様の撹拌羽根13の角度調整をすることができる。すなわち、下部円筒部24の下方へ延びる長さ(高さ)を大とすれば、撹拌羽根13の開き角度は小さくなり、下部円筒部24の下方へ延びる長さ(高さ)を小とすれば、撹拌羽根13の開き角度は大となる。

(ケーシング地中連行方法の説明) 次に、本発明の第1の実施の形態におけるケーシング地中連行方法(以下、単に「地中連行方法」とも言う。)の一例を、図7〜図10を参照して説明する。ケーシング地中連行方法は、ケーシング地中連行装置10〜10bを使用し、該撹拌羽根を広げて該地中貫入ロッドを回転させ地盤を掘削しながら目的深度まで貫入するI工程と、該地中貫入ロッドを引き上げ該撹拌羽根を折り畳み、該地中貫入装置を地上に引き上げ、該ケーシングを地中に置き去りにするII工程と、を行うものである。先ず、地中連行装置10を使用した地中連行方法を以下に説明する。

I工程において、地中連行装置10は、地中貫入装置1及びケーシング2を組み付けて使用する。地中貫入装置1はロッド11を起立された状態において、撹拌羽根13は折り畳まれた状態である。起立状態の地中貫入装置1に対して、ケーシング2を上方から下方に向けて中空部にロッド11を通して突起23の係止面231と貫入凸部12の下端周面121が当たるまで入れ込む。次いで、ケーシング2の上端に蓋部材41を被せ、止め具7を上方ロッド11aに固定する。次いで、図7に示すように、ロッド11を埋設位置の地盤中心に突き立て、例えば、バイブロドリル(VD)式ボーリング装置を駆動させる。これにより、ロッド11は回転し、先端の錐部14が地中に食い込み、地中に進入する。撹拌羽根13は、予め少し開いておいてもよく、また、所望の開度にしておいてもよい。撹拌羽根13は、少し開いた状態であっても、地盤に入る際、地盤抵抗を受けて開き、突起141に当たって、図7に示す羽根角度に開くことができる。開いた撹拌羽根13で埋設するケーシング2の外径より大きな掘削径を構築する。ロッド1の正回転は、撹拌羽根13の背(反ロッド側の面)が撹拌方向を向くようにすることが、撹拌羽根13の軸支部に砂が詰まることがない点で好ましい。なお、I工程の前工程として、地中貫入装置1とは別の掘削装置により予め、掘削孔を形成してもよい。これにより、地盤によっては、地中貫入装置1の貫入が容易となる。

地中進入工程(I工程)において、撹拌羽根13は先行して、地盤を撹拌するため、撹拌領域は地盤がほぐされた状態となる。なお、本例では、撹拌羽根13とケーシング2とは係止しておらず、また、貫入凸部12とケーシング2の突起23が係止(当接)し、且つ撹拌羽根13とケーシング2とは、係止しておらず、ケーシング2は無回転で地中に連行される(図7)。また、ケーシング2の底面は貫入凸部12と突起23で隙間なく、塞がれており、ロッド11の貫入時、ケーシング2内に土壌が入り込む余地はない。なお、深度が深くなるにつれ、必要であれば、ロッド11の回転、貫入を停止し、ロッド11又はケーシング2を継ぎ足し、再度ロッド11を回転、貫入してもよい。継ぎ足し用ケーシングは、内壁に突起23を形成しないケーシングを使用する。所望の深度に到達した際、ロッド11の回転、貫入を停止する。次いで、地中貫入装置1の引き抜き工程を行う。ケーシング2の上端は、地表から少し突出するようにしておけばよい。これにより、ケーシング2に対する地表からの操作性が高まる。

引き抜き工程(II工程)において、先ず、地中貫入装置1を引き上げる。この際、開いている撹拌羽根13がケーシング2の下端29に当たるため、撹拌羽根13は折り畳まれる。また、貫入凸部12の外径(d)が、ケーシング2の内径(l₂)より小であること、また、折り畳まれた撹拌羽根の羽根径(w₂)および下方ロッド11bの外径が、ケーシング2の貫通孔25の孔径(m₁)より小であることから、地中貫入装置1は、ケーシング2を地中に埋設したまま、地上に引き抜くことができる(図9参照)。なお、止め具7はロッド11に固定されたまま、蓋部材41は、貫入凸部12に載った状態で、ロッド11と共に、地上に引き抜かれる。

本例の地中連行方法によれば、ケーシング2は、止め部材4により中心位置が定まり、地中に連行されるため、ケーシング2の芯ずれがなく、ロッド引き抜き軌孔を塞ぐことがない。貫入凸部12とケーシング2の突起23との接触は、リング状の平面で滑りながら接触するため、ケーシング2及び蓋部材41は回転しない。また、ケーシング2の下方の逆半円錐部24は排土の発生を抑制すると共に、先端部29がロッド11の引き上げ時、撹拌羽根13を閉じる部材として機能する。また、撹拌羽根13は、一枚の羽根が独自の回転軸を持っているため、強く安定した撹拌が可能となる。なお、地中に置き去りにされるのは、ケーシング2であり、地上に回収されるのは、地中貫入装置1及び止め部材4である。地中貫入装置1及び止め部材4は新たな地中連行方法で再使用できる。

次に、本発明の第2の実施の形態におけるケーシング地中連行方法を説明する。このケーシング地中連行方法は、上記第1の実施の形態におけるケーシング地中連行方法を行い、II工程の後、ロッド先端に止水キャップ3を着脱自在に装着し、ケーシング2の貫通孔25に止水キャップ3を装填するIII工程を行うものである(図11参照)。止水キャップ3は市販品を加工したものが使用できる。ロッド先端に止水キャップ3を着脱自在に装着したロッドは、ケーシング2の上端の開口から下方へ挿入される。これにより、I工程においては、地中貫入装置1を用いて円滑に掘削でき、また、III工程においては、ケーシング2の貫通孔25に、確実に止水キャップ3を装着できる。なお、III工程におけるロッド11は、I工程及びII工程で使用するロッドに限定されず、他のロッド(止水キャップ装着用専用ロッド)を使用してもよい。なお、本例で使用する止水キャップ3は、逆半円錐形状であり、上端の直径が貫通孔25より大であり、下端の直径が貫通孔25より小のものである。このような形状であれば、貫通孔25の上から、止水キャップ3を装填でき、貫通孔25を塞ぐことができる。

第1の実施の形態におけるケーシング地中連行方法の変形例として、I工程後、図12に示すように、上方ロッド11aを逆回転させて継手螺子112を外し、上方ロッド11aと下方ロッド11bを分離し、上方ロッド11aを地上に引き上げ、ケーシング2及び撹拌羽根13が付いたままの下方ロッド11bを地中に置き去りにするIIA工程を実施してもよい。これにより、止水キャップ3装着工程を実施することなく、ケーシング2の下方開口25を閉塞することができる。

地中に埋設されたケーシング2は、中が空洞であり、地熱利用、雨水利用または地下水利用に使用される。特に地熱は、1年を通じて昼夜の温度変化が小さいため、地熱利用ヒートポンプ等に直接利用でき、また地熱利用ヒートポンプ等の機材をケーシング内に装填して利用できる。また、ケーシングは、地下水や雨水をケーシング内に呼び込んで巨大地震後の仮設防災井戸として使用できる。また、液状化対策としては、液状化を想定して、周面にスリットや貫通孔が形成されたケーシングを予め地中に埋設しておき、液状化の際、過剰間隙水圧を消滅させ、噴出上昇圧を誘導するドレーン材として利用できる。

次に、図10及び図11の地中連行装置10aを用いた地中連行方法を、図1〜3の地中連行装置10を用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置10aを用いた地中連行方法の場合、また、ブレ防止材5が設置されているため、ケーシング2aの連行中、横方向にかかるブレを防止することができる。また、リング状翼部材62bの作用により、掘削時、上方に押し上げられる土壌を下方に押し下げ、且つ側方に向かわせ側壁地盤を圧縮し、強度を高めて崩落を防止する。

次に、図15の地中連行装置10bを用いた地中連行方法を、図1〜3の地中連行装置10を用いた地中連行方法と異なる点について主に説明する。地中連行装置10b用いた地中連行方法の場合、羽根角度調整リング6の作用により、撹拌羽根13を所望の羽根角度にすることができる。また、リング状翼部材6bの作用により、掘削時、上方に押し上げられる土壌を下方に押し下げ、且つ側方に向かわせ側壁地盤を圧縮し、強度を高めて崩落を防止する。

本例の地中連行装置を用いた地中連行方法によれば、掘削と同時に、例えば、地熱利用等に利用できる小径のケーシングを、ケーシング内に土壌が実質的に入り込むことなく、地中に連行することができる。これにより、工期を短縮することができる。また、ケーシングを公知のバイブロドリル(VD)式ボーリング装置で貫入することができ、大きな貫入装置が不要となる。また、掘削残土の発生が無いため、環境に優しい。

1 地中貫入装置 2、2a ケーシング 3 止水キャップ 4、4a 止め部材 5 ブレ防止材 6、6a 撹拌羽根角度調整用リング部材 6b リング状翼部材 10〜10b ケーシング地中連行装置 11 ロッド 12、12a 貫入凸部 13、13a 撹拌羽根 14、14a 先端の錐部 23、23a 突起 26 排土抑制羽根 62b 回転翼部材