JP2000303452A - 固化杭の造成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性の低下および工程数の増加を伴うこと
なく、一台の施工機により、補強部材を埋設した固化杭
を造成すること。 【解決手段】 液状硬化材の高圧ジェット噴流と機械攪
拌の併用により、地盤Ｇ中の現位置で、原地盤土と液状
硬化材とを攪拌混合して地盤Ｇ中に固化杭２０を造成す
る方法であって、補強部材８が、前記噴流を透通可能な
隙間を有して構成されており、かつ前記機械攪拌を行う
攪拌軸５と同時進行で、地盤Ｇ中を進行し、前記固化杭
の造成過程で、硬化前の固化杭内に残置されるようにし
た。固化杭２０は、機械攪拌部１０を中心として外側
に、補強部材８を埋設した噴流攪拌部１１が形成される
ことによって造成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、基礎杭
として適用される固化杭の造成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧ジェット噴流と機械攪拌の併用によ
り地盤中に固化杭を造成し、これにより地盤を改良する
工法は、公知である。この工法では、攪拌翼で造成する
パイルの外側に所定の厚みを持つ円管状の造成パイルを
付加することになるが、このときの造成パイルの所定の
厚みを状況に応じて選択できることが望ましい。この要
望に応えるための固化杭の造成方法が、幾つか提案され
ている。

【０００３】特公平７−３０５５１号公報に開示された
固化杭の造成方法もその一つで、高圧ジェット噴流と機
械攪拌の併用により地中に固化杭を造成するに際し水ま
たは硬化材を噴射するノズルとして、地中に挿入される
管にその長手方向に適宜の間隔を隔てて取り付けた攪拌
翼に設けた少なくとも２個のノズルを用い、それ等のノ
ズルは、噴射角度調整可能なものであり、到達距離に応
じてノズルの噴射角度を調整して交差噴流を成立させ、
もって仕上がり杭径の制御を行うようにするものであ
る。

【０００４】また、特公平７−３０５５２号公報にも、
他の固化杭の造成方法が開示されている。この造成方法
は、地中に挿入する管にその長手方向に適宜の間隔を隔
てて設けた少なくとも２個のノズルを用いて交差噴流を
成立させる以外は、前述した造成方法と同一に構成され
ており、同様に仕上がり杭径の制御を行うようにするも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固化杭の造成方法では、杭径の制御はできても、杭の強
度、特に引っ張り強度が必要な場合、その要求に応じて
強度を増大させることに限界がある。このため従来で
は、杭の強度要求がある場合には、要求される強度の大
きさに応じて鉄筋籠等の補強部材を、硬化前の杭内に埋
設するようにしているが、この埋設作業が困難であるば
かりでなく、工程数も増加し、総じて作業性の低下を招
く、という課題を有している。

【０００６】そこで、この発明は、作業性の低下および
工程数の増加を伴うことなく、一台の施工機により、補
強部材を埋設した固化杭を造成することを可能とした固
化杭の造成方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、液状硬化材の高圧ジェット噴流
により、地盤中の現位置で、原地盤土と液状硬化材とを
攪拌混合して地盤中に固化杭を造成する固化杭の造成方
法において、補強部材が、前記噴流を透通可能な隙間を
有して構成されており、かつ攪拌軸と同時進行で、地盤
中を進行し、前記固化杭の造成過程で、硬化前の固化杭
内に残置されることを特徴とする。

【０００８】このため請求項１の発明では、補強部材
は、後工程で埋設されるのではなく、固化杭の造成工程
に同期して、地盤中の硬化前の固化杭内に残置されてセ
ッティングされ、これによって固化杭内に埋設される。
このとき固化杭は、液状硬化材の高圧ジェット噴流の補
強部材中の透通により、補強部材を内包する外径を有し
て形成される。

【０００９】また、請求項２の発明は、液状硬化材の高
圧ジェット噴流と機械攪拌の併用により、地盤中の現位
置で、原地盤土と液状硬化材とを攪拌混合して地盤中に
固化杭を造成する固化杭の造成方法において、補強部材
が、前記噴流を透通可能な隙間を有して構成されてお
り、かつ前記機械攪拌を行う攪拌軸と同時進行で、地盤
中を進行し、前記固化杭の造成過程で、硬化前の固化杭
内に残置されることを特徴とする。

【００１０】このため請求項２の発明では、原地盤土と
液状硬化材との攪拌混合を、液状硬化材の高圧ジェット
噴流と機械攪拌の併用により行う固化杭の造成方法であ
るが、この場合でも前記した請求項１の発明と同等の作
用を奏することができる。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項１または
２に記載の固化杭の造成方法であって、前記補強部材
が、前記攪拌軸の全周を囲繞するように取り付けられる
鉄筋籠等の籠様補強部材であることを特徴とする。

【００１２】このため請求項３の発明では、籠様補強部
材が、機械攪拌部を同心状に囲むように埋設された固化
杭を造成することができる。この籠様補強部材とは、鉄
筋籠は勿論、鉄筋以外の鋼材を用いて、籠様に構成した
補強部材をも含む概念として用いた。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項１または
２に記載の固化杭の造成方法であって、前記補強部材
が、前記攪拌軸の周囲をＵ字状に囲むようにして取り付
けられるＵ字状断面の補強部材であることを特徴とす
る。

【００１４】このため請求項４の発明では、補強部材
が、機械攪拌部をＵ字状に囲むように埋設された固化杭
を造成することができる。また、補強部材を、Ｕ字状断
面に形成したので、攪拌軸があっても、このＵ字状断面
の切り欠き部を利用して補強部材を施工機に容易に取り
付けることができる。

【００１５】また、請求項５の発明は、請求項２乃至４
のいずれか１項に記載の固化杭の造成方法であって、前
記高圧ジェット噴流が、前記機械攪拌に用いる攪拌翼の
先端付近から噴射する交差噴流で構成したことを特徴と
する。

【００１６】このため請求項５の発明では、補強部材
が、機械攪拌部の外側に形成される杭径が確定した噴流
攪拌部内に確実に埋設された固化杭を造成することがで
きる。

【００１７】また、請求項６の発明は、請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の固化杭の造成方法であって、前
記補強部材が、その上端部を固化杭施工機のチャッキン
グ装置に保持されると共に、その下端部を前記攪拌軸の
非回転部分に仮止めして、地盤中を進行するように構成
したことを特徴とする。

【００１８】このため請求項６の発明では、補強部材
は、地盤中の進行時に、揺れや変位や曲がりを極力抑制
されて固化杭内に所望の姿勢で埋設することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００２０】図１は、この発明の一実施形態としての固
化杭の造成方法に採用される固化杭施工機１を示す。こ
の施工機１は、自走式で、リーダ２と、このリーダ２に
昇降自在に取り付けられたオーガモータ３と、このオー
ガモータ３の下部に取り付けられオーガモータ３と一体
となって昇降する補強部材取付用のチャッキング装置４
と、上端をオーガモータ３に連結させて垂設された攪拌
軸５と、この攪拌軸５の下端に設けられオーガモータ３
の駆動で回転する掘進翼および攪拌翼からなる回転翼６
と、プラント装置から攪拌軸５内を経由してセメントミ
ルク等の液状硬化材を回転翼６に供給する硬化材供給手
段７とを備えて構成されている。液状硬化材は、他にモ
ルタルや薬剤等が考えられる。

【００２１】そして、補強部材８は、その上端をチャッ
キング装置４に連結させて攪拌軸５を囲むようにして施
工機１に取り付けられる。すなわち、補強部材８が、鉄
筋籠等の籠様補強部材である場合は、攪拌軸５の全周を
囲繞するように取り付けられ、あるいはＵ字状断面の補
強部材である場合は、攪拌軸５の周囲をＵ字状に囲むよ
うにして取り付けられる。

【００２２】このように補強部材８をセットした施工機
１を用いて、液状硬化材の高圧ジェット噴流と機械攪拌
の併用により、地盤中の現位置で、原地盤土と液状硬化
材とを攪拌混合して地盤中に固化杭を造成する。

【００２３】このとき本発明においては、補強部材８
が、液状硬化材の高圧ジェット噴流を透通可能な隙間を
有して構成されており、かつ機械攪拌を行う攪拌軸５と
同時進行で、地盤中を進行し、固化杭の造成過程で、硬
化前の固化杭内に残置される。

【００２４】具体的には、本発明に係る固化杭の造成方
法は、図２に示す工程順に従って実行される。

【００２５】まず、補強部材８を施工機１にセットする
（図２（ａ））。この補強部材８のセットは、前述した
ようにチャッキング装置４への連結にて行われる。この
とき補強部材８が、鉄筋籠等の籠様補強部材の場合に
は、地上に折り曲げて横置きされた攪拌軸５に、クレー
ンで吊込んだ籠様補強部材を挿入してセットするか、あ
るいは地中に穿設しておいた縦穴に事前に籠様補強部材
を建込んでおき、この籠様補強部材に攪拌軸５を挿入し
てセットする。また、補強部材８が、Ｕ字状断面の補強
部材である場合は、このＵ字状断面の切り欠き部を利用
して、前述した籠様補強部材の場合に必要とした攪拌軸
５の折り曲げや補強部材の事前の建込みを必要とするこ
となく、補強部材を処理機１に容易に取り付けることが
できる。

【００２６】次ぎに、処理機１が自走にて移動して、攪
拌軸５を所定の位置にセットする（図２（ｂ））。

【００２７】次ぎに、オーガモータ３の駆動により回転
翼６を回動させることにより、攪拌軸５を地盤Ｇ中に貫
入させる（図２（ｃ））。このとき補強部材８は、攪拌
軸５と同時進行で地盤Ｇ中に貫入する。この貫入時は、
硬化材供給手段７の駆動により回転翼６の下端部から低
圧のセメントミルクＭを吐出しており（図４参照）、回
転翼６の回動によりセメントミルクＭと地盤土との攪拌
混合が図れる。

【００２８】次ぎに、所定の深度に達したことを確認
し、該深度に維持して定位置攪拌を行う（図２
（ｄ））。ここまでの工程で、固化杭の中心部を構成す
る機械攪拌部１０を形成することができる。

【００２９】次ぎに、チャッキング装置４と補強部材８
との連結を解除すると共に、回転翼６の回転を維持しな
がら硬化材供給手段７の駆動により回転翼６の側部から
遠心方向にセメントミルクの高圧ジェット噴流を吐出す
る（図２（ｅ））。この高圧ジェット噴流は、補強部材
８の隙間から外側に噴射される。

【００３０】次ぎに、補強部材８を残置したまま、高圧
ジェット噴流を吐出する回転翼６を回転させたまま攪拌
軸５を徐々に引き抜く（図２（ｆ））。この引き抜きに
より、機械攪拌部１０の外側に、セメントミルクの高圧
ジェット噴流と地盤土との混合による噴流攪拌部１１
が、下から上に向かって徐々に形成される。

【００３１】かくして攪拌軸５を地上に完全に引き抜
き、かつセメントミルクと地盤土との混合系が硬化する
のを待って、地盤Ｇ中に、補強部材８を埋設した固化杭
２０を造成することができる（図２（ｇ））。

【００３２】このときに造成される固化杭２０は、図３
に示すように、固化杭施工機１にセットされる攪拌軸５
の本数および補強部材８の断面形状により、各種の断面
構造を有して形成される。

【００３３】すなわち、図３（ａ）に示す固化杭２１
は、１本の攪拌軸５を備えた一軸タイプで、補強部材８
として円形断面の籠様補強部材８１を用いて造成される
ものであり、機械攪拌部１０を中心としてこの機械攪拌
部１０の外側に同心状に、籠様補強部材８１を埋設した
噴流攪拌部１１が形成されることによって造成される。
また、図３（ｂ）に示す固化杭２２は、２本の攪拌軸５
を備えた二軸タイプで、補強部材８として長円形断面の
籠様補強部材８２を用いて造成されるものであり、２個
の機械攪拌部１０，１０を中心としてこの２個の機械攪
拌部１０の外側に、籠様補強部材８２を埋設した噴流攪
拌部１１が形成されることによって造成される。さら
に、図３（ｃ）に示す固化杭２３は、１本の攪拌軸５を
備えた一軸タイプで、補強部材８としてＵ字状断面の補
強部材８３を用いて矢板３０に密接させて造成されるも
のであり、機械攪拌部１０を中心としてこの機械攪拌部
１０の外側に同心状に、補強部材８３を埋設した噴流攪
拌部１１がその一部を矢板３０に密接させて形成される
ことによって造成される。

【００３４】なお、補強部材８としての籠様補強部材
は、前述した円形断面や長円形断面のものに限定される
ものではなく、矩形断面や多角形断面のものをも用い得
る。

【００３５】このように、本実施形態の固化杭の造成方
法によれば、補強部材８は、後工程で埋設されるのでは
なく、固化杭２０の造成工程に同期して、地盤Ｇ中の硬
化前の固化杭内に残置されてセッティングされ、これに
よって固化杭内に埋設される。 また、本発明に係る固
化杭の造成方法においては、好ましくは、図４に示すよ
うに高圧ジェット噴流が、補強部材８の外部に到達距離
を有する交差噴流で構成する。すなわち、攪拌軸５の先
端に設けられる回転翼６には、攪拌翼１２，１４が設け
られており、かつこれら攪拌翼１２，１４には、噴射角
度が調整可能なノズル１５，１７がそれぞれ設けられて
いる。このときノズル１５，１７は、交差噴流Ｓが成立
するように角度調整されてセットされる。この交差噴流
Ｓは、噴流同士が出会う点Ｔが補強部材８の外部になる
ように噴射構成される。

【００３６】この構成によれば、造成される固化杭２０
の外径が交差噴流Ｓにより制御できるので、補強部材８
が、機械攪拌部１０の外側に形成される噴流攪拌部１１
内に確実に埋設された固化杭２０を造成することができ
る。このため補強された固化杭２０を高信頼度で造成す
ることができる。

【００３７】また、本発明に係る固化杭の造成方法にお
いては、さらに好ましくは、補強部材８が、その上端部
を固化杭施工機１のチャッキング装置４に保持されると
共に、その下端部を攪拌軸５の非回転部分に仮止めし
て、地盤Ｇ中を進行するように構成する。このとき補強
部材８の下端部の仮止め構造は、例えば図５に示すよう
に構成される。

【００３８】この仮止め構造は、図５に示すように、攪
拌軸５の非回転部分として設けられる筒状体３０に設け
られる。この筒状体３０は、攪拌軸５の外径よりも十分
大径の内径を有して構成される筒部３１と、この筒部３
１の外周壁の、直径方向で対応する位置にそれぞれ突出
形成されたブラケット３２，３２とを有して形成されて
いる。このとき筒部３１は、半割状に形成されるか、半
開き可能に形成され、攪拌軸５への取付後、筒状に構成
する。筒状体３０は、その筒部３１を攪拌軸５の下部に
設けたフランジ部５ａ，５ｂ間に遊嵌させて取り付けら
れ、この遊嵌状態の取付により、攪拌軸５との共回りを
避けて攪拌軸５の非回転部分を構成している。

【００３９】そして仮止め構造は、筒状体３０のブラケ
ット３２，３２に、それぞれ一端を枢支２５ａ，２５ａ
された２個の揺動部材２５，２５により構成される。す
なわち、この２個の揺動部材２５，２５は、攪拌軸５が
地盤Ｇ中を進行（貫入）するとき（図５（ａ））は、進
行方向Ａに対向するａ方向の抵抗を受けて、枢支２５ａ
部位を中心にして上方に回動して他端２５ｂを補強部材
８に係合させることができ、これにより仮止め構造を構
成することができる。また、２個の揺動部材２５，２５
は、攪拌軸５が引き抜かれるとき（図５（ｂ））は、引
き抜き方向Ｂと反対方向となるｂ方向の抵抗を受けて、
枢支２５ａ部位を中心にして下方に回動して他端２５ｂ
を補強部材８から離反させることができ、これにより仮
止め構造を解除して、補強部材８を残置したまま攪拌軸
５のみを引き抜くことができる。

【００４０】この構成によれば、補強部材８は、前記し
た仮止め構造により、地盤Ｇ中の進行時に、揺れや変位
や曲がりを極力抑制されて固化杭２０内に所望の姿勢で
埋設することができ、これにより補強された固化杭を高
い信頼度の下で造成することができる。

【００４１】また、以上述べた実施形態は、原地盤土と
液状硬化材との攪拌混合を、高圧ジェット噴流と機械攪
拌の併用により行う場合であるが、本発明は、それに限
定するものでは無く、前記攪拌混合を、高圧ジェット噴
流のみで行う場合をも含むものである。高圧ジェット噴
流のみで行う場合は、固化杭は、噴流攪拌部のみで造成
される。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発
明によれば、補強部材は、後工程で埋設されるのではな
く、固化杭の造成工程に同期して、地盤中の硬化前の固
化杭内に残置されてセッティングされ、これによって固
化杭内に埋設されるので、作業性の低下および工程数の
増加を伴うことなく、一台の施工機により、補強部材を
埋設した固化杭を造成することができる。

【００４３】また、請求項２の発明によれば、原地盤土
と液状硬化材との攪拌混合を、液状硬化材の高圧ジェッ
ト噴流と機械攪拌の併用により行う固化杭の造成方法で
あっても、前記した請求項１の発明と同等の効果を奏す
ることができる。

【００４４】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２の発明の効果に加えて、機械攪拌部を同心状に
囲むように埋設された籠様補強部材により、補強された
固化杭を造成することができる。

【００４５】また、請求項４の発明によれば、請求項１
または２の発明の効果に加えて、機械攪拌部をＵ字状に
囲むように埋設された補強部材により、補強された固化
杭を造成することができる。

【００４６】また、請求項５の発明によれば、補強部材
が、機械攪拌部の外側に形成される噴流攪拌部内に確実
に埋設された固化杭を造成することができるので、請求
項２乃至４のいずれか１項の発明の効果に加えて、補強
された固化杭を高信頼度で造成することができる。

【００４７】また、請求項６の発明によれば、補強部材
は、地盤中の進行時に、揺れや変位や曲がりを極力抑制
されて固化杭内に所望の姿勢で埋設することができるの
で、請求項１乃至５のいずれか１項の発明の効果に加え
て、補強された固化杭を高い信頼度の下で造成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての固化杭の造成方法
に採用される固化杭施工機の概略側面図である。

【図２】本発明の一実施形態としての固化杭の造成方法
の工程順を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ），（ｇ）は、各工程の概略図である。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の一実施形
態としての固化杭の造成方法により造成される各種固化
杭の断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態としての固化杭の造成方
法を説明する断面図である。

【図５】本発明の更に他の実施形態としての固化杭の造
成方法を説明する作動説明図で、（ａ）は、攪拌軸の地
盤中への進行状態を示し、（ｂ）は、攪拌軸の引き抜き
状態を示す。

【符号の説明】

１ 固化杭施工機（施工機） ４ チャッキング装置 ５ 攪拌軸 ８，８１，８２，８３ 補強部材 １０ 機械攪拌部 １１ 噴流攪拌部 ２０，２１，２２，２３ 固化杭 ２５ 揺動部材（仮止め構造） Ｇ 地盤 Ｓ 交差噴流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 忠良 千葉県船橋市北本町２−40−１−806 (72)発明者 山口 博久 東京都江戸川区船堀６−５−３−705 Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AB15 BA08 BD05 CA01 CB03 DA16 DB07 EA11 EA21 EB00 2D041 AA01 BA31 CA01 CB01 CB02 CB05 DA13 EB10 EC03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液状硬化材の高圧ジェット噴流により、
   地盤中の現位置で、原地盤土と液状硬化材とを攪拌混合
   して地盤中に固化杭を造成する固化杭の造成方法におい
   て、 補強部材が、前記噴流を透通可能な隙間を有して構成さ
   れており、かつ攪拌軸と同時進行で、地盤中を進行し、
   前記固化杭の造成過程で、硬化前の固化杭内に残置され
   ることを特徴とする固化杭の造成方法。
2. 【請求項２】 液状硬化材の高圧ジェット噴流と機械攪
   拌の併用により、地盤中の現位置で、原地盤土と液状硬
   化材とを攪拌混合して地盤中に固化杭を造成する固化杭
   の造成方法において、 補強部材が、前記噴流を透通可能な隙間を有して構成さ
   れており、かつ前記機械攪拌を行う攪拌軸と同時進行
   で、地盤中を進行し、前記固化杭の造成過程で、硬化前
   の固化杭内に残置されることを特徴とする固化杭の造成
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の固化杭の造成
   方法であって、 前記補強部材が、前記攪拌軸の全周を囲繞するように取
   り付けられる鉄筋籠等の籠様補強部材であることを特徴
   とする固化杭の造成方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の固化杭の造成
   方法であって、 前記補強部材が、前記攪拌軸の周囲をＵ字状に囲むよう
   にして取り付けられるＵ字状断面の補強部材であること
   を特徴とする固化杭の造成方法。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の
   固化杭の造成方法であって、 前記高圧ジェット噴流が、前記機械攪拌に用いる攪拌翼
   の先端付近から噴射する交差噴流で構成したことを特徴
   とする固化杭の造成方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   固化杭の造成方法であって、 前記補強部材が、その上端部を固化杭施工機のチャッキ
   ング装置に保持されると共に、その下端部を前記攪拌軸
   の非回転部分に仮止めして、地盤中を進行するように構
   成したことを特徴とする固化杭の造成方法。