JP2000345552A - 地盤改良用杭材料の供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備設置面積や設備重量を削減できるととも
に、地盤改良杭造成装置の機動性・操作性を良好にする
地盤改良用杭材料の供給システムを提供する。 【解決手段】 吊り上げ用タワー１２に対して昇降駆動
されるケーシングパイプ１３に砂を充填し、地盤中の所
定深さまでケーシングパイプを貫入させ、ケーシングパ
イプ１３を引き抜きく地盤改良杭造成装置において、ホ
ッパ２１に連通する２つの分岐管２０Ａ、２０Ｂを有す
る連結分岐管２０に対して分岐管２０Ａ、２０Ｂのそれ
ぞれの下部にケーシングパイプ１３の上部を連通するよ
うに連結し、連結分岐管２０内に分岐管２０Ａ、２０Ｂ
へ択一的に流路を形成する規制板２４を設ける。このよ
うな構成により、設備設置面積や設備重量を削減でき
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、地盤改良用杭材
料の供給システムに関し、さらに詳しくは、サンドドレ
ーン（ＳＤ）工法、またはサンドコンパクションパイル
（ＳＣＰ）工法などに用いられる地盤改良杭造成装置に
適用される杭材料の供給システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤改良工法として、砂杭を地中
に造成して地盤を改良するサンドドレーン（ＳＤ）工法
や、サンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法や、砂
の代わりに砂利や礫を用いるグラベルドレーン（ＧＤ）
工法や、グラベルコンパクションパイル（ＧＣＰ）工法
などがある。これらの工法（以下、砂杭工法という）に
おいては、地盤改良杭造成装置が用いられる。例えば、
泊地、防波堤、岸壁などの水域施設の地盤改良を行う場
合には、地盤改良杭造成装置を備える地盤改良船が用い
られている。

【０００３】図５は、地盤改良船１の側面図、図６は、
平面図である。図５および図６に示すように、地盤改良
船１では、船体２の前部に船幅方向に沿って、リーダー
マストと称される、所定高さの吊り上げ用タワー３が立
設されている。吊り上げ用タワー３には、対をなすケー
シングパイプ（中空管）４、４が複数対、吊り下げられ
ている。図７に示すように、それぞれの対をなすケーシ
ングパイプ４、４は、上部で互いに連結部材５によって
一体的に連結されている。それぞれのケーシングパイプ
４の上部には、砂などの杭材料が投入され杭材料をケー
シングパイプ４へ供給するホッパ６が設けられている。
連結部材５の中間部にはバイブロハンマ７が搭載されて
いる。

【０００４】１本のケーシングパイプ４には、それぞれ
のケーシングパイプ４に専用の１台のベルトコンベヤ８
と、２つのバケット（定置バケットと昇降バケット）と
が割り当てられている。このため、一対のケーシングパ
イプ４、４を吊り上げるための主ウインチと２つの昇降
バケットをそれぞれ吊り上げるための副ウインチとを必
要としている。

【０００５】そしてケーシングパイプ４へ砂などの杭材
料を搬送するには、一連当り、２台のベルトコンベヤ８
で図示しない２個の定置バケットへ杭材料を搬送し、こ
の２個の定置バケットへ一旦蓄積された杭材料を、２個
の昇降バケット９へ移し、２個の昇降バケット９を吊り
上げ用タワー３に沿って上昇させて、それぞれ２本のケ
ーシングパイプ４，４に設けられた２個のホッパ６，６
へ杭材料の投入を行っている。なお、図７は、昇降バケ
ット（図示せず）からホッパ６へ、砂等の杭材料の投入
を行なえる状態を示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の地盤改良杭造成装置においては、１本のケーシ
ングパイプ４に付き、１台のベルトコンベヤ８、および
定置バケットと昇降バケットを必要とするため、ケーシ
ングパイプ４の本数が増加するにしたがって、船体２上
での設備設置面積（フットスペース）は大きくなり、設
備重量も嵩むという問題点があった。これに伴い、地盤
改良船１の機動性が低下したり、各設備の操作・制御が
繁雑になるなどの問題が生じていた。このような問題
は、陸上施工機を用いて陸上での地盤改良を行う場合も
同様である。

【０００７】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、設備設置面積や設備重量を削減できるとともに、地
盤改良杭造成装置の機動性・操作性を良好にするにはど
のような手段を講じればよいかという点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
装置本体に対して昇降駆動される中空管に、地盤改良用
杭材料を充填し、地盤中の所定深さまで前記中空管を貫
入させた後、該中空管を引き抜き、前記中空管の下端開
口部より排出されて残置された前記杭材料からなる杭を
造成する地盤改良杭造成装置の地盤改良用杭材料の供給
システムであって、上部に１つのホッパ部を有し、かつ
下部に前記ホッパ部に連通する複数の分岐管を有する連
結分岐管を有し、前記分岐管のそれぞれの下部に前記中
空管の上部を連通するように連結し、前記装置本体に昇
降可能に設けられた昇降バケットで前記ホッパ部へ前記
地盤改良用杭材料を搬送し、前記連結分岐管を介して前
記中空管へ前記地盤改良用杭材料を投入することを特徴
とする。

【０００９】したがって、請求項１記載の発明では、複
数の中空管の群に対して１つの連結分岐管が接続され、
この連結分岐管の上部に設けられたホッパ部へ、地盤改
良用杭材料を投入することで、複数の中空管へ地盤改良
用杭材料を充填することが可能となる。このため、装置
本体に設けられる昇降バケットは、中空管の群の数だけ
あればよく、昇降バケットの数を削減することができ
る。これに伴い、杭材料搬送手段、たとえばベルトコン
ベヤの数も昇降バケットの数と同数でよくなり、設置面
積を削減することができる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の地盤改良用杭材料の供給システムであって、前記連
結分岐管内に前記各分岐管へ、選択的に前記地盤改良用
杭材料の流路を規制する流路規制手段を備えることを特
徴とする。

【００１１】このような構成の請求項２記載の発明で
は、請求項１記載の発明の作用に加えて、流路規制手段
により、ホッパ部に投入された地盤改良用杭材料を所定
の中空管へ導入することができる。このため、ホッパ部
に投入された地盤改良用杭材料を単に複数の分岐管へ分
散させるのではなく、それぞれの中空管へ集中的に杭材
料の充填を行うことができる。このため、群をなす複数
の中空管同士の間で、杭材料を必要とする中空管に的確
に、杭材料を充填することができる。このため、地盤中
に良好な地盤改良用杭を造成することができる。

【００１２】さらに、請求項３記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の地盤改良用杭材料の供給システ
ムであって、前記連結分岐管は２つの分岐管を有すると
ともに、前記流路規制手段が、前記連結分岐管の分岐空
間に前記２つの分岐管を択一的に閉塞するように可動可
能な規制板と該規制板を駆動する駆動シリンダと、から
なることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項１および
請求項２に記載の発明の作用に加えて、連結分岐管の２
つの分岐管に連結された中空管へ、規制板を駆動シリン
ダにより駆動・変位させることにより、対をなす中空管
の一方への集中的な杭材料の投入を行うことができる。
また、規制板を他方へ変位させることで、他方の中空管
への杭材料の投入を行うこともでき、両中空管へ確実に
杭材料を充填させることができる。

【００１４】また、請求項４記載の発明は、請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の地盤改良用杭材料の供
給システムであって、前記ホッパ部は、前記複数の分岐
管同士の中心線から側方に突出して設けられ、前記連結
分岐管の前記中心線上に位置する上部にバイブロハンマ
が設けられていることを特徴とする。

【００１５】このような構成の請求項４記載の発明で
は、ホッパ部が側方に突出しているため、バイブロハン
マを複数の中空管の中心位置へ設置することができ、そ
れぞれの中空管を地盤中へ貫入させる際に貫入方向の作
用力を均等にできる。また、ホッパ部が側方に突出して
いるため、昇降バケットがバイブロハンマに近接しない
ためバイブロハンマの干渉を受けずに杭材料の投入を行
うことができる。

【００１６】さらに、請求項５記載の発明は、請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載の地盤改良用杭材料の
供給システムであって、前記装置本体は、海上作業船に
設置され、前記海上作業船上に前記昇降バケットと同数
の杭材料搬送手段が設置されていることを特徴とする。

【００１７】このような構成の請求項５記載の発明で
は、請求項１〜請求項４に記載の発明の作用に加えて、
この地盤改良用杭材料の供給システムを海上作業船に適
用することで、船体上に設置する杭搬送手段や昇降バケ
ットの数を削減することができ、船体の軽量化や設備の
操作性を向上することができる。特に、装置本体に吊り
上げられる中空管のそれぞれにホッパを設ける必要がな
いため、吊り上げられる中空管側の重量を軽減して、装
置本体（吊り上げ用タワー）の耐久性・強度を向上する
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る地盤改良用杭
材料の供給システムの詳細を図１〜図４に示す実施形態
に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る地盤
改良用杭材料の供給システムを、海上作業を行う地盤改
良船に適用したものである。

【００１９】本実施形態の地盤改良用杭材料の供給シス
テムの説明に先駆けて、図１および図２を用いて地盤改
良船１０の概略構成を説明する。船体１１の前部に船幅
方向に沿って、所定高さの吊り上げ用タワー１２が立設
されている。吊り上げ用タワー１２には、対をなすケー
シングパイプ１３、１３が複数対、吊り下げられてい
る。それぞれの対をなすケーシングパイプ１３同士の連
結構造は後述する。

【００２０】船体１１の中間部には、一対のケーシング
パイプ１３、１３を吊り上げる主ワイヤ１５および昇降
バケット１４を昇降させる副ワイヤ１６をそれぞれ巻回
する、主ウインチおよび副ウインチ（ともに図示省略す
る）を格納する図示しない巻き取り駆動部が設置されて
いる。また、船体１１の中間部には、図示しない砂貯蔵
船から砂の供給を受けるサンドビン１７が配置されてい
る。なお、このサンドビン１７は、船幅方向に移動可能
に設けられている。サンドビン１７の前方には、このサ
ンドビン１７から砂の供給を受ける中間貯蔵部１９が設
置されている。この中間貯蔵部１９と吊り上げ用タワー
１２の基部との間には、上記した対をなすケーシングパ
イプ１３、１３に対して１機の割合で、ベルトコンベヤ
１８が架設されている。

【００２１】このベルトコンベヤ１８は、サンドビン１
７から吊り上げ用タワー１２に向けて所定の上り傾斜を
なすように設定されている。なお、上記した昇降バケッ
ト１４は、吊り上げ用タワー１２に沿って、副ウインチ
で巻き取り・巻き戻しされる副ワイヤ１６にて昇降駆動
されるようになっており、ベルトコンベヤ１８の前端部
の砂を受け取る位置とケーシングパイプ１３の上部との
間を昇降移動する。

【００２２】次に、本発明の地盤改良用杭材料の供給シ
ステムが適用されるホッパ２１、ケーシングパイプ１
３、およびケーシングパイプ１３同士の連結構造などに
ついて説明する。図３および図４に示すように、上記し
た一対のケーシングパイプ１３、１３は、上部で互いに
連結分岐管２０で一体的に接続されている。連結分岐管
２０の上部は、１つのホッパ２１に連通するように接続
・固定されている。

【００２３】ホッパ２１の砂投入口２１Ａは、一対のケ
ーシングパイプ１３、１３同士の中心線よりも側方に位
置するように設定されている。そして、一対のケーシン
グパイプ１３、１３同士の中心線上に位置するホッパ２
１の上部にはバイブロハンマ２２が固定されている。な
お、バイブロハンマ２２の上部は、吊り上げ用タワー１
２から吊り下げられた主ワイヤ１５に、ショックアブソ
ーバ２３を介して接続されている。

【００２４】連結分岐管２０は、上部から下部へむけて
二股に分岐する分岐管２０Ａ、２０Ｂがそれぞれケーシ
ングパイプ１３の上部と連通するように接続されてい
る。連結分岐管２０における分岐管２０Ａ、２０Ｂとに
分岐する連通空間には、連結分岐管２０の上部と、分岐
管２０Ａ、２０Ｂの一方とが択一的に連通するように、
他方の分岐管の入り口を閉塞させる、規制板２４が設け
られている。この規制板２４は、中間部が連結分岐管２
０に枢支軸２５で可動可能に枢支されている。この規制
板２４の一端側には、切替え駆動シリンダ２６の駆動ロ
ッド２７の端部が連結されており、駆動ロッド２７の出
没により規制板２４が駆動されて分岐管２０Ａ、２０Ｂ
のうち一方が閉塞されるようになっている。なお、切替
え駆動シリンダ２６の駆動ロッド２７の端部が連結され
る規制板２４の一端側は、連結分岐管２０の外側に導出
されて形成されており、切り替え駆動シリンダ２６およ
び駆動ロッド２７も連結分岐管２０の外側に配置されて
いる。

【００２５】次に、上記した構成の本実施形態における
作用・動作を説明する。

【００２６】まず、図示しない砂貯蔵船からサンドビン
１７へ搬送された砂を、中間貯蔵部１９へ搬送される。
次に、中間貯蔵部１９からそれぞれのベルトコンベヤ１
８に砂が供給され、ベルトコンベヤ１８から待機位置に
ある昇降バケット１４（または定置バケット）に砂が供
給される。なお、定置バケットへ砂が一旦貯蔵される場
合は、定置バケットから昇降バケット１４へ砂を供給す
る。

【００２７】次に、昇降バケット１４を副ウインチで副
ワイヤ１６を巻き取ることにより、対応するホッパ１４
の上方まで上昇させる。そして、一対のケーシングパイ
プ１３、１３のいずれかに砂を供給するかに応じて、規
制板２４の位置を、切替え駆動シリンダ２６を駆動する
ことにより切り替えた後、昇降バケット１４からホッパ
１４へ砂を投入する。また、他方のケーシングパイル１
３への同様の操作により砂を投入する。

【００２８】次に、周知の操作手順で地盤へケーシング
パイプ１３を貫入させて（具体的にはバイブロハンマ２
２を駆動することにより、地盤へケーシングパイプ１３
を貫入させて）通常のサンドドレーン工法を遂行して、
地盤中に砂杭を形成して地盤改良を行う。

【００２９】このような構成の本実施形態においては、
規制板２４により対をなすケーシングパイプ１３、１３
の一方へ砂の供給を行うことができ、対をなす２本のケ
ーシングパイプ１３、１３に対して１つのホッパ２１を
備える構成とすることができる。これに伴い、２本のケ
ーシングパイプ１３に対して昇降バケット１４を１つ備
える構成でよくなる。このため、昇降バケット１４の昇
降駆動に用いるウインチやワイヤの数も削減することが
できる。また、ベルトコンベヤ１８も昇降バケット１４
の数と同数でよいため、従来のベルトコンベヤ数の半分
に削減することができる。

【００３０】これにより、地盤改良船１０上での設備設
置面積ならびに設備重量を大幅に削減することができ、
地盤改良船１０の機動性を向上することが可能となる。
また、設備数を削減できるため、操作性が向上し安全か
つ確実な作業を行うことができる。

【００３１】以上、実施形態について説明したが、本発
明は構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能であ
る。例えば、上記した実施形態では、対をなすケーシン
グパイプ１３、１３に連結分岐管２０を設ける構成とし
たが、３本以上のケーシングパイプの群を連結する連結
分岐管で接続して、１つのホッパで３本以上のケーシン
グパイプへ杭材料を供給するシステムとすることもでき
る。この場合には、規制板２４に代えて回動することに
よりそれぞれの分岐管をホッパ側と連通するようにする
流路規制手段を用いればよく、流路規制手段の構成は適
宜変更可能である。

【００３２】また、上記した実施形態では、杭材料とし
て砂を用いたが、砂の代わりに砂利や礫、または砕石な
どを用いることも可能であり、連結分岐管によりケーシ
ングパイプへ選択的に投入することが可能である。

【００３３】さらに、上記した実施形態は、海上作業船
（地盤改良船）に本発明を適用したが、陸上施工機に本
発明を適用できることは勿論可能であり、上記した実施
形態と同様に設備の設置面積の削減や設備重量の軽減を
図ることができるため、作業性を向上することができ
る。

【００３４】また、上記した実施形態では、ケーシング
パイプ１３を地盤へ貫入する際にバイブロハンマ２２に
よる振動で行うタイプの地盤改良杭造成装置を用いた
が、例えばケーシングパイプを回転させて地盤中へ貫入
させるような、大きな振動を伴わない静的な杭造成装置
に本発明の杭材料供給システムを適用することも勿論可
能である。

【００３５】さらに、上記した実施形態では、分岐管と
ホッパとを連結させる流路を択一的に形成する規制板２
４を設定したが、それぞれの分岐管の開閉を行う流路規
制手段を設ける構成とすることも本発明の適用範囲であ
る。

【００３６】またさらに、上記した実施形態は、サンド
ドレーン（ＳＤ）工法について述べたが、本発明は、こ
れに限定されるものではなく、他のサンドコンパクショ
ンパイル（ＳＣＰ）工法や、グラベルドレーン（ＧＤ）
工法や、グラベルコンパクションパイル（ＧＣＰ）工法
などにも適用されることは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、装置本体に設けられる昇降バケ
ット数を削減でき、これに伴い、杭材料搬送手段、たと
えばベルトコンベヤの数も昇降バケットの数も削減する
ことができるという効果がある。このため、本発明を適
用すれば、地盤改良用杭造成装置の設置面積を削減で
き、操作性を向上することができる。

【００３８】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明の効果に加えて、群をなす複数の中空管
同士の間で、杭材料の充填を必要としている中空管に的
確に杭材料の充填を行うことができる。このため、地盤
中に良好な地盤改良用杭を造成できるという効果があ
る。

【００３９】さらに、請求項３記載の発明によれば、請
求項１および請求項２に記載の発明の効果に加えて、対
をなす中空管の一方への集中的な杭材料の投入を行うこ
とができる。また、規制板を他方へ変位させることで、
他方の中空管への杭材料の投入を行うこともでき、両中
空管へ確実に杭材料を充填できるという効果がある。

【００４０】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１〜請求項３に記載の発明の効果に加えて、ホッパ部
が側方に突出しているため、バイブロハンマを複数の中
空管の中心位置へ設置することができ、それぞれの中空
管を地盤中へ貫入させる際に貫入方向の作用力を均等に
でき、貫入効率を高めることができる。また、ホッパ部
が側方に突出しているため、昇降バケットがバイブロハ
ンマに近接せずバイブロハンマの干渉を受けずに杭材料
の投入を行うことができ、昇降バケットの作業スペース
に余裕を持たせることができるという効果がある。

【００４１】さらに、請求項５記載の発明によれば、請
求項１〜請求項４に記載の発明の効果に加えて、この地
盤改良用杭材料の供給システムを海上作業船に適用する
ことで、船体上に設置する杭搬送手段や昇降バケットの
数を削減することができ、船体の軽量化や設備の操作性
・安全性を向上することができる。特に、装置本体に吊
り上げられる中空管のそれぞれにホッパ部を設ける必要
がないため、吊り上げられる中空管側の重量を軽減し
て、装置本体（吊り上げ用タワー）の耐久性・強度を向
上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地盤改良用杭材料の供給システム
を地盤改良船に適用した実施形態を示す側面図である。

【図２】本実施形態の地盤改良船の平面図である。

【図３】本実施形態に係るケーシングパイプと連結分岐
管２０との構成を示す要部正面図である。

【図４】本実施形態に係るケーシングパイプと連結分岐
管２０との構成を示す要部正面図である。

【図５】従来の地盤改良船を示す側面図である。

【図６】従来の地盤改良船を示す平面図である。

【図７】従来のケーシングパイプとホッパ６との関係を
示す要部正面図である。

【符号の説明】

１３ ケーシングパイプ １４ 昇降バケット ２０ 連結分岐管 ２０Ａ、２０Ｂ 分岐管 ２１ ホッパ ２４ 規制板（流路規制手段） ２６ 駆動シリンダ（流路規制手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体に対して昇降駆動される中空管
   に、地盤改良用杭材料を充填し、地盤中の所定深さまで
   前記中空管を貫入させた後、該中空管を引き抜き、前記
   中空管の下端開口部より排出されて残置された前記杭材
   料からなる杭を造成する地盤改良杭造成装置の地盤改良
   用杭材料の供給システムであって、 上部に１つのホッパ部を有し、かつ下部に前記ホッパ部
   に連通する複数の分岐管を有する連結分岐管を有し、前
   記分岐管のそれぞれの下部に前記中空管の上部を連通す
   るように連結し、前記装置本体に昇降可能に設けられた
   昇降バケットで前記ホッパ部へ前記地盤改良用杭材料を
   搬送し、前記連結分岐管を介して前記中空管へ前記地盤
   改良用杭材料を投入することを特徴とする地盤改良用杭
   材料の供給システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の地盤改良用杭材料の供給
   システムであって、前記連結分岐管の前記各分岐管へ、
   選択的に前記地盤改良用杭材料の流路を規制する流路規
   制手段を備えることを特徴とする地盤改良用杭材料の供
   給システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の地盤改
   良用杭材料の供給システムであって、 前記連結分岐管は２つの分岐管を有するとともに、前記
   流路規制手段が、前記連結分岐管の分岐空間に前記２つ
   の分岐管を択一的に閉塞するように可動可能な規制板と
   該規制板を駆動する駆動シリンダと、からなることを特
   徴とする地盤改良用杭材料の供給システム。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の地盤改良用杭材料の供給システムであって、 前記ホッパ部は、前記複数の分岐管同士の中心線から側
   方に突出して設けられ、前記連結分岐管の前記中心線上
   に位置する上部にバイブロハンマが設けられていること
   を特徴とする地盤改良用杭材料の供給システム。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の地盤改良用杭材料の供給システムであって、 前記装置本体は、海上作業船に設置され、前記海上作業
   船上に前記昇降バケットと同数の杭材料搬送手段が設置
   されていることを特徴とする地盤改良用杭材料の供給シ
   ステム。