JP2002070001A - ソイル柱施工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ソイル柱の小径部の直径や個数などを任意に
変更して所定の鉛直支持力有するソイル柱を容易に施工
できるソイル柱施工システムの提供。 【解決手段】 地盤中にソイル柱を施工するソイル柱施
工装置と関連付けて使用され、施工候補とされている少
なくとも１種類のソイル柱候補のなかから最適なソイル
柱を選択するための補助システムを備えたソイル柱施工
システムであって、この補助システムは、（ｉ）ソイル
柱候補の寸法および形状に関する形状データを入力して
記憶する形状データ記憶部と、（ｉｉ）ソイル柱が施工
される地質に関する地質データを入力して記憶する地質
データ記憶部と、（ｉｉｉ）形状データ記憶部の形状デ
ータおよび地質データ記憶部の地質データを受信して、
ソイル柱候補が前記地盤に施工された時に具備しうる特
性データを予測する演算部と、（ｉｖ）特性データを形
状データに関連付けて表示する出力部とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤を強化す
るための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】小径の柱状体の複数箇所に鍔状の大径部
を複数個有するソイル柱は軟弱地盤の強化に有効であ
る。このようなソイル柱の施工方法としては、例えば特
開昭５９−８５０２４号や実開平３−５４８８２号に記
載する装置が知られている。しかしながら、従来は、シ
ャンクが１個しか備えられていないので、大径部を形成
すべき位置へのシャフトの下端部の位置合わせが面倒で
あり、また土砂とセメントミルクとからの均一なセメン
ト混練物の調製が困難であった。また、特開平４−２１
６７１６号に記載の方法も知られている。この装置のシ
ャンクは、シャフトの逆回転時に、シャンクの先端部と
小径の掘削孔の内壁との間に発生する摩擦力によって開
くようになっているが、この摩擦力が不十分な場合には
シャンクは開かずに、所定個数の大径部が形成されない
ことがあった。また、掘削時の振動によって掘削孔の周
壁が崩れ落ちる場合があり、所定形状のソイル柱を形成
できないことがあった。さらに、大径孔部にまで十分な
セメントミルクを注入して均一な組成のセメント混練物
を調製することが困難であり、所定強度を有するソイル
柱を形成するには、高度の熟練を必要とした。

【０００３】一方、本願発明者は、上記の課題に考慮し
て、特願平１１−４５０４３号、特願平２０００−３４
９９３号においてソイル柱の施工技術を開示している。
かかるソイル柱施工装置は、ソイル柱の小径部の直径や
個数などを任意に変更して所定の鉛直支持力等の特性
（機械的特性）を有するソイル柱を容易に施工できる
が、多様な寸法や形状を有するソイル柱の候補のなかか
ら、その地盤に施工すべき最適なソイル柱の寸法を特定
することは面倒である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、種々
の寸法および形状を有するソイル柱候補のなかから、施
工する地盤に適合する最適な寸法および形状を有するソ
イル柱を、容易かつ確実に施工できる技術を提供するこ
とを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明者は上記の課題
を解決すべく種々検討を重ねた結果、地盤柱にソイル柱
を施工するためのソイル柱施工装置と関連付けて使用さ
れ、施工候補とされている少なくとも１種類のソイル柱
候補のなかから最適なソイル柱を選択するための補助シ
ステムを備えたソイル柱施工システムであって、前記補
助システムは、（ｉ） 前記ソイル柱候補の寸法および
形状に関する形状データを入力して記憶する形状データ
記憶部と、（ｉｉ）前記ソイル柱候補が施工される予定
の地盤に関する地質データを入力して記憶する地盤デー
タ記憶部と、（ｉｉｉ）前記形状データ記憶部の前記形
状データおよび前記地質データ記憶部の前記地質データ
を受信して、前記ソイル柱候補が前記地盤に施工された
時に具備しうる特性データを予測する演算部と、（ｉ
ｖ）前記特性データを前記形状データに関連付けて表示
する出力部とから成り、前記ソイル柱候補のなかから実
際に施工するソイル柱を選択する補助システムを備えた
ことを特徴とするソイル柱施工システムとすることによ
って解決できることを見いだした。以下に本発明を詳細
に説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】第一実施例 図１２は本発明のソイル柱施工システムの概略を示す図
である。

【０００７】〔地質調査〕まず、ソイル柱を施工する地
盤の地質調査を行う。この地質調査で、少なくとも、地
質の判別とそのＮ値が測定される。地質調査の手法とし
ては、例えばボーリング法、平板載荷試験、スウェ−デ
ン式サウンディング試験、動的コーン貫入試験、ポータ
ブルコーン貫入試験、オランダ式二重コーン貫入試験お
よびレイリー波探査などの方法が挙げられる。上記のい
ずれの方法で行ってもよいが、好ましくは、スウェ−デ
ン式サウンディング試験によって行われる。

【０００８】（地質の判定）地質の分類方法としていく
つかの方法が知られているが、本発明の好適な地質調査
の手法であるスウェ−デン式サウンディング試験による
場合、その装置のハンドルを回転する際に聞こえる音や
感触によって、「砂質土」と「粘性土」とに区別され
る。また予め腐植土の存在が判っている場合には、その
地層の部分は「腐植土」であると判断される。また、地
質調査がボーリング調査によって行われる場合には、実
際に掘り出された土を観測して地質が判別される。な
お、本発明は、調査の便宜を考慮して、地質は「砂質
土」、「粘性土」または「腐植土」に判別されるが、地
質は更に詳細に分類されてもよい。なお、一般的には、
０．０７４ｍｍ以上の粒子が一定割合（例えば５０％）
以上含まれている場合、この土は「砂質土」と分類さ
れ、０．０７４ｍｍ以上の粒子が上記割合よりも低い場
合、この土をは粘性土」と分類される。また植物遺体や
分解物が多量に含まれている土の場合、この土は「腐植
土」と分類される。

【０００９】（Ｎ値の測定）Ｎ値の測定は、通常、ボー
リング標準貫入試験（通称「ボーリング調査」）によっ
て行われるが、他の地質調査、例えばスウェーデン式サ
ウンディング試験によって得られる測定結果から換算Ｎ
値を換算してもよい。ボーリング調査の場合、ボーリン
グによって掘削した孔を利用し、孔の底に垂直に立てら
れたサンプラーに、６３．５ｋｇの重りを７５ｃｍの高
さから自由落下させて、このサンプラーが土中に３０ｃ
ｍ貫入するのに要する打撃回数を測定し、この打撃回数
がＮ値となる。なお、その詳細はＪＩＳＡ１２１９に記
載されている。

【００１０】（換算Ｎ値）一方、ボーリング調査は、比
較的広い調査スペースが必要であり、試験時間やコスト
もかかるので、他の地盤試験、例えばスウェーデン式サ
ウンディング試験によって得られる貫入抵抗値から換算
して得られる換算Ｎ値を使用してもよい。スウェーデン
式サウンディング試験は、先端にスクリューを有する鉄
のロッドを使用して行われる。このロッドは地面に垂直
に立てられる。そしてロッドには自由に上下させたり途
中で固定したりできる受け皿（クランプ）が取り付けら
れており、さらにロッドの上端には水平方向に延びるハ
ンドルが取り付けられている。クランプは５ｋｇであ
る。そして、クランプに円筒形の１０ｋｇの重り２個
と、２５ｋｇの重り３個を静かに１枚づつ載せていき、
１枚載せるたびに、ロッドが下方に沈むか否かを確認す
る。全ての重りを載せると、クランプの重さは合計１０
０ｋｇになる。その時、ロッドの沈み込みがなく静止し
ている場合には、ハンドルを回転させて、先端のスクリ
ューによって強制的にロッドを２５ｃｍだけ土に貫入さ
せる。この時、ハンドルを何回回転させたかを記録す
る。なお、ハンドルの回転数は、ハンドルを１８０度回
転ごとに１カウントする。所定の深度まで貫入した時点
で、ロッドは引き抜かれる。

【００１１】上記のようにして得られた回転数から次式
によって換算Ｎ値は算出される。 粘性土の場合・・・０．０３Ｗ_sw＋０．０５Ｎ_sw 砂質土の場合・・・０．０２Ｗ_sw＋０．０６７Ｎ_sw ここで、Ｗ_swは重りの重さ（ｋｇ）であり、Ｎ_swは１ｍ
あたりの半回転数（スウェ−デン式サウンディング試験
によって測定された半回転数を４倍した値）である。

【００１２】〔補助システム〕本発明の補助システムで
は、上記の地質調査によって得られた少なくとも地質と
Ｎ値に関するデータが使用される。補助システムにおけ
る処理のフローチャートを図１３に示す。まず、図１４
に示すように、ディスプレー上に表示された基盤土性デ
ータの入力画面が開かれる。そして、Ｎ値および地質デ
ータが地層の深さに関連付けられて入力される。なお、
換算Ｎ値の場合にもＮ値として入力される。ここに入力
されたＮ値と地質データは、コンピュータの記憶装置内
に割り当てられた地質データ記憶部に記憶される。

【００１３】次に、図１５に示すソイル柱の形状データ
の入力画面を開いて、施工予定のソイル柱の寸法および
形状に関する形状データを入力する。ここで、施工予定
のソイル柱の所定箇所の寸法が決まっている場合には左
右の欄に同じ数値が入力すればよいが、演算結果の後に
最適な寸法を決定しようとする場合には、左右の欄にそ
の設計変更可能な範囲の上下限の数値が入力される。例
えば、ソイル柱候補の寸法および形状が決まっている場
合には、全項目について左右の欄に同じ数値が入力され
る。一方、２〜４個の大径部を有するソイル柱が施工候
補である場合には、図１５のように、拡大箇所数の項目
については左の欄に「２」が入力され、右の欄に「４」
が入力される。入力された寸法データは、コンピュータ
の記憶装置内に割り当てられた形状データ記憶部に記憶
される。

【００１４】なお、図１５において記載されている各項
目は、図１１に図示される次述のソイル柱の各部分の寸
法を指している。「芯径」とはソイル柱の小径部分の直
径（ａ）を示す。「拡大径」とはソイル柱の最下部以外
の大径部分の直径（ｂ）を示す。「拡底径」とは、ソイ
ル柱の最下部の大径部分の直径（ｃ）を示す。「芯径ピ
ッチ」とはソイル柱の隣接する大径部間の距離（ｄ）を
示す。「拡大ピッチ」とはソイル柱の最下部以外の大径
部分の厚さ（ｅ）を示す。「拡底長」とはソイル柱の最
下部の大径部分の厚さ（ｆ）を示す。「拡大箇所数」と
は最下部以外の大径部分の個数を示す。「単位重量」と
はソイル柱の単位重量である。「口径変化」とはソイル
柱の直径についての許容されうる誤差を示す。「長さ変
化」とはソイル柱の長さに関する許容されうる長さの誤
差を示す。

【００１５】次に、形状データ記憶部に記憶された形状
データおよび地質データ記憶部に記憶された地質データ
が、コンピュータ内に設けられた演算部に呼び出され
て、コンピュータ内の記憶装置内に格納された次式に対
応するプログラムを逐次読みだして演算を行う。 Ｒ_a ＝Ｒ_pa＋φΣτ_a ｈ_i ・・・・式１ （ここで、Ｒ_a は改良体の許容鉛直支持力（ｔｆ）であ
り、Ｒ_paは改良体の先端部における許容鉛直支持力（ｔ
ｆ）であり、φは改良体の周長（ｍ）であり、τ _a は許
容周面摩擦力度（ｔｆ／ｍ² ）であり、ｈ_i は層厚
（ｍ）である。なお、ここで、改良体とはソイル柱を意
味する。

【００１６】上記式１において τ_a ＝１／Ｆ_s ・τ_i （ここで、τ_a は許容周面摩擦力度（ｔｆ／ｍ² ）であ
り、Ｆ_s は安全率（一般的には、常時荷重；３、中地震
時；１．５、大地震時；１）であり、τ_i は最大周面摩
擦力度である。） 上記のτ_i は、砂質土、粘性土または腐植土の地質によ
り以下のように計算される。 ・砂質土の場合・・・τ_i ＝Ｎ／３ （ｔｆ／ｍ² ） ・粘性土の場合・・・τ_i ＝ｃ−ｑ_u ／２＝２＋Ｎ／４
（ｔｆ／ｍ² ；大崎の式） ・腐植土の場合・・・τ_i ＝１．０（ｔｆ／ｍ² ；Ｎ≧
２）またはτ_i ＝０（ｔｆ／ｍ² ；Ｎ＜２）

【００１７】上記式１においてＲ_paは次のようにして決
められる。 ・砂質土の場合・・・Ｒ_pa＝α１５Ｎ’Ａ_P ／Ｆ_s ・粘性土の場合・・・Ｒ_pa＝６ｃＡ_P ／Ｆ_s ・腐植土の場合・・・Ｒ_pa＝６ｃ’Ａ_P ／Ｆ_s ここで、Ｒ_paは改良体の先端部における許容鉛直支持力
（ｔｆ）であり、Ｆ_s は安全率であり、αは補正係数
（載荷試験で確認しない場合には０．５とする）であ
り、Ｎ’は改良体の先端より下に１ｄ（直径）、上に１
ｄの範囲のＮ値の平均値であり、ｃ，ｃ’はｃ＝２＋Ｎ
／４（粘性土の粘着力）または、ｃ’＝１．０であり、
Ａ_P は改良体の面積（ｍ² ）である。なお、群杭（５本
組）の場合には、単杭（１本）の場合に比べて、周長で
３倍、面積で（３＋４／π）倍となる。

【００１８】上記の式１による演算結果は図１６に示す
出力部に表示される。この演算結果は、先に入力された
ソイル柱の形状データと関連付けて表示されている。こ
のようにして得られたソイル柱の形状データと関連付け
て表示された鉛直支持力を判断材料として、地盤に施工
するソイル柱の寸法が決定される。

【００１９】なお、本発明の補助システムは、複数のソ
イル柱が配列して施工される群杭の場合には、各ソイル
柱が示す鉛直支持力のみならず、群杭全体が示す鉛直支
持力を予測することができる。

【００２０】一方、本発明の補助システムは、上記のよ
うに、予め設計されたソイル柱の寸法からソイル柱の鉛
直支持力を予測する場合に限定されず、逆に予め設計さ
れた鉛直支持力からソイル柱の寸法および形状ならびに
その配列を特定するようにしていてもよい。

【００２１】この場合、本発明の補助システムにおい
て、ソイル柱が具備することを希望する鉛直支持力を入
力するための特性データ入力画面を開き、ここに鉛直支
持力に関するデータを入力し、コンピュータ内の記憶装
置内に割り当てられた特性データ記憶部に記憶される。
次に、特性データ記憶部に記憶に記憶された特性デー
タ、および地質データ記憶部に記憶された地質データ
が、コンピュータ内に設けられた演算部に呼び出される
とともに、コンピュータ内の記憶装置内に格納された上
記式１に対応するプログラムを逐次読みだして演算を行
う。なお、ソイル柱の寸法および形状ならびにその配列
を特定するために本発明の補助システムが使用される場
合、ソイル柱の直径や拡底径などの既定の寸法は予め入
力される。

【００２２】上記のようにして本発明の補助システムに
よって決定された寸法を有するソイル柱は次に実際に施
工される。図１は、本発明の一実施例としてのソイル柱
施工装置を示すものであり、図２ａは図１のＡ−Ａ’部
分における断面図であり、図２ｂは図１のＢ−Ｂ’部分
における断面図である。

【００２３】本発明のソイル柱施工装置は、図１に示す
ように、シャフト４の下端部付近のヘッド取付部４１
に、掘削刃２５を有する掘削ヘッド２６が取り付けられ
ている。この掘削刃２５は、シャフト４の正回転によっ
て、掘削刃２５の回転直径に対応する内径を有する小径
の掘削孔を形成できるようになっている。また、シャフ
ト４の上端部付近と下端部付近には、軸受け孔１５、１
６が形成されている。また、保持軸５には、下方および
上方の軸受け孔１５、１６に内接するように上鍔部１７
および下鍔部１８が形成されている。この軸受け孔１５
および１６には、保持軸５が回動可能に嵌め込まれるよ
うになっている。なお、上方の軸受け孔１５は半截して
開環するようになっており、保持軸５は、必要に応じて
交換できるようになっている。

【００２４】また、図２（ａ）に詳細に示すように、上
記の保持軸５には、複数個のシャンク１９が取り付けら
れている。このシャンク１９は、シャンクに設けられた
孔に保持軸を挿入するとともに固定具（キー）２７を嵌
め込むことによって、保持軸に固定されている。本発明
によると、これらの複数個のシャンクは、シャフトを正
回転させた際にはシャフトに垂直な平面において閉じ、
一方、シャフトを逆回転させた際にはシャンク刃と掘削
孔の周壁との間に大きな摩擦力が発生して、シャフトに
垂直な平面内においてストッパー２５に当たるまで放射
状に開いて、小径の掘削孔の周壁を部分的に拡大する。
なお、シャンク１９は必要に応じて容易に取り替えるこ
とができるようになっている。なお、シャンクは、例え
ば溶接によって取り付けてもよい。また、保持軸５に取
り付けられるシャンク１９は、必ずしも全て同一寸法の
ものには限定されず、例えば、より下方のシャンク程、
より大きなものを取り付けてもよい。

【００２５】本発明によると、上記のシャンクのそれぞ
れは、回動可能に取り付けられた保持軸上に固定されて
いるので、全てのシャンクは同時に開閉する。従って、
仮に、複数個のシャンクのうちの一部のシャンクと掘削
孔の周壁との間の摩擦力が小さい場合であっても、その
他のシャンクと掘削孔の周壁との間に、シャンクが開く
のに十分な摩擦力が発生している場合には、全てのシャ
ンクが開くようになっている。これによって所定個数の
大径部を有するソイル柱を確実に施工することができ
る。

【００２６】また、本発明によると、上記の保持軸５の
上端部付近には、シャンク１９と略平行に取り付けられ
たレバー２１が取り付けられている。このレバー２１
は、地中にあるシャンク１９が開いているのか閉じてい
るのかを、地上から確認できるることに加えて、シャン
クの開閉を地上から手動または機械的に援助できる。

【００２７】また、このソイル柱施工装置のシャフト
は、その上端部に設けられたセメントミルクを注入する
ための注入口１１と、この注入口から注入されたセメン
トミルクをシャフトの下端部付近に導くためにシャフト
内に形成されたチャネル１２と、シャフトの下端部付近
に設けられたセメントミルクを放出するための第１の放
出口１３とを有している。従って、本発明によると、注
入口１１から供給されたセメントミルクは、チャネル１
２を通って、シャフト４の下端部付近の第一の放出口１
３から放出される。なお、注入口、チャネルおよび第一
の放出口は、保持軸に設けられていてもよい。

【００２８】また、本発明のソイル柱施工装置は、上記
の第一の放出口１３に加えて、シャンクのそれぞれの取
付け位置の近傍に、セメントミルクを放出するための第
二の放出口２２を有している。この第２の放出口２２か
ら放出されたセメントミルクは、大径孔部を形成する際
に発生する土砂と効率的に混練される。特に、本発明に
よる第２の放出口２２は、図２（ａ）に示すように、シ
ャンクが閉じている時にはシャンクの腹部に取り付けら
れた栓２３によって封止され、シャンクが開いている時
にはこの栓は開放されるようになっている。これによっ
て、シャフトの逆回転時に、第二の放出口からセメント
ミルクを放出できる。また、第二の放出口は、より下方
のもの程、その口径が大きくてもよい。これは、下方の
放出口程、セメントミルクの液圧が小さいことを考慮し
て、第二の放出口のそれぞれから放出されるセメントミ
ルクの量を調節するためである。

【００２９】また、本発明のソイル柱施工装置のシャフ
ト４には、掘削孔の周壁を押し固めるためのローラー８
が、好ましくは上下に隣接するシャンクから略等距離の
所に取り付けられている。このローラー８は、図３に示
すように、シャフトまたは保持軸から水平方向に延びる
上下の取付台４４’、４５’の間に回転可能に取り付け
られていて、小径の掘削孔の側面に沿って回転するよう
になっている。このローラー８によって掘削孔の周壁を
固く押し固めるため、施工途中において周壁が崩壊等す
るのを防止でき、所定形状のソイル柱が確実に施工され
る。なお、ローラーは、保持軸に取り付けられていても
よい。さらに、取付台４４’、４５’の縁端部は、シャ
フトの上下運動および回転運動に伴って、小径の掘削孔
の周壁を、調整的に削り取るようになっており、所定の
掘削孔を精度良く形成するのに役立つとともに掘削孔の
周壁との衝突によるローラー８の端部欠落を防止する。

【００３０】本発明のソイル柱施工装置によると、シャ
フトの正回転時に小径の掘削孔が形成され、その時に掘
削される土砂はシャフトの側面部やローラー等によって
小径の掘削孔の周壁に押し固められ、一方、シャフトの
逆回転時には本発明のシャンクによって小径の掘削孔が
部分的に拡大されるが、この時に掘り出された土砂はセ
メントミルクと十分に混練される。ここで、掘削孔に注
入されるセメントミルクと混練される土砂の量は、シャ
フトの逆回転時に発生する土砂の量に等しいことが好ま
しく、それよりも多量の土砂が例えば小径の掘削孔の崩
壊によって掘削孔内に存在すると所定強度のソイル柱が
形成できないだけではなく、小径の掘削孔の崩壊によっ
て掘削孔が途中で詰まってしまって土砂とセメントミル
クとの混練が十分に行なわれず、均一なセメント混練物
を掘削孔全体に充填することができない。特に、本発明
の場合、シャフトの逆回転時には、複数個のシャンクを
同時に開きながらシャフトを上下に動かして大径孔部に
所定の厚みを持たせるので、この時に小径の掘削孔の周
壁が崩壊し易い。本発明によると、ローラーを上下に隣
接するシャンクから略等距離の所に配置しているので、
シャフトの上下運動の際にローラーは効率よく小径の掘
削孔の周壁を押し固めることができる。

【００３１】また、図１０に示すように、シャフトの軸
方向から観察すると、シャフトを中心として、シャンク
は０°および１８０°の方向に取り付けられており、ロ
ーラーは９０°および２７０°の方向に取り付けられて
いるてもよい。これによって、シャフトの回転を安定化
することに加えて、セメントミルクと土砂との混練が促
進される。

【００３２】なお、図３に示すように、シャンクの腹部
に縦溝３０が形成されていて、シャフトの（逆）回転時
に土を採取するようにしてもよい。この縦溝にはシャフ
トの回転によって土が溜まるようになっており、シャフ
トを引き上げた後にこの土を調査することができる。な
お、この縦溝はローラーに設けられていてもよい。

【００３３】施工に際しては、補助システムによって得
られた支持力を提供するソイル柱を施工できる寸法を有
するシャフトやシャンクが選択して使用される。補助シ
ステムによって施工すべきソイル柱の芯径、拡大径、拡
底径、芯径ピッチ、拡大ピッチ、拡底長および拡大箇所
数が決定されるが、これらの項目のうち一部は概ねシャ
フトの形状によって決定されるので、それに適したシャ
フトが選択される。

【００３４】上記のソイル柱施工装置は例えば図４に示
すようにして使用される。このソイル柱施工装置はグラ
ンドホース３を介して公知のモルタルプラント１が接続
されている。

【００３５】（１） まず、ソイル柱を施工すべき地盤
に、シャフト４を正方向に回転させて掘削を開始して、
掘削刃の回転に対応する直径の所定深さの小径の掘削孔
を形成する。シャフトの回転に伴ってローラーは掘削孔
の周壁を十分に押し固めるので、掘削時の振動による掘
削孔の周壁の崩壊が防止される。セメントミルクの放出
は、掘削の開始と同時に始めてもよいが、掘削ヘッド２
６が埋まる程度まで掘削した時点やそれ以降に始めても
よい。

【００３６】（２） 次にシャフト４を逆回転すると、
保持軸上に取り付けられた複数個のシャンク６は掘削孔
の周壁からの摩擦抵抗によって同時に開いて、掘削孔の
内径は部分的に拡大する。地中のシャンクが実際に開い
ているか否かについては、レバー２１の開閉によって確
認できる。なお、仮にシャフトを逆回転させてもシャン
クが開いていない場合には、レバーを手動で開けると地
中のシャンクは開く。

【００３７】シャフトの逆回転時には、補助システムに
よって決定された厚みを有する大径部が形成されるよう
に、シャフトは一定幅だけ上下に振幅される。これによ
って、補助システムによって決定された所定の芯径ピッ
チおよび拡大ピッチを有するソイル柱を形成することが
可能になる。この振幅は、シャフトを支えているリフト
（図示せず）を上下に振幅させることによって行われ
る。なお、この時、上下に隣接するシャンクから略等距
離の所に取り付けられたローラーが小径の掘削孔の周壁
を押し固める。

【００３８】本発明においては、複数個のシャンクがシ
ャフトの長さ方向に所定間隔を開けて設けられているた
め、複数個の大径孔部が同時に形成される。従って、大
径孔部の形成時に発生する掘削土砂もセメントミルクと
混練されて均一なセメント混練物となる。この点に関し
て、特開昭５９−８５０２４号や実開平３−５４８８２
号に記載されるようなシャンクがシャフトの下端部にの
み設けられ、各大径孔部を順次形成する従来のソイル柱
施工装置と顕著に相違する。また、本発明によると、複
数個のシャンクは、保持軸に固定されているので同時に
開くようになっている。このため、一部のシャンクが開
かないことによって所定個数の大径部が形成されないと
いうことはない。この点に関して、シャンクが夫々独立
して開閉する特開平４−２１６７１６号に記載の発明と
相違する。

【００３９】（３） 最後に、シャフト４を再び正回転
させてシャンクを閉じながら、シャフト４を引き出す。
この時、シャフトの近傍にある放出口は閉じており、こ
こからのセメントミルクの供給は中止されている。その
後、一定時間放置すると、セメント混練物が固化して所
定のソイル柱が得られる。

【００４０】なお、本発明のソイル柱施工装置による
と、図５に示すような線状や、図６に示すような格子状
または放射状に配列施工された複数個のソイル柱群を形
成することができる。これによって、より高重量の建造
物に耐えうるように地盤改良することができる。このよ
うなソイル柱の配列施工の方法としては、例えば、隣接
するソイル柱の深さを適宜調整して、隣接するソイル柱
の大径部と小径部とが互いに係合しあうように、各ソイ
ル柱を配列施工する方法が挙げられる。なお、このソイ
ル柱の配列は補助システムによって決定される。

【００４１】第二実施例 図７は、本発明の第二実施例によるソイル柱施工装置の
断面図である。このソイル柱施工装置のシャフト４の周
壁は部分的に入り込んでおり、ここに保持軸５が配置さ
れるようになっている。即ち、保持軸５は、シャフトの
回転半径内に納まるように、シャフトに取り付けられる
ようになっている。これによって、保持軸への土砂の付
着を抑制することができるとともに、シャフトの回転効
率を向上することができる。なお、シャフト４には、セ
メントミルクを供給するためのチャネル１２が形成され
ている。図示されていないが、このソイル柱施工装置
は、第一実施例と同様に、保持軸５にはシャンクが取り
付けられており、保持軸および／またはシャフトにはロ
ーラーが取り付けられている。

【００４２】第三実施例 図８は、本発明のソイル柱施工装置の正回転時の断面図
であり、図９はこれの逆回転時の断面図である。この装
置は、下端部に掘削刃を有するセントラルパイプ５１
と、セントラルパイプを中心に環状に配列された保持軸
５’、セメントミルク管５２および補強管５３と、これ
らの周囲を覆う外管５４とから成る。

【００４３】保持軸５１はセントラルパイプ５１を中心
として対称的に配置されている。この保持軸５１は、軸
回転可能に、セントラルパイプ５１に取り付けられてい
る。この保持軸５１には、実施例１と同様の複数個のシ
ャンク１９が所定間隔を開けて取り付けられている。補
強管５３はシャンクを備えていない点を除いては保持軸
５’と略同様である。外管５４には切欠部５５が形成さ
れており、この切欠部からシャンクが突出するととも
に、次述のようにセメントミルクを放出する。

【００４４】このセメントミルク管５２は、その上端部
に設けられたセメントミルクを注入するための注入口
（図示せず）と、この注入口から注入されたセメントミ
ルクをセメントミルク管の下端部付近に導くために内部
に形成されたチャネル１２’と、セメントミルク管の下
端部付近に設けられたセメントミルクを放出するための
第１の放出口（図示せず）とを有している。従って、本
発明によると、注入口１１から供給されたセメントミル
クは、チャネル１２’を通って、セメントミルク管４の
下端部付近の第一の放出口から放出されるようになって
いる。

【００４５】また、本発明のソイル柱施工装置は、上記
の第一の放出口に加えて、シャンクのそれぞれの取付け
位置の近傍にも、セメントミルクを放出するための第二
の放出口２２’が設けられている。この第２の放出口２
２’によって、そこから放出されたセメントミルクは大
径孔部内に発生した土砂と混練される。特に、第２の放
出口２２’は、シャンク１９が閉じている時にはその腹
部の栓２３によって封止されるが、シャンクが開いてい
る時には栓は開放されるので、シャフトの逆回転時にの
み、第二の放出口からセメントミルクを放出する。ま
た、本発明の第二の放出口２２’は、より下方に設けら
れた放出口ほど、放出口の口径が大きくなっている。こ
れは、より上方の放出口ほどセメントミルクの液圧が大
きいので、同じ口径の放出口を設けると、より上方の放
出口ほど大量にセメントミルクが放出されるからであ
る。

【００４６】この第三実施例に示すソイル柱施工装置
は、複数個の保持軸を環状に配列することによって、強
度が向上するので、より深いソイル柱を形成したり、よ
り大きな石を含む地盤にソイル柱を形成するのに有利で
ある。また、このソイル柱施工装置は、外管５４によっ
て、装置への土砂の付着を有効に防ぐ。図示していない
が、このソイル柱施工装置は、実施例１と同様のローラ
ーが、外管５４に設けられている。なお、このローラー
は、保持軸、セメントミルク管、補強管またはセントラ
ルパイプに取り付けられており、ローラーが小径の掘削
孔の周壁を押し固めるために、ローラーの取付け位置に
対応する外管には切欠部がある。なお、この第三実施例
においては、セントラルパイプ、セメントミルク管、補
強管および／または外管が、本発明のシャフトとしての
役割を果たしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のソイル柱施工装置の正面図である。

【図２】 本発明のソイル柱施工装置の断面図である。

【図３】 本発明のローラーおよびシャンクを示す図で
ある。

【図４】 本発明のソイル柱施工装置の使用状態を示す
図である。

【図５】 本発明によるソイル柱の一例を示す図であ
る。

【図６】 本発明によるソイル柱の一例を示す図であ
る。

【図７】 本発明の別の実施例によるシャフトの断面図
である。

【図８】 本発明の別の実施例によるシャフトの正回転
時の断面図である。

【図９】 図８に示す実施例のシャフトの逆回転時の断
面図である。

【図１０】 本発明の一実施例のシャフトの断面図であ
る。

【図１１】 本発明の装置およびソイル柱を示す図であ
る。

【図１２】 本発明のソイル柱施工システムの概略図で
ある。

【図１３】 本発明の補助システムのフロ−チャートを
示す図である。

【図１４】 補助システムの基盤土性データの入力画面
を示す図である。

【図１５】 補助システムのソイル柱形状データ入力画
面を示す図である。

【図１６】 補助システムの演算結果の出力画面を示す
図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中にソイル柱を施工するためのソイ
   ル柱施工装置と関連付けて使用され、施工候補とされて
   いる少なくとも１種類のソイル柱候補のなかから最適な
   ソイル柱を選択するための補助システムを備えたソイル
   柱施工システムであって、前記補助システムは、（ｉ）
   前記ソイル柱候補の寸法および形状に関する形状デー
   タを入力して記憶する形状データ記憶部と、（ｉｉ）前
   記ソイル柱が施工される地質に関する地質データを入力
   して記憶する地質データ記憶部と、（ｉｉｉ）前記形状
   データ記憶部の前記形状データおよび前記地質データ記
   憶部の前記地質データを受信して、前記ソイル柱候補が
   前記地盤に施工された時に具備しうる特性データを予測
   する演算部と、（ｉｖ）前記特性データを前記形状デー
   タに関連付けて表示する出力部とから成り、前記ソイル
   柱候補のなかから実際に施工するソイル柱を決定する補
   助システムを備えたことを特徴とするソイル柱施工シス
   テム。
2. 【請求項２】 地盤中にソイル柱を施工するためのソイ
   ル柱施工装置と関連付けて使用され、施工候補とされて
   いる少なくとも１種類のソイル柱候補のなかから最適な
   ソイル柱を選択するための補助システムを備えたソイル
   柱施工システムであって、前記補助システムは、（ｉ）
   前記ソイル柱候補が前記地盤に実際に施工された際に
   必要とされる特性データを入力して記憶する特性データ
   記憶部と、（ｉｉ）前記ソイル柱が施工される地盤に関
   する地質データを入力して記憶する地質データ記憶部
   と、（ｉｉｉ）前記特性データ記憶部の前記特性データ
   および前記地質データ記憶部の前記地質データを受信し
   て、前記特性データを具備する前記ソイル柱の寸法およ
   び形状を予測する演算部と、（ｉｖ）前記演算部で予測
   された前記ソイル柱の前記寸法および前記形状を、前記
   特性データと関連付けて表示する出力部とから成り、前
   記ソイル柱候補のなかから実際に施工するソイル柱を決
   定する補助システムを備えたことを特徴とするソイル柱
   施工システム。
3. 【請求項３】 前記ソイル柱施工システムを構成する前
   記ソイル柱施工装置は、（ａ）下端部に掘削刃を有し正
   回転によって地盤に小径の掘削孔を形成するシャフト
   と、（ｂ）セメントミルクを前記地盤内に誘導するため
   に前記シャフトに沿って形成されたセメントミルク管
   と、（ｃ）前記セメントミルク管の下端部に設けられた
   第一の放出口と、（ｄ）前記シャフトに沿って取り付け
   られた保持軸と、（ｅ）前記保持軸の軸方向に所定間隔
   を開けて取り付けられ、前記シャフトを正回転させた時
   には前記シャフトに垂直な面内において閉じているが前
   記シャフトを逆回転させた時には前記面内において放射
   状に同時に開いて前記小径の前記掘削孔の内径を部分的
   に拡大する複数個のシャンクとを備えており、前記掘削
   孔内に発生した掘削土砂と前記第一の放出口から放出さ
   れる前記セメントミルクとを混合して、複数個の前記大
   径部を有する前記ソイル柱が施工されることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のソイル柱施工システム。
4. 【請求項４】 前記シャンクの開閉を確認するためのレ
   バーが、前記保持軸の上端部付近において前記シャンク
   と平行に取り付けられていることを特徴とする請求項３
   に記載のソイル柱施工システム。
5. 【請求項５】 円柱状のローラーが、前記ローラーの中
   心軸と前記シャフトの中心軸とが平行になるように、前
   記シャフトおよび／または前記保持軸の側面に取り付け
   られており、前記ローラーは、前記シャフトの回転に伴
   って前記掘削孔の周壁を押し固めるようになっているこ
   とを特徴とする請求項３に記載のソイル柱施工システ
   ム。
6. 【請求項６】 前記セメントミルク管には前記セメント
   ミルクを放出するための第二の放出口が、前記シャンク
   のそれぞれの近傍に形成されており、前記第二の放出口
   は、前記シャンクが開いている時には開放され、前記シ
   ャンクが閉じている時には封鎖されるようになっている
   ことを特徴とする請求項３に記載のソイル柱施工システ
   ム。