JP2003119766A

JP2003119766A - 砂杭造成用中空管及び矩形砂杭造成工法

Info

Publication number: JP2003119766A
Application number: JP2001316449A
Authority: JP
Inventors: Shuji Isotani; 修二磯谷; Osamu Ishida; 修石田; Tatsuya Ito; 辰也伊藤
Original assignee: Fudo Construction Co Ltd
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-23
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP3718153B2

Abstract

(57)【要約】【課題】振動や騒音を極力抑制することができると共
に、高品質の連続壁状砂杭や置換率が１００％に近い砂
杭を効率よく造成することができる砂杭造成用中空管及
び砂杭造成工法を提供すること。【解決手段】砂杭材料が投入される中空管１ａと、中
空管１ａの先端部に付設される外筒管１ｂとを備える砂
杭造成用中空管１であって、外筒管１ｂの外周の断面形
状が、菱形形状の短軸３ａ上の対向する角部がそれぞれ
所定の長さで切り欠かれた形態であって、往復回動操作
により、地中に略矩形状断面の砂杭を造成するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、緩い砂地盤や軟弱
な粘土地盤などの地盤中に略矩形状断面の砂杭を低騒
音、低振動、且つ効率的に施工することができる砂杭造
成用中空管及び矩形砂杭造成工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】砂地盤などの軟弱地盤中に砂杭を打設す
ることにより、地盤を改良する地盤改良杭造成工法があ
る。この地盤改良杭造成工法としては、例えば、中空管
を所定の深度まで貫入した後、中空管を適宜の長さ引き
抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至
るまで繰り返して、軟弱地盤中に締固め砂杭を造成する
締固め砂杭造成工法や、前記工法において、中空管の再
貫入工程を省略して、中空管を引き抜きながら地中に砂
を排出して軟弱地盤中に砂杭を造成する砂杭造成工法な
どがある。

【０００３】これらの工法において、砂杭の原地盤に対
する置換率を１００％にしたり、地中の一部に連続壁状
に砂杭を造成することがある。特開２０００―２６５４
５４号公報には、少なくとも先端部分が多角形の角筒体
に形成された中空管を使用し、砂杭を該角筒体に相応す
る多角形断面に形成し、多角形断面の全部の各辺を、隣
接する複数の他の砂杭の各一辺に密着させて稠密状態に
施工する地盤改良杭造成工法が開示されている。砂杭の
置換率１００％として施工する場合、従来の円筒状中空
管の打設では、隣接する砂杭の一部が重複する無駄な打
設や砂杭で置換されない隙間ができてしまい、効率的な
施工が不可能であったところ、当該工法によれば、砂杭
の原地盤に対する置換率を１００％にすることができ、
しかも地盤の高品位な改良を可能とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記多角形断面の砂杭
を造成する方法は、中空管の先端部分に形成される多角
形の角筒体に相応する断面形状の砂杭を造成する方法で
あるため、中空管に回転を与えることができず、中空管
の貫入はバイブロハンマーを作動させて行われる。しか
し、バイブロハンマーを使用して中空管を打設する際、
振動や騒音が発生し、環境対策が必要となるなどの問題
を発生させる。一方、特開平８−２８４１４６号公報に
は、外周面に螺旋羽根が付けられていない中空管を用
い、該中空管を往復回動させて地盤との摩擦を切りなが
ら、貫入時と引き抜き時にリーダーからの反力が得られ
る中空管昇降装置で中空管の貫入と引き抜きを行う無振
動、無騒音締固め砂杭造成工法が開示されている。しか
し、この砂杭造成工法は円筒状中空管を用いた円形断面
の砂杭を造成する方法であり、該工法では前述のように
無駄な打設や砂杭が打設されない隙間を発生し、効率的
で高品位の連続壁状砂杭を造成することは困難である。

【０００５】従って、本発明の目的は、振動や騒音を極
力抑制することができると共に、高品質の連続壁状砂杭
や置換率が１００％に近い砂杭を効率よく造成すること
ができる砂杭造成用中空管及び矩形砂杭造成工法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、特定の先端形状を有
する中空管を往復回動操作により施工すれば、振動や騒
音を極力抑制することができると共に、略矩形断面の砂
杭が造成でき、且つ高品質の連続壁状砂杭や置換率が１
００％に近い砂杭を効率よく造成することができること
などを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明（１）は、砂杭材料が投
入される中空管と、該中空管の先端部に付設される外筒
管とを備え、該外筒管の外周の断面形状が、菱形形状の
短軸上の対向する角部がそれぞれ所定の長さで切り欠か
れた形態であって、往復回動操作により、地中に略矩形
状断面の砂杭を造成するものである砂杭造成用中空管を
提供するものである。

【０００８】また、本発明（２）は、砂杭材料が投入さ
れる円筒状中空管と、該中空管の先端部の左右両側に付
設される一対の突起部とを備え、該突起部の外周の断面
形状が、略三角形状であり、該略三角形の外周の２辺は
該円筒状中空管に対し、接線状に形成される形態であっ
て、往復回動操作により、地中に略矩形状断面の砂杭を
造成するものである砂杭造成用中空管を提供するもので
ある。

【０００９】また、本発明（３）は、前記発明の砂杭造
成用中空管の所定深度までの貫入工程、その所定深度位
置での往復回動操作工程、引き抜きによる砂杭材料の排
出工程の各工程を地表まで順次繰り返して行い、地中に
略矩形断面の砂杭を造成する砂杭造成工法を提供するも
のである。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態におけ
る砂杭造成用中空管及びこれを用いた矩形砂杭造成工法
を図１〜図１１を参照して説明する。図１は本例の砂杭
造成用中空管の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って
見た断面図、図３は中空管往復回動装置の平面図、図４
は中空管往復回動装置の一部を破断して示す正面図、図
５は本例の砂杭造成用中空管を装着した砂杭造成装置の
概略図、図６は図１及び図２の中空管を用いて造成され
る砂杭の略矩形断面形状を示す図、図７〜図９は円形断
面の砂杭と比較した図、図１０は他の砂杭造成用中空管
の断面図（図１１のＢ−Ｂ線に沿って見た図）、図１１
は一部を破断して示す正面図をそれぞれ示す。

【００１１】図１および図２において、砂杭造成用中空
管１は、砂杭材料が投入される円筒状中空管１ａと、円
筒状中空管１ａの先端部に付設され、平面視で円筒状中
空管１ａを囲むように形成される外筒管１ｂとを備え、
外筒管１ｂの外周の断面形状が、菱形形状の短軸３ａ上
の対向する角部１０１がそれぞれ所定の長さで切り欠か
れ、更に、長軸３ｂ上の対向する角部１０２が丸められ
た形態である。本発明において、短軸３ａ上の切り欠き
部７の切り欠き長さとしては、特に制限されないが、後
述する往復回動操作により、地中に造成される砂杭の断
面形状がより矩形に近くなるよう選定されるもので、具
体的には、菱形形状の長軸長さの０．１５〜０．３５の
切り欠き長さが好適である。また、長軸３ｂ上の丸み６
はあっても無くてもよいが、丸みを設ける場合、丸みの
アールは小さいほど長軸部分が長い矩形断面の砂杭が造
成される点で好適である。また、外筒管１ｂは天板１０
３の設置により円筒状中空管１ａと接続されて異径中空
管を形成し、中空管としての機能を保持させている。符
号８は円筒状中空管１ａと外筒管１ｂとの接合を強化す
る板状補強体である。外筒管１ｂの高さＨは、引き抜き
ストローク分に相当する長さ、すなわち、１回の引き抜
きによる砂杭長であり、地盤の土質、改良目的により適
宜決定される。

【００１２】また、外筒管１ｂの先端外周面に補強板４
を設置し、該先端部分を肉厚にして、貫入時の地盤との
摩擦などによる損傷を防止している。更に、外筒管１ｂ
の先端内周面の長軸上両側には、該先端部から下方に突
出する掘削ビット５を設置し、砂杭造成用中空管１の地
中貫入を容易にしている。本例の砂杭造成用中空管１に
おいて、中空管１ａの形状としては、上記円筒状に限定
されず、四角形などの多角形状、楕円状、不定形状のも
のも使用できる。

【００１３】本例の砂杭造成用中空管１は、往復回動操
作により、地中に略矩形状断面の砂杭を造成するもので
ある。砂杭造成用中空管往復回動装置としては、特に制
限されず、電動機と歯車により行う機械式回動装置や、
油圧式回動装置が挙げられる。油圧式回動装置として
は、図３及び図４に示すものが例示される。すなわち、
中空管往復回動装置１０はリーダー１２とは反対側から
中空管１ａを両側から挟むように付設される一対の油圧
シリンダー１５を用いて中空管１ａを往復回動（図３中
の矢印方向）させて地盤との摩擦を切りながら、貫入と
引き抜きを行う装置である。

【００１４】中空管往復回動装置１０は、リーダー１２
に沿って昇降するリーダーガイド部１３と、リーダーガ
イド部１３のリーダー１２とは反対側に固定され、中空
管１ａの往復回動の動きに規制されない固定部１６と、
ピストンロッド５２の先端部を中空管１ａの両側面に付
設されるピストンロッド軸支部１７に取り付け、シリン
ダー部５１を固定部１６のシリンダー軸支部６１に取り
付け、中空管１ａをリーダー１２とは反対側から挟むよ
うに、且つリーダーガイド部１３の鉛直方向における中
央位置にくるように取り付けられる一対の油圧シリンダ
ー１５とを備える。

【００１５】固定部１６は、リーダーガイド１３に固定
される上下一対の中空状円盤部材１８と、一対の中空状
円盤部材１８の該リーダー１２とは反対側の端部１１１
に固定され、シリンダー軸支部６１を有する縦部材６２
とからなり、全体は側面視、略コ字状をなしている。中
空状円盤部材１８は縦部材６２をリーダーガイド部１３
に一体的に固定するための中間部材である。このため、
中空状円盤部材１８の内径を中空管１ａの外径より大き
くし、ベアリング１９を介在させて、中空状円盤部材の
中空部を貫通する中空管１ａの往復回動の動きに規制さ
れないようにしている。縦部材６は略コ字状であり、縦
部材本体部６２１の左右両側面の鉛直方向中央には、油
圧シリンダーのシリンダー部５１に固設される縦軸５５
を水平方向において回転自在に軸支するためのシリンダ
ー軸支部６１を設けている。

【００１６】油圧シリンダー１５は、シリンダー部５１
とピストンロッド５２とからなり、シリンダー部５１に
は固定部のシリンダー軸支部６１に水平方向において回
動自在に取り付けられる。油圧シリンダー１５は中空管
１と固定部１６に取り付けた状態において、油圧シリン
ダー５が水平位置を保つと共に、リーダーガイド３の鉛
直方向における中央位置にくるようにすると、外力のリ
ーダー１２への伝達が効率的に行われる点で好適であ
る。

【００１７】また、図５に示すように、中空管往復回動
装置１０の上方に位置するホッパー２２や強制昇降装置
２１は中空管往復回動装置１０の固定部１６と一体的に
結合されている。このため、ホッパー２２、強制昇降装
置２１及び中空管往復回動装置１０は、強制昇降装置２
１の下降起動により同様に下降し、上昇起動により同様
に上昇する。ホッパー２２は中空管１に砂杭材料を投入
し易くするためのもので公知のものが用いられる。ま
た、強制昇降装置２１は、貫入時と引き抜き時にリーダ
ー１２からの反力が得られるものである限り特に限定さ
れず、例えば、ラックとピニオンによるもの、チェーン
とスプロケットによるもの、ワイヤーロープの牽引によ
るもの、などが挙げられる。

【００１８】次に、本例の砂杭造成用中空管を用いて地
中に略矩形断面の砂杭を造成する方法を説明する。先
ず、強制昇降装置２１の下降起動と共に、中空管往復回
動装置１０が起動され、砂杭造成用中空管１は所定の回
動範囲内を押し引きされ、往復回動しつつ所定深度まで
貫入される。貫入工程において砂杭造成用中空管１を回
動させることにより、貫入効率が向上する。砂杭造成用
中空管１は所定深度まで打ち込まれると、その所定深度
位置での往復回動操作工程に移る。回動範囲としては、
前記貫入時での回動範囲と同様でよく、図６に符号Ｚで
示される９０度未満の範囲内で選択され、本例では７８
度である。すなわち、Ａ−Ｂ線上に長軸がくるような位
置２５ｂから矢印Ｙ方向に回動させ、Ｃ−Ｄ線上に長軸
がくるような位置２５ａで停止し、更に、矢印Ｘ方向に
回動させ、Ａ−Ｂ線上に長軸がくるような位置２５ｂで
停止し、これを必要により繰り返すことで、引き抜き
後、斜線で示される矩形断面の引き抜き跡２５が得られ
る。回動範囲を適宜選定することで、引き抜き跡の断面
形状が矩形に近くなり、連続壁状に砂杭を無駄なく効率
的に造成することができる。また、往復回動操作工程で
回動を行わないと、引き抜き後、外筒管の形状に相応す
る形状の抜け跡ができるのみであり、連続壁状に砂杭を
造成しても、略矩形断面の砂杭にならない。

【００１９】次いで、往復回動操作工程後、引き抜きに
よる砂杭材料の排出工程に移る。引き抜きのストローク
は、砂杭造成用中空管１の外筒管１ｂの高さＨ、又はそ
れ以下とする。高さＨの長さを引き抜けば、当該引き抜
き跡は確実に略矩形断面を形成しており、砂杭材料排出
後の形状も略矩形断面を形成することになる。砂杭材料
としては、特に制限されず、砂、砕石、砂利、その他砂類
似粒状材料、及びこれらに金属系還元材を混入させたも
の等が挙げられる。金属系還元材を含有する砂類は、例
えば、有機揮発性化合物で汚染された地下水などの浄化
を目的に構築される地下水浄化壁に適用される。引き抜
きの場合、往復回動操作は特に不要である。引き抜きに
よる砂杭材料を排出した後、該引き抜き後の位置で、再
度、往復回動操作工程と引き抜きによる砂杭材料の排出
工程とを順次行い、以後同様の操作が地表まで順次繰り
返される。また、他の例として、引き抜き跡に砂杭材料
を排出した後、再貫入工程を実施し、締固めを行っても
よい。この再貫入の場合、砂杭造成用中空管１は前記同
様の回動範囲で回動させることが、より矩形断面に近い
締固め砂杭が造成される点で好適である。

【００２０】また、本発明の矩形砂杭造成方法は、略矩
形断面の砂杭の少なくとも短辺を、隣接する他の砂杭の
短辺と接辺又は一部を重複させて連続壁状砂杭を造成す
る。この砂杭造成方法により造成された砂杭を図７〜図
９を参照して説明する。図７は略矩形断面の砂杭の短辺
と隣接する他の砂杭の短辺のオーバーラップを比較的大
きく採った連続壁状の一部の砂杭、図８は略矩形断面の
砂杭の短辺と隣接する他の砂杭の短辺のオーバーラップ
を比較的小さく採った連続壁状の一部の砂杭、図９は略
矩形断面の砂杭の短辺と隣接する他の砂杭の短辺を接辺
させた連続壁状の一部の砂杭をそれぞれ示し、（Ａ）は
本例に係る略矩形砂杭であり、（Ｂ）は比較用で従来の
円形砂杭である。図７から、本例の略矩形砂杭は砂杭４
本打設で、且つ同じオーバーラップ分を採った場合で円
形砂杭と比較すると、長さ方向に約１．３倍の造成が可
能となる。また、短辺方向に無駄な打設部分（図中、円
形砂杭の上下端の黒色部分）が発生しない。図８から、
本例の略矩形砂杭は砂杭４本打設で、同じオーバーラッ
プ分を採り、且つ長さ方向（左右方向）で円形砂杭と同
じ径の砂杭とした場合で比較すると、短辺方向に無駄な
打設部分が発生しない。図９から、本例の略矩形砂杭は
砂杭４本の接辺打設で、且つ短辺長さが円形砂杭の径と
同じにした場合で比較すると、長さ方向に約１．４倍の
造成が可能となる。本発明の砂杭造成方法は、略矩形断
面の砂杭の長辺を隣接する他の砂杭の長辺と接辺又は一
部を重複させてもよく、更に、略矩形断面の砂杭の短辺
を隣接する他の砂杭の長辺と接辺又は一部を重複させて
もよく、前述の短辺同士も組み合わせて、連続壁状砂杭
の大きさを自在に調整することができる。

【００２１】本例の砂杭造成用中空管１及びこれを用い
た略矩形断面の砂杭造成工法によれば、振動や騒音を極
力抑制することができると共に、略矩形断面の砂杭が造
成でき、且つ高品質の連続壁状砂杭や置換率が１００％
に近い砂杭を効率よく造成することができる。更に、従
来の回転駆動手段を備える砂杭造成装置では、電動モー
ターなどの回転駆動装置やスイベル装置が付設されてい
た。これらの設備は機構が複雑であり、且つ大掛かりな
ものであるため、装置のコスト上昇の一因となってい
た。しかし、本発明の砂杭造成用中空管を用いれば、回
転駆動装置やスイベル装置は省略することができるた
め、該砂杭造成装置を簡略且つコストが低減されたもの
とすることができる。

【００２２】また、本発明に係る他の砂杭造成用中空管
を図１０及び図１１を参照して説明する。図１０及び図
１１において、図１及び図２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、主に異なる点について説
明する。すなわち、本例の砂杭造成用中空管１Ａにおい
て、砂杭造成用中空管１と相違する点は、中空管の先端
外周形状を外筒管で形成する代わりに、中空管に突起部
を設け、中空管と突起部で形成させるようにした点にあ
る。すなわち、本例の砂杭造成用中空管１Ａは砂杭材料
が投入される円筒状中空管１ａの先端部の左右両側に一
対の突起部１Ｂを設け、該突起部１Ｂの外周の断面形状
を略三角形状とし、該略三角形の外周の２辺１０１Ｂは
円筒状中空管１ａに対し、接線状に形成される形態とし
たものである。該略三角形の外周の２辺１０１Ｂで形成
される先端の丸み１０５はあってもなくてもよい。この
ような形態の砂杭造成用中空管１Ａにおいても、前記砂
杭造成用中空管１と同様の作用効果を奏する他、更に簡
易な構造とすることができる。また、本発明において、
略矩形とは連続壁状砂杭を高品位で且つ効率的に造成す
るという本発明の目的を達成し得る範囲において、広く
解釈される。

【００２３】

【発明の効果】本発明の砂杭造成用中空管を用いた工法
によれば、振動や騒音を極力抑制することができると共
に、略矩形断面の砂杭が造成でき、且つ高品質の連続壁
状砂杭や置換率が１００％に近い砂杭を効率よく造成す
ることができる。また、砂杭造成用中空管は比較的簡易
な構造であり、中空管往復回動装置を必要とするもの
の、当該装置よりも更に高価な回転駆動装置やスイベル
装置を省略することができ、造成装置のコストを低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本例の砂杭造成用中空管の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って見た断面図である。

【図３】中空管往復回動装置の平面図である。

【図４】中空管往復回動装置の一部を破断して示す正面
図である。

【図５】本例の砂杭造成用中空管を装着した砂杭造成装
置の概略図である。

【図６】本例の砂杭造成用中空管を用いて造成される砂
杭の断面形状を示す図である。

【図７】本例の砂杭造成用中空管を用いて造成される連
続壁状の一部の砂杭の断面形状を示す図である。

【図８】本例の砂杭造成用中空管を用いて造成される連
続壁状の一部の砂杭の他の断面形状を示す図である。

【図９】本例の砂杭造成用中空管を用いて造成される連
続壁状の一部の砂杭の他の断面形状を示す図である。

【図１０】他の砂杭造成用中空管の断面図である。

【図１１】一部を破断して示す正面図である。

【符号の説明】

１砂杭造成用中空管１ａ円筒状中空管１Ｂ突起部１ｂ外筒管３ａ菱形形状の短軸３ｂ菱形形状の長軸４補強板５掘削用ビット６丸み７切り欠き８板状補強体１０中空管往復回動装置１２リーダー１３リーダーガイド１５油圧シリンダー１６固定部１７ピストンロッド軸支部１８中空状円盤部材２１強制昇降装置２２ホッパー２５砂杭５１シリンダー部５２ピストンロッド６１シリンダー軸支部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤辰也東京都台東区台東１丁目２番１号不動建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D043 CA02 CA06 DA05 DB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砂杭材料が投入される中空管と、該中空
管の先端部に付設される外筒管とを備え、該外筒管の外
周の断面形状が、菱形形状の短軸上の対向する角部がそ
れぞれ所定の長さで切り欠かれた形態であって、往復回
動操作により、地中に略矩形状断面の砂杭を造成するも
のであることを特徴とする砂杭造成用中空管。
【請求項２】砂杭材料が投入される円筒状中空管と、
該中空管の先端部の左右両側に付設される一対の突起部
とを備え、該突起部の外周の断面形状が、略三角形状で
あり、該略三角形の外周の２辺は該円筒状中空管に対
し、接線状に形成される形態であって、往復回動操作に
より、地中に略矩形状断面の砂杭を造成するものである
ことを特徴とする砂杭造成用中空管。
【請求項３】請求項１又は２記載の砂杭造成用中空管
の所定深度までの貫入工程、その所定深度位置での往復
回動操作工程、引き抜きによる砂杭材料の排出工程の各
工程を地表まで順次繰り返して行い、地中に略矩形断面
の砂杭を造成することを特徴とする砂杭造成工法。
【請求項４】前記引き抜きによる砂杭材料の排出工程
の後、再貫入工程を行うことを特徴とする請求項３記載
の砂杭造成工法。
【請求項５】前記略矩形断面の砂杭の少なくとも短辺
を、隣接する他の砂杭の短辺と接辺又は一部を重複させ
て連続壁状砂杭を造成することを特徴とする請求項３又
は４記載の砂杭造成工法。