JP2004003131A - ソイルセメント杭の施工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オーガ1の位置合わせを行い、第1段階掘削として所定長の深度にオーガ1をその周囲に土10を残したまま挿入し、次いで第2段階掘削としてその下方の残りの深度が混練り材9で充填されるように硬化材5を注入しながら攪拌掘削を行い、その後第3段階掘削として前記第1段階掘削の個所を硬化材5を注入しながら攪拌掘削する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱列杭によるソイルセメント連続壁などのソイルセメント杭の施工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ソイルセメント連続地中壁は、アースオーガによる掘削時に、掘削土とセメントミルク等の硬化材とを攪拌してソイルセメントの杭体を地中に製作するが、かかる杭体を重ね合わせた柱列杭壁を施工してなるものである。
【0003】
図10にはかかるソイルセメント連続壁を施工するための従来の掘削工法を示す。図中1はアースオーガで、これは周知のごとく、油圧モータ等の駆動装置2により回転駆動されるスクリュー掘削軸3の先端を掘削ヘッド4とし、この掘削軸3の内部を通過するセメントミルク等の硬化材を掘削ヘッド4から注入できるようにしている。なお、図示は省略するが、駆動装置2はベースマシンのリーダマストから昇降自在に吊り下げられ、また、掘削軸3は適宜継ぎ足して長尺とすることができる。また、掘削軸3はスクリューが不連続のものでもよい。また、スクリュー掘削軸に代えて水平に突設する攪拌羽根を有する掘削軸を利用してもよい。
【0004】
オーガ1の位置決めを行い(A)、オーガ1の掘削軸3の掘削ヘッド4を正転させ、削孔を開始する。その際、セメントミルク等の硬化材5とエアーを掘削ヘッド4から出して孔内に注入し、硬化材5と掘削土砂が混合された混練り材(ソイルセメント)で充填していく(B)。
【0005】
このように正転しながら所定深さまで注入、削孔を継続したならば(C)(D)、引き上げを開始し、その際も硬化材5を注入する。この引き上げは正転と逆転を交互に繰り返す、正転・逆転による(E)。
【0006】
ある程度引き上げたならば、再度、正転・逆転で掘削および攪拌を行い(F)、最後に逆転しながら引き上げを行う(G)。
【0007】
前記ソイルセメントの列柱杭による連続地中壁工法は、原土に硬化材5としてのセメントミルク(セメント+ベントナイト+水)を混練り材(ソイルセメント)を注入し、攪拌して壁体を構築する工法である。
【0008】
セメントミルクをオーガ1の掘削と同時に注入し、所定深さまで注入しながら削孔し、かつ、オーガ1の引き抜き時にも若干注入し、ターニング(正転・逆転)を行いながら施工する。
【0009】
ところで、セメントミルクの注入量以上分の(ソイルセメントと原土の混合した)産業廃棄物残土が発生する。ちなみに、前記図10の従来工法では(A)〜(G)の全ての工程でかかる産業廃棄物残土が発生する。そして、処分のために莫大な費用が必要となる。そこで、発明者等は先に、予め先行掘削としてセメントミルク等の硬化材を注入する量に応じた量の掘削土を地上に排土し、その後、さらなる掘削と同時にセメントミルク等の硬化材を注入して、後行掘削での掘削土と硬化材とを混合すること、および、先行掘削は後行掘削とは別の掘削手段で行い、後行掘削はソイルセメント杭造成機で行うことを要旨とする発明を特願平7−235223号として出願し、特許第270081号として権利を取得した。
【0010】
これによれば、先行掘削で地上に排土するのは原土としての一般残土であり、これは産業廃棄物とせずに処分できる。そして、セメントミルク等の硬化材と掘削土との混合は、硬化材はこの排土された部分に充填したものであり、掘削土は先行掘削の後の後行掘削する際に発生するものを利用し、かかる硬化材と掘削土との混合でソイルセメント杭体を構築するものであるから、産業廃棄物残土を発生させずに施工できる。また、セメントミルク等の硬化材は排土とともに捨てられることがないので、無駄のない経済的な利用となる。
【0011】
さらに、先行掘削は後行掘削とは別の掘削手段で行うことで、確実に必要な分量の排土を先行して行うことができる。
【0012】
しかし、先行掘削は後行掘削とは別の掘削手段で行うことは重機の入れ替え等の手間がかかるものであり、さらに、オーガ1が単軸ではなく多軸の場合は掘削形状がそれなりに限定されるので先行掘削と後行掘削とを別の掘削手段で行うことは事実上不可能である。
【0013】
前記特許第270081号では、先行掘削は後行掘削とは同一の掘削手段で、セメントミルク等の硬化材を注入せずに行うことにより、連続した工程で先行掘削から後行掘削へと移行できることも述べられており、図11に示すように、まず、第1工程としてA,Bに示すように、ソイルセメント杭造成機であるオーガ1をセットし、先行掘削孔6を削孔するが、この掘削土はほとんど地上に排土する。さらにCに示すように所定深度まで先行掘削孔6を削孔する。なお、この掘削土は100%を排土するものでなくともよい。そして、この掘削土は一般残土であり、産業廃棄物としてではなく処理でき、再利用も可能である。
【0014】
次いで、第2工程としてDに示すようにセメントミルク等の硬化材5を注入しながら正転にてオーガ1を引き上げ、Eに示すように掘削ヘッド4を地表近くまで引き上げる。
【0015】
第3工程としてF,Gに示すように正転にて掘削を行い、掘削孔壁内の未排土土砂と硬化材5とを攪拌する。Hの引き上げでは、正転と逆転とを交互に繰り返して行う。
【0016】
このように硬化材5を未注入にて掘削し、所定深度に到達した後に、硬化材5を注入し引き上げる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
前記方法では、掘削土のほとんど地上に排土する先行掘削孔6はCに示すように所定深度まで行うものであり、掘削時間が長くかかり、また、排土する量も多い。
【0018】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ソイルセメントによる連続地中壁等を施工するための工法として、普通残土や産業廃棄物残土の発生を大幅に減少させることができ、硬化材の注入量も少なくてすみ、工費も低廉で、手間のかからない、かつ、迅速に、しかも精度のよい施工が可能なソイルセメント杭の施工法を提供するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第1に、オーガの位置合わせを行い、第1段階掘削として所定長の深度にオーガをその周囲に土を残したまま挿入し、次いで第2段階掘削としてその下方の残りの深度が混練り材で充填されるように硬化材を注入しながら攪拌掘削を行い、その後第3段階掘削として前記第1段階掘削の個所を硬化材を注入しながら攪拌掘削することを要旨とするものである。
【0020】
第2に、第3段階掘削の攪拌掘削は第1段階掘削の個所の下端位置から上方へと行うこと、または、第3段階掘削の攪拌掘削は第1段階掘削の度個所の上端位置から下方へと行うことを要旨とするものである。
【0021】
第3に、第1段階掘削は、エアーを吐出しながら行うか、水を吐出しながら行うか、エアーと第2段階掘削での硬化材の注入量(対象土1m3当たりの注入量)よりも少ない硬化材の注入量を注入することで行うか、エアーと水を吐出しながら行うかを要旨とするものである。
【0022】
請求項1記載の本発明によれば、第1段階掘削では周囲に土を残したまま所定長深度にオーガを挿入し、次いで第2段階掘削としてその下方を硬化材を注入しながら攪拌掘削するものであり、前記周囲に残した土がいわば栓となって硬化材を地上に漏れ出るのを防止する。多少はオーガ周囲から浸み出る場合でもその量は僅かである。また、上方を土により塞がれた状態での第2段階掘削の土中注出の硬化材は注入圧で孔壁の割れ目等にも浸透し、孔壁を密なものとする。
【0023】
このようにオーガで掘削する際の土は、殆ど地上に排出されず、多少排出されるとしてもオーガ体積分の僅かなものであり、しかも一般残土である。同様に硬化材の地上排出も殆どない。
【0024】
その後第3段階としてまだ混連練されていない前記第1段階の所定深度個所を混練り材が充填するように硬化材を注入しながら攪拌掘削する。
【0025】
請求項2記載の本発明によれば、前記作用に加えて、硬化材の未注入部分に注入攪拌行うのに、第3段階の攪拌掘削は第2段階掘削の工程から地上にオーガを引き上げずにそのまま移行できる。
【0026】
請求項3記載の本発明によれば、硬化材の未注入部分に注入攪拌行うのに、一度オーガを地上に引き上げて、再度挿入するので、深度を確認しながら行うことができる。
【0027】
請求項4記載の本発明によれば、第1段階掘削はエアーを吐出しながら行うことで、効率良くオーガを地盤に挿入していけるとともに、オーガで掘削する際のオーガ体積分の土は、エアーとともに地上に排出し、これを山状に積んで第2段階掘削での土がいわば栓となって硬化材を地上に漏れ出るのを防止することの止封効果を上げることができる。
【0028】
請求項5〜請求項7記載の本発明についても、前記請求項4と同様である。なお、請求項6の場合は、第1段階掘削はエアーと第2段階掘削での硬化材の注入量(対象土1m3当たりの注入量)よりも少ない硬化材の注入量を注入することしたものであり、このように硬化材を少なく注入することで硬化材が地上に漏れ出るのを防止することができ、経済的なものになる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1〜図7は本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す工程説明図、図8は本発明の模式図である。
【0030】
図中1はソイルセメント杭造成機であるオーガであり、本実施形態の場合は5軸の多軸オーガである。アースオーガ1は周知のごとく、油圧モータ等の駆動装置2により回転駆動されるスクリューまたは攪拌羽根付き掘削軸3の先端を掘削ヘッド4とし、かかるスクリュー掘削軸3が5本あり、その内の何本かは掘削軸3の内部を通過するセメントミルク等の硬化材を掘削ヘッド4から注入できるようにしている。なお、図9に示すように駆動装置2はベースマシン8のリーダマスト7から昇降自在に吊り下げられ、また、掘削軸3は適宜継ぎ足して長尺とすることができる。また、掘削軸3は不連続のものでもよい。
【0031】
まず、オーガ1の位置合わせを行い、図1、図2に示すように、第1段階掘削工程として周囲に土10を残したまま所定長深度(排土区間)にオーガを挿入する。この掘削は掘削ヘッド4よりエアー12を吐出しながら行う。この場合、挿入される掘削軸3の体積分のみの土10が地上に排出され、地上に山積みされる。図8においてαは掘削すべき所定長である。
【0032】
第2段階掘削工程として、図3に示すように、引き続き、その下方の残りの深度がセメントミルク等の硬化材5と掘削土との混練り材(ソイルセメント)9で充填されるように硬化材5を注入しながら所定長α(排土区間+注入区間)の攪拌掘削を行う。
【0033】
この第2段階掘削工程では、前記周囲に残した土10がいわば栓となって硬化材5を地上に漏れ出るのを防止する。多少はオーガ1の周囲から浸み出ることもあるがその量は僅かである。特に、前記のごとく地上に排出され、山積みされる土10があるので栓としての効果は大きく、硬化材5の地上漏出し防止が図れる。
【0034】
また、上方を土10により塞がれた状態での第2段階掘削の土中注出の硬化材5は注入圧で孔壁の割れ目等にも浸透し、孔壁を密なものとする。
【0035】
また、図8の(ロ)に示すように前記土10の部分では、第2段階掘削工程で注入する硬化材5が下側を押し上げるとともに浸透し、硬化材浸透部分11aとなる。
【0036】
図3に示すようにオーガ1が全長(所定長α)の深度に達した後は、図4に示すように反復攪拌を行い、図5に示すように硬化材5を注入しながら逆回転による攪拌引き上げを行う。この段階での注入する硬化材5も前記土10及び硬化材浸透部分11aの下側を押し上げ、硬化材浸透部分11bとなる。
【0037】
次いで、図6に示すようにその後第3段階掘削工程として前記第1段階掘削の個所、すなわち、土10、硬化材浸透部分11a、11bの部分を硬化材5を注入しながら攪拌掘削する。なお、この攪拌掘削はオーガ1を上下動するターニングである。
【0038】
この第3段階掘削工程での掘削は第1段階掘削の個所の下端位置から上方へと行う場合と、第1階掘削の度個所の上端位置から下方へと行う場合があり、前者は硬化材5の未注入部である第1段階掘削の個所を注入攪拌するのに、第3段階掘削の攪拌は第2段階掘削の工程から地上にオーガ1を引き上げずにそのまま移行できる。
【0039】
後者では、硬化材5の未注入部分に注入攪拌行うのに、一度オーガ1を地上に引き上げて、再度挿入することになる。
【0040】
以上の本発明の工程において、排土量および硬化材の注入量について述べると、図8の(イ)での第1段階掘削ではオーガ1の挿入は全長αの約3割程度であり、残り7割の深度に対しての第2段階掘削では第1段階掘削のオーガ1の周囲を埋める土10は約4割が地上に押し上げられ、6割が残留する。
【0041】
さらに、硬化材浸透部分11a、11bの両方が形成された後の、第3段階掘削での硬化材5の注入は孔内残留土砂量に応じた少ないものでよい。
【0042】
このように一般残土を掘削孔の上端部分に残して栓状としたままで、その下方に掘削で硬化材5を充填し、この下方掘削する際の掘削土はすべてこの硬化材5と混合してソイルセメントとして利用するものであるので、産業廃棄物残土をほとんど発生させずに施工できる。
【0043】
前記実施形態では、第1段階掘削工程として掘削ヘッド4よりエアー12を吐出しながら行うこととしたが、第2実施形態として、水を単独注入するようにした場合、第3実施形態として、第1段階掘削はエアーと第2段階掘削での硬化材の注入量(対象土1m3当たりの注入量)よりも少ない硬化材の注入量を注入する場合、第4実施形態として、第1段階掘削はエアーと水を吐出しながら行う場合がある。
【0044】
図1〜図7の注入区間対象土1m3当たり注入量Qtとの比較において、第2実施形態の水、第3実施形態の硬化材、第4実施形態の水の注入量はいずれもこの注入量Qtよりは小さいものである。
【0045】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のソイルセメント杭の施工法は、ソイルセメントによる連続地中壁等を施工するための工法として、産業廃棄物残土をほとんど発生させずに施工でき、残土処理の工費も低廉ですむようにするのに、手間のかからない、かつ、迅速に、しかも精度のよい施工が可能なものである。
【0046】
また、セメントミルク等の硬化材は排土とともに捨てられることがないので、無駄のない経済的な利用となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第1工程説明図である。
【図2】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第2工程説明図である。
【図3】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第3工程説明図である。
【図4】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第4工程説明図である。
【図5】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第5工程説明図である。
【図6】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第6工程説明図である。
【図7】本発明のソイルセメント杭の施工法の1実施形態を示す第7工程説明図である。
【図8】本発明のソイルセメント杭の施工法の模式図である。
【図9】使用する多軸オーガの側面図である。
【図10】従来例を示す説明図である。
【図11】他の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
1…オーガ 2…駆動装置
3…掘削軸 4…掘削ヘッド
5…硬化材 6…先行掘削孔
7…リーダマスト 8…ベースマシン
9…混練り材 10…土
11a、11b…硬化材浸透部分
12…エアー
Claims (7)
- オーガの位置合わせを行い、第1段階掘削として所定長の深度にオーガをその周囲に土を残したまま挿入し、次いで第2段階掘削としてその下方の残りの深度が混練り材で充填されるように硬化材を注入しながら攪拌掘削を行い、その後第3段階掘削として前記第1段階掘削の個所を硬化材を注入しながら攪拌掘削することを特徴としたソイルセメント杭の施工法。
- 第3段階掘削の攪拌掘削は第1段階掘削の個所の下端位置から上方へと行う請求項1記載のソイルセメント杭の施工法。
- 第3段階掘削の攪拌掘削は第1段階掘削の度個所の上端位置から下方へと行う請求項1記載のソイルセメント杭の施工法。
- 第1段階掘削はエアーを吐出しながら行う請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のソイルセメント杭の施工法。
- 第1段階掘削は水を吐出しながら行う請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のソイルセメント杭の施工法。
- 第1段階掘削はエアーと第2段階掘削での硬化材の注入量(対象土1m3当たりの注入量)よりも少ない硬化材の注入量を注入する請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のソイルセメント杭の施工法。
- 第1段階掘削はエアーと水を吐出しながら行う請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のソイルセメント杭の施工法。
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