JP2005207177A - 地盤改良工法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 貫入補助装置を工夫することで、移動体が地盤側から受ける反力により傾いたり転倒する虞を無くし、地盤側の硬質部に対する打ち込みを確実かつ簡単に実現する。
【解決手段】 移動体１上に設けられて、打設管３及び該打設管の管内に挿入されるプラスチック製のドレーン材４並びに打ち込み装置５を有して、打設管３を打ち込み装置５により地盤鉛直方向へ貫入した後、打設管３を引き抜くことによってドレーン材４を地盤鉛直方向に設置する地盤改良工法である。工夫点は、打設管３が着脱可能に結合されて管径方向へ張り出している受け部材７と、管上下方向に沿って移動される錘部材８とを少なくとも有し、地盤側の硬質部ｍ１に対し、錘部材８を所定高さから自由落下して受け部材７に当たる衝突荷重により地盤へ貫入されるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に、プラスチック製のドレーン材を地盤鉛直方向に打設して、地盤中の水分を該ドレーン材を通じて上昇排出する地盤改良工法及び装置に関するものである。

地盤改良には、例えば、サンドドレーン工法に代わるものとして、軟弱な地盤中にプラスチック製のドレーン材を打設し、該プラスチックドレーン材を通じて地盤中の水分を地表側に上昇排出するペーパードレーンやボードドレーン工法等と称されている地盤改良工法がある。図５は該地盤改良工法に用いられる装置として、特許文献１に開示のものを示している。この装置要部は、自走台車５０上に設けられて、塔構造の起立ガイド手段５１により支持されている打設管（打込みバー）５２、供給リール等を介して打設管５２の管内に挿入される不図示のドレーン材、打設管用の主打ち込み装置５３及びその上の補助打ち込み装置５４を有している。なお、プラスチック製のドレーン材は、打設管５２の管内に挿入されて、管下開口から突出した下端側にアンカー材が付設されている。そして、打設管５２は、主打ち込み装置５３又は／及び補助打ち込み装置５４により設計深さまで打ち込まれた後、引き抜かれることにより前記ドレーン材を地盤鉛直方向に設置可能にする。

ここで、主打ち込み装置５３は、起立ガイド手段５１内の打設管用移行路を挟んで接近離間可能に設けられた左側の定位置ローラ５５及び右側の変位ローラ５６と、各ローラにチエン伝達によって回転力を与えるモータ等の回転駆動装置５７とから構成されており、ローラ５５，５６が打設管５２を挟持し、ローラ回転による摩擦力によって打設管５２を打ち込んだり引き抜く構成である。

補助打ち込み装置５４は、起立ガイド手段５１側に固定支持された状態に設けられて昇降台６１を駆動する上下配置のシリンダ６０，６０と、打設管５２の移行路を挟んだ昇降台６１の左右箇所に設けられたシリンダ６２，６２と、各シリンダ６２，６２に付設されて当該シリンダの駆動により打設管５２を挟持可能なチャック片６３，６３とから構成され、両チャック片６３，６３が打設管５２を挟持した状態から、シリンダ６１，６１の下降量に応じて打設管５２を打ち込む構成である。
実公昭６３−８２３号公報

上記した従来装置では、打設管５２が地盤側の硬質部に当たって主打ち込み装置５３のローラ空転により打ち込み不能になった場合、補助打ち込み装置５４により打設管５２を更に打ち込むことを可能にする。しかしながら、この構造では、昇降用シリンダが高出力であっても、打設管５２の地盤への貫入抵抗が大きくなると、地盤側から受ける反力によって移動体である自走台車５０が傾いて転倒する虞がある。このような問題は、移動体が水上に浮いている台船やフロートの態様だとより顕著となる。なお、この対策としては、例えば、打設管５２を打設する前に、振動機構により鋼材を打ち込んで先行貫入を行うこともあるが、作業能率が悪くなる。

本発明の目的は、以上した問題を解消するため、打設管に対する打ち込み装置の貫入力を補う貫入補助装置を工夫することで、移動体が地盤側から受ける反力により傾いたり転倒する虞を無くし、地盤側の硬質部に対する打ち込みを確実かつ簡単に実現することにある。

請求項１の発明は、自走台車や台船等の移動体上に設けられて、打設管及び該打設管の管内に挿入されるプラスチック製のドレーン材並びに打ち込み装置を有して、前記打設管を前記打ち込み装置により地盤鉛直方向へ貫入した後、前記打設管を引き抜くことによって前記ドレーン材を地盤鉛直方向に設置する地盤改良工法において、前記打設管は、打設管周囲に着脱可能に結合されて管径方向へ張り出している受け部材と、貫通孔を介し管上下方向に沿って移動される錘部材とを少なくとも有し、地盤側の硬質部に対し、前記錘部材を所定高さから自由落下して前記受け部材に当たる衝突荷重により地盤へ貫入されるこことを特徴としている。
請求項２の発明は、以上の工法を装置構造から捉えたもので、自走台車や台船等の移動体上に設けられて、起立ガイド手段を介し支持されている打設管及び該打設管の管内に挿入されるプラスチック製のドレーン材並びに打ち込み装置を有し、前記打設管を地盤鉛直方向へ貫入すると共に、前記打設管を引き抜くことによって前記ドレーン材を地盤鉛直方向に設置可能にする地盤改良装置において、前記打設管の周囲に着脱可能に結合されて管径方向へ張り出している受け部材と、前記打設管に対し貫通孔を介し上下動自在に配置されている錘部材と、前記錘部材を前記打設管に沿って上移動しかつ上移動後に前記受け部材上へ落下可能な持ち上げ手段とからなる貫入補助装置を備えているこことを特徴としている。

以上の各発明は、打設管が地盤中への貫入初期や貫入途中において、例えば、地盤側の硬質部に当たって打ち込み装置により貫入不能となった場合、錘部材を打設管の所定高さから自由落下して受け部材に突き当てて、該錘部材の衝突荷重により打設管を地盤へ貫入促進することにある。該衝突荷重は、錘部材を自由落下させるため、打設管が地盤から過大な貫入抵抗を受けても、移動体側へ伝達し難く、それにより従来のような移動体が打設管及び打ち込み装置等を介して地盤側より受ける反力で傾いたり転倒する虞を解消できる。換言すると、本発明の貫入補助装置は、打設管に対する貫入力として、錘部材を自由落下したときの衝突荷重を利用することから、移動体への影響をほとんで無視できる。貫入力ないしは衝撃荷重の値は、錘部材の重量や落下高さ等の設定により任意に設定可能となる。なお、打ち込み装置としては、例えば、従来と同様に起立ガイド手段により支持されている打設管をローラ同士の間に挟持し、該打設管をローラ回転による摩擦力によって貫入したり引き抜くものであればよい。

以上の本発明工法及び装置では、特に、移動体が地盤側から受ける反力で傾いたり転倒し易い台船やフロートの態様において、錘部材を自由落下したときの衝突荷重によって打設管を地盤へ貫入することにより、移動体側へ加わる反力を最小限に抑えることができ、課題に挙げた移動体の転倒等の問題を確実かつ簡易に解消できる。

本発明の好ましい実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。図１は地盤改良工法及び装置全体を示す模式構成図、図２は受け部材を上から見た模式図、図３は錘部材とその持ち上げ手段を側面から見た模式作動図である。図４は前記持ち上げ手段の他の例を図１に対応して示す模式構成図である。

図１の地盤改良装置は、移動体１に対し起立ガイド手段２を介し支持されている打設管３と、該打設管３の管内に挿入されるプラスチック製のドレーン材４と、起立ガイド手段２の下部側に設置されて打設管３を水底（海底を含む）の地盤ｍ（ｍ1は地盤の硬質部を示す）中に貫入したり引き抜く打ち込み装置５と、打ち込み装置５の上側に配設されている貫入補助装置６と、移動体１を施工域の適位置に移動操作したり打ち込み装置５や貫入補助装置６を駆動操作する操作室７などを備えている。そして、この装置は、起立ガイド手段２に支持されている打設管３を打ち込み装置５又は／及び貫入補助装置６により地盤の鉛直方向へ貫入した後、打ち込み装置５により打設管３を引き抜くことでドレーン材４を地盤鉛直方向に設置（残置）する、いわゆるペーパードレーンやボードドレーン工法等と称されている地盤改良工法に用いられる。

ここで、移動体１は、装置構成部材を搭載して施工域上を移動できるものであればよい。図示の移動体１は、水上用の連結フロートや台船を想定しているが、図５に例示されるような陸上用の自走台車であってもよい。移動体１には保持板１１が複数の支持部材１２を介し略水平に設けられている。保持板１１上には、起立ガイド手段２、打ち込み装置５、貫入補助装置６が一端側に設けられ、操作室７が他端側に設けられていると共に、ドレーン材４を供給する供給リール１４が適宜な箇所に設けられている。起立ガイド手段２は、打設管３を上下動可能に支持する塔構造であり、保持板１１に対し片側をはみ出した状態で固定されている枠状基体１５に保持されていると共に、基体１５（の部分１５ａ）との間にワイヤ等の線部材１３により補強支持されている。塔頂部には、供給リール１４から引き出されたプラスチック製のドレーン材４を打設管３の上開口へ導入案内するガイド手段１６が設けられている。ドレーン材４は、例えば、供給リール１４よりガイド手段１６を介して打設管３に挿入されると共に、下端が打設管３の下開口より外へ導出され、該導出下端にアンカー材４ａが取り付けられる。

基体１５の内側には、打設管移行路を挟んでローラ５ａ，５ｂが接近・離間可能に設けられている。ローラ５ａ，５ｂは、打ち込み装置５の主要部を構成し、不図示の駆動ローラ等を介し回転制御されることにより、打設管３を下降したり上昇移動する。このような打ち込み装置５は、従来機構と同じか類似しており、打設管３を地盤中に貫入する場合、打設管３の貫入抵抗が反力として移動体１側に加わる構造である。

貫入補助装置６は、打設管３が打ち込み装置５の出力不足で貫入不能となる場合や、移動体１が打ち込み装置５により打設管３を貫入すると過大な反力を受けて傾くような場合等において、打設管３に対する貫入力を移動体１側に反力を及ぼさない落下衝撃力により補強するものである。この例では、打設管３の周囲に着脱可能に結合されて管径方向へ張り出している受け部材７と、打設管３に対し上下動自在に配置されている錘部材８と、錘部材８を打設管３に沿って上移動する持ち上げ手段９とを備えている。

受け部材７は、打設管３の管周囲に着脱可能に結合されて管径方向へ張り出して、落下される錘部材８の衝突荷重を受け止めるものである。この例では、図２に示されるように、対向配置される挟持片１８，１８と、挟持片同士を接近したり離間する対のねじ部材１９，１９とからなる。各挟持片１８は、略コ形の係合溝１８ａを有し、係合溝１８ａが打設管３の矩形対応部に係合する。各挟持片１８は、両側のねじ部材１９，１９の回転操作により所定結合力で打設管３に取り付けられて一体化され、又、ねじ部材１９，１９の逆向き回転により打設管３に対し任意に位置移動可能となる。このような受け部材７は、例えば、打設管３に係合溝１８ａと係脱する係止溝を上下に複数付設して結合力を増大することもある。勿論、受け部材７は、この例に限られず、例えば、打設管３の周囲に対しシリンダ機構等により着脱するチャック構成でもよい。

錘部材８は、中心部に矩形の上下貫通孔８ａを有し、打設管３に対し貫通孔８ａを介し摺動自在かつ串刺し状態に配置して、受け部材７上に自由落下されることにより打設管３に対し下向きの衝突荷重を加える。

持ち上げ手段９は、錘部材８を打設管３に沿って上移動した後、錘部材８を落下可能な構成であればよい。具体例として、図１と図３の持ち上げ手段９は、基体１５の上側部材１５ａに立設された櫓２０に組み込まれて、錘部材８を滑車２２及びワイヤ２４等により吊り上げる構造である。この場合、櫓２０の頂部には、滑車２２が吊り具２１を介し保持されている。滑車２２には、下側の滑車２３を通って上へ導かれたワイヤ２４が掛けられている。つまり、ワイヤ２４は、一端２４ａ側が滑車２３から滑車２２を通って錘部材８に係止され、図３（ａ）のように滑車２３側の他端２４ｂ側を引っ張ることにより錘部材８を上移動し、その引っ張り力を解放することにより図３（ｂ）のように錘部材８を受け部材７上に落下させる。

これに対し、図４の持ち上げ手段１０は、ピストン式のシリンダー２５により錘部材８を打設管３に沿って所定高さだけ上移動する構造である。この場合、錘部材８には周囲等分位置に掛け止め用の複数の爪部８ｃが突設されている。基体１５上には、保持枠１７が所定角だけ回転可能に設けられていると共に、その保持枠１７に対し各シリンダー２５が立設されている。各シリンダー２５は、例えば、油圧機構によりケース１６ａに対しピストンロッド１６ｂを延縮作動する構成であり、ピストンロッド１６ｂの先端が水平に折り曲げられている。そして、各シリンダー２５は、図４のようにそれぞれの折り曲げ部１６ｃを錘部材８の対応する爪部８ｃに掛け止めた状態でピストンロッド１６ｂを延長することにより錘部材８を打設管３に沿って上昇移動する。この構造では、錘部材８が所定高さに持ち上げられた後、保持枠１７を所定角回転すると、ピストンロッド１６ｂの折り曲げ部１６ｃが爪部８ｃから外れる。すると、錘部材８は、シリンダー２５による保持が解放されるため自由落下し、打設管３に対し受け部材７を介して下向きの衝突荷重を加える。

次に、以上の地盤改良装置を用いて、ペーパードレーンやボードドレーン工法等と称されている地盤改良工法について図１の例にて説明する。なお、対象の地盤ｍは水底であり、地盤表面が比較的硬質な硬化部ｍ1に処理されているものとする。この例では、まず、打設管３が打ち込み装置５を駆動することにより図１中の（ａ）に示されるように水底まで下降される。その後、受け部材７が打設管３の適位置つまり上述した錘部材８との間の距離を考慮した位置に取り付けられ、錘部材８を吊り下げているワイヤ２４の他端側の引っ張り力を解放する。すると、錘部材８は、自由落下して受け部材７に衝突し、打設管３に対し下向きの衝突荷重を加える。打設管３は、その衝突荷重により図１中の（ｂ）に示されるように下降されて硬質部ｍ1を貫通する。その後は、打ち込み装置５により打設管３を目的の深さまで貫入する。なお、錘部材８の落下操作は、１回に限られず、複数回繰り返されることもある。打設管３は、図１中の（ｃ）に示されるように目的の深さに達した後、管内のドレーン材４が目的の長さに裁断されると共に、打ち込み装置５の逆回転により引き抜き操作され、この引き抜きによりドレーン材４が地盤中に設置（残置）される。このように、貫入補助装置６を除いて、地盤改良工法の操作要領は従来と同じである。本発明は、貫入補助装置６又は１０を工夫することにより、移動体１側へ加わる負荷を大幅に抑えて、移動体転倒等の虞を解消できるようにしたものである。

発明工法及び装置構造を示す模式図である。 図１の貫入補助装置を構成している受け部材を示す模式上面図である。 図１の貫入補助装置を構成している錘部材及び持ち上げ手段を示す模式作動図である。 上記変形例を図１に対応させて示す模式図である。 従来の装置例を示す説明図である。

符号の説明

１…移動体（１１は保持板、１５は基板）
２…起立ガイド手段
３…打設管
４…プラスチック製のドレーン材（１４は供給リール）
５…打ち込み装置
６，１０…貫入補助装置
７…受け部材
８…錘部材
９，１６…持ち上げ手段

Claims (2)

1. 自走台車や台船等の移動体上に設けられて、打設管及び該打設管の管内に挿入されるプラスチック製のドレーン材並びに打ち込み装置を有して、前記打設管を前記打ち込み装置により地盤鉛直方向へ貫入した後、前記打設管を引き抜くことによって前記ドレーン材を地盤鉛直方向に設置する地盤改良工法において、
   前記打設管は、打設管周囲に着脱可能に結合されて管径方向へ張り出している受け部材と、貫通孔を介し管上下方向に沿って移動される錘部材とを少なくとも有し、地盤側の硬質部に対し、前記錘部材を所定高さから自由落下して前記受け部材に当たる衝突荷重により地盤へ貫入されることを特徴とする地盤改良工法。
2. 自走台車や台船等の移動体上に設けられて、起立ガイド手段を介し支持されている打設管及び該打設管の管内に挿入されるプラスチック製のドレーン材並びに打ち込み装置を有し、前記打設管を地盤鉛直方向へ貫入すると共に、前記打設管を引き抜くことによって前記ドレーン材を地盤鉛直方向に設置可能にする地盤改良装置において、
   前記打設管の周囲に着脱可能に結合されて管径方向へ張り出している受け部材と、前記打設管に対し貫通孔を介し上下動自在に配置されている錘部材と、前記錘部材を前記打設管に沿って上移動しかつ上移動後に前記受け部材上へ落下可能な持ち上げ手段とからなる貫入補助装置を備えていることを特徴とする地盤改良装置。
   
   

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