JP2006028987A - ソイルセメント合成杭形成方法及びそれに使用される中空杭中掘り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 土砂の共回りを抑制し、セメントミルクと掘削土砂の十分な撹拌混練を行うことのできるソイルセメント合成杭形成方法を得る。
【解決手段】 中空杭中掘り装置を使用し、
上記掘削ロッドを、上記正転がわ撹拌翼を拡開させて、正回転させると共に、上記中空杭を、上記逆転がわ撹拌翼を連動させて、逆回転させ、該正回転掘削ロッドにより縦孔を掘削しつつ該縦孔内に上記逆回転中空杭を沈設する過程において、上記掘削孔内にセメント質固化液を注入しつつ、上下隣り合う上記正転がわ撹拌翼と逆転がわ撹拌翼との間で複数域の相反回転撹拌域により上記固化液と掘削土砂とを撹拌混練してソイルセメントを形成し、それにより上記ソイルセメント中に上記中空杭を建込んでいき、
所望深さに建込んだら、上記正転がわ及び逆転がわ撹拌翼を閉縮して掘削ロッドを上記中空杭内から引き抜く、
ソイルセメント合成杭形成方法。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、中空杭とソイルセメントとが一体化されたソイルセメント合成杭の形成方法及びそれに使用される中空杭中掘り装置に関する。

従来、ソイルセメント合成杭形成方法として、鋼管杭と、上記鋼管杭内に挿通され、下端部に複数段の拡縮自在の撹拌翼を有する掘削ロッドとからなる中空杭中掘り装置を使用し、上記掘削ロッドの回転により地盤を掘削しつつ該掘削孔内に上記鋼管杭を沈設する過程において、上記掘削孔内にセメントミルクを注入しつつ上記撹拌翼の回転により上記セメントミルクと掘削土砂を撹拌してソイルセメントを形成し、それによりソイルセメント内に上記鋼管杭を埋設していき、所望深さに建てこんだ後、上記掘削ロッドを鋼管杭内から引き抜く、いわゆる同時建てこみ方式のものが知られている。

上記の従来方法は、作業効率の良いことから広く賞用されているが、撹拌翼によるセメントミルクと掘削土砂との撹拌が掘進時にのみ行われ、しかも掘削ロッドに設けられた複数段の撹拌翼が互に同方向に回転するものであるため、掘削土砂が撹拌翼と共回りを起し、十分な撹拌混練を行うことができず、その結果良質で強固なソイルセメントが得られない欠点があった。

これを改善するため、鋼管杭内に挿通される掘削ロッドを、それぞれ下端部に撹拌翼を有する内側ロッドと外側ロッドの二重掘削ロッドに替ると共に、該内、外側ロッドを互に反対方向に回転可能とした中空杭中掘り装置を使用し、セメントミルクと掘削土砂との撹拌において、上記内、外側ロッドの両撹拌翼を互に上下位置関係において互に反対方向に回転させ、それにより掘削土砂の共回りを抑制して十分な撹拌混練を可能にするものが提案された。

しかし、上記二重掘削ロッドを使用した場合、二重掘削ロッドの継ぎ足し構造が複雑となるばかりでなく、鋼管杭内での継ぎ足し作業が煩雑となる新な難点が生じた。
特開２０００−１４４７２７ 特開２００１−９８５４７

本願第１発明は、中空杭を回転させるタイプであって、一重の掘削ロッドを有する中空杭中掘り装置を使用して、土砂の共回りを抑制し、セメントミルクと掘削土砂の十分な撹拌混練を行い、良質で強固なソイルセメントを得ることのできるソイルセメント合成杭形成方法を提供することを課題とし、

本願第２発明は、上記第１発明の有効な実施を可能にする中空杭中掘り装置を提供することを課題とする。

上記課題解決の手段として、本願第１発明は、
中空杭と、上記中空杭内に挿通され、下端部に上記中空杭の外径より拡開径の大きい拡縮可能の正転がわ撹拌翼を上下複数段固定された掘削ロッドとを具備し、さらに上記掘削ロッドに、上記中空杭の外径より拡開径の大きい拡縮可能の逆転がわ撹拌翼を、上記正転がわ撹拌翼に対し上下交互段の位置関係で、上下複数段回転自在に支持させると共に、上記逆転がわ撹拌翼の上下段同志を連動可能に連結し、上記逆転がわ撹拌翼を拡開状態で上記中空杭の逆回転に連動させる手段を備えた中空杭中掘り装置を使用し、
上記掘削ロッドを、上記正転がわ撹拌翼を拡開させて、正回転させると共に、上記中空杭を、上記逆転がわ撹拌翼を連動させて、逆回転させ、該正回転掘削ロッドにより縦孔を掘削しつつ該縦孔内に上記逆回転中空杭を沈設する過程において、上記掘削孔内にセメント質固化液を注入しつつ、上下隣り合う上記正転がわ撹拌翼と逆転がわ撹拌翼との間で複数域の相反回転撹拌域により上記固化液と掘削土砂とを撹拌混練してソイルセメントを形成し、それにより上記ソイルセメント中に上記中空杭を建込んでいき、
所望深さに建込んだら、上記正転がわ及び逆転がわ撹拌翼を閉縮して掘削ロッドを上記中空杭内から引き抜く、
ソイルセメント合成杭形成方法を提案し、

本願第２発明は、
回転駆動部に着脱自在に接続された中空杭内に、回転駆動部に接続された掘削ロッドを回転自在に挿通し、上記掘削ロッドに、その下端に掘削ヘッドを設け、その上部に拡縮揺動可能であって上記中空杭の外径より拡開径の大きい正転がわ撹拌翼を上下複数段に固定した構成において、
上記掘削ロッドに、複数の回転筒を、上記正転がわ撹拌翼に対し上下交互段の位置関係で、それぞれ回転自在に被嵌し、該各回転筒に、拡縮揺動可能であって上記中空杭の外径より拡開径の大きい逆転がわ撹拌翼をそれぞれ固定すると共に、上記逆転がわ撹拌翼の上下段同志を連結材により連動可能に連結し、それにより上下隣り合う正転がわ撹拌翼と逆転がわ撹拌翼との間で相反回転撹拌域を複数域形成し、
上記逆転がわ撹拌翼を拡開状態で上記中空杭の逆回転に係脱自在に連動させる手段を備えた、
中空杭中掘り装置を提案する。

本願第１発明のソイルセメント合成杭形成方法によれば、掘削孔内に注入されたセメント質固化液と掘削土砂とを、上下隣り合う正転がわ撹拌翼の正回転と逆転がわ撹拌翼の逆回転との間の相反回転撹拌域において十分な撹拌混練を行い、しかもこれを複数域の相反回転撹拌域において繰り返し行うことができ、それにより均質なソイルセメントをつくり、強固なソイルセメント合成杭を形成することができるのである。

本願第２発明の中空杭中掘り装置によれば、上記第１発明の方法を有効に実施することができるのである。

本願第１及び第２発明ににおける、正転がわ撹拌翼及び逆転がわ撹拌翼の「拡縮揺動可能」とした構造は、上記掘削ロッド又は回転筒に固定されたブラケットに、上記撹拌翼を掘削ロッドの横断平面上で揺動拡縮自在に軸支し、撹拌翼の拡縮は、掘削ロッドの正転時に周囲の土圧等の外圧によって拡開し、逆転時に外圧により閉縮するもの等がある。

まず、本願第２発明の実施例について述べる。
図１において、クローラ（１）の前端部に垂直に支持されたマスト（２）のガイドロッド（３）、（３）に掘削ロッド用正逆回転駆動部（４）を摺動自在に支持させると共に、該駆動部（４）の下部に、鋼管杭用正逆回転駆動部（５）を昇降用油圧シリンダ（６）、（６）により昇降駆動自在に吊支し、そのうち上記駆動部（５）の出力軸と接続された杭ホルダー（７）に鋼管杭（８）の上端部を着脱自在に係止接続し、他方の駆動部（４）の出力軸に掘削ロッド（９）の上端を継手を介して接続し、この掘削ロッド（９）を上記鋼管杭（８）内に挿通してある。

上記掘削ロッド（９）は、図２（イ）、（ロ）に示すように、その下端に掘削ヘッド（１０）を固定すると共に、ロッド下端部に固化液吐出口（１１）を開設し、その掘削ヘッド（１０）上位のロッドに、直径方向に相対する左右一対のブラケット（１２）、（１２）を若干の上下間隔をあけて上下３段に、そのうち最上段と次段の間隔を他の約２倍にとって、それぞれ固定し、これらブラケット（１２）…に、棒状の正転がわ撹拌翼（１３）…の各基部を、掘削ロッド（９）の横断平面上で自転揺動できるように軸（１４）…により軸支すると共に、上記掘削ロッド（９）の正回転（公転）時に、図３（イ）のように各撹拌翼（１３）…が周囲の土圧により軸（１４）…を中心に逆転がわに自転揺動して開き、最大拡開位置でそれ以上の自転揺動を阻止するため各ブラケット（１２）…にストッパー（１５）を設け、それにより掘削ロッド（９）の正回転中、各撹拌翼（１３）…が最大拡開状態に保持される。

掘削ロッド（９）の逆回転時には、各撹拌翼（１３）…が周囲の土圧により閉縮方向に自転揺動し、鋼管杭（８）内を通過できる収束状態となる。

上記正転がわ撹拌翼（１３）…から若干上位のロッドには、２つの短い回転筒（１６）、（１６）を、上記正転がわ撹拌翼（１３）…に対し上下交互段の位置関係、すなわち本例では２つの回転筒（１６）、（１６）を最上段の正転がわ撹拌翼（１３）、（１３）をはさんだ状態で、掘削ロッド（９）にそれぞれ回転自在に被嵌すると共に、各回転筒（１６）、（１６）外周面に、直径方向に相対する一対のブラケット（１７）、（１７）をそれぞれ突設し、各ブラケット（１７）、（１７）に、棒状の逆転がわ撹拌翼（１８）…の各基部を、掘削ロッド（９）の横断平面上で自転揺動できるように軸（１９）…によりそれぞれ軸支してある。

上記逆転がわ撹拌翼（１８）…を上記鋼管杭（８）の逆回転に連動させる手段は次のようである。まず、上下の撹拌翼（１８）（１８）、（１８）（１８）の各先端部を棒状連結材（２３）、（２３）により上下一体に連結すると共に、各撹拌翼（１８）…を、上記軸（１９）…を中心に逆転がわに自転揺動させると拡開し、最大拡開位置に開くと、各ブラケット（１７）…に設けたストッパー（２０）…に当接してそれ以上の自転揺動を阻止される構造とし、それにより各撹拌翼（１８）…をストッパー（２０）…に当接した最大拡開状態で、上段の撹拌翼（１８）、（１８）を撹拌ロッド（９）を中心として逆転方向に公転させると、連結材（２３）、（２３）を介して下段の撹拌翼（１８）、（１８）をも逆回転することとなる。

なお、上記上下段の撹拌翼（１８）（１８）、（１８）（１８）の間に位置する正転がわ撹拌翼（１３）、（１３）は、回転時に上記連結材（２３）、（２３）に接触しないように短縮してある。

一方、鋼管杭（８）の下端部の直径方向相対する位置に、図２（イ）、（ロ）に示すようにカギ形の係止具（２１）、（２１）を、そのカギ口（２２）、（２２）を鋼管杭（８）の逆回転方向に向け且つ鋼管杭（８）下端から下に突出した状態で、それぞれ固定してある。上記カギ口（２２）、（２２）は、上記撹拌翼（１８）、（１８）の横断面形状が係脱できる広である。

上例の装置を使用した本願第１発明の実施例を説明する。逆転がわ撹拌翼（１８）…を手作業により図３（ロ）のように最大拡開状態に開き、ついで上記掘削ロッド（９）を上昇させて上段の逆転がわ撹拌翼（１８）、（１８）を鋼管杭（８）下端に接近させ、その状態で、鋼管杭（８）を徐々に逆回転させて、そのカギ形係止具（２１）、（２１）のカギ口（２２）、（２２）を上記上段の撹拌翼（１８）、（１８）先端部分に図２（イ）のように係合させる。

その状態で、鋼管杭（８）を逆回転させると、係止具（２１）、（２１）を介して上段撹拌翼（１８）、（１８）を引張って逆回転させ、ついで連結材（２３）、（２３）を介して下段の撹拌翼（１８）、（１８）も同方向に回転させる。ついで掘削ロッド（９）を正回転させると、３段の正転がわ撹拌翼（１３）（１３）、（１３）（１３）、（１３）（１３）がそれぞれ正回転（公転）する。

上記正回転する掘削ロッド（９）の掘削ヘッド（１０）により地盤に掘進していくと、各正転がわ撹拌翼（１３）…が土圧により自転揺動して開き、最大拡開状態で正転する。

吐出口（１１）からセメントミルクを掘削孔内に注入すると、下２段の正転がわ撹拌翼（１３）（１３）、（１３）（１３）により上記セメントミルクと掘削土砂を撹拌し、ついで中段の正転がわ撹拌翼（１３）、（１３）と下段の逆転がわ撹拌翼（１８）、（１８）との間の互に回転方向の相反する撹拌域（第１の相反回転撹拌域）においてセメントミルクと掘削土砂を万遍なく撹拌混練し、ついで下段の逆転がわ撹拌翼（１８）、（１８）と最上段の正転がわ撹拌翼（１３）、（１３）との間の第２相反回転撹拌域、次に最上段の正転がわ撹拌翼（１３）、（１３）と上段の逆転がわ撹拌翼（１８）、（１８）との間の第３の相反回転撹拌域においてさらなる撹拌混練を繰り返し、それにより十分に撹拌混練された良質のソイルセメントを形成する。

このようにして得られるソイルセメントが鋼管杭（８）の内部及び外周に充填され、それによりソイルセメント柱内に鋼管杭を埋めこんだ形で建込んでいく。

所望深さに建込んだ後、ソイルセメント硬化前に鋼管杭（８）を正回転に切換えると、係止具（２１）、（２１）が上段の撹拌翼（１８）、（１８）から離脱し、該撹拌翼（１８）、（１８）の背後に回ってこれを同方向に押し、それに従って下段の撹拌翼（１８）、（１８）も同方向に押され、それにより逆転がわ撹拌翼（１８）…が正回転方向に自転揺動して閉縮し、鋼管杭（８）内に挿通可能の状態となる。その状態で、掘削ロッド（９）を逆回転させ、それにより正転がわ撹拌翼（１３）…を土圧により閉縮させ、そこで掘削ロッド（９）を鋼管杭（８）内から引き抜く。

ソイルセメント硬化後、強固なソイルセメント合成杭が得られる。

本願第２発明による中空杭中掘り機の一部省略側面図である。 （イ）鋼管杭と連動可能に係止した掘削ロッドの拡大正面図である。（ロ）鋼管杭と分離した同上拡大側面図である。 （イ）図２（イ）のＡ−Ａ断面図である。（ロ）図２（イ）のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

８ 鋼管杭
９ 掘削ロッド
１３ 正転がわ撹拌翼
１８ 逆転がわ撹拌翼
２１ 係止具
２３ 連結材

Claims (2)

1. 中空杭と、上記中空杭内に挿通され、下端部に上記中空杭の外径より拡開径の大きい拡縮可能の正転がわ撹拌翼を上下複数段固定された掘削ロッドとを具備し、さらに上記掘削ロッドに、上記中空杭の外径より拡開径の大きい拡縮可能の逆転がわ撹拌翼を、上記正転がわ撹拌翼に対し上下交互段の位置関係で、上下複数段回転自在に支持させると共に、上記逆転がわ撹拌翼の上下段同志を連動可能に連結し、上記逆転がわ撹拌翼を拡開状態で上記中空杭の逆回転に連動させる手段を備えた中空杭中掘り装置を使用し、
   上記掘削ロッドを、上記正転がわ撹拌翼を拡開させて、正回転させると共に、上記中空杭を、上記逆転がわ撹拌翼を連動させて、逆回転させ、該正回転掘削ロッドにより縦孔を掘削しつつ該縦孔内に上記逆回転中空杭を沈設する過程において、上記掘削孔内にセメント質固化液を注入しつつ、上下隣り合う上記正転がわ撹拌翼と逆転がわ撹拌翼との間で複数域の相反回転撹拌域により上記固化液と掘削土砂とを撹拌混練してソイルセメントを形成し、それにより上記ソイルセメント中に上記中空杭を建込んでいき、
   所望深さに建込んだら、上記正転がわ及び逆転がわ撹拌翼を閉縮して掘削ロッドを上記中空杭内から引き抜く、
   ソイルセメント合成杭形成方法。
2. 回転駆動部に着脱自在に接続された中空杭内に、回転駆動部に接続された掘削ロッドを回転自在に挿通し、上記掘削ロッドに、その下端に掘削ヘッドを設け、その上部に拡縮揺動可能であって上記中空杭の外径より拡開径の大きい正転がわ撹拌翼を上下複数段に固定した構成において、
   上記掘削ロッドに、複数の回転筒を、上記正転がわ撹拌翼に対し上下交互段の位置関係で、それぞれ回転自在に被嵌し、該各回転筒に、拡縮揺動可能であって上記中空杭の外径より拡開径の大きい逆転がわ撹拌翼をそれぞれ固定すると共に、上記逆転がわ撹拌翼の上下段同志を連結材により連動可能に連結し、それにより上下隣り合う正転がわ撹拌翼と逆転がわ撹拌翼との間で相反回転撹拌域を複数域形成し、
   上記逆転がわ撹拌翼を拡開状態で上記中空杭の逆回転に係脱自在に連動させる手段を備えた、
   中空杭中掘り装置。
   

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