JP2006299655A - 中掘り掘削方法における処理材供給管理方法及び管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中掘り掘削工法において、排土ホッパー内に一時貯留された泥状掘削土砂に、その水分量に応じた適正量の処理材を供給し、それにより処理材の過剰供給又は供給不足を解消することを課題とする。
【解決手段】
泥状掘削土砂を排土ホッパー内に一時貯留し、該排土ホッパー内もしくはその適宜手前で、上記泥状掘削土砂に、それを固形土砂化するための処理材を供給する、中掘り掘削工法における処理材供給方法において、
上記排土ホッパー内に単位時間に投入される泥状掘削土砂の量及び重量、並びに水分量を検出し、
上記検出データに基づいて、上記排土ホッパー内の泥状掘削土砂を固形土砂化するに必要な量の処理材を泥状掘削土砂に供給する、
中掘り掘削工法における処理材供給管理方法。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、鋼管杭、コンクリート中空杭等の既製中空杭内に挿通したアースオーガにより先掘りして該中空杭を圧入しつつ掘削土砂を排土ホッパー内に一時的に貯留し、該ホッパー内の泥状掘削土砂に処理材を供給して固形土砂化する、処理材供給式中掘り掘削方法において、上記処理材供給を適量に制御する管理方法及びそれに使用される管理装置に関する。

従来、マストに昇降自在に支持された回転駆動部の出力軸に、中空杭内に回転自在に挿通されたオーガスクリューの上端を接続すると共に、上記回転駆動部と中空杭との間に、開閉式排出口つき排土ホッパーを設けた排土ホッパーつき中掘り掘削機が知られている。しかし、これを用いて中空杭建て込みを行う場合、上記排土ホッパー内に貯留される掘削土砂が泥状であるため、上記排土ホッパーを開いて泥状土砂を直ちにダンプカーに投入して場外へ搬出することはできない。

そこで、上記排土ホッパー内にセメント系固化材等の処理材を供給する装置を設け、それにより上記ホッパー内に貯留時の泥状土砂を処理材により固化して直ちに場外へ搬出できるようにした改良機が提案された。しかし、排土ホッパー内に受け入れる泥状掘削土砂の性状は、地盤状況によって含水率等が大幅に変化するものであり、そのような変化に対し、従来は、作業員の観察力や経験等に基づいて処理材の供給量を目分量で増減する方法を採っているが、そのような方法では、処理材の無駄な過剰供給や供給不足が生じる欠点があった。
特開２００４−３３０８

本願発明は、泥状掘削土砂の水分量に応じて適正量の処理材を供給し、処理材の過剰供給又は供給不足を解消することを課題とする。

上記課題を解決する手段として、本願第１発明は、
泥状掘削土砂を排土ホッパー内に一時貯留し、該排土ホッパー内もしくはその適宜手前で、上記泥状掘削土砂に、それを固形土砂化するための処理材を供給する、中掘り掘削工法における処理材供給方法において、
上記排土ホッパー内に単位時間に投入される泥状掘削土砂の量及び重量、並びに水分量を検出し、
上記検出データに基づいて、上記排土ホッパー内の泥状掘削土砂を固形土砂化するに必要な量の処理材を泥状掘削土砂に供給する、
中掘り掘削工法における処理材供給管理方法を提案し、

又、本願第２発明は、
マストに昇降自在に支持された回転駆動部に、中空杭内に回転自在に挿通されたオーガスクリューの上端を接続し、該オーガスクリューの回転により、掘進しつつ中空杭を圧入すると共に掘削土砂を中空杭内で上方へ搬送して開閉式排出口つき排土ホッパー内に投入する排土ホッパーつき中掘り掘削機において、
上記排土ホッパー内もしくはその適宜手前に、泥状掘削土砂に処理材を供給する供給量可変型の処理材供給装置を配設し、
上記排土ホッパー内に単位時間内に投入される泥状掘削土砂の量及び重量、並びに掘削土砂の水分量を検出するそれぞれの検出器を適所に配置し、
上記各検出器により得られるデータに基づいて処理材の必要量を算出する演算回路を備え、それにより上記処理材供給装置の処理材供給量を上記算出必要量に変更して泥状掘削土砂に供給するようにした、
中掘り掘削機の排土ホッパーにおける処理材供給管理装置を提案し、

さらに本願第３発明は、
泥状掘削土砂を排土ホッパー内に一時貯留し、該排土ホッパー内もしくはその適宜手前で、上記泥状掘削土砂に、それを固形土砂化するための処理材を供給する、中空杭中掘り掘削工法における処理材供給方法において、
当該地盤について、予めなされたボーリング土質柱状図又は過去の施工データから深度毎の土質状況を知見すると共に、予め実験により上記各土質状況に必要となる処理材の単位必要量を知見し、
上記中空杭を順次深く圧入するに従い、上記知見に基づき各深度の土質状況に必要な量の処理材を上記排土ホッパー内の掘削土砂に供給する、
中掘り掘削工法における処理材供給管理方法を提案する。

本願第１発明によれば、排土ホッパー内に投入される掘削土砂の水分量等の性状を検出し、それに基づいて上記ホッパー内の泥状掘削土砂に、その固形土砂化に必要な量の処理材を供給することができるようになり、それにより従来のような処理材の過剰供給又は供給不足を解消することができるのである。

本願第２発明によれば、上記第１発明の処理材管理方法を有効に実施することができる。

本願第３発明によれば、当該地盤について、予め行われた土質柱状図等により得られた深度毎の土質状況の知見と、実験により得られた各土質状況に対する処理材の単位必要量の知見とに基づき、上記中空杭の圧入に従い上記排土ホッパー内に投入される各深度の掘削土砂に必要量の処理材を供給することができ、それにより従来のような処理材の過剰供給又は供給不足を解消することができる。

本願発明における上記「処理材」には、セメント系固化材、石灰系固化材、セメント・石灰複合系固化材、各種の吸水材、又はそれらと凝集材との混合材、その他種々の処理材であって、泥状土砂を場外へ直ちに搬出し易い粒状、塊状又はゲル状の固形状土砂に処理できるものが使用される。

本願第１及び第２発明における「排土ホッパー内に単位時間に投入される泥状掘削土砂の量及び重量」は、これを直接検出することは容易でない。そこで実施においては、オーガスクリューの掘進速度（単位時間当りのオーガスクリューによる掘削土砂量）、オーガスクリューの回転数（単位時間当りのオーガスクリューによる搬送土砂量）、排土ホッパーの重量変化（単位時間当りのホッパー内の土砂の重量）に基づいて間接的に推定する方法が好ましい。

便宜上本願第１発明の方法に使用される装置について詳述する。
第２発明の実施例
図１（イ）、（ロ）において、ベースマシン（１）の前端部にマスト（２）を垂直に支持し、該マスト（２）の長手方向全長に敷設されたガイドレール（３）、（３）に、ホルダー（５）にモータ（６）及び減速機（７）を搭載してなる回転駆動部（４）を上下摺動自在に支持させると共に、トップシーブブロック（８）から垂下したワイヤロープ（９）により昇降自在に吊支し、この駆動部のホルダー（５）下端に横断面矩形の箱形排土ホッパー（１０）を連結し、該ホッパー（１０）の下端に、オーガスクリュー（１１）を挿通された中空既製杭（１２）の上端を着脱自在に連結吊支してある。

上記排土ホッパー（１０）は、図１（ロ）及び図２に示すようにその前面下端部分に排出口（１３）を開口すると共に、ホッパー底板を上記排出口（１３）に連続する前下りの傾斜底板（１４）に形成し、この排出口（１３）を開閉すべき蓋（１５）は、ゆるく湾曲した蓋本体（１５’）の左右側端から延出したアーム（１６）、（１６）の延出端を、ホッパー（１０）の左右側面に、ピン（１７）、（１７）により揺動自在に軸支すると共に、ホッパー（１０）前面に一端を支持した蓋開閉用油圧シリンダ（１８）のピストンロッド（１９）先端を上記蓋本体（１５’）に連結し、該シリンダ（１８）の伸縮駆動により蓋（１５）がピン（１７）、（１７）を中心に揺動して排出口（１３）を開閉するようにしてある。

上記ホッパー（１０）内の中心位置には、図２に示すように上記中空杭（１２）とほぼ同一内径で両端開口の円筒からなる土砂案内筒（２０）を傾斜底板（１４）を貫通して開口上端をホッパー（１０）内の上部に突出した状態で垂直に固定し、該土砂案内筒（２０）のホッパー下側下端に環状の杭取付けキャップ（２１）を同心的に固定し、該キャップ（２１）に既成中空杭（１２）の上端部を着脱自在に連結してある。

オーガスクリュー（１１）は、ロッドの全長にスクリュー羽根（２２）を、ロッド下端に掘削ヘッド（２３）をそれぞれ設けたもので、図２に示すようにその上端部分を中空杭（１２）から上記土砂案内筒（２０）内に挿通し、そしてスクリューロッド上端をホッパー（１０）の上板を貫通して回転駆動部（４）の出力軸（２４）に接続してある。

上記ホッパー（１０）の上板上には、撹拌装置として、４個の撹拌駆動用ギヤードモータ（２５）…をオーガスクリュー（１１）を囲む位置に設置すると共に、それらの出力軸をホッパー（１０）内に突出し、各出力軸に、一例としてロッドの外周に撹拌羽根（２７）…を突設してなる撹拌ロッド（２６）…の上端をそれぞれ接続してある。各撹拌ロッド（２６）…はホッパー（１０）内側面と土砂案内筒（２０）との空間内にそれぞれ垂下されている。

掘削土砂への処理材供給装置として、本例では、図２に示すようにスクリューコンベアを内装する一対のスクリューケーシング（２８）、（２８）を排土ホッパー（１０）内の下部に水平に配置して、ケーシング（２８）、（２８）前端の押出口（２９）、（２９）を上記土砂案内筒（２０）の周壁に接続すると共に、ケーシング（２８）、（２８）後端部を排土ホッパー（１０）外に突出し、その各スクリューロッド（３０）、（３０）の後端部に固着されたスプロケット（３１）、（３１）に、排土ホッパー（１０）下面に設置された変速度モータ（３２）、（３２）からスプロケット（３３）、（３３）及びチェン（３４）、（３４）を介して回転を伝達するようにし、さらにケーシング（２８）、（２８）の後端部上面に開設された投入口（３５）、（３５）に、本例では固化材粉末（３６）、（３６）を入れた固化材ホッパー（３７）、（３７）を接続し、該ホッパー（３７）、（３７）から固化材粉末がスクリューケーシング（２８）、（２８）後端部内に自然落下するようにしてある。

上記のような構造の排土ホッパーつき中掘り掘削機において、図１、２に示すように上記駆動部（４）のホルダー（５）に一端を連結されたワイヤロープ（３８）を、上記マスト（２）上端部に取りつけられた案内プーリー（３９）を介して下方へ導き、その他端をベースマシン（１）に設置された掘進速度及び深度計（４０）に連結し、それにより掘進に伴う駆動部（４）の降下速度すなわち掘進速度及び中空杭の圧入深度を検出する。

又、図２に示すように、駆動部（４）の出力軸（２４）に回転計（４１）を取りつけ、該回転計（４１）により出力軸（２４）の回転速度、すなわちオーガスクリュー（１１）の回転速度を検出する。

さらに、図１（イ）に示すように、トップシーブ（８）に、駆動部（４）、排土ホッパー（１０）、オーガスクリュー（１１）及び中空杭（１２）全体を吊支するワイヤロープ（９）の張力を検出する張力計（４２）を取りつける。

又、さらに図２に示すように、上記土砂案内筒（２０）の周壁における上記スクリューケーシング（２８）、（２８）の押出口（２９）、（２９）より下の位置に小窓（４３）を開け、該小窓（４３）の外側部に水分検出計（４４）を取りつけ、それにより土砂案内筒（２０）内を上方へ搬送される泥状土砂を上記小窓（４３）から水分検出計（４４）に受け取って、その水分量を検出する。

上記掘進速度計（４０）、回転計（４１）、張力計（４２）及び水分計（４４）の各検出値を総合的に演算して固化材供給装置の固化材供給量を決定するための演算回路（４５）を備えている（図３参照）。

第１発明の実施例
上例の装置を使用した処理材供給管理方法を説明する。駆動部（４）の始動により、その出力軸（２４）を介してオーガスクリュー（１１）を回転させ、その下端の掘削ヘッド（２３）により地盤の先掘りをしつつ、先掘り孔内へ中空杭（１２）を圧入していく。それとともに、掘削土砂をオーガスクリュー（１１）のスクリュー羽根（２２）により中空杭（１２）内で上方へ搬送していく。搬送される泥状掘削土砂はさらに土砂案内筒（２０）を経て、その開口上端から排土ホッパー（１０）内に投入されていく。

上記掘削、圧入、搬送作用とともに、上記掘進速度計（４０）、回転計（４１）、張力計（４２）及び水分計（４４）をそれぞれ作動状態におくと、図３に示すように上記各検出器（４０）、（４１）、（４２）、（４４）の検出値信号が演算回路（４５）に送られ、そこで掘進速度計（４０）の検出値は、単位時間当りのオーガスクリュー（１１）の掘削土砂量として、又回転計（４１）の検出値は、単位時間当りのオーガスクリュー（１１）による上方への搬送土砂量として、さらに張力計（４２）の検出値は、その値から駆動部（４）、排土ホッパー（１０）、オーガスクリュー（１１）及び中空杭（１２）等の重量を差し引いて排土ホッパー（１０）内の土砂の重量として、それぞれ演算し、これらを総合して排土ホッパー（１０）内に投入される単位時間当りの泥状掘削土砂の量及び重量を演算すると共に、水分検出計（４４）の検出値に基づいて上記排土ホッパー（１０）内に投入される泥状掘削土砂全体の水分量を算出し、ついでこの算出値に基づいて、必要な単位時間当りの固化材粉末の量を算定し、この固化材の必要算定量の信号を固化材供給装置の変速度モータ（３２）に送り、該モータ（３２）を上記固化材の必要算定量を供給できる回転速度に変速する。

かくして、排土ホッパー（１０）内の泥状土砂は固化材供給により粒状の固形状土砂に改質される。

単位長の杭の沈設が終了し、ホッパー（１０）が地表近くに降下したところで、ダンプカーを寄せ、蓋開閉用シリンダ（１８）の縮小駆動により蓋（１５）を開き、それにより固形処理土砂を排出口（１３）から荷台へ直接投下し、場外へ搬出する。場合によっては、排土ホッパー（１０）から固形処理土砂を仮置き場に排出しておき、そこからダンプカーに積んで搬出する。投下後蓋（１５）を閉じて掘削工程と固形処理工程を再開する。

第３発明の実施例
まず、中空杭を建込むべき地盤について、予めボーリングにより土質柱状図を作成する。一例として、５ｃｍ単位の深度毎の土質柱状区分、及び各区分の土質状況、すなわち粘土質細砂、砂質粘土、粘土質ローム、ローム、細砂等の土質の種類、粘土の多少、砂の多少、砂粒子の大小、含水量の多少等の記事を記録する。
次に、上記土質柱状図に示される各土質柱状区分の土質を固形土砂化するのに必要な処理材の単位重量当りの量を、実験により確認する。

上記のような地盤の土質柱状区分及び各区分の土質に必要な処理材の単位当りの量に関する知見に基づき、オーガスクリュー（１１）の掘進に従って排土ホッパー（１０）内に投入される各深度の掘削土砂に対し、その深度の掘削土砂に必要な量の固化材粉末を順次供給し、それにより各深度の掘削土砂を固形土砂に改質する。

当該地盤において、過去に中空杭中掘り掘削工法が行われた際の施工データに、各掘削深度における土質状況及びそれに供給された処理材の量が記録されている場合は、上記ボーリング土質柱状図及び実験結果に代え、上記施工データを使用することができる。

（イ）本願第２発明による排土ホッパーつき中掘り掘削機の側面図である。 （ロ）（イ）図における排土ホッパー部分の拡大図である。 図１（ロ）のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。 演算装置のブロック図である。

符号の説明

２ マスト
４ 回転駆動部
１０ 排土ホッパー
１１ オーガスクリュー
１２ 中空杭
１３ 排出口
１５ 開閉蓋
２８ スクリューケーシング
３０ スクリューロッド
３２ 変速度モータ
４０ 掘進速度及び深度計
４１ 回転計
４２ 張力計
４４ 水分検出計
４５ 演算回路

Claims (3)

1. 泥状掘削土砂を排土ホッパー内に一時貯留し、該排土ホッパー内もしくはその適宜手前で、上記泥状掘削土砂に、それを固形土砂化するための処理材を供給する、中掘り掘削工法における処理材供給方法において、
   上記排土ホッパー内に単位時間に投入される泥状掘削土砂の量及び重量、並びに水分量を検出し、
   上記検出データに基づいて、上記排土ホッパー内の泥状掘削土砂を固形土砂化するに必要な量の処理材を泥状掘削土砂に供給する、
   中掘り掘削工法における処理材供給管理方法。
2. マストに昇降自在に支持された回転駆動部に、中空杭内に回転自在に挿通されたオーガスクリューの上端を接続し、該オーガスクリューの回転により、掘進しつつ中空杭を圧入すると共に掘削土砂を中空杭内で上方へ搬送して開閉式排出口つき排土ホッパー内に投入する排土ホッパーつき中掘り掘削機において、
   上記排土ホッパー内もしくはその適宜手前に、泥状掘削土砂に処理材を供給する供給量可変型の処理材供給装置を配設し、
   上記排土ホッパー内に単位時間内に投入される泥状掘削土砂の量及び重量、並びに掘削土砂の水分量を検出するそれぞれの検出器を適所に配置し、
   上記各検出器により得られるデータに基づいて処理材の必要量を算出する演算回路を備え、それにより上記処理材供給装置の処理材供給量を上記算出必要量に変更して泥状掘削土砂に供給するようにした、
   中掘り掘削機の排土ホッパーにおける処理材供給管理装置。
3. 泥状掘削土砂を排土ホッパー内に一時貯留し、該排土ホッパー内もしくはその適宜手前で、上記泥状掘削土砂に、それを固形土砂化するための処理材を供給する、中空杭中掘り掘削工法における処理材供給方法において、
   当該地盤について、予めなされたボーリング土質柱状図又は過去の施工データから深度毎の土質状況を知見すると共に、予め実験により上記各土質状況に必要となる処理材の単位必要量を知見し、
   上記中空杭を順次深く圧入するに従い、上記知見に基づき各深度の土質状況に必要な量の処理材を上記排土ホッパー内の掘削土砂に供給する、
   中掘り掘削工法における処理材供給管理方法。
   
   
   
   

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