JP2008169648A

JP2008169648A - 地盤改良工法

Info

Publication number: JP2008169648A
Application number: JP2007004920A
Authority: JP
Inventors: Takashi Isano; 隆伊佐野
Original assignee: IESHIMA KENSETSU KK; IMORI KOGYO KK; Japan Industrial Land Development Co Ltd; Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: IESHIMA KENSETSU KK; IMORI KOGYO KK; Toray Engineering Co Ltd; Japan Industrial Land Development Co Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP4952911B2

Abstract

【課題】リーダに反力をとらせるための脱着機構を不要にすると共に、グラベル排出前の外管の打ち戻し工程を不要とする地盤改良工法を提供する。
【解決手段】外管２と内管３とからなる二重管１を施工機械のリーダに沿って昇降可能な昇降ユニット６に支持させ、外管３を昇降ユニット６内の回転機構７により回転させながら二重管１を地盤Ｇ中に所定深さまで貫入し（Ａ）、次に、外管２を逆転させながら二重管１を所定距離だけ引抜いて内管３内のグラベルＭを地盤Ｇ中に排出してグラベル柱Ｐ１を形成する（Ｂ）。その後は、外管２を逆転させながら、ウインチの操作で回転ユニット６を介して二重管１を押下げて拡径柱Ｐ２を造成し（Ｃ）、以降、前記二重管１の引抜きおよび押下げを繰返して、地盤中に拡径柱Ｐ２が連続した拡径杭Ｐを造成する（Ｅ）。
【選択図】図３

Description

本発明は、地盤の改良工法に係り、特に静的に締固めて拡径杭を造成する静的締固め杭工法を適用して行う地盤改良工法に関する。

従来、この種の静的締固め杭工法は、図５に示す手順で行われていた。同図中、１は、外管２と外管２に挿入された内管３とからなる二重管であり、外管２の先端には掘削ビット４が、内管３の上端部には、砂、砕石等のグラベルＭを受入れるためのホッパ５がそれぞれ取付けられている。外管２は、図示を略す施工機械のリーダに沿って昇降可能な昇降ユニット６内の回転機構７に支持され、一方、内管３は、前記昇降ユニット６内の上下機構（油圧ジャッキ）８に外管２と相対移動可能に支持されている。

静的締固め杭工法の実施に際しては、外管２の先端と内管３の先端とを揃えた状態で二重管１を地盤Ｇ上の打設位置にセットし、その後、ホッパ５から内管３内に所定量のグラベルＭを投入する。そして先ず、図５（ａ）に示すように外管２を回転させて地盤Ｇ中の所定深さまで（拡径杭造成対象層Ｇ１の最深位置まで）二重管１を貫入し、次いで、同図（ｂ）に示すように外管２を回転（逆転）させながら二重管１を所定距離だけ引抜き、この引抜きの間、内管３内のグラベルＭを地盤Ｇ中に排出してグラベル柱Ｐ１を形成する。

次に、同図（ｃ）に示すように上下機構８により内管３を押下げて、その先端部を外管２より突出させ、前記グラベル柱Ｐ１を突固めて拡径柱Ｐ２を造成し、続いて、同図（ｄ）に示すように再び外管２を回転させながら内管３と先端が揃うまで外管２を下動させる。次に、同図（ｅ）に示すように二重管１を所的距離だけ引抜いて新たなグラベル柱Ｐ１を形成し、以降、前記（ｃ）〜（ｅ）の工程を繰返し、同図（ｆ）に示すように拡径杭造成対象層Ｇ１中に前記拡径柱Ｐ２が連続した拡径杭Ｐを造成する。その後は、内管３を外管２より突出させたまま二重管１を地盤Ｇから引抜き、拡径杭造成対象層Ｇ１上の地層（上層）Ｇ２にドレーン杭Ｄを造成し、これにて一箇所に対する地盤改良が終了する。なお、同様の静的締固め杭工法は、例えば、特許文献１にも開示されている。

特公平６−９９９０１号公報

ところで、上記した従来の静的締固め杭工法においては、昇降ユニット６内の上下機構により内管３を押下げて拡径柱Ｐ２を造成する際、昇降ユニット６を施工機械のリーダに固定して反力をとる必要がある。このため、従来は、昇降ユニット６とリーダとの相互間に専用の脱着機構を配設して、拡径柱Ｐ２の造成時には昇降ユニット６をリーダに固定するようにしていた。しかし、その脱着機構は、構造が複雑で高価であり、施工機械に占めるコスト負担が大きい、という問題があった。また、リーダの形状によっては、前記脱着機構の設置が不可能で、リーダの変更が必要になる場合もあった。

さらに、内管３を押下げて拡径柱Ｐ２を造成する工程（図５（ｃ））と二重管１を所定距離だけ引抜いて新たなグラベル柱Ｐ１を形成する工程（図５（ｅ））との間に、内管３と先端が揃う位置まで外管２を下動させる工程（図５（ｄ））、すなわちグラベル排出前の外管の打ち戻し工程が必要になるため、サイクルタイムの延長が避けられず、その分施工時間が延びる、という問題があった。

なお、このようにグラベル排出前の外管の打ち戻し工程を実施するのは、内管３を外管２から突出させたまま引抜くと、所望の径の拡径杭Ｐ２を造成するために必要な引抜き長・押下げ長が長くなって施工時間が大幅に延長するためである。より詳しくは、外管２の外径をφ₁、内管３の外径をφ₂、外管２と内管３との先端を揃えた場合の引抜き長をＬ₁、内管３だけでの引抜き長をＬ₂とすると、これらの間には、下記（１）および（２）式の関係があり、内管３だけで引抜く場合は、径比（φ₁／φ₂）の２乗分、長く引抜きかつ押下げなければならない。
[φ₁ ²×π／４]×Ｌ₁＝[φ₂ ²×π／４]×Ｌ₂ （１）
Ｌ₂＝[φ₁／φ₂]²×Ｌ₁ （２）

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、リーダに反力をとらせるための脱着機構を不要にすると共に、グラベル排出前の外管の打ち戻し工程を不要とし、もって施工設備のコスト低減とサイクルタイムの短縮とに大きく寄与する地盤改良工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、外管と該外管に挿入された内管とからなる二重管を施工機械のリーダに沿って昇降可能な昇降ユニットに支持させ、前記外管を前記昇降ユニット内の回転機構により回転させながら前記二重管を地盤中に所定深さまで貫入し、次に、前記二重管を所定距離だけ引抜き、この引抜きの間、前記内管内のグラベルを地盤中に排出し、しかる後、前記二重管を押下げて前記排出されたグラベルを突固めて拡径柱を造成し、以降、前記二重管の引抜きおよび押下げを繰返して、地盤中に前記拡径柱が連続した拡径杭を造成することを特徴とする。

このように行う地盤改良工法においては、外管と内管とからなる二重管を一体に押下げるので、リーダに反力をとる必要がなく、昇降ユニットを施工機械のリーダに脱着するための脱着機構が不要になる。また、二重管を一体に押下げかつ引抜くので、グラベル排出前の外管の打ち戻し工程が不要になる。

本発明においては、上記した二重管の押下げを、施工機械に搭載したウインチの操作により昇降ユニットを介して行うことができる。この場合は、リーダを介してウインチのワイヤを昇降ユニットに連結することで、簡単かつ効率よくウインチの力を二重管に伝達することができる。

また、本発明においては、二重管の押下げ時に外管を逆転させるようにするのが望ましい。このように外管を逆転させながら二重管を押下げることで、グラベルに対する締固め効果が高まる。

また、本発明においては、二重管を構成する外管と内管とを昇降ユニット内の上下機構により相対移動させて、該内管を外管から所定長さ突出させ、この状態を維持しながら二重管を引抜いて、拡径杭造成対象層の上層および／または下層にドレーン杭を造成するようにしてもよい。このようにすることで、内管の外径で小径のドレーン杭を造成することができ、グラベル使用量の削減を図ることができる。

本発明に係る地盤改良工法によれば、リーダに反力をとる必要がなくなるので、昇降ユニットを施工機械のリーダに脱着するための高価な脱着機構が不要になり、その分、施工設備のコスト低減を達成できる。また、グラベル排出前の外管の打ち戻し工程が不要になるので、サイクルタイムが短縮し、施工期間の短縮を達成できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１および２は、本発明に係る地盤改良工法としての静的締固め杭工法の実施形態を示したものである。なお、ここで用いる外管２および内管３からなる二重管１並びに昇降ユニット６については、従来と全く変更がないので、前出図５に示した符号をそのまま用い、かつ重複する説明を省略することとする。図１中、１０は施工機械であり、自走可能なベースマシン１１と起倒動可能なリーダ１２とを備えている。リーダ１２には、前記昇降ユニット６が移動可能に装着されており、この昇降ユニット６には、ベースマシン１１に搭載した主捲用ウインチ１３からリーダ１２の頂部の滑車１４を迂回して延ばした懸吊ワイヤ１５が連結されている。図示のようにリーダ１２を地盤Ｇに対して垂直に起立させた状態において、昇降ユニット６は、前記懸吊ワイヤ１５を介してリーダ１２の頂部に吊下支持され、主捲ウインチ１３の回転に応じてリーダ１２に沿って昇降動する。また、リーダ１２の下部には二重管１を案内するガイド部材１６が設けられており、リーダ１２を地盤Ｇに対して垂直に起立させた状態において、二重管１もまた、地盤Ｇに対して垂直に起立するようになる。

昇降ユニット６は、前記したように二重管１を構成する外管２の上端部を支持する回転機構７と、内管３を外管２と相対移動可能に支持する上下機構（油圧ジャッキ）８とを備えている（図２）。内管３の上端部に設けたホッパ５は、昇降ユニット６の上方へ延出されており、該ホッパ５には、リーダ１２に装着した昇降バケット１７からグラベルＭが投入される。内管３の上端は閉止されており、ホッパ５との連絡口には、図２に示されるように開閉弁１８が付設されている。また、内管３の上端部には管内に圧縮エアを送るための圧気ノズル１９が設けられており、この圧気ノズル１９には上記ベースマシン１１上に搭載したエア源（図示略）が配管接続されている。なお、開閉弁１８は、圧気ノズル１９を介して管内圧気・排気を行うことによって閉弁または開弁動作するようになっている。一方、内管３の先端部内壁には、下方へ向けて圧縮エアを噴出する噴出ノズル２０が取付けられている。噴出ノズル２０には、内管３の上端部に設けた管継手２１から管壁に沿って延ばしたエア配管２２が接続されており、この管継手２１には、ベースマシン１１上に搭載した前記エア源が配管接続されている。なお、内管３の先端部外周には、外管２との間をシールする環状シール２３が固設されている。

本実施形態において、上記昇降ユニット６には、ベースマシン１１上に搭載した押下げ用ウインチ２４から延ばした押下げ用ワイヤ２５が接続されている。ワイヤ２５は、リーダ１２の頂部に配置した頂部滑車２６とリーダ１２の下部に配置した下部滑車２７とに掛け回されており、その先端部が下部滑車２７を迂回して昇降ユニット６に引出されている。これにより、押下げ用ウインチ２４をワイヤ巻取り方向へ回転させると、昇降ユニット６がリーダ１２に沿って下動し、二重管１を構成する外管２と内管３とが一体に押下げられるようになる。

以下、本地盤改良工法による施工手順を図３も参照して具体的に説明する。
静的締固め杭工法の実施に際しては、外管２の先端と内管３の先端とを揃えた状態で二重管１を地盤Ｇ上の打設位置にセットし、その後、ホッパ５を経て内管３内に所定量のグラベルＭを投入する。そして先ず、図３（Ａ）に示すように外管２を正転させて地盤Ｇ中の所定深さまで（拡径杭造成対象層Ｇ１の最深位置まで）二重管１を貫入する。次に、エア源から圧気ノズル１９に圧縮エアを送って内管３の上部空間を圧気すると共に、同じエア源からエア配管２２に圧縮エアを送って噴出ノズル２０からエアを噴出させ、前記管内圧気およびエア噴出を維持しながら、同図（Ｂ）に示すように外管２を逆転させて二重管１を所定距離だけ引抜く。この引抜きは、主捲用ウインチ１３の操作により行うが、外管２を逆転させながら引抜くので、引抜き抵抗は小さく抑えられ、結果として二重管１の円滑な引抜きが可能になる。そして、二重管１の引抜きによって内管３内のグラベルＭが地盤Ｇ中に排出され、二重管１の抜け跡にグラベル柱Ｐ１が形成される。この場合、前記管内圧気と噴出ノズル２０からのエア噴出との併用によって、内管３内のグラベルＭは地盤Ｇ中に円滑に排出される。なお、拡径杭造成対象層Ｇ１は、ここでは液状化層からなっている。

次に、圧気ノズル１９からの管内圧気および噴出ノズル２０からのエア噴出を停止し、外管２を逆転させながら、押下げ用ウインチ２４をワイヤ巻取り方向へ回転させ、同図（Ｃ）に示すように昇降ユニット６を介して二重管１を構成する外管２と内管３とを一体に押下げる。この押下げにより上記グラベル柱Ｐ１が突固められ、所望径の拡径柱Ｐ２が造成される。この場合、二重管１を構成する外管２と内管３とを一体に押下げるので、リーダ１２に反力をとる必要がなく、したがって、従来のごとく昇降ユニット６を施工機械１０のリーダ１２に脱着するための特別の脱着機構が不要になる。また、この時、外管２を逆転させているので、グラベル柱Ｐ１に締め力が作用し、所望径の拡径柱Ｐ２が効果的に造成される。次に、管内圧気および噴出ノズル２０からのエア噴出を再開して、同図（Ｄ）に示すように外管２を逆転させながら二重管１を所定距離だけ引抜く。この引抜きによって拡径柱Ｐ２の上に新たなグラベル柱Ｐ１が形成され、以降、内管３内にグラベルＭを補給しながら前記（Ｃ）および（Ｄ）の工程を繰返し、これにより、同図（Ｅ）に示すように液状化層（拡径杭造成対象層）Ｇ１中に前記拡径柱Ｐ２が連続した拡径杭Ｐが造成される。

このように外管２と内管３との先端を揃えた状態で二重管１を引抜きかつ押下げるので、所望径の拡径柱Ｐ２を造成するために必要な引抜き長・押下げ長が長くなることはない。また、二重管１を一体に押下げかつ引抜くので、グラベル排出前の外管の打ち戻し工程（図５（ｄ））が不要になり、その分、サイクルタイムが短縮する。

図４は、上記工程（Ａ）〜（Ｄ）を含む一連の工程における外管２の深度変化（作動変化）をみたものである。同図には、従来の工法における同様の変化を破線で併記しており、その外管深度の変化より、本工法では、引抜き−押下げの１サイクルの時間短縮により従来工法に比べて施工時間が大幅に短縮している様子が明らかである。なお、同図中には、５番目（Ｎｏ．５）のサイクル終了時点での施工時間差を付記しているが、この施工時間差は、必要とする拡径杭Ｐの長さが長くなるほど大きくなることは明らかである。

その後は、図３（Ｅ）に示すように、昇降ユニット６内の上下機構８の作動により内管３を外管２より所定距離突出させ、外管２を逆回転させながら二重管１を地盤Ｇから引抜く。この引抜きにより液状化層Ｇ１上の地層（上層）Ｇ２にドレーン柱Ｄが造成されるが、ドレーン柱Ｄの直径は内管３の外径と同じになるので、グラベルＭの使用量の削減を図ることができる。この場合、使用する上下機構８は、単に外管２と内管３とを相対移動させるだけなので、内管の押下げに用いた従来工法における上下機構８（図５）に比べて、小型の油圧ジャッキの使用が可能になり、この面でも設備に要するコストは低減する。

ここで、液状化層Ｇ１の下層Ｇ３（図３）が粘性土である場合、圧密化の目的でこの下層Ｇ３にもドレン杭を造成することがあるが、この場合も、上記したように上下機構８の作動により内管３を外管２より所定距離突出させ、外管２を逆回転させながら二重管１を地盤Ｇから引抜くようにする。

なお、ここで用いるグラベルＭの種類は任意であり、砂、砕石、礫等の汎用の材料はもとより、建設発生土、石炭灰、焼却灰、火山灰、粒状化されたガラス、溶融スラグ、プラスチックのリサイクル材、あるいはこれらの混合材を用いることができる。また、所望により、前記した各種材料にセメント系固化材、高分子系固化材、土壌改良材等を混合したものを用いることができる。

本発明に係る地盤改良工法としての静的締固め杭工法を実行する設備の全体的な構成を示す側面図である。本静的締固め杭工法を実行する二重管の設置構造を示す正面図である。本静的締固め杭工法における施工手順を模式的に示す断面図である。本静的締固め杭工法における一連の工程間における外管の深度変化と内管内の砂抜け長の変化とを従来工法と比較して示すサイクル線図である。従来の地盤改良工法としての静的締固め杭工法における施工手順を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１二重管、２外管、３内管
５ホッパ、６昇降ユニット
７昇降ユニットの回転機構
８昇降ユニットの上下機構
１０施工機械、１１ベースマシン、１２リーダ
１３主捲用ウインチ、１５懸吊ワイヤ
１９圧気ノズル、２０噴出ノズル
２４押下げ用ウインチ、２５押下げ用ワイヤ
Ｇ地盤
Ｇ１拡径杭造成対象層、Ｇ２上層、Ｇ３下層
Ｍグラベル
Ｐ１グラベル柱
Ｐ２拡径柱
Ｐ拡径杭
Ｄドレーン杭

Claims

外管と該外管に挿入された内管とからなる二重管を施工機械のリーダに沿って昇降可能な昇降ユニットに支持させ、前記外管を前記昇降ユニット内の回転機構により回転させながら前記二重管を地盤中に所定深さまで貫入し、次に、前記二重管を所定距離だけ引抜き、この引抜きの間、前記内管内のグラベルを地盤中に排出し、しかる後、前記二重管を押下げて前記排出されたグラベルを突固めて拡径柱を造成し、以降、前記二重管の引抜きおよび押下げを繰返して、地盤中に前記拡径柱が連続した拡径杭を造成することを特徴とする地盤改良工法。
二重管の押下げを、施工機械に搭載したウインチの操作により前記昇降ユニットを介して行うことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
二重管の押下げ時に、外管を逆転させることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良工法。
二重管を構成する外管と内管とを昇降ユニット内の上下機構により相対移動させて、該内管を外管から所定長さ突出させ、この状態を維持しながら二重管を引抜いて、拡径杭造成対象層の上層および／または下層にドレーン杭を造成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の地盤改良工法。