JP2016108886A - Pile head treatment device, and ground improvement body forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤改良体を用いる地盤改良工法において、未硬化のソイルセメントからなる地盤改良体の頭部に形成されやすい余剰部分を除去する杭頭処理装置及びその関連技術に関するものである。 The present invention relates to a pile head processing apparatus for removing an excess portion that is easily formed on the head of a ground improvement body made of uncured soil cement in a ground improvement method using a ground improvement body, and a related technique.
ベースマシンに掘削撹拌装置を取り付け、地中において掘削撹拌装置を回転させ所定深度まで地中を掘削撹拌し、所定深度まで至るソイルセメントからなる地盤改良体を形成する地盤改良工法が様々な現場で用いられている。 At various sites, a ground excavation and agitation device is attached to the base machine, and the excavation and agitation device rotates in the ground to excavate and agitate the ground to a predetermined depth to form a ground improvement body made of soil cement that reaches a predetermined depth. It is used.
この工法を実施するにあたり、掘削撹拌装置を用いて地中を掘削撹拌する際に、ソイルセメントの材料であるセメントミルクが吐出される。掘削撹拌装置が所定深度に至った後、掘削撹拌装置は、地上まで引き上げられる。 In carrying out this construction method, cement milk which is a material of soil cement is discharged when excavating and stirring the ground using an excavating and stirring device. After the excavating and stirring device reaches a predetermined depth, the excavating and stirring device is pulled up to the ground.
このようにすると、柱状をなす地盤改良体の底部は、所定深度まで至らしめることができるが、セメントミルクの吐出により、地中の体積が増加するため、地盤改良体の頭部が規定深さよりも盛り上がり、地盤改良体の上側に余剰部分が形成されることが多い。余剰部分に気が付かないと、そのまま放置されることも考えられる。 In this way, the bottom of the columnar ground improvement body can be brought to a predetermined depth, but since the volume of the ground increases due to the discharge of cement milk, the head of the ground improvement body is more than the specified depth. In many cases, surplus portions are formed on the upper side of the ground improvement body. If the surplus part is not noticed, it may be left as it is.
要するに、施工したままに余剰部分を放置し数日経過すると、余剰部分も硬化して、ハツリ等力任せの作業をしない限り、もはや取り除くのは、困難になる。したがって、丁寧な仕事を心がける施工者は、施行日又は施行日の翌日ぐらいまでに、施工箇所及びその周囲をバックホー等の重機を用いて掘り下げて、さらに余剰部分の周囲をバックホーのバケット先端部で刮ぎ取る作業を行う。 In short, if the surplus part is left as it is after it has been constructed and a few days have passed, the surplus part will also harden and it will be difficult to remove it unless a task such as chopping is performed. Therefore, a contractor who works carefully should dig the construction site and its surroundings using heavy equipment such as a backhoe by the enforcement date or the next day of the enforcement date, and further surround the surplus part at the tip of the backhoe bucket. Perform the work of rowing.
しかしながら、このようにすると、次のような問題点がある。 However, this has the following problems.
(1)バケット先端部で刮ぎ取る作業を行うと、地盤改良体の頭部が損傷を受けたり、破損する場合があり、地盤改良体の品質が劣化しやすい。
(2)バックホー等の重機が現場にないときは、全く対応できない。
(3)バックホー等の重機を用意するためのコストアップが避けられない。
(4)規定深さが大きく、バケット先端部が規定高さまで届かず刮ぎ取る作業が行えない場合がある。
(5)規定深さが2メートルを超すと、掘削作業主任者(技能講習修了者)が必要となるし、土の崩壊を生ずるおそれがある。
(6)大型のバックホーを用いると掘削範囲が広がるため、用地の制約を受けて刮ぎ取る作業が行えない場合がある。
(2) When there is no heavy equipment such as a backhoe on site, no response is possible.
(3) It is inevitable to increase the cost for preparing heavy equipment such as backhoes.
(4) The specified depth is large, and the bucket tip may not reach the specified height and cannot be removed.
(5) If the specified depth exceeds 2 meters, a chief excavator (person who has completed a skill course) is required, and there is a risk of soil collapse.
(6) When a large backhoe is used, the excavation range is widened, so that there is a case where it is not possible to perform the rowing work due to site restrictions.
そこで本発明は、バックホーによる刮ぎ取り作業を不要とし、作業の安全性が高く、かつ高品質な地盤改良体を得やすい杭頭処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a pile head processing apparatus that eliminates the need for rowing work by a backhoe, has high work safety, and easily obtains a high-quality ground improvement body.
第1の発明に係る杭頭処理装置は、ベースマシンから駆動力を受けて地中で回転し、ソイルセメントからなる柱状の地盤改良体を地中に形成する掘削撹拌装置と交換可能に形成される杭頭処理装置であって、ベースマシンに装着され、地中で回転する軸体と、軸体の底部において、地盤改良体の頭部において規定深さよりも盛り上がって形成され、かつ未硬化のソイルセメントからなる余剰部分を切削する複数の切刃を軸体の半径方向に延びるように設けてなる。 The pile head processing apparatus according to the first aspect of the present invention is formed to be exchangeable with an excavating and agitating apparatus that rotates in the ground by receiving a driving force from a base machine and forms a columnar ground improvement body made of soil cement in the ground. A pile head processing device, which is mounted on a base machine, is formed in a shaft that rotates in the ground, and at the bottom of the shaft, is raised above a specified depth at the head of the ground improvement body, and is uncured A plurality of cutting edges for cutting an excess portion made of soil cement are provided so as to extend in the radial direction of the shaft body.
第2の発明に係る杭頭処理装置では、第1の発明に加え、軸体の複数の切刃の上部に、掘削撹拌翼及びスクリューの少なくとも一方を設け、地中における直進性を高めている。 In the pile head processing apparatus according to the second invention, in addition to the first invention, at least one of the excavation stirring blade and the screw is provided on the upper part of the plurality of cutting blades of the shaft body to improve the straightness in the ground. .
これらの構成により、次の工程からなる地盤改良体形成方法を実施できる。即ち、この方法は、ベースマシンに掘削撹拌装置を取り付け、地中において掘削撹拌装置を回転させ所定深度まで地中を掘削撹拌し、所定深度まで至るソイルセメントからなる地盤改良体を形成する工程と、掘削撹拌装置を地上まで引き上げて、掘削撹拌装置をベースマシンから取り外し、軸体と軸体の底部において軸体の半径方向に延びる複数の切刃を有する杭頭処理装置を、ベースマシンに取り付ける工程と、杭頭処理装置を地中で回転させ、地盤改良体の頭部において規定深さよりも盛り上がって形成され、かつ未硬化のソイルセメントからなる余剰部分を、複数の切刃で切削し、余剰部分を除去する工程とを含む。 By these structures, the ground improvement body formation method which consists of the following process can be implemented. That is, this method includes a step of attaching a drilling and stirring device to a base machine, rotating the drilling and stirring device in the ground, excavating and stirring the ground to a predetermined depth, and forming a ground improvement body made of soil cement that reaches the predetermined depth; , The excavator agitation device is pulled up to the ground, the excavator agitation device is removed from the base machine, and the pile head processing device having a shaft body and a plurality of cutting blades extending in the radial direction of the shaft body at the bottom of the shaft body is attached to the base machine The process and the pile head processing device are rotated in the ground, and the surplus portion made of uncured soil cement is formed with a plurality of cutting blades, which is formed to rise above the specified depth in the head of the ground improvement body, Removing excess portions.
以上のように、掘削撹拌装置と杭頭処理装置とを交換するだけで、地盤改良体の頭部を処理できる。したがって、バックホーは不要となり、バックホーを用いる作業に伴う諸問題を解決できる。 As described above, the head of the ground improvement body can be processed only by exchanging the excavation stirring device and the pile head processing device. Therefore, the backhoe is not necessary, and various problems associated with the work using the backhoe can be solved.
しかも、複数の切刃が水平面と平行に回転することにより、地盤改良体の頭部が処理されるため、地盤改良体の頭部を滑らかに仕上げることができる。言い換えれば、バックホーによる刮ぎ取る作業を行う場合に比べ、地盤改良体の頭部をより高品位に仕上げることができる。 And since the head of a ground improvement body is processed when a plurality of cutting blades rotate in parallel with a level surface, the head of a ground improvement body can be finished smoothly. In other words, the head of the ground improvement body can be finished to a higher quality than when performing the work of rowing by the backhoe.
以上述べたように、本発明の杭頭処理装置によれば、バックホーによる刮ぎ取り作業を不要となって作業の安全性が高くなり、しかも、地盤改良体の頭部を高品位に仕上げることができる。 As described above, according to the pile head processing apparatus of the present invention, the rowing work by the backhoe is unnecessary, the safety of the work is increased, and the head of the ground improvement body is finished to a high quality. Can do.
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形態におけるベースマシンの側面図、図2(a)は、同掘削撹拌装置の正面図、図2(b)は、同杭頭処理装置の正面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a base machine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a front view of the excavating and stirring apparatus, and FIG. 2 (b) is a front view of the pile head processing apparatus. .
図1に示すように、現場の地面G上をベースマシン1が走行し、地盤改良体を形成すべき位置へ移動する。リーダ1aを起立させ、軸受3により垂直、かつ回転自在に支持される回転軸4の下端部に掘削撹拌装置10が装着されている。駆動部2が発生する回転力を、回転軸4に印加すると、掘削撹拌装置10を回転させることができる。
As shown in FIG. 1, the base machine 1 travels on the ground G on the site and moves to a position where a ground improvement body is to be formed. The excavating and stirring
図2(a)に示すように、回転軸4の下端部に連結部4aが設けられている。掘削撹拌装置10の上端部には、多角形状の連結ロッド11aが形成されており、連結ロッド11aを連結部4aに挿入し、側面のピン孔4bにピン(図示せず。)を挿入することにより、掘削撹拌装置10が回転軸に連結される。掘削撹拌装置10は、ソイルセメントからなる柱状の地盤改良体30(図5等参照。)を地中に形成するものである。
As shown in FIG. 2A, a connecting
本発明は、掘削撹拌装置10自体を本質とするものではなく、掘削撹拌装置10は、地中を掘削撹拌可能なものであれば任意に構成できる。ちなみに、図2(a)の例では、連結ロッド11aと同軸状に形成される軸体11の最下端部に、地中の土壌を掘削する掘削翼12が設けられ、そのやや上段には、共回り防止翼13が軸体11に対して遊嵌される。
The present invention is not based on the excavation stirring
共回り防止翼13は、地中でほとんど回転せず、その結果、掘削翼12が掘削する部分の土壌と、共回り防止翼13よりも上方の土壌とが縁切りされる。
The
軸体11の共回り防止翼13よりも上方には、撹拌翼14が設けられる。ここで、撹拌翼14の枚数などは任意に選択することができる。
A stirring
図2(b)に示すように、杭頭処理装置20は、掘削撹拌装置10と交換可能に形成される。ベースマシン1からみると、杭頭処理装置20及び掘削撹拌装置10は、連結部4aへのアタッチメントであるともいえる。
As shown in FIG. 2B, the pile
より詳しくは、杭頭処理装置20は、掘削撹拌装置10と同様に軸体21を主材とし、その上端部には、掘削撹拌装置10の連結ロッド11aと同形の連結ロッド21aが設けられている。一方、軸体21の下端部には、地盤改良体30の頭部において規定深さよりも盛り上がって形成され、かつ未硬化のソイルセメントからなる余剰部分31(図5等参照。)を切削する複数の切刃22が、軸体21の半径方向に延びるように設けてある。切刃22の下端縁は、鋭利な刃先22aとなっている。鉛直方向に対する切刃22の傾きは、鉛直方向に対して5度乃至60度程度とすると好ましい。また、切刃22の材料は、概ねバックホーに取り付けられるバケットの材料と同等の耐摩耗性材料であることが望ましく、ボロン鋼やマンガン鋼などを用いても良い。例えば、ロックウエル硬さCスケールhrcが50〜56程度のものが好適に使用できる。
More specifically, the pile
したがって、地上のある程度の高さまで、連結部4aを引き上げると、図2(a)に示すように、連結部4aから掘削撹拌装置10を取り外し、そのかわりに、図2(b)に示すように、連結部4aに杭頭処理装置20を取り付けることができる。
Therefore, when the connecting
杭頭処理装置20の下方は、第1例(図3(a))〜第8例(図3(h))にそれぞれ示すように種々変更できる。まず、第1例のように軸体21にストレートな切刃22のみを設けても良いし、第2例のように切刃22に段差22bを設けても良い。また、第1例、第2例に対して、第3例(図3(c))、第4例(図3(d))、第8例(図3(h))のように、掘削撹拌翼24を適宜枚数追加しても良い。
The lower part of the pile
また、軸体21の最下端部に、下側が頂点となる円錐状のコーン部23を設けると、地中への下降動作が円滑になるが、地盤改良体30の頭部に、コーン部23が食い込むこともあり得る。この現象が気になるのであれば、第5例(図3(e))のように、コーン部を省略すればよい。さらには、第6例(図3(f))や第7例(図3(g))のように、スクリュー25を軸体21に設けたり、掘削撹拌翼24に適宜、突部26を追加することもできる。掘削撹拌翼24やスクリュー25を設けると、杭頭処理装置20が地中を下降あるいは上昇する際に、土壌の抵抗が掘削撹拌翼24やスクリュー25に作用し、軸体24が鉛直に移動する。つまり、地中における直進性を確保しやすくなり、好適である。
In addition, when a
次に、以上のような装置を使用した地盤改良体形成方法の各工程を、図4〜図6を参照しながら説明する。 Next, each process of the ground improvement body formation method using the above apparatuses is demonstrated, referring FIGS.
まず、図4(a)に示すように、回転軸4の連結部4aに、掘削撹拌装置10を装着して、地盤改良体30の形成を開始する。即ち、図4(b)に示すように、回転軸4を正転(矢印N1方向)させながら、地中の土壌を掘削撹拌しながら、掘削撹拌装置10を下降させる。同時に、掘削撹拌装置10からセメントミルクを吐出させ、ソイルセメントからなる柱状の地盤改良体30を成長させてゆく。なお、この例では、掘削撹拌装置10を下降させつつセメントミルクを吐出させているが、そうではなく、掘削撹拌装置10が上昇する際のみ、セメントミルクを吐出させても良い。
First, as shown in FIG. 4A, the excavation and stirring
以上のように掘削撹拌を進めると、掘削翼12は、地盤改良体30の頂部(即ち、その上方には、地盤改良体30を設けてはならない)のレベルである規定深度H1を超え、地盤改良体30の底部のレベルである所定深度H2へ向かう。そして、図4(c)に示すように、掘削翼12が所定深度H2に達したら、図4(d)に示すように、回転軸4を逆転(矢印N2方向)させ一旦上昇させる。
When the excavation and stirring is advanced as described above, the
その後、図5(a)に示すように、地盤改良体30の底部付近を練り直すため、再度、回転軸4を正転させ所定深度H2まで一旦下降させる。ここで、この練り直し動作は、省略しても差し支えないが、地盤改良体30の品質を良好とするために実施するのが望ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 5 (a), in order to knead the vicinity of the bottom of the
そして、練り直し動作が終わったら、図5(b)に示すように、回転軸4を逆転させつつ掘削撹拌装置10を上昇させ、ついには、図5(c)に示すように、掘削撹拌装置10を地上へ引き出す。そして、図2に示したように、掘削撹拌装置10を杭頭処理装置20へ交換する(図5(d))。勿論、以下に述べる杭頭処理は、地盤改良体30が硬化する前であれば実施することができるから、掘削撹拌装置10を引き上げてから、1日乃至2日後に実施ししても良い。しかしながら、地盤改良体30は地中で不動であるから、同じベースマシン1で連続的に実施する方が望ましい。勿論、互換性がある他のベースマシンで杭頭処理することもできる。
Then, after the re-kneading operation is finished, as shown in FIG. 5 (b), the excavating and stirring
図5(d)に示すように、地中にセメントミルクが吐出されることにより、セメントミルクに含まれる水分などは、周囲に拡散することはあっても、掘削させた領域内の体積が増加するため、そのままでは、ほとんどの場合、規定高さH1よりも上側に盛り上がる余剰部分31が形成される。
As shown in FIG. 5 (d), when the cement milk is discharged into the ground, the moisture in the cement milk may diffuse to the surroundings, but the volume in the excavated area increases. Therefore, in most cases, the
そこで、図6(a)に示すように、回転軸4に杭頭処理装置20を取付け、回転軸4を正転(矢印N1方向)させながら、図6(b)に示すように杭頭処理装置20を下降させる。ここで、杭頭処理装置20の下降速度は、余剰部分31よりも上方では速くしても良いが、切刃22が余剰部分31に接してからは、掘削撹拌装置10の下降速度よりも小さく(つまり遅く)するのが好ましい。すると、切刃22が回転軸4を中心として回転しながら、余剰部分31を除去してゆく。
Therefore, as shown in FIG. 6A, the pile
そして、図6(c)に示すように、切刃22が規定深さH1まで達したら、回転軸4を逆転(矢印N2方向)させ、図6(d)に示すように、杭頭処理装置20を地上まで引き上げる。なお、図6(c)〜図6(d)に示すように、引き上げる速度は、速くしても良い。
Then, as shown in FIG. 6C, when the
本発明者の実験によれば、切刃22の回転動作により、余剰部分31が切削されるため、処理後の地盤改良体30の頭部は、非常に滑らかで良質に仕上げられていた。
According to the experiment of the present inventor, since the
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、バックホー等の重機は不要であり、バックホーによる刮ぎ取り作業に伴う諸問題は、一切発生しない点が容易に理解されよう。即ち、安全性が高い作業により、高品位な地盤改良体を得ることができ、実用上の効果が高い。 As is apparent from the above description, according to the present invention, it is easily understood that no heavy machinery such as a backhoe is required, and various problems associated with the rowing work by the backhoe do not occur at all. That is, a high-grade ground improvement body can be obtained by work with high safety, and the practical effect is high.
本発明に係る杭頭処理装置は、例えば、地盤改良等を行う分野において好適に利用できる。 The pile head processing apparatus according to the present invention can be suitably used, for example, in the field of ground improvement.
1 ベースマシン
1a リーダ
2 駆動部
3 軸受
4 回転軸
4a 連結部
10 掘削撹拌装置
11、21 軸体
11a、21a 連結ロッド
12、14 撹拌翼
13 共回り防止翼
24 掘削撹拌翼
20 杭頭処理装置
22 切刃
23a 刃先
22b 段差
23 コーン部
25 スクリュー
26 突部
30 地盤改良体
31 余剰部分
G 地面
H1 規定深さ
H2 所定深さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ベースマシンに装着され、前記地中で回転する軸体と、
前記軸体の底部において、前記地盤改良体の頭部において規定深さよりも盛り上がって形成され、かつ未硬化の前記ソイルセメントからなる余剰部分を切削する複数の切刃を前記軸体の半径方向に延びるように設けたことを特徴とする杭頭処理装置。 A pile head processing device formed to be exchangeable with an excavation stirring device that rotates in the ground by receiving a driving force from a base machine and forms a columnar ground improvement body made of soil cement in the ground,
A shaft mounted on the base machine and rotating in the ground;
At the bottom of the shaft body, a plurality of cutting blades formed in the head of the ground improvement body so as to rise above a specified depth and cut an excess portion made of uncured soil cement are provided in the radial direction of the shaft body. A pile head processing apparatus characterized by being provided to extend.
前記掘削撹拌装置を地上まで引き上げて、前記掘削撹拌装置を前記ベースマシンから取り外し、軸体と前記軸体の底部において前記軸体の半径方向に延びる複数の切刃を有する杭頭処理装置を、前記ベースマシンに取り付ける工程と、
前記杭頭処理装置を地中で回転させ、前記地盤改良体の頭部において規定深さよりも盛り上がって形成され、かつ未硬化の前記ソイルセメントからなる余剰部分を、前記複数の切刃で切削し、前記余剰部分を除去する工程とを含む、地盤改良体形成方法。 Attaching a drilling and stirring device to the base machine, rotating the drilling and stirring device in the ground, excavating and stirring the ground to a predetermined depth, and forming a ground improvement body made of soil cement to the predetermined depth;
Pulling up the excavation stirring device to the ground, removing the excavation stirring device from the base machine, a pile head processing device having a shaft body and a plurality of cutting blades extending in the radial direction of the shaft body at the bottom of the shaft body, Attaching to the base machine;
The pile head processing device is rotated in the ground, and an excessive portion made of the unhardened soil cement is formed with the plurality of cutting blades, and is formed so as to rise above a specified depth at the head of the ground improvement body. The ground improvement body formation method including the process of removing the said excess part.
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