JP2019052440A - ソイルセメント杭の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上空を制限される低空頭空間や狭隘な条件下にあっても、作業効率よく必要深さのソイルセメント杭を構築することの可能な、ソイルセメント杭の施工方法を提供する。【解決手段】掘削撹拌ヘッドに備えた掘削ロッドに対して継足ロッドを継ぎ足しながら、該掘削撹拌ヘッドを地中に回転圧入して造成したソイルセメント柱に、芯材を継ぎ足しながら建て込む、ソイルセメント杭の施工方法であって、リーダーに沿って移動しつつ側方から把持した棒状部材を回転させる回転駆動装置を備える回転圧入装置の、前記回転駆動装置にロッド用アタッチメントを介して前記継足ロッドを側方から把持させ、前記掘削撹拌ヘッドを、前記回転圧入装置にて地中に回転圧入することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、低空頭空間におけるソイルセメント杭の施工方法に関する。

従来より、ソイルセメント杭の施工方法の一つとして、例えば特許文献１に開示されているように、地中にソイルセメント柱を造成した後、当該ソイルセメント柱に鋼管杭を貫入する方法が知られている。そして、ソイルセメント柱を造成する際に用いる地盤改良装置として、例えば特許文献２に開示されているような、地盤改良装置が知られている。

特許文献２に開示されている地盤改良装置は、下端近傍に固化材の噴射ノズルと撹拌翼を備えた回転シャフトの上端を、スイベルジョイントを介してリーダに沿って移動する回転駆動装置に設置したものであり、回転駆動装置にて回転シャフトを回転しつつ地中に貫入し、軟弱地盤の改良体を造成している。

特開２００３−２０６５２９号公報 特開平０７−３００８５３号公報

上述する特許文献２の地盤改良装置を採用することにより、地中の深層に至るまでソイルセメント柱を造成することが可能である。しかし、鋼管ソイルセメント杭を構築する施工現場が上空を制限されているような場合には、噴射ノズルと撹拌翼を備えた回転シャフトより上方にスイベルジョイントおよび回転駆動装置が配置される構造の地盤改良装置を、制限された低空頭空間に納めることができない場合が多い。

また、地盤改良装置を制限された低空頭空間に納めることができたとしても、造成しようとするソイルセメント柱の深さに応じて、回転シャフトに継ぎ足し用のシャフトを連結する必要が生じた場合に、継ぎ足し作業に十分な高さ空間を確保できない事態が生じやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、上空を制限される低空頭空間や狭隘な条件下にあっても、作業効率よく必要深さのソイルセメント杭を構築することの可能な、ソイルセメント杭の施工方法を提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明のソイルセメント杭の施工方法は、掘削撹拌ヘッドに備えた掘削ロッドに対して継足ロッドを継ぎ足しながら、該掘削撹拌ヘッドを地中に回転圧入して造成したソイルセメント柱に、芯材を継ぎ足しながら建て込む、ソイルセメント杭の施工方法であって、リーダーに沿って移動しつつ側方から把持した棒状部材を回転させる回転駆動装置を備える回転圧入装置の、前記回転駆動装置にロッド用アタッチメントを介して前記継足ロッドを側方から把持させ、前記掘削撹拌ヘッドを、前記回転圧入装置にて地中に回転圧入することを特徴とする。

上述する本発明のソイルセメント杭の施工方法によれば、掘削撹拌ヘッドを地盤中に回転圧入するための回転圧入装置として、低空頭空間の施工に用いられている杭打機と同様の構造を有する、リーダーに沿って移動しつつ側方から把持した棒状部材を回転させる回転駆動装置を備える回転圧入装置を利用する。これにより、ソイルセメント杭を構築するための作業領域が低空頭空間である場合にも、掘削撹拌ヘッドに継足ロッドを継ぎ足す作業を行うための高さスペースを確保できる。その結果、作業効率よく掘削撹拌ヘッドに継足ロッドを継ぎ足しつつ、地盤中の所望深度までソイルセメント柱を造成することが可能となる。

本発明のソイルセメント杭の施工方法は、前記回転圧入装置に、側方から把持した前記棒状部材の、回転数を計測する回転センサおよび先端部位置を計測する深度計と、前記回転駆動装置が前記リーダーに沿って移動する移動速度を計測する速度センサと、前記掘削撹拌ヘッドに備えたセメント系固化材吐出口より吐出されるセメント系固化材の吐出量を計測する流量計と、を備え、前記掘削撹拌ヘッドの回転数、地中への貫入速度、先端部の深度、および前記セメント系固化材の吐出量を、前記回転圧入装置にて監視することを特徴とする。

本発明のソイルセメント杭の施工方法によれば、ソイルセメント柱を造成する際に、掘削撹拌ヘッドの回転数、地中への貫入速度、先端部の深度、およびセメント系固化材の吐出量を、回転圧入装置にて管理しながら施工を行うことができる。これにより、ソイルセメント柱の造成に必要な設備を大幅に省略しつつ、従来より大型重機によって実施されているソイルセメント杭工法で構築した場合と同等の品質を確保した、ソイルセメント杭を構築することが可能となる。

本発明のソイルセメント杭の施工方法は、前記回転駆動装置に芯材用アタッチメントを介して前記芯材を側方から把持させ、造成した前記ソイルセメント柱に、前記回転圧入装置にて前記芯材を継ぎ足しながら建て込むことを特徴とする。

本発明のソイルセメント杭の施工方法によれば、回転圧入装置にて、ソイルセメント柱の造成作業および芯材の建込作業の両者を実施できるため、施工現場に地盤改良装置と杭打機とを別途搬入する手間を省略することができる。これにより、ソイルセメント杭の構築予定現場が狭隘な条件下にあっても、施工効率を大幅に向上することが可能となる。

本発明のソイルセメント杭の施工方法は、前記棒状部材を、側方から挟持可能な挟持治具が、前記ソイルセメント柱の造成予定位置を囲うようにして据え付けられており、前記継足ロッドもしくは前記芯材の、少なくともいずれか一方の継ぎ足し作業中に、前記回転駆動装置もしくは前記挟持治具にて、前記継足ロッドもしくは前記芯材を常時支持することを特徴とする。

本発明のソイルセメント杭の施工方法によれば、継足ロッドの継ぎ足し作業時には継足ロッドが継ぎ足される掘削撹拌ヘッドが、また、芯材の継ぎ足し作業時には芯材が、それぞれ硬化前のソイルセメント柱中に落下することを防止することが可能となる。

本発明によれば、ソイルセメント杭の構築予定現場が低空頭空間や狭隘な条件下にあっても、必要深さのソイルセメント杭を、高品質かつ施工効率よく構築することが可能となる。

本発明の実施の形態における地盤改良装置を示す図である。 本発明の実施の形態における回転駆動装置の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態における回転駆動装置の芯材用アタッチメントおよびロッド用アタッチメントを示す図である。 本発明の実施の形態における回転駆動装置の芯材用アタッチメントにロッド用アタッチメントを装着した状態を示す図である。 本発明の実施の形態における芯材用アタッチメントにロッド用アタッチメントを装着する手順を示す図である（その１）。 本発明の実施の形態における芯材用アタッチメントにロッド用アタッチメントを装着する手順を示す図である（その２）。 本発明の実施の形態における芯材用アタッチメントにロッド用アタッチメントを装着する手順を示す図である（その３）。 本発明の実施の形態における挟持治具にて継足ロッドを支持する様子を示す図である。 本発明の実施の形態におけるソイルセメント杭の施工方法を示す図である（その１）。 本発明の実施の形態におけるソイルセメント杭の施工方法を示す図である（その２）。 本発明の実施の形態におけるソイルセメント杭の施工方法を示す図である（その３）。 本発明の実施の形態における挟持治具にて鋼管杭を支持する様子を示す図である。

本発明は、低空頭空間や狭隘な条件下におかれている施工現場において、低空頭空間にて既成杭等の棒状部材を地盤に建て込むことの可能な回転圧入装置を地盤改良装置に利用してソイルセメント柱を造成し、ソイルセメント柱に芯材が建て込まれたソイルセメント杭を構築するものである。なお、ソイルセメント杭は、作業環境の準備を行う準備工と、地盤中にソイルセメント柱を造成するソイルセメント柱造成工程と、ソイルセメント柱に所定長さの芯材を継ぎ足しつつ建て込む芯材建込工程と、の３つの工程を経て構築される。

以下に、図１〜図１２を参照しつつ、ソイルセメント杭の施工方法の詳細を述べるが、これに先立ち、ソイルセメント柱造成工程で用いる地盤改良装置、芯材建込工程で用いる回転圧入装置、ソイルセメント柱造成工程及び芯材建込工程で用いる挟持治具について説明する。なお、本実施の形態では、芯材として鋼管杭を採用する場合を例に挙げることとした。

＜地盤改良装置＞
図１で示すように、ソイルセメント柱造成工程にて用いる地盤改良装置２１は、掘削ロッド２２、掘削ロッド２２の先端部に配置される掘削撹拌翼２３、その上方に配置される撹拌翼２４と共回り防止翼２５、および掘削撹拌翼２３の近傍に設置されるセメント系固化材吐出口２６を備えた掘削撹拌ヘッド２７と、この掘削撹拌ヘッド２７を地盤中に回転圧入するための装置により構成される。

なお、本実施の形態では、セメント系固化材吐出口２６よりセメント系固化材が吐出されるものを採用するが、ソイルセメントを造成する際に使用される地盤改良材であれば、セメントスラリーやセメント系固化材の紛体等、いずれを吐出させるものであってもよい。また、掘削撹拌ヘッド２７に備えた共回り防止翼２５は、掘削ロッド２２を回転軸として回転自在に設置されており、掘削撹拌翼２３および撹拌翼２４と同期して回転するものではない。

そして、掘削撹拌ヘッド２７を地盤中に回転圧入するための装置としては、掘削撹拌ヘッド２７を地盤中にて回転圧入することの可能な設備であればいずれを採用することもできるが、本実施の形態では、低空頭空間において、既成杭や芯材等の棒状部材を地中に建て込む際に一般に用いられている回転圧入装置１を採用している。

＜回転圧入装置＞
回転圧入装置１は、クローラーを備えた走行体２と、走行体２の上方に設置される旋回装置３と、旋回装置３を介して旋回する運転室４と、運転室４の後方に設置され動力源となるパワーユニット５を備えている。また、運転室４の前方には、運転室４に連結されたアーム６を介してリーダー７が、運転室４の前後方向に起立および倒伏自在に設置されている。

リーダー７は、起立および倒伏に係る動作を、運転室４と対向するリーダー７の背面とアーム６とを連結するように配置される前後起伏シリンダー８により行われる構造となっている。また、リーダー７には、前面に昇降ガイド９が設置され、昇降ガイド９に沿って上下方向に移動する昇降体１０には、回転駆動装置１１が設置されている。

回転駆動装置１１は、図２で示すように、上下方向に貫通する貫通孔１２と、貫通孔１２に挿通された棒状部材を把持するチャック機構１３と、チャック機構１３にて把持した棒状部材を水平回転させる回転駆動部（図示せず）と、を備えている。チャック機構１３は、貫通孔１２の内周に沿って間隔をあけて配置され貫通孔１２の軸心と直交する方向に伸縮する複数の伸縮手段１３２を備え、これら複数の伸縮手段１３２を伸長し、その先端部にて貫通孔１２を貫通する棒状部材の側周面を押圧することにより棒状部材を把持する。なお、伸縮手段１３２は、伸縮自在な装置であれば、油圧ジャッキや機械式ジャッキ等いずれの装置よりなるものであってもよい。

このように、棒状部材を貫通孔１２にて側方から囲むように把持する回転駆動装置１１は、スイベルジョイントを用いて棒状部材を上方から把持する態様の回転駆動装置と比較して、回転駆動装置１１をリーダー７に備えた昇降ガイド９に沿って昇降させた際のストロークに無駄が生じないため、低空頭空間での使用に適しているものである。

ところで、本実施の形態では、チャック機構１３を構成する伸縮手段１３２の先端部に、図１１で示すような鋼管建込工程でソイルセメント柱Ｓに建て込む鋼管杭Ｐを把持するべく、芯材用アタッチメント１３１を着脱自在に設置している。芯材用アタッチメント１３１は、図３（ａ）で示すように、鈍角をなすように側端部どうしを接続した３枚の板材よりなり、鋼管杭Ｐの外周面と対向する前面に粗面１３１１が形成され、背面に伸縮手段１３２が着脱自在に設置されている。

したがって、図２で示すように、鋼管杭Ｐを貫通孔１２に貫通させた状態で芯材用アタッチメント１３１を装着した複数の伸縮手段１３２を伸長すると、複数の芯材用アタッチメント１３１の粗面１３１１各々が鋼管杭Ｐの側周面に当接する。この状態でさらに伸縮手段１３２を伸長すると、鋼管杭Ｐは、複数の芯材用アタッチメント１３１にて四方から押圧され、チャック機構１３にて把持される態様となる。こうして鋼管杭Ｐを把持した回転駆動装置１１は、昇降体１０を介して昇降ガイド９に沿って昇降する。これにより、鋼管杭Ｐを、回転圧入装置１にて地盤中に建て込むことが可能となる。

上述する構成の回転圧入装置１を、先にも述べたように掘削撹拌ヘッド２７を地盤中に回転圧入するための装置として使用する場合には、芯材用アタッチメント１３１に対してさらに、ロッド用アタッチメント１４を装着する。

＜ロッド用アタッチメント＞
ロッド用アタッチメント１４は、図３（ｂ）で示すように、ロッド用チャック板材１４１と、ロッド用チャック板材１４１と平行に配置される背面板材１４２と、背面板材１４２の背面側両側部に設けられる嵌合溝１４３と、背面板材１４２とロッド用チャック板材１４１とを連結する一対の間隔保持板１４４と、を備える。なお、ロッド用アタッチメント１４は、図１で示すような、掘削撹拌ヘッド２７を構成する掘削ロッド２２に継ぎ足される継足ロッド２８を把持するためのアタッチメントである。

ロッド用チャック板材１４１は、芯材用アタッチメント１３１と同様に、鈍角をなすように側端部どうしを接続した３枚の板材よりなり、継足ロッド２８と対向する前面に粗面１４１１が形成されている。背面板材１４２も、鈍角をなすように側端部どうしを接続した３枚の板材よりなり、その背面が芯材用アタッチメント１３１の前面に沿う形状に形成されている。

嵌合溝１４３は、高さ方向から挿入される芯材用アタッチメント１３１が嵌合可能な溝幅を有し、間隔保持板１４４は、嵌合溝１４３に芯材用アタッチメント１３１が嵌合された状態で、芯材用アタッチメント１３１とロッド用チャック板材１４１との距離が、鋼管杭Ｐと継足ロッド２８との断面半径の差分と等しくなる大きさに調整されている。これにより、図４で示すように、ロッド用アタッチメント１４を複数の芯材用アタッチメント１３１各々に装着すると、回転駆動装置１１の貫通孔１２には、継足ロッド２８を把持するのに好適な狭小空間が形成される。

したがって、図４で示すように、継足ロッド２８を貫通孔１２に挿通させた状態で、鋼管杭Ｐを把持した場合と同様に複数の伸縮手段１３２を伸長させると、継足ロッド２８は、複数のロッド用アタッチメント１４にて四方から押圧され、チャック機構１３にて把持される態様となる。こうして継足ロッド２８を把持した回転駆動装置１１は、回転駆動部にて継足ロッド２８を水平方向に回転させるとともに、昇降体１０を介して昇降ガイド９に沿って昇降する。これにより、継足ロッド２８が継ぎ足された掘削撹拌ヘッド２７は、回転圧入装置１にて地盤中に水平回転しながら圧入することが可能となる。

なお、ロッド用アタッチメント１４は、図５〜７で示す手順によりチャック機構１３に取り付けることができる。

＜ロッド用アタッチメントの装着方法＞
まず、回転駆動装置１１および昇降体１０を操作して、図５（ｂ）で示すように、伸縮手段１３２に装着した状態の芯材用アタッチメント１３１を、所定量だけ高い位置に配置する。次に、地表面にロッド用アタッチメント１４を載置し、図５（ａ）で示すように、嵌合溝１４３と芯材用アタッチメント１３１の鉛直方向における位置合わせを行う。この後、回転駆動装置１１を降下させ、図６（ａ）で示すように、嵌合溝１４３に芯材用アタッチメント１３１を嵌合する。そして、図７（ｂ）で示すように、係止部材１５を介して、ロッド用アタッチメント１４を芯材用アタッチメント１３１に係止させる。

係止部材１５は、図７（ｂ）で示すように、ロッド用アタッチメント１４の背面板材１４２の上端部中央付近に形成された通孔を貫通する係止棒１５１と、係止棒１５１が貫通可能で、かつ背面板材１４２に形成した通孔に連通するように設けられた保持筒１５２と、係止棒１５１の先端を、背面板材１４２の背面より突出した状態および収納した状態の両者で固定可能なロック機構１５３とを備えている。

また、ロック機構１５３は、係止棒１５１の側周面より突出するようにして一体に固着されたロックピン１５３１と、保持筒１５２に形成されて該ロックピン１５３１が貫通するロック溝１５３２を備えている。そして、ロック溝１５３２は、保持筒１５２の軸線方向に延びる横溝と、横溝の両端各々より保持筒１５２の周方向に延びる一対の縦溝とよりなる、開口を下向きにしたコの字形状に形成されている。

そして、回転駆動装置１１に装着される前のロッド用アタッチメント１４は、図５（ｂ）で示すように、係止棒１５１の先端が収納され、ロックピン１５３１がロック溝１５３２の縦溝に落とされており、係止棒１５１が移動しないよう固定されている。このように収納された状態の係止棒１５１を、芯材用アタッチメント１３１に向けて突出させたい場合には、図６（ｂ）で示すように、ロック溝１５３２の縦溝に落とし込まれたるロックピン１５３１をロック溝１５３２の横溝まで引き上げる。

そして、図７（ａ）で示すように、ロック溝１５３２の横溝に沿ってロックピン１５３１を芯材用アタッチメント１３１に向けて移動させる。すると、ロックピン１５３１とともに係止棒１５１も芯材用アタッチメント１３１に向けて移動するため、先端がロッド用アタッチメント１４の背面板材１４２の背面から突出する。この状態で、ロックピン１５３１をロック溝１５３２の縦溝に落とし込むことにより、係止棒１５１は先端が突出した状態で固定される。

このとき、芯材用アタッチメント１３１には、係止棒１５１を収容可能な係止穴１３１２が、ロッド用アタッチメント１４を装着された状態において係止棒１５１の先端と対向する位置に形成されている。したがって、ロッド用アタッチメント１４の嵌合溝１４３に芯材用アタッチメント１３１を嵌合した状態で、係止棒１５１の先端を背面板材１４２の背面より突出させると、係止棒１５１の先端は、図７（ａ）で示すように、芯材用アタッチメント１３１の係止穴１３１２に嵌合されることとなる。

これにより、ロッド用アタッチメント１４は、係止部材１５を介して芯材用アタッチメント１３１に係止された状態となる。したがって、回転駆動装置１１を操作して芯材用アタッチメント１３１を上昇させることにより、ロッド用アタッチメント１４を、芯材用アタッチメント１３１に吊り下げた態様で、チャック機構１３に取り付けることができる。

なお、背面板材１４２より先端が突出した状態の係止棒１５１を、ロッド用アタッチメント１４内に収納したい場合には、ロック溝１５３２の縦溝に落とし込まれたるロックピン１５３１をロック溝１５３２の横溝まで引き上げ、ロックピン１５３１をロック溝１５３２の横溝に沿ってロッド用チャック板材１４１に向けて移動させる。そして、ロックピン１５３１をロック溝１５３２の縦溝に落とし込むことにより、係止棒１５１の先端を収納させた状態で固定させることができる。

＜挟持治具＞
次に、掘削撹拌ヘッド２７を構成する掘削ロッド２２に継足ロッド２８を順次継ぎ足す際に用いる挟持治具４１について説明する。挟持治具４１は、継足ロッド２８を挟持可能な構造を有していれば、いずれを採用してもよいが、本実施の形態では、継足ロッド２８だけでなく鋼管杭Ｐを挟持することの可能な構造を有する治具を採用している。

挟持治具４１は、図８（ａ）で示すように、中心に貫通孔４２１を有する板状のベースフレーム４２と、ベースフレーム４２の上面に載置され、ベースフレーム４２の貫通孔４２１と対向する位置に同径の貫通孔４３１を有し、上面が平滑な滑り面を形成する板状の自動フレームベース４３とを備える。また、自動フレームベース４３の上面に載置され、貫通孔４２１の軸心から放射方向に延在するように等間隔で配置される４つの挟持機構４４と、挟持機構４４各々を貫通孔４２１の軸心に向けて進退自在にスライドさせる４つのスライド機構４５とを備える。

挟持機構４４は、自動フレームベース４３の上面に載置され、スライド機構４５による進退方向に軸心を向けた中空角筒体よりなる荷重負担部材４４１と、荷重負担部材４４１の貫通孔４２１側に位置する前端開口部近傍に備えられたクサビ状部材４４２と、を備えている。

クサビ状部材４４２は、鋭角部を下方に向けた姿勢で、上端部近傍が押出しシリンダー４４３を介して荷重負担部材４４１の内空上面に回転自在に連結されている。また、下端部近傍はピン支承４４４を介して、荷重負担部材４４１の内空下面に回転自在に設置されている。これにより、クサビ状部材４４２は、押出しシリンダー４４３を伸長すると、図８（ｂ）で示すように、下端部近傍に設置されたピン支承４４４を回転軸として上端部が荷重負担部材４４１の前端開口部から突出するように回転し、押出しシリンダー４４３を収縮すると、上端部が荷重負担部材４４１の前端開口部内に収納される。

また、荷重負担部材４４１は、自動フレームベース４３と当接する外面が滑り面に形成されるとともに、後端開口部からスライド機構４５の一端が挿入されて、この一端が荷重負担部材４４１の内空下面に固定されている。一方、スライド機構４５の他端は、自動フレームベース４３の上面に固定されており、スライド機構４５を伸長すると、荷重負担部材４４１は自動フレームベース４３上をスライドして貫通孔４２１の軸線に向かって前進移動し、スライド機構４５を収縮すると自動フレームベース４３上をスライドして後退移動する。

上述する構成の挟持治具４１は、ベースフレーム４２の貫通孔４２１と先行孔３１の軸心どうしが合致するようにして、作業床３３上に据え付けられるものであり、先行孔３１に挿入され、かつ、ベースフレーム４２の貫通孔４２１を貫通する継足ロッド２８を４つの挟持機構４４にて挟持する。

その手順は、まず、図８（ａ）で示すように、スライド機構４５を伸長して４つの荷重負担部材４４１各々を継足ロッド２８に向けて突出させ、荷重負担部材４４１の前端開口部近傍に設置したクサビ状部材４４２を、継足ロッド２８に近接配置する。次に、図８（ｂ）で示すように、押出しシリンダー４４３を伸長させて、クサビ状部材４４２の上端部を継足ロッド２８の側周面に当接させる。そして、さらに押出しシリンダー４４３を伸長させることにより、継足ロッド２８は、４つのクサビ状部材４４２にて四方から押圧される態様となり、挟持治具４１にて挟持される。

このように、スライド機構４５を介して荷重負担部材４４１を前後移動させることにより、ベースフレーム４２に設けた貫通孔４２１の軸心に対するクサビ状部材４４２の位置を自在に調整することができる。このため、ベースフレーム４２の貫通孔４２１を、鋼管杭Ｐを貫通可能な大きさに形成しておくことにより、図１２で示すように、挟持治具４１にて継足ロッド２８だけでなく鋼管杭Ｐを挟持することも可能となる。

また、継足ロッド２８が自重により下方に移動しようとすると、クサビ状部材４４２は、下端部近傍のピン支承４４４を回転軸にして、上端部を継足ロッド２８により一層食い込ませるように回転する。これにより、継足ロッド２８を確実に挟持することが可能となる。なお、本実施の形態では、クサビ状部材４４２の掘削ロッド２２と当接する部位に鋸刃４４２１を設けており、掘削ロッド２２をより確実に挟持することが可能となっている。

さらに、荷重負担部材４４１を設けることにより、クサビ状部材４４２にて挟持した継足ロッド２８の荷重は、荷重負担部材４４１に伝達される。これにより、押出しシリンダー４４３やスライド機構４５への荷重負担を分散することができ、押出しシリンダー４４３やスライド機構４５の損傷を防止することが可能となる。なお、押出しシリンダー４４３やスライド機構４５は、伸縮自在な装置であれば、油圧ジャッキや機械式ジャッキ等いずれの装置よりなるものであってもよい。

＜ソイルセメント杭の施工方法＞
上述する地盤改良装置２１、回転圧入装置１、および挟持治具４１を用いたソイルセメント杭の施工方法を、以下に順を追って説明する。

<準備工>
図９（ａ）で示すように、ソイルセメント杭Ｃの構築予定位置を、地表面から掘削することにより形成された先行孔３１の孔壁に口元管３２を設置する。

次に、口元管３２周辺の地盤表面に、ソイルセメント杭を施工する際に使用する重機を支持するとともに作業エリアとして利用するための作業床３３を設置する。これらの作業と併せて、排泥ピット３４を構築し、排泥ピット３４の開口を開口養生材３５にて養生しておく。

<ソイルセメント柱造成工程>
準備工にて構築された先行孔３１を利用して、地盤中に掘削撹拌ヘッド２７を回転圧入することにより、セメント系固化材を噴射しつつ掘削土を撹拌混合してソイルセメント柱Ｓを造成する。

まず、掘削撹拌ヘッド２７をクレーンＭにて吊持して口元管３２の内方に挿入し、例えば覆工板の半割り等よりなる仮支持板３６を介して、掘削撹拌ヘッド２７を作業床３３に仮支持させる。次に、掘削撹拌ヘッド２７の先端を先行孔３１の孔底に到達させるべく、必要な本数の継足ロッド２８をクレーンＭを使って掘削撹拌ヘッド２７の掘削ロッド２２に継ぎ足し、掘削撹拌ヘッド２７の先端を先行孔３１の孔底に到達するまで降下させる。

この後、最上部に位置する継足ロッド２８が挿通されるように、挟持治具４１を作業床３３上に据え付ける。なお、挟持治具４１は、ベースフレーム４２に設けた貫通孔４２１の軸線と所望の構築予定のソイルセメント杭Ｃにおける軸線が合致するように位置決めする。

次に、クレーンＭを退避させて、図９（ｂ）で示すように、地盤改良装置２１を構成する回転圧入装置１を搬入し、作業床３３上の所定位置に据え付ける。なお、回転圧入装置１の回転駆動装置１１には、チャック機構１３にロッド用アタッチメント１４を、前述した手順により装着しておく。そして、継足ロッド２８の挟持治具４１より上方に突出している部分を、回転圧入装置１に備えた回転駆動装置１１の貫通孔１２に貫通させる。この後、継足ロッド２８の上端を回転駆動装置１１のチャック機構１３にて把持し、掘削撹拌ヘッド２７を回転駆動装置１１にて支持する。

この状態で、先行して継ぎ足した継足ロッド２８に、後行の継足ロッド２８を継ぎ足す。後行の継足ロッド２８は、リーダー７の上端に旋回部材１６を介して設置された吊り込み装置１７のアーム１７１先端にワイヤー１７２を介して吊持する。そして、後行の継足ロッド２８の軸心が先行した継足ロッド２８の軸心と合致するように、旋回部材１６を介して吊り込み装置１７のアーム１７１を旋回させて位置決めを行う。この後、ウィンチ１７３にてワイヤー１７２を繰り出して継足ロッド２８を吊り降ろし、後行の継足ロッド２８を先行した継足ロッド２８に継ぎ足す。

次に、図８（ｂ）で示すように、挟持治具４１の挟持機構４４にて先行した継足ロッド２８を挟持して掘削撹拌ヘッド２７を支持し、回転駆動装置１１の先行した継足ロッド２８に対する把持を解除する。そして、回転駆動装置１１を昇降ガイド９に沿って上昇させて、図１で示すように、後行の掘削ロッド２２の上端を回転駆動装置１１のチャック機構１３にて把持するとともに、図８（ａ）で示すように、挟持治具４１の挟持機構４４による先行した継足ロッド２８に対する挟持を解除する。この状態から、以下の手順により、継足ロッド２８を継ぎ足しつつ、ソイルセメント柱Ｓの造成作業を開始する。

具体的には、図１０（ａ）で示すように、セメント系固化材吐出口２６よりセメント系固化材を吐出させた掘削撹拌ヘッド２７を、回転駆動装置１１の回転駆動部にて回転させつつ、回転駆動装置１１を昇降ガイド９に沿って降下させる。これにより、地盤中に掘削撹拌ヘッド２７の掘削撹拌翼２３および撹拌翼２４が回転圧入されて、セメント系固化材と掘削土が撹拌混合されることにより、ソイルセメント柱Ｓが造成される。そして、回転駆動装置１１が昇降ガイド９の下端まで降下したところで、ソイルセメント柱Ｓの造成作業を中断する。

この後、図１０（ｂ）で示すように、上述の手順にて再度先行した継足ロッド２８に後行の継足ロッド２８を継ぎ足し、挟持治具４１の挟持機構４４にて先行した継足ロッド２８を挟持して掘削撹拌ヘッド２７を支持するとともに、回転駆動装置１１の先行した継足ロッド２８に対する把持を解除する。次に、回転駆動装置１１を上昇させて後行の継足ロッド２８の上端を回転駆動装置１１のチャック機構１３にて把持するとともに、挟持治具４１の挟持機構４４による先行した継足ロッド２８の挟持を解除し、上述のソイルセメント柱Ｓの造成作業を再開する。

このように、掘削撹拌ヘッド２７は常時、回転駆動装置１１による継足ロッド２８の把持もしくは挟持治具４１の挟持機構４４による継足ロッド２８の挟持のいずれかの手段にて支持されている。これにより、継足ロッド２８を継ぎ足す作業時に、掘削撹拌ヘッド２７が造成中のソイルセメント柱Ｓに落下することを防止することができる。

上記の継足ロッド２８を継ぎ足しつつ、ソイルセメント柱Ｓを造成する作業を繰り返し、所望の深度までソイルセメント柱Ｓを造成する。ソイルセメント柱Ｓの造成作業が終了した後、継足ロッド２８を継ぎ足す場合と逆の手順で、継足ロッド２８を撤去しつつ掘削撹拌ヘッド２７を上昇させ、ソイルセメント柱Ｓより掘削撹拌ヘッド２７を引き抜き撤去する。

なお、掘削撹拌ヘッド２７は、一般に地盤改良を実施する際に用いられる地盤改良設備（図示せず）に連結されており、セメント系固化材が供給されるとともに、掘削撹拌ヘッド２７の回転数、貫入速度、掘削撹拌翼２３の深度、およびセメント系固化材の吐出量が少なくとも管理されている。また、ソイルセメント柱Ｓの先端部は、ソイルセメント柱Ｓの一般部より富配合のソイルセメントが造成されるよう、セメント系固化材吐出口２６より吐出されるセメント系固化材の配合を、あらかじめ調整しておくこともできる。

<芯材建込工程>
ソイルセメント造成工程において、ソイルセメント柱Ｓが造成され、掘削撹拌ヘッド２７が撤去された後、回転圧入装置１の回転駆動装置１１におけるチャック機構１３に取り付けたロッド用アタッチメント１４を撤去し、芯材用アタッチメント１３１のみを設置する。そして、硬化前のソイルセメント柱Ｓに鋼管杭Ｐを継ぎ足しつつ建て込んでいく。

鋼管杭Ｐの建込み作業は、図１１（ａ）で示すように、回転駆動装置１１が昇降ガイド９の下端部に位置した状態で、吊り込み装置１７のアーム１７１先端にてワイヤー１７２を介して鋼管杭Ｐを吊持する。次に、鋼管杭Ｐの軸心が先行して建て込んだ鋼管杭Ｐの軸心と合致するよう、旋回部材１６を介して吊り込み装置１７のアーム１７１を旋回させて、鋼管杭Ｐの位置決めを行う。この後、ワイヤー１７２を繰り出して鋼管杭Ｐを吊り降ろし、その下端を先行した鋼管杭Ｐの上端に当接させ、機械式継手や溶接等の種々の手段により両者を接合する。

次に、図１２（ｂ）で示すように、ソイルセメント柱Ｓに先行して建て込んだ鋼管杭Ｐを、挟持治具４１の挟持機構４４にて上記の手順で挟持させる。この後、回転駆動装置１１による先行した鋼管杭Ｐの把持を解除するとともに回転駆動装置１１を上昇させ、図１１（ｂ）で示すように、継ぎ足した鋼管杭Ｐの上端近傍をチャック機構１３に把持させる。この後、鋼管杭Ｐからワイヤー１７２を撤去するとともに、図１２（ａ）で示すように、挟持治具４１による先行した鋼管杭Ｐの挟持を解除する。そして、回転駆動装置１１を降下させ、挟持治具４１の貫通孔４２１を貫通させながら、鋼管杭Ｐをソイルセメント柱Ｓに建て込む。

鋼管杭Ｐは、ソイルセメント柱Ｓに対して自重により貫入し建て込まれるが、自重のみで貫入しない場合には、回転駆動装置１１にて鋼管杭Ｐを回転させつつ回転駆動装置１１を降下させ、ソイルセメント柱Ｓ中に回転圧入させて建て込むとよい。そして、図１１（ｃ）で示すように、回転駆動装置１１が昇降ガイド９の下端部まで降下したところで、鋼管杭Ｐの建て込み作業を中断し、新たに継ぎ足す鋼管杭Ｐの吊り込み継ぎ足す作業を行う。この手順を、最下端に位置する鋼管杭Ｐの先端が、所望深度に到達するまで繰り返し、ソイルセメント杭Ｃの構築作業を終了する。

このように、芯材建込工程においても、鋼管杭Ｐは常時、回転駆動装置１１による把持もしくは挟持治具４１の挟持機構４４による挟持のいずれかの手段にて支持されている。これにより、鋼管杭Ｐの継ぎ足し作業時に、ソイルセメント柱Ｓに鋼管杭Ｐが落下することを防止することができる。

なお、ソイルセメント柱Ｓに１本目の鋼管杭Ｐを建て込む際には、回転駆動装置１１を昇降ガイド９の下端部に位置させた後、１本目の鋼管杭Ｐの軸心が所望の構築予定のソイルセメント杭Ｃにおける軸心と合致するよう、吊り込み装置１７にて鋼管杭Ｐの位置決めを行い、回転駆動装置１１を上昇させて鋼管杭Ｐの上端近傍をチャック機構１３に把持させる。次に、鋼管杭Ｐからワイヤー１７２を撤去し、回転駆動装置１１を降下させる。

すると、鋼管杭Ｐは、図１２（ａ）で示すように、挟持治具４１の貫通孔４２１を貫通してソイルセメント柱Ｓに建て込まれる。そして、回転駆動装置１１が昇降ガイド９の下端部まで降下したところで鋼管杭Ｐの建て込み作業を中断し、上記の手順にて新たに継ぎ足す鋼管杭Ｐの吊り込み作業を行えばよい。

本発明のソイルセメント杭の施工方法によれば、地盤改良装置２１に回転圧入装置１を採用し、回転圧入装置１にて掘削撹拌ヘッド２７を地盤に回転圧入する。これにより、ソイルセメント杭Ｃを構築するための作業領域が低空頭空間である場合にも、掘削撹拌ヘッド２７に継足ロッド２８を継ぎ足す作業を行うための必要な高さスペースを確保できる。したがって、効率よく掘削撹拌ヘッド２７に継足ロッド２８を継ぎ足しつつ、地盤中の所望深度までソイルセメント柱Ｓを造成することが可能となる。

また、回転圧入装置１にて、ソイルセメント柱Ｓの造成作業および鋼管杭Ｐの建込作業の両者を実施できる。これにより、施工現場に対して、ソイルセメント柱Ｓの造成作業時に地盤改良装置を搬入し、その後の鋼管杭の建込作業時に地盤改良装置を撤去して杭打機を搬入する方法と比較して、狭隘な条件下であってもソイルセメント杭Ｃの構築に係る施工効率を大幅に向上することが可能となる。

本発明のソイルセメント杭の施工方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、回転圧入装置１に、回転駆動装置１１にて側方から把持した棒状部材の回転数を計測する回転センサ、リーダー７に備えた昇降ガイド９に沿って移動する回転駆動装置１１の移動速度を計測する速度センサ、回転駆動装置１１にて側方から把持した棒状部材の先端部位置を計測する深度計、および回転駆動装置１１にて掘削撹拌ヘッド２７を支持した際の、掘削撹拌ヘッド２７に備えたセメント系固化材吐出口２６より吐出されるセメント系固化材の吐出量を計測する流量計を備える構成としてもよい。

こうすると、ソイルセメント柱Ｓの造成工程において、掘削撹拌ヘッド２７の回転数、地盤中への貫入速度、先端部の深度、およびセメント系固化材の吐出量を、回転圧入装置１にて管理しながらソイルセメント柱Ｓの施工を行うことができる。これにより、ソイルセメント柱Ｓを造成する際に一般に採用されている地盤改良設備の搬入および設置を省略しつつ、従来より大型重機によって実施されているソイルセメント杭工法で構築した場合と同等の品質を確保した、ソイルセメント杭Ｃを構築することが可能となる。

また、本実施の形態では、共回り防止翼２５を備えた掘削撹拌ヘッド２７を採用したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、掘削撹拌翼２３と撹拌翼２４が正逆回転する機構を備えた２軸型の掘削撹拌ヘッド２７を採用してもよい。なお、この場合には、回転圧入装置１の回転駆動装置１１に、掘削撹拌翼２３と撹拌翼２４とを正逆回転させるべく、２台の回転駆動部を搭載する。

さらに、芯材用アタッチメント１３１およびロッド用アタッチメント１４の形状はそれぞれ、必ずしも上述する形状に限定されるものではない。回転駆動装置１１のチャック機構１３における伸縮手段１３２の先端に着脱自在であり、かつそれぞれ鋼管杭Ｐおよび継足ロッド２８を把持できる構造を有していれば、いずれの形状のものを採用してもよい。

同様に、挟持治具４１も、必ずしも上述する構造に限定されるものではなく、鋼管杭Ｐおよび継足ロッド２８の両者を挟持することのできる構造を備えていれば、いずれの構造のものを採用してもよい。

また、挟持治具４１は、必ずしもソイルセメント柱造成工程および芯材建込工程の両工程で使用できるものでなくてもよく、ソイルセメント柱造成工程では、継足ロッド２８を挟持できる治具を、また芯材建込工程では鋼管杭Ｐを挟持できる治具を、それぞれ別途採用してもよい。

さらに、本実施の形態では、ソイルセメント杭Ｃの芯材として鋼管杭Ｐを採用したが、必ずしもこれに限定されるものではない。角型鋼管やＨ形鋼、鋼矢板等、ソイルセメント柱Ｓに建て込むことが可能であり、ソイルセメント杭Ｃを構成できる材料であれば、いずれを採用してもよい。この場合には、芯材の断面形状に応じて、回転駆動装置１１のチャック機構１３に備える芯材用アタッチメント１３１の形状も適宜変更するとよい。

１ 回転圧入装置
２ 走行体
３ 旋回装置
４ 運転室
５ パワーユニット
６ アーム
７ リーダー
８ 前後起伏シリンダー
９ 昇降ガイド
１０ 昇降体
１１ 回転駆動装置
１２ 貫通孔
１３ チャック機構
１３１ 芯材用アタッチメント
１３１２ 係止穴
１３２ 伸縮手段
１４ ロッド用アタッチメント
１４１ ロッド用チャック板材
１４２ 背面板材
１４３ 嵌合溝
１４４ 間隔保持板
１５ 係止部材
１５１ 係止棒
１５２ 保持筒
１５３ ロック機構
１５３１ ロックピン
１５３２ ロック溝
１６ 旋回部材
１７ 吊り込み装置
１７１ アーム
１７２ ワイヤー
１７３ ウィンチ
２１ 地盤改良装置
２２ 掘削ロッド
２３ 掘削撹拌翼
２４ 撹拌翼
２５ 共回り防止翼
２６ セメント系固化材吐出口
２７ 掘削撹拌ヘッド
２８ 継足ロッド

３１ 先行孔
３２ 口元管
３３ 作業床
３４ 排泥ピット
３５ 開口養生材
３６ 仮支持板
４１ 挟持治具
４２ ベースフレーム
４３ 自動フレームベース
４４ 挟持機構
４４１ 荷重負担部材
４４２ クサビ状部材
４４３ 押出しシリンダー
４４４ ピン支承
４５ スライド機構
Ｃ ソイルセメント杭
Ｓ ソイルセメント柱
Ｐ 鋼管杭（芯材）
Ｍ クレーン

Claims (4)

1. 掘削撹拌ヘッドに備えた掘削ロッドに対して継足ロッドを継ぎ足しながら、該掘削撹拌ヘッドを地中に回転圧入して造成したソイルセメント柱に、芯材を継ぎ足しながら建て込む、ソイルセメント杭の施工方法であって、
   リーダーに沿って移動しつつ側方から把持した棒状部材を回転させる回転駆動装置を備える回転圧入装置の、前記回転駆動装置にロッド用アタッチメントを介して前記継足ロッドを側方から把持させ、
   前記掘削撹拌ヘッドを、前記回転圧入装置にて地中に回転圧入することを特徴とするソイルセメント杭の施工方法。
2. 請求項１に記載のソイルセメント杭の施工方法において、
   前記回転圧入装置に、側方から把持した前記棒状部材の、回転数を計測する回転センサおよび先端部位置を計測する深度計と、前記回転駆動装置が前記リーダーに沿って移動する移動速度を計測する速度センサと、前記掘削撹拌ヘッドに備えたセメント系固化材吐出口より吐出されるセメント系固化材の吐出量を計測する流量計と、を備え、
   前記掘削撹拌ヘッドの回転数、地中への貫入速度、先端部の深度、および前記セメント系固化材の吐出量を、前記回転圧入装置にて監視することを特徴とするソイルセメント杭の施工方法。
3. 請求項１または２に記載のソイルセメント杭の施工方法において、
   前記回転駆動装置に芯材用アタッチメントを介して前記芯材を側方から把持させ、
   造成した前記ソイルセメント柱に、前記回転圧入装置にて前記芯材を継ぎ足しながら建て込むことを特徴とするソイルセメント杭の施工方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のソイルセメント杭の施工方法において、
   前記棒状部材を、側方から挟持可能な挟持治具が、前記ソイルセメント柱の造成予定位置を囲うようにして据え付けられており、
   前記継足ロッドもしくは前記芯材の、少なくともいずれか一方の継ぎ足し作業中に、前記回転駆動装置もしくは前記挟持治具にて、前記継足ロッドもしくは前記芯材を常時支持することを特徴とするソイルセメント杭の施工方法。

Images