JP2021025200A - 掘削装置及び掘削装置を用いたコラムの築造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削した土を低減させることが可能な掘削装置及び掘削装置を用いたコラムの築造方法を提供する。【解決手段】掘削装置１０は、ロッド１１と、ロッド１１に取り付けられる撹拌翼１３と、備え、撹拌翼１３は、ロッド１１に対して、撹拌翼１３のロッド１１に対する取付位置と撹拌翼１３の先端とを結んだ線Ａと、ロッド１１の回転により撹拌翼１３の先端によって描かれる円Ｃの接線Ｔとが、垂直にならない位置に取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、掘削装置及び掘削装置を用いたコラムの築造方法に関する。

従来、地盤改良によって造成されたソイルセメント柱体（以下「コラム」という。）の中に、補強部材として鋼管等を挿入し、杭とするソイルセメント合成杭の造成方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。ソイルセメント合成杭は、まず、地盤とスラリーとを機械的に撹拌混合する掘削装置を用いて地盤中にコラムを築造した後、鋼管杭をコラムに挿入して形成されるものである。

コラムの築造に用いる掘削装置は、ロッドと、ロッドの先端に形成された掘削ビットと、掘削ビットよりも地表面側に設けられた撹拌翼とから構成される（例えば、特許文献２参照）。このような切削装置では、掘削ビットを地盤に貫入させてロッドを回転駆動させることで地盤を掘削することが可能であり、掘削した地盤にセメントまたはセメントを主成分とする固化材と水を混練したスラリーを注入して地盤とスラリーを機械的に撹拌混合してコラムを築造することができる。

特開２００１−３１７０５０号公報 特開２０１１−１６８６号公報

ところで、コラムの築造時には、注入したセメントスラリーの体積と同程度の残土が発生する。残土が多い場合、運搬や処理に多額な費用を要するうえ、狭隘な敷地では、残土が敷地を圧迫し施工の支障となる場合がある。しかしながら、従来の掘削装置では掘削した土を低減させるような機能はなかった。

そこで、本発明は、掘削により排出される残土を低減させることが可能な掘削装置及び掘削装置を用いたコラムの築造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る掘削装置は、ロッドと、前記ロッドに取り付けられる撹拌翼と、掘削ビットとを備えている。前記撹拌翼は、前記ロッドに対して、前記撹拌翼の前記ロッドに対する取付位置と前記撹拌翼の先端とを結んだ線と、前記ロッドの回転により前記撹拌翼の先端によって描かれる円の前記撹拌翼の先端における接線とが、垂直にならない位置に取り付けられている。

また、本発明の一態様に係るコラムの築造方法は、掘削ビットと撹拌翼とを少なくとも備える掘削装置を用いたコラムの築造方法であって、掘削ビットを地盤に貫入させ、地盤を掘削しながら、掘削した地盤にスラリーを注入する工程と、掘削した地盤と、掘削した地盤に注入したスラリーを撹拌翼によって撹拌混合してコラムを形成する工程と、を含み、前記コラムを形成する工程は、撹拌翼の先端面が、前記コラム中に混入した掘削土を、地盤の孔壁に押付ける工程を含む。

この態様によれば、ロッドの回転により撹拌翼の先端によって描かれる円の位置は、地盤の孔壁の位置に相当するところ、撹拌翼を地盤の面に対して垂直ではなく、角度を持って取付けることができる。これにより、ロッドの回転により、撹拌翼の先端面が、コラム中に混入した掘削土を孔壁に押付けるように作用するので、発生残土を低減できる。そして、コラム中の掘削土が少なくなるため、セメントスラリーの濃度が高くなり、結果としてコラムの強度を高めることができる。

上記態様において、前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置から先端まで直線状であり、前記ロッドに対して、前記ロッドの外周円の前記撹拌翼の取付位置における接線と垂直とはならない角度で取り付けられていてもよい。この態様では、従来のロッドの取り付け位置の変更によって、発生残土の低減を図ることが可能である。

上記態様において、前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置から先端まで湾曲又は屈曲しており、前記ロッドに対して、前記ロッドとの取付位置と先端とを結んだ線が前記ロッドの外周円の前記撹拌翼の取付位置における接線と垂直とはならない角度で取り付けられていてもよい。この態様では、撹拌翼を湾曲又は屈曲させて構成することで、円の接線に対する線に対するロッドとの取付位置と先端とを結んだ線の角度が、より鋭角になるため、撹拌翼の先端面が掘削土を孔壁に押付けられる作用を高めることができる。

他の一態様に係る掘削装置は、ロッドと、前記ロッドに取り付けられる撹拌翼と、備え、前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置と先端との間で湾曲又は屈曲し、前記ロッドに対して、前記湾曲点又は屈曲点と前記撹拌翼の先端とを結んだ線と、前記ロッドの回転により前記撹拌翼の先端によって描かれる円の前記撹拌翼の先端における接線とが、垂直にならない位置に取り付けられている。なお、湾曲点とは、ロッドとの取付位置と先端との間で、ロッドとの取付位置と先端とを結ぶ直線から最も離れた点をいい、屈曲点とは、ロッドとの取付位置と先端との間で折れ曲がった点をいう。

この態様によれば、ロッドの回転により撹拌翼の先端によって描かれる円は、地盤の孔壁であるところ、撹拌翼を地盤の面に対して垂直ではなく、角度を持って取付けることができる。これにより、ロッドの回転により、撹拌翼の先端面が、掘削土を孔壁に押付けるように作用するので、発生残土を低減できる。そして、コラム中の掘削土が少なくなるため、コンクリートミルクの濃度が高くなり、結果としてコラムの強度を高めることができる。

上記態様において、前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置と先端とを結んだ線が、前記ロッドの外周円の前記撹拌翼の取付位置における接線と垂直とはならなくてもよい。この態様では、湾曲又は屈曲した撹拌翼を用い、さらにこの撹拌翼のロッドに対する取り付け位置を変更することによって、撹拌翼の先端面が掘削土を孔壁に押付ける作用が高めることができるので、より発生残土の低減を図ることが可能である。

上記態様において、前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置と先端とを結んだ線が、前記ロッドの直径上にあってもよい。この態様では、湾曲又は屈曲した撹拌翼を用いることで、ロッドに対して撹拌翼を従来と同様の取り付け位置で構成することで、発生残土の低減を図ることが可能である。

本発明によれば、掘削した土を低減させることが可能な掘削装置及び掘削装置を用いたコラムの築造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態における掘削装置の全体構成を示す模式図である。 図１の掘削装置における撹拌翼の平面形状を示す模式図である。 他の撹拌翼の形状を示す模式図である。 他の撹拌翼の形状を示す模式図である。 本発明の第２実施形態における掘削装置の全体構成を示す模式図である。 図５の撹拌翼の形状を示す模式図である。 他の撹拌翼の形状を示す模式図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する（なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。）。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における掘削装置１０の全体構成を示す模式図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は側面図である。図１に示すとおり、掘削装置１０は、ロッド１１と、ロッド１１の先端に形成された掘削ビット１２と、掘削ビット１２よりも地表面Ｓ側に設けられた撹拌翼１３とから構成される。また、掘削ビット１２の直上には掘削ビット１２の径よりも大きい径を有する供回り防止翼１４が設けられている。

ロッド１１は鋼材で形成された筒状の部材であり、このロッド１１に対して、掘削ビット１２、撹拌翼１３及び供回り防止翼１４は、溶接等によりロッド１１の周囲に固定されている。

掘削装置１０は、掘削ビット１２を地盤Ｇに貫入させ、ロッド１１を図示しない駆動装置により回転駆動させることで、掘削ビット１２により地盤Ｇを掘削することが可能である。同時に、掘削した地盤Ｇにセメントまたはセメントを主成分とする固化材と水を混練したスラリーを注入されると、撹拌翼１３が、地盤Ｇとスラリーを機械的に撹拌混合する。このような掘削装置１０の作用により円筒状のコラムＣを築造される。この供回り防止翼１４は、従来と同様に装着することによって、大きな土塊を潰してコラムの品質を確保することができるものである。

図２は、撹拌翼１３の平面形状を示す模式図である。図１及び図２に示すとおり、撹拌翼１３は、ロッド１１に対して、撹拌翼１３のロッド１１に対する取付位置と撹拌翼１３の先端とを結んだ線Ａと、ロッド１１の回転により撹拌翼１３の先端によって描かれる円Ｃの接線Ｔとが、垂直にならない位置に取り付けられている。ここで、図２における円Ｃは、撹拌翼１３の先端が回転することで描かれる円であるから、図１に示すコラムＣに相当するものである。

すなわち、従来の撹拌翼は、ロッド１１に対してその直径方向に向かって取り付けられていたので、撹拌翼のロッドに対する取付位置と撹拌翼の先端とを結んだ線と、ロッドの回転により撹拌翼の先端によって描かれる円の撹拌翼１３の先端における接線とは、垂直となっていた。これに対して、撹拌翼１３は、上述のとおり、ロッド１１に対して線Ａが円の接線Ｔと垂直にならないように取付られているものである。

また、図２に示す例では、撹拌翼１３は、ロッド１１との取付位置から先端まで直線状であり、ロッド１１に対して、ロッド１１の外周円の撹拌翼１３の取付位置における接線方向と平行に取り付けられて構成されている。

以上の構成からなる掘削装置１０を用いて、コラムは次のとおり築造される。すなわち、まず掘削ビット１２を地盤に貫入させ、地盤を掘削しながら、掘削した地盤にスラリーを注入する。そして、掘削した地盤と、掘削した地盤に注入したスラリーを撹拌翼１３によって撹拌混合してコラムを形成する。そして、このコラムを形成する工程においては、撹拌翼１３の先端面が、コラム中に混入した掘削土を、地盤の孔壁に押付ける。

以上の態様によれば、撹拌翼１３を地盤Ｇにおける孔壁の面（円Ｃに相当する位置に形成される面）に対して垂直ではなく、角度を持って取付けることができる。これにより、ロッド１１の回転により、撹拌翼１３の先端面が、コラム中に混入した掘削土を孔壁に押付けるように作用することで、発生残土を低減できる。すなわち、撹拌翼１３の先端面が、孔壁に対して掘削土を塗りつけるように作用するものである。そして、コラムＣ中の掘削土が少なくなるため、コラム中のセメントの濃度が高くなり、結果としてコラムＣの強度を高めることができる。

また、図２の例では、撹拌翼１３は、直線状に形成され、ロッド１１に対して、ロッド１１外周円の撹拌翼１３の取付位置における接線方向と平行に取り付けられているところ、従来とロッド１１への取り付け位置の変更によって、容易に発生残土の低減を図ることが可能である。

図３及び図４に撹拌翼１３の他の構成例を示す。図３は撹拌翼の他の例を示す斜視図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）であり、図４（Ａ）は図３に示す撹拌翼の平面形状を示す模式図であり、図４（Ｂ）は撹拌翼のさらに他の構成例を示す平面模式図である。すなわち、撹拌翼１３の構成は、図２に示す直線状（棒状）の形状に限られず、例えば、図３及び図４に示す形状も採用し得る。すなわち、図３及び図４（Ａ）に示すとおり、撹拌翼１３Ａは、湾曲して形成されており、ロッド１１との取付位置と先端とを結んだ線Ａがロッド１１の外周円の撹拌翼１３の取付位置における接線と垂直とはならない角度であって、ここでは平行になるように取り付けられているものである。また、図４（Ｂ）に示すとおり、撹拌翼１３Ｂは、屈曲点Ｂにおいて屈曲して形成されており、ロッド１１との取付位置と屈曲点Ｂとを結んだ線がロッド１１の外周円の撹拌翼１３の取付位置における接線と垂直とはならない角度であって、ここでは平行になるように取り付けられているものである。

これらの他の例では、撹拌翼１３を湾曲又は屈曲させて構成したので、接線Ｔに対する線Ａの角度が、より鋭角になる。このため、撹拌翼１３Ａ又は１３Ｂの先端面が掘削土を孔壁に押付けられる作用をより高めることができる。なお、撹拌翼を湾曲又は屈曲させた構成について図面で示した形状は例示であり、湾曲又は屈曲させた形状であれば上記作用効果を奏する限り他の形状も採用し得る。

［第２実施形態］
第２実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。図５及び図６は、第２実施形態における掘削装置２０の全体構成を示す模式図である。図５に示すとおり、掘削装置２０は、ロッド２１と、ロッド２１の先端に形成された掘削ビット２２と、掘削ビット２２よりも地表面Ｓ側に設けられた撹拌翼２３とから構成される。また、掘削ビット２２の直上には掘削ビット２２の径よりも大きい径を有する供回り防止翼２４が設けられている。

図６は、撹拌翼２３の平面形状を示す模式図である。図５及び図６に示すとおり、撹拌翼２３を屈曲点Ｂにおいて屈曲させ、撹拌翼２３の先端と屈曲点Ｂとを結んだ線Ｌが、円Ｃの接線Ｔと垂直にならないように構成したものである。

また、図５及び図６に示す例では、撹拌翼２３は、ロッド２１との取付位置から先端まで直線状であり、ロッド２１に対して、ロッド２１の直径上に取り付けられて構成されている。

以上の態様によれば、ロッド２１の回転により撹拌翼２３の先端によって描かれる円Ｃは、地盤の孔壁であるところ、撹拌翼２３を地盤Ｇの孔壁の面に対して垂直ではなく、角度を持って取付けることができる。これにより、ロッド２１の回転により、撹拌翼２３の先端面が、コラム中に混入した掘削土を孔壁に押付けるように作用するので、発生残土を低減できる。そして、コラムＣ中の掘削土が少なくなるため、コラム中のセメントの濃度が高くなり、結果としてコラムＣの強度を高めることができる。

また、撹拌翼２３に屈曲させたものを用いることで、ロッド２１に対して撹拌翼２３を従来と同様の取り付け位置で構成することで、発生残土の減少を実現可能である。

図７に撹拌翼２３の他の構成例を示す。撹拌翼２３´は、図５及び図６に示す屈曲の形状に加え、図７に示すとおり、ロッド２１との取付位置と先端との間で、ロッド２１との取付位置と先端とを結ぶ直線から最も離れた点である湾曲点Ｆにおいて湾曲して構成される。そして、撹拌翼２３´は、ロッド２１に対して、撹拌翼２３´の湾曲点Ｂと撹拌翼２３の先端とを結んだ線Ｌ´と、ロッド２１の回転により撹拌翼２３´の先端によって描かれる円Ｃの接線Ｔとが、垂直にならない位置に取り付けられている。

この他の例においても、撹拌翼２３´に湾曲させたものを用いることで、ロッド２１に対して撹拌翼２３を従来と同様の取り付け位置で構成することで、発生残土の減少を実現可能である。なお、撹拌翼を湾曲又は屈曲させた構成について図面で示した形状は例示であり、湾曲又は屈曲させた形状であれば上記作用効果を奏する限り他の形状も採用し得る。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１０，２０…掘削装置、１１，２１…ロッド、１２，２２…掘削ビット、１３，１３Ａ，１３Ｂ，２３，２３´…撹拌翼、１４，２４…供回り防止翼、Ｂ…屈曲点、Ｆ…湾曲点Ｃ…コラム，円、Ｇ…地盤、Ｓ…地表面、Ｔ…接線

Claims (7)

1. ロッドと、前記ロッドに取り付けられる撹拌翼と、を備え、
   前記撹拌翼は、前記ロッドに対して、前記撹拌翼の前記ロッドに対する取付位置と前記撹拌翼の先端とを結んだ線と、前記ロッドの回転により前記撹拌翼の先端によって描かれる円の前記撹拌翼の先端における接線とが、垂直にならない位置に取り付けられた、掘削装置。
2. ロッドと、前記ロッドに取り付けられる撹拌翼と、備え、
   前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置と先端との間で湾曲又は屈曲し、前記ロッドに対して、前記湾曲点又は屈曲点と前記撹拌翼の先端とを結んだ線と、前記ロッドの回転により前記撹拌翼の先端によって描かれる円の前記撹拌翼の先端における接線とが、垂直にならない位置に取り付けられた、掘削装置。
3. 前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置から先端まで直線状であり、前記ロッドに対して、前記ロッドの外周円の前記撹拌翼の取付位置における接線と垂直とはならない角度で取り付けられた、請求項１記載の掘削装置。
4. 前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置から先端まで湾曲又は屈曲しており、前記ロッドに対して、前記ロッドとの取付位置と先端とを結んだ線が前記ロッドの外周円の前記撹拌翼の取付位置における接線と垂直とはならない角度で取り付けられた、請求項１記載の掘削装置。
5. 前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置と先端とを結んだ線が、前記ロッドの外周円の前記撹拌翼の取付位置における接線と垂直とはならない、請求項２記載の掘削装置。
6. 前記撹拌翼は、前記ロッドとの取付位置と先端とを結んだ線が、前記ロッドの直径上にある、請求項２記載の掘削装置。
7. 掘削ビットと撹拌翼とを少なくとも備える掘削装置を用いたコラムの築造方法であって、
   前記掘削ビットを地盤に貫入させ、地盤を掘削しながら、掘削した地盤にスラリーを注入する工程と、
   掘削した地盤と、掘削した地盤に注入したスラリーを前記撹拌翼によって撹拌混合してコラムを形成する工程と、を含み、
   前記コラムを形成する工程は、前記撹拌翼の先端面が、前記コラム中に混入した掘削土を、地盤の孔壁に押付ける工程を含む、コラムの築造方法。

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