JP2022017027A - Vibro unit, ground improvement device, and ground improvement method - Google Patents

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Abstract

To provide a vibro unit, a ground improvement device, and a ground improvement method suitable for improving a construction efficiency in ground improvement since improved piles of a predetermined diameter can be created accurately.SOLUTION: A vibro unit 80 has a silo tube 10 to which materials for improved pile building are supplied, and a vibro tool 20 attached to one end of the silo tube 10. The vibro tool 20 comprises a vibroflot 30 that generates horizontal vibration and a feeder 40 that is attached to the vibroflot 30 and connected to the silo tube 10. At the tip of the vibro tool 20 in the direction of ground penetration, there is a tip guide tube 50 having a hollow with a cross-sectional area larger than that of the hollow at the tip of the feeder 40.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、バイブロユニット、地盤改良装置及び地盤改良方法に関する。 The present invention relates to a vibro unit, a ground improvement device, and a ground improvement method.

地盤改良方法の一つであるバイブロフローテーション工法では、投入された改良杭造成用材料を下方へ流下させるサイロチューブと、サイロチューブの下端に取り付けられているバイブロツールと、を有するバイブロユニットを地盤内に貫入させる方法が適用される。より具体的には、バイブロツールは水平振動を発生させるバイブロフロットを備えており、バイブロフロットにて水平振動を発生させながらバイブロユニットを地盤内に貫入させ、バイブロユニットを構成するフィーダーから改良杭造成用材料を地盤内に供給することにより改良杭の造成が行われる。
バイブロフローテーション工法では、地表から改良杭造成用材料を補給する、所謂トップフィード方式が採用されており、そのために、深度ごとの杭径が所定の杭径を充足しているか否か、言い換えると、地盤内に供給された改良杭造成用材料が深度ごとに十分に行き渡っているか否かの特定が困難である。
また、バイブロフローテーション工法においては、バイブロユニットを所定深度まで貫入させた後、バイブロユニットを地上まで引き抜いて空洞を形成し、空洞に改良杭造成用材料を充填する方法も行われる。しかしながら、改良対象地盤が例えば軟弱な砂質地盤等の場合に、バイブロユニットの引き抜きに応じて孔壁の崩落等によって土砂が空洞に落ち込み、バイブロユニット貫入時の造成径を確保できない事態が生じ得る。また、この方法では、各深度における改良杭の造成のたびにバイブロユニットを地上まで引き抜くことから、造成深度ごとにバイブロユニットを地上から再貫入する必要があり、施工効率の面でも課題を有している。施工効率に関する課題は工期の延長と工費の増大に繋がり、杭長の延長と杭本数の増加に応じてこの課題は一層顕著になる。
このように、バイブロフローテーション工法においては、所定径の改良杭の造成精度と施工効率に関する課題を内包している。
In the vibro flotation method, which is one of the ground improvement methods, the ground is a vibro unit having a silo tube that allows the input material for making improved piles to flow downward and a vibro tool attached to the lower end of the silo tube. The method of penetrating inside is applied. More specifically, the Vibro tool is equipped with a Vibro Flot that generates horizontal vibration, and the Vibro unit is penetrated into the ground while generating horizontal vibration in the Vibro Flot, which is an improvement from the feeder that constitutes the Vibro unit. Improved piles are constructed by supplying materials for pile construction into the ground.
In the vibro flotation method, a so-called top feed method is adopted in which materials for improving pile construction are replenished from the ground surface, and for that purpose, whether or not the pile diameter at each depth satisfies the predetermined pile diameter, in other words. , It is difficult to specify whether or not the material for improving pile construction supplied in the ground is sufficiently distributed at each depth.
Further, in the vibro flotation method, a method is also performed in which the vibro unit is penetrated to a predetermined depth and then the vibro unit is pulled out to the ground to form a cavity, and the cavity is filled with a material for making improved piles. However, when the ground to be improved is, for example, soft sandy ground, the earth and sand may fall into the cavity due to the collapse of the hole wall in response to the withdrawal of the vibro unit, and the created diameter at the time of penetrating the vibro unit may not be secured. .. In addition, in this method, since the vibro unit is pulled out to the ground every time the improved pile is constructed at each depth, it is necessary to re-penetrate the vibro unit from the ground at each depth of construction, which has a problem in terms of construction efficiency. ing. Issues related to construction efficiency lead to extension of construction period and increase in construction cost, and this issue becomes more prominent as the length of piles increases and the number of piles increases.
As described above, the vibro flotation method includes problems related to the construction accuracy and construction efficiency of the improved pile having a predetermined diameter.

ここで、特許文献1には、振動部とロッド部とを備える振動締固め装置が開示されている。より具体的には、振動部の先端エアー吹き出し口から掘削用圧縮空気としてのエアージェットを噴出し、このエアージェットによる振動装置の貫入を補助するために、先端エアー吹き出し口の外周面の対向する位置に先端部周域のエアー吹き出し管を設け、拡散用圧縮空気である別途のエアージェットを噴射する装置である。この装置を用いた振動締固め工法では、振動部を振動させるとともに、先端エアー吹き出し口から掘削用のエアージェットを噴出し、先端部周域のエアー吹き出し管及び外周部エアー吹き出し管から、貫入を補助促進するエアージェット及び孔壁保持用のエアージェットをそれぞれ噴出して貫入を行い、次いで、掘削用のエアージェットの噴射量を低減し、振動締固め装置を引き抜きながら空隙に中詰め材を投入することとしている。 Here, Patent Document 1 discloses a vibration compaction device including a vibration portion and a rod portion. More specifically, an air jet as compressed air for excavation is ejected from the tip air outlet of the vibrating part, and in order to assist the penetration of the vibrating device by this air jet, the outer peripheral surfaces of the tip air outlet face each other. It is a device that injects a separate air jet, which is compressed air for diffusion, by providing an air blowout tube around the tip at the position. In the vibration compaction method using this device, the vibrating part is vibrated, an air jet for excavation is ejected from the tip air outlet, and intrusion is performed from the air outlet pipe around the tip and the outer air outlet pipe. An air jet for auxiliary promotion and an air jet for holding the hole wall are ejected and penetrated, then the injection amount of the air jet for excavation is reduced, and the filling material is put into the gap while pulling out the vibration compaction device. I'm supposed to do it.

特開平5-339933号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-339933

特許文献1に記載の振動締固め装置によれば、バイブロフロットの貫入効率を向上できるとしているが、地盤内に噴射される複数種のエアーにて振動装置の貫入や孔壁保持を行うこと、及び、振動装置の引き抜きの際には複数種のエアーの噴射量をそれぞれ低減することから、エアーの噴射制御が困難である。また、エアージェットのみによって孔壁保持を図ることから、孔壁保持には限界があり、所定径の改良杭を精度よく造成できるか否かは定かでない。 According to the vibration compaction device described in Patent Document 1, it is said that the penetration efficiency of the vibro flot can be improved, but the penetration of the vibration device and the holding of the hole wall are performed by a plurality of types of air injected into the ground. And, when the vibrating device is pulled out, the injection amount of a plurality of types of air is reduced, so that it is difficult to control the injection of air. In addition, since the hole wall is held only by the air jet, there is a limit to the hole wall holding, and it is uncertain whether or not an improved pile having a predetermined diameter can be created accurately.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、所定径の改良杭を精度よく造成することができ、地盤改良の際の施工効率を向上させるのに好適なバイブロユニットと、地盤改良装置及び地盤改良方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a vibro unit suitable for creating an improved pile having a predetermined diameter with high accuracy and improving construction efficiency at the time of ground improvement, a ground improving device, and a ground improving device. The purpose is to provide a method for improving the ground.

前記目的を達成すべく、本発明によるバイブロユニットの一態様は、
改良杭造成用材料が供給されるサイロチューブと、
前記サイロチューブの一端に取り付けられているバイブロツールと、を有するバイブロユニットであって、
前記バイブロツールは、
水平振動を発生させるバイブロフロットと、該バイブロフロットに併設されて前記サイロチューブに連通するフィーダーとを備え、
前記バイブロツールの地盤貫入方向の先端において、前記フィーダーの先端の中空の断面積よりも大断面の中空を有する先端ガイドチューブが設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the vibro unit according to the present invention is
Silo tubes to which materials for improving pile construction are supplied, and
A vibro unit having a vibro tool attached to one end of the silo tube.
The vibro tool is
It is equipped with a vibro flot that generates horizontal vibration and a feeder that is attached to the vibro flot and communicates with the silo tube.
At the tip of the vibro tool in the ground penetration direction, a tip guide tube having a hollow cross section larger than the hollow cross section of the tip of the feeder is provided.

本態様によれば、相互に併設されたバイブロフロットとフィーダーにより形成されるバイブロツールの地盤貫入方向の先端に、フィーダーの先端の中空の断面積よりも大断面の中空を有する例えば鋼製の先端ガイドチューブが設けられていることにより、先端ガイドチューブの有する中空の断面積の空洞を地盤内に確保して、当該空洞に改良杭造成用材料を充填することが可能になる。すなわち、既述するようにエアーのみにより空洞を保持する構成でなく、所定形状及び寸法を備えた先端ガイドチューブにて孔壁の崩落を防止することによって造成された空洞を確保できるため、所定径の改良杭を造成することが可能になる。また、複数種のエアージェットの噴射制御を要しないことから、効率的な地盤改良を実現することができる。 According to this aspect, for example, a steel having a hollow having a larger cross-sectional area than the hollow cross-sectional area of the tip of the feeder at the tip of the vibro tool formed by the vibro flots and the feeder adjacent to each other in the ground penetration direction. By providing the tip guide tube, it is possible to secure a cavity having a hollow cross-sectional area of the tip guide tube in the ground and fill the cavity with the material for making improved piles. That is, instead of the configuration in which the cavity is held only by air as described above, the cavity created by preventing the hole wall from collapsing with the tip guide tube having a predetermined shape and size can be secured, so that the predetermined diameter can be secured. It will be possible to create improved piles. Further, since the injection control of a plurality of types of air jets is not required, efficient ground improvement can be realized.

ここで、バイブロツールの先端に設けられる先端ガイドチューブは、バイブロツールの先端の全体を包囲する形態のチューブであってもよいし、例えば、バイブロフロットの一部のみを包囲せず、バイブロツールの他の部分を包囲する形態のチューブであってもよい。また、その形状は、筒状、二つの同径もしくは異径の円弧が連続する八の字状もしくは略八の字状など、様々な形状が適用できる。先端ガイドチューブがバイブロフロットの一部を包囲しない形態では、先端ガイドチューブがバイブロフロットの全体を包囲しないことから、バイブロフロットの振動を地盤に直接伝達しながら、改良杭造成用材料が充填される所定径の空洞を確保することが可能になる。
また、「フィーダーの先端の中空の断面積」とは、フィーダーをその下方(地盤貫入方向)から見た際の中空の断面積」のことであり、本態様では、フィーダーの中空の断面積よりも先端ガイドチューブの中空の断面積が大断面に設定されている。
フィーダーはサイロチューブに連通しており、例えばサイロチューブの頭部に設けられているホッパーから供給された改良杭造成用材料は、サイロチューブを流下し、下方のフィーダーを流下した後、先端ガイドチューブを介して地盤内に供給される。
Here, the tip guide tube provided at the tip of the vibro tool may be a tube that surrounds the entire tip of the vibro tool, for example, does not surround only a part of the vibro flot, and the vibro tool. It may be a tube that surrounds other parts. Further, as the shape, various shapes such as a cylinder shape, a figure eight shape in which two arcs having the same diameter or different diameters are continuous, or a shape having a substantially eight shape can be applied. In the form in which the tip guide tube does not surround a part of the vibroflot, the tip guide tube does not surround the entire vibroflot, so that the vibration of the vibroflot is directly transmitted to the ground and the material for improving pile construction is used. It becomes possible to secure a cavity having a predetermined diameter to be filled.
Further, the "hollow cross-sectional area at the tip of the feeder" is the "hollow cross-sectional area when the feeder is viewed from below (ground penetration direction)", and in this embodiment, the hollow cross-sectional area of the feeder is used. The hollow cross-sectional area of the tip guide tube is set to a large cross section.
The feeder communicates with the silo tube, for example, the improved pile building material supplied from the hopper provided at the head of the silo tube flows down the silo tube, flows down the lower feeder, and then the tip guide tube. It is supplied into the ground via.

尚、本明細書において改良杭の「所定径」とは、設計にて設定される改良杭の直径もしくは半径を意味しており、所定の改良率を満たすための例えば直径となる。また、以下で説明する本発明の地盤改良方法における「拡径」とは、断面が円形の杭の直径が拡大して面積が大きくなることや、断面が矩形もしくは矩形の角部が湾曲したトラック状の断面の面積が拡大して面積が大きくなること、略八の字状の断面が拡大して面積が大きくなることなど、地盤内に造成された充填体や拡径体の断面積が拡大することの全般を含む意味である。 In the present specification, the "predetermined diameter" of the improved pile means the diameter or radius of the improved pile set in the design, and is, for example, a diameter for satisfying the predetermined improvement rate. Further, the "diameter expansion" in the ground improvement method of the present invention described below means that the diameter of a pile having a circular cross section is expanded to increase the area, or the cross section is rectangular or the corners of the rectangle are curved. The cross-sectional area of the filler and the enlarged diameter body created in the ground is expanded, such as the area of the cross-section of the shape is expanded and the area is increased, and the cross-section of the figure eight is expanded and the area is increased. It means to include all things to do.

また、本発明によるバイブロユニットの他の態様は、前記先端ガイドチューブに対して、該先端ガイドチューブの先端から地盤貫入方向に突出する先端フィンが設けられていることを特徴とする。 Further, another aspect of the vibro unit according to the present invention is characterized in that the tip guide tube is provided with a tip fin protruding from the tip of the tip guide tube in the ground penetration direction.

本態様によれば、先端ガイドチューブの先端から地盤貫入方向に突出する例えば鋼製の先端フィンがさらに設けられていることにより、先端ガイドチューブを設けたことにより懸念されるバイブロユニットの貫入性能の低下を抑制することができる。すなわち、バイブロツールの地盤貫入方向の先端に例えば筒状の先端ガイドチューブを設けたことにより、所望径の改良杭造成用材料の充填空間(空洞)を確保できる一方で、地盤貫入方向の先端には振動するバイブロフロットではなくて先端ガイドチューブが存在することにより、バイブロユニットの貫入性能は低下し得る。そこで、例えば筒状の先端ガイドチューブに対して、当該先端ガイドチューブよりも地盤貫入方向に突出する先端フィンが設けられることにより、当該先端フィンの有する地盤貫入性に基づき、先端ガイドチューブを設けたことによるバイブロユニットの貫入性能の低下を効果的に抑制することができる。
ここで、先端フィンは、鋼板等の一端においてその中央が先鋭となるように二つのテーパー面が設けられている形態や、鋼板が十字状に組付けられ、十字の一端においてその中央が先鋭となるように各端辺に計四つのテーパー面が設けられている形態などがある。そして、先端ガイドチューブに先端フィンの一部が溶接等されることにより、もしくは、先端ガイドチューブの先端に設けられている溝に先端フィンが嵌め込まれた状態で溶接等されることにより、先端ガイドチューブに対して先端フィンが固定される。
According to this aspect, the penetration performance of the vibro unit, which is a concern due to the provision of the tip guide tube, is due to the further provision of, for example, a steel tip fin protruding from the tip of the tip guide tube in the ground penetration direction. The decrease can be suppressed. That is, by providing, for example, a cylindrical tip guide tube at the tip of the vibro tool in the ground penetration direction, it is possible to secure a filling space (cavity) for the material for making improved piles having a desired diameter, while at the tip in the ground penetration direction. The presence of a tip guide tube rather than a vibrating vibro flot can reduce the penetration performance of the vibro unit. Therefore, for example, by providing a tip fin that protrudes in the ground penetration direction from the tip guide tube for a cylindrical tip guide tube, the tip guide tube is provided based on the ground penetration property of the tip fin. This can effectively suppress the deterioration of the penetration performance of the vibro unit.
Here, the tip fin has a form in which two tapered surfaces are provided so that the center thereof is sharpened at one end of a steel plate or the like, or the steel plate is assembled in a cross shape and the center thereof is sharpened at one end of the cross. There is a form in which a total of four tapered surfaces are provided on each end side so as to be. Then, the tip guide is formed by welding a part of the tip fin to the tip guide tube, or by welding with the tip fin fitted in the groove provided at the tip of the tip guide tube. The tip fin is fixed to the tube.

また、本発明によるバイブロユニットの他の態様は、前記サイロチューブの側面に開口と計測用プーリーが設けられ、該計測用プーリーから延びるワイヤが該開口を介して該サイロチューブの内部に延び、該ワイヤの先端に砂面計が取り付けられており、
前記サイロチューブの内部にある前記改良杭造成用材料の天端面に前記砂面計が落下され、その際の前記ワイヤの移動量が前記計測用プーリーにて計測されることにより、前記改良杭造成用材料の地中への供給量が管理されることを特徴とする。
Further, in another aspect of the vibro unit according to the present invention, an opening and a measuring pulley are provided on the side surface of the silo tube, and a wire extending from the measuring pulley extends into the inside of the silo tube through the opening. A sand level gauge is attached to the tip of the wire,
The sand level gauge is dropped on the top surface of the improved pile building material inside the silo tube, and the amount of movement of the wire at that time is measured by the measuring pulley to build the improved pile. It is characterized in that the amount of materials supplied to the ground is controlled.

本態様によれば、サイロチューブの側面に計測用プーリーが設けられ、計測用プーリーから延びるワイヤがサイロチューブの側面の開口からサイロチューブの内部に延びてその先端に砂面計が取り付けられていることにより、サイロチューブの内部にある改良杭造成用材料の天端面に砂面計を落下させた際のワイヤの移動量から改良杭造成用材料の天端位置を精度よく計測することができる。そして、この計測結果(改良杭造成用材料の天端の高さ変化量)と、サイロチューブの断面積を乗じることにより、サイロチューブ内における改良杭造成用材料の低下量が割り出され、地中への改良杭造成用材料の供給量を高精度に特定することが可能になる。尚、以下で説明するように、本発明による地盤改良方法は、バイブロユニットを地盤の所定深度まで貫入させた後、バイブロユニットを所定の引き抜き長さだけ上方に引き抜き、この引き抜きによって生じた空洞に改良杭造成用材料を充填し、バイブロユニットを所定の引き抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻すことを繰り返して改良杭を造成するものであり、一本の改良杭の造成に際して複数回の改良杭造成用材料の地中への供給が行われる。この施工方法において、繰り返される改良杭造成用材料の充填の都度、本態様による改良杭造成用材料の地中への供給量の管理を実行することにより、当該供給量の高精度な管理を実現することができる。
尚、サイロチューブの頭部にホッパーが設けられ、ホッパーを介して改良杭造成用材料がサイロチューブ内に充填される形態では、サイロチューブの頭部近傍に開口を設けておき、開口近傍にワイヤの移動を案内する単数もしくは複数のプーリーを設けておくことにより、サイロチューブの頭部近傍まで充填される改良杭造成用材料の天端に対して、砂面計を確実に落下させることができる。また、上記供給量の管理においては、計測用プーリーによるワイヤの移動量に関する計測データが、バイブロユニットを吊持する重機の操縦室の制御盤に送信され、制御盤において改良杭造成用材料の低下量(地中への供給量)が割り出されてもよいし、施工ヤード内の管理棟にある管理用コンピュータに計測データが送信され、当該管理用コンピュータにて改良杭造成用材料の低下量が割り出されてもよい。
According to this aspect, a measuring pulley is provided on the side surface of the silo tube, and a wire extending from the measuring pulley extends from an opening on the side surface of the silo tube to the inside of the silo tube, and a sand level gauge is attached to the tip thereof. As a result, the top position of the improved pile building material can be accurately measured from the amount of movement of the wire when the sand level gauge is dropped on the top surface of the improved pile building material inside the silo tube. Then, by multiplying this measurement result (the amount of change in the height of the top of the improved pile building material) by the cross-sectional area of the silo tube, the amount of decrease in the improved pile building material in the silo tube is calculated. It will be possible to specify the supply amount of materials for improving pile construction inside with high accuracy. As will be described below, in the ground improvement method according to the present invention, after the vibro unit is penetrated to a predetermined depth of the ground, the vibro unit is pulled upward by a predetermined pulling length to form a cavity created by this pulling. The material for making improved piles is filled, and the vibro unit is repeatedly returned downward by a predetermined return length shorter than the predetermined pull-out length to form improved piles. The materials for the improved pile construction will be supplied to the ground. In this construction method, each time the material for improving pile construction is repeatedly filled, the supply amount of the material for improvement pile construction to the ground is controlled according to this embodiment, thereby realizing highly accurate control of the supply amount. can do.
In the form in which a hopper is provided on the head of the silo tube and the material for making improved piles is filled in the silo tube via the hopper, an opening is provided near the head of the silo tube and a wire is provided near the opening. By providing one or more pulleys to guide the movement of the silo tube, the sand level gauge can be reliably dropped to the top of the improved pile building material that is filled up to the vicinity of the head of the silo tube. .. Further, in the management of the supply amount, the measurement data regarding the movement amount of the wire by the measurement pulley is transmitted to the control panel of the cockpit of the heavy machine that suspends the vibro unit, and the material for improving pile construction is reduced in the control panel. The amount (supply amount to the ground) may be calculated, or the measurement data is transmitted to the management computer in the management building in the construction yard, and the reduction amount of the material for improving pile construction is transmitted by the management computer. May be determined.

また、本発明によるバイブロユニットの他の態様は、前記サイロチューブの外周面から、前記バイブロツールの外周面を介して前記先端ガイドチューブの外周面に亘り、ウォータージェット供給管が取り付けられており、
前記ウォータージェット供給管の先端から前記先端ガイドチューブの外周にウォータージェットが供給されるようになっていることを特徴とする。
本態様によれば、先端ガイドチューブの外周においてウォータージェット供給管からウォータージェットが供給されることにより、例えば、N値20程度かそれ以上の硬質層が改良対象地盤に存在する場合でも、バイブロユニットの自重とウォータージェットによる破砕力の双方により、バイブロユニットを確実に貫入させることができる。
Further, in another aspect of the vibro unit according to the present invention, a water jet supply pipe is attached from the outer peripheral surface of the silo tube to the outer peripheral surface of the tip guide tube via the outer peripheral surface of the vibro tool.
The water jet is supplied from the tip of the water jet supply pipe to the outer periphery of the tip guide tube.
According to this aspect, by supplying a water jet from the water jet supply pipe on the outer periphery of the tip guide tube, for example, even when a hard layer having an N value of about 20 or more exists in the ground to be improved, the vibro unit. The vibro unit can be reliably penetrated by both its own weight and the crushing force of the water jet.

また、本発明によるバイブロユニットの他の態様は、前記サイロチューブの外周面から、前記バイブロツールの外周面を介し、前記先端ガイドチューブの外周面を介して、該先端ガイドチューブの内面に亘り、エアージェット供給管が取り付けられており、
前記エアージェット供給管の先端から前記先端ガイドチューブの内部にエアージェットが供給されるようになっていることを特徴とする。
本態様によれば、先端ガイドチューブの内部にエアージェット供給管からエアージェットが供給されることにより、サイロチューブ内にある改良杭造成用材料の地中への速やかな供給と、先端ガイドチューブの先端からバイブロツールへの土砂の逆流防止の双方を図ることができる。
In addition, another aspect of the vibro unit according to the present invention extends from the outer peripheral surface of the silo tube to the inner surface of the tip guide tube via the outer peripheral surface of the vibro tool and the outer peripheral surface of the tip guide tube. An air jet supply pipe is attached,
The air jet is supplied from the tip of the air jet supply pipe to the inside of the tip guide tube.
According to this aspect, the air jet is supplied from the air jet supply pipe to the inside of the tip guide tube, so that the material for making improved piles in the silo tube can be quickly supplied to the ground and the tip guide tube can be supplied. It is possible to prevent backflow of earth and sand from the tip to the vibro tool.

また、本発明による地盤改良装置の一態様は、
移動式の重機と、
前記重機にてワイヤを介して垂下された前記バイブロユニットと、を有することを特徴とする。
本態様によれば、三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を使用することなく、移動式クレーン等の移動式の重機にてバイブロユニットを垂下した状態で地盤改良を行うことができるため、汎用性のある重機を用いた地盤改良施工を実現でき、工費の節減を図ることができる。また、バイブロフロットによって水平振動を生じさせて改良杭を造成することから、例えばサンドコンパクションパイル工法(SCP工法)等と異なり、騒音レベルと振動レベルの双方を低いレベルに抑えることができ、環境適応性に優れた地盤改良装置となる。
Further, one aspect of the ground improvement device according to the present invention is
Mobile heavy equipment and
It is characterized by having the vibro unit suspended from the heavy machine via a wire.
According to this aspect, the ground can be improved with the vibro unit hanging down by a mobile heavy machine such as a mobile crane without using a special machine such as a three-point pile driving base machine. Ground improvement work can be realized using heavy machinery, and construction costs can be reduced. In addition, since the improved pile is created by generating horizontal vibration with the vibrof lot, it is possible to suppress both the noise level and the vibration level to a low level unlike the sand compaction pile method (SCP method), for example, and the environment. It will be a ground improvement device with excellent adaptability.

また、本発明による地盤改良方法の一態様は、
前記地盤改良装置を用いて、水平振動を発生させながら前記バイブロユニットを地盤の所定深度まで貫入させる、貫入工程と、
前記バイブロユニットを所定の引き抜き長さだけ上方に引き抜き、この引き抜きによって生じた空洞に前記先端ガイドチューブを介して前記改良杭造成用材料を充填して充填体を造成する、引き抜き充填工程と、
前記バイブロユニットを前記引き抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻し、この戻しによって前記充填体が拡径された拡径体を造成する、戻し工程と、
前記引き抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことによって所定径の改良杭を造成することを特徴とする。
Further, one aspect of the ground improvement method according to the present invention is
An intrusive step of intrusing the vibro unit to a predetermined depth of the ground while generating horizontal vibration using the ground improvement device.
A drawing filling step in which the vibro unit is pulled upward by a predetermined pulling length, and the cavity created by the pulling is filled with the improved pile building material via the tip guide tube to form a filler.
A return step of returning the vibro unit downward by a predetermined return length shorter than the pull-out length, and creating a diameter-expanded body in which the filler is expanded by this return.
It is characterized in that an improved pile having a predetermined diameter is created by repeating the drawing and filling step and the returning step.

本態様によれば、地盤の所定深度から上方に向かって、バイブロユニットを引き抜くことにより形成された空洞に改良杭造成用材料(透水性材料等)を充填しながら充填体を造成し、充填体を側方に拡径させながら拡径体を造成し、これを繰り返して拡径体を徐々に拡径させながら改良杭を造成していくことから、改良杭を所望する改良径にて造成することができる。また、所謂ボトムフィード方式の改良方法であることから、改良杭造成用材料の投入量を管理し易く、このことによって精度の高い出来形の改良杭を造成することができる。
また、地盤に水平振動を付与しながら地盤内に改良杭造成用材料を供給し、充填体を横方向に拡径させながら拡径体が造成されることから、振動方向と拡径体の造成方向(拡径方向)が一致していることにより、施工効率の高い改良方法となる。また、三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を使用することなく、移動式クレーン等でバイブロツールを垂下した状態で地盤改良を行うことができる。また、透水性材料からなる改良杭を水平振動するバイブロツールの自重で締固めながら造成することにより、地盤の密度増大と間隙水圧消散の双方を図ることが可能になる。
尚、引き抜き充填工程では、バイブロユニットの引き抜き速度や、改良杭造成用材料の充填のタイミング(バイブロユニットの引き抜きとの関係における充填のタイミング)を例えば土質条件ごとに調整しながら、先端ガイドチューブにて形成された空洞に対して十分に改良杭造成用材料が充填されるように施工するのがよい。
According to this aspect, a filler is formed while filling a cavity formed by pulling out a vibro unit upward from a predetermined depth of the ground with a material for creating an improved pile (water permeable material, etc.), and the filler is formed. To create an expanded pile while expanding the diameter to the side, and repeat this to create an improved pile while gradually expanding the diameter of the expanded body. Therefore, create an improved pile with the desired improved diameter. be able to. In addition, since it is an improved method of the so-called bottom feed method, it is easy to control the input amount of the material for making improved piles, which makes it possible to make improved piles with high accuracy.
In addition, since the material for creating improved piles is supplied into the ground while giving horizontal vibration to the ground, and the diameter-expanded body is created while the filler is expanded in the lateral direction, the vibration direction and the diameter-expanded body are created. Since the directions (diameter expansion directions) are the same, it is an improvement method with high construction efficiency. In addition, the ground can be improved with the vibro tool hanging down by a mobile crane or the like without using a special machine such as a three-point pile driving base machine. In addition, by constructing an improved pile made of a permeable material while compacting it with the weight of a vibro tool that vibrates horizontally, it is possible to both increase the density of the ground and dissipate the pore water pressure.
In the drawing and filling step, the tip guide tube is used while adjusting the pulling speed of the vibro unit and the filling timing of the material for improving pile construction (filling timing in relation to the pulling out of the vibro unit) for each soil condition, for example. It is advisable to construct the cavity so that the material for building improved piles is sufficiently filled in the cavity formed.

また、戻し工程において、引き抜き充填工程におけるバイブロユニットの引き抜き長さよりも短い戻し長さだけバイブロユニットを下方に戻すことにより、充填体を拡径させて拡径体を造成することができる。そして、充填体の造成(改良杭造成用材料の供給)とこの充填体の拡径と、これに起因する充填体の周囲の拡径体の拡径とを繰り返すことにより、拡径体を徐々に拡径させることができる。 Further, in the return step, by returning the vibro unit downward by a return length shorter than the pull-out length of the vibro unit in the pull-out filling step, the diameter of the filler can be expanded to create a diameter-expanded body. Then, by repeating the creation of the filler (supply of the material for creating the improved pile), the expansion of the diameter of the filler, and the expansion of the diameter of the expansion body around the filler due to this, the diameter expansion body is gradually expanded. Can be expanded to.

この戻し工程では、バイブロユニットの垂下状態を解除することにより、既に造成されている拡径体の内側に充填された充填体にバイブロユニットの自重を付与した際に、充填体が拡径しながら締固められることにより、バイブロユニットが下方に戻される。この戻し工程の際にもバイブロユニット(を構成するバイブロフロット)を水平振動させることにより、所定の戻し長さを確保することができ、所定径の拡径体を造成することができる。すなわち、最終的に造成される所定径の改良杭は、このように造成径が都度管理された拡径体を徐々に拡径させることによって造成される。 In this return step, by releasing the hanging state of the vibro unit, when the weight of the vibro unit is applied to the filler filled inside the already created diameter-expanding body, the filling body expands in diameter. By compaction, the vibro unit is returned downward. By horizontally vibrating the vibro unit (the vibro flot constituting the vibro unit) also during this return step, a predetermined return length can be secured and a diameter-expanded body having a predetermined diameter can be created. That is, the improved pile having a predetermined diameter finally created is created by gradually expanding the diameter of the expansion body whose diameter is controlled each time.

例えば、最初に造成される充填体の長さが1mに設定され(従って、所定の引き抜き長さを1mに設定)、バイブロユニットを例えば80cm戻すことにより(所定の戻し長さを80cmに設定)、バイブロユニット80cm分の体積が充填体の拡径に寄与して拡径体が造成される。この時の拡径体の径は、計算から正確に求められる。そして、その後も同様にバイブロユニットの例えば1mの引き抜きと、この引き抜きによって形成された空洞への透水性材料の充填、さらにバイブロユニットの例えば80cmの戻しを繰り返すことにより、都度、造成される拡径体の径が計算から正確に求められる。尚、地盤の硬軟の程度や改良杭造成用材料(例えば透水性材料)の材料種により、拡径体の拡径の程度も変化し得る。すなわち、計算によって求められる拡径体の径と実際に造成される拡径体の径に相違が生じ得る。そのため、好ましくは、施工エリアにおいて実施工に使用される改良杭造成用材料を用いた試験施工を実施し、一セットの引き抜き充填工程と戻し工程によって拡径体の拡径がどの程度になるかを確認するのが好ましい。 For example, the length of the initially constructed filler is set to 1 m (thus, the predetermined pull-out length is set to 1 m), and the vibro unit is returned, for example, 80 cm (the predetermined return length is set to 80 cm). The volume of 80 cm of the vibro unit contributes to the expansion of the diameter of the filler, and the expansion body is created. The diameter of the enlarged diameter body at this time can be accurately obtained from the calculation. After that, the diameter of the vibro unit is expanded by repeating the withdrawal of the vibro unit, for example, 1 m, the filling of the water-permeable material into the cavity formed by the withdrawal, and the return of the vibro unit, for example, 80 cm. The diameter of the body can be calculated accurately. The degree of diameter expansion of the enlarged diameter body may also change depending on the degree of hardness of the ground and the material type of the material for improving pile construction (for example, a water permeable material). That is, there may be a difference between the diameter of the enlarged diameter body obtained by calculation and the diameter of the enlarged diameter body actually created. Therefore, it is preferable to carry out a test construction using the improved pile construction material used for the construction in the construction area, and how much the diameter of the enlarged body will be expanded by one set of drawing and filling process and returning process. It is preferable to confirm.

また、本態様の地盤改良方法において、所定の引き抜き長さと所定の戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、改良杭の所定径を変化させることもできる。
この施工方法によれば、バイブロユニットの引き抜き長さと戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、バイブロユニットの引き抜きと戻しの繰り返しによって都度造成される拡径体の径も、最終的に造成される改良杭の所定径も所望に変化させることができる。
Further, in the ground improvement method of this embodiment, the predetermined diameter of the improved pile can be changed by changing either or both of the predetermined pull-out length and the predetermined return length.
According to this construction method, by changing either or both of the pull-out length and the return length of the vibro unit, the diameter of the enlarged diameter body created each time by repeating the pull-out and return of the vibro unit is also final. The predetermined diameter of the improved pile to be constructed can also be changed as desired.

また、本態様の地盤改良方法において、引き抜き充填工程と戻し工程を繰り返すことにより、最初に造成された充填体の高さ位置まで徐々に拡径された拡径体を造成していき、当該拡径体の高さ位置にて所定径の改良杭の一部を造成し、以浅の地盤内に連続した当該所定径の改良杭を造成することもできる。
この施工方法によれば、引き抜き長さと戻し長さの差分長さの累計が最初に造成された充填体の高さとなった段階で、所望する所定径の改良杭の下方部分(所定径の改良杭の一部)が造成される。最初に造成された充填体の高さが例えば1mで、引き抜き長さと戻し長さの差分長さが例えば20cmの場合、引き抜き充填工程と戻し工程のセットを5回繰り返すことにより、所望する所定径の拡径体が造成される。
Further, in the ground improvement method of this embodiment, by repeating the extraction filling step and the returning step, a diameter-expanded body gradually expanded to the height position of the initially created filler is created, and the expansion is performed. It is also possible to create a part of the improved pile having a predetermined diameter at the height position of the diameter body, and to make a continuous improved pile having the predetermined diameter in the shallower ground.
According to this construction method, when the cumulative difference length between the pull-out length and the return length reaches the height of the initially created filler, the lower part of the improved pile with the desired predetermined diameter (improvement of the predetermined diameter). A part of the pile) is created. When the height of the initially formed filler is, for example, 1 m and the difference length between the withdrawal length and the return length is, for example, 20 cm, the desired predetermined diameter is obtained by repeating the set of the withdrawal filling step and the return step 5 times. A diameter-expanded body is created.

また、引き抜き長さと戻し長さの差分長さが例えば25cmの場合は、引き抜き充填工程と戻し工程のセットを4回繰り返すことにより、所望する所定径の拡径体が造成される。そして、所望する所定径の拡径体が造成された以後は、地盤の上方に向かって、同様に引き抜き充填工程と戻し工程のセットを繰り返し行うことにより、所定径の拡径体を例えば地表面まで造成することができる。 When the difference length between the pull-out length and the return length is, for example, 25 cm, a diameter-expanded body having a desired predetermined diameter is created by repeating the set of the pull-out filling step and the return step four times. Then, after the expanded body having a desired predetermined diameter is created, the expanded body having a predetermined diameter is formed, for example, on the ground surface by repeatedly setting the drawing and filling step and the returning step toward the upper part of the ground. Can be created up to.

また、本態様の地盤改良方法において、地表から所定深度までの間に硬質層がある場合に、該硬質層をプレボーリングするプレボーリング工程をさらに有し、プレボーリング工程に続いて貫入工程を行うこともできる。
この施工方法によれば、所定深度までの間に硬質層がある場合は、この硬質層までを先行削孔機等で先行削孔し、硬質層以深にバイブロツールを案内することより、バイブロユニットを使用した引き抜き充填工程と戻し工程の繰り返しによる地盤改良方法の実施を担保することができる。
Further, in the ground improvement method of this embodiment, when there is a hard layer between the ground surface and a predetermined depth, a pre-boring step of pre-boring the hard layer is further provided, and a penetration step is performed following the pre-boring step. You can also do it.
According to this construction method, if there is a hard layer up to a predetermined depth, the vibro unit is made by pre-drilling up to this hard layer with a pre-drilling machine or the like and guiding the vibro tool to a depth deeper than the hard layer. It is possible to guarantee the implementation of the ground improvement method by repeating the drawing and filling process and the returning process using the above.

ここで、「改良杭造成用材料」としては透水性材料が適用でき、この透水性材料には、フライアッシュ、焼却灰または燃えがらからなる造粒物、砕石、スラグのいずれか一種を適用できる。
改良杭造成用材料として造粒物、砕石(リサイクル材もしくはバージン材)、もしくはスラグからなる透水性材料を使用することにより、材料に応じた固有の効果を期待することができる。まず、造粒物は、その径を所望に調整することが可能である。そして、例えば均一径の造粒物を透水性材料として使用することにより、戻し工程において、水平振動するバイブロツールが空洞に充填されている透水性材料内にスムーズに入り込み易くなる。
また、例えば砕石のリサイクル材を透水性材料に使用する場合は、砕石の再硬化性能を利用することができ、砕石が水分を吸収して再硬化することにより、硬度の高い改良杭を造成することができる。改良地盤に対して、例えば耐液状化性に加えて地耐力が要求される場合に好適な透水性材料である。
また、透水性材料として造粒物と砕石を使用し、改良杭を、中心領域にある砕石からなる耐荷体と、外周領域にある造粒物からなる排水体とを有する複合構造体として造成することもできる。この態様によれば、耐荷重性と排水性の双方に優れた改良杭を造成することができる。改良地盤に対して、例えば耐液状化性に加えて地耐力が要求される場合に、好適な構造の改良杭となる。
Here, a permeable material can be applied as the "material for making improved piles", and any one of fly ash, incinerated ash or granulated material made of burnt ash, crushed stone, and slag can be applied to the permeable material.
By using a water-permeable material made of granulated material, crushed stone (recycled material or virgin material), or slag as a material for creating improved piles, unique effects can be expected depending on the material. First, the diameter of the granulated product can be adjusted as desired. Then, for example, by using a granulated product having a uniform diameter as the permeable material, it becomes easy for the horizontally vibrating vibro tool to smoothly enter the permeable material filled in the cavity in the returning step.
Further, for example, when a recycled material of crushed stone is used as a permeable material, the re-hardening performance of the crushed stone can be utilized, and the crushed stone absorbs water and re-hardens to create an improved pile with high hardness. be able to. It is a water-permeable material suitable for improved ground, for example, when ground bearing capacity is required in addition to liquefaction resistance.
In addition, granulation and crushed stone are used as water-permeable materials, and the improved pile is constructed as a composite structure having a load-bearing body made of crushed stone in the central region and a drainage body made of granulation in the outer peripheral region. You can also do it. According to this aspect, it is possible to create an improved pile having excellent load bearing capacity and drainage property. For the improved ground, for example, when the ground bearing capacity is required in addition to the liquefaction resistance, the improved pile has a suitable structure.

本発明のバイブロユニット、地盤改良装置及び地盤改良方法によれば、所定径の改良杭を精度よく造成することができ、施工効率を向上させることができる。 According to the vibro unit, the ground improvement device, and the ground improvement method of the present invention, it is possible to accurately create an improved pile having a predetermined diameter, and it is possible to improve the construction efficiency.

実施形態に係る地盤改良装置の一例を示す装置構成図である。It is a device block diagram which shows an example of the ground improvement device which concerns on embodiment. 実施形態に係るバイブロユニットの一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the vibro unit which concerns on embodiment. 図2のIII方向矢視図であって、実施形態に係るバイブロユニットの一例を下方の地盤貫入方向から見た図である。FIG. 2 is a view taken along the line III in FIG. 2, which is a view of an example of the vibro unit according to the embodiment as viewed from the lower ground penetration direction. 実施形態に係るバイブロユニットの一例を下方斜め方向から見た斜視図である。It is a perspective view which saw an example of the vibro unit which concerns on embodiment from the downward oblique direction. 実施形態に係る地盤改良方法の一例を説明する工程図である。It is a process drawing explaining an example of the ground improvement method which concerns on embodiment. (a)、(b)、(c)ともに、造成される改良杭の実施形態を示す縦断面図である。(A), (b), and (c) are all vertical sectional views showing an embodiment of the improved pile to be created. 実施形態に係る地盤改良方法の一例をより詳細に説明する工程図であって、上段は各工程におけるバイブロツールを含むバイブロユニットと造成された改良杭の縦断面図であり、下段は上段における矢視図であって各工程において造成された改良杭の断面積を示す図である。It is a process diagram for explaining an example of the ground improvement method according to the embodiment in more detail. It is a diagram showing the cross-sectional area of the improved piles created in each process. 実機のバイブロユニットと実験で適用した模型管の側面図である。It is a side view of the vibro unit of the actual machine and the model tube applied in the experiment. 図8における実機のA-A断面図乃至C-C断面図と、模型管のa-a断面図乃至c-c断面図である。8 is a cross-sectional view taken along the line AA to CC of the actual machine in FIG. 8, and a cross-sectional view taken along the line aa to a cross-sectional view taken along line cc of the model tube. 実験設備を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the experimental equipment. 先端ガイドチューブの有効性を検証した実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which verified the effectiveness of the tip guide tube. 先端フィンの有効性を検証した実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which verified the effectiveness of the tip fin.

以下、実施形態に係るバイブロユニット、地盤改良装置及び地盤改良方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, the vibro unit, the ground improvement device, and the ground improvement method according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.

[実施形態に係る地盤改良装置及びバイブロユニット]
はじめに、図1乃至図4を参照して、実施形態に係る地盤改良装置の一例と、この地盤改良装置を形成する実施形態に係るバイブロユニットの一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る地盤改良装置の一例を示す装置構成図である。また、図2は、実施形態に係るバイブロユニットの一例を示す側面図であり、図3は、図2のIII方向矢視図であって、実施形態に係るバイブロユニットの一例を下方の地盤貫入方向から見た図であり、図4は、実施形態に係るバイブロユニットの一例を下方斜め方向から見た斜視図である。
[Ground improvement device and vibro unit according to the embodiment]
First, with reference to FIGS. 1 to 4, an example of the ground improvement device according to the embodiment and an example of the vibro unit according to the embodiment for forming the ground improvement device will be described. Here, FIG. 1 is an apparatus configuration diagram showing an example of the ground improvement apparatus according to the embodiment. Further, FIG. 2 is a side view showing an example of the vibro unit according to the embodiment, and FIG. 3 is a view taken in the direction III of FIG. 2, and an example of the vibro unit according to the embodiment is intruding into the ground below. It is a view from the direction, and FIG. 4 is a perspective view which is seen from the downward oblique direction as an example of the vibro unit according to the embodiment.

図1に示すように、地盤改良装置100は、バイブロユニット80と、バイブロユニット80とバケット85をワイヤW1にて垂下させたクローラクレーン90(重機の一例)とを有する。バイブロユニット80は、上端にホッパー17を備えたサイロチューブ10と、サイロチューブ10の下端に取り付けられているバイブロツール20とを有する。図1において、地盤貫入方向をZ0で示している。改良対象の地盤Gが硬質層を有する場合は、プレボーリングするための先行削孔機200を適用する。また、図示を省略するが、その他、土砂や砕石を運搬もしくは搬送するためのホイールローダ等が適用されてもよい。尚、以下で説明する地盤改良方法では、地盤改良深度となる所定深度までの間に硬質層が存在する地盤Gを改良対象としていることから、先行削孔機200を適用するものとして説明するが、このような硬質層が存在しない地盤を改良対象とする場合においては、先行削孔機200は不要となる。 As shown in FIG. 1, the ground improvement device 100 includes a vibro unit 80 and a crawler crane 90 (an example of a heavy machine) in which a vibro unit 80 and a bucket 85 are hung by a wire W1. The vibro unit 80 has a silo tube 10 having a hopper 17 at the upper end and a vibro tool 20 attached to the lower end of the silo tube 10. In FIG. 1, the ground penetration direction is indicated by Z0. When the ground G to be improved has a hard layer, a pre-drilling machine 200 for pre-boring is applied. Further, although not shown, a wheel loader or the like for transporting or transporting earth and sand or crushed stone may be applied. In the ground improvement method described below, since the ground G in which a hard layer exists up to a predetermined depth which is the ground improvement depth is targeted for improvement, the preceding drilling machine 200 will be applied. When the ground without such a hard layer is targeted for improvement, the preceding drilling machine 200 becomes unnecessary.

図2乃至図4に示すように、バイブロユニット80は、ケーシングパイプからなるサイロチューブ10と、サイロチューブ10の下端に取り付けられているバイブロツール20とを有し、バイブロツール20は、水平振動を発生させる偏心モータ31を内蔵したバイブロフロット30と、バイブロフロット30に併設されてサイロチューブ10に連通するフィーダー40とを有する。また、バイブロツール20の地盤貫入方向の先端には先端ガイドチューブ50が設けられ、さらに、先端ガイドチューブ50に対して、先端ガイドチューブ50の先端から地盤貫入方向に突出する先端フィン55が設けられている。尚、図2では、サイロチューブ10の途中を省略して図示しているが、サイロチューブ10を含むバイブロユニット80は、地盤改良深度となる所定深度までの長さを有している。 As shown in FIGS. 2 to 4, the vibro unit 80 has a silo tube 10 made of a casing pipe and a vibro tool 20 attached to the lower end of the silo tube 10, and the vibro tool 20 causes horizontal vibration. It has a vibrator lot 30 having a built-in eccentric motor 31 to generate the vibrator, and a feeder 40 attached to the vibrator lot 30 and communicating with the silo tube 10. Further, a tip guide tube 50 is provided at the tip of the vibro tool 20 in the ground penetration direction, and a tip fin 55 projecting from the tip of the tip guide tube 50 in the ground penetration direction is provided with respect to the tip guide tube 50. ing. Although the middle of the silo tube 10 is omitted in FIG. 2, the vibro unit 80 including the silo tube 10 has a length up to a predetermined depth which is the ground improvement depth.

バイブロフロット30にて発生される水平振動は、例えば30乃至100Hz程度の高周波振動であるのが好ましい。このような高周波の水平振動を地盤に付与することにより、一般に振動エネルギーが大きくなり、地盤内に充填された改良杭造成用材料の締固め効率を高めることができる。また、高周波振動ゆえに振動の伝播が抑制でき、周辺環境への影響をより一層低減できる。また、バイブロフロット30内に内蔵されている偏心モータ31の電流値(偏心モータ31に対する負荷の値)が地盤Gの強度に応じて増加することを利用して、施工時における偏心モータ31の電流値を読み取り、地盤性状を電流値で判定してもよい。このような電流値による判定により、改良杭の径を地盤性状に応じて変化させる方法を適用することも可能になる。 The horizontal vibration generated in the vibrof lot 30 is preferably a high frequency vibration of, for example, about 30 to 100 Hz. By applying such high-frequency horizontal vibration to the ground, the vibration energy is generally increased, and the compaction efficiency of the improved pile building material filled in the ground can be improved. In addition, because of the high frequency vibration, the propagation of vibration can be suppressed, and the influence on the surrounding environment can be further reduced. Further, by utilizing the fact that the current value (the value of the load on the eccentric motor 31) of the eccentric motor 31 built in the vibrof lot 30 increases according to the strength of the ground G, the eccentric motor 31 at the time of construction is used. The current value may be read and the ground properties may be determined by the current value. By such determination based on the current value, it is possible to apply a method of changing the diameter of the improved pile according to the ground properties.

上記形態において、例えば、バイブロユニット80を地盤Gに貫入させた際に所定の電流値に満たなかった場合は対象地盤を軟弱地盤と判定し、再度同じ箇所にてバイブロユニット80を貫入させることにより、改良杭を当初設定している所定径よりも大きな径に造成することができる。一方、バイブロユニット80を地盤Gに貫入させた際に所定の電流値以上を示す場合は対象地盤を強固な地盤と判定し、その位置で造成を中止することにより、改良杭を当初設定している所定径よりも小さな径に造成することができる。このように、例えば電流値を用いて実際の地盤性状を判定し、地盤性状に応じて改良杭の径を適宜変更することにより、対象地盤に応じた合理的かつ経済的な地盤改良を実現できる。 In the above embodiment, for example, when the vibro unit 80 is penetrated into the ground G and the current value is less than the predetermined value, the target ground is determined to be soft ground, and the vibro unit 80 is penetrated again at the same location. , The improved pile can be created with a diameter larger than the initially set predetermined diameter. On the other hand, if the vibro unit 80 shows a predetermined current value or more when it penetrates into the ground G, it is determined that the target ground is strong ground, and the construction is stopped at that position, so that the improved pile is initially set. It can be created to a diameter smaller than the predetermined diameter. In this way, for example, by determining the actual ground properties using the current value and appropriately changing the diameter of the improved pile according to the ground properties, it is possible to realize rational and economical ground improvement according to the target ground. ..

高周波(従って高出力)の偏心モータ31を適用することにより、振動エネルギーを大きくすることができ、高効率にて地盤内に充填される充填材を締固めることができる。また、従来の低周波でかつ鉛直振動を地盤に付与するSCP工法等に比べて、水平方向の高周波振動を地盤に付与しながら地盤改良を行うことから、改良域の周辺環境への影響を可及的に低減することができる。 By applying the high frequency (and therefore high output) eccentric motor 31, the vibration energy can be increased and the filler filled in the ground can be compacted with high efficiency. In addition, compared to the conventional CP method that applies low frequency and vertical vibration to the ground, the ground is improved while applying high frequency vibration in the horizontal direction to the ground, which can affect the surrounding environment of the improved area. It can be reduced.

また、地盤改良装置100は、クローラクレーン90にてバイブロユニット80を垂下した構成を有することから、SCP工法等の際に適用される地盤改良装置のように、三点式の杭打ちベースマシン等の特殊機械を構成要素としない。そのため、汎用性のある重機90を用いた地盤改良施工を実現でき、工費の節減を図ることが可能になる。 Further, since the ground improvement device 100 has a configuration in which the vibro unit 80 is hung down by the crawler crane 90, it is a special type such as a three-point pile driving base machine like the ground improvement device applied at the time of the SCP method or the like. The machine is not a component. Therefore, it is possible to realize ground improvement construction using a versatile heavy machine 90, and it is possible to reduce the construction cost.

図2に示すように、サイロチューブ10の上端11にはホッパー17が取り付けられており、ホッパー17を介して供給された改良杭造成用材料は、サイロチューブ10の内部に随時蓄えられる。サイロチューブ10の内部においては、例えばその下方に不図示の開閉蓋が設けられており、開閉蓋が閉じた状態で例えばサイロチューブ10の内部の上端付近まで改良杭造成用材料が貯留される。そして、地盤改良方法においてフィーダー40から改良杭造成用材料を地盤内に供給する際に、上記する開閉蓋が開き、サイロチューブ10に連通するフィーダー40を介して改良杭造成用材料の供給が行われる。 As shown in FIG. 2, a hopper 17 is attached to the upper end 11 of the silo tube 10, and the improved pile building material supplied via the hopper 17 is stored inside the silo tube 10 at any time. Inside the silo tube 10, for example, an opening / closing lid (not shown) is provided below the silo tube 10, and the material for improving pile construction is stored up to the vicinity of the upper end of the inside of the silo tube 10 in a state where the opening / closing lid is closed. Then, in the ground improvement method, when the material for improving pile building is supplied from the feeder 40 into the ground, the opening / closing lid is opened and the material for improving pile building is supplied via the feeder 40 communicating with the silo tube 10. Will be.

バイブロツール20の外周面には、間隔を置いて複数の回転防止翼25が取り付けられており、この回転防止翼25により、バイブロフロット30が水平振動しながらバイブロユニット80が自重にて地中に自沈していく過程において、バイブロユニット80が軸心回りに回転することが防止される。 A plurality of anti-rotation blades 25 are attached to the outer peripheral surface of the vibro tool 20 at intervals, and the anti-rotation blades 25 cause the vibro unit 80 to be underground under its own weight while the vibro flot 30 vibrates horizontally. In the process of self-sinking, the vibro unit 80 is prevented from rotating around the axis.

バイブロツール20の地盤貫入方向の先端には、フィーダー40の先端の中空の断面積よりも大断面の中空を有する先端ガイドチューブ50が設けられている。より具体的には、図3に示すように、相互に併設するフィーダー40とバイブロフロット30の平面視形状(もしくは地盤貫入方向に直行する断面形状)がトラック状であるのに対して、先端ガイドチューブ50は、フィーダー40とバイブロフロット30に対応する二つの円弧領域51,52を有している。一方の円弧領域51は、フィーダー40の中空と同程度の断面積A1を備えており、他方の円弧領域52は、バイブロフロット30の一部の断面積A2を備えており、先端ガイドチューブ50は双方の合計の断面積A3を備えている。 At the tip of the vibro tool 20 in the ground penetration direction, a tip guide tube 50 having a hollow cross section larger than the hollow cross section of the tip of the feeder 40 is provided. More specifically, as shown in FIG. 3, the planar view shape (or the cross-sectional shape perpendicular to the ground penetration direction) of the feeder 40 and the vibrof lot 30 adjacent to each other is a track shape, whereas the tip is The guide tube 50 has two arc regions 51 and 52 corresponding to the feeder 40 and the vibrof lot 30. One arc region 51 has a cross-sectional area A1 similar to that of the hollow of the feeder 40, and the other arc region 52 has a cross-sectional area A2 of a part of the vibrof lot 30 and the tip guide tube 50. Has a total cross-sectional area A3 of both.

断面形状が略八の字形(もしくは略ひょうたん形)で中空を有する鋼製の先端ガイドチューブ50が、バイブロツール20の先端に対して溶接等により固定される。より詳細には、先端ガイドチューブ50は、バイブロフロット30の一部のみを包囲せず、バイブロツール20の他の部分を包囲するようにして取り付けられる。このような取り付け態様により、先端ガイドチューブ50がバイブロフロット30の全体を包囲しないことから、バイブロフロット30の露出流域から水平振動を地盤に直接伝達しながら、改良杭造成用材料が充填される所望径(所望寸法)の空洞を確保することが可能になる。尚、先端ガイドチューブ50がバイブロツールの先端の全体を包囲する態様で取り付けられる形態であってもよい。また、先端ガイドチューブ50の断面形状には、図示例の略八の字形以外にも、トラック状、楕円形、矩形、二つの同径の円弧からなるめがね状など、様々な断面形状が適用できる。 A steel tip guide tube 50 having a substantially eight-shaped (or substantially gourd) cross section and a hollow shape is fixed to the tip of the vibro tool 20 by welding or the like. More specifically, the tip guide tube 50 is attached so as not to surround only a part of the vibro flot 30 but to surround the other part of the vibro tool 20. Due to such a mounting mode, since the tip guide tube 50 does not surround the entire vibrof lot 30, the material for improving pile construction is filled while directly transmitting the horizontal vibration from the exposed basin of the vibroflot 30 to the ground. It becomes possible to secure a cavity having a desired diameter (desired dimension). The tip guide tube 50 may be attached so as to surround the entire tip of the vibro tool. Further, as the cross-sectional shape of the tip guide tube 50, various cross-sectional shapes such as a track shape, an elliptical shape, a rectangular shape, and a glasses shape consisting of two arcs having the same diameter can be applied in addition to the substantially eight-shaped shape in the illustrated example. ..

バイブロユニット80によれば、相互に併設されたバイブロフロット30とフィーダー40とにより形成されるバイブロツール20の地盤貫入方向の先端に、フィーダー40の先端の中空の断面積A1よりも大断面の中空(断面積A3)を有する先端ガイドチューブ50が設けられていることにより、先端ガイドチューブ50にて孔壁の崩落を防止しながら、先端ガイドチューブ50の有する中空の断面積A3の空洞を地盤内に確保することができる。そして、この空洞に対して改良杭造成用材料を充填することにより、所定径の改良杭を造成することが可能になる。 According to the vibro unit 80, the tip of the vibro tool 20 formed by the vibro flots 30 and the feeder 40 adjacent to each other in the ground penetration direction has a larger cross section than the hollow cross-sectional area A1 of the tip of the feeder 40. Since the tip guide tube 50 having a hollow (cross-sectional area A3) is provided, the hollow cross-sectional area A3 cavity of the tip guide tube 50 is grounded while preventing the hole wall from collapsing with the tip guide tube 50. Can be secured within. Then, by filling the cavity with a material for creating an improved pile, it becomes possible to create an improved pile having a predetermined diameter.

図4に明瞭に示すように、先端ガイドチューブ50の先端における対向する二箇所には溝21が設けられており、鋼製の先端フィン55の一端がこれらの溝21に嵌め込まれ、溶接等によって先端ガイドチューブ50の先端(地盤貫入方向の先端)から先端フィン55が突出する態様で取り付けられている。 As is clearly shown in FIG. 4, grooves 21 are provided at two opposing positions at the tip of the tip guide tube 50, and one end of the steel tip fin 55 is fitted into these grooves 21 by welding or the like. The tip fin 55 is attached so as to protrude from the tip (tip in the ground penetration direction) of the tip guide tube 50.

先端フィン55は、厚みのある鋼板により形成され、その先端側端面において、その中央が先鋭となるように二つのテーパー面56が設けられている。尚、先端フィンは図示例以外にも、例えば二つの鋼板により形成される十字状の形態であってもよく、この形態では、例えば、十字の中央が先鋭となるように四つの端面のそれぞれにテーパー面が設けられているのが好ましい。 The tip fin 55 is formed of a thick steel plate, and two tapered surfaces 56 are provided on the tip end surface thereof so that the center thereof is sharpened. In addition to the illustrated example, the tip fin may have a cross-shaped shape formed of, for example, two steel plates. In this form, for example, each of the four end faces is sharpened so that the center of the cross is sharpened. It is preferable that a tapered surface is provided.

先端ガイドチューブ50の先端から地盤貫入方向に突出する鋼製の先端フィン55がさらに設けられていることにより、先端ガイドチューブ50を設けたことにより懸念されるバイブロユニット80の貫入性能の低下を抑制することができる。すなわち、バイブロツール20の地盤貫入方向の先端に図示する略筒状の先端ガイドチューブ50を設けたことにより、所望径の改良杭造成用材料の充填空間(空洞)を確保できる一方で、地盤貫入方向の先端には振動するバイブロフロット30ではなくて先端ガイドチューブ50が存在することにより、バイブロユニット80の貫入性能は低下し得る。 By further providing a steel tip fin 55 protruding from the tip of the tip guide tube 50 in the ground penetration direction, deterioration of the penetration performance of the vibro unit 80, which is a concern due to the provision of the tip guide tube 50, is suppressed. can do. That is, by providing the substantially cylindrical tip guide tube 50 shown at the tip of the vibro tool 20 in the ground penetration direction, it is possible to secure a filling space (cavity) for the improved pile building material having a desired diameter, while at the same time, ground penetration. The penetration performance of the vibro unit 80 may be reduced by the presence of the tip guide tube 50 instead of the vibrating vibro flot 30 at the tip in the direction.

そこで、略筒状の先端ガイドチューブ50に対して、先端ガイドチューブ50よりも地盤貫入方向に突出する先端フィン55が設けられることにより、先端フィン55の有する地盤貫入性に基づき、先端ガイドチューブ50を設けたことによるバイブロユニットの貫入性能の低下を効果的に抑制することができる。 Therefore, by providing the tip fin 55 that protrudes in the ground penetration direction from the tip guide tube 50 with respect to the substantially tubular tip guide tube 50, the tip guide tube 50 is based on the ground penetration property of the tip fin 55. It is possible to effectively suppress the deterioration of the penetration performance of the vibro unit due to the provision of.

尚、図示を省略するが、先端ガイドチューブ50の先端に先端フィン55が取り付けられていない形態のバイブロユニットであってもよい。この形態では、先端ガイドチューブ50の地盤貫入方向の先端側の端面をテーパー面に加工し(テーパー面の一端が先鋭となる)、先端ガイドチューブ50の切削性能を高めておくのがよい。 Although not shown, the vibro unit may have a form in which the tip fin 55 is not attached to the tip of the tip guide tube 50. In this embodiment, it is preferable to process the end surface of the tip guide tube 50 on the tip side in the ground penetration direction into a tapered surface (one end of the tapered surface becomes sharp) to improve the cutting performance of the tip guide tube 50.

また、図2及び図4に示すように、バイブロユニット80では、サイロチューブ10の外周面から、バイブロツール20の外周面を介して先端ガイドチューブ50の外周面に亘り、ウォータージェット供給管65が取り付けられている。図2に示すように、ウォータージェット供給管65の上端65bに対して地上にある不図示のウォータージェット供給機構からウォータージェットがZ2方向に供給され、ウォータージェット供給管65の下端65aを介して、地盤GにウォータージェットがZ3方向に供給される。図示するバイブロユニット80は、その外周面の対向位置において一対(二本)のウォータージェット供給管65を備えている。 Further, as shown in FIGS. 2 and 4, in the vibro unit 80, the water jet supply pipe 65 extends from the outer peripheral surface of the silo tube 10 to the outer peripheral surface of the tip guide tube 50 via the outer peripheral surface of the vibro tool 20. It is attached. As shown in FIG. 2, a water jet is supplied in the Z2 direction from a water jet supply mechanism (not shown) on the ground to the upper end 65b of the water jet supply pipe 65, via the lower end 65a of the water jet supply pipe 65. A water jet is supplied to the ground G in the Z3 direction. The illustrated vibro unit 80 includes a pair (two) of water jet supply pipes 65 at positions facing each other on the outer peripheral surface thereof.

先端ガイドチューブ50の外周においてウォータージェット供給管65からウォータージェットが供給されることにより、例えば、N値20程度かそれ以上の硬質層が改良対象の地盤Gに存在する場合でも、バイブロユニット80の自重とウォータージェットによる破砕力の双方により、バイブロユニット80を確実に地盤内に貫入(自沈)させることができる。 By supplying a water jet from the water jet supply pipe 65 on the outer periphery of the tip guide tube 50, for example, even when a hard layer having an N value of about 20 or more exists in the ground G to be improved, the vibro unit 80 The vibro unit 80 can be reliably penetrated (self-sunk) into the ground by both its own weight and the crushing force of the water jet.

また、図2及び図4に示すように、バイブロユニット80では、サイロチューブ10の外周面から、バイブロツール20の外周面を介し、先端ガイドチューブ50の外周面を介して、先端ガイドチューブ50の内面に亘り、エアージェット供給管67が取り付けられている。図2に示すように、エアージェット供給管67の上端67bに対して地上にある不図示のエアージェット供給機構からエアージェットがZ4方向に供給され、エアージェット供給管67の下端67aを介して、先端ガイドチューブ50の内部先端領域にエアージェットがZ5方向に供給される。図示するバイブロユニット80は、その外周面において一本のエアージェット供給管67を備えている。 Further, as shown in FIGS. 2 and 4, in the vibro unit 80, the tip guide tube 50 is connected from the outer peripheral surface of the silo tube 10 through the outer peripheral surface of the vibro tool 20 and via the outer peripheral surface of the tip guide tube 50. An air jet supply pipe 67 is attached over the inner surface. As shown in FIG. 2, an air jet is supplied in the Z4 direction from an air jet supply mechanism (not shown) on the ground to the upper end 67b of the air jet supply pipe 67, via the lower end 67a of the air jet supply pipe 67. An air jet is supplied in the Z5 direction to the inner tip region of the tip guide tube 50. The illustrated vibro unit 80 includes a single air jet supply pipe 67 on its outer peripheral surface.

エアージェット供給管67の下端67aから先端ガイドチューブ50の内部にエアージェットが供給されることにより、サイロチューブ10内にある改良杭造成用材料の地中への速やかな供給と、先端ガイドチューブ50の先端からバイブロツール20への土砂の逆流防止の双方を図ることができる。 By supplying the air jet to the inside of the tip guide tube 50 from the lower end 67a of the air jet supply pipe 67, the material for making improved piles in the silo tube 10 can be quickly supplied to the ground and the tip guide tube 50. It is possible to prevent backflow of earth and sand from the tip of the silo to the vibro tool 20.

さらに、図2に示すように、サイロチューブ10の側面には開口12が設けられ、開口12の近傍には計測用プーリー60が取り付けられている。計測用プーリー60からはワイヤW2が延び、開口12の周囲にある複数のプーリー61を介してサイロチューブ10の内部にさらに延びており、ワイヤW2の先端に砂面計62が取り付けられている。 Further, as shown in FIG. 2, an opening 12 is provided on the side surface of the silo tube 10, and a measuring pulley 60 is attached in the vicinity of the opening 12. A wire W2 extends from the measuring pulley 60 and further extends into the silo tube 10 via a plurality of pulleys 61 around the opening 12, and a sand level gauge 62 is attached to the tip of the wire W2.

図2において内部を透視して示すように、サイロチューブ10の内部には、その上端近傍まで改良杭造成用材料が随時貯留され、地盤改良方法においてフィーダー40から改良杭造成用材料を地盤内に供給する際に、サイロチューブ10に連通するフィーダー40を介して改良杭造成用材料の供給が実行されると、サイロチューブ10内に貯留されていた改良杭造成用材料(天端面TP)が下方であるZ1方向に降下する。砂面計62は改良杭造成用材料の天端面TPに落下しており、改良杭造成用材料の天端面の降下に応じて砂面計62も降下し、その際のワイヤW2の移動量が計測用プーリー60により計測される。 As shown through the inside in FIG. 2, the material for improving pile construction is stored in the silo tube 10 as needed up to the vicinity of the upper end thereof, and the material for improving pile construction is put into the ground from the feeder 40 in the ground improvement method. When the material for improving pile building is supplied via the feeder 40 communicating with the silo tube 10 at the time of supply, the material for improving pile building (top end surface TP) stored in the silo tube 10 is lowered. It descends in the Z1 direction. The sand level gauge 62 has fallen on the top surface TP of the improved pile building material, and the sand level meter 62 also drops in response to the descent of the top end surface of the improved pile building material, and the amount of movement of the wire W2 at that time is reduced. It is measured by the measuring pulley 60.

この計測結果(改良杭造成用材料の天端面TPの高さ変化量)と、サイロチューブ10の中空の断面積を乗じることにより、サイロチューブ10内における改良杭造成用材料の低下量が割り出され、地中への改良杭造成用材料の供給量を高精度に割り出すことができる。以下で説明する実施形態に係る地盤改良方法では、バイブロユニット80を地盤Gの所定深度まで貫入させた後、バイブロユニット80を所定の引き抜き長さだけ上方に引き抜き、この引き抜きによって生じた空洞に改良杭造成用材料を充填し、バイブロユニットを所定の引き抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻すことを繰り返して改良杭を造成するものであるため、一本の改良杭の造成に際して複数回の改良杭造成用材料の地中への供給が行われる。この施工方法において、繰り返される改良杭造成用材料の充填の都度、計測用プーリー60による改良杭造成用材料の地中への供給量の管理を実行することにより、当該供給量の高精度な管理を実現することができる。 By multiplying this measurement result (the amount of change in the height of the top end surface TP of the improved pile building material) and the hollow cross-sectional area of the silo tube 10, the amount of decrease in the improved pile building material in the silo tube 10 is calculated. Therefore, the supply amount of materials for improving pile construction to the ground can be determined with high accuracy. In the ground improvement method according to the embodiment described below, after the vibro unit 80 is penetrated to a predetermined depth of the ground G, the vibro unit 80 is pulled upward by a predetermined pull-out length to improve the cavity created by this pull-out. Since the improved pile is created by repeatedly filling the pile building material and returning the vibro unit downward by a predetermined return length shorter than the predetermined pull-out length, a plurality of improved piles are created. The materials for the improved pile construction will be supplied to the ground. In this construction method, each time the material for improving pile construction is repeatedly filled, the supply amount of the material for improving pile construction to the ground is controlled by the measuring pulley 60, so that the supply amount can be controlled with high accuracy. Can be realized.

図示を省略するが、重機90の操縦席には制御盤が搭載されており、この制御盤にて、バイブロフロット30の駆動制御や、計測用プーリー60から送信される計測データに基づく改良杭造成用材料の供給量の割り出し制御、ウォータージェット機構やエアージェット機構の駆動制御等の各種制御が実行される。制御盤は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disc Drive)、及びNVRAM(Non-Volatile RAM)等を有し、それらがシステムバスによりデータ通信可能に接続されている。ROMには、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。RAMは、ROMに記憶されているプログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。CPUは、RAMにロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。例えば、予め試験施工を行うことにより特定されている深度ごとの最適なウォータージェット供給量やエアージェット供給量に基づき、ウォータージェットやエアージェットの供給制御が実行される。また、計測用プーリー60から送信されてきたワイヤW2の移動量に基づいて地中へ供給された改良杭造成用材料の供給量の割り出しが実行され、割り出された供給量は制御盤に随時保存されることにより、改良杭造成用材料の供給量の高精度な管理が保証される。 Although not shown, a control panel is mounted on the cockpit of the heavy machine 90, and the control panel is used to control the drive of the vibrator lot 30 and to improve the pile based on the measurement data transmitted from the measurement pulley 60. Various controls such as indexing control of the supply amount of the material for construction and drive control of the water jet mechanism and the air jet mechanism are executed. The control panel has a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disc Drive), NVRAM (Non-Volatile RAM), etc. It is connected so that data communication is possible. The ROM stores various programs and data used by the programs. The RAM is used as a storage area for loading a program stored in the ROM and as a work area of the loaded program. The CPU realizes various functions by processing the program loaded in the RAM. For example, the supply control of the water jet or the air jet is executed based on the optimum water jet supply amount or air jet supply amount for each depth specified by performing the test construction in advance. Further, the supply amount of the improved pile construction material supplied into the ground is calculated based on the movement amount of the wire W2 transmitted from the measurement pulley 60, and the calculated supply amount is supplied to the control panel at any time. Preservation guarantees highly accurate control of the supply of materials for improved pile construction.

[実施形態に係る地盤改良方法]
次に、図5及び図6を参照して、実施形態に係る地盤改良方法の一例について説明する。ここで、図5は、実施形態に係る地盤改良方法の一例を説明する工程図である。
[Ground improvement method according to the embodiment]
Next, an example of the ground improvement method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 is a process diagram illustrating an example of the ground improvement method according to the embodiment.

図5は、実施形態に係る地盤改良方法を説明する工程図であり、図5の左図から右図に向かって一連の工程図となっている。すなわち、同じ地表位置において、その直下の地盤G内に改良杭を造成するまでの工程を、左図(工程(A))から右図(工程(G))にかけて順に示している。尚、図5における工程(B)乃至工程(G)ではクローラクレーンの図示を省略し、ワイヤW1にてバイブロユニット80が垂下されている状態のみを示している。 FIG. 5 is a process diagram for explaining the ground improvement method according to the embodiment, and is a series of process diagrams from the left diagram to the right diagram of FIG. That is, the steps from the left figure (step (A)) to the right figure (step (G)) are shown in order from the left figure (step (A)) to the right figure (step (G)) until the improved pile is constructed in the ground G immediately below the ground surface position. In steps (B) to (G) in FIG. 5, the crawler crane is not shown, and only the state in which the vibro unit 80 is suspended by the wire W1 is shown.

図5に示す改良対象の地盤Gは、表層から順に、軟弱層G1,硬質層G2,軟弱層G3乃至G5の地盤性状の異なる複数の層の積層構造を有する。そして、表層から軟弱層G5の途中レベルまでを、地盤改良深度となる所定深度h(工程(B)参照)とする。 The ground G to be improved shown in FIG. 5 has a laminated structure of a plurality of layers having different ground properties of the soft layer G1, the hard layer G2, and the soft layers G3 to G5 in order from the surface layer. Then, the area from the surface layer to the intermediate level of the soft layer G5 is defined as a predetermined depth h (see step (B)), which is the ground improvement depth.

改良対象の地盤Gが表層の軟弱層G1の下方に硬質層G2を有することから、まず、図5の工程(A)に示すように、先行削孔機200を用いて硬質層G2の下端までX1方向に、オーガーを回転させながらプレボーリングを行う(プレボーリング工程)。 Since the ground G to be improved has a hard layer G2 below the soft layer G1 on the surface layer, first, as shown in step (A) of FIG. 5, the leading drilling machine 200 is used to reach the lower end of the hard layer G2. Pre-boring is performed while rotating the auger in the X1 direction (pre-boring step).

プレボーリング工程にて硬質層G2の下端まで先行削孔した後、工程(B)に示すように、先行削孔機200を退避させ、クローラクレーン90(図1参照)にてワイヤW1を介してバイブロユニット80を垂下し、その先端のバイブロツール20を地盤G内に挿入する。そして、必要に応じてウォータージェット供給管65の先端からウォータージェットを地盤G内に吐出し、エアージェット供給管67からエアージェットを先端ガイドチューブ50内に吐出させながら、バイブロユニット80の自重にて地盤G内にバイブロユニット80をX1方向に自沈させ、バイブロユニット80を所定深度hまで貫入させる(貫入工程)。 After pre-drilling to the lower end of the hard layer G2 in the pre-boring step, the pre-drilling machine 200 is retracted as shown in step (B), and the crawler crane 90 (see FIG. 1) passes through the wire W1. The vibro unit 80 is hung down, and the vibro tool 20 at the tip thereof is inserted into the ground G. Then, if necessary, the water jet is discharged from the tip of the water jet supply pipe 65 into the ground G, and the air jet is discharged from the air jet supply pipe 67 into the tip guide tube 50 by the weight of the vibro unit 80. The vibro unit 80 is self-sunk in the ground G in the X1 direction, and the vibro unit 80 is penetrated to a predetermined depth h (penetration step).

バイブロユニット80が所定深度まで貫入した後、工程(C)に示すように、バケット85にてホッパー17に対して改良杭造成用材料である透水性材料を投入し、透水性材料をサイロチューブ10の内部に貯留させておく。そして、工程(D)に示すように、バイブロユニット80を所定の引き抜き長さh1だけ上方のX2方向に引き抜き、この引き抜きによってバイブロツール20の下方に生じた空洞に対して、フィーダー40を介し、さらに先端ガイドチューブ50を介して透水性材料を充填する。 After the vibro unit 80 has penetrated to a predetermined depth, as shown in step (C), the water permeable material, which is a material for creating improved piles, is charged into the hopper 17 in the bucket 85, and the water permeable material is used as the silo tube 10. Store inside the. Then, as shown in the step (D), the vibro unit 80 is pulled out in the X2 direction upward by a predetermined pulling length h1, and the cavity created below the vibro tool 20 by this pulling is passed through the feeder 40. Further, the water permeable material is filled through the tip guide tube 50.

このバイブロユニット80の引き抜きは、偏心モータ31を駆動させてバイブロツール20を水平方向であるY1方向に高周波振動させながら行う。このバイブロツール20の引き抜きによって形成された空洞に透水性材料が充填されることにより、充填体C1を造成する。造成された充填体C1は、図3に示す先端ガイドチューブ50の断面積A3と引き抜き長さh1を乗じてなる体積を有する。例えば、所定長さhが5m乃至10m程度の場合に、引き抜き長さh1を1m程度に設定することができる(以上、引き抜き充填工程)。尚、サイロチューブ10内の透水性材料が一定量減少した際に、都度、透水性材料がサイロチューブ10内に補給される。 The withdrawal of the vibro unit 80 is performed while driving the eccentric motor 31 and vibrating the vibro tool 20 in the horizontal Y1 direction with high frequency vibration. The filling body C1 is created by filling the cavity formed by the extraction of the vibro tool 20 with a water-permeable material. The created filler C1 has a volume obtained by multiplying the cross-sectional area A3 of the tip guide tube 50 shown in FIG. 3 by the drawing length h1. For example, when the predetermined length h is about 5 m to 10 m, the drawing length h1 can be set to about 1 m (the above is the drawing filling step). When the amount of the water-permeable material in the silo tube 10 decreases by a certain amount, the water-permeable material is replenished in the silo tube 10 each time.

断面積A3と引き抜き長さh1を乗じてなる体積を有する充填体C1が造成された後、工程(E)に示すように、バイブロユニット80を引き抜き長さh1よりも短い所定の戻し長さh2だけ下方のX3方向に戻す。このバイブロユニット80の戻しも、偏心モータ31を駆動させてバイブロツール20を水平方向であるY1方向に高周波振動させながら行う。 After the filler C1 having a volume obtained by multiplying the cross-sectional area A3 and the drawing length h1 is created, the vibro unit 80 is pulled out of the vibro unit 80 to have a predetermined return length h2 shorter than the drawing length h1 as shown in step (E). Return only to the lower X3 direction. The return of the vibro unit 80 is also performed while driving the eccentric motor 31 and vibrating the vibro tool 20 in the horizontal Y1 direction at a high frequency.

バイブロユニット80の戻しは、バイブロツール20を水平方向に高周波振動させながら、バイブロユニット80の自沈にて行う。例えば、引き抜き長さh1が1m程度に設定されている場合に、戻し長さh2を50cm乃至85cm程度に設定することができる。 The vibro unit 80 is returned by self-sinking of the vibro unit 80 while vibrating the vibro tool 20 at a high frequency in the horizontal direction. For example, when the pull-out length h1 is set to about 1 m, the return length h2 can be set to about 50 cm to 85 cm.

バイブロユニット80を引き抜き長さh1よりも短い戻し長さh2だけ下方に戻すことにより、充填体C1がバイブロユニット80の自重にて側方に押されて拡径し、拡径体C2が造成される。例えば、引き抜き長さh1が1mに設定され、戻し長さh2が80cmに設定されている場合、拡径体C2は当初の高さ1mを保持しながら、バイブロツール20が内部に押し込まれた上方80cmの高さ領域においては挿入されたバイブロツール20の体積分だけ側方に拡径し、図示例のように段状の拡径体C2が造成される。 By pulling out the vibro unit 80 and returning it downward by a return length h2 shorter than the pull-out length h1, the filler C1 is pushed sideways by the weight of the vibro unit 80 to expand its diameter, and the enlarged diameter body C2 is created. To. For example, when the pull-out length h1 is set to 1 m and the return length h2 is set to 80 cm, the diameter-expanding body C2 keeps the initial height of 1 m while the vibro tool 20 is pushed inward. In the height region of 80 cm, the volume of the inserted vibro tool 20 is expanded laterally by the volume integral, and a stepped diameter-expanded body C2 is created as shown in the illustrated example.

このように、拡径体C2は、バイブロユニット80の自重にて充填体C1が上方から押し込まれて側方に拡径しながら造成されるが、この際に、バイブロツール20が水平方向に高周波振動しながら充填体C1を押し込むことから、バイブロツール20の振動方向と拡径体C2の造成方向(拡径方向)が一致していることにより、施工効率の高い改良方法となる(以上、戻し工程)。 In this way, the expansion body C2 is formed by pushing the filler C1 from above by the weight of the vibro unit 80 and expanding the diameter laterally. At this time, the vibro tool 20 has a high frequency in the horizontal direction. Since the filler C1 is pushed in while vibrating, the vibration direction of the vibro tool 20 and the formation direction (diameter expansion direction) of the diameter expansion body C2 are the same, which is an improvement method with high construction efficiency (the above is a return method). Process).

上記する工程(C)乃至工程(E)、すなわち、透水性材料の充填準備から引き抜き充填工程、及び戻し工程までを1セットとし、このセットを図5の工程(F)のように所定回数繰り返す。この引き抜き充填工程と戻し工程の繰り返し施工の際には、バイブロツール20の水平方向であるY1方向の高周波振動は絶えず実行され、この高周波振動が地盤に付与されることにより、改良杭の上方への造成が行われる。 The above steps (C) to (E), that is, from the preparation for filling the water-permeable material to the drawing and filling step and the returning step, are set as one set, and this set is repeated a predetermined number of times as in the step (F) of FIG. .. During the repeated construction of the drawing and filling process and the returning process, high-frequency vibration in the Y1 direction, which is the horizontal direction of the vibro tool 20, is constantly executed, and this high-frequency vibration is applied to the ground to move upward of the improved pile. Is created.

工程(G)に示すように、所定径φの改良杭C5が例えば地表まで造成されることにより、改良エリアの一箇所における改良杭C5の造成が完了する。 As shown in the step (G), when the improved pile C5 having a predetermined diameter φ is formed up to the ground surface, for example, the formation of the improved pile C5 in one place of the improved area is completed.

施工エリアにおいて、所定の改良率に応じた改良ピッチにて各改良杭C5が造成されることにより、施工エリアにおいて所望する液状化強度や地耐力等を備えた改良地盤を造成することができる。 By constructing each improved pile C5 at an improved pitch according to a predetermined improvement rate in the construction area, it is possible to create an improved ground having desired liquefaction strength, bearing capacity, etc. in the construction area.

実施形態に係る地盤改良方法において、バイブロユニット80の引き抜き長さと戻し長さのいずれか一方もしくは双方を変化させることにより、バイブロユニット80の引き抜きと戻しの繰り返しによって都度造成される拡径体の径も、最終的に造成される改良杭の所定径も所望に変化させることができる。例えば、所定の引き抜き長さを1mに設定したとしても、所定の戻し長さを80cmに設定する施工と85cmに設定する施工では造成される拡径体の径が相違する。また、所定の戻し長さを80cmに設定したとしても、所定の引き抜き長さを1mに設定する施工と1.5mに設定する施工では造成される拡径体の径が相違する。従って、地盤の硬軟の程度等に応じて、最適な締固め管理が実行できるように、バイブロツール20の引き抜き長さと戻し長さを設定して所定径の改良杭を造成するのが好ましい。 In the ground improvement method according to the embodiment, the diameter of the enlarged diameter body created by repeating the pulling out and returning of the vibro unit 80 by changing either or both of the pulling out length and the returning length of the vibro unit 80. However, the predetermined diameter of the improved pile to be finally created can also be changed as desired. For example, even if the predetermined pull-out length is set to 1 m, the diameter of the enlarged diameter formed is different between the construction in which the predetermined return length is set to 80 cm and the construction in which the predetermined return length is set to 85 cm. Further, even if the predetermined return length is set to 80 cm, the diameter of the enlarged diameter formed is different between the construction in which the predetermined pull-out length is set to 1 m and the construction in which the predetermined pull-out length is set to 1.5 m. Therefore, it is preferable to set the pull-out length and the return length of the vibro tool 20 to create an improved pile having a predetermined diameter so that the optimum compaction management can be executed according to the degree of hardness and softness of the ground.

図示する地盤改良方法によれば、例えば直径800mm乃至1000mm程度の大径の改良杭を造成することが可能になる。従って、直径の上限が700mm程度の改良杭を造成するSCP工法と同程度の改良率にて改良杭を造成する場合であっても、図示する地盤改良方法では改良杭のピッチを大きくすることができ、このことによって工期短縮と工費削減を図ることが可能になる。例えば一例として、SCP工法と実施形態に係る地盤改良方法にて同程度の改良率の改良杭を造成する場合、SCP工法では1.9mピッチで改良杭を造成する必要があるのに対して、実施形態に係る地盤改良方法では2.8mピッチで改良杭を造成することができ、施工延長を約20%低減することが可能になる。 According to the illustrated ground improvement method, it is possible to create a large-diameter improved pile having a diameter of, for example, about 800 mm to 1000 mm. Therefore, even when the improved pile is constructed at the same improvement rate as the CP method for creating the improved pile with the upper limit of the diameter of about 700 mm, the pitch of the improved pile can be increased by the ground improvement method shown in the figure. This makes it possible to shorten the construction period and reduce the construction cost. For example, when the CP method and the ground improvement method according to the embodiment are used to create improved piles with the same improvement rate, the SCP method requires the improvement piles to be created at a pitch of 1.9 m. In the ground improvement method according to the embodiment, improved piles can be constructed at a pitch of 2.8 m, and the construction length can be reduced by about 20%.

また、バイブロユニット80の引き抜き長さと戻し長さを例えばそれぞれ1m、80cm等に設定することにより、これらの工程にて造成される拡径体の径は計算から正確に求められる。そして、その後も同様にバイブロユニット80の1mの引き抜きと、この引き抜きによって形成された空洞への透水性材料の充填、さらにバイブロユニット80の80cmの戻しを繰り返すことにより、都度、造成される拡径体の径が計算から正確に求められる。尤も、既述するように、図示する地盤改良方法で適用される地盤改良装置100では、バイブロユニット80に設けられている計測用プーリー60によりサイロチューブ10内の透水性材料の変動高さが精度よく計測され、この計測データに基づいて地中への透水性材料の供給量が精度よく割り出され、管理される。 Further, by setting the pull-out length and the return length of the vibro unit 80 to, for example, 1 m and 80 cm, respectively, the diameter of the enlarged diameter body created in these steps can be accurately obtained from the calculation. After that, the diameter of the vibro unit 80 is expanded by repeating the withdrawal of 1 m of the vibro unit 80, the filling of the water-permeable material into the cavity formed by this withdrawal, and the return of the vibro unit 80 with 80 cm each time. The diameter of the body can be calculated accurately. However, as described above, in the ground improvement device 100 applied by the illustrated ground improvement method, the fluctuation height of the permeable material in the silo tube 10 is accurate due to the measuring pulley 60 provided in the vibro unit 80. It is well measured, and the amount of water-permeable material supplied to the ground is accurately determined and managed based on this measurement data.

尚、地盤Gの硬軟の程度により、拡径体の拡径の程度も変化し得る。すなわち、計算によって求められる拡径体の径と実際に造成される拡径体の径に相違が生じ得る。そのため、好ましくは、施工エリアにおいて試験施工を実施し、一セットの引き抜き充填工程と戻し工程によって拡径体の拡径がどの程度になるかを確認するのが好ましい。すなわち、施工エリアにおいて所定の透水性材料を使用して試験施工を実施し、造成される拡径体の径の実測値と設計値との比率から補正係数を求めておくのがよい。 The degree of diameter expansion of the enlarged diameter body may change depending on the degree of hardness of the ground G. That is, there may be a difference between the diameter of the enlarged diameter body obtained by calculation and the diameter of the enlarged diameter body actually created. Therefore, it is preferable to carry out a test construction in the construction area and confirm how much the diameter of the enlarged diameter body is expanded by one set of drawing and filling step and returning step. That is, it is preferable to carry out a test construction using a predetermined water-permeable material in the construction area and obtain a correction coefficient from the ratio of the measured value and the design value of the diameter of the enlarged diameter body to be created.

この補正係数は、施工エリアの地盤の性状(地盤の締まり易さ、硬軟の程度等)と使用される透水性材料とによって決定され得る。また、図示例のように、施工エリアにおいて、地表から改良深度hの範囲に複数種の地層(G1乃至G5)が積層している場合は、地層G1乃至G5ごとに補正係数を求めておくのがより好ましい。実施工の際には、地層G1乃至G5ごとに改良杭の所定径(設計値)に対して地層固有の補正係数を乗じて算定された施工管理径の改良杭を造成することにより、所定深度に亘って、より一層高い精度の出来形の改良杭を造成することができる。 This correction factor can be determined by the properties of the ground in the construction area (easiness of ground tightening, degree of hardness, etc.) and the permeable material used. Further, as shown in the illustrated example, when a plurality of types of strata (G1 to G5) are laminated in the range from the ground surface to the improvement depth h in the construction area, the correction coefficient is obtained for each stratum G1 to G5. Is more preferable. At the time of implementation work, by creating an improved pile with a construction control diameter calculated by multiplying the predetermined diameter (design value) of the improved pile for each stratum G1 to G5 by the correction coefficient peculiar to the stratum, the predetermined depth It is possible to create improved piles with even higher precision.

図示例の地盤改良方法は、設計長さh3に亘って同一の所定径φの改良杭C5を造成するものであるが、各地層G1乃至G5ごとに、所定径φが異なる改良杭を造成してもよい。この場合、試験施工にて予め地層ごとに設定されている補正係数を用いて、実施工の際の各地層における施工管理径を設定し、各地層に固有の施工管理径の改良杭が積層された改良杭を造成することができる。 The ground improvement method in the illustrated example is to create an improved pile C5 with the same predetermined diameter φ over the design length h3, but an improved pile with a different predetermined diameter φ is created for each layer G1 to G5. You may. In this case, the construction control diameter in each layer at the time of implementation work is set using the correction coefficient set in advance for each stratum in the test construction, and the improved piles with the construction control diameter unique to each layer are stacked. It is possible to create improved piles.

このように、図示する地盤改良方法によれば、クローラクレーン90にてバイブロユニット80を引き抜くことにより形成された空洞に透水性材料を充填して充填体C1を造成し、バイブロツール20を水平方向に高周波振動させながらバイブロユニット80の自沈にて充填体C1を側方に拡径させて拡径体C2を造成し、これを繰り返して拡径体C1を徐々に拡径させることにより、改良杭C4を造成する。そのため、特殊機械を使用することなく、地盤の密度増大と間隙水圧消散の双方を図ることのできる改良杭C4を造成することができる。 As described above, according to the illustrated ground improvement method, the cavity formed by pulling out the vibro unit 80 with the crawler crane 90 is filled with the water-permeable material to form the filler C1, and the vibro tool 20 is placed in the horizontal direction. The diameter of the filler C1 is expanded laterally by the self-sinking of the vibro unit 80 while vibrating at high frequency to create the expansion body C2, and this is repeated to gradually expand the diameter of the expansion body C1 to improve the pile. Create C4. Therefore, it is possible to construct an improved pile C4 that can both increase the density of the ground and dissipate the pore water pressure without using a special machine.

次に、図6を参照して、使用する透水性材料に応じた改良杭について説明する。ここで、図6(a)、(b)、(c)はともに、造成される改良杭の実施形態を示す縦断面図である。 Next, with reference to FIG. 6, the improved pile according to the permeable material used will be described. Here, FIGS. 6A, 6B, and 6C are vertical cross-sectional views showing an embodiment of the improved pile to be constructed.

図6(a)は、透水性材料として、フライアッシュ、焼却灰または燃えがらからなる造粒物Zを使用した場合の改良杭を示す図である。透水性材料として造粒物Zを使用する場合は、透水性材料の径を所望に調整することが可能になる。そして、例えば均一径の造粒物Zを透水性材料として使用することにより、戻し工程において、水平振動するバイブロツール20が空洞に充填されている透水性材料内にスムーズに入り込み易くなる。 FIG. 6A is a diagram showing an improved pile when a granulated product Z made of fly ash, incinerator ash or burnt shavings is used as the water permeable material. When the granulated product Z is used as the water-permeable material, the diameter of the water-permeable material can be adjusted as desired. Then, for example, by using the granulated product Z having a uniform diameter as the water permeable material, the vibro tool 20 that vibrates horizontally easily easily enters the water permeable material filled in the cavity in the returning step.

また、造粒物ゆえにその強度を所望の強度に調整することが可能になる。また、SCP工法のように上下方向の締固めと異なり、バイブロツール20を水平方向に振動させて拡径することから、透水性材料の粒子破砕を防止することができ、良好な透水性を確保することができる。 Further, since it is a granulated product, its strength can be adjusted to a desired strength. In addition, unlike the CP method, which is compacted in the vertical direction, the vibro tool 20 is vibrated in the horizontal direction to expand its diameter, so that it is possible to prevent particle crushing of the water-permeable material and ensure good water permeability. can do.

フライアッシュからなる造粒物Zでは、例えば10N/mm程度の強度を期待することができる。また、10mm乃至40mm程度の粒径の造粒物Zを製造することができる。 In the granulated product Z made of fly ash, for example, a strength of about 10 N / mm 2 can be expected. Further, it is possible to produce a granulated product Z having a particle size of about 10 mm to 40 mm.

さらに、石炭火力発電所から大量に発生するフライアッシュ(焼却灰、燃えがら等)を造粒して地盤改良材として使用する場合、発生するフライアッシュを有効に使用することが可能になる。例えば、本態様の地盤改良方法を石炭火力発電所の敷地内における地盤改良に適用することにより、敷地内で発生する大量のフライアッシュを当該敷地内における地盤改良材として使用することができる。 Furthermore, when a large amount of fly ash (incineration ash, burnt ash, etc.) generated from a coal-fired power plant is granulated and used as a ground improvement material, the generated fly ash can be effectively used. For example, by applying the ground improvement method of this embodiment to the ground improvement in the site of a coal-fired power plant, a large amount of fly ash generated in the site can be used as a ground improvement material in the site.

一方、図6(b)は、透水性材料として砕石Sを使用した場合の改良杭を示す図である。砕石Sは、リサイクル材であってもバージン材であってもよい。透水性材料として例えばリサイクル材である砕石Sを使用する場合は、砕石Sが水分を吸収して再硬化することにより、SCP工法のように改良材料を地盤内に圧入することなく、高強度の改良杭C5を造成することができる。従って、改良された地盤に耐液状化性に加えて地耐力が要求される場合などにおいては、砕石Sを透水性材料に使用して本態様の地盤改良方法を行うのがよい。 On the other hand, FIG. 6B is a diagram showing an improved pile when crushed stone S is used as the water permeable material. The crushed stone S may be a recycled material or a virgin material. When, for example, crushed stone S, which is a recycled material, is used as the water-permeable material, the crushed stone S absorbs moisture and re-hardens, so that the improved material is not pressed into the ground as in the CP method, and the strength is high. An improved pile C5 can be created. Therefore, when the improved ground is required to have a ground strength in addition to liquefaction resistance, it is preferable to use the crushed stone S as a water-permeable material to carry out the ground improvement method of this embodiment.

一方、図6(c)は、透水性材料として造粒物Zと砕石Sの双方を使用した場合の改良杭を示す図である。造成される改良杭C5は、中心領域にある砕石Sからなる耐荷体と、外周領域にある造粒物Zからなる排水体とを有する複合構造体である。図示する改良杭C5によれば、耐荷性と排水性(耐液状化性)の双方に優れた改良杭が提供できる。例えば、液状化地盤上に高層ビル等を造成する場合等において、好適な改良杭となる。尚、図示例の他にも、透水性材料としてスラグ等を適用してもよい。 On the other hand, FIG. 6C is a diagram showing improved piles when both granulated material Z and crushed stone S are used as the water permeable material. The improved pile C5 to be constructed is a composite structure having a load-bearing body made of crushed stone S in the central region and a drainage body made of granulated material Z in the outer peripheral region. According to the illustrated improved pile C5, it is possible to provide an improved pile having excellent both load resistance and drainage resistance (liquefaction resistance). For example, it is a suitable improved pile when constructing a high-rise building or the like on liquefied ground. In addition to the illustrated examples, slag or the like may be applied as the water-permeable material.

<地盤改良方法の実施例>
次に、図7を参照して、地盤改良方法の実施例について説明する。ここで、図7は、実施形態に係る地盤改良方法の一例をより詳細に説明する工程図であって、上段は各工程におけるバイブロツールを含むバイブロユニットと造成された改良杭の縦断面図であり、下段は上段における矢視図であって各工程において造成された改良杭の断面積を示す図である。尚、図中の数値はmm単位である。
<Example of ground improvement method>
Next, an embodiment of the ground improvement method will be described with reference to FIG. 7. Here, FIG. 7 is a process diagram for explaining an example of the ground improvement method according to the embodiment in more detail, and the upper part is a vertical sectional view of a vibro unit including a vibro tool in each process and an improved pile created. The lower part is an arrow view in the upper part and shows the cross-sectional area of the improved piles created in each process. The numerical values in the figure are in millimeters.

本実施例では、引き抜き充填工程におけるバイブロユニット80(もしくはバイブロツール20)の引き抜き長さを1m(図中の1000が相当)とし、従って、造成される充填体の高さは1mであり、断面積はバイブロツール20の先端の先端ガイドチューブ50の断面積であるA3である。また、引き抜き充填工程におけるバイブロツール20の戻し長さを80cm(図中の800が相当)とし、引き抜き長さとの差分値は20cmとする(図中の200が相当)。 In this embodiment, the pull-out length of the vibro unit 80 (or vibro tool 20) in the pull-out filling step is 1 m (1000 in the figure corresponds to it), and therefore the height of the filled body to be formed is 1 m, which means that the vibro unit 80 (or the vibro tool 20) is cut off. The area is A3, which is the cross-sectional area of the tip guide tube 50 at the tip of the vibro tool 20. Further, the return length of the vibro tool 20 in the drawing and filling step is 80 cm (corresponding to 800 in the figure), and the difference value from the pulling length is 20 cm (corresponding to 200 in the figure).

図7の工程(A)は貫入工程であり、表層から所定深度hまでバイブロツール20を貫入させる。次いで、工程(B)において、バイブロツール20を1m引き抜くことによって高さ1mの空洞を形成させ、バイブロツール20のフィーダー40から先端ガイドチューブ50を介して透水性材料をこの空洞に充填することにより、断面積A3で高さ1mの充填体P1が造成される。 The step (A) in FIG. 7 is a penetration step, in which the vibro tool 20 is penetrated from the surface layer to a predetermined depth h. Next, in step (B), a cavity having a height of 1 m is formed by pulling out the vibro tool 20 by 1 m, and the cavity is filled with a water-permeable material from the feeder 40 of the vibro tool 20 via the tip guide tube 50. , A filler P1 having a cross-sectional area A3 and a height of 1 m is created.

次に、工程(C)において、バイブロツール20を水平方向に高周波振動させながら80cm下方に戻すことにより、バイブロツール20の水平振動とバイブロユニット80の自重にて高さ80cm分の体積を充填体P1内に埋設する。この施工により、当初の充填体P1の高さ1mを維持しながら、バイブロツール20の80cm高さ相当の体積分だけ充填体P1が側方に拡径し、断面積A4の拡径体P1'が造成される。 Next, in the step (C), the vibro tool 20 is vibrated at a high frequency in the horizontal direction and returned 80 cm downward to fill a volume of 80 cm in height due to the horizontal vibration of the vibro tool 20 and the weight of the vibro unit 80. It will be buried in P1. By this construction, while maintaining the original height of the filler P1 of 1 m, the filler P1 expands laterally by the volume equivalent to the height of 80 cm of the vibro tool 20, and the diameter-expanded body P1'with a cross-sectional area A4. Is created.

すなわち、本実施例では、バイブロツール20を充填体P1内に所定の戻し長さだけ戻した際に、このバイブロツール20が充填体P1内に埋め込まれた分の体積が、充填体P1を側方に拡径させる体積増分に充てられるものとして拡径体P1'の断面積を算定するものである。尚、実際には、充填体P1の高さ(図示例では1m)に対して、拡径体P1'の高さが1m以上になる(すなわち、高さ方向にも拡大する)ことも想定されるが、縦横二方向に拡大するとした場合は計算が煩雑になることから、本実施例では横方向の拡径にのみバイブロツール20の戻し分の体積が寄与するものとする。 That is, in this embodiment, when the vibro tool 20 is returned to the filler P1 by a predetermined return length, the volume of the vibro tool 20 embedded in the filler P1 is on the side of the filler P1. The cross-sectional area of the diameter-expanding body P1'is calculated as being allocated to the volume increment to expand the diameter. In reality, it is assumed that the height of the enlarged diameter P1'is 1 m or more (that is, it also expands in the height direction) with respect to the height of the filler P1 (1 m in the illustrated example). However, if it is expanded in two vertical and horizontal directions, the calculation becomes complicated. Therefore, in this embodiment, it is assumed that the volume of the returned portion of the vibro tool 20 contributes only to the expansion in the horizontal direction.

工程(C)において、拡径体P1'の断面積(図中のドーナツ状の部分の断面積)は、地盤性状と透水性材料による補正係数を加味して設定されるのがよい。この補正係数は、施工エリアにおいて、実施工にて使用される透水性材料を用いた試験施工を行うことにより、実際の拡径体の断面積を計測し、設計値と実測値の比率を求めること等により設定される。この補正係数は、地盤性状によっても使用する透水性材料によっても変化し得ることから、施工エリアの地盤と使用する透水性材料の組み合わせによって一義的に設定される。そして、より詳細には、図5に示すように複数の地層が積層している地盤の場合には、試験施工にて地層ごとに拡径体の断面積を計測し、地層ごとの補正係数を特定しておくのが好ましい。地層ごとに、固有の補正係数に応じた施工管理径を算定しておき、この施工管理径に基づいて改良杭を造成することにより、地盤性状の異なる多層地盤においても所望径の改良杭を高い出来形の下で造成することができる。尚、試験施工を実施せず、従って補正係数を使用せずに拡径体の断面積を算定してもよい。 In the step (C), the cross-sectional area of the enlarged diameter P1'(the cross-sectional area of the donut-shaped portion in the drawing) is preferably set in consideration of the ground properties and the correction coefficient due to the water-permeable material. For this correction coefficient, the cross-sectional area of the actual diameter-expanded body is measured by performing a test construction using the permeable material used in the construction work in the construction area, and the ratio between the design value and the measured value is obtained. It is set by things such as. Since this correction coefficient can change depending on the ground properties and the permeable material used, it is uniquely set by the combination of the ground in the construction area and the permeable material used. More specifically, in the case of a ground in which a plurality of strata are laminated as shown in FIG. 5, the cross-sectional area of the enlarged diameter body is measured for each stratum in the test construction, and the correction coefficient for each stratum is calculated. It is preferable to specify it. By calculating the construction management diameter according to the unique correction coefficient for each stratum and creating improved piles based on this construction management diameter, the improved piles with the desired diameter can be increased even in multi-layered ground with different ground properties. It can be created under the finished product. It should be noted that the cross-sectional area of the enlarged diameter body may be calculated without performing the test construction and therefore without using the correction coefficient.

次に、工程(D)において、バイブロツール20を1m引き抜くことによって高さ1mの空洞を形成させ、バイブロツール20のフィーダー40を介し、先端ガイドチューブ50を介して透水性材料をこの空洞に充填することにより、拡径体P1'のドーナツ状部分の内側において、断面積A3で高さ1mの充填体P2が造成される。ここで、所定深度hから充填体P2の上端までの高さは1.2mとなる。 Next, in the step (D), a cavity having a height of 1 m is formed by pulling out the vibro tool 20 by 1 m, and the water-permeable material is filled in the cavity via the feeder 40 of the vibro tool 20 and the tip guide tube 50. By doing so, a filler P2 having a cross-sectional area A3 and a height of 1 m is formed inside the donut-shaped portion of the enlarged diameter body P1'. Here, the height from the predetermined depth h to the upper end of the filler P2 is 1.2 m.

次に、工程(E)において、バイブロツール20を水平方向に高周波振動させながら80cm下方に戻すことにより、バイブロツール20の水平振動とバイブロユニット80の自重にて高さ80cm分の体積を充填体P2内に埋設する。この施工により、当初の充填体P2の高さ1.2mを維持しながら、バイブロツール20の80cm高さ相当の体積分だけ充填体P2が側方に拡径して拡径体P2'が造成されることにより、その外側の拡径体P1'が外側に押し出される。そして、工程(F)にて空洞に断面積A3で高さ1mの充填体P3が造成されることにより、断面積A5の拡径体P1'と拡径体P2'と充填体P3のユニット体が造成される。以後、これらの工程を繰り返して、バイブロツール20の1mの引き抜きと、空洞への充填体の造成、及びバイブロツール20の80cmの戻しによる拡径体の造成を繰り返すことにより、所望径でかつ所望長さの改良杭が造成される。 Next, in the step (E), the vibro tool 20 is vibrated at a high frequency in the horizontal direction and returned 80 cm downward to fill a volume of 80 cm in height due to the horizontal vibration of the vibro tool 20 and the weight of the vibro unit 80. It will be buried in P2. By this construction, while maintaining the original height of 1.2 m of the filler P2, the filler P2 is expanded laterally by the volume equivalent to the height of 80 cm of the vibro tool 20, and the enlarged diameter P2'is created. By doing so, the outer diameter expander P1'is pushed out. Then, in the step (F), a filler P3 having a cross-sectional area A3 and a height of 1 m is created in the cavity, so that the expanded body P1', the expanded body P2'and the filler P3 having the cross-sectional area A5 are united. Is created. After that, by repeating these steps, 1 m of the vibro tool 20 is pulled out, a filler is formed in the cavity, and an enlarged diameter body is formed by returning the vibro tool 20 to 80 cm, so that the diameter is desired and desired. An improved pile of length is created.

[先端ガイドチューブの有効性検証実験]
本発明者等は、先端ガイドチューブの有効性を検証するための土槽締固め実験を行った。図8には、実機のバイブロユニットと、実験で適用した模型管の側面図を示しており、図9には、図8における実機のA-A断面図乃至C-C断面図と、模型管のa-a断面図乃至c-c断面図を示している。さらに、図10には、実験設備を写真図として示している。
[Effectiveness verification experiment of tip guide tube]
The present inventors conducted a soil tank compaction experiment to verify the effectiveness of the tip guide tube. FIG. 8 shows a side view of the vibro unit of the actual machine and the model tube applied in the experiment, and FIG. 9 shows the AA to CC cross-sectional views of the actual machine and the model tube in FIG. The aa cross-sectional view to the cc cross-sectional view of the above is shown. Further, FIG. 10 shows the experimental equipment as a photographic diagram.

本実験では、図8の左図に示す実機を模擬するべく、図8の右図に示す模型管を作成した。模型管の形状は、中詰材落下の様子を観察するために半割り状の断面形状としている。また、実機は、中央にあるモータの上部において内部構造が変化していることから、模型管も実機の構造を可能な限り再現した。模型管の全長は実験棟の天井高や作業性を考慮し4mを上限とした。また、調達可能な中詰材の粒径も鑑み、模型管の縮尺は1/2スケールとした。模型管においては、先端ガイドチューブを備えているものを実施例とし、先端ガイドチューブを備えていないものを比較例としている。 In this experiment, a model tube shown in the right figure of FIG. 8 was created in order to simulate the actual machine shown in the left figure of FIG. The shape of the model tube is a half-split cross-sectional shape in order to observe the state of the filling material falling. In addition, since the internal structure of the actual machine has changed at the upper part of the motor in the center, the model tube also reproduced the structure of the actual machine as much as possible. The total length of the model tube was set to 4 m as the upper limit in consideration of the ceiling height and workability of the experimental building. In addition, the scale of the model tube was set to 1/2 scale in consideration of the particle size of the filling material that can be procured. In the model tube, the one provided with the tip guide tube is used as an example, and the one without the tip guide tube is used as a comparative example.

図10に示す実験設備を作成し、本実験では、土槽ピット内に木製の土槽を設置し、実施例及び比較例の各模型管を据え付けた状態で水を張り、山砂を静かに投入して飽和地盤を製作した。土槽前面はアクリル製とし、地盤の様子と半割り模型管の内部が観察できる機構にした。本実験において、模型管の上下動はボーリングマシンを使用することにより行った。実験結果を図11に示す。 The experimental equipment shown in FIG. 10 was created, and in this experiment, a wooden clay tank was installed in the clay tank pit, water was filled with the model pipes of the examples and comparative examples installed, and the mountain sand was quietly filled. It was thrown in to produce saturated ground. The front of the clay tank is made of acrylic, and the mechanism is such that the state of the ground and the inside of the half-split model tube can be observed. In this experiment, the vertical movement of the model tube was performed by using a boring machine. The experimental results are shown in FIG.

図11において、各数値の単位はcmである。図11のXZ平面の広がりを示す左図においては、先端ガイドチューブを模擬する実施例の下端のVP200管を示しており、この幅15.8cmをグラフ上に示している。 In FIG. 11, the unit of each numerical value is cm. In the left figure showing the spread of the XZ plane of FIG. 11, the VP200 tube at the lower end of the embodiment simulating the tip guide tube is shown, and the width of 15.8 cm is shown on the graph.

実験の都合上、実施例と比較例において、図11の右図で示す模型管の引き抜き長さと戻し長さは相違しており、図11の左図及び中央図の実験結果における造成深度も相違しているが、実施例と比較例の引き抜き長さの目標値はいずれも、初期段階で50cm、その後は20cmとしている。 For the convenience of the experiment, the pull-out length and the return length of the model tube shown in the right figure of FIG. 11 are different between the example and the comparative example, and the construction depths in the experimental results in the left figure and the center figure of FIG. 11 are also different. However, the target values for the pull-out lengths of the examples and the comparative examples are both 50 cm at the initial stage and 20 cm thereafter.

本実験結果における実施例と比較例の比較においては、例えば、左図の比較例と実施例の双方の深度方向における出来形の幅を比較することにより、双方の相違が理解し易い。すなわち、図11の左図において、比較例の出来形では、下方の幅が上方に比べて狭くなっており、下方において十分な径の造成杭が造成できていないことが分かる。例えば、最下端の深度-120cmにおける比較例の幅は10cm程度であるのに対して、最上端の深度-14cm程度における比較例の幅は35cm程度となっており、出来形の幅に分布がある。 In the comparison between the example and the comparative example in the experimental results, for example, by comparing the width of the finished product in the depth direction of both the comparative example and the example in the left figure, the difference between the two can be easily understood. That is, in the left figure of FIG. 11, it can be seen that in the finished form of the comparative example, the width of the lower part is narrower than that of the upper part, and the created pile having a sufficient diameter cannot be created in the lower part. For example, the width of the comparative example at the lowermost depth of -120 cm is about 10 cm, while the width of the comparative example at the uppermost depth of about -14 cm is about 35 cm, and the distribution is distributed in the width of the finished product. be.

これに対して、実施例の出来形は、下端(深度-160cm程度)から上端(深度-40cm程度)に亘り、20cm程度のほぼ均一な幅の出来形となっており、下方においても十分な径の造成杭が造成できていることが実証されている。 On the other hand, the finished shape of the embodiment has an almost uniform width of about 20 cm from the lower end (depth of about -160 cm) to the upper end (depth of about -40 cm), and is sufficient even below. It has been proved that a pile with a diameter has been created.

本実験より、バイブロツールの先端に対して、フィーダーの中空よりも大断面の中空を備える先端ガイドチューブを取り付けることにより、先端ガイドチューブの有する中空の断面積の空洞を地盤内に確保することができ、確保された空洞に改良杭造成用材料を充填することにより、所望径の造成杭を造成できることが実証されている。 From this experiment, it is possible to secure a cavity with a hollow cross-sectional area of the tip guide tube in the ground by attaching a tip guide tube having a hollow with a larger cross section than the hollow of the feeder to the tip of the vibro tool. It has been demonstrated that a pile with a desired diameter can be created by filling the secured cavity with a material for creating improved piles.

[先端フィンの有効性検証実験]
次に、本発明者等は、先端フィンの有効性を検証するための締固め実験を行った。本実験では、原地盤に対して、図1に示す地盤改良装置(先端ガイドチューブ50の先端に先端フィン55が取り付けられている装置で、以下、実施例とする)と、図1に示す地盤改良装置から先端フィンを取り除いた装置(参考例)とを用いて、それぞれ造成杭を造成し、深度方向に1m分の造成を行うまでの時間を測定し、比較したものである。
[Effectiveness verification experiment of tip fin]
Next, the present inventors conducted a compaction experiment for verifying the effectiveness of the tip fin. In this experiment, the ground improvement device shown in FIG. 1 (a device in which the tip fin 55 is attached to the tip of the tip guide tube 50, hereinafter referred to as an embodiment) and the ground shown in FIG. 1 are used for the original ground. Using a device (reference example) in which the tip fins were removed from the improved device, each pile was created, and the time required to create 1 m in the depth direction was measured and compared.

本実験では、改良体の造成に当たり、1m引き上げ、0.75m戻すことにより、0.25mの造成を行うことを1ステップとし、これを複数ステップ行っている。実験結果を図12に示す。 In this experiment, in creating the improved body, one step is to create 0.25 m by pulling up 1 m and returning 0.75 m, and this is performed in a plurality of steps. The experimental results are shown in FIG.

図12では、GL-14m乃至GL-13mの1m区間を抽出して、実施例と参考例の深度方向に1m分の造成を行うまでの時間を測定している。図12より、参考例の所要時間が1分21秒であったのに対して、実施例の所要時間が1分10秒であり、先端ガイドチューブの先端に先端フィンを設けることにより、15%程度の施工時間短縮が図れることが実証されている。従って、バイブロツール20の先端に先端ガイドチューブ50を取り付けるとともに、先端ガイドチューブ50の先端に先端フィン55を取り付けることにより、所望径の改良杭を効率的に造成できることが分かる。 In FIG. 12, a 1 m section of GL-14 m to GL-13 m is extracted, and the time required to create 1 m in the depth direction of Examples and Reference Examples is measured. From FIG. 12, the required time of the reference example was 1 minute and 21 seconds, whereas the required time of the embodiment was 1 minute and 10 seconds. By providing the tip fin at the tip of the tip guide tube, 15%. It has been demonstrated that the construction time can be shortened to some extent. Therefore, it can be seen that an improved pile having a desired diameter can be efficiently created by attaching the tip guide tube 50 to the tip of the vibro tool 20 and attaching the tip fin 55 to the tip of the tip guide tube 50.

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that the configuration or the like described in the above embodiment may be another embodiment in which other components are combined, and the present invention is not limited to the configuration shown here. .. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.

10:サイロチューブ
11:上端
12:開口
17:ホッパー
20:バイブロツール
21:溝
25:回転防止翼
30:バイブロフロット
31:偏心モータ
40:フィーダー
41:充填口
50:先端ガイドチューブ
55:先端フィン
56:テーパー面
60:計測用プーリー
61:プーリー
62:砂面計
65:ウォータージェット供給管
67:エアージェット供給管
80:バイブロユニット
85:バケット
90:クローラクレーン(重機)
100:地盤改良装置
200:先行削孔機
G:地盤
C1:充填体
C2、C4:拡径体
C5:改良杭
Z:造粒物
S:砕石
W1,W2:ワイヤ
10: Silot tube 11: Upper end 12: Opening 17: Hopper 20: Vibro tool 21: Groove 25: Anti-rotation wing 30: Vibro crane 31: Eccentric motor 40: Feeder 41: Filling port 50: Tip guide tube 55: Tip fin 56: Tapered surface 60: Measuring pulley 61: Pulley 62: Sand level gauge 65: Water jet supply pipe 67: Air jet supply pipe 80: Vibrator unit 85: Bucket 90: Crawler crane (heavy equipment)
100: Ground improvement device 200: Preceding drilling machine G: Ground C1: Filler C2, C4: Diameter expander C5: Improved pile Z: Granulation S: Crushed stone W1, W2: Wire

Claims (7)

改良杭造成用材料が供給されるサイロチューブと、
前記サイロチューブの一端に取り付けられているバイブロツールと、を有するバイブロユニットであって、
前記バイブロツールは、
水平振動を発生させるバイブロフロットと、該バイブロフロットに併設されて前記サイロチューブに連通するフィーダーとを備え、
前記バイブロツールの地盤貫入方向の先端において、前記フィーダーの先端の中空の断面積よりも大断面の中空を有する先端ガイドチューブが設けられていることを特徴とする、バイブロユニット。
Silo tubes to which materials for improving pile construction are supplied, and
A vibro unit having a vibro tool attached to one end of the silo tube.
The vibro tool is
It is equipped with a vibro flot that generates horizontal vibration and a feeder that is attached to the vibro flot and communicates with the silo tube.
A vibro unit, characterized in that a tip guide tube having a hollow cross section larger than the hollow cross section of the tip of the feeder is provided at the tip of the vibro tool in the ground penetration direction.
前記先端ガイドチューブに対して、該先端ガイドチューブの先端から地盤貫入方向に突出する先端フィンが設けられていることを特徴とする、請求項1に記載のバイブロユニット。 The vibro unit according to claim 1, wherein the tip guide tube is provided with a tip fin protruding from the tip of the tip guide tube in the ground penetration direction. 前記サイロチューブの側面に開口と計測用プーリーが設けられ、該計測用プーリーから延びるワイヤが該開口を介して該サイロチューブの内部に延び、該ワイヤの先端に砂面計が取り付けられており、
前記サイロチューブの内部にある前記改良杭造成用材料の天端面に前記砂面計が落下され、その際の前記ワイヤの移動量が前記計測用プーリーにて計測されることにより、前記改良杭造成用材料の地中への供給量が管理されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のバイブロユニット。
An opening and a measuring pulley are provided on the side surface of the silo tube, a wire extending from the measuring pulley extends into the inside of the silo tube through the opening, and a sand level gauge is attached to the tip of the wire.
The sand level gauge is dropped on the top surface of the improved pile building material inside the silo tube, and the amount of movement of the wire at that time is measured by the measuring pulley to build the improved pile. The vibro unit according to claim 1 or 2, wherein the supply amount of the material to the ground is controlled.
前記サイロチューブの外周面から、前記バイブロツールの外周面を介して前記先端ガイドチューブの外周面に亘り、ウォータージェット供給管が取り付けられており、
前記ウォータージェット供給管の先端から前記先端ガイドチューブの外周にウォータージェットが供給されるようになっていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のバイブロユニット。
A water jet supply pipe is attached from the outer peripheral surface of the silo tube to the outer peripheral surface of the tip guide tube via the outer peripheral surface of the vibro tool.
The vibro unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the water jet is supplied from the tip of the water jet supply pipe to the outer periphery of the tip guide tube.
前記サイロチューブの外周面から、前記バイブロツールの外周面を介し、前記先端ガイドチューブの外周面を介して、該先端ガイドチューブの内面に亘り、エアージェット供給管が取り付けられており、
前記エアージェット供給管の先端から前記先端ガイドチューブの内部にエアージェットが供給されるようになっていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のバイブロユニット。
An air jet supply pipe is attached from the outer peripheral surface of the silo tube to the inner surface of the tip guide tube via the outer peripheral surface of the vibro tool and the outer peripheral surface of the tip guide tube.
The vibro unit according to any one of claims 1 to 4, wherein an air jet is supplied from the tip of the air jet supply pipe to the inside of the tip guide tube.
移動式の重機と、
前記重機にてワイヤを介して垂下された請求項1乃至5のいずれか一項に記載のバイブロユニットと、を有することを特徴とする、地盤改良装置。
Mobile heavy equipment and
The ground improvement device comprising the vibro unit according to any one of claims 1 to 5, which is suspended from the heavy machine via a wire.
請求項6に記載の地盤改良装置を用いて、水平振動を発生させながら前記バイブロユニットを地盤の所定深度まで貫入させる、貫入工程と、
前記バイブロユニットを所定の引き抜き長さだけ上方に引き抜き、この引き抜きによって生じた空洞に前記先端ガイドチューブを介して前記改良杭造成用材料を充填して充填体を造成する、引き抜き充填工程と、
前記バイブロユニットを前記引き抜き長さよりも短い所定の戻し長さだけ下方に戻し、この戻しによって前記充填体が拡径された拡径体を造成する、戻し工程と、
前記引き抜き充填工程と前記戻し工程を繰り返すことによって所定径の改良杭を造成することを特徴とする、地盤改良方法。
A penetration step of penetrating the vibro unit to a predetermined depth of the ground while generating horizontal vibration by using the ground improvement device according to claim 6.
A drawing filling step in which the vibro unit is pulled upward by a predetermined pulling length, and the cavity created by the pulling is filled with the improved pile building material via the tip guide tube to form a filler.
A return step of returning the vibro unit downward by a predetermined return length shorter than the pull-out length, and creating a diameter-expanded body in which the filler is expanded by this return.
A ground improvement method, characterized in that an improved pile having a predetermined diameter is created by repeating the drawing and filling step and the returning step.
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