JP2632912B2 - 砂質地盤の振動締固め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、軟弱な砂質地盤上にビルディング等の構
造物を構築するに際し、予め当該軟弱な砂質地盤を振動
締固めにより改良する装置の構造の技術分野に属する。

〈発明の概要〉 而して、この出願の発明は改良すべき軟弱な砂質地盤
上に搬入されたクローラクレーン等の重機にショックア
ブソーバーを介して吊設された棒状体が、該棒状体に垂
直方向の縦振動を付与するバイブロハンマーを有すると
共に、砂質地盤に対し水平方向の横振動を付与する水平
振動体を中途部に装備している砂質地盤の振動締固め装
置に関する発明であり、特に、該棒状体が軸方向所定数
複数の水平振動体ユニットの連結体により構成され、
又、棒状体の軸方向に沿う締固め用フインがその外側面
に周方向所定ピッチで所定数複数枚固設され、各水平振
動体ユニットには棒状体の回転ロッドに水平偏心体を設
けられている砂質地盤の振動締固め装置に係る発明であ
る。

〈従来の技術〉 周知の如く、我が国は島国であり、有効な国土は著し
く狭隘であるために、農耕地以外のビルディングや鉄塔
等の構造物を構築する有効領域は相対的に著しく狭く、
そのため、本来的には構築用には適さない軟弱地盤に対
する地盤改良技術が早くから開発され、例えば、サンド
ドレーン工法やケミコパイル工法、薬液注入工法等種々
の改良技術が研究開発されてきた。

而して、これらの地盤改良技術は軟弱地盤内の高含水
率の地下水を排出したり、注入薬液による化学反応によ
り凝固させたりする技術であるが、含水率が低く粒子間
隙の大きな砂質地盤においては、当該砂質地盤に対し人
工適に振動エネルギーを付与して粒子間隙を狭くする所
謂バイブロフロット式等の振動締固め工法が開発されて
実用化されてはいる。

而して、かかる砂質地盤に対するバイブロフロット式
の振動締固め工法は、大別してロッドの砂質地盤に対す
る貫入に際し、ジェット水により砂質地盤を削孔し、該
削孔に砂利等を投入し、該砂利等と砂質地盤とに同時に
ロッド先端にてバイブロフロットにより水平振動を付与
して締め固める工法と、ロッドの上部にバイブロハンマ
ーを設けて該バイブロハンマーの縦振動を砂質地盤中に
貫入したロッドに伝達させて、バイブロフロットによる
水平振動との振動エネルギーにより砂質地盤を締め固め
るようにした工法との２工法がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前者はジェット水を用いて削孔を行
い、砂利等と砂質地盤とを同時に締め固めるという関係
上、改良深度が8m程度と限界がある欠点があり、又、後
者に於いてはロッド先端にてバイブロフロットにより水
平振動を付与して少しづつ締め固めながら下方より順次
上方へ所定ピッチづつ昇降させて締固め領域を移しなが
ら重ねていくというプロセスをとるために、著しく工期
が長くなり、コスト的に高くつくという不利点があるう
えに、長期間の施工から全期間の施工精度の管理が著し
く煩瑣であるというデメリットがあった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくバイブ
ロハンマーにより貫入可能な範囲の砂質地盤であれば、
その深度に関係なく確実に振動締固めが可能であり、必
要に応じてはジェット水の併用も可能にして工期を短縮
し、低コストで高精度に施工を管理することが出来るよ
うにして建設産業における地盤改良技術利用分野に益す
る優れた砂質地盤の振動締固め装置を提供せんとするも
のである。

〈課題を解決するための手段〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、重機に
ショックアブソーバーを介して吊設された棒状体がその
上部にバイブロハンマーを装備すると共に中途部に砂質
地盤に対する水平振動体を具備している砂質地盤の振動
締固め装置において、上記棒状体がその軸方向複数の水
平振動体ユニットの連結体から成り、而して各水平振動
体ユニットにはその回転ロッドに水平偏心体が各々周方
向同一位相位置に付設されている砂質地盤の振動締固め
装置であって、その実施態様として上記各水平振動体ユ
ニットの回転ロッド相互が同芯状に連結されると共に１
つの駆動源により回転されるようにされ、又、重機にシ
ョックアブソーバーを介して吊設された棒状体がその上
部にバイブロハンマーを装備すると共に砂質地盤に対す
る水平振動体を具備している砂質地盤の振動締固め装置
において、上記棒状体がその軸方向複数の水平振動体ユ
ニットの連結体から成り、該各水平振動体ユニットには
軸方向に直線的に沿う締固め用フインを周方向所定ピッ
チで複数枚固設され、而して各水平振動体ユニットには
その同一軸心の回転ロッドに水平偏心体が各々同一方向
同一位相位置に付設されている砂質地盤の振動締固め装
置ともし、その実施態様としては上記締固め用フインが
軸方向に１枚づつ周方向に複数枚付設されているように
し、又、上記締固め用フインが水平振動体ユニットごと
に別体に形成されているようにした技術的手段を講じた
ものである。

〈作 用〉 而して、振動締固め対象の軟弱砂質地盤にクローラク
レーン等の重機を搬入し、該重機により棒状体を吊設
し、該棒状体の上部に設けられたバイブロハンマーによ
り該棒状体を当該軟弱砂質地盤に貫入して削孔され、そ
の際、該棒状体の先端には尖頭金物が付与されて硬質地
盤の削孔が可及的速やかに行われるようにし、所定深度
に貫入がなされた後は該棒状体を構成している軸方向所
定数複数段に連結固定された各水平振動体ユニットの回
転ロッドが上部の１つの駆動源の油圧モータや電動モー
タ等により回転され、各水平振動体ユニット内の水平偏
心体が一体随伴内に回転することにより、各水平振動体
ユニットに水平振動を付与することにより棒状体全体が
上部から先端に亘って所定に水平振動し、それにより当
該砂質地盤は棒状体全体により振動締固めを付与され、
その際、バイブロハンマーによる縦振動と水平偏心体に
よる水平振動が加味されて確実に振動締固め精度が向上
し、所定の締固めが終了すると、重機により棒状体が上
昇されて砂質地盤から引き抜かれ、振動締固めによる陥
没が生じた場合には、棒状体が引き抜かれた部分にドー
ザ等により補給砂が充填されて、再度上述振動締固めを
行うことにより軟弱な砂質地盤が確実に、且つ、工期を
短縮して高精度、且つ、均一精度に締固めすることが出
来るものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の１実施例を図面に基づいて説
明すれば以下の通りである。

第１、２図に示す態様に於て、１はこの出願の発明の
要旨の中心を成す振動締固め装置であり、改良される所
定の砂質地盤２に貫入される重機としてのクローラクレ
ーン３のビーム４の先端から、ワイヤ５、ショックアブ
ソーバー６を介して吊設されて砂質地盤２に対する所定
の振動締固め作業をするようにされている。

而して、当該第１、２図に示す様に、振動締固め装置
１の中心を成す棒状体７は、ショックアブソーバー６に
対し在来態様同様にバイブロハンマー８を上部に保持し
て連結されており、その長さ方向所定段数の複数の水平
振動体ユニット９、９…を連結体で構成されている。

そして、各水平振動体ユニット９は第３図に示す様
に、その断面円形状のケーシング10の外側面には第４図
に示す様に周方向設定間隔で、当該実施例においては６
枚の締固め用フイン11、11…が軸方向に沿って直線状に
一体的に溶接固定されている。

そして、ケーシング10の内部に於いては該ケーシング
10の上端と下端に設けられたカップリング12、12を介し
て各水平振動体ユニット９の回転ロッド13が同心状に回
動自在に枢設されており、該回転ロッド13には第５図に
示す様に各水平振動体ユニット９の該ケーシング10より
小径の半断面状の水平偏心体14が各々周方向同一位相位
置にて該回転ロッド13の成形時に一体成形されてケーシ
ング10内で回動自在にされている。

而して、各水平振動体ユニット９の回転ロッド13は第
１図に示す様に上下相隣る水平振動体ユニット９、９ご
とカップリング12、12を介して適宜に連結して同心的に
一体化されるようにされており、又、各段の水平振動体
ユニット９はそのケーシング10、10相互がジョイント部
にフランジに対するボルト等の手段により相互に水平振
動体ユニット９の各締固め用フイン11が棒状体７全体と
して軸方向に直線状に配列するように連結されている。

そして、最上段の水平振動体ユニット９の内部に設け
られた駆動装置15が回転ロッド13を全体的に１体として
回転することが出来るようにされている。

尚、該駆動装置15は電動式のモータでも油圧モータで
も良く、図示しない動力伝達手段としての油圧配管や導
電ケーブルにより接続されており、したがって、各水平
振動体ユニット９は駆動装置15によりその各々の内部に
設けられた回転ロッド13が回転することにより、水平偏
心体14が回転して全て同期的に水平振動するようにな
り、そのため、棒状体７全体が一体的に所定サイクルで
水平振動するようにされて、バイブロハンマー８による
棒状体７に対する縦振動と併せて砂質地盤２に対する立
体的な振動締固め作用を付与するようにされている。

而して、棒状体７に於いては最下段の水平振動体ユニ
ット９のケーシング10の先端に第１図に示す様に、回転
ロッド13に対するベアリング12′を有するコア16が設け
られて尖頭金物17が設けられて、棒状体７の砂質地盤２
に対する貫入時の硬い地層部分に対する削孔がし易いよ
うにされている。

上述構成において、振動締固め装置をクローラクレー
ン３のビーム４の先端からワイヤ５、ショックアブソー
バー６を介して吊設状態にして、クローラクレーン３に
より所定の締固め領域の砂質地盤２に貫入し、所定に振
動締固めを行っていく。

そして、第６図イに示す様に、棒状体７の下端の尖頭
金物17を砂質地盤２に臨まさせてバイブロハンマー８を
作動させると、棒状体７は全体的に縦振動して砂質地盤
２内に削孔貫入がなされていく。

そして、このプロセスにおいて、砂質地盤２の内部に
岩石層等の硬い地層がある場合には、尖頭金物17が硬い
層を破砕して削孔貫入を容易にし、第６図ロに示す様に
所定深度までの貫入を行う。

そして、所定深度までの貫入が終了した時点で最上段
の水平振動体ユニット９の駆動装置15を起動させること
により、カップリング12、12…を介して各段の水平振動
体ユニット９の回転ロッド13、13…が一体的に回転し、
したがって、各段の水平振動体ユニット９の水平偏心体
14、14…も同期的に回動し、したがって、各水平振動体
ユニット９は水平振動し、各水平振動体ユニット９はフ
ランジ、ボルト等を介して一体的に連結しているため
に、上部から下端まで一体的に、且つ、同期的に水平振
動し、したがって、棒状体７は全体的に水平振動し、砂
質地盤２に対し振動締固め作用を行っていく。

このようにして、砂質地盤２に対する水平振動とバイ
ブロハンマー８により縦振動を加味して立体的な振動を
付与しながら、第６図ハに示す様に所定速度で引き上げ
ながら締固め作用を付与していくと、該プロセスにおい
て全体的に締固め作用が行われ、最後に棒状体７が第６
図ニに示す様に砂質地盤２の上部に所定に引き上げられ
るが、それまでのプロセスにおいて砂質地盤２が締め固
められた分だけ上部に空洞が当該第６図ハに示す様に形
成されるため、ドーザ等を介して補給砂２′を供給して
空洞部に充填し、併せて上述締固め作用を棒状体７の削
孔貫入により行って充分、且つ、確実な締固め作用を付
与し当該領域に於ける締固め作業が終了すると、次に改
良域にクローラクレーン３を移動させて上述プロセスを
反復して改良域的に砂質地盤２の振動締固め作用を行っ
ていく。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、棒状体の砂質地盤
に対する貫入時に水ジェットを利用する等種々の態様が
採用可能である。

又、設計変更的には棒状体全体に亘り周方向所定数複
数設ける締固め用フインについては、上部から先端まで
各々ストレートに１本づつ固設しても良いことは勿論の
ことである。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、上部にバイブロハン
マーを有する棒状体が水平振動体により砂質地盤中に於
いて水平振動を付与し所定の振動締固めを行うに際し、
棒状体の軸方向所定数複数段の水平振動体ユニットが相
互に連結されて各々一体的に、且つ、同期して水平偏心
体を有して水平振動を付与されるために、貫入された棒
状体が全体的に上部から下部に亘って水平振動し、上部
のバイブロハンマーによる縦振動と併せて砂質地盤中に
立体的な振動が付与されるために、棒状体を１回上昇さ
せるだけで砂質地盤に確実な振動締固め作用が付与され
て、短期間で効率良く均一精度の振動締固めによる地盤
改良がなされるという優れた効果が奏される。

又、棒状体は外側面周方向所定間隔で設けられた締固
め用フインが上部から下部に亘って設けられているよう
に、より全体的な砂質地盤に対する水平振動が確実に上
下長さ方向全体的に付与されて、確実に振動締固めがな
されるという優れた効果が奏される。

そして、在来の如く砂質地盤に貫入した棒状体を上
昇、下降反復して所定ピッチ昇降させながら振動締固め
作用を砂質地盤に付与するのとは異なって、１回の上昇
プロセスで確実に振動締固め作用を付与することが出来
るという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の１実施例の説明図であり、第１
図は振動締固め装置の全体概略透視側面図、第２図は施
工中途の断面図、第３図は水平振動体ユニットの断面
図、第４図は第３図水平断面図、第５図は回転ロッドと
水平偏心体の取合い斜視図、第６図は施工プロセス縦断
側面図である。 ３……重機、６……ショックアブソーバー、 ７……棒状体、８……バイブロハンマー、 ２……砂質地盤、１……振動締固め装置、 ９……水平振動体ユニット、10……ケーシング、 11……締固め用フイン、13……回転ロッド、 15……駆動源、17……尖頭金物、 14……水平偏心体

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重機にショックアブソーバーを介して吊設
   された棒状体がその上部にバイブロハンマーを装備する
   と共に中途部に砂質地盤に対する水平振動体を具備して
   いる砂質地盤の振動締固め装置において、上記棒状体が
   その軸方向複数の水平振動体ユニットの連結体から成
   り、而して各水平振動体ユニットにはその回転ロッドに
   水平偏心体が各々周方向同一位相位置に付設されている
   ことを特徴とする砂質地盤の振動締固め装置。
2. 【請求項２】上記各水平振動体ユニットの回転ロッド相
   互が同芯状に連結されると共に１つの駆動源により回転
   されるようにされていることを特徴とする請求項１記載
   の砂質地盤の振動締固め装置。
3. 【請求項３】重機にショックアブソーバーを介して吊設
   された棒状体がその上部にバイブロハンマーを装備する
   と共に砂質地盤に対する水平振動体を具備している砂質
   地盤の振動締固め装置において、上記棒状体がその軸方
   向複数の水平振動体ユニットの連結体から成り、該各水
   平振動体ユニットには軸方向に直線的に沿う締固め用フ
   インを周方向所定ピッチで複数枚固設され、而して各水
   平振動体ユニットにはその同一軸心の回転ロッドに水平
   偏心体が各々同一方向同一位相位置に付設されているこ
   とを特徴とする砂質地盤の振動締固め装置。
4. 【請求項４】上記締固め用フインが軸方向に１枚づつ周
   方向に複数枚付設されていることを特徴とする請求項３
   記載の砂質地盤の振動締固め装置。
5. 【請求項５】上記締固め用フインが水平振動体ユニット
   ごとに別体に形成されていることを特徴とする請求項３
   記載の砂質地盤の振動締固め装置。