JP2713859B2 - 地盤改良杭の打設装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤を改良するた
めに当該地盤に砂、砂利、砕石、鉱滓等からなる地盤改
良杭を打設する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、ケーシングを回転しつ
つ地盤中に所定深さまで掘削貫入した後、ケーシングを
引き抜きながら、ケーシング内に供給した砂等の地盤改
良材をケーシング下端から掘削孔に排出するようにした
ものであり、そして一般にこの装置では、ケーシングの
引き抜きにあたってケーシングから掘削孔内への地盤改
良材の排出状態を確認すると共にその排出量を計測する
ための重錘式計測装置が使用される。

【０００３】上記検知装置は、例えばクレーン本体側に
設置した計測装置本体のトルクウインチから延出した紐
体を上方よりケーシング内に垂下してその先端に取付け
た重錘を、ケーシング内に投入された地盤改良材の上面
にあずけ、このあずけた状態でバランスをとるべく紐体
を緊張し、しかしてケーシングの引き抜きに伴うケーシ
ング内の地盤改良材の下降に従って紐体を上記トルクウ
インチより繰り出し、、この紐体の繰り出し量を計測装
置本体側で測定することによりケーシングからの地盤改
良材の排出状態を確認すると共にその排出量を計測する
ものである。

【０００４】ところで、回転ケーシングのみからなる地
盤改良杭打設装置では、このケーシング内に直接地盤改
良材が投入されることから、ケーシングを回転させなが
ら引き抜くときに、ケーシング内の地盤改良材がケーシ
ングと共に回転し、つまり共回りし、そのため重錘が地
盤改良材の回転に伴って移動したり、紐体が捩じ切れて
しまい、上記重錘式計測装置の適用ができなくなる。そ
こで、従来の打設装置では、回転ケーシング内に固定ケ
ーシングを挿入配備し、この固定ケーシング内に地盤改
良材を投入するようにすることによって、ケーシング回
転引き抜き時の地盤改良材の回転を阻止し、重錘式計測
装置の適用ができるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置のように
回転ケーシング内に固定ケーシングを挿入配備する場
合、回転ケーシングの回転を阻害しないように固定ケー
シング外周面と回転ケーシング内周面との間に十分な間
隙的余裕をもたせる必要があることから、固定ケーシン
グの容量が前記回転ケーシングに較べて相当小さくな
り、従って固定ケーシング内への地盤改良材の供給量が
少なく、固定ケーシングからの地盤改良材の排出量が少
なくなって、施工能率が低下すると云う問題がある。

【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑み、ケーシン
グ回転引き抜き時におけるケーシング内の地盤改良材の
回転を阻止できながら、地盤改良材が投入されるケーシ
ングの容量を極力大きくすることのできる地盤改良杭の
打設装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による地盤改良杭
の打設装置は、回転ケーシング７と、このケーシング７
を駆動する回転駆動手段８と、回転ケーシング７内に同
心状に挿入される非回転支持杆９と、この支持杆９のほ
ぼ全長に亘り当該支持杆９から回転ケーシング７の内周
面に向かって一体突設された地盤改良材回転阻止板１２
と、回転ケーシング７内に地盤改良材Ｇを供給する地盤
改良材供給手段１０とを有してなることを特徴とする。
尚、地盤改良材回転阻止板１２は１枚でもよいし、２枚
以上設けてもよい。

【０００８】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１及び図２は、本発明に係る地盤改良杭打設装置を示
しており、この図において１は、例えばクローラクレー
ン２に立設支持されたリーダであり、３はリーダ１の一
側面に沿って設けたガイドレール４に昇降自在に支持さ
れる機枠であって、この機枠３は、クレーン２側の巻取
装置で巻取り操作される懸吊用ワイヤー５により滑車を
介して懸吊支持されている。６は、リーダ１の他側面下
部に設置された絞り込み装置である。

【０００９】前記機枠３の下部には、スクリューを有し
ない回転ケーシング７が回転自在に垂下装備され、この
回転ケーシング７は、機枠３内に設けられた回転駆動手
段８により正逆回転駆動される。回転ケーシング７内に
は当該ケーシング７に較べて十分径小の中空管からなる
支持杆９が同心状に挿入配備されている。また、機枠３
には地盤改良材供給手段１０が設けられ、この地盤改良
材供給手段１０は、下端部が前記回転ケーシング７の上
端部内に挿入された径小筒部１０ａと、径小筒部１０ａ
の上方に連設された径大筒部１０ｂと、地盤改良材投入
用ホッパー１０ｃとからなる。そして、前記径大筒部１
０ｂ内には例えば油圧シリンダからなる上下動手段１１
が設けられ、この上下動手段１１に前記支持杆９が連動
連結されそれにより支持杆９は非回転状態で所定ストロ
ーク間上下駆動できるようになっている。

【００１０】この支持杆９には、図５及び図６で明らか
なように、回転ケーシング７内に供給される地盤改良材
Ｇの回転を阻止する３枚の地盤改良材回転阻止板１２
が、支持杆９の外周面から放射状に且つ周方向一定間隔
おきに一体突設されている。各地盤改良材回転阻止板１
２は、回転ケーシング７のほぼ全長に亘るように設けら
れると共に、当該回転阻止板１２の外端と回転ケーシン
グ７内周面との間に適当な隙間を形成するように設けら
れる。尚、地盤改良材回転阻止板１２は、必ずしも複数
枚配設する必要はなく、１枚でも地盤改良材Ｇの回転を
十分に阻止することができるが、複数枚を周方向等間隔
に配設することにより支持杆９に対する重量のバランス
がとれ、支持杆９の偏心を防止できる。好ましくは２〜
３枚がよい。また、地盤改良材回転阻止板１２は、支持
杆９から半径方向に突設するのが好ましいが、この半径
方向に対し傾斜する方向に突設してもよい。

【００１１】また、支持杆９の下端（先端）には横方向
の振動を生ぜしめる振動体１３が取付けられ、この振動
体１３は、例えば電動式のバイブロフロットからなるも
ので、その給電線は支持杆９の中空部に沿って配線され
る。前記回転ケーシング７の下端には複数の掘削用カッ
ター１４が内向きに突設される。また図２〜図６に示す
ように、前記地盤改良材回転阻止板１２の長さ方向所要
箇所、例えば中間部と下端部とに３枚の地盤改良材回転
阻止板１２の外周部を一体連結する補強リング１５，１
６が外嵌固着され、そして下端部側補強リング１６の下
端には、土圧により閉じ自重により開く底蓋１７が取付
けられる。各補強リング１５，１６は、回転ケーシング
７の内径より若干小さい外径を有するものとする。

【００１２】前記回転駆動手段８は、図２に示すよう
に、両側一対のモーター１８，１８を有し、各モーター
１８の出力軸に固定した小ギア（図示せず）を、回転ケ
ーシング７の上端部に固定した大ギア（図示せず）に噛
合して、各モーター１８の回転を両ギアを介して回転ケ
ーシング７に伝えるようにしたものである。また、前記
振動体１３は、支持杆９が上下動手段１１によって所定
ストロークの上動限位置まで上動したとき、図３に示す
ように回転ケーシング７の下端部内に引っ込んだ状態と
なり、また支持杆９が下動限位置へ下動したときは、図
４に示すように当該振動体１３の大半が回転ケーシング
７下端から下方へ突出した状態となる。

【００１３】また、前記底蓋１７は、図７に示すよう
に、前記補強リング１６の下端にそれぞれヒンジ部１７
ｂにより開閉自在に枢着された複数個（例えば３個）の
分割蓋１７ａからなるもので、これらの分割蓋１７ａが
土圧によって図示のように閉鎖することより、回転ケー
シング７と振動体１３との開口部が塞がれ、また閉鎖状
態から各分割蓋１７ａは自重により回動して開放するこ
とができる。また図２、図３、図４及び図７に示すよう
に、前記支持杆９の中空部にはその上端部よりエア供給
ホース１９によって圧力エアが供給され、この圧力エア
は支持杆９の下端部に設けられた複数のエア噴射管２０
から下方へ噴射される。尚、図８で明らかなように、底
蓋１７を閉じた状態でもエア噴射管２０からエアの噴射
ができるように分割蓋１７ａには各エア噴射管２０の先
端開口と対応する位置に開口部２１が設けられている。
尚、図４及び図５において、２２は重錘式計測装置の地
盤改良材レベル検知用重錘を示す。

【００１４】次に、絞り込み装置６について図８〜図１
０により説明すると、この絞り込み装置６は、絞り用ワ
イヤー２３を介して回転ケーシング７を支持杆９と共に
地盤中に絞り込み貫入するためのもので、一端が機枠３
上端部に他端が機枠３下端部にそれぞれ止着されると共
に、複数個のシーブ２４を介してリーダ１を長手方向沿
いに略一周するように配置された絞り用ワイヤー２３
と、リーダ１の後側面下部に設置された絞り用油圧シリ
ンダ２５と、このシリンダ２５のピストンロッド２５ａ
先端部に断面略コ字状ブラケット２６を介して枢着され
た上下一対のワイヤー係止爪２７，２７と、これらワイ
ヤー係止爪２７，２７に組付けられた断面略コ字状のワ
イヤー支持体２８と、リーダ１の後側面に取付けてあっ
て、ワイヤー支持体２８を上下摺動可能に案内する断面
略コ字状の案内レール２９と、からなる。

【００１５】前記ブラケット２６は連結軸３０によって
ピストンロッド２５ａの先端部に枢着され、このブラケ
ット２６の前面上下端部にそれぞれ支持片３１が一体突
設され、各支持片３１に前記各ワイヤー係止爪２７の後
端部がピン３２で枢着されている。前記ワイヤー支持体
２８にはその内側面上下端部にそれぞれ断面略Ｕ字状の
ワイヤー嵌合片３３の背面部が固着され、各ワイヤー嵌
合片３３内に前記各ワイヤー係止爪２７の先端側が突入
されて、当該係止爪２７の中間部がワイヤー嵌合片３３
に支軸３４で枢着されている。

【００１６】各ワイヤー係止爪２７は、その先端部側が
図９に示すように側面視円弧状に形成されていると共
に、先端面が図１０に示すように絞り用ワイヤー２３に
係合可能な断面円弧状に形成されていて、前記ピストン
ロッド２５ａの伸長作動に伴って各ワイヤー係止爪２７
が水平姿勢となったとき、当該ワイヤー係止爪２７の先
端部が、ワイヤー嵌合片３３の嵌合部３３ａに嵌合した
絞り用ワイヤー２３に係止してそれに食い付いた状態と
なる。また図９に示すように、前記各ワイヤー嵌合片３
３の嵌合部３３ａにはその下端部に突起部３５が形成さ
れている。この突起部３５は、ワイヤー嵌合片３３に嵌
合した絞り用ワイヤー２３にワイヤー係止爪２７が強固
に係止すると共に、この係止状態でワイヤー嵌合片３３
に対する絞り用ワイヤー２３の滑りを阻止するためのも
のである。

【００１７】しかして、前記各ワイヤー係止爪２７は、
絞り用油圧シリンダ２５のピストンロッド２５ａが伸長
作動により上昇するとき、図１０の実線図示のような水
平姿勢で絞り用ワイヤー２３に係止して、ピストンロッ
ド２５ａの上昇に伴って絞り用ワイヤー２３を押し上
げ、またピストンロッド２５ａが収縮作動により下降す
るとき、同図の仮想線図示のように支軸３４を中心に同
図の反時計廻りに回動して絞り用ワイヤー２３から離間
する。この場合、ワイヤー支持体２８は、ピストンロッ
ド２５ａの上昇時には、各ワイヤー係止爪２７、絞り用
ワイヤー２３及び各ワイヤー嵌合片３３と一体となっ
て、案内レール２９沿って所定ストローク上方へスライ
ドし、またピストンロッド２５ａの下降時には、絞り用
ワイヤー２３に対し係止解除した各ワイヤー係止爪２７
及びワイヤー嵌合片３３と共に、案内レール２９沿って
所定ストローク下方へスライドする。

【００１８】従って、絞り用油圧シリンダ２５のピスト
ンロッド２５ａが所定のストロークで伸縮作動を繰り返
すことにより、絞り用ワイヤー２３は、図１に示すよう
に、リーダ１を挟んで機枠３側と反対側のワイヤー２３
部分がピストンロッド２５ａの伸長作動ストローク分ず
つ間欠的に上方へ引張され、これに伴い機枠３側のワイ
ヤー２３部分が下向きに引張され、それによって回転ケ
ーシング７及び支持杆９が機枠３を介して地盤中に上記
ストローク分ずつ絞り込まれることになる。尚、絞り用
油圧シリンダ２５の側辺にはピストンロッド２５ａの上
動限位置及び下動限位置を検知するリミットスイッチ等
の位置検知器を設置して、ストロークの制御を適正に行
う。この絞り込み装置６では、ワイヤー係止爪２７を上
下２段に設けているので、より強力な絞り込み作用を発
揮させることができる。

【００１９】以上のような構成を有する地盤改良杭打設
装置の使用においては、先ず本装置が地上に引き上げら
れた状態から懸吊用ワイヤー５を繰り出し、回転駆動手
段８により回転ケーシング７を回転駆動しつつ、この回
転ケーシング７を支持杆９とを一体に絞り込み装置６に
よって絞り込み貫入しながら地盤Ｗ中に掘削孔Ｏを形成
してゆく。この内外管貫入時には、支持杆９は上動限位
置に保持され、振動体１３は静止状態で回転ケーシング
７の下端部内に入っている。また、支持杆９先端の底蓋
１７は、地盤Ｗへの回転ケーシング７の貫入に伴い土圧
によって閉鎖される。

【００２０】このように回転ケーシング７を支持杆９と
一体に地盤Ｗ中に貫入して掘削孔Ｏを形成してゆくと
き、図３に示すように、掘削された土砂は、回転ケーシ
ング７の下端部内に入ることになるが、この回転ケーシ
ング７下端部内にある程度詰まった後は、回転ケーシン
グ７の回転作用に伴い回転ケーシング７の下端周辺に押
しやられて、掘削孔Ｏの内壁に付着されてしまう。従っ
て、回転ケーシング７の貫入時に掘削される土砂は、全
て掘削孔Ｏの内壁に付着されてしまうため、地上に排出
されることがなく、しかも掘削孔Ｏの内壁に付着される
ことにより内壁が補強されて頑丈となる。また、回転ケ
ーシング７の貫入時には、図３に示すように、支持杆９
の下端部に突設されたエア噴射管２０から圧力エアを噴
出させてもよく、そうすることによって回転ケーシング
７の下端部内に掘削土砂が不必要に入り込むことがなく
なると共に、回転ケーシング７と支持杆９との隙間への
土砂の侵入を阻止できる。この場合、底蓋１７が閉鎖さ
れているので、エア噴射管２０先端からのエアは底蓋１
７の開口部２１から噴射される。

【００２１】しかして、回転ケーシング７を支持杆９と
一体に地盤Ｗ中所定深度まで貫入したならば、絞り込み
装置６の作動を停止した後、回転ケーシング７をその貫
入時とは逆方向に回転駆動し、地盤改良材供給手段１０
のホッパー１０ｃより径大筒部１０ｂ及び径小筒部１０
ａを通じて地盤改良材Ｇを、前記地盤改良材回転阻止板
１２で３つに仕切られた回転ケーシング７内の各空間部
に投入しつつ、懸吊用ワイヤー５の巻取り操作により回
転ケーシング７及び支持杆９の引き抜きを開始し、この
引き抜き途上において支持杆９を支持杆上下動手段１１
により所定ストローク上下動させると共に振動体１３を
振動させ、更にエア供給管２１の先端より圧力エアを噴
射させながら、回転ケーシング７内部に投入した地盤改
良材Ｇをその下端から掘削孔Ｏ内に排出して、漸次地盤
改良杭Ｐを形成してゆく（図４参照）。回転ケーシング
７及び支持杆９の引き抜きに伴い、底蓋１７が自重で開
放することになる。尚、地盤改良材Ｇとしては、砂、砂
利、砕石、鉱滓等々が使用される。

【００２２】上記のように回転ケーシング７内に地盤改
良材Ｇを投入しつつ回転ケーシング７の引き抜きを行う
際には、図４に示すように、地盤改良材回転阻止板１２
で仕切られた回転ケーシング７内の１つの空間部に、重
錘式計測装置の地盤改良材レベル検知用重錘２２を紐体
３６により垂下して、投入された地盤改良材Ｇ上面にあ
ずけた状態とする。紐体３６の上端側は前記径大筒部１
０ｂの上端部から外部に延出されて、クレーン２側に設
置された図外計測装置本体のトルクウインチに接続され
る。しかして、上記引き抜き操作に伴う回転ケーシング
７内部の地盤改良材の下降に従って紐体３６を上記トル
クウインチより繰り出し、この紐体３６の繰り出し量を
計測装置本体側で測定して、回転ケーシング７からの地
盤改良材の排出状態を確認すると共にその排出量を計測
する。

【００２３】このような重錘式計測装置による地盤改良
材排出量の計測において、仮に、回転ケーシング７内部
に本発明に係るような地盤改良材回転阻止板１２が設け
られていなければ、回転ケーシング７の回転に伴って内
部の地盤改良材Ｇ全体が回転してしまう。しかしなが
ら、非回転支持杆９から地盤改良材回転阻止板１２が複
数枚周方向に一定間隔で一体突設されていることから、
図５に示すように、各地盤改良材回転阻止板１２の外端
位置を外周Ｒとする各空間部Ｓ内に存在する地盤改良材
Ｇは、各地盤改良材回転阻止板１２により回転ケーシン
グ７との共回りを阻止されて静止状態にあり、しかして
上記各空間部Ｓの外側にあって回転ケーシング７内周面
と隣接する地盤改良材Ｇ部分のみが共廻りするにすぎな
い。従って、図５の仮想線図示のように、空間部Ｓに投
入された地盤改良材Ｇ上面に載置してある重錘２２は、
回転することなく静止したままであり、適正な計測を行
うことができる。

【００２４】また、回転ケーシング７の引き抜き時に
は、図４に示すように、支持杆９が所定ストローク上下
動し、またエア噴射管２０からエアを噴射することによ
って、回転ケーシング７内に投入された地盤改良材Ｇが
内部で詰まりを生ずることなく、下端からスムーズに排
出することができる。また、こうして回転ケーシング７
の下端から掘削孔Ｏ内へ排出される地盤改良材Ｇは、支
持杆９の上下動に伴う振動体１３の上下動、この振動体
１３自体の横振動及びエア噴射管２０からのエアの噴射
作用によって、十分に突き固められると共に締め固めら
れて、圧密された強固な地盤改良杭Ｐを形成することが
できる。

【００２５】以上説明した実施例では、回転ケーシング
として、外周面にスクリューのないケーシングを用いて
いるが、スクリュー付きケーシングを使用してもよい。
また、回転ケーシングを支持杆と一体に地盤中に貫入す
るのに、絞り込み装置を使用しているが、この絞り込み
装置に代えて、起振機やエアばね装置を使用してもよ
い。

【００２６】

【発明の作用及び効果】本発明の請求項１によれば、回
転ケーシング内に地盤改良材を供給した状態で回転ケー
シングを回転させるとき、このケーシングの回転に伴っ
てケーシング内の地盤改良材全体が回転しようとする
が、非回転支持杆から一体突設された地盤改良材回転阻
止板の外端位置を外周とする空間部内に存在する地盤改
良材はこの地盤改良材回転阻止板により回転を阻止され
て静止状態にあり、しかして当該空間部の外にあって回
転ケーシング内周面と隣接する地盤改良材部分のみが共
廻りするにすぎない。従って、ケーシングの回転引き抜
き時に重錘式計測装置を使用して地盤改良材排出量を計
測する際には、上記地盤改良材回転阻止板の外端位置を
外周とする空間部内に地盤改良材レベル検知用重錘をセ
ットしておけば、計測時にこの重錘が移動することがな
く、適正な計測を行うことができる。

【００２７】このように請求項１によれば、従来装置の
ように回転ケーシング内に固定ケーシングを挿入する代
わりに、回転ケーシング内に同心状に挿入した非回転支
持杆に地盤改良材回転阻止板を一体突設することによっ
て、ケーシング回転引き抜き時の地盤改良材の共廻りを
阻止できるため、ケーシングの容量を極力大きくするこ
とができて、地盤改良材の排出量の増大を図ることがで
きると共に、装置重量の軽減化を図ることができる。

【００２８】請求項２によれば、地盤改良材回転阻止板
の長さ方向所要箇所に補強リングを取付けることによっ
て、地盤改良材回転阻止板の変形や破損を防止できる。

【００２９】請求項３によれば、小型の装置でありなが
ら、ケーシングに強力な推力を作用させることができ
て、ケーシングの貫入を迅速容易に行うことができると
共に、その貫入作業を無振動、無騒音行うことができ
る。

【００３０】請求項４によれば、ケーシング引き抜き時
に支持杆を上下動させることによって、回転ケーシング
内に投入された地盤改良材が途中で詰まりを生ずること
なく下端からスムーズに排出でき、また支持杆下端から
掘削孔内へ排出される地盤改良材を、支持杆の上下動に
伴う振動体の上下動及びこの振動体自体の振動により十
分に突き固め、また締め固めることができて、圧密され
た強固な地盤改良杭を形成することができる。

【００３１】請求項５によれば、特にケーシング引き抜
き時に支持杆の下端部より圧力エアを噴射することによ
り、回転ケーシングからの地盤改良材の排出を促進させ
ると共に、排出された地盤改良材を圧密して、より強固
な地盤改良杭を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す地盤改良杭打設装置の
側面図である。

【図２】同上の地盤改良杭打設装置の正面図である。

【図３】回転ケーシングが支持杆と共に地盤中に貫入さ
れてゆく状態を示す断面図である。

【図４】回転ケーシングが支持杆と共に引き抜かれてゆ
く状態を示す断面図である。

【図５】図３のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図６】図３のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図７】底蓋の取付状態を示す斜視図である。

【図８】絞り込み装置の全体側面図である。

【図９】同上の絞り込み装置の要部を示す側面断面図で
ある。

【図１０】同上の絞り込み装置の平面図である。

【符号の説明】

１ リーダ ３ 機枠 ５ 懸吊用ワイヤー ６ 絞り込み装置 ７ 回転ケーシング ８ 回転駆動手段 ９ 支持杆 １０ 地盤改良材供給手段 １０ｃ 地盤改良材投入用ホッパー １１ 支持杆上下動手段 １２ 地盤改良材回転阻止板 １３ 振動体 １５ 補強リング １６ 補強リング ２０ エア噴射管 ２２ 重錘式計測装置の検知用重錘

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ケーシングと、このケーシングを駆動
   する回転駆動手段と、回転ケーシング内に同心状に挿入
   される非回転支持杆と、この支持杆のほぼ全長に亘り当
   該支持杆から回転ケーシングの内周面に向かって一体突
   設された地盤改良材回転阻止板と、回転ケーシング内に
   地盤改良材を供給する地盤改良材供給手段とを有してな
   る地盤改良杭の打設装置。
2. 【請求項２】前記地盤改良材回転阻止板の長さ方向所要
   箇所にこの阻止板の外端を囲繞するように補強リングを
   取付けてなる請求項１に記載の地盤改良杭の打設装置。
3. 【請求項３】前記回転ケーシングを前記支持杆と一体に
   地盤中に貫入するための絞り込み装置を備えた請求項１
   または２に記載の地盤改良杭の打設装置。
4. 【請求項４】前記支持杆を所定ストローク上下動させる
   上下動手段に連動連結すると共に、この支持杆の先端に
   振動体を取付けてなる請求項１、２または３に記載の地
   盤改良杭の打設装置。
5. 【請求項５】前記支持杆を中空状にし、この中空状支持
   杆内にエアを供給して支持杆下端部より噴出させるよう
   にしてなる請求項１、２、３または４に記載の地盤改良
   杭の打設装置。