JP2758129B2 - 地盤改良杭の打設方法 - 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、砕石、鉱滓等からなる杭を打設する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるこの種の杭打設方法は、外
周面にスクリューを螺設したスクリュー付き外管と、外
管内部に配置された内管とを備え、しかして外管を回転
駆動し、この外管のスクリューによって地盤を掘削しつ
つ排土しながら、外管を内管と共に地盤中に所定深さま
で貫入して掘削孔を形成し、その後、内外管を引き抜き
ながら、内管内部に投入した地盤改良材を掘削孔に排出
して、地盤中に杭を形成するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
方法にあっては、スクリュー付き外管によって地盤を掘
削しつつ同時に排土しながら地盤中に貫入してゆくた
め、地上に大量の土砂が排出されることになり、従って
この排出された土砂を処分するのに多大な手間と時間を
要し、また外管貫入時にスクリューによって原地盤が傷
められる上、掘削された孔の壁面が荒くて脆いため外管
引き抜き時に孔内壁が崩れ易いと云う問題があった。

【０００４】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、地盤の掘削に伴う土砂の排出を不要とし、また形
成される掘削孔の内壁が崩れ難く従って掘削孔内に地盤
改良材を的確有効に投入できて、十分に圧密された強固
な杭を形成することのできる地盤改良杭の打設方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る方法は、
回転駆動する外管７と、上下動する内管９と、外管７と
内管９とを一体的に地中に強制的に貫入する絞り込み装
置６と、内管９の先端に一体的に取付けた振動体１３と
を有し、外管７を回転駆動しつつ、外管７と内管９とを
一体に絞り込み装置６によって所定深度まで貫入して掘
削孔Ｏを形成し、しかる後内外管９，７を引き抜きつ
つ、その引き抜き途上で内管９を上下動させると共に振
動体１３を振動させて、内管９内部に投入した地盤改良
材Ｇを前記掘削孔Ｏに排出することを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に係る方法は、外管７の下
端部に窓１６を設け、内外管９，７の貫入時に掘削され
る土砂を外管７の下端内部より前記窓１６を通じて外部
へ排出して、掘削孔Ｏの内壁に圧着することを特徴とす
る。

【０００７】更に、請求項３に係る方法は、内管９内部
にエア供給管２１を配管し、内外管９，７の貫入時及び
または引き抜き時に前記エア供給管２１によって内管９
下端部から下方へエアを噴出させることを特徴とする。

【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、本発明を実施するための地盤改良杭打
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、ウインチ
により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
ない外管７が回転自在に垂下装備され、この外管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。外管７内にはこれより若干径小の内管９が同
心状に挿入され、この内管９は、上端部側が機枠３に設
けられた内管ガイド手段１０により昇降可能に支持され
ていて、内管上下動手段１１により所定ストロークＳ間
上下駆動できるようになっている。

【００１０】前記内管９にはその上端部に、当該内管９
内部に地盤改良材を投入するための地盤改良材供給用ホ
ッパー１２が一体連設され、内管９の下端部内には、横
方向の振動を生ぜしめる振動体１３が取付プレート１４
を介して取付けられ、更に内管９の下端には土圧により
閉じ自重により開く底蓋１５が取付けてある。前記振動
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、その給電線は内管９の内側面に沿って適宜に配線
される。前記外管７にはその下端部側壁に掘削土砂排出
用の窓１６が複数設けられ、また外管７下端には複数の
掘削用カッター１７が内向きに突設されている。

【００１１】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、外管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外管７に伝えるように
したものである。内管ガイド手段１０は、図２及び図４
に示すように、内管９の両側面を挟持する上段側一対の
ローラー１０ａ，１０ａと、それらと直交する方向に配
置されて内管９の両側面を挟持する下段側一対のローラ
ー１０ｂ，１０ｂとからなるもので、これらのローラー
によって内管９を外管７と同心位置で上下動可能に支持
する。また、内管上下動手段１１は、機枠３内における
内管９上端部の両側位置に配設された一対の油圧シリン
ダ１９，１９からなるもので、各シリンダ１９のピスト
ンロッド１９ａ先端部をブラケット２０を介して内管９
の側面部に枢着し、各ロッド１９ａの伸縮作動によって
内管９を所定ストロークＳ間上下動させるようにしてい
る。

【００１２】前記振動体１３は、内管９が上下動手段１
１によって図２の仮想線図示のように上動限位置まで上
動したとき、同図仮想線図示のように外管７の下端部内
に引っ込んだ状態となり、また内管９が下動限位置まで
下動したとき、同図実線図示のように当該振動体１３の
大半が外管７下端から下方へ突出した状態となる。

【００１３】また、この振動体１３は、図７に示すよう
に内管９の下端部内においてその中心部から放射状に延
びて内管９内周壁面に溶接等で固着された例えば３枚の
プレート１４の下端部に取付けられる。前記底蓋１５
は、図８に示すように、内管９の下端にそれぞれヒンジ
部１５ｂ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１５ａからなるもので、これらの分割蓋１
５ａが土圧によって図示のように閉鎖することより、内
管９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１５ａは自重により回動して開放することが
できる。また、図５〜図８に示すように、内管９の内部
にはその内壁面に沿って複数本（例えば２本）のエア供
給管２１が配管され、各エア供給管２１の下端は内管９
下端まで延びている。尚、図８で明らかなように、底蓋
１５を閉じた状態でもエア供給管２１からエアの噴射が
できるように分割蓋１５ａにはエア供給管２１の下端開
口と対応する位置にエア噴射用孔２２が設けてある。

【００１４】次に、絞り込み装置６について図９〜図１
１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を介して外管７を内管９と共に地盤中に貫入
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１０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１１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１０に示すように、前記各ワイヤー嵌合片
３３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３
３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、それによって外管７
及び内管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
装置の使用による地盤改良杭の打設方法を、図１２及び
図１３を中心に他の図面をも参照して説明すると、先ず
図１２に示すように、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
より外管７を回転駆動しつつ、この外管７と内管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、内管９は上動限位置にあって、振動体１３は静止状
態で外管７の下端部内に入っている。また、内管９先端
の底蓋１５は、地盤Ｗへの内外管９，７の貫入に伴い土
圧によって閉鎖される。

【００２０】このように内外管９，７を地盤Ｗ中に貫入
して掘削孔Ｏを形成してゆくとき、図５に示すように、
掘削された土砂はその大半が外管７の先端からその内部
に導入されると共に、この導入された土砂は外管７下端
部側壁の窓１６から排出されて、外管７の回転作用で掘
削孔Ｏの内壁に圧着される。外管７先端から内部に入ら
ずその周辺部に押しやられた土砂は、外管７の回転作用
によって掘削孔Ｏの内壁に押し付けられる。尚、外管７
の下端部側壁に窓１６が設けられていない場合、掘削土
砂は、この外管７の下端部内に入ることになるが、この
外管７下端部内にある程度詰まった状態となった後は、
外管７の回転作用により外管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。

【００２１】上記のように、内外管９，７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、内外管９，７の貫入時には、図５に示すよ
うにエア供給管２１の先端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外管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、外管７と
内管９との隙間への土砂の侵入を阻止できる。この場
合、底蓋１５が閉鎖されているので、エア供給管２１先
端からのエアは底蓋１５のエア噴射用孔２２から噴射さ
れる。

【００２２】しかして、内外管９，７を地盤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、外管７をその貫入時とは逆方向に回転駆動し、地
盤改良材供給用ホッパー１２より地盤改良材Ｇを内管９
内部に投入しつつ、懸吊用ワイヤー５の巻取り操作によ
り内外管９，７の引き抜きを開始し、この引き抜き途上
において内管９を内管上下動手段１１により上下動させ
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、内管９内部に投入
した地盤改良材Ｇを内管９下端から掘削孔Ｏ内に排出し
て、地盤改良杭Ｐを形成してゆく（図１３参照）。内外
管９，７の引き抜きに伴い、内管９下端の底蓋１５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、鉱滓等を使用する。

【００２３】また、内管９から掘削孔Ｏに排出される地
盤改良材Ｇの排出量を計測するために、図６に示すよう
に内管９内にその上部からレベル検知用の重錘３６を紐
３７で垂下し、この紐３７の上端部を内管９上端部の中
央孔３８（図３参照）より外部に延出して、クレーン２
側に設置された計測装置本体のトルクウインチ（図示せ
ず）に接続し、内管９に投入される地盤改良材Ｇの上面
レベルの変動を前記重錘３６で検知して、その検知結果
から地盤改良材Ｇの排出量を計測するようにしている。

【００２４】上記のような内外管９，７の引き抜き時に
は、図６及び図１３に示すように、内管９が所定ストロ
ーク上下動し、またエア供給管２１からエアを噴射する
ことによって、内管９に投入された地盤改良材Ｇは内部
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、こうして内管９下端から掘削孔Ｏ
内へ排出される地盤改良材Ｇは、内管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
エア供給管２１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】しかして、地盤改良杭Ｐの頂部が図１３の
右側に図示されるように地盤Ｗ表面から若干突出するよ
うになるまで形成されたならば、外管７の回転駆動、内
管９の上下動、振動体１３の作動及びエア供給管２１に
よるエアの噴射を全て停止して、地盤改良杭Ｐの打設作
業を終了する。

【００２６】

【発明の作用及び効果】本発明の請求項１によれば、外
管を回転しつつ、外管と内管とを一体に絞り込み装置に
よって強制的に絞り込み貫入しながら地盤中に掘削孔を
形成してゆくとき、掘削された土砂は外管の回転に伴っ
て外管の下端部周辺に押しやられ、掘削孔の内壁に付着
されてしまうため、孔壁の崩壊防止を促すと共に、地上
に排出されることがなく、従って地上での排土処理が不
要となる。また、外管はスクリューを持たず、強制的な
圧入手段である絞り込み装置によって地盤中に絞り込み
貫入されるため、孔壁や掘削土壌のフリクションが大き
くても迅速に且つ円滑に貫入することができると共に、
貫入時に地盤を荒らしたり、傷めることがなくなって、
内壁の滑らかな掘削孔を形成でき、掘削土砂が掘削孔の
内壁に付着されることによってその内壁が補強される。
従って、内外管引き抜き時に掘削孔が崩壊するおそれが
なく、掘削孔内に地盤改良材を的確に投入できて、全長
に亘り途切れ等のない良質の地盤改良杭を形成すること
ができる。

【００２７】また、内外管の引き抜き時には、内管の先
端に振動体が一体的に取り付けられているため、内管の
上下動と共に、振動体およびこれと一体的の内管の振動
によって、内管に投入された地盤改良材が内部で詰まり
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、また内管下端から掘削孔内へ排出される地盤改良材
は、内管の上下動に伴う振動体の上下動、およびこの振
動体およびこれと一体的の内管自体の振動によって、十
分に突き固められると共に締め固められ、従って掘削孔
内に圧密された強固な地盤改良杭を形成することができ
る。

【００２８】請求項２によれば、内外管の貫入時に、掘
削土砂はその大半が外管の先端からその内部に導入され
ると共に、この導入された土砂は外管下端部側壁の窓か
ら排出されて掘削孔の内壁に圧着され、それにより掘削
孔の内壁が緻密強固となって、内外管引き抜き時の内壁
の崩壊を確実に防止することができる。

【００２９】請求項３によれば、内外管の貫入時にエア
供給管よりエアを噴射することにより、内管内部や内管
と外管との隙間に掘削土砂が不必要に侵入することがな
く、また内外管引き抜き時にエア供給管よりエアを噴射
することによって、内管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に対し締め固め圧
密作用をなして、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】本発明方法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一部断面正面図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図５】内外管が地盤中に貫入されてゆく状態を示す断
面図である。

【図６】内外管の引き抜き時の状態を示す断面図であ
る。

【図７】図５のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【図８】内管下端の底蓋の取付状態を示す斜視図であ
る。

【図９】絞り込み装置の全体側面図である。

【図１０】同上の絞り込み装置の要部を示す側面断面図
である。

【図１１】同上の絞り込み装置の平面図である。

【図１２】地盤改良杭打設方法の内外管貫入時の工程を
示す説明図である。

【図１３】地盤改良杭打設方法の内外管引き抜き時の工
程を示す説明図である。

【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 外管 ８ 回転駆動手段 ９ 内管 １１ 内管上下動手段 １２ 地盤改良材供給用のホッパー １３ 振動体 １５ 底蓋 １６ 窓 ２１ エア供給管

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動する外管と、上下動する内管と、
   外管と内管とを一体的に地中に強制的に貫入する絞り込
   み装置と、内管の先端に一体的に取付けた振動体とを有
   し、外管を回転駆動しつつ、外管と内管とを一体に絞り
   込み装置によって所定深度まで貫入して掘削孔を形成
   し、しかる後内外管を引き抜きつつ、その引き抜き途上
   で内管を上下動させると共に振動体を振動させて、内管
   内部に投入した地盤改良材を前記掘削孔に排出するよう
   にした地盤改良杭の打設方法。
2. 【請求項２】外管の下端部に窓を設け、内外管の貫入時
   に掘削される土砂を外管の下端内部より前記窓を通じて
   外部へ排出して、掘削孔の内壁に圧着するようにした請
   求項１に記載の地盤改良杭の打設方法。
3. 【請求項３】内管内部にエア供給管を配管し、内外管の
   貫入時及びまたは引き抜き時に前記エア供給管によって
   内管下端部から下方へエアを噴出させるようにした請求
   項１または２に記載の地盤改良杭の打設方法。