JP2776755B2 - 軟弱地盤改良工法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤中に地盤改良
パイルを造成する軟弱地盤の改良工法とその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤改良工法として主流を占めるの
は、所謂サンドコンパクション工法である。この工法
は、ケーシング（管）を軟弱地盤中に所定深度まで掘削
貫入し、このケーシング内に投入した砂、砂利等をロッ
ド等で突き固めながらケーシングを引き上げつつ、その
先端から砂等を排出することにより、締め固められたパ
イルを軟弱地盤中に造成するものである。これによれ
ば、軟弱地盤に対し十分な支持力が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなサンドコン
パクション工法において問題となるのは、ケーシングを
地盤中に掘削貫入する際に生ずる掘削土砂を地上に排出
させる必要があるため、その排出土砂を処理する所謂残
土処理に多大な費用がかかり、造成費の高騰を来たすこ
とである。本発明は、このような残土処理の問題を解決
することを主な目的とする。更に本発明の他の目的は、
周囲地盤を有効に地固めできると共に、十分に圧密され
た良質の地盤改良パイルを形成し得る工法及び装置を提
供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の請求項１に係る軟弱地盤改良工法は、内
管２とこれに外嵌された外管５とを備え、外管５を回転
させ且つ所定ストロークＳ１上下動させながら、この外
管５を内管２と共に軟弱地盤中所定深度まで排土するこ
となく圧入し、その後、内外両管２，５を引き抜きなが
ら、内管２を所定ストロークＳ２上下動させつつこの内
管２に供給された砂等の地盤改良材Ｇを内管２下端より
地盤中に排出し、地盤中に地盤改良パイルＰを形成する
ことを特徴とする。

【０００５】請求項２に係る工法は、請求項１におい
て、内外両管２，５の引き抜き時に、内管２の下端部に
設けたバイブロフロット１３を振動させることを特徴と
するものである。

【０００６】請求項３に係る工法は、請求項１または２
において、内外両管２，５の引き抜き時に、外管５を一
定長さだけ引き抜いた後、内管２を１回乃至数回上下動
させる工程を繰り返し行うことを特徴とする。

【０００７】請求項４に係る軟弱地盤改良装置は、上端
部に地盤改良材投入用のホッパー３を有する内管２と、
内管２に回転可能で且つ上下相対移動可能に外嵌された
外管５と、内管を所定ストロークＳ２上下動するための
内管上下動手段４と、外管５を回転駆動するための外管
回転駆動手段９と、外管５を所定ストロークＳ１上下動
するための外管上下動手段１２とからなることを特徴と
する。

【０００８】請求項５に係る装置は、請求項４におい
て、内管２の下端部にバイブロフロット１３を設けてな
ることを特徴とする。

【０００９】請求項６に係る装置は、請求項４または５
において、内管上下動手段が油圧シリンダ４からなるこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項７に係る装置は、請求項４または５
において、外管上下動手段が油圧シリンダ１２からなる
ことを特徴とする

【００１１】

【作用】請求項１に係る工法にあっては、外管５を回転
させ且つ所定ストロークＳ１上下動させながら、この外
管５の回転作用及び上下動作用によって、外管５を内管
２と共に軟弱地盤中所定深度まで圧入する。この外管５
の圧入時には、地盤中への外管５の堀進に伴って掘削さ
れる土砂が、外管５の回転作用と上下動作用とによって
外管５周辺の堀孔内壁に押し込まれ、あるいは押し付け
られる。従って、外管５の周辺部には地上に排土すべき
土砂がなくなってしまい、その排土作業が不要となる。
この場合、掘削土砂が外管５周辺の堀孔内壁に押し込ま
れたり、押し付けられるから、その周辺地盤が圧密され
て強固に地固めされる。また、外管５の引き抜き時に
は、内管２の上下動作用によって、内管２からの地盤改
良材Ｇの排出が促進されると共に、内管２下端から地盤
中に排出された地盤改良材Ｇが突き固めされて、圧密さ
れた地盤改良パイルＰが形成され、同時に地盤改良パイ
ルＰ周辺の地盤が締め固めされる。

【００１２】請求項２にあっては、内外管２，５の引き
抜き時に、内管２の上下動作用及びこの内管２の上下動
に伴うバイブロフロット１３の上下動作用、そしてこの
バイブロフロット１３の振動作用によって、内管２から
の地盤改良材Ｇの排出が促進されると共に、内管２下端
から地盤中に排出された地盤改良材Ｇが突き固めされ且
つ締め固めされ、それにより十分に圧密された強固な地
盤改良パイルＰが形成され、同時にまた、地盤改良パイ
ルＰ周辺の地盤が締め固めされて強固に地固めされる。

【００１３】請求項３にあっては、外管５を一定長さだ
け引き抜いた後、内管２を１回乃至数回上下動させる工
程を繰り返し行うことにより、外管５の引き上げが一旦
停止した状態で、内管２から排出される地盤改良材Ｇが
内管２の上下動作用、更にはバイブロフロット１３の振
動作用を受けることになるため、内管２の上下動、更に
はバイブロフロット１３の振動が地盤改良材Ｇに対しき
わめて有効に作用して、パイル全長に亘り均一で十分に
圧密された地盤改良パイルＰが形成される。

【００１４】請求項４に係る装置にあっては、外管５
を、回転駆動手段９により回転させると共に外管上下動
手段１２により所定ストロークＳ１上下動させながら、
この外管５の回転作用及び上下動作用によって、外管５
を内管２と共に軟弱地盤中所定深度まで圧入する。この
外管５の圧入時には、地盤中への外管５の堀進に伴って
掘削される土砂が、外管５の回転作用と上下動作用とに
よって外管５周辺の堀孔壁に押し込まれ、あるいは押し
付けられる。従って、外管５の周辺には地上に排土すべ
き土砂がなくなり、その排土作業が不要となる。また、
掘削土砂が外管５周辺の堀孔壁に押し込まれたり、押し
付けられるから、その周辺地盤が圧密されて強固に地固
めされる。

【００１５】請求項５にあっては、外管５の引き抜き時
に、内管２の上下動作用及びこの内管２の上下動に伴う
バイブロフロット１３の上下動作用、そしてこのバイブ
ロフロット１３の振動作用によって、内管２からの地盤
改良材Ｇの排出が促進されると共に、内管２下端から地
盤中に排出された地盤改良材Ｇが突き固めされ且つ締め
固めされ、それにより圧密された地盤改良パイルＰが形
成され、同時にまた、地盤改良パイルＰ周辺の地盤が締
め固めされて強固に地固めされる。

【００１６】請求項６にあっては、内管上下動手段とし
て油圧シリンダ４を使用すれば、強力な駆動力が得られ
ると共に、構造がコンパクトで取付けが簡単となる。

【００１７】請求項７にあっては、外管上下動手段とし
て油圧シリンダ１２を使用すれば、強力な駆動力が得ら
れると共に、構造がコンパクトで取付けが簡単となる。

【００１８】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は、本発明に係る軟弱地盤改良工法を実施するため
の装置を示している。この図１の（Ａ）において１は、
クローラクレーン等により立設されたリーダに昇降可能
に支持された機枠で、この機枠１はリーダ頂部から垂下
される昇降操作用ワイヤーＷを介して昇降操作される。
２は上端部に地盤改良材投入用のホッパー３を連設した
内管で、この内管２は、機枠１の基台部１ａに上下移動
可能に挿通されて基台部１ａ下方に垂下されていると共
に、基台部１ａとの間に介設された両側一対の内管上下
動用油圧シリンダ４，４（内管上下動手段）によって所
定ストロークＳ２上下動できるようになっている。５は
外管で、機枠１の基台部１ａ下方に垂下された内管２に
回転可能で且つ上下相対移動可能に外嵌されている。

【００１９】外管５の上端部側にはこれと一体を成すフ
ランジ部材６が設けられ、このフランジ部材６に、可動
支持台８が、軸受７を介して、外管５と一体に上下動可
能で且つそれに対し相対回転可能に取付けられている。
この可動支持台８上には両側一対の減速機付きモーター
９，９（外管回転駆動手段）が設置され、各モーター９
の出力軸に固定の小歯車１０が外管５に固定された大歯
車１１に噛合されている。また、可動支持台８と機枠１
の基台部１ａとの間には、可動支持台８を介して外管５
を所定ストロークＳ１上下動させる両側一対の外管上下
動用油圧シリンダ１２，１２（外管上下動手段）が介設
されている。

【００２０】内管２の下端部には横振動を発生させる周
知の電動式バイブロフロット１３が同心状に配設され、
このバイブロフロット１３は、図１の（Ｂ）にも示すよ
うに、内管２内に設けた三叉状ブラケット１４の中心部
に取付軸部１３ａを固定した状態に取付けられる。尚、
図示は省略するが、内管２の内部にはこのバイブロフロ
ット１３の給電ケーブルが配線される。この場合、内管
２に投入される地盤改良材によってケーブルが破損した
り切断することのないように、内管２の内壁面に沿って
長手方向に保護パイプを配設すると共に、その下端部を
折曲してバイブロフロット１３のケーブル接続部まで延
設し、このパイプにケーブルを挿通させるようにすると
よく、また内管２が上下動することから、内管２の上端
側から外部へ延びるケーブル部分は伸縮可能なコイル状
に形成しておくとよい。

【００２１】外管５の下端には底蓋１５が開閉自在に装
着されている。この底蓋１５は、内部が空洞状の逆円錐
体を縦に二分割して形成されるような二つの半割体１５
ａ，１５ａからなるもので、各半割体１５ａの上端部が
外管５の下端に枢着され、常時は自重により図１（Ａ）
の実線図示のように開放しており、そして外管５が地盤
中に貫入する際には土圧によって同図の仮想線図示のよ
うに逆円錐状に閉じるようになっている。

【００２２】図１（Ａ）において、１６は内管２を上下
動可能に支持案内する軸受で、機枠１の基台部１ａに設
けてある。１８及び１９は、それぞれ内管２と外管５と
の間に嵌装された摺動案内部材で、部材１８は外管５側
に取付けられ、部材１９は内管２側に取付けてあって、
土砂や地盤改良材が内管２と外管５との隙間に侵入する
のを阻止する役割も兼ねている。

【００２３】また、２０は機枠１とリーダとの間に設け
られた絞り込み手段で、外管５を地盤中に圧入する際
に、機枠１に取付けたシーブ２０ａ及びこれに掛装させ
るワイヤー２０ｂを介して機枠１を下方へ引き込む（絞
り込む）ためのものである。またこの絞り込み手段２０
は、外管５の圧入及び引き抜きの際に油圧シリンダ４，
１２の作動に伴って機枠１にかかる反力を受ける反力受
けとしても機能する。

【００２４】尚、上記のような絞り込み手段２０に代え
て、機枠１とリーダの昇降レールとの間に推力装置を介
装し、この推力装置によって外管５を下動するようにし
てもよいし、あるいはこのような絞り込み手段２０や推
力装置を使用せず、機枠１側の重量を大きくして、油圧
シリンダ４，１２の駆動力を上回る機枠１側の自重によ
って外管５を下動するようにしてもよい。

【００２５】次に、上述したような構成の装置の使用に
よる軟弱地盤の改良工法について図１及び図２により説
明する。

【００２６】先ず、機枠１を吊支している昇降操作用ワ
イヤーを繰り出しつつ、外管５をモーター９により回転
させながら、この外管５を内管２と共に軟弱地盤中に貫
入する。このとき、外管５下端の底蓋１５は閉じてお
り、また内管上下動用の油圧シリンダ４は、図１（Ａ）
の実線図示のように伸長位置にあって、内管２をそのス
トロークの上限位置に保持した状態にある。またこのと
き、前述の絞り込み手段２０を作動させ、機枠１、油圧
シリンダ１２及び可動支持台８を介して外管５に絞り込
み作用を与える。

【００２７】しかして、図２（Ａ）に示すように、外管
５がある程度地盤中に貫入したならば、この外管５を、
回転を続行させたまま外管上下動用の油圧シリンダ１２
により所定ストロークＳ１上下動させながら、この外管
５の回転作用及び上下動作用、更には前記絞り込み手段
２０による絞り込み作用（前記推力装置による場合はそ
の推力作用、また機枠１側の自重による場合はその重力
の作用）によって、外管５を軟弱地盤中所定深度まで圧
入する。

【００２８】この外管５の圧入時には、地盤中への外管
５の堀進に伴って掘削される土砂が、外管５の回転作用
と上下動作用、更には外管５の絞り込み作用によって外
管５周辺の堀孔壁に押し込まれ、あるいは押し付けられ
る。従って、外管５の周辺部には地上に排土すべき土砂
がなくなってしまい、当然にその排土作業が不要とな
る。また、この場合、掘削土砂が外管５周辺の堀孔壁に
押し込まれたり、押し付けられるから、その周辺地盤が
圧密されて強固に地固めされることになる。また、底蓋
１５が閉鎖されているから、掘削土砂や水が内外管２，
５内部に侵入することがない。

【００２９】また、内管２内部への地盤改良材の投入
は、上記外管５の圧入中に地盤改良材投入用のホッパー
３より行うことができる。この地盤改良材としては、
砂、砂利、砕石、土砂、鉱滓、あるいは砂や土砂等にセ
メント粉を混入させたもの、さらにはプラスチックの粒
状物等々を使用することができる。

【００３０】外管５が軟弱地盤中の所定深度まで圧入さ
れたならば、モーター９及び油圧シリンダ１２による外
管５の回転及び上下動を停止すると共に、昇降操作ワイ
ヤーによる機枠１の繰り出しを停止し、内外管２，５の
引き抜き操作に移る。この引き抜き操作にあたっては、
外管上下動用の油圧シリンダ１２を図１（Ａ）の仮想線
図示のように伸長させて、外管５をそのストロークの下
限位置に保持させた状態にしておく。そして、昇降操作
ワイヤーの巻取り操作により機枠１を上昇させて外管５
を引き抜きつつ、内管２を油圧シリンダ４によって所定
ストロークＳ２連続的に上下動させ且つバイブロフロッ
ト１３を振動させながら、内管２の内部に投入された地
盤改良材Ｇを内管２下端より地盤中に排出して、地盤改
良パイルＰを造成してゆく。

【００３１】この外管５の引き抜き時には、図２の
（Ｂ）に示すように、内管２の上下動作用及びこの内管
２の上下動に伴うバイブロフロット１３の上下動作用、
ならびにバイブロフロット１３の振動作用によって、内
管２からの地盤改良材Ｇの排出が促進されると共に、内
管２下端から地盤中に排出された地盤改良材Ｇが突き固
めされ且つ締め固めされ、それにより圧密された地盤改
良パイルＰが形成され、同時にまた、地盤改良パイルＰ
周辺の地盤が締め固めされて強固に地固めされることに
なる。

【００３２】この場合、図２の（Ｂ）に示すように、地
盤改良材Ｇは、内管２下端から一旦外管５の下端部内に
排出され、この外管５の下端部内において内管２の上下
動作用とバイブロフロット１３の振動作用により突き固
められ且つ締め固められて、外管５下端から地盤中に押
出されるので、十分に圧密された強固な地盤改良パイル
Ｐが形成される。

【００３３】またこの場合において、外管５を一定長
さ、例えば内管２の上下動ストロークＳ２に相当する長
さだけ引き抜いた後、内管２を１回乃至数回上下動さ
せ、その後再び外管５を上記長さだけ引き抜いて、内管
２を同様に上下動させる工程を繰り返し行うようにすれ
ば、外管５の引き上げが一旦停止した状態で、内管２か
ら排出される地盤改良材Ｇが内管２の上下動作用とバイ
ブロフロット１３の振動作用を受けることになるため、
内管２の上下動及びバイブロフロット１３の振動が地盤
改良材Ｇに対しきわめて有効に作用して、全長に亘り均
一で確実且つ十分に圧密された地盤改良パイルＰを形成
することができる。

【００３４】上述のようにして軟弱地盤中に形成された
地盤改良パイルＰを図２の（Ｃ）に示す。

【００３５】以上説明した実施例では、内管上下動手段
及び外管上下動手段として、それぞれ油圧シリンダ４，
１２を使用したが、油圧シリンダ以外の、例えばエアシ
リンダやエアばねを使用してもよい。実施例のように油
圧シリンダ４、１２を使用すれば、より強力な駆動力が
得られると共に、構造がコンパクトで取付けが簡単とな
る利点がある。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に係る工法によれば、外管の圧
入時には、地盤中への外管の堀進に伴って掘削される土
砂が、外管の回転作用と上下動作用とによって外管周辺
部に押し込まれ、あるいは押し付けられるから、掘削土
砂を地上へ排出する排土が全く不要となり、従って残土
処理を行う必要がなくなり、きわめて経済的で、造成費
の大幅な低減化を図ることができる。また、外管の引き
抜き時には、内管の上下動作用によって、内管からの地
盤改良材の排出が促進されると共に、内管下端から地盤
中に排出された地盤改良材が突き固めされるから、圧密
された強固な地盤改良パイルを形成できると共に、地盤
改良パイル周辺の地盤を締め固めすることができる。

【００３７】請求項２によれば、内管からの地盤改良材
の排出が促進されると共に、内管下端から地盤中に排出
された地盤改良材が突き固めされ且つ締め固めされるか
ら、有効に圧密されたより強固な地盤改良パイルをが形
成できると共に、周辺の地盤を強固に地固めすることが
できる。

【００３８】請求項３によれば、内管の上下動、更には
バイブロフロットの振動が地盤改良材に対しきわめて有
効に作用して、全長に亘り均一且つ十分に圧密された強
固で良質の地盤改良パイルを形成できる。

【００３９】請求項４に係る装置によれば、掘削土砂を
地上へ排出する排土が全く不要となるから、残土処理を
行う必要がなくなり、従ってきわめて経済的で、造成費
の大幅な低減化を図ることができる。また、外管の引き
抜き時には、内管からの地盤改良材の排出を促進すると
共に、内管下端から地盤中に排出された地盤改良材を突
き固めすることができるから、圧密された強固な地盤改
良パイルを形成できると共に、地盤改良パイル周辺の地
盤を締め固めることができる。

【００４０】請求項５によれば、内管からの地盤改良材
の排出を促進すると共に、内管下端から地盤中に排出さ
れた地盤改良材を突き固め且つ締め固めることができる
から、より有効に圧密されたより強固な地盤改良パイル
を形成できると共に、周辺の地盤を強固に地固めするこ
とができる。

【００４１】請求項６によれば、内管上下動手段として
油圧シリンダを使用することにより、強力な駆動力が得
られると共に、構造がコンパクトで取付けが簡単とな
る。

【００４２】請求項７によれば、外管上下動手段として
油圧シリンダを使用することにより、強力な駆動力が得
られると共に、構造がコンパクトで取付けが簡単とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は、本発明に係る軟弱地盤改良装置の
一実施例を示す縦断側面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ
断面図である。

【図２】 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る軟弱地盤
改良工法の施工順序を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 機枠 ２ 内管 ３ 地盤改良材投入用ホッパー ４ 油圧シリンダ（内管上下動手段） ５ 外管 ９ モーター（外管回転駆動手段） １２ 油圧シリンダ（外管上下動手段） １３ バイブロフロット １５ 底蓋 Ｇ 地盤改良材 Ｐ 地盤改良パイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−173825（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−58623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−7710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−92513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−61913（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171633（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−126441（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/10 104 E02D 3/08

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管とこれに外嵌された外管とを備え、
   外管を回転させ且つ所定ストローク上下動させながら、
   この外管を内管と共に軟弱地盤中所定深度まで排土する
   ことなく圧入し、その後、内外両管を引き抜きながら、
   内管を所定ストローク上下動させつつこの内管に供給さ
   れた砂等の地盤改良材を内管下端より地盤中に排出し、
   地盤中に地盤改良パイルを形成することを特徴とする軟
   弱地盤改良工法。
2. 【請求項２】 内外両管の引き抜き時に、内管の下端部
   に設けたバイブロフロットを振動させることを特徴とす
   る請求項１に記載の軟弱地盤改良工法。
3. 【請求項３】 内外両管の引き抜き時に、外管を一定長
   さだけ引き抜いた後、内管を１回乃至数回上下動させる
   工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項１または２
   に記載の軟弱地盤改良工法。
4. 【請求項４】 上端部に地盤改良材投入用のホッパーを
   有する内管と、内管に回転可能で且つ上下相対移動可能
   に外嵌された外管と、内管を所定ストローク上下動する
   ための内管上下動手段と、外管を回転駆動するための外
   管回転駆動手段と、外管を所定ストローク上下動するた
   めの外管上下動手段とからなることを特徴とする軟弱地
   盤改良装置。
5. 【請求項５】 内管の下端部にバイブロフロットを設け
   てなることを特徴とする請求項４に記載の軟弱地盤改良
   装置。
6. 【請求項６】 内管上下動手段が油圧シリンダからなる
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の軟弱地盤改
   良装置。
7. 【請求項７】 外管上下動手段が油圧シリンダからなる
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の軟弱地盤改
   良装置。