JP2879202B2 - ロッドコンパクション工法およびその工法用補給材供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良工法の１
つであるロッドコンパクション工法およびその実施に用
いる補給材供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロッドコンパクション工法は、先端を閉
じた鋼管、Ｈ形鋼等のロッドをバイブロハンマ等により
振動させながら地盤中に打込み、ロッドの周辺に砂、礫
等の補給材を補給して振動によって締固めをする工法で
ある。なお最近は、振動により発生した過剰間隙水を該
ロッドを通じて積極的に排水することも行われている
（例えば、特開昭６０−７３９１２号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ロッドコンパクション工法によれば、振動締固め域への
補給材の補給は、地盤上のロッドの周りに、例えば人力
によりあるいはトラクタショベル等の機械により補給材
を盛り上げて行っているため、作業能率が悪く、その
上、ロッドの周りに均等に補給材を補給することが困難
で、振動固め域への補給材の供給量に過不足が生じると
いう問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その課題とするところは、ロッド周りへの
補給材の補給を円滑にかつ能率良くなし得るようにする
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るロッドコンパクション工法は、補給材
を蓄えたホッパを挿通してロッドを振動させながら地盤
中に打込み、このロッドの打込み中、前記ホッパ内の補
給材をロッドの周辺に補給するようにしたことを特徴と
する。

【０００６】また、本発明に係るロッドコンパクション
用補給材供給装置は、ロッドの挿通を許容するロッド挿
通孔を底部に有する主ホッパと、該主ホッパに隣接して
設けられ、傾動手段により傾動されて内部に蓄えた補強
材を前記主ホッパに供給する副ホッパとを備える構成と
したことを特徴とする。

【０００６】したがって、本補給材供給装置を用いたロ
ッドコンパクション工法においては、ホッパを挿通して
ロッドを打込むと、ホッパ内の補給材がロッドの周りか
ら自然にかつ均等に落下する。しかも、本補給材供給装
置においては、主ホッパ内の補給材が残り少なくなった
場合には、副ホッパを傾動させて直ちに補給材を補充で
きる。

【０００７】本発明に係る補給材供給装置は、主ホッパ
と副ホッパとを１つの基板上に配置することができ、こ
の場合は、基板を移送することでこれらホッパを一括し
て地盤改良場所に搬出入できる。さらに、この基板をロ
ッドを打込む杭打機に昇降可能に支持させるようにする
こともでき、この場合は、杭打機の動きを利用してこれ
らホッパを地盤改良場所に搬出入できるばかりか、それ
らの位置固定も簡単となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。

【０００９】図７は、本発明に係るロッドコンパクショ
ン工法を実施するシステムの概略を示したものである。
同図において、１はロッド、２は杭打機であり、ロッド
１は、杭打機２のリーダー３に緩衝器４を介して吊り下
げたバイブロハンマー５に鉛直状態で支持されている。
杭打機２は、ここではクローラクレーンから成り、その
リーダー３の下部には、補給材供給装置６が設けられて
いる。この補給材供給装置６は、シリンダ７により昇降
駆動される基板８と、砂、礫等の補給材を蓄える主ホッ
パ９と、主ホッパ９に供給する補給材を蓄える補助ホッ
パ１０とを一体的に備えており、ロッド１は、バイブロ
ハンマー５の作動により前記基板８および主ホッパ９を
挿通して地盤Ａに打込まれるようになっている。なお、
２Ａは前記補助ホッパ１０に補給材を補充するためのト
ラクタショベルである。

【００１０】上記ロッド１は、図１および２に示すよう
に、鋼管（管体）１１を主体として、その下端に開閉蓋
１２を設けると共に、その管壁に複数の流入口１３を設
けている。開閉蓋１２は、観音開き式に開閉するように
鋼管１１の下端にヒンジ結合されており、ロッド１を地
盤Ａに打込む際は、土圧を受けて閉じて鋼管１１内への
土砂の侵入を規制し、一方、ロッド１を地盤Ａから引抜
く際は、その自重により自動的に開くようになってい
る。流入口１３は、鋼管１１の周り（管外）からその内
部（管内）への補給材の流入を許容するもので、鋼管１
１の軸方向および円周方向へ所定のピッチで設けられて
いる。また、鋼管１１の外周面には、流入口１３への補
給材の流入を促進する受皿１４が突設されている（図
２）。この受皿１４の上面は、鋼管１１の半径外方向へ
向かうにしたがって上方傾斜する面１４ａとされてお
り、その面１４ａは、流入口１３の下側内面に対して滑
らかに連接されている。なお、流入口１３は、鋼管１１
の軸方向へわずか長い長孔として構成されている。

【００１１】鋼管１１の下部外周には、後述する過剰間
隙水を吸水するための吸水装置の吸水部１５が外装され
ている。この吸水部１５は、図３にも示すように、複数
のストレーナ１６を有する下部タンク１７と、この下部
タンク１７と連通管１８を介して接続された上部タンク
１９とを備えている。連通管１８は、その上端部が上部
タンク１９内に導入されており、該上端部には、上部タ
ンク１９から下部タンク１７への流体の流出を規制する
逆止弁２０が介装されている。しかして、上部タンク１
９からは、鋼管１１に沿って送気管２１と排水管２２と
が上方へ延長されている。送気管２１の延長端には、別
途設置した真空ポンプ２３と空気圧縮機２４とが三方弁
２５を介して切換可能に接続され、一方、排水管２２の
延長端部には開閉弁２６が介装されている。

【００１２】上記吸水装置においては、鋼管１１を打込
んだ後、開閉弁２６を閉じると共に、三方弁２５を操作
して送気管２１を真空ポンプ２３側へ切換えると、図３
に示すように、上部タンク１９および連通管１８を経
由して下部タンク１７に負圧が供給され、地盤中に発生
した過剰間隙水が、ストレーナ１６を通じて下部タンク
１７に流入する。そして、下部タンク１７内が満杯にな
ると、図３に示すように該下部タンク１７内の水２７
は連通管１８を通じて上部タンク１９に流入する。上部
タンク１９内の水位は水位センサ（図示略）により監視
されており、その水位が所定高さになったことが確認さ
れると、三方弁２５が送気管２１を空気圧縮機２４側へ
切換えるように作動すると同時に、開閉弁２６が開き、
この結果、図３に示すように上部タンク１９に圧縮空
気が供給されて、上部タンク１９内の水２７は排水管２
２を経て地上へ排出される。なお、水位センサによらな
い場合は、タイマーの作動により前記操作が行われる。

【００１３】一方、本発明に係る補給材供給装置６は、
図４〜６に示すように、そのシリンダ７が杭打機２のリ
ーダー３からこれに直交する方向へ延ばした左右一対の
支持フレーム２８に吊下支持されている。基板８の上面
には左右一対の連結バー２９が突設されており、基板８
は、その連結バー２９を介して前記シリンダ７のロッド
７ａに連結されている。また、基板８の上面には、その
一端側に位置して左右一対のガイドバー３０が突設され
ており、基板８は、その一対のガイドバー３０を杭打機
２のリーダー３の両側に設けたスライドガイド３１に係
合させることにより該リーダー３に昇降可能に支持され
ている。すなわち、基板８は一対のシリンダ７によりリ
ーダー３に沿って昇降駆動されるようになっており、施
工に際しては、該シリンダ（昇降用シリンダ）７により
地盤Ａに押圧固定されるものとなる。なお、基板８の下
部には、その輪郭に対応する枠形状のスカート部８ａが
設けられている。

【００１４】補給材供給装置６はまた、その主ホッパ９
が基板８上に固定されると共に、その副ホッパ１０が主
ホッパ９に対して旋回可能に設けられている。副ホッパ
１０は、その前端側下面がヒンジ３２を介して主ホッパ
９の側面に回動自在に装着されると共に、その後端側下
面がシリンダ（傾動用シリンダ）３３を介して基板８に
連結されている。副ホッパ９は、前記シリンダ３３の作
動に応じてヒンジ３２を中心に旋回し、常時はシリンダ
３３の短縮側への作動により図５に実線で示す水平状態
に、主ホッパ９への補給材が必要な時には、シリンダ３
３の伸長側への作動により図５に一点鎖線で示す傾動状
態にそれぞれ位置決めされるようになる。主ホッパ９の
底と基板８とには、上記ロッド１を挿通させるための貫
通孔９ａ，８ｂが開けられている。これら貫通孔９ａ，
８ｂはロッド１の直径に対して十分大きな開口面積を有
しており、主ホッパ９内の補給材は、これら孔９ａ，８
ｂの内周とロッド１の外周面との間の隙を通じて自由に
落下できるようになっている。

【００１５】以下、上記のように構成したシステムによ
るロッドコンパクション工法の施工手順を図８も参照し
て説明する。

【００１６】施工に際しては、改良場所に杭打機２を移
動させ、先ず昇降用シリンダ７の作動により補給材供給
装置６の全体を下降させて、その基板８を地盤Ａ上に押
圧固定する（図８）。この時、基板８のスカート部８
ａが地盤Ａ中に貫入するまでシリンダ７の押圧荷重を基
板８に加えるが、この押圧荷重は、一例として２０トン
程度に設定される。因みに、基板８の荷重は４トン程度
であり、ここでは、その５倍強の荷重が地盤Ａに負荷さ
れることになる。

【００１７】上記準備完了後、杭打機２内の昇降機構
（図示略）を操作して、バイブロハンマー５と一体にロ
ッド１を下降させ、そのまま主ホッパ９および基板８の
貫通孔９ａ，８ｂを挿通させて、ロッド１の先端地盤Ａ
上に着地させる。この時、ロッド１の先端の開閉蓋１２
が地盤Ａからの圧力を受けて自動的に閉じる。次に、予
め補給材Ｂを蓄えていた副ホッパ１０を傾動用シリンダ
３３の作動により傾動させ、主ホッパ９に補給材Ｂを供
給し、その供給が終了したら、バイブロハンマー５を作
動させ、ロッド１を振動させながら地盤Ａ中に打込む
（図８）。なお、この打込み開始と同時に、真空ポン
プ２３と空気圧縮機２４とを作動させ、始めは三方弁２
５を真空ポンプ２３側へ切換えて、ロッド１の先端部の
吸水部１５すなわち上・下タンク１９，１７に負圧を供
給しておく。また、副ホッパ１０は、主ホッパ９へ補給
材Ｂを供給した後は、傾動用シリンダ３３の再作動で水
平状態に戻され、これにはトラクタショベル２Ａにより
新たな補給材Ｂが補充される。

【００１８】上記ロッド１の打込み中、主ホッパ９内の
補給材Ｂは、ロッド１とその周辺地盤との隙を通じて地
盤Ａ中に次第に落ち込み、その一部は、受皿１４に案内
されながら鋼管１１の管壁に設けられた流入口１３から
鋼管１１内に流入し、先端の開閉蓋１２上に堆積する。
そして、ロッド１が所定深度だけ地盤Ａ中に打込まれた
ら、ロッド１の打込みを停止し、その位置でバイブロハ
ンマー５による振動をしばらく継続する。この振動の継
続によりロッド１の先端部の周りへの補給材Ｂの補給が
進んで、ロッド１の周辺の極く狭い範囲の地盤が締固め
られる。これと同時に、ロッド１からの振動伝達により
ロッド１の周辺の比較的広い範囲の地盤が液状化し、過
剰間隙水が発生する。この過剰間隙水は、事前に吸水部
１５の下部タンク１７に負圧が供給されていることか
ら、ストレーナ１６を通じて該下部タンク１７内に吸い
込まれ、これによりロッド１の周辺の比較的広い範囲の
地盤の高密度化が進む（図８）。本実施の形態では特
に、地盤Ａに基板８を介して昇降用シリンダ７の大きな
載荷重が加えられているので、周辺地盤の高密度化がよ
り一層進む。

【００１９】その後、バイブロハンマー５による振動を
継続しながらロッド１を所定の速度で引抜く。このロッ
ド１の引抜き開始により、鋼管１１の先端の開閉蓋１２
がその自重と鋼管１１内の補給材Ｂの重量とで自然に開
き、鋼管１１内の補給材Ｂが下方へ流れ出す。この鋼管
１１内から流れ出した補給材Ｂは鋼管１１の外周面に沿
って落ち込んできた補給材Ｂと合わされて締固められ、
ロッド１の抜け跡には、図８に示すように高密度の砂
柱Ｃが形成されるようになる。これと同時に、ロッド１
の周辺の広い地盤の高密度化も進み、前記砂柱Ｃの周り
には大径の高密度化層Ｄが形成される。そして、これら
砂柱Ｃと高密度化層Ｄとからなる地盤改良層Ｅは、ロッ
ド１の引抜きに応じて次第に地表へ向けて拡大し、遂に
は、図８に示すようにロッド１の打込み域には広い断
面積の地盤改良層Ｅが形成される。このロッド１の引抜
きに際しては、ロッド１を上下動させながら引抜くのが
望ましく、これにより一層振動締固めが進行する。ま
た、本実施の形態では、基板８にスカート部８ａを設け
ておいたので、このスカート部８ａが基板８下の地盤表
層部の側方流動を抑え、これにより振動締固め効果が地
盤表層部にも十分に及ぶようになる。

【００２０】ここで、ロッド１の打込み中または引抜き
中に、主ホッパ９内の補給材Ｂが消費されて、その残り
が少なくなったら、傾動用シリンダ３３を作動させて副
ホッパ１０から主ホッパ９へ補給材Ｂを供給する。ま
た、過剰間隙水が多量に発生し、吸水部１５の上部タン
ク１９内が所定の水位になったら、三方弁２５を空気圧
縮機２４側へ切換えると同時に排水側の開閉弁２６を開
き、上部タンク１９内の水２７を地上へ排水する（図
３）。本実施の形態のように過剰間隙水を一旦下部タン
ク１７に溜めた後、上部タンク１９へ揚水するようにし
た場合は、上部タンク１９への土砂の流入が確実に抑え
られるので、逆止弁２０や開閉弁２６が作動不良を起こ
す危険はなくなる。この場合、下部タンク１７にドレン
（図示略）を設けておくことにより、下部タンク１７内
に侵入した土砂を随時排出することができる。また、こ
の吸水部１５を構成する下部タンク１７と上部タンク１
９とは、前記したロッド１の外周面に沿っての補給材Ｂ
の落ち込みの障害とならないように、鋼管１１の円周方
向に断続的に設けるのが好ましい。なお、ロッド１とし
ては、前記鋼管１１に代えて、例えば中実の鋼棒やＨ形
鋼等を用いることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る補給材供給装置を用いたロッドコンパクション工法
によれば、ホッパを挿通してロッドを打込むので、ホッ
パ内の補給材がロッドの周りから自然にかつ均等に落下
し、補給材の補給を円滑にかつ速やかになし得るものと
なる。また、本補給材供給装置によれば、副ホッパから
主ホッパに補給材を補充して、必要な補給量を確保でき
るので、施工の安定性を確立できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る補給材供給装置を用いたロッドコ
ンパクション工法の実施状態を示す模式図である。

【図２】本ロッドコンパクション工法で用いたロッドの
構造を示す断面図である。

【図３】ロッドに付設した吸水部の作動状態を順を追っ
て示す模式図である。

【図４】本ロッドコンパクション工法を実施するシステ
ムの一部を拡大して示す側面図である。

【図５】本発明に係る補給材供給装置を拡大して示す正
面図である。

【図６】本発明に係る補給材供給装置を拡大して示す平
面図である。

【図７】本ロッドコンパクション工法を実施するシステ
ムの全体を示す側面図である。

【図８】本ロッドコンパクション工法の施工手順を示す
模式図である。

【符号の説明】

１ ロッド ２ 杭打機 ５ バイブロハンマー ６ 補給材供給装置 ７ 昇降用シリンダ ８ 基板 ９ 主ホッパ １０ 副ホッパ １５ 吸水部 ３３ 傾動用シリンダ Ａ 地盤 Ｂ 補給材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 毅 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１ 号 東洋建設株式会社内 (72)発明者 皿澤 薫 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１ 号 東洋建設株式会社内 (72)発明者 藤井 徹矢 兵庫県尼崎市北初島18番４ 大恵工業設 株式会社内 (72)発明者 五木田 義秋 兵庫県尼崎市北初島18番４ 大恵工業設 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−12814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−56010（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−82507（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−19164（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭47−20089（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/08 E02D 3/10 104

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補給材を蓄えたホッパを挿通してロッド
   を振動させながら地盤中に打込み、このロッドの打込み
   中、前記ホッパ内の補給材をロッドの周辺に補給するこ
   とを特徴とするロッドコンパクション工法。
2. 【請求項２】 ロッドの挿通を許容するロッド挿通孔を
   底部に有する主ホッパと、該主ホッパに隣接して設けら
   れ、傾動手段により傾動されて内部に蓄えた補強材を前
   記主ホッパに供給する副ホッパとを備えたことを特徴と
   するロッドコンパクション工法用補給材供給装置。
3. 【請求項３】 主ホッパと副ホッパとが、１つの基板上
   に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のロ
   ッドコンパクション工法用補給材供給装置。
4. 【請求項４】 基板が、ロッドを打込む杭打機に昇降可
   能に支持されていることを特徴とする請求項３に記載の
   ロッドコンパクション工法用補給材供給装置。