JP2879203B2 - ロッドコンパクション工法およびその装置 - 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
あり、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】ところで最近、地盤の高密度化を促進する
ためには、振動体を打込む場所に載荷板を載荷すること
が有用であることが確認され、例えば特開平７−１５０
５４３号公報に明らかにされている。したがって、この
ような載荷板を上記ロッドコンパクション工法に適用す
れば、一度に改良される範囲は可及的に拡大し、該工法
による地盤改良効果がより一層高まるようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記工
法に記載の載荷板は、３〜５トン程度の重量を有するも
のであり、この程度の載荷では地盤の深くまで載荷の影
響は及ばず、いま一つ地盤改良効果は小さいという問題
があった。また、この載荷板を従来のロッドコンパクシ
ョン工法に単に適用した場合には、載荷板が障害となっ
て砂の補給が面倒になるという問題もあった。

【０００５】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、ロッドコンパク
ション工法への載荷板の有効利用を可能にし、もって地
盤改良効果を最大限に高めることである。

【０００６】

【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、上面に
ホッパを一体に有する載荷板を改良場所に載荷した後、
該載荷板に杭打機に支持したシリンダにより力を加えて
これを地盤上に押圧固定し、次に、前記杭打機により前
記ホッパおよび載荷板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
内の補給材を前記載荷板を通してロッドの周辺に補給す
ると共に、地盤中に発生する過剰間隙水を前記ロッドの
先端部に設けた吸水手段を通じて地上へ強制的に排出す
るようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係るロッドコンパクション
装置は、リーダーに吊下支持した振動機によりロッドを
振動させながら地盤中に打込む杭打機と、上面に補給材
を蓄えるホッパを一体に有する載荷板と、前記リーダー
に取付けられ前記載荷板を昇降駆動して地盤に押圧固定
するシリンダと、ロッドの先端部に外装された吸水手段
とを備える構成としたことを特徴とする。

【０００８】したがって、本ロッドコンパクション工法
およびその装置においては、シリンダにかかる反力を杭
打機で受けることで、大きなシリンダの力を載荷板に加
えることができる。しかも、載荷板の上に配置したホッ
パに補給材を蓄えて、ロッドの周りに自然に補給材を落
下させることができる。また、過剰間隙水を吸水手段に
より強制的に排水するので、前記大きな載荷重と相まっ
て高密度化が一層促進される。

【０００９】

【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。

【００１０】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は本発明に係るロッド、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、載荷および補給材
供給装置６が設けられている。この載荷および補給材供
給装置６は、シリンダ７により昇降駆動される載荷板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
により前記載荷板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。

【００１１】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。

【００１２】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手段の吸水部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。

【００１３】上記吸水手段においては、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。

【００１４】一方、本発明に係る載荷および補給材供給
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。載
荷板８の上面には左右一対の連結バー２９が突設されて
おり、載荷板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、載荷板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、載荷板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、載荷板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（載荷
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、載荷板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。

【００１５】載荷および補給材供給装置６はまた、その
主ホッパ９が載荷板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
して載荷板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３３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の底と載荷板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，８ｂ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。

【００１６】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。

【００１７】施工に際しては、改良場所に杭打機２を移
動させ、先ず載荷用シリンダ７の作動により載荷および
補給材供給装置６の全体を下降させて、その載荷板８を
地盤Ａ上に押圧固定する（図８）。この時、載荷板８
のスカート部８ａが地盤Ａ中に貫入するまでシリンダ７
の押圧荷重を載荷板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、載荷板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。

【００１８】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および載荷板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１
２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。

【００１９】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）。特に、地盤Ａに載荷
板８を介して載荷用シリンダ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。

【００２０】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、載荷板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が載荷板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。

【００２１】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、中実の鋼棒やＨ形鋼等を
用いることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係るロッドコンパクション工法およびその装置によれ
ば、大きな載荷重を地盤に加えることができると共に、
ロッドの周りへの補給材の補給も十分となり、過剰間隙
水を吸水手段により強制的に排水することと相まって、
地盤の高密度化および振動締固めが促進されて、地盤改
良効果が著しく高まるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る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】本ロッドコンパクション工法で用いる載荷およ
び補給材供給装置を拡大して示す正面図である。

【図６】本載荷および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 ３ リーダー ５ バイブロハンマー ６ 載荷および補給材供給装置 ７ 載荷用シリンダ ８ 載荷板 ９ 主ホッパ １０ 副ホッパ １１ 鋼管（管体） １５ 吸水部 １６ ストレーナ ２２ 排水管 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町18番４ 大恵工業 株式会社内 (72)発明者 五木田 義秋 兵庫県尼崎市北初島町18番４ 大恵工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−324325（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−150543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−73912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−12814（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−62541（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−19164（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭47−33940（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/08 E02D 3/10 102 E02D 3/10 104

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面にホッパを一体に有する載荷板を改
   良場所に載荷した後、該載荷板に杭打機に支持したシリ
   ンダにより力を加えてこれを地盤上に押圧固定し、次
   に、前記杭打機により前記ホッパおよび載荷板を挿通し
   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前記載荷板を通し
   てロッドの周辺に補給すると共に、地盤中に発生する過
   剰間隙水を前記ロッドの先端部に設けた吸水手段を通じ
   て地上へ強制的に排出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】 リーダーに吊下支持した振動機によりロ
   ッドを振動させながら地盤中に打込む杭打機と、上面に
   補給材を蓄えるホッパを一体に有する載荷板と、前記リ
   ーダーに取付けられ前記載荷板を昇降駆動して地盤に押
   圧固定するシリンダと、ロッドの先端部に外装された吸
   水手段とを備えたことを特徴とするロッドコンパクショ
   ン装置。