JP2920480B2 - ロッドコンパクション工法およびその工法用ロッド - 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工法の実
施に用いて好適なロッド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の振動
機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ながら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】

【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、ロッドと地盤との間の隙を通して行わ
れるだけであるため、ロッドとして比較的大口径（ 300
〜400mm ）の鋼管（管体）を用いた場合、あるいは改良
深度が深い場合に、補給材の補給量すなわち補給材の充
填量が不足し、所望の地盤強度を確保し難いという問題
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、ロッドとして比
較的大口径の管体を用いてもまたは改良深度が深くても
振動締固め域へ十分に補給材を供給できるようにするこ
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、中空ロ
ッドを振動させながら地盤中に打込む際、該ロッドの周
辺に補給材を補給すると共に、その一部をロッドに設け
た複数の貫通孔を通じてロッド内に流入させ、ロッドを
引抜く際、該ロッドの先端の開閉蓋を開いてロッド内の
補給材を地盤中に放出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
工法用ロッドは、下端に土圧を受けて閉じかつ自重によ
り開く開閉蓋を設けた管体の管壁に、管外から管内への
補給材の流入を許容する複数の貫通孔を設けるようにし
たことを特徴とする。

【０００７】したがって、本ロッドを用いたロッドコン
パクション工法においては、ロッドの外側および内側の
双方を通じて振動締固め域に補給材が補給されるので、
補給材の充填量は十分となる。

【０００８】 本発明に係るロッドは、上記構成に加
え、さらに管体の外周面に、貫通孔への補給材の流入を
促進する受皿を突設するものとし、これにより、管体内
への補給材の流入量がより一層増大する。

【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、砂利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副ホッパ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
副ホッパ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】本発明に係るロッド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、その管壁に複数の貫通孔
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１
１内への土砂の侵入を規制し、一方、ロッド１を地盤１
０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。貫通孔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１１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、貫通孔
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、貫通孔１３の下側内面に対
して滑らかに連接されている。なお、貫通孔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。

【００１３】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。

【００１４】一方、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３
１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１０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貫通孔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、例えば繊維強化プラスチ
ックチューブ（ＦＲＰチューブ）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
係るロッドを用いたロッドコンパクション工法によれ
ば、ロッドの外側および内側の双方を通じて振動締固め
域に補給材を補給できるので、ロッドとして比較的大口
径の管体を用いてもあるいは改良深度が深い場合でも補
給材の充填量は十分となり、所望の地盤強度を確保でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロッドと該ロッドを用いたロッド
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】本ロッドにおける貫通孔周りの構造を示す断面
図である。

【図３】本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】図４に示した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】図４に示した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追っ
て示す模式図である。

【符号の説明】

１ ロッド ２ 杭打機 ５ バイブロハンマー ６ 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） １２ 開閉蓋 １３ 貫通孔 １４ 受皿 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 昭52−144108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−33613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−12814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−61913（ＪＰ，Ａ) 実願 平１−79295号（実開 平３− 18234号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 3/08 E02D 3/10 104

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空ロッドを振動させながら地盤中に打
   込む際、該ロッドの周辺に補給材を補給すると共に、そ
   の一部をロッドに設けた複数の貫通孔を通じてロッド内
   に流入させ、ロッドを引抜く際、該ロッドの先端の開閉
   蓋を開いてロッド内の補給材を地盤中に放出することを
   特徴とするロッドコンパクション工法。
2. 【請求項２】 下端に土圧を受けて閉じかつ自重により
   開く開閉蓋を設けた管体の管壁に、管外から管内への補
   給材の流入を許容する複数の貫通孔を設け、かつ管体の
   外周面に、前記貫通孔への補給材の流入を促進する受皿
   を突設したことを特徴とするロッドコンパクション工法
   用ロッド。