JP3443590B2 - ソイル柱施工装置およびソイル柱を施工するための方法 - 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、砂地や埋立地等の
軟弱地盤を強化するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、小径の柱状体の複数箇所に鍔
状の大径部を複数個有するソイル柱が軟弱地盤の強化に
有効であることが知られていた。このようなソイル柱
は、例えば図２３に記載するように、ソイル柱の大径部
の直径よりも大きな直径の掘削孔を掘りながら直接埋め
込まれるが、このような埋込方法は掘削コストが高く、
また多量の排土を発生し、さらに大きな騒音も引き起こ
す。また、図２４に示すように、スクリュー・オーガｓ
によってセメントミルクを放出しながら掘削孔を形成
し、そこにソイル柱を挿入する方法もあるが、この方法
は煩雑であり施工期間が長くなる。

【０００３】そこで、特開昭５９−８５０２４号や実開
平３−５４８８２号に記載するような、シャフトの下端
部からセメントミルクを放出することができ、しかもシ
ャフトの下端部に逆回転時に開くシャンクが設けられた
ソイル柱施工装置が提案されている。この装置は、まず
セメントミルクを放出しながらシャフトを正回転して小
径の孔を掘削し、引き続いて大径孔部を形成すべき位置
にシャフトの下端部を位置合わせしてシャフトを逆回転
する操作を繰り返して、複数個の大径孔部を順次形成で
きるようになっている。ここで、掘削に際して発生する
掘削土砂はセメントミルクと混練され、得られたセメン
ト混練物が掘削孔内に充填されて所定のソイル柱に成形
されるようになっている。しかしながら、従来のソイル
柱施工装置によると、大径部を形成すべき位置にシャフ
トの下端部を順次位置合わせしなければならず面倒であ
った。また、掘削土砂とセメントミルクとを十分に混練
して均一なセメント混練物を得ることが困難であり、得
られるソイル柱が所定形状を有していなかったりした。
特に、大径孔部を掘削する際に発生する土砂がセメント
ミルクと混練されなかったり、大径孔部にセメント混練
物が充填されなかったりした。さらに、掘削孔の周壁が
施工途中で崩壊してしまう場合もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、掘削
土砂とセメントミルクとを均一に混練でき、しかも所定
形状のソイル柱を容易に施工できる装置を提供すること
を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明者は上記の課題
を解決すべく種々検討を重ねた結果、シャフトと、前記
シャフトの下端部に設けられた掘削刃と、前記シャフト
の内部を通って供給されたセメントミルクを放出するた
めに前記シャフトの少なくとも下端部付近に設けられた
放出口とから成り、前記シャフトに伴った前記掘削刃の
回転によって地盤中に小径の掘削孔を形成するとともに
掘削土砂と前記セメントミルクとの混合によって得られ
たセメント混練物で前記掘削孔内を充填して地盤強化用
のソイル柱を形成するソイル柱施工装置であって、前記
シャフトの長さ方向の所定間隔を開けた複数箇所には、
前記シャフトの逆回転時に前記シャフトの軸に垂直な面
内において開いて、前記小径の掘削孔の内径を部分的に
拡大するシャンクが設けられており、しかも上下に隣接
する前記シャンクから略等距離の所には、前記シャフト
の回転に伴って前記小径の掘削孔の周壁に沿って回転し
ながら前記小径の掘削孔の周壁を押し固めるローラーが
取り付けられており、これによって、小径の柱状体の複
数箇所に鍔状の大径部を有するソイル柱を施工すること
を特徴とするソイル柱施工装置とすることによって解決
されることを見いだした。以下に本発明を詳細に説明す
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜図９は、本発明のソイル柱
施工装置の一実施例であり、この装置は公知の杭打ち機
（図示せず）によって支持されている。このソイル柱施
工装置は、図１に概略的に示すように、地盤掘削用のシ
ャフト４から構成されており、シャフト４の上端部には
公知のモルタルプラント１がグランドホース３を介して
接続されており、セメントミルクが発電機２からの電力
を受けてモルタルプラント１から供給されるようになっ
ている。

【０００７】図２〜図４はシャフト４の下端部付近を示
しており、ヘッド取付部４１を介してシャフト４よりも
大径の掘削ヘッド５が取り付けられている（図２）。こ
の掘削ヘッド５の下端には掘削刃２５が取り付けられて
おり、シャフトの回転によって掘削刃２５の回転直径に
対応する大きさの小径孔が掘削されるようになってい
る。なお、上記の掘削ヘッド５は、その接続部４６をヘ
ッド取付部４１内に挿入してジョイントホール４４にジ
ョイントピン４２を挿入することによって、シャフト４
に取り付けられている（図３および図４）。

【０００８】図５および図６は本発明のソイル柱施工装
置の上端部付近を示しており、シャフト４を軸回転する
ためのモーターを備えた中間シーベル７が取り付けられ
ている。この中間シーベル７は、シャフトの上端の接続
部４６’を中間シーベル７の接続部３５内に挿入した後
にジョイントピン４７をジョイントホール３７に挿入す
ることによって、取り付けられている。この中間シーベ
ル７には注入口７０が設けられており、モルタルプラン
ト１から供給されたセメントミルクをシャフト内の中空
管４３に導入するようになっている。このセメントミル
クはシャフトの下端部付近に設けられた放出口（図示せ
ず）から放出されるようになっている。なお、本発明に
おいて、セメントミルクの放出口は、少なくともシャフ
ト４の下端部付近に１個設けられているが、さらにシャ
フトの中間部に設けてもよい。

【０００９】また、本発明のソイル柱施工装置には、図
１に示すように、シャフトの長さ方向に所定間隔を開け
た複数箇所にシャンク６が取り付けられている。それぞ
れのシャンク６は、シャフトの半径方向に対向して位置
する２個（又は複数個）のシャンク刃３１から構成され
ている（図９）。このシャンク６は、シャフト４に溶接
された上下のシャンク取付台４４、４５間にジョイント
・ピン４７を使用して取り付けられている（図７）。上
記のシャンク６は、シャフト４を正方向に回転させた時
にはジョイント・ピン４７を中心に回転してシャフト４
の側面に沿うように閉じた状態になり、シャンク６の背
部２７が掘削孔の周壁を押し固めるようになっている。
一方、上記のシャンク６は、シャフト４を逆方向に回転
させた時にはジョイント・ピン４７を中心に回転して開
いて、シャンク取付台４４から突き出したストッパー２
３に当たって止まる（図９）。これによって、シャフト
の正回転によって既に形成されている孔の内径を拡大す
ることができる。なお、本実施例では、シャフト４の下
端部に取り付けられた掘削ヘッドにも同一のシャンク６
が取り付けられている。この掘削ヘッドの直径はシャフ
トの直径よりも大きいため、このシャンク（最下部のシ
ャンク）は他のシャンクよりも、シャフトの半径方向に
大きく開くようになっている。

【００１０】また、本発明のソイル柱施工装置には、図
７および図８に示すように、各シャンク６の略中間部分
に掘削孔の周壁を押し固めるためのローラー８が取り付
けられている。このローラー８は、上述のシャンク６を
取り付けるためのシャンク取付台４４、４５と同様のロ
ーラー取付台４４’、４５’に取り付けられている。こ
のローラー８は、シャンク６の回転に伴って、掘削孔の
周壁に沿って転がりながら、周壁を押し固めるようにな
っている。掘削孔の周壁に沿って転がるローラー８は掘
削孔の周壁との摩擦抵抗は低いが、効率的に掘削孔の周
壁を押し固めることが可能である。このローラー８によ
って掘削孔の周壁を固く押し固めるため、施工途中にお
いて周壁が崩壊等するのを防止でき、所定形状のソイル
柱が確実に施工される。

【００１１】上記のような構成のソイル柱施工装置は例
えば図１０〜１７に記載するようにして使用される。ま
ず、ソイル柱を施工すべき地盤で、シャフト４を正方向
に回転させて掘削を開始する（図１０）。掘削ヘッド５
が埋まる程度まで掘削した段階でセメントミルクを放出
しながら更に掘削を続ける（図１１）。そして、掘削刃
の回転に対応する直径（小径）の所定深さの掘削孔を得
る（図１２）。

【００１２】次に、シャフト４を逆回転させる（図１
３）。各シャンク６は掘削孔の周壁からの摩擦抵抗によ
って徐々に開いて掘削孔の内径を部分的に拡大する。本
発明においては、複数個のシャンクがシャフトの長さ方
向に所定間隔を開けて設けられているため、複数個の大
径孔部は同時に形成される。従って、大径孔部の形成時
に発生する掘削土砂もセメントミルクと混練されて均一
なセメント混練物となる。この点に関して、特開昭５９
−８５０２４号や実開平３−５４８８２号に記載される
ようなシャンクがシャフトの下端部にのみ設けられ、各
大径孔部を順次形成する従来のソイル柱施工装置と顕著
に相違する。なお、図１４および図１５に示すように、
シャフトを逆回転させながら一定幅の上下移動を行う
と、大径孔部の縦方向の長さが拡大される。

【００１３】最後に、図１６に示すように、シャフト４
を再び正方向に軸回転させてシャンクを閉じながら、図
１７に示すようにシャフト４を引き出す。その後、一定
時間放置すると、セメント混練物が固化して、小径の柱
状体の複数箇所に鍔状の大径部を有するソイル柱が形成
される。なお、掘削ヘッド５の直径はシャフト４の直径
よりも大きいため、掘削ヘッド５に取り付けられたシャ
ンク（最下部のシャンク）はその他のシャンクよりもシ
ャフトの半径方向に大きく広がるので、最下部の大径部
の直径は他の大径部の直径よりも大きくなっている。

【００１４】なお、本発明のソイル柱施工装置を使用し
て複数個のソイル柱を線状、格子状または放射状に配列
施工することも容易である。これによって、より高重量
の建造物に耐えうるようなソイル柱の施工が可能にな
る。このようなソイル柱の配列施工の方法としては、例
えば、先ず図２１や図２２に示すような位置に小径孔を
複数個形成し、次にシャフトの逆方向の軸回転によって
大径孔部を形成する方法が挙げられる。この場合、隣接
するソイル柱の深さを適宜調整して、隣接するソイル柱
の大径部と小径部とが互いに係合しあうように、各ソイ
ル柱を配列施工してもよい。

【００１５】また、本発明は、各シャンク６が２個のシ
ャンク刃３１から構成される場合、各シャンク６が図１
に記載するようなシャフトの中心軸を含む平面上のシャ
フト側面に配列される場合に限定されず、上下に隣接す
る各シャンク６同志が互いに一定角度（例えば９０°）
をなすように配列されていてもよい。これによってセメ
ントミルクの混練がさらに均等に行われる。また、これ
と同様に、上下に隣接する各ローラー８同志が互いに一
定角度（例えば９０°）をなすように配列されていても
よい。

【００１６】本発明によると、掘削土砂は、一部はロー
ラーとシャンク背部とによって掘削孔周壁に押し固め
（圧密）され、残りはセメントミルクと均一に混練され
てセメント混練物になるため、排土を殆ど発生しない。
また、複数個の大径孔部は同時に形成されるため、大径
孔部の形成時に発生する掘削土砂もセメントミルクと混
練されて均一なセメント混練物になる。さらに、このセ
メント混練物は、シャフトの正回転および逆回転によっ
て掘削孔内に均等に充填される。また、本発明による
と、所定形状のソイル柱を従来の装置よりも簡単に施工
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置の概略を示す説明図である。

【図２】 本発明のシャフトの側面図である。

【図３】 本発明のシャフトの下端部に取り付けられる
ヘッド取付台と掘削ヘッドを示す側面図である。

【図４】 本発明のシャフトの下端部付近を示す側面図
である。

【図５】 本発明の中間シーベルの側面図である。

【図６】 本発明のシャフトの上端部を示す側面図であ
る。

【図７】 本発明のシャンクを示す側面図である。

【図８】 本発明のローラーを示す側面図である。

【図９】 本発明のシャフトのシャンクの開閉状態を示
す平面図である。

【図１０】 本発明の装置を地盤にセットした状態を示
す側面図である。

【図１１】 本発明のシャフトの正回転の様子を示す側
面図である。

【図１２】 所定深さまで掘り下げた状態を示す側面図
である。

【図１３】 大径孔部を形成する様子を示す側面図であ
る。

【図１４】 シャフトを上昇させて大径孔部を拡大する
様子を示す側面図である。

【図１５】 シャフトを下降させて大径孔部を拡大する
様子を示す側面図である。

【図１６】 シャフトを再び正回転させてシャンクを閉
じる様子を示す図である。

【図１７】 本発明のシャフトを抜き取った状態を示す
側面図である。

【図１８】 シャフトの正回転によって孔を掘削した後
に、大径孔部を形成しないで、シャフトを引き抜いた状
態を示す側面図である。

【図１９】 図１８の状態から更に別地点で掘削してい
る様子を示す側面図である。

【図２０】 掘削孔を線状に形成した様子を示す側面図
である。

【図２１】 隣接するソイル柱の鍔状部分が互いに係合
するように複数個のソイル柱を配列施工した様子を示す
図であり、Ａは上面図であり、Ｂは側面図である。

【図２２】 隣接するソイル柱の鍔状部分が互いに係合
するように複数個のソイル柱を配列施工した様子を示す
図であり、Ａは上面図であり、Ｂは側面図である。

【図２３】 従来のソイル柱の施工方法を示す図であ
る。

【図２４】 従来のソイル柱の別の施工方法を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ モルタルプラント ２ 発電機 ４ シャフト ５ 掘削刃 ６ シャンク ８ ローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−216716（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−73730（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−238767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68922（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−298982（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−6382（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−94190（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトと、前記シャフトの下端部に設
   けられた掘削刃と、前記シャフトの内部を通って供給さ
   れたセメントミルクを放出するために前記シャフトの少
   なくとも下端部付近に設けられた放出口とから成り、前
   記シャフトに伴った前記掘削刃の回転によって地盤中に
   小径の掘削孔を形成するとともに掘削土砂と前記セメン
   トミルクとの混合によって得られたセメント混練物で前
   記掘削孔内を充填して地盤強化用のソイル柱を形成する
   ソイル柱施工装置であって、 前記シャフトの長さ方向の所定間隔を開けた複数箇所に
   は、前記シャフトの逆回転時に前記シャフトの軸に垂直
   な面内において開いて、前記小径の掘削孔の内径を部分
   的に拡大するシャンクが設けられており、 しかも上下に隣接する前記シャンクから略等距離の所に
   は、前記シャフトの回転に伴って前記小径の掘削孔の周
   壁に沿って回転しながら前記小径の掘削孔の周壁を押し
   固めるローラーが取り付けられており、これによって、
   小径の柱状体の複数箇所に鍔状の大径部を有するソイル
   柱を施工することを特徴とするソイル柱施工装置。
2. 【請求項２】 前記ローラーは、シャフトの側面から水
   平方向に延びる上下の取付台にその中心が回転可能に取
   り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のソ
   イル柱施工装置。
3. 【請求項３】 前記シャフトの軸方向から観察すると、
   前記シャフトを中心として、前記シャンクは０°および
   １８０°の方向に取り付けられており、前記ローラーは
   ９０°および２７０°の方向に取り付けられていること
   を特徴とする請求項１または２に記載のソイル柱施工装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
   載のソイル柱施工装置を用いて、 まず、前記シャフトを正回転させ、前記掘削刃により、
   地盤中に所定の深さの小径の掘削孔を形成しながら、前
   記シャフトの少なくとも下端部付近に設けた放出口から
   セメントミルクが掘削孔内に注入し、掘削土砂と混合す
   る工程と、 次いで、前記シャフトを逆回転させ、複数個の前記シャ
   ンクを前記シャフトの軸に垂直な方向に拡開させ、前記
   小径の掘削孔の内径を部分的に拡大させ、前記シ ャフト
   を逆回転させながら一定幅の上下動を行い、このとき発
   生する掘削土砂も前記セメントミルクと混練され、均一
   なセメント混練物とし、この際、前記ローラーが、シャ
   フトの回転に伴って、掘削孔の周壁に沿って転がり、小
   径の掘削孔の周壁を押し固める工程と、 その後、前記シャフトを正回転させて、前記シャンクを
   閉じながら、前記シャフトを地上に引き出し、前記セメ
   ント混練物を硬化させる工程とより成ることを特徴とす
   る、小径の柱状体の複数箇所に鍔状の大径部を有するソ
   イル柱を施工するための方法 。