JP3494472B2 - 固結杭造成装置 - Google Patents

固結杭造成装置

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JP3494472B2 JP13715794A JP13715794A JP3494472B2 JP 3494472 B2 JP3494472 B2 JP 3494472B2 JP 13715794 A JP13715794 A JP 13715794A JP 13715794 A JP13715794 A JP 13715794A JP 3494472 B2 JP3494472 B2 JP 3494472B2
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光弘 柴崎
宏 吉田
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、地中に固結杭を造成す
る固結杭造成装置に関する。 【0002】 【従来の技術】高圧ジェット噴流により地盤を掘削し、
且つ、地盤改良材と撹拌する事により地中に固結杭を造
成し、地盤を改良する技術は公知である。かかる工法の
代表的なものとして、ジェット・グラウト工法とケミカ
ル・チャーニング・パイル工法とがある。 【0003】ジェット・グラウト工法は、超高圧噴流と
それを取り囲むエアーとにより地盤を切削し、その空隙
に硬化材を流入充填して固結杭を造成する工法であり、
またケミカル・チャーニング・パイル工法は、硬化材を
地盤中に超高圧で噴射してその破壊力で地盤を切削し、
地盤中に固結杭を造成する工法である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる地盤改
良工法において、高圧ジェット噴流を地中に注入する場
合、土質及び土性によってジェット噴流の到達距離が異
なるため、従来は過大なパワーによって水あるいは地盤
改良材を注入し、固結杭すなわち造成パイルの仕上がり
を大きめに確保することを優先する傾向があり、結果と
して材料のロスや多量のスライムの流出があるという問
題点がある。 【0005】 本発明は、上記した従来技術の問題点に
鑑み提案されたもので、大径の孔の穿孔に費やされる多
大な労力及びコストを省略する事が可能な固結杭造成装
置の提供を目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、地盤中
に固結杭を造成するための固結杭造成装置において、地
盤穿孔用刃(6)を先端に取り付けた回転軸(7)が上
昇下降可能でかつ回転自在に支持されており、前記地盤
穿孔用刃(6)の近傍に拡幅噴射機構(8)が設けら
れ、その拡幅噴射機構(8)は回転軸(7)に枢支部
(26)で回動自在に枢支された翼(22)と、回転軸
(7)に枢支部(24)で枢支されたピストン機構で構
成された伸縮手段(20)とを備え、そのピストン機構
のロッド(32)が前記翼(22)の枢支部(34)に
枢支され、前記翼(22)の外方先端部には地盤改良材
およびジェット噴射(J)を水平に噴射するノズル(2
8)が設けられ、さらに翼(22)の上側には複数の掘
削ビット(30)が設けられている。 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】地盤改良材或いは硬化材としては、例えば
セメントミルク、モルタル等があげられる。 【0012】また噴出のタイミングについては、引き抜
き時にすることが好ましい。 【0013】 【作用】上記した様な構成を具備する本発明によれば、
先端に地盤穿孔用刃を取り付けた回転軸を回転しつつ下
降させることにより、該刃の外径に等しい縦孔が切削さ
れる(穿孔工程)。所定の深度まで穿孔したならば、回
転軸の下降を停止する。そして、回転軸を回転しつつ、
前記伸縮手段を伸長すれば、前記翼は回転軸との枢支端
部を中心に回動して回転軸と交差する様な位置まで回動
する。その結果、該翼の先端部(回転軸に枢支されてい
ない側の端部)は半径方向外側に位置することとなり、
翼全体が拡開した状態となり、翼に設けたビットによっ
て地盤が半径方向外側に掘削される(翼拡開工程)。 【0014】それと同時に、拡開された該翼の半径方向
先端のノズルから高圧液体を噴出すれば(高圧液体噴出
工程)、当該高圧液体により地盤がさらに掘削される。
ここで、高圧液体として地盤改良材を噴出していれば、
回転軸及び拡開した翼が回転することにより、地盤改良
材が良好に混合される。 【0015】この状態で回転軸を上昇させれば、翼の上
側(地上側)に設けられた掘削ビットにより地盤が掘削
され、且つ、噴出された高圧液体(地盤改良材)により
掘削がされるので、地盤改良材と混合される範囲の半径
方向寸法が大きくなる。そして、回転軸の上昇により、
柱状の固結体が地中に造成されるのである。 【0016】この際、穿孔される縦孔の径に比較して、
拡開する事により増加する前記翼先端部の半径方向寸法
と、高圧液体が到達する距離の分だけ、柱状固結体の外
径寸法が増加する。すなわち、穿孔工程に費やされる労
力を少なくすることと、造成される柱状固結体の外径を
大きくして地盤改良の品質を向上することとが同時に達
成されるのである。 【0017】さらに、容易に造成するべき柱状固結体の
外径寸法を増加することが出来るので、材料のロスや多
量のスライムの流出を防止することができる。そして、
従来の大口径地盤改良において費やされた労力を遥かに
軽減することが可能となるのである。 【0018】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 【0019】図1〜3は本発明による装置を用いた固結
杭造成の工程を工程順に示しており、図1は削孔工程、
図2は拡幅噴射工程、図3は撹拌噴射工程である。ま
た、図4は拡幅噴射機構を示し、図5は完成された固結
杭を示している。 【0020】これらの図において、符号1は改良するべ
き地盤Gの表面Sに設置された固結杭造成装置を示し、
該固結杭造成装置1は、電動機2と、該電動機2により
駆動される高圧ポンプ3と、硬化材撹拌処理機4と、図
示しない制御装置5、とを搭載している。そして固結杭
造成装置1は、地盤穿孔用刃6を先端に取り付けられた
回転軸7を上昇・下降可能に且つ回転自在に支持すると
共に、穿孔用刃6近傍の拡幅噴射機構8の駆動を制御す
る様に構成されている。なお、回転軸7の直径は、後記
する伸縮手段等の取り付けを考慮して、例えば約30c
m程度に設定される。 【0021】図4で示す様に、拡幅噴射機構8は、一対
の伸縮手段20、20と、一対の翼22、22とを有し
ている。そして、伸縮手段20、20は、枢支部24、
24により回転軸7に対して回動自在に枢支されたピス
トン機構として構成されている。一方、翼22、22は
枢支部26により回動自在に枢支されている。 【0022】翼22、22の半径方向外方の先端部に
は、高圧の地盤改良材のジェット噴流Jを水平に噴射す
るノズル28、28がそれぞれ設けられており、翼2
2、22の上側(地上側)には、複数の掘削ビット30
…が設けられている。そして、ノズル28の近傍には、
伸縮手段20のロッド32が、枢支部34により、回動
可能に枢支されている。なお、図4中の符号36、36
は翼22、22の支持部材である。 【0023】図4で示す様な構成によれば、伸縮手段2
0を構成するピストンが付勢されてロッド32が伸長す
ると、枢支部26を中心として翼22、22はそれぞれ
矢印A1、A2で示す様に回動する(すなわち、図4中
で左側の翼22は矢印A1方向に回動し、右側の翼22
は矢印A2方向に回動する)。その結果、ノズル28、
28を設けた側の先端部は半径方向外方に移動(拡開)
することとなる。 【0024】一方、翼22、22が拡開する様に回動す
ると同時に、該翼22とロッド32との相対位置が変位
するが、枢支部34における回動によって翼22とロッ
ド32との相対変位は吸収される。同様に、ロッド32
が伸長し翼22が回動すれば伸縮手段20と回転軸7と
の相対位置も変位するが、枢支部24における回動によ
り、伸縮手段20と回転軸7との相対変位も吸収され
る。すなわち、伸縮手段20或いはロッド32の伸長に
より翼22が回動して、各部材間の相対変位が生じて
も、部材同士が不適当に干渉し合うことは無い。 【0025】次に、施工手順について説明する。(図3
中、符号RDで示す方向に)回転する回転軸7を、図1
−3で下側に下降させると、地盤穿孔用刃6の外径と同
径の縦孔Hが穿孔される(穿孔工程)。次に、伸縮手段
20(図4)によりロッド32を伸長させると、上述し
た通り翼22、22が拡開される。その際に、回転軸7
は回転しているので、掘削ビット30によっても掘削が
行われる(翼拡開工程)。それと共に、回転軸7を経由
して送られる高圧液体(高圧の地盤改良材)を、高圧ジ
ェットJとしてノズル28からほぼ水平に噴出する。こ
こで、高圧ジェットJの噴出は回転軸7を回転しつつ行
われるため、地盤は概略円形状に掘削される(高圧液体
噴出工程)。ここで、拡開した翼22、22により、地
盤改良材の混合・撹拌が良好に行われる。 【0026】これ等の各種工程の施工に際して、ノズル
28、28及び翼22、22は互いに対向して配置され
ているから、伸縮手段20により翼22が拡開しても、
バランスがとれているため有害な振動が発生しない。 【0027】この状態で、回転軸7を、図3中の符号U
で示すように上昇すれば、地盤G中に柱状固結杭P(図
5)が形成される。なお、回転軸7を上昇する際に、翼
22の上側に設けられた掘削ビット30によって、地盤
Gが更に掘削される。そして、柱状固結杭Pの高さHP
は、回転軸7の上昇距離により制御できる。 【0028】所定の高さ方向寸法HPを有する柱状固結
杭Pが形成されたならば、高圧地盤改良材の供給を中止
し、伸縮手段20を収縮させて翼22、22を回転軸7
に添う様に変位せしめ、回転軸7を地上に引き上げる。
これにより、固結杭の造成作業が終了する。 【0029】なお、場合によっては、ノズル28から高
圧水を噴出させ、回転軸7の図示しない位置に別のノズ
ルを設け、低圧の硬化材を噴出させるような2系統の配
管経路を備えてもよい。 【0030】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、最初に穿孔させる縦孔の孔径を必要以上に
大きくすることなく、大径の柱状固結体(固結杭)を造
成することが可能である。また、作業が比較的容易であ
る。さらに、材料のロスや多量のスライムの流出を防止
する効果がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による装置を用いた固結杭造成の削孔工
程を示す図。 【図2】本発明による装置を用いた固結杭造成の拡幅噴
射工程を示す図。 【図3】本発明による装置を用いた固結杭造成の撹拌噴
射工程を示す図。 【図4】本発明による装置に含まれる拡幅噴射機構を示
す図。 【図5】本発明による装置を用いて完成された固結杭を
示す図。 【符号の説明】 1・・・固結杭造成装置 2・・・電動機 3・・・高圧ポンプ 4・・・硬化材撹拌処理機 6・・・地盤掘削用刃 7・・・回転軸 8・・・撹拌噴射機構 20・・・伸縮手段(シリンダ) 28・・・ノズル 36・・・支軸 22・・・翼 30・・・掘削ビット H・・・縦孔 D・・・仕上がり径 G・・・地盤 S・・・地表 P・・・固結杭(柱状固結体) HP・・・固結杭(柱状固結体)の高さ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−118027(JP,A) 特開 平2−80790(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 3/12 E21B 7/18 E21B 10/32

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 地盤中に固結杭を造成するための固結杭
    造成装置において、地盤穿孔用刃(6)を先端に取り付
    けた回転軸(7)が上昇下降可能でかつ回転自在に支持
    されており、前記地盤穿孔用刃(6)の近傍に拡幅噴射
    機構(8)が設けられ、その拡幅噴射機構(8)は回転
    軸(7)に枢支部(26)で回動自在に枢支された翼
    (22)と、回転軸(7)に枢支部(24)で枢支され
    たピストン機構で構成された伸縮手段(20)とを備
    え、そのピストン機構のロッド(32)が前記翼(2
    2)の枢支部(34)に枢支され、前記翼(22)の外
    方先端部には地盤改良材およびジェット噴射(J)を水
    平に噴射するノズル(28)が設けられ、さらに翼(2
    2)の上側には複数の掘削ビット(30)が設けられて
    いることを特徴とする固結杭造成装置。
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