JP3678935B2 - 固結杭造成工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、別途に事前削孔作業を行うことなく、且つ硬質層が存在する地盤への適用を可能にする交差噴流による固結杭造成工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高圧の交差ジェット噴流を地中に注入して固結杭を造成し地盤を改良する交差噴流式固結杭造成工法が知られている（特開平６−２５７１３９号公報）。この工法は交差噴流の衝突地点で切削能力が急激に低下するため、切削効力が交差地点で吸収され、一種の型枠効果が生じ寸法精度の高い固結杭を造成することができる。
【０００３】
通常、この交差噴流式固結杭造成工法は、ボーリング機械などの削孔装置により事前削孔を行って、地盤に挿入孔を形成した後、この挿入孔に２個以上の噴射ノズルを有する挿入管を挿入することにより行われる。この工法によれば、地盤に予め挿入孔が形成されているため、挿入管が挿入し易いという利点がある。また、掘削攪拌翼を有する機械攪拌を併用した交差噴流式固結杭造成工法も提案されている（特開平５−３４６０２０号公報）。この工法は挿入管の貫入と交差噴流による固結杭の造成が１台の装置で行える利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような機械攪拌式を併用する工法では、掘削攪拌翼を地盤中に貫入するため、硬質層が存在する地盤では、その適用に限界がある。また、掘削攪拌翼を用いず事前削孔を行う場合は固結杭造成装置の他に、ボーリング機械などを別途に準備する必要があるため、設備コストがかかると共に、施工工程が多くて煩雑であるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、固結杭造成工法の硬質層が存在する地盤への適用範囲を拡大すると共に、地盤への貫入工程及び交差噴流による固結杭造成工程を１台の施工装置により行うことにより、設備コストの低減が図れ、且つ施工効率が向上する固結杭造成工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項１記載の発明は、噴射ノズルを有する空気流通部、硬化材流通部、水流通部を形成する３重管構造の挿入管を硬質層が存在する地盤に貫入させる際、貫入手段である振動機又はラックがリーダーに付設されたラックピニオン式強制昇降装置、及び回転手段である挿入管回転駆動モーターを備えた固結杭造成装置を使用し、更に前記挿入管の先端部から水を噴射しながら前記挿入管を地盤中の所定深度まで貫入する工程、及び前記挿入管を回転させながら、その先端部近傍に設けられた少なくとも２個の噴射ノズルから水又は硬化材を噴射して、交差噴流を形成させ固結杭を造成する工程を行なうことを特徴とする固結杭造成工法を提供するものである。
【０００７】
【０００８】
本発明の固結杭造成工法は、ボーリング機械などの削孔装置により事前削孔を行うことなく、あるいは、攪拌翼を有する機械攪拌を行うことなく、直接、交差噴流の際に使用する挿入管を地盤中の所定深度まで貫入させ、次いで、挿入管の先端部近傍に設けられた少なくとも２個のノズルから水又は硬化材を噴射して、挿入管を回転させながら徐々に引き抜くことにより、所望の仕上がり固結杭を精度よく造成することができる。これにより、１台の固結杭造成装置で硬質層が存在する地盤への適用が可能となる。また、別途のボーリング機械を不要とするため、設備コストの低減が図れ、且つ施工効率が向上する。更に、排泥のアップリフト効果により、周辺地盤や既存構造物などへの変位の影響は極めて少なく、既設構造物への近接施工が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態における固結杭造成工法について、図１及び図２を参照して説明する。図１は固結杭造成工法に使用する固結杭造成装置の概略図、図２は固結杭造成工法の工程を示す模式図である。図１中、固結杭造成装置１は、クローラークレーン２と、クローラークレーン２に一端が固定され強制昇降装置３を支持又はガイドするリーダー９と、強制昇降装置３に連結する３重管（外管は角軸）を形成する挿入管４と、挿入管４の下方部に角軸に嵌合する鍔（不図示）に接続して挿入管を回転させる下部駆動モーター５とを有する一軸機である。また、固結杭造成装置１は、発電機１４と、発電機１４によって駆動される高圧ポンプ１３と、配管１１に地中に貫入する挿入管４を連結するスイベルジョイント１０も備えている。更に挿入管４の下方部には高圧ジェット噴流を噴射する、挿入管４に長手方向に適宜の間隔を隔てて設けたノズル６ａ、６ｂが形成され（図２参照）、挿入管４の先端部は水を噴射する噴射口（不図示）が形成されている。このノズル６ａ、６ｂは噴射角度が調整できるようになっている。
【００１０】
強制昇降装置３はリーダー側のラック３ｂと、これと噛み合いながら回動されるピニオン機構３ａとからなる公知の機構を有するものである。ピニオン機構３ａの駆動手段としては公知の手段が適用でき、例えば油圧モーターが挙げられる。ピニオン機構３ａがラック３ｂと噛み合って回転し、挿入管４が貫入される際、固定側のリーダー９やクローラークレーン２などの重量も反力として利用でき、増大した力を作用させることができる。
【００１１】
本実施の形態例では、挿入管の貫入手段として、強制昇降装置３を使用するが、これに代えて、振動機を使用することもできる。振動機としては、例えば高周波バイブレーションハンマーなどが挙げられる。また、挿入管４の地盤への貫入は上記の如く、振動機又は強制昇降装置を用いるが、更にこれに加えて挿入管４の先端部４ａからの水の噴射（以下、「ウオータージェット」とも言う）を行わせることが、貫入時間を短縮することができる点で好ましい。
【００１２】
挿入管４の３重管構造としては、図では省略するが、外側壁から内側へ順に、空気流通部、硬化材流通部、水流通部を形成した構造である。空気又は硬化材は交差噴流を形成するために使用され、水は貫入の時間短縮などの目的で挿入管４の先端部から噴射するジェット噴流用として使用される。
【００１３】
次に、固結杭造成装置１を用いて、固結杭造成工法を実施する各工程を図２を参照して説明する。先ず、固結杭造成装置１は地上の所定の位置に設置される（図２中、（Ｉ））。次に、強制昇降装置３が起動され、挿入管４は地盤中に貫入される。この際、貫入時間を短縮するために、挿入管４の先端部４ａからはウオータージェットが噴出される（図２中、（II））。そして、挿入管４は地盤中の所定深度まで貫入された後、強制昇降装置３及びウオータージェットの噴出を停止して、貫入工程は終了する。
【００１４】
次に、交差噴流形成による固結杭造成工程に移る。すなわち、挿入管４を地盤中の所定深度まで貫入させた後、高圧ポンプ１３を起動して、挿入管４の下方部に設けた上部ノズル６ａ、下部ノズル６ｂから空気と硬化材を噴出させ交差噴流７を形成させる（図２中、（III)）。硬化材としては、セメントスラリーなどが挙げられる。上部ノズル６ａ、下部ノズル６ｂは角度調整可能なものであり、交差噴流７が成立するように各々のノズル６ａ、６ｂの角度をセットする。すなわち、到達距離に応じた角度を予め定めておきその角度が交差角度αを形成するようにセットする。
【００１５】
次に、挿入管４を下部駆動モーター５により回転させながら徐々に引き抜くと、図に示すように交差噴流７の出会った点Ｔを最外縁Ｒとするコラム状の造成パイル１５が地盤中に仕上がる（（図２中、（IV）〜（Ｖ））。この工程においては、交差噴流７に伴う排泥が挿入管４の回りを伝って地表に排出されるアップリフト効果が得られため、周辺地盤や既存構造物への変位の影響は極めて少なくなる。次いで、高圧ポンプ１３を停止して、挿入管４が地上に完全に引き抜かれると固結杭造成工程は終了し、下部駆動モーター５も停止される。
【００１６】
本実施の形態例では、交差噴流を形成する際、挿入管４の回転を下部駆動モーター５で行うが、下部駆動モーター５に代えて、強制昇降装置３に一体的にユニット化される上部駆動モーターとしてもよい。また、固結杭造成装置１は一軸機に限定されず、例えば二軸機であってもよい。更に、挿入管４の管構造としては、ノズル６ａ、６ｂから空気と硬化材が噴出する構造か、更にこれに加えて挿入管４の先端部からウオータージェットが噴出する構造のものであれば、上記３重管に限定されず、２重管構造のもの又は２重管構造を２系列とした構造のものであってもよい。
【００１７】
本実施の形態例の交差噴流による固結杭造成工程においては、ノズルから空気及び硬化材を噴射する工法を示したが、これに限定されず、例えば、ノズルから水を噴射して地盤を切削し、その空隙に硬化材を充填する工法にも適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の固結杭造成工法によれば、ボーリング機械などの削孔装置により事前削孔を行うことなく、あるいは攪拌翼を有する機械攪拌を行うことなく、直接、交差噴流の際に使用する挿入管を地盤中の所定深度まで貫入させ、次いで、挿入管の先端部近傍に設けられた少なくとも２個のノズルから水又は硬化材を噴射して、流体翼を形成させて、所望の仕上がり固結杭を精度よく造成することができるため、１台の固結杭造成装置で硬質層が存在する地盤への適用が可能となる。更に別途のボーリング機械などを不要とするため設備コストの低減が図れ、且つ施工効率が向上する。また、排泥のアップリフト効果により、周辺地盤や既存構造物への変位の影響は極めて少なく、既設構造物への近接施工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固結杭造成工法に使用される固結杭造成装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における固結杭造成工法の各工程を示す図である。
【符号の説明】
１ 固結杭造成装置
２ クローラークレーン
３ａ ピニオン機構
３ｂ ラック
４ 挿入管
５ 下部駆動モーター
６ ノズル
７ 交差噴流
８ 固結杭
９ リーダー
１０ スイベルジョイント
１１ 配管
１３ 高圧ポンプ
１４ 発電機

Claims (1)

1. 噴射ノズルを有する空気流通部、硬化材流通部、水流通部を形成する３重管構造の挿入管を硬質層が存在する地盤に貫入させる際、貫入手段である振動機又はラックがリーダーに付設されたラックピニオン式強制昇降装置、及び回転手段である挿入管回転駆動モーターを備えた固結杭造成装置を使用し、更に前記挿入管の先端部から水を噴射しながら前記挿入管を地盤中の所定深度まで貫入する工程、及び前記挿入管を回転させながら、その先端部近傍に設けられた少なくとも２個の噴射ノズルから水又は硬化材を噴射して、交差噴流を形成させ固結杭を造成する工程を行なうことを特徴とする固結杭造成工法。

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