JP3780244B2 - オーガーヘッド及びオーガー装置並びに地盤改良工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状化現象防止や軟弱粘性地盤の剪断強度の向上を図るオーガーヘッド及びオーガー装置並びに地盤改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土地の有効利用等を図る地盤改良は、液状化現象防止や軟弱粘性地盤の剪断強度の向上を図る目的から、柔軟地盤の軟弱な層において、地盤の圧密化を図り、締め固めを行う必要がある。かかる地盤改良工法としては、以下の工法が採用されている。
【０００３】
即ち、かかる工法としては、所定の方向に回転させて地盤を掘削する筒状のオーガーケースと、該オーガーケース内に正回転及び逆回転自在に内装されたオーガーとを使用する中堀り工法が周知である。該工法は、作業時の振動及び騒音を低下させる点において優れており、オーガーケースで削孔した掘削孔に、改良土として、セメント材、水ガラスを混合して改良土を固化させることにより、掘削孔を埋めて地中に柱状補強体を造成するものである。
【０００４】
また、オーガーの下方には、掘削刃を備えたオーガーヘッドが設けられているが、該オーガーヘッドは、専ら地盤を掘削するためのものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の地盤改良工法は、改良土に混合する改良材としてセメント又は水ガラスを使用するため、これら改良材が高価になる問題があった。
【０００６】
また、改良土としては、掘削土を利用して単に土を固めるだけの場合も考えられるが、かかる場合には、土を専用機で叩いたりする必要があるため、振動や騒音を発生する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、安価で且つ作業時の振動及び騒音を低下させて土質の改良が行えるようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、オーガーヘッド及びオーガー装置並びに地盤改良工法としてなされたもので、オーガーヘッドとしての特徴は、回転駆動するオーガー軸１０に固定される取付部１２と、該取付部１２に放射状に設けられたオーガー爪１３とを備え、前記オーガー爪１３は、正回転時に地盤を掘削するための掘削刃部１４を備えると共に、逆回転時に掘削土をオーガー爪１３の径外方向に押圧するための押圧面１７を先端側に備え、該押圧面１７は、略鉛直方向の平面としたことにある。
【０００９】
しかも、オーガー爪１３の下面１９ｂを、水平面に沿った平坦面としたことにある。
【００１０】
オーガー装置としての特徴は、先端側に略鉛直方向の平面となっている押圧面１７を備え、水平面に沿った平坦な下面１９ｂを備えたオーガー爪１３が放射状に設けられたオーガーヘッド６と、該オーガーヘッド６のオーガー軸１０を中心に配置し且つオーガーヘッド６を正回転及び逆回転自在に内装した筒状のオーガーケース３とを備えたことにある。
【００１１】
地盤改良方法としての特徴は、先端側に略鉛直方向の平面となっている押圧面１７を備え、水平面に沿った平坦な下面１９ｂを備えたオーガー爪１３が放射状に設けられたオーガーヘッド６と、該オーガーヘッド６のオーガー軸１０を中心に配置し且つオーガーヘッド６を正回転及び逆回転自在に内装した筒状のオーガーケース３とを備えたオーガー装置を使用する地盤改良工法であって、オーガーヘッド６を正回転させて地盤を掘削し、更に、オーガーヘッド６を逆回転させることにより、オーガーケース３内の土を、オーガー爪１３の押圧面１７で、掘削孔２１の水平方向の周面に押圧しながら、土を順次押し固め掘削孔２１を埋めることにある。
【００１２】
そして、所定速度で回転するオーガー爪１３の押圧面１７は、掘削土の一部を径外方向に押し出すように作用することとなる。オーガー爪１３の押圧面１７により掘削土は、掘削孔２１の周面に順次押圧されることとなり、地盤及び切削孔に埋められる土の密圧が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るオーガー装置の一実施の形態について説明する。図４及び図５において、オーガー装置１は、筒状のオーガーケース３と、該オーガーケース３内に回転自在に内装されたオーガー５と、前記オーガーケース３とオーガー５をそれぞれ回転駆動するための電動式又は油圧式のオーガーマシン（図示省略）から構成されている。
尚、本実施の形態では、オーガーケース３及びオーガー５は、図５に示す如く３組設けられているが、図４には便宜上単体のオーガーケース３及びオーガー５を示す。
【００１４】
前記オーガーマシンは、各オーガーケース３を所定速度且つ所定方向に回転させるオーガーケース駆動部（図示省略）と、各オーガー５を所定速度で正回転又は逆回転させることができるオーガー駆動部（図示省略）とからなっている。ここで、正回転とは、オーガー５が地盤に進入して掘削する方向の回転をいう。また、逆回転とは、前記とは反対の回転をいう。
【００１５】
前記オーガーケース３の開端したケース本体７の下端には、地盤を掘削するための掘削刃（カッタビット）９が設けられている。
【００１６】
前記オーガー５は、前記オーガーケース３の中に挿入されたオーガー軸１０に、中堀り用の螺旋状羽根（スクリュー）１１と、オーガーヘッド６とが設けられたものである。尚、オーガー軸１０における螺旋状羽根１１よりも上方位置には、オーガーの鉛直性を保つためのスタビライザー（図示省略）が設けられている。
【００１７】
前記オーガーヘッド６は、図１〜図３に示す如く、前記オーガー軸１０の先端に外嵌等して固定される取付部１２と、該取付部１２に放射状に設けられたオーガー爪１３とを備えている。オーガー爪１３は、複数個（本実施の形態では３個）が放射状に取付部１２に固定されている。各オーガー爪１３は、正回転方向で掘削作業を行い、逆回転方向で圧密作業を行うようになっている。
【００１８】
具体的には、オーガー爪１３の基部１３ａは、図３（イ）に示す如く、断面形状が略三角形状を呈しており、一端部（正回転方向における前部）１４が掘削刃部となるように、尖鋭に形成されていると共に傾斜して設けられている。また、オーガー爪１３の中部１３ｂは、図３（ロ）に示す如く、断面形状が略三角形状を呈しているのは、前記基部１３ａと同様であるが、中部１３ｂの回転方向の幅は、基部１３ａの幅よりも小さくなっている。
【００１９】
更に、オーガー爪１３の先端部１３ｃは、図３（ハ）に示す如く、断面形状が略四角形を呈している。オーガー爪１３は、図１及び図２に示す如く、逆回転方向に対して後方側に湾曲されており、その外周面の先端側は、掘削孔の内周面と略平行になっていると共に、前記ケース本体７の内周面７ａに接近している。即ち、図２に示す如く、オーガー軸１０の回転中心Ｏからオーガー爪１３の基端（逆回転方向に対して前面）１５に延長した中心線Ｌ１に対して、オーガー爪１３の基部は、所定角度α１だけ逆回転方向に対して後方側に傾斜している。ここで、所定角度α１は、２度〜５度、２度〜３０度、２度〜５０度又は１５度〜３０度に設定するのが好ましい。かかる所定角度α１は、作業条件（特に、地盤の条件）によって任意に設定可能である。
【００２０】
また、オーガー爪１３の先端面は、略法線Ｌ２方向を向いている。また、先端部の外周面１７は、略鉛直方向の平面となっており、かかる平面が土をオーガー爪１３の径外方向に押圧する機能を備える押圧面となっている。
【００２１】
次に、前記装置を使用した施工方法について図６を参照しながら概略を説明する。尚、図６には、単体のオーガー５の場合を例示する。
先ず、従来から周知のパイルドライバ（図示省略）に前記オーガー装置１を接続する。そして、オーガーケース３を所定方向に回転駆動させながら下降させると、オーガーケース３全体は回転しながら、その先端に装着されたカッタビット９により、地盤を削孔する（図６（イ）参照）。
【００２２】
更に、オーガーケース３内に取り込まれた土は、オーガー５の正回転する螺旋状羽根１１及びオーガーヘッド６のオーガー爪１３により掘削される（図６（ロ）参照）。掘削された土は、オーガーケース３内に溜められると共に、該螺旋状羽根１１により上方に搬送され、余分な土は、例えばケーシング駆動装置に設けられた排出孔から外部に排出される。
【００２３】
オーガーケース３が地盤を所定の深さまで削孔した後に、オーガーケース３を若干上方に引き抜く。また、螺旋状羽根１１を逆回転させると共に若干昇降運動させる。このとき、オーガー５により掘削されたオーガーケース３内の土２５は、逆回転する螺旋状羽根１１を伝ってオーガーケース３よりも下方に位置するオーガーヘッド６に積極的に搬送される。
【００２４】
オーガーヘッド６に搬送された土は、オーガー爪１３の上面１９ａ及びその間を通過してオーガーヘッド６の先端面（下面）１９ｂにより押し固められる。また、掘削された土は、逆回転するオーガー爪１３の押圧面１７により、径外方向に強制的に押し出され、オーガーヘッド６により掘削孔２１の内周面２１ａに圧縮されることとなり、土を掘削孔２１の直径方向（水平方向）の外方向に向けて締め固めることができる。
【００２５】
以上のような作業を行いながら、オーガーヘッド６及びオーガー５を順次上昇させ、圧縮された改良土２５ａで掘削孔２１を埋める（図６（ハ）参照）。尚、掘削土だけでは、掘削孔に充填される土として不足するので、適宜所定量の土を補充することとなる。
【００２６】
本実施の形態では、三組のオーガー５を同時に且つ同じ方向に回転させているため、例えば作業中（掘削時及び締め固め時）に特定のオーガーに礫等により、局部圧がかかった場合でも、他の２本のオーガーを定トルクにて回転させることにより、装置全体の負荷を分担して支持することが可能となる。この結果、均等に改良土を掘削孔２１に埋めることが可能となり、安定した土質改良を行える利点がある。また、セメントや水ガラス等の改良材を混合しない改良土であっても、十分に液状化地盤や軟弱粘性地盤の土質を固めることが可能である。
【００２７】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、前記実施の形態では、改良土として、セメントや水ガラス等の改良材を混合しない場合を例示したが、適宜セメント等の改良材を混合する場合であっても、従来に比し、改良材の量が少なくてよいため、コストの削減を図ることは可能である。
また、図４に仮想線で示す如く、オーガー爪１３の先端（直径）は、オーガーケース３の外径と略同等に設けても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明の方法は、オーガーヘッドを正回転させて地盤を掘削し、更に、オーガーヘッドを逆回転させることにより、オーガーケース内の土を、オーガー爪の押圧面で、掘削孔の周面に押圧し、掘削孔に順次土を順次押し固めるため、土等の比較的安価な材料であっても、掘削孔を中心とした広い範囲での密圧能力が増し、広い範囲での地固めが可能となる。
【００２９】
しかも、土を締め固めるに際して、専用の装置で土を叩いたりする必要がなく、作業時の振動及び騒音を低下させて土質の改良が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示すオーガーヘッドの斜視図である。
【図２】 同一部破断を含む平面図である。
【図３】 （イ）は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図、（ロ）は、図２のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ハ）は、図２のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図４】 オーガー装置の概略断面図である。
【図５】 オーガー装置の概略平面図である。
【図６】 オーガー装置の使用状態を示し、（イ）は、オーガーケースで掘削する状態の断面図、（ロ）は、掘削孔を土で埋め固める状態の断面図、（ハ）は、改良後を示す断面図である。
【符号の説明】
３…オーガーケース、５…オーガー、６…オーガヘッド、１０…オーガー軸、１２…取付部、１３…オーガー爪、１４…掘削刃部、１７…押圧面、１９ｂ…下面（平面）、２１…掘削孔、２５…改良土（土）

Claims (3)

1. 回転駆動するオーガー軸（１０）に固定される取付部（１２）と、該取付部（１２）に放射状に設けられたオーガー爪（１３）とを備え、前記オーガー爪（１３）は、正回転時に地盤を掘削するための正回転方向に向かい且つ水平面に沿って尖鋭な掘削刃部（１４）を備えると共に、逆回転時に掘削土をオーガー爪（１３）の径外方向に押圧するための押圧面（１７）を先端側に備え、オーガー爪（１３）の前記押圧面（１７）は、略鉛直方向の平面となっており、且つオーガー爪（１３）の下面（１９ｂ）は、水平面に沿った平坦面となっていることを特徴とするオーガーヘッド。
2. 請求項１に記載のオーガーヘッド（６）と、該オーガーヘッド（６）のオーガー軸（１０）を中心に配置し且つオーガーヘッド（６）を正回転及び逆回転自在に内装した筒状のオーガーケース（３）とを備えたことを特徴とするオーガー装置。
3. 請求項２に記載のオーガー装置を使用する地盤改良工法であって、オーガーヘッド（６）を正回転させて地盤を掘削し、更に、オーガーヘッド（６）を逆回転させることにより、オーガーケース（３）内の土を、オーガー爪（１３）の押圧面（１７）で、掘削孔（２１）の水平方向の周面に押圧しながら、土を順次押し固め掘削孔（２１）を埋めることを特徴とする地盤改良工法。

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