JP3955284B2 - 基礎の作成方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、地盤内に建造物などの基礎を作成する、請求項１の前文に係る方法に関する。このような方法では、土壌物質をほぐす土壌作業器具が、土壌領域または地盤領域に挿入される。土壌領域内でほぐされた土壌物質は、液体と混合され、固化可能な懸濁物質を形成し、土壌領域内のこの懸濁物質が、硬化して基礎となる。

本発明は、また、地盤内に建造物などの基礎を作成する、請求項６の前文に係る装置に関する。このような装置は、土壌領域または地盤領域内の土壌物質をほぐす土壌作業器具と、ほぐされた土壌物質に液体を供給する供給装置と、土壌領域内でほぐされた土壌物質を液体と混合して、固化可能な懸濁物質を形成する混合装置と、を備える。

従来技術としては、ドイツ国特許第４２ １９ １５０ Ｃ１号明細書に開示されたものがある。この周知の方法では、コルク抜きと同様の方法で、土壌オーガが地盤内に挿入される。土壌オーガの進入は、ある特定の深さで停止するが、後端部は依然として回転方式で駆動される。この結果、土壌が剪断され、粉砕される。これと同時に、硬化液または固化液が土壌に供給される。土壌オーガが作用した結果として、粉砕された土壌物質が液体と混合され、硬化懸濁物質を形成する。この懸濁物質は、土壌オーガが退避した後も地盤内に残り、そこで硬化してパイルを形成する。

ドイツ国特許第１９８ ２５ １６９ Ｃ２号明細書は、硬化可能な結合剤を土壌内に混合する装置を開示する。この既知の装置には、軸に固定された混合羽根が設けられており、この混合羽根が土壌物質を砕いて、硬化可能な結合剤と混合する。

他の既知の方法では、土壌物質は、平行に並べられた複数の土壌オーガを利用して除去され、その場で混合されて、土壌物質−結合剤の懸濁物質を形成する。この懸濁物質が硬化されて、シーリング壁を形成する。

ドイツ国特許第４２ １９ １５０ Ｃ１号明細書 ドイツ国特許第１９８ ２５ １６９ Ｃ２号明細書

本発明の目的は、非常に高品質の基礎を作成できる方法および装置を提供することにある。

前記目的は、一つの態様において、地盤内に基礎を作製する請求項１に記載の特性を備えた方法によって解決され、他の態様において、地盤内に基礎を作製する請求項６に記載の特性を備えた装置によって解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に示される。

本発明に係る方法は、硬化する以前に、懸濁物質が土壌領域の第１区画から除去され、除去された懸濁物質の少なくとも一部が土壌領域の第２区画に戻されることを特徴とする。

本発明の基本的な概念は、土壌領域内で混合された懸濁物質の一部が排除地点において除去され、少なくともその一部が別の地点において土壌領域に戻されるというものである。これにより沈降が抑制され、正確な懸濁混合物が生成される。この方法において、極めて高品質の基礎の製造が可能になる。

除去された懸濁物質を直接、土壌領域の第２区画に戻すことも基本的には可能であるが、特に好ましい方法では、返還動作の前に、除去された懸濁物質が処理または調整される。このような処理は、特に、懸濁物質からの固体部分の除去と、懸濁物質への物質の供給の少なくともいずれかに関わるものである。処理中に、砂よけを行うと有利である。基礎部材を所望の緊硬度にする機能として、特定の粒子サイズより大きい固体粒子と、より小さい固体粒子の少なくとも一方を分離すると有利である。分離された固体部分は、後のプロジェクトで利用できるよう収集されてもよい。

原則的には、除去された懸濁物質のうち、土壌領域に戻される部分のみが処理される。ただし、特に好ましい方法においては、除去された懸濁物質すべてが、処理される。この方法は、処理中に回収された物質が、価値の高いものである場合に有利である。ただし、土壌領域に戻される懸濁物質の一部のみが処理の対象となることも有利である。

本発明の特に好ましい展開状態において、懸濁物質の除去と返還とが連続的に、特に、同時に行われる。これにより、除去された懸濁物質のために複雑な保管手段を用意する必要がなくなる。懸濁物質の除去と返還の少なくとも一方は、土壌作業器具の埋め込み中に行うことができるが、土壌作業器具の退避中に行うことも好ましい。更に、除去と返還の少なくとも一方を、土壌作業器具が固定状態にある時に実行することも有利である。

本発明に係る方法は、土壌領域内の懸濁物質のライズ高さが、少なくともほぼ一定に維持されるように実行されることが好ましい。このことは、特に、懸濁物質が土壌領域からあふれ出すことを防ぐ。このため、本方法は、除去された懸濁物質の体積流量が、返還された懸濁物質の体積流量、流体の体積流量、および土壌作業器具の埋め込みまたは退避の結果としての土壌領域内の体積変化の合計と、少なくともほぼ一致するように実行されることが好ましい。土壌作業領域内のライズ高さは、それ自体が既知の測定装置を用いて設定されることが好ましい。また、土壌領域からの懸濁物質の流出と、土壌領域への液体の懸濁物質の流入は、ライズ高さを確保するために電子制御によって調整される。

基本的には、土壌物質のほぐしと、液体との混合とを、土壌作業器具を用いて複数の行程で実行し、任意選択で別の方法を採用することができる。ただし、特に好ましいのは、土壌物質のほぐしと混合とを土壌作業器具を使用して同時に行うことである。懸濁物質の除去と返還も、同時に実行することができる。このことは、基礎、たとえば、基礎壁、隔壁、シーリング壁など、を極めて短時間で地盤内に形成することを可能にする。

土壌領域の第１区画および第２区画は、原則的に、無作為に配置されてよい。ただし、土壌領域の第１区画が、第２区画よりも上部に配置されると、土壌領域内の懸濁物質の混合を特に効果的に行うことができ、好ましい。懸濁物質は、土壌領域内の懸濁物質のライズ高さの下から直接除去されることが極めて好ましい。また、返還される懸濁物質を液体と混合し、その結果生成される混合物を土壌領域の第１区画に送り込むことも有利である。これにより、供給管路と排出管路の経費を大幅に削減できる。

本発明に係る地盤内に基礎部材を作成する装置は、土壌領域の第１区画から懸濁物質を排除する除去装置が設けられると共に、除去された懸濁物質の少なくとも一部を土壌領域の第２区画に戻す返還装置が設けられることを特徴とする。この進歩的な除去装置と返還装置によって、土壌領域内で懸濁物質の循環が発生するため、懸濁物質は極めて良好に混合されることになる。本発明に係る装置は、特に、前述の方法を実行するために使用されてよい。

本発明の装置の特に好ましい展開状態は、搬送装置が、土壌領域の上部区画に配置された吸入管路を備えることを特徴とする。このことは、懸濁物質の極めて効果的な循環を土壌領域にもたらすと同時に、管路の運転コストも削減する。この吸入管路は、土壌領域内の懸濁物質のライズ高さの直下に配置された吸入開口部を備えることが好ましい。ただし、搬送装置は、側路式余水路を備えてもよく、この側路式余水路内には、懸濁物質が満杯レベルを超えた時点で、重力作用の結果として、懸濁物質が単独で流入する。

特に好ましい様式において、返還装置は、供給装置と共に構成される。特に、返還される懸濁物質と、供給される液体とを混合する混合装置と、混合の結果生成される混合物を土壌領域の第２区画に供給する共通の供給管路と、を備えることができる。この混合装置は、土壌領域の外側に配置されると、管路の運転コストが更に削減され、好ましい。

本発明の別の実施形態では、返還に先立って懸濁物質に処理を施す処理装置が設けられる。このような処理装置は、特に、懸濁物質から固体部分を分離するフィルタ装置、ふるい分け装置、または堆積装置を備えてもよく、この装置に加えて、あるいは、その代替として、添加剤の供給装置を備えてもよい。

原則的に、土壌作業器具は、任意の現場混合器具とすることができる。ただし、本発明の特に好ましい実施形態に係る装置は、土壌作業器具が、少なくとも１つの掘削管路またはドリルストリングを土壌オーガと共に備え、更に、混合装置が、前記ドリルストリングに配設される混合パドルを備えることを特徴とする。このようなドリルストリングは、複数個、特に、３つが平行に存在すると好ましい。このような装置は、極めて簡潔かつ迅速、加えて原価効率よく、基礎部材を製造することを可能にする。供給装置は、好ましくは、土壌オーガと混合パドルの少なくとも一方の近傍に、懸濁物質と液体の少なくとも一方に対応した出口ポート、あるいは懸濁物質と液体の混合物に対応した出口ポートを備える。ドリルストリングの回転駆動のための駆動部は、土壌領域の外部に配置されたものであっても好ましい。ただし、土壌作業器具の駆動は、土壌領域内に設けられていてもよい。土壌作業器具は、円周部に表土はぎ工具が配置された表土はぎホイールを含んでもよい。

以下、実施形態および添付の図面を引用しながら、本発明を更に詳細に説明する。

図１を参照すると、土壌オーガ１２と、混合パドル１８と、を有する土壌作業器具１０が設けられている。この土壌オーガ１２と混合パドル１８とは、いずれもドリルストリング１４に固定される。土壌作業器具１０は、地盤５の円筒形の土壌領域６内で土壌物質をほぐす。ほぐされた土壌物質と固化可能な液体とを、混合パドル１８を用いて直接土壌領域６内で混合することによって、懸濁物質２０がその場で形成され、土壌領域６をライズ高さ２１まで満たす。

土壌領域６から懸濁物質２０を除去するため、吸入管路３１が設けられ、表面近くの領域に出ている。除去された物質は、処理装置４０に供給される。

処理装置４０からは、分離された土壌と液体の少なくとも一方を排除する除去管路４１と、処理された懸濁物質２０を土壌領域６に返還する戻り管路３５と、が延びる。戻り管路３５は、液体管路３７と組み合わされ、供給管路３３に液体を供給する。供給管路３３は、ドリルストリング１４の内部に延びており、その下部端において排出ポートに至る。除去された懸濁物質、処理された懸濁物質、および液体の流れは、弁３２，３６、または３８を用いて調整されるか、または直接ポンプの制御システムによって調整される。管路３１，３５，３７，４１内の流れの方向は、図１に矢印で示されている。

本発明に係る装置を示す側面図である。

符号の説明

５ 地盤、６ 土壌領域、１０ 土壌作業器具、１２ 土壌オーガ、１４ ドリルストリング、１８ 混合パドル、２０ 混濁物質、２１ ライズ高さ、３１ 吸入管路、３２，３６，３８ 弁、３３ 供給管路、３５ 戻り管路、３７ 液体管路、４０ 処理装置、４１ 除去管路。

Claims (9)

1. 土壌物質をほぐすために用いられる土壌作業器具を土壌領域内に挿入し、
   土壌領域内のほぐされた土壌物質を液体と混合して、固化可能な懸濁物質を形成し、
   土壌領域内で前記懸濁物質が硬化して、基礎を形成する、
   地盤内に基礎を形成する方法であって、
   硬化する前の懸濁物質の一部が土壌作業器具を挿入している前記土壌領域の第１区画から除去され、
   除去された懸濁物質の少なくとも一部が、土壌作業器具を挿入している前記土壌領域の、第１区画の下方に位置する第２区画に戻される、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、除去された懸濁物質が、返還前に処理される、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、懸濁物質の除去と返還とが連続して実行される、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、土壌物質のほぐしと混合とが、土壌作業器具を用いて同時に実行される、方法。
5. 請求項１に記載の方法を実行する地盤内に基礎を形成する装置であって、
   土壌領域内の土壌物質をほぐす土壌作業器具と、
   ほぐされた土壌物質に液体を供給する供給装置と、
   土壌内でほぐされた土壌物質を前記液体と混合して、固化可能な懸濁物質を形成する混合装置と、
   を含み、
   前記土壌領域の第１区画から一部の懸濁物質を排除する除去装置が設けられ、
   除去された懸濁物質の少なくとも一部を、前記土壌領域の第２区画に戻す返還装置が設けられる、装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、前記除去装置が、前記土壌領域の上部区画に配設された吸入管路を備える、装置。
7. 請求項５に記載の装置であって、前記返還装置が、前記供給装置と共に構成される、装置。
8. 請求項５に記載の装置であって、返還の前に、前記懸濁物質を処理する処理装置が設けられる、装置。
9. 請求項５に記載の装置であって、前記土壌作業器具が、土壌オーガと共に少なくとも１つのドリルストリングを備え、前記混合装置が、前記ドリルストリングに配設された混合パドルを備える、装置。
   

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