JP4000340B2 - Excavation stirring bit for underground pile construction and ground improvement method using it - Google Patents

Excavation stirring bit for underground pile construction and ground improvement method using it Download PDF

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、排出土を少なくして地中杭の造成を行い軟弱地盤の改良を容易にする地中杭造成の掘削攪拌ビットとそれを用いた地盤改良工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、軟弱地盤の改良に関しては既に多くの地盤改良工法が実施されている。しかしながら、それらの多くは地中杭を造成するに際して、掘削される土砂(泥土)の排出を伴い、その排出泥土の搬出処理や泥水の処理を行わねばならないので、環境汚染対策や産業廃棄物の処理などに多くの費用を必要とする。
【0003】
このような問題点を解決する一つの手段として、掘削される穴の内部で掘削土にセメントミルクを圧送して機械攪拌により地中杭を造成する工法がある。そのなかでも、排泥量が少ないとされる工法として、先導管の周囲に螺旋状の羽根を設けたループ式ビットを正回転させて掘削し、削孔される穴の深さに対応して、二重管で構成される接続管を用い、N値が高いときにエアーと水を混合圧送しつつ穴を掘削推進しながら所定深さの穴を掘削した後、逆回転させつつエアーとセメントミルクを混合した注入材を圧送して噴射管より、削孔された穴内の掘削土中に噴射注入して混合させて地盤中に密度の高い杭を造成する工法とそれに用いる機械攪拌エアーセメントミルク混合圧送装置が提案されている(例えば、特許文献1.参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−97629号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の掘削機械攪拌工法にあって螺旋状の羽根を使用した工法では、先導のカッタービットによる掘削のあとを螺旋羽根によって周囲を切込んで掘削することになるので、N値が小さい場合には比較的早く掘削できるが、その螺旋羽根における掘進時の推進反力が大きくて、N値が大きくなると掘削の作業性が著しく低下する。また、穴の掘削後における掘削土とセメントミルクとの混合についても充分に行われず、密度の高い地中杭を造成することが困難であるという問題点がある。
【0006】
前記螺旋状羽根(螺旋刃)を用いることによる問題点は、連続する螺旋刃であるがために、N値が小さいときにはねじ込むようにして地盤を掘下げることが可能であるが、N値が大きくなるほどに、地盤(掘削土)との接触摩擦抵抗が増大し、掘進するのに大きな抵抗が生じることにある。また、連続する螺旋刃では、軟弱地盤において、掘削する際に粘土質の土砂がその刃面に付着してさらに抵抗を増大させる要因となっている。したがって、刃部と掘削された土砂との歯切れが悪く、掘削後における注入されたセメントミルクとの混合状態も充分に行われていないのが高密度の地中杭造成に到らない要因であると推考される。
【0007】
また、その掘削機構として螺旋羽根構造にされるので、構造が複雑になって製作費も嵩み高価なものとなる。さらに回転駆動に大きな動力を必要として、殊にN値の大きい地盤での地中杭の造成に際しては、円滑に掘削作業が行えないことになるなどの問題がある。
【0008】
本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、軟弱地盤の掘削に際してN値の如何に関わらず掘削を容易にするとともに、掘削後における掘削土と注入されるセメントミルクとの混合機能を高めて作業性能の向上を図り、かつ高密度の地中杭の造成が可能なようにする地中杭造成の掘削攪拌ビットとそれを用いた地盤改良工法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、第1発明による地中杭造成の掘削攪拌ビットは、
内部にエア配管と高圧水配管とを備えて順次接続可能で上部において回転力を付与される管状ロッドと、
前記管状ロッドの先端部に配される先導管の外側に、上下をテーパ部で溶接されて設けられる膨出形状のビット本体と、
前記ビット本体の外周に複数段に配設され、それぞれ二枚の羽根部材が放射状に配されるとともに、掘削側に対して下向きの捻り傾斜角を持たせて配される捻り羽根式ビットと、
前記先導管の先端に設けられる先端ビットとを備え、
前記複数段の捻り羽根式ビットの外端が描く包絡線が先端に向って先すぼみのテーパ状に形成され、かつ最上段のものに対してそれ以下の段のものが位相をずらせて設けられ、
前記最上段の捻り羽根式ビットの羽根部材には、前記先導管内のエア配管および高圧水配管からそれぞれ分岐されるエア配管および高圧水配管が設けられるとともに、それらエア配管および高圧水配管の先端にエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルがそれぞれ設けられ、
前記先導管の下端部にはその先導管内のエア配管の先端にエア噴射ノズルが設けられている
ことを特徴とするものである。
【0010】
本発明においては、軟弱地盤に地中杭を造成するに際して、地盤に対して管状ロッドの先導を周知の駆動手段(リーダに支持される油圧モータにより管状ロッドを駆動する装置)によって回転駆動すると、先端から順次外周径が大きくなるように複数段で設けられる捻り羽根式ビットによって地中に穴が掘削される。この際、地盤の状態に応じて管状ロッドの先端部およびそれより上側の羽根式ビットの端部から加圧エアまたは加圧エアと高圧水を地盤に噴射注入しながら掘進させる。こうすることによって、複数段に配されて回転する捻り羽根式ビットは、捻り角を与えられているので地中に切込まれ、地盤のN値が低い状態であってもあるいは高い状態であっても、回転方向にビット部分が断続して設けられているから、地盤に切込んでその回転する部分を掘り起こすが、掘削される土砂が上部に持上げられることなく掘り進められる。要するに、捻り羽根式ビットの回転によって掘進する所要深さまでの土砂を掘削すると同時にほぐす働きをし、併せて半径方向に噴射注入するエアや高圧水によって捻り羽根式ビットによる実掘削範囲の周囲の地盤を緩めて見掛けの掘削穴の直径を大きくすることができる。所要深さまで掘削された後、噴射ノズルから高圧エアとセメントミルクを噴射注入しながら管状ロッドを逆転させると、捻り羽根式ビットが逆転によって次第に持上げられると同時に、掘削した土砂に注入されるセメントミルクを混合させて排泥土を生じさせることなく地中杭を造成することができる。
【0011】
本発明によれば、いわゆる機械攪拌方式の地中杭の造成操作に際し、捻り羽根式ビットが管状ロッドの先導において周方向に少なくとも二枚で複数段に配設されているので、掘削時に地中に切込む際の抵抗を少なくして駆動力の低減と切込み操作の容易性が得られ、能率よく掘進させることができる。また、逆転時における掘削土と注入されるセメントミルクとの攪拌混合操作時には、断続的に設けられる捻り羽根式ビットが攪拌翼の働きをして混合操作を有効に行えることになり、高密度の地中杭の造成が確実に行えるという優れた効果が得られるのである。
【0012】
また、本発明によれば、捻り羽根式ビットが膨出形状のビット本体の外周に配設されているので、捻り羽根式ビットの基端部をビット本体に対して強固に取付けることができ掘削力を確保できる。また、注入流体の配管分岐構造部を確保できるという利点がある。
【0013】
また、複数段に配設される捻り羽根式ビットが、最上段のものに対してそれ以下の段のものが位相をずらせて設けられているので、地中への切込みが容易になり、セメントミルクと掘削土との混合操作時に上下の捻り羽根式ビットによって持上げたり押し下げたりしながら上昇することにより攪拌効果を高めることができるという利点がある。また、掘削・混合の両操作に際して上下の捻り羽根式ビット間にて掘削土を挟む状態が生じないので効率よく作業を遂行できるという効果が得られる。また、前記捻り羽根式ビットは、掘削側に対して下向きの捻り傾斜角を持たせて設けられているので、正転方向の回転力を与えられることにより積極的に地中に掘進し、逆転方向の回転力を与えられると上昇力が与えられて同時に混合機能を有効に発揮させることができる。
【0014】
前記第1発明において、前記管状ロッドから前記先導管の下端部のエア噴射ノズルまでおよび前記捻り羽根式ビット先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルまでのエア配管および高圧水配管は、独立通路で導かれるようにされているのが好ましい(第発明)。こうすることによって、液体(高圧水またはセメントミルク)と、高圧エアとの供給路を確保して、地盤や掘削土中に注入する操作を確実にすることができる。また、前記捻り羽根式ビットに設けられるエア配管および高圧水配管は、その羽根部の中心を貫通して二重管構造で設けられ、その羽根部先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルは上下を囲われて二重噴射ノズルとされているのが好ましい(第発明)。このように構成することで、捻り羽根式ビットの機能を損なわず、しかも強度を高めるとともに噴射ノズルが掘削時の土圧によって障害を来さないように保護されて長期使用に耐えることができるという効果を併せ得られる。
【0015】
次に、第発明による地盤改良工法は、
前記第1発明〜第発明のいずれかの地中杭造成の掘削攪拌ビットにおける管状ロッドを、履帯走行式車両に付設される作業機支持構造部に取付くドリルヘッドに順次接続するようにして挿通支持させて、
a)削孔作業時には管状ロッドを正転させて先導部に取付く先端ビットと複数段に配される捻り羽根式ビットとにより地盤を掘削推進させ、
b)地盤のN値が低い状態では、先導の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させつつ掘削し、
c)地盤のN値が高い状態では、先導の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させ、さらにその捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルから高圧水を噴射させつつ掘削し、
d)所要深さまで掘削後、管状ロッドを逆転させながら先導の下端部および捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを、また捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルからセメントミルクを噴出させて徐々に引上げ、
e)捻り羽根式ビットの回転と加圧エアの噴出並びにセメントミルクの噴出注入により掘削土とそのセメントミルクとを混合して地中杭を造成する
ことを特徴とするものである
【0016】
本発明(第発明)によれば、前記第1発明〜第発明において記載した作用効果を発揮して、地質に応じて高密度の地中杭の造成を能率よく行うことができる。
【0017】
前記第発明において、削孔後の地中杭の造成時には、規定量のセメントミルクを圧送注入して掘削攪拌ビットを適宜量引上げるごとに、所要時間上昇させずに回転操作を行わせ、当該位置でのセメントミルクと掘削土との攪拌混合を行わせ、これを繰り返すようにするのが好ましい(第発明)。こうすることによって、混合の促進と圧密効果を高め高密度の地中杭を造成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の地中杭造成の掘削攪拌ビットと、この掘削攪拌ビットを用いて実施する地盤改良工法について、その一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0019】
図1には、装軌式の建設機械の前部に本実施形態の掘削攪拌ビットを備える作業機が装着された側面図で、掘削時の態様を併記されている図が示されている。図2には図1の平面図が、図3には本実施形態の掘削攪拌ビットの一部を断面して表わす正面図(a)と側面図(b)が、図4には図3(a)の平面図が、図5にはメインビットの一部断面拡大詳細図が、図6にはメインビットの一部を平断面で表わす図(a)と図5のA−A視図(b)および図5のB−B視端面図(c)とが、それぞれ示されている。
【0020】
この実施形態の掘削攪拌ビット10は、順次接続可能にされる管状ロッド11の先端部(先導管11')に取付けられて、掘削攪拌操作を行わせる捻り羽根式ビット(後述)が複数段に所要の間隔をとって設けられ、最先端(下端)には先端ビット12が設けられている。また、管状ロッド11の内部にはエア配管15aと水・セメントミルク配管16aとが順次接続されるようにして、先端ビット12の取付部側方と最上段の捻り羽根式ビットの外端部とに前記エア配管および水・セメントミルク配管に繋がる噴射ノズル20,17が付設されている。また、先導管11'の先端には下向きに噴射ノズルが設けてある。
【0021】
前記複数段に配設される捻り羽根式ビット14(以下羽根式ビット14という)は、先導管11'に同軸芯で外側に上下をテーパ部で溶接されて設けられる太い径のビット本体13の外周に、掘削回転方向に前側が下がり勾配となるようにして軸芯に直交して半径方向に対向する二枚の羽根部材が、それぞれ基端部を溶接されて取付けられている。そして、最上段の羽根式ビット14Aがメインビットとなり、その次の羽根式ビット14Bを90°変位させた位置で設けられ、さらに最下段の羽根式ビット14Cは傾斜角を大きくとって前記中段の羽根式ビット14Bとほぼ90°変位させて取付けられている。要するに、上下方向に各段の羽根式ビット14A,14B,14C、特にメインビット14Aとその下のビット(中段の羽根式ビット14B)が重なり合わないようにされている。なお、中段の羽根式ビット14Bと最下段のビット14Cとは、その最下段の羽根式ビット14Cが傾斜角を大きくされているので掘削・攪拌のいずれにも干渉しない状態となされている。
【0022】
さらに、前記各段の羽根式ビット14A,14B,14Cは、その外端によって描かれる円の軌跡がなす上下方向の包絡線D(図3(b)参照)が、下すぼみのテーパ状になるように各段の羽根部材の長さ寸法を設定されている。
【0023】
また、前記メインビット14Aの羽根部材14aには、図5および図6(a)〜(c)で示されるように、ビット本体13の内部を通じて先導管11'内からエア配管15とセメントミルク(高圧水)配管16が中心部に配されて、その先端に両配管15,16に別個に接続される二重構造の噴射ノズル17(中心に前記配管16からの流体を噴射する噴射ノズル17bが、同軸心でその外側に環状になったエア噴射ノズル17aが一体に組み付けられている)が配置されている。なお、前記両配管15,16は羽根部材14aの中央を二重管にされて設けられ、実質的にはその二重管の外側に沿わせられて両側に別個の羽根部材14a,14aが配され、それら羽根部材14aを前記二重管の上下で覆う別途連結部材14dにより溶接され、かつ各羽根部材14aの基端をビット本体13に溶接されて一体化されている。また、前記噴射ノズル17の周囲は筒状の保護部材18によって囲われて、掘削時に噴射ノズル17が破損しないように形成されている。
【0024】
また、前記先導管11'内のエア配管15aとセメントミルク(高圧水)配管16aと前記二重管(エア配管15とセメントミルク(高圧水)配管16)とは、ビット本体13の内部で先導管11'側から突出す接続部材19'と一体の分配部片19が設けられ、この分配部片19の分岐穴19a,19bに各配管15a,16aが繋がれるようになされている。なお、順次接続される管状ロッド11には前記エア配管15aとセメントミルク(高圧水)配管16aとが周知の継ぎ手で簡単に連結できるようにされており、最上部に位置する管状ロッドの頂端にはスイベルジョイント25が取付けられて、地上部に配置される図示されない高圧エア源(例えばコンプレッサー)や高圧ポンプとその制御機器並びにセメントミルク供給ポンプ、薬液供給ポンプなどに接続されるようになされている。なお、図3および図5において、図中符号22は管状ロッドの継手部、23はカップリング式配管継手である。
【0025】
前記中段の羽根式ビット14Bは、所要寸法の羽根部材14b,14bの基端をビット本体13の側面に所要の傾斜角にて溶接されている。また、前記各羽根式ビット14(総称して表示)を形成する羽根部材は、硬質の鋼材が用いられ、必要に応じて熱処理されて切刃部分(外周部および掘削方向の前側)の硬度を高め、耐摩耗性を備えるものが用いられる。なお、必要に応じてその切刃部分に別途硬質材を肉盛するか、あるいは硬質のチップを溶接付着するようにしてもよい。
【0026】
このように構成される本実施形態の掘削攪拌ビット10を用いて地盤改良するには、その具体的な実施形態について説明すると、まず、図1に示されるように、下部走行体2に旋回機構を介して支持される上部旋回体3を備える装軌式の建設機械車両1の前側に、その上部旋回体3に基端を起伏自在に取付くブーム4によって支持される掘削装置30(第7発明の作業機支持構造部に対応)に組み込まれて使用される。
【0027】
その掘削装置30は、装軌式建設機械車両1のブーム4の先端部において、支持軸ピン5によって基部ブラケット31を枢支されるとともにブーム4側にボトムを支持されて起伏可能に取付くリーダ32と、そのリーダ32の前面にてスライドシリンダ33によって上下方向にスライド可能なスライドフレーム34を介して配設されるドリルヘッド35と、リーダ32を横方向に傾動調整するチルトシリンダ36およびリーダ32の下部両側面に付設されるアウトリガー37を備えており、そのドリルヘッド35の駆動には上部旋回体3に搭載されるエンジン駆動の油圧供給手段(図示省略)から動力を受けて回転されるようになっている。また、前記スライドシリンダ33やチルトシリンダ36、アウトリガー37の操作も同様に前記油圧供給手段からの圧油を制御して操作できるようになされている。図中符号6はブーム起伏用のブームシリンダ、7はリーダ32の起立角度を設定する操作シリンダ、38は管状ロッドを固定する固定手段である。
【0028】
前記装軌式の建設機械車両1の前側に支持される掘削装置30に装着される管状ロッド11の先端に、前記本実施形態の掘削攪拌ビット10を取付けて、目的作業位置にまでは建設機械車両1を走行させて削孔位置に移動させ、エア配管並びに水・セメントミルク配管を別途設置のそれぞれの流体供給部と配管接続して準備を整える。その後にチルトシリンダ36および車両側の操作シリンダ7を作動させて、リーダ32を介し掘削攪拌ビット10の位置合わせおよび水準を設定する。以後地盤改良作業を次の手順によって行う。この実施例を図7に示す模式図を参照して説明する。
【0029】
(実施例)
I)削孔および地中杭の造成(N値が10以下の場合)
【0030】
a)削孔工程
ドリルヘッド35を駆動して掘削攪拌ビット10を正回転させ(例えば、掘削攪拌ビットの最大径1000mm,回転数40rpm)、スライドシリンダ33にて少しずつ掘削攪拌ビット10を地中に押し込んでいく。このとき、先導管11'下部の噴射ノズル20、下端の噴射ノズル21およびメインビット(最上段の羽根式ビット)17A先端部(外端部)の噴射ノズル17から加圧エアを噴射させつつ掘削する(図7(a)参照)。
【0031】
このようにすると、掘削攪拌ビット10にて掘削されるとともに噴射注入される加圧エアによって掘削された土砂を攪拌する効果が得られる。すなわち、掘削攪拌ビット10は、前述のように多段に配される捻り羽根式ビット14A,14B,14Cによって掘削するが、それら各羽根式ビット14はいずれも捻りを加えた羽根部材がビット本体13から対向する位置に設けられているので、地中に各羽根式ビット14が切込んでも掘削した土砂を上方に押上げ排出することにならず、羽根のねじり角に応じた範囲で持上げるのみであるので、この掘削攪拌ビット10を推進させないと回転部分で掘削土Eを攪拌する働きをし、これに加えて加圧エアの噴出による攪拌力が付加され、掘削径以上にその周辺部の地盤E'も掘削される状態を呈することになる。
【0032】
このような状態でスライドシリンダ33が最大ストローク分推進されると、リーダの頂部に設けられている固定手段38(固定チャック)によって管状ロッド11を固定し、ドリルヘッド35に組込まれている図示されない回転チャックを開いてそのドリルヘッド35をスライドシリンダ33を収縮させて最上部位置まで引上げる。その後において回転チャックを締め、上部の固定手段38による固定を解いて削孔操作に移行する。このような操作を繰り返して掘削削孔を行うのであり、削孔が進んで、例えば削孔深さが約8mを越える場合には、管状ロッド11を継ぎ足して前記作業を行う。この削孔工程においては、前述のように、所要直径の掘削穴は形成されるが、その際の掘削排土は行われず、掘削穴の部分に掘削土Eは残留し、この掘削攪拌ビット10による掘削径とその周囲の地盤E'の範囲が実質掘削された掘削穴となっている(図7(b)参照)。
【0033】
b)地中杭の造成工程
所要深さまで掘削されると、今度は掘削攪拌ビット10を逆回転させる。同時に先導管11'の下端の噴射ノズル21から低圧のエアを噴出させ、かつメインビット14Aの先端部噴射ノズル17aから高圧エアを、また下部噴射ノズル20からとメインビット14Aの先端部噴射ノズル17bからセメントミルクを(例えば供給圧15〜20Mpa)予め設定されている規定量地上部から送って噴出注入させる(図7(c)参照)。
【0034】
こうして掘削攪拌ビット10を逆回転させながら高圧エアとセメントミルクとを掘削穴内の掘削土Eおよびその掘削穴壁周辺部の地盤E'に向って噴出注入させると、羽根式ビット14が回転することによって削孔工程とは逆に掘削されている土砂が持ち上げられるような状態を繰り返してかき混ぜられ、噴出される高圧エアは同時に噴出されるセメントミルクを積極的に掘削穴の周辺部地盤中にも導入する働きをして、その周辺地盤も合わせて羽根式ビットの回転と高圧エアの噴射斜とによって攪拌状態に誘導し、本来の掘削穴径以上の直径の範囲で掘削土とセメントミルクとの混合がなされる。
【0035】
このような操作をスライドシリンダ33による管状ロッド11の引き上げ速度を間欠的に停止させ、例えば25mmの引上げを行うと一定時間上昇を停止して同一個所で前記攪拌操作を繰り返す。もちろん、この間に規定量のセメントミルクを供給して掘削土と混合させる。この一定時間同一個所で羽根式ビットを回転させる操作を行うことにより、攪拌・混合と圧密機能が同時に行われ、混合部分での圧密度を高めて地中杭の造成操作がなされることになる。
【0036】
このように所要寸法Pずつ掘削攪拌ビット10を順次引き上げて混合する操作を繰り返し、地上部まで到達すると、図7(d)に示されるように、掘削径以上に大きい径で圧密度の高い地中杭Fが造成されることになる。
【0037】
上述の地中杭造成に際して、例えば掘削攪拌ビット10の直径1000mmよりも大きい径1600mm程度の地中杭を造成する場合、セメントミルクの供給圧力を20〜30Mpaとして噴射攪拌することにより増径杭を造成することができる。
【0038】
II)削孔および地中杭の造成(N値10以上の場合
【0039】
c)削孔工程
前記同様に掘削攪拌ビット10を正回転させ、スライドシリンダ33にて少しずつ地中へ押し込んでいく。このとき先導管11'の下端の噴出ノズル21から低圧のエアを噴射させ、メインビット14A先端部の噴射ノズル17aから高圧エアを噴射して、さらにメインビット14A先端部の噴射ノズル17bからN値および土質に応じて20〜30Mpaの高圧水を噴射させる。この際粘土を溶かす機能を備えた成分の薬液(たとえば、界面活性剤系水溶液)を少量加えた高圧水を使用する。こうすることにより、羽根式ビット14による地盤の掘削に際してその羽根式ビット14に粘土質の土が付着して抵抗が増加するのを防止でき、併せて攪拌増径効果を高めることができる。なお、この掘削操作は前記の実施例と同様の手順で所要深さ寸法まで掘削を行う。
【0040】
d)地中杭の造成工程
この操作については、前記実施例Iのb)と同様である。
【0041】
このようにしてN値の如何にかかわらず、前記要領で目的地盤に対して所要の間隔で順次地中杭造成位置に掘削攪拌ビット10による掘削位置を変えて掘削攪拌して地中杭の造成を行なう。なお、掘削攪拌操作および地中杭の造成は、前述の圧力流体の注入について、予め土質の調査を行い、それのデータに基づいて実施される。
【0042】
上述のように本発明によれば、捻り羽根式ビットを多段に設けてなる掘削攪拌ビットを使用することにより、掘削された土砂とセメントミルクとの攪拌混合を効果的に行えるので、造成作業が効率よく実施できる。また、地盤が砂質土、粘性土(C=0.5以上)ともに、N≧10の土質にも対応できる。なお、
N<10の場合は掘削・造成による排泥(排土)は殆どない。
N>10の場合は掘削・造成による排泥(排土)が少し発生するが、従来実施されている高圧噴射攪拌式の工法に較べて排泥量は非常に少ない。
したがって、この種軟弱地盤の改良工法として産業廃棄物の発生量がごく少量であることは環境改善に資する効果大なるものといえる。
【0043】
上述の掘削攪拌ビットについては、二枚の羽根部材を対向させて多段に配する実施形態に基づき説明したが、これに限定されるものではなく、必要に応じて二枚以上、たとえば3枚を等分して配置するようにしてもよい。また、配置段数については3段以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、装軌式の建設機械の前部に本実施形態の掘削攪拌ビットを備える作業機が装着された側面図で、掘削時の態様を併記されている図である。
【図2】図2は、図1の平面図である。
【図3】図3は、本実施形態の掘削攪拌ビットの一部を断面して表わす正面図(a)と側面図(b)である。
【図4】図4は、図3(a)の平面図である。
【図5】図5は、メインビットの一部断面拡大詳細図である。
【図6】図6は、メインビットの一部を平断面で表わす図(a)と図5のA−A視図(b)および図5のB−B視端面図(c)である。
【図7】図7(a)〜(d)は、本発明による地中杭の造成作業の要領を説明する模式図である。
【符号の説明】
1 装軌式建設機械車両
3 上部旋回体
4 ブーム
10 掘削攪拌ビット
11 管状ロッド
11' 先導管
12 先端ビット
13 ビット本体
14 捻り羽根式ビット
14A メインビット(最上端の羽根式ビット)
14B 中段の羽根式ビット
14C 最下段の羽根式ビット
15,15a エア配管
16,16a 水・セメントミルク配管
17,20 噴射ノズル
18 保護部材
19 分配部片
21 下端の噴射ノズル
30 掘削装置
32 リーダ
33 スライドシリンダ
34 スライドフレーム
35 ドリルヘッド
38 管状ロッドの固定手段
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an excavation stirring bit for underground pile creation that makes it easy to improve soft ground by reducing underground soil and making an underground pile, and a ground improvement method using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many ground improvement methods have already been implemented for soft ground improvement. However, most of them, when creating underground piles, are accompanied by the discharge of excavated earth and sand (mud), and it is necessary to carry out the discharge mud soil and muddy water treatment. A lot of expense is required for processing.
[0003]
As one means for solving such a problem, there is a construction method in which cement milk is pumped into excavated soil inside a hole to be excavated and an underground pile is formed by mechanical stirring. Among them, as a construction method that is said to have a small amount of mud, it is excavated by rotating a loop type bit with a spiral blade around the tip of the pipe, and corresponding to the depth of the hole to be drilled. Using a connecting pipe composed of double pipes, when N value is high, air and water are mixed and pumped while excavating the hole while excavating the hole of predetermined depth, and then rotating with air and cement A method of pumping the injection material mixed with milk and injecting it into the excavated soil in the drilled hole from the injection pipe and mixing it to create a high-density pile in the ground, and the machine stirring air cement milk used for it A mixed pumping device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-97629
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described excavating machine agitation method, the method using the spiral blades is used to cut the surroundings with the spiral blades after excavation by the leading cutter bit. However, when the N-value increases, the workability of excavation is significantly reduced. Further, mixing of excavated soil and cement milk after excavation of the hole is not performed sufficiently, and it is difficult to create a high-density underground pile.
[0006]
The problem with using the spiral blades (spiral blades) is the continuous spiral blade, so when the N value is small, the ground can be dug down by screwing, but the N value is large. Indeed, the contact frictional resistance with the ground (excavated soil) increases, resulting in a great resistance to digging. In addition, with continuous spiral blades, when soil is excavated on soft ground, clayey earth and sand adhere to the blade surface, which is a factor that further increases resistance. Therefore, the crispness between the blade and the excavated earth and sand is poor, and the fact that the mixed state with the injected cement milk after excavation is not sufficiently performed is a factor that does not lead to the creation of high-density underground piles It is inferred.
[0007]
Further, since the excavating mechanism has a spiral blade structure, the structure becomes complicated and the manufacturing cost increases and the cost becomes high. Further, there is a problem that a large amount of power is required for the rotational drive, and in particular, when excavation work cannot be performed smoothly when the underground pile is formed on the ground having a large N value.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and facilitates excavation regardless of the N value when excavating soft ground, and cement milk injected with excavated soil after excavation. To improve the work performance by improving the mixing function with the ground, and to provide an excavation stirring bit for underground pile creation that enables the creation of high-density underground piles and a ground improvement method using the same It is the purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the excavation stirring bit for underground pile formation according to the first invention is:
A tubular rod that is provided with an air pipe and a high-pressure water pipe inside and can be sequentially connected, and a rotational force is applied to the upper part ;
A bulging-shaped bit body provided on the outer side of the tip conduit disposed at the distal end of the tubular rod, the upper and lower portions being welded by a tapered portion,
Twist blade type bit arranged in a plurality of stages on the outer periphery of the bit body, each having two blade members arranged radially and having a downward twist inclination angle with respect to the excavation side;
A tip bit provided at the tip of the leading conduit,
The envelope drawn by the outer ends of the multi-stage twisted blade type bit is formed in a tapered shape with a tapered shape toward the tip, and the lower one is provided with a phase shifted from the uppermost one. ,
The blade member of the uppermost twisted blade type bit is provided with an air pipe and a high-pressure water pipe branched from the air pipe and the high-pressure water pipe in the leading pipe, respectively, and at the tips of the air pipe and the high-pressure water pipe. An air injection nozzle and a fluid injection nozzle are provided,
An air injection nozzle is provided at a tip of an air pipe in the tip conduit at a lower end portion of the tip conduit .
[0010]
In the present invention, when the underground pile is formed on the soft ground, the tip conduit of the tubular rod is rotated with respect to the ground by known driving means (a device for driving the tubular rod by a hydraulic motor supported by the leader). , a hole in the result in the ground twisting vane bit provided with a plurality of stages are drilled sequentially periphery diameter increases from the tip. At this time, pressurized air or pressurized air and pressurized water to the shield while spraying injected into ground from the tip portion and the previous end of it than the upper vane bit tubular rod according to the state of the ground. By doing so, twisting vane bit rotation disposed in a plurality of stages, since given a twist angle cut into the ground, partly or in a state of high N value of the ground is a low state However, since the bit portion is provided intermittently in the rotation direction, the bit is cut into the ground and the rotating portion is dug up, but the excavated earth and sand are dug up without being lifted up. In short, the ground around the actual excavation range by the twisted blade type bit by the air and high pressure water that works by simultaneously digging the earth and sand to the required depth excavated by the rotation of the twisted blade type bit and injecting in the radial direction. Can be loosened to increase the apparent diameter of the drilling hole. After excavating to the required depth, when the tubular rod is reversed while injecting high-pressure air and cement milk from the injection nozzle , the twisted blade type bit is gradually lifted by the reverse rotation, and at the same time, the cement milk injected into the excavated earth and sand Underground piles can be created without mixing mud and producing mud soil.
[0011]
According to the present invention, at the time of the construction operation of the so-called mechanical stirring type underground pile, the twisted blade type bit is arranged in a plurality of stages in the circumferential direction in the tip conduit of the tubular rod. By reducing the resistance at the time of cutting in, the driving force can be reduced and the cutting operation can be easily performed. Also, during the stirring and mixing operation of the excavated soil and the injected cement milk at the time of reverse rotation, the intermittently provided twisted blade type bit can act as a stirring blade and can effectively perform the mixing operation. The excellent effect that the underground pile can be reliably constructed is obtained.
[0012]
Further, according to the present invention, since the twisted blade type bit is disposed on the outer periphery of the bulging-shaped bit body, the base end portion of the twisted blade type bit can be firmly attached to the bit body and excavated. Power can be secured. Moreover, there exists an advantage that the piping branch structure part of injection fluid can be ensured.
[0013]
Moreover, twisting vane bits disposed in a plurality of stages is, since those less stages to that of the uppermost stage is provided by shifting the phase, it facilitates the cutting into the ground, cement There is an advantage that the stirring effect can be enhanced by raising and lowering by means of the upper and lower twisted blade type bits during the mixing operation of milk and excavated soil. Further, since excavation soil is not sandwiched between the upper and lower twisted blade type bits during both excavation and mixing operations, an effect of efficiently performing work can be obtained. Further, the twist vane bits than are provided to have a twist angle of inclination of the downwardly relative to the excavation side, actively excavation in the ground by being given a rotational force in the forward direction, When a rotational force in the reverse direction is applied, an ascending force is applied, and at the same time, the mixing function can be effectively exhibited.
[0014]
The first shot Oite bright, the air pipe and the high-pressure water pipe from the tubular rod to the air injection nozzle and the fluid injection nozzle to the air injection nozzle of the lower end portion and the twist vane bit tip of the destination conduit is independently preferably, that are to be guided by the passage (second invention). By carrying out like this, the supply path of a liquid (high pressure water or cement milk) and high pressure air can be ensured, and the operation | movement injected into the ground or excavated soil can be ensured. Moreover, the twisting air piping and high pressure water pipe provided in vane bits, provided by the double-pipe structure through the center of the blade member, the air injection nozzle and the fluid injection nozzle of the distal end of the blade member Is preferably surrounded by a double injection nozzle ( third invention). By configuring in this way, the function of the twisted blade type bit is not impaired, the strength is increased, and the spray nozzle is protected so as not to be disturbed by earth pressure during excavation and can withstand long-term use. Combined effects.
[0015]
Next, the ground improvement method according to the fourth invention is:
The tubular rod in the excavation and agitation bit formed in the underground pile according to any one of the first to third inventions is sequentially connected to a drill head attached to a work machine support structure attached to a crawler traveling vehicle. Let the insertion support,
a) At the time of drilling work, the ground is excavated and propelled by a tip bit that rotates the tubular rod forward and is attached to the leading portion and a twisted blade type bit arranged in multiple stages,
b) In a state where the N value of the ground is low, excavation is performed while injecting pressurized air into the ground from the air injection nozzle at the lower end of the leading conduit and the air injection nozzle at the tip of the twisted blade type bit,
In N values of c) soil is high, is injected from the air injection nozzle tip of the air injection nozzle and twisting vane bit at the lower end of the lead pipe pressurized air into the ground, yet their twisting vane bit Drilling while jetting high pressure water from the fluid jet nozzle at the tip ,
d) After excavation to the required depth, pressurize air from the air jet nozzle at the lower end of the leading conduit and the tip of the twisted blade type bit while reversing the tubular rod, and from the fluid jet nozzle at the tip of the twisted blade type bit. Cement milk is spouted and pulled up gradually.
e) a mixture of excavated soil and its cement milk by jetting injection of the jet as well as cement milk rotation of twist vane bit and pressurized air is characterized in that construct a underground pile.
[0016]
According to this invention ( 4th invention), the effect described in the said 1st invention-the 3rd invention can be exhibited, and the creation of a high-density underground pile can be performed efficiently according to geology.
[0017]
In the fourth invention, when the underground pile after drilling is created, each time a predetermined amount of cement milk is pumped and the excavation stirring bit is appropriately lifted, the rotation operation is performed without increasing the required time, It is preferable that the cement milk and the excavated soil are stirred and mixed at this position, and this is repeated (the fifth invention). By doing so, it is possible to create a high-density underground pile with enhanced mixing and consolidation effect.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of an excavation stirring bit for underground pile formation according to the present invention and a ground improvement method implemented using the excavation stirring bit will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a side view in which a working machine equipped with an excavation stirring bit according to the present embodiment is attached to the front part of a track-type construction machine, and a view in which a mode during excavation is also shown. 2 is a plan view of FIG. 1, FIG. 3 is a front view (a) and a side view (b) showing a section of the excavation stirring bit of this embodiment, and FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional enlarged detail view of the main bit, and FIG. 6 is a plan view showing a part of the main bit in a plane cross section. b) and a BB end view (c) of FIG. 5 are shown respectively.
[0020]
The excavation agitation bit 10 of this embodiment is attached to the distal end portion (front conduit 11 ′) of the tubular rod 11 that can be sequentially connected, and a twisted blade type bit (described later) for performing excavation agitation operation in a plurality of stages. The tip bit 12 is provided at the leading edge (lower end). In addition, an air pipe 15a and a water / cement milk pipe 16a are sequentially connected to the inside of the tubular rod 11, so that the side of the attachment portion of the tip bit 12 and the outer end portion of the uppermost twisted blade type bit are arranged. Are provided with spray nozzles 20 and 17 connected to the air pipe and the water / cement milk pipe. In addition, a spray nozzle is provided downward at the tip of the leading conduit 11 '.
[0021]
The twisted blade type bits 14 (hereinafter referred to as blade type bits 14) arranged in a plurality of stages are formed of a thick bit main body 13 which is coaxially connected to the leading conduit 11 'and welded to the outside with a tapered portion on the outside. Two blade members that are perpendicular to the shaft core and are opposed to each other in the radial direction so as to have a downward slope in the excavation rotation direction are attached to the outer periphery by welding their base ends. The uppermost blade-type bit 14A becomes the main bit, and the next blade-type bit 14B is provided at a position displaced by 90 °. Further, the lowermost blade-type bit 14C has a large inclination angle and has the middle stage. The blade-type bit 14B is attached with a displacement of approximately 90 °. In short, the blade-type bits 14A, 14B, 14C of each stage in the vertical direction, in particular, the main bit 14A and the lower bit (middle-stage blade-type bit 14B) are not overlapped. It should be noted that the middle blade type bit 14B and the lowermost bit 14C are in a state of not interfering with either excavation or agitation because the lowermost blade type bit 14C has a large inclination angle.
[0022]
Further, in the blade-type bits 14A, 14B, and 14C of each stage, the vertical envelope D (see FIG. 3B) formed by the locus of the circle drawn by the outer ends thereof has a tapered shape of a lower depression. Thus, the length dimension of the blade member at each stage is set.
[0023]
Further, the blade member 14a of the main bit 14A has an air pipe 15 and cement milk (from the inside of the leading pipe 11 'through the inside of the bit body 13 as shown in FIGS. 5 and 6A to 6C). A high-pressure water) pipe 16 is arranged in the center, and a double-structure injection nozzle 17 (an injection nozzle 17b for injecting fluid from the pipe 16 in the center) is separately connected to both pipes 15 and 16 at the tip. The air injection nozzle 17a which is coaxial and has an annular shape is integrally mounted on the outside thereof. The pipes 15 and 16 are provided with a double pipe at the center of the blade member 14a, and are substantially arranged along the outside of the double pipe with separate blade members 14a and 14a arranged on both sides. The blade members 14a are welded by separate connecting members 14d that cover the upper and lower sides of the double pipe, and the base ends of the blade members 14a are welded to the bit body 13 to be integrated. The periphery of the injection nozzle 17 is surrounded by a cylindrical protective member 18 so that the injection nozzle 17 is not damaged during excavation.
[0024]
The air pipe 15 a, the cement milk (high pressure water) pipe 16 a and the double pipe (the air pipe 15 and the cement milk (high pressure water) pipe 16) in the tip pipe 11 ′ A distribution piece 19 integrated with a connecting member 19 ′ protruding from the conduit 11 ′ is provided, and the pipes 15 a and 16 a are connected to branch holes 19 a and 19 b of the distribution piece 19. Note that the air pipe 15a and the cement milk (high pressure water) pipe 16a can be easily connected to the tubular rod 11 sequentially connected by a well-known joint, and the top end of the tubular rod located at the uppermost part. The swivel joint 25 is attached, and is connected to a high-pressure air source (not shown) (for example, a compressor), a high-pressure pump and its control device, a cement milk supply pump, a chemical supply pump, etc. . In FIGS. 3 and 5, reference numeral 22 in the drawing is a tubular rod joint, and 23 is a coupling type pipe joint.
[0025]
In the middle blade type bit 14B, the base ends of the blade members 14b and 14b having required dimensions are welded to the side surface of the bit body 13 at a required inclination angle. The blade members forming the blade-type bits 14 (generally indicated) are made of hard steel and are heat-treated as necessary to increase the hardness of the cutting edge portion (outer periphery and front side in the excavation direction). Those having higher wear resistance are used. If necessary, a hard material may be additionally deposited on the cutting edge portion, or a hard tip may be attached by welding.
[0026]
In order to improve the ground using the excavation stirring bit 10 of this embodiment configured as described above, a specific embodiment will be described. First, as shown in FIG. Excavator 30 (seventh) supported by a boom 4 with a base end attached to the upper swing body 3 in a undulating manner on the front side of a tracked construction machine vehicle 1 including the upper swing body 3 supported via It corresponds to the working machine support structure part of the invention) and is used.
[0027]
The excavator 30 is a leader that pivotally supports a base bracket 31 by a support shaft pin 5 at the front end of a boom 4 of a tracked construction machine vehicle 1 and supports the bottom on the boom 4 side so that it can be raised and lowered. 32, a drill head 35 disposed through a slide frame 34 slidable in the vertical direction by a slide cylinder 33 on the front surface of the reader 32, a tilt cylinder 36 and a reader 32 for adjusting the tilt of the reader 32 in the lateral direction. Outriggers 37 attached to both side surfaces of the lower part of the upper part of the upper revolving body 3 are driven, and the drill head 35 is rotated by receiving power from an engine-driven hydraulic supply means (not shown) mounted on the upper swing body 3. It has become. Similarly, the slide cylinder 33, tilt cylinder 36, and outrigger 37 can be operated by controlling the pressure oil from the hydraulic pressure supply means. In the figure, reference numeral 6 is a boom cylinder for raising and lowering the boom, 7 is an operation cylinder for setting the standing angle of the reader 32, and 38 is a fixing means for fixing the tubular rod.
[0028]
The excavation agitation bit 10 of the present embodiment is attached to the tip of the tubular rod 11 attached to the excavator 30 supported on the front side of the tracked construction machine vehicle 1, and the construction machine reaches the target work position. The vehicle 1 is moved and moved to the drilling position, and the air pipe and the water / cement milk pipe are connected to the separately installed fluid supply units to make preparations. Thereafter, the tilt cylinder 36 and the operation cylinder 7 on the vehicle side are operated to set the alignment and level of the excavation stirring bit 10 via the reader 32. After that, the ground improvement work will be performed according to the following procedure. This embodiment will be described with reference to a schematic diagram shown in FIG.
[0029]
(Example)
I) Drilling and creation of underground piles (when N value is 10 or less)
[0030]
a) Drilling process The drill head 35 is driven to rotate the excavation agitation bit 10 forward (for example, the maximum diameter of the excavation agitation bit is 1000 mm and the rotation speed is 40 rpm). Push into the. At this time, excavation is performed while jetting pressurized air from the jet nozzle 20 at the lower part of the front conduit 11 ', the jet nozzle 21 at the lower end, and the jet nozzle 17 at the tip (outer end) of the main bit (uppermost blade type bit) 17A. (See FIG. 7A).
[0031]
If it does in this way, the effect which stirs the earth and sand excavated with the pressurized air which is excavated with the excavation stirring bit 10 and injected will be acquired. That is, the excavation stirring bit 10 is excavated by the twisted blade type bits 14A, 14B, and 14C arranged in multiple stages as described above, and each of the blade type bits 14 has a blade member to which the twisted blade member 13 is added. Since each blade type bit 14 cuts into the ground, the excavated earth and sand are not pushed up and discharged, but only lifted within a range corresponding to the torsion angle of the blade. Therefore, if this excavation agitating bit 10 is not propelled, it works to agitate the excavated soil E at the rotating portion, and in addition to this, a stirring force is added by the injection of pressurized air, and the surrounding area exceeds the excavated diameter. The ground E ′ will also be in an excavated state.
[0032]
When the slide cylinder 33 is propelled for the maximum stroke in such a state, the tubular rod 11 is fixed by the fixing means 38 (fixed chuck) provided at the top of the leader, and is incorporated in the drill head 35 (not shown). The rotary chuck is opened and the drill head 35 is pulled up to the uppermost position by contracting the slide cylinder 33. Thereafter, the rotary chuck is tightened, and the fixing by the fixing means 38 at the upper part is released, and the operation proceeds to the drilling operation. Excavation drilling is performed by repeating such operations. When the drilling progresses, for example, when the drilling depth exceeds about 8 m, the tubular rod 11 is added to perform the above operation. In this drilling step, as described above, a drilling hole having a required diameter is formed, but the excavation soil is not performed at that time, and the excavation soil E remains in the drilling hole portion. The excavation diameter and the range of the surrounding ground E ′ are substantially excavation holes (see FIG. 7B).
[0033]
b) When excavating to the required depth of the underground pile creation process, the excavation stirring bit 10 is rotated in reverse. At the same time, low pressure air is ejected from the jet nozzle 21 at the lower end of the front conduit 11 ′, high pressure air is jetted from the tip jet nozzle 17 a of the main bit 14 A, and tip jet nozzle 17 b of the main bit 14 A from the lower jet nozzle 20. Then, the cement milk is sent from the above-defined predetermined amount above the ground (for example, supply pressure 15 to 20 Mpa) and injected (see FIG. 7C).
[0034]
When the high-pressure air and cement milk are jetted and injected toward the excavation soil E in the excavation hole and the ground E ′ around the excavation hole wall while rotating the excavation agitation bit 10 in this way, the blade-type bit 14 is rotated. Contrary to the drilling process, the excavated soil is repeatedly stirred and the high-pressure air that is ejected actively expels the cement milk that is ejected at the same time in the ground around the drilling hole. Introducing the agitated state by rotating the blade-type bit and the high-pressure air jet oblique, the surrounding ground is also combined, and the excavated soil and cement milk are in a range of diameters larger than the original excavated hole diameter. Mixing is done.
[0035]
In such an operation, the pulling speed of the tubular rod 11 by the slide cylinder 33 is intermittently stopped. For example, when the pulling up of 25 mm is performed, the rising operation is stopped for a certain time and the stirring operation is repeated at the same place. Of course, during this time, a prescribed amount of cement milk is supplied and mixed with the excavated soil. By performing the operation of rotating the blade type bit at the same place for a certain period of time, the stirring / mixing and consolidation functions are performed simultaneously, and the pressure density at the mixing part is increased, and the underground pile creation operation is performed. .
[0036]
In this way, the operation of sequentially raising and mixing the excavation agitation bit 10 by the required dimension P is repeated, and when reaching the ground part, as shown in FIG. Middle pile F will be created.
[0037]
When building the underground pile described above, for example, when creating an underground pile having a diameter of about 1600 mm larger than the diameter of 1000 mm of the excavation stirring bit 10, the increased diameter pile is formed by jet stirring with the supply pressure of cement milk being 20 to 30 Mpa. Can be created.
[0038]
II) drilling and Construction of underground pile (not less than N value 10)
[0039]
c) Drilling Step As in the case described above, the excavation stirring bit 10 is rotated in the forward direction and is gradually pushed into the ground by the slide cylinder 33. At this time, low-pressure air is jetted from the jet nozzle 21 at the lower end of the front conduit 11 ′, high-pressure air is jetted from the jet nozzle 17a at the tip of the main bit 14A, and further, N value from the jet nozzle 17b at the tip of the main bit 14A. And high pressure water of 20-30 Mpa is sprayed according to soil quality. At this time, high-pressure water to which a small amount of a chemical solution (for example, a surfactant aqueous solution) having a function of dissolving clay is added is used. By doing so, it is possible to prevent the clay type soil from adhering to the blade-type bit 14 during excavation of the ground by the blade-type bit 14 and to increase the resistance, and at the same time, increase the stirring diameter increasing effect. In this excavation operation, excavation is performed up to the required depth in the same procedure as in the previous embodiment.
[0040]
d) Formation process of underground pile This operation is the same as b) of Example I.
[0041]
In this way, regardless of the N value, the underground pile is created by changing the excavation position by the excavation agitation bit 10 to the underground pile formation position sequentially at the required interval with respect to the target ground as described above. To do. The excavation and agitation operation and the creation of underground piles are carried out based on data obtained by conducting a survey of the soil in advance for the injection of the pressure fluid described above.
[0042]
As described above, according to the present invention, by using the excavation stirring bit provided with the twisted blade type bit in multiple stages, the excavated earth and sand and cement milk can be effectively stirred and mixed. Can be implemented efficiently. In addition, the soil can cope with soil with N ≧ 10 in both sandy soil and viscous soil (C = 0.5 or more). In addition,
In the case of N <10, there is almost no mud (drainage) by excavation and creation.
In the case of N> 10, a little mud (sewage) is generated by excavation and creation, but the amount of mud is very small as compared with the high-pressure jet stirring method that has been conventionally carried out.
Therefore, it can be said that a very small amount of industrial waste generated as an improvement method for this kind of soft ground has a great effect on environmental improvement.
[0043]
The above-described excavation agitation bit has been described based on an embodiment in which two blade members are opposed to each other and arranged in multiple stages, but is not limited to this, and two or more, for example, three as necessary. You may make it arrange | position equally. Further, the number of arrangement stages may be three or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view in which a working machine equipped with an excavation stirring bit according to the present embodiment is attached to the front of a track-type construction machine, and is a view in which an aspect during excavation is also shown.
FIG. 2 is a plan view of FIG. 1;
FIG. 3 is a front view (a) and a side view (b) showing a cross section of a part of the excavation stirring bit of the present embodiment.
4 is a plan view of FIG. 3 (a). FIG.
FIG. 5 is an enlarged detail view of a partial cross section of a main bit.
6 is a diagram (a) showing a part of the main bit in a plane cross section, an AA view (b) in FIG. 5 and an end view (C) in BB in FIG. 5;
FIGS. 7A to 7D are schematic views for explaining the point of construction work for underground piles according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tracked construction machine vehicle 3 Upper turning body 4 Boom 10 Excavation stirring bit 11 Tubular rod 11 'End pipe 12 End bit 13 Bit body 14 Twist blade type bit 14A Main bit (uppermost blade type bit)
14B Middle stage blade type bit 14C Bottom stage blade type bit 15, 15a Air pipe 16, 16a Water / cement milk pipe 17, 20 Spray nozzle 18 Protective member 19 Distributing piece 21 Bottom spray nozzle 30 Excavator 32 Leader 33 Slide Cylinder 34 Slide frame 35 Drill head 38 Fixing means for tubular rod

Claims (5)

内部にエア配管と高圧水配管とを備えて順次接続可能で上部において回転力を付与される管状ロッドと、
前記管状ロッドの先端部に配される先導管の外側に、上下をテーパ部で溶接されて設けられる膨出形状のビット本体と、
前記ビット本体の外周に複数段に配設され、それぞれ二枚の羽根部材が放射状に配されるとともに、掘削側に対して下向きの捻り傾斜角を持たせて配される捻り羽根式ビットと、
前記先導管の先端に設けられる先端ビットとを備え、
前記複数段の捻り羽根式ビットの外端が描く包絡線が先端に向って先すぼみのテーパ状に形成され、かつ最上段のものに対してそれ以下の段のものが位相をずらせて設けられ、
前記最上段の捻り羽根式ビットの羽根部材には、前記先導管内のエア配管および高圧水配管からそれぞれ分岐されるエア配管および高圧水配管が設けられるとともに、それらエア配管および高圧水配管の先端にエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルがそれぞれ設けられ、
前記先導管の下端部にはその先導管内のエア配管の先端にエア噴射ノズルが設けられている
ことを特徴とする地中杭造成の掘削攪拌ビット。
A tubular rod that is provided with an air pipe and a high-pressure water pipe inside and can be sequentially connected, and a rotational force is applied to the upper part ;
A bulging-shaped bit body provided on the outer side of the tip conduit disposed at the distal end of the tubular rod, the upper and lower portions being welded by a tapered portion,
Twist blade type bit arranged in a plurality of stages on the outer periphery of the bit body, each having two blade members arranged radially and having a downward twist inclination angle with respect to the excavation side;
A tip bit provided at the tip of the leading conduit,
The envelope drawn by the outer ends of the multi-stage twisted blade type bit is formed in a tapered shape with a tapered shape toward the tip, and the lower one is provided with a phase shifted from the uppermost one. ,
The blade member of the uppermost twisted blade type bit is provided with an air pipe and a high-pressure water pipe branched from the air pipe and the high-pressure water pipe in the leading pipe, respectively, and at the tips of the air pipe and the high-pressure water pipe. An air injection nozzle and a fluid injection nozzle are provided,
An excavation stirring bit for underground pile formation, wherein an air injection nozzle is provided at a tip of an air pipe in the tip conduit at a lower end portion of the tip conduit .
前記管状ロッドから前記先導管の下端部のエア噴射ノズルまでおよび前記捻り羽根式ビット先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルまでのエア配管および高圧水配管は、独立通路で導かれるようにされている請求項に記載の地中杭造成の掘削攪拌ビット。The air pipe and the high-pressure water pipe from the tubular rod to the air injection nozzle and the fluid injection nozzle to the air injection nozzle of the lower end portion and the twist vane bit tip of the destination conduit, that is to be guided by the independent passages drilling stirring bit of ground stakes Construction according to Motomeko 1. 前記捻り羽根式ビットに設けられるエア配管および高圧水配管は、その羽根部の中心を貫通して二重管構造で設けられ、その羽根部先端のエア噴射ノズルおよび流体噴射ノズルは上下を囲われて二重噴射ノズルとされている請求項1またはに記載の地中杭造成の掘削攪拌ビット。The twist vane air pipe and the high-pressure water pipe is provided to the bit is provided with a double-pipe structure through the center of the blade member, the tip air injection nozzle and the fluid injection nozzle of the blade member is vertically The excavation stirring bit for underground pile formation according to claim 1 or 2 , wherein a double injection nozzle is enclosed. 前記請求項1〜のいずれかに記載の地中杭造成の掘削攪拌ビットにおける管状ロッドを、履帯走行式車両に付設される作業機支持構造部に取付くドリルヘッドに順次接続するようにして挿通支持させて、
a)削孔作業時には管状ロッドを正転させて先導部に取付く先端ビットと複数段に配される捻り羽根式ビットとにより地盤を掘削推進させ、
b)地盤のN値が低い状態では、先導の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させつつ掘削し、
c)地盤のN値が高い状態では、先導の下端部のエア噴射ノズルおよび捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを地盤中に噴射させ、さらにその捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルから高圧水を噴射させつつ掘削し、
d)所要深さまで掘削後、管状ロッドを逆転させながら先導の下端部および捻り羽根式ビットの先端部のエア噴射ノズルから加圧エアを、また捻り羽根式ビットの先端部の流体噴射ノズルからセメントミルクを噴出させて徐々に引上げ、
e)捻り羽根式ビットの回転と加圧エアの噴出並びにセメントミルクの噴出注入により掘削土とそのセメントミルクとを混合して地中杭を造成する
ことを特徴とする地盤改良工法。
The tubular rod in the excavation stirring bit for underground pile formation according to any one of claims 1 to 3 is sequentially connected to a drill head attached to a work machine support structure attached to a crawler traveling vehicle. Let the insertion support,
a) At the time of drilling work, the ground is excavated and propelled by a tip bit that rotates the tubular rod forward and is attached to the leading portion and a twisted blade type bit arranged in multiple stages,
b) In a state where the N value of the ground is low, excavation is performed while injecting pressurized air into the ground from the air injection nozzle at the lower end of the leading conduit and the air injection nozzle at the tip of the twisted blade type bit,
In N values of c) soil is high, is injected from the air injection nozzle tip of the air injection nozzle and twisting vane bit at the lower end of the lead pipe pressurized air into the ground, yet their twisting vane bit Drilling while jetting high pressure water from the fluid jet nozzle at the tip ,
d) After excavation to the required depth, pressurize air from the air jet nozzle at the lower end of the leading conduit and the tip of the twisted blade type bit while reversing the tubular rod, and from the fluid jet nozzle at the tip of the twisted blade type bit. Cement milk is spouted and pulled up gradually.
e) A ground improvement method characterized in that an underground pile is created by mixing excavated soil and its cement milk by rotating a twisted blade type bit, jetting pressurized air, and jetting cement milk.
削孔後の地中杭の造成時には、規定量のセメントミルクを圧送注入して掘削攪拌ビットを適宜量引上げるごとに、所要時間上昇させずに回転操作を行わせ、当該位置でのセメントミルクと掘削土との攪拌混合を行わせ、これを繰り返すようにする請求項に記載の地盤改良工法。When creating underground piles after drilling, each time the drilling agitation bit is lifted by an appropriate amount by pumping a specified amount of cement milk, the rotation operation is performed without raising the required time, and the cement milk at that position The ground improvement construction method according to claim 4 , wherein agitation and mixing of the soil and the excavated soil are performed, and this is repeated.
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