JP4099426B2

JP4099426B2 - パイル造成方法

Info

Publication number: JP4099426B2
Application number: JP2003138203A
Authority: JP
Inventors: 美奈雄石原
Original assignee: 株式会社東亜機械工事
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP2004339810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、孔の削孔過程で排出された土と地盤固化材とを利用して孔内にパイル状の硬化体を造成するパイル造成方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
孔の削孔過程で排出された土いわゆる現地土を利用してパイル状の硬化体を造成するパイル造成方法としては、例えば、特許文献１記載のパイル造成方法が公知である。
【０００３】
従来のパイル造成方法における具体的な作業工程の一例を図１４に、また、この作業工程を視覚化した作用原理図を図１５（ａ）に示すと共に、各作業工程と削孔深度との関係の一例を図１５（ｂ）に示す。
【０００４】
従来のパイル造成方法では、まず、削孔によって孔壁が崩れない範囲で１回分の限界削孔深度を決め、この限界削孔深度で最終的な目標深度Ｄ_Ｎを幾つかに分割し、各削孔深度毎に削孔と地盤固化材の混練および孔壁の強化作業を行う。
【０００５】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）では最終的な目標深度Ｄ_ＮをＮ段に分割して削孔と地盤固化材の混練および孔壁の強化作業を行う場合を例示している。
【０００６】
具体的には、まず、退避位置Ｄ_０に削孔スクリュー１００の先端を位置させ、ｉ＝１段目の削孔に取り掛かること、および、ストップウォッチ等による計時作業が行われていないことを作業者自身が記憶し（ステップｂ１）、公知の削孔機を作動させて削孔スクリュー１００の正転および降下を開始させる（ステップｂ２）。
【０００７】
削孔が進むにつれて切り崩された土が排出されるので、作業者は、ｉ＝１段目の削孔で地上に排出されてくる土に地盤固化材を逐次添加しながらスコップ等を利用して土と地盤固化材とを混練する作業を行う（ステップｂ３）。
【０００８】
また、この作業と並行して、作業者は、削孔深度の現在値Ｄがｉ＝１段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_１に達しているか否かを調べ（ステップｂ４）、目標深度に達していなければ、前記と同様の作業を繰り返し実行し、地上に排出されてくる土に地盤固化材を逐次添加しながらスコップ等による混練を継続し、随時、削孔深度の現在値Ｄがｉ＝１段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_１に達しているか否かを調べる。
【０００９】
この段階で投入される地盤固化材の絶対量は、削孔スクリュー１００が地上からｉ＝１段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_１に達する間に排出される土の量に比例した添加量である。
【００１０】
そして、削孔深度の現在値Ｄがｉ＝１段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_１に達したことが確認されたならば、作業者は、削孔機を操作して削孔スクリュー１００の先端を退避位置Ｄ_０に上昇させて削孔スクリュー１００の回転を停止させ（ステップｂ５）、孔の開口部から地盤固化材を纏めて投入する（ステップｂ６）。
【００１１】
ここで投入される地盤固化材の絶対量は、削孔スクリュー１００がｉ＝１段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_１からｉ＝２段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_２に達する間に新たに切り崩される土の予定量に比例した添加量である。
【００１２】
次いで、作業者は、ｉ＝２段目の削孔に取り掛かることを記憶し（ステップｂ７）、削孔機を作動させて削孔スクリュー１００の正転および降下を再開させる（ステップｂ８）。
【００１３】
そして、作業者は、削孔深度の現在値Ｄがｉ＝２段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_２に達しているか否かを調べ（ステップｂ９）、目標深度に達していなければ、このまま待機する。
【００１４】
このようにして待機を続ける間に、削孔深度の現在値Ｄがｉ＝２段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_２に達したことが確認されると、作業者は、削孔機を操作して削孔スクリュー１００の正転を継続したまま削孔スクリュー１００の降下動作のみを停止させ（ステップｂ１０）、ストップウォッチ等による計時作業が行われているか否かを判定するが（ステップｂ１１）、この時点では計時作業は行なわれていないので、作業者は、ストップウォッチ等をリセットして再スタートさせることで計時作業を開始すると共に（ステップｂ１２）、計時作業の開始を記憶する（ステップｂ１３）。
【００１５】
計時作業を開始した後、作業者は、ストップウォッチ等によって計時される経過時間を見張り、経過時間が予め定められた設定値Ｔに達するまで待機する（ステップｂ１１，ステップｂ１４）。
【００１６】
この間、削孔スクリュー１００の先端がｉ＝２段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_２に保持された状態で削孔スクリュー１００の正転のみが継続される。これにより、削孔スクリュー１００がｉ＝１段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_１からｉ＝２段目の目標深度Ｄ_ｉ＝Ｄ_２に達する間に新たに切り崩された土とステップｂ６の作業で纏めて投入された地盤固化材とが混練され、更には、削孔スクリュー１００の正転で生じる移送作用により、混練された土と地盤固化材との混合物が地上に排出される。
【００１７】
また、この過程で、混練された混合物が孔壁に塗り付けられることでｉ＝２段目までの孔壁の強化作業が行なわれる。
【００１８】
そして、経過時間が設定値Ｔに達したことがステップｂ１４の処理で確認されたならば、作業者は、ストップウォッチ等による計時作業が完了したことを記憶し（ステップｂ１５）、現在の削孔段数ｉ＝２が最終削孔段数Ｎに達しているか否かを判定するが（ステップｂ１６）、この段階ではｉ＝２＜Ｎであって最終削孔段数Ｎには達していないので、削孔機を操作して削孔スクリュー１００の先端を退避位置Ｄ_０に上昇させて削孔スクリュー１００の回転を停止させる（ステップｂ５）。
【００１９】
混練された土と地盤固化材との混合物がｉ＝２段目までの孔壁に塗り付けられることによって孔壁が強化されているため、削孔スクリュー１００を引き抜いても孔壁が崩れることはない。
【００２０】
以下、作業者は、削孔段数ｉの現在値が最終削孔段数Ｎに達するまでの間、前記と同様の作業（ステップｂ５〜ステップ１６）を繰り返し実行し、各削孔深度毎に削孔と地盤固化材の混練および孔壁の強化作業を行う。
【００２１】
そして、最終的に、削孔段数ｉの現在値が最終削孔段数Ｎに達したことがステップｂ１６の処理で確認されると、作業者は、削孔スクリュー１００の先端を最終得的な目標深度Ｄ_Ｎに保持したまま、削孔機を操作して削孔スクリュー１００の正転を停止して、逆転および上昇を開始させ、削孔スクリュー１００の逆転で生じる移送作用を利用して、これまで地上に排出されていた土と地盤固化材との混合物を孔内に埋め戻して充填し、削孔スクリュー１００の先端が退避位置Ｄ_０に復帰するまで待機し（ステップｂ１７，ステップｂ１８）、削孔スクリュー１００が退避位置Ｄ_０に復帰した段階で作業を完了する。
【００２２】
【特許文献１】
特公平１−２２４０３号公報（第３−４頁）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のパイル造成方法では、孔壁内に充填される土と地盤固化材との混合物の混練の度合いが一定とならず、この混合物を養生して硬化させても適切な硬化強度が得られなくなったり、あるいは、混練の状態が部位によって相違し、養生に必要とされる所要時間が冗長するといった問題が生じる場合があった。
【００２４】
その理由としては、まず、ｉ＝１段目の削孔で地上に排出されてくる土と地盤固化材との混練がスコップ等を利用した手動作業で行なわれるのに対し、ｉ＝２段目からｉ＝Ｎ段目の削孔段で切り崩された土と地盤固化材との混練が削孔スクリューの回転による自動作業で行なわれるといった混練方法自体の相違によるバラツキの影響が考えられる。
【００２５】
特に、最終的な目標深度が浅い場合、例えば、最終削孔段数Ｎが２段あるいは３段といったような場合では、スコップ等を利用して混練された混合物と削孔スクリューの回転による自動作業で混練された混合物との割合が１：１あるいは１：２程度となってしまい、混合物の均一性が保証されなくなるといった可能性が高い。
【００２６】
また、これとは別に、削孔の開始から混合物の充填完了までに要する作業時間が全体として冗長されるといった問題もある。
【００２７】
その理由は、前述した従来のパイル造成方法では、ｉ＝２段目以降の削孔段において、次の１段分の削孔で切り崩される土の予定量に見合った地盤固化材を孔内に纏めて投入し、この１段分の削孔過程と混練過程で両者を混練するようにしているため、仮に、孔壁の崩れの問題がないとしても、１段分の限界削孔深度を深く設定すると、纏めて大量に投入された地盤固化材が削孔スクリューの先端部に塊状化して付着してしまい、適切な混練効果が得られなくなるからである。
【００２８】
このため、１段分の限界削孔深度を浅く設定して地盤固化材を少量ずつ投入する必要が生じ、その結果、削孔スクリューの上下動作や混練のための定深度回転の繰り返し回数も増大し、混合物の充填完了までに要する作業時間が冗長されるのである。
【００２９】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、バラツキのない十分な硬化強度が得られ、また、総合的な作業時間も短くて済むパイル造成方法を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、削孔スクリューを有する削孔機によって孔を形成し、この削孔過程で排出される土と地盤固化材とを含む混合物を前記孔に充填することでパイル状の硬化体を造成するパイル造成方法であり、前記目的を達成するため、特に、
削孔スクリューを正転しつつ目標深度まで降下させた後、削孔スクリューの上下位置を保持して削孔スクリューの正転を継続することで該孔内の土を地上に排出し、
前記孔から排出された土に地盤固化材を添加し地上の自動混練装置により混合して混合物を生成した後、
前記削孔スクリューを逆転させることにより、前記削孔スクリューの正転に際しては切削対象となる土からの抵抗を受けて前記削孔スクリューの外周部に折り畳まれる一方前記削孔スクリューの逆転に際しては切削対象となる土からの抵抗を受けて前記削孔スクリューの径方向外側に突出するように該削孔スクリューの外周部の表裏にピンを介して軸支された上爪と下爪からなる切削刃を３６０°の倍数系列とならない所定のピッチで該削孔スクリューの径方向外側に複数の箇所で突出させて孔壁の内周面にスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部を形成し、前記孔の開口部に前記混合物を供給して該混合物を前記孔内に移送し充填を完了させ、
前記削孔スクリューの逆転を継続しつつ削孔スクリューの軸方向に沿って作用する荷重をロードセルで検出し、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には前記削孔スクリューの上下位置を保持して孔内に混合物を過充填気味に送り込んで背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には前記削孔スクリューを上昇させて該削孔スクリューの先端部と孔の底部および孔壁とで形成される空間の体積を増大させて背圧を軽減することによって予め設定された背圧を維持して前記削孔スクリューを退避位置まで上昇させることを特長とした構成を有する。
【００３１】
以上の構成により、まず、削孔スクリューを正転しつつ目標深度まで降下させて土を切り崩し、更に、削孔スクリューの上下位置を保持して削孔スクリューの正転を継続することで孔内の土を地上に排出する。ここでいう正転とは、削孔スクリューの先端が地面に喰い込む際の削孔スクリューの回転方向であり、削孔スクリューの形状が右ネジに類するものであれば右回転、また、削孔スクリューの形状が左ネジに類するものであれば左回転である。
次いで、孔から排出された土に地盤固化材を添加し、地上に設置されたコンクリートミキサー等の自動混練装置によって混練することで混練状態が均一の混合物を生成する。
更に、削孔スクリューを逆転させることにより、削孔スクリューの正転に際しては切削対象となる土からの抵抗を受けて削孔スクリューの外周部に折り畳まれる一方削孔スクリューの逆転に際しては切削対象となる土からの抵抗を受けて削孔スクリューの径方向外側に突出するように該削孔スクリューの外周部の表裏にピンを介して軸支された上爪と下爪からなる切削刃を３６０°の倍数系列とならない所定のピッチで該削孔スクリューの径方向外側に複数の箇所で突出させて孔壁の内周面にスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部を形成し、孔の開口部に混合物を供給することで、削孔スクリューの逆転で生じる移送作用を利用して混合物を孔内に移送し、混合物の充填を完了させる。
そして、削孔スクリューの逆転を継続しつつ削孔スクリューの軸方向に沿って作用する荷重をロードセルで検出し、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には削孔スクリューの上下位置を保持して孔内に混合物を過充填気味に送り込んで背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には削孔スクリューを上昇させて削孔スクリューの先端部と孔の底部および孔壁とで形成される空間の体積を増大させて背圧を軽減することによって予め設定された背圧（充填される混合物の内圧）を維持して前記削孔スクリューを退避位置まで引き上げることで、孔壁内の混合物を締固める。
このように、削孔によって切り崩された土を一旦地上に排出し、この土に地盤固化材を添加して地上の自動混練装置により一括して混練するようにしたので、スコップによる作業や削孔スクリューの回転といった複数の混練方法を併用して土と地盤固化材とを混練する従来技術とは違って、混練状態が均一の混合物を生成することができる。従って、この混合物を孔に充填して適切な養生を施すことで、十分な硬化強度を有するパイル状の硬化体が得られる。
また、狭い孔内で削孔スクリューを回転して行なう混練作業とは違い、削孔スクリューの先端部に地盤固化材が塊状化して付着するといった問題はないので、最終的な目標深度を複数に分割して少量ずつ地盤固化材を投入しながら削孔や混練の作業を行う必要はなく、削孔の開始から混合物の充填完了までに要する作業時間も大幅に短縮される。
更に、混合物の充填完了後に削孔スクリューを引き抜く際には、予め設定された背圧が維持されるように削孔スクリューの逆転と上昇を調整しつつ削孔スクリューを退避位置まで引き上げるようにしているので、目標深度を複数に分割して孔壁に対する格別の強化作業を行わなくても、混合物を確実に孔壁に密着させることができる。この結果、混合物が固化して形成されるパイル状の硬化体に対する土の喰い付きも確保され、十分な対荷重強度が保証される。
しかも、孔壁の内周面に形成されたスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部に混合物が充填されて締固められるため、養生後のパイル状の硬化体の外周部にもスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部が形成される。この拡径部により土の喰い付きが強くなるため、一層の対荷重強度が保証される。
【００３２】
あるいは、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には削孔スクリューの上下位置を保持して孔内に混合物を過充填気味に送り込んで背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には削孔スクリューを上昇させて削孔スクリューの先端部と孔の底部および孔壁とで形成される空間の体積を増大させて背圧を軽減することに代え、
削孔スクリューの上昇速度を一定とし、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には削孔スクリューの逆転速度を増大させて背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には削孔スクリューの逆転速度を減少させて背圧を軽減することによって予め設定された背圧を維持するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を適用したパイル造成方法の一実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明のパイル造成方法を実現するために本実施形態において採用した各種装置の設置状態を示した配置図、また、図２は各種装置の外観を概略で示した立面図である。
【００３６】
図２において、削孔機１は削孔スクリュー２と公知の駆動ユニット３により構成され、駆動ユニット３は、クレーン車等の作業機４のブーム先端にアタッチメントとして装着されている。
駆動ユニット３は削孔スクリュー２を正逆に回転させたり其の回転を停止させたりする機能を有し、作業機４内のコンソールに設置されたコントローラにより駆動制御される。
また、駆動ユニット３には、削孔スクリュー２の軸方向に沿って作用する荷重を検出するためのロードセル５が装着され、その検出値は作業機４内のコンソールに設置されたディスプレイに表示されるようになっている。
【００３７】
地面に置かれたパレット６は、削孔作業に伴って孔から排出される土を回収するために利用され、パレット７は、地盤固化材の貯溜に利用される。また、パレット８は、自動混練装置９で混練された土と地盤固化材との混合物を一時的に貯溜するために利用される。
ここでいう地盤固化材とは、例えば、石膏，高炉スラグ，普通ポルトランドセメント等の主剤に硬化促進剤等を添加した物質のことである。
【００３８】
自動混練装置９としては、コンクリートミキサー等を利用することが可能である。
【００３９】
また、孔から排出される土の含水率が低い場合には、土と地盤固化材との混練に際し、ホース１０とポンプ１１とを介して自動混練装置９に貯水槽１２の水を供給することができる。
更に、排出される土の土壌によっては、貯水槽１２に代えて砂を盛ったパレット等を設置し、この砂を混練過程で水に代えて自動混練装置９に供給する場合もある。
【００４０】
パワーショベル１３は、各パレット６，７，８と自動混練装置９との間での土，地盤固化材，混合物の受け渡し等に利用される。
【００４１】
削孔位置に設置されたホッパー１４は、削孔の進行に伴って孔から排出される土をパレット６に円滑に回収するための受け渡し手段であり、また、パレット８の混合物を孔の開口部に供給するための受け渡し手段も兼ねている。
【００４２】
ホッパー１４の構成の概略を図５に示し、其の機能について簡単に説明する。図５（ａ）はホッパー１４の外形を示した平面図、図５（ｂ）はホッパー１４の主要な構造を透視して示した斜視図である。
【００４３】
図５（ａ）に示される通り、ホッパー１４は円筒状の本体部１４ａと、本体部１４ａの下端外周部に形成されたフランジ部１４ｂ、および、本体部１４ａから径方向外側に向けて突出する排出用樋１４ｃと、この排出用樋１４ｃに略直交して本体部１４ａから径方向外側に向けて突出する投入用樋１４ｄとによって一体に構成され、フランジ部１４ｂには、ペグ等を利用してホッパー１４を削孔位置に固定するための孔１５が穿設されている。
【００４４】
図５（ｂ）に示されるように、ホッパー１４の排出用樋１４ｃは、本体部１４ａの径方向内側から径方向外側に向けて下降する底面１６を有し、径方向外側の先端部が開口されている。
また、これとは逆に、投入用樋１４ｄは、本体部１４ａの径方向外側から径方向内側に向けて下降する底面１７を有し、径方向外側の先端部が閉じられている。
図５（ｂ）に示される通り、排出用樋１４ｃの底面１６の位置は投入用樋１４ｄの底面１７の位置よりも相対的に高い。
【００４５】
従って、例えば、図２に示されるようにしてホッパー１４を地面に設置し、削孔スクリュー２を地面に突入させた状態で削孔スクリュー２の上下位置を保持し、削孔スクリュー２を図２中の矢印方向に正転させたとすれば、削孔によって切り崩された土が削孔スクリュー２の正転で生じる移送作用により図５（ａ）中で時計方向に回転しながら上昇してくることになり、この土がホッパー１４の排出用樋１４ｃを伝ってパレット６に回収される。
投入用樋１４ｄの先端部は閉じられているので、投入用樋１４ｄから土が溢れ落ちることはなく、排出土は確実に排出用樋１４ｃから排出される。
【００４６】
また、これとは逆に、削孔スクリュー２を地面に突入させた状態で削孔スクリュー２の上下位置を保持し、削孔スクリュー２を図２中の矢印方向と逆方向に回転させたとすれば、投入用樋１４ｄから投入された混合物が削孔スクリュー２の逆転で生じる移送作用により図５（ａ）中で反時計方向に回転しながら下降し、この土がホッパー１４の本体部１４ａに沿って孔の開口部に充填されていくことになる。
排出用樋１４ｃの先端部は開放されているが、投入用樋１４ｄから投入された混合物は、図５（ａ）および図５（ｂ）中のＳの区間を回転しながら移動する間に削孔スクリュー２のリードに沿って降下するので、投入用樋１４ｄに新たに投入された混合物が排出用樋１４ｃの先端部から溢れ落ちる心配はない。
【００４７】
図３は削孔機１の駆動ユニット３に装着される削孔スクリュー２の構造を概略で示した斜視図、また、図４（ａ）〜図４（ｄ）は、削孔スクリュー２の主要な断面をとって削孔スクリュー２の作動原理を示した図である。ここで、削孔スクリュー２の構造と機能について簡単に説明する。
【００４８】
図３に示されるように、削孔スクリュー２は、スクリュー本体１８と、その先端部に固設された破砕刃１９、および、スクリュー本体の外周部に取り付けられた複数の切削刃２０とによって構成される。このうちスクリュー本体１８と破砕刃１９の部分については既に公知であるので説明を省略する。
【００４９】
図４（ｂ）に示されるように、切削刃２０は、上爪２２と下爪２３および両者を接続する接合部２４を有して断面略コ字型に一体成形され、スクリュー本体１８の外周部の表裏に上爪２２，下爪２３を位置させた状態で、図４（ａ）に示されるように、スクリュー本体１８の正転に際して土等の切削対象からの抵抗が作用する側の一端部２０ａをスクリュー本体１８の外周部にピン２１を介して軸支されることによって、スクリュー本体１８の外周部に揺動自在に取り付けられている。
【００５０】
切削刃２０における接合部２４の一側は、切削刃２０が図４（ａ）に示されるようにスクリュー本体１８の外周部に沿って折り畳まれた状態で、スクリュー本体１８の外周部に外接する第一の支承部として機能する。また、この接合部２４の他の一側は、ピン２１による軸支の位置を支点として、図４（ｃ）に示されるように切削刃２０がスクリュー本体１８の外周部から径方向外側に離間する方向に揺動した状態で、スクリュー本体１８の外周部に外接する第二の支承部として機能する。
【００５１】
従って、例えば、削孔スクリュー２を地面に突入させた状態で削孔スクリュー２を図４（ａ）中の矢印方向に正転させると、土等の切削対象が切削刃２０に与える抵抗により、一端部２０ａをピン２１で軸支された切削刃２０の他端部２０ｂが、切削刃２０の回転移動方向を基準としてピン２１の後方にくるように切削刃２０の姿勢が変化し、この切削刃２０がスクリュー本体１８の外周部に折り畳まれた状態となる。このとき、切削刃２０における接合部２４の一側は、切削刃２０が折り畳まれた状態でスクリュー本体１８の外周部に外接する第一の支承部として機能し、切削刃２０の姿勢を図４（ａ）あるいは図４（ｂ）の状態に保持する。
【００５２】
また、これとは逆に、削孔スクリュー２を地面に突入させた状態で削孔スクリュー２を図４（ｃ）中の矢印方向に逆転させると、土等の切削対象が切削刃２０に与える抵抗により、ピン２１で軸支された切削刃２０の一端部２０ａを揺動中心として、図４（ｃ）を基準に切削刃２０の他端部２０ｂが時計方向に揺動してスクリュー本体１８の径方向外側に突出する。この状態では切削刃２０に大きな抵抗が作用することになるが、切削刃２０における接合部２４の他の一側が第二の支承部として機能することにより切削刃２０を支えるため、切削刃２０の姿勢は、図４（ｃ）あるいは図４（ｄ）に示されるように、スクリュー本体１８の径方向外側に突出した状態に保持される。
【００５３】
この実施形態では、切削刃２０を折り畳みの姿勢で支える第一の支承部と突出の姿勢で支える第二の支承部とを接合部２４における２つの側面によって兼ねさせているが、第一の支承部と第二の支承部とを分割して構成することも可能である。
【００５４】
また、スクリュー本体１８に対する切削刃２０の取り付け個数および取り付け位置についての格別の制限はないが、３６０°の倍数系列とならない所定のピッチで幾つか取り付けることが望ましい。
【００５５】
図６は本実施形態のパイル造成方法における作業工程の一例を示した作業工程図、また、図７〜図１３は同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。以下、これらの図面と図１および図２を参照して本実施形態のパイル造成方法の作業工程について詳細に説明する。
【００５６】
ここでは、一例として、初期の段取り作業により図１および図２に示されるような状態で削孔機１，ホッパー１４，作業機４，パレット６〜８，自動混練装置９，貯水槽１２，パワーショベル１３等が配置されているものとして説明するが、装置の配置状況は、これに制限されるものではない。
【００５７】
図１および図２に示されるようにして各種装置が設置された後、作業機４の作業者は、まず、地上の退避位置に削孔スクリュー２の先端を位置させ、作業機４内のコントローラの操作により削孔機１の駆動ユニット３を作動させて削孔スクリュー２の正転を開始すると共に、作業機４のブームを作動させて削孔スクリュー２の降下を開始させる（ステップａ１）。
【００５８】
削孔が進むにつれて土が切り崩され、この土は、削孔スクリュー２の正転で生じる移送作用によって孔２５から地上に排出され、既に述べたように、ホッパー１４の本体部１４ａおよび排出用樋１４ｃを経て図７に示されるようにして自動的にパレット６に回収される（ステップａ２）。このとき、削孔スクリュー２は図４（ａ）に示されるような正転の状態にあるので、切削刃２０はスクリュー本体１８の外周部に折り畳まれた状態となっている。
【００５９】
また、この作業と並行して、作業機４の作業者は、削孔深度の現在値Ｄが最終的な目標深度Ｄ_Ｘに達しているか否かを調べ（ステップａ３）、目標深度Ｄ_Ｘに達していなければ、前記と同様にして、削孔深度の現在値Ｄの見張りを続ける。
【００６０】
そして、削孔深度の現在値Ｄが目標深度Ｄ_Ｘに達したことがステップａ３の処理で確認されたならば、作業機４の作業者は、駆動ユニット３の作動による削孔スクリュー１００の正転を継続したまま作業機４のブームの作動を停止させて削孔スクリュー１００の降下動作のみを停止させ（ステップａ４）、前記と同様にしてパレット６に土を自動回収しながら（ステップａ５）、孔２５内から全ての土が排出されるのを待機する（ステップａ６）。
【００６１】
この結果、図８に示されるように、削孔スクリュー２の上下位置を目標深度Ｄ_Ｘに保持したまま削孔スクリュー２の正転のみが継続され、最終的には、図９に示されるように、削孔スクリュー２の正転で生じる移送作用によって孔２５内の土の全てが地上に排出され、パレット６に回収されることになる。
【００６２】
削孔によって切り崩された土の全てが回収されたことがステップａ６の処理で確認されると、作業機４の作業者は、作業機４内のコントローラを介して削孔機１の駆動ユニット３を操作し、削孔スクリュー２の正転を一旦停止させる（ステップａ７）。
【００６３】
次いで、パワーショベル１３の作業者が、パワーショベル１３のバケット１３ａを操作し、パレット６内に回収された排出土とパレット７内の地盤固化材とを自動混練装置９に投入することによって排出土に地盤固化材を添加し、更に、自動混練装置９を作動させて排出土と地盤固化材とを混練することで、排出土と地盤固化材との混合物の生成を開始する（ステップａ８）。
この際に、排出土の含水率が低ければ、ポンプ１１を作動させて貯水槽１２の水を自動混練装置９に供給する。また、土壌によっては、貯水槽１２に代えて設置されたパレット内の砂をパワーショベル１３で自動混練装置９に供給する場合もある。このようにして投入された水あるいは砂も混合物の一部である。
【００６４】
ステップａ８に示される混練工程の作業は、必ずしも、孔２５内から全ての土が排出されるのを待ってから開始する必要はなく、パレット６に或る程度の土が回収された段階で、頃合を見計らって開始しても差し支えない。
【００６５】
そして、自動混練装置９内で混練された土と地盤固化材との混合物は、自動的に自動混練装置９から排出され、パレット８に回収される。
【００６６】
このように、削孔によって切り崩された土を一旦地上に排出し、この土に地盤固化材を添加して自動混練装置９で一括して混練するようにしたので、混練状態が均一の混合物を容易に生成することができる。
【００６７】
また、自動混練装置９による混練作業においては、大量の地盤固化材を纏めて添加しても地盤固化材が塊状化して土と分離するといった問題は殆どないので、大量の排出土と地盤固化材とを一気に混練することが可能であり、少量の土に少量ずつ地盤固化材を投入しながら混練作業を行うといった必要もなくなり、削孔や混合物の混練を短時間で行なうことができるようになる。
【００６８】
更に、ポンプ１１やパワーショベル１３を利用して自動混練装置９に水や砂を供給できるようになっているので、土壌の性質に応じた最適の混練作業が可能となる。
【００６９】
次いで、作業機４の作業者が、作業機４内のコントローラを介して削孔機１の駆動ユニット３を操作することで削孔スクリュー２の逆転を開始させると共に（ステップａ９）、パワーショベル１３の作業者が、パワーショベル１３のバケット１３ａを操作してパレット８内の混合物をホッパー１４の投入用樋１４ｄに投入する作業を開始することにより、既に述べたように、この混合物がホッパー１４の投入用樋１４ｄおよび本体部１４ａを経て図１０に示されるようにして孔２５の開口部に供給される（ステップａ１０）。
【００７０】
また、この作業と並行して、作業機４の作業者は、作業機４内のコンソールに設置されたディスプレイを参照し、ロードセル５の検出値、つまり、削孔スクリュー２の軸方向に沿って作用している荷重の現在値Ｐを読み、この現在値Ｐが、混合物の充填完了を示す設定値Ｐ_０に達しているか否かを判定する（ステップａ１１）。
【００７１】
荷重の現在値Ｐが設定値Ｐ_０に達していなければ、孔２５に対する混合物の充填が完了していないことを意味するので、パワーショベル１３の作業者および作業機４の作業者は前記と同様の作業を繰り返し実行し、ロードセル５の検出値Ｐが混合物の充填完了を示す設定値Ｐ_０に達するのを待つ。
【００７２】
このようにして孔２５の開口部に対する混合物の供給が開始され、かつ、削孔スクリュー２の逆転が開始されると、削孔スクリュー２の逆転で生じる移送作用によって徐々に孔２５内に混合物が充填されていく。このとき、削孔スクリュー２は図４（ｃ）に示されるような逆転の状態にあるので、実質的には削孔スクリュー２の外周部の一部である切削刃２０が、スクリュー本体１８の径方向外側に突出した状態となり、これにより、孔２５の内周面に複数のフランジ状の拡径部２６が形成されることになる。
【００７３】
そして、最終的に、図１１に示されるようにして孔２５に対する混合物の充填が完了すると、削孔スクリュー２の逆転で生じる移送作用により孔２５内の混合物の内圧（背圧）が上昇し、ロードセル５の検出値Ｐが設定値Ｐ_０に達し、あるいは、上回る。
【００７４】
これにより、作業機４の作業者は、孔２５に対する混合物の充填が完了したことを検知する。
【００７５】
次いで、作業機４の作業者は、作業機４内のコンソールに設置されたディスプレイを参照してロードセル５の検出値、つまり、削孔スクリュー２の軸方向に沿って作用している荷重の現在値Ｐを読み、この現在値Ｐが、設定背圧に相当する設定値Ｐ_１に達しているか否かを判定する（ステップａ１２）。
【００７６】
ここで、荷重の現在値Ｐが設定背圧に相当する設定値Ｐ_１に達していない場合には、孔２５内の混合物に作用している背圧が不足気味であることを意味するので、作業機４の作業者は、削孔スクリュー２を上昇させずに其の上下位置を保持し、削孔スクリュー２の逆転で生じる移送作用により孔２５内に混合物を過充填気味に送り込むことで背圧を上昇させる（ステップａ１４）。
これにより、孔２５内の混合物が締固められ、また、フランジ状の拡径部２６の部分にも混合物が確実に密着して充填される。
【００７７】
また、これとは逆に、荷重の現在値Ｐが設定背圧に相当する設定値Ｐ_１を上回っている場合には、孔２５内の混合物に作用している背圧が高過ぎることを意味するので、作業機４の作業者は、作業機４のブームを操作して削孔スクリュー２を所定量だけ上昇させ、削孔スクリュー２の先端部と孔２５の底部および孔壁とで形成される空間の体積を増大させて背圧を軽減し（ステップａ１３）、過剰な負荷による駆動ユニット３の損傷等を未然に防止する。
【００７８】
また、この作業と並行して、作業機４の作業者は、削孔深度の現在値Ｄが地上近くの予圧完了位置まで上昇しているか否かを調べ（ステップａ１５）、削孔スクリュー２の先端が予圧完了位置まで上昇していなければ、前記と同様の操作を繰り返し実行し、最終的に、実際の背圧Ｐを設定背圧Ｐ_１の周辺に維持した状態で、図１２に示すようにして、削孔スクリュー２を徐々に上昇させていく。
【００７９】
ここでは、一例として、削孔スクリュー２の回転速度を一定とした状態で削孔スクリュー２の実質的な上昇速度を加減することによって設定背圧Ｐ_１を維持する例について述べたが、削孔スクリュー２の逆転速度を調整できる構造にあっては、削孔スクリュー２の上昇速度を一定とし、削孔スクリュー２の逆転速度を調整することによって設定背圧Ｐ_１を維持することも可能である。
【００８０】
その場合、具体的には、ステップａ１２の判定結果が真となった段階で削孔スクリュー２の逆転速度を所定量だけ減少させ（ステップａ１３に代わる操作）、また、ステップａ１２の判定結果が偽となった場合には、削孔スクリュー２の逆転速度を所定量だけ増大させるようにする（ステップａ１４に代わる操作）。
【００８１】
このようにして削孔スクリュー２が逆転しながら徐々に上昇していく結果、孔２５の内周面にはスパイラル状の拡径部２６もしくは複数のフランジ状の拡径部２６が形成される。
但し、削孔スクリュー２のピッチに削孔スクリュー２の逆転速度を乗じた値と削孔スクリュー２の上昇速度とが略一致した状態で形成されるのがスパイラル状の拡径部２６、また、背圧調整等のために削孔スクリュー２の上昇が一時停止した際に削孔スクリュー２の逆転によって形成されるのが複数のフランジ状の拡径部２６である。
【００８２】
こうして削孔スクリュー２が上昇する間も、孔２５内に充填された混合物には常に一定の背圧が作用するので、削孔スクリュー２の上昇によって新たに形成されたスパイラル状あるいは複数のフランジ状の拡径部２６に対しても、孔２５内の混合物が確実に充填して締固められることになる。
【００８３】
次いで、削孔スクリュー２の先端が地上近くの予圧完了位置まで上昇したことがステップａ１５の処理で確認されると、作業機４の作業者は、背圧の現在値Ｐと設定背圧Ｐ_１との相互関係とは無関係に作業機４のブームを操作し、削孔スクリュー２を予圧完了位置から図１３に示されるような退避位置まで所定の上昇速度で引き上げる（ステップａ１６）。
そして、最終的に、作業機４の作業者は、作業機４内のコントローラを介して削孔機１の駆動ユニット３を操作し、削孔スクリュー２の逆転を停止して全ての作業を終了する（ステップａ１７）。
【００８４】
なお、ここでいう予圧完了位置とは、削孔スクリュー２の上昇速度や削孔スクリュー２の逆転速度の調整を実際の背圧に反映させることが可能な削孔深度の最小値である。
削孔スクリュー２の上昇速度や削孔スクリュー２の逆転速度を調整したとしても、孔２５内の混合物が孔壁と削孔スクリュー２によって適切にシールされていない場合には背圧の調整は行なえず、また、シールが不十分な状態で過剰な背圧を印加すると混合物が孔２５から溢れ出る場合もあるため、削孔スクリュー２の先端部が或る程度以上の深さで孔２５内に突入している間に、つまり、削孔スクリュー２が予圧完了位置まで上昇するまでの間に、削孔スクリュー２の上昇速度や削孔スクリュー２の逆転速度の調整による背圧調整を終了させるようにすることが望ましい。
【００８５】
そして、予圧完了位置から退避位置までの削孔スクリュー２の引き上げ操作は、削孔スクリュー２のピッチに削孔スクリュー２の逆転速度を乗じた値と削孔スクリュー２の上昇速度とが略一致するようにして、実質的な背圧を零とした状態で行なうようにする。
【００８６】
以上に述べた通り、本実施形態においては、硬化体となる混合物の充填作業は、目標深度Ｄ_Ｘまでの削孔作業および土の排出回収作業（ステップａ１〜ステップａ７）と、土の排出回収作業と独立あるいは重複して自動混練装置９を利用して行なわれる地上での混練作業（ステップａ８）、および、混練の完了した混合物の再充填作業（ステップａ９〜ステップａ１１）と、設定背圧Ｐ_１を保持した状態での締固めと削孔スクリュー２の引き上げ操作（ステップａ１２〜ステップａ１７）のみであり、この間に何度も削孔スクリュー２を上下動させたり、あるいは、混練工程を何回にも分けて行なったりする必要は全くないから、削孔の開始から混合物の充填完了までに要する作業時間は短かなもので済む。
【００８７】
また、削孔工程と充填工程との間に孔壁を強化するといった格別な作業は行なっていないが、最終的に削孔スクリュー２の引き上げ操作を行なう段階で、充填済の混合物に対して継続的に設定背圧Ｐ_１を印加するようにしているので、孔壁に対する混合物の密着度は十分である。
【００８８】
このようにして混合物の充填作業が完了した後、最終的に、孔２５内に充填された混合物を所定の養生時間だけ放置して硬化させ、均一かつ十分な硬化強度を有するパイル状の硬化体を得る。
【００８９】
孔２５内に充填された混合物の混練の度合は部位に関わらず一定であるから、混合物の硬化過程で生じる硬度や靱性のバラツキでクラック等の損傷が生じることはなく、環境条件に応じた所定の養生時間経過後、どの部位をとってもバラツキのない十分な硬化強度を得ることができる。
この結果、例えば、混練の不均一で生じる局部的な含水率の相違等を考慮してマージンをとって養生時間を設定するといった必要もなくなり、全体的な養生時間の短縮も可能となる。
【００９０】
そして、硬化したパイルの表面には削孔スクリュー２の逆転によって形成されたスパイラル状の拡径部２６もしくは複数のフランジ状の拡径部２６がそのまま残り、この部分に土壌が強力に喰い付くので、従来のストレート形状のパイルに比べ、更に強力な対荷重強度を確保することができる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明のパイル造成方法は、削孔スクリューを正転しつつ目標深度まで降下させた後、削孔スクリューの上下位置を保持して削孔スクリューの正転を継続することで孔内の土を地上に排出し、孔から排出された土と地盤固化材とを地上の自動混練装置により混練して混合物を生成し、この混合物を削孔スクリューの逆転によって孔の開口部から孔内に移送するようにしたので、削孔工程を複数に分割して各削孔工程毎にスコップや削孔スクリューの回転といった異なる混練方法を併用して土と地盤固化材とを混練する従来技術に比べ、混練状態が均一の混合物を得ることができる。従って、混合物の硬化過程における硬度や靱性のバラツキの影響でパイルにクラック等の損傷が生じることはなく、環境条件に応じた所定の養生時間経過後、どの部位をとっても品質にバラツキのない十分な硬化強度を有するパイルを得ることができる。
また、混練の不手際により混合物に生じる局部的な含水率の相違等を考慮して過剰なマージンをとって養生時間を設定するといった必要もなくなるため、全体的な養生時間の短縮も可能となる。
しかも、地上に設置した自動混練装置を採用しているため、大量の地盤固化材を纏めて土に添加した場合であっても地盤固化材が塊状化して土と分離するといった問題は殆どなく、大量の排出土と地盤固化材とを一気に混練することが可能となり、少量の土に少量ずつ地盤固化材を投入しながら混練作業を行うといった必要もなくなるので、削孔や混合物の混練を短時間で行なうことができるようになった。
更に、混合物の充填完了後、削孔スクリューの逆転および上昇により予め設定された背圧が維持されるようにして削孔スクリューを退避位置まで上昇させて孔壁内の混合物を締固めるようにしたので、孔壁に対する格別の強化作業を行わなくても混合物を確実に孔壁に密着させることができ、この結果、混合物が固化して形成されるパイル状の硬化体に対する土の喰い付きも確保され、十分な対荷重強度を有するパイル状の硬化体を得ることができる。
【００９２】
また、削孔スクリューを逆転させる際に削孔スクリューの外周部の切削刃を径方向外側に突出させることで孔壁の内周面にスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部を形成するようにしたので、養生後のパイル状の硬化体の外周部にもスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部が形成されることになり、拡径部に対する土の喰い付きを利用して一層の対荷重強度が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパイル造成方法を実現するために一実施形態で採用した各種装置の設置状態の一例を示した配置図である。
【図２】同実施形態で採用した各種装置の外観を概略で示した立面図である。
【図３】同実施形態で採用した削孔スクリューの構造を概略で示した斜視図である。
【図４】図４（ａ）と図４（ｂ）は同実施形態の削孔スクリューの切削刃が折り畳まれた状態について示した断面図、図４（ｃ）と図４（ｄ）は切削刃がスクリュー本体の径方向外側に突出した状態について示した断面図である。
【図５】図５（ａ）は同実施形態で採用したホッパーの構成の概略を示した平面図、図５（ｂ）はホッパーの主要な構造を透視して示した斜視図である。
【図６】本実施形態のパイル造成方法における作業工程の一例を示した作業工程図である。
【図７】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図８】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図９】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図１０】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図１１】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図１２】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図１３】同実施形態の作業工程を視覚化して示した作用原理図である。
【図１４】従来のパイル造成方法における具体的な作業工程の一例を示した作業工程図である。
【図１５】図１５（ａ）は従来のパイル造成方法における具体的な作業工程を視覚化して示した作用原理図、図１５（ｂ）は各作業工程と削孔深度との対応関係の一例を示した図である。
【符号の説明】
１削孔機
２削孔スクリュー
３駆動ユニット
４作業機
５ロードセル
６，７，８パレット
９自動混練装置
１０ホース
１１ポンプ
１２貯水槽
１３パワーショベル
１３ａバケット
１４ホッパー
１４ａ本体部
１４ｂフランジ部
１４ｃ排出用樋
１４ｄ投入用樋
１５孔
１６，１７底面
１８スクリュー本体
１９破砕刃
２０切削刃
２０ａ一端部
２０ｂ他端部
２１ピン
２２上爪
２３下爪
２４接合部（第一の支承部，第二の支承部）
２５孔
２６拡径部
１００削孔スクリュー（従来例）

Claims

削孔スクリューを有する削孔機によって孔を形成し、この削孔過程で排出される土と地盤固化材とを含む混合物を前記孔に充填することでパイル状の硬化体を造成するパイル造成方法であって、
前記削孔スクリューを正転しつつ目標深度まで降下させた後、前記削孔スクリューの上下位置を保持して該削孔スクリューの正転を継続することで該孔内の土を地上に排出し、
前記孔から排出された土に地盤固化材を添加し地上の自動混練装置により混合して混合物を生成した後、
前記削孔スクリューを逆転させることにより、前記削孔スクリューの正転に際しては切削対象となる土からの抵抗を受けて前記削孔スクリューの外周部に折り畳まれる一方前記削孔スクリューの逆転に際しては切削対象となる土からの抵抗を受けて前記削孔スクリューの径方向外側に突出するように該削孔スクリューの外周部の表裏にピンを介して軸支された上爪と下爪からなる切削刃を３６０°の倍数系列とならない所定のピッチで該削孔スクリューの径方向外側に複数の箇所で突出させて孔壁の内周面にスパイラル状もしくは複数のフランジ状の拡径部を形成し、前記孔の開口部に前記混合物を供給して該混合物を前記孔内に移送し充填を完了させ、
前記削孔スクリューの逆転を継続しつつ削孔スクリューの軸方向に沿って作用する荷重をロードセルで検出し、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には前記削孔スクリューの上下位置を保持して孔内に混合物を過充填気味に送り込んで背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には前記削孔スクリューを上昇させて該削孔スクリューの先端部と孔の底部および孔壁とで形成される空間の体積を増大させて背圧を軽減することによって予め設定された背圧を維持して前記削孔スクリューを退避位置まで上昇させることを特長としたパイル造成方法。
検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には削孔スクリューの上下位置を保持して孔内に混合物を過充填気味に送り込んで背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には前記削孔スクリューを上昇させて前記削孔スクリューの先端部と孔の底部および孔壁とで形成される空間の体積を増大させて背圧を軽減することに代え、
前記削孔スクリューの上昇速度を一定とし、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値に達していない場合には前記削孔スクリューの逆転速度を増大させて背圧を上昇させる一方、検出される荷重の現在値が設定背圧に相当する設定値を上回っている場合には前記削孔スクリューの逆転速度を減少させて背圧を軽減することによって予め設定された背圧を維持するようにした請求項１記載のパイル造成方法。