JP4137744B2

JP4137744B2 - 地盤改良用杭材料供給装置

Info

Publication number: JP4137744B2
Application number: JP2003301485A
Authority: JP
Inventors: 肇一田中
Original assignee: Fudo Tetra Corp
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2005068863A

Description

本発明は、サンドドレーン（ＳＤ）工法、またはサンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法等に用いられる地盤改良杭造成装置に適用される地盤改良用杭材料供給装置に関する。

従来、地盤改良工法として、砂杭を地中に造成して地盤を改良するサンドドレーン（ＳＤ）工法や、サンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法や、砂の代わりに砂利や礫を用いるグラベルドレーン（ＧＤ）工法や、グラベルコンパクションパイル（ＧＣＰ）工法等がある。これらの工法（以下、砂杭工法という）においては、地盤改良杭造成装置が用いられる。例えば、泊地、防波堤、岸壁などの水域施設の地盤改良を行う場合には、地盤改良杭造成装置を備える地盤改良船が用いられている。

この種のサンドドレーン工法における砂杭造成用中空管への砂供給装置として、図６及び図７に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。

この砂供給装置１はサンドドレイン船に搭載されるものであり、図６に示すように、上方にバイブロハンマ３を備えた砂供給用ホッパ２を有している。この砂供給用ホッパ２の下部には下方が二股に分かれる逆Ｙ字型の連通管４を取り付けてある。この連通管４の分岐管４ａ，４ｂの下端にはサイドドレイン造成用の中空管５ａ，５ｂが連結されて吊り下げられている。また、連通管４内の上部にはエアシリンダ７で作動される砂分配用ダンパ６を取り付けてある。

そして、図７（ａ），（ｂ）に示すように、２本の中空管５ａ，５ｂを軟弱地盤８の所定深度までバイブロハンマ３を作動させて貫入する際に、ダンパ６の旋回操作により各中空管５ａ，５ｂ内に必要量の砂Ｓを分配投入し、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、各中空管５ａ，５ｂが所定深度まで達したら、バイブロハンマ３の作動を継続して各中空管５ａ，５ｂを引き抜いて行き、サンドドレイン９を造成して行く。
特開２０００−２１２９４７号公報

しかしながら、前記従来のサンドドレーン工法における砂杭造成用中空管への砂供給装置１では、ダンパ６の旋回操作により２本の中空管５ａ，５ｂ内に必要量の砂Ｓを交互に分配投入するようになっているため、２本の中空管５ａ，５ｂ内に砂Ｓをスムーズに投入することができず、サンドドレイン９の造成に長時間を要した。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、複数の中空管に地盤改良用杭材料を同時にかつスムーズに充填させることができ、地盤改良用杭を短時間で造成することができる地盤改良用杭材料供給装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上部に１つのホッパを有し、かつ下部に該ホッパに連通する複数の分岐管を有する連結分岐管を有し、この連結分岐管の各分岐管のそれぞれの下部に装置本体に対して該連結分岐管と共に昇降駆動される中空管の上部を連通するように連結し、前記装置本体に昇降自在に設けられた昇降バケットで前記ホッパへ前記地盤改良用杭材料を搬送し、前記連結分岐管を介して前記各中空管へ前記地盤改良用杭材料を投入して充填し、地盤中の所定深さまで前記各中空管を貫入させた後、該各中空管を引き抜き、この各中空管の下端開口部より排出されて残置された前記地盤改良用杭材料からなる杭を造成する地盤改良杭造成装置に用いる地盤改良用杭材料供給装置において、前記ホッパに前記各分岐管に連通するように仕切られた杭材料流路をそれぞれ独立させて設けると共に、前記昇降バケットに前記ホッパの各杭材料流路に連通するように仕切られた杭材料貯留部及び杭材料排出口をそれぞれ設け、この各杭材料排出口を１つの排出口規制手段で同時に開閉自在にしたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の地盤改良用杭材料供給装置であって、前記連結分岐管が２つの分岐管を有すると共に、前記昇降バケットが２つの杭材料貯留部及び杭材料排出口を有し、かつ前記１つの排出口規制手段が、前記昇降バケットの２つの杭材料排出口を同時に開閉するように可動自在な規制板と、この規制板を駆動する駆動シリンダとからなることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載の地盤改良用杭材料供給装置であって、前記ホッパは前記複数の分岐管同士の中心線から側方に突出して設けられ、前記連結分岐管の前記中心線上に位置する上部にバイブロハンマが設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の地盤改良用杭材料供給装置であって、前記装置本体は海上作業船に設置され、この海上作業船上に前記昇降バケットと同数の杭材料搬送手段が設置されていることを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、群をなす複数の中空管内に地盤改良用杭材料を同時にかつ的確に充填することができる。このため、地盤中に良好な地盤改良用杭を短時間で造成できるという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、対をなす中空管の両方へ同時に地盤改良用杭材料の投入を行うことができ、両中空管へ確実かつ短時間に地盤改良用杭材料を充填できるという効果がある。

請求項３記載の発明によれば、ホッパが側方に突出しているため、バイブロハンマを複数の中空管の中心位置へ設置することができ、それぞれの中空管を地盤中へ貫入させる際に貫入方向の作用力を均等にでき、貫入効率を高めることができる。また、ホッパが側方に突出しているため、昇降バケットがバイブロハンマに近接せずバイブロハンマの干渉を受けずに地盤改良用杭材料の投入を行うことができ、昇降バケットの作業スペースに余裕を持たせることができるという効果がある。

請求項４記載の発明によれば、地盤改良用杭材料供給装置を海上作業船に適用することで、船体上に設置する杭材料搬送手段や昇降バケットの数を削減することができ、船体の軽量化や設備の操作性及び安全性を向上することができる。特に、装置本体に吊り上げられる中空管のそれぞれにホッパを設ける必要がないため、吊り上げられる中空管側の重量を軽減して、装置本体（例えば、吊り上げ用タワー）の耐久性・強度を向上できるという効果がある。

以下、本発明に係る地盤改良用杭材料供給装置の詳細を図１〜図５に示す一実施形態に基づいて説明する。本実施形態は本発明に係る地盤改良用杭材料供給装置を海上作業を行う地盤改良船に適用したものである。

本実施形態の地盤改良用杭材料の供給装置の説明に先駆けて、図１及び図２を用いて地盤改良船１０の概略構成を説明する。船体１１の前部に船幅方向に沿って、所定高さの吊り上げ用タワー（装置本体）１２が立設されている。吊り上げ用タワー１２には、対をなすケーシングパイプ（中空管）１３，１３が複数対、吊り下げられている。それぞれの対をなすケーシングパイプ１３，１３同士の連結構造は後述する。

船体１１の中間部には、一対のケーシングパイプ１３，１３を吊り上げる主ワイヤ１５及び昇降バケット１４を昇降させる副ワイヤ１６をそれぞれ巻回する、主ウインチ及び副ウインチ（共に図示省略する）を格納する図示しない巻き取り駆動部が設置されている。また、船体１１の中間部には、図示しない砂貯蔵船から砂（地盤改良用杭材料）Ｓの供給を受けるサンドビン１７が配置されている。尚、このサンドビン１７は、船幅方向に移動可能に設けられている。サンドビン１７の前方には、このサンドビン１７から砂Ｓの供給を受ける中間貯蔵部１９が設置されている。

この中間貯蔵部１９と吊り上げ用タワー１２の基部との間には、上記した対をなすケーシングパイプ１３，１３に対して１機の割合で、ベルトコンベヤ（杭材料搬送手段）１８が架設されている。このベルトコンベヤ１８は、サンドビン１７から吊り上げ用タワー１２に向けて所定の上り傾斜をなすように設定されている。尚、上記昇降バケット１４は、吊り上げ用タワー１２に沿って、副ウインチで巻き取り・巻き戻しされる副ワイヤ１６にて昇降駆動されるようになっており、ベルトコンベヤ１８の前端部の砂Ｓを受け取る位置とケーシングパイプ１３の上部との間を昇降移動するようになっている。

次に、本発明の地盤改良用杭材料供給装置２０が適用されるホッパ２２とケーシングパイプ１３及び対をなすケーシングパイプ１３，１３同士の連結構造等について説明する。

図３及び図４に示すように、上記一対のケーシングパイプ１３，１３は上部で互いに連結分岐管２１で一体的に接続されている。連結分岐管２１の上部は１つのホッパ２２に連通するように接続・固定されている。

ホッパ２２の砂投入口２２Ａは、一対のケーシングパイプ１３，１３同士の中心線よりも側方に位置するように設定されている。そして、一対のケーシングパイプ１３，１３同士の中心線上に位置するホッパ２２の上部にはバイブロハンマ２３が固定されている。尚、バイブロハンマ２３の上部は、吊り上げ用タワー１２から吊り下げられた主ワイヤ１５に、ショックアブソーバ２４を介して接続されている。

連結分岐管２１は、上部から下部へむけて二股に分岐する分岐管２１Ａ，２１Ｂの下部がそれぞれケーシングパイプ１３の上部と連通するように接続されている。連結分岐管２１における分岐管２１Ａ，２１Ｂの各上部は仕切板２１Ｃにより仕切られて完全に分岐されている。

図３に示すように、ホッパ２２の砂投入口２２Ａの下側には、分岐管２１Ａ，２１Ｂの各上部に連通するように仕切板２２Ｂで仕切られた杭材料流路２２Ｃ，２２Ｄがそれぞれ独立して設けられている。

図３〜図５に示すように、昇降バケット１４は、上記ホッパ２２の各杭材料流路２２Ｃ，２２Ｄに連通するように仕切板１４Ｅで仕切られた杭材料貯留部１４Ａ，１４Ｂ及び杭材料排出口１４Ｃ，１４Ｄをそれぞれ有している。この各杭材料排出口１４Ｃ，１４Ｄは、１つの排出口規制手段３０でそれぞれ開閉されるようになっている。

この排出口規制手段３０は、昇降バケット１４の対をなす杭材料排出口１４Ｃ，１４Ｄを同時に開閉するように可動自在な規制板３１と、この規制板３１を駆動する一対のエアシリンダ（駆動シリンダ）３３，３３とを備えている。規制板３１は対をなす杭材料排出口１４Ｃ，１４Ｄを開閉する正面部３１ａと両側部３１ｂ，３１ｂ及び底面部３１ｃとで略四角筒状になっていて、該規制板３１の両側部３１ｂ，３１ｂが昇降バケット１４の下部１４Ｆの両前側に支軸３２で可動自在に枢支されている。また、規制板３１の底面部３１ｃの両側には各エアシリンダ３３の駆動ロッド３４の端部が連結されており、この駆動ロッド３４の出没により規制板３１が駆動されて昇降バケット１４の対をなす杭材料排出口１４Ｃ，１４Ｄが同時に開閉されるようになっている。尚、各エアシリンダ３３中央部は昇降バケット１４の下部１４Ｆの両後側に支軸３５で枢支されている。

次に、上記した構成の本実施形態における作用・動作を説明する。

まず、図示しない砂貯蔵船からサンドビン１７へ搬送された砂Ｓを、中間貯蔵部１９へ搬送される。次に、中間貯蔵部１９からそれぞれのベルトコンベヤ１８に砂Ｓが供給され、ベルトコンベヤ１８から待機位置にある昇降バケット１４（または定置バケット）に砂Ｓが供給される。尚、定置バケットへ砂Ｓが一旦貯蔵される場合は、定置バケットから昇降バケット１４へ砂Ｓを供給する。

次に、昇降バケット１４を副ウインチで副ワイヤ１６を巻き取ることにより、対応するホッパ２２の上方まで上昇させる。そして、図３及び図４に示すように、昇降バケット１４の下部１４Ｆをホッパ２２の砂投入口２２Ａの上方の所定位置まで接近させ、各エアシリンダ３３を駆動させて、図５に示すように、規制板３１を開動作させると、昇降バケット１４の対をなす杭材料排出口１４Ｃ，１４Ｄが同時に開き、昇降バケット１４の対をなす杭材料貯留部１４Ａ，１４Ｂに貯蔵されていた砂Ｓが各杭材料貯留部１４Ａ，１４Ｂからホッパ２２の対応する各杭材料流路２２Ｃ，２２Ｄに同時にかつスムーズに落下されると共に、連結分岐管２１の対応する各分岐管２１Ａ，２１Ｂを介して一対のケーシングパイプ１３，１３内に供給される。これにより、一対のケーシングパイプ１３，１３の両方へ砂Ｓを同時にかつスムーズに投入して供給することができ、両ケーシングパイプ１３，１３内へ確実かつ短時間に砂Ｓを充填することができる。この際に、昇降バケット１４の対をなす杭材料貯留部１４Ａ，１４Ｂの砂Ｓの貯蔵容積を同じにしたものを用いれば、一対のケーシングパイプ１３，１３の両方へ同量の砂Ｓを同時にかつスムーズに供給することができる。

次に、周知の操作手順で地盤へ一対のケーシングパイプ１３，１３を貫入させて（具体的にはバイブロハンマ２３を駆動することにより、地盤へ一対のケーシングパイプ１３，１３を貫入させて）通常のサンドドレーン工法を遂行して、地盤中に砂杭を造成して地盤改良を行う。

このような構成の本実施形態においては、規制板３１の開動作により、対をなすケーシングパイプ１３，１３の両方へ砂Ｓの供給を同時にかつスムーズに行うことができ、対をなす２本のケーシングパイプ１３，１３に対して１つのホッパ２２を備える構成とすることができる。これに伴い、地盤中に砂杭を短時間で造成することができる。また、２本のケーシングパイプ１３，１３に対して昇降バケット１４を１つ備える構成でよくなる。このため、昇降バケット１４の昇降駆動に用いるウインチやワイヤの数も削減することができる。さらに、ベルトコンベヤ１８も昇降バケット１４の数と同数でよいため、従来のベルトコンベヤ数の半分に削減することができる。

これらにより、地盤改良船１０上での設備設置面積ならびに設備重量を大幅に削減することができ、地盤改良船１０の機動性を向上することが可能となる。また、設備数を削減できるため、操作性が向上し安全かつ確実な作業を行うことができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。例えば、前記実施形態では、対をなすケーシングパイプに連結分岐管を設ける構成としたが、３本以上のケーシングパイプの群を連結する連結分岐管で接続して、１つのホッパで３本以上のケーシングパイプへ地盤改良用杭材料を同時に短時間で供給する装置とすることもできる。

また、前記実施形態では、地盤改良用杭材料として砂を用いたが、砂の代わりに砂利や礫、または砕石等を用いることも可能であり、連結分岐管によりケーシングパイプへ同時に瞬時に投入することが可能である。

さらに、前記実施形態は、海上作業船（地盤改良船）に本発明を適用したが、陸上施工機に本発明を適用できることは勿論可能であり、前記した実施形態と同様に設備の設置面積の削減や設備重量の軽減を図ることができるため、作業性を向上することができる。

また、前記実施形態では、ケーシングパイプを地盤へ貫入する際にバイブロハンマによる振動で行うタイプの地盤改良杭造成装置を用いたが、例えば、ケーシングパイプを回転させて地盤中へ貫入させるような、大きな振動を伴わない静的な杭造成装置に本発明の杭材料供給装置を適用することも勿論可能である。

さらに、前記実施形態は、サンドドレーン（ＳＤ）工法について述べたが、本発明は、これに限定されるものではなく、他のサンドコンパクションパイル（ＳＣＰ）工法や、グラベルドレーン（ＧＤ）工法や、グラベルコンパクションパイル（ＧＣＰ）工法等にも適用されることは勿論である。

本発明に係る地盤改良用杭材料供給装置を地盤改良船に適用した実施形態を示す側面図である。本実施形態の地盤改良船の平面図である。本実施形態に係る地盤改良用杭材料供給装置のホッパの上方に昇降バケットを位置させた状態を示す要部の断面図である。本実施形態に係る地盤改良用杭材料供給装置のホッパの砂投入口に昇降バケット内の杭材料を投入する前の状態を示す要部の側面図である。本実施形態に係る地盤改良用杭材料供給装置のホッパの砂投入口に昇降バケット内の杭材料を投入する状態を示す要部の側面図図である。従来の砂供給装置を示す正面図である。（ａ）〜（ｄ）は上記従来の砂供給装置による砂供給工程を順を追って示す説明図である。

符号の説明

１２吊り上げ用タワー（装置本体）
１３ケーシングパイプ（中空管）
１４昇降バケット
１４Ａ，１４Ｂ杭材料貯留部
１４Ｃ，１４Ｄ杭材料排出口
１８ベルトコンベヤ（杭材料搬送手段）
２０地盤改良用杭材料供給装置
２１連結分岐管
２１Ａ，２１Ｂ分岐管
２２ホッパ
２２Ｃ，２２Ｄ杭材料流路
２３バイブロハンマ
３０排出口規制手段
３１規制板
３３エアシンダ（駆動シリンダ）
Ｓ砂（地盤改良用杭材料）

Claims

上部に１つのホッパを有し、かつ下部に該ホッパに連通する複数の分岐管を有する連結分岐管を有し、この連結分岐管の各分岐管のそれぞれの下部に装置本体に対して該連結分岐管と共に昇降駆動される中空管の上部を連通するように連結し、前記装置本体に昇降自在に設けられた昇降バケットで前記ホッパへ前記地盤改良用杭材料を搬送し、前記連結分岐管を介して前記各中空管へ前記地盤改良用杭材料を投入して充填し、地盤中の所定深さまで前記各中空管を貫入させた後、該各中空管を引き抜き、この各中空管の下端開口部より排出されて残置された前記地盤改良用杭材料からなる杭を造成する地盤改良杭造成装置に用いる地盤改良用杭材料供給装置において、
前記ホッパに前記各分岐管に連通するように仕切られた杭材料流路をそれぞれ独立させて設けると共に、前記昇降バケットに前記ホッパの各杭材料流路に連通するように仕切られた杭材料貯留部及び杭材料排出口をそれぞれ設け、この各杭材料排出口を１つの排出口規制手段で同時に開閉自在にしたことを特徴とする地盤改良用杭材料供給装置。
請求項１記載の地盤改良用杭材料供給装置であって、
前記連結分岐管が２つの分岐管を有すると共に、前記昇降バケットが２つの杭材料貯留部及び杭材料排出口を有し、かつ前記１つの排出口規制手段が、前記昇降バケットの２つの杭材料排出口を同時に開閉するように可動自在な規制板と、この規制板を駆動する駆動シリンダとからなることを特徴とする地盤改良用杭材料供給装置。
請求項１記載の地盤改良用杭材料供給装置であって、
前記ホッパは前記複数の分岐管同士の中心線から側方に突出して設けられ、前記連結分岐管の前記中心線上に位置する上部にバイブロハンマが設けられていることを特徴とする地盤改良用杭材料供給装置。
請求項１記載の地盤改良用杭材料供給装置であって、
前記装置本体は海上作業船に設置され、この海上作業船上に前記昇降バケットと同数の杭材料搬送手段が設置されていることを特徴とする地盤改良用杭材料供給装置。