JP4373451B2 - 地盤補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤に砕石パイルを構築することによって、地盤、特に軟弱地盤を強い地盤に変え、建物などを堅固に支持するようにした、地盤補強工法に関する。

従来、軟弱な地盤を強い地盤に改良する手段として、地中に柱状セメントや、鋼管杭を埋設する工法が知られているが、セメントや鋼管は、地中で劣化したり、錆びたりして有害物質が発生して、環境汚染を引き起こし、また、長期にわたって強固な地盤を構築するのが困難であるという問題があった。

また、軟弱な地盤を強い地盤に改良する他の手段として、後記特許文献１に開示されるように、二重管の下端から加圧水と、圧縮空気を噴射して掘削孔を形成し、その掘削孔内に砕石を充填して砕石パイルを構築する工法が既に知られている。
特開２００３−１１３６０７公報

ところで、前記特許文献１に開示のものは、加圧水を使用する結果として発生する泥水を産業廃棄物として処理する必要があって、二次的に環境汚染の問題があり、その上、加圧水と圧縮空気を使用することから砕石パイルの構築工法が複雑となり、かつ泥水処理をする必要があることから、大幅なコスト高を招くという他の問題があった。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、前記問題を解決した新規な地盤補強工法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、外周に第１のスクリュウを有して正逆転及び昇降可能なドリルと、このドリルの下端に、これと一体に回転可能であり、かつ上下動可能に支持され外周には前記第１のスクリュウに連なる第２のスクリュウを有するハンマとを使用して、地盤に砕石パイルを構築して地盤を補強する地盤補強工法であって、地盤に掘削孔を穿孔する掘削工程と、その掘削孔内に砕石パイルを構築する砕石パイル構築工程とを順次に実行し、前記掘削工程では、ドリル及びハンマを共に正転駆動しつつ、地盤に向けて降下することで地盤を所定深さ穿孔する第１工程と、次いでドリル及びハンマを回転停止させて地上に引き上げることにより、掘削土を各スクリュウの上に載せて排土する第２工程とを交互に繰り返すことで、地盤に前記掘削孔を穿孔するようにし、前記砕石パイル構築工程では、回転を停止したドリル及びハンマを地表より前記掘削孔に挿入した後に、前記掘削孔に所定量の砕石を投入しつつ、ドリル及びハンマを逆転駆動して投入砕石を前記掘削孔に押し込める第３工程と、ドリル及びハンマを回転停止し、ハンマを単独で上下作動して投入砕石に衝撃を与え、これを搗き固める第４工程とを交互に繰り返して、前記掘削孔内に搗き固めた砕石を充填させ、地表まで砕石パイルを構築することを特徴としている。

また、前記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のものにおいて、前記砕石は天然石の破砕により構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、ドリルの回転と、これに昇降可能に連結されるハンマの打撃との協働による簡単な工法で地盤に強固な砕石パイルを構築することができ、特に砕石パイル構築工程では、回転を停止したドリル及びハンマを地表より掘削孔に挿入した後に、掘削孔に所定量の砕石を投入しつつ、ドリル及びハンマを逆転駆動して投入砕石を掘削孔に押し込める第３工程と、ドリル及びハンマを回転停止し、ハンマを単独で上下作動して投入砕石に衝撃を与え、これを搗き固める第４工程とを交互に繰り返して、掘削孔内に搗き固めた砕石を充填させ、地表まで砕石パイルを構築するようにしたので、掘削孔に投入された砕石を、複数に区分けしてハンマによる打撃で搗き固めるので、その砕石を効率よく搗き固めることができ、強固な砕石パイルを迅速に構築することができる。

また請求項２記載の発明によれば、砕石として天然砕石を使用することにより、土壌汚染や環境破壊が発生しない。

本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

図１は、本発明地盤補強工法で地盤に作られた複数の砕石パイル上に建物を構築した状態を示す斜視図、本発明地盤補強工法を実施するための、地盤補強装置の全体側面図、図３は、図２の３−３線に沿う拡大断面図、図４は、図３の４矢視図、図５〜７は、本発明の地盤補強工法の手順を示す図である。

まず、図２〜４図を参照して、地盤補強装置の構成について説明する。

図２において、作業車両Ｖの車台１上には、旋回台２が鉛直軸線まわりに旋回自在に搭載されており、この旋回台２には、伸縮ブーム３が俯仰可能に軸支４され、この伸縮ブーム３と旋回台２間には、伸縮シリンダ５が連結６，７され、この伸縮シリンダ５の伸縮作動により、伸縮ブーム３は軸支４点まわりに俯仰駆動される。

伸縮ブーム３の先端には、回転モータ８を介して駆動軸９が、垂下、連結されている。駆動軸９は、複数の駆動軸単体９ａ，９ｂ，９ｃをジョイント１０，１０を介してそれぞれ連結して構成されており、駆動軸９の下端には、ジョイント１１を介してドリル１２が一体に回転可能に連結され、さらにこのドリル１２の下端には、ハンマ、この実施例ではエアハンマ１３がスプライン連結１４されており、このエアハンマ１３はドリル１２に対して図３矢印に示すように、単独で昇降可能であり、かつドリル１２に対して一体に回転可能である。ドリル１２には、スクリュウ１２ｓが設けられ、エアハンマ１３は、その上部にスクリュウ１３ｓと攪拌爪１３ｍが設けられ、その下部にハンマ本体１３ｈが設けられている。ハンマ１３は、砕石を搗き固め易いように、下向きに截頭円錐状に形成され、その円錐面にビット１５が設けられている。

図２に示すように、前記回転軸９には、前記エアハンマ１３を上下方向に打撃駆動するための圧縮エア供給手段Ａが接続されている。この圧縮エア供給手段Ａは、地上に設置されるコンプレッサ２０と、その吐出口にエアホース２１を介して接続されるエアタンク２２とを備えており、このエアタンク２２の出口は他のエアホース２３を介して回転軸９に設けたスイベルジョイント２４に接続されている。コンプレッサ２０からの圧縮エアは、エアタンク２２に貯留された後、スイベルジョイント２４および駆動軸９を通してドリル１２内に導かれ、該ドリル１２内に設けられるフリーピストン２５を作動して、前記エアハンマ１３を上下方向に往復作動する。

なお、圧縮エアによるエアハンマ１３の作動は従来周知の構造が採用されているので、その詳細な説明を省略する。

つぎに、図５〜７を参照して、前記ドリル１２とハンマ１３との協働により地盤Ｇに砕石パイルＰを構築する手順について説明する。

(1) 掘削孔の掘削作業
図５（Ａ）に示すように、エアハンマ１３の先端を地盤Ｇの掘削すべき箇所にあてがい、ドリル１２を正転（右回転）、降下して図５（Ｂ）に示すように、地盤Ｇを所定深さまで穿孔する。つぎに、図５（Ｃ）に示すように、ドリル１２は、その正転を停止して、地上に引き上げる。ここで、ドリル１２およびエアハンマ１３に付着した掘削土は、それらのスクリュウ１２ｓ，１３ｓの上に載せられて排土される。

図５（Ｂ），（Ｃ）に示す掘削作業を繰り返すことにより、図５（Ｄ）に示すように、地盤Ｇには、所定深さの掘削孔３０が穿孔され、掘削作業を終了する。

掘削作業を終了したら、図５（Ｅ）に示すように、ドリル１２は、その回転を停止して掘削孔３０から地上に引上げ、ドリル１２およびエアハンマ１３に付着している掘削土を最終的に取り除く。

(2) 砕石の投入、搗き固め作業
図６（Ｆ）に示すように、掘削の完了した掘削孔３０内には、回転を停止したドリル１２を、エアハンマ１３の下端が掘削孔３０の底に達するまで挿入する。つぎに、図６（Ｇ）に示すように、天然石より破砕した、所定量（初回分）の砕石３３を少しずつ掘削孔３０内に投入しながらドリル１２を逆転（左回転）する。このドリル１２の逆転により、掘削孔３０内に投入された砕石３３は、ドリル１２のスクリュウ１２ｓで掘削孔３０の底部に向けて順次押し込まれる。

つぎに、図６（Ｈ）に示すように、ドリル１２の逆転を停止したのち、これを少々引き上げて、投入砕石３３の上面とエアハンマ１３との間に若干の間隙を形成したのち、前記圧縮エア供給手段Ａの稼働により、エアハンマ１３を上下作動し、投入砕石３３にハンマ打撃を加えて、その投入砕石３３を締め固めていく。

つぎに、図７（Ｉ）に示すように、所定量（２回目）の砕石３３を、前記図６（Ｇ）に示す工程と同じく、少しずつ掘削孔３０内に投入しながらドリル１２を逆転（左回転）する。これにより、投入砕石３３は、既に搗き固められている砕石３３（初回分）の上に順次押し込まれる。

つぎに、図７（Ｊ）に示すように、ドリル１２の逆転を停止したのち、これを引上げて、砕石３３の上面とエアハンマ１３との間に若干の間隙を形成したのち、前記圧縮エア供給手段Ａの稼働により、エアハンマ１２を上下作動し投入砕石３３にハンマ打撃を加えて、その投入砕石（２回目）を、既に搗き固められいる砕石３３の上に締め固めていく。

以上、前記図６（Ｇ）〜図７（Ｊ）の作業を繰り返すことにより、図７（Ｋ）に示すように、掘削孔３０の全域にわたり、区分けして堅固に搗き固められた天然の砕石３３により、地表まで砕石パイルＰを構築することができる。

以上のように、この地盤補強工法によれば、掘削孔３０に投入された砕石３３を、複数に区分けしてハンマ１２による打撃で搗き固めるので、その砕石３３を効率よく搗き固めることができ、強固な砕石パイルＰを迅速に構築することができる。

そして、この地盤補強工法により砕石パイルＰを構築することにより、軟弱地盤を強い地盤に変え、この地盤を地震時の衝撃や液状化から守ることができ、図１に示すように、複数の砕石パイルで補強された地盤上に建物Ｂを構築することで、その建物Ｂを長期にわたり堅固に安定支持することができる。

また、天然の砕石３３を使用するので、土壌汚染や環境破壊の問題が発生することがなく、それに対する対策を講じる必要がなく、大幅なコストダウンを達成し得る。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。

たとえば、前記実施例では、ハンマとしてエアハンマを使用した場合を説明したが、これに代えて、油圧ハンマ、電動ハンマなど他のハンマを使用してもよい。

本発明地盤補強工法で地盤に作られた複数の砕石パイル上に建物を構築した状態を示す斜視図 本発明地盤補強工法を実施するための、地盤補強装置の全体側面図 図２の３−３線に沿う拡大断面図 図３の４矢視図 本発明の地盤補強工法の手順を示す図 本発明の地盤補強工法の手順を示す図 本発明の地盤補強工法の手順を示す図

１２・・・・ドリル
１２ｓ・・・第１のスクリュ
１３・・・・ハンマ（エアハンマ）
１３ｓ・・・第２のスクリュ
３０・・・・掘削孔
３３・・・・砕石
Ｇ・・・・・地盤
Ｐ・・・・・砕石パイル

Claims (2)

1. 外周に第１のスクリュウ（１２ｓ）を有して正逆転及び昇降可能なドリル（１２）と、このドリル（１２）の下端に、これと一体に回転可能であり、かつ上下動可能に支持され外周には前記第１のスクリュウ（１２ｓ）に連なる第２のスクリュウ（１３ｓ）を有するハンマ（１３）とを使用して、地盤（Ｇ）に砕石パイル（Ｐ）を構築して地盤（Ｇ）を補強する地盤補強工法であって、
   地盤（Ｇ）に掘削孔（３０）を穿孔する掘削工程と、
   その掘削孔（３０）内に砕石パイル（Ｐ）を構築する砕石パイル構築工程とを順次に実行し、
   前記掘削工程では、ドリル（１２）及びハンマ（１３）を共に正転駆動しつつ、地盤（Ｇ）に向けて降下することで地盤（Ｇ）を所定深さ穿孔する第１工程と、次いでドリル（１２）及びハンマ（１３）を回転停止させて地上に引き上げることにより、掘削土を各スクリュウ（１２ｓ，１３ｓ）の上に載せて排土する第２工程とを交互に繰り返すことで、地盤（Ｇ）に前記掘削孔（３０）を穿孔するようにし、
   前記砕石パイル構築工程では、回転を停止したドリル（１２）及びハンマ（１３）を地表より前記掘削孔（３０）に挿入した後に、前記掘削孔（３０）に所定量の砕石（３３）を投入しつつ、ドリル（１２）及びハンマ（１３）を逆転駆動して投入砕石（３３）を前記掘削孔（３０）に押し込める第３工程と、ドリル（１２）及びハンマ（１３）を回転停止し、ハンマ（１３）を単独で上下作動して投入砕石（３３）に衝撃を与え、これを搗き固める第４工程とを交互に繰り返して、前記掘削孔（３０）内に搗き固めた砕石（３３）を充填させ、地表まで砕石パイル（Ｐ）を構築することを特徴とする、地盤補強工法。
2. 前記砕石（３３）は天然石の破砕により構成されていることを特徴とする、前記請求項１記載の地盤補強工法。

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