JP4679465B2

JP4679465B2 - スパイラルロッド及びこれを用いた構造体の構築方法

Info

Publication number: JP4679465B2
Application number: JP2006212929A
Authority: JP
Inventors: 匡前嶋
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: JP2008038424A

Description

本発明は、地盤強化のためのソイルセメントコラムやモルタル杭及びコンクリート杭や液状化防止のためのドレーン体といった柱状構造体を地盤中に埋設する際に用いるスパイラルロッドとこれを用いた構造体の構築方法に関する。

埋立地や海、河川周辺の地盤は、緩い砂地盤からなり、地震発生時には液状化して該地盤上の建物や道路などの構造物の損傷や破壊を招いてしまうため、予め液状化防止手段を講じる必要がある。

特許文献１には、上記したような液状化の恐れのある地盤に柱状のドレーン体を形成して、周面支持力を得ると同時に、地震発生時に地盤中の過剰間隙水圧を逸散させて液状化を抑止する方法が開示されている。この方法では、中空で先端が開放可能なケーシングを地盤中の所定の深さまで圧入し、次いでケーシング内にドレーン材を充填し、その後、ケーシングの先端を開放してケーシング内のドレーン材を削孔内に残しながらケーシングを引き上げ、ドレーン体を構築する。この方法で用いられるケーシングの外側には、ケーシングの圧入を促進するために連続した螺旋状の搬送スクリュが付設されており、ケーシングの圧入時には該ケーシングを軸周りに正転させることで、該搬送スクリュを介して削孔内より土砂を外部に搬送、排除している。

しかしながら、特許文献１の方法では、地盤中の土砂を外部に排除しながらケーシングを圧入するため、排除された残土の処理が必要となる。また、ケーシング圧入後にケーシング内にドレーン材を供給して充填するため、ドレーン材の充填密度が不均一になるという問題があった。

そこで本出願人は、連続した螺旋状の搬送スクリュを備えたスパイラルロッドを、搬送スクリュの搬送方向がスパイラルロッドの圧入方向と一致するように、即ち従来とは逆方向にスパイラルロッドを回転させて、スパイラルロッドを圧入すると同時に搬送スクリュによってドレーン材を削孔内に供給する工法を提案した。この工法では、搬送スクリュの搬送方向がスパイラルロッドの圧入方向であるため、スパイラルロッドの圧入で押しのけられた土砂が外部に排出されず、残土が発生しない上、削孔が形成されると同時にドレーン材が充填されるため、ドレーン材の充填密度が均一で且つ高密度であり、スパイラルロッドで押しのけた土砂によって密に形成された削孔内壁と相俟って強度に優れたドレーン体が構築される。

特開２０００−１６０５４５号公報

上記したように、本出願人は残土が発生せず、均一で強度に富んだドレーン体の構築方法を提案したが、このような方法は軟らかい地盤であれば良好に実施することができるが、硬い地盤ではスパイラルロッドの圧入が困難になり、軟らかい地盤と硬い地盤とが交互に堆積したような互層地盤においては、スパイラルロッドの圧入速度が均一になりにくく、ドレーン体の充填密度にバラツキを生じ易いという問題があった。

本発明の課題は、上記問題を解決し、スパイラルロッドの圧入と同時にバラ荷を供給して構造体を構築する方法において、硬い地盤であっても良好にスパイラルロッドの圧入が可能で、軟らかい地盤と硬い地盤とが交互に堆積したような互層地盤においても一定の速度で圧入して均一な構造体を構築する方法及び該方法に用いられるスパイラルロッドを提供することにある。

本発明の第１は、後端から先端部近傍まで、搬送スクリュを備え、
先端部のみ、上記搬送スクリュとは巻き方向が逆向きの先端ビットを備えたことを特徴とするスパイラルロッドである。

本発明の第２は、スパイラルロッドを用いて地盤中に構造体を構築する方法であって、
上記本発明のスパイラルロッドを、搬送スクリュの搬送方向が該スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、バラ荷を搬送スクリュに供給して圧入方向に搬送する圧入工程と、
スパイラルロッドの先端が所定の深さにまで達した後、バラ荷を搬送スクリュに供給しながら該スパイラルロッドを圧入時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有することを特徴とする。

本発明のスパイラルロッドは、互いに巻き方向が逆の搬送スクリュと先端ビットとを備えているため、該スパイラルロッドを回転させながら地盤に圧入する際に、該先端ビットによって硬い地盤であっても容易に掘削することができ、該掘削で排除された土砂は搬送スクリュによって供給されたバラ荷と共にスパイラルロッドから離れる方向に押しやられるため、強固な削孔内壁を形成することができる。よって、本発明によれば、硬い地盤、さらには軟らかい地盤と硬い地盤とが交互に堆積したような互層地盤であっても一定速度でスパイラルロッドの圧入を行うことができ、バラ荷を均一に且つ密に充填して、均一で強固な構造体を構築することができる。

本発明により構築する構造体とは、所定の間隙を介してバラ荷が充填された透水性を有するドレーン体、セメント等の水硬性のバラ荷を充填した後に硬化させてなる地盤強化用の杭などであり、柱状或いは壁状のいずれも構築することができる。

本発明の構造体の構築方法を図１を参照して説明する。図中、１はスパイラルロッド、２は搬送スクリュ、３はホッパー、４はバラ荷、５は地盤、６は削孔、７は構造体である。また、図２に本発明で用いられるスパイラルロッドの拡大図を示す。図２（ａ）は図１の工程で用いたスパイラルロッドであり、図２（ｂ）は他の構成例である。図２中、１２は最大径スクリュ、１３は先端ビットである。

本発明のスパイラルロッド１は、図２に示すように、後端から先端部近傍まで搬送スクリュ２を備え、また、先端部には、該搬送スクリュ２と巻き方向が逆の先端ビット１３を備えている。先端ビット１３の具体的な構造としては、図２（ａ）の如く螺旋状のスクリュや、図２（ｂ）に示すように、傾斜方向が搬送スクリュ２の巻き方向とは逆方向となるように付設した羽根などが挙げられる。また、図２の構成例では、搬送スクリュ２の先端側の端部の外径が他の部分よりも大きくなっており、当該スパイラルロッド１の最大径スクリュとなっている。

先ず、本発明のスパイラルロッド１を地盤５に圧入する〔図１（ａ）〕。この時、スパイラルロッド１を囲むようにホッパー３を配設し、ホッパー３内にバラ荷４を収納しておく。この状態で、スパイラルロッド１を、搬送スクリュ２の搬送方向が圧入方向（矢印Ｂ方向）と一致するように回転（矢印Ａ方向）させながら圧入する。即ち、図１において、スパイラルロッド１の後端から見た場合、搬送スクリュ２はスパイラルロッド１後端から先端に向かって時計回りに形成されており、該スパイラルロッド１を図１（ａ）に示すようにスパイラルロッド１の後端から見て反時計回りに回転させた場合、搬送スクリュ２の搬送方向はスパイラルロッド１の後端から先端に向かう方向となり、スパイラルロッド１の圧入方向と一致する。即ち、通常、地盤を掘削する際に回転させて圧入を容易にするために搬送スクリュ２を利用する場合とは逆方向に回転させることになり、これにより、ホッパー３内に収納されたバラ荷４が搬送スクリュ２に供給され、圧入方向、即ちスパイラルロッド１の先端に向かって搬送される。

一方、本発明のスパイラルロッド１の先端部には、搬送スクリュ２と巻き方向が逆の先端ビット１３が付設されているため、硬い地盤であっても該先端ビット１３によって容易に掘削され、土砂がスパイラルロッド１の後端に向かって排除される。先端ビット１３によって後方に搬送された土砂は、搬送スクリュ２によって供給されたバラ荷４と最大径スクリュ１２付近でぶつかり合い、共にスパイラルロッド１から離れる方向に押しやられ、結果として強固な削孔内壁を形成する。

本発明において、スパイラルロッド１の先端部に付設した先端ビット１３は、地盤を掘削し、土砂を排除するための部材であるため、地盤に食い入りやすいように外径が小さい方が好ましく、図２に示すように、スパイラルロッド１の先端の円錐形に沿って搬送スクリュ２よりも外径が小さくなるように形成される。

スパイラルロッド１の先端が所定の深さまで達した時点〔図１（ｂ）〕で、スパイラルロッド１の圧入で形成された削孔６内壁とスパイラルロッド１との間隙にはバラ荷４が充填されている。この状態でスパイラルロッド１を引き上げるが、その際、スパイラルロッド１の圧入時と同じ方向にスパイラルロッド１を回転させる（矢印Ａ方向）。即ち、搬送スクリュ２の搬送方向はスパイラルロッド１の引き上げ方向（矢印Ｂ’）とは逆方向となる〔図１（ｃ）〕。よって、スパイラルロッド１を引き上げながらも搬送スクリュ２には引き続きバラ荷４が供給され、スパイラルロッド１の先端部においては、該先端が引き上げられると同時にバラ荷４が供給されるため、バラ荷４が密に且つ均一に連続充填された構造体７が完成する〔図１（ｄ）〕。

本発明において用いられるバラ荷４としては、ドレーン体を構築する場合であれば砂や礫、多孔質の粒状体、廃プラ等が好ましく用いられる。また、地盤強化のために硬質の構造体を構築する場合には、水硬性のバラ荷を用いることが好ましく、具体的にはセメント、石灰等の水硬性成分と砂や石などの骨材とを組み合わせて用いる。また、このような水硬性のバラ荷は乾燥状態で充填された後、周囲の地下水の浸出によって硬化させるか、或いは、スパイラルロッド１の内部に水の供給路を設けておき、スパイラルロッド１の引き上げ時に削孔６内に水を供給して硬化させても良い。さらに、バラ荷に鉄粉を含ませておくことにより、周囲の土壌から浸出する地下水に含まれるトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロエタンなどの有機塩素系化合物を、鉄粉による還元分解或いは鉄粉が触媒として作用する脱塩化水素反応によって、無害化することができる。

尚、上記工程によって構築される構造体はスパイラルロッドの形状に対応して柱状であるが、図１の工程をスパイラルロッドの圧入位置をずらしながら行うことにより、柱状の構造体が平行に複数本並んだ壁状の構造体を構築することができる。また、このような壁状の構造体を構築する場合には、本発明のスパイラルロッドを複数本同時に用いることで効率よく壁状に構築することができる。用いるスパイラルロッドの本数は２本以上、好ましくは３本である。

図３に、本発明のスパイラルロッドを３本同時に用いる場合の圧入工程を示す。図３に示すように、複数本のスパイラルロッド１ａ〜１ｃを同時に用いる場合には、隣接するスパイラルロッド１ａと１ｂ、及び１ｂと１ｃの回転方向が互いに逆方向になるように回転させながら行う。そのため、スパイラルロッド１ａと１ｃ、及び、１ｂの搬送スクリュ２の巻き方向は逆に構成されている。このように、回転方向を互い違いに設定することによって、隣接するスパイラルロッド１ａと１ｂ、１ｂと１ｃ間の土砂がスパイラルロッド間より効率よく排除される。

また、図３の工程によって、３本の柱状の構造体が並んだ壁状の構造体が得られるが、係る壁状の構造体に壁の厚さが極端に薄い箇所が生じる、或いは、隣接する柱の間に間隙が生じるのを防止するために、図４に示すように、各スパイラルロッドの形成する削孔６ａ〜６ｃが互いに重複するように、スパイラルロッド１ａ〜１ｃを配置することが好ましい。また、その際には、スパイラルロッド１ａ〜１ｃの外側に取り付けた搬送スクリュ２が互いに接触しないように上下にずらせて配置することが望ましい。例えば、図２に示した搬送スクリュ２の先端の外径が最大径スクリュ１２となっている場合には、該最大径スクリュ１２が互いに接触しないように、図３に示したように複数本のスパイラルロッド１ａ〜１ｃを上下方向にずらせて配置することにより、図４に示したように各スパイラルロッドの形成する削孔６ａ〜６ｃを互いに重複させ、壁の厚さが均一な壁状構造体を構築することができる。

本発明の構造体の構築工程を示す模式図である。本発明のスパイラルロッドの構成例を示す図である。本発明において複数本のスパイラルロッドを同時に用いる場合の圧入工程を示す模式図である。図３の工程で形成される削孔の横断面模式図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｃスパイラルロッド
２搬送スクリュ
３ホッパー
４バラ荷
５地盤
６，６ａ〜６ｃ削孔
７構造体
１２最大径スクリュ
１３先端ビット

Claims

後端から先端部近傍まで、搬送スクリュを備え、
該搬送スクリュは、当該搬送スクリュの先端部のみに、当該スパイラルロッドの最大径である１条分の拡大羽根が形成された螺旋羽根であり、
上記搬送スクリュよりも掘削先端側に、上記搬送スクリュとは巻き方向が逆向きの先端ビットを備えたことを特徴とするスパイラルロッド。
先端ビットの外径が搬送スクリュの外径よりも小さい請求項１に記載のスパイラルロッド。
スパイラルロッドを用いて地盤中に構造体を構築する方法であって、
請求項１乃至２のいずれかに記載のスパイラルロッドを、搬送スクリュの搬送方向が該スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると共に、バラ荷を搬送スクリュに供給して圧入方向に搬送する圧入工程と、
スパイラルロッドの先端が所定の深さにまで達した後、バラ荷を搬送スクリュに供給しながら該スパイラルロッドを圧入時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有することを特徴とする構造体の構築方法。