JP4795299B2 - 中空柱体の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、緩い砂地盤や粘性土地盤、異なる地層が積層した多層地盤といった不安定な地盤において、地盤中に柱体を形成して地盤の強化を図る工法に関し、特に、中空部を有する柱体を構築する方法に関する。

緩い砂地盤や粘性土からなる地盤、異なる地層が積層した多層地盤は、地震や水害発生時に崩れて該地盤上に建てられた建築物や道路などの構造物の損傷を招いたり、周辺に影響を及ぼす恐れがある。

そこで、地盤中に硬質の柱体を構築して地盤を強化する手段が講じられている。例えば、特許文献１には、オーガロッドを正転により地盤に挿入して所定の深度まで掘削し、次いで該オーガロッドを逆転させながら引き抜く際にオーガ先端よりセメントミルクを注入し、さらに、オーガを引き抜いた後に杭材を建て込む杭工法が開示されている。係る杭工法では、オーガロッドに設けた特定の形状のコテ部によって掘削した土砂を周囲に填圧している。

特許第２６７３６７７号公報

従来の柱体の構築方法では、セメントミルクを注入した後に杭材を建て込むため、杭材として高剛性の材料でなければならなかった。また、最初に掘削により形成される削孔は、掘削した土壌を填圧して固めただけであるため、強度に劣るという問題があった。

本発明の課題は、将来的に芯材や骨材などを充填しうる中空部を有する柱体であって、該中空部の壁面が十分な強度を備えた中空柱体の構築方法を提供することにある。

本発明は、外側に搬送スクリュを備えたスパイラルロッドを、該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同時に、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、
上記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中空柱体の構築方法であって、
上記スパイラルロッドの軸部の直径が先端近傍において漸増する押圧部を有し、
上記引き上げ工程において、該押圧部においてバラ荷をスパイラルロッドの周囲に押圧してスパイラルロッドを引き上げた後に中空部を形成することを特徴とする。

本発明においては、
前記押圧部において、スパイラルロッドの軸部の直径が、軸部の長さ方向において連続的に増加すること、
前記押圧部において、スパイラルロッドの軸部の直径が、搬送スクリュの螺旋に沿って連続的に増加すること、
前記スパイラルロッドの軸部の押圧部の最大径部分が搬送スクリュの終端部に位置すること、
前記スパイラルロッドの軸部が、上記押圧部もしくは該押圧部近傍に開口部を有する液体供給路を備え、該液体供給路を介してバラ荷に液体を供給すること、
を好ましい態様として含む。

本発明においては、スパイラルロッドの圧入時に搬送スクリュの搬送方向が圧入方向と一致するようにスパイラルロッドを回転させるため、地盤中の土砂が外部に排除されることがなく、スパイラルロッドの周囲に押圧されて密な壁面を形成する上、スパイラルロッドの引き上げ時に軸部の押圧部においてバラ荷が周囲に押圧されるため、土砂を押し固めて形成された壁面にさらにバラ荷が押圧されて、強固な壁面を有する中空部が形成される。よって、本発明による中空柱体は、スパイラルロッド引き上げ後に中空部が崩壊することがなく、そのままで地盤の強化を図ることができる上、必要に応じて中空部に芯材や骨材を充填してさらなる強化を図ることができる。また、中空部に充填する芯材や骨材として剛性の低い材料であっても容易に充填することができる。

本発明の中空柱体の構築方法を、図１〜図７を参照して説明する。図中、１は掘削部、２は固定部、３は押圧部、４は支持部、５は軸部、６は搬送スクリュ、７は開口部、１１はスパイラルロッド、１２はホッパー、１３はバラ荷、１４は削孔、１５は地盤、１６は中空部、１７は中空柱体、１８は充填物である。また、Ａはスパイラルロッド１１の先端部、Ｂは搬送スクリュ６の終端部、Ｃは軸部５の押圧部３の最大径部、Ｄは押圧部３の後端側端部であり、支持部４の先端側端部である。

図１，図２，図４〜図７は本発明に用いられるスパイラルロッドの先端側の構成例を示す図であり、中でも好ましくは図１，図２，図７の構成である。図３は、図１のスパイラルロッドを用いた構築工程を示す断面模式図である。尚、図１のスパイラルロッドは搬送スクリュが二重螺旋であるが、図３においては便宜上、一重螺旋構造で模式的に示す。

本発明において用いられるスパイラルロッドは、図１，図２，図４〜図７に示すように、軸部５の外側に搬送スクリュ６を備えており、該軸部５が先端近傍において直径が漸増する押圧部３を有していることを特徴としている。以下に本発明の構築方法の各工程を説明する。

〔圧入工程〕
本発明の構築方法においては、図３に示すように、スパイラルロッド１１を取り囲むようにホッパー１２を配設し、ホッパー１２内にバラ荷１３を収納しておく。この状態でスパイラルロッド１１を、搬送スクリュ６の搬送方向が圧入方向〔図３（ａ）の矢印２２方向〕と一致するように回転させながら〔図３（ａ）の矢印２１方向〕圧入する。即ち、図３において、スパイラルロッド１１の後端から見た場合、搬送スクリュ６はスパイラルロッド１１の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１１を図３（ａ）に示すようにスパイラルロッド１１の後端から見て反時計回り（矢印２１方向）に回転させた場合、搬送スクリュ６の搬送方向はスパイラルロッド１１の後端から先端に向かう方向となり、スパイラルロッド１１の圧入方向（矢印２２方向）と一致する。即ち、通常、圧入を容易にするために搬送スクリュ６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１２内に収納されたバラ荷１３が搬送スクリュ６に供給され、圧入方向、即ちスパイラルロッド１１の先端に向かって搬送される。また、搬送スクリュ６の搬送方向が圧入方向と同じであるため、掘削された地盤１５の土砂はスパイラルロッド１１の周囲に押圧されて削孔１４の壁面を形成し、ホッパー１２内には排出されない。

〔引き上げ工程〕
スパイラルロッド１１の先端が所定の深さまで達した時点で〔図３（ｂ）〕、スパイラルロッド１１の圧入で形成された削孔１４とスパイラルロッド１１の軸部５との間にはバラ荷１３が充填されている。この状態で、スパイラルロッド１１を圧入時と同じ方向〔図３（ｃ）の矢印２１方向〕に回転させながら、上方〔図３（ｃ）の矢印２３方向〕に引き上げる。即ち、搬送スクリュ６の搬送方向はスパイラルロッド１１の引き上げ方向（矢印２３方向）とは逆方向となるため、一旦削孔１４内に供給されたバラ荷１３はスパイラルロッド１１の引き上げによって削孔１４外に排出される恐れはない。つまり、バラ荷１３を残してスパイラルロッド１１を引き上げることになり、バラ荷１３は相対的にスパイラルロッド１１の先端に向かって移動することになる。

ここで、本発明においては、スパイラルロッド１１の軸部５に直径が漸増する押圧部３が形成されており、軸部５と搬送スクリュ６と削孔１４の壁面で形成される空間が、該押圧部３においては、スパイラルロッド１１の先端に向かって狭くなる。そのため、該押圧部３の最大径部Ｃ（即ち、軸部５の最大径部でもある）付近において、軸部５と搬送スクリュ６と削孔１４の壁面で形成される空間がバラ荷１３によってほぼ閉塞され、該最大径部Ｃよりも先端部Ａ側にはバラ荷１３が移動できなくなる。よって、支持部４より移動してきたバラ荷１３は該押圧部３において周囲に向かって、即ち削孔１４の内壁に向かって強く押圧されることにより、密な壁面を形成する。その結果、押圧部３の最大径部Ｃが通過してバラ荷１３にかかっていた押圧力が緩和されても該壁面が崩壊することはなく、良好な中空部１６が形成され、中空柱体１７が構築される〔図３（ｃ）〕。

本発明により構築された柱体の中空部１６は、内壁面が押圧された土壌とバラ荷によって強固に形成されているため、十分な強度を有しており、そのまま残しておいてもかまわないが、必要に応じて芯材や骨材などの充填物１８を充填して中実の柱体とすることもできる〔図３（ｄ）〕。また、充填物１８を充填する際、中空の空間であるため、剛性の低い材料であっても充填することができる。例えば、砂や石などの骨材とセメントとを投入して硬化させたり、鉄筋を芯材として挿入して間隙をセメントミルクで埋めるなどの工法を用いることができる。

本発明で用いるスパイラルロッド１１の構成についてさらに詳細に説明する。

上記スパイラルロッド１１の引き上げ工程において、押圧部３の最大径部Ｃが通過した後のバラ荷１３によって形成された壁面は、軸部５による押圧力が緩和されることで、若干中空部１６側に戻る場合もあり、係る場合を想定して、押圧部３の最大径部Ｃの直径ｄ２は目的とする中空部１６の直径の１．０〜１．２倍が好ましい。

本発明に係る押圧部３は、軸部５の直径が漸増する部位であるが、漸増の具体的な形態としては、図１，図２，図４〜図６に示すように、軸部５の長さ方向において軸部５の直径が連続的に増加する(軸部の形状としては円錐台形)構造の他に、図７に示すように、軸部５の直径が搬送スクリュ６の螺旋に沿って連続的に増加する構造が好ましく挙げられる。図７の場合、軸部５の長さ方向において隣接する搬送スクリュ６間の軸部５の側面は軸部５の長さ方向に平行である。尚、図７の場合、搬送スクリュ６が一重螺旋の場合には軸部５の横断面が真円でないため、最大径部Ｃの直径は、軸部５の側面が最も外側に来た位置から軸部５の中心までの距離ｒ２の２倍とする。

また、支持部４の直径ｄ４については、押圧部３においてバラ荷１３を押圧するべく多めのバラ荷１３を供給するため、押圧部３の最大径部Ｃの直径ｄ２の０．５〜０．８５倍である。

また、本発明においては、スパイラルロッド１１は上記したように、押圧部３を備えていれば良く、図４に示すように、最大径部Ｃがスパイラルロッド１１の先端部Ａであってもかまわない。しかしながら、スパイラルロッド１１の圧入時には、先端部Ａが図１，図２，図５〜図７に示すようにテーパー状に形成された掘削部１を備えている方が、掘削しやすく好ましい。また掘削部１の最大径ｄ１は、好ましくは目的とする中空部１６の直径の１．０〜１．２倍に形成しておくことにより、スパイラルロッド１１の引き抜き時に押圧部３の最大径部Ｃを通過したバラ荷１３の戻りを押さえて崩壊を防止する効果が得られる。係る掘削部１は図２，図６，図７に示すように、押圧部３の先端側に隣接して設けて良く、また、図１，図５に示すように、押圧部３と掘削部１の間に軸部５の直径が漸減する固定部２を設けても良い。固定部２は、上記した軸部５による押圧力の緩和をより緩やかに調節して壁面の固定を図る作用を有している。

尚、搬送スクリュ６を持たない掘削部１の長さＬ１は、搬送スクリュ６を持つ他の部分２〜４に比べて曲げ剛性が低くなるため、極端に長いと曲がりやすくなるため、掘削部１の直径ｄ１の５倍以下であることが好ましい。

さらに、図１，図５における固定部２の長さＬ２や、押圧部３の長さＬ３については特に限定されないが、好ましくは、ｄ３に対してＬ２は０．５〜１．０倍、Ｌ３は１．０〜４．０倍程度である。

また、搬送スクリュ６の直径ｄ３については、目的とする削孔１４の直径や、中空部１６の直径、さらには地盤１５の状態、バラ荷１３の材料などによって適宜設定されるが、好ましくは押圧部３の最大径部Ｃにおける直径ｄ２の１．１〜１．３倍である。

本発明で用いられるバラ荷１３としては、スパイラルロッド１１の引き上げ後に良好な中空部１６を維持しうる材料であればいかなる材料であっても用いることができる。例えば、砂礫などの骨材と粘性の高い土壌とを混合したスラリーなどが挙げられる。また、セメントや石灰などの水硬性の成分と砂や石などの骨材とをバラ荷１３として供給し、別途、スパイラルロッド１１から水を供給することで硬化させても良い。このようにスパイラルロッド１１から水を供給する場合には、スパイラルロッド１１の軸部５の内部に、後端から押圧部３もしくは押圧部３の近傍（掘削部１，固定部２，もしくは、支持部４の押圧部３側先端）に至る液体供給路を形成しておけばよい。図１，図２，図４〜図７は押圧部３に該液体供給路の開口部７を設けた例である。尚、水硬性のバラ荷１３に供給する水には、硬化促進剤などを添加していても良い。また、水の供給はスパイラルロッド１１の圧入工程、引き上げ工程のいずれか一方、或いは両方のいずれでもかまわない。

本発明は、緩い砂地盤や粘性土地盤などの不安定な地盤の強化を図るために用いられる。

本発明に用いられるスパイラルロッドの構成例を示す図である。 本発明に用いられるスパイラルロッドの他の構成例を示す図である。 本発明の構築方法の工程を示す断面模式図である。 本発明に用いられるスパイラルロッドの他の構成例を示す図である。 本発明に用いられるスパイラルロッドの他の構成例を示す図である。 本発明に用いられるスパイラルロッドの他の構成例を示す図である。 本発明に用いられるスパイラルロッドの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１ 掘削部
２ 固定部
３ 押圧部
４ 支持部
５ 軸部
６ 搬送スクリュ
７ 液体供給路の開口部
１１ スパイラルロッド
１２ ホッパー
１３ バラ荷
１４ 削孔
１５ 地盤
１６ 中空部
１７ 中空柱体
１８ 充填物
Ａ 先端部
Ｂ 搬送スクリュの終端部
Ｃ 押圧部の最大径部
Ｄ 押圧部の後端側端部、支持部の先端側端部

Claims (5)

1. 軸部の外側に搬送スクリュを備えたスパイラルロッドであって、バラ荷を供給するためのホッパーを貫通するように当該スパイラルロッドが設置され、前記ホッパーを貫通し外側に位置する該スパイラルロッドの一方を先端部としたスパイラルロッドを用い、前記ホッパーの外側で、貫通した前記スパイラルロッドの先端部方向に向けてバラ荷が搬送されるように該スパイラルロッドを回転させながら、前記スパイラルロッドの先端部方向に向けて、地盤中に挿入するように該スパイラルロッドを圧入すると同時に、バラ荷を前記ホッパーより前記搬送スクリュに供給して、前記スパイラルロッドの先端部方向に搬送しつつ該スパイラルロッドを圧入する圧入工程と、
   前記スパイラルロッドを、先端部方向が地盤中に圧入していく方向で、バラ荷を搬送した回転方向で該スパイラルロッドを回転させながら引き上げる引き上げ工程と、
   を有する中空柱体の構築方法であって、
   前記スパイラルロッドは、前記軸部の直径が先端部近傍において漸増する押圧部を有するものであり、前記引き上げ工程において、該押圧部によってバラ荷を前記スパイラルロッドの周囲に押圧することで当該スパイラルロッドを引き上げた後に中空部を形成することを特徴とする中空柱体の構築方法。
2. 前記押圧部において、スパイラルロッドの軸部の直径が、軸部の長さ方向において連続的に増加する請求項１に記載の中空柱体の構築方法。
3. 前記押圧部において、スパイラルロッドの軸部の直径が、搬送スクリュの螺旋に沿って連続的に増加する請求項１に記載の中空柱体の構築方法。
4. 前記スパイラルロッドの軸部の押圧部の最大径部分が搬送スクリュの終端部に位置する請求項１乃至３のいずれかに記載の中空柱体の構築方法。
5. 前記スパイラルロッドの軸部が、上記押圧部もしくは該押圧部近傍に開口部を有する液体供給路を備え、該液体供給路を介してバラ荷に液体を供給する請求項１乃至４のいずれかに記載の中空柱体の構築方法。

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