JP5352900B2 - An underground pile forming head and an attachment for a crushed stone pile forming apparatus including the underground pile forming head - Google Patents
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Description
本発明は、地盤を改良するための装置に関し、特に地中に砕石杭を形成して地盤を改良するための地中杭形成ヘッドおよびその地中杭形成ヘッドを備える砕石杭形成装置用アタッチメントに関する。 The present invention relates to an apparatus for improving the ground, and more particularly to an underground pile forming head for improving a ground by forming a crushed stone pile in the ground and an attachment for a crushed stone pile forming apparatus including the underground pile forming head. .
地盤改良工法として、従来から地中杭を形成して地耐力を向上させる工法が提案されている。これらの工法は、砂や砂利、砕石、コンクリート殻といった中詰材で強固な地中杭を形成し、これにより軟弱な粘土層を一定の割合で置き換えて地盤全体の強度を増大させる工法である。これらの工法では、たとえば振動による中詰材の締め固め、圧縮空気での中詰材への圧力印加、螺旋形状を有するスラストスクリュウの回転による中詰材への圧力印加、およびスラストスクリュウの昇降動作(たとえば特許文献1)といった種々の方法によって強固な地中杭の形成が実現されている。 As a ground improvement method, a method has been proposed in which underground piles are formed to improve the earth strength. These methods are methods that increase the strength of the entire ground by forming a strong underground pile with filling materials such as sand, gravel, crushed stone, and concrete shells, thereby replacing the soft clay layer at a certain rate. . In these methods, for example, the filling material is compacted by vibration, the pressure is applied to the filling material with compressed air, the pressure is applied to the filling material by rotating the thrust screw having a spiral shape, and the thrust screw is moved up and down. Formation of strong underground piles is realized by various methods such as Patent Document 1 (for example).
しかし、従来の工法では、振動による中詰材の締め固めの方法では騒音問題が発生し、圧縮空気での中詰材への圧力印加の方法では大掛かりな圧縮空気の生成装置を必要とし、圧縮空気生成の騒音の問題も生じさせるという問題が発生していた。さらに、スラストスクリュウを使用する工法では、スラストスクリュウの昇降動作に大掛かりで複雑な機構が必要であるという問題もあった。 However, in the conventional construction method, noise problems occur in the method of compacting the filling material by vibration, and the method of applying pressure to the filling material with compressed air requires a large compressed air generating device, There has been a problem of causing noise problems in air generation. Furthermore, in the construction method using a thrust screw, there is also a problem that a complicated mechanism is required for raising and lowering the thrust screw.
本発明は、地中に地中杭を形成する方法において、簡易に中詰材を排出して地中杭を形成する技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for forming an underground pile by simply discharging the filling material in a method for forming an underground pile in the ground.
本明細書に開示の技術は、以下の構成や態様として例示される技術を提供することができる。
第1構成例は、地中に挿入されて空間を形成するとともに地中杭形成材の投入が可能な円筒部の略内部において、地中から上昇しつつ地中杭を形成するための地中杭形成ヘッドを提供する。この地中杭形成ヘッドは、地中掘削翼と、少なくとも一つの付加掘削翼と、を備える。地中掘削翼は、正転方向の回転で円筒部と共回りして地中を下方に向かって掘削し、反転方向の回転で地中杭形成材に圧力を印加する第1の翼形状を有する。付加掘削翼は、反転方向の回転で円筒部に投入された地中杭形成材を上方に向かって掘削する第2の翼形状を有する。付加掘削翼が、地中掘削翼から分離され、地中掘削翼の上方に配置されている。
The technology disclosed in this specification can provide a technology exemplified as the following configurations and aspects.
The first configuration example is an underground for forming an underground pile while ascending from the ground in a substantially cylindrical portion that can be inserted into the ground to form a space and into which an underground pile forming material can be input. Providing a pile forming head. The underground pile forming head includes an underground excavation blade and at least one additional excavation blade. The underground excavation blade has a first wing shape that rotates in the forward direction and rotates together with the cylindrical portion to excavate the underground downward, and applies pressure to the underground pile forming material by rotation in the reverse direction. Have. The additional excavation wing has a second wing shape for excavating the underground pile forming material thrown into the cylindrical portion by rotation in the reverse direction. The additional excavation blade is separated from the underground excavation blade and is disposed above the underground excavation blade.
第1構成例の地中杭形成ヘッドは、円筒部に投入された砕石を上方に向かって掘削する付加掘削翼によって予備圧力を発生させることができる。予備圧力は、付加掘削翼から分離されて形成されている地中掘削翼との間に形成された空間である滞留砕石室に滞留している砕石に印加されることになる。地中掘削翼は、このように予備圧力が印加された状態で滞留している滞留砕石に対して、さらに圧力を印加することができるので、円筒内へ浸入しようとする地下水圧や地中圧(土圧)に打ち勝って砕石を排出させることができる。 The underground pile forming head of the first configuration example can generate the preliminary pressure by the additional excavating blade that excavates the crushed stone thrown into the cylindrical portion upward. The preliminary pressure is applied to the crushed stone staying in the staying crushed stone chamber which is a space formed between the underground excavating blade separated from the additional excavating blade. Underground excavation blades can apply more pressure to the retained crushed stone that remains in the state where preliminary pressure is applied in this way. It can overcome (earth pressure) and discharge crushed stones.
滞留砕石は、地中を掘削する際にも顕著な効果を奏する。すなわち、地中掘削翼が正転方向の回転で下方に向かって円筒部と共回りして地中を掘削する際には、滞留砕石室内の滞留砕石は、地中掘削翼と円筒部と共回りして地中圧や地下水圧に対抗することができるのである。本発明者らは、さらに、本発明が砕石杭の形成だけでなく、たとえば自然砕石や砂利、砂といった自然物、あるいはコンクリートの破片、廃瓦、鉱津といった人工物で地中杭を形成する工法にも適用可能であることも見出した。 Retained crushed stones have a remarkable effect when excavating underground. That is, when the underground excavating blade rotates in the forward direction and rotates downward together with the cylindrical portion to excavate the underground, the accumulated crushed stone in the retained crushed stone chamber is shared with the underground excavating blade and the cylindrical portion. You can turn around and counter ground pressure and groundwater pressure. Further, the present inventors have not only the formation of crushed stone piles but also a method for forming underground piles with natural objects such as natural crushed stones, gravel, sand, or artificial objects such as concrete fragments, waste tiles, and mines. It was also found that this is applicable.
第2構成例は、第1構成例の地中杭形成ヘッドにおいて、付加掘削翼が、反転方向の回転で先端部を形成する上方端部を有する。上方端部が、上方に突出する少なくとも一つの爪部を有している。 The second configuration example is the underground pile forming head of the first configuration example, and the additional excavation blade has an upper end portion that forms a tip portion by rotation in the reverse direction. The upper end portion has at least one claw portion protruding upward.
第3構成例では、第1または第2の構成例の地中杭形成ヘッドにおいて、地中掘削翼が対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を供えている。この構成は、簡易かつバランスに優れた特に実用性の高い構成である。 In the third configuration example, the underground pile forming head of the first or second configuration example is provided with a plurality of blade members in which the underground excavation blades are arranged at symmetrical positions. This configuration is a particularly practical configuration that is simple and excellent in balance.
第4構成例は、第1ないし第3構成例のいずれか一つの地中杭形成ヘッドにおいて、付加掘削翼が対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を備えている。この構成も、簡易かつバランスに優れた特に実用性の高い構成である。 The fourth configuration example includes a plurality of blade members in which the additional excavation blades are arranged at symmetrical positions in the underground pile forming head according to any one of the first to third configuration examples. This configuration is also a highly practical configuration that is simple and excellent in balance.
第5構成例は、第1ないし第4構成例のいずれか一つの地中杭形成ヘッドにおいて、地中掘削翼が、正転方向の回転において先端部を形成する前縁部と、正転方向の回転において後端部を形成する後縁部と、を有している。前縁部が、下方から見たときに地中杭形成ヘッドの回転軸からから外周方向に離れるにしたがって後端部の方向に後退する形状を有している。 Example fifth configuration, in any one of the underground pile forming head of the first to fourth configuration examples, the earth during excavation blades, a front edge forming the front end portion in the rotation in the forward direction, forward direction And a rear edge portion that forms a rear end portion in the rotation. The front edge portion has a shape that recedes in the direction of the rear end portion as it moves away from the rotation axis of the underground pile forming head when viewed from below.
第5構成例では、地中掘削翼の前縁部が、下方から見たときに地中杭形成ヘッドの回転軸からから外周方向に離れるにしたがって後端部の方向に後退する形状を有しているので、掘削した土砂を外周方向に効果的に円筒部の外側に押し出すことができる。これにより、円筒部が有する螺旋状のフィンを使用して上昇させて円滑に地上に排出させることができる。 In the fifth configuration example, the front edge portion of the underground excavation blade has a shape that recedes in the direction of the rear end portion as it moves away from the rotation axis of the underground pile forming head when viewed from below. Therefore, the excavated earth and sand can be effectively pushed out of the cylindrical portion in the outer peripheral direction. Thereby, it can raise using the helical fin which a cylindrical part has, and can be discharged | emitted smoothly on the ground.
第6構成例は、地中に挿入されて空間を形成し、地中から上昇しつつ空間に砕石杭を形成する地中杭形成用のアタッチメントを提供する。このアタッチメントは、第1ないし5のいずれか一つの地中杭形成ヘッドと、円筒部と、開閉蓋と、を備える。円筒部は、中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である地中杭形成材投入孔が側面に形成されている。開閉蓋は、地中杭形成材投入孔を円筒部の外部方向から塞ぐことができる。 The sixth configuration example provides an attachment for forming an underground pile that is inserted into the ground to form a space and forms a crushed stone pile in the space while rising from the ground. The attachment includes any one of the first to fifth underground pile forming heads, a cylindrical portion, and an opening / closing lid. The cylindrical portion has an underground pile forming material charging hole, which is at least one long hole having a long axis in the central axis direction, formed on a side surface. The open / close lid can block the underground pile forming material charging hole from the outside of the cylindrical portion.
第7構成例は、第6構成例のアタッチメントにおいて、円筒部が、長孔の形状を拘束するトラス状の補強構造体を有している。 In the seventh configuration example, in the attachment of the sixth configuration example, the cylindrical portion has a truss-like reinforcing structure that restrains the shape of the long hole.
なお、本発明は、上述の装置に限られず、たとえば砕石杭形成方法、砕石杭形成装置を制御する制御装置といった種々の構成で実現することができる。 In addition, this invention is not restricted to the above-mentioned apparatus, For example, it can implement | achieve with various structures, such as a control apparatus which controls a crushed stone pile formation method and a crushed stone pile formation apparatus.
本発明は、砕石で地中に柱状物を形成する方法において、砕石の供回りを抑制して効率的に地中に砕石杭を形成することができる。 In the method of forming a columnar object in the ground with crushed stone, the present invention can efficiently form a crushed stone pile in the ground by suppressing the circulation of the crushed stone.
本発明は、たとえば以下の特徴を単独あるいは組み合わせて備えることによって好ましい形態として実現することもできる。
(特徴1)地中掘削翼は、円筒部の内面位置において、地中掘削翼の上端部に上方に突出する爪部を有する。
(特徴2)地中杭は、砕石を主成分とする砕石杭である。
The present invention can also be realized as a preferred embodiment by including the following features alone or in combination.
(Feature 1) The underground excavation blade has a claw portion protruding upward at the upper end portion of the underground excavation blade at the inner surface position of the cylindrical portion.
(Characteristic 2) The underground pile is a crushed stone pile mainly composed of crushed stone.
以下では、上述の特徴を踏まえて本発明の作用や効果を明確に説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順序に従って説明する。
A.本発明の実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法:
B.変形例:
In the following, embodiments of the present invention will be described in the following order in order to clearly describe the operation and effects of the present invention based on the above-described features.
A. Configuration and construction method of a crushed stone pile forming apparatus according to an embodiment of the present invention:
B. Variations:
A.本発明の実施例に係る砕石杭形成装置の構成と施工方法:
図1は、本発明の実施例に係る砕石杭形成装置100の構成を示す説明図である。砕石杭形成装置100は、建設機械としての小型地盤改良機Mと、小型地盤改良機Mに装着されたアタッチメントTと、を備えている。小型地盤改良機Mは、図1に示されるように、地盤改良機本体構造1と、運転席としてのキャビン7と、低接地圧で不整地を移動可能な無限軌道であるクローラ6と、施工時において小型地盤改良機Mの揺動を抑制するアウトリガー5と、を備える。
A. Configuration and construction method of a crushed stone pile forming apparatus according to an embodiment of the present invention:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a crushed stone
小型地盤改良機Mは、さらに、アタッチメントTを操作するための構成として、アタッチメントTにモーター出力軸27を介して回転駆動力を供給する回転駆動源11と、昇降ガイドレール9を有するリーダー4と、リーダー4を支持するためのリーダー取付ベース2と、リーダー4の傾きを操作する油圧シリンダー3と、リーダー4の下端部においてリーダー4と一体的に形成されている延長脚柱10と、を備えている。
The small ground improvement machine M further includes, as a configuration for operating the attachment T, a
図2は、実施例のアタッチメントTを別の角度から見た状態を示す説明図である。アタッチメントTは、図1および図2に示されるように、フィン13が設けられた円筒部12と、地中掘削翼29と、円筒部12の振れ止め用の包囲枠32と、二股のフォーク形状を有するハンガーステー64(図1)と、カム凸子63を有するトップカバーケース55と、砕石投入装置330と、取付プレート37(図1)と、支持アーム39(図1)と、アタッチメントTによる施工状態を管理する施工管理装置TC(図1)と、を備えている。円筒部12には、砕石投入孔14が形成され(図1)、その砕石投入孔14が開閉蓋Dによって塞がれているが、その詳細については後述する。
Drawing 2 is an explanatory view showing the state where attachment T of an example was seen from another angle. As shown in FIGS. 1 and 2, the attachment T includes a
図3は、実施例の円筒部12と地中掘削翼29の構成を示す断面図である。地中掘削翼29は、本実施例では、回転入力軸26およびコアーロッド22と一体的に構成されている。回転入力軸26は、回転駆動源11のモーター出力軸27に接続されている。回転入力軸26は、モーター出力軸27の回転駆動力に応じて回転し、その回転駆動力を一体的に結合されたコアーロッド22を介して地中掘削翼29に伝達する。地中掘削翼29は、地中を掘削して砕石に圧力を印加する地中掘削翼29と、円筒部に投入された砕石を上方に向かって掘削する砕石掘削翼30とを有している。なお、地中掘削翼29は、本実施例では、回転入力軸26およびコアーロッド22と一体的に構成されているが、これらの分離可能な部品として構成してもよい。また、地中掘削翼29と砕石掘削翼30の構成と機能の詳細については後述する。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
コアーロッド22は、軸受け管23と放射ステー24とで円筒部12に回転可能に結合され、円筒部12と回転軸を共通にしている。一方、円筒部12は、その周囲に螺旋状のフィン13を有している。フィン13は、地中掘削翼29の傾斜(螺旋を含む)と同一方向の螺旋形状を有している。すなわち、掘削する際には、円筒部12と地中掘削翼29は、同一方向に回転することになる。これにより、地中掘削翼29の掘削によって生じた掘削土砂がフィン13によって地表に運搬されることになる。
The
なお、このような二重反転機構を備える掘削装置として、図示しないドーナツオーガ(ダブルオーガ)が広く知られている。しかし、ドーナツオーガは、ケーシングとケーシング内スクリューを相互に逆回転させることによって、リーダー4や小型地盤改良機Mの負荷を軽減して、鉛直精度の高い杭を施工するために二重反転機構としていることが周知である。したがって、本実施例のように、螺旋形状を同一方向として一体的に作動させることは、二重反転機構とする意味を失わせるので、当業者の技術常識に真っ向から反するものである。
A donut auger (double auger) (not shown) is widely known as an excavator equipped with such a double reversing mechanism. However, the donut auger is used as a double reversing mechanism to construct a pile with high vertical accuracy by reducing the load on the
さらに、実施例の円筒部12および地中掘削翼29は、以下の点においても従来のドーナツオーガと相違する。すなわち、従来のドーナツオーガでは、パイプケーシング側の先端にも掘削刃が装備されているのに対して、実施例の円筒部12の先端部には掘削刃が装備されていない。一方、実施例の地中掘削翼29は、その先端が円筒部12から突出して、円筒部12の直径に相当する範囲を掘削可能な径を有している。このように、実施例における掘削のメカニズムは、従来のドーナツオーガのものと根底から相違するものであることが分かる。
Further, the
このようなメカニズムの本質的相違は、円筒部12への砕石投入孔14の形成と有機的な関係を有している。円筒部12の側面への砕石投入孔14の形成は、円筒部12の剛性や強度を低下させるので、円筒部12自体による掘削を極めて困難とする。しかし、本願発明者は、掘削時においては、掘削を地中掘削翼29に担当させるとともに、円筒部12を掘削土砂の運搬に利用することによって、円筒部12に必要とされる剛性や強度を低減させているのである。このように、本構成は、地中掘削翼29が地中を掘削し、この掘削によって生じた土砂をフィン13によって円筒部12の外側を経由させて地表に排出するというユニークな掘削方法を実現しているのである。これにより、円筒部12への砕石投入孔14の形成が実用的に可能となるのである。ただし、円筒部12への掘削刃の装備を完全に排除するものではなく、円筒部12側に補助的な掘削刃を装備するようにしても良い。このようにしても掘削時の円筒部12の負担を軽減することができるからである。
Such an essential difference in the mechanism has an organic relationship with the formation of the crushed
アタッチメントTは、本実施例では、さらに、トップカバーケース55の内部において、回転入力軸26とコアーロッド22との間にワンウエイクラッチ機構(図示省略)を備えている。ワンウエイクラッチ機構は、掘削時の回転方向の駆動においては、自動的に地中掘削翼29と円筒部12が一体として回転する作動状態となる。これにより、上述のように地中掘削翼29で掘削した土砂を円筒部12が有するフィン13で地上に排出することができる。一方、掘削時の回転方向と逆方向の回転駆動においては、地中掘削翼29で砕石に圧力を印加するとともに、円筒部12が自動的に回転を停止して砕石投入孔14の回転方向の位置を固定させることができる。
In the present embodiment, the attachment T further includes a one-way clutch mechanism (not shown) between the
アタッチメントTは、図1に示されるように、以下のような形態で小型地盤改良機Mに装着されている。アタッチメントTが有する包囲枠32と砕石投入装置330は、それぞれ取付プレート37と支持アーム39とによって小型地盤改良機Mの延長脚柱10に結合されている。アタッチメントTの地中掘削翼29は、回転入力軸26とモーター出力軸27とを介して、小型地盤改良機Mの回転駆動源11に接続されている。一方、小型地盤改良機Mのハンガーステー64は、カム凸子63とともに、円筒部12が一方向にのみ回転するようにするための反転防止機構を構成している。このような構成を有する砕石杭形成装置100は、次に説明する工程によって地中に砕石杭を形成することができる。
As shown in FIG. 1, the attachment T is attached to the small ground improvement machine M in the following form. The
図4は、本発明の実施例に係る砕石杭形成方法の工程を示すフローチャートである。ステップS100では、オペレータは、図1に示される状態において、杭芯位置合わせ工程を実行する。杭芯位置合わせ工程とは、予め設定された砕石杭形成位置に砕石杭を形成することができるように、地中掘削翼29の先端を砕石杭形成位置の中心に合わせる工程である。この位置合わせは、クローラ6の駆動によって小型地盤改良機Mの位置と方向を調整することによって行われる。
FIG. 4 is a flowchart showing the steps of the method for forming a crushed stone pile according to the embodiment of the present invention. In step S100, the operator executes a pile core alignment process in the state shown in FIG. The pile core alignment step is a step of aligning the tip of the
杭芯位置合わせ工程では、オペレータは、さらに、アウトリガー5(図1)を操作して小型地盤改良機Mの位置を固定する。これにより、施工時における小型地盤改良機Mの揺動や位置ずれを抑制することができる。オペレータは、アウトリガー5による小型地盤改良機Mの固定を確認した後に、リーダー4の重力方向に対する鉛直性を確認し、必要に応じて微調整を行う。
In the pile core alignment step, the operator further operates the outrigger 5 (FIG. 1) to fix the position of the small ground improvement machine M. Thereby, the rocking | swiveling and position shift of the small ground improvement machine M at the time of construction can be suppressed. After confirming that the small ground improvement machine M is fixed by the
図5は、実施例のプレス板110とその近傍の構成を示す拡大図である。アタッチメントTは、さらに、プレス板110を昇降させる油圧アクチュエータ111を備えている。油圧アクチュエータ111は、リーダー4の下端部において一体的に形成されている延長脚柱10に支持されている。プレス板110は、アタッチメントTによって掘削される掘削孔の周囲の地表を加圧することができる。
FIG. 5 is an enlarged view showing the configuration of the
図6は、プレス板110の接地状態における砕石杭形成装置100を示す説明図である。オペレータは、鉛直性を確認した後に、図6に示されるように、プレス板110を地表まで下降させて接地させる。プレス板110を接地させるのは、掘削開始時における地表面近傍の表層部のゆるみを抑制するためである。このようにして、プレス板110が接地状態となると杭芯位置合わせ工程が完了する。
FIG. 6 is an explanatory view showing the crushed stone
図7は、掘削準備工程における砕石杭形成装置100を示す説明図である。ステップS200では、オペレータは、本図に示されるように、掘削準備工程を実行する。掘削準備工程とは、掘削するための準備工程であって、基準位置設定工程と、ケーシング下降工程と、砕石予備投入工程と、を含む工程である。基準位置設定工程は、掘削の際の掘削深さの基準となる位置を設定する工程である。基準位置設定工程では、オペレータは、プレス板110が地表に接地した状態において、施工管理装置TCに所定の入力(たとえばボタン(図示せず)を押す。)を行うことによって基準位置を設定することができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the crushed stone
ケーシング下降工程は、円筒部12の下端が地表に接地するまで下降させる工程である。これにより、図7に示されるように、地中掘削翼29の先端部が地中に侵入して地表にアタッチメントTが固定された状態において、円筒部12の下端が地表によって封鎖されることになる。円筒部12の昇降量は、たとえばリーダー4が有する図示しないポテンショメータによって計測することができる。
The casing lowering step is a step of lowering until the lower end of the
砕石予備投入工程は、砕石投入装置330から砕石投入孔14を介して砕石を予備的に投入する工程である。投入される砕石の量は、本発明の発明者の実験によれば、円筒部12の下端から50cm(±10cm)程度とすることが好ましいことが確認されている。投入された砕石は、アタッチメントTによる掘削時に円筒部12の下端を閉塞し、円筒部12の内部への掘削土砂の侵入を防止する。
The crushed stone preliminary charging step is a step of preliminarily charging crushed stone through the crushed
この閉塞は、地中掘削翼29が有する地中掘削翼29と砕石掘削翼30の間に滞留している滞留砕石によってより確実なものとして高い地下水圧に対抗することを可能としている。すなわち、地中掘削翼29の隙間から進入しようとする土砂は、荷重の作用点としての地中掘削翼29においては回転方向の荷重を印加することになるが、砕石掘削翼30の下面に対しては回転軸方向の併進荷重として印加されるので極めて強固な反作用を受けることになる。これはサンブナンの原理によるものである。このように、地中掘削翼29と砕石掘削翼30の分離は、掘削作業時においても有効に機能する構成として役立つことになる。さらに、掘削開始時に地表面近傍の砂や土が砕石間に詰まるので防水性をも兼ね備えることができることが本発明者らによって周囲から隔離された専用試験場における実験によって確認された。
This blockage makes it possible to counter high groundwater pressure as a certainty by the staying crushed stones retained between the
図8は、砕石予備投入前における円筒部12および砕石投入装置330の状態を示す側面図である。図9は、砕石予備投入前における円筒部12および砕石投入装置330の状態を示す平面図である。砕石投入装置330は、中込め材収容ホッパー33に供給された中込め材を中込め材投入シュート34を介して、円筒部12の内部に投入する。円筒部12の内部への中込め材の投入は、円筒部12の側面に形成された砕石投入孔14から行われる。砕石投入孔14への投入は、砕石投入装置330に装備された開放支持部材331および砕石投入アダプタ332と、を利用して行われる。
FIG. 8 is a side view showing a state of the
開放支持部材331は、中込め材投入シュート34に固定された開放支持部材ベース331bと、開放支持部材ベース331bに対してZ軸回りに回転可能にヒンジ(図示省略)で結合された旋回支持部331aと、を備えている。一方、砕石投入アダプタ332は、中込め材投入シュート34に固定された砕石投入アダプタベース332bと、砕石投入アダプタベース332bに対してX軸回りに回転可能にヒンジ(図示省略)で結合された旋回アダプタ部332aと、旋回アダプタ部332aに装着された付勢錘332cと、を備えている。付勢錘332cは、旋回アダプタ部332aが中込め材投入シュート34の出口を閉鎖するように上方方向に付勢されている。
The
円筒部12には、円筒部12の回転軸方向(Z軸方向)を長軸とする長孔(本実施例では矩形)としての砕石投入孔14が形成されている。砕石投入孔14は、弾性体で形成されている平面形状の開閉蓋Dによって円筒部12の外部方向から塞がれている。開閉蓋Dは、円筒部12の螺進方向Fの先行側の砕石投入孔14の端部側の一辺である固定部Dfで円筒部12に締結されているとともに、他の辺で開放されている。これにより、円筒部12の掘削時の回転によって、砕石投入孔14を閉鎖する方向の力が地盤から印加されるので、掘削の際の回転時における土砂や水の浸入を顕著に低減させることができる。
The
図10は、開閉蓋Dを抽出して示す正面図である。開閉蓋Dは、砕石投入孔14を施蓋する長方形の開閉蓋である。開閉蓋Dは、ゴムや合成樹脂などの弾性変形可能な膜材を母体として、折損などを防ぐ複数の平行な補強金属骨18や補強布(図示省略)が埋設一体化されている。開閉蓋Dは、複数の固定ボルト19で円筒部12に締結されている(図8および図9参照)。
FIG. 10 is a front view showing the opening / closing lid D extracted. The opening / closing lid D is a rectangular opening / closing lid that covers the crushed
開閉蓋Dは、必ずしも弾性体で構成する必要は無く、また、平坦である必要もない。ただし、弾性体で構成すると、地盤からの圧力で砕石投入孔14の形状や付着した土砂等に沿って変形するので、高い機密性を実現することができることが本願発明者の試験と解析とによって確認された。一方、開閉蓋Dを平坦形状とすれば、3次元形状で形成する場合よりも簡易に製造することができる。
The opening / closing lid D does not necessarily need to be made of an elastic body, and does not need to be flat. However, if it is made of an elastic body, it deforms along the shape of the crushed
図8および図9から分かるように、砕石予備投入前における砕石投入装置330の状態では、円筒部12は、砕石投入装置330の干渉を受けることなく回転することができる。この状態では、旋回アダプタ部332aは、前述のように付勢錘332cによって中込め材投入シュート34の出口を閉鎖するように上方方向に付勢されている。一方、旋回支持部331aは、円筒部12の回転時において、仮に円筒部12に接触しても自動的に退避する方向に旋回するように構成されている。なお、付勢は、バネによって行ってもよい。
As can be seen from FIGS. 8 and 9, in the state of the crushed
このように、地盤の掘削に使用する円筒部12を側方向から貫通する砕石投入孔14を形成する構成や、砕石投入孔14を塞ぐ開閉蓋Dを簡易に製造可能な平坦形状とすることによって円筒部12の断面形状を非円形とする構成は、出願時の当業者の技術常識を根底から覆すものである。円筒部12の側方に貫通孔を形成すると、円筒部12の機密性の確保を困難として土砂や水の浸入を防ぐことが困難で、加えて円筒部12の剛性や強度を低下させるので、事実上不可能な構成として検討すらされていなかった。さらに、円筒部12の外径の一部において、たとえば本実施例では、外径の20%以上の部分で螺旋形状のフィンが欠落しているので、土砂の排出も困難になると考えられる。しかも、円筒部12の断面形状を非円形とすると、土砂の排出性とも相俟って掘削時のトルクが過度に上昇するので、掘削自体が困難になると考えられていたからである。
In this way, by forming the crushed
図11は、砕石予備投入時における円筒部12および砕石投入アダプタ332の状態を示す側面図である。図12は、砕石予備投入時における円筒部12および砕石投入装置330の状態を示す平面図である。なお、この図では、砕石投入アダプタ332の状態を見えやすくするために開放支持部材331の図示が省略されている。砕石予備投入では、オペレータは、前準備として弾性体である開閉蓋Dを手で開けるとともに、開閉蓋Dを旋回支持部331aに係合させて保持させる。
FIG. 11 is a side view showing the state of the
オペレータは、保持状態を確認した後に、中込め材収容ホッパー33に砕石を投入する。投入された砕石は、中込め材投入シュート34に流れ、その重量で旋回アダプタ部332aを押すことになる。旋回アダプタ部332aは、砕石の重量によって旋回し、その先端が砕石投入孔14に挿入されることになる。これにより、砕石は、円筒部12の内部に投入されることになる。
After confirming the holding state, the operator throws crushed stone into the filling
このような構成を採用することによって、掘削時から砕石杭形成時まで砕石投入装置330の中込め材収容ホッパー33を移動させる必要がなくなる。さらに、退避状態と投入状態は、砕石の投入状態に応じて自動的に切り替えられるので、予め操作ミスを防止することができる。これにより、オペレータの負担を顕著に軽減することができるとともに、施工の信頼性を高めることができる。
By adopting such a configuration, it is not necessary to move the filling
図13は、掘削工程における砕石杭形成装置100を示す説明図である。ステップS300では、オペレータは、本図に示されるように、掘削工程を実行する。掘削工程は、掘削深度を監視しつつ掘削を行う工程である。掘削深度は、本実施例では、プレス板110の下端(地表に接地)の基準位置からの円筒部12の先端位置の突出量として監視される。この基準位置は、ステップS200において、施工管理装置TCで使用される基準として設定された位置である。掘削深度の監視は、プレス板110と円筒部12の相対的な位置の計測として行われ、施工管理装置TCにリアルタイムで入力される。施工管理装置TCは、時系列データとして掘削時のアタッチメントTへの出力トルクと掘削深度とを記録する。
FIG. 13 is an explanatory view showing the crushed stone
施工管理装置TCは、掘削深度が予め設定された所定の深度(たとえば1m)に達したら、音声でオペレータに注意を喚起する。オペレータは、この音声に応じて、プレス板110を上昇させて地表から離す。掘削開始から所定の深度までの間において、プレス板110を地表に接地させた状態で維持するのは、掘削開始に起因する掘削孔の周囲の地盤の緩みを抑制するためである。
When the excavation depth reaches a predetermined depth (for example, 1 m) set in advance, the construction management device TC alerts the operator by voice. In response to this voice, the operator raises the
図14は、掘削完了工程における砕石杭形成装置100を示す説明図である。ステップS400では、オペレータは、本図に示されるように、掘削完了工程を実行する。掘削完了工程とは、原則として、予め設定された最大深度への到達に応じて掘削を終了させる工程である。ただし、オペレータは、予め設定された最大深度へ到達する前であっても、比較的に強固な地層への到達に応じて掘削を完了させることもできる。比較的に強固な地層は、地耐力(たとえばN値)が予め設定された以上の大きさを有する地層である。比較的に強固な地層への到達は、たとえば掘削時のアタッチメントTへの出力トルクの上昇や掘削速度(単位時間当たりの掘削深度の量)の低下に応じて検知することができる。
FIG. 14 is an explanatory view showing the crushed stone
このような掘削完了の方法は、本願発明者によって創作されたもので、掘削孔に形成される砕石杭による地耐力を実質的に顕著に上昇させることができる。具体的には、予め設定された最大深度への到達に応じて掘削を終了させれば、砕石杭の周面摩擦力を十分に大きくすることができる。砕石杭が十分に長くかつ地層変化に応じて直径が変化するからである。一方、比較的に強固な地層への到達に応じて掘削を完了すれば、砕石杭を比較的に強固な地層によって支えることができるので、砕石杭を基礎杭として利用する杭基礎としての考え方に基づく地盤改良の効果をも奏することになる。このような効果は、たとえば要求される長期許容応力度が比較的小さい木造住宅(必要長期許容応力度が20kN/m2乃至30kN/m2程度:木造住宅工事共通仕様書)において得に顕著な効果を奏する。一方、たとえば鉄骨造や鉄筋コンクリートの住宅(必要長期許容応力度が100kN/m2を超える場合を含む。)に対しても、たとえば単位面積当たりの砕石杭の数や砕石杭の直径、砕石杭形成時の地中掘削翼29の駆動トルクといったパラメータの調整によって対応することができるという広い適応性をも有している。
Such excavation completion method was created by the inventor of the present application, and can substantially increase the earth bearing strength by the crushed stone pile formed in the excavation hole. Specifically, if the excavation is terminated upon reaching a preset maximum depth, the peripheral frictional force of the crushed stone pile can be sufficiently increased. This is because the crushed stone pile is long enough and the diameter changes according to the formation change. On the other hand, if the excavation is completed in response to reaching a relatively strong formation, the crushed stone pile can be supported by a relatively strong formation. The effect of the ground improvement based on it will also be show | played. Such an effect is particularly remarkable in a wooden house having a relatively small required long-term allowable stress level (necessary long-term allowable stress level is about 20 kN /
図15は、砕石形成工程における砕石杭形成装置100を示す説明図である。ステップS500では、オペレータは、本図に示されるように、砕石形成工程を実行する。砕石杭形成工程は、掘削によって形成された空間に砕石を投入・加圧して砕石杭を形成する工程である。砕石の投入は、砕石予備投入工程と同様の方法で行うことができる。砕石の投入は、中込め材収容ホッパー33に対して、たとえばベルトコンベアによって継続的に行っても良いし、あるいはパワーショベルによって断続的に行っても良い。砕石の加圧は、地中掘削翼29を掘削時とは逆方向に回転させることによって行われる。
FIG. 15 is an explanatory view showing the crushed stone
砕石の加圧量は、地中掘削翼29の駆動トルクの大きさを監視することによって間接的に制御される。施工管理装置TCは、地中掘削翼29の駆動トルクが設定された上限トルクに達する毎に、音声でオペレータに注意を喚起する。オペレータは、これに応じて所定量(たとえば10cm)だけ地中掘削翼29を上昇させる。地中掘削翼29の上昇は、リーダー4には備えられた無端な伝動チェーンとその回走駆動モーター(図示省略)によって行われる。上昇駆動力は、地中掘削翼29の回転に起因して発生する砕石杭からの反力によって軽減される。円筒部12は、地中掘削翼29に対して回転軸方向の相対的な位置関係を拘束するように結合されているので、地中掘削翼29とともに上昇することになる。このような方法で砕石杭の形成が管理されているので、砕石の投入が継続的であっても断続的であっても、安定した品質の砕石杭を形成することができる。
The amount of pressure applied to the crushed stone is indirectly controlled by monitoring the magnitude of the driving torque of the
図16は、砕石杭形成工程における砕石投入装置330の状態を示す説明図である。砕石杭形成工程では、砕石杭の形成に応じて円筒部12および地中掘削翼29が徐々に上昇するにも拘わらず、中込め材収容ホッパー33を地上付近の位置に固定したままで砕石の投入を連続して行うことができる。砕石投入孔14が円筒部12の回転軸の方向に長軸を有する長孔であるとともに、弾性体の開閉蓋Dで塞がれているからである。砕石投入孔14は、地中においては円筒部12の外部方向から塞ぐ開閉蓋Dで地中圧を受けて強固に閉鎖されているが、地上に露出して地中圧が消滅すると、旋回支持部331aによって自動的に開かれるからである。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a state of the crushed
このような構成は、以下のような利点を有している。
(1)砕石投入位置を低い位置とすることができるので、砕石杭形成装置100の重心位置を低下させるとともに、砕石補給位置を低くすることもできる。これにより、小型軽量な小型地盤改良機Mでの施工と、上方からの砕石補給状態の監視と、安全な砕石補給と、を可能とすることができる。
(2)中込め材収容ホッパー33の位置を固定することができるので、中込め材収容ホッパー33への砕石の補給が容易となる。これにより、たとえば中込め材収容ホッパーを低位置に移動させて砕石を補給し、中込め材収容ホッパーを上昇させて投入といった繰り返し工程を回避することができる。
(3)円筒部12内での砕石の落下量を小さくすることができ、特に円筒部12が上昇して地上に露出するにしたがって、砕石の落下量が小さくなるので、施工時の騒音を顕著に低減させることが可能となる。
このような特徴は、特に狭小地や住宅地での効率的な作業を可能とするという顕著な効果を奏する。さらに、本実施例で形成される砕石杭は、住宅用の地盤改良に顕著な効果を奏するので、本構成は、住宅用の地盤改良に特に適していることが分かる。
Such a configuration has the following advantages.
(1) Since the crushed stone input position can be set to a low position, the gravity center position of the crushed stone
(2) Since the position of the intermediate filling
(3) The amount of crushed stone falling in the
Such a feature has a remarkable effect of enabling efficient work particularly in a narrow area or a residential area. Furthermore, since the crushed stone pile formed in a present Example has a remarkable effect on the ground improvement for houses, it turns out that this structure is especially suitable for the ground improvement for houses.
このようにして、地中掘削翼29の深度が予め設定された深度(たとえば1m)に達すると、施工管理装置TCは、音声でオペレータに注意を喚起する。オペレータは、この音声に応じて、プレス板110を下降させる。プレス板110は、掘削孔の周囲に形成された掘削土砂を上方から加圧することによって、砕石形成時の地表面近傍の地盤の緩みを予め効果的に防止するとともに、表層付近の十分な砕石の締固めを効果的に実現することができる。これにより、砕石杭形成後において、たとえばランマー転圧といった表層の締固め作業の必要性を低減させることが可能となる。
In this way, when the depth of the
さらに、地中掘削翼29が上昇し、掘削深度が予め設定された深度(たとえば0.5m)に達すると、地中掘削翼29の回転速度を低下させて砕石杭の形成速度を低下させる。これにより、さらに効果的に砕石杭形成時の地表面近傍の地盤の緩みを抑制することができる。
Furthermore, when the
図17は、施工完了工程における砕石杭形成装置100を示す説明図である。ステップS600では、オペレータは、本図に示すように、施工完了工程を実行する。施工完了工程は、各砕石杭の形成後における後処理である。施工完了工程は、プレス板上昇工程と、ケーシング上昇工程と、リーダー傾斜工程と、アウトリガー上昇工程と、を含む工程である。なお、本図では、砕石投入アダプタ332の状態を見えやすくするために開放支持部材331等が省略されている。
FIG. 17 is an explanatory view showing the crushed stone
プレス板上昇工程は、地中掘削翼29の先端部が地中から露出することを確認した後に、オペレータが油圧アクチュエータ111を操作することによって行われる。ケーシング上昇工程は、円筒部12を上昇させることによって地中掘削翼29の先端部を地表から離す工程である。リーダー傾斜工程とは、地表から離れたアタッチメントTを小型地盤改良機Mの方向に傾斜させることによって、砕石杭形成装置100の重心位置をクローラ6の下面の図心位置に近づける工程である。アウトリガー上昇工程は、アウトリガー5を上昇させてクローラ6による小型地盤改良機Mの移動を可能とする工程である。
The press plate ascending step is performed by the operator operating the
このように、実施例の砕石杭形成装置100は、砕石投入孔14が側面に形成された円筒部12を有するので、円筒部12の側面から砕石を投入して地中に砕石杭を形成することができる。砕石投入孔14は回転軸の方向に長軸を有する長孔なので、砕石杭の形成に伴って円筒部12が上昇しても砕石投入孔14の長軸方向の長さの範囲で砕石投入位置を固定して作業の効率化を図ることができる。なお、本実施例では、砕石投入孔14は、連続した単一の長孔として形成されているが、たとえば途中で分断された複数の長孔として形成してもよい。
Thus, since the crushed stone
一方、円筒部12は、砕石投入孔14を円筒部12の外部方向から塞ぐ開閉蓋を有するので、地中においては円筒部12の外部の圧力で砕石投入孔14が閉鎖され、土砂の浸入を抑制することができる。これにより、簡易かつ効率的な砕石杭の形成作業を実現させることができる。
On the other hand, since the
図18は、地中掘削翼29と砕石掘削翼30とを備える砕石杭形成ヘッドによる砕石杭の形成状態を示す説明図である。図19は、地中掘削翼29の下面を示す説明図である。地中掘削翼29は、前述のように、地中を掘削して砕石に圧力を印加する地中掘削翼29と、円筒部に投入された砕石を上方に向かって掘削する砕石掘削翼30とを有している。地中掘削翼29は、地中圧と地下水圧とに対抗して砕石を地中に排出するとともに砕石に圧力を印加する。砕石掘削翼30は、円筒部12に投入されて内部に堆積した砕石を上方に掘削し、砕石を地中掘削翼29に供給する。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating a formation state of a crushed stone pile by a crushed stone pile forming head including the
地中掘削翼29は、回転軸29xに非対称な一対の翼部材29a、29bと、を備えている。一対の翼部材29a、29bは、回転軸29xに一体的(たとえば溶接で相互に接合)に形成されている。翼部材29aは、正転回転時における前端部に装備されている2個の地中掘削爪29ac1、29ac2と、正転回転時における後端部に形成されている砕石掘削爪29ac3、29ac4と、翼部本体29asと、を備えている。翼部材29bは、正転回転時における前端部に装備されている3個の地中掘削爪29bc1、29bc2、29bc3と、正転回転時における後端部に形成されている砕石掘削爪29bc4、29bc5と、翼部本体29bsと、を備えている。
The
地中掘削翼29が有する翼部材29aでは、2個の地中掘削爪29ac1、29ac2が地中を掘削するためにその先端部に向かって下方に傾斜している。一方、翼部材29bでは、3個の地中掘削爪29bc1、29bc2、29bc3が地中を掘削するためにその先端部に向かって下方に傾斜している。このように、5個の地中掘削爪29ac1、29ac2、29bc1、29bc2、29bc3は、非対称な形状を構成している。このような非対称な構成は、地中に固形物(たとえば石)を含む土壌の掘削においては、固形物に対して同一箇所に打撃を与えるのではなく複数のずれた位置で打撃を与える方が効果的に掘削が可能であることが本発明者らによって新たに見出された知見に基づく創作である。
In the
地中掘削翼29の翼部材29aでは、2個の砕石掘削爪29ac3、29ac4が投入された砕石を上方に向かって掘削するために、その先端部に向かって上方に傾斜している。一方、翼部材29bでは、2個の砕石掘削爪29bc4、29bc5が投入された砕石を上方に向かって掘削するために、その先端部に向かって上方に傾斜している。このような対称な構成は、投入された砕石が掘削容易であることを考慮して簡易な製造を実現するために採用された構成である。
In the
4個の砕石掘削爪29ac3、29ac4、29bc4、29bc5は、投入された砕石を掘削して翼部本体29as、29bsの下方に押し込むことができる。翼部本体29as、29bsの下方に押し込まれた砕石は、地中からの摩擦力によって地中に対する動きが抑制される。この結果、砕石が翼部本体29as、29bsの回転に対して滑ることになるので、翼部本体29as、29bsの傾斜した形状によって加圧されて地中に埋め込まれることになる。このように、地中掘削翼29による圧力の発生は、砕石に対する地中からの反力と地中掘削翼29の回転力の合力として発生するので、地中掘削翼29と地中の境界において砕石等の排出や転圧のための圧力が発生することになる。
The four crushed stone excavation claws 29ac3, 29ac4, 29bc4, and 29bc5 can excavate the crushed stones and push them into the lower portions of the wing main bodies 29as and 29bs. The movement of the crushed stone pushed below the wing body 29as, 29bs with respect to the ground is suppressed by the frictional force from the ground. As a result, the crushed stone slides with respect to the rotation of the wing body 29as, 29bs, so that it is pressurized by the inclined shape of the wing body 29as, 29bs and buried in the ground. As described above, the pressure generated by the
図20は、砕石掘削翼30の上面を示す説明図である。砕石掘削翼30は、回転軸29xに対称な一対の翼部材30a、30bを備えている。一対の翼部材30a、30bは、回転軸29xに一体的(たとえば溶接で相互に接合)に形成されている。翼部材30aは、反転回転時における前端部に形成されている砕石掘削爪30ac1、30ac2と、反転回転時における後端部に形成されている後端面30aeと、翼部本体30asと、を備えている。翼部材30bは、反転回転時における前端部に形成されている砕石掘削爪30bc1、30bc2と、反転回転時における後端部に形成されている後端面30beと、翼部本体30bsと、を備えている。
FIG. 20 is an explanatory view showing the upper surface of the crushed
砕石掘削翼30の翼部材30aでは、2個の砕石掘削爪30ac1、30ac2は、投入された砕石を上方に向かって掘削するためにその先端部に向かって上方に傾斜している。一方、翼部材30bでは、2個の砕石掘削爪30bc1、30bc2は、砕石を上方に向かって掘削するためにその先端部に向かって上方に傾斜している。さらに、翼部材30a、30bは、円筒部12の内面との間のクリアランスL1、L2が反転時において翼部材30a、30bが回転するにしたがって大きくなるように構成されている。このような形状としているのは、反転時において円筒部12の内面と翼部材30a、30bの外端との間に砕石等が侵入して大きな抵抗を発生させないようにするためである。
In the wing member 30a of the crushed
4個の砕石掘削爪30ac1、30ac2、30bc1、30bc2は、投入された砕石を掘削して翼部本体30as、30bsの下方に押し込むことができる。翼部本体30as、30bsの下方に押し込まれた砕石は、砕石掘削翼30と地中掘削翼29の間に滞留している砕石との摩擦力によって動きが抑制される。この結果、砕石が翼部本体30as、30bsの回転に対して滑ることになるので、翼部本体30as、30bsの傾斜形状によって加圧されて地中に埋め込まれることになる。
The four crushed stone excavation claws 30ac1, 30ac2, 30bc1, and 30bc2 can excavate the crushed stone and push it below the wing body 30as and 30bs. The movement of the crushed stone pushed below the wing part main bodies 30as, 30bs is suppressed by the frictional force between the crushed
このように、砕石掘削翼30と地中掘削翼29の間に滞留している砕石は、砕石掘削翼30と地中掘削翼29とが分離しているゆえに砕石掘削翼30との供回りが抑制され、砕石掘削翼30との相対的な動きを有するので、砕石掘削翼30によって予め予備的に加圧することが可能となる。換言すれば、地中掘削翼29に対する地中面と同一の機能を有する仮想の地中面を、円筒部12の内部に形成することに日本発明者らは成功したのである。
As described above, the crushed stone staying between the crushed
このように、本実施例は、砕石掘削翼30によって予め予備的に加圧された砕石に対して、さらに地中掘削翼29で加圧することができる。これにより、地中圧と地下水圧とに打ち勝って砕石を排出することができる。
As described above, in this embodiment, the
なお、滞留砕石室は、砕石掘削翼30の最下端位置が、円筒部12の内径の0.1倍から1倍の距離だけ地中掘削翼29の最上端位置から分離されているようにすることが好ましい。この範囲は、本発明者らによって見出された定量的な好ましい領域であり、必須の構成要件ではない。具体的には、円筒部12の内径が40cm程度であるときには、10cmから40cm程度の範囲であることが好ましい。
In the staying stone crushing chamber, the bottom end position of the crushing
B.変形例:
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。具体的には、たとえば以下のような変形例も実施可能で-ある。
B. Variations:
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects. Specifically, for example, the following modifications can be implemented.
B−1.第1変形例:第1変形例の地中掘削翼29vは、図21乃至図24に示されるように、一対の翼部材29av、29bvの形状が実施例における一対の翼部材29a、29bの形状と相違するとともに、一対の閉塞防止板70a、70bが追加されている点で実施例の地中掘削翼29と相違する。このような構成の相違によって、以下に説明するように、地中杭の転圧能力の向上や高い製造性、円滑な運用の実現といった効果を奏することができる。
B-1. First Modification: As shown in FIGS. 21 to 24, the underground excavation blade 29v according to the first modification has the shape of the pair of blade members 29av and 29bv in the embodiment. Is different from the
図21は、円筒部12の下端から第1変形例の地中掘削翼29vを上方から見た状態を示している。図22は、地中掘削翼29vを翼部材29bvの外側の方向から見た概念図である。図23は、地中掘削翼29vを翼部材29bvの断面図である。翼部材29bvは、図21と図23に示されるように折り曲げライン60bにおいて折り曲げられており、翼部材29bvの外部輪郭部61bとの間に水平転圧面62bを形成している。この平面形状は、地中掘削翼29vの回転によって、ほぼ垂直に転圧荷重を砕石等に印加することができるような傾斜を有するほぼ平面な形状として構成されている。翼部材29avも同様に翼部材29avの外部輪郭部61aとの間に水平転圧面62aを形成している。
FIG. 21 shows a state in which the underground excavation blade 29v of the first modification is viewed from above from the lower end of the
一対の水平転圧面62a、62bは、前述のように地中杭の形成においてほぼ垂直に転圧荷重を砕石等に印加することができる(図23中の荷重F1参照)。これにより、砕石等の過剰な横方向への拡散を抑制して効果的に転圧荷重を印加することができる。このような効果は、特に軟弱な地盤において顕著な効果を相することができる。軟弱な地盤、特に、たとえば水田や沼地を埋め立てたような超軟弱地盤では、砕石等が横方向からの反力を十分に受けることができない場合もあるのが、第1変形例では、水平転圧面62a、62bによって十分に転圧荷重が印加された地中杭を形成することができる。 The pair of horizontal rolling surfaces 62a and 62b can apply a rolling load to the crushed stone or the like almost vertically in the formation of the underground pile as described above (see the load F1 in FIG. 23). As a result, it is possible to effectively apply a rolling load while suppressing excessive lateral diffusion of crushed stones and the like. Such an effect can be combined with a remarkable effect especially in soft ground. In soft ground, especially ultra soft ground such as paddy fields and swamps, crushed stones may not be able to receive sufficient reaction force from the lateral direction. An underground pile to which a rolling load is sufficiently applied can be formed by the pressure surfaces 62a and 62b.
一方、一対の閉塞防止板70a、70b(図21乃至23)は、掘削時における地中掘削翼29と円筒部12との間への砂利等の侵入を防止して円滑な運用を実現することができる。地中掘削翼29は、掘削時においては円筒部12と一体として回転して掘削を実行し、地中杭形成時においては円筒部12を固定した状態で反転する。本発明者らは、この反転開始時において円筒部12が地中掘削翼29と同一方向に大きなトルクを受けていることを見出した。このトルクは、時として円筒部12に対する地中掘削翼29の回転を阻害するほどの大きさを有することになる。
On the other hand, the pair of blocking
本発明者らは、このトルクの発生原因が掘削時において地中掘削翼29と円筒部12との間に進入した砂利等が掘削時に砕けつつ強固に固着することが原因であることを突き止め、一対の閉塞防止板70a、70bを追加装備することによって、このような固着状態を防止することができることを見出したのである。一対の閉塞防止板70a、70bは、砂利等の進入を効果的に防止する観点から円筒部12の曲率に沿って形成されていることが好ましい。
The inventors have determined that the cause of this torque is due to the fact that gravel or the like that has entered between the
本発明者らは、さらに、水平転圧面62a、62bの反対側の平面上に一対の閉塞防止板70a、70bを装備することが製造性を顕著に高めることも見出した。こうすれば、閉塞防止板70a、70bは、それぞれ翼部材29av、29bvに対して平面の接合面を得ることができるので、容易に溶接によって接合することができる。さらに、閉塞防止板70a、70bは、平板を曲げ加工するだけで円筒部12の曲率に沿った形状とすることもできるという利点もある。
The present inventors have further found that the provision of a pair of blocking
B−2.第2変形例:第2変形例の円筒部12は、図24と図25とに示されるように、砕石投入孔14の形状を拘束するトラス状の補強構造体Drを有している。トラス状の補強構造体Drは、たとえば溶接や開閉蓋Dを円筒部12に締結するボルト19等を利用して円筒部12に簡易に締結することも可能である。こうすれば、簡易に円筒部の耐久性を向上させることができるとともに、砕石投入孔の形状の設計自由度を大きくすることができる。さらに、砕石投入孔14は、必ずしも本発明に必須の構成ではなく、円筒部12の上部から砕石を投入するように構成してもよい。ただし、旋回支持部331avや旋回アダプタ部332aは、トラス状の補強構造体Drと干渉を回避するために短くされている。
B-2. Second Modification: The
B−3.第3変形例:上述の実施例や変形例では、地中に砕石を排出して砕石杭が形成されているが、本発明は、たとえば自然砕石や砂利、砂といった自然物、あるいはコンクリートの破片、廃瓦、鉱津といった人工物で地中杭を形成する工法にも適用可能である。 B-3. Third modified example: In the above-described embodiments and modified examples, crushed stone is discharged into the ground to form a crushed stone pile. However, the present invention is a natural object such as natural crushed stone, gravel, sand, or fragments of concrete, It can also be applied to construction methods that form underground piles with artifacts such as waste tiles and mines.
ただし、自然物を使用すれば、地盤改良に起因する土壌汚染を防止することができるとともに、地中に人工物を残存させないことによって将来的な人工物の撤去の必要性を予め排除することもできるので、土地の資産価値の下落を抑制することができるという利点がある。一方、コンクリートの破片等の廃棄物を使用すれば、地盤改良の材料として廃棄物を有効利用することができるという利点がある。 However, if natural objects are used, soil contamination due to ground improvement can be prevented, and the need for future removal of artifacts can be eliminated in advance by not leaving the artifacts in the ground. Therefore, there is an advantage that the decline in the asset value of the land can be suppressed. On the other hand, if waste such as concrete fragments is used, there is an advantage that the waste can be effectively used as a material for ground improvement.
一方、上述の実施例や変形例では、砕石掘削翼が使用されているが、砂等を掘削する翼でもよく、地中掘削翼に付加的に装備されている付加掘削翼であればよい。付加掘削翼の数は、少なくとも1つ(1段)あればよく、2つ(2段)以上であってもよい。翼部材の枚数は、少なくとも1枚あればよいが、付加掘削翼の一段ごとに対称的な位置に配置されている複数の枚数(奇数枚を含む)とすれば、簡易かつバランスに優れた特に実用性の高い構成となることが本発明者らによって見出された。この点は、地中掘削翼についても同様である。 On the other hand, although the crushed stone excavation blade is used in the above-described embodiments and modifications, a wing for excavating sand or the like may be used as long as it is an additional excavation blade additionally provided in the underground excavation blade. The number of additional excavation blades may be at least one (one stage), and may be two (two stages) or more. The number of blade members may be at least one, but if it is a plurality of sheets (including odd numbers) arranged symmetrically for each stage of the additional excavation blade, it is particularly simple and excellent in balance. The present inventors have found that the configuration is highly practical. The same applies to underground excavation blades.
B−4.第4変形例:上述の実施例や変形例では、アタッチメントを使用して掘削から砕石杭の形成までの一貫処理が実現されているが、たとえば水と空気を噴出させて掘削させる方法で別途掘削した後において、アタッチメントで砕石杭を形成するようにしても良い。ただし、上述の各実施例では、パイプケーシングを利用して掘削孔の内壁を加圧平坦化しつつ掘削が行われるので、掘削孔の型崩れを防止して高品質の砕石杭の形成や型崩れを起こしやすい地盤への施工が可能という利点がある。 B-4. Fourth modified example: In the above-described embodiments and modified examples, an integrated process from excavation to formation of a crushed stone pile is realized by using an attachment. For example, excavation is separately performed by a method of ejecting water and air. After that, a crushed stone pile may be formed with an attachment. However, in each of the above-described embodiments, excavation is performed while using the pipe casing to pressurize and flatten the inner wall of the excavation hole, so that the excavation hole is prevented from being deformed to form a high-quality crushed stone pile or deformed. There is an advantage that it can be applied to the ground that is liable to cause erosion.
加えて、上述の各実施例では、アタッチメントを使用して掘削から砕石杭の形成までの一貫処理が実現されるとともに、砕石杭の品質がオペレータの熟練にほとんど依存させずに砕石杭を施工することが可能となっている。これにより、砕石杭の品質を安定させることができるとともに、特殊工程管理(ISO9000)の手法による品質保証(プロセスの妥当性に基づく品質保証)に極めて適合性が高い工法を実現することができる。 In addition, in each of the above-described embodiments, the integrated processing from the excavation to the formation of the crushed stone pile is realized by using the attachment, and the crushed stone pile is constructed with the quality of the crushed stone pile hardly depending on the skill of the operator. It is possible. Thereby, while being able to stabilize the quality of a crushed stone pile, the construction method very adaptable to the quality assurance (quality assurance based on the validity of a process) by the method of special process management (ISO9000) is realizable.
1…地盤改良機本体構造
2…リーダー取付ベース
3…油圧シリンダー
4…リーダー
5…アウトリガー
6…クローラ
7…キャビン
9…昇降ガイドレール
10…延長脚柱
11…回転駆動源
12…円筒部
13…フィン
14…砕石投入孔
18…補強金属骨
19…固定ボルト
22…コアーロッド
23…軸受け管
24…放射ステー
26…回転入力軸
27…モーター出力軸
29ac1…外側爪部
29ac2…内側爪部
29bc1…外側爪部
29bc2…内側爪部
29bc2…内側爪部
29…地中掘削翼
30…砕石掘削翼
32…包囲枠
33…材収容ホッパー
34…材投入シュート
37…取付プレート
39…支持アーム
55…トップカバーケース
63…カム凸子
64…ハンガーステー
100…砕石杭形成装置
100a…砕石杭形成装置
110…プレス板
111…油圧アクチュエータ
330…砕石投入装置
331…開放支持部材
331a…旋回支持部
331b…開放支持部材ベース
332…砕石投入アダプタ
332a…旋回アダプタ部
332b…砕石投入アダプタベース
332c…付勢錘
DESCRIPTION OF
Claims (6)
正転方向の回転で前記円筒部と共回りして前記地中を下方に向かって掘削し、反転方向の回転で前記地中杭形成材に圧力を印加する第1の翼形状を有する地中掘削翼と、
前記反転方向の回転で前記円筒部に投入された前記地中杭形成材を上方に向かって掘削する第2の翼形状を有する少なくとも一つの付加掘削翼と、
を備え、
前記付加掘削翼が、前記地中掘削翼から分離され、前記地中掘削翼の上方に配置されており、
前記付加掘削翼が、前記反転方向の回転で先端部を形成する上方端部を有し、
前記上方端部が、上方に突出する少なくとも一つの爪部を有している地中杭形成ヘッド。 It is an underground pile forming head for forming an underground pile ascending from the underground in the inside of a cylindrical portion that can be inserted into the ground to form a space and into which an underground pile forming material can be input. And
Underground having a first wing shape that rotates together with the cylindrical portion by rotation in the forward rotation direction and excavates the underground downward, and applies pressure to the underground pile forming material by rotation in the reverse direction. Drilling wings,
At least one additional excavation blade having a second wing shape for excavating the underground pile forming material thrown into the cylindrical portion by rotation in the reverse direction;
With
The additional excavation blade is separated from the underground excavation blade, and is disposed above the underground excavation blade ;
The additional excavation blade has an upper end portion that forms a tip portion by rotation in the reverse direction;
The underground pile forming head in which the upper end portion has at least one claw portion protruding upward .
前記地中掘削翼は、対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を備えている地中杭形成ヘッド。 The underground pile forming head according to claim 1 ,
The underground excavation blade is an underground pile forming head including a plurality of blade members arranged at symmetrical positions.
前記付加掘削翼は、対称的な位置に配置されている複数枚の翼部材を備えている地中杭形成ヘッド。 The underground pile forming head according to claim 1 ,
The additional excavation blade is an underground pile forming head including a plurality of blade members arranged at symmetrical positions.
前記地中掘削翼が、前記正転方向の回転において先端部を形成する前縁部と、前記正転方向の回転において後端部を形成する後縁部と、を有し、
前記前縁部が、下方から見たときに前記地中杭形成ヘッドの回転軸からから外周方向に離れるにしたがって前記後端部の方向に後退する形状を有している地中杭形成ヘッド。 The underground pile forming head according to any one of claims 1 to 3 ,
The underground excavation blade has a front edge portion that forms a tip portion in rotation in the forward rotation direction, and a rear edge portion that forms a rear end portion in rotation in the forward rotation direction,
The underground pile forming head which has the shape which the said front edge part retreats in the direction of the said rear-end part as it leaves | separates in the outer peripheral direction from the rotating shaft of the said underground pile forming head when it sees from the downward direction.
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の地中杭形成ヘッドと、
中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である地中杭形成材投入孔が側面に形成されている円筒部と、
前記地中杭形成材投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋と、
を備えるアタッチメント。 It is an attachment for forming an underground pile that is inserted into the ground to form a space, and forms a crushed stone pile in the space while rising from the underground,
Underground pile forming head according to any one of claims 1 to 3 ,
A cylindrical portion in which an underground pile forming material charging hole which is at least one long hole having a long axis in the central axis direction is formed on a side surface;
An open / close lid that closes the underground pile forming material charging hole from the outside of the cylindrical portion;
Attachment with.
前記円筒部が、前記長孔の形状を拘束するトラス状の補強構造体を有しているアタッチメント。
The attachment according to claim 5 ,
An attachment in which the cylindrical portion has a truss-like reinforcing structure that restrains the shape of the long hole.
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