JP6135001B2 - 排水材の建込工法 - Google Patents

Description

本発明は、埋立地又は盛土造成地などの人工的に形成された土地、並びに海・河川辺の土地で地下水位が高く軟弱な砂の地質・地盤等においての排水材（ドレーン材）の建込工法に関するものである。

軟弱な砂の地質・地盤の液状化対策に用いる地中に埋設する排水材（ドレーン材）には、例えば砕石やプラスチック製パイプなどの資材が用いられる。砕石の場合は、地盤を削孔した孔に砕石を充填して埋設を行う。

プラスチック製の排水材の場合には、事前にボーリング機械により、ケーシングを用いて所定径の大きさで所定深度まで削孔し、削孔した孔に排水材をつなぎながら挿入することで、排水材の埋設が行われる。

砕石およびプラスチック製の排水材ともに、一度、所定深度までの削孔が完了したのちに排水材をケーシング内に充填または挿入して埋設されている。

下記特許文献にもあるが、図１８に示すようにドレーン材１の打設は、まず、小型ボーリングマシン等の施工機械１０を用いて削孔を行う。施工機械１０でケーシング１２を回転させながら地盤に建て込む。ケーシングは通常単位ピース１．５ｍ〜２．０ｍ程度の長さであり、所定深度へ達するまでケーシング１２を継ぎ足して、所定の長さとする。なお、大型機械施工の場合はもっと長いケーシングを取り付けることもある。
特許第２５５６８０１号公報

ボーリング機械による削孔方法は、通常、ケーシングを回転させながら先端ビットで掘進掘削を行うと同時に、ケーシング内に水を送り込み、削孔した土を排土する。また、必要に応じてケーシングに振動をかけてケーシングを貫入しやすくすることが行われる。

ケーシング管内の排土は、圧送水を送ることで行い、掘削土は泥土・泥水状で排出する。そのため、この泥土・泥水は汚泥として産業廃棄物の処理が必要となる。

次に、建込んだケーシング１２内に前記ドレーン材１を挿入するが、ドレーン材１は排水材２を２〜４ｍ程度のものを順次ジョイント５で継ぎ足しながら挿入していく。この時排水材２の外周にはフィルターが装着されている。１ピース目の排水材の先端には錘１１を装着して浮き上がりを防止する。

ドレーン材１の挿入後、ドレーン材１を残してケーシング１２を引き抜き、表層部の排水処理施設としてグラベルマットや透水マット等の頭部水平ドレーン１８を施し、ドレーン材１をこの頭部水平ドレーン１８に接続する。図中１６は液状化層、１７は非液状化層である。

前記従来の排水材の建込工法では、先にケーシングを建て込んだのちに、建込んだケーシング１２内に前記ドレーン材１を挿入するが、ケーシングの建て込みとドレーン材の挿入が２工程になり、手間と時間がかかる。

また、ケーシングの建て込みに際しては掘削残土が発生し易く、挿入抵抗が大きい場合には、微振動をかけなければならないこともある。

また、ケーシング管内の排土は、圧送水をフローさせ、泥土・泥水として排出する場合は、この泥土・泥水は汚泥として産業廃棄物の処理が必要となる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ケーシングの建込と排水材の配設を同時に行うことで、１度の削孔のみで、ケーシング内の排水材をヘッドと共にスムーズに埋設することができ、施工の迅速化と低廉化が得られ、また、掘削残土の発生もなく、また、掘削・排土に水を使用しないので、汚泥として産業廃棄物の処理も必要ない排水材の建込工法を提供することにある。

前記目的を達成するため排水材の建込工法としては、第１に、オーガーであるケーシング建込み用の施工機械を用いてケーシングを地盤に挿入することで削孔を行い、建込むケーシング内に中空円筒状の適宜長さの排水材を設置し、その後ケーシングを引き抜いて排水材を地盤中に配設する排水材の建込工法において、ケーシングと掘削ヘッドは抜け止めピンにより仮止め可能であり、ケーシングはその先端に掘削ヘッドを置いた掘削推進力を有する掘削ケーシングであり、オーガーにケーシングを接続したのち、掘削ヘッドを地面に預け、抜け止めピンを外し、掘削ヘッドと排水材先端とを結合してケーシングと排水材を同時に建て込み、掘削ヘッドをアンカーとして排水材とともに地中に残置して、ケーシングを引き抜くこと、第２に、掘削ヘッドは、フィッシュテールビットを突設したこと、第３に、ケーシングは複数ピースを継ぎ足し可能なもので、継ぎ足しの第１ピースの外周にスクリューを設けることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、先端のヘッド及びケーシングのみに押し込み力・回転トルクが作用し、１度の削孔のみで、ケーシング内の排水材を、ヘッドと共に埋設することができる。

また、ケーシング建込み用の施工機械はオーガーであることで、従来の地上設置型のボーリングマシンタイプの施工機械とは異なり、アースオーガー用の重機を利用でき、機動性に富むものとなる。

さらに、ケーシングと掘削ヘッドは分離可能でケーシングを引き上げる際には掘削ヘッドはアンカーとして地中に残置されるが、オーガーにケーシングを接続するセットの際には抜け止めピンにより仮止め可能である。

請求項２記載の本発明によれば、掘削ヘッドは、フィッシュテールビットを突設したことにより押し込み力はヘッド先端のフィッシュテールビットが付いている厚板にて受ける構造となる。これにより、ケーシング内の排水材にトルク、押し込み力が負荷されること無く埋設できる。

ヘッドとケーシングの間で、ヘッドが引き抜かれる方向の固定は特定されていないので、ケーシングを引き抜く動作を実施した場合、ヘッドとケーシングは容易に切り離され、ヘッドと排水材は掘削した土中に残置される。

請求項３記載の本発明によれば、ケーシングは、継ぎ足し可能なもので、外周のスクリューは継ぎ足しの第１ピースに設けることで、必要最低限の掘削推進力を受けることができ、また、第１ピース以外の他の継ぎ足しピースには外周にスクリューを設けないですむので安価に製作できる。

以上述べたように本発明の排水材の建込工法は、ケーシングの建込と排水材の配設を同時に行うことで、１度の削孔のみで、ケーシング内の排水材をヘッドと共にスムーズに埋設することができ、施工の迅速化と低廉化が得られ、また、掘削残土の発生もないものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。先に、本発明で使用する排水材２について説明すると、図１６に示すように、ドレーン材１として樹脂ストリング（線状合成樹脂）３を不規則にカールさせた状態で中央部に長さ方向に沿って所定の孔４を有する中空円柱状に積層し樹脂ストリング３の接触部を熔着させ、且つ外周面にフィルター材（図示せず）を巻き付けて配設したものである。

前記ドレーン材１は建込んだケーシング内に挿入するが、排水材２を２〜４ｍ程度のものを図１７に示すように順次ジョイント５で継ぎ足しながら挿入していく。

このジョイント５はポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステル等の熱可塑性素材の合成樹脂製の筒体からなり、その外周径は排水材２の孔４の内周径とほぼ同径として、孔４の開口からジョイント５を差し入れる。図中６はジョイント５の上下間でほぼ中央に突設する鍔片であり、ジョイント５の上下に夫々嵌め込む排水材２の位置決めとなり、それ以上深くジョイント５を差し込まないようにする役割を担う。

前記ジョイント５は係止突起７が形成され、これがジョイント５を排水材２に挿入した状態で樹脂ストリング（線状合成樹脂）３に係止するので、一度嵌め込んだジョイント５は排水材が抜け出ることはなく、排水材２相互はこのジョイントの結合により分離しにくいものとなり、全体の湾曲等にも耐える。

このようにして、ドレーン材１は空隙率８０％以上のものであり、あらゆる部分から排水材の内部に地下水が侵入するようになり、地震時等で地下水圧が急激に上昇した時に、ドレーン材の中央部の孔（ジョイント５の内部中空孔も含む）から地下水を速やかに外部に排水または噴出させるので、周辺地盤に液状化現象を生じさせない。また、軟弱な粘性土地地盤に対しては地中間隙水の排水により圧密促進させることもできる。

次に本発明の排水材の建込装置を説明する。図６に示すように、ケーシング建込み用の施工機械とケーシングとからなるもので、ケーシング建込み用の施工機械はオーガー２０で、ケーシング２１はこのオーガー２０に接続される掘削ロッドタイプのもので、その先端に掘削ヘッド２７を置き、外周にスクリュー２２を形成する螺旋羽根を設けている。

オーガー２０は通常の杭施工等で用いるアースオーガーと同じく、油圧モータをハウジングに収めたもので、図示は省略するが、リーダーマストを起伏自在に設けたクローラ等の重機の、リーダーマストのトップシーブから昇降自在に吊り下げられる。図中２０ａは結合フランジを有する駆動軸である。

その上の継ぎ足しのピース（継ぎ足しケーシング２１ｂ）はスクリュー２２なしのケーシングである。

ケーシング２１の各継ぎ足しピースの接合は、フランジ継手であり、図１３に示すように、ボルト２４で４か所、ピン２５で２か所をもって行う。なお、このようなフランジ継手の他に、カップリング継手、雄雌ネジ式継手など他の継手方法を採用することも可能である。前記スクリュー２２はフランジ継手以外の場合は必要としない。

ケーシング２１の上端には、図１１に示すように前記オーガー２０の駆動軸２０ａに貫入する雄継手２６が接合される。

図中２７は、ケーシング２１の先端に接合する掘削ヘッドで、図１４、図１５に示すように、左右対称位置に係合用の切欠き２７ａを設けた円盤状基部２８から上に接合円筒２９を突設し、該円盤状基部２８の下側には中央を横切るように、フィッシュテールビット３０を厚板として突設した。

円盤状基部２８の下側にフィッシュテールビット３０を貫くピン孔３１を形成し、先端ケーシング２１ａから下方へ突出するように設ける係止片３２は、これが掘削ヘッド２７側の切欠き２７ａに嵌るとともに、係止片３２には前記ピン孔３１に対応するピン孔が形成され、図１２に示すように、ここに抜け止めピン３３を挿入することで、先端ケーシング２１ａと掘削ヘッド２７は抜け止めピン３３を介して仮止めできるようになっている。

ケーシング２１は中空で内部に排水材２であるドレーン材１を収められるようになっており、先端ケーシング２１ａに掘削ヘッド２７を配置した際に、前記掘削ヘッド２７の接合円筒２９はドレーン材１の先端外周に嵌り、串３４で両者を結合させる。

次に以上の装置を用いて行う本発明工法について説明する。図１に示すように横向きに設置した先端ケーシング２１ａ内に排水材２を挿入して収め、先端ケーシング２１ａの上端に雄継手２６を取り付け、下端には抜け止めピン３３を介して掘削ヘッド２７を取り付ける。また、前記のごとく、排水材２と掘削ヘッド２７とは串３４で固定している。

図２に示すように、クレーン等で吊り上げて、オーガー２０に吊支させる。このようにオーガー２０に先端ケーシング２１ａを接続したのち、掘削ヘッド２７を地面に預け、抜け止めピン３３を外す。この状態では掘削ヘッド２７は先端ケーシング２１ａから下方へ突出するように設ける係止片３２により、回転方向は規制するように、また、鉛直方向へは抜け出るように係合する。

図３に示すように、オーガー２０により先端ケーシング２１ａおよび掘削ヘッド２７を回転させ、先端のヘッド２７及び先端ケーシング２１ａのスクリュー２２の押し込み力・回転トルクで掘削行い、先端ケーシング２１ａを内部の排水材２とともに地盤に挿入する。

掘削ヘッド２７は、フィッシュテールビット３０を突設したことにより押し込み力は掘削ヘッド２７先端のフィッシュテールビット３０が付いている厚板にて受ける構造となる。これにより、ケーシング２１内の排水材２にトルク、押し込み力が負荷されること無く埋設できる。

１本目の施工が完了したならば、図４に示すように、継ぎ足しケーシング２１ｂをジョイントするが、この継ぎ足しケーシングから内部の収めた排水材２が落ちないように番線３６等で支え、また、先端ケーシング２１ａはカンザシ３７で地上で支える。

カンザシ３７に先端ケーシング２１ａを預けて、先端ケーシング２１ａとオーガー２０とを切り離し、排水材２をセットした継ぎ足しケーシング２１ｂを接続する際に排水材２同士はジョイント５で継ぎ足す。

図５に示すように、所定深さに達したら、逆回転にてケーシング２１を引き抜く。先端ケーシング２１ａと掘削ヘッド２７とは係止片３２が掘削ヘッド２７側の切欠き２７ａに嵌るだけの係合なので、この係止片３２を上に抜くだけで係合を解除できる。

また、掘削ヘッド２７と先端ケーシング２１ａの間で、ヘッドが引き抜かれる方向の固定は特定されていないので、先端ケーシング２１ａを引き抜く動作を実施した場合、掘削ヘッド２７と先端ケーシング２１ａは容易に切り離され、掘削ヘッド２７と排水材２は掘削した土中に残置される。掘削ヘッド２７は排水材２のアンカーとなる。

図６に示すように、カンザシ３７をかけられるところまで引き抜いたら、カンザシ３７をかけ、ケーシング２１同士の接合フランジを外す。

図７に示すように、継ぎ足しケーシングを外した後、先端ケーシング２１ａとオーガー２０を接続し、先端ケーシング２１ａを引き抜き、図８に示すように施工を完了する。

本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第１工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第２工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第３工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第４工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第５工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第６工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、第７工程を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態で、完成状態を示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態を示す一部省略した側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態を示す底面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態を示す上部の側面図である。 本発明の排水材の建込工法の１実施形態を示す下部の縦断側面図である。 図９のＡ線矢視図である。 掘削ヘッドの側面図である。 掘削ヘッドの底面図である。 排水材としてのドレーン材の斜視図である。 排水材としてのドレーン材の接続を示す斜視図である。 排水材としてのドレーン材の従来の打設工程を示す説明図である。

１…ドレーン材 ２…排水材
３…樹脂ストリング ４…孔
５…ジョイント ６…鍔片
７…係止突起 ８…透水孔
９…透水用の孔 １０…施工機械
１１…錘り １２…ケーシング
１６…液状化層
１７…非液状化層 １８…頭部水平ドレーン
２０…オーガー ２０ａ…駆動軸
２１…ケーシング
２１ａ…先端ケーシング ２１ｂ…継ぎ足しケーシング
２２…スクリュー
２４…ボルト ２５…ピン
２６…雄継手 ２７…掘削ヘッド
２７ａ…切欠き ２８…円盤状基部
２９…接合円筒 ３０…フィッシュテールビット
３１…ピン孔 ３２…係止片
３３…抜け止めピン ３４…串
３６…番線 ３７…カンザシ

Claims (3)

1. オーガーであるケーシング建込み用の施工機械を用いてケーシングを地盤に挿入することで削孔を行い、建込むケーシング内に中空円筒状の適宜長さの排水材を設置し、その後ケーシングを引き抜いて排水材を地盤中に配設する排水材の建込工法において、ケーシングと掘削ヘッドは抜け止めピンにより仮止め可能であり、ケーシングはその先端に掘削ヘッドを置いた掘削推進力を有する掘削ケーシングであり、オーガーにケーシングを接続したのち、掘削ヘッドを地面に預け、抜け止めピンを外し、掘削ヘッドと排水材先端とを結合してケーシングと排水材を同時に建て込み、掘削ヘッドをアンカーとして排水材とともに地中に残置して、ケーシングを引き抜くことを特徴とした排水材の建込工法。
2. 掘削ヘッドは、フィッシュテールビットを突設した請求項１記載の排水材の建込工法。
3. ケーシングは複数ピースを継ぎ足し可能なもので、継ぎ足しの第１ピースの外周にスクリューを設ける請求項１または請求項２に記載の排水材の建込工法。
   

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