JP6739194B2

JP6739194B2 - 地盤締固め装置及び該装置を用いる地盤締固め工法

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Publication number: JP6739194B2
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Inventors: 久深田; 渡辺　英次; 英次渡辺; 健一今給黎
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Filing date: 2016-03-16
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Description

本発明は、水平振動により砂質地盤等の軟弱地盤を締め固める地盤締固め装置及び該装置を用いる地盤締固め工法に関する。

この種の水平振動により軟弱な砂質地盤を締め固める地盤締固め装置として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

この地盤締固め装置は、バイブロハンマーを頂部に備えたケーシングロッドの先端に複数の水平振動を起こす振動体を取り付け、該振動体をバイブロハンマーにより砂質地盤中に貫入して、水平振動エネルギーにより軟弱な砂質地盤を直接的に締め固めるようにしている。

特開平１−１２７７１６号公報特開平５−３３１８３２号公報

しかしながら、前記従来の地盤締固め装置では、振動源がケーシングロッドの頂部（最上段）にあるため、ケーシングロッド全体が振動し、その振動が地盤改良の周辺に伝わり易く、近傍に民家や病院等の建造物があるような周辺環境では適用が難しい場合が多かった。また、振動による施工機への影響を抑えるために、緩衝器等、直接施工には必要のない設備が必要不可欠となり、コスト高であった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、軟弱地盤を衝撃による拡径板の出没により効率良く低コストで締め固めることができる地盤締固め装置及び該装置を用いる地盤締固め工法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を衝撃発生源からの衝撃によって締め固める地盤締固め装置であって、前記ケーシングロッドの先端部に拡径板を水平方向に出没自在に設け、前記ケーシングロッド内の前記拡径板の近傍に前記衝撃発生源としてのアクチュエータを設け、前記アクチュエータが昇降機構の圧縮コイルバネの付勢力に抗してスライダを下方に押し出す衝撃によって前記拡径板を前記ケーシングロッドより突出自在にしたことを特徴とする。

請求項２の発明は、軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を衝撃発生源からの衝撃によって締め固める地盤締固め装置であって、前記ケーシングロッドの先端部に拡径板を水平方向に出没自在に設け、前記ケーシングロッド内の前記拡径板の近傍に前記衝撃発生源としてのエアタンクを設け、前記エアタンクの圧縮エアにより持ち上げられた重錘の落下の衝撃によって前記拡径板を昇降機構を介して前記ケーシングロッドより突出自在にしたことを特徴とする。

請求項３の発明は、軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を衝撃発生源からの衝撃によって締め固める地盤締固め装置であって、前記ケーシングロッドの先端部に拡径板を水平方向に出没自在に設け、前記ケーシングロッド内の前記拡径板の近傍に前記衝撃発生源としての電動モータで昇降する昇降ラックを設け、前記昇降ラックにて持ち上げられた重錘の落下の衝撃によって前記拡径板をリンク機構を介して前記ケーシングロッドより突出自在にしたことを特徴とする。

請求項４の発明は、軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を締め固める地盤締固め装置を用いる地盤締固め工法であって、前記軟弱地盤中の所定深度まで貫入された前記ケーシングロッドを所定高さ引き抜いて該ケーシングロッドの先端部の下側に空洞を作り、次に、前記ケーシングロッドの先端部に設けられた拡径板を衝撃によって該ケーシングロッドより突出させて前記空洞部分を周辺地盤で埋め込み、前記ケーシングロッドより前記拡径板を突出させた状態で前記周辺地盤を締め固めることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載の地盤締固め工法であって、前記空洞部分を周辺地盤で埋め込んだ後で、前記ケーシングロッドを打ち戻して前記空洞部分に埋め込まれた周辺地盤を締め固めることを特徴とする。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、衝撃発生源としてアクチュエータを用い、このアクチュエータがスライダを下方に押し出す衝撃によって拡径板をケーシングロッドより突出自在にしたことにより、アクチュエータとスライダ及び昇降機構からなる簡単な構造により拡径板をケーシングロッドから出没させることで、軟弱地盤を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。また、ケーシングロッドの先端部で拡径板を水平方向に出没させて軟弱地盤を直接締め固めるため、施工機本体や地表面に振動等の影響を与えることはなく、建造物がある周辺の地盤改良も簡単かつ確実に行うことができる。

請求項２の発明によれば、衝撃発生源としてエアタンクを用い、このエアタンクの圧縮エアにより持ち上げられた重錘の落下の衝撃によって拡径板を昇降機構を介してケーシングロッドより突出自在にしたことにより、エアタンクと圧縮エアからなる簡単な構造により拡径板をケーシングロッドから出没させることで、軟弱地盤を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。また、ケーシングロッドの先端部で拡径板を水平方向に出没させて軟弱地盤を直接締め固めるため、施工機本体や地表面に振動等の影響を与えることはなく、建造物がある周辺の地盤改良も簡単かつ確実に行うことができる。

請求項３の発明によれば、衝撃発生源として電動モータで昇降する昇降ラックを用い、この昇降ラックにて持ち上げられた重錘の落下の衝撃によって拡径板をリンク機構を介してケーシングロッドより突出自在にしたことにより、電動モータと昇降ラックからなる簡単な構造により拡径板をケーシングロッドから出没させることで、軟弱地盤を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。また、ケーシングロッドの先端部で拡径板を水平方向に出没させて軟弱地盤を直接締め固めるため、施工機本体や地表面に振動等の影響を与えることはなく、建造物がある周辺の地盤改良も簡単かつ確実に行うことができる。

請求項４の発明によれば、軟弱地盤中の所定深度まで貫入されたケーシングロッドを所定高さ引き抜いて該ケーシングロッドの先端部の下側に空洞を作り、次に、ケーシングロッドの先端部に設けられた拡径板を衝撃によって該ケーシングロッドより突出させて空洞部分を周辺地盤で埋め込み、ケーシングロッドより拡径板を突出させた状態で周辺地盤を締め固めることにより、軟弱地盤を衝撃よる拡径板の出没にて効率良く低コストで短い時間で締め固めることができる。また、施工機本体や地表面に振動等の影響を与えることはなく、建造物がある周辺の地盤改良も簡単かつ確実に行うことができる。さらに、ケーシングロッドの先端部内で軟弱地盤を締め固めるシステムが完結している締固め装置を用いるため、ケーシングロッドの中途部分に他のケーシングロッドを繋いで長くしたり、短くしたりする切継作業を容易に行うことができ、また、施工機の制約が小さく、大小様々な施工機を使用することができる。

請求項５の発明によれば、空洞部分を周辺地盤で埋め込んだ後で、ケーシングロッドを打ち戻して空洞部分に埋め込まれた周辺地盤を締め固めることにより、軟弱地盤をより確実に締め固めることができる。

本発明の第１実施形態の地盤締固め装置を示す側面図である。上記地盤締固め装置のケーシングロッドの先端部の拡大断面図である。上記ケーシングロッドから拡径板が突出する途中の状態を示す拡大断面図である。上記ケーシングロッドから拡径板が突出した状態を示す拡大断面図である。上記地盤締固め装置のケーシングロッドを軟弱地盤に貫入して軟弱地盤を締め固める初期の状態を示す説明図である。上記地盤締固め装置のケーシングロッドを軟弱地盤から引き抜いて軟弱地盤を締め固める終期の状態を示す説明図である。（ａ）〜（ｉ）は上記地盤締固め装置による軟弱地盤の締め固め工程を順を追って示す説明図である。本発明の第２実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドから拡径板が突出する前の状態を示す拡大断面図である。上記第２実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドから拡径板が突出した状態を示す拡大断面図である。本発明の第３実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドの先端部の拡大断面図である。図１０中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。上記第３実施形態のケーシングロッドから拡径板が突出した状態を示す拡大断面図である。図１２中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。本発明の第４実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドの先端部の拡大断面図である。上記第４実施形態のケーシングロッドから拡径板が重錘の落下の衝撃により突出した状態を示す拡大断面図である。上記重錘を持ち上げる前の状態を示す拡大断面図である。上記重錘を持ち上げる初期の状態を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態の地盤締固め装置を示す側面図、図２は同装置のケーシングロッドの先端部の拡大断面図、図３は同ケーシングロッドから拡径板が突出する途中の状態を示す拡大断面図、図４は同ケーシングロッドから拡径板が突出した状態を示す拡大断面図、図５は同装置のケーシングロッドを軟弱地盤に貫入して軟弱地盤を締め固める初期の状態を示す説明図、図６は同装置のケーシングロッドを軟弱地盤から引き抜いて軟弱地盤を締め固める終期の状態を示す説明図である。

図１、図５、図６に示すように、地盤締固め装置１０は、砂質地盤等の軟弱地盤１中に円筒状のケーシングロッド（中空管）２０を所定深度ｈまで貫入し、このケーシングロッド２０を貫入した周辺地盤２を衝撃Ｇを伴う水平振動Ｈにより締め固めする施工機であり、前側にリーダー１２を立設した施工機本体１１を備えている。このリーダー１２には、昇降機１３と回動機１４を介してケーシングロッド２０を回動及び昇降動自在に支持してある。このケーシングロッド２０は、リーダー１２の下側に設けられた振れ止め部１５により該リーダー１２のガイド部１２ａに沿って鉛直方向に昇降動自在に支持されている。

図２〜図４に示すように、円筒状のケーシングロッド２０の先端部２０ａの周囲には、等間隔毎に複数（この実施形態では９０°間隔で４箇所）の開口孔２０ｂを形成してある。この開口孔２０ｂには、円弧面板状の拡径板２１を水平方向に出没自在に設けてある。即ち、拡径板２１の裏側の中央には、傾斜面２２ａを有した衝突板２２を取り付けてある。また、拡径板２１の裏面とケーシングロッド２０の先端部２０ａ内に取り付けられた四角筒状の保持体２３との間には引張りコイルバネ２４を介在してあり、この引張りコイルバネ２４の引っ張りにより、拡径板２１が開口孔２０ｂ内に収容された図２に示す後退状態（閉状態）となる。尚、ケーシングロッド２０の先端の開口部２０ｄは、円板状の蓋体２０ｅにより閉じられている。また、円板状の蓋体２０ｅには、ケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより外側に突出しないように複数の掘削ビット（図示省略）を取り付けてあり、ケーシングロッド２０を軟弱地盤１中に貫入し易くなっている。

また、ケーシングロッド２０の先端部２０ａ内の拡径板２１の上方には、エアタンク２５からの圧縮エアにより衝撃を発生させる空圧発生装置（電動による装置でも良い）等のアクチュエータ（衝撃発生源）２６を取り付けてある。このアクチュエータ２６のピストンロッド２６ａが後述する昇降機構３０を介して複数（この実施形態では９０°間隔で４箇）のスライダ２７を下方に押し出す衝撃Ｇによって、スライダ２７の傾斜面２７ａで拡径板２１の衝突板２２の傾斜面２２ａを押圧することで、拡径板２１をケーシングロッド２０の外周面２０ｃより突出させるようになっている。この際に、拡径板２１が開口孔２０ｂ内に収容された後退状態から図４に示す外周面２０ｃから突出した突出状態（開状態）となる。尚、拡径板２１の開状態時の水密性を確保するために、拡径板２１の周囲のケーシングロッド２０の先端部２０ａに、図示しない柔軟なゴム材の表面に摩耗防止材を装着した水密膜を設置してある。

昇降機構３０は、ケーシングロッド２０の先端部２０ａ内に取り付けられた保持板３１の貫通孔３１ａに昇降動自在に支持された複数（この実施形態では９０°間隔で４本）の昇降軸３２と、この昇降軸３２の上端に固定され、アクチュエータ２６のピストンロッド２６ａの衝撃Ｇを受ける上側の衝突板３３と、昇降軸３２の下端に固定され、下面に複数のスライダ２７を固定した下側の衝突板３４と、昇降軸３２の保持板３１と上側の衝突板３３の間に介装され、スライダ２７を上方に持ち上げる圧縮コイルバネ３５とで構成されている。

そして、図３及び図４に示すように、アクチュエータ２６のピストンロッド２６ａの急伸により圧縮コイルバネ３５の付勢力に抗してスライダ２７が下方に押し出される衝撃Ｇによって、拡径板２１がケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから外側に突出し、また、図２に示すように、アクチュエータ２６のピストンロッド２６ａの退出で圧縮コイルバネ３５の付勢力によりスライダ２７が上方に戻されることによって、拡径板２１がケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから内側に後退するようになっている。この拡径板２１のケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃからの出没により、軟弱地盤１の地盤改良する周辺地盤２を確実に効率良く低コストで締め固めることができるようになっている。

次に、図１、図６、図７（ａ）〜図７（ｉ）を用いて前記構成の地盤締固め装置１０による軟弱地盤１の締め固め工程を順に説明する。

まず、図１に示すように、地盤締固め装置１０の施工機本体１１を地盤改良する所定の位置にセットする。

次に、図７（ａ）に示すように、施工機本体１１により軟弱地盤１中にケーシングロッド２０を所定深度ｈまで貫入させる。

次に、図７（ｂ）に示すように、軟弱地盤１中の所定深度ｈまで貫入されたケーシングロッド２０を複数の拡径板２１を後退させた後退状態（閉状態）で所定の高さｔ引き抜いて、該ケーシングロッド２０の先端部２０ａの下側に空洞Ｋを作る。

次に、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、ケーシングロッド２０の先端部２０ａに設けられた複数の拡径板２１をアクチュエータ２６のピストンロッド２６ａからの衝撃Ｇによって該ケーシングロッド２０の外周面２０ｃより突出させて空洞Ｋの部分を周辺地盤２で埋め込む。

次に、図７（ｅ）に示すように、ケーシングロッド２０の外周面２０ｃより複数の拡径板２１を突出させた状態で該ケーシングロッド２０を打ち戻して、空洞Ｋの部分に埋め込まれた周辺地盤２を締め固める。

そして、図７（ｆ）〜（ｈ）に示すように、ケーシングロッド２０の引き抜きと打ち戻しを順次繰り返し、図６に示すように、軟弱地盤１の地表面１ａまで締め固めによる地盤改良を行う。そして、図７（ｉ）に示すように、軟弱地盤１中からケーシングロッド２０を完全に引き抜くことにより、軟弱地盤１の締め固めが完了する。

以上第１実施形態の地盤締固め装置１０によれば、ケーシングロッド２０の先端部２０ａに複数の拡径板２１を水平方向に出没自在に設け、ケーシングロッド２０内の複数の拡径板２１の上方にアクチュエータ２６を設け、このアクチュエータ２６のピストンロッド２６ａからの衝撃Ｇによって複数の拡径板２１をケーシングロッド２０の外周面２０ｃより突出自在にしたことにより、砂質地盤等の軟弱地盤１を衝撃Ｇによる拡径板２１の出没によって効率良く低コストで締め固めることができる。

また、ケーシングロッド２０の先端部２０ａで複数の拡径板２１を水平方向に出没させて軟弱地盤１を直接締め固めるため、即ち、拡径板２１を衝撃Ｇによって水平振動Ｈさせるアクチュエータ２６がケーシングロッド２０の先端部２０ａ内に設けられて軟弱地盤１中にあるため、施工機本体１１や地表面１ａに振動や騒音等の影響を与えることはなく、建造物がある周辺の地盤改良も簡単かつ確実に行うことができる。さらに、ケーシングロッド２０の先端部２０ａ内で軟弱地盤１を締め固めるシステムが完結しているため、ケーシングロッド２０の中途部分に他のケーシングロッドを繋いで長くしたり、短くしたりする切継作業が容易となり、施工機の制約が小さく、大小様々な施工機を使用することができる。

また、衝撃発生源としてアクチュエータ２６を用い、このアクチュエータ２６のピストンロッド２６ａがスライダ２７を下方に押し出す衝撃Ｇによって拡径板２１をケーシングロッド２０の外周面２０ｃより突出自在にしたことにより、アクチュエータ２６とスライダ２７等からなる簡単な構造により、拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃに対して出没させることで、軟弱地盤１を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。

さらに、地盤締固め装置１０による軟弱地盤１の締め固め工程において、図７（ｅ），（ｈ）に示すように、空洞Ｋの部分を周辺地盤２で埋め込んだ後で、ケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより拡径板２１を突出させた拡径状態で該ケーシングロッド２０を打ち戻して空洞Ｋの部分に埋め込まれた周辺地盤２を締め固めることにより、軟弱地盤１をより確実に締め固めることができる。

図８は本発明の第２実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドから拡径板が突出する前の状態を示す拡大断面図、図９は同ケーシングロッドから拡径板が突出した状態を示す拡大断面図である。

この第２実施形態では、衝撃Ｇによって拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより外側に突出させる衝撃発生源としてエアタンク３６を用い、このエアタンク３６の圧縮エア３７にて持ち上げられた重錘３８の落下の衝撃Ｇによって、拡径板２１を昇降機構３０（前記第１実施形態と同一構成のもの）を介してケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより突出自在にした点が前記第１実施形態と異なる。

即ち、図８及び図９に示すように、円筒状のケーシングロッド２０の先端部２０ａの周囲には、等間隔毎に複数（この実施形態では９０°間隔で４箇所）の開口孔２０ｂを形成してあり、この開口孔２０ｂには、円弧面板状の拡径板２１を水平方向に出没自在に設けてある。

また、ケーシングロッド２０の先端部２０ａ内の拡径板２１の上方には、エアタンク３６からの圧縮エア３７を充填するための密閉空間を構成する円環板状の保持体３９を取り付けてある。この円環板状の保持体３９の中央の円形孔３９ａ内には、円柱状の重錘３８の小径のシャンク部３８ｂを摺動自在に支持してある。そして、円柱状の重錘３８の大径のヘッド部３８ａの凹溝３８ｃ内と円環板状の保持体３９の円形孔３９ａの凹溝３９ｂ内にはそれぞれ図示しないシール部材としてのＯリングが介在されていて、これら円柱状の重錘３８の大径のヘッド部３８ａと円環板状の保持体３９との間の密閉空間内に、エアタンク３６の圧縮エア３７を注入することにより重錘３８が円環板状の保持体３９に対して上方に持ち上げられるようになっている。

そして、図８に示すように、エアタンク３６の圧縮エア３７にて重錘３８を最上段に持ち上げた状態で圧縮エア３７を抜くと、円柱状の重錘３８の大径のヘッド部３８ａと円環板状の保持体３９との間の密閉空間が縮まって、図９に示すように、重錘３８が昇降機構３０の上側の衝突板３３上に落下して、その衝撃Ｇにより、拡径板２１がケーシングロッド２０の先端部２０ａの開口孔２０ｂ内に収容された後退状態（閉状態）から図９に示すケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから突出した突出状態（開状態）となる。即ち、昇降機構３０を介して複数（この実施形態では９０°間隔で４箇）のスライダ２７を下方に押し出す重錘３８の落下による衝撃Ｇによって、スライダ２７の傾斜面２７ａで拡径板２１の衝突板２２の傾斜面２２ａを押圧することで、拡径板２１をケーシングロッド２０の外周面２０ｃより突出させるようになっている。

昇降機構３０は、ケーシングロッド２０の先端部２０ａ内に取り付けられた保持板３１の貫通孔３１ａに昇降動自在に支持された複数（この実施形態では９０°間隔で４本）の昇降軸３２と、この昇降軸３２の上端に固定され、重錘３８の落下の衝撃Ｇを受ける上側の衝突板３３と、昇降軸３２の下端に固定され、下面に複数のスライダ２７を固定した下側の衝突板３４と、昇降軸３２の保持板３１と上側の衝突板３３の間に介装され、スライダ２７を上方に持ち上げる圧縮コイルバネ３５とで構成されている。

以上第２実施形態によれば、衝撃発生源としてエアタンク３６を用い、このエアタンク３６の圧縮エア３７にて持ち上げられた重錘３８の落下の衝撃Ｇによって、拡径板２１を昇降機構３０を介してケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより突出自在にしたことにより、エアタンク３６と圧縮エア３７からなる簡単な構造により拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから出没させて、砂質地盤等の軟弱地盤１の地盤改良する周辺地盤２を締め固める。これにより、前記第１実施形態と同様に、軟弱地盤１を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。

図１０は本発明の第３実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドの先端部の拡大断面図、図１１は図１０中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、図１２は同ケーシングロッドから拡径板が突出した状態を示す拡大断面図、図１３は図１２中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。

この第３実施形態では、衝撃Ｇによって拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより外側に突出させる衝撃発生源としてエアタンク４２に接続された上下一対の高速エアシリンダ４０，４０を用いている点が前記第１実施形態と異なる。

即ち、図１０〜図１３に示すように、円筒状のケーシングロッド２０の先端部２０ａの周囲には、等間隔毎に複数（この実施形態では９０°間隔で４箇所）の開口孔２０ｂを形成してあり、この開口孔２０ｂには、円弧面板状の拡径板２１を水平方向に出没自在に設けてある。

また、ケーシングロッド２０の先端部２０ａ内の拡径板２１の後方には、四角筒状の保持体４３を取り付けてある。この保持体４３の各側壁にはエアタンク４２からの圧縮エアにより衝撃を発生させる上下一対の高速エアシリンダ（衝撃発生源）４０，４０を取り付けてある。この上下一対の高速エアシリンダ４０，４０の各ピストンロッド４１が急伸する衝撃Ｇによって、拡径板２１が開口孔２０ｂ内に収容された後退状態（閉状態）から図１２及び図１３に示す外周面２０ｃから突出した突出状態（開状態）となる。この各ピストンロッド４１の進退動により、拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから出没させて、砂質地盤等の軟弱地盤１の地盤改良する周辺地盤２を衝撃による拡径板２１の出没により締め固めるようになっている。

以上第３実施形態によれば、衝撃発生源として高速エアシリンダ４０を用い、この高速エアシリンダ４０の圧縮エアによって急伸するピストンロッド４１の衝撃Ｇで拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより突出自在にしたことにより、高速エアシリンダ４０からなる簡単な構造により拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから出没させて、砂質地盤等の軟弱地盤１の地盤改良する周辺地盤２を締め固める。これにより、前記第１実施形態と同様に、軟弱地盤１を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。

図１４は本発明の第４実施形態の地盤締固め装置のケーシングロッドの先端部の拡大断面図、図１５は同ケーシングロッドから拡径板が重錘の落下の衝撃により突出した状態を示す拡大断面図、図１６は同重錘を持ち上げる前の状態を示す拡大断面図、図１７は同重錘を持ち上げる初期の状態を示す拡大断面図である。

この第４実施形態では、衝撃Ｇによって拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより外側に突出させる衝撃発生源として電動モータ５０で昇降する昇降ラック５３を用い、この昇降ラック５３にて持ち上げられた重錘６０の落下の衝撃Ｇによって、拡径板２１を後述するリンク機構７０を介してケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより突出自在にした点が前記第１実施形態と異なる。

即ち、図１４〜図１７に示すように、円筒状のケーシングロッド２０の先端部２０ａの周囲には、等間隔毎に複数（この実施形態では９０°間隔で４箇所）の開口孔２０ｂを形成してあり、この開口孔２０ｂには、円弧面板状の拡径板２１を水平方向に出没自在に設けてある。また、ケーシングロッド２０は、円筒状の外管２８と、この外管２８内に配置された円筒状の内管２９とからなる二重管になっている。これら外管２８と内管２９との間に、左右一対の電動モータ５０，５０を各ギヤボックス５１を介して取り付けてある。この各ギヤボックス５１のギヤ５２が外管２８の内周面に取り付けられた上下一対の保持体５４，５４にスライド自在に保持された昇降ラック５３の歯部５３ａに噛合している。また、昇降ラック５３の先端には電磁石５５を取り付けてある。一対の昇降ラック５３，５３の各電磁石５５には、外管２８の内周面と内管２９の外周面に沿って摺動する円環厚肉板状の重錘６０を持着してある。尚、電磁石５５の換わりに、昇降ラック５３の先端と重錘６０にフックをそれぞれ設けて、フック同士の引っ掛かりと、切り離しにより、重錘６０を持ち上げたり、落下させるようにしても良い。また、電動モータ５０は外管２８と内管２９の間に設けられた電源５８に接続されている。

そして、図１４に示すように、昇降ラック５３を上昇させて重錘６０を最上段に持ち上げた状態で電磁石５５をオフにすると、図１５に示すように、重錘６０がリンク機構７０の上側の衝突板７１上に落下して、その衝撃Ｇにより、拡径板２１がケーシングロッド２０の先端部２０ａの開口孔２０ｂ内に収容された後退状態から図１５に示すケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから突出した突出状態（開状態）となるようになっている。

リンク機構７０は、落下した重錘６０の衝撃Ｇを受ける円環板状の衝突板７１と、内管２９と拡径板２１の上側にピン枢支され、重錘６０の衝撃Ｇにより９０°の状態から１８０°の状態に変動する上側の一対のリンク７２，７２と、この上側の一対のリンク７２，７２間に介在され、上側の衝突板７１上に重錘６０が載置されていない状態において上側の一対のリンク７２，７２を１８０°の状態から９０°の元の状態に戻すように付勢する図示しない引っ張りコイルバネと、内管２９と拡径板２１の下側にピン枢支され、上側の一対のリンク７２，７２とリンクするように変動する下側の一対のリンク７３，７３とで構成されている。

円環板状の衝突板７１は、外管２８の内周面と内管２９の外周面に沿って摺動すると共に、重錘６０の下面側の円環状の凹部６０ａに吊り下げられたチェーン状のロープ６１の先端に取り付けられている。これにより、昇降ラック５３の上昇で重錘６０が最上段に持ち上げられた際に、図１４に示すように、衝突板７１はロープ６１により吊り上げられ、拡径板２１がケーシングロッド２０の先端部２０ａの開口孔２０ｂ内に収容された後退状態（閉状態）となる。この衝突板７１の上下動により、拡径板２１のケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから出没することで、軟弱地盤１の地盤改良する周辺地盤２を衝撃Ｇよる拡径板２１の出没により締め固めるようになっている。

また、ケーシングロッド２０の外管２８の先端の開口部２０ｄを閉じている円板状の蓋体２０ｅの中央には、内管２９の内周面と同径の円形孔２０ｆを形成してあり、この円形孔２０ｆより内管２９内に供給された砂（充填材）Ｓが軟弱地盤１の周辺地盤２に供給され、砂杭が造成されるようになっている。さらに、内管２９内に貫入補助用の水や空気等の掘削補助材を供給して、ケーシングロッド２０を軟弱地盤１中に貫入し易くしても良い。

以上第４実施形態によれば、衝撃発生源として電動モータ５０で昇降する昇降ラック５３を用い、この昇降ラック５３にて持ち上げられた重錘６０の落下の衝撃Ｇによって拡径板２１をリンク機構７０を介してケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃより外側に突出自在にしたことにより、電動モータ５０と昇降ラック５３等からなる簡単な構造により、拡径板２１をケーシングロッド２０の先端部２０ａの外周面２０ｃから出没させて、砂質地盤等の軟弱地盤１の地盤改良する周辺地盤２を締め固める。これにより、前記第１実施形態と同様に、軟弱地盤１を確実に効率良く低コストで締め固めることができる。また、軟弱地盤１中に造成される砂杭によって軟弱地盤１を更に効率良く締め固めることができる。

尚、前記第４実施形態によれば、ケーシングロッドを外管と内管の二重管で構成し、内管に砂を供給して砂杭を造成することもできるようにしたが、前記第１〜第３実施形態のケーシングロッドも外管と内管の二重管で構成し、内管に砂を供給して砂杭を造成することができるようにしても良い。

また、前記各実施形態によれば、ケーシングロッドの先端部の周囲に拡径板を４箇所設けたが、２箇所や３箇所或いは４箇所以上設けても良く、さらに、拡径板をケーシングロッドの先端部の周囲の上下方向に複数段に亘って設けても良い。

１軟弱地盤
２周辺地盤
１０地盤締固め装置
２０ケーシングロッド
２０ａ先端部
２１拡径板
２６アクチュエータ（衝撃発生源）
２７スライダ
３０昇降機構
３５圧縮コイルバネ
３６エアタンク（衝撃発生源）
３７圧縮エア
３８重錘
４０高速エアシリンダ（衝撃発生源）
５０電動モータ
５３昇降ラック（衝撃発生源）
６０重錘
７０リンク機構
Ｇ衝撃
Ｋ空洞
ｈ所定深度
ｔ所定高さ

Claims

軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を衝撃発生源からの衝撃によって締め固める地盤締固め装置であって、
前記ケーシングロッドの先端部に拡径板を水平方向に出没自在に設け、前記ケーシングロッド内の前記拡径板の近傍に前記衝撃発生源としてのアクチュエータを設け、
前記アクチュエータが昇降機構の圧縮コイルバネの付勢力に抗してスライダを下方に押し出す衝撃によって前記拡径板を前記ケーシングロッドより突出自在にしたことを特徴とする地盤締固め装置。
軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を衝撃発生源からの衝撃によって締め固める地盤締固め装置であって、
前記ケーシングロッドの先端部に拡径板を水平方向に出没自在に設け、前記ケーシングロッド内の前記拡径板の近傍に前記衝撃発生源としてのエアタンクを設け、
前記エアタンクの圧縮エアにより持ち上げられた重錘の落下の衝撃によって前記拡径板を昇降機構を介して前記ケーシングロッドより突出自在にしたことを特徴とする地盤締固め装置。
軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を衝撃発生源からの衝撃によって締め固める地盤締固め装置であって、
前記ケーシングロッドの先端部に拡径板を水平方向に出没自在に設け、前記ケーシングロッド内の前記拡径板の近傍に前記衝撃発生源としての電動モータで昇降する昇降ラックを設け、
前記昇降ラックにて持ち上げられた重錘の落下の衝撃によって前記拡径板をリンク機構を介して前記ケーシングロッドより突出自在にしたことを特徴とする地盤締固め装置。
軟弱地盤中にケーシングロッドを所定深度まで貫入し、前記ケーシングロッドを貫入した周辺地盤を締め固める地盤締固め装置を用いる地盤締固め工法であって、
前記軟弱地盤中の所定深度まで貫入された前記ケーシングロッドを所定高さ引き抜いて該ケーシングロッドの先端部の下側に空洞を作り、次に、前記ケーシングロッドの先端部に設けられた拡径板を衝撃によって該ケーシングロッドより突出させて前記空洞部分を周辺地盤で埋め込み、前記ケーシングロッドより前記拡径板を突出させた状態で前記周辺地盤を締め固めることを特徴とする地盤締固め工法。
請求項４記載の地盤締固め工法であって、
前記空洞部分を周辺地盤で埋め込んだ後で、前記ケーシングロッドを打ち戻して前記空洞部分に埋め込まれた周辺地盤を締め固めることを特徴とする地盤締固め工法。