JPH02213514A - ソイルセメント柱体の造成工法およびこれに用いるアースオーガー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、地盤内に、掘削土砂とセメントミルク等の硬
化液とを撹拌、ミキシングしてなるソイルセメント柱体
、特に掘孔軸方向に１〜複数の拡径部分を設けたソイル
セメント柱体の造成工法とその装置であるアースオーガ
ーに関するものである。

［従来の技術と解決しようとする課題］一般に、場合打
ち杭等を地盤に造成する場合、杭の周面支持力を増す目
的で、杭軸方向、即ち深度方向に複数の拡径部分を設け
ることが知られているが、従来の工法においては次のよ
うな欠点がある。

すなわち、掘孔内土砂を排出した後、掘孔内に生コンク
リートを打設して基礎杭を造成する工法、或は、掘孔内
にセメントミルクを注入した後、既製杭を沈設して基礎
杭を造成する工法においては、 ■　掘削土砂を排土するため、地上への排土量が多くな
る上、生コンクリートの打設やセメントミルクの注入ま
での間に、掘孔内の拡径部分が崩れたりするおそれがあ
る。

■　またこれに用いる造成装置としてのアースオーガー
は、拡径装置がオーガー先端に設けられた掘孔装置と兼
用のものであったり、スクリューオーガー等の掘孔装置
（スクリュー羽根等）の一部に設けられたものであり、
そのため掘孔には適していても、拡径部分の掘削には適
さず、満足な形状の拡径部分を造成できない。

また、拡径部分を有する掘孔内で掘削土砂とセメントミ
ルク等の硬化液とを撹拌し、ミキシングしたソイルセメ
ント柱体を・造成する工法にあっても、 ■　その掘孔、造成作業を、前記■と同様の装置を用い
て行うものであると、拡径装置による撹拌効果が低く、
ソイルセメント柱体の本体部分のみならず拡径部分を充
分にミキシングすることができない。すなわち充分にミ
キシングされないと、該拡径部分が崩壊することがあり
、充分な支持力が得られない。

■　また、深さ方向に複数の拡径部分を設けたソイルセ
メント柱体を造成する場合にも、従来装置および方法で
は、複数の拡径部分を同時に造成することができない。

■　また複数の拡径部分の拡径度合を、地盤の性状に合
わせてそれぞれ最適の杭支持力を得るように種々変えて
造成することも行われていない。

等の欠点がある。

〔発明の目的］ 上記に鑑み、本発明は、特にソイルセメント柱体を造成
する工法において、半径方向に突出可能な拡径刃を備え
る拡径撹拌装置を設けたアースオーガーを用いることに
より、上記の問題点の解決を図ろうとしたものである。

すなわち充分に撹拌、ミキシングされた１〜複数の拡径
部分を有するソイルセメント柱体を造成すること、また
複数の拡径部分を有する場合に、複数の拡径撹拌装置で
同時に容易に造成すること、さらに深さ方向に拡径度の
異なる複数の拡径部分を設けたソイルセメント柱体を造
成できるようにすること等を目的とするものである。

また本発明は、前記のソイルセメント柱体の造成工法の
実施に使用する装置として特に好適に使用できるアース
オーガーを提供することも目的とする。

〔課題を解決するための手段と作用〕

上記の課題を解決する本発明の造成工法は、オーガー軸
に、略半径方向に突出可能な拡径刃を備えた拡径撹拌装
置を１〜複数設けてなるアースオーガーを用いて、所定
地盤を掘孔する際、上記拡径刃を略半径方向に突出させ
るとともに、オーガー先端部よりセメントミルク等の硬
化液を吐出して、地盤土砂と硬化液を撹拌、ミキシング
することにより、ミキシングした拡径部分を有するソイ
ルセメント柱体を造成することを特徴とする。

この工法によると、略半径方向に突出可能な拡径刃を備
える拡径撹拌装置を設けたアースオーガーを用いて施工
するもので、拡径撹拌装置に有する拡径刃を突出させる
ことにより、拡径部分を掘削できるとともに、この状態
でオーガー先端よりセメントミルク等の硬化液を吐出し
て掘削土砂と撹拌、ミキシングするため、特に拡径部分
では、前記の撹拌装置の一部をなす拡径刃によって外周
部分まで充分にかつ確実に撹拌、ミキシングできること
になり、これによりミキシング状態の良好な１〜複数の
拡径部分を有するソイルセメント柱体を造成できること
になる。

また前記の工法において、複数の拡径撹拌装置を設けた
アースオーガーを用いることにより、複数の拡径部分を
有するソイルセメント柱体を造成することができ、特に
その際、拡径撹拌装置の拡径刃の突出度を異にして、複
数箇所の拡径部分を、拡径度が異なるように造成するこ
とができる。

そして上記の工法での使用装置に係る本発明のアースオ
ーガーにおいては、オーガー軸に設けられた撹拌刃内に
、略半径方向に突出して拡径する拡径刃を納めてなる拡
径撹拌装置を、オーガー軸に１〜複数設けてなることを
特徴とするものである。

前記のアースオーガーによれば、地盤掘孔時には撹拌刃
内の拡径刃を突出させることなく縮径状態にしておけば
、拡径刃のない場合と同様に回転掘孔でき、かつ所定深
度に到達した時点で前記の拡径刃を突出させることによ
り拡径部分を掘削できる。しかも前記拡径刃は略半径方
向に突出するものであるから、いずれの回転方向であっ
ても同じ掘削作用を果すとともに、この拡径力突出状態
でセメントミルク等の硬化液を吐出して掘削土砂と撹拌
、ミキシングすることにより、前記の拡径部分の内部に
おいては撹拌刃から突出した拡径刃が撹拌作用を果し、
これによって拡径部分の外周部まで確実かつ充分に撹拌
、ミキシングできることになる。

また前記のアースオーガーにおいて、拡径刃を作動させ
る手段としては、液圧もしくは空気圧等により作動する
シリンダー機構を利用するものがよい。特にこの場合に
おいて、オーガー軸に、前記シリンダー機構の作動を調
整制御する電磁弁を設けておけば、電磁弁への電気信号
によって地上から前記・拡径刃を適宜に突出あるいは退
入させることができ、また拡径部分の拡径度の調整も容
品に行なえる。

さらに、前記のアースオーガーにおいて、オーガー軸の
上部または減速モータの回転伝達軸に２重スイベル装置
を設け、それより下方のオーガー軸に設けたシリンダー
機構に、該オーガーが回転している状態で液体（油）も
しくはエアー等を供給できるようにしておけば、オーガ
ーの回転状態でシリンダー機構を作動操作することがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の実施態様を使用装置とともに、図面に基
いて説明する。

まず、本発明のソイルセメント柱の造成工法に用いる装
置について説明する。

第１図はアースオーガー（Ａ）の全体を示し、オーガー
軸（１）の先端に周知の掘削ヘッド（１１）が設けられ
ている。オーガー軸（１）の軸方向には、複数のスクリ
ュウ−羽根（７）、撹拌刃（２）および複数の拡径撹拌
装置（Ｋ）が軸方向に適当ζ°間隔をおいて適当位置に
設けられている。

前記スクリュー羽根（７）は掘削用のものであり、オー
ガー軸（１）の一部分を数巻程度して付設されている。

前記撹拌刃（２）は半径方向に突設された棒状の突起か
らなり、掘削ビット（８）等が設けられている。

また前記の拡径撹拌装置（Ｋ）は、オーガー軸（１）よ
り略半径方向に張り出して突設された筒状の撹拌刃（２
ａ）内に、拡径刃（３）が進退可能に挿設された構造を
なしている。また撹拌刃（２ａ）内には、拡径刃（３）
を作動させる手段として、油圧等の液圧もしくは空気圧
等のシリンダー機構（６）が、オーガー軸（１）を直径
方向に貫通した状態で固設され、このシリンダー内のロ
ッド（８ａ）に前記拡径刃（３）連結されており、この
ロッド（６ａ）の伸縮作用により、前記拡径刃（３）が
撹拌刃（２ａ）内を摺動して半径方向に突出および進入
して、適宜拡径および縮径するように構成されている。

前記撹拌刃（２ａ）の断面形状は、丸型或は角型のバイ
ブからなり、この内部に挿入される拡径刃（３）の断面
形状もそれに対応する丸型もしくは角型に形成される。

１つの拡径撹拌装置（Ｋ）に挿設される拡径刃（３）の
個数は通常１〜２個であり、掘孔径及び拡径度により、
拡径刃（３）の長さ、シリンダー機構（６）のストロー
ク等を適宜選択して用いられる。

拡径刃（３）が１個の場合は、第４図に示すよように片
ロツド型のシリンダー機構（６）により一方向にのみ突
出する形状に設けられる。この場合、上下の拡径撹拌装
置（Ｋ）では、その突出方向を、例えば互いに順次直角
方向に変位させて設けるのが望ましい。

拡径刃（３）が２個の場合は、第５図に示すように、オ
ーガー軸（１）から一方向にのみ突出すうに相対向する
２方向に突出する形状となり、両ロッド型のシリンダー
または２個のシリンダーが用いられる。

（４）は前記シリンダー機構（８）に対する油等の液体
あるいはエアーの送給用バイブであって、送り用と戻し
用の一対のバイブで構成される。

この送給用バイブ（４）により送られる油圧等の液圧あ
るいは空気圧により、シリンダー機構（６）が作動する
もので、これにより拡径刃（３）が突出、退入する。

前記送給用パイプ（４）への油等の液あるいはエアーの
送給手段として、図示する実施例では、第６図に示すよ
うに地上もしくは施工機上に設置したポンプ（Ｙ）に連
結したホース（ｌＯ）を、減速モータ（Ｍ）の回転伝達
軸（ｌｂ）またはオーガー軸（１）の上部（１ａ）に設
けた２重スイベル装置（Ｂ）を介して送給用バイブ（４
）と接続し、送給可能に設けている。

図の場合、前記の２重スイベル装置（Ｂ）は、減速モー
タ（Ｍ）より垂設した支柱（１３）と、該支柱（１３）
より突出した固定アーム（１１）により支持されて、回
転伝達軸（１ｂ）と接続されるオーガー軸（１）の上部
（１ａ）に設けられている。その構造は、例えば第７図
に示すように、内周側が中空をなす環状の主部（Ｂ１）
が、２重管よりなる前記上部（１ａ）の管外周に対して
、０リング等のシール手段（Ｂ２）を介して前記中空部
（Ｂ３）をシール状態に維持しかつ上部（ｌａ）の回転
を許容するようように嵌合し、この主部（Ｂｌ）に前記
ホース（１０）が接続され、一方、前記上部（１ａ）の
外管には前記中空部（Ｂ８）に相当する部分に１〜複数
の流通孔（Ｂ４）が設けられて、この管内を通じて送給
用バイブ（４）に接続されている。

この場合、オーガー軸（１）を回転させたままで、ホー
ス（１０）より送給用バイブ（４）に油等の液体あるい
はエアーを送給することができる。

前記の２重スイベル装置（Ｂ）を減速モータ（Ｍ）から
の回転伝達軸（ｉｂ）に設けた場合も同様である。

前記オーガー軸（１）の上部（ｌａ）および回転伝達軸
（ｌｂ）の内管は、セメントミルク等の硬化液および掘
孔時における水の送圧孔（ｌｃ）の一部として、オーガ
ー軸（１）先端掘削ヘッド（１（）のノズル孔（１０）
に連通せしめられる。特にこの送圧孔（ｌｂ）とノズル
孔（１ｎ）とは、必ずしもオーガー軸（１）の内孔ある
いは該内孔部に配したバイブを通じて接続する必要はな
く、第８図および第３図に示すように、上部（１ａ）に
おいて送圧バイブ（５）により一旦外部に引き出してオ
ーガー軸（１）に添設し、先端近くにおいてオーガー軸
（１）内に引き込んで掘削ヘッド（Ｈ）の軸孔に導き、
先端ノズル孔（１ｎ）に接続する構成とすることができ
る。

前記送給用バイブ（４）への油等の液あるいはエアーの
送給手段としては、地上もしくは施工機上に設置したポ
ンプ装置（Ｙ）に連結したホ−ス（ｌＯ）を、直接送給
用パイプ（４）に連結しておくこともできる。この場合
は、アースオーガー（Ａ）で地盤を所定深さまで掘孔し
た後、オーガー（Ａ）の回転を止めて油等の液体あるい
はエアーを送給し、シリンダー機構（６）を作動させて
拡径刃（３）を突出させ、この突出による拡径後に、上
記連結を外して拡径掘削を行う必要がある。拡径刃（３
）を縮径する場合には上記の逆の操作を行う。

また図示する実施例のように、前記送給用パイプ（４）
より拡径撹拌装置（Ｋ）部分への油等の送圧回路の一部
に、電磁弁（９）をそれぞれ設けるとともに、この各電
磁弁（９）を地上に設置された制御部（Ｌ）より開閉操
作できるようにすれば、各拡径撹拌装置（Ｋ）毎の拡径
、縮径及び拡径部を調整制御することができることにな
る。

この場合、各電磁弁（９）を制御装置（Ｌ）より遠隔操
作するために、減速モータ（Ｍ）の回転伝達軸（ｌｂ）
またはオーガー軸（１）の上部（ｌａ）に設けたスリッ
プリング（Ｓ）を介して、制御装置（Ｌ）と各電磁弁（
９）とをそれぞれ電気的に接続しておく。

スリップリング（Ｓ）は、例えば第６図および第９図に
示するように、上記支柱（１３）より内方に延びた固定
アーム（１２）により支持された外リング（１４）が上
部（１ａ）の外周所定位置に遊嵌し、この外リング（１
４）の内周に制御部（Ｌ）からの送信線（ＩＩ）が各々
接続された接点用リング（１Ｂ）が複数配設され、他方
、これに対応する軸部（ｌａ）の外周には各電磁弁（９
）にそれぞれ接続された接点用のブラシ（１５）が配設
されて、このブラシ（１５）に前記リング（１Ｇ）が外
接せしめられ、オーガー軸（１）回転時も常に接続状態
を維持するように構成される。前記とは逆にリング（Ｉ
６）を軸部（ｌａ）に、ブラシ（１５）を外リング（１
４）に設けておくこともできる。

上記のほか、電磁弁（９）は、油圧等の送給用パイプ（
４）による回路の一部に配設して、その位置の拡径撹拌
装置（Ｋ）へ送給するか、それより下方へ送るかを電気
信号で制御するように設けることもできる。

尚、それぞれのシリンダー機構（８）のロッドの伸び量
、即ち、拡径部などを計測制御するために、差動トラン
ス等位置センサーを設けたシリンダー機構（８）を用い
てもよく、或は、ポンプ（Ｙ）に設けた油等の流量計で
シリンダー機構（６）に送られた油量を計測し、シリン
ダー機構（６）、のロッドの伸び量を求めてもよい。

前記のようにして、シリンダー機構（６）のロッドの伸
び量を調整し、複数の拡径撹拌装置（Ｋ）における拡径
刃（３）の拡径部を異にすることにより、杭軸方向に拡
径部の異なる拡径部を有するソイルセメント柱体を造成
でき、また、上下複数の拡径部分を同時に造成できるこ
とにもなる。

上記の装置を用いて、本発明の造成工法を実施する場合
について次に説明する。

第１０図＜ａ＞に示すように、拡径撹拌装置（Ｋ）を設
けたアースオーガー（＾）を減速モータ（Ｍ）に連結し
、所定地盤を回転掘孔する。

この場合、オーガー先端部の掘削ヘッド（ＩＩ）より水
或はセメントミルク等の硬化液を吐出し、地盤土砂と硬
化液などを撹拌、ミキシングしながら掘孔することもあ
る。

そして所定深度に達したら、第１０図（ｂ）のように前
記拡径撹拌装ｆｉｔ　（Ｋ）に有する拡径刃（３）をシ
リンダー機構（６）の作動により突出させて拡径し、拡
径部分を掘削するとともに、オーガー先端のノズル孔（
１０）よりセメントミルク等の硬化液を吐出し、これに
より地盤土砂と硬化液などを撹拌、ミキシングする。特
に拡径部分では、前記の拡径刃（３）によって外周部分
まで充分にかつ確実に撹拌、ミキシングできることにな
る。

またこのとき、拡径刃（３）の拡径部を、拡径刃（３）
の長さ、シリンダー機構（６）のストローク及びロッド
伸び量で調節すれば、拡径部の異なる拡径部分（５Ｉ）
を有するソイルセメント柱体（５０）を造成することが
できる。

所定の硬化液の注入、ミキシングが終われば、拡径刃（
３）を拡径撹拌装置（Ｋ）の撹拌刃（２ａ）内に退入さ
せ縮径した状態で、オーガー（Ａ）を地上に引き上げれ
ば〔第１０図（ｃ））、１〜複数の拡径部分を有するソ
イルセメント柱体（５０）が造成される。前記のオーガ
ー引き上げ途中においても注入、ミキシングを行えば、
より均質で強度の高いソイルセメント柱体（５０）が造
成される。

前記の拡径刃（３）が、電磁弁（９）を操作することに
より、それぞれ拡径撹拌装置（Ｋ）毎に適宜拡径、縮径
及び拡径度を調整することができるものであると、上下
複数の拡径部分（５１）を同時に造成でき、さらに第１
１図（ａ）に示すように杭軸方向に拡径度の異なる拡径
部分（５１）を有するソイルセメント柱体（５０）を造
成できる。

通常、上記ソイルセメント柱体（５０）が未硬化のうち
に内に、第１１図（ａ）のように鉄筋籠（Ｆ）を挿入す
るか、同図（ｂ）のように鋼管杭もしくはコンクリート
杭（Ｐ）を挿入し、あるいは同図（Ｃ）のようにコンク
リート節杭（Ｐａ）等を柱体（５０）内に挿入設置する
ことにより、所定の支持力を持った基礎杭を造成する。

なお、節付きコンクリート杭（Ｐａ）を設置する場合は
、杭の節部とソイル柱の拡径部分が深度方向で一致する
ように設置すれば、より支持力の大きい且つ強固な基礎
杭が造築される。

［発明の効果］ 上記したように本発明によれば、半径方向に突出可能な
拡径刃を備える拡径撹拌装置を１〜複数備えたアースオ
ーガーを用いることにより、拡径部分も外周部まで良好
かつ充分に撹拌、ミキシングできることになり、以て充
分な強度を有する１〜複数の拡径部分を持った安全で確
実なソイルセメント柱体を造成でき、その結果、強固な
基礎杭を造築できる。

しかも複数の拡径部分を同時に掘削してかつ掘削土砂と
硬化液とを撹拌、ミキシングし得て容易に形成すること
ができ、施工時間を短縮できるとともに他の拡径部分を
崩すおそれもな（、またこの複数の拡径部分でソイルセ
メント柱体による基礎杭の支持力を増大できる。

また拡径撹拌装置の拡径刃の突出度を異にすることによ
り、複数箇所の拡径部分を径を変えて造成することがで
き、地盤の性状に合わせた最適の杭支持力を持った基礎
杭を得ることができる。

また拡径撹拌装置を備えたアースオーガーにおいて、拡
径刃の駆動手段として液圧あるいは空気圧によるシリン
ダー機構を設けて、このシリンダー機構の作動を調整制
御する電磁弁を設けた場合には、地上からの電磁弁への
送信によってシリンダー機構を作動調整することにより
、前記拡径刃を適宜に突出、退入させて拡径、縮径調整
できるとともに、拡径部分の拡径度の自在に選択できる
。

さらに、前記拡径刃の突出スピードの調整も容易になり
、例えば拡径刃を徐々に突出させるようにすれば、拡径
によるアースオーガーの回転負荷を少なくなり、良好な
拡径部分を造成できる。

また２重スイベル装置を介して、オーガーの回転状態で
も、シリンダー機構を作動させ得るようにした場合には
、拡径時に回転をいちいち停止する必要がなく、拡径掘
削、およびミキシングをスムーズにかつ能率よく行なえ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すのであり、第１図は本発明の
工法に用いる装置であるアースオーガーの正面図、第２
図は拡径撹拌装置部分の拡大正面図、第３図は掘削ヘッ
ド部分の拡大正面図、第４図および第５図はそれぞれ拡
径撹拌装置を例示する一部の断面図、第６図はオーガー
上部の正面図、第７図は２ｆｆｌスイベル装置の構造を
しめず断面図、第８図は前回の一部変更例を示す断面図
、第９図はスリップリングの構造を例示する断面図、第
１０図（ａ　）（ｂ　）（Ｃ）は本発明の施工状態の説
明図、第１１図＜ａ　）（ｂ　）（Ｃ）は本発明により
造成されたソイルセメント柱体による基礎杭を例示する
断面図である。 （Ａ）・・・アースオーガー　（Ｈ）・・・掘削ヘッド
、（１）・・・オーガー軸、（Ｋ）・・・拡径撹拌装置
、（２ａ）・・・撹拌刃、（３）・・・拡径刃、（６）
・・・シリンダー機構、（Ｍ）・・・減速モータ、（Ｂ
）・・・２重スイベル装置、（ｌａ）・・・接続用軸部
、（Ｓ）・・・スリップリング、（５０）・・・ソイル
セメント柱体、（５１）・・・拡径部分。 第６図 第９図 第１１図 手続補正書 （方式） ％式％ ２、発明の名称 ソイルセメント柱体の造成工法および これに用いるアースオーガー ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オーガー軸に、略半径方向に突出可能な拡径刃を備
   えた拡径撹拌装置を１〜複数設けてなるアースオーガー
   を用いて、所定地盤を掘孔する際、上記拡径刃を略半径
   方向に突出させるとともに、オーガー先端部よりセメン
   トミルク等の硬化液を吐出して、地盤土砂と硬化液を撹
   拌、ミキシングすることにより、ミキシングした拡径部
   分を有するソイルセメント柱体を造成することを特徴と
   するソイルセメント柱体の造成工法。 ２、請求項１に記載のソイルセメント柱体の造成工法に
   おいて、複数の拡径撹拌装置を設けたアースオーガーを
   用いて、複数の拡径部分を有するソイルセメント柱体を
   造成する際、拡径撹拌装置の拡径刃の突出度を異にして
   、複数箇所の拡径部分を、拡径度が異なるように造成す
   ることを特徴とするソイルセメント柱体の造成工法。 ３、オーガー軸に設けた撹拌刃内に、略半径方向に突出
   して拡径する拡径刃を納めてなる拡径撹拌装置を、オー
   ガー軸に１〜複数設けてなることを特徴とするアースオ
   ーガー。 ４、拡径刃が、液圧もしくは空気圧等により作動するシ
   リンダー機構により突出拡径可能に設けられてなる請求
   項３に記載のアースオーガー。 ５、オーガー軸に、拡径刃を拡径、縮径させる前記シリ
   ンダー機構の作動を調整制御する電磁弁が設けられてな
   る請求項４に記載のアースオーガー。 ６、オーガー軸の上部または減速モータの回転伝達軸に
   ２重スイベル装置を設け、それより下方のオーガー軸に
   設けたシリンダー機構に、該オーガーが回転している状
   態で油等の液もしくはエアー等を供給できるようになし
   た請求項４または５に記載のアースオーガー。