JPH0673730A - 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】 【目的】 充分に撹拌ミキシングされた拡径部分を有す
るソイルセメント柱体を能率よく造成し、そのソイルセ
メント柱体の造成工法の実施に使用する装置として好適
なアースオーガーを提供する。 【構成】 オーガー軸１に、略半径方向に突出可能な拡
径刃３を備えた拡径撹拌装置をＫを設けてなるアースオ
ーガーＡを用いて、所定地盤を掘孔する際、上記拡径刃
３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５１を有するソイルセメント柱体５０を造
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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もしくは複
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。

【０００２】

【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。

【０００３】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。

【０００４】 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。

【０００５】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。

【０００６】 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。

【０００７】 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。

【０００８】等の欠点がある。

【０００９】

【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もしくは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。

【００１０】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。

【００１１】

【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もしくは複
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。

【００１２】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もしくは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。

【００１３】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。

【００１４】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もしくは複
数設けてなることを特徴とするものである。

【００１５】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
拡径刃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。

【００１６】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
の調整も容易に行なえる。

【００１７】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。

【００１８】

【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。

【００１９】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。

【００２０】図１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(H) 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
ュウー羽根(7) 、撹拌刃(2) および複数の拡径撹拌装置
(K) が軸方向に適当な間隔をおいて適当位置に設けられ
ている。

【００２１】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。

【００２２】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(2a)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(6a)
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退入して、適宜拡径および縮径
するように構成されている。

【００２３】前記撹拌刃(2a)の断面形状は、丸型或は角
型のパイプからなり、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。

【００２４】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。

【００２５】拡径刃(3) が１個の場合は、図４に示すよ
ように片ロッ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。

【００２６】拡径刃(3) が２個の場合は、図５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。

【００２７】(4) は前記シリンダー機構(6) に対する油
等の液体あるいはエアーの送給用パイプであって、送り
用と戻し用の一対のパイプで構成される。この送給用パ
イプ(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。

【００２８】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、図６
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(10)を、減速モータ(M) の回転伝
達軸(1b)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）を介して送給用パイプ(4）と接続し、
送給可能に設けている。

【００２９】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(1
3)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、例えば図７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、Ｏ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(1a)の回転を許容するようように嵌合し、この主
部(B1)に前記ホース(10)が接続され、一方、前記上部(1
a)の外管には前記中空部(B3)に相当する部分に１もしく
は複数の流通孔(B4)が設けられて、この管内を通じて送
給用パイプ(4) に接続されている。

【００３０】この場合、オーガー軸(1) を回転させたま
まで、ホース(10)より送給用パイプ(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(1b)に
設けた場合も同様である。

【００３１】前記オーガー軸(1) の上部(1a)および回転
伝達軸(1b)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(1c)の一部として、オーガー
軸(1) 先端掘削ヘッド(H) のノズル孔(1n)に連通せしめ
られる。特にこの送圧孔(1b)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パ
イプを通じて接続する必要はなく、図８および図３に示
すように、上部(1a)において送圧パイプ(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。

【００３２】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) に連結したホース(10)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。

【００３３】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、縮径及び拡径度を調整制御することができることに
なる。

【００３４】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(1
b)またはオーガー軸(1) の上部(1a)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。

【００３５】スリップリング(S) は、例えば図６および
図９に示すように、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(14)の内周に制御
部(L) からの送信線(17)が各々接続された接点用リング
(16)が複数配設され、他方、これに対応する軸部(1a)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(1
6)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
(16)を軸部(1a)に、ブラシ(15)を外リング(14)に設けて
おくこともできる。

【００３６】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。

【００３７】尚、それぞれのシリンダー機構(6) のロッ
ドの伸び量、即ち、拡径度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
(6) 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。

【００３８】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) の拡径度を異にすることにより、杭軸方
向に拡径度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。

【００３９】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。

【００４０】図１０ (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(A）を減速モータ(M) に連
結し、所定地盤を回転掘孔する。

【００４１】この場合、オーガー先端部の掘削ヘッド
(H) 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。

【００４２】そして所定深度に達したら、図１０ (ｂ)
のように前記拡径撹拌装置(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(1n)
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。

【００４３】またこのとき、拡径刃(3) の拡径度を、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、拡径度の異なる拡径部分(5
1)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。

【００４４】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〔図１０ (ｃ) 〕、１もしくは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。

【００４５】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
図１１ (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。

【００４６】通常、上記ソイルセメント柱体(50)が未硬
化のうちに内に、図１１ (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。

【００４７】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。

【００４８】

【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もしく
は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もしくは複数
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。

【００４９】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く、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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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１】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。

【図２】拡径撹拌装置部分の拡大正面図。

【図３】掘削ヘッド部分の拡大正面図。

【図４】拡径撹拌装置を例示する一部の断面図。

【図５】他の拡径撹拌装置を例示する一部の断面図。

【図６】オーガー上部の正面図。

【図７】２重スイベル装置の構造をしめす断面図。

【図８】前図の一部変更例を示す断面図。

【図９】スリップリングの構造を例示する断面図。

【図１０】(ａ)(ｂ)(ｃ) は本発明の施工状態の説明
図。

【図１１】(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。

【符号の説明】

(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 (1a)…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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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もしくは複数設けてな
   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. 【請求項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もしくは複数設けてなることを特
   徴とするアースオーガー。
4. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。