JPH0692653B2 - 粉粒体材料充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、粉粒体材料を軟弱地盤中にパイプ状に充填し
て密度を高めたり含水比を低下させる等の深層地盤の改
良に用いられる粉粒体材料充填装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 深層地盤の改良工法の一つに、軟弱地盤に圧入して立て
込んだ中空のケーシングの中に所望の改良用粉粒体材料
を投入し、さらにケーシングの中に加圧エアを導入して
前記粉粒体材料をその下端から地盤中に削孔した孔に加
圧排出して充填するようにした工法がある。この工法
は、例えば特開昭57−205612号公報に示すもののよう
に、セメント系固化材をベースにした吸水性、膨張性お
よび自硬性を有する深層地盤改良用粉粒体材料を軟弱地
盤中に一定間隔のパネル状に充填し、パイル間地盤の含
水比を低下させて粘着力や密度を高めるとともに、改良
目的に応じた強度を持たせることにより、複合地盤とし
て軟弱地盤を改良する工法に利用される。また、既往の
生石灰パイル工法やサイドパイル工法など中空のケーシ
ングを備える粉粒体材料充填装置を用いて軟弱地盤中に
パイル状に粉粒体材料を充填する工法にも共通して利用
されている。

粉粒体材料充填装置を使用しての深層地盤改良工法によ
る施工手順を、第７図の例について具体的に説明する。
まず、上方の回転駆動機２に接続したケーシング１を地
表に杭芯位置決めし（ａ）、次いでケーシング１を回転
しながらこれを地盤Ｂに圧入する（ｂ）。しかして、所
定の深度にまで圧入したらケーシング１を回転停止し、
その上端部に設けたホッパー３にサイドホッパー４から
シュート５を介し同サイドホッパー４に吊り込んだ粉粒
体材料６を落下投入し、ケーシング１内に充填して行く
（ｃ）。しかる後、ケーシング１の中に回転駆動機２側
から送り込まれる加圧エアＡを導入するとともに、ケー
シング１を回転しながら全体を引上開始する（ｄ）。す
ると、ケーシング１の引き上げられた地盤Ｂ中の削孔７
内には、加圧エアＡの圧縮作用より、該ケーシング１の
内部に投入装填されている粉粒体材料６がその下端開口
部８から加圧排出されて順次充填して行き（ｅ）、ケー
シング１の引抜き完了と同時に地盤Ｂへのパイプ状粉粒
体材料６の打設を終えるものとなる（ｆ）。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述した従来工法における粉粒体材料充填装
置において、そのケーシング１の中に必要な粉粒体材料
６を投入するに際しては、ケーシング１の圧入途中ある
いは圧入完了後において一旦ケーシング１の回転を停止
し、以下の準備作業を行なう必要があった。すなわち、
粉粒体材料６を収納したフレキシブルコンテナバック等
をクレーン等でサイドホッパー４の上に吊り、同ホッパ
ー４の位置まで作業員が登ってバック下部の排出口を開
放し、コンテナバック等からケーシング１のホッパー３
に粉粒体材料６を落下投入させる作業である。そして、
この際にはサイドホッパー４の投入口やケーシング１に
取付けたホッパー３とのその蓋との隙間等からの発塵が
避けられないため、同時に集塵機をセットすることが必
要になる場合も多い。

このようにケーシング１への材料投入作業の手間等の諸
問題により、従来の粉粒体材料充填装置においては、実
質的にケーシングによる削孔工程とその中への材料投入
工程とは分別して行なうことが必要とされる。

本発明は、かかる事情に基づき、既述した深層地盤改良
体の造成工法における粉粒体材料充填装置の材料投入装
置を改良工夫することにより上述した諸問題を解消しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による粉粒体材料充填装置は、回転しながら地盤
に圧入されるケーシングと、そのケーシングを地盤に圧
入しながらその内部に粉粒体材料を連続的に投入する材
料投入装置とを備えてなり、ケーシング内部の粉粒体材
料を下端から地盤中に加圧排出して充填する粉粒体材料
充填装置であって、前記材料投入装置が、ケーシング内
に粉粒体材料を導くサイドホッパーと、このサイドホッ
パーの上に載荷されて内部に充填した粉粒体材料を漏斗
状の底部に開口させた排出口から該サイドホッパーに落
下投入する材料投入用バケットとを具備し、前記材料投
入用バケットの排出口に、該排出口を塞ぐ円錐栓を昇降
可能に内装し、かつこの円錐栓に連接した作動杆をその
排出口から下方に垂下させる一方、前記サイドホッパー
に、バケット載荷状態で前記円錐栓の作動杆と当該し該
円錐栓を上方に押し上げる当接部材を突設してなること
を特徴とするものである。

［作用］ 本発明の粉粒体材料充填装置では、ケーシングを地盤に
圧入しながらその中に必要な粉粒体材料を連続的に投入
して行くものであるから、その削孔工程と材料投入工程
とを並行して進めることができ、ケーシングを所定位置
まで圧入した後直ちに粉粒体材料の充填工程に移ること
ができるので、全体として改良体の造成時間を短縮し作
業の能率化を達成することができる。

その際、材料投入装置に前記サイドホッパーと材料投入
用バケットの組合わせからなるものを用いれば、バケッ
トを所定の位置でサイドホッパーの上に載荷するだけで
自動的に材料投入作業が実行され、従前のフレキシブル
コンテナバックを用いる場合のような面倒な開袋作業等
の手間は一切不要となる。すなわち、バケットをサイド
ホッパーの上に載せると、ホッパー側の当接部材に円錐
栓の作動杆が衝当して該円錐栓がバケット内で押し上げ
られる結果、バケット底部の排出口が開いて粉粒体材料
がサイドホッパーに落下して行き、ここからケーシング
内に連続的に導き入れられることになる。

［実施例］ 以下、本発明の粉粒体材料充填装置とこの装置に最適な
深層地盤改良体の造成工法の一実施例について第１図〜
第６図を参照して説明する。

そこで先ず、地盤改良体の造成に用いる粉粒体材料充填
装置の全体構成について説明する。

第１図と第２図は、この改良体造成工法に供するケーシ
ング一の要部構成等を示すもので、ケーシング１は中空
パイプをフランジで所定長に連結して構成される。ケー
シング１は、図示しない下端に開閉可能な開口部を有す
る一方、その上端フランジ部1aを回転駆動機２の出力端
2aを連結して、常法の如く該回転駆動機２で回転しなが
ら地盤に圧入され、また回転しながら地盤中から引き上
げられるようになっている。なお、ケーシング１内に臨
む回転駆動機２の出力端2aには、外部供給源からその軸
心を通って送られる加圧エアの供給口９から設けられて
いる。

ケーシング１の上端部には、その中に投入される粉粒体
材料を底部の案内し、これをケーシング１の両側で開口
させた材料投入口10、10からその内部に投入落下させる
ためのホッパー３を固設している。このホッパー３は、
外周にゴム垂れ12を垂下したフード状の防塵蓋11を蓋着
している。そして、蓋11に一箇所設けた開口部13にシュ
ート５を挿し込んで、前記回転駆動機２の側方に固設し
たサイドホッパー４からケーシング１の固定ホッパー３
に、所定の時期に必要な量だけ粉粒体材料を導き入れる
ようにしている。

しかして、材料投入装置は、上記のサイドホッパー４
と、クレーン等で吊り上げて該サイドホッパー４の上に
載荷される材料投入用バケット14とから構成される。材
料投入用バケット14は、第３図に示すように、その内部
に予め所定量の粉粒体材料６を充填しその上を蓋15で蓋
封しているとともに、漏斗状に形成した底部16の中央で
開口させた円形の排出口17に、該排出口17を塞ぐ円錐栓
18を昇降可能に内装してなるものである。この円錐栓18
は、下半部にバケット底部16の形状に対応する円錐面を
形成し、上半部に逆向きの円錐面を形成してなるもの
で、第３図のように最下降位置に着座した状態でその下
半部の円錐面がバケット底部16に密着し排出口17を完全
に閉塞する。そして、この円錐栓18には下端に排出口17
を通して下方に垂下される適宜長さの作動杆19が連接さ
れる。その他、第３図において、20は作動杆19の周囲に
配設したガイド部材を、21はサイドホッパー４に載荷さ
せる脚体を示す。

一方、この材料投入用バケット14を載せるサイドホッパ
ー４には、その上端面にバケット下端に設けた脚体21が
接合される円筒状の架台22を設けている。そして、この
筒状架台22の軸心部に、ホッパー４内で構築したフレー
ム23に支持させて、ロッド状の当接部材24を鉛直上方に
向けて突設させている。当接部材24は、前記バケット14
をその上に載せると、バケット底部16の排出口17から垂
下される円錐栓18の作動杆19と当接し該円錐栓18を上方
に向けて強制的に押し上げる役目を果たすもので、その
突出高はバケット14をその上の近接位置にまで吊り降ろ
したとき作動杆19の下端が当るように調節される。そし
て、筒状架台22の内部には、この当接部材24の直上位置
で可撓性に富む半円形の弾性シール膜を合体させ、バケ
ット14の載荷に連動して開成するように構成した発塵防
止蓋25、25を介設している。

次いで、ケーシング１の内部に設置されるエアシール蓋
27と、ケーシング１内に投入された粉粒体材料を地盤中
に加圧排出するための加圧エア導入装置について説明す
る。

前記材料投入口10の下方に位置するケーシング１の上部
には、第２図に示すように、その内面に粉粒体材料を案
内し開口端26aに適当な傾斜をつけた落下シュート26を
内装している。そして、このシュート26の開口蓋26aに
対向する側のケーシング１内に、一端をシュート26の下
端近傍で揺動可能に枢支したエアシール蓋27を懸吊させ
ている。このエアシール蓋27は、図示実線で示す垂下状
態でシュート26の開口端26aを開放し、上方の固定ホッ
パー３からケーシング１内の下端側へ粉粒体材料が自由
に落下できるようにするが、図示矢印のように揺動して
その上面がシュート26の下端面に当接されると開口端26
aを閉止し、大気と連通するケーシング１の基端側と気
密に遮断して先端側内部に加圧エアを導入する加圧室を
形成する役目を担う。

そして、このエアシール蓋27の閉止作動の目的を兼ね、
ケーシング１にはその内部に投入装填された粉粒体材料
を地盤中へ加圧排出し充填させる加圧エアを導入するた
めの加圧エア導入装置を付設している。この装置は、第
２図及び第５図に示すように、外部供給源から加圧エア
を導く加圧エア導入経路28と、ケーシング１内にその上
部から加圧エアを導入するエア導入ノズル29と、ケーシ
ング１の中途部乃至下端部からケーシング１内に加圧エ
アを導入するエア導入配管30と、これらノズル29又は配
管30のいずれかに前記加圧エア導入経路28の接続を切換
える切換弁31の要素からなっている。

詳述すると、まず加圧エア導入経路28は、回転駆動機２
の出力端2aに設けられている前記供給口９に、ケーシン
グ１の内外で敷設されたエアシール蓋27の外周近傍にま
で延長させる配管28a、28bを接続して構成されている。
また、この加圧エア導入経路28と切換弁31を介して連通
されるエア導入ノズル29は、ケーシング１の外部からエ
アシール蓋27の下面に向けて挿着したものである。この
エア導入ノズル29から材料充填時に加圧エアを導入する
と、加圧エアが一端エアシール蓋27の下面に噴射して該
エアシール蓋27を上方に付勢しシュート26の開口端26a
を気密に閉じると同時に、ケーシング１内に投入装填さ
れている粉粒体材料をその上面から加圧することにな
る。また同じく、加圧エア導入経路28と切換弁31を介し
て連通されるエア導入配管30は、エアシール蓋27の下面
からケーシング１の下端近傍位置まで内面に沿って上方
方向に敷設したもので、その全長に亙り加圧エアの噴出
口32を間欠的（例えば1mの間隔）に開設している。この
エア導入配管30に加圧エアを導通させると、各噴出口32
から一斉に加圧エアがケーシング１内に導入される。す
なわち、ケーシング１内に粉粒体材料が充填されている
部位から加圧エアが噴出されることになる。

さらに又、前記切換弁31はエアシール蓋27近傍でケーシ
ング１に挿着され、その挿入端が位置する上部空間での
ケーシング内圧を感知し、内圧が一定（例えば3Kgf/c
m²）以上に上昇すると、自動的に加圧エア導入経路28を
前記エア導入ノズル29から前記エア導入配管30に切換え
るように構成されている。第５図の例につき、より詳し
く説明すると、切換弁31は、エア流路Ｉとエア流路IIを
貫設したスプール34を、一端をケーシング１内に臨ませ
他端にスプリング35を介挿して、ケーシング１に挿着し
たケースボディ33の中にスライド可能に嵌装してなる。
ここにスプール34は、その一端受圧面34aから受けるケ
ーシング内圧によりスプリング35に抗し、設定圧未満で
は流路Ｉが開通してエア導入ノズル28に高圧エアを導通
させる一方、設定圧以上では流路IIを開通してエア導入
配管30に高圧エアを供給する切換動作を自動的に営むも
のとなる。なお、36は設定圧の調整ネジである。

以上に説明した装置とケーシング１とを具備する粉粒体
材料充填装置を用いた改良体造成方法の概要を図示すれ
ば、第６図の通りである。すなわち、この工法によれ
ば、サイドホッパー４に材料投入用バケット14を載荷す
ると、第４図に示すように、サイドホッパー14側の当接
部材24にバケット14側の円錐栓18の作動杆19が当接し該
円錐栓18が押し上げられて排出口17が自動的に開成さ
れ、バケット14内に充填された粉粒体材料６がその排出
口17から発塵防止蓋25、25の隙間を通りサイドホッパー
４内に落下し、さらにシュート５及び固定ホッパー３を
通してケーシング１内に連続的に投入されることになる
ため、別途材料投入準備作業や発塵対策の手間を要さ
ず、ケーシング１を地盤Ｂに回転圧入しながらその中に
粉粒体材料６を連続的に投入することができる。したが
って、第７図に示した従来工法の（ｂ）工法と（ｃ）工
法とを分別することなく、ケーシングへの削孔工程とそ
の中への材料投入工程とを並行して同時に実施すること
ができる。

また、粉粒体材料６を連続的に投入しながらケーシング
１を所定の深度にまで圧入したならば、エア導入装置の
作動をONにし、今度はケーシング１の回転引き上げを行
なうようにすれば、直ちにしかも確実に改良体（粉粒体
材料）を地盤Ｂ中に一様に充填して造成して行くことが
可能になる。すなわち、既述のエア導入装置を作動する
と、まずエア導入ノズル29から加圧エアがケーシング１
内に導入されて、加圧エアの噴射を下面に受けるエアシ
ール蓋27が図５の二点鎖線のように落下シュート26の開
口端26aを閉じ、同時にケーシング１内に既に投入装填
されている粉粒体材料６を上面から加圧して、これを下
端開口部から加圧排出する作用を営むことになる。そし
て、下端開口部の羽根を押し拡げるための圧力が十分に
伝わらなかったり、ケーシング１内で材料がブリッジす
る架橋現象を生じても、この装置では、これをケーシン
グ内圧の上昇として感知する切換弁31が加圧エアの供給
を自動的にエア導入配管30に切換えることで即座に解消
することができる。つまり、ケーシング１で粉粒体材料
６が装填されている中途部乃至下端部で開口する噴出口
32から加圧エアを導入すると、その背圧により材料ブリ
ッジが瞬時に崩壊される作用が期待できるからである。
なお、エア導入ノズル29からの加圧エアの導入が停止し
てもケーシング１に内圧が立っている限り、もとよりエ
アシール蓋27が開成するおそれはない。また、ケーシン
グ１の上部空間で内圧が低下すれば、勿論エア導入ノズ
ル29への加圧エアの供給が再開されることになる。

このように、本発明に係る粉粒体材料充填装置の材料投
入装置にエア導入装置を併用することで、ケーシング１
を地盤Ｂ中に回転圧入しながら粉粒体材料を連続的に投
入でき、この削孔工程の終了後はロスタイムなく直ちに
材料充填工程を連続的に実施することができて、施工時
間を短縮と作業能率の改善が図れるものとなる。

［発明の効果］ 本発明によると中空ケーシングの中にその回転圧入下で
粉粒体材料を連続的に投入するものであるから、今まで
別々に施工していたケーシングの削孔工程と該ケーシン
グ中への材料投入工程とを同時に行なうことができて、
施工時間と作業能率の改善に奏効する。

その上、面倒な準備作業を省き、材料投入用バケットサ
イドホッパーに載荷するだけの操作によりケーシングへ
の材料投入を円滑、簡便に実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す。第１図は要
部正面図であり、第２図は同縦断面図である。第３図は
材料投入装置を分離して示す断面図であり、第４図は同
載荷状態での断面図である。第５図はエア導入装置を示
す要部の断面図である。第６図は同実施例における造成
工法の概要を示す説明図である。第７図（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）は従来の改良体造成方法の施
工例を示す各工程説明図である。 １…ケーシング、２…回転駆動機、３…ホッパー ４…サイドホッパー、５…シュート、６…粉粒体材料 14…バケット、16…底部、17…排出口 18…円錐栓、19…作動杆、24…当接部材 27…エアシール蓋、28…加圧エア導入経路、29…エア導
入ノズル 30…エア導入配管、31…切換弁、32…噴出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転しながら地盤に圧入されるケーシング
   と、そのケーシングを地盤に圧入しながらその内部に粉
   粒体材料を連続的に投入する材料投入装置とを備えてな
   り、ケーシング内部の粉粒体材料を下端から地盤中に加
   圧排出して充填する粉粒体材料充填装置であって、 前記材料投入装置が、ケーシング内に粉粒体材料を導く
   サイドホッパーと、このサイドホッパーの上に載荷され
   て内部に充填した粉粒体材料を漏斗状の底部に開口させ
   た排出口から該サイドホッパーに落下投入する材料投入
   用バケットとを具備し、前記材料投入用バケットの排出
   口に、該排出口を塞ぐ円錐栓を昇降可能に内装し、かつ
   この円錐栓に連接した作動杆をその排出口から下方に垂
   下させる一方、前記サイドホッパーに、バケット載荷状
   態で前記円錐栓の作動杆と当接し該円錐栓を上方に押し
   上げる当接部材を突設してなることを特徴とする粉粒体
   材料充填装置。