JPH0699901B2 - グラベル杭造成工法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、軟弱地盤を改良する工法及びその装置に関
し、特に本発明は、スクリュー付き回転ケーシングと、
重錘式砂面検知を容易に可能とするために回転ケーシン
グ内に挿入配備されている回転しないケーシング（固定
ケーシング）とを使用して、回転ケーシングを地盤中に
所要深さまで貫入し、そのあと回転ケーシングを引き抜
きながら、固定ケーシング内に供給された砂、砂利など
のグラベルをその下端から排出しつつ地盤中にグラベル
杭（砂、砂利などの柱状体）を造成する工法及び装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、ケーシング貫入工程においては回転ケーシングを
そのスクリューの進み方向に従って正転させながら地盤
中に貫入してゆくが、ケーシング引き抜き工程において
は回転ケーシングを逆転させながら引き抜きを行ってい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにケーシング引き抜き工程において回転ケー
シングを逆転させながら引き抜くと、掘削された地盤土
が埋め戻されて、その埋め戻された土が杭造成中のグラ
ベルに混入してしまい、良質の、つまり強度で排水性の
良いグラベル杭が得られなかった。このため、回転ケー
シングを貫入時と同じく正転させたり、あるいは静止の
状態で引き抜こうとする場合には、この回転ケーシング
に作用する地盤抵抗が大きくなって、ウインチによる懸
吊用ワイヤーの巻き上げ操作だけではケーシングの引き
抜きが困難で、作業性が悪かった。

本発明は、このような問題点を解決しうるグラベル杭造
成工法及び装置を提供するとこを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するための本発明の請求項１に係るグ
ラベル杭造成工法は、機枠１の下部に回転可能に垂下連
設されたスクリュー２付き回転ケーシング３と、この回
転ケーシング３内に挿入されていて、機枠１との間に介
設された流体圧シリンダ10によって回転ケーシング３下
端から突出した状態で所要ストロークＳ上下動する固定
ケーシング８とを備え、上記回転ケーシング３を正転さ
せて地盤中に所要深さまで貫入したあと、ケーシング引
き抜き工程において回転ケーシング３を正転または静止
させた状態で固定ケーシング８を上下動させて該固定ケ
ーシング８より排出されるグラベルを圧密しつつ、その
下動時に固定ケーシング８が受けるグラベルからの反力
を利用して回転ケーシング３を引き抜くようにしたもの
である。

請求項２に係るグラベル杭造成装置は、機枠１の下部に
回転可能に垂下連設されたスクリュー２付き回転ケーシ
ング３と、この回転ケーシング３内に挿入されていて、
機枠１との間に介設された固定ケーシング上下駆動用の
流体圧シリンダ10によって回転ケーシング３下端から突
出した状態で所要ストロークＳ上下動する固定ケーシン
グ８と、この固定ケーシング８の上部に一体連設された
グラベル供給用のホッパー９と、機枠１に配備された回
転ケーシング駆動用モータ４と、からなるものである。

また、請求項３に係るグラベル杭造成装置は、機枠１の
下部に回転可能に垂下連設されていて、外周面にスクリ
ュー２を有し、かつその下端周縁に複数のビット７が取
付けられている回転ケーシング３と、この回転ケーシン
グ３内に挿入されていて、機枠１との間に介設された固
定ケーシング上下駆動用の流体圧シリンダ10によって回
転ケーシング３下端から突出した状態で所要ストローク
Ｓ上下動する固定ケーシング８と、この固定ケーシング
８の上部に一体連設されたグラベル供給用のホッパー９
と、機枠１に配備された回転ケーシング駆動用モータ10
と、固定ケーシング８内に挿入された支持杆14の下端部
にバイブレータ15を介して取付けられた底板16と、固定
ケーシング８の内部上方に設置されていて、ケーシング
貫入時には上記支持杆14を介して上記底板16を、固定ケ
ーシング８の下端開口部を閉塞する位置に保持せしめ、
引き抜き時には支持杆を下動して底板を固定ケーシング
８下端より所要長さ下方へ突出せしめるための支持杆駆
動用流体圧シリンダ17と、からなるものである。

（作用） 請求項１に係るグラベル杭造成工法によると、ケーシン
グ貫入時には、回転ケーシング３を正転させて地盤中所
定深さまで貫入する。このあと、ケーシング引き抜き工
程において、回転ケーシング３を貫入時と同じく正転さ
せるか、または静止させたまま、流体圧シリンダ10の収
縮作動により固定ケーシング８を、回転ケーシング３下
端から突出させた状態で所要ストロークＳ間上下動させ
ることにより、固定ケーシング８から排出させてくるグ
ラベルが固定ケーシング８の下端によって突き固められ
ながら圧密される。

この圧密中において、流体圧シリンダ10の収縮作動によ
り固定ケーシング８の下端がその上下動ストロークＳの
上限位置から下限位置に向かって移動する際に固定ケー
シング８が、圧密されるグラベルによって反力を受ける
と、この固定ケーシング８の下動が停止する。そうする
と、それまでピストン10a側（またはシリンダチューブ
側）が静止しシリンダチューブ側（またはピストン10a
側）が下向きに移動していた流体圧シリンダ10は、逆に
シリンダチューブ側（またはピストン10a側）が静止し
ピストン10a側（またはシリンダチューブ側）が上向き
に移動することになり、それによって固定ケーシング８
の下動が停止した時点から回転ケーシング３は上記スト
ロークＳの残りのストローク分だけ押し上げられる。

尚、流体圧シリンダ10は機枠１と固定ケーシング８との
間に介設されるが、実施例に示すように、シリンダ10の
ピストン10aが機枠１側に連結され且つシリンダチュー
ブ側が固定ケーシング８に連結される場合には、このシ
リンダ10の収縮作動により固定ケーシング８が下動する
とき、ピストン10aが静止しシリンダチューブ側が下向
きに移動する。また、ピストン10が固定ケーシング８に
連結され且つシリンダチューブ側が機枠１側に連結され
る場合には、このシリンダ10の収縮作動により固定ケー
シング８が下動するとき、シリンダチューブ側が静止し
ピストン10aが下向きに移動することになる。

上記のようなグラベルからの反力による回転ケーシング
３の押し上げ作用が、上下往復動する固定ケーシング８
の下動時ごとに働き、このため回転ケーシング３を、静
止状態でも、あるいは貫入時と同じ正転状態でも容易に
引き抜きを行なうことができる。

請求項２に係るグラベル杭造成装置は、請求項１の工法
を実施するための装置であり、この装置の使用によっ
て、上述した工法による作用と同様の作用を働かせるこ
とができる。

また、請求項３に係るグラベル杭造成装置によると、ケ
ーシング引き抜き時に、回転ケーシング３を静止または
正転させた状態で、流体圧シリンダ10を伸縮作動して固
定ケーシング８を上下に往復動させ、また支持杆駆動用
流体圧シリンダ17を伸長作動して支持杆14を介しバイブ
ロフロット15及び底板16を固定ケーシング８下端から下
方へ突き出した位置に保持させ、同時にまたこのバイブ
ロフロット15を振動させる。この場合、固定ケーシング
８が流体圧シリンダ10の収縮作動により回転ケーシング
３下端から突出した状態でストロークＳを上下往復する
と、これに従って底板16も固定ケーシング８の下方に突
き出た状態で同じストロークＳを上下動し、それにより
固定ケーシング８から排出されてくるグラベルが突き固
められながら圧密される。

この圧密中において、固定ケーシング８の下端及び底板
16が、それらのストロークＳの上限位置から下限位置へ
向かって移動する際に圧密されるグラベルによって反力
を受けると、これら固定ケーシング８及び底板16の下動
が停止し、それらの下動が停止した時点から回転ケーシ
ング３は上記ストロークの残り分の長さだけ上方へ押し
上げられ、このような押し上げ作用が固定ケーシング８
及び底板16の下動時ごとに働き、回転ケーシング３の引
き抜きが容易となる。

またこのケーシング引き抜き時には、固定ケーシング８
から押出されるグラベルが、固定ケーシング８及び底板
16のそれぞれの上下動による締め固め作用ならびにバイ
ブロフロット14による振動作用を受けて、十二分に圧密
され、強固なグラベル杭を形成することができる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明に使用するグラベル杭造成装置を示して
おり、この図において１はクローラクレーン等に立設さ
れたリーダ（図示省略）に昇降自在に吊支される機枠
で、この機枠１の下部には、外周面にスクリュー２を螺
設した回転ケーシング３が回転自在に垂下装備され、こ
の回転ケーシング３は、回転ケーシング駆動用モータ4,
4の出力軸に固定してあるギヤ5,5が該回転ケーシング３
の上端部に固装されたギヤ６と噛み合ってこれを回転す
ることにより、駆動されるようになっており、またこの
回転ケーシング３の下端周縁には掘削用ビット７が２〜
４個取付けられている。８は回転ケーシング３内に嵌挿
された固定ケーシングで、その上端にグラベル供給用ホ
ッパー９が一体に連設されており、そしてこの固定ケー
シング８は、機枠１との間に介設された固定ケーシング
上下駆動用の流体圧シリンダ10,10によって、第１図の
仮想線で示すように回転ケーシング３下端から突出した
状態で所要ストロークＳ上下動するようになっている。
尚、各流体圧シリンダ10は油圧シリンダからなり、そし
てピストンロッド10aが機枠１に取付けられ、シリンダ
チューブ側がブラケット24を介して固定ケーシング８側
に取付けられている。また、第１図では各流体圧シリン
ダ10と回転ケーシング駆動用モータ４とが重なって図示
されているが、実際には両者は固定ケーシング８の囲り
で互いに90°の間隔をおいて配設されているものとす
る。

上記グラベル供給用ホッパー９のシュート9aと固定ケー
シング８との間には、固定ケーシング８一本分の容量の
グラベルを十分に収容しうる大径円筒状の中継タンク11
が介設されており、また上記シュート9a内には、該シュ
ート9aの入口開口部を開閉する開閉弁12が設けられ、更
に中継タンク11内に圧力エアを供給する手段であると同
時にその噴射エア圧により開閉弁12を押動して閉弁せし
めるエア供給ノズル13が設けられている。尚、開閉弁12
は常時は自重によってシュート9aの入口開口部を全開す
る位置に保持されている。

上記中継タンク11内部から固定ケーシング８内部に亘っ
て中空状の支持杆14が垂下挿入され、この支持杆14の下
端部にはバイブロフロット15が装備され、このバイブロ
フロット15の下端には、鉄板によって固定ケーシング８
の外径とほぼ同一外径を有する円板状に形成された底板
16が固着されている。また支持杆14の上端部は例えば油
圧シリンダからなる支持杆駆動用の流体圧シリンダ17の
ピストンロッド17aに連結され、この流体圧シリンダ17
は中継タンク11の上端部に取着されたブラケット18に取
付け固定されている。この流体圧シリンダ17は、ケーシ
ング貫入時には、ピストンロッド17aが収縮状態にあっ
て支持杆14を介しバイブロフロット15下端部の底板16を
固定ケーシング８の下端に引きつけ、第１図の実線図示
のように固定ケーシング８の下端開口部を閉塞し、また
ケーシング引き抜き時にはピストンロッド17aが下降伸
長して、底板16をバイブロフロット15と共に固定ケーシ
ング８下端から第１図の仮想線図示のような位置へ所要
長さＴ突出させて、その位置に保持するようになってい
る。尚、上記ブラケット18はシュート9a側からのグラベ
ルが中継タンク11側へ自由に流通落下しうる構造となっ
ている。また、流体圧シリンダ17及びこれに連結されて
いる支持杆14の上端部側は上記ブラケット18に吊持され
た保護管19で保護されている。尚、20は支持杆14を摺動
可能に支持案内するガイド部材で、固定ケーシング８内
側面に取付けてあり、グラベルやエアの流通が可能とな
っている。上記バイブロフロット15は第２図に示すよう
に、支持杆14より十分径大の円筒状フロット本体21内
に、電動機22を配備すると共に、この電動機22の出力軸
に連結させた偏心軸体23を軸架させてなるもので、電動
機22の回転による偏心軸体23の偏心回転によってフロッ
ト本体21に横方向の振動を生ぜしめるようになってい
る。電動機22用のキャップタイヤ23は支持杆14の中空部
を通り上垂されて該支持杆14の上端部で保護管19内部に
抜け出、そこから適宜外部に延出されている。このバイ
ブロフロット15は、ケーシング引き抜き時は第１図の仮
想線で示されるように底板16と共に固定ケーシング８の
下端から下方に突出して固定ケーシング８から抜け出た
位置において、固定ケーシング８下端から押出されるグ
ラベルを振動によって締め固めるようになる。また、ケ
ーシング貫入にあたって流体圧シリンダ17を収縮作動さ
せることにより、このバイブロフロット15は第１図の実
線図示のように固定ケーシング８内に収まり、またこの
バイブロフロット15は下端部の底板16が固定ケーシング
８の下端開口部を閉塞し、土砂の内部侵入ならびに固定
ケーシング８に充填されているグラベルの、該ケーシン
グ８下端からの洩出を防止する。

次に、上述したような構成の装置を使用して軟弱地盤Ｗ
中にグラベル杭を造成する方法を第１図及び第３図Ａ〜
Ｅに従って説明する。

グラベル杭造成作業の開始にあたっては第３図Ａで示さ
れるように開閉弁12は開いており、バイブロフロット15
は固定ケーシング８内に引っ込み、底板16がこの固定ケ
ーシング８の下端開口部を閉塞した状態にあり、そして
このような状態下においてグラベルＧがグラベル供給ホ
ッパー９より投入されて固定ケーシング８及び中継タン
ク10に充満される。このときの中継タンク10内のグラベ
ルＧのレベルは第１図中L₁で示され、このL₁からその下
方のL₀までの間のグラベルＧの容量が地盤Ｗ中に造成さ
れるグラベル杭一本分の量に相当するものとする。

こうしてグラベルＧを充満した状態から、リーダ頂部よ
り機枠１を吊支している懸吊用ワイヤー（図示せず）を
繰り出しながら、回転ケーシング３を正転させつつ第３
図Ｂのように地盤Ｗ中に貫入してゆく。回転ケーシング
３が所定の深さに達したら、その回転を停止し、そして
エア供給ノズル13より圧力エアの供給を開始し、このと
きノズル13からの噴射エア圧力により開閉弁12を閉鎖位
置に作動させ、それによって中継タンク11内の上部空間
のエア圧を上昇させる。こうして高まったエア圧により
中継タンク11内のグラベルＧを加圧しつつ、第３図Ｃの
ように、回転ケーシング３を回転させず静止させたま
ま、また貫入時と同じく正転させた状態で前記懸吊用ワ
イヤーを巻き上げながらケーシング引き抜きを開始する
と共に、流体圧シリンダ10,10を伸縮作動して固定ケー
シング８を上下に往復動させ、また流体圧シリンダ17を
伸長作動して支持杆14を介しバイブロフロット15及び底
板16を固定ケーシング８下端から下方へ突き出した位置
に保持させ、同時にまたこのバイブロフロット15を振動
させる。この場合、固定ケーシング８が流体圧シリンダ
10,10の伸縮作動により第１図の仮想線図示のように回
転ケーシング３下端から突出した状態でストロークＳを
上下往復すると、これに従って底板16も同図の仮想線図
示のように固定ケーシング８の下方に突き出た状態で同
じストロークＳを上下動し、それにより固定ケーシング
８から排出されてくるグラベルＧが突き固められながら
圧密されることになるが、この圧密中において固定ケー
シング８の下端及び底板16がそれらのストロークＳの上
限位置から下限位置へ向かって移動する際に固定ケーシ
ング８及び底板16が、圧密されるグラベルＧによって反
力を受けると、これら固定ケーシング８及び底板16の下
動が停止し、そうするとそれまでピストンが静止しシリ
ンダチューブ側が下向きに移動していた各流体圧シリン
ダ10は逆にシリンダチューブ側が静止しピストンが上向
きに移動することになり、それによって固定ケーシング
８及び底板16の下動が停止した時点から回転ケーシング
３は上記ストロークの残り分の長さだけ上方へ押し上げ
られる。このようなグラベルからの反力による回転ケー
シング３の押し上げ作用が、固定ケーシング８及び底板
16の下動時ごとに働き、このため回転ケーシング３が静
止状態または正転状態でも容易に引き抜きを行うことが
でき、前記懸吊用ワイヤーは単に巻き上げるだけの操作
でよい。

上記のような回転ケーシング３の引き抜き動作に伴って
固定ケーシング８の下端から加圧されたグラベルＧが排
出されて地盤Ｗ中にグラベル杭Ｐが造成されてゆく。こ
の場合、押出されたグラベルＧは固定ケーシング８及び
底板16のそれぞれの上下動による締め固め作用ならびに
バイブロフロット14による振動作用を受けるため十二分
に圧密された非常に強固なグラベル杭Ｐが形成されるこ
とになり、しかもケーシング引き抜きの際に回転ケーシ
ング３が静止または正転状態にあるため地盤土がグラベ
ルに混入されず、良質のグラベル杭Ｐが得られる。また
第３図Ｃを参照して明らかなようにグラベルＧが固定ケ
ーシング８から地盤Ｗ中に排出されるに従って中継タン
ク11のグラベルＧのレベルが下がる。そして、第３図Ｄ
のように回転ケーシング３を地上に引き上げてしまうこ
とにより、固定ケーシング８の一本分の容量、すなわち
中継タンク11内のレベルL₁，L₀（第１図参照）間の容量
に相当する量のグラベル杭Ｐが造成される。回転ケーシ
ング３が地上に引き上げられてしまう頃に圧力エアの供
給を停止すると共に、支持杆14を引き上げて底板16で固
定ケーシング８の下端開口部を閉塞し、グラベルＧの流
出を防ぐ。

このようにして一つ目のグラベル杭Ｐの造成を終えた
ら、装置を別の箇所へ移動し、そこで再び上述の一連の
作業を行って二つ目のグラベル杭を造成してゆくわけで
あるが、この別の箇所における造成作業においては第３
図Ｅに示すように固定ケーシング８内に未だグラベル杭
一本分のグラベルが詰められているため、特にグラベル
の供給を行うことなく造成作業を連結して行うことがで
きる。したがってグラベルの供給は三つ目のグラベル杭
の造成に入るまでの間に適宜行えばよい。

この実施例では、下端に底蓋（シュー）をもたない回転
ケーシングを用い、また固定ケーシング内に支持杆を挿
入してその下端部にバイブレータを介して底板を取付
け、支持杆を引き上げるためにより底板で固定ケーシン
グの下端開口部を閉塞するようにしているが、下端に底
蓋が開閉自在に装着してある回転ケーシングを用いるこ
ともでき、その場合には支持杆下端の底板を省略すれば
よい。また、この実施例に例示した中継タンクはそう略
できるものであって、必要に応じて使用すればよい。

（発明の効果） 請求項１に係るグラベル杭造成工法によれば、ケーシン
グ引き抜き工程において、固定ケーシングを回転ケーシ
ング下端から突出させた状態で所要ストローク上下動さ
せて、固定ケーシングから排出されるグラベルを圧密し
つつ、その下動時に固定ケーシングが受けるグラベルか
らの反力を利用して回転ケーシングに押し上げ力を作用
させるようにしているので、回転ケーシングを貫入時と
同じ正転状態または静止状態としても、回転ケーシング
は地盤抵抗に抗して押し上げられ、引き抜き作業が容易
に可能となり、作業性が良好となり、また固定ケーシン
グの上下往復動によるグラベルの締め固め作用によっ
て、十分に圧密された強固なグラベル杭を造成すること
ができる。

請求項２に係るグラベル杭造成装置によれば、この装置
を使用することによって、請求項１に係る工法を容易に
実施することができる。

また、請求項３に係るグラベル杭造成装置は、固定ケー
シング内に支持杆を挿入してその下端部にバイブレータ
を介して底板を取付けると共に、支持杆上端部を、固定
ケーシングの内部上方に設置した支持杆駆動用流体圧シ
リンダに連結してなるものであって、ケーシング引き抜
き時に底板を固定ケーシング下端の下方にてこの固定ケ
ーシングと共に上下往復動させ、なお且つバイブレータ
を振動させるようにすることによって、十二分に圧密さ
れたきわめて堅固なグラベル杭を造成でき、しかもグラ
ベルからの反力を固定ケーシングと底板の両方で受けさ
せることができるため、グラベルの反力をより有効に利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すグラベル杭造成装置の縦
断面図、第２図はバイブロフロットの拡大縦断面図、第
３図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明装置によるグラベル杭造成
の施工工程を示す説明図である。 １…機枠、３…回転ケーシング、４…回転ケーシング駆
動用モータ、８…固定ケーシング、９…グラベル供給用
ホッパー、10…固定ケーシング上下駆動用の流体圧シリ
ンダ、11…中継タンク、12…開閉弁、13…エア供給ノズ
ル、14…支持杆、15…バイブロフロット（バイブレー
タ）、16…底板、17…支持杆駆動用の流体圧シリンダ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機枠の下部に回転可能に垂下連設されたス
   クリュー付き回転ケーシングと、この回転ケーシング内
   に挿入されていて、機枠との間に介設された流体圧シリ
   ンダによって回転ケーシング下端から突出した状態で所
   要ストローク上下動する固定ケーシングとを備え、上記
   回転ケーシングを正転させて地盤中に所要深さまで貫入
   したあと、ケーシング引き抜き工程において回転ケーシ
   ングを正転または静止させた状態で固定ケーシングを上
   下動させて該固定ケーシングより排出されるグラベルを
   圧密しつつ、その下動時に固定ケーシングが受けるグラ
   ベルからの反力を利用して回転ケーシングを引き抜くこ
   とを特徴とするグラベル杭造成工法。
2. 【請求項２】機枠の下部に回転可能に垂下連設されたス
   クリュー付き回転ケーシングと、この回転ケーシング内
   に挿入されていて、機枠との間に介設された固定ケーシ
   ング上下駆動用の流体圧シリンダによって回転ケーシン
   グ下端から突出した状態で所要ストローク上下動する固
   定ケーシングと、この固定ケーシングの上部に一体連設
   されたグラベル供給用のホッパーと、機枠に配備された
   回転ケーシング駆動用モータと、からなるグラベル杭造
   成装置。
3. 【請求項３】機枠の下部に回転可能に垂下連設されてい
   て、外周面にスクリューを有し、かつその下端周縁に複
   数のビットが取付けられている回転ケーシングと、この
   回転ケーシング内に挿入されていて、機枠との間に介設
   された固定ケーシング上下駆動用の流体圧シリンダによ
   って回転ケーシング下端から突出した状態で所要ストロ
   ーク上下動する固定ケーシングと、この固定ケーシング
   の上部に一体連設されたグラベル供給用のホッパーと、
   機枠に配備された回転ケーシング駆動用モータと、固定
   ケーシング内に挿入された支持杆の下端部にバイブレー
   タを介して取付けられた底板と、固定ケーシングの内部
   上方に設置されていて、ケーシング貫入時には上記支持
   杆を介して上記底板を、固定ケーシングの下端開口部を
   閉塞する位置に保持せしめ、引き抜き時には支持杆を下
   動して底板を固定ケーシング下端より所要長さ下方へ突
   出せしめるための支持杆駆動用流体圧シリンダと、から
   なるグラベル杭造成装置。