JPH1030225A - 杭施工方法および施工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 深度の深い地盤の改良を、乾式工法により安
い施工コストで能率よく行う。 【解決手段】 先端に開閉可能な先端蓋４を有し内部に
攪拌翼９を有するチューブ状のケーシング３を地中に圧
入する。ケーシング３内に上部から固化剤１３を投入す
る。圧入されたケーシング３を若干引き上げて先端蓋４
を開く。この後、ケーシング３を引き上げながら攪拌翼
９でケーシング３内の侵入土および固化剤１３を掻き落
とす。これにより、ケーシング３内の固化剤１３を地中
に柱状に残す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、乾式の地盤改良
材を使用して軟弱地盤を安定強化させる杭施工方法およ
び杭施工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟弱地盤を科学的に安定強化させる地盤
改良工法として、軟弱地盤に地盤改良材を混合攪拌する
工法があり、各種の土木建築工事に多数採用されてい
る。一般的に、前記工法は、土と混合攪拌する地盤改良
材の形態によって、大きく分けて乾式改良工法と湿式改
良工法とに二分される。そのうち乾式改良工法は、地盤
改良材を粉体または粒体のまま使用する工法であり、粉
体や粒体の性質から主として定盤改良等の深度の浅い地
盤の改良に使用されている。一方、湿式改良工法は、地
盤改良材を液体に溶いて使用する工法であり、ミルク注
入によって地中に地盤改良材を柱状に固化させる地盤改
良はこの工法によって行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、深度の深い地
盤の改良に使用される前記湿式改良工法では、ミルク注
入作業のために、プラント・発電機・水槽・水道等の各
種設備を設置しなければならないので、広い現場スペー
スを要するばかりか、運搬費、維持費、作業員数の増大
を招き施工コストが増加し、施工能率も悪いという問題
点があった。

【０００４】この発明は、このような課題を解消し、深
度の深い地盤の改良を、乾式工法により安い施工コスト
で能率良く行うことのできる杭施工方法および杭施工装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の杭施工方法
は、先端に開閉可能な先端蓋を有し内部に攪拌翼を有す
るチューブ状のケーシングを地中に圧入する過程と、前
記ケーシング内に上部から固化剤を投入する過程と、圧
入されたケーシングを若干引き上げて前記先端蓋を開く
過程と、前記ケーシングを引き上げながら前記攪拌翼で
前記固化剤を攪拌する過程とを含む方法である。固化剤
には例えば粉体または粒体の地盤改良剤等が用いられ
る。この方法によれば、地中に圧入したケーシング内に
上部から投入した固化剤が、ケーシングを地中から引き
上げる過程で地中に柱状に残る。このとき、ケーシング
を若干引き上げてから先端蓋を開くので、引き上げに伴
って空間となった部分で先端蓋を開けることになり、開
き動作が容易に行える。また、ケーシング内の固化剤や
ケーシング内への侵入土は、前記攪拌によって確実にケ
ーシングから排出され、地中に隙間無く残る。この後、
固化剤が硬化することで、杭が地中に形成される。

【０００６】この発明の杭施工装置は、上端付近に固化
剤投入口を有する縦向きのチューブ状のケーシングと、
このケーシングの下端に開閉可能に設けられた先端蓋と
を備える。ケーシング内には蓋開閉ロッドを挿通し、こ
の蓋開閉ロッドを介して前記先端蓋を開閉させる蓋開閉
機構をケーシングの上端に設ける。また、下部に攪拌翼
を有するシェイクロッドを前記ケーシング内に上下動可
能に設け、シェイクロッドを上下動させるシェイクロッ
ド作動機構を前記ケーシングの上端に設ける。この杭施
工装置は、回転圧入機を備えた杭打機に前記ケーシング
を連結して使用され、この発明の前記杭施工方法で地中
に杭を効率良く成柱させることができる。この場合に、
ケーシングを地中に圧入した状態で、地表近くに位置す
る固化剤投入口からケーシング内に固化剤を容易に投入
でき、ケーシングを地中から引き上げるときは、蓋開閉
機構により蓋開閉ロッドを介して先端蓋を開くことによ
り簡単に固化剤を地中に残すことができる。また、ケー
シングの引上げ途中で、シェイクロッド作動機構で攪拌
翼を上下動させることにより、ケーシング内に残る固化
剤を効果的に掻き落とすことができる。前記蓋開閉機構
およびシェイクロッド作動機構は、前記ケーシングを圧
入および回転させる回転圧入機の回転動作を、蓋開閉ロ
ッドおよびシェイクロッドの上下動作に変換するものと
することが好ましい。回転圧入機を有する杭打機は広く
一般に使用されており、このような杭打機の回転機能を
利用することにより、この杭施工装置を、それ自体は駆
動源を備えない簡単な構成のものとできる。前記先端蓋
は、二つ割りの円錐状に形成して外周に螺旋状のひれ部
を有するものとすることが好ましい。これにより、圧入
力のみでは圧入不可の場合にも、回転力を与えることで
ねじ込み効果が得られ、容易に圧入することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１〜図
３と共に説明する。この杭施工装置１は、図２に示すよ
うに、縦向きチューブ状のケーシング３に各付属部品を
設けたものであり、図３のように杭打機１０１の回転圧
入機１０５に上端を着脱自在に連結して使用される。杭
打機１０１は、走行機体１０２に起倒調整装置１０３を
介してリーダ１０４を起立角度調整可能に設け、リーダ
１０４に回転圧入機１０５を昇降可能に設置したもので
ある。走行機体１０２の後部にはアウトリガー１０６が
設けられている。回転圧入機１０５は、下部のベアリン
グケース１０６から下方に突出する回転継手１０７を有
し、回転継手１０７を内蔵または付設の回転駆動源（図
示せず）で回転駆動可能としてある。杭施工装置１のケ
ーシング３は、この回転継手１０７に上端が着脱可能に
連結される。

【０００８】図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、杭施工
装置１は、ケーシング３の上端付近に固化剤投入口２を
有し、下端に開閉可能な先端蓋４を有する。ケーシング
３の内部には２本の蓋開閉ロッド６と、攪拌翼９を下端
に有するシェイクロッド１０とが設けられ、上端に蓋開
閉機構５と、シェイクロッド作動機構１１とが設けられ
ている。ケーシング３の側面には、他に複数の固化剤投
入口２Ａが設けられ、ケーシング３を地盤に貫入させる
深さ等に応じて、任意高さ位置の固化剤投入口２，２Ａ
が使い分けられる。通常は、上端の固化剤投入口２を使
用し、他の固化剤投入口２Ａは着脱可能な蓋板で閉じて
おく。先端蓋４は、二つ割りとした先端蓋分割体４ａ，
４ａからなり、円錐状に形成されて、その外周に螺旋状
のひれ部４ｂが設けられている。各先端蓋分割体４ａ
は、その基端でケーシング３の下端に支軸７回りに開閉
回動自在に支持される。各先端蓋分割体４ａの内部に
は、内側に向けてそれぞれリンク片８が突設され、これ
ら各リンク片８に前記２本の蓋開閉ロッド６がそれぞれ
連結される。これら蓋開閉ロッド６は、シェイクロッド
１０の両側に対称に配置され、シェイクロッド１０はケ
ーシング３の中心に配置される。

【０００９】蓋開閉機構５は、ケーシング３に昇降自在
に設置したスライダ５ａに、起倒回動自在なＬ形アーム
５ｂを連結し、前記スライド５ａを、スライダフォーク
５ｃを介して蓋開閉ロッド６の上端に連結したものであ
る。蓋開閉ロッド６は、復帰ばね５ｄにより、上昇方
向、つまり蓋閉方向に付勢しておく。杭打機１０１の回
転圧入機１０５には、その非回転のベアリングケース１
０６の側面および下面に、下向きの油圧式のシリンダ装
置１０９とカムプレート１１０とを、各々蓋開閉機構５
およびシェイクロッド作動機構１１に対応させて設けて
おく。前記Ｌ形アーム５ｂは、前記シリンダ装置１０９
のピストンロッド１０９ａを突出させた状態で、ケーシ
ング３の逆方向回転に伴い、上端がピストンロッド１０
９ａに係合可能なように設けられている。シェイクロッ
ド作動機構１１は、シェイクロッド１０の上端に連結し
たカムフォロア１１ａを、ケーシング３の回転に伴い、
回転圧入機１０５のカムプレート１１０に倣って昇降自
在としたものである。なお、蓋開閉機構５およびシェイ
クロッド作動機構１１には、誤動作や異常な力が働いた
ときに作動する安全装置として、先端蓋開閉ロックリミ
ッタ１２およびシェイクロッドリミッタ（図示せず）を
設けておく。

【００１０】この杭施工装置１を用いた杭施工方法の手
順を図１と共に説明する。まず、リーダー１０４（図
３）を操作してケーシング３を垂直とし、その下端を地
面Ｇの杭施工すべき杭芯位置へ合わせる（図１
（Ａ））。ケーシング３の先端蓋４は閉じ状態としてお
く。この状態で、杭打機１の回転圧入機１０５を駆動
し、ケーシング３を土中に圧入する。圧入力のみでは圧
入不可の場合は、回転を与えながら圧入する。このと
き、外周に螺旋状のひれ部４ｂを有する円錐状の先端蓋
４がドリルとして作用し、圧入が容易になる。ケーシン
グ３の下端が所定の深度まで達すると、地表近くまで下
がったケーシング３の固化剤投入口２からケーシング３
内に規定量の固化剤１３を投入する（図１（Ｂ））。

【００１１】固化剤１３の投入完了後、回転圧入機１０
５の駆動でケーシング３を所定量（たとえば０．８ｍ）
引き上げる（図１（Ｃ））。この引き上げ後、回転圧入
機１０５に設けられた流体圧シリンダ１０９を突出さ
せ、回転圧入機１０５を圧入時と逆方向に回転させるこ
とにより、Ｌ形アーム５ｂが流体圧シリンダ１０９のピ
ストンロッド１０９ａに当たり、スライダ５ａが押し下
げられ、スライダフォーク５ｃ、および蓋開閉ロッド６
を介して先端蓋４を押し開ける（図１（Ｄ））。先端蓋
４は、ケーシング３の引き上げによって生じた空間内で
開けられるので、大きな抵抗を伴わずに開けられる。こ
の先端蓋４の開き状態で、蓋開閉ロッド６は、先端蓋開
閉ロックリミッタ１２にロックされる。

【００１２】ケーシング３を逆転しながら引き上げて行
くと、カムプレート１１０のカム面でシェイクロッド作
動機構１１のカムフォロア１１ａが上下動し、シェイク
ロッドアーム１１ｂを介してシェイクロッド１０が上下
動させられる。これにより、攪拌翼９が上下動してケー
シング３内の侵入土と固化剤を下方へ掻き落とす（図１
（１Ｅ））。ケーシング３が地中から完全に引き抜ける
と、シリンダ装置１０９のロッド１０９ａを突出させて
ケーシング３を正転させることにより、スライダフォー
ク５ｃにより蓋ロックリミッタ１２が開放され、蓋閉じ
付勢ばね５ｄの付勢力で先端蓋４が閉じられる（図１
（１Ｆ））。このようにして、固化剤１３からなる杭１
４を地中に成柱させることができ、固化剤１３が硬化す
ることで杭が完成する。

【００１３】この杭施工方法によると、プラント・発電
機・水槽・水道等の設備を用意することなく、固化剤１
３からなる杭１４を地中に成柱させるので、余裕のある
現場スペースで乾式工法によって深度も深い地盤の改良
を安い施工コストで能率良く行うことができ、作業員数
も削減できる。また、ケーシング３内の固化剤を攪拌翼
９で掻き落とすので、地中に隙間なく固化剤を柱状に充
填することができる。固化剤の投入は、ケーシング３の
圧入に伴って地表近くまで下降した固化剤投入口２から
行うので、投入装置を杭打機１０１やケーシング３に設
置する必要がなく、杭打機１０１および施工装置１の構
成が簡単で済む。また、ケーシング３を若干引き上げて
からその先端蓋４を開くので、開き動作が行い易い。

【００１４】なお、前記のようにケーシング３の引き抜
き後、固化剤１３の硬化をそのまま待っても良いが、図
４の過程を加えても良い。すなわち、図１（Ｆ）のよう
に固化剤１３の投入が完了した後、図４（Ａ）のよう
に、攪拌翼付２０ａきのオーガ２０を、地面Ｇにおける
杭芯位置、すなわち柱状となった固化剤１３の中心位置
に合わせ、杭打機のオーガ駆動機の駆動によりオーガ２
０を正逆に回転させながら、上方より地中に進入させ
る。オーガ２０の攪拌翼径は、前記柱状の固化剤の柱径
よりも大きくしておく。これにより、オーガ２０の地中
への回転進入に伴い、地中の固化剤１３と周辺の土砂と
が均質に攪拌混合される。オーガ２０の下端が柱状の固
化剤１３の下端まで到達すると、オーガ２０を逆回転さ
せながら、地中から引き抜いて攪拌動作を終了させる
（図４（Ｂ））。これにより、土砂と固化剤の混合され
た太い杭径の杭を地中に成柱させることができる。

【００１５】

【発明の効果】この発明の杭施工方法および施工装置に
よると、深度の深い地盤の改良を、乾式工法により安い
施工コストで効率良く行うことができる。しかも、地表
近傍に位置する固化剤投入口からケーシング内に固化剤
を容易に投入でき、またケーシングを地中から若干引き
上げてから先端蓋を開くため、簡単に蓋を開くことがで
きる。また、攪拌翼を上下動させることにより、ケーシ
ング内に残る固化剤を効果的にかき落とすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る杭施工方法の手順
を示す説明図である。

【図２】同杭施工方法に使用する杭施工装置の要部を示
す正面図および側面図である。

【図３】同杭施工装置を杭打機に設置した状態の側面図
である。

【図４】この発明の他の実施形態にかかる杭施工方法の
一部の過程を示す説明図である。

【符号の説明】

１…杭施工装置、２…固化剤投入口、３…ケーシング、
４…先端蓋、４ａ…先端蓋分割体、４ｂ…ひれ部、５…
蓋開閉機構、６…蓋開閉ロッド、９…攪拌翼、１０…シ
ェイクロッド、１１…シェイクロッド作動機構、１３…
固化剤、１４…杭

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に開閉可能な先端蓋を有し内部に攪
   拌翼を有するチューブ状のケーシングを地中に圧入する
   過程と、前記ケーシング内に上部から固化剤を投入する
   過程と、圧入されたケーシングを若干引き上げて前記先
   端蓋を開く過程と、前記ケーシングを引き上げながら前
   記攪拌翼で前記ケーシング内の固化剤を掻き落とす過程
   とを含む杭施工方法。
2. 【請求項２】 上端付近に固化剤投入口を有する縦向き
   のチューブ状のケーシングと、このケーシングの下端に
   開閉可能に設けられた先端蓋と、前記ケーシング内に挿
   通された蓋開閉ロッドと、前記ケーシングの上端に設け
   られ前記蓋開閉ロッドを介して前記先端蓋を開閉させる
   蓋開閉機構と、下部に攪拌翼を有し前記ケーシング内に
   上下動可能に設けられたシェイクロッドと、前記ケーシ
   ングの上端に設けられて前記シェイクロッドを上下動さ
   せるシェイクロッド作動機構とを備えた杭施工装置。
3. 【請求項３】 前記ケーシングの上端に設けられる蓋開
   閉機構およびシェイクロッド作動機構は、前記ケーシン
   グを圧入および回転させる回転圧入機の回転を各々蓋開
   閉ロッドおよびシェイクロッドの進退動作に変換するも
   のであり、前記先端蓋は、二つ割りの円錐状に形成され
   て外周に螺旋状のひれ部を有するものとした請求項２記
   載の杭施工装置。