JPS58189408A - 砕石ドレ−ン杭の造成方法及びその施工装置 - 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】 この発明は、比較的緩（・砂質地盤に打設された透水性
と支持力を有する砕石、鉱サイ、砂利あるいは礫等の骨
材からなる杭、いわゆ−る砕石トレーン杭の改良された
造成方法並ひにその施工装置に関する。

一般に、地下水位下の緩（・砂質地盤において、地震時
に砂質土中に発生する過剰間隙水圧を水平方向に逸散さ
せ、過剰間隙水圧の蓄積を軽減するための砕石ドレーン
杭工法は既に提唱され、公知である（例えば、特開昭５
５−１４２８１５号公報を参照）。しかしながら、該工
締は近時問題となっている砂質地盤の地震時の液状化防
止対策に有効なものとして最近において注目されたもの
であり、その理論はともかく、その具体的な施工方法及
び装置について、未だ確立されたものは存在しない。す
なわち、通常前えられろ手段として、■砂杭（サンドド
レーン）造成装置を使用して、地中に貫入した砂杭打込
用中空管（ケーシング）内に骨材を投入し、適宜振動を
加えながら中空管を引き上げてゆく工法、■パイプロフ
ローテーシヨン工法、等があるが、■は、ケーシングの
打込み、骨材の締固めに通常振動が加えられるので、■
この振動により地盤が乱されたり、◎骨材の締固めか十
分にできない外、０騒音を発する等の欠点かある。また
、■は、この工法に用いろパイプロフロットからのジェ
ットにより地盤が必要以上に洗掘され、また、該洗掘に
より地盤が乱される外、多量の水を要する制約条件があ
る等の欠点がある。

そこで、本発明は、上記従来工法の単なる適用から脱し
、砕石等の骨材に対してパーカッション（衝撃力）をか
けることによって奏されろ効果に着目し、砕石ドレーン
杭にとって最も効果的にして実効ある工法（造成方法及
びその施工装置）を提供することをその技術的課題とす
るものである。

なお、オーガ掘削の有するイ１用との相乗効果に着目す
ることも本発明思想に含まれる。

本発明は上記技術的課題を達成するため、次の構成（技
術的手段）を採るものである。

すなわち、本発明の砕石ドレーン杭の造成方法は、先端
の蓋を閉じたまま中空管を地盤の所定深度まで貫入した
のち、骨材を該中空管内に投入するとともに該中空管の
先端の善を開放して該骨材を穿孔底部に放出し、次いで
該中空管内に配設されかつ該中空管の下端から上方に至
ろ長尺の突棒により該骨材に衝撃力を伝達して該骨材！
突き固めろとともに、該中空管を次第に引き上げつつ、
骨材の投入と突棒による突固めとを継続して地中に砕石
ドレーン杭を造成してなる。

また、本発明の砕石ドレーン杭の施工装置は、上記の造
成方法の実施に使用され、■先端に開閉自在の先端蓋を
有する中空管と、■該中空管にその中心軸方向に挿入さ
れろ突棒と、■該中空管の上方において、該突棒に連動
し該突棒に衝撃力を付与する突棒用衝撃駆動装置とから
なるものである。そして、上記構成に付加して、■該中
空管と該突棒用衝撃駆動装置との間に介在して、該突棒
の該中空管内への進入位置を調整する突棒用位置調整装
置を設置することは、本発明の１つの装置を構成する。

本発明は斜上の技術的手段を採ることにより、穿孔内に
投入されたぐ材は引き上げられてゆく中空管の先端で適
宜量毎にかつ突棒により一様の度合いで突き固められて
ゆくので、途中で所定の形状を失うことなく信頼度の高
い砕石ドレーン杭が得られろものである。

しかして、本発明は以下の特有の効果を有するものであ
る。

■　一様の度合いで締め固められ、途中で切断された箇
所がなく、ドレーン効果の高い抗体が得られろ。この結
果、地震時における地盤の液状化は確実に防止すること
ができろ。

■　密度が高く、鉛直荷重に対する支持力の優れた抗体
が得られろ。この結果、地震時においてもその上部に載
置された構造物ン確実に支えろことができろ。

■　突棒による突固めにより骨材は強固にかみ合い、水
平方向のせん断力に対しても大きい抵抗力を示す抗体が
得られろ。この結果、地盤のせん断抵抗力が増大し、常
時の地盤の載荷力が増大する。

■　施工中、骨材の投入は連続的に行え、施工能率が高
い。

■　中空管内に細身の突棒だけか配されているので骨材
の投入の障害にならず、円滑に骨材か落下する。

■　突棒による衝撃力は周辺地盤に乱れを起すことなく
、地盤の変状がなく、周辺構造物にも悪影響ケ及ぼすこ
とがない。すなわち、無公害で実施することができる。

本発明の方法及び装置は次の実施態様を採ることができ
ろ。

■　本発明の方法において、中空管の貫入はその外周に
形成された螺旋羽根による回転により行うこと。これに
より、中空管は振動及び騒音を極力小さくして地盤中に
貫入できろ。また、中空管の引上げ時、該中空管を逆回
転することにより螺旋羽根の作用で周辺上が下方に圧せ
られ、該螺旋羽根によって乱れた地盤が締め固められろ
ことになる。

■　本発明の方法において、中空管の貫入、及び又は引
上げ時に、該中空管に圧気又は注水が施される。３これ
により、中空管の先端に対する地盤のボイリング及びヒ
ービングを防止することができろ。

■　本発明の方法において、突棒の先端部側部に骨材の
突固め、運搬及び閉塞防止の機能を奏する突起を所要数
設け、骨材の突固め効果を更に促進すること。

■　本発明の方法において、突棒な介して投入された骨
材の天端を測定することにより、該天端と中空管の引上
げ速度との調和を管理しながら施工すること。

■　本発明の方法において、突棒の位置を出入れ自在に
調整可能とすること。これにより、周辺土質と骨材の粒
径とに合せて決められた突固め度合に応じた位置に突棒
を設定することができろ。

■　本発明の装置において、突棒用衝撃駆動装置はクラ
ンク機構であること。

■　本発明の装置において、突棒用高さ調整装置は空気
緩衝作用を有する円筒部と該円筒部に摺動自在に嵌装さ
れるピストン杆とからなること３゜以下、本発明の実施
例を図面Ｑし基ついて説明する。

第１図は本発明の装置の全体の概要図、第２図はその要
部の概要断面図である。ここに、ｌはり−ダ１１を有す
る３点支持式の移動可能な杭打機本体であって、２は該
リーダ１１に２９って昇降する昇降パケット、３は先端
に開閉自在の先端に３Ａを有する中空打込管、４は該中
空管３の軸心に沿って配設されろ突棒であって、中空管
３の上方位置に中空管貫入駆動装置５、受はホッパ６、
突棒用衝撃駆動装置７及び突棒用高、さ調整装置８が取
り付けられ、３ないし８の各部材及び装置により本発明
の装置が構成されろ。まブこ、Ｅは砕石１ヘレーン杭の
施されろ対象となる地盤、すなわちＮ値が２０未満の砂
質地盤である。なお、Ｓは骨材、Ｐは該骨材Ｓによる砕
石ドレーン杭である。

ここで使用される骨材Ｓは、砕石、鉱サイ、砂利、礫な
ど種々あるが、砕石か一般的に使用される。

第３図ないし第５図に本発明の施工工程を示−ｆ。

以下、工程順に説明する。

（１）中空管３の先端蓋３Ａを閉じ、該中空管３を正方
向（第３図Ｈ方向）に回動させてその外周の螺旋羽根３
Ｂにより、いわゆるオーガニ法により、該中空管３を地
盤Ｅに貫入させる（第３図参照）。

この中空管の駆動は、該中空管の上端に連動して取り付
けられる回転駆動装置５により行われろ。

この工程、すなわち該中空管３の貫入工程にお（・て、
該中空管３内を圧気しあるいは注水すること等により先
端部地盤のボイリングを防止することは適宜実施できろ
本実施例の施工態様である。

しかして、中空管３を地盤Ｅに回転螺入することにより
、振動及び騒音を極力小さくして該中空管の貫入を実施
することができろ。そして、このとき、螺旋羽根３Ｂの
幅及び中空管３の回転トルクを地盤の土質性状に合せて
適宜選択することに、Ｌす、周辺地盤の乱れを少なくし
、良好な施工態様ケ採ることができろ。

（２）中空管３か所定深度に達ｊろと、骨材Ｓをす受は
ホッパ６に投入し、所要量の骨材ｓｙ中空管３内に自重
落下させる。所要量の管制の投入には、受はホッパ６に
遮断弁を適宜設置し、該遮断弁の開閉により投入量を調
整してなすことが好ましい。

（３）シかる後、中空管３を若干引き上げて、先端蓋３
Ａ′ｆ！：：開かせ、骨材Ｓを穿孔底部に放出する３゜
このとき、中空管３内の管軸方向に沿って配設された突
棒４により中空管３底部に蓄っだ骨材Ｓ７介して先端蓋
３Ａを強制的に開けろことも便法である。次いで突棒４
を、周辺土質と骨材の粒径とに合せた突固め位置（通常
は突棒の先端が開放された先端蓋の内部に位置−ｒろ）
にその出入れを加減する（第４図参照）。この突棒４の
出入れは突棒用高さ調整装置８によって行われろか、本
発明の実施例の方法は該装置に限定されろものではない
。

（４）この状態で突棒４により骨材Ｓに衝撃力を加えて
突き固める。この突棒の駆動は、中空管３の上方におい
て設置され、該突棒に連動する突棒用衝撃駆動装置７に
より行われろ。

（５）　　次いで、中空管３を引き上げつつ、骨材Ｓを
投入し、かつ突棒４による突固めを行い、次第に地中に
砕石トレーン杭Ｐ’に構築してゆ（（第５図参照）。こ
の場合、中空管３を逆回転（図中工方向）すれば、中空
管の螺旋羽根３Ｂにより貫入時に乱された周辺地盤が締
め固められる。

この工程において、周辺土質と骨材の粒径とに合せて決
められた「突固め度合」に応じて、中空管３の引上げ速
度、突棒４のストローク及び衝撃回数（単位時間当り）
、あるいは砕石Ｓの投入量等の突固め度合の決定要因を
管理しながら砕石ドレーン杭Ｐの構築がなされろもので
ある。このため、骨材Ｓの天端の位置を常時検知するこ
とが重要である。その検知手段（すなわち天端検知装置
）として、■骨材Ｓ中で上下動する突棒４の抵抗はその
深浅に応じて変動し、結局突棒駆動装置７の抵抗、換言
すれば原動機の必要回転駆動力（トルク）の差（電流計
の表示）として検知されるので、予めこの関係を計１１
ｔｌ）　しておくことにより、容易に天端位置を知るこ
とができろ。■突棒４の中空部を利用し、該中空部の適
宜位置に計４（１１機Ｊ４設置し、静電容量、音波等の
手段で大端の位１６′ヲ測定する（第２図参照）。■第
６図に示すように、突棒４に保護管（砕石Ｓの投入によ
る影響を保護−ｆる）Ｋを添設し、該保護管に内にライ
Ｍ’　Ｌを挿通し、該ワイヤＬの下端の重錘Ｍ乞天媒に
接触させ、ワイヤＬの巻取り量により天端位Ｖｌ：を測
定する。。

しかして、該天端と中空管の引上げ速度との調和を管理
しながら施工する態様か採られろ。

この突固め度合の決定要因相互の関係の一例を示すと次
のようである。すなわち、中空管３の内径が３８　ｃｍ
１突棒４の外径が５〜６ｃｍ、砕石Ｓ　Ｏ）外径が約５
ｃｍ　　としたとき、中空管の引上げ速度が３ｍ／分、
突棒のストロークか２０ｃｍ、その突固の回数が３０回
／分の態様を採ると概ね良好な品質の砕石ドレーン杭Ｐ
ヶ得ろ、。

また、第７図に示すように、突棒４の先端部の周壁面に
複数の３角錐状の突起４１＆設けることにより、突棒に
よる突固め効果を高め、好適な施工態様を得る。突起４
１の下面４１１は突棒４が下方い移動するとき骨材Ｓの
突固め作用を促進し、また、両側面４１２は突棒４が上
方へ持ち上がるときその斜面により骨材Ｓ′？：ｊべら
せ（運搬し）、抵抗を切るとともに、骨材Ｓの目詰りを
防止する。

なお、この工程においても、特に中空管３の引上げ初期
において、地盤のボイリングを防止するため適宜圧気も
しくは注水する技術的配慮を採ることが推奨される。

（６）斜上の（１）ないしく５）の工程により、適宜数
の砕石ドレーン杭を地盤Ｅ中に打設造成する。

しかして、これらの砕石ドレーン杭と周辺地盤とで複合
地盤が構成されろが、斜上のように周辺地盤は比較的乱
されろことが少なく、周辺地盤の持つ地耐力と砕石ドレ
ーン杭のせん断抵抗力とにより、該複合地盤は全体とし
て強度のある地盤を形成する。このため、該複合地盤は
地震時の液状化対策のみならず、常時の地耐力の増強に
も寄与し、せん断抵抗の強い地盤として種々の構造物の
基礎に適用することができる。

次に、第８図ないし第１０図に中空管３の上端に連動し
て設置される各種装置（以下、これを杭打ち上部装置と
いう）の一実施例を示す。該杭打ち上部装置は中空管３
上端のフランジ３１に接続して取り付けられ、中空管３
と一体となって昇降するものである。そして、該杭打ち
上部装置は通常、中空管貫入駆動装置５、受はホッパ６
、突棒用衝撃駆動装置７及び突棒用高さ調整装置８より
なるものであるが、それらの内（・ずれかを変更又は省
略すること、あるいはそれらを適宜組み替えろことは合
理性を保つ範囲内（例えば、骨材の投入口を確保するこ
と、突棒な遮断しないことなど）で自由である。

貫入駆動装置５は、その上部に配された受はホッパ６の
連通管６１の位置を確保して、その両側に原動機５１、
高速及び低速側減速機５２．５２′が配され、原動機の
回転駆動カケ減速機により適宜減速して中空管３を回動
せしめろ。５３は該貫入駆動装置５の台枠であり、該台
枠５３内に原動機５１、減速機５２．５２’が取り付は
固定されろとともに、該台枠の外側にリーダ１１に沿っ
て移動する摺動用把持部材５４が固定される。５５はフ
ランジであって、中空管３のフランジ３１とボルト（図
示せず）等により着脱自在に固定されろ。

突棒用衝撃駆動装置７は、原動機７１、無段変速機７２
、伝動チェーン又は■ベルト７３及びクランク機構７４
からなり、原動機７１の回転を無段変速機７ｚにより変
速し、チェーン７３によりその回転力をクランク機構７
４に伝えろ。クランク機構７４においては、クランク軸
７４１及びクランクアーム７４２の回転がクランクピン
７４３に回転自在に取り付けられた連結棒７４４により
往復運動に変えられ、更に突棒４の上端と回転自在に連
結する連結ピン７５′ｆ！：介することにより、突棒４
を上下動させる。

７６は衝撃駆動装置７の台枠であり、該台枠７６内に原
動機７１．変速機７２、チェーン７３及びクランク機構
７４が取り付は固定されろとともに、該台枠の外側にリ
ーダ１１に沿って移動するカイトギブ７７が固定される
。

突棒用高さ調整装置８は、貫入駆動装置５と突棒用衝撃
駆動装置（又は中空管３の上端）との間に介在され、ぎ
ストン杆８１と該ピストン杆８１の先端部を気密かつ摺
動自在に嵌装する円筒部８２とからなる。ピストン杆８
１は上端をピン８３ケ介して衝撃駆動装置７の下面に揺
動自在に固定され、円筒部８２は下端を貫入駆動装置５
の上面に固定されている。円筒部８２の内部ては気体（
空気）力や気密に封入され、空気口　８２ａにより気体
が抜かれる以外には外部に漏れろことはない。

しかして、該高さ調整装置８は、空気口８２ａを介して
円筒８２内の気体を放出もしくは封入（該封入は図外の
コンプレッサに接続して行われろ）することによりピス
トン杆８１を出入れさせ、衝撃駆動装置７を扛上・扛下
させ、ひ（・ては該衝撃駆動装置７に連結された突棒４
の高さを調整する主たる機能を発揮するものである。

本実施例の突棒用高さ調整装置８は、円筒部８２に封入
された気体により、衝撃駆動装置７の１駆動により生ず
る衝撃を緩衝する機能を有する外、貞入駆動装装置５と
衝撃駆動装置７とを連結する機能も持ち、多機能性を発
揮する。

なお、高さ調整装置８が省略されるとき、貫入駆動装置
５と衝撃駆動装置７とは一体的に連結されろか、ばね等
の緩衝装置を介して連結される。

杭打ち上部装置には、中空管貫入、駆動装置５並びに突
棒用衝撃１駆動装置７の上部にそれぞれシーズブロック
（いわゆる滑車）９１．９２が取り付けられ、該シーブ
ブロック９１．９２には杭打機本体ｌから繰り出される
ワイヤと接続され、杭打ち上部装置及びそれに連結され
た中空管３の吊下げ並びに移動の用に供されろ。

第１１図ないし第１３図に杭打ち上部装置の他の実施例
を示す。ここに、第８図ないし第１０図に示した実施例
のものと同一もしくは均等の部材には同一符号を付し、
その詳細な説明は省略する。

本実施例においては、貫入駆動装置５の台枠５３と突棒
用衝撃駆動装置７の台枠７６とは吊り装置９３によって
連結され、シーブブロック９２の吊り下げによって両装
置５．７は連動して昇降される。５６は台枠５３の上端
に張り出して固設されｔこリブ、９３１は吊り装置９３
のワイヤ、９３２゜９３３は該ワイヤ９３１欠台枠７６
、リブ５６に取りつける取付は金具である。

また、突棒用衝撃駆動装置７の各、駆動装置は平面的に
配されてなる。７ゴは減速機である。

更に、本実施例では、高さ調整装置８と並列して該高さ
調整装置８の上下動案内する案内装置９４が設置される
。該案内装置９４はピストン杆９４１及び該ピストン杆
９４１を摺動自在に嵌装する円筒部９４２からなる。そ
して、その上下動に軽い空気抵抗を与える（例えば、そ
の摺動部にバッキングを介装する）ことは自由である。

本発明は斜上の実施例に限定されろものではないことは
勿論であり、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設
計変更が可能である。すなわち、■中空管の貫入に当り
、振動及び騒音の発生を極力小さくするため、オーガニ
法の外に、例えば圧入式あるいはジェット噴射式等の無
振動・無騒音工法が適用され得る。この場合、該貫入の
ための駆動装置は、本実施例の回転駆動装置に替えて、
適宜の手段が採用されろ。■中空管の貫入は鉛直方向に
限らず、斜め方向にも自由に実施することができろ。■
突棒の衝撃力の付与は、クランク機構を用いた機械方式
によるものの外、例えば油圧ジヤツキによる油圧方式に
よることができろ。第１４図にその突棒用衝撃駆動装置
τの態様を示す。

ここに、７１’は油圧シリンダ、７２′はピストン棒で
あり、該ピストン棒７２′は直接又はピン等を介して突
棒４に固設される。７３′は台枠であって、中空管貫入
駆動装置上に直接固定されている。この油圧方式によれ
ば、油圧ジヤツキ自体が高さ調整機能を有するので、上
述の高さ調整装置８の使用は必しも必要でない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の態様を示すものであって、第１図
は本発明の装置の全体の概要図、第２図はその要部の概
要断面図、第３図ないし第５図は本発明の工程説明図、
第６図は天端検知装置の一例を示す図、第７図（／ｒ）
（ロ）は突棒の先端部の拡大図、第８図ないし第１０図
は本発明の装置の杭打ち上部装置を示す実施例図であり
、第８図はその詳細側面図、第９図は第８図の縮小平面
図、第１０図は第８図におけるＸ−Ｘ線縮小断面図、第
１１図ないし第１３図は杭打ち上部装置の他の実施例図
であり、第１１図はその詳細側面図、第１２図は第１１
図のＹ−Ｙ線断面図、第１３図は第１２図の２−２線断
面図であり、第１４図は突棒用衝撃駆動装置の他の態様
図である。 ３・・・・・・中空管、３Ａ・・・・・・先端部、３Ｂ
・・・・・・螺旋羽根、４・・・・・・突棒、７・・・
・・突棒用衝撃駆動装置、８・・・・・・突棒用高さ調
整装置。 特許出願人 日本鋼管株式会社 株式会社　鴻　池　組 代理人 弁理士池田仁士 第４図　　　　第５図 第６図 （イ） 第９図 第１０図 ３ 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端の蓋（３Ａ）を閉じたまま中空管（３）を地盤
   の所定深度まで貫入したのち、骨材欠前記中空管（３）
   内に投入するとともに前記中空管の先端の蓋（ａ　Ａ’
   ）ｗ開放して前記投入された′骨材を穿孔底部に放出し
   、次−・で前記中空管（３）内に配設されかつ該中空管
   の下端から上方に至ろ長尺の突棒（４）により前記投入
   された骨材に衝撃力を伝達して該骨材を突き固めろとと
   もに、前記中空管（３）を次第に引き上げつつ、骨材の
   投入と突棒（４）による突固めとを継続してゆくことを
   特徴とする砕石ドレーン杭の造成方法。 ２゜　中空管（３）の貫入はその外周に形成された螺旋
   羽根（３Ｂ）による正回転により行い、中空管の引上げ
   には螺旋羽根による逆回転により行う特許請求の範囲第
   １項に記載の砕石ドレーン杭の造成方法。 ３、中空管（３）の貫入、引上げには中空管内に圧気又
   は注水が施される特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の砕石ドレーン杭の造成方法。 ４、突棒（４）による骨材の突固めは突棒の先端面並び
   に突棒の先端部側部に設けた突起により行う特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の砕石ドレー
   ン杭の造成方法。 ５、突棒（４）による骨材の突固めは骨材の天端と中空
   管（３）の引上げ速度との調和を管理しながら行う特許
   請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の砕石
   ドレーン杭の造成方法。 ６、突棒（４）の位置は出入れ自在に調整可能である特
   許請求の範囲第１項な（・し第５項のいずれかに記載の
   砕石ドレーン杭の造成方法。 ７、先端に開閉自在の先端蓋（３Ａ）Ｙ有する中空管（
   ３）と、 前記中空管（３）内にその中心軸方向に挿入される突棒
   （４）と、 前記中空管（３）の上彷に配設され、前記突棒（４）に
   連動し該突棒（４）に衝撃力を付与する突棒用衝撃駆動
   装置（７）と、 からなろ砕石ドレーン杭の施工装置。 ８、突棒用衝撃駆動装置（７）はクランク機薫７４）を
   有する特許請求の範囲第７項に記載の砕石ドレーン杭の
   施工装置。 ９、先端に開閉自在の先端蓋（スＡ）を有する中空管（
   ３）と、 前記中空管（３）内にその中心軸方向に挿入される突棒
   （４）と、 前記中空管（３）の上方に配設され、前記突棒（４）に
   連動し該突棒（４）に衝撃力を付与する突棒用衝撃駆動
   装置（７）と、 前記突棒用衝撃駆動装置（７）ヲ上下動自在に支持し、
   前記突棒（４）の前記中空管（３）内への進入位置を調
   整する突棒用高さ調整装置（８）と、かもなる砕石ドレ
   ーン杭の施工装置。 ｌＯ０突棒用高さ調整装置は緩衝作用を有する特許請求
   の範囲第９項に記載の砕石トレーン杭の施工装置。