JPS586011B2 - 砂杭造成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟弱地盤を改良するために軟弱地盤中に砂杭
を造成する砂杭造成装置に関するものである。

従来から軟弱地盤中に砂杭を造成する砂杭造成装置は種
々あるが、その１つとして、外ケーシングと内ケーシン
グとからなる２重管構造であって、良質の砂杭を造成す
ることができる砂杭造成装置がある。

そして、この砂杭造成装置は、中空状の外ケーシングと
、その外ケーシングの上方にエアバネを介して昇降可能
に配設した起振機と、上端を前記起振機に固定し、その
上端より下方部分を前記外ケーシング中に垂下させた内
ケーシングとからなるものであって、前記エアバネ中に
圧力空気を充満させて前記起振機と外ケーシングとを一
体的に固定し、前記起振機の上下方向の振動により外ケ
ーシング（内ケーシングも含む）を地盤中に貫入させる
。

それから、前記エアバネ中の圧力空気を徐々に抜いて起
振機と外ケーシングとの縁を切って外ケーシングに起振
機の振動が伝わらないように、すなわち振動が外ケーシ
ングを介して外ケーシングの周囲の地盤に伝わって地盤
が撹拌されないようにし、内ケーシングのみを起振機の
振動により上下動させて外ケーシング中の砂を締固め、
次にエアバネ中に圧力空気を再び充満させて外ケーシン
グに起振機の振動を伝播させて外ケーシングを引き抜き
、以下上述の操作を繰返して地盤中に砂杭を造成する。

ところが、前述の砂杭造成装置は、起振機を使用するの
で、緩衝用のショツクアブソーバーが必要である。

また、外ケーシングと内ケーシングとの縁を切って振動
が外ケーシングの周囲の地盤に伝わらないようにするた
め、外ケーシングの引き抜きを一旦中止し、それから内
ケーシングのみを上下動させて外ケーシング中の砂を締
固める必要があり、このため作業能率が悪い欠点がある
。

本発明は、上述の諸欠点を改善した砂杭造成装置を提供
せんとするものである。

以下、本発明に係る砂杭造成装置の一実施例を添付図面
を参照して説明する。

この実施例における本発明の砂杭造成装置は、架台１と
、その架台１に下端を固定したガイド支柱１０．１１と
そのガイド支柱１０，１１に昇降可能に装着した取付台
１２と、前記架台１と取付台１２との間に介装し、伸縮
して前記取付台１２を長ストローク昇降させる伸縮昇降
作動手段としての長ストロークのエアバネ４と、前記取
付台１２上に搭載した２台の駆動モータ３と、この２台
の駆動モータ３に減速機３０を介して上端を連係すると
共にその上端より下方部分を前記取付台１２および架台
１中に挿通して垂下した断面正四角形状の中空状の回転
上下駆動軸３１と、下端に砂吐出口２０を設けると共に
アースオーガ２１を取付け、上端部を前記回転上下駆動
軸３１に外嵌すると共に、後述する固定ケーシング８を
介して前記架台１に回転自在に支持した中空状の外ケー
シング２と、この外ケーシング２の上端部と前記回転上
下駆動軸３１との間に介装し、回転上下駆動軸３１の回
転力のみを外ケーシング２に伝達する回転力伝達手段５
と、前記取付台１２上に上端を装着すると共にその上端
より下方部分を回転上下駆動軸３１および外ケーシング
２中に挿通し、その下端にエアハンマ６を装備した内ケ
ーシング７と、前記外ケーシング２に設け、砂を外ケー
シング２と内ケーシング７との間に投入供給する砂投入
供給口用のホツパ８０を設けた固定ケーシング８とを備
える。

前記ガイド支柱１０．１１は４本の大径のガイドパイプ
１０と、４本の小径のガイドパイプ１１とからなり、そ
れぞれ２本づつ計４本を１組として下端を前記架台１上
に固定したものであって、エアバネ４の上下伸縮ストロ
ークが十分長く取れるようにすると共に、上端にストッ
パー１３を固定する。

前記取付台１２は図面では省略したが、前記
ガイド支柱１０．１１が挿通し得る透孔を設ける。

前記エアバネ４は第５図乃至第８図に示すように、２枚
の円形状の端板４１と、この端板４１の径より若干小さ
い径の円形状をなす適宜枚数、例えば３枚の中間板４２
と、ゴムなどの弾性部材よりなり４条の蛇腹形状をなす
適宜所要数、例えば４個のべローズ４３およびクッショ
ンリング４３０とを備える。

前記端板４１の一面に前記ベローズ４３の端部を密着係
合する保合爪４１０を環状に突設すると共に、その端板
４１の係合爪４１０より外側の箇所に取付孔４１１を適
宜に設ける。

前記中間板４２の両面に前記ベローズ４３の端部を密着
係合する係合爪４２０を端板４１の係合爪４１０と同径
の環状に突設すると共に、その中間板４２の係合爪４２
０より内側の中心部にエア流通用の透孔４２１を設け、
一方該中間板４２の外周端にガイド腕４４を４組設ける
。

このガイド腕４４は中間板４２の外周端に固定した略長
方形状の固定板４４０と、略三角形状のスライド板４４
と、そのスライド板４４１に固定した半環状形状のガイ
ド部材４４２と、固定ボルト４４３およびナット４４４
とからなり、前記固定板４４０に前記固定ボルト４４３
を挿通するための透孔４４５を２個設ける一方、前記ス
ライド板４４１に前記固定ボルト４４３が挿通し得る長
孔４４６を前記固定板４４０の透孔４４５に対応し、か
つ長孔４４６の長手方向と中間板４２の径方向とが一致
するように２個設け、かくしてなる固定板４４０の透孔
４４５とスライド板４４１の長孔４４６とにおいて固定
ボルト４４３とナット４４４とを締付し、スライド板４
４１を固定板４４０に中間板４２の径方向に若干スライ
ド可能に取付ける。

そして、前記２枚の端板４１を係合爪４１０を内側にし
て適宜間隙をおいて対向させ、その２枚の端板４１の間
に前記３枚の中間板４２を配すると共に、その中間板４
２と端板４１の間および中間板４２と中間板４２の間に
前記４個のべローズ４３を配し、そのベローズ４３の両
端部を端板４１の係合爪４１０と中間板４２の係合爪４
２０又は中間板４２の係合爪４２０と中間板４２の係合
爪４２０にそれぞれ密着嵌合し、そメヘロース４３の谷
部にクッションリング４３０を嵌合し、前配下端板４１
の中心にエア流通用の透孔４１２を設ける。

かくしてなるエアバネ４を前記取付台１２と架台１との
間に２個介装し、エアバネ４の上下両端板４１を取付台
１２と架台１とそれぞれ固定し、エアバネ４のガイド部
材４４２をガイド支柱１０および１１にそれぞれ係合さ
せ、エアバネ４の下端板４１のエア流通用の透孔４１２
にエア流通管（図示せず）よりの枚管（図示せず）を接
続するこのエア流通管に設けたエア送気口とエア排出口
とにコンプレツサ（図示せず）からのエア・ホース等（
図示せず）をソレノイドバルブ等（図示せず）を介して
接続する。

このソレノイドバルプ等の切換によりコンプレッサーか
らのエアをエアバネ４に圧大したり抜いたりしてエアバ
ネ４が伸縮し、それにより前記取付台１２が架台１とス
トッパー１３との間において上昇、落下するように構成
する。

前記外ケーシング２は前記回転上下駆動軸３１を外嵌す
る大径の第１管部材２２と、軟弱地盤中に貫する大径の
第２管部材２３と、前記第１管部材２２と第２管部材２
３との間にリブ２８を介して固設し、該第１管部材２２
および第２管部材２３の径より若干小さい径の第３管部
材２４とからなり、前記第３管部材２４の下端と第２管
部材２３の上端との間に砂入口２９を設けると共に、前
記第２管部材２３の下端面に砂吐出口２０を設け、該砂
吐出口２０に開閉シュー２５を、外ケーシング２打込時
には閉じていて土砂の外ケーシング２内の浸入を防ぎ、
外ケーシング２引抜時には開いていて砂杭の造成の邪魔
にならないようにヒンジ機構２６により開閉可能に取付
ける。

該第２管部材２３の下端に前記開閉シュー２５を覆う枠
組２７，を固設し、この枠組２７の下面にアースオーガ
２１を設ける。

上端を駆動モータ３に連係した前記回転上下駆動軸３１
は、その下端を外ケーシング２の第１管部２２の下端ま
で垂下させる。

前記回転力伝達手段５は、第３図および第４図に示すよ
うに、前記外ケーシング２の第１管部材２２の内周側面
に外ケーシング２の中心軸方向に、かつ回転上下駆動軸
３１の４外側面に対向するように中心角において９０°
毎（十字方向）に固設した４枚のガイド板５０と、前記
回転上下駆動軸３１の４外側面に２個１組で上下に計８
組設けたガイドローラ５１とからなり、前記２個のガイ
ドローラ５１の間に前記ガイド板５０を嵌挿する。

なお、前記ガイドローラ５１の中心軸と外ケーシング２
（回転上下駆動軸３１）の中心軸とを直交させる。

このように、構成することにより、回転上下駆動軸３１
が上下すると、回転上下駆動軸３１のガイドローラ５１
が外ケーシング２のガイド板５０に沿って回転するので
、回転上下駆動軸３１のみが上下し、外ケーシング２は
上下しない。

また、回転上下駆動軸３１が回転すると、回転上下駆動
軸３１の２個１組で計８組のガイドローラ５１がそれぞ
れ外ケーシング２の４枚のガイド板５０の両側から挟み
込むように係合させたので、回転上下駆動軸３１の回転
に伴って外ケーシング２が回転する。

前記内ケーシング７はその下端にジェットノズル７１を
固定し、かつジェットエア送給パイプ７２を固定し、そ
のジェットエア送給パイプ７２の上端をスイベルジョイ
ント等に連結すると共に、下端をジェットノズル７１に
連結し、スイベルジョイント等にコンプレッサー（図示
せず）からのエアホース等（図示せず）を連結し、前記
ジェットノズル４１からエアーが噴射されるように構成
する０ 前記エアハンマ６は、第９図および第１０図に示すよう
に、前記内ケーシング７の下端に固設したヘッド６０と
、そのヘッド６０のフランジに上フランジをボルト６１
等により固定したシリンダ６２と、そのシリンダ６２に
摺動可能に収納したピストン６３と、そのピストン６３
の下端にボルト６４により固定したハンマ６５とからな
り、前記ヘッド６０にエア供給口６００および二股状の
エア送給路６０１を設け、前記シリンダ６２に前記ヘッ
ド６０のエア送給路６０１に連通するエア送給路６２１
をシリンダ６２の軸方向に２本設けると共に、該シリン
ダ６２にエア排出口６２２を前記エア送給路６２１より
下方の４ケ所のところに２個づつ計８個設け、前記ピス
トン６３にエア挿通口６３０を設け、該ピストン６３の
外周側と前記シリンダ６２の内周側との間に前記シリン
ダ６２のエア送給路６２１と連通ずる第１エア室６６を
設けると共に、前記ピストン６３内に前記エア挿通口６
３０と連通ずる第２エア室６７を設けたものである。

前記ヘッド６０の供給口６００に内ケーシング７に通し
たエア送給パイプ６８の下端を連結し、そのエア送給パ
イプ６８の上端にコンプレッサー（図示せず）からのエ
アホース等（図示せず）を連結し、このエア送給パイプ
６８を介してエアを供給するとハンマ６５が上下動する
ように構成する。

すなわち、エア送給パイプ６８を介してエアを供給する
と、エア供給口６００、送給路６０１，６２１、挿通口
６３０を経て第２エア室６７中に圧大してピストン６３
を押下し、それに伴ってハンマ６５が下降する。

ピストン６３が下り、第１エア室６６と第２エア室６７
とが閉塞され、挿通口６３０を介して第２エア室６７と
排出口６２２とが連通ずると、第２エア室６７中のエア
は挿通口６３０、排出口６２２を経て外へ排出されると
共に、エア送給パイプ６８を介して連続して供給される
エアは供給口６００、送給路６０１，６２１を経て第１
エア６６中に圧大してピストン６３を押上げ、それに伴
ってハンマ６５が上昇する。

以下、上述の作用を繰返してハンマ６５が前記エアバネ
３による内ケーシング７の上下動と独立して上下動する
ものである。

前記固定ケーシング８は、架台１の下面に上端を固定し
た第１管部材８１と、その第１管部材８１の下端に上端
を固定した外ケーシング２支持用の第２管部材８２と、
その第２管部材８２の下端に上端を固定し、ホッパ−８
０を設けた第３管部材８３と、その第３管部材８３の下
端に上端を固定した第４管部材８４とからなるものであ
って、前記第２管部材８２の内周側面にガイドローラ８
５を中心角において６０°毎に上下２段に設け、一方前
記外ケーシング２の第１管部材２２の外周側面に鍔状の
ガイド板８６を上下に固設し、この上の、ガイド板８６
の下面と下のガイド板８６の上面とに上下の２段のガイ
ドローラ８５をそれぞれ係合させることにより、外ケー
シング２をこの固定ケーシング８を介して架台１に回転
自在に支持するこきができる。

なお、ガイドローラ８５の中心軸と外ケーシング２（固
定ケーシング８）の中心軸とを直交させる。

次に、第３管部材８３および第４管部材８４は外ケーシ
ング２の小径の第３管部材２４を外嵌し、かつ第４管部
材８４は外ケーシング２の第２管部材２３を回動自在に
、かつ砂が漏れないように支持する。

この実施例における本発明の砂杭造成装置は、上記の如
き構成よりなり、次に砂杭の造成作業を第１１図を参照
して説明する。

（ａ）まず、本発明の砂杭造成装置を図面では省略した
がワイヤーロープ、ハンガー、シーブ等を介してリーダ
ーに吊し、これを改良する軟弱地盤Ｇの所定の位置に位
置させる。

次に、駆動モ−夕３を駆動させて外ケーシング２および
内ケーシング７を地盤Ｇ中に所要深度貫入させる。

すなわち、駆動モータ３を正方向に回転させると、その
正方向の回転力が減速機３０を介して回転上下駆動軸３
１に伝達し、この回転上下駆動軸３１より外ケーシング
２にさらに伝達して外ケーシング２が正方向に回転し、
この外ケーシング２の回転に伴ってアースオーガ２１が
正方向に回転し、このアースオーガ２１の回転により外
ケーシング２および内ケーシング７が地盤Ｇ中に貫入す
ることができる。

このとき、アースオーガ２１の回転により外ケーシング
２および内ケーシング７を地盤Ｇ中に貫入させるもので
あるから、バイブロ（起振機）でケーシングを貫入させ
るものまたモンケンで打込むものより早く内外ケーシン
グを貫入させることができ、かつ無騒音、無振動に近い
状態で貫入させることができる。

また、内外ケーシング貫入時には開閉シュー２５が閉じ
ているので、土砂が外ケーシング２内に浸入する虞れは
ない。

（ｂ）上述の（ａ）の操作により外ケーシング２および
内ケーシング７を所定深度まで貫入させた後、駆動モー
タ３を停止させてホッパ−８０より砂を外ケーシング２
中に投入する。

すなわち、ホッパ−８０より投入された砂は固定ケーシ
ング８内に入り、外ケーシング２の砂入口２９より外ケ
ーシング２内に入り、この外ケーシング２と内ケーシン
グ７との間において下降する。

なお、砂入口２９における外ケーシング２の第３管部材
２４の径が第２管部材２３の径より小さいので、砂の入
りが良い。

（ｃ）それから、エアバネ４を作動させて内ケーシング
Ｔを上下させて外ケーシング２内の砂を突き、固める。

すなわち、エアバネ４中にエアを圧大したり抜いたりし
て取付台１２を上下させることにより、回転上下駆動軸
３１が上下するが、回転力伝達手段５により外ケーシン
グ２は上下しない。

従って、外ケーシング２の周囲の地盤Ｇが撹拌されずに
保護される。

一方、前記取付台１２を介して内ケーシング１が上下し
、該内ケーシング７により外ケーシング２中の砂が突き
固められると共に、外ケーシング２の先端から押し出さ
れる。

さらに、エア送給パイプ６８を介してエアハンマ６にエ
アを供給すると、ハンマ６５が前記内ケーシング７の上
下動と独立して上下動し、内ケーシング７により押し出
され突き固められた砂をさらに突き固める。

そして、内ケーシング７の砂の押し出し量に応じ、駆動
モータ３を介してアースオーガ２１編逆回転させて外ケ
ーシング２を徐々に引き抜く。

このとき、内ケーシング７の上下動のストローク長が大
きいと、内ケーシング７の砂の押し出し量が多くなり、
従って砂の出が良く砂杭を効率良くかつ早く造成するこ
とができる。

このように、本発明によれば、外ケーシング２の引き抜
きを止める必要がないので作業能率を顕著に向上させる
ことができる。

なお、ジェットノズル７１からエアーを噴射すれば、砂
が外ケーシング２の先端から押し出され、前記内ケーシ
ング７の押し出し、突き固めおよびエアハンマ６の突き
固めと相俟ってさらに強固な砂杭を早く造成することが
できる。

また、砂杭造成時には開閉シュー２５が開いているので
砂杭の造成には何等支障を来たす虞れはない。

（ｄ）上述の（ｃ）の操作を繰返して軟弱地盤Ｇ中に強
固な砂杭を造成する。

なお、上述の実施例においては、エアバネ４を使用した
が、その代わりにエアジャッキや油圧ジャッキ油圧シリ
ンダなどを使用しても良い。

また、回転上下駆動軸３１は断面正四角形をなすが、円
形でも他の形状でも良い。

以上の実施例からも明らかなように、本発明の砂杭造成
装置は、アースオーガを用いて内外ケーシングを貫入さ
せるようにしたので、バイブロやモンケンによりケーシ
ングを打込むものと比較して、早く内外ケーシングを貫
入させることができ、？しかも無振動、無騒音に近い状
態で貫入させることができる。

また、内ケーシングを上下動させて外ケーシング中の砂
を締固めながら外ケーシングを引き抜くようにしたもの
であるから、砂の出が良くしかも外ケーシングめ引き抜
きを止める必要がなく、従って作業能率が良い。

なお、当然のことながら本発明の砂杭造成装置は、上述
の実施例にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明に係る砂杭造成装置の一実施例を示し
、第１図は一部破断正面図、第２図は一部破断側面図、
第３図は第１図におけるＩ−１線断面図、第４図は回転
力伝達手段の一部正面図、第５図および第６図はエアバ
ネの断面図および平面図、第７図は第６図における■部
拡犬図、第８図は第７図における■矢印図、第９図はエ
アハンマの縦断面図、第１０図ａ，ｂはエアハンマの作
動状態の説明図、第１１図ａ，ｂ，ｃ．ｄは施工説明図
である。 １・・・・・・架台、ｉｏ，ｉ１・・・・・・ガイド支
柱、１２・・・・・・取付台、２・・・・・・外ケーシ
ング、２０・・・・・・砂吐出口、２１・・・・・・ア
ースオーガ、３・・・・・・駆動モータ、３１・・・・
・・回転上下駆動手段、４・・・・・・エアバネ、５・
・・・・・回転力伝達手段、６・・・・・・エアハンマ
、７・・・・・・内ケーシング、オツパー８０。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架台と、その架台に下端を固定したガイド支柱と、
   そのガイド支柱に昇降可能に装着した取付台と、前記架
   台と取付台との間に介装し、伸縮して前肥取付台を昇降
   させる伸縮昇降作動手段と、前記取付台上に搭載した駆
   動源と、この駆動源に上端を連係す乞と共にその上端よ
   り下方部分を前記取付台および架台中に挿通して垂下し
   た中空状の回転上下駆動軸と、下端に砂吐出口を設ける
   と共にアースオーガを取付け、上端部を前記回転上下駆
   動軸に外嵌すると共に前記架台に回転自在に支持した中
   空状の外ケーシングと、この外ケーシングの上端部と前
   記回転上下駆動軸との間に介装し、回転上下駆動軸の回
   転力のみを外ケーシング、に伝達する回転力伝達手段と
   、前記取付台に上端を装着すると共にその上端より下方
   部分を回転上下駆動軸および外ケーシング中に挿通した
   内ケーシングと、前記外ケーシングに設け、砂を外ケー
   シングと内ケーシングとの間に投入供給する砂投人供給
   口とを備えたことを特徴とする砂杭造成装置。 ２ 伸縮昇降作動手段の伸縮ストローク長を大
   きくして内ケーシングの上下動のストローク長を大きく
   取ったことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の砂
   杭造成装置。 ３ 内ケーシングはその下端に内ケーシングの上下動と
   独立して上下動するエアハンマを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の砂杭造成装置
   。