JPS63284307A - 粉粒体材料充填装置 - 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】 ［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ル状に充填し
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
良に用いられる深層地盤改良体の造成工法と、この工法
に使用されるケーシングの材料投入装置及び同エア導入
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イル状に充填し、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、
改良目的に応じたパイル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ンドパイル工法など中
空のケーシング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。

この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く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されて行
き（ｅ）、ケーシング１の引抜き完了と同時に地盤Ｂへ
のパイル状粉粒体材料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よると、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。

また、ケーシング１内に加圧エアＡを導入して粉粒体材
料６を下端開口部８から地盤Ｂ中に充填して行く工法で
は、ケーシング１内を密封するための手段として、加圧
エアＡの導入と同時に空気圧で自動閉止されるエアシー
ル蓋の構造を採用することが多い。そのため、ケーシン
グ１内への加圧エア導入口の位置は、ケーシング１の上
部で揺動自在に枢支されるエアシール蓋の直下に設けら
れるのが通例である。しかるに、ケーシング１内に装填
される粉粒体材料６は空隙を多く含むことから、上方か
らの空気圧で円滑に押し下げられず架橋現象を呈し連続
的に排出されないトラブルを発生することが多い。

このようにケーシング１への材料投入作業の手間、発塵
対策あるいはケーシング１内での材料ブリッジ等の諸問
題により、従来工法によると、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ケーシングへの材籾投入装置と同
エア導入装置とを改良工夫することにより、上述した諸
問題を解消し、これによりケーシングによる削孔工程と
その内部への材料投入工程とを並行して実施可能とした
高能率造成工法を実現せんとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による深層地盤改良体の造成工法は、回転しなが
ら地盤に圧入したケーシングの中に粉粒体材料を投入し
た後、このケーシング中に加圧エアを導入して、該ケー
シング内の粉粒体材料をその下端から地盤中に加圧排出
し充填するようにした工法において、前記ケーシングを
地盤に圧入しながらその中に前記粉粒体材料を連続的に
投入するようにしたものである。

また、この工法を実施するために本発明が提案するケー
シングの材料投入装置は、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を上方に押し上げる当接部材を突設
してなるものである。

さらに、前記造成工法を実施するために本発明が提案す
るケーシングの加圧エア導入装置は、加圧エアを導く加
圧エア供給経路と、ケーシング内で揺動可能に枢支した
エアシール蓋の下面に噴射させて該ケーシング内に加圧
エアを導入するエア導入ノズルと、このエア導入ノズル
下方のケーシング内面に敷設されケーシングの中途部乃
至下端部で設けた噴出口から該ケーシング内に加圧エア
を導入するエア導入配管と、前記エアシール蓋近傍のケ
ーシング内圧を感知して該内圧が一定以上に上昇すると
、前記加圧エア供給経路を前記エア導入ノズルから前記
エア導入配管に接続を切換える切換弁とを具備してなる
ものである。

［作用］ 本発明の工法では、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、ケーシングの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と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
。

また、ケーシングのエア導入装置として前記切換弁を備
えた機構のものを用いれば、ケーシングから地盤中へ粉
粒体材料を加圧排出するときに、ケーシング先端の羽根
を確実に押し拡げるとともに材料の架橋現象を防止し、
一様で円滑な充填工程を遂行することができる。これは
、加圧エアによる材料充填時において、まずエアシール
蓋にエア導入ノズルから加圧エアを噴射してエアシール
を維持する圧力と材料を下方に押し出す圧力を確保した
後、ケーシング上部での圧力上昇として感知した切換弁
がエアシール蓋に噴射するエア導入ノズルからその下方
部に敷設されるエア導入配管へと加圧エア供給経路の接
続を切換え、ケーシング内の中途部乃至下端部に設けら
れた噴出口から加圧エアの導入することで、その先端の
羽根を確実に押し拡げながらケーシング内での材料ブリ
ッジを崩す作用を発揮することになるからである。

［実施例コ 以下、本発明の工法及びこれに使用する装置の一実施例
について、第１図〜第６図を参照して説明する。

そこで先ず、ケーシングの材料投入装置及び同エア導入
装置を含めた地盤改良体の造成に用いる装置の全体構成
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１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要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に連結して、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が設けら
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
材料を底部に案内し、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１
１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、本発明に係るケーシングの材料投入装置は、
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、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。

その他国において、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２
１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の軸心部ニ、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１
６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るしたとき作動杆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
端２６ａに対向する側のケーシング１内に、一端をシュ
ート２６の下端近傍で能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２６ａ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３
１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、加圧エアが一旦エアシール蓋
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下方向に敷設したも
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、内に粉粒体材料が装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ｌ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３Ｋ
ｇｆ／ｅ＋ｆｆ）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■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に抗しシフトし、設定圧未満では流路工が
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■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を具備するケーシング１を用いた改
ｉ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１
４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）工程と（Ｃ）工程と
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
が第５図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、本発明に係るケーシングの材料投入装置と
同エア導入装置とを併用することで、ケーシング１を地
盤Ｂ中に回転圧太しなか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。

［発明の効果コ 以上のように、本発明の造成工法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。

また、本発明の材料投入装置を使用すれば、面倒な準備
作業を省き、材料投入用バケットを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、さらに本発明のエア導入装置を使用
すれば、ケーシングの材料投入工程からその充填工程へ
の移行に際して必要なエアシール蓋の閉止が自動的に行
なわれるばかりでなく、ケーシングから地盤中への一様
で確実な材料充填が確保され、これら両装置の使用によ
り上記改良体造成工法の特徴が実現され、倍加されるも
のとなぁ。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の工法及び装置の一実施例を示
す。第１図はケーシングの要部正面図であり、第２図は
同縦断面図である。第３図はケーシングの材料投入装置
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図はケーシングのエア導入装置を示
す要部の断面図である。第６図は本発明の造成工法の概
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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転しながら地盤に圧入したケーシングの中に粉
   粒体材料を投入した後、このケーシング中に加圧エアを
   導入して、該ケーシング内の粉粒体材料をその下端から
   地盤中に加圧排出し充填するようにした工法において、
   前記ケーシングを地盤に圧入しながらその中に前記粉粒
   体材料を連続的に投入するようにしたことを特徴とする
   深層地盤改良体の造成工法。
2. （２）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弁
   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ケーシングの材料投入
   装置。
3. （３）加圧エアを導く加圧エア供給経路と、ケーシング
   内で揺動可能に枢支したエアシール蓋の下面に噴射させ
   て該ケーシング内に加圧エアを導入するエア導入ノズル
   と、このエア導入ノズル下方のケーシング内面に敷設さ
   れケーシングの中途部乃至下端部で設けた噴出口から該
   ケーシング内に加圧エアを導入するエア導入配管と、前
   記エアシール蓋近傍のケーシング内圧を感知して該内圧
   が一定以上に上昇すると、前記加圧エア供給経路を前記
   エア導入ノズルから前記エア導入配管に接続を切換える
   切換弁とを具備してなることを特徴とするケーシングの
   加圧エア導入装置。