柱状地盤改良杭の構築装置および柱状地盤改良杭の構築工法
【課題】 柱状地盤改良杭の構築に際して、杭に使用しない土を排除して設けた空孔に、その杭に使用する固化材を入れておき、孔を掘削装置により掘下げながら掘削した土を固化材に混合して、固化材を圧入せずに杭の構築を能率良く行ない得るものとする。
【解決手段】 柱状地盤改良杭を構築するために使用する装置は、駆動装置に軸を介して下端部に掘削翼１３のみを設けた掘削装置１０と、土を固化材と混合しながら孔の上側に運ぶスクリュー装置２０とを組み合わせて設けている。そして、スクリュ−装置により掘削孔の下部から固化材を混合した土を上方に移動させて、孔の中で土を上下に移動させながら混合作用を良好に行ない得るものとする。
【解決手段】 柱状地盤改良杭を構築するために使用する装置は、駆動装置に軸を介して下端部に掘削翼１３のみを設けた掘削装置１０と、土を固化材と混合しながら孔の上側に運ぶスクリュー装置２０とを組み合わせて設けている。そして、スクリュ−装置により掘削孔の下部から固化材を混合した土を上方に移動させて、孔の中で土を上下に移動させながら混合作用を良好に行ない得るものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に構築する構造物の基礎等を構築するための構築装置と、杭基礎の構築工法に関し、特に、従来の工法のように、掘削機の軸から固化材を孔の掘削部分に向けて圧送する方法を用いずに、最初に掘った空孔に固化材を入れて置いて、その孔の底で掘った土を固化材に混合しながら、孔の下から上に向けてスクリュー装置により循環させて、土と固化材とを混合した杭を構築する装置と、その工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、住宅やその他の建物を構築する時に、その地盤が比較的軟弱な場所では、建物の基礎を支えるために、セメントミルクを土に混合した柱状地盤改良杭を所定本数立設してから、建物の基礎を構築することが一般に行われている。また、一方に傾斜している傾斜地で、斜面を横切るように道路や構造物を建設する際にも、傾斜部の下側の土を多く盛り上げる側で、擁壁や基礎を保護するために柱状地盤改良杭を構築する工法を用いることも、一般的な工法として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８２４５３
【０００４】
前記公知文献に開示されている技術手段においては、前記柱状地盤改良杭は、掘り下げた孔の土に固化材としてのセメントミルクを混合するために、横から見て略Ｖ字状の攪拌翼を軸に固定して設け、その攪拌翼の捻り方向を上下で反対方向に形成して、その攪拌翼を回転させる装置を構成している。前記従来例の機構を用いることで、地盤の土に固化材を混合する作用が良好に行われて、強度のばらつきが少なくて、高品質な柱状地盤改良杭（固化処理杭または場所打ち杭、とも呼ばれる）を、容易に構築出来ると説明されているのである。
【０００５】
前記公知例のような杭の構築装置は、構成が比較的単純化されている装置であり、その装置を用いて杭を構築する作業を行なう場合も、従来の一般に使用されている場所打ち杭の構築装置と同様に、比較的容易に作業を行ない得るという特徴を持っている。そして、固化材を掘削した土に混合する作用を比較的良好に行ない得て、柱の強度等を良好な状態に構築出来るとされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、従来の装置では、掘削用の軸の下端部に、固化材としてのセメントミルクを噴出させる孔があり、圧送ポンプでセメントミルクを圧送しながら、掘削翼で土を掘って、土と固化材とを混合する装置として用いられていた。
ところが、固化材のセメントミルクは、杭孔が深くなる程、送り圧力を高圧にする必要があり、施工部の周囲の地盤にもその圧の影響があった。例えば、施工中の孔の周囲でコンクリート床が持ち上げられたり、タイルが割れたりすることがある。その他に、一方に擁壁がある道路等では、道路にズレが発生したり、コンクリートに亀裂が発生したり、擁壁がずれを生じたりする等の被害が出ていた。
【０００７】
前記公知例のような装置の他に、一般的に用いられている柱状地盤改良杭の構築装置においては、中空な駆動軸の下端部に掘削翼を設けて、その上部には３０ｃｍ程度の間隔をおいて、２組の攪拌翼を略十字状に配置して構成している。ところが、そのような構成の装置を用いても、杭を構築する地盤の土が粘土質の場合には、掘削翼や攪拌翼等に粘土がこびり付いてしまい、容易に剥離出来ないこと、および、大きい土の塊を細かく粉砕してほぐすことが、攪拌翼のみによっては容易に行い得ないというという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記ピート層のような特殊な地層がある場所でも、固化材と混合してから、スクリュー装置を用いて上部へ送り出す方式を用いて、前記スクリュー装置での搬送中に混合・攪拌作用を繰り返して行なって、土の微粉砕と固化材を混合処理する装置と、杭の構築工法を提供することを目的としている。
【０００９】
また、固化材を混合した土を、スクリューによって上方に移動させる作用を行なうことにより、掘削翼によって掘り取る孔底部に加えられる圧力が低くなり、孔の周囲の壁に対する圧力も大きく作用しないことになるとともに、杭の全体の強度を良好なものとすることと、構造物を支持する強度を容易に得ることが可能な工法を提供出来る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、柱状地盤改良杭の構築装置とその工法に関する。
請求項１の発明は、柱状地盤改良杭の施工するための装置を、杭孔を掘下げるとともに掘削した土を孔底で固化材と混合する作用を負担する掘削翼を設けた掘削装置と、
前記掘削装置により掘削中の杭孔の下部から、固化材に混合された土を孔の上方に移動させながら、混合作用を行なうスクリュー装置を組合わせて設け、前記掘削中の杭孔の底部から杭孔の上部に、固化材と混入された土を移動させ、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を前記スクリュー装置により行い、前記杭孔の中で上下に土を循環させるようにして移動させながら、柱状の杭を構築することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、前記柱状地盤改良杭の構築装置に設けるスクリュー装置は、スクリューをケーシングの中で回転させて、前記ケーシングの下端部から吸入した混合土を、孔の上側に搬送する作用を行なわせるものとして設け、
前記ケーシングには所定の間隔をおいて複数の排出孔を設けておき、前記ケーシングの下端部から吸い込んだ混合土を、杭孔の上部に位置する孔から吐出させる機能を持たせ、
前記攪拌装置により掘削中の土を粉砕しながら、孔の上方ですでに混合されている土の上に移動させと混合し、掘削翼により孔を掘下げることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、前記スクリュー装置は、掘削装置とともに作業装置のガイド部材に沿って上下動させるように設け、
構築中の杭孔の下端部から固化材に混合した掘削土を取り込み、杭孔の中で土の上に露出している排出孔から排出させる構成とし、掘削翼で掘削した土を固化材と混合しながら上に搬送して、掘削部の上部にある混合土の上に堆積させ、孔の中で土を上下に循環させながら混合作用を行なうことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、所定の径の縦孔を掘り下げて杭孔を構築する掘削翼を、掘削装置の上端部に設けた駆動装置から所定の長さの掘削用ロッドを介して設け、
前記掘削用のロッドと平行に設けるスクリュー装置を、前記掘削翼の投影範囲内に設けて、前記掘削装置と別に設けた駆動手段を用いて前記スクリュー装置を駆動し、
前記掘削翼で掘り取った土に固化材を混合しながら、掘削孔の上部に移動させて、孔底の土を上に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、柱状地盤改良杭の構築工法に関するもので、柱状地盤改良杭の施工現場で、地中に孔を掘下げて、その掘削した孔の土を固化材と混ぜたときの体積の増加量を、予め計算しておき、
掘削装置を用いて孔を掘下げて、前記計算で得られた土の余分な量に対応する掘削した土を、先に除去して空孔を作成し、
前記空孔に土と混合する固化材を、計算上必要とされた量だけ注入しておき、
前記空孔に掘削装置を挿入して、前記掘削装置で孔の底を掘削すると同時に、
前記掘削装置と組み合わせて設けたスクリュー装置を用いて、固化材と混合された土を上方に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
前述したように、本発明の杭の施工装置および工法を用いた場合には、固化材を圧入する方式を用いている従来の装置とは異なり、圧送ポンプ等で固化材を押し込む作用を行なうことがないので、余分な圧力が大きく作用することがない。また、杭孔の中で、孔の底から上に向けて固化材と土とを混合しながら搬送し、すでに混合された土を自重で下に移動させ、上下に循環させながら混合攪拌するので、混合能率を良くすることが出来る。
【００１６】
そして、固化材を土に混合する作用は、スクリュー装置によって孔底から孔の上に搬送しながら行なうので、搬送中に土の塊を砕きながら、混合する作用を良好に行なうことが出来る。さらに、従来の装置を用いた場合のように、固化材を送り込む際の圧力により、孔の壁を膨らませるような力が作用しないので、盛り土の擁壁等に近接した場所でも、１種類の装置を用いて他の杭と同様に施工することが可能になる。
【００１７】
前述したように、本発明においては、掘削用のロッドには掘削歯（掘削翼）のみを設けて、独立させて構成しており、掘削歯により杭孔を掘下げながら、孔の底部で掘削した土を固化材と混合する作業を搬送中に行なわせる。また、孔の下部に向けて掘下げながら固化材を混合するための装置を、各々簡単な構造の機構を組合わせて構成出来るので、装置の操作とメンテナンスも容易に行なうことが可能となる。
【００１８】
また、固化材を混合する作業を行なう前に、作成する孔から余る土の量を計算して、余分とされる量の土を予め排除した後で、掘削した土に固化材を混合する方法を用いることができる。そして、最初に掘削した空孔に固化材を満たして準備しておいてから、掘削装置を駆動して孔を掘り下げる作業を行ない、掘削した土の全部に固化材を混合することが出来るので、作業の後で固化材が混じった残土の処理等の問題が発生することがない。
【００１９】
そして、掘削装置に組合わせたスクリュー装置により、孔底から混合土を汲み上げるようにして移動させ、掘削翼によって掘削した土に、上部分にある固化材の混入された土と容易に混合させることが出来る。さらに、掘削土をスクリュー装置で搬送する際に、土の塊の粉砕と固化材の混合の作用を良好に行なうことが出来るので、土の性状の良くないものが少しぐらい混じっていても、最終的には、強度の十分な杭を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の作業装置を説明する側面図である。
【図２】作業装置の正面図である。
【図３】同図（Ａ）〜（Ｄ）は構築する孔の構築順序の説明図である。
【図４】同図（Ｅ）〜（Ｇ）は図３の工程（Ｄ）の後での、作業順序の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図示される例にしたがって、本発明の装置の構成を説明する。図１、２に示す例は、本発明の装置の構造を説明しているもので、クレーン車もしくは土木作業に一般に使用されている作業車に掘削装置を装着した例で示している。この例に示している作業車両１は、一般的なクローラ走行装置２を備えて、作業用アーム５の先端部に掘削装置１０の支柱部材７を支持させ、その支柱の下端部は支持手段６を介して支持させている
【００２２】
前記支柱部材７には、掘削装置１０のスライダー８を組み合わせて、上下動可能に設けており、前記スライダー８には掘削用モータ１１を取付けている。前記掘削用モータ１１には掘削用ロッド１２を設け、前記ロッド１２の下端部には、掘削翼１３を保持させている。前記掘削翼１３としては、従来公知な任意の構成の掘削羽根を用いることが可能であるが、本実施例では、図２の下面から見た図に示すように、略１枚の板状の部材の下部に多数の爪を突出させて設けた１枚の板状の羽根部材を、掘削する孔の直径に対応させた長さで構成したものを用いている。
【００２３】
また、前記掘削装置の掘削用モータ１０のフレームには、スクリュー用モータ２１を支持させており、前記モータ２１が駆動するスクリュー装置２０として構成している。従来の装置では、掘削翼の先端部から固化材を吐出させて掘削した土に混入しているが、その吐出圧力が高いために、その固化材の吐出圧力で、杭の周囲の壁を押し広げるような力が働いていた。本発明では、混合された土と孔の周囲の壁の土との比重が同じであり、固化材を圧力をかけて送り込む作用を用いないのであるから、掘削部の上の土によって余分な圧力が加えられることがなく、固化材の混合の際に働く圧力や、上部分の土の重量によって、構築する孔の壁を外周側に膨らませるような力は作用しない。
【００２４】
前記スクリュー装置は、孔の底部で掘削した土を固化材と混合しながら、その土の一部を上部に向けて送り出して、固化材が混入された土を杭孔の上部に排出させる。そして、孔の中のすでに混合されている土の上に堆積させることで、混合されている土を下方に押し下げるように落下させ、そのスクリューによる上への搬送と、自重による落下とによって、縦の杭孔の上下に固化材が混合された土を移動させながら、攪拌させる作用が行なわれる。
【００２５】
また、前記スクリュー装置２０に設けるスクリュー２２は、軸２３に螺旋状のフライト２４を設けて構成されたものであり、そのスクリュー２２を囲むように設けるケーシング２５には、その上下方向に所定の間隔で土吐き出し口２６，２６ａ，２６ｂ・・・を設けている。前記スクリュー装置２０は、掘削翼１３で掘り下げた孔の土を、ケーシング２５の下端部から取り込んで、スクリュー２２により上部に搬送し、孔の中で土により塞がれていない地上の吐出口から排出させて、孔の土の上部に堆積させる。
【００２６】
前記ケーシング２５の内径は、中で回転するスクリューの外径よりも十分に余裕を持たせて構成しており、塊状の土を取り込んだとしても、それがスクリュー装置の下部から吸入され得る大きさであれば、ケーシング内で上に向けて移動させることが出来る。
そして、スクリューによって搬送することで、土の塊を粉砕して固化材との混合する作用を良好に行ないながら、孔の中の土の上部に位置するケーシングの開口から排出させ、孔の中に堆積させている混合土の上に載せるようにして、上から静圧を加える重りとして作用させる。
【００２７】
前記スクリュー装置によって上に運ばれる土が、掘削した土に固化材が粗く混合された状態であったとしても、搬送される途中で粉砕されて、固化材との混合が良好に行なわれる状態で、混合土の作成が行なわれる。前記スクリュー装置２０によって、ケーシング２５内を搬送される土は、後で説明するように、ケーシング２５に設けている排出孔２６〜２６ｃのうち、孔の中の土の上に露出している孔から排出される。
【００２８】
また、スクリュー装置２０によって、掘削部から土を吸い上げるようにして取り出すことで、掘削部に加えられる上部の土の圧力が低くなるので、その上にある固化材が容易に掘削部に移動されて、土と固化材とが混合される状態で、スクリュー装置２０によって上に搬送されるのである。つまり、孔の土の中に入り込んでいる状態のケーシングの孔に対しては、混合土の圧力が外側から付与されているので、その上部で土に埋まっていない部分の孔から、すでに堆積されている混合土の上に、スクリューからの混合土が排出されることになる。
【００２９】
そして、孔の中に堆積されている混合土は、掘削部の上に載せられるだけで、上から静圧状態で圧力を付与するように堆積されるので、掘削中の孔底部又は孔壁部に対しては、掘削翼による掘削のための圧力以外の圧力が、大きく作用しない状態となる。また、本装置では、孔を掘下げる途中で、孔の壁部に対して掘削翼１３と組合わせた攪拌翼による圧力が加えられることがない。さらに、従来の掘削装置のように、前記孔の中で回転される２つの翼部材が組合わせられていないので、それらの攪拌の作用によって、孔の周囲の壁に対して大きな圧力を加えることがない。
【００３０】
したがって、本装置を用いて構築する柱状地盤改良杭が、擁壁に近接した位置に施工する杭であったとしても、擁壁に対して横から押圧する作用等は、全く加えられることがなくなる。そこで、斜面部の土留め擁壁に近接した場所で、任意の径と長さの杭を構築することも可能となり、前記擁壁の補強のために構築することはもとより、擁壁に近接した場所で、建物の基礎を構築する際にも用いることが出来るのである。
【００３１】
前記本願の実施例に説明する装置である作業車両１は、自走式の装置であることから、従来の一般的な装置と同様にして、任意の場所で柱状地盤改良杭の構築に用いることが出来る。前記柱状地盤改良杭は、家屋やビル等のような建物の基礎として用いる他に、急傾斜の斜面を横切るように建設される道路やその擁壁等に対して、その基礎を補強する地下構造物として用いることができる。
【００３２】
前記実施例に示される掘削装置１０をさらに説明すると、従来の一般的な杭打ち装置と異なり、杭孔を掘削する最初の段階から、掘削した土に固化材を混合して、掘削した土の全部で杭を構成するために用いるものではない。すなわち、本実施例で説明する装置においては、杭を構築する位置で、完成した杭の容積を予め計算しておき、土に固化材を混合して杭を構築する際に、余分と計算された量の土の容積に対応する大きさの孔を掘って、その土を除去して、空孔として設けておく。
【００３３】
そして、前述したようにして設けた空孔には、その杭に必要とする量の固化材を最初に入れて準備しておく。その後に、掘削装置をセットして、前記孔の底から下に向けて孔を掘り下げながら、掘削した孔の土を固化材と混合する作業を開始する。前記掘削を行なうに際して、最初の段階では、土に対する固化材の混入率が多いので、混合土は大きな流動性を持つが、土の比率が多くなるに従って流動性は低くなり、最終段階では予定された固さの地中柱となって構成される。
【００３４】
前述したような構成を有する掘削装置を用いて、柱状地盤改良杭を構築する場合には、例えば、図３に説明するような手順に従って行なわれる。まず、最初に、孔を掘った土を固化材と混合した時に、余分な土として排除する土の量を計算して、その余分な土のボリュームに対応する土を排除した状態で空孔を形成し、その後に杭孔を掘り下げる作業を開始するようにしている。つまり、図３（Ａ）に示すように、地表面から所定の深さまで空孔４０を掘り下げてから、その作業に続いて、順次段階を踏んで杭の掘削を行う。
【００３５】
まず、前記図３（Ｂ）に示すように、前記空孔４０内に固化材４１を所定量注入して、柱状地盤改良杭の構築の準備を行なう。前記空孔の大きさは、構築する杭の地中の容積に対して、構築する杭により排除される土の体積、すなわち、完成品で使用される土から余る土の量を計算したボリュームに形成される。そして、前記空孔に固化材を満たした状態で、掘削翼で杭孔を掘下げながら、孔の土を固化材に混合すると、最初は、固化材が多い状態で流動性の大きなものであったとしても、最終の段階では予定した固さの混合土となり、そのままで硬化させる過程に移行される。
【００３６】
つまり、前記図（Ｂ）に示した状態から、孔の中の固化材の中に掘削翼を挿入して、孔の掘り下げを開始して、同図（Ｃ）に示すように、前記孔に挿入した掘削装置の掘削翼１３を駆動して、孔底の土を掘り下げる作業を行なわせる。その掘り下げ作業を行なうと同時に、掘削した土を固化材に混合する作業を行なうが、前記土と固化材との混合のためには、掘削装置の掘削翼１３と、スクリュー装置２０とが用いられる。
【００３７】
前述したような孔の掘り下げ作業を継続して、設計する深さまで縦孔を構築するとともに、孔底から固化材と土とが粗く混合された土を運び出す際に、スクリュー装置によって土の塊を細かく粉砕するとともに、固化材と良く混合させながら、孔の上側に移動させる動作を継続する。そして、掘削した土に固化材を混入しながら、同図（Ｄ）に示すようにして、予定した深さの位置まで孔を掘り下げて、杭を構築する作業を継続する。
【００３８】
前記孔の掘り下げに際して、図３に説明したように、１回だけ掘削翼を下降させて、柱状地盤改良杭を構築する動作を行なったのみでは、土と固化材との混合が十分に行なわれないと考えられるので、１回目の掘り下げ工程の後で、同様な動作を追加して施工する。そのために、図４に示すように、工程（Ｅ）、（Ｆ）の動作を、前記１回目の作業に追加して行なわせる。つまり、掘削装置を駆動して掘削翼を回転させながら、孔の下部から上に向けて移動させ、その後に下降させる動作を所定の回数、例えば２往復くらい繰り返し、土と固化材の混合を十分に行なう。前記追加の混合作業に際しても、スクリュー装置の駆動を組合わせて行なうと、土と固化材との混合をより良好に行なうことが出来る。
【００３９】
前記作業工程を説明する２つの図（Ｅ）、（Ｆ）では、縦孔として掘削した杭孔１５の内部で、掘削・攪拌装置を上下動させながら、掘削翼１３を駆動して、孔の中の土と固化材を攪拌・混合する作業を行なうようにしているのである。この例では、前記図３（Ｄ）に示したように，予定した深さまで縦孔を掘削しながら、土と固化材とを混合して、一応場所打ち杭が完成した状態でも、土と固化材の混合状態がより十分となるように、追加施工するのである。
【００４０】
また、より品質の高い柱状地盤改良杭を構築する場合、または、現場の地層に前記ピート層等があり、その比較的薄い層を杭が貫通する場合等には、土の混合と土の微粉砕とをより十分に施工する必要がある。そこで、前記図（Ｅ）、（Ｆ）に示されるように、掘削装置を孔の中で上下動させて、土と固化材とを混合する動作を、多数回繰り返して行なうと、よりよい混合状態の杭を構築出来ることになる。
【００４１】
なお、本実施例においては、前述したように、孔を掘り下げると同時に、掘削して最初に固化材と混合した土を孔の上部に移動させ、掘削装置の先端部から圧送する等の作用を行なわないので、掘削中の土に圧力をかけることがなく、孔の下部の混合作用部での圧力を低下させるようにする。
そして、孔底で掘削翼により掘削された土に固化材を混合させる部分で、余分な圧力を加えないようにするために、前述したような構成の、ポンプ作用（吸引作用）を負担するスクリュー装置２０を用いているのである。
【００４２】
前述したように、本発明の杭の施工装置および工法を用いた場合には、掘削中の孔底と孔壁に作用する押圧力は、孔に入っている土の重さによる圧力のみが加えられる。また、本発明においては、固化材を圧入する方式を用いている従来の装置とは異なり、圧送ポンプ等で固化材を押し込む作用を行なうことがないので、掘削中の孔の底の土に対して、余分な圧力が大きく作用することがない。そして、本実施例で説明する装置では、従来の装置を用いた装置の場合のように、固化材を送り込む際の圧力によって、孔の壁を膨らませるような力が作用しないので、盛り土の擁壁等に近接した場所でも、１種類の装置を用いて他の杭と同様に施工することが可能になる。
【００４３】
前記スクリュー装置２０では、前述したように、前記掘削装置の掘削翼で掘りながら、固化材と混合された混合土の中に、別の駆動源２１により回転されるスクリュー２２を入り込ませて、混合中の土をスクリューに取り込むようにしている。そして、前記ケーシング内に取り込まれた土を搬送中に粉砕し、固化材と混合する作用を行ないながら、杭孔の上部に向けて移動させるように設けている。
【００４４】
前記スクリュー装置は、掘削装置のヘッド部から垂下させる状態で、前記掘削用のロッド１２と平行にして、掘削翼で作成された孔の中で動作させるように設けている。前記したように、地中の孔の下部から取り出す掘削した土と固化材が混合された土は、ケーシング２５の内部でスクリュー２２を回転させて上昇させて、すでに混合されている土の上部分に載せられように排出され、杭孔の上にある混合土とともに、混合部分に静加重として作用させるようにしている。
【００４５】
前記混合土をスクリューにより上に向けて搬送するに際して、ケーシングの長さ方向に設けている吐出口のうちの、土で塞がれていない孔から、混合された土を吐き出させて孔の上部に堆積させる。そして、掘削装置の回転翼で掘削・混合されている土に対して、上に排出して載せた土とともに、静圧を付与するようにして押圧する作用を加えるようにするが、掘削・混合を行なっている孔の下部では、スクリューで汲み上げられた分の土が取り去られる。したがって、孔の下部で掘削されている土に対して、上から加えられる圧力が低くなって、混合する部分の上に堆積されている固化材が、掘削途中の土に向けて容易に移動される条件が設定される。
【００４６】
前記スクリュー装置２０の実施例において、スクリュー２２の周囲を囲んで、その内部で回転可能に収容しているケーシング２５は、図示を省略する支持手段によって、掘削装置の上部に支持されている。そして、スクリュー２２とともに、直立アーム状の支持部材７に沿って、スライダー８を介して上下動されるが、前記スクリューを支持するスライダー８は、掘削装置とともに上下動するか、または、必要に応じて、スクリューのみを単独で支持部材に沿わせて移動させても良い。
【００４７】
前記掘削翼とスクリュー装置とによって、杭孔の掘削と固化材との混合・攪拌を行なう際に、掘削した土と固化材とを混合させることが、土質等によっては十分に行なわれ得ない場合がある。また、場所打ち杭を構築する場所の地質の層が、柱状地盤改良杭の構築に適当しない場合でも、その地層が比較的薄くて、上下の土と混合することで、杭として用いることが可能であれば、前記図４の工程をより多い回数を、さらに追加して行なうことで対処出来ることは、前述の通りである。
【００４８】
なお、前記スクリュー装置が、装置のスライダーに上部分でのみ支持されていて、下端部の取り込み部の位置決めが不安定な場合には、スクリューケーシングの下部に既製部材を設けて、他端部を掘削軸に支持させるなどして、軸の回転に影響されない支持機構を設けても良い。また、前記スクリュー装置の支持に関しては、孔の中での作動位置を位置決めするために、公知の接続手段を用いることが出来る。
【符号の説明】
【００４９】
１ 作業車、 ２ 走行部材、 ５ 上支持アーム、 ６ 下アーム、
７ 支持部材、 ８ スライダー、 １０ 掘削装置、 １１ 駆動装置、
１２ 掘削用ロッド、 １３ 掘削翼、 ２０ スクリュー装置、 ２１ 駆動装置、
２２ スクリュー、 ２３ 軸、 ２４ 羽根、 ２５ ケーシング、 ２６ 吐出口、
３９ 地中改良杭、 ４０ 空孔、 ４１ 固化材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に構築する構造物の基礎等を構築するための構築装置と、杭基礎の構築工法に関し、特に、従来の工法のように、掘削機の軸から固化材を孔の掘削部分に向けて圧送する方法を用いずに、最初に掘った空孔に固化材を入れて置いて、その孔の底で掘った土を固化材に混合しながら、孔の下から上に向けてスクリュー装置により循環させて、土と固化材とを混合した杭を構築する装置と、その工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、住宅やその他の建物を構築する時に、その地盤が比較的軟弱な場所では、建物の基礎を支えるために、セメントミルクを土に混合した柱状地盤改良杭を所定本数立設してから、建物の基礎を構築することが一般に行われている。また、一方に傾斜している傾斜地で、斜面を横切るように道路や構造物を建設する際にも、傾斜部の下側の土を多く盛り上げる側で、擁壁や基礎を保護するために柱状地盤改良杭を構築する工法を用いることも、一般的な工法として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８２４５３
【０００４】
前記公知文献に開示されている技術手段においては、前記柱状地盤改良杭は、掘り下げた孔の土に固化材としてのセメントミルクを混合するために、横から見て略Ｖ字状の攪拌翼を軸に固定して設け、その攪拌翼の捻り方向を上下で反対方向に形成して、その攪拌翼を回転させる装置を構成している。前記従来例の機構を用いることで、地盤の土に固化材を混合する作用が良好に行われて、強度のばらつきが少なくて、高品質な柱状地盤改良杭（固化処理杭または場所打ち杭、とも呼ばれる）を、容易に構築出来ると説明されているのである。
【０００５】
前記公知例のような杭の構築装置は、構成が比較的単純化されている装置であり、その装置を用いて杭を構築する作業を行なう場合も、従来の一般に使用されている場所打ち杭の構築装置と同様に、比較的容易に作業を行ない得るという特徴を持っている。そして、固化材を掘削した土に混合する作用を比較的良好に行ない得て、柱の強度等を良好な状態に構築出来るとされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、従来の装置では、掘削用の軸の下端部に、固化材としてのセメントミルクを噴出させる孔があり、圧送ポンプでセメントミルクを圧送しながら、掘削翼で土を掘って、土と固化材とを混合する装置として用いられていた。
ところが、固化材のセメントミルクは、杭孔が深くなる程、送り圧力を高圧にする必要があり、施工部の周囲の地盤にもその圧の影響があった。例えば、施工中の孔の周囲でコンクリート床が持ち上げられたり、タイルが割れたりすることがある。その他に、一方に擁壁がある道路等では、道路にズレが発生したり、コンクリートに亀裂が発生したり、擁壁がずれを生じたりする等の被害が出ていた。
【０００７】
前記公知例のような装置の他に、一般的に用いられている柱状地盤改良杭の構築装置においては、中空な駆動軸の下端部に掘削翼を設けて、その上部には３０ｃｍ程度の間隔をおいて、２組の攪拌翼を略十字状に配置して構成している。ところが、そのような構成の装置を用いても、杭を構築する地盤の土が粘土質の場合には、掘削翼や攪拌翼等に粘土がこびり付いてしまい、容易に剥離出来ないこと、および、大きい土の塊を細かく粉砕してほぐすことが、攪拌翼のみによっては容易に行い得ないというという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記ピート層のような特殊な地層がある場所でも、固化材と混合してから、スクリュー装置を用いて上部へ送り出す方式を用いて、前記スクリュー装置での搬送中に混合・攪拌作用を繰り返して行なって、土の微粉砕と固化材を混合処理する装置と、杭の構築工法を提供することを目的としている。
【０００９】
また、固化材を混合した土を、スクリューによって上方に移動させる作用を行なうことにより、掘削翼によって掘り取る孔底部に加えられる圧力が低くなり、孔の周囲の壁に対する圧力も大きく作用しないことになるとともに、杭の全体の強度を良好なものとすることと、構造物を支持する強度を容易に得ることが可能な工法を提供出来る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、柱状地盤改良杭の構築装置とその工法に関する。
請求項１の発明は、柱状地盤改良杭の施工するための装置を、杭孔を掘下げるとともに掘削した土を孔底で固化材と混合する作用を負担する掘削翼を設けた掘削装置と、
前記掘削装置により掘削中の杭孔の下部から、固化材に混合された土を孔の上方に移動させながら、混合作用を行なうスクリュー装置を組合わせて設け、前記掘削中の杭孔の底部から杭孔の上部に、固化材と混入された土を移動させ、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を前記スクリュー装置により行い、前記杭孔の中で上下に土を循環させるようにして移動させながら、柱状の杭を構築することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、前記柱状地盤改良杭の構築装置に設けるスクリュー装置は、スクリューをケーシングの中で回転させて、前記ケーシングの下端部から吸入した混合土を、孔の上側に搬送する作用を行なわせるものとして設け、
前記ケーシングには所定の間隔をおいて複数の排出孔を設けておき、前記ケーシングの下端部から吸い込んだ混合土を、杭孔の上部に位置する孔から吐出させる機能を持たせ、
前記攪拌装置により掘削中の土を粉砕しながら、孔の上方ですでに混合されている土の上に移動させと混合し、掘削翼により孔を掘下げることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、前記スクリュー装置は、掘削装置とともに作業装置のガイド部材に沿って上下動させるように設け、
構築中の杭孔の下端部から固化材に混合した掘削土を取り込み、杭孔の中で土の上に露出している排出孔から排出させる構成とし、掘削翼で掘削した土を固化材と混合しながら上に搬送して、掘削部の上部にある混合土の上に堆積させ、孔の中で土を上下に循環させながら混合作用を行なうことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、所定の径の縦孔を掘り下げて杭孔を構築する掘削翼を、掘削装置の上端部に設けた駆動装置から所定の長さの掘削用ロッドを介して設け、
前記掘削用のロッドと平行に設けるスクリュー装置を、前記掘削翼の投影範囲内に設けて、前記掘削装置と別に設けた駆動手段を用いて前記スクリュー装置を駆動し、
前記掘削翼で掘り取った土に固化材を混合しながら、掘削孔の上部に移動させて、孔底の土を上に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、柱状地盤改良杭の構築工法に関するもので、柱状地盤改良杭の施工現場で、地中に孔を掘下げて、その掘削した孔の土を固化材と混ぜたときの体積の増加量を、予め計算しておき、
掘削装置を用いて孔を掘下げて、前記計算で得られた土の余分な量に対応する掘削した土を、先に除去して空孔を作成し、
前記空孔に土と混合する固化材を、計算上必要とされた量だけ注入しておき、
前記空孔に掘削装置を挿入して、前記掘削装置で孔の底を掘削すると同時に、
前記掘削装置と組み合わせて設けたスクリュー装置を用いて、固化材と混合された土を上方に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
前述したように、本発明の杭の施工装置および工法を用いた場合には、固化材を圧入する方式を用いている従来の装置とは異なり、圧送ポンプ等で固化材を押し込む作用を行なうことがないので、余分な圧力が大きく作用することがない。また、杭孔の中で、孔の底から上に向けて固化材と土とを混合しながら搬送し、すでに混合された土を自重で下に移動させ、上下に循環させながら混合攪拌するので、混合能率を良くすることが出来る。
【００１６】
そして、固化材を土に混合する作用は、スクリュー装置によって孔底から孔の上に搬送しながら行なうので、搬送中に土の塊を砕きながら、混合する作用を良好に行なうことが出来る。さらに、従来の装置を用いた場合のように、固化材を送り込む際の圧力により、孔の壁を膨らませるような力が作用しないので、盛り土の擁壁等に近接した場所でも、１種類の装置を用いて他の杭と同様に施工することが可能になる。
【００１７】
前述したように、本発明においては、掘削用のロッドには掘削歯（掘削翼）のみを設けて、独立させて構成しており、掘削歯により杭孔を掘下げながら、孔の底部で掘削した土を固化材と混合する作業を搬送中に行なわせる。また、孔の下部に向けて掘下げながら固化材を混合するための装置を、各々簡単な構造の機構を組合わせて構成出来るので、装置の操作とメンテナンスも容易に行なうことが可能となる。
【００１８】
また、固化材を混合する作業を行なう前に、作成する孔から余る土の量を計算して、余分とされる量の土を予め排除した後で、掘削した土に固化材を混合する方法を用いることができる。そして、最初に掘削した空孔に固化材を満たして準備しておいてから、掘削装置を駆動して孔を掘り下げる作業を行ない、掘削した土の全部に固化材を混合することが出来るので、作業の後で固化材が混じった残土の処理等の問題が発生することがない。
【００１９】
そして、掘削装置に組合わせたスクリュー装置により、孔底から混合土を汲み上げるようにして移動させ、掘削翼によって掘削した土に、上部分にある固化材の混入された土と容易に混合させることが出来る。さらに、掘削土をスクリュー装置で搬送する際に、土の塊の粉砕と固化材の混合の作用を良好に行なうことが出来るので、土の性状の良くないものが少しぐらい混じっていても、最終的には、強度の十分な杭を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の作業装置を説明する側面図である。
【図２】作業装置の正面図である。
【図３】同図（Ａ）〜（Ｄ）は構築する孔の構築順序の説明図である。
【図４】同図（Ｅ）〜（Ｇ）は図３の工程（Ｄ）の後での、作業順序の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図示される例にしたがって、本発明の装置の構成を説明する。図１、２に示す例は、本発明の装置の構造を説明しているもので、クレーン車もしくは土木作業に一般に使用されている作業車に掘削装置を装着した例で示している。この例に示している作業車両１は、一般的なクローラ走行装置２を備えて、作業用アーム５の先端部に掘削装置１０の支柱部材７を支持させ、その支柱の下端部は支持手段６を介して支持させている
【００２２】
前記支柱部材７には、掘削装置１０のスライダー８を組み合わせて、上下動可能に設けており、前記スライダー８には掘削用モータ１１を取付けている。前記掘削用モータ１１には掘削用ロッド１２を設け、前記ロッド１２の下端部には、掘削翼１３を保持させている。前記掘削翼１３としては、従来公知な任意の構成の掘削羽根を用いることが可能であるが、本実施例では、図２の下面から見た図に示すように、略１枚の板状の部材の下部に多数の爪を突出させて設けた１枚の板状の羽根部材を、掘削する孔の直径に対応させた長さで構成したものを用いている。
【００２３】
また、前記掘削装置の掘削用モータ１０のフレームには、スクリュー用モータ２１を支持させており、前記モータ２１が駆動するスクリュー装置２０として構成している。従来の装置では、掘削翼の先端部から固化材を吐出させて掘削した土に混入しているが、その吐出圧力が高いために、その固化材の吐出圧力で、杭の周囲の壁を押し広げるような力が働いていた。本発明では、混合された土と孔の周囲の壁の土との比重が同じであり、固化材を圧力をかけて送り込む作用を用いないのであるから、掘削部の上の土によって余分な圧力が加えられることがなく、固化材の混合の際に働く圧力や、上部分の土の重量によって、構築する孔の壁を外周側に膨らませるような力は作用しない。
【００２４】
前記スクリュー装置は、孔の底部で掘削した土を固化材と混合しながら、その土の一部を上部に向けて送り出して、固化材が混入された土を杭孔の上部に排出させる。そして、孔の中のすでに混合されている土の上に堆積させることで、混合されている土を下方に押し下げるように落下させ、そのスクリューによる上への搬送と、自重による落下とによって、縦の杭孔の上下に固化材が混合された土を移動させながら、攪拌させる作用が行なわれる。
【００２５】
また、前記スクリュー装置２０に設けるスクリュー２２は、軸２３に螺旋状のフライト２４を設けて構成されたものであり、そのスクリュー２２を囲むように設けるケーシング２５には、その上下方向に所定の間隔で土吐き出し口２６，２６ａ，２６ｂ・・・を設けている。前記スクリュー装置２０は、掘削翼１３で掘り下げた孔の土を、ケーシング２５の下端部から取り込んで、スクリュー２２により上部に搬送し、孔の中で土により塞がれていない地上の吐出口から排出させて、孔の土の上部に堆積させる。
【００２６】
前記ケーシング２５の内径は、中で回転するスクリューの外径よりも十分に余裕を持たせて構成しており、塊状の土を取り込んだとしても、それがスクリュー装置の下部から吸入され得る大きさであれば、ケーシング内で上に向けて移動させることが出来る。
そして、スクリューによって搬送することで、土の塊を粉砕して固化材との混合する作用を良好に行ないながら、孔の中の土の上部に位置するケーシングの開口から排出させ、孔の中に堆積させている混合土の上に載せるようにして、上から静圧を加える重りとして作用させる。
【００２７】
前記スクリュー装置によって上に運ばれる土が、掘削した土に固化材が粗く混合された状態であったとしても、搬送される途中で粉砕されて、固化材との混合が良好に行なわれる状態で、混合土の作成が行なわれる。前記スクリュー装置２０によって、ケーシング２５内を搬送される土は、後で説明するように、ケーシング２５に設けている排出孔２６〜２６ｃのうち、孔の中の土の上に露出している孔から排出される。
【００２８】
また、スクリュー装置２０によって、掘削部から土を吸い上げるようにして取り出すことで、掘削部に加えられる上部の土の圧力が低くなるので、その上にある固化材が容易に掘削部に移動されて、土と固化材とが混合される状態で、スクリュー装置２０によって上に搬送されるのである。つまり、孔の土の中に入り込んでいる状態のケーシングの孔に対しては、混合土の圧力が外側から付与されているので、その上部で土に埋まっていない部分の孔から、すでに堆積されている混合土の上に、スクリューからの混合土が排出されることになる。
【００２９】
そして、孔の中に堆積されている混合土は、掘削部の上に載せられるだけで、上から静圧状態で圧力を付与するように堆積されるので、掘削中の孔底部又は孔壁部に対しては、掘削翼による掘削のための圧力以外の圧力が、大きく作用しない状態となる。また、本装置では、孔を掘下げる途中で、孔の壁部に対して掘削翼１３と組合わせた攪拌翼による圧力が加えられることがない。さらに、従来の掘削装置のように、前記孔の中で回転される２つの翼部材が組合わせられていないので、それらの攪拌の作用によって、孔の周囲の壁に対して大きな圧力を加えることがない。
【００３０】
したがって、本装置を用いて構築する柱状地盤改良杭が、擁壁に近接した位置に施工する杭であったとしても、擁壁に対して横から押圧する作用等は、全く加えられることがなくなる。そこで、斜面部の土留め擁壁に近接した場所で、任意の径と長さの杭を構築することも可能となり、前記擁壁の補強のために構築することはもとより、擁壁に近接した場所で、建物の基礎を構築する際にも用いることが出来るのである。
【００３１】
前記本願の実施例に説明する装置である作業車両１は、自走式の装置であることから、従来の一般的な装置と同様にして、任意の場所で柱状地盤改良杭の構築に用いることが出来る。前記柱状地盤改良杭は、家屋やビル等のような建物の基礎として用いる他に、急傾斜の斜面を横切るように建設される道路やその擁壁等に対して、その基礎を補強する地下構造物として用いることができる。
【００３２】
前記実施例に示される掘削装置１０をさらに説明すると、従来の一般的な杭打ち装置と異なり、杭孔を掘削する最初の段階から、掘削した土に固化材を混合して、掘削した土の全部で杭を構成するために用いるものではない。すなわち、本実施例で説明する装置においては、杭を構築する位置で、完成した杭の容積を予め計算しておき、土に固化材を混合して杭を構築する際に、余分と計算された量の土の容積に対応する大きさの孔を掘って、その土を除去して、空孔として設けておく。
【００３３】
そして、前述したようにして設けた空孔には、その杭に必要とする量の固化材を最初に入れて準備しておく。その後に、掘削装置をセットして、前記孔の底から下に向けて孔を掘り下げながら、掘削した孔の土を固化材と混合する作業を開始する。前記掘削を行なうに際して、最初の段階では、土に対する固化材の混入率が多いので、混合土は大きな流動性を持つが、土の比率が多くなるに従って流動性は低くなり、最終段階では予定された固さの地中柱となって構成される。
【００３４】
前述したような構成を有する掘削装置を用いて、柱状地盤改良杭を構築する場合には、例えば、図３に説明するような手順に従って行なわれる。まず、最初に、孔を掘った土を固化材と混合した時に、余分な土として排除する土の量を計算して、その余分な土のボリュームに対応する土を排除した状態で空孔を形成し、その後に杭孔を掘り下げる作業を開始するようにしている。つまり、図３（Ａ）に示すように、地表面から所定の深さまで空孔４０を掘り下げてから、その作業に続いて、順次段階を踏んで杭の掘削を行う。
【００３５】
まず、前記図３（Ｂ）に示すように、前記空孔４０内に固化材４１を所定量注入して、柱状地盤改良杭の構築の準備を行なう。前記空孔の大きさは、構築する杭の地中の容積に対して、構築する杭により排除される土の体積、すなわち、完成品で使用される土から余る土の量を計算したボリュームに形成される。そして、前記空孔に固化材を満たした状態で、掘削翼で杭孔を掘下げながら、孔の土を固化材に混合すると、最初は、固化材が多い状態で流動性の大きなものであったとしても、最終の段階では予定した固さの混合土となり、そのままで硬化させる過程に移行される。
【００３６】
つまり、前記図（Ｂ）に示した状態から、孔の中の固化材の中に掘削翼を挿入して、孔の掘り下げを開始して、同図（Ｃ）に示すように、前記孔に挿入した掘削装置の掘削翼１３を駆動して、孔底の土を掘り下げる作業を行なわせる。その掘り下げ作業を行なうと同時に、掘削した土を固化材に混合する作業を行なうが、前記土と固化材との混合のためには、掘削装置の掘削翼１３と、スクリュー装置２０とが用いられる。
【００３７】
前述したような孔の掘り下げ作業を継続して、設計する深さまで縦孔を構築するとともに、孔底から固化材と土とが粗く混合された土を運び出す際に、スクリュー装置によって土の塊を細かく粉砕するとともに、固化材と良く混合させながら、孔の上側に移動させる動作を継続する。そして、掘削した土に固化材を混入しながら、同図（Ｄ）に示すようにして、予定した深さの位置まで孔を掘り下げて、杭を構築する作業を継続する。
【００３８】
前記孔の掘り下げに際して、図３に説明したように、１回だけ掘削翼を下降させて、柱状地盤改良杭を構築する動作を行なったのみでは、土と固化材との混合が十分に行なわれないと考えられるので、１回目の掘り下げ工程の後で、同様な動作を追加して施工する。そのために、図４に示すように、工程（Ｅ）、（Ｆ）の動作を、前記１回目の作業に追加して行なわせる。つまり、掘削装置を駆動して掘削翼を回転させながら、孔の下部から上に向けて移動させ、その後に下降させる動作を所定の回数、例えば２往復くらい繰り返し、土と固化材の混合を十分に行なう。前記追加の混合作業に際しても、スクリュー装置の駆動を組合わせて行なうと、土と固化材との混合をより良好に行なうことが出来る。
【００３９】
前記作業工程を説明する２つの図（Ｅ）、（Ｆ）では、縦孔として掘削した杭孔１５の内部で、掘削・攪拌装置を上下動させながら、掘削翼１３を駆動して、孔の中の土と固化材を攪拌・混合する作業を行なうようにしているのである。この例では、前記図３（Ｄ）に示したように，予定した深さまで縦孔を掘削しながら、土と固化材とを混合して、一応場所打ち杭が完成した状態でも、土と固化材の混合状態がより十分となるように、追加施工するのである。
【００４０】
また、より品質の高い柱状地盤改良杭を構築する場合、または、現場の地層に前記ピート層等があり、その比較的薄い層を杭が貫通する場合等には、土の混合と土の微粉砕とをより十分に施工する必要がある。そこで、前記図（Ｅ）、（Ｆ）に示されるように、掘削装置を孔の中で上下動させて、土と固化材とを混合する動作を、多数回繰り返して行なうと、よりよい混合状態の杭を構築出来ることになる。
【００４１】
なお、本実施例においては、前述したように、孔を掘り下げると同時に、掘削して最初に固化材と混合した土を孔の上部に移動させ、掘削装置の先端部から圧送する等の作用を行なわないので、掘削中の土に圧力をかけることがなく、孔の下部の混合作用部での圧力を低下させるようにする。
そして、孔底で掘削翼により掘削された土に固化材を混合させる部分で、余分な圧力を加えないようにするために、前述したような構成の、ポンプ作用（吸引作用）を負担するスクリュー装置２０を用いているのである。
【００４２】
前述したように、本発明の杭の施工装置および工法を用いた場合には、掘削中の孔底と孔壁に作用する押圧力は、孔に入っている土の重さによる圧力のみが加えられる。また、本発明においては、固化材を圧入する方式を用いている従来の装置とは異なり、圧送ポンプ等で固化材を押し込む作用を行なうことがないので、掘削中の孔の底の土に対して、余分な圧力が大きく作用することがない。そして、本実施例で説明する装置では、従来の装置を用いた装置の場合のように、固化材を送り込む際の圧力によって、孔の壁を膨らませるような力が作用しないので、盛り土の擁壁等に近接した場所でも、１種類の装置を用いて他の杭と同様に施工することが可能になる。
【００４３】
前記スクリュー装置２０では、前述したように、前記掘削装置の掘削翼で掘りながら、固化材と混合された混合土の中に、別の駆動源２１により回転されるスクリュー２２を入り込ませて、混合中の土をスクリューに取り込むようにしている。そして、前記ケーシング内に取り込まれた土を搬送中に粉砕し、固化材と混合する作用を行ないながら、杭孔の上部に向けて移動させるように設けている。
【００４４】
前記スクリュー装置は、掘削装置のヘッド部から垂下させる状態で、前記掘削用のロッド１２と平行にして、掘削翼で作成された孔の中で動作させるように設けている。前記したように、地中の孔の下部から取り出す掘削した土と固化材が混合された土は、ケーシング２５の内部でスクリュー２２を回転させて上昇させて、すでに混合されている土の上部分に載せられように排出され、杭孔の上にある混合土とともに、混合部分に静加重として作用させるようにしている。
【００４５】
前記混合土をスクリューにより上に向けて搬送するに際して、ケーシングの長さ方向に設けている吐出口のうちの、土で塞がれていない孔から、混合された土を吐き出させて孔の上部に堆積させる。そして、掘削装置の回転翼で掘削・混合されている土に対して、上に排出して載せた土とともに、静圧を付与するようにして押圧する作用を加えるようにするが、掘削・混合を行なっている孔の下部では、スクリューで汲み上げられた分の土が取り去られる。したがって、孔の下部で掘削されている土に対して、上から加えられる圧力が低くなって、混合する部分の上に堆積されている固化材が、掘削途中の土に向けて容易に移動される条件が設定される。
【００４６】
前記スクリュー装置２０の実施例において、スクリュー２２の周囲を囲んで、その内部で回転可能に収容しているケーシング２５は、図示を省略する支持手段によって、掘削装置の上部に支持されている。そして、スクリュー２２とともに、直立アーム状の支持部材７に沿って、スライダー８を介して上下動されるが、前記スクリューを支持するスライダー８は、掘削装置とともに上下動するか、または、必要に応じて、スクリューのみを単独で支持部材に沿わせて移動させても良い。
【００４７】
前記掘削翼とスクリュー装置とによって、杭孔の掘削と固化材との混合・攪拌を行なう際に、掘削した土と固化材とを混合させることが、土質等によっては十分に行なわれ得ない場合がある。また、場所打ち杭を構築する場所の地質の層が、柱状地盤改良杭の構築に適当しない場合でも、その地層が比較的薄くて、上下の土と混合することで、杭として用いることが可能であれば、前記図４の工程をより多い回数を、さらに追加して行なうことで対処出来ることは、前述の通りである。
【００４８】
なお、前記スクリュー装置が、装置のスライダーに上部分でのみ支持されていて、下端部の取り込み部の位置決めが不安定な場合には、スクリューケーシングの下部に既製部材を設けて、他端部を掘削軸に支持させるなどして、軸の回転に影響されない支持機構を設けても良い。また、前記スクリュー装置の支持に関しては、孔の中での作動位置を位置決めするために、公知の接続手段を用いることが出来る。
【符号の説明】
【００４９】
１ 作業車、 ２ 走行部材、 ５ 上支持アーム、 ６ 下アーム、
７ 支持部材、 ８ スライダー、 １０ 掘削装置、 １１ 駆動装置、
１２ 掘削用ロッド、 １３ 掘削翼、 ２０ スクリュー装置、 ２１ 駆動装置、
２２ スクリュー、 ２３ 軸、 ２４ 羽根、 ２５ ケーシング、 ２６ 吐出口、
３９ 地中改良杭、 ４０ 空孔、 ４１ 固化材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状地盤改良杭の施工するための装置を、杭孔を掘下げるとともに掘削した土を孔底で固化材と混合する作用を負担する掘削翼を設けた掘削装置と、
前記掘削装置により掘削中の杭孔の下部から、固化材に混合された土を孔の上方に移動させながら、混合作用を行なうスクリュー装置を組合わせて設け、
前記掘削中の杭孔の底部から杭孔の上部に、固化材と混入された土を移動させ、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を前記スクリュー装置により行い、前記杭孔の中で上下に土を循環させるようにして移動させながら、柱状の杭を構築することを特徴とする柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項２】
柱状地盤改良杭の構築装置に設けるスクリュー装置は、スクリューをケーシングの中で回転させて、前記ケーシングの下端部から吸入した混合土を、孔の上側に搬送する作用を行なわせるものとして設け、
前記ケーシングには所定の間隔をおいて複数の排出孔を設けておき、前記ケーシングの下端部から吸い込んだ混合土を、杭孔の上部に位置する孔から吐出させる機能を持たせ、
前記攪拌装置により掘削中の土を粉砕しながら、孔の上方ですでに混合されている土の上に移動させて混合し、掘削翼により孔を掘下げることを特徴とする請求項１に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項３】
前記スクリュー装置は、掘削装置とともに作業装置のガイド装置に沿って上下動させるように設け、
構築中の杭孔の下端部から固化材に混合した掘削土を取り込み、杭孔の中で土の上に露出している排出孔から排出させる部材とし、
掘削翼で掘削した土を固化材と混合しながら上に搬送して、掘削部の上部にある混合土の上に堆積させ、孔の中で土を上下に循環させながら混合作用を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項４】
所定の径の縦孔を掘り下げて杭孔を構築する掘削翼を、掘削装置の上端部に設けた駆動装置から所定の長さの掘削用ロッドを介して設け、
前記掘削用のロッドと平行に設けるスクリュー装置を、前記掘削翼の投影範囲内に設けて、前記掘削装置と別に設けた駆動手段を用いて前記スクリュー装置を駆動し、
前記掘削翼で掘り取った土に固化材を混合しながら、掘削孔の上部に移動させて、孔底の土を上に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項５】
柱状地盤改良杭の施工現場で、地中に孔を掘下げて、その掘削した孔の土を固化材と混ぜたときの体積の増加量を、予め計算しておき、
掘削装置を用いて孔を掘下げて、前記計算で得られた土の余分な量に対応する掘削した土を、先に除去して空孔を作成し、
前記空孔に土と混合する固化材を、計算上必要とされた量だけ注入しておき、
前記空孔に掘削装置を挿入して、前記掘削装置で孔の底を掘削すると同時に、
前記掘削装置と組み合わせて設けたスクリュー装置を用いて、固化材と混合された土を上方に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする柱状地盤改良杭の構築工法。
【請求項１】
柱状地盤改良杭の施工するための装置を、杭孔を掘下げるとともに掘削した土を孔底で固化材と混合する作用を負担する掘削翼を設けた掘削装置と、
前記掘削装置により掘削中の杭孔の下部から、固化材に混合された土を孔の上方に移動させながら、混合作用を行なうスクリュー装置を組合わせて設け、
前記掘削中の杭孔の底部から杭孔の上部に、固化材と混入された土を移動させ、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を前記スクリュー装置により行い、前記杭孔の中で上下に土を循環させるようにして移動させながら、柱状の杭を構築することを特徴とする柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項２】
柱状地盤改良杭の構築装置に設けるスクリュー装置は、スクリューをケーシングの中で回転させて、前記ケーシングの下端部から吸入した混合土を、孔の上側に搬送する作用を行なわせるものとして設け、
前記ケーシングには所定の間隔をおいて複数の排出孔を設けておき、前記ケーシングの下端部から吸い込んだ混合土を、杭孔の上部に位置する孔から吐出させる機能を持たせ、
前記攪拌装置により掘削中の土を粉砕しながら、孔の上方ですでに混合されている土の上に移動させて混合し、掘削翼により孔を掘下げることを特徴とする請求項１に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項３】
前記スクリュー装置は、掘削装置とともに作業装置のガイド装置に沿って上下動させるように設け、
構築中の杭孔の下端部から固化材に混合した掘削土を取り込み、杭孔の中で土の上に露出している排出孔から排出させる部材とし、
掘削翼で掘削した土を固化材と混合しながら上に搬送して、掘削部の上部にある混合土の上に堆積させ、孔の中で土を上下に循環させながら混合作用を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項４】
所定の径の縦孔を掘り下げて杭孔を構築する掘削翼を、掘削装置の上端部に設けた駆動装置から所定の長さの掘削用ロッドを介して設け、
前記掘削用のロッドと平行に設けるスクリュー装置を、前記掘削翼の投影範囲内に設けて、前記掘削装置と別に設けた駆動手段を用いて前記スクリュー装置を駆動し、
前記掘削翼で掘り取った土に固化材を混合しながら、掘削孔の上部に移動させて、孔底の土を上に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項５】
柱状地盤改良杭の施工現場で、地中に孔を掘下げて、その掘削した孔の土を固化材と混ぜたときの体積の増加量を、予め計算しておき、
掘削装置を用いて孔を掘下げて、前記計算で得られた土の余分な量に対応する掘削した土を、先に除去して空孔を作成し、
前記空孔に土と混合する固化材を、計算上必要とされた量だけ注入しておき、
前記空孔に掘削装置を挿入して、前記掘削装置で孔の底を掘削すると同時に、
前記掘削装置と組み合わせて設けたスクリュー装置を用いて、固化材と混合された土を上方に移動させながら、縦孔の掘り下げと掘削した土を固化材に混入する作用とを、同時に行なわせることを特徴とする柱状地盤改良杭の構築工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１３７２９８（Ｐ２０１１−１３７２９８Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６５５４（Ｐ２００９−２９６５５４）
【出願日】平成２１年１２月２７日（２００９．１２．２７）
【出願人】（０００１９９２３４）千代田ソイルテック株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２７日（２００９．１２．２７）
【出願人】（０００１９９２３４）千代田ソイルテック株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]