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、杭に使用しない余分な土を排除して設けた空孔を最初に構築し、その杭孔に掘削装置を挿入して掘下げながら、掘削した土に固化材に混合して、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ながら混合して、孔の中で土を上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ながら混合して、孔の中で土を上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、掘削した土に固化材を混合することで、堆積が増加する土の量をあらかじめ除去するように、杭孔を空孔として掘削しておき、その空孔に掘削刃を挿入して固化材を注入しながら孔を掘下げるとともに、固化材を混ぜた土をスクリュー装置により孔の上部に汲み上げて、上に移動させて混合しながら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、地盤を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。前記従来例の装置・工法を用いることで、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、掘削した土に固化材を混合する作用を比較的良好に行ない得て、強度の大きい柱の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を設けておき、掘削翼で土を掘下げながら圧送ポンプでセメントミルクを圧入して、掘削した土と、注入した固化材とを混合する装置として用いられていた。
【０００７】
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力の影響が生じて、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った。その他に、傾斜地の下方を擁壁で支えている道路等では、道路にズレが発生したり、擁壁の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。
【０００８】
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、容易に剥離出来なくなること、および、大きい土の塊を細かく粉砕してほぐす作用を、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。
【０００９】
本発明は、前記スクリュー装置を用いて上部へ送り出す方式を用いることで、ピート層や粘土層のような特殊な地層がある場所でも、普通の土の場合と同様に固化材と掘削した土とを混合することができる。そして、前記スクリュー装置での搬送中に、固化材と掘削した土とを攪拌・混合する作用を行ない得て、土を微粉砕しながら固化材を混合処理する装置と、その装置を用いた柱状地盤改良杭の構築工法を提供することを目的としている。
【００１０】
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。そして、杭の全体の強度を均質なものと出来ることと、構造物を支持する強度を容易に得ることが可能な杭の構築工法を提供出来る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、柱状地盤改良杭の構築装置とその装置を用いた施工工法に関する。
請求項１の発明は、柱状地盤改良杭の施工するために、中空な駆動軸の下端部に設けた掘削翼と、前記軸の下部に噴出孔を設けて、前記軸の上端に接続する固化材供給装置を組合わせて構成する掘削装置と、前記杭孔の下部から固化材と混合した土を、杭孔の上方に運び上げるスクリュー装置とを、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向けて、前記スクリュー装置により固化材と混合された土を移動させながら、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を行い、前記杭孔中の上部に搬送した土を排出して、杭孔の中で上下に循環させながら、柱状の杭を構築することを特長とする。
【００１２】
請求項２の発明は、柱状地盤改良杭の構築装置に設けるスクリュー装置は、掘削装置と別に設ける駆動装置により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、杭孔に堆積されている混合土の上部に位置する排出孔から吐出させる機能を持たせ、前記スクリュー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長とする。
そして、前記掘削した土をスクリュー装置により搬送する際に、大きな塊は吸い込み口で、小さな塊は搬送中に砕きながら、固化材とよく混合させるようにする。
【００１３】
請求項３の発明は、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で、掘削装置とともに掘削孔の中で上下動可能に設けて、構築中の杭孔の下端部から吸い込んだ固化材と混合した掘削土を、杭孔の中で混合土の上に露出しているケーシングの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ようにし、孔の中で土を下から上に循環移動させながら混合作用を行なうことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、前記スクリュー装置を掘削装置の軸に設けたスクリューと、前記スクリューをカバーするとともに、高さ方向に所定の間隔で開口を設けたケーシングとを組合わせて構成し、前記掘削軸を駆動することにより、掘削翼による土の掘削と固化材の混合を行ないながら、前記スクリュー装置により孔の下部から固化材を混合中の土を上に搬送し、
前記掘削した孔底で掘削翼で掘り取った土に固化材を混合する作用と、前記スクリュー装置によって、孔底の土を掘削孔の上部に移動させながら、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。
【００１５】
請求項５の発明は、前記掘削装置の中空軸の上端を固化材の供給手段に接続し、前記軸の下端部に弁部材を設けておき、前記弁部材は、固化材により加えられる圧力によって弁が開かれるものとされ、外部から加えられる力により中空孔に土が入り込むことを防止可能に構成された機構であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、柱状地盤改良杭の構築工法に関し、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、先に除去して縦の空孔を作成し、前記空孔に掘削装置を挿入して、掘削翼で孔の底を掘り下げながら固化材を掘削した土に混合させると同時に、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孔の底から上方に運び上げる作用と、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。
【００１７】
請求項７の発明は、前記掘削装置と組合わせて設けるスクリュー装置は、掘削孔の底部から孔の中の混合土の上部分にまで、土に固化材を混合しながら搬送し、固化材と混合された土を、既に孔の中に堆積されている土の上に位置する排出孔から排出して、前記既に孔の中に堆積されている土の上に載せるようにして、循環させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
前述したように構成された本発明の施工装置を用いることで、固化材を圧入する方式を用いている従来の装置と同様に、圧送ポンプ等を用いて固化材を押し込む作用を行なうことが出来る。また、本装置を用いて、場所打ち杭の施工法行なう際には、固化材を混合することにより、後で排除されると計算された量の土を予め排除して、空孔を設けて準備しておき、その空孔に掘削装置を挿入して杭の施工を開始するので、杭を施工した後で、固化材が混入した土を処理する必要がなくなる。
【００１９】
そして、掘削羽根により孔を掘下げると同時に、固化材を孔の下端部に供給して混合するので、その装置の機構を簡素化することができる。また、掘削翼の近傍に取入れ開口を設けたスクリュー搬送を設けているので、そのスクリュー装置により、孔の上部に向けて搬送しながら、固化材を土と混合する作用を促進でき、その良く混合された土を孔の上部にまで移動させて、掘削中の土に余分な圧力を加えたりすることがなくなる。
【００２０】
前述したように、掘削翼によって掘削する孔の底部では、スクリューにより混合土を上に向けて移動させることにより、圧力が低下された部分に、固化材を送り込みながら掘削を継続する。したがって、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が孔の底に加えられたとしても、孔の壁を膨らませるような力となって作用しないので、盛り土の擁壁等に近接した場所等のように壁の支持力が弱い場所でも、１種類の装置のみを用いて、同一の地盤に対する杭を施工できる。
【００２１】
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翼のみを、下端部に設けて構成しており、掘削翼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、孔の掘り下げの掘削中に行うとともに、スクリューによって上に搬送しながら実行するのであり、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。
【００２２】
さらに、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る途中で、掘削翼によって掘削した土を攪拌しながら塊を粉砕し、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。また、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、搬送中に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】
【００２３】
【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）〜（Ｅ）は構築する孔の構築順序の説明図である。
【図４】掘削翼の部分の構成の説明図である。
【図５】本発明の作業装置の第２の実施例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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支持させた例で示している。この例に示す作業車両１は、一般的な作業車両と同様に、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、位置決めを容易に行ない得るように構成している。
【００２５】
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、駆動装置としての掘削用モータ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。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に構成したものを用いている。
【００２６】
前記掘削装置１０のロッド１２の上端部には、固化材を供給するホース３３を接続しており、固化材供給装置３０に組合わせた供給ポンプ３２によって、混合装置３１から送り出すようにしている。そして、中空な掘削用ロッド１２の下端部から固化材を噴出させながら、掘削翼１３によって掘った土に固化材を混合する作用を行なう。
【００２７】
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を追加して支持させており、前記モータ２１が駆動するスクリュー装置２０を、掘削軸とは別の駆動装置に取付けて構成している。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、その土を上部に向けて送り出して、固化材が混入された混合土として杭孔の上部に排出させる作用を行なう。
【００２８】
前述したように、孔の底部分で掘削している土を固化材と粗く混合した状態のままで、スクリュー装置２０で上に搬送することで、孔底の掘削部での混合土に対する圧力が低減され、固化材を掘削中の土に容易に混合することができる。さらに、スクリュー装置２０により、土を上方に搬送する際に、土の塊を砕きながら固化材を混合する作用を行なうので、孔の上方に堆積された土は、良好な状態の混合土となっている。
【００２９】
前述したように、本発明の装置を用いた場合には、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、固化材を加圧しながら送り込む作用を用いないのであるから、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。
なお、従来のこの種の装置では、掘削翼の先端部から固化材を吐出させる際に、その吐出圧力を特に高圧にする必要があったので、その固化材を吐出する圧力で、杭の周囲の壁を押し広げるような力が働いていたのである。
【００３０】
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をおいて、土の吐き出し口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。
【００３１】
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２５内で上に向けて移動させることが出来る。
そして、スクリュー装置２０によって搬送することで、土の塊を粉砕しながら固化材との混合する作用を良好に行なって、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部材としても作用させる。
【００３２】
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、杭孔の下部の掘削部に対して、上部から加えられる土の圧力が低くなるので、掘削部で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、その上部で混合土の中に埋まっていない部分の孔から、既に堆積されている混合土の上に載せるようにして、スクリューからの混合土が排出されることになる。
【００３３】
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、掘削している杭孔の壁を通して、その外側に近接している擁壁に対して、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。そのような理由により、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。
【００３４】
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。
【００３５】
前記実施例に示される掘削装置１０について、図３に示す工程図にしたがって、さらに説明すると、場所打ち杭を構築する位置で、完成した杭を掘削した空間の容積と、固化材を混合した際に増加するボリュームを予め計算して準備する。そして、土に固化材を混合して杭を構築する最初の段階で、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、その孔の土を除去した空孔を、図３（Ａ）に示すように設ける。
【００３６】
前記図３（Ａ）に示す空孔４０に対して、図３（Ｂ）に示すように掘削装置１０をセットし、前記孔の底にまで掘削翼１３を下げて位置決めして、駆動装置１１を駆動して、孔を掘下げる作業を開始する。
前記掘削装置によって孔を掘り下げると同時に、固化材供給装置３０を作動させて、ロッド１２の下端部から固化材を供給しながら、掘削した土に固化材を混合する作業を開始する。
【００３７】
前記固化材を掘削している土に混合する工程の最初の段階では、孔底にある混合土の量が少ないのであるが、掘下げるにしたがって次第に混合土の量が増加する。そこで、適当なタイミングでスクリュー装置を駆動して、孔の底から混合土を運び上げて、堆積されている混合土の上に位置している開口２６ａから、運び上げた混合土を排出させて、混合土の上部に堆積させる。
【００３８】
そして、孔の掘り下げの作業を継続し、掘削している孔の底から混合中の土をスクリュー装置２０によって運び上げて、孔の中の混合土の上に排出しながら、同図（Ｃ）に示す深さまで、杭孔を掘削する。前記杭孔を掘下げている間は、掘削翼１３とスクリュー装置２０の駆動を継続する。そして、予定した深さまで孔を掘り下げて、前記図３（Ｃ）の深さまで達して全体が混合土３９となった状態で、その作業は終了するので、その後は、装置を孔から引き上げる工程に移行する。
【００３９】
前記孔を掘り下げる作業が終わると、装置を引き上げることになるが、図３（Ｃ）の位置から掘削翼１３をそのまま引き上げることができないので、掘削翼１３を逆回転させながらゆっくりと持ち上げるようにする。又は、掘削時と同方向に回転させながら、スクリュー装置も駆動を続けて、孔の中の混合土３９をさらに掻き回して、固化材と土とを混合する作用を行ないながら、同図（Ｄ）から同図（Ｅ）に説明するようにして、装置を引き上げて一工程の作業は終了し、混合土の柱が地中に構築される。
【００４０】
前記作業工程において、土の性質によっては、固化材の混合が良好に行なわれないことがあるので、そのような性質の土に対しては、図３（Ｃ）から同図（Ｅ）に示す工程を繰り返して行なってもよい。そして、縦孔として掘削した杭孔の内部で、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も良いのは当然である。
【００４１】
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て、掘削部に付与される土圧を小さくし、その土圧が小さくされた部分に固化材を注入する。したがって、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。
【００４２】
つまり、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で、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。
【００４３】
前述したように構成した本発明の杭の施工装置において、図４に示すように、掘削用ロッド１２の下端部に設ける掘削翼１３に対して、その下部に固化材の噴出させる機構１５を設けている。前記固化材の供給機構１５では、中空な掘削ロッド１２の孔を通って下降される固化材に対して、所定の値以上の圧力がポンプにより加えられた場合にのみ、下部の噴出孔が開かれるように、バルブ機構１６が調節されている。
【００４４】
なお、前記バルブ機構は、従来公知の任意の装置を組合わせて用いて構成することができる。そして、前記バルブ機構を設けたことにより、杭孔の側からロッドの中空部に向けて大きな力が加えられた場合でも、掘削ロッドの孔に向けて土等が入り込むことを阻止できることになる。
【００４５】
図５に説明する例は、掘削ロッド１２をスクリュー装置の駆動軸として用いる場合を示しているもので、符号を変えて説明する掘削ロッド３５の外周面に、スクリューの螺旋状のフライト３６を巻き付けるように取付けて、一体に取付けている。そして、そのスクリューを囲むようにケーシング３７を配置し、前記図１の例で説明したスクリュ−と同様な搬送機構として用いる。
【００４６】
前記ケーシング３７には、前記筒の長さ方向、つまり、高さ方向に所定の間隔をおいて排出孔を設けているもので、前記第１の例と同様に、排出孔３８ａ，３８ｂ，３８ｃを設けている。また、駆動軸の上端部に固化材を供給するパイプを接続し、前記軸の下端部には掘削翼１３を設けることは、前記実施例と同様である。
【００４７】
前記図５に説明する装置では、スクリューによる搬送を良好に行なうために、掘削軸の回転数を他の例の場合よりも高速にする必要がある。つまり、掘削の作業のみを行なう際には、比較的掘削翼を低速で駆動しても良いが、搬送スクリュー装置として上方向への搬送に用いるためには、軸の回転数を高速にすれば、能率を向上できると考えられる。
【００４８】
また、掘削翼１３を押し下げる速度を低速にして、杭孔を掘下げる作業を行なうと、掘削翼の１回転で堀取る土が薄い層となるので、固化材との混合が良好に行なわれることにもなり、構築した杭の強度も向上させることが可能になると言う利点もある。
その他に、スクリューのフライトのピッチを小さくすることでも、スクリューの問題を解決可能である。
【００４９】
前述したように構成した装置によって、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。
【００５０】
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３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。
【００５１】
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規制部材を設けて、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】
【００５２】
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 排出口、
３０ 固化材供給装置、 ３２ ポンプ、 ３３ パイプ、
３９ 地中改良杭、 ４０ 空孔。
【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、掘削した土に固化材を混合することで、堆積が増加する土の量をあらかじめ除去するように、杭孔を空孔として掘削しておき、その空孔に掘削刃を挿入して固化材を注入しながら孔を掘下げるとともに、固化材を混ぜた土をスクリュー装置により孔の上部に汲み上げて、上に移動させて混合しながら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、地盤を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。前記従来例の装置・工法を用いることで、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、掘削した土に固化材を混合する作用を比較的良好に行ない得て、強度の大きい柱の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を設けておき、掘削翼で土を掘下げながら圧送ポンプでセメントミルクを圧入して、掘削した土と、注入した固化材とを混合する装置として用いられていた。
【０００７】
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力の影響が生じて、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った。その他に、傾斜地の下方を擁壁で支えている道路等では、道路にズレが発生したり、擁壁の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。
【０００８】
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、容易に剥離出来なくなること、および、大きい土の塊を細かく粉砕してほぐす作用を、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。
【０００９】
本発明は、前記スクリュー装置を用いて上部へ送り出す方式を用いることで、ピート層や粘土層のような特殊な地層がある場所でも、普通の土の場合と同様に固化材と掘削した土とを混合することができる。そして、前記スクリュー装置での搬送中に、固化材と掘削した土とを攪拌・混合する作用を行ない得て、土を微粉砕しながら固化材を混合処理する装置と、その装置を用いた柱状地盤改良杭の構築工法を提供することを目的としている。
【００１０】
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。そして、杭の全体の強度を均質なものと出来ることと、構造物を支持する強度を容易に得ることが可能な杭の構築工法を提供出来る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、柱状地盤改良杭の構築装置とその装置を用いた施工工法に関する。
請求項１の発明は、柱状地盤改良杭の施工するために、中空な駆動軸の下端部に設けた掘削翼と、前記軸の下部に噴出孔を設けて、前記軸の上端に接続する固化材供給装置を組合わせて構成する掘削装置と、前記杭孔の下部から固化材と混合した土を、杭孔の上方に運び上げるスクリュー装置とを、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向けて、前記スクリュー装置により固化材と混合された土を移動させながら、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を行い、前記杭孔中の上部に搬送した土を排出して、杭孔の中で上下に循環させながら、柱状の杭を構築することを特長とする。
【００１２】
請求項２の発明は、柱状地盤改良杭の構築装置に設けるスクリュー装置は、掘削装置と別に設ける駆動装置により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、杭孔に堆積されている混合土の上部に位置する排出孔から吐出させる機能を持たせ、前記スクリュー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長とする。
そして、前記掘削した土をスクリュー装置により搬送する際に、大きな塊は吸い込み口で、小さな塊は搬送中に砕きながら、固化材とよく混合させるようにする。
【００１３】
請求項３の発明は、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で、掘削装置とともに掘削孔の中で上下動可能に設けて、構築中の杭孔の下端部から吸い込んだ固化材と混合した掘削土を、杭孔の中で混合土の上に露出しているケーシングの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ようにし、孔の中で土を下から上に循環移動させながら混合作用を行なうことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、前記スクリュー装置を掘削装置の軸に設けたスクリューと、前記スクリューをカバーするとともに、高さ方向に所定の間隔で開口を設けたケーシングとを組合わせて構成し、前記掘削軸を駆動することにより、掘削翼による土の掘削と固化材の混合を行ないながら、前記スクリュー装置により孔の下部から固化材を混合中の土を上に搬送し、
前記掘削した孔底で掘削翼で掘り取った土に固化材を混合する作用と、前記スクリュー装置によって、孔底の土を掘削孔の上部に移動させながら、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。
【００１５】
請求項５の発明は、前記掘削装置の中空軸の上端を固化材の供給手段に接続し、前記軸の下端部に弁部材を設けておき、前記弁部材は、固化材により加えられる圧力によって弁が開かれるものとされ、外部から加えられる力により中空孔に土が入り込むことを防止可能に構成された機構であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、柱状地盤改良杭の構築工法に関し、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、先に除去して縦の空孔を作成し、前記空孔に掘削装置を挿入して、掘削翼で孔の底を掘り下げながら固化材を掘削した土に混合させると同時に、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孔の底から上方に運び上げる作用と、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。
【００１７】
請求項７の発明は、前記掘削装置と組合わせて設けるスクリュー装置は、掘削孔の底部から孔の中の混合土の上部分にまで、土に固化材を混合しながら搬送し、固化材と混合された土を、既に孔の中に堆積されている土の上に位置する排出孔から排出して、前記既に孔の中に堆積されている土の上に載せるようにして、循環させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
前述したように構成された本発明の施工装置を用いることで、固化材を圧入する方式を用いている従来の装置と同様に、圧送ポンプ等を用いて固化材を押し込む作用を行なうことが出来る。また、本装置を用いて、場所打ち杭の施工法行なう際には、固化材を混合することにより、後で排除されると計算された量の土を予め排除して、空孔を設けて準備しておき、その空孔に掘削装置を挿入して杭の施工を開始するので、杭を施工した後で、固化材が混入した土を処理する必要がなくなる。
【００１９】
そして、掘削羽根により孔を掘下げると同時に、固化材を孔の下端部に供給して混合するので、その装置の機構を簡素化することができる。また、掘削翼の近傍に取入れ開口を設けたスクリュー搬送を設けているので、そのスクリュー装置により、孔の上部に向けて搬送しながら、固化材を土と混合する作用を促進でき、その良く混合された土を孔の上部にまで移動させて、掘削中の土に余分な圧力を加えたりすることがなくなる。
【００２０】
前述したように、掘削翼によって掘削する孔の底部では、スクリューにより混合土を上に向けて移動させることにより、圧力が低下された部分に、固化材を送り込みながら掘削を継続する。したがって、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が孔の底に加えられたとしても、孔の壁を膨らませるような力となって作用しないので、盛り土の擁壁等に近接した場所等のように壁の支持力が弱い場所でも、１種類の装置のみを用いて、同一の地盤に対する杭を施工できる。
【００２１】
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翼のみを、下端部に設けて構成しており、掘削翼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、孔の掘り下げの掘削中に行うとともに、スクリューによって上に搬送しながら実行するのであり、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。
【００２２】
さらに、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る途中で、掘削翼によって掘削した土を攪拌しながら塊を粉砕し、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。また、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、搬送中に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】
【００２３】
【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）〜（Ｅ）は構築する孔の構築順序の説明図である。
【図４】掘削翼の部分の構成の説明図である。
【図５】本発明の作業装置の第２の実施例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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支持させた例で示している。この例に示す作業車両１は、一般的な作業車両と同様に、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、位置決めを容易に行ない得るように構成している。
【００２５】
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、駆動装置としての掘削用モータ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。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に構成したものを用いている。
【００２６】
前記掘削装置１０のロッド１２の上端部には、固化材を供給するホース３３を接続しており、固化材供給装置３０に組合わせた供給ポンプ３２によって、混合装置３１から送り出すようにしている。そして、中空な掘削用ロッド１２の下端部から固化材を噴出させながら、掘削翼１３によって掘った土に固化材を混合する作用を行なう。
【００２７】
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を追加して支持させており、前記モータ２１が駆動するスクリュー装置２０を、掘削軸とは別の駆動装置に取付けて構成している。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、その土を上部に向けて送り出して、固化材が混入された混合土として杭孔の上部に排出させる作用を行なう。
【００２８】
前述したように、孔の底部分で掘削している土を固化材と粗く混合した状態のままで、スクリュー装置２０で上に搬送することで、孔底の掘削部での混合土に対する圧力が低減され、固化材を掘削中の土に容易に混合することができる。さらに、スクリュー装置２０により、土を上方に搬送する際に、土の塊を砕きながら固化材を混合する作用を行なうので、孔の上方に堆積された土は、良好な状態の混合土となっている。
【００２９】
前述したように、本発明の装置を用いた場合には、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、固化材を加圧しながら送り込む作用を用いないのであるから、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。
なお、従来のこの種の装置では、掘削翼の先端部から固化材を吐出させる際に、その吐出圧力を特に高圧にする必要があったので、その固化材を吐出する圧力で、杭の周囲の壁を押し広げるような力が働いていたのである。
【００３０】
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をおいて、土の吐き出し口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。
【００３１】
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２５内で上に向けて移動させることが出来る。
そして、スクリュー装置２０によって搬送することで、土の塊を粉砕しながら固化材との混合する作用を良好に行なって、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部材としても作用させる。
【００３２】
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、杭孔の下部の掘削部に対して、上部から加えられる土の圧力が低くなるので、掘削部で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、その上部で混合土の中に埋まっていない部分の孔から、既に堆積されている混合土の上に載せるようにして、スクリューからの混合土が排出されることになる。
【００３３】
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、掘削している杭孔の壁を通して、その外側に近接している擁壁に対して、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。そのような理由により、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。
【００３４】
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。
【００３５】
前記実施例に示される掘削装置１０について、図３に示す工程図にしたがって、さらに説明すると、場所打ち杭を構築する位置で、完成した杭を掘削した空間の容積と、固化材を混合した際に増加するボリュームを予め計算して準備する。そして、土に固化材を混合して杭を構築する最初の段階で、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、その孔の土を除去した空孔を、図３（Ａ）に示すように設ける。
【００３６】
前記図３（Ａ）に示す空孔４０に対して、図３（Ｂ）に示すように掘削装置１０をセットし、前記孔の底にまで掘削翼１３を下げて位置決めして、駆動装置１１を駆動して、孔を掘下げる作業を開始する。
前記掘削装置によって孔を掘り下げると同時に、固化材供給装置３０を作動させて、ロッド１２の下端部から固化材を供給しながら、掘削した土に固化材を混合する作業を開始する。
【００３７】
前記固化材を掘削している土に混合する工程の最初の段階では、孔底にある混合土の量が少ないのであるが、掘下げるにしたがって次第に混合土の量が増加する。そこで、適当なタイミングでスクリュー装置を駆動して、孔の底から混合土を運び上げて、堆積されている混合土の上に位置している開口２６ａから、運び上げた混合土を排出させて、混合土の上部に堆積させる。
【００３８】
そして、孔の掘り下げの作業を継続し、掘削している孔の底から混合中の土をスクリュー装置２０によって運び上げて、孔の中の混合土の上に排出しながら、同図（Ｃ）に示す深さまで、杭孔を掘削する。前記杭孔を掘下げている間は、掘削翼１３とスクリュー装置２０の駆動を継続する。そして、予定した深さまで孔を掘り下げて、前記図３（Ｃ）の深さまで達して全体が混合土３９となった状態で、その作業は終了するので、その後は、装置を孔から引き上げる工程に移行する。
【００３９】
前記孔を掘り下げる作業が終わると、装置を引き上げることになるが、図３（Ｃ）の位置から掘削翼１３をそのまま引き上げることができないので、掘削翼１３を逆回転させながらゆっくりと持ち上げるようにする。又は、掘削時と同方向に回転させながら、スクリュー装置も駆動を続けて、孔の中の混合土３９をさらに掻き回して、固化材と土とを混合する作用を行ないながら、同図（Ｄ）から同図（Ｅ）に説明するようにして、装置を引き上げて一工程の作業は終了し、混合土の柱が地中に構築される。
【００４０】
前記作業工程において、土の性質によっては、固化材の混合が良好に行なわれないことがあるので、そのような性質の土に対しては、図３（Ｃ）から同図（Ｅ）に示す工程を繰り返して行なってもよい。そして、縦孔として掘削した杭孔の内部で、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も良いのは当然である。
【００４１】
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て、掘削部に付与される土圧を小さくし、その土圧が小さくされた部分に固化材を注入する。したがって、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。
【００４２】
つまり、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で、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。
【００４３】
前述したように構成した本発明の杭の施工装置において、図４に示すように、掘削用ロッド１２の下端部に設ける掘削翼１３に対して、その下部に固化材の噴出させる機構１５を設けている。前記固化材の供給機構１５では、中空な掘削ロッド１２の孔を通って下降される固化材に対して、所定の値以上の圧力がポンプにより加えられた場合にのみ、下部の噴出孔が開かれるように、バルブ機構１６が調節されている。
【００４４】
なお、前記バルブ機構は、従来公知の任意の装置を組合わせて用いて構成することができる。そして、前記バルブ機構を設けたことにより、杭孔の側からロッドの中空部に向けて大きな力が加えられた場合でも、掘削ロッドの孔に向けて土等が入り込むことを阻止できることになる。
【００４５】
図５に説明する例は、掘削ロッド１２をスクリュー装置の駆動軸として用いる場合を示しているもので、符号を変えて説明する掘削ロッド３５の外周面に、スクリューの螺旋状のフライト３６を巻き付けるように取付けて、一体に取付けている。そして、そのスクリューを囲むようにケーシング３７を配置し、前記図１の例で説明したスクリュ−と同様な搬送機構として用いる。
【００４６】
前記ケーシング３７には、前記筒の長さ方向、つまり、高さ方向に所定の間隔をおいて排出孔を設けているもので、前記第１の例と同様に、排出孔３８ａ，３８ｂ，３８ｃを設けている。また、駆動軸の上端部に固化材を供給するパイプを接続し、前記軸の下端部には掘削翼１３を設けることは、前記実施例と同様である。
【００４７】
前記図５に説明する装置では、スクリューによる搬送を良好に行なうために、掘削軸の回転数を他の例の場合よりも高速にする必要がある。つまり、掘削の作業のみを行なう際には、比較的掘削翼を低速で駆動しても良いが、搬送スクリュー装置として上方向への搬送に用いるためには、軸の回転数を高速にすれば、能率を向上できると考えられる。
【００４８】
また、掘削翼１３を押し下げる速度を低速にして、杭孔を掘下げる作業を行なうと、掘削翼の１回転で堀取る土が薄い層となるので、固化材との混合が良好に行なわれることにもなり、構築した杭の強度も向上させることが可能になると言う利点もある。
その他に、スクリューのフライトのピッチを小さくすることでも、スクリューの問題を解決可能である。
【００４９】
前述したように構成した装置によって、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。
【００５０】
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３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。
【００５１】
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規制部材を設けて、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】
【００５２】
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 排出口、
３０ 固化材供給装置、 ３２ ポンプ、 ３３ パイプ、
３９ 地中改良杭、 ４０ 空孔。
【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に、中空な駆動軸の下端部に設けた掘削翼と、前記軸の下部に噴出孔を設けて、前記軸の上端に接続する固化材供給装置を組合わせて構成する掘削装置と、
前記杭孔の下部から固化材と混合した土を、杭孔の上方に運び上げるスクリュー装置とを、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向けて、前記スクリュー装置により固化材と混合された土を移動させながら、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を行い、
前記杭孔中の上部に搬送した土を排出して、杭孔中で上下に循環させながら、柱状の杭を構築することを特長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、掘削装置と別に設ける駆動装置により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、杭孔に堆積されている混合土の上部に位置する排出孔から吐出させる機能を持たせ、
前記スクリュー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長とする請求項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で、掘削装置とともに掘削孔の中で上下動可能に設けて、
構築中の杭孔の下端部から吸い込んだ固化材と混合した掘削土を、杭孔の中で混合土の上に露出しているケーシングの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るようにし、孔の中で土を下から上に循環移動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】
前記スクリュー装置を掘削装置の軸に設けたスクリューと、前記スクリューをカバーするとともに、高さ方向に所定の間隔で開口を設けたケーシングとを組合わせて構成し、
前記掘削軸を駆動することにより、掘削翼による土の掘削と固化材の混合を行ないながら、前記スクリュー装置により孔の下部から固化材を混合中の土を上に搬送し、
前記掘削した孔底で掘削翼で掘り取った土に固化材を混合する作用と、
前記スクリュー装置によって、孔底の土を掘削孔の上部に移動させながら、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に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項５】
前記掘削装置の中空軸の上端を固化材の供給手段に接続し、前記軸の下端部に弁部材を設けておき
前記弁部材は、固化材により加えられる圧力によって弁が開かれるものとされ、外部から加えられる力により中空孔に土が入り込むことを防止可能に構成された機構であ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６】
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、先に除去して縦の空孔を作成し、
前記空孔に掘削装置を挿入して、掘削翼で孔の底を掘り下げながら固化材を掘削した土に混合させると同時に、
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孔の底から上方に運び上げる作用と、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７】
前記掘削装置と組合わせて設けるスクリュー装置は、掘削孔の底部から孔の中の混合土の上部分にまで、土に固化材を混合しながら搬送し、
固化材と混合された土を、既に孔の中に堆積されている土の上に位置する排出孔から排出して、
前記既に孔の中に堆積されている土の上に載せるようにして、循環させることを特徴とする請求項６に記載の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に、中空な駆動軸の下端部に設けた掘削翼と、前記軸の下部に噴出孔を設けて、前記軸の上端に接続する固化材供給装置を組合わせて構成する掘削装置と、
前記杭孔の下部から固化材と混合した土を、杭孔の上方に運び上げるスクリュー装置とを、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向けて、前記スクリュー装置により固化材と混合された土を移動させながら、掘削した土の塊の粉砕と固化材との混合作用を行い、
前記杭孔中の上部に搬送した土を排出して、杭孔中で上下に循環させながら、柱状の杭を構築することを特長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、掘削装置と別に設ける駆動装置により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、杭孔に堆積されている混合土の上部に位置する排出孔から吐出させる機能を持たせ、
前記スクリュー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長とする請求項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で、掘削装置とともに掘削孔の中で上下動可能に設けて、
構築中の杭孔の下端部から吸い込んだ固化材と混合した掘削土を、杭孔の中で混合土の上に露出しているケーシングの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るようにし、孔の中で土を下から上に循環移動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】
前記スクリュー装置を掘削装置の軸に設けたスクリューと、前記スクリューをカバーするとともに、高さ方向に所定の間隔で開口を設けたケーシングとを組合わせて構成し、
前記掘削軸を駆動することにより、掘削翼による土の掘削と固化材の混合を行ないながら、前記スクリュー装置により孔の下部から固化材を混合中の土を上に搬送し、
前記掘削した孔底で掘削翼で掘り取った土に固化材を混合する作用と、
前記スクリュー装置によって、孔底の土を掘削孔の上部に移動させながら、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に記載の柱状地盤改良杭の構築装置。
【請求項５】
前記掘削装置の中空軸の上端を固化材の供給手段に接続し、前記軸の下端部に弁部材を設けておき
前記弁部材は、固化材により加えられる圧力によって弁が開かれるものとされ、外部から加えられる力により中空孔に土が入り込むことを防止可能に構成された機構であ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６】
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、先に除去して縦の空孔を作成し、
前記空孔に掘削装置を挿入して、掘削翼で孔の底を掘り下げながら固化材を掘削した土に混合させると同時に、
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孔の底から上方に運び上げる作用と、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７】
前記掘削装置と組合わせて設けるスクリュー装置は、掘削孔の底部から孔の中の混合土の上部分にまで、土に固化材を混合しながら搬送し、
固化材と混合された土を、既に孔の中に堆積されている土の上に位置する排出孔から排出して、
前記既に孔の中に堆積されている土の上に載せるようにして、循環させることを特徴とする請求項６に記載の柱状地盤改良杭の構築工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０２４２９（Ｐ２０１１−２０２４２９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１４２９（Ｐ２０１０−７１４２９）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【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１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【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 ]