(57)【要約】【課題】従来に比して大口径の拡径杭となして、従来工法より杭間のピッチを大きくすること。【解決手段】地盤中に筒状のケーシング体を所定の深度まで貫入し、その後、同ケーシング体を一定量だけ引き抜くと共に、同ケーシング体中を通して地中に粉粒状体を放出し、さらに、同ケーシング体を再貫入させることで放出した粉粒状体を締め固める行程を順次繰り返して、地中に拡径杭を造成する拡径杭造成装置であって、ケーシング体の下端周縁部に、リング状の外側締め固め面部を設け、同外側締め固め面部の内方に内側締め固め面部を配設すると共に、同内側締め固め面部は、外側締め固め面部の内方を閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となし、外側締め固め面部と内側締め固め面部は、ケーシング体の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転して粉粒状体を締め固めするようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に筒状のケーシング体を所定の深度まで貫入し、その後、同ケーシング体を一定量だけ引き抜くと共に、同ケーシング体中を通して地中に粉粒状体を放出し、さらに、同ケーシング体を再貫入させることで放出した粉粒状体を締め固める行程を順次繰り返して、地中に拡径杭を造成する拡径杭造成装置であって、
ケーシング体の下端周縁部に、リング状の外側締め固め面部を設け、同外側締め固め面部の内方に内側締め固め面部を配設すると共に、同内側締め固め面部は、外側締め固め面部の内方を閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となし、
外側締め固め面部と内側締め固め面部は、ケーシング体の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転して粉粒状体を締め固めすることを特徴とする静的締め固め拡径杭造成装置。
【請求項２】
地盤中に筒状のケーシング体を所定の深度まで貫入し、その後、同ケーシング体を一定量だけ引き抜くと共に、同ケーシング体中を通して地中に粉粒状体を放出し、さらに、同ケーシング体を再貫入させることで放出した粉粒状体を締め固める行程を順次繰り返して、地中に拡径杭を造成する拡径杭造成工法であって、
ケーシング体の下端周縁部に、リング状の外側締め固め面部と、その内方に閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となした内側締め固め面部とを配設して、
放出した粉粒状体を締め固める際には、外側締め固め面部と内側締め固め面部を、ケーシング体の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転して粉粒状体を締め固めることを特徴とする静的締め固め拡径杭造成工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の液状化対策、地盤の強度の強化等を目的とし、地盤中に放出した粉粒状体（砂、砕石、砂利、コンクリート殻等）を締め固めることで拡径杭を造成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静的に砂等の粉粒状体を締め固めて拡径杭を造成する静的締め固め拡径杭造成装置が開発されている（例えば、特許文献１,２参照）。
【０００３】
そして、かかる静的締め固め拡径杭造成装置により拡径杭を以下の手順で造成している。すなわち、中空管状のケーシング体を鉛垂させて使用し、その上端に回転駆動機を搭載し、その回転駆動機のトルクをケーシング体に伝達させ地盤を掘削し、回転駆動機等の重量による上載荷重と相まった作用で所定の地中深度まで貫入させる。その後、ケーシング体を所定長引き抜くと引き抜き跡には、ケーシング体の貫入によって穿かれた孔が、孔の外周辺地盤の拘束により空隙化して残存する。その孔中に、ケーシング体に連結したホッパーからケーシング体の先端部まで中空部を通して砂等の粉粒状体を放出する。その地中に形成された所定長の円柱体を、適宜機械的作動で鉛直荷重を付与することで強制的に圧縮する。圧縮された粉粒状体が孔外周辺地盤を押圧することで元来の円柱体の断面積が拡大され、かつ、外周辺土を構成する土粒子間に粉粒状体の一部が圧入されることにより、土粒子の密度が増加するので孔外周辺地盤の強度の増加となる。このような作業を反復して所定長まで繰り返し行うことで地中に所定長の拡径杭が造成される。
【特許文献１】特開昭４８−３７９０６号公報
【特許文献２】特公昭６２−２５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した静的締め固め拡径杭造成装置による拡径杭造成工法では、転倒等の事故を防止する安定上の理由で、同静的締め固め拡径杭造成装置に搭載する回転駆動装置等の掘削貫入装置及びケーシング体等の自重、容積は制限されており、その条件下において、施工を行わなければならない。
【０００５】
しかも、以下に説明する地盤の抵抗力機構によって、粉粒状体による円柱体を圧縮して拡径する作動が阻止されることで、所定の地中深度まで貫入できず、必要な径が確保できなくなるような場合がある。
【０００６】
すなわち、図８は、鉛直荷重92、即ち鉛直圧縮力が付与されることで発生する地盤の動態図であり、図８において、ケーシング体91の下端部の直下方に円錐状のくさび部93が形成され、剪断面94のすべり線95にそって図８の斜線96で図示された範囲内の土粒子が移動をする。その土粒子の略移動方向を97で示す。
【０００７】
抵抗力機構は、この動態に基づく土粒子の移動を促進させ圧縮して拡径を行うに即して、その作動力を阻害する地盤の抵抗力が発生する機構である。地盤の抵抗力として、すべり線95に沿って発揮される土砂の剪断変形に抵抗する力と、図８の斜線96によって図示された範囲内にある土砂の自重を動かすのに費やされる力とがあり、これらの抵抗力機構が、圧縮して拡径する作動を阻止して、所定の地中深度まで貫入できず、必要な径が確保できなくなるような場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）請求項１記載の本発明に係る静的締め固め拡径杭造成装置では、地盤中に筒状のケーシング体を所定の深度まで貫入し、その後、同ケーシング体を一定量だけ引き抜くと共に、同ケーシング体中を通して地中に粉粒状体を放出し、さらに、同ケーシング体を再貫入させることで放出した粉粒状体を締め固める行程を順次繰り返して、地中に拡径杭を造成する拡径杭造成装置であって、ケーシング体の下端周縁部に、リング状の外側締め固め面部を設け、同外側締め固め面部の内方に内側締め固め面部を配設すると共に、同内側締め固め面部は、外側締め固め面部の内方を閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となし、外側締め固め面部と内側締め固め面部は、ケーシング体の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転して粉粒状体を締め固めするようにしている。
【０００９】
（２）請求項２記載の本発明に係る静的締め固め拡径杭造成工法では、地盤中に筒状のケーシング体を所定の深度まで貫入し、その後、同ケーシング体を一定量だけ引き抜くと共に、同ケーシング体中を通して地中に粉粒状体を放出し、さらに、同ケーシング体を再貫入させることで放出した粉粒状体を締め固める行程を順次繰り返して、地中に拡径杭を造成する拡径杭造成工法であって、ケーシング体の下端周縁部に、リング状の外側締め固め面部と、その内方に閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となした内側締め固め面部とを配設して、放出した粉粒状体を締め固める際には、外側締め固め面部と内側締め固め面部を、ケーシング体の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転して粉粒状体を締め固めるようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、外側締め固め面部と内側締め固め面部が粉粒状体を締め固めする際に、両締め固め面部がケーシング体の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転することにより、ケーシング体の直下方に形成される円錐状のくさび部の内部から強制的に剪断破壊しながら押圧することが可能となる。そのため、地盤の抵抗力機構の崩壊が促進され、粉粒状体からなる円柱体を半径方向に確実に且ついち早く所定の径を圧密させて締め固めることができる。また、締め固められた円柱体の外径（横断面の直径）を大径となすことも可能となる。かかる大径の円柱体を所定長まで積み重ね状に形成して、従来に比して大口径の拡径杭を地中に造成することができる。
【００１１】
また、静的締め固め拡径杭造成装置は、転倒等の事故を防止する安定上の理由で、同静的締め固め拡径杭造成装置に搭載する回転駆動装置等の掘削貫入装置及びケーシング体等の自重、容積は制限されるが、かかる条件下においても、本発明では前記した地盤の抵抗力機構を強制的に崩壊させる効果を奏するため、圧縮力の省力化を図ることができて、圧縮作業に要する時間も短縮化することができる。
【００１２】
しかも、従来に比して大口径の拡径杭となすことができるため、従来工法より杭間のピッチを大きくすることができて、造成する杭の本数を減少させることができる。そのため、経済性と工期の短縮に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図1に示すＡは、本発明に係る静的締め固め拡径杭造成装置（以下「本装置」という。）であり、同本装置Ａは、ベースマシン１と粉粒状体供給部２とを装備している。
【００１４】
ベースマシン１は、自走可能なベースマシン本体３に上下方向に伸延するリーダ４を設け、同リーダ４にモータ支持体５を昇降自在に取り付け、同モータ支持体５に駆動用モータ６を搭載し、同駆動用モータ６に二重反転歯車機構７を介して上下方向に伸延する貫入体８の上端部を着脱自在に取り付けている。
【００１５】
そして、貫入体８は、上下方向に伸延する中空管状のケーシング体９内に上下方向に伸延する回転支軸１０を配置し、ケーシング体９の下端周縁部に、リング状の外側締め固め面部１１を設ける一方、回転支軸１０の下端部に円板状の内側締め固め面部１２の中心部を略直交状態に取り付けて、上記外側締め固め面部１１の内方に内側締め固め面部１２を配設している。そして、内側締め固め面部１２は、外側締め固め面部１１の内方を閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となしている。また、外側締め固め面部１１と内側締め固め面部１２は、ケーシング体９の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転して後述する粉粒状体Ｆを締め固めするようにしている。
【００１６】
内側締め固め面部１２は、図２に示すように、上下方向に開口する複数（本実施形態では３個）の開口部１３を円周方向に略均等に扇状に形成して、各開口部１３にそれぞれ開閉体１４を設けている。各開閉体１４は、基端縁部（本実施形態では内周縁部）１４ａを枢支１４ｃにより枢支して、各開口部１３を略水平姿勢にて閉塞する閉塞姿勢（図２（ａ）（ｂ）参照）と、各開口部１３を傾斜姿勢、すなわち、先端縁部（本実施形態では外周縁部）１４ｂが基端縁部１４ａよりも下方に位置した傾斜状の姿勢にて開放する開放姿勢（図２（ｃ）（ｄ）参照）とに姿勢変更自在となしている。ここで、開閉体１４は、地中に貫入体８を貫入させている際には、地中の土圧を下方から受けて閉塞姿勢に保持される一方、貫入体８を引き抜いた（引き上げた）際には、開閉体１４の自重とケーシング体９内に投入された粉粒状体Ｆの荷重によって開放されて、開口部１３から粉粒状体Ｆが放出されるようにしている。なお、開閉体１４の閉塞姿勢においては、図１に示すように、外側締め固め面部１１の下端面１１ａと、内側締め固め面部１２の下端面１２ａは略面一の水平面となしている。図３及び図４において、１５はケーシング体９側の目詰まり防止突片であり、同目詰まり防止突片１５は、粉粒状体Ｆの目詰まりを防止するためにケーシング体９の内壁面から回転支軸１０側に向けて突設している。１６は回転支軸１０側の目詰まり防止突片であり、同目詰まり防止突片１６は、粉粒状体Ｆの目詰まりを防止するために回転支軸１０の内壁面からケーシング体９側に向けて突設している。そして、両目詰まり防止突片１５,１６は、上下方向に重合状態に近接配置して、同一軸線を中心に相互に反対方向に回転しながら粉粒状体Ｆの目詰まりを防止することにより、同粉粒状体Ｆが開口部１３から円滑に放出されるようにしている。
【００１７】
粉粒状体供給部２は、前記ケーシング体９に支持させた収容体１７に粉粒状体（砂、砕石、砂利、コンクリート殻等）Ｆを適宜供給するようにしており、同収容体１７内に一時的に貯留・収容している粉粒状体Ｆを上記ケーシング体９内に投入している。そして、ケーシング体９内の粉粒状体Ｆは、前記したように内側締め固め面部１２の開閉体１４が開放された際に開口部１３から地中に放出させるようにしている。
【００１８】
次に、上記のように構成した本装置Ａにより、地中に拡径杭を造成する静的締め固め拡径杭造成工法の手順について、図３を参照しながら説明する。
（１）図３（ａ）に示すように、杭芯セットする。すなわち、拡径杭Ｋを造成する地盤Ｇの所定の杭芯位置に、貫入体８の軸芯位置を整合させる。
（２）図３（ｂ）に示すように、地盤中に貫入体８を所定の深度まで貫入する。
（３）図３（ｃ）に示すように、貫入体８が所定の深度まで到達したところで、収容体１７からケーシング体９内に粉粒状体Ｆを投入する。
（４）図３（ｄ）に示すように、貫入体８を一定の深さまで引き上げる。この際、開閉体１４が開放されて開口部１３から粉粒状体Ｆが放出される。ここで、放出される粉粒状体Ｆの量は、貫入体８を引き上げる深さに比例するため、一定量だけ放出することができ、その一定量は、地盤の液状化対策、地盤の強度の強化等の程度に応じて適宜設定することができる。
（５）図３（ｅ）に示すように、粉粒状体Ｆを一定量だけ放出した後は、貫入体８を下降させる。この際、開閉体１４は閉塞されて、略面一の水平面である外側締め固め面部１１の下端面１１ａと内側締め固め面部１２の下端面１２ａとが放出された粉粒状体Ｆに圧接する。
（６）図３（ｆ）に示すように、貫入体８を再貫入して、粉粒状体Ｆを圧縮して拡径させる。その結果、扁平な円柱体Ｋｐが形成される。この際、図５に示すように、外側締め固め面部１１と内側締め固め面部１２は、両締め固め面部１１，１２が貫入体８（ケーシング体９）の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転させる。ｄ１はケーシング体９の回転方向、ｄ２は回転支軸１０の回転方向である。このようにして、ケーシング体９の直下方に形成される円錐状のくさび部Ｆｋの内部から強制的に剪断破壊しながら押圧することが可能となる。Ｆｓは剪断破壊線である。そのため、地盤の抵抗力機構の崩壊が促進され、粉粒状体Ｆからなる円柱体Ｋｐを半径方向に確実に且ついち早く所定の径を圧密させて締め固めることができる。しかも、締め固められた円柱体Ｋｐの外径（横断面の直径）は大径となすことができる。Ｐは鉛直方向の押圧力、ｍは土粒子の移動方向である。
（７）図３（ｇ）に示すように、上記した（ｃ）〜（ｆ）の作業を順次繰り返し行うことにより、大径の円柱体Ｋｐを所定長まで積み重ね状に形成する。
（８）図３（ｈ）に示すように、従来に比して大口径の拡径杭Ｋを地中に造成することができる。
【００１９】
このように、従来に比して大口径の拡径杭Ｋとなすことができるため、従来工法より杭間のピッチを大きくすることができて、造成する杭の本数を減少させることができる。そのため、経済性と工期の短縮に貢献することができる。
【００２０】
図６は、他実施形態としての本装置Ａにより、地中に拡径杭を造成する静的締め固め拡径杭造成工法の手順を示しており、図７は図６（ａ）のII−II線断面説明図である。
【００２１】
他実施形態としての本装置Ａは、前記した本装置Ａと基本的構成は同じくしているが、以下の構成で異なる。すなわち、ケーシング体９内に配置した回転支軸１０を、その軸線方向に進退自在となして、下端部に内側締め固め面部１２を一体的に形成し、回転支軸１０を介して内側締め固め面部１２を進退機構（図示せず）により上下方向に進退させることにより、内側締め固め面部１２が、外側締め固め面部１１の内方に形成される開口部１３を閉塞状態ないしは開口状態に姿勢変更自在となしている点で異なる。ここで、内側締め固め面部１２は、図６（ａ）に示すように、外側締め固め面部１１の下端面１１ａと、内側締め固め面部１２の下端面１２ａとが略面一の水平面を形成して、開口部１３を閉塞する閉塞姿勢と、図６（ｄ）に示すように、上方へ後退して、外側締め固め面部１１の内周縁部と内側締め固め面部１２の外周縁部との間に放出路１８を形成すると共に開口部１３を開放する開放姿勢とに姿勢変更自在となしている。
【００２２】
次に、上記のように構成した他実施形態としての本装置Ａにより、地中に拡径杭を造成する静的締め固め拡径杭造成工法の手順について、図６を参照しながら説明する。
（１）図６（ａ）に示すように、杭芯セットする。すなわち、拡径杭Ｋを造成する地盤Ｇの所定の杭芯位置に、貫入体８の軸芯位置を整合させる。
（２）図６（ｂ）に示すように、地盤中に貫入体８を所定の深度まで貫入する。
（３）図６（ｃ）に示すように、貫入体８が所定の深度まで到達したところで、収容体１７からケーシング体９内に粉粒状体Ｆを投入する。
（４）図６（ｄ）に示すように、貫入体８を一定の深さまで引き上げる。そして、回転支軸１０を介して内側締め固め面部１２を進退機構（図示せず）により上方向に後退させて、外側締め固め面部１１の内周縁部と内側締め固め面部１２の外周縁部との間に放出路１８を形成すると共に開口部１３を開放する開放姿勢となす。この際、開放された開口部１３から粉粒状体Ｆが放出される。ここで、放出される粉粒状体Ｆの量は、貫入体８を引き上げる深さに比例するため、一定量だけ放出することができ、その一定量は、地盤の液状化対策、地盤の強度の強化等の程度に応じて適宜設定することができる。
（５）図６（ｅ）に示すように、粉粒状体Ｆを一定量だけ放出した後は、回転支軸１０を介して内側締め固め面部１２を進退機構（図示せず）により下方向に進出させて、開口部１３を閉塞する閉塞姿勢となす。そして、略面一の水平面である外側締め固め面部１１の下端面１１ａと内側締め固め面部１２の下端面１２ａとが放出された粉粒状体Ｆに圧接状態となす。
（６）図６（ｆ）に示すように、貫入体８を再貫入して、粉粒状体Ｆを圧縮して拡径させる。その結果、扁平な円柱体Ｋｐが形成される。この際、図５に示すように、外側締め固め面部１１と内側締め固め面部１２は、両締め固め面部１１，１２が貫入体８（ケーシング体９）の伸延方向を同一回転軸芯として、相互に反対方向に回転させる。このようにして、ケーシング体９の直下方に形成される円錐状のくさび部Ｆｋの内部から強制的に剪断破壊しながら押圧することが可能となる。Ｆｓは剪断破壊線である。そのため、地盤の抵抗力機構の崩壊が促進され、粉粒状体Ｆからなる円柱体Ｋｐを半径方向に確実に且ついち早く所定の径を圧密させて締め固めることができる。しかも、締め固められた円柱体Ｋｐの外径（横断面の直径）は大径となすことができる。
（７）図６（ｇ）に示すように、上記した（ｃ）〜（ｆ）の作業を順次繰り返し行うことにより、大径の円柱体Ｋｐを所定長まで積み重ね状に形成する。
（８）図６（ｈ）に示すように、従来に比して大口径の拡径杭Ｋを地中に造成することができる。
【００２３】
このように、従来に比して大口径の拡径杭Ｋとなすことができるため、従来工法より杭間のピッチを大きくすることができて、造成する杭の本数を減少させることができる。そのため、経済性と工期の短縮に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る静的締め固め拡径杭造成装置の説明図。
【図２】（ａ）は開閉体の閉塞姿勢の側面説明図、（ｂ）は同開閉体の閉塞姿勢の平面説明図、（ｃ）は同開閉体の開放姿勢の側面説明図、（ｄ）は同開閉体の開放姿勢の平面説明図。
【図３】拡径杭の造成説明図。
【図４】図３（ａ）のＩ−Ｉ線断面説明図。
【図５】くさび部の内部剪断破壊の説明図。
【図６】拡径杭の造成説明図。
【図７】図６（ａ）のII−II線断面説明図。
【図８】地盤の動態説明図
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  静的締め固め拡径杭造成装置
Ｆ  粉粒状体
Ｋ  拡径杭
８  貫入体
９  ケーシング体
１０  回転支軸
１１  外側締め固め面部
１２  内側締め固め面部
１３  開口部
１４  開閉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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