(57)【要約】【課題】杭底の堆積土の掘削と杭孔の埋め戻し作業の効率化を可能とする杭底堆積土掘削及び攪拌方法及びこれに用いるロータリーテーブル装置を提供する。【解決手段】  専用ロッドの先端にバケットを締結して、杭底に前記バケットを位置づける工程と、前記杭底に位置づけられた前記バケットを回転して、杭孔の底の堆積土を掘削して前記バケットに収容する工程と、前記バケットに収容した堆積土を引き上げ、排出する工程と、前記堆積土の排出後に、同一の前記専用ロッドの先端に、前記バケットに代えて、攪拌翼を結合する工程と、前記杭孔内にセメントベントナイトペースト等注入し、攪拌する際に、前記専用ロッドに結合された攪拌翼を前記杭孔内で、前記専用ロッドと一体で、上下するとともに、回転しながら攪拌し、前記杭孔内を埋め戻し固化させる工程を有する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭孔の底に堆積した土を掘削排除する杭底堆積土掘削及び攪拌方法であって、
専用ロッドの先端にバケットを締結して、杭底に前記バケットを位置づける工程と、
前記杭底に位置づけられた前記バケットを回転して、杭孔の底の堆積土を掘削して前記バケットに収容する工程と、
前記バケットに収容した堆積土を引き上げ、排出する工程と、
前記堆積土の排出後に、同一の前記専用ロッドの先端に、前記バケットに代えて、攪拌翼を結合する工程と、
前記杭孔内にセメントトベントナイトペースト等を注入し、攪拌する際に、前記専用ロッドに結合された攪拌翼を前記杭孔内で、前記専用ロッドと一体で、上下するとともに、回転しながら攪拌させ、前記杭孔内を埋め戻し固化させる工程とを有する、
ことを特徴とする杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記杭孔内を埋め戻し後、固化させる工程において、前記攪拌翼から水平方向にエアーを排出することを特徴とする
杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記専用ロッドの先端にバケットを結合した際と、前記バケットに代えて、攪拌翼を結合した際は、いずれも同じ重機で前記専用ロッドを吊り下げることを特徴とする杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項における杭底堆積土掘削及び攪拌方法に用いるロータリーテーブル装置であって、
同一の専用ロッドに杭底堆積土を掘削して収容するバケットと、杭孔の埋め戻しのためのセメントの攪拌のための攪拌翼を交換して結合可能の締結部を有し、
前記締結部により前記専用ロッドに結合される攪拌翼は、
前記専用ロッドの先端に結合されるロッドと、
前記ロッドの軸中心に４方向に伸びる翼を有し、前記翼にエアーを水平方向に吹き出す複数のエアー吹き出し孔を備える攪拌翼を有する、
ことを特徴とするロータリーテーブル装置。
【請求項５】
請求項４において、
さらに、前記攪拌翼の上部に、前記ロッドの軸中心に４方向に伸びる翼であって、角度を有して前記ロッドに結合されている副攪拌翼を有する、
ことを特徴とするロータリーテーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法及びこれに用いるロータリーテーブル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物の建て替えの際には、既存建造物の解体撤去や、地中に埋設された基礎杭（埋設杭）の引抜き工事が行われる。特許文献１には、埋設杭の引抜き工事に関する記載がある。
【０００３】
埋設杭の引抜き工事では、埋設杭を引き抜いた後に残る孔（以下、埋設孔という）の埋め戻しが行われる。この埋め戻しは、埋設孔にセメントベントナイトペースト等を注入後に攪拌させ、固化することにより行われる。
【０００４】
一方、前記の過程で、埋設杭の引抜きが行われた際に、杭付着土が落ちて杭底に堆積土が残る。例えば埋設杭の深さの一割程度に及ぶ場合がある（φ2.0杭では約10m3）。かかる場合、堆積土を残した状態で上記の攪拌処理を行う場合、杭底の堆積土は固体であり、セメントベントナイトペースと混合拡散が出来ない。
【０００５】
したがって、かかる不都合を解消するために、杭底の堆積土の掘削が行われる。
【０００６】
図１は、かかる従来の杭底の堆積土の掘削過程を説明する図である。
【０００７】
図１（１）の右下に重機４（アースドリル機、例えば、日立住友クレーン：ＳＤ−２０７：３０ｔクラス）の上面図が示されるように、ロッド５とその先端に備えるバケット６からなる掘削機構１０を重機４の先端に吊り下げている。
【０００８】
ロッド５は、角形もしくは丸型の鉄管であり、モータによる回転機構７を通して、軸中心に回転可能である。
【０００９】
かかる掘削機構１０を、重機４により吊り下げ口元管３を通して杭孔１内にバケット６を下ろし、杭底まで到達させる（図１（２）,(３)）。さらに、回転機構７によりバケット６を回転して、杭底の堆積土２を掘削してバケット６内に収容する（図１（３））。ついで、堆積土２を収容したバケット６を引き上げる（図１（４））。
【００１０】
図２は、堆積土２の排出を説明する図である。図１の工程に続き、地上に引き上げられた堆積土２を収容したバケット６を、重機４の方向回転により杭孔位置から退避し、バケット６の底面を開き堆積土２を排出する。
【００１１】
図３は、杭孔１の埋め戻しを説明する図である。ロッド１５の先端に羽根を有する攪拌機構２０を備えた別の重機５（柱状改良機  例えば日本車両  ＤＨ６５８：１２０ｔクラス）を準備する。
【００１２】
先端にエアーノズルを有する攪拌部材１６を有する攪拌機構２０を吊り下げた別の重機５を準備する（図３（１））。
【００１３】
この攪拌機構２０を、口元管３を通して杭孔１内に挿入し（図３（２））、コンプレッサ１９により空気を送り込み、攪拌機構１６のエアーノズルから空気を排出する。重機５で攪拌機構１６を上下するとともに杭孔１内に注入されたセメントペーストを回転機構１７により回転攪拌する（図３（２））。これにより、杭孔１内のセメント成分で均一に固化することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平７−８２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の従来工法で杭孔１の埋め戻し固化が行われるが、杭底の堆積土２の掘削のための掘削機構１０を吊り下げた重機４と、杭孔埋設のための攪拌機構２０を吊り下げた重機５をそれぞれ別個に用意することが必要であった。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、かかる従来工法に鑑みて、杭底の堆積土の掘削と杭孔の埋め戻し作業の効率化を可能とする杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法及びこれに用いるロータリーテーブル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を達成する本発明に従う杭孔の底に堆積した土を掘削排除する杭底堆積土掘削及び攪拌方法の第１の形態は、専用ロッドの先端にバケットを締結して、杭底に前記バケットを位置づける工程と、前記杭底に位置づけられた前記バケットを回転して、杭孔の底の堆積土を掘削して前記バケットに収容する工程と、前記バケットに収容した堆積土を引き上げ、排出する工程と、前記堆積土の排出後に、同一の前記専用ロッドの先端に、前記バケットに代えて、攪拌翼を結合する工程と、前記杭孔内にセメントベントナイトペースト等注入し、攪拌する際に、前記専用ロッドに結合された攪拌翼を前記杭孔内で、前記専用ロッドと一体で、上下するとともに、回転しながら攪拌させて前記杭孔内を埋め戻し固化する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を達成する本発明に従う杭孔の底に堆積した土を掘削排除する杭底堆積土掘削及び攪拌方法の第１の形態において第１の態様として、前記杭孔内を埋め戻し固化する工程において、前記攪拌翼から水平方向にエアーを排出することを特徴とする。
【００１９】
上記課題を達成する本発明に従う杭孔の底に堆積した土を掘削排除する杭底堆積土掘削及び攪拌方法の第１の形態において第２の態様として前記専用ロッドの先端にバケットを結合した際と、前記バケットに代えて、攪拌翼を結合した際は、いずれも同じ重機で前記専用ロッドを吊り下げることを特徴とする。
【００２０】
上記課題を達成する本発明に従う杭孔の底に堆積した土を掘削排除する杭底堆積土掘削及び攪拌方法に用いるロータリーテーブル装置であって、同一の専用ロッドに杭底堆積土を掘削して収容するバケットと、杭孔の埋め戻しのためのセメントベントナイトペースト等の攪拌のための攪拌翼を交換して結合可能の締結部を有し、前記締結部により前記専用ロッドに結合される攪拌翼は、前記専用ロッドの先端に結合されるロッドと、前記ロッドの軸中心に４方向に伸びる翼を有し、前記翼にエアーを水平方向に吹き出す複数のエアー吹き出し孔を備える主攪拌翼を有することを特徴とする。
【００２１】
上記課題を達成する本発明に従う杭孔の底に堆積した土を掘削排除する杭底堆積土掘削及び攪拌方法に用いるロータリーテーブル装置であって、さらに、前記主攪拌翼の上部に、前記ロッドの軸中心に４方向に伸びる翼であって、角度を有して前記ロッドに結合されている副攪拌翼を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、共通の専用ロッドを使用して、杭底の堆積土の掘削のためのバケットと攪拌部材を切り替えるようにしたので、各専用重機が不要であり、元々杭の引き抜き作業で使用している１台の汎用クレーン６で杭底堆積土掘削及び孔内攪拌を継続して実施することが可能であり、工事に要する時間及び費用を削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の杭底の堆積土の掘削過程を説明する図である。
【図２】堆積土の排出を説明する図である。
【図３】杭孔の埋め戻しを説明する図である。
【図４】本発明に従うロータリーテーブル装置を説明する図である。
【図５】本発明に従う専用ロッドにおける掘削機構と攪拌機構の構成例を更に説明する図である。
【図６】攪拌翼３８の他の構成例を示す図である。
【図７】本発明に従う杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法の手順を示すフロー図である。
【図８】図７のフロー図の進展に伴う杭孔内の状態を示す模式図である。
【図９】図７のフローのステップＳ１−Ｓ２に対応する図である。
【図１０】図７のフローのステップＳ３−Ｓ４に対応する図である。
【図１１】図７のフローのステップＳ５−Ｓ６に対応する図である。
【図１２】従来の長尺のロッドとその先端に備えるバケットからなる掘削機構を用いる工法を説明する図である。
【図１３】図１２の工艇に続く、基礎杭の抜去から新たな基礎杭の埋設を示す図である。
【図１４】本発明に従うロータリーテーブル装置を用いる場合であって、施工域の埋め戻しを不要する状態を示す図である。
【図１５】図１４の基礎杭の抜去から更に新たな基礎杭の埋設を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物にまで及ぶものである。
【００２５】
図４は、本発明に従うロータリーテーブル装置を説明する図である。このロータリーテーブル装置は、共通の専用ロッド２５を用い、その先端にバケット３６と攪拌翼３８を切り替え結合してそれぞれ掘削機構３０と攪拌機構４０として機能させるものである。
【００２６】
図４（１）は、専用ロッド２５にバケット３６を締結部３１により着脱可能に結合接続し、掘削機構３０としたときの上面図、図４（２）は、その側面図を示す。さらに、図４（３）は、専用ロッド２５に攪拌翼３８を締結部３１により着脱可能に結合接続し、攪拌機構４０としたときの側面図を示す。専用ロッド２５は、固定部３２に設けられたモータを駆動力とする回転機構３３が結合されている。
【００２７】
バケット３６の専用ロッド２５への結合は、杭底の堆積土２の掘削の際に行われる。一方、攪拌翼３８の専用ロッド２５への結合は、杭孔１内に均一に固化埋め戻しする際に行われる。
【００２８】
図５は、本発明に従うロータリーテーブル装置における掘削機構３０と攪拌機構４０の構成例を更に説明する図である。
【００２９】
図５（１）は、掘削機構３０の先端部を拡大して示す図であり、締結部３１により専用ロッド２５にバケット３６が結合されている。締結部３１において、ピン孔３７に図示しないピンを通して専用ロッド２５とバケット３６を締結している。
【００３０】
一方、図５（２）は、攪拌機構４０の先端部を拡大して示す図であり、ロッド３１１に４方向に伸びる翼を有する攪拌翼３８が結合されている。専用ロッド２５との結合は、掘削機構３０の場合と同様に、ロッド３１１の一方側を締結部３１によりピン孔３７に図示しないピンを通して締結して行われる。
【００３１】
攪拌翼３８は、空洞部を有し、水平方向に開けられた複数の空気抜け孔３９をそれぞれの翼の側面に有している。
【００３２】
攪拌翼３８には、更に図示しないコンプレッサ１９から送られるエアーを、攪拌翼３８内の空洞部に導く専用ロッド２５内部に沿うエアホース４１が、繋がっている。これにより、コンプレッサ１９から送られるエアーが空気抜け孔３９を通して水平方向に排出可能である。
【００３３】
図６は、攪拌翼３８の他の構成例を示す図である。図５（２）に示した例は、４方向に伸びる翼を有する一つの攪拌翼であるが、図６に示す例は、攪拌翼３８が最下端に主攪拌翼部材３８１、その上部に固定翼部材３８２、更に最上部に副攪拌翼部材３８３を有して構成され、それぞれロッド３１１に結合される構造である。
【００３４】
図６（１）は、攪拌翼３８の側面図、図６（２）は攪拌翼３８をロッド３１１の垂直方向から見た上面図である。主攪拌翼部材３８１は、ロッド３１１を中心に、四方向に伸びる翼部分を有する。主攪拌翼部材３８１には、水平方向にエアーを吹き出す複数のエアー吹き出し口３９を有する。
【００３５】
ロッド３１１内を通して図示しないコンプレッサ１９からエアホース４１を通して供給されるエアーをエアー吹き出し口９から水平方向に吹き出すことが可能である。副攪拌翼部材３８３は、斜方向に傾けられ，回転によりセメントベントナイト等を上方向に向かわす揚力を与える。
【００３６】
さらに、主攪拌翼部材３８１と副攪拌翼部材３８３との間には、攪拌の効果を高めるために固定翼部材３８２が、ロッド３１１を中心に４方向に備えられる。
【００３７】
図７は、図４に示した、バケット３６と攪拌翼１８とを同一の専用ロッド２５に付け替えて掘削機構３０及び攪拌機構４０の機能を交換可能とするロータリーテーブル装置を用いる本発明に従う杭底堆積土掘削及び孔内攪拌方法の手順を示すフロー図である。
【００３８】
図８は、図７のフロー図の進展に伴う杭孔１内の状態を示す模式図である。
【００３９】
図８（１）は、杭を引き上げた状態の杭孔１の断面を模式的に示している。杭孔１の表層１Ａはセメントベントナイトペースト等が固まり良く見える。下層１Ｂは引き抜いた杭の周囲の泥水（杭周泥水）とセメントベントナイトペースト等の混合部である。さらに、低部層１Ｃには、杭周泥水と引き抜いた杭の周囲の土が杭の引き上げ時に剥離落下して杭周泥水とともに堆積土２となっている。この底部層１Ｃの高さは、杭長の凡そ１/１０程度になる。
【００４０】
図９〜図１１は、図７のフローに対応する工程を説明する図である。図９は、図７のフローのステップＳ１−Ｓ２に対応する図である。図１０は、図７のフローのステップＳ３−Ｓ４に対応する図であり、更に図１１は、図７のフローのステップＳ５−Ｓ６に対応する図である。
【００４１】
杭底の堆積土２を除去するために、専用ロッド２５にバケット３６を結合して掘削機構３０とする（図９（１）；ステップＳ１）。
【００４２】
専用ロッド２５には、固定バー３２に備えたモータにより駆動される回転機構３３が備えられている。このモータの回転が歯車機構を介して伝達されて、専用ロッド２５が回転される。さらに、専用ロッド２５の回転に対応してバケット３６が回転する。また、バケット３６は、両側の支持柱３０Ａに沿って、専用ロッド２５と一体に重機６により上下に移動される。
【００４３】
図９（２）は、一対の支持柱３０Ａに固定バー３２が支持され、図示省略されている重機６により、先端にバケット３６を結合して専用ロッド２５を吊り下げ、杭孔１の口元管３に位置づけた状態を示している。
【００４４】
次いで、重機６により、バケット３６が杭孔１の底部に至るように吊り下げた専用ロッド２５を下ろし、回転機構３３により専用ロッド２５をバケット３６と一体で回転し、堆積土２をバケット３６内に掘削収容する（図９（３）；ステップ２）。
【００４５】
この時に、杭孔内壁の土層の状況は、図８（２）に示すように堆積土２が除かれたほか、図８（１）の状態とほぼ同じである。
【００４６】
ついで、掘削した堆積土２を収容した状態でバケット３６が、支持柱３０Ａに沿って固定バー３２とともに、図示省略されている重機６により引き上げられる（図１０（４）、（５）；ステップＳ３）。ついで、引き上げられたバケット３６の底部を開けて、堆積土２を排出する（図１０（６）；ステップＳ４）。
【００４７】
つぎに、同じ専用ロッド２５に攪拌翼１８を交換取り付けして、攪拌機構４０とする（図１１（７）；ステップＳ５）。堆積土２を排出した杭孔１にセメントベントナイトペースト等を注入した後、この攪拌機構４０を同じ重機６で吊り下げ、攪拌翼３８を杭孔１内に位置付ける。
【００４８】
さらに、コンプレッサ１９からエアーを供給する。同時に、重機６で攪拌機構４０を上下に移動するとともに、回転機構３３で専用ロッド２５の回転を通して攪拌翼３８を回転する（図１１（９）；ステップS６）。この時、コンプレッサ２６から供給されるエアーが攪拌翼３８のエアー吹き出し口３９から水平方向に噴き出される。これにより、セメントが均一に杭孔１内に攪拌される。この時に、杭孔内壁の状況は、図８（３）に示すように堆積土２が除かれ、セメントベントナイトペースト等ともに土砂が攪拌翼３８により攪拌され、同時にエアー吹き出し口３９から水平方向に噴き出されるエアーにより対流されるほぼ上下均一の固さに近づけることが可能である。
【００４９】
上記したように、本発明は、同一のロータリーテーブル専用ロッド２５を使用してバケット３６と攪拌翼３８を切り替え結合することで、杭孔１内の残土の掘削除去と、杭孔１内のセメントベントナイトペーストによる充填を行うことができ、別個の重機を用意することなく、汎用重機１台があれば杭底堆積土の掘削及び、杭孔１の埋め戻しを行うことができる。
【００５０】
ここで、基礎杭の抜去から新たな基礎杭の埋設の流れを考慮すると、従来の長尺のロッドとその先端に備えるバケットからなる掘削機構を重機の先端に吊り下げて行う工法を図１２に示す。図１２に示すように、基礎杭先端部まで構造物４０を撤去した後（図１２Ａ、図１２Ｂ）、さらに、構造物４０の撤去後のおよそ４mの深さ分の地盤を埋め戻し、基礎杭のある施工域を平端にする必要がある（図１２Ｃ）。
【００５１】
これにより、図１２の工法に続く、基礎杭の抜去から新たな基礎杭の埋設を示す図１３において、抜去すべき基礎杭のある施工域上で重機４を移動して、対応する基礎杭の抜去が可能となる。その後、大型の重機５０により新たな基礎杭の埋設が行われる。
【００５２】
図１３Ａ,図１３Ｂはそれぞれ基礎杭のある施工域の断面模式図及び平面図を示す。ついで、新たな基礎杭の敷設のために再度掘削が行われる（図１３Ｃ）。このように上記従来の方法では、抜去すべき基礎杭のある施工域の掘削、埋め戻しを繰り返す必要がある。
【００５３】
これに対して、本発明に従うロータリーテーブル装置を用いる場合、かかる掘削、埋め戻しの繰り返しを回避することが可能である。
【００５４】
すなわち、本発明に従うロータリーテーブル装置を大型の重機５０により吊り下げることにより、作業範囲を広げることができ、重機を移動させることなく、大型の重機５０で施工域の基礎杭の抜去及び新たな基礎杭の埋設を行うことができる。
【００５５】
図１４において、本発明に従うロータリーテーブル装置を用いる場合であって、基礎杭先端部まで構造物４０を撤去した後（図１４Ａ、図１４Ｂ）、埋め戻しは不要である状態を示している。
【００５６】
基礎杭の抜去から新たな基礎杭の埋設を示す図１５において、大型の重機５０に発明に従うロータリーテーブル装置を吊り下げ、施工域の範囲にある抜去すべき基礎杭位置にロータリーテーブル装置を位置づけることが可能である。図１５Ａ,図１５Ｂはそれぞれ基礎杭のある施工域の断面模式図及び平面図を示す。重機５０のクレーン先端の半径（１７m）で、おおよそ１５m2 の領域にある基礎杭位置をカバーすることができる。
【００５７】
さらに、新たな基礎杭の埋設の際も、埋め戻しが行われていないので、継続して同じ重機５０で、新たな基礎杭の埋設作業を行うことができる（図１５Ｃ）。
【符号の説明】
【００５８】
１  杭孔
２  杭底堆積土
３  口元管
４、５０  重機
５  ロッド
２５  専用ロッド
３６  バケット
１７，３３  回転機構
１０、３０  掘削機構
２０、４０  攪拌機構
３０Ａ  支持柱
３１１  ロッド
３１  締結部
３２  固定バー
３７  ピン孔
１６、３８  攪拌翼
１９  コンプレッサ
３９  エアー吹き出し口
４１  エアホース
【図１】
2018135741.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018135741.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2018135741.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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