(57)【要約】【課題】既設構造物の下方の地盤を内部から改良することを可能にする地盤改良装置を提供する。【解決手段】既設建屋１の内部からその下方の地盤を改良する際に使用される地盤改良装置４である。  そして、地盤の削孔及び改良材の注入を行うためのボーリングマシン５と、ボーリングマシンの駆動源となる油圧を制御する油圧ユニット部６と、ボーリングマシンと油圧ユニット部とを接続する油圧ホース部７とを備えている。  さらに、ボーリングマシン及び油圧ユニット部は、それぞれ自立して設置させるためのアウトリガー部５４，６１を有している。【選択図】図２
2019127765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物の内部からその下方の地盤を改良する際に使用される地盤改良装置であって、
地盤の削孔及び改良材の注入を行うための駆動部と、
前記駆動部の駆動源となる油圧を制御する油圧ユニット部と、
前記駆動部と前記油圧ユニット部とを接続する油圧ホース部とを備え、
前記駆動部及び油圧ユニット部は、それぞれ自立して設置させるための自立機構を有していることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記自立機構として油圧で作動する脚部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記油圧ユニット部と前記駆動部との間の前記油圧ホース部の端部又は途中に、油冷却部を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良装置を使用して、既設構造物の内部からその下方の地盤を改良する地盤改良方法であって、
前記駆動部及び前記油圧ユニット部をそれぞれ前記自立機構によって自立させる工程と、
前記駆動部と前記油圧ユニット部とを前記油圧ホース部によって接続させる工程と、
前記既設構造物の内部の施工箇所に、前記駆動部によって挿入されるロッドを通すための鉛直ガイド孔と排泥用の分岐路とを備えた孔口部材を設置する工程と、
前記孔口部材の分岐路を前記既設構造物の内部に設置された排泥受け部に接続させる工程とを備え、
前記油圧ユニット部によって油圧を制御しながら前記鉛直ガイド孔に挿入された前記ロッドによる削孔又は地盤改良を行うとともに、前記分岐路から前記排泥受け部に排泥を行わせることを特徴とする地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設構造物の内部からその下方の地盤を改良する際に使用される地盤改良装置、及びそれを使用した地盤改良方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２に開示されているように、油圧によって動作するボーリングマシンを備えた地盤改良機が知られている。この地盤改良機は、オイルポンプや電動モータなどが設けられた油圧本体部と、削孔又は地盤改良に使用されるロッドを把持及び回転させるチャック及びスピンドルが設けられたボーリングマシンとが、一体に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３１９８２号公報
【特許文献２】特開平７−９１１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１，２に開示された地盤改良機は、油圧本体部とボーリングマシンとが一体になっているため外形寸法が大きく、扉開口を通らなかったり重量が大きすぎたりして屋内に運び込むことが難しい場合があった。
【０００５】
他方において、既設建屋の下方の地盤を改良するには、屋外から既設建屋の下方に向けて斜めにロッドを挿し込むよりも真上から地盤改良を行った方が、確実に地盤を改良することができる。
【０００６】
そこで、本発明は、既設構造物の下方の地盤を内部から改良することを可能にする地盤改良装置及び地盤改良方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の地盤改良装置は、既設構造物の内部からその下方の地盤を改良する際に使用される地盤改良装置であって、地盤の削孔及び改良材の注入を行うための駆動部と、前記駆動部の駆動源となる油圧を制御する油圧ユニット部と、前記駆動部と前記油圧ユニット部とを接続する油圧ホース部とを備え、前記駆動部及び油圧ユニット部は、それぞれ自立して設置させるための自立機構を有していることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記駆動部は、前記自立機構として油圧で作動する脚部を備えている構成とすることができる。また、前記油圧ユニット部と前記駆動部との間の前記油圧ホース部の端部又は途中に、油冷却部を配置した構成とすることができる。
【０００９】
また、地盤改良方法の発明は、上記地盤改良装置を使用して、既設構造物の内部からその下方の地盤を改良する地盤改良方法であって、前記駆動部及び前記油圧ユニット部をそれぞれ前記自立機構によって自立させる工程と、前記駆動部と前記油圧ユニット部とを前記油圧ホース部によって接続させる工程と、前記既設構造物の内部の施工箇所に、前記駆動部によって挿入されるロッドを通すための鉛直ガイド孔と排泥用の分岐路とを備えた孔口部材を設置する工程と、前記孔口部材の分岐路を前記既設構造物の内部に設置された排泥受け部に接続させる工程とを備え、前記油圧ユニット部によって油圧を制御しながら前記鉛直ガイド孔に挿入された前記ロッドによる削孔又は地盤改良を行うとともに、前記分岐路から前記排泥受け部に排泥を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このように構成された本発明の地盤改良装置は、地盤改良装置を稼働させるための駆動部と油圧ユニット部とが分かれていて、それぞれ自立して設置させるための自立機構を有している。
このため、例えば小型化できる駆動部のみを既設構造物の内部に運び込んで、その下方の地盤を内部から改良することができるようになる。
【００１１】
また、駆動部が自立機構として油圧で作動する脚部を備えていれば、ロッドを鉛直に立てるための微調整を容易に行うことができる。さらに、油圧ユニット部と駆動部との間に油冷却部を介在させることで、駆動部と油圧ユニット部との距離が離れたとしても、油温度の上昇を抑えることができる。
【００１２】
さらに、既設構造物の内部からその下方の地盤を改良する地盤改良方法では、施工箇所に分岐路を備えた孔口部材を設置して、既設構造物の内部に設置した排泥受け部によって、一旦、排泥を受けるようにする。
こうすることで、施工箇所がある既設構造物の内部で排泥性状を確認できるようになるので、駆動部の操作に直ぐに反映させることが可能で、品質の高い地盤改良を効率的に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態の地盤改良方法を説明する説明図である。
【図２】本実施の形態の地盤改良装置の構成を示した説明図である。
【図３】既設建屋の内部での排泥処理方法を模式的に示した説明図である。
【図４】実施例の地盤改良方法を説明する説明図である。
【図５】実施例の別の地盤改良方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１−図３は、本実施の形態の地盤改良装置４及びそれを使用した地盤改良方法を説明する図である。
【００１５】
本実施の形態で説明する地盤改良は、既設構造物としての既設建屋１の内部から行われる。この既設建屋１は、図１に示すように、もともとフーチング２１とそれを支持する複数の杭２２，・・・とで構成された基礎部２によって支持されているが、耐震補強や上部構造物の増築などの理由により、基礎部２の補強が行われることがある。
【００１６】
基礎部２の補強は、削孔された地盤にモルタルやセメントミルクなどの改良材（地盤改良材）を注入又は噴射して撹拌することによって行われる。例えば、高圧噴射撹拌工法などによって、地盤改良部３を造成することができる。
【００１７】
一方において、既設の基礎部２は、既設建屋１の下方にも広がっており、基礎部２の周囲に地盤改良部３を確実に造成しようとすれば、既設建屋１の内部から施工する必要がある。
この既設建屋１には、床スラブ１１１上方の１階屋内１１と、その下方の地下室１２とが設けられている。そして、地下室１２の床となる躯体スラブ１３の真下に、地盤改良の対象エリアが広がっている。
【００１８】
図２は、本実施の形態の地盤改良装置４の構成を示した説明図である。この地盤改良装置４は、地盤の削孔及び改良材の注入を行うための駆動部としてのボーリングマシン５と、その駆動源となる油圧を制御する油圧ユニット部６と、ボーリングマシン５と油圧ユニット部６とを接続する油圧ホース部７とによって主に構成される。
そして、ボーリングマシン５及び油圧ユニット部６は、それぞれ自立して設置させるための自立機構を有している。
【００１９】
ボーリングマシン５には、枠体部５０に対して、チャック部５１と、スピンドル部５２と、自立機構としての脚部となるアウトリガー部５４とが、主に取り付けられる。ボーリングマシン５は、既設建屋１の施工箇所に至るまでの扉や床開口１１２や狭隘部を通過可能な寸法に形成される。また、場合によっては人力で移動できるように、可能な限り軽量な構成とする。
【００２０】
アウトリガー部５４は、油圧によって伸縮する油圧シリンダを備えている。直方体状の枠体部５０には、４隅にそれぞれアウトリガー部５４，・・・が取り付けられ、ボーリングマシン５を自立させることができる。このアウトリガー部５４，・・・の各所の伸縮量を調整することによって、水平や鉛直などの姿勢を制御することができる。
【００２１】
枠体部５０の幅方向の略中央には、チャック部５１とスピンドル部５２とが配置される。チャック部５１は、削孔又は地盤改良に使用されるロッド４１を把持する機構である。また、スピンドル部５２は、ロッド４１に回転力と推進力とを付与する機構になる。チャック部５１及びスピンドル部５２は、両側に配置された油圧シリンダ５６，５６によって、上方又は下方に移動させることができる。
【００２２】
そして、ボーリングマシン５には、チャック部５１、スピンドル部５２、アウトリガー部５４及び油圧シリンダ５６などの駆動源となる油圧を受けるためのジョイント部５５が設けられる。また、ボーリングマシン５には、これらを動作させるための操作部５３が接続される。操作部５３を油圧ユニット部６ではなくボーリングマシン５に接続させることで、施工箇所の近くで操作を行うことができるようになる。
【００２３】
一方、油圧ユニット部６は、オイルポンプや電動モータなどが内蔵された油圧本体部６０と、油圧本体部６０の４隅にそれぞれ取り付けられる自立機構としてのアウトリガー部６１，・・・と、油圧の供給口となるジョイント部６２とを、主に備えている。
【００２４】
油圧ユニット部６のジョイント部６２は、ボーリングマシン５のジョイント部５５に油圧ホース部７によって接続される。ボーリングマシン５には、チャック部５１、スピンドル部５２、アウトリガー部５４、油圧シリンダ５６など機構ごとにジョイント部５５，・・・が設けられており、それぞれ別系統の油圧ホース部７によって接続される。
【００２５】
このように構成された地盤改良装置４は、図１に示すように、ボーリングマシン５と油圧ユニット部６とが、それぞれ離れた位置に設置される。そして、ボーリングマシン５と油圧ユニット部６とは、油圧ホース部７によって接続される。
【００２６】
本実施の形態では、ボーリングマシン５が地下室１２の躯体スラブ１３上に設置され、油圧ユニット部６が既設建屋１の外部である屋外に設置される場合を例に説明する。すなわち、ボーリングマシン５は、既設建屋１の扉や床開口１１２よりも小さくなるように形成されているため、地下室１２まで運び込むことができる。
【００２７】
ここで、ボーリングマシン５と油圧ユニット部６との距離が長くなると（例えば50m程度）、制御に使用される油温度が上昇してボーリングマシン５の発熱の原因となるおそれがある。
このような油温度の上昇を防ぐために、油圧ユニット部６とボーリングマシン５との間に、油冷却部としての油冷却機器７１を介在させることができる。
油冷却機器７１は、例えば水冷式で、内部を通過させた油温度を低下させることができる。例えば、油圧ホース部７の端部又は途中に、油冷却機器７１を配置することができる。
【００２８】
次に、本実施の形態の地盤改良方法について説明する。
まず、図１に示すように、地盤改良装置４の油圧ユニット部６を、既設建屋１に隣接した屋外の敷地に設置する。一方、ボーリングマシン５は、既設建屋１の内部の地下室１２まで運ばれる。地下室１２への搬送には、床スラブ１１１に設けられた床開口１１２や天井クレーン１４などが利用される。
【００２９】
ボーリングマシン５と油圧ユニット部６とは、それぞれのアウトリガー部５４，６１によって自立させる。そして、ボーリングマシン５と油圧ユニット部６とは、屋外から１階屋内１１を経て地下室１２まで敷設された油圧ホース部７によって接続される。
このボーリングマシン５の自重によって、削孔時の反力を確保することができる。さらに、地盤に硬い箇所があるなどで反力が不足する場合でも、例えば躯体スラブ１３にアンカーを打設して追加の固定を行うなどすることで、必要となる反力を確保することができる。
【００３０】
また、地下室１２には、排泥受け部となる排泥タンク８が設置される。排泥タンク８は、地下室１２に運び込みやすいように、例えば鋼製型枠などを利用した組立式にすることができる。排泥タンク８には、溜まった泥水などを屋外に搬送させるためのサンドポンプなどを備えた圧送経路８２が接続される。
【００３１】
地盤改良が施工される躯体スラブ１３の施工箇所には、開口部１３１が穿孔される。そして、この開口部１３１に、図３に示すように、孔口部材となるＴ字管４２が設置される。
【００３２】
このＴ字管４２は、ロッド４１を通すための鉛直ガイド孔となる鉛直管４２１と、排泥用の分岐路となる分岐管４２２とによって内空が連通した状態に形成される。すなわち、直交する鉛直管４２１と分岐管４２２とによって、ロッド４１の挿入経路と排泥経路とを分けることができる。
【００３３】
また、鉛直管４２１の上端孔口にはパッキンを取り付けて、挿入されるロッド４１との間に、隙間ができないようにする。
さらに、開口部１３１に下端が挿し込まれたＴ字管４２には、躯体スラブ１３の上方に突出した位置にある分岐管４２２に対して横引きホース８１が接続される。この横引きホース８１の吐出口は、排泥タンク８に向けられる。
【００３４】
このような排泥処理設備を設けておくことで、地盤の掘削孔を上昇してきた泥水などは、鉛直管４２１の上端孔口がロッド４１で塞がれた状態となっていれば、分岐管４２２を通って横引きホース８１に流れ、排泥タンク８によって泥水を仮受けさせることができる。すなわち、施工箇所周辺に排泥が噴出するのを防ぐことができる。
【００３５】
また、排泥タンク８が施工箇所の近くに設置されることで、排泥性状などにより施工状況を逐次、確認することができる。さらに、排泥タンク８を施工箇所の近くに設置できれば、横引きホース８１が短くなるので、内圧が開放されやすくなって、横引きホース８１の破裂を防ぐことができる。
【００３６】
地盤改良を行うにあたっては、まず、先端に削孔ビットが付いたロッド４１によって水を注入しながら地盤の削孔を行う。なお、ロッド４１の先端から高圧水を噴射させる方式でも削孔を行うことができる。
【００３７】
ロッド４１は、図１に示すように天井クレーン１４によって鉛直に吊下げられ、ボーリングマシン５にセットされる。ここで、ボーリングマシン５は、装着されたロッド４１が高い精度で鉛直方向に推進されるように、アウトリガー部５４，・・・の作動によって水平や鉛直が調整されている。
なお、ロッド４１は、上空高さとの関係で、通常より短い短尺ロッドを使用することもできる。例えば、通常のロッドは4m程度の長さがあるが、0.5m程度の短尺ロッドを使用することもできる。
【００３８】
一方、削孔後に地盤改良を行う際には、モルタルなどの改良材の注入ができる中空ロッドや多重管ロッドが使用される。この地盤改良時のロッド４１にも、短尺ロッドを使用することができる。
【００３９】
削孔又は地盤改良時に掘削孔を上昇してきた削孔水や泥水などは、分岐管４２２及び横引きホース８１を通って排泥タンク８に吐出され、一旦、貯留された後に、圧送経路８２のサンドポンプの稼働により屋外に搬送される。ここで、泥水等を排出しやすくするために、排泥タンク８を圧送経路８２が接続された吐出口に向けて傾けて設置しておくこともできる。
【００４０】
次に、本実施の形態の地盤改良装置４及びそれを使用した地盤改良方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の地盤改良装置４は、地盤改良装置４を稼働させるためのボーリングマシン５と油圧ユニット部６とが分かれていて、それぞれ自立して設置させるための自立機構（アウトリガー部５４，６１）を有している。
【００４１】
このため、例えば小型化できるボーリングマシン５のみを既設建屋１の内部に運び込んで、その下方の地盤を内部から改良することができる。基礎の耐力が新しい耐震基準では不足するような場合でも、既設建屋１の内部から基礎部２の補強が行えるようになれば、耐震性能を向上させて既設建屋１を使用し続ける長寿命化のリニューアル工事ができるようになる。
【００４２】
また、ボーリングマシン５が、自立機構となる脚部としての油圧で作動する複数のアウトリガー部５４，・・・によって支持されていれば、ロッド４１を鉛直に立てるための微調整を容易に行うことができる。
すなわち、ロッド４１を鉛直に地盤に推進させるためには、ボーリングマシン５を正確に水平に設置して、チャック部５１及びスピンドル部５２の上下の移動方向を鉛直方向に合わせる必要がある。そのような微調整は、ボーリングマシン５に対して４本取り付けられたアウトリガー部５４，・・・の伸縮量を調整することで容易に行うことができる。
【００４３】
さらに、油圧ユニット部６とボーリングマシン５との間に油冷却機器７１を介在させることで、油圧ユニット部６とボーリングマシン５との距離が屋外と屋内とで離れたとしても、油温度の上昇を抑えることができる。すなわち、油圧ユニット部６の油圧本体部６０が油温度の冷却機を備えていても、油圧ホース部７が長くなると油圧ユニット部６に戻るまでの時間が長くなり、ボーリングマシン５の温度上昇を抑えることができなくなる場合がある。そのような設置状態になった場合でも、油冷却機器７１で冷却力を強化することで、油温度の上昇を抑えることができる。
【００４４】
また、既設建屋１の内部からその下方の地盤を改良する地盤改良方法では、施工箇所となる躯体スラブ１３の開口部１３１に分岐路を備えたＴ字管４２を設置して、既設建屋１の内部に設置した排泥タンク８によって、一旦、排泥を受けるようにする。
こうすることで、施工箇所がある既設建屋１の内部で削孔状況や改良材の注入状況などを排泥性状によって確認することができる。そして、この確認した結果をボーリングマシン５の操作に直ぐに反映させることが可能であるため、品質の高い地盤改良を効率的に行うことができる。また、既設建屋１の内部を排泥によって汚損することなく地盤改良を実施することができる。
【実施例】
【００４５】
次に、前記実施の形態で説明した地盤改良装置４による別の地盤改良方法について、図４，図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。
【００４６】
図４は、既設構造物としての既設建屋１Ａに対して、地盤改良装置４のボーリングマシン５を１階屋内１１の床スラブ１１１上に設置し、油圧ユニット部６を既設建屋１の外部である屋外に設置した例を示している。
図４に示した例では、屋外の油圧ユニット部６と１階屋内１１のボーリングマシン５との距離が近いため、油冷却部の配置を省略することもできる。また、ボーリングマシン５の周囲には、ロッド４１を吊り下げるための三又１５が設置される。
【００４７】
このような配置で地盤改良を行うにあたっては、Ｔ字管４２が地下室１２の躯体スラブ１３の施工箇所となる開口部１３１に設置される。同じく地下室１２には排泥タンク８が設置され、Ｔ字管４２の分岐管４２２と横引きホース８１によって接続される。
【００４８】
一方図５は、既設構造物としての既設建屋１Ｂに対して、地盤改良装置４のボーリングマシン５及び油圧ユニット部６を１階屋内１１の床スラブ１１１上に設置した例を示している。このように可能であれば、比較的に大型になる油圧ユニット部６を既設建屋１の内部に配置することもできる。
【００４９】
以上において説明したように、既設建屋１，１Ａ，１Ｂの構造によって空頭制限や狭隘部の大きさなどが異なっていたり、揚重機材の配置状況が異なっていたりしても、地盤改良装置４を使用して既設建屋１，１Ａ，１Ｂの内部から地盤改良を行うことができる。
なお、この他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【００５０】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００５１】
例えば、前記実施の形態では、ボーリングマシン５の自立機構としてアウトリガー部５４を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、クローラー方式の自立機構が使用できる。また、アウトリガー、回転装置、スライド装置などを組み合わせた移動機構を装備した自立機構であってもよい。
【００５２】
また、前記実施の形態では、油圧ユニット部６の自立機構としてアウトリガー部６１を例に説明したが、これに限定されるものではなく、厳密な姿勢制御を必要としない場合は、安定して設置させるための台座などが自立機構であってもよい。さらに、クローラー方式や上述したような移動機構を装備した自立機構を使用することもできる。
【００５３】
また、前記実施の形態では、削孔時からＴ字管４２を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、地盤の状態などによって削孔水の開口部１３１への戻りが少ない場合は、Ｔ字管４２を使用せずに削孔を行うこともできる。こうすることによって、空頭制限がある地下室１２などでも、ロッド４１を継ぎ足しながらの削孔作業を効率的に実施することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ    既設建屋（既設構造物）
１１              １階屋内（内部）
１２              地下室（内部）
１３１            開口部（施工箇所）
３                地盤改良部
４                地盤改良装置
４１              ロッド
４２              Ｔ字管（孔口部材）
４２１            鉛直管（鉛直ガイド孔）
４２２            分岐管（分岐路）
５                ボーリングマシン（駆動部）
５４              アウトリガー部（脚部、自立機構）
６                油圧ユニット部
６１              アウトリガー部（自立機構）
７                油圧ホース部
７１              油冷却機器（油冷却部）
８                排泥タンク（排泥受け部）
【図１】
2019127765.tif 000003
【図２】
2019127765.tif 000004
【図３】
2019127765.tif 000005
【図４】
2019127765.tif 000006
【図５】
2019127765.tif 000007