(57)【要約】【課題】掘削土砂と固化剤の攪拌混合を効率良く行うとともに、中空既製杭付近の掘削土と硬化性注入材を均一に攪拌混合しながらソイルセメント柱の中に中空既製杭を沈設して、信頼性の高い合成杭を築造することができる施工能率の高い基礎杭の施工法及びその装置を提供すること。【解決手段】中空既製杭１の内部に掘削装置のロッド２を貫通させ、ロッド先端部の掘削攪拌機構３により地盤を掘削しながら固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を攪拌混合しながら中空既製杭１を所定深さまで沈設する基礎杭の施工法において、ロッド２と逆方向に回転可能な外管４をロッド２に外嵌し、この外管４に攪拌翼５を設けるとともに、攪拌翼５と中空既製杭１とを係止する係止機構６を設け、外管４により攪拌翼５を介して中空既製杭１を回転させる。【選択図】　図１
2004137670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空既製杭の内部に掘削装置のロッドを貫通させ、ロッド先端部の掘削攪拌機構により地盤を掘削しながら固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を攪拌混合しながら中空既製杭を所定深さまで沈設する基礎杭の施工法において、前記ロッドと逆方向に回転可能な外管をロッドに外嵌し、該外管に攪拌翼を設けるとともに、該攪拌翼と中空既製杭とを係止する係止機構を設け、外管により攪拌翼を介して中空既製杭を回転させることを特徴とする基礎杭の施工法。
【請求項２】
攪拌翼の基部を略水平方向に揺動可能に軸支し、攪拌翼の先端が中空既製杭の外径より外側に突出する拡翼状態と、中空既製杭の内径より内側に位置する閉翼状態とを選択的にとれるように支持するとともに、軸支部の近傍に、外管の混合攪拌回転時に攪拌翼を拡翼状態に支持するストッパを設けたことを特徴とする請求項１記載の基礎杭の施工法。
【請求項３】
中空既製杭の内部に掘削装置のロッドを貫通させ、ロッド先端部の掘削攪拌機構により地盤を掘削しながら固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を攪拌混合しながら中空既製杭を所定深さまで沈設する基礎杭の施工装置において、前記ロッドと逆方向に回転可能な外管をロッドに外嵌し、該外管に攪拌翼を設けるとともに、該攪拌翼と中空既製杭とを係止する係止機構を設け、外管により攪拌翼を介して中空既製杭を回転させるようにしたことを特徴とする基礎杭の施工装置。
【請求項４】
攪拌翼の基部を略水平方向に揺動可能に軸支し、攪拌翼の先端が中空既製杭の外径より外側に突出する拡翼状態と、中空既製杭の内径より内側に位置する閉翼状態とを選択的にとれるように支持するとともに、軸支部の近傍に、外管の混合攪拌回転時に攪拌翼を拡翼状態に支持するストッパを設けたことを特徴とする請求項３記載の基礎杭の施工装置。
【請求項５】
中空既製杭内に位置する外管に、外管の軸方向及び円周方向に所定の間隔をあけて、複数のホルダを設け、各ホルダに中空既製杭の内周面に摺接する程度の長さを有する弾性棒状体を配設したことを特徴とする請求項３又は４記載の基礎杭の施工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建造物の基礎等に適用される基礎杭の施工法及びその装置に関し、特に、掘削土砂と固化剤の攪拌混合を効率良く行うとともに、中空既製杭付近の掘削土と固化剤を均一に攪拌混合しながらソイルセメント柱の中に中空既製杭を沈設して、信頼性の高い合成杭を築造することができる施工能率の高い基礎杭の施工法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基礎杭を中掘り工法により施工する方法としては、中空既製杭の内部に掘削装置のロッドを貫通させ、ロッド先端部の掘削機構により地盤の掘削を行いながら、セメントミルク等の固化剤を注入し、掘削土砂と混合してソイルセメントを形成しながら中空既製杭を所定深さまで沈設し、ソイルセメントの硬化により埋設杭を形成する方法が一般的である。
【０００３】
ロッド先端部の掘削機構としては、掘削翼、攪拌翼、共回り防止翼等を設けたものがあり、また、中空既製杭としては、鋼管杭、中空コンクリート杭、鋼管コンクリート複合パイル等がある。
このような中掘り工法の利点としては、あらかじめソイルセメント柱を造成した後に杭を沈設する先掘り工法と比べ、杭が掘削と同時に埋設できることによる施工能率の向上が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の中掘り工法による基礎杭の施工においては、掘削及び土砂と固化剤の攪拌混合を行いながら同時に杭を埋設していくため、先掘り工法のように後から沈設する杭とは無関係に自由に攪拌混合できる方式と比べると、土砂と固化剤の混合攪拌が十分とは言えず、できあがったソイルセメントの均一性や強度に不安が残ることになる。
【０００５】
本発明は、上記従来の基礎杭の施工が有する問題点に鑑み、掘削土砂と固化剤の攪拌混合を効率良く行うとともに、中空既製杭付近の掘削土と固化剤を均一に攪拌混合しながらソイルセメント柱の中に中空既製杭を沈設して、信頼性の高い合成杭を築造することができる施工能率の高い基礎杭の施工法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の基礎杭の施工法は、中空既製杭の内部に掘削装置のロッドを貫通させ、ロッド先端部の掘削攪拌機構により地盤を掘削しながら固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を攪拌混合しながら中空既製杭を所定深さまで沈設する基礎杭の施工法において、前記ロッドと逆方向に回転可能な外管をロッドに外嵌し、該外管に攪拌翼を設けるとともに、該攪拌翼と中空既製杭とを係止する係止機構を設け、外管により攪拌翼を介して中空既製杭を回転させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の基礎杭の施工装置は、中空既製杭の内部に掘削装置のロッドを貫通させ、ロッド先端部の掘削攪拌機構により地盤を掘削しながら固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を攪拌混合しながら中空既製杭を所定深さまで沈設する基礎杭の施工装置において、前記ロッドと逆方向に回転可能な外管をロッドに外嵌し、該外管に攪拌翼を設けるとともに、該攪拌翼と中空既製杭とを係止する係止機構を設け、外管により攪拌翼を介して中空既製杭を回転させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この基礎杭の施工法及びその装置は、逆方向に回転可能な外管をロッドに外嵌し、該外管に攪拌翼を設けるとともに、該攪拌翼と中空既製杭とを係止する係止機構を設け、外管により攪拌翼を介して中空既製杭を回転させることから、ロッドの掘削攪拌機構と外管の攪拌翼とを相互に逆回転させることにより、掘削攪拌機構と共に掘削土が共回りすることを防止し、掘削土と固化剤を均一に攪拌混合するとともに、攪拌翼を介して中空既製杭を回転させることにより、中空既製杭付近の掘削土と固化剤を均一に攪拌混合し、中空既製杭とソイルセメントの付着を良好にして、信頼性の高い合成杭を築造することができる。
【０００９】
この場合において、攪拌翼の基部を略水平方向に揺動可能に軸支し、攪拌翼の先端が中空既製杭の外径より外側に突出する拡翼状態と、中空既製杭の内径より内側に位置する閉翼状態とを選択的にとれるように支持するとともに、軸支部の近傍に、外管の混合攪拌回転時に攪拌翼を拡翼状態に支持するストッパを設けることができる。
【００１０】
これにより、外管の回転方向を切り換えるだけで、攪拌翼を拡翼状態と閉翼状態とに自動的に切り換えて、攪拌翼を中空既製杭から自由に抜き出すことが可能となる。
【００１１】
また、中空既製杭内に位置する外管に、外管の軸方向及び円周方向に所定の間隔をあけて、複数のホルダを設け、各ホルダに中空既製杭の内周面に摺接する程度の長さを有する弾性棒状体を配設することができる。
【００１２】
これにより、外管に設けたホルダに配設した弾性棒状体が、中空既製杭内に位置するセメントミルク等の固化剤と土砂とのミキシングを行うとともに、中空既製杭の内周面の汚れを落とし、ソイルセメントとの付着性を向上させ、併せて、中空既製杭と外管の軸心を揃えるスタビライザとしても機能する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基礎杭の施工法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図２に、本発明の基礎杭の施工装置の一実施例を示す。
この基礎杭の施工装置は、中空既製杭１の内部に掘削装置のロッド２を貫通させ、ロッド先端部の掘削攪拌機構３により地盤を掘削しながら固化剤を注入し、掘削土砂と固化剤を攪拌混合しながら前記中空既製杭１を所定深さまで沈設するようにしている。
そして、この基礎杭の施工装置は、かかる基礎杭の施工装置において、前記ロッド２と逆方向に回転可能な外管４をロッド２に外嵌し、該外管４に攪拌翼５を設けるとともに、該攪拌翼５と中空既製杭１とを係止する係止機構６を設け、外管４により攪拌翼５を介して中空既製杭１を回転させるようにしている。
【００１５】
中空既製杭１は、鋼管杭、中空コンクリート杭、鋼管コンクリート複合パイル等があり、鋼管杭については、さらに鋼管外面に螺旋状の突起を形成した外面リブ付き鋼管や、鋼管の下端内面に突起を形成して先端部における付着力の増強を図ったものもある。
【００１６】
掘削攪拌機構３は、ロッド２の先端に固定された掘削ヘッド３１と、該掘削ヘッド３１より基部側でロッド２に配設されたロッド側攪拌翼３２とを備えている。
ロッド側攪拌翼３２は、その基部が略水平方向に揺動可能に軸支され、その先端が中空既製杭１の外径より外側に突出する拡翼状態と、中空既製杭１の内径より内側に位置する閉翼状態とを選択的にとれるように支持されるとともに、軸支部の近傍には、外管４の混合攪拌回転時にロッド側攪拌翼３２を拡翼状態に支持するストッパが設けられている。
これにより、ロッド２の回転方向を切り換えるだけで、土砂の抵抗により、ロッド側攪拌翼３２を拡翼状態と閉翼状態とに自動的に切り換えて、ロッド側攪拌翼３２を中空既製杭１から自由に抜き出すことができる。
なお、ロッド２は、駆動機構（図示省略）により回転駆動され、該駆動機構は前記した外管４とは独立してロッド２を正逆回転させることができる。
【００１７】
外管４は、地上側でロッド２とは別の駆動機構（図示省略）に接続されており、ロッド２と同軸にかつ独立して正逆回転することができる。
【００１８】
攪拌翼５は、その基部が略水平方向に揺動可能に軸支され、図１（ｂ）に示すように、攪拌翼５の先端が中空既製杭１の外径より外側に突出する拡翼状態と、図１（ｃ）に示すように、中空既製杭１の内径より内側に位置する閉翼状態とを選択的にとれるように支持されている。
そして、軸支部７の近傍には、外管４の混合攪拌回転時に攪拌翼５を拡翼状態に支持するストッパ８が設けられている。
これにより、外管４の回転方向を切り換えるだけで、土砂の抵抗により、攪拌翼５を拡翼状態と閉翼状態とに自動的に切り換えて、攪拌翼５を中空既製杭１から自由に抜き出すことが可能となる。
【００１９】
係止機構６は、本実施例では、図１（ｄ）に示すように、中空既製杭１の先端部に軸方向に突出するように固定された、特に限定されるものではないが、本実施例においては、略逆Ｔ字状の金属プレート６１からなり、該金属プレートに外管４の攪拌翼５を係止することにより、外管４の回転力を中空既製杭１に伝えて中空既製杭１を回転させるようにしている。
これにより、外管４を正逆回転させて、攪拌翼５を拡翼状態にしたり閉翼状態にすることにより、攪拌翼５と中空既製杭１を自動的に係合・離脱させることができる。
【００２０】
ところで、この基礎杭の施工装置においては、図２に示すように、中空既製杭１内に位置する外管４に、外管４の軸方向及び円周方向に所定の間隔をあけて、特に限定されるものではないが、例えば、平面視して円周方向に１８０°、１２０゜、９０゜等の間隔で、複数（円周方向に１８０゜の間隔の場合は、少なくとも２本、円周方向に１２０゜の間隔の場合は、少なくとも３本、９０゜の間隔の場合は、少なくとも４本）のホルダ４１を設け、各ホルダ４１に中空既製杭１の内周面に摺接する程度の長さを有する鋼心線ワイヤ等からなる弾性棒状体４２を配設する。
これにより、外管４に設けたホルダ４１に配設した弾性棒状体４２が、中空既製杭１内に位置するセメントミルク等の固化剤と土砂とのミキシングを行うとともに、中空既製杭１の内周面の汚れを落とし、ソイルセメントとの付着性を向上させ、併せて、中空既製杭１と外管４の軸心を揃えるスタビライザとしても機能して、信頼性の高い合成杭を築造することができる。
なお、弾性棒状体４２は、ホルダ４１にねじ４３等により着脱可能に配設することによって、摩耗等により消耗したとき容易に交換できるようにする。
【００２１】
次に、本発明の基礎杭の施工法の実施例を説明する。
まず、攪拌翼５及びロッド側攪拌翼３２を拡翼させるとともに、攪拌翼５を中空既製杭１に係止機構６を介して係止するようにする。
そして、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、基礎杭の施工位置の地盤に中空既製杭１と掘削装置を設置し、掘削攪拌機構３により掘削を行う。掘削は、掘削ヘッド３１の吐出口（図示省略）からセメントミルク等の固化剤を吐出しながら、掘削ヘッド３１の掘削刃により行う。
このとき、二重管構造となっているロッド２と外管４とが相互に逆回転し、ロッド側攪拌翼３２と外管４の攪拌翼５とで掘削土砂と固化剤の攪拌混合を行うとともに、外管４の攪拌翼５に係止された中空既製杭１を回転させてその周囲の掘削土砂と固化剤の攪拌混合を行う。
この場合、本実施例の基礎杭の施工法では、ロッド２と逆方向に回転する外管４の攪拌翼５とロッド側攪拌翼３２とにより掘削土と固化剤を混合攪拌するとともに、外管４の攪拌翼５を介して中空既製杭１を回転させることから、掘削攪拌機構３と共に掘削土が共回りすることを防止して掘削土と硬化材とを攪拌混合するとともに、攪拌翼５を介して中空既製杭１を回転させながら沈設していくことにより、中空既製杭付近の掘削土と固化剤を均一に攪拌混合し、、中空既製杭１とソイルセメントの付着を良好にして、信頼性の高い合成杭を築造することができる。
また、このとき、外管４に設けたホルダ４１に配設した鋼心線ワイヤ等からなる弾性棒状体４２が、中空既製杭１と外管４の軸心を揃えるスタビライザとして機能する。
【００２２】
次に、中空既製杭１が所定の深さの支持地盤９まで沈設されたら（この場合、根入れ深さは、中空既製杭１の直径Ｄの１〜２倍程度とすることが望ましい。）、図３（ｅ）〜（ｆ）に示すように、ロッド２と外管４をそれぞれ掘削時と逆方向に回転させることで土圧によりロッド側攪拌翼３２と攪拌翼５を閉じ、その状態で掘削攪拌機構３を中空既製杭１から引き抜く。
このとき、係止機構６を介して係止されていた攪拌翼５と中空既製杭１の係止が解除される。
また、外管４に設けたホルダ４１に配設した鋼心線ワイヤ等からなる弾性棒状体４２が、中空既製杭１内に位置するセメントミルク等の固化剤と土砂のミキシングを行うとともに、中空既製杭１の内周面の汚れを落とし、ソイルセメントとの付着性を向上させることができる。
【００２３】
そして、図３（ｇ）に示すように、土砂と攪拌混合された固化剤の硬化により、中空既製杭１がソイルセメント柱１０内に埋設された基礎杭の施工が完了する。
なお、図中１Ａは、ヤットコである。
【００２４】
以上、本発明の基礎杭の施工法及びその装置の実施例を説明したが、本発明の基礎杭の施工法及びその装置は、この実施例の記載に限定されるものではなく、例えば、ロッド２及び外管４と中空既製杭１との同軸性を保持する芯ずれ防止翼（図示省略）を、外管４に設けたホルダ４１に配設した鋼心線ワイヤ等からなる弾性棒状体４２に代えて、あるいは、併設するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の基礎杭の施工法及びその装置によれば、逆方向に回転可能な外管をロッドに外嵌し、該外管に攪拌翼を設けるとともに、該攪拌翼と中空既製杭とを係止する係止機構を設け、外管により攪拌翼を介して中空既製杭を回転させることから、ロッドの掘削攪拌機構と外管の攪拌翼とを相互に逆回転させることにより、掘削攪拌機構と共に掘削土が共回りすることを防止し、掘削土と固化剤を均一に攪拌混合するとともに、攪拌翼を介して中空既製杭を回転させることにより、中空既製杭付近の掘削土と固化剤を均一に攪拌混合し、中空既製杭とソイルセメントの付着を良好にして、信頼性の高い合成杭を施工能率よく築造することができる。
【００２６】
また、攪拌翼の基部を略水平方向に揺動可能に軸支し、攪拌翼の先端が中空既製杭の外径より外側に突出する拡翼状態と、中空既製杭の内径より内側に位置する閉翼状態とを選択的にとれるように支持するとともに、軸支部の近傍に、外管の混合攪拌回転時に攪拌翼を拡翼状態に支持するストッパを設けることにより、外管の回転方向を切り換えるだけで、攪拌翼を拡翼状態と閉翼状態とに自動的に切り換えて、攪拌翼を中空既製杭から自由に抜き出すことが可能となる。
【００２７】
また、中空既製杭内に位置する外管に、外管の軸方向及び円周方向に所定の間隔をあけて、複数のホルダを設け、各ホルダに中空既製杭の内周面に摺接する程度の長さを有する弾性棒状体を配設することにより、外管に設けたホルダに配設した弾性棒状体が、中空既製杭内に位置するセメントミルク等の固化剤と土砂とのミキシングを行うとともに、中空既製杭の内周面の汚れを落とし、ソイルセメントとの付着性を向上させ、併せて、中空既製杭と外管の軸心を揃えるスタビライザとしても機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎杭の施工装置の一実施例を示し、（ａ）は要部の縦断面図、（ｂ）は攪拌翼を拡翼させた状態を示す横断面図、（ｃ）は攪拌翼を閉翼させた状態を示す横断面図、（ｄ）は係止機構を示す説明図である。
【図２】ホルダ及び鋼心線ワイヤを示し、（ａ）はその取付状態を示す説明図、（ｂ）ホルダの説明図である。
【図３】本発明の基礎杭の施工法における施工手順を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　中空既製杭
２　　ロッド
３　　掘削攪拌機構
３１　掘削ヘッド
３２　ロッド側攪拌翼
４　　外管
４１　ホルダ
４２　鋼心線ワイヤ（弾性棒状体）
５　　攪拌翼
６　　係止機構
７　　軸支部
８　　ストッパ
９　　支持地盤
１０　ソイルセメント柱
【図１】
2004137670.tif 000003
【図２】
2004137670.tif 000004
【図３】
2004137670.tif 000005