(57)【要約】【課題】在来型枠材にかわって現位置の地盤をセメントスラリー混合攪拌による地盤改良壁体を地中型枠とするための地中型枠造成工法を提供する。【解決手段】基礎２０または地中梁の躯体部分の外接位置に沿って相対する一対の地盤改良壁体２１を造成装置１によって造成し、この地盤改良壁体２１が所要の強度発現した後、両地盤改良壁体間をガイドとしてその内側地盤を溝状に掘削し、得られた基礎コンクリート打設空間２３に鉄筋２７を組立てた後、コンクリートを打設して基礎２０または地中梁を構築するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎または地中梁の躯体部分の外接位置に沿って相対する一対の地盤改良壁体を造成装置によって造成し、この地盤改良壁体が所要の強度発現した後、両地盤改良壁体間をガイドとしてその内側地盤を溝状に掘削し、得られた基礎コンクリート打設空間に鉄筋を組立てた後、コンクリートを打設して基礎または地中梁を構築するコンクリート基礎・地中梁の地中型枠工法。
【請求項２】
前記掘削作業後、直ちに打設空間の底部に捨てコンクリートを施工し、上部に横架材を架設して前記各地盤改良壁体に加わる側面土圧に対抗させることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート基礎・地中梁の地中型枠工法。
【請求項３】
地盤改良壁体内に補強材を配設するとともに、掘削作業後直ちに打設空間の底部に捨てコンクリートを施工して前記各地盤改良壁体に加わる側面土圧と対抗させることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート基礎・地中梁の地中型枠工法。
【請求項４】
前記施工装置は、連続して地盤を攪拌掘削するチェーンカッター型攪拌回転機構と、回転機構の地中埋没側回転体に向けてセメントスラリーを吐出する吐出手段と、前記回転機構および吐出手段を昇降可能にガイドするガイドアームと、ガイドアームを攪拌掘削方向に沿って水平に平行移動するための移動手段とからなることを特徴とするコンクリート基礎・地中梁の地中型枠造成装置。
【請求項５】
前記移動手段は、コンピュータに入力された施工図のデータ情報を読み取る読取り手段と、工事場内に設置された基準点との位置および高さを計測する計測手段と、読取手段読取り結果と、計測手段の計測値を比較しながら前記データに基づき移動制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の地中型枠造成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎または地中梁の鉄筋コンクリート造に先行して造成される地盤改良壁体を同コンクリート造の地中型枠として適用した地中型枠工法およびその造成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基礎・地中梁の鉄筋コンクリート構造は、一般に当該構造の範囲とこれらを構築するために必要な型枠などの作業空間を加えた部分（余堀部分）の地盤を掘削し、その後、鉄筋を組立、型枠を組立、コンクリートを打設することにより構築される。そして、コンクリートが所要の強度を発現した後、型枠を解体し、残りの余堀部分の地盤を埋め戻し、復旧する。
【０００３】
ところで、以上の工法は、余堀部の掘削埋め戻し作業期間と、コンクリートの強度発現および、型枠の解体に要する期間のため、工程の問題があり、また余堀部の土工事の費用がかさむという欠点があった。その他、熱帯材型枠材を使用することによるＣＯ２の発生など、地球環境負荷の観点で問題を有していた。
【０００４】
これに対し、地中型枠を地盤改良壁体により構成し、造成された地盤改良壁体の中央を掘削してその内部を地中梁の型枠とする地中構造物の構築工法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、地盤改良壁体を埋め殺し用型枠として適用し、掘削・擁壁構築ユニットを用いて基礎または地中梁の躯体部分の外接位置に沿って相対する一対の擁壁を造成し、その内側を掘削して型枠とすることも示唆されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２０２９８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平８−２９６２２３号公報第５頁
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では、全体地中梁造成部分を含む全体を地盤改良し、しかもその内部を掘削して型枠とするため、全体的に材料の無駄が多く、不経済である。
【０００９】
また、後者の着想に使用される擁壁構築装置のユニットは、枠体の内側に掘削手段と吐出されたミルクの攪拌混合手段とを並列した大がかりなものであるため、ある程度以下の壁厚と深さとすることはできず、中小規模の建築物基礎における地中型枠造成用として用いるのは不経済である。
【００１０】
また、このユニットを取付けるための施工機械は、バックホウまたはパワーショベルのアーム先端に取り付けて使用されるものであるため、その作業は専らこれらの作業重機を操縦する作業員の技量や感などに頼り、施工の手間や、施工精度などの点で課題が生ずる。
【００１１】
この発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、壁厚を一定かつ施工深さを一定に制御しながら一対の地盤改良壁体の造成を可能とし、これにより現位置の地盤をセメントスラリー混合攪拌による地盤改良壁体を地中型枠とすることのできる地中型枠の造成工法を提供するものである。
【００１２】
この発明の他の目的は、以上目的を達成するために好適な造成装置を提供するものである。
この発明のさらに他の目的は、地盤改良壁体を連続して造成する装置に搭載された電子情報で自らの位置を計測し、制御しながら自動化施工することで省力化、自動化を図ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る施工方法は、基礎または地中梁の躯体部分の外接位置に沿って相対する一対の地盤改良壁体を造成装置によって造成し、この地盤改良壁体が所要の強度発現した後、両地盤改良壁体をガイドとしてその内側地盤を溝状に掘削し、得られた基礎コンクリート打設空間に鉄筋を組立てた後、コンクリートを打設して基礎または地中梁を構築するものである。従って、本発明工法では、地盤改良壁体を構成する材料の無駄がなく、経済的な施工を行うことができる。
【００１４】
また、本発明方法では、前記掘削作業後、直ちに打設空間の底部に捨てコンクリートを施工し、上部に横架材を架設して前記各地盤改良壁体に加わる側面土圧に対抗させるか、地盤改良壁体内に補強材を配設するとともに、掘削作業後直ちに打設空間の底部に捨てコンクリートを施工することにより前記各地盤改良壁体に加わる側面土圧と対抗させることで、地盤改良壁体の壁厚が薄いことに起因する強度不足に対処できる。
【００１５】
一方、本発明に係る施工装置は、連続して地盤を掘削攪拌するチェーンカッター型回転機構と、回転機構の地中埋没側回転体に向けてセメントスラリーを吐出する吐出手段と、前記回転機構および吐出手段を昇降可能にガイドするガイドアームと、ガイドアームを攪拌掘削方向に沿って水平に平行移動するための移動手段とからなることを特徴とするものである。従って、本発明では、地盤改良壁体の壁厚はチェーンカッター型攪拌回転機構の幅に応じて薄くすることができ、小〜中規模の建築物のコンクリート基礎・地中梁造成用地中型枠の造成用施工機械として好適である。
【００１６】
また、本発明では、前記移動手段は、コンピュータに入力された施工図のデータ情報を読み取る読取り手段と、工事場内に設置された基準点との位置および高さを計測する計測手段と、読取手段読取り結果と、計測手段の計測値を比較しながら前記データに基づき移動制御する制御手段を備えたことにより、操縦者の技量や感に頼ることなく、自動的に連続施工を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図２は本発明にかかる施工装置を用いた地盤改良壁体の造成手順を示し、また、図３は同施工装置が内蔵する制御システムとその実行処理手順を示すものである。
【００１８】
図１、２において、施工装置１は、無限軌道走行式ベースマシン２と、ベースマシン２の先端に倒立可能に立設された垂直固定アーム３と固定アーム３に沿って昇降可能に配置されたガイドアーム４と、ガイドアーム４に取付けられたチェーンカッター型攪拌回転機構５と、回転機構５の地中埋没側回転体に向けてセメントスラリーを吐出する吐出ノズル６を備え、この吐出ノズル６は図示しないホースを介してスラリーポンプに接続されている。
【００１９】
図３における制御システムは、パソコン７を制御中心とするもので、前記回転機構５の地盤内への貫入量を検出する深さセンサ８、スラリーポンプの吐出量を検出する吐出量センサ９、基準位置に対する方向と距離を検出するレーザ測距器などの距離センサ１０をＩ／Ｏポートを介してパソコン７に接続している。
【００２０】
また、パソコン７の出力側は同じくＩ／Ｏポートを介して操舵制御部１１、エンジン駆動制御部１２、チェーンカッター駆動制御部１３、昇降駆動制御部１４および吐出ポンプ駆動制御部１５に接続されており、各制御部１１〜１５を通じて施工装置１の各駆動部が駆動されるようになっている。
【００２１】
パソコン７にはＣＡＤシステムなどで描かれた加工図形と、その数値、座標およびこれらに基いてフローチャートで示す実行手順を包合するプログラムが内蔵され、ディスプレイには施工しようとする基礎２０と同型の施工図形２０ａが表示されている。
【００２２】
そしてパソコン７は、前記各センサ８〜１０からの検出値を元に前記プログラムに従って各制御部１１〜１５を駆動し、これによって施工装置１は前記プログラムに応じた手順により実施工を行う。
【００２３】
図１、２において施工しようとする基礎または地中梁（以下基礎と称する）２０は、一例として四つの正方形のコーナ部を細い連結部で結んだ正方形状をなし、そのうち図１における基礎２０の内外の破線と実線で囲われた細長状部分を地中型枠となる地盤改良壁体の施工位置とし基礎２０における内外の外接縁に沿って一対の地盤改良壁体を造成しようとするものである。以上において、図１は施工装置１が施工原点位置に待機している状態を示し、回転機構５は引上げられ、ポンプは停止している。
【００２４】
この状態から、プログラムが実行されると、図３に示すフローチャートのＳＴＥＰ１のごとく、基準位置を照合し、施工装置がその原点位置にあることが確認されると、作業開始処理がなされる。この作業開始処理は回転機構５の回転および地盤内への貫入、ついでポンプ駆動によるスラリーの吐出作業である。貫入量は深さセンサ８の検出量に応じた昇降駆動制御部１４の制御により常時一定に保持される。同じくスラリーの吐出量も一定に制御される。
【００２５】
ついでＳＴＥＰ２に示すように、施工装置１のベースマシン２がＸ方向に向けて、原点位置である連結部の一端より他端側へと破線に沿って移動し、この間に地盤の攪拌掘削とスラリーの混合がなされる。そしてＳＴＥＰ３において目標位置まで移動する、すなわち距離センサで検出された基準位置からの離間距離と方向と図形中の数値データとが一致すると、ＳＴＥＰ４に示すように移動停止処理と作業終了処理がなされる。
【００２６】
作業終了処理は、ポンプの停止、回転機構５の停止および回転機構５の引上げである。図２は、その施工第一段階での目標位置付近での加工状態を示し、所定幅および所定深さの地盤改良壁体２１が造成される。
【００２７】
この後、ＳＴＥＰ５に示すように基準位置を照合し、施工装置がその原点位置にあると確認されると、作業開始処理がなされる。このＳＴＥＰ５ではＳＴＥＰ１と同じであるが、これに加えベースマシン２のＹ方向への方向転換処理もなされる。ついでＳＴＥＰ６，７に示すように、Ｙ方向への移動と攪拌混合がなされ、これが目標位置に到達すると、再度ＳＴＥＰ１からの処理が繰返される。
【００２８】
以上により前記基礎２０の外周囲全体に沿って地盤改良壁体２１が造成され、再びベースマシンが原点位置に戻ると、今度は内側の外接位置を原点として再びＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ７までの同一作業が繰返され、すべての作業が完了すると（ＳＴＥＰ８）、作業終了処理がなされ（ＳＴＥＰ９）、基礎２０に沿った一対の地盤改良壁体２１の造成を完了する。
【００２９】
このようにして得られる地盤改良壁体２１の壁厚は建物規模に応じて２５０〜４００mm、深さは１，５００〜５０００mmに選択でき、いずれにおいてもコンピュータ制御により、設計図に応じて精度よく造成されることになる。
【００３０】
以上の造成作業が終了し、地盤改良壁体２１の養生による完全固結後、図４に示すように、バックホウ２２により地盤改良壁体２１間をガイドとして溝状に掘削し、基礎コンクリート打設空間２３を形成する。この掘削後は、直ちに同図（ａ）に示すように底面に捨てコンクリート２４を打設し、上部に木製または鋼製の横架材２５を架設することにより、地盤改良壁体２１の壁厚が薄くてもコンクリート打設までのあいだ側面土圧Ｐに対抗して安定的に保持できる。
【００３１】
また、（ｂ）に示すように、掘削作業前であって地盤改良壁体２１が固化する以前に地盤改良壁体２１内にＨ形鋼などからなる補強材２６を所定間隔で配設しておき、掘削後底部に捨てコンクリート２４を打設することによっても、同じく側面土圧Ｐに対抗して安定的に保持できる。
【００３２】
その後、図５に示すように、打設空間２３に鉄筋２７を配筋（（ａ）参照）し、コンクリートミキサー車２８およびコンクリートポンプ車２９の連繋により打設空間２３内にコンクリート（（ｂ）参照）を打設することで、前記地盤改良壁体２１を地中型枠とする基礎２０（（ｃ）参照）の躯体が完成する。
【００３３】
完成した基礎２０の周囲には捨て型枠としての前記地盤改良壁体２１が一体であるため、通常の寸法の基礎に比べてさらに強度を増すことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によるコンクリート基礎・地中梁の地中型枠造成装置にあっては、壁厚を一定かつ施工深さを一定に制御しながら地盤改良壁体の造成が可能であって、在来型枠材にかわって現位置の地盤をセメントスラリー混合攪拌による地盤改良壁体を地中型枠とすることができ、小〜中規模の建築物における基礎・地中梁の地中型枠造成工法として好適である。
【００３５】
また本発明では、施工装置に搭載された電子情報で自らの位置を計測し、制御しながら自動化施工できるため、地中型枠施工の自動化、省力化に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地中型枠造成工法を適用する造成位置の平面図形とこれを造成するための装置との関係を示す平面図とＡ視およびＢ視による側面図である。
【図２】同施工第一段階における平面図およびＣ視による側面図である。
【図３】同造成装置の制御システム構成図およびプログラム実行手順を示すフローチャートである。
【図４】地盤改良壁体の完成後の地盤掘削を示す平面図で、（ａ），（ｂ）はその掘削後における打設空間保持のための処理を示す拡大断面図である。
【図５】同打設空間に鉄筋を建込み、コンクリートを打設している状態を示す平面図で、（ａ）〜（ｃ）はその施工手順を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１    地中型枠造成装置
２    ベースマシン（移動手段）
４    ガイドアーム
５    チェーンカッター型攪拌回転機構
６    セメントスラリーの吐出口（吐出手段）
７    パソコン（制御手段）
８    距離センサー
２０  基礎（地中梁）
２１  地盤改良壁体（地中型枠）
２３  基礎コンクリートの打設空間
２４  捨てコンクリート
２５  横架材
２６  補強材
２７  鉄筋
【図１】
2004204555.tif 000003
【図２】
2004204555.tif 000004
【図３】
2004204555.tif 000005
【図４】
2004204555.tif 000006
【図５】
2004204555.tif 000007