(57)【要約】【課題】別仕立ての削孔機械に頼ることなく地盤改良用施工機械により地盤中の硬質層を十分に掘削できるようにする。【解決手段】先端に開閉蓋１を有するケーシング２内に内管３を挿入し、ケーシング２の先端部には、予め開閉蓋１を覆う態様でアースオーガヘッド１０を装着する。そして、ケーシング２を回転させ、アースオーガヘッド１０により掘削を行いながら地盤Ｇ中に貫入して、穴２０を形成し、続いて、ケーシング２を地盤Ｇから引抜いて、アースオーガヘッド１０をケーシング２から取外す。そして、ケーシング２を再び回転させながら前記穴２０に貫入した後、内管３内にホッパ６から補給材を投入し、その後、内管３を下動させて開閉蓋１を開いて補給材を排出し、さらに内管３を上下動させて補給材を突き固め、前記操作をケーシング２を引上げながら繰返して、地盤Ｇ中に杭を造成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの先端部にアースオーガヘッドを装着するヘッド装着工程と、前記アースオーガヘッドを装着したケーシングを回転させながら地盤に貫入する削孔工程と、前記ケーシングを地盤から引抜いて前記アースオーガヘッドを取外すヘッド取外し工程と、前記アースオーガヘッドを取外したケーシングを回転させながら前記削孔工程で形成された穴に貫入する貫入工程と、前記ケーシング内から補給材を前記穴内に排出させると共に、該ケーシングを上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する杭造成工程とを含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
先端に開閉蓋を有するケーシングの先端部に、前記開閉蓋を覆う態様でアースオーガヘッドを装着するヘッド装着工程と、前記アースオーガヘッドを装着したケーシングを回転させながら地盤に貫入する削孔工程と、前記ケーシングを地盤から引抜いて前記アースオーガヘッドを取外すヘッド取外し工程と、前記アースオーガヘッドを取外したケーシングを回転させながら前記削孔工程で形成された穴に貫入する貫入工程と、前記開閉蓋を開いてケーシング内から補給材を前記穴内に排出させると共に、該ケーシングを上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する杭造成工程とを含むことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
先端に開閉蓋を有するケーシングに内管を挿入する内管挿入工程と、前記内管を挿入したケーシングの先端部に、前記開閉蓋を覆う態様でアースオーガヘッドを装着するヘッド装着工程と、前記アースオーガヘッドを装着したケーシングを回転させながら地盤に貫入する削孔工程と、前記ケーシングを地盤から引抜いて前記アースオーガヘッドを取外すヘッド取外し工程と、前記アースオーガヘッドを取外したケーシングを回転させながら前記削孔工程で形成された穴に貫入する貫入工程と、前記開閉蓋を開いて前記内管を通して補給材を前記穴内に排出させると共に、該内管を上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する杭造成工程とを含むことを特徴とする地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工法に係り、特に静的に地盤を締固める地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静的に地盤を締固める地盤改良工法としては、ケーシングを回転させながら地盤に貫入した後、前記ケーシング内から補給材を排出させると共に、該ケーシングを上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する静的締固め杭工法がある。この種の静的締固め杭工法では、先端が開放されたオープンタイプのケーシングを用いる場合（例えば、特許文献１参照）と先端に開閉蓋を設けたクローズドタイプのケーシングを用いる場合（例えば、特許文献２参照）とがあるが、いずれのタイプのケーシングを用いる場合でも、地盤中に硬質層（砂質層、粘性土層、転石層等）が存在すると、該ケーシングの貫入が困難になり、場合によっては貫入不能の事態となる。
【０００３】
そこで従来、地盤中に硬質層が存在する場合は、一般には、別途アースオーガ等により先行削孔を行い、その後に上記した静的締固め杭工法を実施するようにしていた。なお、一部では、ケーシングの先端に棒状の削孔ビットを設けて貫入能力を高めることも行っている（前記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２８４１４６号公報
【特許文献２】特開２００３−２３９２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アースオーガ等により先行削孔を行う対策によれば、地盤改良用の施工機械とは別仕立ての削孔機械が必要になるため、施工コストが嵩むという問題があった。また、削孔後、時間経過とともに穴周りの土砂の崩落が進むため、削孔後に速やかに地盤改良の施工を行わなければならず、狭隘な場所での機械幅輳が多くなって、作業性や安全性が損なわれるという問題もあった。なお、ケーシングの先端に棒状の削孔ビットを設ける対策では、ケーシングの管壁に沿って環状に掘削するだけとなるため、硬質層のほぐしが不十分であり、オープンタイプのケーシングを用いる場合には、ケーシング内に掘削土の詰まりが生じ易くなり、クローズドタイプのケーシングを用いる場合には、ケーシングの貫入が困難になる。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、別仕立ての削孔機械に頼ることなく地盤改良用施工機械により地盤中の硬質層を十分に掘削できるようにし、もって施工能率の向上と施工コストの低減とに大きく寄与する地盤改良工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、第１の発明は、先端が開放されたオープンタイプのケーシングを用い、該ケーシングの先端部にアースオーガヘッドを装着するヘッド装着工程と、前記アースオーガヘッドを装着したケーシングを回転させながら地盤に貫入する削孔工程と、前記ケーシングを地盤から引抜いて前記アースオーガヘッドを取外すヘッド取外し工程と、前記アースオーガヘッドを取外したケーシングを回転させながら前記削孔工程で形成された穴に貫入する貫入工程と、前記ケーシング内から補給材を前記穴内に排出させると共に、該ケーシングを上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する杭造成工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、先端に開閉蓋を有するクローズトタイプのケーシングを用い、該ケーシングの先端部に、前記開閉蓋を覆う態様でアースオーガヘッドを装着するヘッド装着工程と、前記アースオーガヘッドを装着したケーシングを回転させながら地盤に貫入する削孔工程と、前記ケーシングを地盤から引抜いて前記アースオーガヘッドを取外すヘッド取外し工程と、前記アースオーガヘッドを取外したケーシングを回転させながら前記削孔工程で形成された穴に貫入する貫入工程と、前記開閉蓋を開いてケーシング内から補給材を前記穴内に排出させると共に、該ケーシングを上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する杭造成工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
さらに、第３の発明は、先端に開閉蓋を有するケーシングに内管を挿入する内管挿入工程と、前記内管を挿入したケーシングの先端部に、前記開閉蓋を覆う態様でアースオーガヘッドを装着するヘッド装着工程と、前記アースオーガヘッドを装着したケーシングを回転させながら地盤に貫入する削孔工程と、前記ケーシングを地盤から引抜いて前記アースオーガヘッドを取外すヘッド取外し工程と、前記アースオーガヘッドを取外したケーシングを回転させながら前記削孔工程で形成された穴に貫入する貫入工程と、前記開閉蓋を開いて前記内管を通して補給材を前記穴内に排出させると共に、該内管を上下動させて補給材を突き固めることを、該ケーシングを引上げながら繰返して地盤中に杭を造成する杭造成工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記した第１乃至第３の発明においては、ケーシングの先端にアースオーガヘッドを装着して削孔を行うので、地盤中に硬質層が存在しても該硬質層を十分に掘削してほぐすことができる。しかも、削孔後は、ケーシング先端のアースオーガヘッドを取外して、同じ施工機械により直ちに静的締固めを行うことができるので、狭隘な場所でも効率よくかつ安定して地盤改良を行うことができる。特に、第２の発明においては、蓋付きのケーシングを用いるので、削孔中、ケーシング内部に掘削土や水が侵入することがなく、補給材の種類によらずその排出が確実となる。さらに、第３の発明においては、内管の動きを利用して開閉蓋を簡単かつ確実に開くことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る地盤改良工法によれば、ケーシング先端にアースオーガヘッドを付け替えて、削孔と静的締固めとを連続的に行うので、地盤中に硬質層が存在する場合でも、また狭隘な場所であっても効率よくかつ安定して地盤改良を行うことができ、その利用価値は大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１および２は、本発明に係る静的締固め杭工法（地盤改良工法）の一つの実施形態を示したものである。本実施形態は、二重管方式を採用するもので、その施工に際しては、下端に開閉蓋１を有するケーシング２と、このケーシング２内に挿入可能な内管３とケーシング２の先端部に脱着されるアースオーガヘッド１０とを用意する。
【００１３】
上記開閉蓋１は、ここではケーシング２の下端にヒンジ４（図１）を用いて揺動可能に取付けられた３枚の扇形シュー１ａからなっており、これら３枚のシュー１ａは、外力を受けて相互に側縁を接する円錐形状に合わされる（閉じられる）ようになっている。また、内管３は、その下端が開放される一方でその上端が閉止されており、その上端側には、後述の補給材Ｍ（図３）を投入するための、蓋５付きのホッパ６が設けられている。ケーシング２は、その上端部が施工機械のリーダ（図示略）に装備された昇降・回転ユニット７の回転部に支持され、一方、内管３は、ケーシング２に挿入された状態で、前記昇降・回転ユニット７の非回転部に配置したジャッキ８にブラケット９を介して支持されるようになっている。ケーシング２と内管３とは、昇降・回転ユニット７の作動に応じて一体的に回転しながら地盤Ｇ中に貫入される。また、内管３は、ジャッキ８の作動に応じてケーシング２内を上下動する。なお、これらケーシング２および内管３を含む施工部は、前記特許文献２（特開２００３−２３９２６９号公報）に記載されており、本発明は、静的締固め杭工法を実施する施工部において新規性を有しない。
【００１４】
上記アースオーガヘッド１０は、図１によく示されるように、削孔ビット１１とこの削孔ビット１１を支持する筒状の支持体１２とから構成されている。より詳しくは、削孔ビット１１は、軸部１３を中心に、この軸部１３の略上半分に螺旋状の羽根部１４を、軸部１３の略下半分にカッタ部１５をそれぞれ配置してなっている。一方、筒状の支持体１２は、その下端開口部内の中心位置に、前記削孔ビット１１の軸部１３に嵌合可能な固定リング１６を備えている。この固定リング１６は、放射状に配列した複数の支持板１７を介して支持体１２に固定されており、前記削孔ビット１１は、その軸部１３が前記固定リング１６に嵌合固定されることで、該支持体１２に一体化されている。なお、固定リング１６と軸部１３との固定方法は任意であり、溶接を利用しても、ボルト等の締結手段を利用してもよい。
【００１５】
一方、上記筒状の支持体１２の上端部は、ケーシング２の下端部にスリーブ２´を介して嵌合され、かつ六角穴付きの締結部材（スクリュ）１８を用いて脱着可能にケーシング２に固定されている。ここで、スリーブ２´は、ケーシング２の下端部に予め嵌合固定されており、その板厚は、前記開閉蓋１を支承するヒンジ４の高さよりもわずか厚く設定されている。したがって、前記支持体１２は、ケーシング２に対し、その前方から前記ヒンジ４に干渉することなく嵌入可能となっている。しかして、このスリーブ２´とケーシング２とには、円周方向に等配して複数の共通のねじ孔１９が設けられている。また、支持体１２には、前記ねじ孔１９に整合する配置で貫通孔が設けられており、アースオーガヘッド１０は、前記支持体１２の貫通孔を通して前記ねじ孔１９に螺合させた前記締結部材１８により脱着可能にケーシング２に連結され、この状態で前記開閉蓋１は前記支持体１２により覆われるようになっている。なお、前記締結部材１８は、アースオーガヘッド１０をケーシング２に脱着可能に連結できる他の手段に代えてもよいことはもちろんである。
【００１６】
以下、上記したケーシング２、内管３およびアースオーガヘッド１０を用いて行う静的締固め杭工法を図３も参照して具体的に説明する。
【００１７】
施工に際しては、予め図１に示した態様でケーシング２の先端部にアースオーガヘッド１０を装着する。そして、このケーシング２とこの内部に予め挿入した内管３とを、図２に示した態様で施工機械のリーダに支持させ、これらを所定の打設位置に直立状態に位置決めする。その後、昇降・回転ユニット７の作動によりケーシング２を所定方向へ回転させながら内管３と一体的に下降させる。すると、ケーシング２は、図３（ａ）示すように地盤Ｇ中に回転下降し、ケーシング２の先端のアースオーガヘッド１０により地盤Ｇが強制的に掘削される。この時、地盤Ｇの途中に硬質層Ｇ´が存在していても、前記アースオーガヘッド１０により確実に掘削が進み、これにより地盤Ｇ中には削孔ビット１１の回転径とほぼ同径の穴２０が形成される。なお、この時、ケーシング２の下端の開閉蓋１は土圧により閉じるので、ケーシング２内に土砂や水が侵入することはない。
【００１８】
そして、ケーシング２の先端が所定深度まで到達（貫入）したら、その回転を継続しながら内管３と一体にケーシング２を地盤Ｇから引抜く。次に、図３（ｂ）に示すように、リーダの操作でケーシング２を専用架台２１上に建込み、この状態で前記締結部材１８を緩めてケーシング２からアースオーガヘッド１０を取外す。その後、アースオーガヘッド１０を専用架台２１に残して、リーダの操作でケーシング２を移動させ、再びケーシング２を回転させながら、上記先行して形成された穴２０内に内管３と一体的に貫入させる。この時、図３（ｃ）に示すように、ケーシング２の先端の開閉蓋１が穴２０の底にわずか着底するまでケーシング２を貫入させる。
【００１９】
次に、前記ホッパ６から内管３内に所定量の補給材Ｍを投入する。そして、補給材Ｍの投入を終えたら蓋５を閉じ、図示を略すエア管を通じて内管３内に圧縮エアを供給して、いわゆる管内圧気を行い、続いて、ジャッキ８の作動により内管３を下降させる。すると、図３（ｄ）に示したように、ケーシング２の下端の開閉蓋１を構成するシュー１ａがヒンジ４を中心に外側へ揺動して開閉蓋１が開く。次に、昇降・回転ユニット７の作動によりケーシング２を、上記貫入時とは逆方向に回転させながら所定距離だけ上昇させる。すると、前記ケーシング２と一体的に内管３も上昇し、これにより内管３の下端部に滞留していた補給材Ｍが、管内圧気により背圧を受けていることもあって、前記穴２０内に排出され、該穴２０の内底部に充填される。本実施形態においては特に、アースオーガヘッド１０による掘削中（削孔中）、開閉蓋１が閉じて内管３内に掘削土砂や水が侵入することがないので、補給材Ｍは内管３を通して円滑に穴２０内に排出される。
【００２０】
その後、図３（ｅ）示すように、ジャッキ８により内管３を下動させる。すると、上記穴２０の内底部に充填されていた補給材Ｍが、内管３によって突き固められると共に、穴２０を押し拡げ、これにより補給材Ｍの充填密度が高まりかつその充填径が拡大する。この操作の後、前記ホッパ６の蓋５を開いて内管３内にさらに所定量の補給材Ｍ´を追加する。すると、この追加された補給材Ｍ´は、同じく図３（ｅ）に示すように前記突き固められた補給材Ｍの上に堆積する。その後は、再びケーシング２を逆方向に回転させながら所定距離だけ上昇させて、内管３の下動による突き固めを行い、以降、ケーシング２を所定距離だけ回転上昇させるごとに、前記した各工程を繰返し、これにより地盤Ｇ中には、図３（ｆ）に示すように、ケーシング２よりも大径な杭（改良体）Ｐが造成がされる。
【００２１】
本実施の形態において、上記補給材Ｍの種類は任意であり、砂、礫、砕石等の汎用の材料はもとより、建設発生土、石炭灰、焼却灰、火山灰、粒状化されたガラス、溶融スラグ、プラスチックのリサイクル材等やこれらの混合材を用いることができる。また、所望により、前記した各種材料にセメント系固化材、高分子系固化材、土壌改良材等を混合したものを用いることができる。
【００２２】
本発明は、上記した内管３を省略してもよいもので、この場合は、開閉蓋１を強制的に開く機構をケーシング２に付設するのが望ましい。また、この場合は、ケーシング２を上下動させて補給材Ｍの突き固め行うようにする。本発明は、上記開閉蓋１を有しないオープンタイプのケーシングを用いてもよいものである。この場合は、事前にケーシング１内に所定量の補給材Ｍを充填しかつケーシング２内を適当に圧気することで、ケーシング２内への掘削土砂の侵入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態である地盤改良工法に用いたケーシングの先端構造を示す断面図である。
【図２】本地盤改良工法の全体的な実施状況を示す模式図である。
【図３】地盤改良工法の施工手順を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    開閉蓋
２    ケーシング
３    内管
７    施工機械の昇降・回転ユニット
８    内管駆動用ジャッキ
１０  アースオーガヘッド
１１  削孔ビット
１２  支持体
１８  締結部材
Ｍ    補給材
Ｐ    杭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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