(57)【要約】【課題】  地中に杭を構築するに際して、強化した孔壁の内部にソイルセメントコラムを構築可能とし、掘削した孔の土に加えて骨材を追加して供給し、固化材との混合作用を良好に行い得て、信頼性の高い支持杭を構築できるようにする。【解決手段】  掘削装置１には、ロッド１０の下端部にオーガー装置１１を設けており、フライト部材１２を略円錐形状のものとして構成する。そして、前記オーガー装置１１により杭孔を掘り下げてから、無回転でオーガー装置１１を引き上げながら、土を孔壁に向けて押圧して強化する作用を行い、その下部には固化材を注入する。その後に、孔の上部に土を投入してから、オーガー装置を回転させながら上下動させて、固化材と土を良く混合して、ソイルセメントコラムを均一なものとして構築する。【選択図】            図１
2005264454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガー装置を用いて地盤に垂直に杭孔を掘削し、前記掘削した孔の土を孔壁に向けて圧密して孔壁を強化するとともに、
前記孔の中に残った土に固化材と不足する骨材とを投入して、攪拌手段により混練することにより、掘削した孔の土を地上に排出せずに、ソイルセメントコラムを構築することを特徴とする杭基礎の構築工法。
【請求項２】
オーガー装置を用いて地盤に垂直に杭孔を掘削する工程と、
前記オーガー装置を回転させずに引上げながら、掘削部の下部から固化材を注入して、孔の下部の所定の範囲に前記固化材を充満させる工程と、
前記オーガー装置を回転させずに地上にまで引き上げ、前記杭孔の上部の空間部に土を投入して充満させる工程と、
前記杭孔の中にオーガー装置を挿入して回転させ、固化材と土とを混合する工程と、を経て、
固化材と土とを混合したソイルセメントコラムを構築することを特徴とする杭基礎の構築工法。
【請求項３】
前記オーガー装置を回転させずに上昇させることにより、孔の土を孔の壁に向けて押圧して、孔壁を強化する作用を行い得るとともに、
前記オーガー装置を回転させずに上昇させながら、ロッドの下端部から固化材を地中に圧力をかけることなしに供給して、オーガー装置の下部に形成される空間部に固化材を充填する動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の杭基礎の構築工法。
【請求項４】
前記オーガー装置を引き上げた後に、杭孔の上部の空間に充填する材料としては、固化材の性質に適合する良質の骨材を用い、圧力を付与しない状態で固化材と混練りすることを特徴とする請求項３に記載の杭基礎の構築工法。
【請求項５】
前記杭孔を掘削するオーガー装置は、中空なロッドの下端部に固化材を噴出させる孔を有し、
前記ロッドの下部の所定の範囲には、上下方向および円周方向に板状の部材を固定したフライト部材を取付けて設け、
前記オーガー装置を回転させずに上昇させることにより、孔の土を孔の壁に向けて押圧して、孔壁を圧密・強化する作用を行い得るように、前記フライト部材を構成したことを特徴とする杭基礎の構築装置。
【請求項６】
前記杭孔を掘削するオーガー装置は、固化材を供給する装置に接続された中空なロッドの下端部に、固化材を噴出させる孔を有し、
前記ロッドの下部の所定の範囲には、上部が小径で下部が大径の略円錐形状のフライトと、大径のフライトの下部に掘削歯装置を取り付けているものであり、
移動可能な車両装置、または、移動可能な櫓装置等に支持されて、前記オーガー装置を回転させながら上下動する動作と、回転させずに上昇させる動作と、を行い得るように構成したことを特徴とする杭基礎の構築装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等の建物の基礎を支持する杭基礎等の構築工法と、その工事に用いる構築装置に関し、特に、掘削した杭孔の土を地表に排出せず、圧力を付与することなしに、孔に残る隙間に固化材と土や骨材（良質の土）等を供給して混合・攪拌して、強固な場所打ち杭を構築可能な工法と、そのために用いる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、住宅やその他の小規模の建物等の構造物を構築するに際しては、その構築場所の地盤の強度等の条件を調査し、構築を予定している構造物の重量を、その地盤の強度では支持することができないと判断された場合には、杭基礎により支持力を増大させる工事を行っている。前記地盤の支持力を増大させるためには、コンクリートや鋼管杭等の既成の杭等を打設することや、縦孔を掘削しながら、掘削した孔の土にセメントミルク等を混合して、柱状の地盤改良を行うこと等の手段が用いられている。その他に、前記柱状の地盤改良を行った孔に既成の杭部材を打設して一体化させて、大径の杭とする等の種々の工法が用いられる。前記建築物の基礎を地盤上に支持するための柱部材として、一般に用いられている工法は、例えば、次の文献１に開示されているような技術手段を用いることが知られている。前記従来例では、掘削孔の中の土と固化材とを混合して、改良土の構造体として構築した柱状の部材の中に既成の杭を打設して、前記改良土の柱と都で打設した既成の柱と一体化した支持柱による基礎を容易に構築できるものとして、多くの実施例が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特公平１−４０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
建物の基礎を支持する地層が深い場合には、長い鋼管杭等を用いる必要があるために、杭の搬入・施工、および経済的な面から見ても得策ではない。さらに、前記従来例に開示されているような従来工法を用いて、基礎杭を構築する際に余分となる土が大量に発生するので、その残土の処理が問題となる。また、セメントミルク等を土と混合して構築するソイルコラムでは、コラムの外面と孔の土壁との間での摩擦が大きいことから、大きな荷重を支持する性能が発揮できるが、前述したように、コラムを構築する際に余剰な土が大量に発生するという問題は避けられない。
【０００４】
本発明は、杭孔を掘削する際に、孔の土を地上に排出することがなく、孔壁に土を押圧・圧密することで孔壁を強化し、残った土と新たに供給する骨材（良質の土）に固化材を混合して混合攪拌を行い、強度の大きなソイルセメントコラムを構築する工法と、そのための装置を提供すること目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１ないし４は杭基礎の構築工法に関するものであるが、以下に説明する例において、オーガー装置として説明する部材は、掘削翼、攪拌翼と一般に呼ばれている部材を総称している。本発明において、
請求項１の発明は、オーガー装置を用いて地盤に垂直に杭孔を掘削し、前記掘削した孔の土を孔壁に向けて圧密して孔壁を強化するとともに、
前記孔の中に残った土に固化材と不足する骨材とを投入して、攪拌手段により混練することにより、掘削した孔の土を地上に排出せずに、ソイルセメントコラムを構築することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、オーガー装置を用いて地盤に垂直に杭孔を掘削する工程と、
前記オーガー装置を回転させずに引上げながら、掘削部の下部から固化材を注入して、孔の下部の所定の範囲に前記固化材を充満させる工程と、
前記オーガー装置を回転させずに地上にまで引き上げ、前記杭孔の上部の空間部に土を投入して充満させる工程と、
前記杭孔の中にオーガー装置を挿入して回転させ、固化材と土とを混合する工程と、を経て、
固化材と土とを混合したソイルセメントコラムを構築することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、前記オーガー装置を回転させずに上昇させることにより、孔の土を孔の壁に向けて押圧して、孔壁を強化する作用を行い得るとともに、
前記オーガー装置を回転させずに上昇させながら、ロッドの下端部から固化材を地中に圧力をかけることなしに供給して、オーガー装置の下部に形成される空間部に固化材を充填する動作を行うことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記オーガー装置を引き上げた後に、杭孔の上部の空間に充填する材料としては、固化材の性質に適合する良質の骨材を用い、圧力を付与しない状態で固化材と混練りすることを特徴とする。
【０００８】
また、以下の発明は、杭基礎の構築装置に関するもので、
請求項５の発明は、前記杭孔を掘削するオーガー装置は、中空なロッドの下端部に固化材を噴出させる孔を有し、
前記ロッドの下部の所定の範囲には、上下方向および円周方向に板状の部材を固定したフライト部材を取付けて設け、
前記オーガー装置を回転させずに上昇させることにより、孔の土を孔の壁に向けて押圧して、孔壁を圧密・強化する作用を行い得るように、前記フライト部材を構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項６の発明は、前記杭孔を掘削するオーガー装置は、固化材を供給する装置に接続された中空なロッドの下端部に、固化材を噴出させる孔を有し、
前記ロッドの下部の所定の範囲には、上部が小径で下部が大径の略円錐形状のフライトと、大径のフライトの下部に掘削歯装置を取り付けているものであり、
移動可能な車両装置、または、移動可能な櫓装置等に支持されて、前記オーガー装置を回転させながら上下動する動作と、回転させずに上昇させる動作と、を行い得るように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
前述したように構成した装置を用い、掘削した杭孔の下部に固化材を充満させてから、その孔の上部に土を投入して、攪拌翼により攪拌することで、固化材と土とが均一に混合されたソイルセメントコラムを構築することができる。前記杭孔を掘削する際に、予定した深さまで掘り下げてから、オーガー装置（攪拌翼）を回転させずに低速で引き上げるようにして、攪拌翼の下部に生じる空間部に、圧力を加えずに固化材を流し込むようにして充満させるようにすることで、前記オーガー装置が孔の壁に土を強く押し付けて、孔の壁を強化する作用を同時に行うことができる。また、本工法を適用する場合には、掘削した孔から土が地上に排除されることがなく、土を有効に使用することができる。
【００１１】
そして、前述したようにして、杭孔の中途部分まで固化材を充満させてから、攪拌翼のみを無回転で上昇させて杭孔から引き出し、固化材が充満された部分の上部に土を投入して、その後に、オーガー装置を再び杭孔に挿入して、オーガー装置を回転させながら上下動を繰り返して、土と固化材とを十分に混合することで、混合ムラが生じない良質なコラムを構築することができる。さらに、オーガー装置を回転させずに上昇させる動作で、掘削した孔の壁に土を押圧して壁を強化しているので、現場の地層に隙間等があっても、前記オーガーを無回転（回転させない状態のまま）で、ゆっくりと引き上げる動作により、孔の壁を圧密して、孔壁に生じる空間や壁の土が緩んでいる箇所等をなくして、孔壁を強化することができて、その後に孔の中に注入した固化材と、孔の中に残っている土、および追加投入する骨材や良質の土を混合した柱が容易に無駄なく構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に説明する杭基礎の構築工法を実施するに際して、従来公知の場所打ち杭の施工装置と同様に、自走式で吊り下げ用のアームを装備したクレーンのような車両や、現場に固定して設置する櫓状の支持装置に支持されたものとして用いることができる。前記杭基礎の構築装置に対して、固化材を中ロッドの中空部を通して噴出孔から噴出させ、掘削孔の中に固化材の柱を構築するための、固化材の供給機構を組み合わせて装備する。また、前記固化材の供給の動作に際しては、上部の掘削翼を上昇させる速度に対応させて、あらかじめ設計した供給量の制御情報にしたがって、前記固化材を供給する量を自動的に調節可能とする等の、各種の調節手段を組み合わせて用いる。
【実施例】
【００１３】
図示される例にしたがって、本発明の装置の構成を最初に説明する。図示される作業装置１は、従来の場所打ち杭の構築装置と同様な機構を設けた、施工装置として構成することが可能であり、例えば、図１に示すような機構の装置を用いることができる。前記作業装置１は、クレーン装置や他の自走式作業車両２から、突出配置される支持アーム３、３ａを用いて、所定の高さに立設する支柱部材５を固定支持し、ワイヤ４を用いてウインチ４ａにより、上部装置９を上下動可能に支持している。前記支柱部材５に沿って上下動される上部装置９には、掘削装置のロッド１０を駆動する駆動機構等を設けており、前記ロッド１０の下部に設けているオーガー装置１１を回転させて、そのフライト１２の下部に設けている掘削歯（図示を省略）により、土を掘削するように構成している。
【００１４】
前記オーガー装置１１を下端部に設けたロッド１０は、中空なロッドとして構成されているもので、上部装置９に接続される供給パイプ８を通して、供給装置７から送られる固化材を前記ロッド１０に供給する。そして、前記ロッド１０の下端部に設けている孔１３から、固化材を噴出させるように設けるもので、前記オーガー装置１１は、ロッド１０にフライト１２を巻き付けるように取付けて構成している。また、前記フライト１２の下部には、従来より一般に使用されている杭孔掘削装置と同様に、先端に掘削刃を取付けた掘削翼等を設けて、杭孔の掘削作用を効率良く行い得るように構成することも、公知の杭孔掘削装置と同様に構成することができる。
【００１５】
前記オーガー装置１１を構成するフライト１２は、上部が小径で下部が大径の、いわゆる略円錐形状に構成されているものを、中空なロッド１０の周囲で上下方向の所定の高さになるように設けることができ、従来の杭孔掘削装置と同様に構成すると良い。そして、前記円錐形状のオーガー装置１１を回転させずに上昇させると、オーガー装置の上部にある土が斜めのオーガー装置に沿うように、孔壁に向けて次第に強く押圧される。前述したようにして、前記オーガー装置１１を回転させない状態で、低速で上昇させる動作を行うことにより、そのオーガー装置の小径の部分から、大径の部分に至るにしたがって、孔の土を壁に向けて押圧する作用を行う。最終的には、オーガー装置の大径の部分が強く壁に土を押圧するようになり、その土を孔壁に向けて押圧する作用によって、孔壁に隙間や脆い部分があったとしても、その土を押圧する作用により壁を強化するような作用を付与して、杭孔の壁の強度を向上させるようにする。
【００１６】
なお、前記オーガー装置１１としては、前記スクリュー形状のフライト１２を設けることに代えて、板状の部材を略スパイラル状になるように、ロッドに対して所定の間隔を設けて取付け、全体として円錐形状となるように構成しても良いことがある。その他に、特に、孔の中で固化材と土とを混合・攪拌する場合には、スクリュー状のフライトを用いて混合することよりも、スクリューに隙間が形成されるような形状のものを用いると、より効果的に混合作用を行うことができる。前記隙間のあるスクリュー状の部材としては、板状の部材を隙間をおいて軸に対してスパイラル状に取付けて、略スクリュー形状のものとして構成すれば、攪拌効率を良好に発揮できるとされる場合もある。
【００１７】
前述したように構成された装置を用いて、場所打ち杭（ソイルセメントコラム）を施工する動作と、工程とを次に説明する。図２（ａ）ないし（ｃ）は、オーガー装置により縦孔を掘削してから、オーガー装置を回転させずに引き上げて、孔壁１６を強化するまでの工程を説明している。まず、同図（ａ）に示すように、ロッド１０によりオーガー装置１１を押圧しながら回転させ、オーガー装置１１の径に応じた杭孔１５を掘削するもので、前記杭孔１５が所定の深さまで達した状態を説明している。
【００１８】
次いで、前記オーガー装置１１を回転させずに、停止状態のままで低速で上昇させる動作を行うとともに、ロッド１０の下端部に設けている噴出孔１３から、前記オーガー装置１１の下部に形成される空間にも、隙間が生じないように固化材を供給する動作を継続して、オーガー装置１１の下部に固化材を充満させる。前記固化材を供給する際には、図２（ｂ）に示すように、杭孔１５の途中部分に達する高さになるまで、オーガー装置１１の上昇動作に応じて継続する。そして、その後では、固化材を供給せずにオーガー装置１１を上昇させる動作を継続して、孔壁を強化する作用を行うようにする。
【００１９】
そして、前記オーガー装置１１を地上に引き上げた状態では、同図（ｃ）に説明するように、杭孔１５の下部には固化材２０が充満された状態で、その孔の上部には掘削された土１７がそのまま残されている。前述したようにして、オーガー装置１１を回転させずに上昇させる動作により、杭孔１５の孔壁１６には土が強く押圧されて、壁を強化する作用が行われる。つまり、前記円錐形状のオーガー装置が無回転で上昇されることにより、フライトの形状が次第に大径となることで、孔の中の土が孔壁に向けて押圧される。特に、壁の弱い部分や地層の隙間がある部分には、多くの土が押し込まれることになるので、壁が厚くされるとともに、隙間が生じない状態となり、強化された孔壁に囲まれて、後述するように、ソイルセメントコラムが構築されることで、地盤と一体化された支持杭を構築することができる。
【００２０】
前記図２に続いて、図３に示す工程に移行するが、前記図２（ｃ）および図３（ａ）に説明するように、ショベル２５等を用いて、杭孔１５の上部の空間部に新たな土１８を投入する。前記杭孔１５の上部に供給する土１８は、孔１５の上部にあふれた土を用いる他に、建物の土台（基礎）を構築するために掘削を予定している土等を、その孔の状態に応じて使うと良い。なお、前記新たに投入する土１８の量は、孔１５の中で固化材２０と混合して作成するコラムの最終高さが、ソイルセメントコラムとして予定した高さとなるように、適宜調節しながら施工するのである。
【００２１】
前述したようにして、孔の下部に充満させた固化材２０の上に、新たな土１８を投入してから、同図（ｂ）に示すように、オーガー装置１１を孔１５に挿入して、ロッドを回転させるとともに、オーガー装置１１を複数回上下動させる動作を行い、土と固化材とを混合攪拌する。そして、前記孔１５の中で、土と固化材２０が均一に混合されるように攪拌することにより、品質の高いソイルセメントコラム２２を形成することができる。前述したようにして、前記オーガー装置を孔から抜き出して、所定の時間が経過すると、固化材が効果することになるので、建物等の基礎を安定した状態で支持可能な、ソイルセメントコラムとなり、そのコラム２１の上部に建物の基礎を構築することができる。
【００２２】
なお、前記実施例に示したように、掘削した孔の土と固化材とを混合して、いわゆるソイルセメントコラムを構築するに際して、コラムの構築に使用する固化材としては、セメントミルクの他に、従来公知の任意の種類の固化材を用いることができる。さらに、追加投入する骨材としても、現場付近で入手可能であれば、多少の小石等が混じっているものでも、そのまま使用可能である。また、前記固化材と土の混合比率等は、現場の土を用いて試験した結果と、基礎の上に構築する建物等の重量に応じて、適宜設定することが可能である。その他に、オーガー装置のフライトの構成等の掘削装置の構造や、周辺に配置する付属設備等は、従来より一般に用いられている装置を、特に本工法に対処させるように改造することなしに、そのまま転用することが可能である。
【００２３】
そして、前述したように、掘削翼部材と攪拌翼部材とを一体化して構成したオーガー装置を用い、前記オーガー装置により孔を掘り下げた後では、前記オーガー装置を回転させないままで低速で上昇させることで孔の壁を強化し、壁の土が崩壊したりすることがない状態で、ソイルセメントコラムを構築する工程を実施できる。また、孔の土を壁の強化のために多く使用することにより、残った孔の中の土に対して不足する分の骨材や良質の土を追加投入し、固化材を加圧しない状態で流し込んで、オーガー装置により良く混合して、均質なソイルセメントコラムを構築することができる。そして、従来工法における固化材の供給方法のように、高圧の固化材を孔の中に注入する方法を用いないので、高圧の固化材が孔から噴出したりすることがなく、固化材と混合された土が溢れ出したりすることもないので、工事後に、残土処理等に手間をかける必要もない。さらに、付属させる装置として、圧送ポンプや耐圧性のホース等を用いる必要もないので装備を簡素化でき、固化材の使用量を少なくすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】施工装置の構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）ないし（ｃ）は、オーガー装置を下降させてから上昇させる工程の説明図である。
【図３】（ａ）ないし（ｃ）は、ソイルセメントコラムを構築する工程を順を追って説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    施工装置、  ２    作業装置、  ３    アーム部材、  ４    ワイヤ、
５    支柱部材、  ６    ヘッドシーブ、  ７    ミキサー装置、
８    供給パイプ、  ９    上部装置、  １０    ロッド、  １１    オーガー装置、  １２    フライト、  １３    噴出孔、  １５    杭孔、  １６    孔壁、
１７    掘削された土、  １８    投入する土、
２０    掘削孔、  ２２    ソイルセメントコラム。
【図１】
2005264454.tif 000003
【図２】
2005264454.tif 000004
【図３】
2005264454.tif 000005