(57)【要約】【課題】本発明は、角形ケーシングを、既存の杭打ち機に適合でした角形鋼管用ケーシングキャップ及び角形ケーシングを用いた土壌改良工法を提供するものである。【解決手段】本発明の角形鋼管用ケーシングキャップ１は、杭打ち機３０のガイドポスト３３に沿って昇降可能に保持される円筒部５と、円筒部５の下部に設けられて、角形鋼管からなる角形ケーシング３を着脱可能に嵌合する矩形部７とを備えたものである。前記円筒部に対して、前記矩形部が相対回転可能に連結されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭打ち機のガイドポストに沿って昇降可能な円筒部と、該円筒部の下部に設けられて、角形鋼管からなるケーシングを着脱可能に嵌合する矩形部とを備えたことを特徴とする角形鋼管用ケーシングキャップ。
【請求項２】
請求項１記載の角形鋼管用ケーシングキャップにおいて、前記円筒部に対して、前記矩形部が相対回転可能に連結されていることを特徴とする角形鋼管用ケーシングキャップ。
【請求項３】
請求項１または２項記載の角形鋼管用ケーシングキャップにおいて、前記矩形部には前記角形ケーシングの上部フランジ部に進退可能に突出して前記ケーシングキャップからの前記角形ケーシングの抜止めを行う複数のクランプ部を備えたことを特徴とする角形鋼管用ケーシングキャップ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の角形鋼管用ケーシングキャップにおいて、前記円筒部と矩形部とを同軸上に相対回転駆動するための駆動機構を備えたことを特徴とする角形鋼管用ケーシングキャップ。
【請求項５】
ケーシングキャップに吊下された角形ケーシングを杭打ち機のガイドポストに沿って下降させることで、地中に建て込み、前記角形ケーシング内に同心配置されたスクリューオーガにより地中を攪拌しつつ排土し、前記角形ケーシング先端が地盤内の所定深度まで建て込まれた段階で前記オーガを引上げて排土する工程と、
前記角形ケーシング内の主に四隅に残留する残土をテレスコクラム等の排土手段を使用して排土する工程と、
前記角形ケーシング内を埋め戻し材により埋め戻す工程と、
次いで前記角形ケーシングを地上部まで引上げる工程と、
を隣施工区域毎に一部重複しつつ繰返すことを特徴とする角形ケーシングを用いた土壌改良工法。
【請求項６】
請求項５に記載の角形ケーシングを用いた土壌改良工法において、前記排土手段による排土工程の後に、前記角形ケーシングの断面形状に相似する矩形状ベースプレートの外周部に多段のブラシを植設するとともに、前記ベースプレートの下部外周に前記角形ケーシングの内壁に接する掻き落し用のスクレーパ本体を備えたスクレーパにより、当該角形ケーシングの四隅に残る残土を除去する工程を有することを特徴とする角形ケーシングを用いた土壌改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌改良工法等において、特に地中に建て込まれるケーシングとして角形鋼管からなる矩形断面形状の角形ケーシングを、既存の杭打ち機に適合できるようにしたケーシングキャップ及び該角形ケーシングを用いた土壌改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
敷地内の汚染土壌を通常土に置換える場合等であって、汚染土壌が地中内の深い位置まで浸透している場合には、杭打ち機を用いて中空ケーシングを土中所定深度まで建て込み、その内部に同軸配置されたスクリューオーガによって地中を攪拌しつつ排土し、計画深度まで到達したら、前記オーガを引上げてケーシング内部の土壌を地表部に排土し、中空ケーシング内に通常の良質土砂その他の浄化材などの埋め戻し材を埋め戻し、その後中空ケーシングを引抜くという工程を敷地内の全対象領域に亘って繰返すことにより、完全な置換えを行う方法がある。排出された汚染残土は適宜の場所に搬送され、無害化処理がなされる。
【０００３】
また他の処理方法としては、敷地境界線に沿って前記と同じ施工を行って敷地内を埋め戻し材による地中連続壁により仕切ったうえで、これに囲われた敷地内部の汚染土壌の無害化処理を現場で行う方法もある。
【０００４】
いずれにしろ地盤掘削に用いられるケーシングとしては、下記特許文献１，２に示すように、円筒形鋼管から成る円筒形ケーシングを用いるのが一般的であった。
【０００５】
しかしながら、この工法において、隣合う施工域で汚染土壌の取残しを生ずることなく排土するためには、円筒形ケーシングの断面である円の一部がオーバラップするように連続して当該円筒形ケーシングを建て込まなくてはならい。その結果、そのオーバラップ分だけ施工ピッチ及び壁厚ともに狭まり、施工能率が低下するとともに、埋め戻し材まで汚染土壌とともに大量に排土するため、資材に無駄が生ずるという問題があった。
【０００６】
そこで、円筒形ケーシングに代えて、角形鋼管からなる角形ケーシングを用いれば、隣工区に対する重複量を最小に出来、これによって施工ピッチを大きくとれ、また壁厚は角形ケーシングの断面そのままとなる利点があるが、新たに次に述べる課題が生じる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１０８３２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
まず、第１の課題は、既存の杭打ち機のチャックは円筒形にしか適合できず、角形ケーシング専用に特化した杭打ち機などを新たに製作するには費用がかかり過ぎ、現実的でない。  
また、円筒形ケーシングの内径は、スクリューオーガの外径より僅かに大きく形成され、建て込みと引抜き動作により、円筒ケーシングの場合はほぼケーシング内の汚染土は除去できるが、角形ケーシングの場合にはケーシングの四隅部とオーガの掘削による内円との間に残土が生じ、その残土を排出する処理を新たに必要とする。
【０００９】
さらに、円筒形ケーシングの場合には、無方向性であるため、杭打ち機のベースマシンが旋回し、角度を変えても、連続した建て込みが可能であるが、角形ケーシングの場合は、断面に方向性があり、辺を揃えて建て込まなくてはならないため、ベースマシンそのものの旋回が出来ず、角形の辺を一定に揃えるためには、ベースマシン全体の方向転換を行って常時ベースマシンの先端をケーシングの辺に合わせなくてはならず、作業が面倒であり、特に隣地境界などで工事を行う場合に施工が不能となる箇所も生じる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、角形ケーシングを既存の杭打ち機に適合できるようにした角形鋼管用ケーシングキャップを提供するものである。  
また本発明は、スクリューオーガ引抜き後の角形ケーシング内部の残土処理を簡単に行えることにより、角形ケーシングを用いることによる利点を享有しつつ、その欠点を解消できるようにした角形ケーシングを用いた土壌改良工法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、杭打ち機のガイドポストに沿って昇降可能な円筒部と、該円筒部の下部に設けられて、角形鋼管からなるケーシングを着脱可能に嵌合する矩形部とを備えたことを特徴とする角形鋼管用ケーシングキャップである。  
本発明の第１の態様によれば、通常の杭打ち機であっても円筒部をクランプし、ガイドポストに沿って昇降できるので、角形ケーシングであっても支障を生ずることなく地中への建て込み、引抜きを行うことができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記円筒部に対して、前記矩形部が相対回転可能に連結されていることを特徴とするものである。  
本発明の第２の態様によれば、第１の態様の作用効果に加え、杭打ち機のベースマシンが旋回しても円筒部に対する矩形部の相対的な回動により、角形ケーシングの辺を先行工区の縁に沿って合わせることが出来るため、杭打ち機の方向転換が容易にできる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、記矩形部には前記角形ケーシングの上部フランジ部に進退可能に突出して前記ケーシングキャップからの前記角形ケーシングの抜止めを行う複数のフック部を備えたことを特徴とするものである。  
本発明の第３の態様によれば、第１の態様または第２の態様の作用効果に加え、フック部の進退動作だけで角形ケーシングをケーシングキャップに対して脱着できるため取付、取り外し作業を簡単に行うことができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記円筒部と矩形部とを同軸上に相対回転駆動するための駆動機構を備えたことを特徴とするものである。  
本発明の第４の態様によれば、第１の態様乃至第３の態様のいずれかの作用効果に加え、駆動機構を駆動することで、自動的にケーシングの辺を隣工区に合致させることができ、作業性が良い。
【００１５】
本発明の第５の態様は、ケーシングキャップに吊下された角形ケーシングを杭打ち機のガイドポストに沿って下降させることで、地中に建て込み、前記角形ケーシング内に同心配置されたスクリューオーガにより地中を攪拌しつつ排土し、前記角形ケーシング先端が地盤内の所定深度まで建て込まれた段階で前記オーガを引上げて排土する工程と、前記角形ケーシング内の主に四隅に残留する残土をテレスコクラム等の排土手段を使用して排土する工程と、前記角形ケーシング内を埋め戻し材により埋め戻す工程と、次いで前記角形ケーシングを地上部まで引上げる工程と、を隣施工区域毎に一部重複しつつ繰返すことを特徴とする角形ケーシングを用いた土壌改良工法である。
【００１６】
本発明の第５の態様によれば、円筒形ケーシングを用いる場合に比べて隣工区との施工の重複部を最小限にできるとともに、施工ピッチを大きくとれ、また壁厚は角形ケーシングの断面そのままとなる利点を共有することができる。そして、角形ケーシングの特に四隅部に残された汚染土をテレスコクラム等の排土手段によって掻き取ることによって、角形ケーシングを用いた場合の欠点を解消できる。
【００１７】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記排土手段による排土工程の後に、前記角形ケーシングの断面形状に相似する矩形状ベースプレートの外周部に多段のブラシを植設するとともに、前記ベースプレートの下部外周に前記角形ケーシングの内壁に接する掻き落し用のスクレーパ本体を備えたスクレーパにより、当該角形ケーシングの四隅に残る残土を除去する工程を有することを特徴とするものである。  
本発明の第６の態様によれば、第５の態様の作用効果に加え、前記スクレーパにより当該角形ケーシングの四隅に残る残土を除去するので、角形ケーシングの特に四隅部に残される汚染土の量を一層減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態につき添付図面を用いて説明する。  
図１〜図５は本発明に係る土壌改良工法に用いられる角形鋼管用ケーシングキャップ及びこれに脱着される角形鋼管からなる中空の角形ケーシングの第１実施形態を示している。
【００１９】
［第１実施形態］
各図において、角形鋼管用ケーシングキャップ１は、後述する杭打ち機のガイドポストにチャックされて昇降可能にガイドされる上下開口し、外周に複数の補強リブを突設した所定高さの円筒部５と、円筒部５の下縁に接続されて円筒部５と同様に開口した所定高さの矩形部７とからなっている。矩形部７の各辺中央部は外側に膨出し、この膨出部７ａの内部には各辺合計４つのクランプ部９が設けられている。
【００２０】
クランプ部９は、特に図４に示すように、矩形部７の中央内側に向けて進退可能に配置されたクランプブロック１１と、クランプブロック１１の上下及び両側を囲う形で固定配置されたガイドプレート１３、１５と、膨出部７ａの外周部にあって、クランプブロック１１の後端位置に配置された固定プレート１７と、固定プレート１７とクランプブロック１１間に介在されて常時クランプブロック１１を内側に向けて突出付勢する圧縮コイルバネ１９と、両側ガイドプレート１５に形成された長孔１５ａ及び前記クランプブロック１１の両側部を貫通して形成された長孔１１ａに挿通されることによって、クランプブロック１１を後退位置に保持するためのアンクランプ用レバー２１並びに膨出部７ａの最外周部に垂設され、前記固定プレート１７にボルトなどを介して接合した外周カバー２３とを備えている。
【００２１】
以上の角形鋼管用ケーシングキャップ１に吊下支持される角形ケーシング３の上縁外周には、前記クランプブロック１１に係止されるフランジ２５が一体に突出しているとともに上縁側各辺中央には
、ワイヤ掛用のフック部３ａが突設されている。
【００２２】
以上の角形鋼管用ケーシングキャップ１に角形ケーシング３を吊下げ保持するには、まず、図５（ａ）に示すように、レバー２１を前記各長孔１１ａ，１５ａに差込むことにより、クランプブロック１１はバネ圧に抗して後退し、矩形部７の内側より退避した状態にあり、角形ケーシング３は角形鋼管用ケーシングキャップ１に対しフリーな状態にある。この状態より角形ケーシング３を矩形部７の内側に挿通し、レバー２１を各長孔１１ａ，１５ａから抜出することで、前記コイルバネ１９のバネ圧によりクランプブロック１１の先端は矩形部７の内側に突出し、フランジ２５の下部側に位置する。従って、以上のレバー２１の抜出作業を合計４箇所で行うことで、角形ケーシング３は角形鋼管用ケーシングキャップ１に吊下げ状態にロックされ、使用可能となる。
【００２３】
図６、図７は、以上の角形ケーシング３を用いた改良工法における作業手順を示し、まず図６（ａ）において、前述の杭打ち機３０は、一般に用いられるキャタピラー走行式であって、アウトリガーにより固定支持されたベースマシン３１と、ベースマシン３１の先端に複数の支持ロッドを介して３点式に垂直に立設保持されたガイドポスト３３と、ガイドポスト３３に沿って昇降かつ回転自在に支持されたスクリューオーガ３５と、ガイドポスト３３の下部に配置された下部ガイド３７とを備えている。
【００２４】
そして、ガイドポスト３３には従来と同じく、円筒ケーシング用のチャック部３９が備えられ、このチャック部３９により前記ケーシングキャップ１の円筒部５の外周をチャックすることで、前記角形ケーシング３を前記オーガ３５の外周に同心状であって、ガイドポスト３３に沿って昇降可能に取付けられる。
【００２５】
そして、まず図６（ａ）に示すように、オーガ３５を少し先行して土中に貫入しその回転により、土中の攪拌を行い、地中を軟化させた状態で、引続きチャック部３９を介してガイドポスト３３に沿って角形ケーシング３を下降させる。図６（ｂ）に示すように、角形ケーシング３の先端が所定深度Ｄの位置まで着底した段階でオーガ３５を上昇させる。以上までの工程で、オーガ３５の回転により角形ケーシング３内の土壌がある程度外部に排出される。図６（ｃ）は引き上げたオーガ３５を杭打ち機３０から外した状態を示し、この段階では、図示のように角形ケーシング３の四隅で残土が生じている。
【００２６】
この深度Ｄは、例えば汚染深度を地下部１０ｍ程度を目安とた場合には、角形ケーシング３の縦寸法は１０ｍ程度とするが、その寸法は土壌の汚染深度に応じて適宜設定すれば良い。
【００２７】
次に、角形ケーシング３の四隅に付着した残土の除去処理を説明する。図７（ａ）に示したように、排土手段であるテレスコクラム５０のアーム５３を角形ケーシング３内に差し込み、その先端のクラムシェル形バケット５５を開いた状態でケーシング内壁に沿って下降させ前記バケット５５の先端をケーシング内壁に擦り付けて、そこに付着した残土を剥離し、底部に落下、堆積する。この堆積した残土をバケット５５で集めて、アーム５３を引上げれば、地表部に回収できる。
【００２８】
この段階で、埋め戻し材を埋め戻すこともできるが、本実施の形態では、更に角形ケーシング３の四隅に残っている残土を除去する処理が行われる。すなわち、図７（ｂ）に示すようにスクレーパ６０を用いて角形ケーシング３の四隅に残っている残土を除去する。
【００２９】
このスクレーパ６０は、図８に拡大して示すように角形ケーシング３の断面形状に相似する平板四角形のベースプレート６１の外周部に多段（図では単純化して１段で示されている）に除去用ブラシ６３を植設するとともに、ベースプレート６１の下部外周に角形ケーシング３の内壁、特に四隅に残る残土を掻き落すための矩形状のスクレーパ本体６５を配置したものである。ベースプレート６１の上部中心には前記テレスコクラム５０のアーム５３の先端に付け替え式に取付けられる取付部６７が設けられている。
【００３０】
従って、バケット５５による残土回収作業後、取付部６７を介してスクレーパ６０をアーム５３の先端に付け替え、アーム５３を下降することにより角形ケーシング３の四隅に残っている残土が除去される。この後は、図７（ｃ）に示すように、再びバケット５５に付け替え、孔底部に堆積された残土を回収する。
【００３１】
その後、図７（ｄ）に示すように、ダンプトラック７０によって搬入された良質土砂などの埋め戻し材をバックホウ４０など用いて埋め戻すことによって、完全にその工区の土壌改良がなされることになる。最後に角形ケーシング３が前記ケーシングキャップ１を用いて地中から引き抜かれる。以上の一連の作業を順次一部重複させつつ繰返すことにより、敷地内全体あるいは敷地の周囲を囲う全域の土壌改良がなされることになる。
【００３２】
なお、以上の施工手順ではスクレーパ６０による残土除去工程を含めた（図７（ｂ），（ｃ）参照）が、この工程は必ずしも必要でなく、単にテレスコクラム５０による残土掻き落しと、地表部への回収作業を行った後に、埋め戻し材で埋め戻すようにしても良い。
【００３３】
なお、本ケーシングキャップ１は、その用途は土壌改良工法に限るものではない。例えば、図７（ｂ）までの工程により、角形ケーシング３を地中に残置させ、本設杭等の構造体として使用することも可能である。
【００３４】
［第２実施形態］
次に図９，図１０は、本発明の第２実施形態を示している。図において角形鋼管用ケーシングキャップ１００の円筒部１０１とその下部に配置される矩形部１０３とはラジアル及びスラストボールベアリングなどを介して同軸上に相対回転可能に連結されている。円筒部１０１の下部外周には大径のギア１０５が１体に形成されているとともに、矩形部１０３の上面にはモータ１０７がブラケット１０９を介して倒立状態に配置され、その出力軸に軸結されたピニオン１１１を前記ギア１０７に噛合させている。なお、矩形部の１０３の各辺中央内側に設けたクランプ部９を構成する部材構成、及びその作用については前記第１実施形態と同一であるので、符号のみ付してその説明を省略する。
【００３５】
以上の構成では、モータ１０７の駆動により、円筒部１０１と矩形部１０３とは相対回転可能となる。前記円筒部１０１は杭打ち機３０のチャック３９（図６参照）により回転を規制され固定されるので、矩形部１０３が角形ケーシング３とともに、円筒部１０１周りに同軸回転可能となる。
【００３６】
図１１は、その一例を示すものであり、まず、図１１（ａ）においては、杭打ち機３０のベースマシン３１は、杭の連続する方向に平行してそのキャタピラ３１ａを向け、ガイドポスト３３の先端に前記ケーシングキャップ１００を介して角形ケーシング３の建て込み、引抜き作業がなされる。従ってこの状態では一施工毎に順次キャタピラ３１ａを後進させることで、改良施工が連続的になされる。
【００３７】
この状態から、杭打ち機３０が隣地境界にさしかかった場合には、ベースマシン３１は境界をはみ出すことは出来ず、その状態で敷地内に杭打ち機３０を保持したまま方向転回などをする場合には、図１１（ｂ）に示すようにキャタピラ３１ａに対して、ベースマシン３１を４５°旋回させて境界部分の隅部を施工することになり、この例では４５°旋回すると、そのままでは角形ケーシング３の各辺が施工位置に対して４５°の傾きとなるが、前記モータ１０７の駆動により矩形部１０３を±４５°旋回させることにより、角形ケーシング３の辺を揃えて施工を続行することができる。その他隣地境界が変形した敷地の土壌改良作業であっても、その都度ベースマシン３１を変形角度に応じて旋回させても、その旋回角度に応じて矩形部１０３を逆側に旋回させることにより、常時角形ケーシング３の辺を揃えて連続施工を行うことができる。
【００３８】
なお、前記第２実施形態では、モーター駆動により矩形部１０３を回動できるようにしたが、特にモータを設けることなく、単に相対回転可能としただけであっても、人力による回動操作により、施工角度変更に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態による角形鋼管用ケーシングキャップ単体の一部断面側面図。
【図２】同ケーシングキャップ単体の底面図。
【図３】（ａ）（ｂ）は角形鋼管用ケーシングキャップと角形ケーシングの取付関係を示す斜視図
【図４】図３（ｂ）のＡ矢視部分における部品構成を示す分解斜視図。
【図５】（ａ）（ｂ）は角形鋼管用ケーシングキャップに対する角形ケーシングの取付、取外し状態を示す断面説明図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は同ケーシングキャップを用いた土壌改良工法の作業手順を示す説明用側断面図及び平断面図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は図６に引続く作業手順を示す説明用側断面図及び平断面図。
【図８】図７（ｂ）のＣ矢視部分における拡大斜視図。
【図９】本発明の第２実施形態による角形鋼管用ケーシングキャップと角形ケーシングの取付関係を示す側断面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線における平断面図。
【図１１】（ａ）（ｂ）は同ケーシングキャップを用いた施工位置変更例を示す杭打ち機の平面図。
【符号の説明】
【００４０】
１，１００  角形鋼管用ケーシングキャップ、３  角形ケーシング、５，１０１  円筒部、７、１０３  矩形部、７ａ  膨出部、９  クランプ部、１１  クランプブロック、１３，１５  ガイドプレート、１１ａ，１５ａ  長孔、１７  固定プレート、１９  圧縮コイルバネ、２１  アンクランプ用レバー、２３  外周カバー、２５  フランジ、３ａ  フック部、３０  杭打ち機、３１  ベースマシン、３１ａ  キャタピラ、３３  ガイドポスト、３７  下部ガイド、３９  チャック部、５０テレスコクラム、５１  ベースマシン、５３  アーム、５５  クラムシェル形バケット、６０  スクレーパ、６１  ベースプレート、６３  除去用ブラシ、６５  スクレーパ本体、１０５  大径ギア、１０７  モータ、１０９  ブラケット、１１１  ピニオン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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