(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねながら、直接、もしくは間接的に掘削ロッドに装着されるスリーブから構成される攪拌翼を有すると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法。
【請求項２】
中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブと、スリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるホルダから構成される攪拌翼を有すると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法。
【請求項３】
中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブから構成される攪拌翼が、掘削ロッドの軸に直交する断面上、複数本掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きを向いて掘削ロッドに装着されていると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法。
【請求項４】
中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブと、スリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるホルダから構成される攪拌翼が、掘削ロッドの軸に直交する断面上、複数本掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きを向いて掘削ロッドに装着されていると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はソイルセメント合成杭を施工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特開平4-289319号，特開平5-230830号等のようにソイルセメント柱を構築しながら、中空杭を降下させてソイルセメント合成杭を施工する方法は掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させることが行われる。
【０００３】
基本となる攪拌翼は構築すべきソイルセメント柱の外周に到達する長さを持つ必要があることから、掘削ロッドの、中空杭の先端から突出した位置に突設され、専ら掘削土と掘削ロッド等を通じて地中に供給される固化材液との攪拌のために使用されている。
【０００４】
掘削ロッドの中心から攪拌翼の先端までの距離が中空杭の半径より小さく、中空杭の内部に位置する攪拌翼も中空杭内部における掘削土と固化材液の攪拌を行う役目を持つに過ぎず、攪拌翼が中空杭に対する掘削ロッドの位置を保持するために利用されることはない。従って掘削ロッドを中空杭の中心に位置させるには特開平4-289319号のように掘削ロッドの、中空杭の内部の区間にスタビライザを装着することが不可欠となっている。
【０００５】
また中空杭内周の先端位置には根固め部のソイルセメントとの付着効果を上げる目的で特開平4-289319号のように鉄筋や平鋼等の鋼材を溶接する等により突起を形成したり、内面リブ付き鋼管等の突起を有する中空杭を使用する場合がある。
【０００６】
この場合、中空杭内周面と突起との間には攪拌されない掘削土や固化材液が残存している可能性があるが、上記した中空杭の内部に位置する攪拌翼によっても突起の回りに付着している掘削土や固化材液までを攪拌することはできないため、掘削土や固化材液は分離した状態のまま残存することになる。
【０００７】
この発明は上記背景より、スタビライザの機能と中空杭内周面における、残存している掘削土や固化材液の攪拌機能を持つ攪拌翼を装着した掘削ロッドを用いたソイルセメント合成杭を施工する方法を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のソイルセメント合成杭を施工する方法は、中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねながら、直接、もしくは間接的に掘削ロッドに装着されるスリーブから構成される攪拌翼を有すると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法である。
また、請求項２に記載したソイルセメント合成杭を施工する方法は、中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブと、スリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるホルダから構成される攪拌翼を有すると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法であり、請求項３に記載したソイルセメント合成杭を施工する方法は、中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブから構成される攪拌翼が、掘削ロッドの軸に直交する断面上、複数本掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きを向いて掘削ロッドに装着されていると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法であり、請求項４に記載したソイルセメント合成杭を施工する方法は、中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブと、スリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるホルダから構成される攪拌翼が、掘削ロッドの軸に直交する断面上、複数本掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きを向いて掘削ロッドに装着されていると共に、先端部に掘削翼と攪拌翼を有する掘削ロッドの先端部を中空杭の先端から突出させた状態で掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドによる地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら中空杭を降下させ、中空杭の先端が目標深度に到達後、掘削ロッドを引き上げることによりソイルセメント合成杭を施工する方法である。
本発明では、中空杭の内周面に孔壁寄りの先端が少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねながら掘削ロッドに装着されるスリーブから、またはブラシとスリーブに加え、スリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるホルダから攪拌翼を構成することにより、攪拌翼に掘削ロッドのスタビライザの機能と、中空杭内周面に残存している掘削土や固化材液を掻き落としながら、攪拌する機能を持たせる。
【０００９】
本発明のソイルセメント合成杭を施工する方法では、各攪拌翼は例えば請求項２に記載のようにホルダを介してスリーブにおいて掘削ロッドに装着される等、スリーブにおいて直接、もしくは間接的に掘削ロッドに装着され、本発明のソイルセメント合成杭を施工するときに使用する掘削ロッドとしては請求項３，４に記載のように例えば二本の攪拌翼が同一レベルにおいて互いに逆向きに装着される等、掘削ロッドの軸に直交する断面上、複数本の攪拌翼は掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きを向いて装着され、ブラシの先端が中空杭の内周面に少なくとも接触し得る状態に置かれる。
【００１０】
攪拌翼が掘削ロッドに装着されたときにブラシの先端が中空杭内周面に少なくとも接触し得ることで、ブラシの先端は掘削ロッドの回転により中空杭の内周面に沿って摺動し、中空杭内周面に突起があっても凹凸面に追従して摺動できるため、掘進時に突起に起因して中空杭の内周面に掘削土や固化材液が残存している場合にも、掘削ロッドの回転を伴う引き抜き時にその掘削土や固化材液を突起回りから強制的に排除し、攪拌する機能を果たす。この結果、中空杭内部の全長に亘り、攪拌不良部分の発生が解消され、ソイルセメント柱の均一性が向上する。
【００１１】
ブラシは中空杭内周面の凹凸面に追従し、掘削土や固化材液を効率的に排除する上では、孔壁寄りの先端が揃えられた状態で掘削ロッドに装着され、中空杭内周面にブラシの先端が少なくとも接触し得るようにされることが好ましい。
【００１２】
ブラシはスリーブによって束ねられ、掘削ロッド側でホルダ等によって拘束されていることから、突起への摺動時には容易に弾性変形することで追従し、変形後には復元するため、掘削ロッドの回転中は常に中空杭の内周面に少なくとも接触し得る状態を保つ。ブラシの先端が少なくとも中空杭の内周面に接触し得る状態にあれば、中空杭内周面に付着している掘削土等を排除する機能を有するため、ブラシの先端が中空杭内周面を押圧する状態に保たれることもある。
【００１３】
掘削ロッドの回転中、ブラシの先端が恒常的に中空杭の内周面に沿って摺動することで、ブラシ先端の摩耗により攪拌翼の交換の必要が生じる場合があるが、請求項２中に記載した構成にするとスリーブをホルダから離脱させ、スリーブ付きの新たなブラシをホルダに保持させることで容易に交換に対応できる。
【００１４】
本発明のソイルセメント合成杭を施工する方法では、複数本の攪拌翼は請求項３，４に記載のように掘削ロッドの軸に直交する断面上、掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きを向いて装着され、それらの攪拌翼のブラシの先端が中空杭内周面に接触し得る状態に置かれる。
【００１５】
このとき、全攪拌翼の長さが統一されていれば攪拌翼によって中空杭に対する掘削ロッドの位置が定まるため、攪拌翼は掘削ロッドを中空杭の中心に位置させるスタビライザの機能も果たし、必ずしも掘削ロッドにスタビライザを装着しなくても中空杭に対する掘削ロッドの位置を保つことも可能になる。特に攪拌翼が掘削ロッドの軸方向に複数段に装着されれば掘削ロッドの配置上の精度と安定性が向上する。
【００１６】
但し、掘削ロッドを地上に寝かせて仮置きする場合や、寝かせて仮置きした状態の鋼管杭等の中空杭の中に掘削ロッドを挿入することがある場合で、掘削ロッドの自重により下側のブラシが変形する恐れがある場合はスタビライザを併用することもある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
請求項１のソイルセメント合成杭を施工する方法では、攪拌翼１は孔壁16寄りの先端が中空杭15の内周面に少なくとも接触し得るブラシ２と、ブラシ２を束ねるスリーブ３から構成され、スリーブ３において掘削ロッド５に装着される。ブラシ２の孔壁16寄りの先端は図１〜図３に示すように揃えられていることが好ましい。
【００１８】
請求項１のソイルセメント合成杭を施工する方法ではスリーブ３の掘削ロッド５への取付方法は問われず、スリーブ３を掘削ロッド５の外周面に直接溶接するか、スリーブ３と掘削ロッド５にそれぞれ雄ねじと雌ねじを形成しておき、スリーブ３を掘削ロッド５にねじ込む等によりスリーブ３が掘削ロッド５に固定された状態で装着される。ねじ込みの場合は着脱が可能であるため、攪拌翼１の交換が容易になる。
【００１９】
請求項２のソイルセメント合成杭を施工する方法では、攪拌翼１は請求項１のブラシ２とスリーブ３、及びスリーブ３を着脱自在に掘削ロッド５に保持させるホルダ４から構成される。図１は請求項２のソイルセメント合成杭を施工する方法における攪拌翼１とそれを装着した請求項４のソイルセメント合成杭を施工する方法における掘削ロッド５を示している。
【００２０】
攪拌翼１の長さはブラシ２の全長、もしくはブラシ２を束ねたスリーブ３の端部からブラシ２の先端までの距離、あるいはブラシ２を束ねたスリーブ３を保持したホルダ４の端部からブラシ２の先端までの距離になるが、いずれの場合も掘削ロッド５に装着されたときに掘削ロッド５の中心からブラシ２の先端までの距離が中空杭15の内周の半径と実質的に等しくなるか、やや大きめに設定され、全ブラシ２の孔壁16側の先端が図４に示すように中空杭15の内周面に接触、または押圧し得る状態に調整される。大きめに設定した場合はブラシ２の先端と中空杭15の内周面との間に互いに押し合う圧力を生じさせることができる。
【００２１】
スリーブ３は束ねたブラシ２の一体性を保持しながら、中空杭15に接触することのない長さを持つ。またスリーブ３はホルダ４に保持されたとき、必ずしもホルダ４から張り出す必要はなく、ホルダ４内に完全に納まる場合もある。
【００２２】
スリーブ３は金属材料で製作された場合は例えば図２に示すようにブラシ２を束ねた状態でかしめられることによりブラシ２を拘束する。図１，図４ではスリーブ３とホルダ４に筒形の材料を使用していることに伴い、束ねたブラシ２の断面形状を円形状にしているが、スリーブ３とホルダ４はこの他、角形状や板状等、任意の断面形状に形成され、それに対応してブラシ２も任意の断面形状に形成される。
【００２３】
筒状のホルダ４は図１では図２に示すように掘削ロッド５の外周面に溶接等により固定されている。図１，図２に示すホルダ４はスリーブ３をホルダ４内に差し込み、ホルダ４を直径方向に貫通するボルト６とナット７によってスリーブ３をホルダ４に着脱自在に固定するために使用されている。このようにホルダ４はスリーブ３を掘削ロッド５に固定状態に保持させる役目を果たせばよいため、必ずしも掘削ロッド５に溶接等により固定されている必要はない。
【００２４】
例えば図３に示すように掘削ロッド５にスリーブ３と実質的に同径の、ねじの切られたねじ部品51を溶接等により固定すると共に、ホルダ４の内周面に雌ねじを形成しておき、更にスリーブ３の外周にねじ部品51と同一ピッチのねじを形成し、ホルダ４をスリーブ３と部品に跨って螺合させることによってもホルダ４を用いてスリーブ３を掘削ロッド５に固定状態に装着することができる。
【００２５】
いずれの方法でもホルダ４を用いる場合にはスリーブ３を掘削ロッド５に対して着脱自在に装着することができるため、ブラシ２に摩耗や破損が生じたときの交換に容易に対応できる。
【００２６】
ブラシ２の構成材にはスリーブ３に束ねられ、拘束されることで、平常時に撓むことなく直線状態を維持し、障害物への接触や衝突によって容易に弾性変形し、変形後に復元できる程度の弾性と剛性を有する繊維状乃至線状の材料が使用される。具体的にはワイヤの他、ＦＲＰ樹脂や化学繊維、もしくは植物繊維等の線状材が使用される。実用的には耐久性を考慮してワイヤを使用することが最適であり、また弾性変形と復元を容易にするために、ワイヤに波形等の加工を施すこともある。
【００２７】
複数本の攪拌翼１は図１に示すように掘削ロッド５の軸に直交する断面上、掘削ロッド５の中心に関して互いに異なる向きを向いて掘削ロッド５に装着される。図１は同一レベルにおいて互いに逆方向を向く二本で、一組の攪拌翼１，１を上下二段に装着した場合を示すが、攪拌翼１が掘削ロッド５の回転時に掘削ロッド５の安定性を阻害しないよう、掘削ロッド５全体で偏りがなく、掘削ロッド５の周方向に均等に装着されればよい。
【００２８】
図５は二本の攪拌翼１，１を掘削ロッド５の中心に関して対称に配置し、掘削ロッド５の外周面の接線方向に向けて掘削ロッド５に装着した場合を示す。
【００２９】
図４は攪拌翼１を装着した掘削ロッド５を用いて地盤の掘削と固化材液との攪拌を行いながら、例えば鋼管杭等の中空杭15を降下させ、ソイルセメント合成杭を施工するときの様子を示す。ここでは攪拌翼１の上方に距離を隔ててスタビライザ８を装着しているが、その位置に複数の方向に向けた複数本の攪拌翼１を装着すれば、中空杭15の先端位置の複数本の攪拌翼１とその上方の複数本の攪拌翼１によって掘削ロッド５の配置上の精度と安定性が確保されるため、必ずしもスタビライザ８を装着することは必要ではない。
【００３０】
掘削ロッド５の先端部には先行掘削翼９が接続され、その上にソイルセメント柱14部分を掘削しながら攪拌する掘削攪拌翼10と、ソイルセメント柱14の全体を攪拌する攪拌翼11が装着される。
【００３１】
図４では攪拌効率を上げるために掘削攪拌翼10と攪拌翼11間に共回り防止翼12を装着しているが、掘削攪拌翼10と攪拌翼11、及び共回り防止翼12は掘削ロッド５の引き抜き時に鋼管杭等の中空杭15の先端との衝突時に破断するシャーピン13によって開拡した状態を維持しており、シャーピン13の破断によって垂れ下がり、中空杭15を通じて引き抜かれる。図４ではまた、中空杭15の内周の先端位置に根固め部のソイルセメントとの付着効果を上げるために、鉄筋や平鋼等の鋼材を溶接する等により突起15ａを形成している。
【００３２】
掘削ロッド５は先行掘削翼９から攪拌翼11までが中空杭15の先端から突出し、攪拌翼１が中空杭15の内部に位置する状態で回転により掘削と攪拌を行う。攪拌翼１は中空杭15内周面に当接することにより掘削ロッド５の安定性を確保しながら、中空杭15内部における攪拌を行う役目を持つことから、中空杭15の内部に位置する区間に配置される。図４では掘削ロッド５の掘進時と引き抜き時に攪拌翼１により、突起15ａのある中空杭15の先端部分での攪拌、及び付着した土砂の掻き落としが効率的に行われるよう、複数段に配置された攪拌翼１が中空杭15の先端部分に位置するように掘削ロッド５と中空杭15を組み合わせている。
【００３３】
施工は掘削攪拌翼10と攪拌翼11を開拡させた状態で、掘削ロッド５を回転させて地盤の掘削を開始し、そのまま、先行掘削翼９と掘削攪拌翼10による掘削と共に、掘削ロッド５を通じて送り込まれ、掘削ロッド５の先端位置等に形成される吐出口5aから吐出される固化材液を攪拌しながら、中空杭15を降下させ、中空杭15の先端が目標深度に到達するまで掘削ロッド５を掘進させることにより行われる。
【００３４】
中空杭15先端の目標深度への到達後、掘削攪拌翼10と攪拌翼11及び共回り防止翼12を中空杭15の先端に衝突させて収縮させ、そのまま掘削ロッド５を引き上げることにより施工が終了する。その際、ブラシ２を有する攪拌翼１は掘削ロッド５を鋼管杭等の中空杭15の中心に位置させる役目を果たすため、掘削ロッド５を回転させながら引き上げることが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１のソイルセメント合成杭を施工する方法における攪拌翼は孔壁寄りの先端が中空杭の内周面に少なくとも接触し得るブラシと、ブラシを束ねるスリーブから構成され、請求項２のソイルセメント合成杭を施工する方法における攪拌翼はブラシとスリーブに加え、スリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるホルダから構成されることで、鋼管杭等の中空杭の内周面に突起がある場合でも、掘削ロッドの回転によりブラシが中空杭の内周面に沿って摺動することができる。
【００３６】
ブラシの摺動により、攪拌翼は中空杭の内周面に掘削土が付着している場合にもその掘削土を強制的に排除しながら、攪拌する機能を果たすため、鋼管杭等の中空杭内周面に付着している掘削土を除去した上で、中空杭内部の全長に亘ってソイルセメントを形成することができる。
【００３７】
また中空杭内に混合不良の固化材液があっても、再度、その全長に亘って攪拌することができるため、中空杭内部の全長に亘り、中空杭とソイルセメントとを一体化することができると共に、攪拌不良部分の発生を解消することができ、ソイルセメント柱の均一性が向上する。
【００３８】
ソイルセメント合成杭を施工する方法の請求項３，４では掘削ロッドの軸に直交する断面上、複数本の攪拌翼を掘削ロッドの中心に関して互いに異なる向きに向けて掘削ロッドに装着し、それらの攪拌翼のブラシの先端を中空杭内周面に少なくとも接触し得る状態にすることで、全攪拌翼の長さが統一されていれば攪拌翼によって中空杭に対する掘削ロッドの位置が定まるため、鋼管杭等の中空杭の内周面に突起がある場合でも、攪拌翼は掘削ロッドを中空杭の中心に位置させるスタビライザの機能も果たす。
【００３９】
この結果、掘削ロッドにスタビライザを装着しない場合でも中空杭に対する掘削ロッドの位置を保つことが可能になり、攪拌翼を掘削ロッドの軸方向に複数段に装着すれば掘削ロッドの配置上の精度と安定性が向上する。
【００４０】
また中空杭内周面に継手溶接の裏当金のような突起がある場合、スタビライザが突起を通過できるようにする上で、スタビライザの径が突起のない部分での中空杭の内径より小さく設定されることから、掘削ロッドの中心が中空杭の中心よりずれる可能性があるが、そのスタビライザを装着した場合でも、ソイルセメント合成杭を施工する方法の請求項３，４によれば、複数本のブラシの先端が中空杭内周面に接触、または押圧することで、中空杭に対する掘削ロッドの位置を規制するため、常に掘削ロッドの中心を中空杭の中心に位置させることができる。
【００４１】
ブラシを有する攪拌翼の上記効果は掘削ロッドを降下させて鋼管杭等の中空杭を埋設する際にも、掘削が終了し、掘削ロッドを引き上げる際にも発揮される。特に掘削ロッドを回転させて引き上げる際に、掘削ロッドはブラシ付きの攪拌翼を有することで、常に中空杭の中心部に位置するため、中空杭の先端に衝突して折り曲げられている掘削攪拌翼等を中空杭内周面に接触させることなく、掘削ロッドを引き上げることができる。
【００４２】
ソイルセメント合成杭を施工する方法の請求項２，４ではホルダにおいてスリーブを着脱自在に掘削ロッドに保持させるため、掘削ロッドの回転中、ブラシの先端が恒常的に中空杭の内周面に沿って摺動することによるブラシ先端の摩耗により攪拌翼の交換の必要が生じた場合に、スリーブをホルダから離脱させ、新たなスリーブ付きのブラシをホルダに保持させることで交換に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    掘削ロッドへの攪拌翼の装着例を示した斜視図である。
【図２】    図１の場合のスリーブのホルダへの接続状態を示した断面図である。
【図３】    スリーブのホルダへの他の接続状態を示した断面図である。
【図４】    本発明によるソイルセメント合成杭の施工例を示した立面図である。
【図５】    掘削ロッドへの攪拌翼の他の装着例を示した横断面図である。
【図１】
0003895122.tif 000002
【図２】
0003895122.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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