(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管を所定の深度まで貫入した後、中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中に締固め砂杭を造成する工法に使用される前記中空管であって、該中空管は、途中で折曲せず、軸芯が直線状であって、該中空管の先端の開口形状が、該中空管の再貫入時に形成される締固め砂杭の拡径を一方の側面方向に集中させる形状であることを特徴とする変位制御型締固め砂杭造成用中空管。
【請求項２】
前記中空管は、先端の開口形状が該中空管の再貫入時に形成される締固め砂杭の拡径を一方の側面方向に集中させる形状である中空管先端部と、上方部が回転駆動機及び強制昇降装置に連結し、下方部が該中空管先端部の上方部と回転自在に嵌合する中空管本体部と、からなることを特徴とする請求項１記載の変位制御型締固め砂杭造成用中空管。
【請求項３】
請求項１記載の中空管を、一方の側面方向が既設構造物の反対側となるように設置し、所定の深度まで貫入した後、非回転又は所定の範囲を回動させつつ中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中の一方の側面方向に変位を集中させて締固め砂杭を造成することを特徴とする締固め砂杭造成工法。
【請求項４】
請求項２記載の中空管を、一方の側面方向が既設構造物の反対側となるように設置し、所定の深度まで貫入した後、回転させつつ中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中の一方の側面方向に変位を集中させて締固め砂杭を造成することを特徴とする締固め砂杭造成工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、締固め時の拡径に伴い発生する変位を一方の側面方向に集中させ、既設構造物の側には変位を与えない変位制御型締固め砂杭造成用中空管及びこれを用いた締固め砂杭造成工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図９及び図１０に示すように、緩い砂質土地盤や高含水の粘性土地盤などの軟弱地盤Ａ中に締固め砂杭１２を打設することにより、地盤を改良する地盤改良砂杭造成工法がある。この地盤改良砂杭造成工法は、例えば、中空管１０ｅを所定の深度Ｈまで貫入した後、中空管１０ｅを適宜の長さ引き抜く工程と中空管１０ｅを再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤Ａ中に締固め砂杭１２を造成する締固め砂杭造成工法である。
【０００３】
このような締固め砂杭造成工法においては、締固め時の拡径に伴い発生する変位（図１０中、矢印Ｚ）が、地盤改良区域２５に近接する地上構造物２２、樹木などの自然物２３、地中構造物２４などの既設構造物２６に悪影響を与えることがある。このため、例えば、地盤改良区域２５と既設構造物２６との間に空掘りの孔や溝２１を設け、変位Ｚを吸収するようにしている（図１０中、２１ａ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような空掘りの孔や溝２１は、幅、深度及び長さにおいて所定の大きさと形状を必要とするため、地盤改良区域２５と既設構造物２６との間に対策用の区域を設ける必要がある。この場合、地盤改良区域２５の範囲が制限されることもある。また、空掘りの孔や溝２１は地盤改良区域２５に近接することから、地盤改良区域２５の改良効果が薄れるという問題もある。更に、締固め砂杭造成工法の他に、空掘りの孔や溝２１を付設するための別途の工程が必要となり、施工が煩雑となるとともに施工コストを上昇させてしまう。
【０００５】
従って、本発明の目的は、地盤改良区域２５と既設構造物２６との間に空掘りの孔や溝を設けることなく、既存構造物に悪影響をもたらす変位の問題を解消する締固め砂杭造成用中空管を提供することにあり、また、本発明の他の目的は、既存構造物に変位を与えることのない、施工効率に優れた締固め砂杭造成工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行なった結果、中空管の先端形状を、締固め時の拡径に伴い発生する変位を一方の側面方向に集中させるような形状とし、該中空管を一方の側面が既設構造物の反対側となるように設置して締固めれば、既設構造物には変位が生じないことなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、中空管を所定の深度まで貫入した後、中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中に締固め砂杭を造成する工法に使用される前記中空管であって、該中空管は、途中で折曲せず、軸芯が直線状であって、該中空管の先端の開口形状が、該中空管の再貫入時に形成される締固め砂杭の拡径を一方の側面方向に集中させる形状である変位制御型締固め砂杭造成用中空管を提供するものである。
【０００８】
また、本発明（２）は、前記中空管は、先端の開口形状が該中空管の再貫入時に形成される締固め砂杭の拡径を一方の側面方向に集中させる形状である中空管先端部と、上方部が回転駆動機及び強制昇降装置に連結し、下方部が該中空管先端部の上方部と回転自在に嵌合する中空管本体部と、からなる前記変位制御型締固め砂杭造成用中空管を提供するものである。
【０００９】
また、本発明（３）は、前記中空管を、一方の側面方向が既設構造物の反対側となるように設置し、所定の深度まで貫入した後、非回転又は所定の範囲を回動させつつ中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中の一方の側面方向に変位を集中させて締固め砂杭を造成する締固め砂杭造成工法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明（４）は、前記中空管を、一方の側面方向が既設構造物の反対側となるように設置し、所定の深度まで貫入した後、回転させつつ中空管を適宜の長さ引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中の一方の側面方向に変位を集中させて締固め砂杭を造成する締固め砂杭造成工法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態における変位制御型締固め砂杭造成用中空管（以下、単に「変位制御型中空管」又は「中空管」とも言う）及びこれを用いた締固め砂杭造成工法を図１〜図４を参照して説明する。図１（Ａ）は第１の実施の形態例の変位制御型中空管の概略図、（Ｂ）は（Ａ）の先端部を拡大した斜視図、図２は締固め時の砂杭の拡径状態を示す図、図３は本例の変位制御型中空管を用いた締固め砂杭造成工法を説明する図、図４は変位制御型中空管に対する拡径砂杭の位置を上から見た状態で表した模式図である。
【００１２】
第１の実施の形態例の変位制御型中空管１０は、従来より行なわれてきた所謂締固め砂杭造成工法に適用できる中空管であって、変位制御型中空管１０の上方部は、例えば、回動装置１３及び強制昇降装置１４に接続され、更に、砂杭材料１９が投入されるホッパー１５を有している。変位制御型中空管１０の先端の開口の形状は、該中空管１０の再貫入時に形成される締固め砂杭の拡径を一方の側面方向に集中させる形状である。本例では、円筒状の中空管の先端１１を斜めに切欠いた形状であり、先端１１の開口面１６が一方の側面方向（図１（Ａ）では右側方向）を向きかつ斜め下方を向いている。
【００１３】
変位制御型中空管１０の先端の開口面１６において、斜めの角度βは適宜決定されるが、斜めの角度βが大きすぎると、締固め効果が低減し、斜めの角度βが小さ過ぎると、砂杭の拡径を一方の側面方向に集中させることができず、既設構造物に変位が発生する恐れがでる。このため、斜めの角度βは、概ね３０〜６０度の範囲で適宜定めることが好ましい。
【００１４】
このような変位制御型中空管１０は、図２に示すように、中空管１０の一方の側の周面に開口となる切り欠き部１８１が形成されており、他方の側の周面板１７１は所謂押え板の役目をすることから、該中空管１０を所定の深度まで貫入した後、該中空管１０を適宜の長さ引き抜き、次いで該中空管１０を再貫入する際、排出された砂杭材料１９は矢印で示す方向に押し出される。このため、締固め砂杭１２の拡径は一方の側面１８方向に集中することになり、該側面１８方向に変位ｐが発生し、側面１７の方向には、実質的に変位が発生しない。
【００１５】
次に、変位制御型中空管１０を用いた締固め砂杭造成工法について説明する。先ず、前述の変位制御型中空管１０を、開口面１６側である一方の側面１８が既設構造物２６の反対側（図３中、右方向）となるように設置する（図３ａ）。次いで、中空管１０を所定範囲で回動することにより、先端１１が所定の深度Ｈに到達するまで貫入させる（図３ｂ、ｃ）。その後、中空管１０を適宜の長さ引き抜く工程（図３ｄ）と中空管１０を再貫入する工程（図３ｅ）とを、所定範囲で回動させつつ順次、地表に至るまで繰り返して、締固め砂杭１２を造成する（図３ｆ）。
【００１６】
中空管１０を所定の深度Ｈまで貫入させた後、中空管１０を適宜の長さ引き抜き再貫入する工程における中空管の回動範囲は、締固め砂杭の拡径による変位が他方の側面１７の方向、すなわち、既設構造物２６側に実質的に発生しない範囲で行なわれる。本例では図４に示すように、一方向に角度αで回動させており、既設構造物２６側に若干変位は発生するものの、この程度の変位は既設構造物２６にほとんど影響することはないため、実質的に変位が発生していない意味に含まれる。変位が発生しているか否かは、例えば、図４中の×印で示した位置当たりに変位計を設置することで確認できる。本例の締固め砂杭の平面形状は、回動範囲で連続的に造成される１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・の輪郭形状を重ねたものとなる。
【００１７】
従来の締固め砂杭造成工法では、締固め時の砂杭の拡径により軟弱地盤中、水平方向における、あらゆる方向に万遍なく変位が発生していたが、本例の締固め砂杭造成工法によれば、締固め砂杭１２は軟弱地盤中の一方の側面１８の方向に変位を集中させて造成される（図３ｆ）。すなわち、本例の中空管によれば、従来発生していた変位の量を低減するのではなく、変位の方向を特定方向に集中させるため、締固め砂杭の強度は従来の工法のものと同じであって、しかも既設構造物への変位の問題を解消できる。また、地盤改良区域と既設構造物２６との間に空掘りの孔や溝を設けなくとも、既設構造物２６への変位を減殺することができる。また、空掘りの孔や溝を設けるための施工を省略でき、施工効率が向上する。また、従来では困難であった既設構造物近傍にまで、地盤改良区域を拡張することができる。
【００１８】
第１の実施の形態例の締固め砂杭造成工法においては、中空管は所定の範囲で回動させているが、これに限定されず、例えば、中空管は回動させない、すなわち非回転で締固め砂杭を造成してもよい。この場合、既設構造物側には変位がほとんど発生しない。また、中空管の先端部分は、別部材として製作し、従来の既存の中空管の先端部分に取り付ける形態であってもよい。本発明において、中空管の先端の開口形状としては、上記の形態に限定されず、幾多の形態のものが使用できる。このうち、主なものを以下に例示する。
【００１９】
本発明の第２〜第５の実施の形態における変位制御型中空管を図５〜図８を参照してそれぞれ説明する。図５〜図８は、各実施の形態における変位制御型中空管の先端部分の斜視図である。図５〜図８において、図１（Ｂ）と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点についてのみ主に説明する。すなわち、図５〜図８において、図１（Ｂ）と異なる点は、先端部分の切り欠き形状である。この先端の切り欠き部は、その切り欠きの形態が異なるものの、いずれの形態もその切り欠き部が中空管の一方の側の周面に形成されており、他方の側の周面が所謂押え板の役目をするものである。
【００２０】
図５に示される第２の実施の形態における変位制御型中空管１０ａは、円筒状中空管の一方の側面１８から略水平に切り込みを入れ、他方、下端１１の中央よりやや他方の側１７よりの部分から上方に切り込みを入れ、先端の開口形状を水平切り口１０１と垂直切り口１０２とから形成される段差付き形態としたものである。この変位制御型中空管１０ａによれば、中空管１０ａの一方の側の周面に開口１６が形成されており、他方の側の周面板１７１は所謂押え板の役目をすることから、締固め時の貫入の際、排出された砂杭材料１９は矢印で示す方向に押し出される。このため、本例の変位制御型中空管１０ａの場合においても、締固め砂杭の拡径は一方の側面１８の方向に集中すると共に、第１の実施の形態例と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
図６に示される第３の実施の形態における変位制御型中空管１０ｂにおいて、第２の実施の形態例の変位制御型中空管１０ａと異なる点は、変位制御型中空管１０ａの押え板となる他方の側の周面板１７１に複数条のスリット１０４を形成した点である。このスリット１０４は、そのスリット幅がそれほど大きくはないため、締固め時において、砂杭材料が該スリット１０４から抜け出る恐れはなく、スリット付き周面板１７１も押え板としての機能を充分に果すことができる。従って、本例の変位制御型中空管１０ｂにおいても、第２の実施の形態例と同様の効果を奏することができる。
【００２２】
図７に示される第４の実施の形態における変位制御型中空管１０ｃにおいて、第１の実施の形態例の変位制御型中空管１０と異なる点は、一方の側面１８から斜め下方向に切り込みを入れ、一方の側面１８の下端よりやや上方の部分から水平方向に切り込みを入れ、先端部の切り込み形状を、斜め切り口１０５と水平切り口１０６とで形成される下端の開口とは別途の開口１６を設けた点である。本例の変位制御型中空管１０ｃにおいても、周面板１７１が開口１６から砂杭材料１９を押し出す押え板となるから、第１の実施の形態例と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
図８に示される第５の実施の形態における変位制御型中空管１０ｄにおいて、第２の実施の形態例の変位制御型中空管１０ａと異なる点は、変位制御型中空管１０ｄが、中空管先端部１１１と中空管本体部１１０とから構成されている点にある。すなわち、中空管先端部１１１は第２の実施の形態例の変位制御型中空管１０ａの先端形状に比べて、若干大きな径を有するものの略同じ形状を有し、中空管本体部１１０は上方部が不図示の回転駆動機及び強制昇降装置に連結し、下方部が中空管先端部１１１の上方部と回転自在に嵌合する。中空管先端部１１１と中空管本体部１１０との嵌合は、例えば、ベアリング、嵌合凹部と嵌合凸部で嵌合する方法など公知の方法が適用できる。このような変位制御型中空管１０ｄを用いる締固め砂杭造成工法としては、一方の側面１８の方向が既設構造物の反対側となるように設置し、所定の深度まで貫入した後、回転させつつ中空管１０ｄを適宜の長さ引き抜く工程と中空管１０ｄを再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤中の一方の側面１８の方向に変位を集中させて締固め砂杭を造成する方法が適用できる。この方法によれば、中空管本体部１１０に回転を与えても、中空管先端部１１１は回転しないため、砂杭の拡径による変位が集中する方向が変わることがない。このため、本例の変位制御型中空管１０ｄにおいても、前記の実施の形態例と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
本発明の変位制御型中空管の先端の開口形状としては、図１及び図５〜図８で示される形状の他、切り口が斜め凹状、斜め凸状、斜め不定形状などが挙げられる。また、変位制御型中空管１０ａ〜１０ｃは、変位制御型中空管１０ｄと同様、開口形状を有する中空管先端部と中空管本体部とから構成するようにしてもよい。この場合、中空管先端部と中空管本体部とは、互いに回転自在の嵌合としても、回転不能の固定する嵌合形態であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の変位制御型中空管によれば、従来の締固め砂杭造成工法を適用するのみで締固め時に砂杭の拡径を既設構造物と反対方向に集中して締固め砂杭を造成することができる。このため、既存構造物に悪影響をもたらす変位の問題を、地盤改良区域と既設構造物との間に空掘りの孔や溝を設けるような手段によることなく、解消することができる。また、本発明の締固め砂杭造成工法は、既存構造物に変位を与えることもなく、優れた施工効率を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は第１の実施の形態例の変位制御型中空管の概略図、（Ｂ）は（Ａ）の先端部を拡大した斜視図である。
【図２】締固め時の砂杭の拡径状態を示す図である。
【図３】本例の変位制御型中空管を用いた締固め砂杭造成工法を説明する図である。
【図４】変形制御型中空管に対する拡径砂杭の位置を上から見た状態で表した模式図である。
【図５】第２の実施の形態における変位制御型中空管の先端部分の斜視図である。
【図６】第３の実施の形態における変位制御型中空管の先端部分の斜視図である。
【図７】第４の実施の形態における変位制御型中空管の先端部分の斜視図である。
【図８】第５の実施の形態における変位制御型中空管の先端部分の斜視図である。
【図９】従来の締固め砂杭造成工法が適用される地盤改良区域周りの平面図である。
【図１０】図９の一部を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ〜１０ｄ  変位制御型中空管
１０ｅ    中空管
１１    先端
１２、１２ａ〜１２ｃ    締固め砂杭
１３    回動装置
１４    強制昇降装置
１５    ホッパー
１６    開口面
１７    他方の側面
１８    一方の側面
１９    砂杭材料
２１    空掘り孔又は溝
２５    地盤改良区域
２６    既設構造物
１１０  中空管本体部
１１１  中空管先端部
１７１  周面板
Ａ      軟弱地盤
Ｚ、ｐ  変位
【図１】
0003929332.tif 000002
【図２】
0003929332.tif 000003
【図３】
0003929332.tif 000004
【図４】
0003929332.tif 000005
【図５】
0003929332.tif 000006
【図６】
0003929332.tif 000007
【図７】
0003929332.tif 000008
【図８】
0003929332.tif 000009
【図９】
0003929332.tif 000010
【図１０】
0003929332.tif 000011