(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側に搬送スクリュを備え、内部に、後端部から先端部近傍の外側面につながる通水路を備えたスパイラルロッドであって、
上記スパイラルロッドの先端部近傍の外側面における通水路の終端が、
上記外側面の周方向に沿った開口長が１０ｍｍ未満の吐出口を少なくとも２個、螺旋状に配列した吐出口ラインを少なくとも１列有し、
各列の吐出口ラインにおいて、スパイラルロッドの後端から見て周方向に１周分の螺旋の長さに対する、該螺旋上に開口する全吐出口の該螺旋に沿った方向の開口長の和で示される開口率が５０％以下であり、
スパイラルロッドの軸方向の任意の位置において、スパイラルロッドの外側面の周長に対する、該位置に開口する全吐出口の周方向に沿った開口長の和で示される開口率が５０％以下であることを特徴とするスパイラルロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩い砂地盤や粘性土地盤、異なる地層が積層した多層地盤といった不安定な地盤において、該地盤の強化を図るべく地盤中に柱体を構築する工法に用いられるスパイラルロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
緩い砂地盤や粘性土からなる地盤、異なる地層が積層した多層地盤は、地震や水害発生時に崩れて該地盤上に建てられた建築物や道路などの構造物の損傷を招いたり、周辺に影響を及ぼしたりする恐れがある。
【０００３】
そこで、地盤中に硬質の柱体を構築して地盤を強化する手段が講じられている。このような柱体の構築工法として本発明者は、外側に搬送スクリュを備えた中空のスパイラルロッドを、該搬送スクリュの搬送方向が該スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入すると同時に水硬性バラ荷を上記搬送スクリュに供給し、該水硬性バラ荷にスパイラルロッドの中空部を介してスパイラルロッド先端より水を供給して硬化させる工法を提案した。
【０００４】
しかしながら、上記工法においては、スパイラルロッド先端に設けた水の供給口がスクリュによって搬送されるバラ荷や周囲の土砂によって目詰まりを生じる恐れがあった。水の供給口が目詰まりを起こした場合、水が周囲のバラ荷に均一に吐出されず、均質な強度を備えた柱体を構築することができない。該目詰まりは工程途中で容易には解消することができず、例えば一時的な高圧で強制的に排水を促すことは可能だが、施工時に瞬時に目詰まりを感知し、水圧を調整することは困難で、且つ、水量が一定にならないため不均質な柱体となるため対応が困難であった。
【０００５】
特許文献１には、掘削翼と撹拌翼を備えた掘削ロッドに固化材液吐出口を設け、該掘削ロッドで切削した土壌に固化材液を供給して撹拌し、地盤中に円柱状のコラムを構築する工法において、上記固化材液吐出口の目詰まり防止を図るべく、該固化材液吐出口に磁力作用で動作する弁体を配置し、固化材液が不要な時は該弁体の磁力作用で該吐出口を閉塞し、固化材液が必要な時には固化材液の吐出圧力によって弁体を移動させて吐出口を開放する構造が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３８９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の掘削ロッドの吐出口も、弁体の下方に土砂またはバラ荷、またはそれらの混合物が詰まった場合には、弁体を下方に移動させて固化材液吐出口を開放することができなくなってしまう。
【０００８】
本発明の課題は、削孔の掘削と同時に供給した水硬性バラ荷に水を供給するための吐出口を有したスパイラルロッドであって、目詰まりによる柱体の構築不良を防止し、強度が均質な柱体を再現性よく、且つ、確実に構築するためのスパイラルロッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外側に搬送スクリュを備え、内部に、後端部から先端部近傍の外側面につながる通水路を備えたスパイラルロッドであって、
上記スパイラルロッドの先端部近傍の外側面における通水路の終端が、
上記外側面の周方向に沿った開口長が１０ｍｍ未満の吐出口を少なくとも２個、螺旋状に配列した吐出口ラインを少なくとも１列有し、
各列の吐出口ラインにおいて、スパイラルロッドの後端から見て周方向に１周分の螺旋の長さに対する、該螺旋上に開口する全吐出口の該螺旋に沿った方向の開口長の和で示される開口率が５０％以下であり、
スパイラルロッドの軸方向の任意の位置において、スパイラルロッドの外側面の周長に対する、該位置に開口する全吐出口の周方向に沿った開口長の和で示される開口率が５０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バラ荷や土砂による吐出口の目詰まりが生じにくく、破線状に吐出口を設けておくことにより、目詰まりする吐出口があっても、他の吐出口から水を吐出することができるため、均一に且つ確実にバラ荷に水を供給することができる。よって、柱体の構築不良を起こす恐れが無く、強度が均質な柱体を所定の位置に確実に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のスパイラルロッドを用いた柱体の構築工法は、基本的に、外側に搬送スクリュを備えた中空のスパイラルロッドを、該搬送スクリュの搬送方向が該スパイラルロッドの圧入方向と一致するように回転させながら地盤中に圧入する工程と、該スパイラルロッドの先端が所定の深さにまで達した後、該スパイラルロッドを圧入時と同じ方向に回転させながら引き上げる引き上げ工程とを有する。また、上記圧入工程においては、水硬性バラ荷を搬送スクリュに供給する。搬送スクリュの搬送方向はスパイラルロッドの圧入方向と一致していることから、該搬送スクリュに供給された水硬性バラ荷はスパイラルロッドの圧入に伴い、スパイラルロッドで掘削された削孔内に充填されてゆく。また、スパイラルロッドで掘削された土砂は、搬送スクリュの搬送方向がスパイラルロッドの圧入方向と一致することから外部に搬送されることなく、スパイラルロッドの圧入に伴って周囲に押しつけられて固められ、密な削孔壁を形成する。即ち、本発明に係る柱体の構築工法においては、柱体を構築する地盤の土砂が外部に排出されないため、該土砂の廃棄操作が不要である。
【００１２】
さらに、本発明に係る柱体の構築工法においては、上記引き上げ工程において、スパイラルロッドの先端部近傍から水を吐出させ、水硬性バラ荷に水を供給する。水硬性バラ荷は供給された水によって硬化する。係る水は連続的に或いは所望のタイミングで水硬性バラ荷に供給される。
【００１３】
本発明は、係る水を均一に水硬性バラ荷に供給するための通水路を内部に備えたスパイラルロッドであり、水を吐出する吐出口が土砂またはバラ荷、またはそれらの混合物によって目詰まりする問題を解決したものである。
【００１４】
本発明のスパイラルロッドは、好ましくは吐出口を破線状に構成するもので、該吐出口がスパイラルロッドの外側面に螺旋状に配列した形態である。
【００１５】
以下、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、柱体を構築するためのスパイラルロッドの一例の先端部近傍の正面図であり、図２はその断面模式図であり、（ａ）は中心軸に沿った鉛直方向断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面模式図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面模式図である。
【００１７】
このスパイラルロッド１は、図１，図２に示すように、本体２の外側に搬送スクリュ３ａ，３ｂを有している。尚、本例においては搬送スクリュ３ａ，３ｂを二重螺旋構造としたが、一重螺旋構造でもかまわない。
【００１８】
このスパイラルロッド１は、図２に示すように、本体２の内部に、後端部から先端部近傍の外側面に向かって延びる通水路５を有し、その終端が、スパイラルロッド１の先端部近傍の外側面において、吐出口４ａを周方向に配列し、吐出口ラインを構成している。
【００１９】
図３−１は、この吐出口４ａの配列例を示す図であり、本体２の吐出口ライン近傍の展開図である。
【００２０】
図１，図２においては、製造の便宜上、吐出口４ａを貫通孔として設けた吐出口リング４を本体２に設けた凹部に嵌め込み、スパイラルロッド１の本体２の後端部から先端部に向かって軸方向に伸びてきた通水路５を、先端部近傍で十字型の平面形状に分岐させ、該十字の先端が上記凹部に到達する箇所においてリング４と本体２との間に間隙を設けることで、複数の吐出口４ａにまんべんなく水が供給されるように形成している。
【００２１】
次に、本発明について説明する。本発明では、上記吐出口４ａの配列を周方向から螺旋状に配列する。
【００２２】
図３−２はこの吐出口４ａの配列例を示す図であり、本体２の吐出口ライン近傍の展開図である。図３−２において、（ａ）は１２個の吐出口４ａが螺旋状に配列した例であり、各吐出口４ａはＥ−Ｅ’ラインで示される螺旋に沿って配列している。吐出口ラインは１列である。（ｂ）はＥ−Ｅ’ラインとＧ−Ｈ−Ｇ’ラインの二重螺旋に沿って、（ａ）と同様の吐出口ラインを２列並べた例である。（ｃ）は吐出口ラインが１列であるが、２個ずつ吐出口が上下方向で同じ位置に並んだ状態で該２個単位でＥ−Ｅ’ラインに沿って配列した例である。本形態において、（ｃ）に示すように、Ｅ−Ｅ’ラインに対する各吐出口４ａの位置関係が同じでない場合であっても、全体としてほぼ螺旋状に配置し、隣り合った吐出口４ａ同士で上下方向の開口領域が部分的に重複する場合には、該Ｅ−Ｅ’ラインに開口する吐出口４ａを全て１列の吐出口ラインに含むものとする。
【００２３】
本形態において、周方向に沿った吐出口４ａの開口長（Ｌ２）は１０ｍｍ未満である。周方向に沿った吐出口４ａの開口長（Ｌ２）を１０ｍｍ未満と小さくすることにより、該吐出口４ａの土砂やバラ荷による目詰まりが防止される。好ましくは５ｍｍ以下であり、加工性を考慮すると２ｍｍ以上である。
スパイラルロッドの軸方向の任意の位置において、スパイラルロッドの外側面の周長（Ｌ１）に対する、該位置に開口する全吐出口の周方向に沿った開口長（Ｌ２）の和で示される開口率が５０％以下である。即ち、図３−２（ａ）においては、Ｆ−Ｆ’ラインにおいて、開口率は（Ｌ２×４／Ｌ１）であり、（ｂ）においては、Ｆ−Ｆ’ラインにおいて、開口率は（Ｌ２×８／Ｌ１）であり、（ｃ）においては、Ｆ−Ｆ’ラインにおいて、開口率は（Ｌ２×４／Ｌ１）である。
【００２４】
本形態においては、スパイラルロッドの軸方向のいずれにＦ−Ｆ’ラインを設定しても、周方向の開口率が５０％以下となるように吐出口４ａを設ける。
【００２５】
また、本形態においては、１列の吐出口ラインにおいて、スパイラルロッドの後端から見て周方向に１周分（＝３６０°）の螺旋の長さに対する、該螺旋上に開口する全吐出口の該螺旋に沿った方向の開口長の和で示される開口率が５０％以下である。即ち、図３−２（ａ）、（ｃ）においては、Ｅ−Ｅ’ラインの長さ（Ｓ１）に対する、Ｅ−Ｅ’ライン上に配列する全吐出口４ａのＥ−Ｅ’ラインに沿った開口長（Ｓ２）の和で示される開口率（＝Ｓ２×１２／Ｓ１）が５０％以下である。また、図３−２（ｂ）においては、（ａ）、（ｃ）と同様に、Ｅ−Ｅ’ラインの長さ（Ｓ１）に対する、Ｅ−Ｅ’ライン上に配列する全吐出口４ａのＥ−Ｅ’ラインに沿った開口長（Ｓ２）の和で示される開口率（＝Ｓ２×１２／Ｓ１）が５０％以下であると同時に、Ｇ−Ｈ−Ｇ’ラインの長さ（Ｓ１）に対する、Ｇ−Ｈ−Ｇ’ライン上に配列する全吐出口４ａのＧ−Ｈ−Ｇ’ラインに沿った開口長（Ｓ２）の和で示される開口率（＝Ｓ２×１２／Ｓ１）が５０％以下である。係る開口率が５０％を超えると、隣接する吐出口間の間隔が狭くなるため、該吐出口ラインにおいて本体２の強度が低くなり、破損しやすくなってしまう。
【００２６】
本形態において、吐出口ラインの螺旋の傾斜角度（図３−２において、Ｆ−Ｆ’ラインに対してＥ−Ｅ’ラインのなす角度）は、特に限定されるものではないが、製造上の容易性を考慮すると、搬送スクリュ３ａ，３ｂの本体２への取り付け位置の螺旋の傾斜角度と一致させておくことが好ましい。
【００２７】
尚、図３−２（ａ）、（ｂ）において、Ｅ−Ｅ’ライン内において、吐出口４ａの開口長や高さ、間隔は全てを同一にする必要はなく、２種類以上の形状、寸法を組み合わせて構成してもかまわない。
【００２８】
また、図３−２（ｂ）において、Ｅ−Ｅ’ラインと、Ｇ−Ｈ−Ｇ’ラインの各列内において、吐出口４ａの開口長や高さ、間隔は全てを同一にする必要はなく、２種類以上の形状、寸法を組み合わせて構成してもかまわない。
【００２９】
さらに、図３−２（ｂ）においては、周方向の吐出口４ａの位置を二重螺旋の上下で一致させているが、互い違いに配置してもよく、また、各吐出口ラインの吐出口４ａの個数や形状、間隔を互いに異ならせてもかまわない。
【００３０】
尚、本例においては、吐出口４ａの形状として矩形のものを例示したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、円形、楕円形などであっても構わない。
【００３１】
本発明のスパイラルロッドを用いた柱体の構築方法において用いられる水硬性バラ荷は、水硬性成分としてのセメント系固化材と、骨材としての砂からなり、一般にこれに水を加えて練ったものがモルタルである。砂は粒径が２０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下のものが用いられる。セメント系固化材は、セメント或いは石灰に必要に応じて硬化促進剤等の添加剤が添加されたものである。セメント系固化材と砂とは重量比で１：２〜１：３の割合で配合される。
【００３２】
以下に本発明のスパイラルロッドを用いた柱体の構築工法を図４を参照しながら説明する。
【００３３】
スパイラルロッド１を囲むようにホッパー１１を配設し、ホッパー１１内に水硬性バラ荷１２を収納しておく。この状態でスパイラルロッド１を、搬送スクリュ３ａ，３ｂの搬送方向が該スパイラルロッド１の圧入方向（矢印Ｂ方向）と一致するように回転させながら（矢印Ａ方向）圧入する〔図４（ａ）〕。即ち、図４において、スパイラルロッド１の後端から見た場合、搬送スクリュ３ａ，３ｂはスパイラルロッド１の後端から先端に向かって時計回りに形成されており、該スパイラルロッド１を図４（ａ）に示すようにスパイラルロッド１の後端から見て反時計回り（矢印Ａ）方向に回転させた場合、搬送スクリュ３ａ，３ｂの搬送方向はスパイラルロッド１の後端から先端に向かう方向となり、スパイラルロッド１の圧入方向（矢印Ｂ方向）と一致する。即ち、通常、圧入を容易にするために搬送スクリュ３ａ，３ｂを利用する場合とは逆方向に回転させることになり、これによりホッパー１１内に収納された水硬性バラ荷１２が搬送スクリュ３ａ，３ｂに供給され、圧入方向、即ちスパイラルロッド１の先端に向かって搬送される。また、搬送スクリュ３ａ，３ｂの搬送方向がスパイラルロッド１の圧入方向と同じであるため、地盤の土砂がホッパー１１内に排出される恐れがない。
【００３４】
スパイラルロッド１の先端が所定の深さまで達した時点で〔図４（ｂ）〕、スパイラルロッド１の圧入で形成された削孔１４内壁とスパイラルロッド１との間隙には水硬性バラ荷１２が充填されている。
【００３５】
次に、スパイラルロッド１を圧入時と同じ方向（矢印Ａ方向）に回転させながら、上方（矢印Ｂ’方向）に引き上げる。即ち、搬送スクリュ３ａ，３ｂの搬送方向はスパイラルロッド１の引き上げ方向（矢印Ｂ’方向）とは逆方向となるため、一旦削孔１４内に供給された水硬性バラ荷１２がスパイラルロッド１の引き上げによって削孔１４外に排出される恐れはない。また、好ましくはスパイラルロッド１を引き上げる際にも、搬送スクリュ３ａ，３ｂに引き続き水硬性バラ荷１２を供給することで、削孔１４内により密に水硬性バラ荷１２を充填することができる。特に、スパイラルロッド１の先端側においては、該先端が引き上げられると同時に水硬性バラ荷１２が供給されるため、水硬性バラ荷１２を密に且つ均一に充填することができる。
【００３６】
また、当該工程において、スパイラルロッド１の本体２に形成した通水路５に水を供給し、先端部近傍の吐出口４ａより水を吐出して水硬性バラ荷１２に水を供給する。尚、供給する水には、硬化促進剤等の添加物を添加してもかまわない。
【００３７】
本発明のスパイラルロッド１は、通水路５の終端である吐出口４ａの土砂やバラ荷による目詰まりが防止されていることから、確実に削孔１４内の水硬性バラ荷１２に水を供給することができる。また、隣接する吐出口間の間隔が狭くなく、該吐出口ラインにおいて本体２の強度が低くなり、破損しやすくなるような恐れもない。
【００３８】
スパイラルロッド１を完全に引き上げた後、水硬性バラ荷１２が供給された水によって硬化し、地盤１３中に強固な柱体１５が構築される〔図４（ｄ）〕。
[参考例]
【００３９】
図１，図２に例示したスパイラルロッドを吐出口４ａの開口長と個数を変えて４種類作製した。本体２の外径は６０ｍｍ、搬送スクリュ３ａ，３ｂはピッチが１００ｍｍ、後端から先端部近傍までの最大径が１２０ｍｍ、先端部で漸減して１００ｍｍ、厚さが６〜９ｍｍ、吐出口ラインは吐出口４ａの下端が本体２の先端部から５００ｍの位置とし、高さを５ｍｍとして、開口長２ｍｍで１２個、５ｍｍで１２個、８ｍｍで８個、１０ｍｍで８個とした。
【００４０】
水硬性バラ荷１２として、普通ポルトランドセメントと砂とを重量比で１：２に混合したものを用い、直径が１３０ｍｍ〜２００ｍｍ（平均１６０ｍｍ）、深さ６ｍの柱体を構築した。水硬性バラ荷１２は深さ１ｍ当たり４０ｋｇ充填し、深さ１ｍ当たり水は３Ｌ〜６Ｌ供給した。本例で用いた砂と、該砂とセメントとの混合物の粒度試験の結果を図５に示す。
【００４１】
その結果、開口長２ｍｍ及び５ｍｍについては流量が一定し、吐出圧力も高くなく、一定で安定していた。開口長８ｍｍについては、流量は２ｍｍ、５ｍｍのものに若干届かず、吐出圧力が高くなったが、実用に耐える柱体を構築できるレベルであった。これらに対して開口長１０ｍｍの場合には、２ｍｍ〜８ｍｍより大幅に吐出圧力が高いにもかかわらず、流量が大幅に低下し、十分な量の水が供給できなかった。スパイラルロッド１を引き上げて吐出口４ａを観察したところ、開口長２ｍｍ及び５ｍｍの吐出口４ａはほとんど目詰まりを起こしていなかったが、８ｍｍはいくつかの吐出口が目詰まりを生じていた。また、開口長１０ｍｍの吐出口は８ｍｍよりもさらに多くの吐出口が目詰まりを生じていた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、土壌の強化等を目的として、スパイラルロッドを地盤中に圧入して削孔を形成すると同時に該削孔内に水硬性バラ荷を供給し、該水硬性バラ荷を水によって硬化して柱体を構築する工法において用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】スパイラルロッドの一例の先端部近傍の正面図である。
【図２】図１のスパイラルロッドの断面模式図である。
【図３−１】図１のスパイラルロッドの吐出口の配列例を示す図である。
【図３−２】本発明の吐出口の配列例を示す図である。
【図４】スパイラルロッドを用いた柱体の構築工法の工程図である。
【図５】水硬性バラ荷の粒度試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ スパイラルロッド
２ 本体
３ａ，３ｂ 搬送スクリュ
４ 吐出口リング
４ａ 吐出口
５ 通水路
１１ ホッパー
１２ 水硬性バラ荷
１３ 地盤
１４ 削孔
１５ 柱体
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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