(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭列上を足場として地盤改良を行う杭上地盤改良システムにおいて、
予め建て込んである杭列上の地盤改良の進行方向における後部に配備された作業機と、前記杭列上の地盤改良の進行方向における前部に配備された杭圧入機と、を備え、
前記作業機は、前記杭列の上部をクランプすることにより杭列上に自立し、クランプする位置を切り換えることにより、杭列に沿って移動可能なベース部と、該ベース部に水平方向旋回可能に設けられた旋回台と、該旋回台に垂直な姿勢で支持されたリーダーと、該リーダーに沿って昇降する昇降体と、該昇降体に設けられた回転装置とを備え、前記昇降体の昇降動作と前記回転装置による回転動作を利用することで地盤改良を行う機能と、前記昇降体の上昇動作を利用して前記杭列の後端の杭を引き抜く機能とを有しており、
前記杭圧入機は、前記杭列の上部をクランプすることにより杭列上に自立し、クランプの位置を切り換えることにより、杭列に沿って移動可能であり、且つ、前記作業機で引き抜いた杭を杭列の前方に圧入する機能を有していることを特徴とする杭上地盤改良システム。
【請求項２】
請求項１に記載の杭上地盤改良システムであって、
前記ベース部に対し前記旋回台が着脱可能に装備されていることを特徴とする杭上地盤改良システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭列に支持を取って自立しながら地盤改良を行う杭上地盤改良システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高架下の狭隘地、堤防などの斜面、あるいは、地盤の不安定な河川隣接地などにおいて地盤改良を行う場合、一般地における施工に比べて大型の施工機械の搬入が困難であるため、多大な仮設設備を設けるか、その他の高価な工法が採用されていた。
【０００３】
そこで、そのような施工域においても、安価に地盤改良を行える工法が開発され、特許文献１に開示されている。図１３、図１４を用いて、その工法について説明する。
【０００４】
この工法は、複数のケーシング（杭）を地中に圧入し、ケーシング列上を自走可能な圧入引抜機で、ケーシング列の前方または側方に新たなケーシングを圧入し、その後、圧入引抜機で後方のケーシングを引き抜きつつ、該ケーシング内にドレーン材を投入してパイルを造成し、次いで、引き抜いたケーシングを、ケーシング列の前方または側方に圧入する、というものである。
【０００５】
具体的には、まず図１３に示すように、ケーシングＣ１〜Ｃ５を地中に圧入して、ケーシング列を作成する。次いで、図１４に示すように、圧入引抜機Ａのマスト２を１８０度反転させ、チャック１により、既に圧入したケーシングＣ１をクランプする。そして、このケーシングＣ１の上端にパイプ３を差し込み、このパイプ３よりケーシングＣ１内にドレーン材１０を投入する。その後、ケーシングＣ１を引き抜けば、地中にパイル１０ａが形成されていく。
【０００６】
コンパクション杭のように、パイル１０ａに圧密が必要な場合は、ケーシングＣ１内に設けられた締め固めジャッキ５で、ドレーン材１０を締め固めて、パイル１０ａを造成しながら、ケーシングＣ１を引き抜いていく。
【０００７】
ケーシングＣ１を引き抜いた後は、チャック１でケーシングＣ１を保持したまま、マスト２とチャック１を再び１８０度反転させ、ケーシングＣ５に隣接した位置に位置決めして、その位置でケーシングＣ１を地盤中に圧入する。そして、このケーシングＣ１を圧入した後に、圧入引抜機Ａを進行方向にケーシング１本分だけ自走移動させる。
【０００８】
以上の操作を繰り返すことにより、無振動、無騒音で地盤にパイル列を構成することができ、地盤を改良することができる。この工法によれば、軟弱地盤などにおいても、機械類を地上で移動する必要がなくなるから、盛土せずに施工が可能となる。従って、仮設工事が不要になり、工期を短縮できる。
【特許文献１】特開平２−２０９５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の工法では、杭用の圧入引抜機Ａを用いて地盤改良を行うので、狭い幅で直線状に地盤改良することはできるものの、広い幅で広範囲に亘る地盤改良を行うことはできなかった。なお、広い幅で広範囲に亘って地盤改良を行おうとすると、ケーシング（杭）が大きくなり、機械も大型化してしまう。また、ケーシング列を変更することは、地盤改良の条件に制約を受けることになった。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮し、施工する条件に応じて杭列を変更することができ、広い幅で広範囲に亘る地盤改良を行うことができる小型で安価な杭上地盤改良システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、杭列上を足場として地盤改良を行う杭上地盤改良システムにおいて、予め建て込んである杭列上の地盤改良の進行方向における後部に配備された作業機と、前記杭列上の地盤改良の進行方向における前部に配備された杭圧入機と、を備え、前記作業機は、前記杭列の上部をクランプすることにより杭列上に自立し、クランプする位置を切り換えることにより、杭列に沿って移動可能なベース部と、該ベース部に水平方向旋回可能に設けられた旋回台と、該旋回台に垂直な姿勢で支持されたリーダーと、該リーダーに沿って昇降する昇降体と、該昇降体に設けられた回転装置とを備え、前記昇降体の昇降動作と前記回転装置による回転動作を利用することで地盤改良を行う機能と、前記昇降体の上昇動作を利用して前記杭列の後端の杭を引き抜く機能とを有しており、前記杭圧入機は、前記杭列の上部をクランプすることにより杭列上に自立し、クランプの位置を切り換えることにより、杭列に沿って移動可能であり、且つ、前記作業機で引き抜いた杭を杭列の前方に圧入する機能を有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の杭上地盤改良システムであって、前記ベース部に対し前記旋回台が着脱可能に装備されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、杭列の後部と前部にそれぞれ自走式の作業機と杭圧入機を配置し、作業機に、旋回台とリーダーを備えた一般的な地盤改良機と同種のものを利用しているので、大きな旋回半径でリーダーの位置を移動することができ、旋回台を回動させてリーダーの位置を変えながら作業を繰り返すことにより、広い幅で広範囲の地盤改良を杭上において行うことができる。また、作業機のベース部の固定位置を小刻みに調整したり旋回台やリーダーの位置を調整したりすることにより、杭ピッチに拘わらず、地盤改良の中心位置のピッチを任意に変えることができるので、地盤改良の品質向上を図ることができる。さらに、杭列を地盤改良を行うための作業機の足場としているため、地盤改良の条件に応じて杭列を簡単に変更することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、旋回台をベース部から切り離せるようにしたので、ベース部だけを専用装備とするだけで、旋回台より上側の装備は、他の機械と共用にすることができる。従って、コストアップを避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は実施形態の杭上地盤改良システムの構成を示す図であって地盤改良時の状態を示す側面図、図２は同実施形態における作業機の側面図、図３は同作業機の構成とその作業領域（地盤改良範囲）を示す平面図、図４は同作業機を移動しながら作業した場合の作業領域の一部を示す平面図、図５は同実施形態の杭上地盤改良システムの構成を示す図であって地盤改良後に後端の杭を引き抜いている状態を示す側面図、図６は同実施形態における作業機のベース部と旋回台との連結部分の構成を示す連結時の平面図、図７は同連結部分の連結解除のための操作をした時の状態を示す平面図、図８は図６の状態のときの一部断面として示す側面図、図９は図７の状態のときの一部断面として示す側面図、図１０は前記作業機における旋回台から上側の部分を取り外してクローラ台車に取り付けた状態を示す側面図である。
【００１９】
図１に示すように、この杭上地盤改良システムは、予め建て込んである杭列１００上の地盤改良の進行方向（図中矢印Ａ方向）における後部に配備された杭上地盤改良装置としての作業機２０と、杭列１００上の地盤改良の進行方向における前部に配備された杭圧入機４０と、作業機２０と杭圧入機４０の間に設けられた杭１０１の受け渡し機としてのクレーン６０とを備えている。
【００２０】
作業機２０は、図２に示すように、ベース部２１と、このベース部２１に水平方向旋回可能に設けられた旋回台２４と、この旋回台２４に垂直な姿勢で支持されたリーダー２５と、このリーダー２５に沿って昇降する昇降体２６と、この昇降体２６に設けられた回転装置（図示略）とを備えている。旋回台２４は、着脱式の連結手段２３を介して、ベース部２１に対し着脱可能に装備されている。
【００２１】
着脱式の連結手段２３は、図６〜図９に示すように、ベース部２１側のフランジ２３Ａと、旋回台２４側のフランジ２３Ｂと、両フランジ２３Ａ、２３Ｂを挟持可能な断面Ｃ字形の連結リング８０とからなり、両フランジ２３Ａ、２３Ｂを合わせて連結リング８０で締め付けることにより、旋回台２４をベース部２１に堅固に連結することができ、連結リング８０の締め付けを解いて両フランジ２３Ａ、２３Ｂを引き離すことにより、旋回台２４をベース部２１から取り外せるようになっている。
【００２２】
また、作業機２０のベース部２１は、杭列１００の上部をクランプすることにより杭列１００上に自立することができ、クランプする位置を切り換えることにより、杭列１００に沿って移動することができるものであり、下部に複数のクランプ２２を備えている。
【００２３】
複数のクランプ２２の切り換えによりベース部２１を移動させる方法は、公知の方法であるが、簡単に述べると、例えば、第１グループのクランプと第２グループのクランプを、それぞれ互いに進行方向にスライド自在且つジャッキアップ自在の第１ベースと第２ベースに設けておき、第１グループのクランプで自立している状態で第２グループのクランプを開放し、第２ベースをジャッキアップしてスライドさせた後、ジャッキダウンさせて次の位置で第２クランプをクランプ状態にする。次に第１グループのクランプを開放させて同じ操作を行う。これにより、１回の移動が完了する。ここでは、杭１０１のピッチよりも小刻み（例えば、１ｃｍレベル）にベース部２１を移動できるようになっている。
【００２４】
この作業機２０は、昇降体２６の昇降動作と回転装置による回転動作を利用することにより、ロッド２７やその先端の羽根２８を回しながら地盤改良を行うことができるものである。また、図５に示すように、昇降体２６の上昇動作を利用することにより、係合手段２９を介して杭列１００の後端の杭１０１を引き抜くことができるようになっている。
【００２５】
リーダー２５は、旋回台２４の先端に支持されているので、大きな半径で旋回することができ、図３に示すように、旋回台２４を徐々に回動させて、リーダー２５に支持された昇降体２６の動作位置を変えることにより、大きな半径で地盤改良域ＷＲを連続させることができる。
【００２６】
従って、図４に示すように、作業機２０の移動によって地盤改良域ＷＲを連続させることにより、広い幅で広範囲の地盤改良を行うことができる。
【００２７】
杭圧入機４０は、杭列１００の上部をクランプすることにより杭列上に自立し、クランプの位置を切り換えることにより杭列１００に沿って移動可能なものであり、複数のクランプ４２を備えたベース部４１と、作業機２０で引き抜いた杭１０１を杭列１００の前方に圧入するためのマスト４５を備えている。この杭圧入機４０の移動の仕方は、作業機２０と同様である。
【００２８】
また、クレーン６０は、作業機２０で引き抜いた杭１０１を杭圧入機４０へ引き渡すためのもので、杭列１００の上部をクランプすることにより杭列上に自立することができ、クランプの位置を切り換えることにより杭列１００に沿って移動できるようになっている。従って、作業機２０と同様に、複数のクランプ６２を備えたベース部６１を有する他に、クレーンとしての通常の装備である旋回台６４や、旋回台６４に傾動・伸縮自在に支持されたブーム６５などを有している。
【００２９】
地盤改良作業を行う場合は、予め何本かの杭１０１を圧入して杭列１００を構成し、その上に作業機２０、杭圧入機４０、クレーン６０を搭載し、図１に示すように、列の後方で作業機２０により地盤改良を行ったら、図５に示すように、列の後端の杭１０１を抜き取る。抜き取った杭１０１はクレーン６０で杭圧入機４０に受け渡し、その杭１０１を杭圧入機４０により列の前方に圧入する。これにより新たな足場ができる。そして、以上の操作を繰り返すことにより、一定数の杭１０１を用いて地盤改良を行うことができる。
【００３０】
この場合の杭１０１としては、一般的には鋼矢板を用いることができるが、それ以外の杭を使用してもよい。
【００３１】
以上のように、上記構成の杭上地盤改良システムによれば、杭列１００の後部と前部にそれぞれ自走式の作業機２０と杭圧入機４０を配置し、作業機２０に、旋回台２４とリーダー２５を備えた一般的な地盤改良機と同種のものを利用しているので、大きな旋回半径でリーダー２５の位置を移動することができ、その結果、広い幅で広範囲の地盤改良を杭列１０上において行うことができる。また、作業機２０のベース部２１の固定位置を小刻みに調整したり、旋回台２４やリーダー２５の位置を調整したりすることにより、杭１０１のピッチに拘わらず、地盤改良の中心位置のピッチを変えることができるので、地盤改良の品質向上を図ることができる。
【００３２】
また、旋回台２４をベース部２１から切り離せるようにしているので、ベース部２１だけを専用装備とするだけで、旋回台２４より上側の装備は、他の機械と共用にすることができる。例えば、図１０に示すように、クローラ台車２００に取り付ければ、他の現場での地盤改良作業にも供することができる。
【００３３】
また、杭列１００の後部の作業機２０と前部の杭圧入機４０の間に、引き抜いた杭１０１を杭圧入機４０へ引き渡すためのクレーン（受け渡し機）６０を設けているので、作業機２０の旋回台２４の旋回だけで杭１０１を受け渡せない場合でも、引き抜いた杭１０１を確実に杭圧入機４０へ受け渡すことができる。従って、杭列１００の長さが長くても円滑な作業を行うことができる。
【００３４】
さらに、杭列１００の長さが短い場合は、作業機２０のリーダー２５を利用して杭列１００に使用される杭１０１を簡単に引き抜くことができ、作業機２０の旋回台２４の反転により、引き抜いた杭１０１を杭圧入機４０に受け渡すことも可能であり、その場合は、クレーン６０を省略することができる。
【００３５】
さらに、作業機２０と杭圧入機４０を配置し作業するに足りる断面強度と杭長を有する杭列１００を用いることにより、足場（仮設）となる杭材を必要最小限の構成にとどめることができる。その結果、コストを削減することができる。また、従来の鋼管材から成るケーシング等に比べて、小さい杭材を使用できるので、コンパクトな杭圧入機４０を使用することができ、その分コストを削減することができる。
【００３６】
さらに、地盤改良を行う深さよりも杭列１００の杭長を短くすることにより、従来のように、ケーシングを地盤改良に使用しなくても済み、システムを設置し作業するに足りる杭長に設定することができ、その分コストを削減することができる。
【００３７】
さらに、杭列１００に使用される杭１０１としてＵ型鋼矢板を用いることにより、従来のケーシング等に比べて安価となり、その分コストを削減することができる。
【００３８】
なお、杭上地盤改良システムによる杭列１００上の地盤改良の進行方向は、図２に示すＡ方向に限らず、図１１で矢印で示すＢ方向（図２の進行方向Ａとは逆の方向）に作業機２０を移動させて地盤改良しても良い。さらに、図１２に示すように、作業機２０を前後方向に移動及び旋回動させながら地盤改良を進行方向Ａ或いはＢに対して垂直方向に行っても良い。この場合に、杭１０１は地盤改良の領域中に埋設したまま残しておいても良い。さらに、作業機２０に砂等を供給して砂杭等による地盤改良に前記実施形態を適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明は、実施形態の杭上地盤改良システムの構成を示す図であって地盤改良時の状態を示す側面図である。
【図２】同実施形態における作業機の側面図である。
【図３】同作業機の構成とその作業領域（地盤改良範囲）を示す平面図である。
【図４】同作業機を移動しながら作業した場合の作業領域の一部を示す平面図である。
【図５】同実施形態の杭上地盤改良システムの構成を示す図であって地盤改良後に後端の杭を引き抜いている状態を示す側面図である。
【図６】同実施形態における作業機のベース部と旋回台との連結部分の構成を示す連結時の平面図である。
【図７】同連結部分の連結解除のための操作をした時の状態を示す平面図である。
【図８】図６の状態のときの一部断面として示す側面図である。
【図９】図７の状態のときの一部断面として示す側面図である。
【図１０】前記作業機における旋回台から上側の部分を取り外してクローラ台車に取り付けた状態を示す側面図である。
【図１１】図２の進行方向とは逆方向に地盤改良をする場合の作業機の側面図である。
【図１２】上記作業機を前後方向に移動及び旋回動させながら地盤改良を進行方向に対して垂直方向に行う場合の作業領域の一部を示す平面図である。
【図１３】従来の工法の説明用の断面図である。
【図１４】同工法における別の作業中の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００  杭列
１０１  杭
２０  作業機（杭上地盤改良装置）
２１  ベース部
２２  クランプ
２３  連結手段
２４  旋回台
２５  リーダー
２６  昇降体
４０  杭圧入機
６０  クレーン（受け渡し機）
【図１】
0004955478.tif 000002
【図２】
0004955478.tif 000003
【図３】
0004955478.tif 000004
【図４】
0004955478.tif 000005
【図５】
0004955478.tif 000006
【図６】
0004955478.tif 000007
【図７】
0004955478.tif 000008
【図８】
0004955478.tif 000009
【図９】
0004955478.tif 000010
【図１０】
0004955478.tif 000011
【図１１】
0004955478.tif 000012
【図１２】
0004955478.tif 000013
【図１３】
0004955478.tif 000014
【図１４】
0004955478.tif 000015