(57)【要約】【課題】凝固材を設計量の１００％、地中に残すことができる装置と方法を提供する。【解決手段】凝固材注入路を備えたオーガー軸１と、オーガー軸１に取り付けた螺旋翼１２と、地表部においてオーガー軸１を取り囲む反力盤２と、地表部よりも上部においてオーガー軸１を把持するチャック３と、反力盤２とチャック３との間に介在させたジャッキ４とによって構成する。【選択図】        図１
2009007808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝固材注入路と、螺旋翼とを備えたオーガー軸に取り付けるための装置であって、
地表部においてオーガー軸を取り囲む反力盤と、
地表部よりも上部においてオーガー軸を把持するチャックと、
反力盤とチャックとの間に介在させたジャッキとによって構成した、
ソイルセメント柱の構築装置。  
【請求項２】
オーガー軸の回転で螺旋翼とオーガー軸を地中に侵入させ、
その後、オーガー軸を回転させずに一定の距離引き上げ、
引き上げ後の螺旋翼の下の空洞内に、
オーガー軸を通して凝固材を注入して行う、
ソイルセメント柱の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソイルセメント柱を構築する装置と、その構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図６に示すように、オーガー掘削機ｂに取り付けたリーダーｃに沿って上下動するオーガー軸ａの回転で螺旋翼、オーガー軸ａを地中に侵入させ、その後、オーガー軸ａを回転させて一定の距離引き上げつつ、セメントミルクなどの凝固材を地盤内に圧入してソイルセメント柱を構築する方法が知られている。
【特許文献１】特開平７−１３８９３７号公報。
【特許文献２】特開平１１−１３１４６９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来のソイルセメント柱の構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞  ソイルセメント柱は、オーガー軸ａの先端から凝固材を加圧して吐出し、土と攪拌して地中に形成される。その際に凝固材は加圧状態にあるから、この凝固材がオーガー軸ａに沿って地上まで上昇し、地上に吹き出してしまう現象を避けられなかった。
＜２＞  こうして地上に吹き出した凝固材の混じった残土は図６に示すように地表面に残土の山ｄとなって盛り上がる。この残土の山ｄは改良に使われずに無駄になるだけでなく、ダンプトラック数台分の廃棄物となり、積み込みの手数と投棄のための費用が発生するという不経済なものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような課題を解決するために、本発明のソイルセメント柱の構築装置は、凝固材注入路を備えたオーガー軸と、オーガー軸に取り付けた螺旋翼と、地表部においてオーガー軸を取り囲む反力盤と、地表部よりも上部においてオーガー軸を把持するチャックと、反力盤とチャックとの間に介在させたジャッキとによって構成したことを特徴としたものである。
また、ソイルセメント柱の構築方法は、オーガー軸の回転で螺旋翼とオーガー軸を地中に侵入させ、その後、オーガー軸を回転させずに一定の距離引き上げ、引き上げ後の螺旋翼の下の空洞内に、オーガー軸を通して凝固材を注入して行うことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のソイルセメント柱の構築装置と構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞  凝固材は、攪拌翼を引き上げた跡のわずかな空洞の内部に吐出させることができるので、吐出に圧力をかける必要がない。
＜２＞  このように凝固材は高い圧力で加圧されていないから、オーガー軸を伝わって地上へ吐出してしまうことがなく、設計量通りの全量の凝固材を地中に注入することができる。
＜３＞  また地表面において、オーガー軸の地上部の周囲は反力盤によって加圧されるから、攪拌翼を引き上げても地表の土が盛り上がることはなく、反対に反力盤の形状と同一の押し穴が形成される場合もある。
＜４＞  このように凝固材は地表へ溢れないから、凝固材を１００％活用でき産業廃棄物も発生せず、土の体積に対する凝固材の比率が高くなり、強固なソイルセメント柱を構築することができる。
＜５＞  凝固材は地表へ溢れず地表に凝固材混じりの残土の山が形成されることがないから、その積み込み、搬出の手間が不要であり、廃棄物を廃棄する費用も発生せず、経済的な施工が可能である。
＜６＞  凝固材が地表へ上昇してこないから、地表面が泥水で汚れることがなく、整然とした、良好な環境の現場を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００７】
＜１＞全体の構成。
本発明の装置は、オーガーと反力盤２とチャック３によって構成する。
【０００８】
＜２＞オーガー。
オーガーはオーガー軸１と、オーガー軸１に回転を与えるモーター１１と、オーガー軸１に取り付けた螺旋翼１２と、螺旋翼１２よりも先端寄りに取り付けた攪拌翼１４と、オーガー軸１の内部に配置した凝固材注入路より構成する。
オーガー軸１は公知のアースオーガー掘削機のリーダーに平行に取り付けてある。
ソイルセメント柱を地中に構築する場合には、モーター１１の回転によってオーガー軸１を回転し、先端側の攪拌翼１４、およびその上部に位置する螺旋翼１２の回転によってオーガー軸１を地中に侵入させる構造である。
一定の深さまで侵入させたら、オーガー軸１の先端付近からセメントミルクなどの凝固材を注入路を介して地中に吐出する。
【０００９】
＜３＞反力盤２。
オーガー軸１を地中に侵入させた場合にその上部は地上に露出している。
このオーガー軸１の地上露出部の基端の周囲に反力盤２を位置させる。
反力盤２は、円形、矩形などの盤体で地表面に設置してあり、後述するジャッキ４の伸張時の反力を地表面に伝達する機能を果たす。
反力盤２の中央には、オーガー軸１の外径よりわずかに大きい内径の挿入孔を開口してある。
この挿入孔にオーガー軸１を貫通してオーガー軸１が自由に回転できるよう構成する。
【００１０】
＜４＞チャック３。
反力盤２よりも上の位置にチャック３を位置させる。
このチャック３は、例えば円筒を複数に分割した円弧部材で構成する。
これらの円弧部材を、油圧などで内径を収縮させることによって、オーガー軸１を周囲から締め付けて、オーガー軸１を強固に把持できる構造である。
このチャック３は、オーガー軸１の回転時には開放しておき、オーガー軸１の自由な回転を許容する。
オーガー軸１を引き上げる時には、チャック３の内径を縮小してオーガー軸１を強固に把持することができる。
チャック３は、クサビを周囲から押し込んでオーガー軸１を周囲から把持するなど、公知の構造のものを採用することができる。
【００１１】
＜５＞ジャッキ４。
上記したチャック３と反力盤２の間にジャッキ４を介在させる。
反力盤２は地表面に、チャック３はその上に存在するから、ジャッキ４は鉛直方向に配置したものとなる。
このジャッキ４を伸張すると、ジャッキ４の伸張力は反力盤２を介して地表面に反力を取ってチャック３の位置を上昇させ、チャック３が把持しているオーガー軸１を引き上げることになる。
【００１２】
＜６＞螺旋筒。
オーガーとしては、オーガー軸１の周囲に螺旋翼１２を溶接固定した、公知のオーガーを使用することができる。
図４では他の実施例として、オーガー軸１の周囲に螺旋筒５を嵌合して、オーガー軸１に螺旋翼１２を間接的に取り付けた場合について説明する。
螺旋筒５は、オーガー軸１の回転を伝達することも、伝達しないことも可能な筒体として構成する。
そのためにオーガー軸１の表面から短いピン５２を突設し、螺旋筒５にはＬ字状、Ｔ字状の係合溝５１を形成する。
この係合溝５１は、螺旋筒５に中心軸方向と円周方向にＬ字、あるいはＴ字状に切り込んだ溝である。
この円周方向の係合溝５１の内部にオーガー軸１から突設させたピン５２を位置させる。
その状態でオーガー軸１を回転すると、ピン５２は係合溝５１の端部に当接するから、オーガー軸１の回転はピン５２を介して螺旋筒５に伝達する。
しかし螺旋筒５を地上に引き上げた状態で、螺旋筒５だけを上方へスライドさせれば、ピン５２は係合溝５１から離れてしまう。
するとオーガー軸１を回転してもその回転は螺旋筒５には伝達しない。
本発明は、上記のように螺旋筒５を使用する場合も、あるいはオーガー軸１に螺旋翼１２を溶接した場合も採用が可能であるから、「オーガー軸１に取り付けた螺旋翼１２」とは、螺旋筒５を介在させてオーガー軸１に間接的に取り付けた螺旋翼１２も、あるいはオーガー軸１に直接取り付けた螺旋翼１２も含む意味である。
【００１３】
＜７＞施工方法。
次に上記で説明した装置を用いてソイルセメント柱を形成する方法について説明する。
【００１４】
＜８＞オーガー軸１の侵入。
オーガー軸１をモーター１１で回転させ、オーガー軸１の回転で螺旋筒５を介して、あるいは直接に螺旋翼１２回転させて地中に侵入させる。
この際にはオーガー軸１の上部に位置するチャック３は開放しており、オーガー軸１の回転は自由である。
また反力盤２の挿入孔の内径は、オーガー軸１の外径よりもわずかに大きいから、反力盤２の存在はオーガー軸１の回転の障害にはならない。
【００１５】
＜９＞オーガー軸の無回転引き上げ。（図３）
オーガー軸１の地中への侵入が所定深さまで達したら、オーガー軸１の回転を止める。
そしてオーガー軸１の上部のチャック３を作動させて、円筒を複数に分割したチャック３の内径を収縮させることによってオーガー軸１を周囲から強固に把持させる。
その状態でジャッキ４を伸張する。
すると、ジャッキ４の反力は地表面に伝わり、チャック３を介してオーガー軸１は一定の距離だけ上昇する。
このオーガー軸１の引き上げの工程を次の引き上げ工程と区別して「無回転引き上げ」と称する。
オーガー軸１の無回転引き上げによって、螺旋翼１２の上部の土は圧密し、周囲に押し出される。
この場合の引き上げ代は、例えば１０ｃｍだけ引き上げる。
螺旋翼１２の上部の土が螺旋翼１２の周囲に押し出され、螺旋翼１２の下には土砂は存在しなくなるから、螺旋翼１２の下にはわずかでも空洞ｐが生じる。
【００１６】
＜１０＞凝固材の吐出。
螺旋翼１２の引き上げと同時か、その直後にオーガー軸１から螺旋翼１２の下部に向けて凝固材を吐出する。
螺旋翼１２の引き上げによって、螺旋翼１２の下部には空洞ｐが発生しており、凝固剤はその空洞ｐ内に連続して吐出される。
このように凝固材は空洞ｐ内に吐出するので、吐出のために高い圧力は必要がなく、空洞ｐの周囲の壁に圧力をかけることなく、１００％凝固材で構成した凝固材層が形成される。
凝固材の吐出に高い圧力が使用されていないから、凝固材がオーガー軸１に沿って上昇したり、空洞ｐ周囲の壁の内部に浸入することがない。
この凝固材層の高さは、後に混合する高さの数分の１で足り、例えば１／４程度である。
このように本発明の装置、方法ではまず土を側壁の外に押し出して空洞ｐを形成し、その空洞ｐの容積に応じた量の凝固材を空洞の内部注入にするので、凝固材も土も、地表面に押し上げないことが特徴である。
【００１７】
＜１１＞回転引き上げ。
その後、オーガー軸１を侵入方向とは逆回転させつつ引き上げる。
螺旋翼１２は逆回転して土を抑える方向に作用して回転しつつ上昇する。
この引き上げを「回転引き上げ」と称する。
回転引き上げの引き上げ代は、無回転引き上げ代の数倍をとり、例えば３０ｃｍだけ引き上げる。
この回転引き上げの段階では、凝固材は吐出させないので、土だけの層が形成される。
【００１８】
＜１２＞交互層の形成。（図５）
以上の工程の結果、無回転引き上げ工程で形成した１００％凝固材だけの層Ｒと、回転引き上げ工程で形成した凝固材の存在しない土の層ｓとが形成される。
以上のような短距離の無回転引き上げと、その数倍の距離の回転引き上げのステップを繰り返して交互の層を形成して地表近くに至る。
たとえば凝固材だけの層Ｒが厚さ１０ｃｍで、土の層Ｓが厚さ３０ｃｍとして地中に形成される。
地表面の近くの浅い位置で螺旋翼１２の引き上げを行って、その上部の土を押し上げても、オーガー軸１の周囲の地盤は反力盤２によって押さえら、引き上げの反力が反力盤２を介して地表を押さえつけている。
したがって、無回転引き上げによる土砂は、横方向に押し出されて圧密されるしかなく、地盤が盛り上がることはない。
こうして地表面に至ると、地中には設計通りの全量の凝固材を、サンドイッチ状に位置させて充填させることができる。
本発明のように、設計通りに全量の凝固材を完全に地中に充填できる工法は従来存在しなかった。
それができる理由は、前記したように凝固材は螺旋翼１２の下の空洞ｐ部に吐出させればよいから特別な圧力が加わえる必要がなく、したがって従来のように凝固材がオーガー軸１を伝わって地表面にあふれ出したり、弱い地層を伝わって予定外の方向へ侵入したり、図６に示すような凝固材の混合した残土の山が盛り上がるというような、不確定な現象が生じないからである。
特にオーガー軸１周辺の地表へ盛り上がった土砂の廃棄量の多さが大きな問題となっている現在、そのような現象が生じない本発明の経済的な効果は大きい。
【００１９】
＜１３＞全長の混合。
地表面に至ったら、サンドイッチ状態の層を上から下まで数回にわたって混合する。
螺旋筒５を使用した場合には螺旋筒５の係合溝５１とピン５２との係合を解除する。
すると螺旋筒５とオーガー軸１の係合が解除される。
そのような、螺旋筒５を地上に引き上げた状態で、オーガー軸１を回転させて再度地中に侵入させると、オーガー軸１の回転力は螺旋筒５に伝わらないから、螺旋筒５は地中に侵入することはできず、地表に残ったまま空回りすることになる。
螺旋筒５を侵入させなくとも、オーガー軸１の先端には棒状に周囲に突設させた攪拌翼１４が突出しているから、地中への再度の侵入によって、１００％凝固材の層と、土だけの層とが攪拌翼１４によって攪拌される。
螺旋筒５を使用しない場合には、オーガー軸１に溶接してある螺旋翼１２と攪拌翼１４によって攪拌することになる。
最深部までオーガー軸１が到達したら、回転させつつ引き上げる。
この作業を数回繰り返す。
その結果、凝固材が均一に分散したソイルセメント柱を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のソイルセメント柱の構築装置の実施例の説明図。
【図２】装置の要部の説明図。
【図３】オーガー軸を引き上げて螺旋翼の下部に空洞が生じた状態の説明図。
【図４】螺旋筒の実施例の説明図。
【図５】空洞に１００％凝固材が充填された層と土の層とが交互に蓄積した状態の説明図。
【図６】従来のソイルセメント柱の構築状態の説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１：オーガー軸
１２：螺旋翼
１４：攪拌翼
２：反力盤
３：チャック
４：ジャッキ
５：螺旋筒
ｐ：螺旋翼の下部に発生した空洞
【図１】
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【図２】
2009007808.tif 000004
【図３】
2009007808.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月29日(2007.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009007808.tif 000011
【図４】
2009007808.tif 000012
【図５】
2009007808.tif 000013
【図６】
2009007808.tif 000014