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技術 締固め地盤改良杭の造成装置

出願人 あおみ建設株式会社
発明者 高橋強大古利勝己
出願日 2016年4月1日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2016-074533
公開日 2017年10月12日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2017-186752
状態 特許登録済
技術分野 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化
主要キーワード 雄ソケット バックスティ 概略楕円形状 パイプ穴 振れ止 空気抜き溝 各突出部材 昇降バケット
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月12日)のものです。
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図面 (13)

課題

掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

解決手段

内部に中詰め材51を収納した中空筒状のケーシングパイプ18の先端部に掘削ヘッド22を取り付け、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド22とを一体に回転させて軟弱地盤100の所定深度まで貫入させ、軟弱地盤100に掘削孔52を開削するとともに、開削後、ケーシングパイプ18内から中詰め材51を掘削孔52内に排出しながらケーシングパイプ18と掘削ヘッド22の引き抜き及び貫入を繰り返して、掘削孔52に所定径に拡径された締固め地盤改良杭101を造成する装置であって、ケーシングパイプ18の水平断面形状を概略楕円形等の非円形に形成した。

概要

背景

軟弱地盤液状化する砂質地盤改良強化する手段として、従来の振動式工法(動的締固め砂杭工法)を改良し、市街地でも施工可能とした無振動騒音式のサイドコンパクションパイル工法(静的締固め砂杭工法)が知られている(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1で知られる、従来のサイドコンパクションパイル工法を使用した締固め地盤改良杭造成装置は、次の(1)〜(5)の順に作業を行うことにより地盤改良杭を造成している。

(1)まず、中空管状に形成されたケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、掘削ヘッドとケーシングパイプを一体に正回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、その軟弱地盤に掘削孔開削する。
(2)また、軟弱地盤に貫入する過程において、掘削ヘッドで掘削された掘削土を、掘削ヘッドの外側に移動させるとともに、掘削ヘッドの周面により圧縮して掘削孔壁押し付ける。
(3)ケーシングパイプが掘削ヘッドと共に所定の深度まで貫入されたら、掘削ヘッドとケーシングパイプを逆回転させながら所定の高さまで引き抜く。このとき、ケーシングパイプ内の砂等の中詰め材はケーシングパイプ内の内圧により掘削孔内に排出される。
(4)これと同時に、ケーシングパイプ内から掘削孔内に投入された砂等の、中詰め材に混ざって進入した空気は、ケーシングパイプと掘削ヘッドの回転中に、ケーシングパイプと掘削孔壁との間の掘削土内を通って軟弱地盤表面から大気中に排出される。
(5)また、引き抜き後は、ケーシングパイプと掘削ヘッドを逆回転させながら所定の高さまで貫入させ、(3)で掘削孔内に排出された中詰め材等に圧力を加え、その掘削孔を所定径に拡径して締め固める。そして、この該ケーシングパイプの貫入と引き抜きを交互に繰り返して、掘削孔内に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成するようになっている。

概要

掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。内部に中詰め材51を収納した中空筒状のケーシングパイプ18の先端部に掘削ヘッド22を取り付け、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド22とを一体に回転させて軟弱地盤100の所定深度まで貫入させ、軟弱地盤100に掘削孔52を開削するとともに、開削後、ケーシングパイプ18内から中詰め材51を掘削孔52内に排出しながらケーシングパイプ18と掘削ヘッド22の引き抜き及び貫入を繰り返して、掘削孔52に所定径に拡径された締固め地盤改良杭101を造成する装置であって、ケーシングパイプ18の水平断面形状を概略楕円形等の非円形に形成した。

目的

そこで、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内部に中詰め材収納した中空筒状のケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、前記ケーシングパイプと前記掘削ヘッドとを一体に回転させて軟弱地盤所定深度まで貫入させ、前記軟弱地盤に掘削孔開削するとともに、開削後、前記ケーシングパイプ内から前記中詰め材を前記掘削孔内に排出しながら該ケーシングパイプと掘削ヘッドの引き抜き及び貫入を繰り返して、前記掘削孔に所定径に拡径された締固め地盤改良杭造成する装置であって、前記ケーシングパイプの水平断面形状を非円形に形成してなる、ことを特徴とする締固め地盤改良杭の造成装置。

請求項2

前記ケーシングパイプは、該ケーシングパイプの外周面上に突出部材一体化し、回転可能に設けてなる、ことを特徴とする請求項1に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。

請求項3

前記突出部材は、少なくとも1つ以上設けられている、ことを特徴とする請求項2に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。

請求項4

前記ケーシングパイプは、複数本のケーシングパイプを順に継ぎ足して一本のパイプとしてなり、各ケーシングパイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用フランジを有しているとともに、連結し合う一方のケーシングパイプのフランジにはパイプ穴と同心上に形成された平面視多角形をした凹部を設け、他方のケーシングパイプのフランジには前記パイプ穴と同心上に配置され、かつ前記一方のケーシングパイプ側の前記凹部に対応して平面視多角形をした凸部を設けてなる、ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。

請求項5

前記ケーシングパイプ内には、前記掘削ヘッドの周辺に開口するノズルを設けた補助パイプが設けられ、前記補助パイプは前記複数のケーシングパイプの継ぎ足しと同時に順次継ぎ足され、各補助パイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用のソケットを有しているとともに、連結し合う一方の補助パイプのソケットには凹部を設け、他方の補助パイプのソケットには前記一方の補助パイプ側のソケットの前記凹部に対応して凸部を設けてなる、ことを特徴とする請求項4に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。

請求項6

前記補助パイプは、高圧エアを通すパイプであり、同一ケーシングパイプ内に各々2本ずつ設けられてなる、ことを特徴とする請求項5に記載の締固め地盤改良杭の造成装置。

技術分野

0001

本発明は締固め地盤改良杭造成装置に関するものであり、特に、軟弱地盤等を強固な締め固め砂杭を造成するための締固め地盤改良杭の造成装置に関するものである。

背景技術

0002

軟弱地盤や液状化する砂質地盤改良強化する手段として、従来の振動式工法(動的締固め砂杭工法)を改良し、市街地でも施工可能とした無振動騒音式のサイドコンパクションパイル工法(静的締固め砂杭工法)が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

特許文献1で知られる、従来のサイドコンパクションパイル工法を使用した締固め地盤改良杭の造成装置は、次の(1)〜(5)の順に作業を行うことにより地盤改良杭を造成している。

0004

(1)まず、中空管状に形成されたケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、掘削ヘッドとケーシングパイプを一体に正回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、その軟弱地盤に掘削孔開削する。
(2)また、軟弱地盤に貫入する過程において、掘削ヘッドで掘削された掘削土を、掘削ヘッドの外側に移動させるとともに、掘削ヘッドの周面により圧縮して掘削孔壁押し付ける。
(3)ケーシングパイプが掘削ヘッドと共に所定の深度まで貫入されたら、掘削ヘッドとケーシングパイプを逆回転させながら所定の高さまで引き抜く。このとき、ケーシングパイプ内の砂等の中詰め材はケーシングパイプ内の内圧により掘削孔内に排出される。
(4)これと同時に、ケーシングパイプ内から掘削孔内に投入された砂等の、中詰め材に混ざって進入した空気は、ケーシングパイプと掘削ヘッドの回転中に、ケーシングパイプと掘削孔壁との間の掘削土内を通って軟弱地盤表面から大気中に排出される。
(5)また、引き抜き後は、ケーシングパイプと掘削ヘッドを逆回転させながら所定の高さまで貫入させ、(3)で掘削孔内に排出された中詰め材等に圧力を加え、その掘削孔を所定径に拡径して締め固める。そして、この該ケーシングパイプの貫入と引き抜きを交互に繰り返して、掘削孔内に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成するようになっている。

先行技術

0005

特許第3650958号公報。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1で知られる従来の締固め地盤改良杭の造成装置は、ケーシングパイプの水平断面形状が真円形となっている。そのため、ケーシングパイプと掘削ヘッドの回転中に、掘削土がケーシングパイプと掘削孔壁との間の隙間に入って、その隙間を塞ぐと、掘削孔内の空気が掘削土内を通って地盤表面まで逃げづらい。このため、掘削孔内への中詰め材(例えば砂等)の所定量の排出がスムーズに行えず、所定径に拡径された締固め地盤改良杭の造成を難しくしている問題点等があった。

0007

そこで、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的と
する。

課題を解決するための手段

0008

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1に記載の発明は、内部に中詰め材を投入した中空筒状のケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、前記ケーシングパイプと前記掘削ヘッドとを一体に回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、前記軟弱地盤に掘削孔を開削するとともに、開削後、前記ケーシングパイプ内から前記中詰め材を前記掘削孔内に排出しながら該ケーシングパイプと掘削ヘッドの引き抜き及び貫入を繰り返して、前記掘削孔に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成する装置であって、前記ケーシングパイプの水平断面形状を非円形に形成してなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

0009

この構成によれば、掘削ヘッドとケーシングパイプが一体に回転するとき、ケーシングパイプの水平断面形状が楕円等の非円形であるのに対して、掘削ヘッドにより掘削される掘削孔の水平断面形状は真円形となる。したがって、掘削ヘッドとケーシングパイプが一体に回転するとき、ケーシングパイプの断面形状と掘削孔の断面形状とが完全に一致することはなく、両者の間には常に隙間を有した掘削土で占有された空気抜きのし易い隙間が作られた状態になり、その隙間を空気抜きの隙間として使用することができる。すなわち、その空気抜きの隙間は、ケーシングパイプ内に内圧をかけ、中詰め材を排出した後の空気等を逃がす隙間として使用することができる。そして、中詰め材等を排出するのに使用した空気等を掘削孔内より順に抜きながら、更に掘削孔内へ中詰め材等をスムーズに排出して締め固めることができる。

0010

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記ケーシングパイプは、該ケーシングパイプの外周面上に突出部材一体化し、回転可能に設けてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

0011

この構成によれば、ケーシングパイプの水平断面形状における非円形は、ケーシングパイプの外周面上に一体回転可能に取り付けた突出部材と一体に形成される。したがって、ケーシングパイプ自体を、水平断面形状が楕円形等をした非円形のパイプとして形成しなくてもよい。これにより、ケーシングパイプの成形が容易になり、コスト低減に寄与する。

0012

請求項3記載の発明は、請求項2に記載の構成において、前記突出部材は、少なくとも1つ以上設けられている、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

0013

この構成によれば、ケーシングパイプの外周面上に少なくとも一つ以上設けられた突出部材により、水平断面形状が非円形をしたケーシングパイプを容易に形成することができ、コスト低減に寄与する。

0014

請求項4記載の発明は、請求項1、2又は3に記載の構成において、前記ケーシングパイプは、複数本のケーシングパイプを順に継ぎ足して一本のパイプとしてなり、各ケーシングパイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用フランジを有しているとともに、連結し合う一方のケーシングパイプのフランジにはパイプ穴と同心上に形成された平面視多角形をした凹部を設け、他方のケーシングパイプのフランジには前記パイプ穴と同心上に配置され、かつ前記一方のケーシングパイプ側の前記凹部に対応して平面視多角形をした凸部を設けてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

0015

この構成によれば、複数本のケーシングパイプを継ぎ足して一本のパイプに形成するので、パイプの取り扱いが容易になる。また同時に、複数本のケーシングパイプを継ぎ足す
際、連結し合う一方のケーシングパイプにおけるフランジの凹部に他方のケーシングパイプにおけるフランジの凸部を差し込んで連結することができる。これは、特に破損しやすい下端部の交換作業を容易にする。しかも、互いに差し込み連結された凹部と凸部は共に平面視多角形に形成されており、そしてフランジの部分ではそれが噛み合わされた状態で連結しているので、より強固な固定が可能になり、回転伝達力も増す。

0016

請求項5記載の発明は、請求項4に記載の構成において、前記ケーシングパイプ内には、前記掘削ヘッドの周辺に開口するノズルを設けた補助パイプが設けられ、前記補助パイプは前記複数のケーシングパイプの継ぎ足しと同時に順次継ぎ足され、各補助パイプの連結部にはそれぞれ継ぎ足し用のソケットを有しているとともに、連結し合う一方の補助パイプのソケットには凹部を設け、他方の補助パイプのソケットには前記一方の補助パイプ側のソケットの前記凹部に対応して凸部を設けてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

0017

この構成によれば、複数本のケーシングパイプを継ぎ足して一本のパイプに形成する際、ケーシングパイプ内に設けられる補助パイプも、その連結し合う一方の補助パイプにおけるソケットの凹部に他方の補助パイプにおけるソケットの凸部を差し込んで同時に連結することができる。

0018

請求項6記載の発明は、請求項5に記載の構成において、前記補助パイプは、高圧エアを通すパイプで、同一ケーシングパイプ内に各々2本ずつ設けられてなる、締固め地盤改良杭の造成装置を提供する。

0019

この構成によれば、2本の補助パイプの中、例えば、一方の補助パイプから高圧エアを軟弱地盤に向けて噴射し、ケーシングパイプ下部の原位置土をほぐして掘削ヘッドに取り付けた掘削刃による掘削をし易くしながら、掘削刃による掘削を行うことができるので、ケーシングパイプを容易に貫入させることができる。また、掘削ヘッド部分に掘削土が詰まる、あるいは中詰め材が詰まる等して、掘削ヘッド内部が閉塞したような場合には、片方のパイプから高圧エアを噴射し、その高圧エアにより掘削土や中詰め材をほぐして容易に取り除いて、中詰め材を効果的に排出させることができる。

発明の効果

0020

本発明によれば、掘削ヘッドとケーシングパイプが回転するとき、常時、ケーシングパイプの外周面と掘削孔の内壁面との間に空気抜きのし易い隙間を形成した状態で回転するので、ケーシングパイプ内に空気等で内圧をかけ、中詰め材を排出した後の圧力(空気)を空気抜きの隙間により逃がし、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行うことができる。これにより、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる効果が期待できる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の一実施例に係る締固め地盤改良杭の造成装置を概略的に示す全体構成図である。
同上造成装置のケーシングパイプ側の構成の一部を部分拡大して模式的に描いて示す図である。
図2のA-A線断面矢視図である。
図2に示すケーシングパイプ側の構成部の一部を分解して模式的に描いて示す縦断面図である。
図4に示すケーシングパイプの端面を示す図であって、(a)はB−B線方向より見た平面図、(b)はC−C線方向より見た平面図である。
図3図5に示す補助パイプを連結しているソケットの構成を拡大して示す側面図である。
図6に示すソケットを分解して示す側面図である。
図7に示すソケットの端面を示す図であって、(a)はD−D線方向より見た平面図、(b)はE−E線方向より見た平面図である。
同上造成装置の動作説明図である。
同上造成装置における掘削ヘッドで開削する孔の形状とケーシングパイプ側の水平断面形状とを説明する図である。
同上造成装置を使用して締固め地盤改良杭の造成を実施している過程を示す図であって、(a)は掘削ヘッドが軟弱地盤に貫入を開始した状態を示している図、(b)はケーシングパイプの貫入が所定の深度まで完了した状態を示している図、(c)は掘削ヘッドと共にケーシングパイプの引き抜きを開始している状態を示している図、(d)は掘削ヘッドと共にケーシングパイプを所定高さまで再貫入している状態を示している図、(e)は掘削ヘッドと共にケーシングパイプを所定高さまで引き抜いている状態を示している図、(f)は掘削ヘッドと共にケーシングパイプを所定高さまで再貫入している状態を示している図、(g)は締固め地盤改良杭の造成が完了した状態を示している図である。
同上造成装置における突出部材の変形例を説明する図であり、(a)〜(g)はそれぞれ異なる変形例を示している。

0022

本発明は、掘削孔内への中詰め材等の排出をスムーズに行い、所定径に拡径された締固め地盤改良杭を容易に造成することができる締固め地盤改良杭の造成装置を提供するという目的を達成するために、内部に中詰め材を収納した中空筒状のケーシングパイプの先端部に掘削ヘッドを取り付け、前記ケーシングパイプと前記掘削ヘッドとを一体に回転させて軟弱地盤の所定深度まで貫入させ、前記軟弱地盤にケーシングパイプより大きな径の掘削孔を開削するとともに、開削後、前記ケーシングパイプ内から前記中詰め材を前記掘削孔内に排出しながら該ケーシングパイプと掘削ヘッドの引き抜き及び貫入を繰り返して、前記掘削孔に所定径に拡径された締固め地盤改良杭を造成する装置であって、前記ケーシングパイプの水平断面形状を非円形に形成してなる、構成としたことにより実現した。

0023

以下、本発明の実施形態による締固め地盤改良杭の造成装置の好適な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。

0024

図1は本発明の一実施例に係る締固め地盤改良杭の造成装置を概略的に示す全体構成図である。同図において、締固め地盤改良杭の造成装置10(以下、単に「造成装置10」という)は、軟弱地盤100の中に締固め地盤改良杭101(以下単に「地盤改良杭101」という)を造成するものであり、造成装置10はリーダ11を支持する地盤改良機12を備えている。また、その地盤改良機12に隣接して、空気圧縮機13、発動発電機14、及び、レシーバタンク15等が配設されている。なお、図1は、軟弱地盤100の中に3本の地盤改良杭101を造成し終えた状態を示している。

0025

前記空気圧縮機13は、地盤改良機12で使用する圧縮空気を生成して供給するものであり、前記発動発電機14は、地盤改良機12で使用する電力を生成して供給する。

0026

前記リーダ11は、前記地盤改良機12のベースマシン本体12a上に垂設され、バックスティ16により支持されている。そのリーダ11には、回転駆動手段たる駆動装置17が昇降自在に設けられている。駆動装置17の下部には、スイベル17aを介して、掘削軸であるケーシングパイプ18の一端側(上端側)が正逆転駆動可能に連結されている。また、リーダ11には、ケーシングパイプ18内に収納される中詰め材(例えば砂)51(図11参照)を、ケーシングパイプ18内に供給するホッパー19と、該ホッパー19内に中詰め材51を供給する昇降バケット20等が取り付けられている。その昇降バケット20は、ケーシングパイプ18内に供給する中詰め材51をリーダ11の下側の位置で取り込み、その後、リーダ11を上昇して下側の位置で取り込んだ中詰め材51をホッパー19内に供給することができるようになっている。さらに、リーダ11には、ケーシングパイプ18の掘削長さを計測する深度計(図示せず)と、ケーシングパイプ18の振れを抑止する振れ止め装置21等が取り付けられている。

0027

図2は、造成装置10のケーシングパイプ18側の構成の一部を部分的に拡大して模式的に描いた図であって、図3図2のA−A線断面矢視図、図4図2に示すケーシングパイプ18側の構成の一部を分解して模式的に描いて示す縦断面図、図5図4に示すケーシングパイプ18の端面を示す図であって、(a)はB−B線方向より見た平面図、(b)はC−C線方向より見た平面図である。

0028

図2図5に示すように、ケーシングパイプ18は、上側ケーシングパイプ18aと掘削ヘッド22に設けられた下側ケーシングパイプ22aとよりなる。その上側ケーシングパイプ18aと下側ケーシングパイプ22aとの間は、後述する継ぎ足し用のフランジ23a、23bにより一体回転可能に連結され、下側ケーシングパイプ22aの下側に掘削ヘッド部22bが一体回転可能に取り付けられている。

0029

前記掘削ヘッド22は、上述したように下側ケーシングパイプ22aと掘削ヘッド部22bとを備え、下側ケーシングパイプ22aは、前記ケーシングパイプ18と同心的に配設されている。一方、下側ケーシングパイプ22aの下側に取り付けられている掘削ヘッド部22bは、概略筒状に形成されており、掘削ヘッド部22bの下面側には複数個の掘削刃34が取り付けられている。そして、掘削ヘッド部22bは、ケーシングパイプ18と一体に回転されると、掘削刃34が軟弱地盤100を円形に掘削する。すなわち、掘削ヘッド部22bにより掘削される掘削孔52の水平断面形状は、後述するが図10に示すように真円形の断面となる。

0030

図2及び図4に示すように、前記上側ケーシングパイプ18aと前記掘削ヘッド22の下側ケーシングパイプ22aの、互いに連結し合う連結部には、それぞれ継ぎ足し用のフランジ23a、23bが設けられている。

0031

前記上側ケーシングパイプ18aに設けられたフランジ23aには、図5(a)に示すように、上側ケーシングパイプ18aのパイプ穴24と同心的に形成され、かつ図4のB−B線方向から見たときに八角形をした凹部、すなわち平面視八角形をした凹部25が設けられている。また、その凹部25の外側には、複数個(本実施例では8個)の取付孔26aが略等間隔で形成されている。一方、掘削ヘッド22側の下側ケーシングパイプ22aに設けられたフランジ23bには、図5(b)に示すように、上側ケーシングパイプ18aのパイプ穴24と同心的に形成され、かつ図4のC−C線方向から見たときに八角形をした凸部、すなわち平面視八角形をした凸部27が設けられている。また、その凸部27の外側にも、フランジ部23aの取付孔26aに対応して複数個(本実施例では8個)の取付孔26bが形成されている。

0032

前記上側ケーシングパイプ18aのフランジ23aと前記下側ケーシングパイプ22aのフランジ23bは、掘削ヘッド22側の下側ケーシングパイプ22aを上側ケーシングパイプ18aの下端側に継ぎ足す際、フランジ23aとフランジ23bを互いに突き合わせると、フランジ23b側の凹部25内にフランジ23a側の凸部27が噛み合わされた状態で差込み連結されるとともに、取付孔26aと取付孔26bとが各々対応するようになっている。そして、取付孔26aと取付孔26bとに図示しないボルトナットを共通
に装着して締結すると、フランジ23aとフランジ23bとの間を強固に固定して連結することができる。また、このようにして連結固定したフランジ23aとフランジ23bとの間は、多角形をした凹部25と凸部27が互いに噛み合わされた状態で連結されているので、上側ケーシングパイプ18aと下側ケーシングパイプ22aとの間における回転伝達力が増し、上側ケーシングパイプ18aと掘削ヘッド22との一体回転に寄与する。なお、前記凹部25及び凸部27の各形状は、必ずしも平面視八角形でなくても、噛み合わせ連結結合ができるように、例えば五角形六角形等、多角形であればよい。なお、上側ケーシングパイプ18aと掘削ヘッド22の下側ケーシングパイプ22aは、順に継ぎ足されて1本のケーシングパイプ18として機能させて使用される場合が多い。したがって、以下の説明では、上側ケーシングパイプ18aと下側ケーシングパイプ22aを含めて、ケーシングパイプ18として説明する。

0033

そして、図2図5に示すように、上記ケーシングパイプ18には、そのパイプ穴24の内壁を這うようにして上下方向に延びる2本の補助パイプ28、29が設けられている。その2本の補助パイプ28、29の中、1本の補助パイプ28の先端側(下端側)は、図4に示すように掘削ヘッド部22bの下端部まで延ばされ、その先端部に下方に向けてジェットノズル30aが取り付けられている。ジェットノズル30aは、高圧エアを軟弱地盤100に向けて噴射し、ケーシングパイプ18の下部、すなわち掘削ヘッド22の下部の原位置土をほぐして掘削ヘッド22に取り付けた掘削刃34による掘削をし易くする役目をする。なお、補助パイプ28の先端側は複数に分岐され、その分岐された各先端部にジェットノズル30aを取り付けた構成とする場合もある。一方、補助パイプ29の先端側(下端側)は、同じく図4に示すように、掘削ヘッド部22bの下端部まで延ばされ、その先端部にジェットノズル30bが取り付けられている。補助パイプ29は、掘削ヘッド22の周囲に掘削土が詰まる、あるいは中詰め材51が詰まる等して、掘削ヘッド内部が閉塞したような場合に、ジェットノズル30bから高速高圧エアを噴射し、その高速高圧エアにより掘削土や中詰め材51をほぐして取り除き、ケーシングパイプ18内から中詰め材51を効果的に排出し易くする。

0034

なお、補助パイプ28、29は、図4及び図5に示すように、ケーシングパイプ18が継ぎ足し連結される部分(本実施例では、上側ケーシングパイプ18aと下側ケーシングパイプ22aとの連結部分)に、ソケット31が各々設けられている。そして、上側ケーシングパイプ18aの下端側に掘削ヘッド22の下側ケーシングパイプ22aを継ぎ足す際、その各ソケット31,31も同時に連結されて接続できるようになっている。

0035

前記各ソケット31は、図6図8に示すように、上側ケーシングパイプ18aにおける補助パイプ28、29の下端部に各々取り付けられた雌側ソケット31aと掘削ヘッド22の下側ケーシングパイプ22aにおける補助パイプ28、29の上端部に各々取り付けられた雄側ソケット31bとで構成されている。雌側ソケット31aには、図7及び図8(a)に示すように、図7のD−D線方向から見たときに円形をした凹部、すなわち平面視円形をした凹部32が設けられており、雄ソケット31bには、図7及び図8(b)に示すように、図7のE−E線方向から見たときに円形をした凸部、すなわち平面視円形をした凸部33が設けられている。

0036

そして、ソケット31は、上側ケーシングパイプ18aの下端側に掘削ヘッド22の下側ケーシングパイプ22aを継ぎ足す際、フランジ23aとフランジ23bを互いに突き合わせると、雌側ソケット31a側の凹部32内に雄側ソケット31b側の凸部33が差し込み連結されて、下側ケーシングパイプ22a側の補助パイプ28,29と掘削ヘッド22の下側ケーシングパイプ22a側の補助パイプ28、29とが、それぞれ互いに密に連接続されるようになっている。

0037

また、前記ケーシングパイプ18の外周面上、すなわち掘削ヘッド部22bの直ぐ上側に位置する下側ケーシングパイプ22aの箇所には、図1図2図3図4に示すように、1対の突出部材35a、35bが、それぞれ互いに180度変位した位置に固定されて設けられている。この1対の突出部材35a、35bは、左右対称形であり、また各々が断面山形状に形成されている。そして、1対の突出部材35a、35bを設けた位置でのケーシングパイプ18(下側ケーシングパイプ22a)の水平断面形状は、図3及び図10に符号118で示すように概略楕円形、すなわち非円形をなす。なお、図2中において符号Oはケーシングパイプ18の中心であり、さらに符号r1はケーシングパイプ18の半径、符号r2は掘削ヘッド部22bの半径であって、ケーシングパイプ18の半径r1は掘削ヘッド部22bの半径r2よりも小さく(r1<r2)、各突出部材35a、35bの中心Oからの突出量Sは、掘削ヘッド部22bの半径r2と等しいか、それよりも若干大きく(S≧r2)設定されている。

0038

次に、図1図8に示した本実施例による固め地盤改良杭の造成装置10の施工動作について、図11に示す動作工程(a)〜(g)の順に、また必要に応じて図9及び図10に示す動作模式図を加えて説明する。

0039

まず、図1に示すように、地盤改良機12によりリーダ11を所定の施工位置に立設させて、ケーシングパイプ18の下端部に取り付けられた掘削ヘッド22を所定の施工位置にセットする。そのケーシングパイプ18内には、ホッパー19より投入された中詰め材51が収納されている。

0040

そして、ケーシングパイプ18の上端部における駆動装置17を起動させて、ケーシングパイプ18を掘削ヘッド22と共に正方向に回転駆動させ、図11の(a)に示すように、掘削ヘッド22の軟弱地盤100への貫入を開始する。そして、掘削ヘッド22の掘削ヘッド部22bでは、図10に示すように水平断面形状が真円形をした掘削孔52を形成する。なお、ここでの掘削孔52の直径D1(図11に示す)は、例えば400〜520ミリである。一方、ケーシングパイプ18(下側ケーシングパイプ22a)の、外周面に1対の突出部材35a、35bを設けた箇所における水平断面形状は、図3及び図10に示すように非円形である概略楕円形(118)をなしている。したがって、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bが一体に回転しているとき、掘削孔52の断面形状とケーシングパイプ18の断面形状とが完全に一致することはなく、図9及び図10に示すように、常に両者の間に、常にほぐされて多数の隙間を有した掘削土で占有された隙間102(以下、この隙間を「空気抜きの隙間102」という)が作られた状態で回転している。

0041

また、図11の(b)に示すように、ケーシングパイプ18の貫入が所定の深度まで到達したら貫入を停止する。

0042

続いて、ケーシングパイプ18を掘削ヘッド22と共に逆回転をさせながら引き抜く。また、引き抜き作業と同時にケーシングパイプ18の上側からパイプ穴24内に内圧Pをかけ、ケーシングパイプ18内の中詰め材51を掘削孔52内に排出する。そして、図11の(c)に示す所定の高さまで引き抜く。また、ケーシングパイプ18と共に掘削ヘッド22を引き抜く際、中詰め材51の排出時にケーシングパイプ18から掘削孔52内に内圧として送り込まれた空気103は、空気抜きの隙間102内を通って軟弱地盤100から大気中に放出され、これによってケーシングパイプ18内から中詰め材51が掘削孔52内へ向けてスムーズに所定量だけ排出される。

0043

また、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bが図11の(c)に示す所定の高さまで引き抜かれたら、同じくケーシングパイプ18を掘削ヘッド部22bと共に逆回転を
させながら、図11の(d)に示すようにケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bを所定の高さまで再貫入する。なお、ここでケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bとを逆回転をさせながら再貫入するのは、正回転では掘削孔52内に排出した中詰め材51を掘削してしまうので、掘削させずに再貫入して中詰め材51を締め固めるためである。そして、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bとを貫入させると、図11の(d)中に矢印Yで示す下側方向に中詰め材51が圧縮されると同時に、矢印Xで示す横方向に広がりながら締め固められ、直径D2が700ミリほどの地盤改良杭101になる。なお、直径D2の設定は、掘削孔52内に入れる中詰め材51の量(引き抜き長さ)等により変えることができる。

0044

ケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bが図11の(d)に示す所定の高さまで貫入されたら、同じくケーシングパイプ18を掘削ヘッド部22bと共に逆回転をさせながら再度引き抜く。また、引き抜き作業と同時にケーシングパイプ18の上側からパイプ穴24内に圧縮空気103を送って内圧Pをかけ、ケーシングパイプ18内の中詰め材51を掘削孔52内に排出する。そして、図11の(e)に示す所定の高さまで引き抜く。また、ケーシングパイプ18と共に掘削ヘッド部22bを引き抜く際、中詰め材51の排出時にケーシングパイプ18から掘削孔52内に内圧として送り込まれた空気103は、空気抜き溝102内を通って軟弱地盤100の表面から大気中に放出されると同時に、ケーシングパイプ18内から掘削孔52内へ向けて中詰め材51がスムーズに排出される。

0045

また、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bが図11の(e)に示す所定の高さまで引き抜かれたら、同じくケーシングパイプ18を掘削ヘッド部22bと共に逆回転をさせながら、図11の(f)に示すようにケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bを所定の高さまで再貫入する。ケーシングパイプ18と掘削ヘッド部22bとを貫入させると、図11の(d)で説明したのと同様に、中詰め材51が矢印Yで示す下側方向に圧縮されると同時に、矢印Xで示す横方向に広がりながら掘削孔52内で締め固められ、直径D2が700ミリほどの地盤改良杭101となって図11の(d)で造成された地盤改良杭11の上に継ぎ足される。

0046

続いて、ケーシングパイプ18と掘削ヘッド22が図11の(f)に示す所定の高さまで貫入されたら、同じくケーシングパイプ18を掘削ヘッド部22bと共に逆回転をさせながら図11の(g)に示す地表面まで再度引き抜くと完了する。なお、本例では図11の(f)の後は(g)において掘削孔52内に中詰め材51を置いてくるだけで終わらせる場合について説明したが、図11の(e)及び(f)の手順を繰り返して、軟弱地盤100の表面まで地盤改良杭101を造成する場合もある。

0047

したがって、本実施例による締固め地盤改良杭の造成装置10によれば、ケーシングパイプ18の外周面に1対の突出部材35a、35bを設けて、該突出部材35a、35bを設けたケーシングパイプ18の箇所における水平断面形状が概略楕円形(非円形)であるのに対して、掘削ヘッド22によりケーシングパイプ18よりも大きな直径で掘削される掘削孔52の水平断面形状を真円形とし、常にケーシングパイプ18と掘削高52の内面との間に隙間(空気抜きの隙間102)を設けている。したがって、ケーシングパイプ18内に内圧Pをかけて中詰め材51を排出するときに、ケーシングパイプ18内から掘削孔52内に排出された空気103を空気抜きの隙間102を使用して大気中に逃がすことができるので、掘削孔52内への中詰め材51の排出をスムーズに行わせて強固に締め固めた地盤改良杭101を造成することができる。

0048

なお、上記実施例では、ケーシングパイプ18(下側ケーシングパイプ22a)側の概略楕円形状非円形形状)を、ケーシングパイプ18の外周面に1対の突出部材35a、35bを取り付けて形成した構造を開示したが、突出部材35a、35bは、何れか一方(
35a又は35b)を設けたものであってもよい。また、突出部材35a、35bを設けずに、ケーシングパイプ18(上側ケーシングパイプ18a及び/または下側ケーシングパイプ22a)自体の水平断面形状を、楕円形に形成してもよい。さらに、ケーシングパイプ18側の概略楕円形状を、四角形等の非円形形状にしてもよい。

0049

また、ケーシングパイプ18(下側ケーシングパイプ22a)の外周面に設ける突出部材35の変形例としては、図12の(a)に示すような構造が考えられる。すなわち、同図の(a)はケーシングパイプ18の外周面に突出部材35を1つだけ設けた場合、(b)は外周面に等間隔で3つ設けた場合、(c)は(a)、(b)に示した突出部材35よりも周回方向に幅の広い突出部材35を左右対称に1対設けた場合、(d)は周回方向に幅の広い突出部材35を外周面に等間隔で3つ設けた場合、(e)は幅の狭い板状の突出部材35を左右対称に1対設けた場合、(f)は幅の狭い板状の突出部材35を等間隔で3つ設けた場合、(g)は幅の狭い板状の突出部材35を等間隔で3つ設けた場合である。この変形例は、ほんの一例である。

実施例

0050

したがって、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り更に種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

0051

10締固め地盤改良杭の造成装置
11リーダ
12地盤改良機
12aベースマシン本体
13空気圧縮機
14発動発電機
15レシーバタンク
16バックスティ
17駆動装置
18ケーシングパイプ
18a 上側ケーシングパイプ
19ホッパー
20昇降バケット
21振れ止め装置
22掘削ヘッド
22a 下側ケーシングパイプ
22b 掘削ヘッド部
23a 上側ケーシングパイプ側のフランジ
23b 下側ケーシングパイプ側のフランジ
24パイプ穴
25 凹部
26a、26b取付孔
27 凸部
28補助パイプ
29 補助パイプ
30a、30bジェットノズル
31ソケット
31a雌側ソケット
31b雄側ソケット
32 凹部
33 凸部
34掘削刃
35a、35b突出部材
51中詰め材
52掘削孔
100軟弱地盤
101 締固め地盤改良杭
102 隙間(空気抜き溝)
103 空気(圧力)
118 ケーシングパイプ側の楕円形状
P内圧
D1 掘削孔の直径
D2 地盤改良杭の直径
r1 ケーシングパイプの半径
r2 掘削ヘッドの半径
S 突出部材の突出量

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