JP2017014869A

JP2017014869A - オーガスクリュー及び地盤補強工法

Info

Publication number: JP2017014869A
Application number: JP2015135543A
Authority: JP
Inventors: 敏史深谷; Toshifumi Fukaya
Original assignee: Japan Home Shield Corp
Current assignee: Japan Home Shield Corp
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】好適に排土量を削減して穿孔掘削することを可能にし、優れた施工性を実現可能なオーガスクリュー及び地盤補強工法を提供する。
【解決手段】先端部に掘削ビット１を備え、軸線Ｏ１周りに回転可能に支持されるスクリュー軸２と、スクリュー軸２の外周面から外側に一体に突設されるとともに軸線Ｏ１方向先端側から後端側に向かうに従い順次正回転方向後方側に捻じれる螺旋状に設けられたスクリューブレード３とを備えるオーガスクリューＡにおいて、スクリュー軸２を、軸線Ｏ１方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーガスクリュー及び地盤補強工法に関する。

従来、地中を穿孔掘削する手段として、オーガスクリューを回転させつつ地中にねじ込み、回転力を利用して掘削土砂を地上に排土しながら穿孔掘削するアースオーガー掘削工法が多用されている。

また、オーガスクリューは、一般に、円柱棒状に形成されるとともに先端部に掘削ビットを有し、軸線周りに回転可能に支持されるスクリュー軸と、スクリュー軸の外周面から外側に一体に突出するとともに、スクリュー軸の先端側から後端側に向かうに従い順次正回転方向後方側に捻じれるように螺旋状に設けられたスクリューブレードとを備えてドリル状に形成されている。

これにより、スクリュー軸を軸線周りの正方向に回転させつつ地中にねじ込むと、螺旋状のスクリューブレードに案内されて掘削土砂が順次地上側に搬送され、自動的に排土しながら穿孔掘削することができる。

一方、掘削を促進させたり、土砂と混合してソイルセメント柱状体を形成する（地盤改良する：地盤補強工法）ために、スクリュー軸内を通じてセメントミルクなど注入しながら掘削を行う手法が多用されているが、この場合には、地上に搬送された排土にセメントミルクが混在するため、この排土を産業廃棄物として処理する必要が生じる。

これに対し、スクリューブレードで排土を地上側に搬送するとともに孔壁に押し付けることによって、排土量を削減し、且つ孔壁を圧密して崩落を防ぐように構成したオーガスクリューが実用化されている。

例えば、特許文献１には、スクリュー軸を先端に向かうに従い先細にして形成し、穿孔掘削時に、順次上方に搬送される排土を順次大径になるスクリュー軸で孔壁に押圧するように構成した掘削装置が開示されている。

特開昭６１−３２２２９号公報

しかしながら、上記従来の掘削装置のオーガスクリューは、単にスクリュー軸を先端に向かうに従い先細にしてテーパー状に形成しただけであるため、テーパー状部分の先端側から後端側までの間で孔壁に押し付ける土量と圧力が常に変化し、大きな掘削抵抗が生じやすくなってしまう。このため、例えば、排土が上方に搬送されるとともにスクリュー軸と孔壁の間に大きな摩擦が生じ、ジャーミングが高頻度で発生するおそれがある。

また、上記従来の地盤補強工法においては、スクリュー軸内を通じてセメントミルクなど注入しながら掘削を行い、土砂とセメントミルクなどを混合してソイルセメント柱状体を形成するため、土質によって固化しない場合があったり、セメントミルクなどのスラリーを注入することで流動性の高い排土が地上にあふれ、大量の産業廃棄物が発生する場合が多々ある。

さらに、オーガスクリューを支持しつつ回転させる撹拌機では、セメントミルクなどのスラリーをスクリュー軸を通じて注入して短尺のソイルセメント柱状体を形成することが困難であり、住宅などの小規模建築物を築造する地盤の補強・改良に適用できない場合もある。

また、現地でセメント系固化材と水を混合してスラリーをつくるため（現場練りするため）、プラントが必要になり、さらに、掘削、注入、撹拌を１台の施工機で行うため、一日当たりの施工量が少なくなるなどの不都合もある。

本発明は、上記事情に鑑み、好適に排土量を削減して穿孔掘削することを可能にし、優れた施工性を実現可能なオーガスクリュー及び地盤補強工法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のオーガスクリューは、先端部に掘削ビットを備え、軸線周りに回転可能に支持されるスクリュー軸と、前記スクリュー軸の外周面から外側に一体に突設されるとともに前記軸線方向先端側から後端側に向かうに従い順次正回転方向後方側に捻じれる螺旋状に設けられたスクリューブレードとを備え、前記スクリュー軸が前記軸線方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成されていることを特徴とする。

この発明においては、スクリュー軸が軸線方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成されていることにより、軸線周りに正回転するとともに先端部の掘削ビットで掘削した排土が螺旋状のスクリューブレードによって上方に搬送される際に、順次大径の区間に移送されて孔壁に押し付けられ、地上に排出される排土量を大幅に削減することができる。

また、スクリュー軸が軸線方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成され、各段の径が一定に形成されているため、各段における孔壁に押し付ける土量と圧力を一定にすることができる。

これにより、従来のスクリュー軸が先端側から後端側に向かうに従い漸次径が大となるテーパー状に形成されている場合と比較し、掘削抵抗を低減することができる。よって、ジャーミングの発生などを確実に抑止して好適に地盤を穿孔掘削することが可能になる。

また、本発明のオーガスクリューにおいて、前記スクリュー軸は、前記軸線方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間の各接続部分に、前記大径側区間の先端側から漸次その径が小となって前記小径側区間の後端側に繋がるテーパー部を備えて形成されていることが望ましい。

この発明においては、スクリュー軸の軸線方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間の各接続部分、すなわち各段の段差部分にテーパー部が設けられていることによって、スクリュー軸を多段状に形成した場合であっても、隣り合う先端側の小径側区間から後端側の大径側区間に円滑に排土を搬送供給することが可能になる。

これにより、この各段の段差部分で大きな掘削抵抗が発生することを防止でき、確実に掘削抵抗を低減することができる。言い換えれば、ジャーミングの発生などをより確実に抑止して好適に地盤を穿孔掘削することが可能になる。

また、各段の段差部分にテーパー部が設けられていることによって、このテーパー部分を排土が通過する際に、大きな押し付け力で孔壁に排土を押し付けることができ、効果的に排土量の削減を図ることできる。

さらに、本発明のオーガスクリューにおいては、前記スクリューブレードのピッチが前記掘削ビットの外径以下になるように形成されていることがより望ましい。

この発明においては、スクリューブレードのピッチが掘削ビットの外径以下に設定されていることによって、回転速度に対する排土の上方への搬送速度を小さくすることができる。

これにより、スクリュー軸を軸線方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成した場合であっても、隣り合う先端側の小径側区間から後端側の大径側区間に急速に排土が移動して大きな掘削抵抗が発生することを防止できる。すなわち、スクリュー軸のスクリューブレードのピッチを掘削ビットの外径以下に設定することで、さらに確実に掘削抵抗を低減することができ、ジャーミングの発生などを抑止して好適に地盤を穿孔掘削することが可能になる。

また、本発明のオーガスクリューにおいては、前記軸線方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間とが分離可能に接続して形成されていることがさらに望ましい。

この発明においては、隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間とを分離可能に接続して構成されていることにより、適宜必要に応じた段数、径のスクリュー軸及びスクリューブレード（スクリュー軸部）を容易に形成することができる。また、各段のスクリュー軸部を個別に製作できるため、製造コストを低減することも可能になる。

本発明の地盤補強工法は、地中に柱状体を形成して地盤を補強する方法であって、上記のいずれかのオーガスクリューを用いて地盤を穿孔掘削し、該掘削孔にレディーミクストコンクリートを充填して前記柱状体を形成することを特徴とする。

この発明においては、上記のオーガスクリューを用いることによって、孔壁が圧密され、崩落しにくい掘削孔を形成することができる。これにより、オーガスクリューを引き抜いて掘削孔内を空の状態で保持することができ、この掘削孔内にレディーミクストコンクリートを注入充填することが可能になる。

本発明のオーガスクリューにおいては、スクリュー軸が軸線方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成されていることにより、順次大径の区間で孔壁に押し付けられ、地上に排出される排土量を大幅に削減することができる。

これにより、従来のスクリュー軸が先端側から後端側に向かうに従い漸次径が大となるテーパー状に形成されている場合と比較し、掘削抵抗を低減することができる。よって、排土量を削減し、ジャーミングの発生などを確実に抑止して好適に地盤を穿孔掘削することが可能になる。

また、本発明の地盤補強工法においては、本発明のオーガスクリューを用いることで上記の作用効果を得ることができるとともに、孔壁が圧密され、崩落しにくい掘削孔を形成することができる。これにより、オーガスクリューを引き抜いて掘削孔内を空の状態で保持することができ、この掘削孔内にレディーミクストコンクリートを注入充填することが可能になる。

よって、本発明の地盤補強工法によれば、従来の地盤補強工法のように、土質によって固化しなかったり、大量の産業廃棄物が発生するおそれがない。また、短尺の柱状体も容易に形成することができる。さらに、現場練りを不要にできるため、プラントを不要にでき、また、掘削、注入を別工程にできるため、一日当たりの施工量が大幅に増やすことが可能になる。

本発明の一実施形態に係るオーガスクリューを示す図である。本発明の一実施形態に係る地盤補強工法を示す図である。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るオーガスクリュー及び地盤補強工法について説明する。

ここで、本実施形態は、例えば、住宅などの小規模建築物を築造する地盤に柱状体を形成して補強・改良を施すために用いて好適なオーガスクリュー及び地盤補強工法に関するものである。

具体的に、本実施形態のオーガスクリューＡは、図１に示すように、先端部に掘削ビット１を備え、軸線Ｏ１周りに回転可能に支持されるスクリュー軸２と、スクリュー軸２の外周面から外側に一体に突出するとともに、スクリュー軸２の先端側から後端側に向かうに従い順次正回転方向（穿孔掘削する際に回転させる方向）後方側に捻じれるように螺旋状に設けられたスクリューブレード３とを備えて形成されている。

また、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、スクリュー軸２が先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成されている。

すなわち、先端の掘削ビット１が設けられた先端からある所定長さ区間（第１区間２ａ）のスクリュー軸２が最も小径で形成され、この先端側の第１区間２ａから後端側に向かうある所定長さの第２区間２ｂのスクリュー軸２が第１区間２ａよりも大径で形成されている。

さらに、本実施形態では、第３区間２ｃが設けられ、第３区間２ｃのスクリュー軸２が第２区間２ｂよりも大径で形成されている。

さらに、本実施形態のスクリュー軸２は、軸線Ｏ１方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間の各接続部分に、大径側区間の先端側から漸次その径が小となって小径側区間の後端側に繋がるテーパー部２ｄを備えて形成されている。
なお、各テーパー部２ｄのテーパー角は穿孔対象地盤の土質、穿孔深さ（オーガスクリュー長さ）、オーガスクリュー径、設定排土量などに応じて適宜設定すればよい。

また、スクリュー軸２の各区間２ａ、２ｂ、２ｃ（及び各テーパー部２ｄ）に設けられるスクリューブレード３は、先端の掘削ビット１から第３区間２ｃまでその外径が同径になるように形成されている。さらに、本実施形態では、先端側のみ２枚のスクリューブレード３を設け、これら２枚のスクリューブレード３の先端を接続することで、掘削ビッド１が強固に支持されている。

また、本実施形態のオーガスクリューＡは、スクリューブレード３のピッチｄ１が掘削ビット１の外径（スクリューブレード３の外径）ｄ２以下になるように形成されている。

さらに、本実施形態のスクリュー軸２（オーガスクリューＡ）は、軸線Ｏ１方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間とが分離可能に接続して形成されている。

例えば、円管状に形成され、その先端に掘削ビット１、外周に第１区間２ａのスクリューブレード３が設けられた最小径の第１スクリュー軸部２ｅが先端から後端まで延設されている。

そして、先端にテーパー部２ｄを備えて第１スクリュー軸部２ｅよりも大径の略円管状に形成され、外周に第２区間２ｂのスクリューブレード３が設けられた第２スクリュー軸部２ｆが、その内部に第１スクリュー軸部２ｅを挿通させ、第１スクリュー軸部２ｅのスクリューブレード３の後端と第２スクリュー軸部２ｆのスクリューブレード３の先端が繋がるように配設される。

さらに、先端にテーパー部２ｄを備えて第２スクリュー軸部２ｆよりも大径の略円管状に形成され、外周に第３区間２ｃのスクリューブレード３が設けられた第３スクリュー軸部２ｇが、その内部に第１スクリュー軸部２ｅ、第２スクリュー軸部２ｆを挿通させ、第２スクリュー軸部２ｆのスクリューブレード３の後端と第３スクリュー軸部２ｇのスクリューブレード３の先端が繋がるように配設される。

なお、本実施形態では、上記の通り、第１〜第３スクリュー軸部２ｅ、２ｆ、２ｇを備えてオーガスクリューＡが構成されているものとしているが、第４以上のスクリュー軸部を同様に備えてオーガスクリューＡを構成したり、第１、第２スクリュー軸部２ｅ、２ｆでオーガスクリューＡを構成しても勿論構わない。

そして、上記構成からなる本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、例えば減速機やスイベルを備えたアースオーガに後端を接続し、軸線Ｏ１方向を上下方向に向けて所定位置に配置するとともに、アースオーガの駆動によって軸線Ｏ１周りに正回転させ、掘削ビット１で地盤を掘削しつつ順次下降させる。

これにより、オーガスクリューＡの外周に設けられた螺旋状のスクリューブレード３によって、正回転とともに排土が上方に搬送されて地上部に排出され、地盤が順次穿孔掘削されてゆく。

また、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、先端側の第１区間２ａから後端側の第３区間２ｃまで、段階的にスクリュー軸２の径が大径になるようにして形成されている。このため、先端側の第１区間２ａから第２区間２ｂ、第２区間２ｂから第３区間２ｃに順次搬送される毎に孔壁とスクリュー軸２の外周面との間の隙間が小さくなり、排土が隣り合う先端側の小径側区間から後端側の大径側区間に順次搬送されるとともに孔壁に押し付けられる。

これにより、孔壁が圧密され、孔壁の崩落を防ぎ、且つ排土量を削減して穿孔掘削することができる。

さらに、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、先端側の第１区間２ａから後端側の第３区間２ｃまで段階的にスクリュー軸２の径を大にし、各区間２ａ、２ｂ、２ｃで径が一定になるようにしている。このため、従来のスクリュー軸が先端側から後端側に向かうに従い漸次径が大となるテーパー状に形成されている場合と比較し、各区間（各段）２ａ、２ｂ、２ｃにおける孔壁に押し付ける土量と圧力が略一定になる。これにより、掘削抵抗が低減する。

さらに、小径側区間から大径側区間に排土が移動する際には各区間２ａ、２ｂ、２ｃの先端側ほど、排土を孔壁に押し付ける力が大きくなる。そして、本実施形態では、この小径側区間から大径側区間に移動する各区間２ａ、２ｂ、２ｃの先端・後端部分にテーパー部２ｄを設けているため、各テーパー部２ｄによって孔壁に排土を押し付けつつ、スムーズに小径側区間から大径側区間に排土が移動することになる。

また、本実施形態では、スクリューブレード３のピッチｄ１を掘削ビット１の外径（スクリューブレード１の外径）ｄ２以下になるようにしている。これにより、スクリューブレード３のピッチｄ１を掘削ビット１の外径ｄ２よりも大きくしている一般のオーガスクリューよりも、軸線Ｏ１周りの回転速度に対する排土の搬送速度（移動速度）が小さくなる。

これにより、先端側の第１区間２ａから後端側の第３区間２ｃまで段階的にスクリュー軸２の径を大にし、各区間２ａ、２ｂ、２ｃで径が一定になるようにした場合であっても、小径側区間から大径側区間に排土が移動する際、特に各区間２ａ、２ｂ、２ｃの先端・後端部分に過大な排土の押し付け力が作用することが防止される。

よって、本実施形態のオーガスクリューＡを用いて地盤を穿孔掘削すれば、排土量を少なくし、孔壁が圧密して崩落しにくい好適な掘削孔が形成される。

一方、本実施形態の地盤補強工法では、図２に示すように、孔壁が圧密して崩落しにくい好適な掘削孔４を形成した段階で、この掘削孔４内にレディーミクストコンクリート（生コン）５を投入して柱状体６を形成する。

これにより、従来のようにオーガスクリューの先端からセメントミルクなどを注入しながら穿孔掘削し、ソイルセメント柱状体を形成する工法のように、セメントが混入した排土が発生しないため、産業廃棄物が大幅に少なくなる（なくなる）。

したがって、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、スクリュー軸２が軸線Ｏ１方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成されていることにより、軸線Ｏ１周りに正回転するとともに先端部の掘削ビット１で掘削した排土が螺旋状のスクリューブレード３によって上方に搬送される際に、順次大径の区間に移送されて孔壁に押し付けられ、地上に排出される排土量を大幅に削減することができる。

また、スクリュー軸２が軸線Ｏ１方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成され、各段の径が一定に形成されているため、各段における孔壁に押し付ける土量と圧力を一定にすることができる。

また、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、スクリュー軸２の軸線Ｏ１方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間の各接続部分、すなわち各段の段差部分にテーパー部２ｄが設けられていることによって、スクリュー軸２を多段状に形成した場合であっても、隣り合う先端側の小径側区間から後端側の大径側区間に円滑に排土を搬送供給することが可能になる。

これにより、この各段の段差部分で大きな掘削抵抗が発生することを防止でき、確実に掘削抵抗を低減することができる。すなわち、ジャーミングの発生などをより確実に抑止して好適に地盤を穿孔掘削することが可能になる。

また、各段の段差部分にテーパー部２ｄが設けられていることによって、このテーパー部分を排土が通過する際に、大きな押し付け力で孔壁に排土を押し付けることができ、効果的に排土量の削減を図ることできる。

さらに、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、スクリューブレード３のピッチｄ１が掘削ビット１の外径ｄ２以下に設定されていることによって、回転速度に対する排土の上方への搬送速度を小さくすることができる。

これにより、スクリュー軸２を軸線Ｏ１方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成した場合であっても、隣り合う先端側の小径側区間から後端側の大径側区間に急速に排土が移動して大きな掘削抵抗が発生することを防止できる。すなわち、スクリューブレード３のピッチｄ１を掘削ビットｄ２の外径以下に設定することで、さらに確実に掘削抵抗を低減することができ、ジャーミングの発生などを抑止して好適に地盤を穿孔掘削することが可能になる。

また、本実施形態のオーガスクリューＡにおいては、隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間とを分離可能に接続して構成されていることにより、適宜必要に応じた段数、径のスクリュー軸２及びスクリューブレード３を容易に形成することができる。また、各段のスクリュー軸部２ｅ、２ｆ、２ｇを個別に製作できるため、製造コストを低減することも可能になる。

また、本実施形態の地盤補強工法においては、上記のオーガスクリューＡを用いることによって、孔壁が圧密され、崩落しにくい掘削孔を形成することができる。これにより、オーガスクリューＡを引き抜いて掘削孔４内を空の状態で保持することができ、この掘削孔４内にレディーミクストコンクリート５を注入充填することが可能になる。

よって、本実施形態の地盤補強工法によれば、従来の地盤補強工法のように、土質によって固化しなかったり、大量の産業廃棄物が発生するおそれがない。また、短尺の柱状体６も容易に形成することができる。さらに、現場練りを不要にできるため、プラントを不要にでき、また、掘削、注入を別工程にできるため、一日当たりの施工量が大幅に増やすことが可能になる。

以上、本発明に係るオーガスクリュー及び地盤補強工法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１掘削ビット
２スクリュー軸
２ａ第１区間
２ｂ第２区間
２ｃ第３区間
２ｄテーパー部
２ｅ第１スクリュー軸部
２ｆ第２スクリュー軸部
２ｇ第３スクリュー軸部
３スクリューブレード
４掘削孔
５レディーミクストコンクリート（生コン）
６柱状体
Ａオーガスクリュー
Ｏ１軸線

Claims

先端部に掘削ビットを備え、軸線周りに回転可能に支持されるスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の外周面から外側に一体に突設されるとともに前記軸線方向先端側から後端側に向かうに従い順次正回転方向後方側に捻じれる螺旋状に設けられたスクリューブレードとを備え、
前記スクリュー軸が前記軸線方向先端側から後端側に配されるほどに大径になる多段状に形成されていることを特徴とするオーガスクリュー。
請求項１記載のオーガスクリューにおいて、
前記スクリュー軸は、前記軸線方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間の各接続部分に、前記大径側区間の先端側から漸次その径が小となって前記小径側区間の後端側に繋がるテーパー部を備えて形成されているオーガスクリュー。
請求項１または請求項２に記載のオーガスクリューにおいて、
前記スクリューブレードのピッチが前記掘削ビットの外径以下になるように形成されているオーガスクリュー。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のオーガスクリューにおいて、
前記軸線方向に隣り合う先端側の小径側区間と、後端側の大径側区間とが分離可能に接続して形成されているオーガスクリュー。
地中に柱状体を形成して地盤を補強する方法であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のオーガスクリューを用いて地盤を穿孔掘削し、該掘削孔にレディーミクストコンクリートを充填して前記柱状体を形成することを特徴とする地盤補強工法。