JP3258227B2

JP3258227B2 - 支持能の不充分な粘性土に安定処理を施す方法と装置

Info

Publication number: JP3258227B2
Application number: JP05767296A
Authority: JP
Inventors: ライトマイアーヴォルフガング; バウアーウルリーケ
Original assignee: バウエルシュペツィアールティーフバウゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 2002-02-18
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: JPH08291517A; ATE188528T1; EP0732452A1; DE59604074D1; EP0732452B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に上位概
念として記載した通り、土中へプランジャを圧入するこ
とによって柱状の中空室を形成し、かつ、搬送スクリュ
を付設したプランジャを回転させると同時に軸方向に運
動させることによりばら荷をスクリュ搬送することによ
って前記中空室に充填するようにして行う、安定処理杭
によって支持能の不充分な粘性土に安定処理を施す方
法、並びに請求項６に上位概念として記載した通り、ば
ら荷用の少なくとも１つの装入ホッパと、該装入ホッパ
を貫通しかつ搬送スクリュを付設した少なくとも１つの
プランジャとから成り、該プランジャが、回転駆動装置
により回転可能にかつ調整駆動装置により粘性土安定処
理装置の架台に設けた直線案内に沿って土中に圧入可能
に構成されており、かつ前記プランジャの自由端部に
は、上向きに末広がりに拡張する押し退けヘッドが支持
されている形式の、軟質の粘性土内に安定処理杭を造成
する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記形式の装置はドイツ連邦共和国登録
実用新案７５１７１８０号明細書に基づいて公知になっ
ており、１本の案内管内をガイドされて装入ホッパを貫
通している搬送スクリュから成っている。該搬送スクリ
ュは下端部に押し退けヘッドを有し、該押し退けヘッド
を介して周辺土が締固められる。その際、搬送スクリュ
を同時に回転させることによって石灰が、生成する中空
室内へ押し込められねばならない。しかしながら前記公
知の装置は、中空室内へ押し込められた石灰が、前記押
し退けヘッドの引き戻し時に再び前記中空室から取り除
かれるという欠点を有している。これによって、天然軟
質土を固化する石灰柱は形成されなくなる。更に又、案
内管内へ侵入する軟質土の水分が、生石灰に化学反応を
起こさせるので、該生石灰が硬化し、これによって搬送
スクリュは使用不能になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の、安定処理杭によって支持能の不充分な
粘性土に安定処理を施す方法と粘性土安定処理装置とを
改良して、高い密度を有する深い安定処理杭を造成でき
るようにすると共に、１本の安定処理杭の造成に要する
時間を著しく短縮しかつ粘性土安定処理装置を容易に掃
除できるようにすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の方法上の構成手段は、ばら荷のスクリュ搬送
時に中空室の周壁を搬送通路として使用し、かつ土中へ
のプランジャの圧入中にすでに、ばら荷のスクリュ搬送
により中空室の充填を行う点にあり、また同一課題を解
決するための本発明の装置上の構成手段は、押し退けヘ
ッドが、搬送スクリュに沿った空間を押し退けヘッドの
下位の空間と連通させる少なくとも１つの貫通孔状のス
ロットを有し、前記押し退けヘッドが、実質的に回転対
称形に構成されておりかつその最も幅広の部位に、搬送
スクリュよりも大きな直径を有している点にある。

【０００５】

【作用】プランジャの圧入によって生成した中空室にば
ら荷を充填するためにスクリュ搬送方式を使用すること
によって、ばら荷と共に連行される空気の過剰連行が阻
止される。従って造成済みのばら荷柱は高い密度を有
し、かつ実質的に空気の巻込みを有していない。更に搬
送スクリュは、中空室内へのばら荷の著しく迅速な搬入
を可能にする。ばら荷中に含有されていて、水分と相俟
って硬化（安定処理）プロセスを促進させる物質成分
は、充填動作中にすでに周辺軟質土の水分と反応しはす
るが、この反応は、高い充填速度に基づいて極く僅かな
程度で生じるにすぎない。充填動作に続いて始めて、ば
ら荷と軟質土との化学反応が全体的に始まる。従ってプ
ランジャは搬送スクリュと共に綺麗なままであるので、
プランジャの掃除に起因する施工中断は、概ね排除され
る。中空室の周壁を搬送通路として使用することによっ
て、搬送スクリュは、従来技術のように案内管によって
外周を包囲する必要のない開放構造型として製造するこ
とが可能になる。従って、万一掃除を必要とするような
ことがあっても搬送スクリュは特に簡便に掃除すること
ができる。それ故に、一連の安定処理杭を造成する場合
に、搬送スクリュの掃除を必要とすることに起因した施
工中断時間は常に短く、概ね無視できる程度にすぎな
い。軟質土中へのプランジャの圧入によって、土壌は押
し退けられ、ひいては締固められる。この締固めによっ
て軟質土はその強度をすでに高められ、ひいては安定化
される。ばら荷と土壌との僅かな混合に基づいて、安定
処理杭と周辺粘性土との間に特に緊密な結合が得られ
る。ばら荷及び周辺粘性土の固化プロセスは、両者間に
おけるイオン移動によって強化され、その結果、周辺粘
性土中への安定処理杭の増大化が惹起される。これによ
って安定処理杭は周辺粘性土との緊密な結合を形成し、
かつ安定処理杭の支持能又は支持力も高まる。土壌が深
さ全体にわたって不均質特性を示している場合には特
に、本発明の方法によって土中に深い安定処理杭を造成
することが可能になる。本発明の安定処理法は、土壌の
軟性と可縮性とに基づいて原初の状態では到底定礎不能
であるような土地に建造物又は駐車場を建設することを
可能にする。同じく又、スリップの危険のある傾斜面に
安定処理を施すために本発明の方法を採用することも可
能である。それというのは、ばら荷の組成を適合させる
ことによって、粘性土の剪断強さが全体として改善され
るからである。また、土中へのプランジャの圧入中にす
でに、ばら荷を、生成中の中空室内へ搬入することによ
って、処理時間を短縮し、かつ、プランジャ内又は搬送
スクリュの螺条内への土壌の侵入を防止することができ
る。

【０００６】

【０００７】

【０００８】スクリュ搬送波は１００ｒｐｍ以上の回転
数で行われるのが有利である。この搬送速度は一般に、
静止した搬送通路にばら荷を押圧するのに充分である。
搬送通路内の摩擦によって、ばら荷は回転方向で制動さ
れ、かつ搬送スクリュのリード角の影響下で下方に向か
って搬送される。土質が著しく軟質で水分を多量に含ん
でいる場合には特に、搬送スクリュを２５０ｒｐｍ以上
の回転数で駆動するのが特に有利と判った。この場合、
ばら荷は著しく迅速に搬送されるので、土壌内に含まれ
ている水分と水硬性物質との間に生じる搬送中の化学反
応は充分に避けられる。

【０００９】請求項２に記載した方法上の手段を適用す
ることによって、著しく密度の高い安定処理杭を造成す
ることが可能である。しかし特に又、ばら荷の組成物の
粒度寸法を規定する意味合いでの種々の要求条件に安定
化作用を適合させることも可能である。

【００１０】請求項３に記載した材料、つまり生石灰及
び／又は石膏及び／又はセメント及び／又は少なくとも
１種の水硬性物質及び／又は酸化珪素含有の鉱物は、本
発明の安定処理法との関連において特に好適である。ば
ら荷内に水硬性物質を混加することによって、周辺土域
の水分が抽出され、高い固有強度、ひいては高い支持能
を有する硬質の安定処理杭が造成される。安定処理杭の
造成時に適用される生石灰は、安定処理杭それ自体に作
用するのみならず、該安定処理杭に近い周辺にも作用す
る。生石灰と土中に存在する水分との化学反応は、多量
の水分を消費し、従って安定処理杭をめぐる土壌を乾燥
させる。この乾燥プロセスは、生石灰の強い発熱化学反
応と、これに伴う放熱とによって強化される。その場合
土壌は、局所的には２００℃以上の温度に達する。土中
に局所的に存在する二価のカルシウム−イオンは、極度
に高いイオン濃度に基づく拡散によって安定処理杭の周
辺近傍に到達する。同時に安定処理杭の近くに塩基性の
環境が生じ、該媒体は、安定処理杭と周辺土との間に約
３００ｍＶの電位差を生ぜしめる。この電位差の結果と
して、カルシウム−イオンのイオン移動を加速する静電
界が生じる。土中に自然に存在している一価のナトリウ
ム−イオン及びカリウム−イオンはカルシウム−イオン
によって置換される。従って二価のカルシウム−イオン
は粘土鉱物内の結合を強化し、こうして軟質土を安定化
させる。高い土壌温度及び土壌中の高いｐＨ値は、土中
に多量生じる酸化珪素−陰イオンの溶解性及び反応性を
も高める。石膏又はセメントを水硬性物質として適用す
ることによって、特に強固なかつ極度に高い支持力をも
った安定処理杭を造成することが可能になる。この適用
は、安定処理杭の比較的高い固有強度を得ようとする場
合に特に有利である。ばら荷中に酸化珪素含有物質を適
用することによって、単純な土質事情の場合には安定処
理杭を極めて低廉に、しかもそれにも拘わらず極めて効
果的に造成することが可能になる。その場合石英粉塵の
ような特に粉末状の酸化珪素は、実質的にその高い比表
面積と、これに伴う特に塩基性の環境おける比較的大き
な溶解度とによって作用する。長時間にわたって経過す
る固化プロセスによって、固有強度は連続的に増大す
る。酸化珪素の可溶性は通常の条件下では著しく低い。
新規に充填された非晶質の酸化珪素は５０〜６０ｍｇ／
ｌの溶解度を有している。この値は、昇温に伴って増大
し、かつｐＨ値＝２〜８の範囲内ではｐＨ値には無関係
である。著しく塩基性の環境では、つまりｐＨ値が８以
上の場合には、珪酸塩陰イオンが生成して溶解度が強く
増大する。従って、微小酸化珪素と生石灰との混合物を
ばら荷として使用することによって、珪酸塩陰イオンの
溶解度が著しく高くなり、ひいては安定処理杭の特に高
い固化が生じる。

【００１１】地盤に対する安定処理を最適に施すために
は、複数本の安定処理杭をほぼ等間隔で配置するのが有
利である。この場合は該安定処理杭は、立体的に作用す
る支持系（ニードルピロー）を生ぜしめる。更にまた安
定処理杭は面固化のために網目状パターンで構成され
る。複数本の安定処理杭は、造成に要する時間を短縮す
るために、同時的に造成されるのが殊に有利である。

【００１２】請求項４に記載の装置は、本発明の方法を
実施するために特に効果的である。直線案内を支持して
いる架台は、土中へのプランジャの正確な圧入を保証す
るために必要な安定性を粘性土安定処理装置に与える。
これによって粘性土安定処理装置の極めて確実な方位づ
けが得られるので、事故発生の危険のある領域に付加的
な操作員を配置する必要がなくなる。架台は係止ボルト
上に支持されているのが有利である。これによって粘性
土表面における粘性土安定処理装置の特に不動の係止が
得られる。粘性土安定処理装置の水平方向の旋回運動は
確実に防止される。このことは特に傾斜面に位置する場
合に重要である。架台には測角器を設けておくことが可
能である。この設置によって操作員は、架台の傾角を簡
単に読取ることが可能になる。特に扁平でない地形の場
合、それにも拘わらず、この測角器の設置によって、安
定処理杭相互の平行性を保証することが可能になる。傾
斜面位置で地盤に安定処理を施す場合、安定処理杭の所
要角度位置を充分な精度で確保することが可能である。
摺動可能なプランジャの所要プレス圧は調整駆動装置に
よって発生される。プランジャの自由端に設けた押し退
けヘッドが土中へのプランジャの圧入を容易にする。そ
の場合に重要な点は、押し退けヘッドが上方へ向かって
末広がりになるように構成されていることである。それ
というのは該押し退けヘッドの圧入抵抗が、この末広が
りによって小さくなるからである。殊に有利には押し退
けヘッドは下端を尖頭として構成されている。押し退け
ヘッドは、プランジャに設けられた搬送スクリュよりも
大きな直径を有している。この構成によって得られる利
点は、土中へのプランジャ圧入時に押し退けヘッドが、
土を押し退けることによって、搬送スクリュの有してい
る直径よりも幾分大きな直径の中空室を造成することで
ある。従って搬送スクリュは、比較的硬質の土の場合に
も中空室周壁からやや隔てられることになるので、極く
僅かな摩擦抵抗しか惹起しない。このことは、中空室に
ばら荷を充填する際に、搬送スクリュの回転抵抗を小さ
くするために特に重要である。本発明の粘性土安定処理
装置によって得られる利点は、１本のプランジャを用い
て中空室を造成することができるばかりか、該中空室か
ら予めプランジャを引抜く必要なしに該中空室にばら荷
を充填することも可能になることである。これによって
安定処理杭造成時間の著しい短縮化が達成される。付加
的に中空室周壁は搬送スクリュによって支持されるが、
このことは著しく軟質の土質の場合に著しく重要な意味
を有している。従って、形成された中空室内への周辺土
壌の後流れは搬送スクリュによって確実に阻止される。
押し退けヘッドの回転対称形の形状によって、従って
又、造成された中空室の回転対称形の形状によって、該
中空室は搬送スクリュの対称形に適合されている。これ
によって中空室内へのばら荷の最適な搬入が保証され
る。搬送スクリュに対比して拡径された押し退けヘッド
によって、搬送スクリュの直径よりも直径の幾分大きく
形成された中空室の造成が保証される。該中空室は搬送
スクリュのための搬送通路を形成するので、これによっ
て搬送スクリュは比較的摩擦なく回転することができ
る。このことは比較的硬質の土質の場合に特に重要であ
る。比較的軟質の土質の場合には押し退けヘッドの直径
は概ね、周辺土壌の後流れを保証するために更に大きく
設計される。殊に有利には押し退けヘッドは実質的に円
錐形状に構成されているので、土中への圧入時の抵抗は
特に僅かになる。円錐形の開先角は１２０゜よりも小で
あるのが有利である。押し退けヘッドの下部部分は尖頭
中心から最大直径に至るまで円錐形に構成されているの
が殊に有利である。

【００１３】本発明によれば請求項５に記載した手段を
適用するのが有利である。このようにプランジャを構成
すれば、ばら荷を押し退けヘッドを通して最大限に通過
させることが可能になる。搬送スクリュは圧入時に、下
向きに搬送する方向に回転されるのが有利である。搬送
スクリュの施工起点位置で押し退けヘッドは、装入ホッ
パを下方へ向かって閉鎖するのが有利である。このよう
に構成すれば、装入ホッパ内になお収容されている比較
的多量のばら荷を紛失することなしに粘性土安定処理装
置を次の作業現場へ問題なく輸送することが可能にな
る。

【００１４】搬送スクリュのリード角に適合したスリッ
トを、請求項６に記載したように押し退けヘッドに設け
ることによって、中空室にばら荷を充填する際に、押し
退けヘッドを通してばら荷を特に迅速に導くことが可能
になる。従ってばら荷は比較的大きな締固め圧で中空室
内へ充填される。

【００１５】相互間で反応し合う材料成分を中空室内へ
搬入しようとする場合には、搬送スクリュの高い搬送出
力が、化学反応の開始前に材料成分を中空室の底部まで
搬送するのには、往々にしてもはや充分でなくなる場合
がある。この場合は請求項７に記載した手段によって、
少なくとも１種の材料成分を、搬送スクリュ中心の中空
軸を介して中空室内へ搬入するのが有利である。その場
合１種の材料成分、つまり例えば水、酸又は、反応を助
成する別の液状成分が搬送スクリュ中心の中空軸を通し
て中空室内へ搬入される。その他の残りの材料成分は、
搬送スクリュ自体によって搬送される。これらの材料成
分相互の反応は二成分接着剤の硬化剤と結合剤との化合
に類似している。これらの材料成分の混合は中空室内で
始めて行われるので、搬送スクリュ領域における化学反
応は排除される。この手段の適用は、従って著しく広域
スペクトルの材料成分の使用を可能にすると共に、これ
らの材料成分から所望の材料成分を任意に選択して安定
処理杭を造成することが可能である。これによって本発
明の方法は、土質特性、所望の荷重及び最大許容地盤沈
下のような所定の条件に最適に適合される。

【００１６】調整駆動装置を油圧モータとして構成する
ことによって、使用中の掘削機又はローダの搭載油圧装
置から調整駆動装置へ特に簡便にエネルギを供給するこ
とが可能になる。また回転駆動装置も油圧モータとして
構成するのが有利である。油圧モータは、極めて単純に
かつ同時に頑丈に構成されているので、粗野な野外酷使
にも最も良く耐えることができる。

【００１７】請求項８に記載したように調整駆動装置と
摺動送り台との間には動力伝達のためにロープ伝動装置
又は鎖伝動装置を使用するのが有利である。それという
のは、これによって極めて大きな力を簡単に伝達できる
からである。殊に有利にはロープ又は鎖が架台の両側に
固定されている。調整駆動装置は変向ガイドプーリ又は
巻上げドラムを介して前記ロープ又は鎖に作用する。そ
の場合調整駆動装置はラーメン又は摺動送り台に固定さ
れていてもよい。殊に有利には前記ロープ又は鎖は複数
回滑車状に変向ガイドされるので、調整駆動装置の運動
はロープ伝動装置又は鎖伝動装置によって減速される。
これによって、達成可能な圧入力は高められ、しかもロ
ープ又は鎖は前記圧入力の一部で負荷されるにすぎな
い。

【００１８】調整駆動装置と回転駆動装置は、搬送スク
リュの回転速度及び、該搬送スクリュの回転速度と引張
り速度との比を予め規定可能な目標値に制御する制御装
置と作用結合されているのが有利である。これは中空室
内の充填密度の精密な調整を可能にする。従って造成す
る安定処理杭の密度は、土質特性、所望の荷重並びに最
大限許容可能な地盤沈下によって規定された諸条件に極
めて正確に適合することができる。制御装置の使用によ
って操作員は、調整駆動装置及び回転駆動装置の微妙な
回転数修正操作から解放され、つまり厄介な操作を免除
される。特に異質な土質の場合にも安定処理杭の等しい
品質が常に得られる。

【００１９】請求項９に記載した手段によって、次の安
定処理杭を造成しようとする使用現場への粘性土安定処
理装置の極めて簡便な輸送が可能になる。これに加え
て、プランジャの圧入力を吸収するために、掘削機又は
ローダは粘性土安定処理装置を地面に圧着することが可
能になる。従って粘性土安定処理装置は全体として比較
的軽い重量を有することができる。請求項１０に記載し
た構成手段を適用することによって、配設した搬送スク
リュの数に応じて安定処理杭の造成時間は短縮される。
これが特に有利になるのは、比較的大きな土地に安定処
理を施工しようとする場合、或いは単位面積当り多数本
の安定処理杭を設けようとする場合である。この構成手
段によって多数本の安定処理杭を同時に造成することが
可能である。粘性土安定処理装置の構造経費を低減させ
るために、共通の調整駆動装置と共通の回転駆動装置と
を設けるのが殊に有利である。

【００２０】請求項１１に記載した構成手段によって、
粘性土安定処理装置と一緒に掘削機又はローダを使用す
る必要がなくなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。

【００２２】図１に示した粘性土安定処理装置１は架台
２を有し、該架台内に直線案内３が支持されている。粘
性土安定処理装置１は下部域を断面して図示されてい
る。架台２はラーメン４として構成されており、かつ粘
性土安定処理装置１に、力伝達に必要な安定性を与えて
いる。架台２は粘性土又は天然軟質土５の上に係止ボル
ト６によって位置固定されている。係止ボルト６は受け
座７を有しているので、架台２は水平方向でも鉛直方向
でも固定されている。この場合３本又は４本の係止ボル
ト６を設けておくのが有利である。粘性土安定処理装置
１の重心８の上位には、掘削機又はローダのブーム又は
ジブと結合するための複数の接続用接合板９が設けられ
ている。該接続用接合板９によって、次の安定処理杭５
０（図８参照）を造成しようとする作業現場の部位に粘
性土安定処理装置１を簡単に変移させることが可能にな
り、その場合、粘性土安定処理装置１は輸送時に安定し
た姿勢を維持する。

【００２３】直線案内３に沿って摺動送り台１０が滑動
し、該摺動送り台には調整駆動装置１１が設けられてお
り、該調整駆動装置は、摺動送り台１０に引張り力もし
くは圧縮力をかけて該摺動送り台を上向移動並びに下向
移動させることができる。調整駆動装置１１は油圧モー
タとして構成されているのが有利である。この場合は掘
削機又はローダの油圧系から有利に給圧することが可能
である。力伝達作用を増強するために調整駆動装置１１
は伝動装置を有することもできる。

【００２４】図１に示した実施例では調整駆動装置１１
以外に付加的に動力を伝達するために、４つの鎖伝動装
置３９が調整駆動装置１１ａと摺動送り台１０との間に
設けられている。図１では夫々２つの鎖伝動装置３９が
直接相前後して位置している。該鎖伝動装置３９は夫々
１本の鎖３８と、該鎖を変向ガイドする歯車３６，３６
ａ，３７，３７ａによって構成されている。前記鎖３８
の自由端部は上と下で架台２に固定されている。各鎖伝
動装置３９の１つの歯車３６ａは調整駆動装置１１ａに
よって駆動される。その場合、４つの鎖伝動装置３９の
歯車３６ａは互いに伝力結合されているので、全ての鎖
伝動装置３９を駆動するためには、ただ１つの調整駆動
装置１１ａで事足りる。歯車３６，３６ａは架台２に回
転可能に軸支されており、鎖３８に対しては定滑車のよ
うに作用する。歯車３７，３７ａは摺動送り台１０に回
転可能に軸支されており、かつ鎖３８に対しては動滑車
を形成しているので、鎖伝動装置３９に対して滑車状の
構造が生じる。従って鎖伝動装置３９は調整駆動装置１
１ａに対して減速伝動装置のように作用するので、摺動
送り台１０に対して得られる摺動力はそれ相応に高めら
れる。鎖３８には摺動送り台の荷重の極く一部分が負荷
されるにすぎない。従って鎖３８はそれ相応に弱く構成
することができる。本発明の実施形態では、鎖３８を全
体的に、或いは部分的にロープとして構成することも可
能である。その場合、駆動する歯車３６ａに係合する領
域を鎖として、残りの領域をロープとして構成するのが
殊に有利である。保持体１２を介して摺動送り台１０は
回転駆動装置１３と結合されている。該回転駆動装置１
３も殊に有利には前記調整駆動装置１１と同様に油圧モ
ータであり、かつプランジャ１４と連結されており、該
プランジャは、圧縮力又は引張り力を摺動送り台１０に
よって直接吸収しかつ回転駆動装置１３からは遠ざける
ように摺動送り台１０内に支承されている。プランジャ
１４は中心に中空軸１５を有し、該中空軸の外周には搬
送スクリュ１６が装着されている。プランジャ１４の自
由端部１７に該プランジャは押し退けヘッド１８を装備
している。

【００２５】押し退けヘッド１８は中心尖頭１９を有
し、該中心尖頭を起点として該押し退けヘッド１８は搬
送スクリュ１６の方へ向かって円錐形状に末広がりに拡
張されている。押し退けヘッド１８の上部域では該押し
退けヘッドは、殊に有利には１００ｍｍ以上の直径Ｄ₁
をもった円筒形に構成されている。押し退けヘッド１８
は、搬送スクリュ１６の直径Ｄ₂よりも僅かに大きな直
径Ｄ₁を有している。押し退けヘッド１８は１つ又は２
つのスロット２０を有し、該スロットは押し退けヘッド
１８を完全に貫通している。スロット２０は、搬送スク
リュ１６をめぐる空間を押し退けヘッド１８より下位の
空間と連通させる。スロット２０は押し退けヘッド１８
を、搬送スクリュ１６のリード角で貫通している。中空
軸１５の自由端部２１は押し退けヘッド１８のスロット
２０に向かって開かれている。

【００２６】スロット２１の形状は特に、押し退けヘッ
ド１８の下面図を表している図２から判る通りである。
スロット２０は内方へ向かっては先細にかつ外方に向か
っては末広がりになるように構成されている。スロット
２０を搬送スクリュ１６に最適に適合させるために、該
スロット２０は湾曲するように構成されている。これに
よってばら荷２３はスロット２０を通って最適に通走す
ることができる。

【００２７】架台２内には、ばら荷２３の装填される装
入ホッパ２２が設けられている。ばら荷２３は単種又は
複数種の水硬性物質成分から成り、該水硬性物質成分に
は、場合によりその他の物質成分を混加することも可能
である。前記装入ホッパ２２はその下端部２４に付設管
片２５を有し、該付設管片を搬送スクリュ１６が貫通し
ている。付設管片２５は内径Ｄ₃を有し、該内径は搬送
スクリュ１６の直径Ｄ_２よりも僅かに大きいが、押し退
けヘッド１８の直径Ｄ_１よりも小さい。これに基づいて
搬送スクリュ１６は付設管片２５内で容易にかつ低摩擦
で移動又は回転することが可能であり、その場合図３に
示した施工起点位置では押し退けヘッド１８は装入ホッ
パ２２を下側から密閉している。従ってプランジャ１４
のこの施工起点位置のままで粘性土安定処理装置１を掘
削機又はローダによって極めて簡便に輸送して所望の次
の作業現場におろして設置することができ、その場合押
し退けヘッド１８は装入ホッパ２２を下側から密閉して
いるので、ばら荷２３が装入ホッパ２２の付設管片２５
を通って漏出することはない。

【００２８】架台２の上端部２６にはレッド２７が設け
られており、該レッドは、枢支点２８を中心として旋回
自在に支承されている。架台２に対するレッド２７の相
対的な傾度は、架台２に固定された測角器２９によって
目盛３０で読取ることができる。

【００２９】複数本の安定処理杭の同時施工を可能にす
るために、粘性土安定処理装置１は複数本のプランジャ
１４を有することができる。これらのプランジャは有利
には、同一の摺動送り台に設けることができるので、た
だ１基の調整駆動装置１１が設けられていればよい。

【００３０】次に本発明の安定処理法を図３乃至図８に
基づいて詳説する。

【００３１】粘性土安定処理装置１は接続用接合板９で
掘削機又はローダによって把持されて、安定処理杭を造
成しようとする作業現場に輸送される。次いで粘性土安
定処理装置１は天然軟質土５上に降下されるので、図３
に示したように係止ボルト６が天然軟質土５内へ侵入
し、かつ受け座７が天然軟質土５の地表面３１に座着す
る。その座着時に架台２は掘削機又はローダによって、
プランジャ１４を安定処理杭の所望の方向に向かせるよ
うに方位づけられる。このために掘削機の操縦員は、鉛
直線に対する架台２の傾度を簡単に目盛３０に対するレ
ッド２７の相対位置に基づいて読取ることができる。安
定処理杭は通常、鉛直方向に造成される。しかしながら
特殊例の場合、殊に傾斜地に安定処理を施す場合には、
鉛直方向から偏角した安定処理杭が必要である。

【００３２】架台２が天然軟質土５中にアンカー止めさ
れた後、摺動送り台１０は調整駆動装置１１，１１ａの
作用を受けて矢印３５の方向で下向移動させられる。そ
の場合にプランジャ１４はその押し退けヘッド１８と共
に天然軟質土５中へ侵入していく。その侵入時に発生す
る反力は、接続用接合板９を介して掘削機又はローダに
よって吸収される。押し退けヘッド１８は、周辺土壌を
押し退けて該押し退けヘッドの周辺を締固める。その際
に、図４から判る中空室４０が形成される。該中空室４
０はほぼ柱の形状を有し、該中空室４０の直径は押し退
けヘッド１８の直径Ｄ₁によって規定されている。押し
退けヘッド１８の上位に設けられている搬送スクリュ１
６は、プランジャ１８の進出時に前記中空室４０の周壁
４１を支持する。搬送スクリュ１６は、押し退けヘッド
１８の圧入中には静止しているか又は下向き搬送方向に
駆動される。

【００３３】図５に示したように、プランジャ１４が所
望の深さＴに達すると、搬送スクリュ１６は矢印４２の
方向に回転させられる。同時に装入ホッパ２２にばら荷
２３が供給され、かつ搬送スクリュ１６によって押し退
けヘッド１８の方に向かって搬送される。その際にばら
荷２３は押し退けヘッド１８に設けた貫通孔状のスロッ
ト２０を通って導かれる。このようにして押し退けヘッ
ド１８の下位の空間４３にばら荷２３が充填される。別
の実施形態によれば、はら荷２３の１成分を中空軸１５
の内部を通して前記空間４３内へ搬入することも可能で
ある。この処理法は、前記成分が周辺の天然軟質土５と
著しく迅速に反応する場合には特に合目的的でありかつ
有利である。またばら荷２３の１成分と化学反応すると
ころの、該ばら荷の別の成分を、中空軸１５を介して空
間４３内へ搬入することも可能である。前記ばら荷の両
成分の混合は、この場合、押し退けヘッド１８のスロッ
ト２０内で始めて行われる。プランジャ１４は、図６に
示したように、矢印４４の方向に中空室４０から引出さ
れる。この引出し時には摺動送り台１０は調整駆動装置
１１，１１ａによって逆方向に駆動される。この場合、
所定の締固め圧でばら荷２３を中空室４０内へ充填する
ように、プランジャ１４の引張り速度と搬送スクリュ１
６の回転速度とは互いに調和されている。

【００３４】プランジャ１４が施工起点位置まで引戻さ
れた場合、天然軟質土５中には、図７に示したように、
該天然軟質土５に対して周壁４１によって制限された粉
末柱４５が残留する。該粉末柱４５は、充填されたばら
荷２３によって形成される。前記周壁４１の領域では、
前記粉末柱４５内に存在している水硬性物質成分が、周
辺天然軟質土５から水分４６を抽出し、該水分は矢印４
７の方向に粉末柱４５に対して拡散する。このようにし
て粉末柱４５をめぐる天然軟質土５は乾燥される。同時
に水分４６は、粉末柱４５内の水硬性物質と化学反応を
起こし、その結果、粉末柱４５は硬化されることにな
る。粉末柱４５内の水硬性物質として生石灰を使用する
場合には特に、拡散浸透する水分４６と生石灰との発熱
性反応の解放反応熱によって、周辺の天然軟質土５は著
しく加熱され、その結果、乾燥が強化されることにな
る。この乾燥の結果として天然軟質土５の強度が高めら
れる。付加的に又、粉末柱４５内に存在しているイオン
が、矢印４７とは逆向きに前記粉末柱４５から周辺の天
然軟質土５内へ拡散移動する。これらのイオンは天然軟
質土５の安定処理を強化する。イオン移動の結果として
粉末柱４５と周辺の天然軟質土５との充全な混合が生じ
るので、粉末柱４５の、施工初期に特定された周壁４１
は次第に解体されていく。

【００３５】数週間乃至は数カ月を要する前記反応の終
結後には、図８から判るような安定処理杭５０が得られ
る。該安定処理杭５０は、周辺の天然軟質土５に対して
特定の境界面を有していない。安定処理杭５０と天然軟
質土５との間の境界域５１では、ばら荷２３と共に搬入
されたイオンの濃度が、安定処理杭５０の中心５２へ向
かって徐々に増大している。イオン移動と不規則な土壌
特性とに基づいて、安定処理杭５０の深さ全体にわたっ
て見て不規則なイオン濃度プロフィールが生じる。従っ
て安定処理杭５０は、周辺の天然軟質土５と極めて緊密
に結合した状態にあるので、該安定処理杭５０をめぐる
周辺においても天然軟質土５を固化することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】下部域を断面して示した本発明の粘性土安定処
理装置の側面図である。

【図２】押し退けヘッドの下面図である。

【図３】施工起点位置で示した図１の粘性土安定処理装
置の側面図である。

【図４】押し退けによる中空室の形成時を示す図３の粘
性土安定処理装置の側面図である。

【図５】プランジャを完全進出させた状態で示した図３
の粘性土安定処理装置の側面図である。

【図６】中空室にばら荷を充填中の状態で示した図３の
粘性土安定処理装置の側面図である。

【図７】ばら荷の充填された中空室を示す略示断面図で
ある。

【図８】造成済みの安定処理杭を示す略示断面図であ
る。

【符号の説明】

１粘性土安定処理装置、２架台、３直
線案内、４ラーメン、５天然軟質土、６
係止ボルト、７受け座、８重心、９
接続用接合板、１０摺動送り台、１１，１
１ａ調整駆動装置、１２保持体、１３
回転駆動装置、１４プランジャ、１５中空
軸、１６搬送スクリュ、１７自由端部、
１８押し退けヘッド、１９中心尖頭、２０
スロット、２１自由端部、２２装入ホッ
パ、２３ばら荷、２４下端部、２５付設
管片、２６上端部、２７レッド、２８
枢支点、２９測角器、３０目盛、３１
地表面、３５矢印、３６，３６ａ；３７，３７
ａ歯車、３８鎖、３９ロープ又は鎖伝
動装置、４０中空室、４１周壁、４２
矢印、４３空間、４４矢印、４５粉末
柱、４６水分、４７矢印、５０安定
処理杭、５１境界域、５２中心、Ｄ₁
押し退けヘッドの直径、Ｄ₂ 搬送スクリュの直
径、Ｄ₃ 付設管の内径、Ｔ深さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 398075208 Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｓｔｒ. ５，Ｄ−86529 Ｓｃｈｒｏｂｅｎｈａｕｓｅｎ，Ｂ．Ｒ．Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ (72)発明者ヴォルフガングライトマイアードイツ連邦共和国エッゲンフェルデンゲルンエーベンフェルト 17 (72)発明者ウルリーケバウアードイツ連邦共和国マールゲルスドルフハーベルスキルヒェナーシュトラーセ 24 (56)参考文献特開昭62−90437（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−5811（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−50220（ＪＰ，Ａ) 仏国公開2233447（ＦＲ，Ａ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】土中へプランジャを圧入することによっ
て柱状の中空室を形成し、かつ、搬送スクリュを付設し
たプランジャを回転させると同時に軸方向に運動させる
ことによりばら荷をスクリュ搬送することによって前記
中空室に充填するようにして行う、安定処理杭によって
支持能の不充分な粘性土に安定処理を施す方法におい
て、ばら荷のスクリュ搬送時に中空室の周壁を搬送通路
として使用し、かつ土中へのプランジャの圧入中にすで
に、ばら荷のスクリュ搬送により中空室の充填を行うこ
とを特徴とする、安定処理杭によって支持能の不充分な
粘性土に安定処理を施す方法。
【請求項２】ばら荷を締固め圧で中空室内へ圧縮する
ように、ばら荷のスクリュ搬送時に搬送スクリュの回転
数と軸方向速度とを互いに調和する、請求項１記載の方
法。
【請求項３】中空室に実質的に粉末状の生石灰と石膏
又はその何れか及びセメントと少なくとも１種の水硬性
物質又はその何れか及び酸化珪素含有の鉱物又はその何
れかを充填する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】ばら荷（２３）用の少なくとも１つの装
入ホッパ（２２）と、該装入ホッパを貫通しかつ搬送ス
クリュ（１６）を付設した少なくとも１つのプランジャ
（１４）とから成り、該プランジャが、回転駆動装置
（１３）により回転可能にかつ調整駆動装置（１１）に
より粘性土安定処理装置（１）の架台（２）に設けた直
線案内（３）に沿って土中に圧入可能に構成されてお
り、かつ前記プランジャ（１４）の自由端部（１７）に
は、上向きに末広がりに拡張する押し退けヘッド（１
８）が支持されている形式の、軟質の粘性土（５）内に
安定処理杭（５０）を造成する装置において、押し退け
ヘッド（１８）が、搬送スクリュ（１６）に沿った空間
を押し退けヘッド（１８）の下位の空間（４３）と連通
させる少なくとも１つの貫通孔状のスロット（２０）を
有し、前記押し退けヘッド（１８）が実質的に回転対称
形に構成されておりかつその最も幅広の部位に、搬送ス
クリュ（１６）よりも大きな直径（Ｄ_１）を有している
ことを特徴とする、軟質の粘性土内に安定処理杭を造成
する装置。
【請求項５】押し退けヘッド（１８）の貫通するスロ
ット（２０）が実質的に、搬送スクリュ（１６）のリー
ド角で方位づけられている、請求項４記載の装置。
【請求項６】搬送スクリュ（１６）が、その全長にわ
たって延在する中空軸（１５）を有し、該中空軸が押し
退けヘッド（１８）のスロット（２０）へ向かって少な
くとも１つの開口を形成している、請求項５記載の装
置。
【請求項７】調整駆動装置（１１）が少なくとも１つ
のロープ伝動装置及び鎖伝動装置（３９）又はその何れ
かを介して摺動送り台（１０）と作用結合している、請
求項４記載の装置。
【請求項８】架台（２）には、掘削機又はローダと連
結するための接続用接合板（９）が設けられている、請
求項４記載の装置。
【請求項９】架台（２）が、夫々１つの装入ホッパ
（２２）を配設した少なくとも２つの搬送スクリュ（１
６）を有し、両搬送スクリュが、共通の回転駆動装置
（１３）及び共通の調整駆動装置（１１）によって駆動
されている、請求項４から８までのいずれか１項記載の
装置。
【請求項１０】架台（２）に、駆動モータを有するホ
イール又は鎖が設けられており、かつ粘性土安定処理装
置（１）が自走機器として構成されている、請求項４か
ら９までのいずれか１項記載の装置。