JPH0366823A - 砂杭造成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、軟弱地盤中に砂、砂利、砕石等（以下単に砂
という）からなる杭を造成する方法及びその装置に関す
るもので、特に、回転ケーシングとこの中に挿入配備さ
れた固定ケーシングとの２つのケーシングを用い、回転
ケーシングを回転させつつこれを固定ケーシングと共に
地盤中に所定深さまで貫入し、その後ホッパーより砂を
固定ケーシング内に投入し、両ケーシングを引き抜きな
がら、固定ケーシング下端より砂を排出しつつ地盤中に
残して、砂杭を造成する方法及びその装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 従来この種の砂杭造成方法に使用される回転ケーシング
はその下端部に何ら掘削手段をもたず、しかしてケーシ
ング貫入時には回転ケーシングの単なる回転下降作用の
みによって回転ケーシングを地盤中に貫入させるように
しているため、貫入速度がどうしても遅くなり、作業能
率が悪く、また通常は回転ケーシングの下端部にシュー
（底蓋）を取付けていることから、ケーシング貫入時に
このシューが地盤の抵抗をまともに受けることとなって
、ケーシング貴人作業を一層困難にしていた。

本発明はこのような従来の問題点を解決することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、内部に固定ケーシングが挿入配備された回転
ケーシングを回転させつつ地盤中に貫入し、所定深さに
達した後両ケーシングを引き抜きつつ、固定ケーシング
内に投入された砂を該固定ケーシング下端より排出させ
て砂杭を造成する砂杭造成方法において、回転ケーシン
グの下端部に、外端部が回転ケーシングより外側に突出
し且つ内端部が固定ケーシングよりも内側に突出してそ
の外端部から内端部にかけてカッティングエツジを形成
する掘削刃を一体に設けておき、ケーシング貫入時に回
転ケーシングの回転により掘削刃を旋回させて地盤を掘
削することを特徴とするものである。

また本発明は、機枠の下部に回転駆動可能に垂下連設さ
れた回転ケーシングと、該回転ケーシング内に垂下挿入
されていて上端部に砂供給用ホンパーが設けられた固定
ケーシングと、からなる砂杭造成装置において、前記回
転ケーシングの下端部に、外端部が回転ケーシングより
外側に突出し且つ内端部が固定ケーシングよりも内側に
突出してその外端部から内端部にかけてカッティングエ
ツジを形成する掘削刃を一体に装備してなることを特徴
とするものである。

本発明の装置においては、前記固定ケーシング内に、上
下駆動手段により一定ストロークを上下動しうる内杆を
挿通配備して、固定ケーシング下端から突出した内杆の
下端部にバイブレータを装着し、前記内杆の上限位置に
おいて前記バイブレータより固定ケーシングの下端を閉
塞するようにしてもよい。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明すると、第１図は砂
杭造成装置を示しており、この図において１はクローラ
クレーン等に立設されたリーグ（図示せず）に昇降自在
に吊支される機枠で、この機枠１の下部に円筒状の回転
ケーシング２が回転自在に垂下連設され、この回転ケー
シング２は機枠１に配備された両側一対の電動機３．３
及び歯車伝動Ｉａ横（図示せず〕によって回転駆動され
る。

４は回転ケーシング２内に同心状に挿入された円筒状の
固定ケーシングで、その下端は回転ケーシング２の下端
近くまで延び、上端部は機枠ｌ上部へ延びている。５は
機枠１の上部に固定ケーシング２と同心状に設置された
大径円筒状の砂タンクで、固定ケーシング４−本分の容
量の砂を十分に収容しうる大きさに形成されており、こ
の砂タンク５の上端部に砂供給用ホンパー６が連設され
ている。７は固定ケーシング４内に同心状に挿通された
中空状の内杆で、その上端部は上下駆動手段としての流
体圧シリンダ８に連動連結され、その下端部は固定ケー
シング４下端から突出していて、その突出端部にバイブ
レータとしてのバイブロフロント９が装着されている。

１０は回転ケーシング２の下端部に下方へ突出し且つ内
方へ張り出すように配設された掘削刃である。

前記砂タンク５内には流体圧シリンダ８を保護するため
の保護管１１が設けてあって、上端部は砂タンク５の土
壁部に固着され、下端部は砂タンク５のすり鉢状底壁部
５ａを貫通して固定ケーシング４の上端部に連通連結さ
れている。この砂タンク５の底壁部１５ａには砂排出用
開口部１２が設けられ、この開口部１２は底壁部５ａの
下方に形成された傾斜状の連通路１３を通じて固定ケー
シング４の上端部に連通しており、この連通路１３の外
側開口部は盲フランジ１４により塞がれている。

前記砂排出用開口部１２には開閉弁１５が設けられ、こ
の開閉弁１５は、砂タンク５の底壁部５ａ下面に枢着さ
れて砂排出用開口部１２をその下面側から開閉する弁Ｆ
ｉ１６と、砂タンク５の側壁部５ｂ外面に設置された弁
板駆動用の流体圧シリンダ１７（例えばエアシリンダ）
と、弁板１６と流体圧シリンダ１７とを連動連結するワ
イヤー１８とからなり、流体圧シリンダ１７のピストン
ロッド１７ａ先端部に連結されたスライダー１９が砂タ
ンク側壁部５ｂに固着されたガイド部材２０に上下摺動
可能に係合され、このスライダー１９には、中間部をシ
ープ２２で支持された前記ワイヤー１８の一端部が止着
され、その他端部が弁板１６に止着されており、而して
第１図に示すようにピストンロッド１７ａの収縮時には
弁板１６が開放位置にあって、このピストンロッド１７
ａが下向きに伸長すると、ワイヤー１８を介して弁板１
６が上向きに回動して砂排出用開口部１２を閉しるよう
になっている。前記連通路１３内にはエア供給手段とし
てのエア供給パイプ２１が突入配備され、このパイプ２
１によって圧力エアが連通路１３から固定ケーシング４
内に供給される。

前記内杆上下駆動用の流体圧シリンダ８は例えば油圧シ
リンダからなるもので、そのシリンダ本体の上端部が砂
タンク５の土壁部に取着され、ピストンロッド８ａの先
端部が内杆７の上端部に連結されている。この内杆７の
下端部に装着されているバイブロフロント９は、流体圧
シリンダ８のピストンロッド８ａが上向きに収縮作動し
て内杆７が上限位置に達したとき、第１図の１点鎖線図
示のように上端部が固定ケーシング４の下端部位に位置
して、その下端開口部を塞ぎ、またピストンロッド８ａ
が下向きに伸長作動して内杆７が下動すると、固定ケー
シング４の下端部位から下方へ離間してその下端開口部
を開放する。内杆７の下限位置においてバイブロフロン
ト９は第１図の実線図示の位置にある。

前記掘削刃１０は、回転ケーシング２の下端部外周面の
直径方向対向位置に固着されて下向き突出した両側一対
の取付フレーム２３．２３のそれぞれの下端部に固着さ
れている。第１図及び第２図から明らかなように各掘削
刃１０はその下端部にカッティングエソジｌｏａを有し
、このカッティングエツジ１０ａは、外端部が回転ケー
シング２の外周面位置よりも外側に突出し且つ内端部が
固定ケーシング４の内周面位置よりも内方側へ十分に張
り出すように突出して、その外端部から内端部にわたっ
て両ケーシング２，４を内外方向に横切るように延びて
いる。また各掘削刃ｌＯは、その全体側面が回転ケーシ
ング２の中心軸線を通る鉛直面に対して例えば３０°〜
４０″の傾きを有し、且つ内端部側が回転ケーシング２
の回転方向側へ例えば２０°〜３０°倒れるように配置
されている。

尚、各取付フレーム２３の下端部には補強枠片２４が掘
削刃１０との間に介装されている。また、回転ケーシン
グ２の下端部には両掘削刃１０．ｌＯの周方向中間位置
に補強掘削部片２５が取付けてあり、この補強掘削部片
２５は各掘削刃１０で掘削された土砂等を更に破砕する
機能を有すると共に、掘削刃１０とバランスするバラン
ス錘の役割を有するものである。

前記回転ケーシング２には排土用の穴部２０が多数開口
形成してあり、固定ケーシング４内部には該固定ケーシ
ング４下端からエアジェツトを噴出させるためのエアジ
ェツト供給パイプ２７が配管されている。

前記バイブロフロント９は、図示は省略するが、電動機
とこれの出力軸に連結した偏心軸体とが内蔵してあって
、電動機の回転による偏心軸体の偏心回転によって横方
向の振動を発生するようになっている。この電動機用の
キャソブタイヤは内杆７の内部に挿通させ、内杆７上部
の適当箇所から外部に延出させである。そして、このバ
イブロフロント９は、ケーシング貫入時には内杆７の上
昇により第１図の１点鎖線図示の位置にあって、非作動
状態にあり、またこの位置で固定ケーシング４の下端面
を閉塞し、ケーシング引き抜き時には内杆７の下降によ
り同図実線図示の位置まで下降されて固定ケーシング４
下端面を開放し、この位置で振動作用を行うようになっ
ている。

次に、上述したような構成の装置を使用して軟弱地盤中
に砂杭を造成する方法を説明する。

砂杭造成作業を開始するにあたり、先ず開閉弁１５を開
放操作して、ホッパー６より砂タンク５内に供給した砂
を、砂排出用開口部１２から連通路１３を通して固定ケ
ーシング４内に充填する。

勿論、このとき内杆７は上限位置にあって、固定ケーシ
ング４の下端がバイブロフロント９によって閉塞されて
いる。固定ケーシング４内に砂が所要量充填されたなら
ば（砂の充填量は固定ケーシング４内に設けた周知の重
錘式砂面検知装置で行う〕、開閉弁１５を閉鎖し、引き
続きホ・７バー６より砂を供給して、砂タンク５内に固
定ケーシング４−木分程の砂を充填する（この充填量は
砂タンク５内に設けた重錘式砂面検知装置により行う）
。

こうして固定ケーシング４及び砂タンク５内にそれぞれ
所要量の砂を充填した状態から、回転ケーシング２を回
転駆動させながら固定ケーシング４と共に地盤中に貫入
してゆく。このケーシング貫入操作においては、回転ケ
ーシング２の下端部の掘削刃ｌＯ及び補助掘削部片２５
の旋回動作によって地盤を掘削できるため、硬い地盤層
に遭遇しても容易に掘進可能で、貫入操作を行うことが
できる。特に、掘削刃１０は、外端部が回転ケーシング
２より外側に突出し、内端部が固定ケーシング４よりも
内側に突出して、その外端部から内端部にかけてケーシ
ング２，４を内外方向に横切るように延びるカッティン
グエツジ１０ａを形成していることから、地盤は回転ケ
ーシング２の周辺部のみならず、この回転ケーシング３
によって囲まれる断面領域のほとんど大部分が掘削され
ることになり、したがって掘進時に回転ケーシング２下
端及び固定ケーシング４下端にかかる地盤抵抗が著しく
軽減され、これによってケーシング貫入作業が一層容易
且つ迅速に行われる。尚、ケーシング貫入中に回転ケー
シング２と固定ケーシング４との間に入り込んだ掘削土
砂は、エアジェ。

ト供給パイプ２７先端から噴射されるエアジェツトが固
定ケーシング４下端部とバイブロフロント９との隙間か
ら固定ケーシング２の外周側に噴き出されて固定ケーシ
ング２外周面と回転ケーシング２内周面との間隙部を昇
流することから、両ケーシング２．３間での摩擦抵抗を
緩和されてこれら両ケーシング２，３間を通り、適宜土
砂排出用の開口部２６から排出される。

回転ケーシング２が所定深さまで貫入されたならば、そ
の回転を停止し、そしてエア供給パイプ２１からのエア
の供給を開始し、砂が充填されている固定ケーシング４
の上部空間のエア圧を上昇させる。こうして昇圧された
圧力エアによって固定ケーシング４内の砂を加圧する一
方、回転ケーシング２を貫入時と逆方向に回転駆動しつ
つこの回転ケーシング２の引き抜きを開始しながら、流
体圧シリンダ８を伸長作動して内杆７を下限位置まで下
降させ、固定ケーシング４下端面を開放し、同時にバイ
ブロフロント９を振動させ、更にエアジェツト供給パイ
プ２７よりエアジェツトを噴出させる。こうした回転ケ
ーシング２の引き抜き動作に伴って固定ケーシング４の
下端から加圧された砂を押出して地盤中に砂杭を造成し
てゆく。この場合、固定ケーシング４下端から押出され
た砂がバイブロフロント９による振動作用を受けるため
、十分に圧密された強固な砂杭を形成することができる
。回転ケーシング２を地上に引き上げることにより、１
つ目の砂杭の造成を終了する。

上記のようにして固定ケーシング４内の砂を全部地盤中
に押出して１つ目の砂杭の造成が終了すれば、内杆７を
上限位置へ上昇させて固定ケーシング４の下端を塞ぎ、
そして砂タンク５の開閉弁１５を開放操作して、砂タン
ク５内の砂を開口部１２から連通路１３を通して固定ケ
ーシング４内に充填しながら、本装置を別の新たな砂杭
造成箇所へ移動し、その移動を終えるまでに砂タンク５
内の砂を固定ケーシング４内に充填し終えておき、そし
てその新たな箇所において引き続き上述と同様な一連の
作業を行って２つ目の砂杭を造成する。

このように、２つ目の砂杭の遺戒開始時にはホ・ツバ−
６による外部からの砂の供給を行う必要がないから、１
つ目の砂杭造成終了後直ちに２つ目の砂杭の造成作業を
開始することができる。したがって外部からの砂の供給
は３つ目の杭の造成作業に入るまでの間に適宜行えばよ
い。

（発明の効果） 本発明によれば、回転ケーシングの下端部に、外端部が
回転ケーシングより外側に突出し且つ内端部が固定ケー
シングよりも内側に突出してその外端部から内端部にか
けてカンティングエツジを形成する掘削刃を一体に設け
、ケーシング貫入時に回転ケーシングの回転により掘削
刃を旋回させて地盤を掘削するようにしているので、地
盤はこの掘削刃によって回転ケーシングの周辺部のみな
らず、回転ケーシングに囲まれる断面領域の内方部まで
十分に掘削されることになり、したがって掘進時に両ケ
ーシング下端にかかる地盤抵抗が著しく軽減され、これ
によりケーシング貫入作業を容易且つ迅速に行うことが
できる。

また本発明において、固定ケーシング内に一定ストロー
ク上下動可能な内杆を挿通させて、固定ケーシング下端
から突出した内杆の下端部にバイブレータを装着し、内
杆の上限位置においてバイブレータによって固定ケーシ
ング下端を塞ぐようにすることにより、特別に底蓋を設
けることなくしてケーシング貫入時における固定ケーシ
ング内への土砂の侵入を阻止することができると共に、
ケーシング引き抜き時に固定ケーシング下端から踏出さ
れる砂杭造成に振動を与えることができてより圧密され
た砂杭を造成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す砂杭造成装置の縦断面図
、第２図は同上の装置の底面図である。 １・・・機枠、２・・・回転ケーシング、３・・・電動
機、４・・・固定ケーシング、５・・・砂タンク、６・
・・砂供給用ホッパー、７・・・内杆、８・・・流体圧
シリンダ（上下駆動手段）、９・・・パイプロフロット
（バイブレータ）、１０・・・掘削刃、１０ａ・・・カ
ンティングエツジ、１２・・・砂排出用開口部、１３・
・・連通路、１５・・・開閉弁、２１・・・エア供給パ
イプ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、内部に固定ケーシングが挿入配備された回転ケ
   ーシングを回転させつつ地盤中に貫入し、所定深さに達
   した後両ケーシングを引き抜きつつ、固定ケーシング内
   に投入された砂を該固定ケーシング下端より排出させて
   砂杭を造成する砂杭造成方法において、回転ケーシング
   の下端部に、外端部が回転ケーシングより外側に突出し
   且つ内端部が固定ケーシングよりも内側に突出してその
   外端部から内端部にかけてカッティングエッジを形成す
   る掘削刃を一体に設けておき、ケーシング貫入時に回転
   ケーシングの回転により掘削刃を旋回させて地盤を掘削
   することを特徴とする砂杭造成方法。
2. （２）、機枠の下部に回転駆動可能に垂下連設された回
   転ケーシングと、該回転ケーシング内に垂下挿入されて
   いて上端部に砂供給用ホッパーが設けられた固定ケーシ
   ングと、からなる砂杭造成装置において、前記回転ケー
   シングの下端部に、外端部が回転ケーシングより外側に
   突出し且つ内端部が固定ケーシングよりも内側に突出し
   てその外端部から内端部にかけてカッティングエッジを
   形成する掘削刃を一体に装備してなることを特徴とする
   砂杭造成装置。
3. （３）、前記固定ケーシング内には上下駆動手段により
   一定ストロークを上下動しうる内杆を挿通配備して、固
   定ケーシング下端から突出した内杆の下端部にバイブレ
   ータを装着し、前記内杆の上限位置において前記バイブ
   レータによって固定ケーシングの下端を閉塞しうるよう
   にしてなることを特徴とする請求項２記載の砂杭造成装
   置。