JPH0633442A - 砂杭造成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーシング打ち込み時の掘削土の排土を効率
良く行わせ、ケーシング引き上げ時におけるケーシング
下端からの砂の有効排出を促進し、且つその排出される
砂を締め固めできる砂杭造成装置を提供すること。 【構成】 機枠１の下部に、外ケーシング３と内ケーシ
ング４とから成るケーシング２を垂下連設し、内外両ケ
ーシング３，４間には掘削土導入用空間部５を形成し、
機枠１を縦に貫通する中杆６を内ケーシング４内に垂下
挿入すると共に、機枠１の上方に突出する前記中杆６の
上端に起振機７を連結し、起振機７と機枠１との間に空
気ばね８を介装し、外ケーシング３に掘削土排出孔１９
を設けると共に、掘削土排出孔１９よりジェットエアを
噴出させるためのエア噴出管２０を内ケーシング４の外
周面に沿って配管し、前記内ケーシング４の底部に内ケ
ーシング開閉用蓋２７を設けて成ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤を改良するた
めに地中に砂、礫、砂利等（以下、単に砂と称する）か
らなる砂杭を造成する砂杭造成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来この種の造成方法で
は、下端に開閉蓋を備えたケーシングを上下振動あるい
は回転させながら地中に打ち込んで掘孔し、所要深さ掘
進した後、ケーシングを引き上げつつ、このケーシング
内に供給した砂等をその下端から排出して、地中に砂杭
を造成するようにしているが、ケーシング打ち込み掘進
時には、ケーシングの下端開口部が閉蓋されるため、掘
削土はケーシングの下端外周から当該ケーシングと掘孔
との狭い間隙から排土されることになる。このため排土
がスムーズに行われ難く、従ってケーシングの打ち込み
速度が遅くなり、造成作業能率が非常に悪かった。

【０００３】本発明は、上記の課題に鑑み、ケーシング
打ち込み時の掘削土の排出を効率良く行わせ、もってケ
ーシングの打ち込み速度を速めて造成作業能率の向上を
図ることでき、更にはケーシング引き上げ時におけるケ
ーシング下端からの砂の有効排出を促進すると共に、そ
の排出される砂を締め固めできて圧密された強固な砂杭
を造成できる砂杭造成装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による砂杭造成装
置は、機枠１の下部に、外ケーシング３と、この外ケー
シング３内に同心状に挿入した砂投入用の内ケーシング
４とから成るケーシング２を垂下連設し、内外両ケーシ
ング３，４間にはその下端より掘削土を導入するための
掘削土導入用空間部５を形成し、前記機枠１を縦に貫通
する中杆６を前記内ケーシング４内に垂下挿入すると共
に、前記機枠１の上方に突出する前記中杆６の上端に起
振機７を連結し、この起振機７と前記機枠１との間に空
気ばね８を介装し、前記外ケーシング３には掘削土排出
孔１９を設けると共に、この掘削土排出孔１９よりジェ
ットエアを噴出させるためのエア噴出管２０を前記内ケ
ーシング４の外周面に沿って配管し、更に前記内ケーシ
ング４の底部に、ケーシング打ち込み時に土圧で閉じ引
き上げ時に開く内ケーシング開閉用蓋２７を設けて成る
ことを特徴とする。

【０００５】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１において、１は円筒形の機枠で、この機枠１の下部
にケーシング２が垂下連設されている。このケーシング
２は、掘孔用の外ケーシング３と、この外ケーシング３
内に同心状に挿入された内ケーシング４とから成り、こ
れら内外両ケーシング３，４間にはその下端より掘削土
を導入するための掘削土導入用空間部５が形成され、内
ケーシング３内には砂締め固め用の中杆６が同心状に垂
下挿入されている。前記中杆６は前記機枠１を縦に貫通
して、上端が機枠１の上方に突出し、この突出した中杆
６の上端に起振機７が連結されていると共に、この起振
機７と機枠１との間に空気ばね８が介装されている。

【０００６】前記機枠１内には、中壁９を介して上下２
段に区画された上段側砂収容タンク１０及び下段側砂収
容タンク１１が設けられ、下段側砂収容タンク１１の底
部が前記内ケーシング４の上端に一体的に連通連結され
ている。また上段側砂収容タンク１０は、その中心軸部
を通る隔壁（図示省略）によって左右のタンク部１０
ａ、１０ｂに分割形成されている。そして、上段側砂収
容タンク１０の左右各タンク部１０ａ、１０ｂの上部に
それぞれ砂供給用ホッパー１２が連通連設され、このホ
ッパー１２の出口側端部には例えばエアシリンダ１３に
よって開閉駆動される開閉弁１４が設けてある。また、
前記中壁９には上段側砂収容タンク１０の左右各タンク
部１０ａ、１０ｂから下段側砂収容タンク１１に通じる
それぞれの連通口に、前記同様なエアシリンダ１５によ
り開閉駆動される開閉弁１６が設けられている。尚、１
７は前記上段側砂収容タンク１０の左右各タンク部１０
ａ、１０ｂにエアを供給するエアノズル、１８は下段側
砂収容タンク１１にエアを供給するエアノズルである。

【０００７】前記外ケーシング３には、図１及び図２を
参照して明らかなように、前記掘削土導入用空間部５に
導入された掘削土をケーシング外に排出するための掘削
土排出孔１９が、当該ケーシング３の略全長に亘り且つ
周方向に一定間隔をおいて（例えば４５度の間隔おき
に）多数穿設されており、そして掘削土導入用空間部５
内には複数本（例えば４本）のエア噴出管２０が内ケー
シング４の外周面に沿って縦に配管され、各エア噴出管
２０には前記各掘削土排出孔１９と対応する位置にエア
ノズル２１が配設されていて、各掘削土排出孔１９より
ジェットエアを噴出させるようになっている。

【０００８】前記機枠１の上面には台座２２を介して固
定板２３が載設固定され、この固定板２３上の四隅に支
柱２４が立設され、これら支柱２４には可動板２５が昇
降可能に支持され、この可動板２５上の中央部に起振機
７が載設固定されていて、前記台座２２及び固定板２３
のそれぞれ中央部を貫通して上方に延びた前記中杆６の
上端が前記可動板２５を介して起振機７と一体的に連結
され、そして前記可動板２５と固定板２３との間にはそ
の前後左右４箇所に、周知のベローズ形空気ばね８が介
装されている。尚、図１において２６は、前記可動板２
５と固定板２３との間で中杆６を保護するベロース状カ
バーである。

【０００９】前記空気ばね８は空気圧制御手段によって
適宜に制御されるもので、この空気ばね８を図２に示さ
れるような最大限伸びきった状態に内圧を設定した場合
には、この空気ばね８が振動伝達手段として作用し、し
たがって起振機７により発生される振動は、前記可動板
２５から当該空気ばね８、固定板２３、台座２３、機枠
１を通じてケーシング１（外ケーシング３及び内ケーシ
ング４）に伝達されることになる。またこの空気ばね８
の内圧を前記最大伸長時のストローク（例えば６００ｃ
ｍ）よりも適当に短いストローク（例えば４５０ｃｍ）
で伸縮可能な状態に設定すると、この空気ばね８がダン
パーとして作用することになり、したがって起振機７か
らの振動はケーシング１には伝わらない。尚、起振機７
の振動は中杆６には常に伝達される。また、この空気ば
ね８を、上記の短いストロークを最大ストロークとして
伸縮作動させるようにすれば、中杆６を上下動させるこ
とができる。

【００１０】前記内ケーシング４の下端には、図１に概
略示すように、一対の半月形板体から成る内ケーシング
開閉用蓋２７が取付られ、この蓋２７は、常時はその自
重によって図１の実線図示のような逆Ｖ字形を成す開成
位置にあり、ケーシング２の打ち込み時には土圧によっ
て同図の仮想線図示のように内ケーシング４の下端を閉
塞すべく閉成するように構成されている。

【００１１】前記上段側砂収容タンク１０及び下段側砂
収容タンク１１内には、周知の重錘式砂面検出器２８，
２９が配備されている。尚、図１において３０は、前記
固定板２３上の四隅に立設された支柱２４の上端に取付
られた上板であり、３１は前記中杆６上端側を保護する
円筒状カバー体で、前記上段側砂収容タンク１０内の中
心部に設けられている。

【００１２】次に、上述したような構成を有する装置の
使用による砂杭造成方法について説明すると、先ず、リ
ーダ頂部より昇降操作用ワイヤー（図示せず）を繰り出
して装置全体を下降させながらケーシング２を地盤に打
ち込んでゆくわけであるが、このケーシング２の打ち込
みに際しては、起振機８を作動させると共に、空気ばね
８を図１の示すように最大限張りきった状態にして起振
機７の振動をケーシング２、即ち外ケーシング３及び内
ケーシング４に伝達し、これら両ケーシング３，４を上
下に振動させながら、外ケーシング３の下端で地盤を掘
削しつつ打ち込んでゆく。尚、開閉弁１４，１６はケー
シング２の打ち込みに先立って予め開放しておき、ケー
シングの打ち込み開始に伴って内ケーシング開閉用蓋２
７が土圧で閉じた頃に、砂杭造成用の砂を、各ホッパー
１２から上段側砂収容タンク１０の左右各タンク部１０
ａ，１０ｂ及び下段側砂収容タンク１１を通じて内ケー
シング４内に投入してゆく。

【００１３】しかして、上記のように外ケーシング３の
下端で地盤を掘削しつつ掘孔してゆくと、その掘削土は
ケーシング２の下端から掘削土導入用空間部５内に導入
され、この導入された掘削土は各エアノズル２１から噴
出するジェットエアにより外ケーシング３の各掘削土排
出孔１９から外ケーシング３の外部に強制排出されて、
掘孔Ｈの壁面に付着せしめられる。この場合、掘削土排
出孔１９は外ケーシング３の下部から上部に亘って多数
配設してあるため、下部側の掘削土排出孔１９で排出さ
れえなかった掘削土は、順次上方側の掘削土排出孔１９
から排出され、掘削土導入用空間部５内に滞留したり、
詰まったりすることがない。

【００１４】上記のようにして、ケーシング２が地中所
要深さに達したならば、各エア噴出管２０へのエアの供
給を停止して、各エアノズル２１からのジェットエアの
噴出を止める。起振機７は作動を継続させ、そして空気
ばね８はその内圧を前述したケーシング打ち込み時にお
ける最大伸長時のストロークよりも適当に短いストロー
クで伸縮可能な状態に設定する。これにより、空気ばね
８はダンパーとして作用することになり、したがって起
振機７からの振動はケーシング１には伝わらず、中杆６
のみが起振機７の振動によって上下振動する。この場
合、空気ばね８に対する空気の連続給排操作によりこの
空気ばね８を上下伸縮作動させて、中杆６を図１の仮想
線図示のように上下動させてもよい。

【００１５】尚、砂杭造成用の砂は、通常は（造成する
砂杭の長さが比較的短い場合）、ケーシング２の打ち込
みを終える頃までに、砂を上段側砂収容タンク１０に所
定量に達するまで供給しておく。このときの砂の供給量
は前記重錘式砂面検出器２８により計量する。即ち、砂
が所定量に達すると、前記砂面検出器２８が作動して、
前記砂供給ホッパー１２からの砂の供給を停止するよう
に指示する信号を与える。またこの検出信号により前記
開閉弁１４が閉じられると共に、上段側砂収容タンク１
０上部のエアノズル１７からのエアの供給が開始され、
それよってこのタンク１０内の上部空間が加圧され、供
給された砂を押圧する。

【００１６】しかして、前記昇降用ワイヤーを上昇操作
し、ケーシング２を引き上げてゆくと、内ケーシング４
内の砂は、前記上段側砂収容タンク１０内の上部空間に
おける圧力エアによって上方から押圧される押圧作用
と、起振機７から伝達される中杆６の振動作用とによ
り、当該内ケーシング４の下端から速やかに押し出され
て、掘孔内に砂杭を形成してゆく。この場合、特に中杆
６は、その上下振動作用によって、内ケーシング４下端
からの砂の有効排出を促進するのみならず、掘孔内に押
し出される砂を締め固め、それによって圧密された強固
な砂杭を形成せしめる。

【００１７】前記内ケーシング４内への砂の供給は、造
成する砂杭の長さが短い場合には、前述のようにケーシ
ング２の打ち込み終了までに上段側砂収容タンク１０内
に所定量溜まるように供給しておけばよいが、砂杭の長
さが長くなって、ケーシング打ち込み終了までの１回の
供給では足りない場合がある。斯かる場合には、ケーシ
ング引き抜き中に数回にわたって砂の供給を行う。

【００１８】この引き抜き中の砂の供給に際しては、内
ケーシング４内に供給される砂の上部空間を密閉状態に
して加圧する必要があることから、最初、上段側砂収容
タンク１０と下段側砂収容タンク１１とを仕切る中壁９
に設けてある下段側の開閉弁１６を閉じ、上段側の開閉
弁１４を開き、この状態で砂供給ホッパー１２より上段
側砂収容タンク１０内に砂を供給し、しかして内ケーシ
ング４の下端からの砂の排出に伴い下段側砂収容タンク
１１内の砂量が減ってその砂面位置が所定位置まで下が
ると、これを下段側の砂面検出器２９が検出し、それに
より下段側の開閉弁１６を開くと共に、砂供給ホッパー
１２からの砂の供給を停止させ且つ上段側の開閉弁１４
を閉じる。これによって、上段側砂収容タンク１０内の
砂は下段側砂収容タンク１１内に流下し、内ケーシング
４内に供給される。そして、上段側砂収容タンク１０内
の砂面位置が所定位置まで下がると、これを上段側の砂
面検出器２８または他の適当なレベル検出器で検出し、
それにより下段側の開閉弁１６を閉じると共に、上段側
の開閉弁１４を開き、再び砂供給ホッパー１２から上段
側砂収容タンク１０内に砂を供給する。このような操作
を繰り返すことにより、造成する砂杭の長さに応じて内
ケーシング４内に連続的に砂を供給することができる。

【００１９】また、前記上段側砂収容タンク１０は、左
右のタンク部１０ａ、１０ｂに分割形成されていて、各
タンク部１０ａ、１０ｂごとに砂供給用ホッパー１２が
設けてあるため、これらタンク部１０ａ、１０ｂを交互
に使用してもよい。

【００２０】

【発明の作用及び効果】本発明によれば、ケーシングの
打ち込みに際しては、起振機を作動させると共に、空気
ばねを最大限に張りきった状態にして、起振機の振動を
機枠を介しケーシングに伝達し、このケーシングを振動
させながら、地盤を掘削しつつ打ち込んでゆく。しかし
て、その掘削土はケーシング下端より掘削土導入用空間
部内に導入され、この導入された掘削土は、エア噴出管
により噴出されるジェットエアによって外ケーシングの
各掘削土排出孔からケーシング外部に強制排出されて、
掘孔の壁面に付着される。

【００２１】上記のようにして地中所要深さまで掘孔し
たならば、起振機の作動を継続させたまま、空気ばねを
前記ケーシング打ち込み時における最大伸長時のストロ
ークよりも適当に短いストロークに設定する。これによ
り、空気ばねはダンパーとして作用することになり、起
振機からの振動はケーシングには伝わらず、中杆のみが
振動する。しかして、ケーシングを引き上げてゆくと、
内ケーシング内の砂は、中杆の振動作用により、当該内
ケーシングの下端から速やかに押し出されて、掘孔内に
砂杭を形成してゆく。この場合、中杆は、その振動作用
によって、内ケーシング下端からの砂の有効排出を促進
するのみならず、掘孔内に押し出される砂を締め固め、
それによって圧密された強固な砂杭を形成せしめる。

【００２２】このように本発明によれば、ケーシングの
打ち込み中に掘削土を掘削土導入用空間部内に強制導入
させて掘削土排出孔から排出させるため、ケーシングの
打ち込み速度が速めることができ、それによって造成作
業能率の向上を図ることできる。この場合、掘削土排出
孔から排出した掘削土は掘孔壁面に付着されるので、掘
孔壁面の崩壊を防止できる。そして、ケーシング引き上
げ時には中杆の振動作用によって、内ケーシング下端か
らの砂の有効排出を促進すると共に、掘孔内に押し出さ
れる砂を締め固め、それによって圧密された強固な砂杭
を形成することができる。

【００２３】また、固定ケーシングの上端と砂供給ホッ
パーとの間に、それぞれ加圧可能で且つ互いに連通可能
な上段側砂収容タンクと下段側砂収容タンクとを連設す
ると共に、前記ホッパーにおける上段側砂収容タンクへ
の連通部、及び両砂収容タンクの連通部にそれぞれ開閉
弁を設けた場合には、下段側開閉弁を閉じて下段側砂収
容タンクから固定ケーシングに砂を供給している間に、
前記ホッパーから上段側砂収容タンクに砂を供給して一
時ストックし、しかして下段側砂収容タンクの砂が減少
したら、下段側の開閉弁を開け、上段側の開閉弁を閉じ
て上段側砂収容タンクの砂を下段側砂収容タンクに供給
するようにすることにより、固定ケーシング内に供給さ
れる砂を常に上方より加圧しながら、連続的に砂の供給
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す砂杭造成装置の縦断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 機枠 ２ ケーシング ３ 外ケーシング ４ 内ケーシング ５ 掘削土導入用空間部 ６ 中管 ７ 起振機 ８ 空気ばね １０ 上段側砂収容タンク １１ 下段側砂収容タンク １２ 砂供給ホッパー １４ 開閉弁 １６ 開閉弁 １９ 掘削土排出孔 ２０ エア噴出管 ２７ 内ケーシング開閉用蓋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機枠の下部に、外ケーシングと、この外
   ケーシング内に同心状に挿入した砂投入用の内ケーシン
   グとから成るケーシングを垂下連設し、前記内外両ケー
   シング間にはその下端より掘削土を導入するための掘削
   土導入用空間部を形成し、前記機枠を縦に貫通する砂締
   め固め用の中杆を前記内ケーシング内に垂下挿入すると
   共に、前記機枠の上方に突出する前記中杆の上端に起振
   機を連結し、この起振機と前記機枠との間に空気ばねを
   介装し、前記外ケーシングには掘削土排出孔を設けると
   共に、この掘削土排出孔よりジェットエアを噴出させる
   ためのエア噴出管を前記内ケーシングの外周面に沿って
   配管し、更に前記内ケーシングの底部に、ケーシング打
   ち込み時に土圧で閉じ引き上げ時に開く内ケーシング開
   閉用蓋を設けて成る砂杭造成装置。
2. 【請求項２】 内ケーシングの上端と砂供給ホッパーと
   の間に、それぞれ加圧可能で且つ互いに連通可能な上段
   側砂収容タンクと下段側砂収容タンクとを連設すると共
   に、前記ホッパーにおける上段側砂収容タンクへの連通
   部、及び両砂収容タンクの連通部にそれぞれ開閉弁を設
   けて成る請求項１に記載の砂杭造成装置。