JPH0710036U - ソイルセメント合成杭施工用掘削ロッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソイルセメント合成柱を施工する際に沈設し
つつある中空管の上部を経て中空管駆動用キャップの排
出孔からソイルセメントが勢いよく飛散しないようにす
る。 【構成】 中空管３１，１内に挿通されたオーガロッド
３２，２の途中に設けられたスタビライザ１４の近接し
た位置に攪拌棒５１，５２，５３を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、建設関係の基礎工事に適用されるソイルセメント合成杭の造成装置 に係り、特にそれに使用される掘削ロッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ソイルセメント合成杭を造成するのにソイルセメント合成杭施工用掘削 ロッドが提案されている。このソイルセメント合成杭施工用掘削ロッドは、図３ に示す様に中空管３１内のオーガロッド３２の下部に連結されたオーガ支軸３３ に可動刃支持部材３５が固定され、その可動刃支持部材３５にオーガ可動刃３４ の基端部が枢軸３６により枢着され、オーガ可動刃３４の先端側が中空管３１の 外面を越えて突出しているオーガ可動刃拡開状態（水平位置状態）で、掘削攪拌 終了後に切断されるオーガ可動刃固定用シャーピン３７が、オーガ可動刃支持部 材３５とオーガ可動刃３４とにわたって挿通され、オーガヘッド４０を構成して いるものである。尚、同図中３８はセメントミルク等の固化材の吐出口、３９は オーガ支軸３３の先端部に設けられたスクリューヘッドである。

【０００３】 このソイルセメント合成杭施工用掘削ロッドによれば、掘削攪拌中は、オーガ 可動刃３４が拡開状態で可動刃支持部材３５に対しシャーピン３７により固定さ れ、かつ掘削攪拌終了後は、図４に示す様にシャーピン３７を切断することによ りオーガ可動刃３４を縮閉させ、中空管３１を通ってオーガヘッド４０を地上で 回収できるので、中空管３１の外径より大きく且つ一定の外径のソイルセメント 柱４１を確実に造成できるばかりでなく、中空管３１をソイルセメント柱を造成 しながら精度よくソイルセメント柱内に埋設することができるものである。 図において、１４はスタビライザでオーガロッド３２の途中に回転自在に遊嵌 される。このスタビライザ１４は、外径が中空管３１の内側に摺接するよう設定 され、掘削中の中空管３１の芯ずれを防止すると共にオーガロッド３２の屈曲を 防止するものである。また遊嵌することにより施工時の中空管３１とオーガロッ ド３２の噛み合いを防止し、掘削終了時の引揚げを容易にするものである。

【０００４】 しかし、前記ソイルセメント合成杭施工用掘削ロッドは、全てのオーガ可動刃 ３４が同方向に回転し掘削攪拌をするものであるため、地盤が粘性土の場合は共 廻りして大きな土塊ができ攪拌混合状態が悪く成り、ソイルセメント柱の強度が 不充分となる不都合がある。

【０００５】 そこで、図５に示す様にオーガ支軸３３に、可動刃支持部材３５の上下方向に 隣り合う位置において支持部材３５Ａが回転自在に取付けられ、その支持部材３ ５Ａに共廻り防止翼３４Ａの基端部が枢軸３６Ａにより枢着され、共廻り防止翼 ３４Ａの先端がオーガ可動刃３４の先端を越えて横方向に突出している状態で、 掘削攪拌終了後に切断される共廻り防止翼固定用シャーピン３７Ａが、支持部材 ３５Ａと共廻り防止翼３４Ａの基端部とにわたって挿通されているソイルセメン ト合成杭施工用掘削ロッドが提案された。このソイルセメント合成杭施工用掘削 ロッドによれば、共廻り防止翼３４Ａが地盤により回転を拘束されるため土の共 廻りは防止できるものである。

【０００６】 しかしながら、前記従来のソイルセメント施工用掘削ロッドの攪拌補助翼３４ Ａは、削孔径より径大のため地盤中に喰い込み静止状態となり、共廻りを防止す るだけであるので、粘性土の細断及び攪拌混合も十分でない不都合があるし、ま た、可動刃３４は全て同径であるため掘削負荷が大きく、掘削時間がかかったり 、使用電力が高い、等の不都合があったので、図６に示すようなソイルセメント 合成杭施工用掘削ロッドが提案された。

【０００７】 図６はソイルセメント合成杭施工用掘削ロッドの正面図で、垂直な鋼管杭，コ ンクリート杭等の中空管１の中心部に配置されたオーガロッド２の下部には、先 端（下端）側より上方に所定間隔をおいて、先行掘削翼３，掘削翼４，逆転掘削 翼５及び攪拌翼９が設けられると供に、掘削翼４付近のオーガロッド２にはセメ ントミルク等の固化材の噴出口１０が設けられオーガヘッド２０が構成される。 固化材の噴出口１０は、先行掘削翼３付近のオーガロッド２に設けてもよい。そ うすると固化材を掘削範囲全域に噴出でき、全長にわたり均一なソイルセメント 柱を形成できる。噴出口を２つ設けた場合は一方を盲にして、１つのみの噴出口 を使用することも可能である。

【０００８】 前記中空管１の下端外周縁には、図７に示す様に伝動部材１１が突設される。 この伝動部材１１は、前記逆転掘削翼５と係合し、中空管１の回転を逆転掘削翼 ５に伝動し逆転掘削翼５を回動させるものである。

【０００９】 前記先行掘削翼３は、その掘削径が掘削翼４の掘削径よりも小さく構成される 。例えば、掘削翼４の掘削径１０００ｍｍに対し先行掘削翼３の掘削径を５００ ｍｍに設定する如くである。この先行掘削翼３の取付けは、水平方向であればよ く、掘削翼４と平行方向でも直交方向でも任意である。また、前記掘削翼４及び 攪拌翼９の外径は、中空管１の内径より小さく構成される。ここで中空管１の内 径より小さい径にしたのは、オーガヘッド２０を中空管１を通って上方に撤収す る際に通過できるようにするためである。

【００１０】 前記逆転掘削翼５は、オーガロッド２に回転自在に遊嵌された支持部材６に枢 軸７により枢着され、シャーピン８により拡開状態（水平位置状態）に保持され 、拡開状態で中空管１の外径と略同一に構成されている。この逆転掘削翼５は、 中空管１の伝動部材１１と係合することによって中空管１の回転が伝動され、先 行掘削翼３，掘削翼４及び攪拌翼９とは逆回転し、掘削すると共に共廻り防止及 び攪拌の作用もするものである。また、前記逆転掘削翼５がシャーピン８で拡開 状態（水平位置状態）に保持されているのは、拡開状態で掘削，攪拌及び共廻り の防止を行い、掘削攪拌終了後は、シャーピン８を剪断し枢軸７を中心として図 １に鎖線で示す様に回動縮退させ中空管１を通って地上に撤収するとき通過でき るようにするためである。前記シャーピン８は、オーガロッド２と共にオーガヘ ッド２０を引揚げると逆転掘削翼５が中空管１の下端部に係止され剪断される。 従って、シャーピン８は、剪断を比較的容易で確実にするため被剪断位置に剪断 用の環状Ｖ溝（図示せず）が設けられている。

【００１１】 また、硬質の中間層及び硬質の支持層でも確実に掘削攪拌することができるよ うに、オーガロッド２の下端（先端）を円錐状に形成し、この円錐部１２に外径 がオーガロッド２の外径と略同程度の螺旋状掘削翼１３を設けてもよい。更に、 前記オーガロッド２の途中には、スタビライザ１４が回転自在に遊嵌される。こ のスタビライザ１４は、外径が中空管１の内側に摺接するように設定され、掘削 中の中空管１の芯ズレを防止すると共にオーガロッド２の屈曲を防止するもので ある。また、遊嵌することにより施工時の中空管１とオーガロッド２の噛み合い を防止すると共に掘削終了後の引揚げを容易にする。

【００１２】 次に図６に示すソイルセメント合成杭施工用掘削ロッドを用いて、ソイルセメ ント合成杭を造成する方法を、図８乃至図１２によって説明するが、中空管１及 びオーガロッド２に回転力及び給進力を与え、中空管１及びオーガヘッド２０を 回転給進させる装置は、公知であるので説明は省略する。先ず、図８に示す様に 、地上の所定の位置に、下部にオーガヘッド２０を設けたオーガロッド２を中心 軸に位置させ挿通させた中空管１を垂直状態で配置し、回転及び給進させる公知 の作業機（図示せず）に、中空管１及びオーガロッド２の上端を把持させる。

【００１３】 次に、図９に示すようにオーガロッド２の噴出口１０からセメントミルク等の 固化材を地中に噴出しながら、作業機（図示せず）により中空管１及びオーガロ ッド２を回転給進させていくと、地盤の土と固化材とが回転するオーガヘッド２ ０により強制的に掘削，攪拌され、中空管１の外径と略同一か稍々大きい外径の （図３〜図５の場合は中空管３１より大径の）ソイルセメント柱１５が造成され つつそのソイルセメント柱１５の中に中空管１は埋設されていく。前記中空管１ とオーガロッド２の回転は、互いに反対方向が好ましい。この時、地盤はまず回 転給進する先行掘削翼３によって掘り起こされ、次の回転給進する掘削翼４によ って前記より大径に掘削され、更に、次の逆転掘削翼５によって所定径に掘削さ れ、掘り起こされた土は回転する掘削翼４及び攪拌翼９と逆回転の逆転掘削翼５ との間で強制的に細断され、土の共廻りも逆転掘削翼５で防止され、噴出口１０ から噴出する固化材とよく攪拌混合され、均一なソイルセメント柱１５が造成さ れる。特に、逆転掘削翼５は、回転する中空管１の伝動部材１１と係合し、掘削 翼４や攪拌翼９と逆回転するため掘削された土は一層よく細断されるし、固化材 とも一層よく攪拌混合されるため、全長にわたりより均一なソイルセメント柱１ ５が造成される。（図５の場合は、地盤はまず回転給進するオーガ可動刃３４に より中空管３１より大径に掘削され、掘削された土塊は側壁中に喰い込み静止状 態の攪拌補助翼３４Ａにより剪断され細かくなり、さらにオーガ可動刃３４によ り噴出口３８から噴出する固化材とよく攪拌混合され、均一なソイルセメント柱 が形成される。）

【００１４】 所定深度まで給進したら図１０に示すように中空管１及びオーガロッド２の給 進を停止し、固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きい固化材に切 り替えて削孔底部をその固化材で充満して根固め部１５ａを形成する。この場合 、オーガは給進しないが回転させた方がよい。また、前記根固め部１５ａの形成 は、所定深度よりも削孔底部の根固め部１５ａの距離だけ浅い深度まで削孔した 時点で、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り 替え、根固め部１５ａの距離だけ固化材を注入しつつ所定深度まで削孔すること で形成してもよい。このとき、中空管１は固化後の圧縮強度の大きい固化材との 付着力を増すために、内面に突起を設けることが望ましい。突起は図６に示すよ うにリング筋１ａを溶接しても良いし、内面リブ付き鋼管等を用いても良い。

【００１５】 次に、所定深度まで削孔し中空管１が所定深度に達したら、図１１に示すよう に中空管１を一時的に固定する手段１６、例えば、油圧ジャッキで下方に押圧し たり、油圧チャック等で把持したりして固定し、オーガロッド２を引揚げる。す るとシャーピン８により拡開状態に保持されている逆転掘削翼５は、中空管１の 下端部に突き当たってシャーピン８が剪断されるので下方に折り畳まれ縮退し、 中空管１内を通って引揚げ地上に撤収する。（図３，図５の場合はシャーピン３ ７，３７Ａで拡開状態に保持されている３組のオーガ可動刃３４，３４，３４（ ３４Ａ）は中空管３１の下端部に突き当たってシャーピン３７，３７Ａが剪断さ れるので、下方に折り畳まれて縮退し、図４に示すように中空管３１内を通り地 上へ引揚げられる。）そして、図１２に示すように中空管１を固化後の圧縮強度 が大きな固化材が注入された根固め部１５ａ内に挿入し、ソイルセメント合成杭 １７が完成する。このソイルセメント合成杭１７の造成にあたりスタビライザ１ ４が設けられていると、中空管１の芯ズレやオーガロッド２の屈曲が防止され、 垂直性が確実に維持されて造成される。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、図３，図５及び図６に示す従来のソイルセメント合成杭施工用掘削 ロッドでは、掘削され、セメントミルクと混合撹拌されたソイルセメントの一部 が中空管１，３１内を上昇し、図２に示す施工機械の中空管駆動用キャップ６０ の孔６０ａから吹き出す際に２点鎖線６０ｃで示すように勢いよく周囲に飛散し 、施工機械本体、周囲環境等を汚し、その洗浄を入念に行わねばならず、作業効 率が良くなかった。 これは、中空管３１、１内を上昇するソイルセメントが長尺杭の施工や溶接に よる時間経過により凝結しはじめることにより、掘削先端部付近で攪拌混合され た新鮮で流動性のあるソイルセメントの圧が上昇し、オーガロッド３２、２に添 って上昇し６０ａより噴出するためである。

【００１７】 本考案は上述した事情に鑑みてなされたものであり、スタビライザ付近に攪拌 棒を設けることにより、中空管内から一部排出されるソイルセメントが勢いよく 飛散しないようにしたソイルセメント合成杭施工用掘削ロッドを提供するもので ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、鋼管杭、コンクリート杭等の中空管と、該中空管内に挿通されたオ ーガロッドの下部に設けられた少なくとも掘削翼と撹拌翼とを有するオーガヘッ ドと、前記掘削翼付近のオーガロッドに設けられた固化材の噴出口と、外径側が 前記中空管の内側に摺接すると共に、前記オーガロッドの途中に少なくとも１個 が回転自在に設けられたスタビライザとを具備したソイルセメント合成杭造成装 置において、攪拌棒が前記スタビライザに近接した位置に固設されていることを 特徴とする。

【００１９】 また、本考案は、攪拌棒が前記オーガロッドの直径方向両側に放射状に固設さ れていることを特徴とする。

【００２０】 また、本考案は、攪拌棒がスタビライザの片側の近接した位置に少なくとも一 箇所設けられていることを特徴とする。

【００２１】 また、本考案は、攪拌棒がスタビライザの上下両側の近接した位置にそれぞれ 少なくとも一箇所設けられていることを特徴とする。

【００２２】

【作用】

管内を上昇するソイルセメントは回転する攪拌棒と静止したスタビライザとの 間で細かく破砕され目づまりを生じないので圧力が上昇することなく、中空管駆 動用キャップの孔から均質なソイルセメントとして噴出することなく流れ出る。

【００２３】

【実施例】

以下添付図に基づいて本考案の実施例を詳細に説明する。図１は本考案の一実 施例を示す一部断面正面図、図２はソイルセメント合成杭の施工中の一部を示す 側面図である。 図１に示すように本考案の掘削ロッドにはロッド３２，２に設けられたスタビ ライザ１４に近接して、その上方に攪拌棒５３がその下方に攪拌棒５１，５２が ２本固設されている。攪拌棒は３２φ〜５０φの丸鋼でロッドの両側に一文字状 に溶接されているが、図６に符号９で示されるような攪拌翼であっても良い。 攪拌棒は一文字状に設けた方が地上に置く場合に曲ったり破損したりするおそ れがないので、好ましいが、十文字状にしたり、１２０度の角度に設けても良い 。

【００２４】 また、図１ではスタビライザ１４の上下両側に設けてあるが、上側だけとか下 側だけとかの片側だけに設けても良い。また設ける本数は１本以上適宜の数に設 定できる。

【００２５】 図２において、６０は中空管駆動用キャップ、６０ａはキャップに設けられた 孔でソイルセメント杭施工中この孔６０ａからは実線で示すソイルセメントの吹 き出し６０ｂが流出している。２点鎖線で示す吹き出し６０ｃは従来の攪拌棒が なかった時の状態を示す。 図２においてＡは２点鎖線で囲まれた部分の側面図である。

【００２６】 図２において６５はガイドフレームで垂直に立設されており、これにそって、 中空管駆動装置６１とオーガロッド駆動装置６２が滑車６３を経てロープ６３ａ でガイドフレーム６５の頂上から吊下げられている。 ソイルセメント合成杭施工中は、中空管３１，１とオーガロッド３２，２とは 通常互に逆回転しつつ給進され、オーガヘッドによりソイルセメント柱が形成さ れて中空管が沈設される。 その時、掘削翼で掘削された土塊は共廻り防止翼３４Ａ（図５）や逆転掘削翼 ５（図６）と掘削翼との間で剪断され、攪拌翼３４，９で攪拌されてソイルセメ ント柱を形成するが一部は中空管３１，１の中を上昇する。

【００２７】 前記上昇するソイルセメントは本考案の攪拌棒とスタビライザの間で剪断され 均質な軟らかいソイルセメントとなり、図２の吹出し６０ｂの如く孔６０ａから 下方に落下する。

【００２８】

【考案の効果】

以上詳細に説明した本考案によれば、ソイルセメント合成杭の施工中に中空管 駆動用キャップの孔から下方に吹き出すソイルセメントが攪拌棒により再攪拌さ れて均質な軟らかいソイルセメントとなり、目づまりすることがなくなるので排 出する圧力上昇がなく、従って、噴出することなく流れ出るので、周囲に飛散す ることがなくなり、施工機械本体、周辺環境を汚すことが少なくなり、その洗浄 に手がかかる等の非能率なことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す一部断面正面図であ
る。

【図２】ソイルセメント合成杭の施工中の一部を示す側
面図である。

【図３】第１の従来例を示す正面図である。

【図４】第１の従来例の使用状態を示す正面図である。

【図５】第２の従来例を示す正面図である。

【図６】第３の従来例を示す正面図である。

【図７】第３の従来例の伝導部材を示す中空管の部分斜
視図である。

【図８】第３の従来例のソイルセメント合成杭の造成順
序を示す一工程図である。

【図９】第３の従来例のソイルセメント合成杭の造成順
序を示す次の一工程図である。

【図１０】第３の従来例のソイルセメント合成杭の造成
順序を示す次の一工程図である。

【図１１】第３の従来例のソイルセメント合成杭の造成
順序を示す次の一工程図である。

【図１２】第３の従来例のソイルセメント合成杭の造成
順序を示す次の一工程図である。

【符号の説明】

１，３１ 中空管 ２，３２ オーガロッド ４ 掘削翼 ９，３４ 攪拌翼 １０，３８ 噴出口 １４ スタビライザ ２０，４０ オーガヘッド ５１，５２，５３ 攪拌棒

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管杭、コンクリート杭等の中空管と、
   該中空管内に挿通されたオーガロッドの下部に設けられ
   少なくとも掘削翼と攪拌翼とを有するオーガヘッドと、 前記掘削翼付近のオーガロッドに設けられた固化材の噴
   出口と、 外径側が前記中空管の内側に摺接すると共に、前記オー
   ガロッドの途中に少なくとも１個が回転自在に設けられ
   たスタビライザとを具備したソイルセメント合成杭造成
   装置において、 攪拌棒が前記スタビライザに近接した位置に固設されて
   いることを特徴とするソイルセメント合成杭施工用掘削
   ロッド。
2. 【請求項２】 前記攪拌棒は、前記オーガロッドの直径
   方向両側に一文字状に固設されていることを特徴とする
   請求項１記載のソイルセメント合成杭施工用掘削ロッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記攪拌棒は、スタビライザの片側の近
   接した位置に少なくとも一箇所設けられていることを特
   徴とする請求項１記載のソイルセメント合成杭施工用掘
   削ロッド。
4. 【請求項４】 前記攪拌棒は、スタビライザの上下両側
   の近接した位置にそれぞれ少なくとも一箇所設けられた
   ことを特徴とする請求項１記載のソイルセメント合成杭
   施工用掘削ロッド。