JPH09279565A - 地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サンドコンパクション工法による締め固め砂杭
造成においてケーシングパイプの中詰砂のケーシングパ
イプ開口端からの排出をスムーズにし、オーバーなエア
加圧をなくし、安全裡に効率良く、作業能率が良く、信
頼性の高い地盤改良を行う。 【解決手段】地盤４中にケーシングパイプ３を所定深度
まで貫入させた後、引き抜きプロセスにて一旦引き抜き
を停止しバイブロフロット２を作動させて当該再貫入を
引き抜きの所望プロセスにて組み合わせする。 【効果】砂杭下端部，中間部の中詰砂供給直後の接続
部、及び、杭頭部に於ける中詰砂のケーシングパイプ開
口端からの砂排出速度の加速性をよりスムーズにし、均
一な拡径を介し同一径，同一密度にし、強度，剛性の均
一な締め固め砂杭が造成出来、中詰砂の排出に際しオー
バーなエア加圧をなくし、装置のコンパクト化が図れ、
コストダウンが行え、地盤改良が安全裡に高品質，高能
率で行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、地盤中に砂杭、特に
砂杭造成用ケーシングパイプの径よりも径が拡大された
締め固め砂杭、所謂サンドコンパクション杭を造成する
軟弱地盤改良工法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、国土が概して狭隘でそのう
え山間林野部が多く、しかも、複雑に入り組んだ長い海
岸線に近接しているような島国特有の地勢条件を有する
我が国にあっては農耕牧畜は勿論のこと、住宅や産業施
設のプラント等の施設に有効利用出来る平野部は著しく
狭く、したがって、遠浅海岸や河川，湖沼等の流域の軟
弱地盤の改良による地盤改良工法が旧くからさまざまに
研究開発されている。

【０００３】そして、従来は所謂薬液注入工法等が一般
に広く用いられていたが、かかる薬液注入工法は注入す
る薬液が液系であるために、地盤中に注入された薬液が
地盤中の地層の節理等に侵入し逸散して河川を汚染した
りする公害問題を発生したり、又、その結果、生態系を
狂わせる等の環境破壊問題を発生するに至っている。

【０００４】したがって、地盤改良工事にあってはかか
る公害問題や環境破壊問題等とに調和を図るべく、当該
軟弱地盤中に砂を柱状に形成して締め固め砂杭を造成す
るサンドコンパクション工法等が出願人等により開発さ
れて実用に供され相当の実績を上げるようになってい
る。

【０００５】ところで、かかるサンドコンパクション工
法は図７に示す様な頂部にバイブロハンマー１を、下端
部にバイブロフロット２を備えたケーシングパイプ３の
上部にスキップバケット５をホッパー６に臨ませた装置
を使用して、図８に示す様な態様で施工が行われ、これ
を更に詳述すると、図８（ト）の（ａ_o ）工程に示す様
に、ケーシングパイプ３を軟弱地盤４に臨ませ、該バイ
ブロハンマー１を作動させて当該軟弱地盤４中に所定深
度まで貫入させた後、当該図８（ト）の（ｂ_o）工程に
示す様に、スキップバケット５を介してホッパー６によ
りケーシングパイプ３の中に中詰砂７を充填し、次い
で、当該図８（ト）の（ｃ_o ）工程，（ｄ_o ）工程に示
す様に、当該バイブロハンマー１を作動させてケーシン
グパイプ３を引き抜き、該ケーシングパイプ３内に充填
した前記中詰砂７をケーシングパイプ３の下端より軟弱
地盤４中に排出しながらバイブロフロット２を作動させ
て、その作用により前記の排出された砂７を連続的に直
接締め固めて杭下端部９' を造成する。

【０００６】これに引続いて当該図８（ト）の（ｅ_o ）
工程〜（ｇ_o ）工程に示すプロセスを反復して杭中間部
９''の造成を行い、杭頭部９''' の造成工程（ｈ_o ）工
程に至る軟弱地盤４中に連続して締め固め砂杭９を造成
する工法が出願人により案出実施されて相当の実績を上
げている。

【０００７】尚、当該締め固め砂杭９の施工フローの時
間に対する深度の特性を示したものが図９に示すモデル
オシログラフである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
在来工法においては、出来上がり径が小口径である締め
固め砂杭９を造成する場合は、これに使用するケーシン
グパイプ３の径も小さくなり、その場合、該ケーシング
パイプ３の下端部にはバイブロフロット２が配設されて
いるために、大口径の場合と比べて当該ケーシングパイ
プ３の下端の開口面積が小さくなるので、中詰砂７の供
給直後の該中詰砂７の開口端からの排出速度の加速が遅
く、図８（ト）の（ｃ_o ），（ｆ_o ）工程がスムーズに
行き難くなる難点があるために、その対策としてケーシ
ングパイプ３の引き抜き速度を遅くしたり、中詰砂７の
排出のために過剰なエア加圧を必要として、結果的に作
業能率の低下をきたしたり、装置の大型化やエアの吹き
出しを誘発し易い等の欠点があった。

【０００９】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく旧来の薬液注入工法に対し、公害問題や環境破壊
問題等が少いサンドコンパクション工法のさまざまなメ
リットを有しながら、小口径の締め固め砂杭造成の場合
の中詰砂供給直後の中詰砂の排出がスムーズに行われ難
く、結果的にエアの吹き出しを誘発したり、作業能率の
低下をきたしたりする問題点を解決すべき技術的課題と
し、締め固め砂杭の造成プロセスにおけるケーシングパ
イプの引抜プロセスに適宜のタイミングで該ケーシング
パイプを再貫入させるプロセスにおいて、バイブロハン
マー、及び、バイブロフロットの作動の再貫入プロセス
を所定に組合せ介装し、エアの吹き出しや作業能率の低
下をきたすことなく、又、シンプルでコンパクト化が図
れ、小口径の締め固め砂杭の造成に充分に対処出来るよ
うにし、建設産業における土木技術利用分野に益する優
れた地盤改良工法を提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、所定改良地盤の所定部
位に台車を搬入し、リーダーに沿って下向きに延設した
ケーシングパイプの頂部にバイブロハンマー、及び、ス
キップバケットを併設したホッパーを有し、下端部にバ
イブロフロットを有するようにし、まず、バイブロハン
マーを作動させて当該軟弱地盤中にケーシングパイプを
貫入し、所定深度プロセスにて該ケーシングパイプ内に
中詰砂を充填し、次いで、バイブロハンマーを作動させ
ながら、必要に応じてケーシングパイプ内にエアを加圧
状態に印加し、強制裡に当該中詰砂の排出量を確認しな
がら、該ケーシングパイプを所定長さだけ引き抜きし、
ケーシングパイプの下端開口部より該ケーシングパイプ
内に充填した中詰砂を当該軟弱地盤中に排出してケーシ
ングパイプの径と略等しい砂杭を造成し、当該引き抜き
プロセスにてケーシングパイプの引き抜きを停止し、次
いで、バイブロハンマー、及び、バイブロフロットを作
動させてケーシングパイプを所定長さ再貫入させてケー
シングパイプの径よりも拡径された締め固め砂杭を造成
するようにし、当該ケーシングパイプの引き抜きと再貫
入の各プロセスを所定長さ、所定タイミングで反復して
組み合わせし、軟弱地盤中に締め固め砂杭を造成する。

【００１１】又、上記引き抜きプロセスにおいても、バ
イブロハンマー、及び、バイブロフロットを共に作動さ
せ、必要に応じてケーシングパイプ内にエアを加圧し、
強制裡に当該中詰砂の排出量を確認しながら、ケーシン
グパイプを所定長さだけ引き抜きし、該ケーシングパイ
プの下端開口部よりケーシングパイプ内に充填した中詰
砂を、当該軟弱地盤中に排出して該ケーシングパイプの
径より大径の砂杭を造成し、当該引き抜きプロセスにて
ケーシングパイプの引き抜きを停止し、次いで、バイブ
ロハンマー、及び、バイブロフロットを同時に作動させ
てケーシングパイプを所定長さ再貫入させて先刻の砂杭
の径よりも更に拡径されたケーシングパイプの径よりも
大径の締め固め砂杭を造成するようにし、当該ケーシン
グパイプの引き抜きと再貫入の各プロセスを所定長さ、
所定タイミングで反復して組み合わせし、軟弱地盤中に
締め固め砂杭を造成する。

【００１２】これによって当該地盤改良に際し小径のケ
ーシングパイプでも中詰砂の排出の加速性が改善されて
所定のケーシングパイプの径よりも拡径された締め固め
砂杭が形成され、エア印加装置等の付帯設備を省略、或
いは、簡易化し、装置のコンパクト化が図れ、高品質で
高能率に地盤改良が行われ、しかも、工期が短縮され、
正確な施工が低コストで出来るようにした技術的手段を
講じたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、この出願の発明を実施しよ
うとする形態を図１〜図６に従って説明すれば以下の通
りである。

【００１４】尚、図７以下と同一態様部分は同一符号を
用いて説明するものとする。

【００１５】図１に示す態様はこの出願の発明の地盤改
良工事に使用する装置の概略態様であり、所定の被改良
地盤４の所定部位に搬入してセットされたコンピュータ
等の制御装置を内蔵する操作部を有する台車１０のリー
ダー１１には頂部にバイブロハンマー１とスキップバケ
ット５を併設したホッパー６を有する所定径のケーシン
グパイプ３が垂設され、その下端部には周知のバイブロ
フロット２が併設されている。

【００１６】そして、図２（イ），（ロ）に示す実施形
態においては、この出願の発明の請求項１の独立態様項
の発明の実施形態を示すものであり、まず、当該図２
（イ）の（ａ）工程に示す様に、所定の被改良地盤４の
所定部位に台車１０のリーダー１１を介しケーシングパ
イプ３をセットし、バイブロハンマー１を作動し、所定
深度まで該ケーシングパイプ３を当該軟弱地盤４中に貫
入させる。

【００１７】そして、図２（イ）の（ｂ）工程に示す様
に、該ケーシングパイプ３内に中詰砂７をスキップバケ
ット５を介しホッパー６より所定量投入充填する。

【００１８】次いで、図２（イ）の（ｃ）工程に示す様
に、バイブロハンマー１を作動した状態でケーシングパ
イプ３内をエアで所定に加圧し、該ケーシングパイプ３
を所定長さ引き抜きし中詰砂７を所定長さの排出砂７'
として該ケーシングパイプ３の開口部と略同径に排出し
た後ケーシングパイプ３の引き抜きを停止する。

【００１９】そして、図２（イ）の（ｄ）工程に示す様
に、バイブロハンマー１を作動すると共にバイブロフロ
ット２も作動し、ケーシングパイプ３を再貫入して上記
排出砂７' を締め固め砂杭９の杭下端部９' として造成
する。

【００２０】したがって、当然のことながら、当該締め
固め砂杭９の杭下端部９' はケーシングパイプ３の下端
開口部より拡径されることになる。

【００２１】この後必要に応じて図２（イ）の（ｅ）工
程〜（ｆ）工程に示す様に、図２（イ）の（ｃ）工程〜
（ｄ）工程を繰り返し施工して杭下端部９' を造成す
る。

【００２２】尚、図２（イ）の（ｃ）工程〜（ｄ）工程
の引き抜き再貫入による該杭下端部９' 形成は複数回往
復することもある。

【００２３】そして、当該図２（イ）の（ｆ）工程まで
の締め固め砂杭９の杭下端部９' の造成が終了すれば、
次いで、中間部の締め固め砂杭９''の造成プロセスに移
行する。

【００２４】即ち、当該図２（イ）の（ｇ）工程に示す
様に、スキップバケット５を介しホッパー６よりケーシ
ングパイプ３内に中詰砂７を所定量補給的に供給する。

【００２５】次いで、図２（イ）の（ｈ）工程に示す様
に、バイブロフロット２を作動させることなく、バイブ
ロハンマー１のみを作動させてケーシングパイプ３内に
エアを加圧印加し、該ケーシングパイプ３を所定長さ引
き抜きし、前記図２（イ）の（ｆ）工程プロセスで造成
した杭下端部９' に接続させてケーシングパイプ３の下
端開口部と同径の所定長さの排出砂７''を連続的に排出
した後ケーシングパイプ３の引き抜きを停止し、次い
で、図２（イ）の（ｉ）工程に示す様に、バイブロハン
マー１とバイブロフロット２を相伴って作動させ、ケー
シングパイプ３を再貫入させ中間部の締め固め砂杭９''
を杭下端部９' に連続させて同径に造成する。

【００２６】次いで、当該図２（イ）の（ｊ）工程に示
す様に、バイブロハンマー１を作動させ、管内をエアを
加圧印加してケーシングパイプ３を引き抜きしながら、
バイブロフロット２を作動させて該ケーシングパイプ３
の下端開口部より排出する中詰砂７を直接拡径しながら
締め固めし、先刻造成した中間部の締め固め砂杭９''に
引き続く中間部の締め固め砂杭９''として連続して造成
する。

【００２７】而して、上述図２（イ）の（ｇ）工程〜
（ｊ）工程の各プロセスを適宜に組み合わせして反復施
工し、所定長さの同一径の軸方向同一の密度，強度，剛
性を有する中間部の締め固め砂杭９''を造成する。

【００２８】そして、最終工程において図２（イ）の
（ｎ）工程に示す様に、バイブロハンマー１を作動さ
せ、ケーシングパイプ３内にエアを加圧印加し、該ケー
シングパイプ３を所定長さ引き抜きし、中間部の締め固
め砂杭９''上に杭頭部分の排出砂７''' を排出し、既に
施工した中間部の締め固め砂杭９''に接続させ、次い
で、図２（イ）の（ｏ）工程に示す様にバイブロハンマ
ー１とバイブロフロット２を相伴って作動させてケーシ
ングパイプ３を再貫入させて締め固め杭頭部９''' を形
成して施工終了し、図２（イ）の（ｐ）工程に示す様
に、ケーシングパイプ３を当該軟弱地盤４より引き上げ
て当該砂杭９の造成を終了する。

【００２９】尚、図２（ロ）は図２（イ）に対応する杭
区分と工程と作業方式並びに作業状況のフローチャート
を示すものである。

【００３０】上述の如く、当該発明の実施形態において
は図２（イ）の（ｂ）工程〜（ｃ）工程のプロセスに示
す様に、中詰砂７のケーシングパイプ３の開口端から排
出がスムーズに行われ難いプロセス、該杭下端部９' や
杭頭部９''' 、及び、中詰砂７の補給直後の杭造成時に
おいて部分的に再貫入プロセスを施すことによって作業
能率が低下することなく、中詰砂の排出の加速性を調整
して杭径が同一であるばかりでなく、砂杭の強度，剛
性，密度が均一な品質の良好な信頼性の高い砂杭が造成
出来、又、中詰砂７をケーシングパイプ３の下端開口部
から排出するための過剰なエア供給を避けることが出
来、エアのオーバーフローによる吹き出しが防止される
等エア供給装置等の小型化を図ることが出来る。

【００３１】そして、図２（イ），（ロ）に示す施工フ
ローの時間に対する深度の特性を示したものが図３に示
すモデルオシログラフである。

【００３２】次に、図４（ハ），（ニ）に示す実施形態
は請求項２の態様であり、締め固め砂杭の造成プロセス
においてケーシングパイプ３の所定長の引き抜きプロセ
ス後に再貫入を行うに際し、図４（ハ）の（ｃ' ）工程
に示す様に、引き抜きプロセスにおいてもバイブロハン
マー１とバイブロフロット２を作動させ、同様に図４
（ハ）の（ｅ' ）工程，（ｈ' ）工程，（ｋ' ）工程，
（ｎ' ）工程に示す各引き抜きプロセスにおいてもバイ
ブロハンマー１とバイブロフロット２を作動させて１次
拡径された所定長さの砂杭を造成し、当該引き抜きプロ
セス後にバイブロハンマー１とバイブロフロット２を作
動させながら、ケーシングパイプ３の再貫入を行い２次
拡径させ、このようにすることにより、各引き抜きプロ
セスにおいてケーシングパイプ３の下端開口部より排出
する中詰砂７の先行締め固め砂杭に接続する部分を同一
径，同一密度，同一強度，剛性にするようにすることが
出来、より信頼性の高い締め固め砂杭９が造成出来るも
のである。

【００３３】そして、図４（ハ），（ニ）に示す施工フ
ローの時間に対する深度の特性を示したものが図５に示
すモデルオシログラフである。

【００３４】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施形態に限るものでないことは勿論であり、例えば、図
６（ホ），（ヘ）に示す形態の様に、図２（イ）の
（ａ）工程〜（ｐ）工程の各プロセスにおいて、図２
（イ）の（ｃ）工程，（ｅ）工程，（ｈ）工程，（ｎ）
工程に対応するプロセスの図６（ホ）の（ｃ''）工程，
（ｅ''）工程，（ｈ''）工程，（ｎ''）工程の各工程で
ケーシングパイプ３の引き抜きプロセスにおいてバイブ
ロハンマー１、及び、バイブロフロット２を作動させ
て、該ケーシングパイプ３の所定長さ引き抜き後、該ケ
ーシングパイプ３の引き抜きを停止し、次いで、バイブ
ロハンマー１とバイブロフロット２を作動させながら、
再貫入を適宜に組み合わせするようにすることが可能で
ある等種々の態様が採用可能である。

【００３５】このようにして基本的に数々の利点を有す
るサンドコンパクション工法による砂杭の締め固め造成
が高能率に、且つ、高信頼度を得て行うことが出来る。

【００３６】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に上述の如く薬液注入工法等による地盤改良工法に対し
無公害裡に環境破壊問題等をなくすメリットを有するサ
ンドコンパクション工法による締め固め砂杭造成による
地盤改良工法において、杭下端部から中間部を介し杭頭
部を造成するケーシングパイプの引き抜きプロセスにお
いて中詰砂の排出速度の加速性が改善され、中詰砂の排
出がスムーズに行えるので、杭下端部と杭頭部、及び、
砂投入直後の接続部に於ける中間部の締め固め砂杭の杭
径を同一にし、密度を同一状態にして強度剛性が均一な
締め固め砂杭が造成出来、信頼性の高い地盤改良が行え
るという優れた効果が奏される。

【００３７】又、エアの加圧量を少くすることが可能な
ため、オーバーな加圧供給によるエアの吹き出しを防止
することが出来るために、エア加圧装置等の小型化が図
れ、装置のコンパクト化が図られ、イニシャルコストを
低減させることが出来、作業能率も良く、工期の短縮が
行えるという数々のメリットがある効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の使用する装置の概略模式側面
図である。

【図２】（イ），（ロ）はこの出願の発明の請求項１の
発明の実施態様のフローチャートである。

【図３】当該図２のモデルオシログラフである。

【図４】（ハ），（ニ）はこの出願の発明の請求項２の
発明の実施態様のフローチャートである。

【図５】当該図４のフローチャートのモデルオシログラ
フである。

【図６】（ホ），（ヘ）はこの出願の発明の他の発明の
実施態様のフローチャートである。

【図７】サンドコンパクション工法に使用する装置の概
略部分切截側面図である。

【図８】（ト），（チ）は在来態様のサンドコンパクシ
ョンの締め固め砂杭の造成のフローチャートである。

【図９】同、従来技術に基づく図８のフローチャートの
モデルオシログラフである。

【符号の説明】

１ バイブロハンマー ２ バイブロフロット ３ ケーシングパイプ ４ 地盤 ７ 中詰砂 ９ 締め固め砂杭

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】頂部にバイブロハンマー、下端部にバイブ
   ロフロットを備えたケーシングパイプを軟弱地盤中に所
   定深度まで貫入した後、ケーシングパイプを引き抜くプ
   ロセスにて該ケーシングパイプ内に充填した中詰砂をケ
   ーシングパイプの下端より軟弱地盤中に排出して該軟弱
   地盤中に締め固め砂杭を造成する地盤改良工法におい
   て、上記ケーシングパイプの引き抜き工程にてバイブロ
   ハンマーを作動させ、排出砂量を確認しながら該ケーシ
   ングパイプを所定長さだけ引き抜き、ケーシングパイプ
   の径と略同径の砂杭を造成する工程と、前記引き抜き工
   程の途上にて該ケーシングパイプの引き抜きを停止し、
   次いでバイブロハンマー及びバイブロフロットを共に作
   動させ、ケーシングパイプを所定長再貫入させて拡径さ
   れた締め固め砂杭を造成する工程とを組み合わせるよう
   にすることを特徴とする軟弱地盤中に締め固め砂杭を造
   成する地盤改良工法。
2. 【請求項２】頂部にバイブロハンマー、下端部にバイブ
   ロフロットを備えたケーシングパイプを軟弱地盤中に所
   定深度まで貫入した後、該ケーシングパイプを引き抜く
   プロセスにてケーシングパイプ内に充填した中詰砂をケ
   ーシングパイプの下端より該軟弱地盤中に排出して該軟
   弱地盤中に締め固め砂杭を造成する地盤改良工法におい
   て、上記ケーシングパイプの引き抜き工程にてバイブロ
   ハンマー及びバイブロフロットを共に作動させて排出砂
   量を確認しながら該ケーシングパイプを所定長さだけ引
   き抜き、ケーシングパイプの径より大径の砂杭を造成す
   る工程と該ケーシングパイプの引き抜きを停止し、次い
   でバイブロハンマー及びバイブロフロットを共に再び作
   動させて該ケーシングパイプを所定長再貫入させて再拡
   径された締め固め砂杭を造成する工程とを組み合わせる
   ようにすることを特徴とする軟弱地盤中に締め固め砂杭
   を造成する地盤改良工法。
3. 【請求項３】上記ケーシングパイプの引き抜き工程中に
   該ケーシングパイプ内をエアで加圧するようにすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１，２項いずれか記載の
   地盤改良工法。
4. 【請求項４】上記引き抜き工程と再貫入工程とを砂杭の
   杭下端部と杭頭部及びその他の杭の中間部に於ては造成
   工程中の所望のプロセスにて上記組み合わせを反復する
   ようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１，２項
   いずれか記載の地盤改良工法。