JPS5836123B2 - 砂杭造成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟弱地盤を改良するために軟弱地盤中に砂杭
を造成する砂杭造成装置に関するものである。

従来から軟弱地盤中に砂杭を造成する砂杭造戒装置は種
々あるが、その１つとして、外ケーシングと内ケーシン
グとからなる２重管構造であって、良質の砂杭を造或す
ることができる砂杭造成装置がある。

かかる砂杭造成装置は、中空状の外ケーシングと、その
外ケーシングの上方にエアバネを介して昇降可能に配設
した起振機と、上端を前記起振機に固定し、その上端よ
り下方部分を前記外ケーシング中に垂下させた内ケーシ
ングとからなるものであって、前記エアバネ中に圧力空
気を充満させて前記起振機と外ケーシングとを一体的に
固定し、前記起振機の上下方向の振動により外ケーシン
グ（内ケーシングも含む）を地盤中に貫入させる。

それから、前記エアバネ中の圧力空気を徐々に抜いて起
振機と外ケーシングとの縁を切って外ケーシングに起振
機の振動が伝わらないように、すなわち振動が外ケーシ
ングを介して外ケーシングの周囲の地盤に伝わって地盤
が攪拌されないようにし、内ケーシングのみを起振機の
振動により上下動させて外ケーシング中の砂を締固める
と共に、エアバネ中に圧力空気を外ケーシングと一体に
ならない程度圧大したり抜いたりし、内ケーシングを起
振機による上下動と独立して上下動させ、外ケーシンク
沖の締固めた砂を外ケーシングから地盤中に押出す。

次にエアバネ中に圧力空気を再び充満させて外ケーシン
グに起振機の振動を伝播させて外ケーシングを引き抜き
、以下上述の操作を繰返して地盤中に砂杭を造成する。

ところが、前述の従来の砂杭造成装置は、内ケーシング
を起振機とは別個に上下動させるエアバネのストローク
が短かいため、外ケーシングを地盤中に所要深度まで貫
入させた際に、外ケーシング中に軟弱な土砂がエアバネ
のストローク長より高く入り込んでしまうと、砂杭を造
成することができなくなる。

すなわち、土砂が外ケーシング中にエアバネのストロー
ク長より高く入り込んでしまうと、内ケーシングの昇降
ストローク長よりも外ケーシング中に入り込んだ土砂の
高さの方が高いので、エアバネを作動させて内ケーシン
グを昇降させても、内ケーシングの下端の砂突き固め押
し出し部は外ケーシング中に入り込んだ土砂中において
昇降するだけである。

従って、外ケーシング中に投入した砂はもとより外ケー
シング沖に入り込んだ土砂を外ケーシングより外に吐出
させることができず、この結果砂杭を造成することが不
可能となるのである。

かかる上述の土砂の外ケーシング中への侵入は、外ケー
シングの下端に開閉シューを設けたり、または貫入させ
る前に外ケーシンク沖に砂を予め投入させておくポイン
ト砂を施したりしても起り得るものである。

これは、外ケーシングを起振機の上下振動により地盤中
に貫入させる砂杭造成装置であるから、上述の起振機の
上下振動により開閉シューが開閉を繰り返し、開閉シュ
ーが開状態の時に土砂が外ケーシング中に入り込み、ま
た起振機の上下振動によりポイント砂が流動し、土砂が
外ケーシング中に入り込んでしまうのである。

この問題は起振機の上下振動により外ケーシングを地盤
中に貫入させる上述の砂杭造成装置の宿命的な問題であ
る。

そして、上述の外ケーシング中に入り込む土砂の高さは
土質により異なるが通常約５００〜１０００ｍｍであり
、一方エアバネのストローク長は２００〜３００ｍｍで
あり、従って上述の従来の砂杭造成装置では砂杭を造成
することはできないのが実情である。

また、外ケーシング中に入り込んだ土砂の高さがエアバ
ネのストローク長より低く、内ケーシングの昇降により
外ケーシング中の土砂や砂の吐出が可能な場合でも、エ
アバネのストローク長が短かいため、外ケーシンク沖の
締固めた砂の押出量が少なく、従って作業性が悪く、シ
かも締固めた砂をさらに十分に突き固めたりすることが
難しい。

本発明は、上述の諸欠点を改善した砂杭造成装置を提供
せんとするものである。

本発明は、貫入の際に起振機の上下振動により、土砂が
外ケーシング中に入り込んでしまう砂杭造成装置に関し
、ベローズが１段のエアバネを使用した従来の砂杭造成
装置では、エアバネのストローク長が外ケーシング中に
入り込んだ土砂の高さより低いため、外ケーシング中の
土砂を吐出させることができず、しかも砂を強固にかつ
能率良く突き固め押し出すことができないことに鑑み、
ベローズを上下に複数段重ねた長ストロークのエアバネ
を使用し、内ケーシングを長ストローク昇降させるよう
に構成したことを特徴とする。

以下、本発明の砂杭造成装置の一実施例を添付図面を参
照して説明する。

この実施例における本発明の砂杭造成装置は、外ケーシ
ング１と、その外ケーシング１に固設した支柱２と、そ
の支柱２に昇降可能に装着した起振機３と、その起振機
３と外ケーシング１との間に介装した長ストロークのエ
アバネ４と、前記起振機３に固定し、前記外ケーシング
１中に垂下させた内ケーシング５と、前記支柱２の途中
に介装したショツクアブソーバ−６とを備える。

前記外ケーシング１は円筒形状をなし、その上端に同じ
く円筒形状の短管１０を固定し、その短管１０の左右両
側に砂投入用のホッパ−１１をそれぞれ固設すると共に
、外ケーシング１、短管１０およびホッパ−１１を連通
させる。

前記短管１０およびホッパ−１１の上面４隅部に前記支
柱２を固定し、該４本の支柱２を外ケーシング１の上端
より外ケーシング１の中心軸方向に上方に延設すると共
に、前記エアバネ４の上下伸縮ストロークが長くとれる
ようにする。

該支柱２の下端に長方形状の固定板７０を固定すると共
に、この柱２に同じく長方形状の昇降板７１を昇降自在
に装着する。

前記固定板ＴＯ上に円柱形状のエアバネ保護体７２を固
設すると共に、前記昇降板７１上に前記起振機３を搭載
する。

前記固定板７０と昇降板Ｔ１との間に前記エアバネ４を
２個介装すると共に、該昇降板７１にガイドパイプ７３
の上端を固定し、このガイドパイプ７３を前記固定板７
０に貫挿させ、該ガイドパイプ７３の下端にストッパー
７４を取付ける。

前記エアバネ４は第４図乃至第６図に示すように、所謂
４連式であって、２枚の円形状の端板４１と、この端板
４１の径より若干小さい径の円形状をなす適宜枚数、例
えば３枚の中間板４２と、ゴムなどの弾性部材よりなり
４条の蛇腹形状をなす適宜所要数、例えば４個のべロー
ズ４３およびクッションリング４３０とを備える。

前記端板４１の一面に前記ベローズ４３の端部を密着係
合する係合爪４１０を環状に突設すると共に、その端板
４１の係合爪４１０より外側の箇所に取付孔４１１を適
宜に設ける。

前記中間板４２の両面に前記ベローズ４３の端部を密着
係合する係合爪４２０を端板４１の係合爪４１０と同径
の環状に突設すると共に、その中間板４２の係合爪４２
０より内側の中心部にエア流通用の透孔４２１を設け、
一方該中間板４２の外周端にガイド腕４４を２組設ける
。

このガイド腕４４は中間板４２の外周端に固定した略長
方形状の固定板４４０と、略三角形状のスライド板４４
１と、そのスライド板４４１に固定した半環状形状のガ
イド部材４４２と、固定ボルト４４３およびナット４４
４とからなり、前記固定板４４０に前記固定ボルト４４
３を挿通するための透孔４４５を２個設ける一方、前記
スライド板４４１に前記固定ボルト４４３が挿通し得る
長孔４４６を前記固定板４４０の透孔４４５に対応し、
かつ長孔４４６の長手方向と中間板４２の径方向とが一
致するように２個設け、かくしてなる固定板４４０の透
孔４４５とスライド板４４１の長孔４４６とにおいて固
定ボルト４４３とナット４４４とを締付し、スライド板
４４１を固定板４４０に中間板４２の径方向に若干スラ
イド可能に取付ける。

そして、前記２枚の端板４１を係合爪４１０を内側にし
て適宜間隙をおいて対向させ、その２枚の端板４１の間
に前記３枚の中間板４２を配すると共に、その中間板４
２と端板４１の間および中間板４２と中間板４２の間に
前記４個のべローズ４３を配し、そのベローズ４３の両
端部を端板４１の係合爪４１０と中間板４２の係合爪４
２０又は中間板４２の係合爪４２０と中間板４２の係合
爪４２０にそれぞれ密着嵌合し、そのベローズ４３の谷
部にクッションリング４３０を嵌合し、前記下端板４１
の中心にエア流通用の透孔４１２を設ける。

かくしてなるエアバネ４の上下両端板４１を固定板７０
と昇降板７１とにそれぞれ固定し、エアバネ４のガイド
部材４４２をガイド支柱７３にそれぞれ係合させ、エア
バネ４の下７ＨＨ １のエア流通用の透孔４１２にエア
流通管 せず）よりの枝管（図示せず）を接続する
。

このエア流通管に設けたエア送気口とエア排出口とにコ
ンプレツサ（図示せず）からのエア・ホース等（図示せ
ず）をソレノイドバルブ等（図示せず）を介して接続す
る。

このソレノイドバルブ等の切換によりコンプレッサーか
らのエアをエアバネ４に圧大したり抜いたりしてエアバ
ネ４を伸縮させて、それにより前記起振機３および内ケ
ーシング５が上昇、落下するように構成する。

上述のエアバネ４のストローク長は、貫入の際に外ケー
シング中に入り込んだ土砂の高さより長くする。

例えば、１，２００〜１，５００朋とする。前記内ケー
シング５は円筒形状をなし、その上端を前記昇降板Ｔ１
の下面中央に固定すると共に、上端より下方の部分を前
記外ケーシング１および短管１０中に垂下させたもので
あって、下端にジェットノズル５０を固定し、かつ内側
面にジェットエア送給パイプ５１を内ケーシング５の中
心軸方向に固定し、そのジェットエア送給パイプ５１の
下端を前記ジェットノズル５０に連結すると共に、前記
ジェットエア送給パイプ５１の上端にコンプレッサー（
図示せず）からのエアホース等（図示せず）を連結し、
前記ジェットノズル５０からエアーが噴射されるように
構成し、該内ケーシング５の最下端に突き固め体５２を
固設する。

この突き固め体５２は内ケーシング５０の外周側面から
３枚のリブ５２０を植設し、そのリブ５２０に短管５２
１の内周側面を固定したものである。

前記ショツクアブソーバ−６は、第７図に示すように、
前記支柱２の上端に中空状の円筒管６０の下端を固定し
、その円筒管６０の上端から該円筒管６０中に軸部材６
１を昇降自在に挿入し、その軸部材６１の下端にスプリ
ング受６２を取付け、このスプリング受６２と前記円筒
管６０との間に圧縮スプリング６３を介装し、一方前記
軸部材６１の上端に連結部材６４を固定し、この連結部
材６４上にシーブ６５を取付ける。

この実施例における本発明の砂杭造成装置は、以上の如
き構成よりなり、以下その施工作業について第８図を参
照して説明する。

（ａ） まず、本発明の砂杭造成装置をシーブ６５を
介してリーダー（図示せず）に吊持し、これを改良する
軟弱地盤Ｇの所定位置に位置させる。

次に、エアバネ４中にエアを圧大してガイドパイプ１３
のストッパー７４を固定板ＴＯに係合させ、外ケーシン
グ１と起振機３とを一体的に固定し、前記起振機３を作
動させることにより、起振機３の上下方向の強制振動が
外ケーシング１に伝わり、該外ケーシング１（内ケーシ
ング５も含む）が地盤Ｇ中に貫入する。

このとき、支柱２の途中に設けたショツクアブソーバ−
６は、起振機３からガイドパイプ７３、固定板７０およ
び支柱２を介して伝播した振動を吸収する。

従って、外ケーシング１貫入時中、起振機３の振動がリ
ーダーに伝わるようなことはない。

また、エアバネ４中にエアを圧大して外ケーシング１と
起振機３とを一体にしたとしても、このエアバネ４は完
全なる剛体ではない。

従って、エアバネ４はケーシング貫入時中常にエアの圧
入抜きによる伸縮以外に伸縮し、このエアバネ４の伸縮
により外ケーシング１が常時上下運動している。

このために、外ケーシング１の先端が固い地盤に当った
としても、外ケーシング１はその上下運動、すなわち動
摩擦により固い地盤を打ち砕いてさらに深く貫入するこ
とができる。

この結果、本発明の砂杭造成装置は、効率良くケーシン
グ等を地磐中に貫入させることができる。

例えば、同一能力の起振機を直接外ケーシングの頂端に
搭載したものとの貫入能率を比較してみると、本発明の
外ケーシングと起振機との間に長ストロークのエアバネ
を介装した砂杭造成装置の方が約１，５倍程度速くケー
シング等を貫入させることができる。

（ｂ） 外ケーシング１を地盤Ｇ中に所定深度まで貫
入させたならば、ホッパ−１１より砂を外ケーシング１
中に投入する。

（Ｃ） それから、エアバネ４からエアを抜いてガイ
ドパイプＴ３のストッパー１４を固定板７０より離し、
外ケーシング１と起振機３との縁を切？、外ケーシング
１に起振機３からの振動が伝わらないようにし、内ケー
シング５のみを起振機３により上下動させると共に、エ
アバネ４中にエアをガイドパイプ１３のストッパー１４
が固定板７０に係合しない程度に圧大したり抜いたりし
、内ケーシング５を起振機３による上下動と別個に上下
動させる。

すると、外ケーシング１の周囲の地盤Ｇが外ケーシング
１により攪拌されずに保護されると共に、外ケーシング
１中の砂が内ケーシング５により突き固められると共に
外ケーシング１の先端から押し出される。

このとき、エアバネ４の伸縮昇降ストローク長は従来の
砂杭造成装置のエアバネに比較して極めて長く、シかも
貫入の際に外ケーシング１中に入り込む土砂の高さより
も長いので、上述の（ａ）の操作により外ケーシング１
を所要深度まで貫入させた際に、軟弱な土砂が外ケーシ
ング１中に入り込んだとしても、その外ケーシング１中
の土砂を内ケーシング５の昇降により外ケーシング１か
ら外へと吐出させることができる。

また、内ケーシング５を長ストローク上下動させること
ができるので、内ケーシング５は外ケーシング１中に締
固めた砂をさ叱十分に突き固めることができ、しかも外
ケーシング１中に締固めた砂を一度に大量に押出すとＷ
ＦＣき、作業性が向上される。

そして、内ケーシング５で外ケーシング１中の砂を締め
固めながら、外ケーシング１を徐々に引き抜く。

このようにすることにより、砂の出が良く、シかも外ケ
ーシング１の引き抜きを止める必要がないので作業能率
を向上させることができる。

また、ジェットノズル５０からエアを噴射させれば、砂
が外ケーシング１の先端から押し出され、前記内ケーシ
ング５の押し出し、突き固めと相俟ってさらに強固な砂
杭を早く造或することができる。

また、外ケーシング１が最初のうち容易に引き抜けなか
ったならば、エアバネ４中にエアを圧入して外ケーシン
グ１と起振機３とを一体化して外ケーシング１に振動を
伝えることにより、外ケーシング１の周囲の地盤Ｇの抵
抗が減少し、外ケーシング１を引き抜くことができる。

そして、外ケーシング１を若干（１〜２ｍ位）引き抜い
たならば、エアバネ４よりエアを抜いて外ケーシング１
と起振機３との縁を切り、内ケーシング５で砂を締め固
めながら外ケーシング１を引き抜く。

Ｃｄ） 上述のようにして軟弱地盤Ｇ中に強固な砂杭
が造成される。

以上の実施例からも明らかなように、本発明の砂杭造成
装置は、長ストロークのエアバネを用いて内ケーシング
を長ストローク上下させるように構戒したものであるか
ら、貫入の際に土砂が外ケーシング中に入り込んだとし
ても、内ケーシングの昇降によりその外ケーシング中の
土砂を外ケーシングから外に吐出させることができ、従
って砂杭を造成することができる。

また内ケーシングの昇降ストロークが長いので、外ケー
シング中の締固めた砂をさらに十分に突き固めることが
でき、しかも外ケーシング中の締固めた砂を一度に大量
に押出すことができ、従って強固な砂杭が得られると共
に、作業性が向上される。

しかも、装置全体をショツクアブソーバーを介して吊持
したので、外ケーシング等の貫入時における起振機の上
下振動を吸収し、リーダー等に伝わるのを防ぐことがで
きる。

さらに、外ケーシングと起振機との間に長ストロークの
エアバネを介装したので、このエアバネのエアの圧入抜
きによる伸縮以外の伸縮により外ケーシングが常時上下
運動し、この外ケーシングの上下運動、すなわち動摩擦
によりケーシング等を非常に効率よく地盤中に貫入させ
ることができる。

なお、当然のことながら、本発明の砂杭造成装置は上述
の実施例にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の砂杭造成装置の一実施例を示し、第
１図は正面図、第２図および第３図は第１図における■
−■線断面図およびＩ−１線断面図、第４図はエアバネ
の一部断面図、第５図は第４図における■矢視図、第６
図は第５図における■矢視図、第７図はショツクアブソ
ーバの断面図、第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明の砂杭造
或装置の施工作業の説明図である。 １・・・・・・外ケーシング、２・・・・・・支柱、３
・・・・・・起振機、４・・・・・・エアバネ、５・・
・・・・内ケーシング、６・・・・・・ショツクアブソ
ーバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定板と、その固定板の上面に植設した支柱と、そ
   の支柱に昇降可能に装備した起振機と、その起振機と前
   記固定板との間に介装したエアバネと、前記固定板の下
   面に上端を固定して垂下させた外ケーシングと、前記起
   振機に上端を固定して前記外ケーシング中に垂下させた
   内ケーシングと、前記支柱と装置全体を吊持する手段と
   の間に介装したショツクアブソーバーとを備え、前記エ
   アバネを伸長させて起振機と外ケーシングとを一体にし
   、前記起振機を作動させて外ケーシングおよび内ケーシ
   ングを地盤中に貫入させ、前記起振機を作動させながら
   前記エアバネを伸縮させ、前記外ケーシング中の砂を内
   ケーシングにより突き固めると共に押し出しながら外ケ
   ーシングおよび内ケーシングを引き抜いて地盤中に砂杭
   を造成する砂杭造成装置において、前記エアバネは、前
   記起振機に上端板を固定し、一方前記固定板に下端板を
   固定し、その上端板と下端との間に１枚もしくは複数枚
   の中間板を配設し、前記上端板の下面と中間板の上面と
   の間、前記下端板の上面と中間板の下面との間もしくは
   中間板と中間板との間にベローズを、伸縮可能にかつ気
   密に介装し、前記中間板のべローズより内側の箇所にエ
   ア流通用の透孔を設けると共に、前記上下両端板および
   ベローズに囲まれたエア室内をエア供給部に連通させて
   なるもので、前記エア室内にエアを供給したり抜いたり
   することにより、前記エアバネが伸縮して前記内ケーシ
   ングが長ストローク昇降できるように構成したことを特
   徴とする砂杭造成装置。