JPS6149018A - 改良長さよりも短かいケ−シングでサンドパイル等を施工する方法 - 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】 ■　発明の目的 産業上の利用分野 本発明方法は、軟弱地盤改良工事の際に用いられる地盤
中に多数のサンドパイル等を造成する施工法に関するも
のである。

従来の技術 水深Ａの底の軟弱地盤に対して深さＢの多数のサンドパ
イルを施して地盤改良を行うとき、従来の施工法では、
ケーシングを水底地盤の杭底深度まで打込んだ状態で、
ケーシング上部が水面上にあるような長さ、すなわち、
少くともＡ十Ｂの長さを有するケーシングを使用してい
たから、（イ）ケーシングに大きな浮力が掛かり、その
浮力打消しのため貫入機を重くする必要があり、貫入装
置が全体的（（長大で重量があるものになるので振動機
または衝撃機に大容量のものを要する。（（ロ）貫入装
置のガイドリーダーも、それに見合って堅固で大きなも
のを用意しなければならない。（・・）貫入装置を吊下
げ、吊−ヒげるウィンチの容量も、これに見合った大き
さが必要。（ニ）その結果、施工機の安定性に問題が生
じるから可及的に大型機を導入・することを要する。と
云った非効率的で不経済な施工を強いられていた。

また、陸上におけるサンドパイルによる軟弱地盤改良工
事のときも、従来、ケーシングの長さは少くとも杭底深
度Ｂよりも長いものを使用しているから、その質量が大
きく、上述の不都合を避けることができず、（ホ）ケー
シングを適当長引抜いて生じる空隙部にケーシング内に
供給した砂等を排出し、次いでケーシングを再貫入して
排出砂等を締固め地盤中に膨出させる操作ザイル、いわ
ゆるコンポーザエ法を順次上方向に繰返す工法とが、ケ
ーシングに設けた振動体、スクリュー、上下作動押出し
機構等により、ケーシング下端から軟弱地盤中に砂等を
強制的に排出・押出し、かつ突固めする操作サイクルを
繰返す工程においては、サンドパイルの造成、特に径を
拡大したパイルの造成のために大きな駆動エネルギーが
必要になる。

さらに、上述のパイル造成用の砂等は、一旦はケーシン
グ上端のホッパー進運び上げてケーシング内に補給する
ものであるから、（へ）ケーシングの長さが長いときに
は高い場所に持上げる作業が必要になり、昇降パケット
を用いる〃バッチ式〃にしろ、圧送パイプを用いる〃リ
アルタイム式〃にしろ、その為に相当の動力を要するも
のとなる。

そこで最近では、その対策として、水底地盤改良工法と
しては、ケーシングの長さを地盤改良深さＢよりもやや
長めにし、水深Ａの分はバイブロハンマーを備えた衝撃
伝達杆の長さでカバーするとか、ケーシング内に補給す
る砂等のホッパー取付位置は可及的低位置に設けるなど
して、貫入装置の質量を少さくシ、その駆動エネルギー
の低減を図るとか、リーダーの強度を貫入装置の重量に
マツチさせ、また、衝撃伝達杆とケーシングとの相法 ＝　４− 互固定位置を可変にすることによって、リーダーの長さ
く高さ）を短かく、軽量化するなどの水中ドレーン杭打
設方法（特公昭４９−１０８４号公報参照）が提案さ扛
ている。

また、ケーシングから排出した砂等を軟弱地盤中に膨出
させ、径の大きなパイルを造成する方法として輸送用流
体に砂等を混合し、それらがケーシング内を流通すると
きに砂等を分離させることによってケーシングに砂等の
補給をすると共に、前記流体の圧力を制御することによ
って、ケーシング下端から地盤中に排出する砂等に圧力
を加え、土圧に対抗して強制的ＩＣ押出し、締固めして
、造成パイル径を制御するようにして、ケーシングの駆
動エネルギーを節約し、経済的効果を得ようとする砂杭
造成工法（特開昭５３−１２５３０９号公報または特開
昭５３−１４５３１１号公報参照）も公開されている。

しかし、いずれにしても従来工法は、貫入装置における
ケーシングの長さが地盤改良深さＢよりも実用上幾分か
長いものを使用しているのが現状であり、その為、程度
の差はあっても前述（イ）〜（へ）項に挙げた問題点を
解消することができなかったし、その解決策として前述
Ｂの長さよりも短い丈のケーシングを使用するという技
術思想を提案するものは無かった。

当該発明が解決しようとする問題１、 そこで本発明方法は、斜上、従来のサンドパイル造成工
法における前述不都合点を解消かつ改善し得る新規な施
工方法を提供しようとするものである。

（Ｂ）　　発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明方法は、 （１）軟弱地盤の所定深さにサンドパイルを打設する工
法において、地盤貫入用ケーシングを上端面閉塞形であ
って軸方向長さを地盤の改良深さに相当する長さよりも
短かくすると共に、その上部位置に設けた貫入手段との
間を動力伝達杆により連結し、前記ケーシング内部に、
輸送流体と共に、これに混入した砂等を補給するパイプ
と、同ケーシング内で砂等を分離した前記流体を排出す
るためのパイプまたはケーシング内部圧力を調節する流
体供給用パイプを連通して成り、所定深さ迄貫入したケ
ーシングの引抜きにより、その下方地盤中に生じる空隙
部に、ケーシング内に補給された砂等を排出・充填する
ことを特徴とする改良長さよりも短かいケーシングです
／ドパイル等を施工する方法。

（２）動力伝達杆の長さは少くとも、地盤改良深さまた
は地盤改良深さに水深を加えた長さからケーシングの軸
方向長さを差引いた長さよりも長くしたことより成る上
記第（１）項記載の、改良長さよりも短かいケーシング
でサンドパイ／ｌ’ｌｌ’ｉｉ工する方法。

（３）砂等は、砂、砂利、砕石、鉱さい、石灰、セメン
ト等の砂類似粒状材の−っまたは、それらの混合物で、
これに対する輸送流体は圧縮空気を用いることより成る
」−配植（１）、（２）項記載の、改良長さよりも短か
いケーシングでサンドパイル等を施工する方法。

（４）砂等は、砂、砂利、砕石、鉱さい等の砂類似粒状
材の一つまたは、それらの混合物で、輸送流体は少量の
水を用いることより成る上記第（１）、（２）項記載の
、改良長さよりも短かいケーシングでサンドパイル等を
施工する方法。

（５）輸送流体排出パイプまたは流体供給パイプの中途
に、圧力調整手段を挿入し、前記手段を制御することに
よりケーシング内部圧力を調節し、地盤土壌中に排出さ
れる砂等により形成されたパイルの直径または密度を制
御することよりなる上記第（］）〜（４）項記載の、改
良長さよりも短かいケーシングでパイル等を施工する方
法。

にががる。

つまり、従来工法におけるケーシングの機能は、軟弱地
盤中に孔を明けることおよびその内部に収容した砂等を
地盤土壌から保護することに重点が置かれ、そのためケ
ーシングの長さが改良施工長Ｂよりも長いものを使用し
ていたものと解される。

水上施工の際は、その長さに水深Ａ分の長さが加わるの
で、さらに大きなものとなり、前述のような問題が目立
つようになっていた。そこで本発明方法の基本的技術思
想は、ケーシングに砂等の保護管としての機能を求める
よりも、むしろ砂等の排出管としての機能を重視し、そ
のためにケーシングに対し、流体に混入して補給される
砂等の分離に必要な程度のスペースと軸方向長さの確保
および所要径のサンドパイル造成に要する直径を備える
ことが求められている。

本発明方法においては砂等が排出管としてのケーシング
壕で何等かの手段で補給されればサンドパイルを造成す
るために充分である。

作　　用 （イ）　ドライ施工法 ケーシング下端深度を深度計を用いて検出しながら地盤
中、所定深さまでケーシングを貫入した後、砂等を圧縮
空気にのせ補給パイプを通じてケーシング内上部に搬送
し、そこで空気と分離させる。分離した砂等はケーシン
グ下部に収容・補給され、圧縮空気は排出または回収パ
イプから回収する。

このようにしてケーシング内を圧気状態に保持しながら
、ケーシングを徐々に引抜くことにより、その下端に収
容されている砂等を地盤中に排出する一方、引続いてケ
ーシング内に砂等を補給し、かくしてケーシング下端部
抜かれた跡にサンドパイルが形成される。その際、ケー
シングの下端開口部から地盤中に排出される砂量は、砂
面計を用いて検出することができる。上述のような操作
を地表付近壕で行うことにより、所定深さのサンドパイ
ルを造成する。このほか、ケーシングを一定長引抜いた
後、適当深さ再貫入させ、以後、それらの操作を繰返し
て行う、いわゆるコンポーザエ法とかケーシングは徐々
に引抜きながらも、ケーシング下部内に設けた強制駆動
機構により砂排出兼締固め部材を」二、下動させてサン
ドパイルを造成する方法もある。

これらの施工法では砂等を補給パイプを通してケーシン
グ内に気送し、排出パイプによって圧縮空気を排気する
が、この際、排気パイプの回収空気圧を制御することに
より、圧気されたケーシング下端での空気圧を、管下端
深度における土圧（水底地盤面の改良にあっては水深分
の水圧と水底地盤面下管下端深度迄の土圧とを加えた圧
力）に対応させることにより、造成パイル径の制御を行
う。すなわち、管下端での空気圧を、管下端深度におけ
る主働土圧を越え、受働土庄未満に抑えることにより、
管径分のサンドパイルを造成し、また、管下端での空気
圧を、管下端深度における主働土圧以上に調°整するこ
とにより、管径分より拡大した径のサンドパイルを造成
することができる。

（ロ）　ウェット施工法 加水量を補給パイプを使用して流動状態のままケーシン
グ−Ｆ部迄送る。一方、流体供給用パイプから圧縮空気
を供給する場合もある。そのようにして、ケーシング内
に加水量を充填してから、ケーシングを徐々に引抜くこ
とにより、充填された加水量を、その下端から排出して
ゆき、地盤中に加水量によるサンドパイルを形成する。

特に〃飽和付近の含水比の加水量〃となるような加水量
とした加水量を用いたときは、振動等の外力を作用させ
ることによって流動状態を保持するから振動機（または
衝撃機）を作動させれば加水量を流体として取扱いでき
、ケーシング下端からの排出をスムーズに行うこと、な
らびに排出量の調節も容易になる。このような加水量に
よるサンドパイルは後に造成径が細まる心配がない。

上述の場合、ケーシング下端部に一種の開閉弁を設け、
その開度調節によって排出流量を制御することも可能で
あり、また、そのような開閉弁を使用し、一旦弁を閉じ
てケーシング内に充填される加水量の上に流体供給パイ
プからの圧縮空気の調整圧を加え、開閉弁を開にするこ
とで、前記空気圧を加水量の排出流量制御の補助に使用
することもできる。

また、ケーシング内側水砂による管下端面の圧力と、流
体供給パイプによる圧縮空気圧の合計圧力を、管下端深
度における土圧に対応させ、合計圧力を管下端深度にお
けるゝ主働土圧を越え受働土圧未満に制御することによ
り、管径分のサンドパイルを造成し、管下端深度におけ
る受働土圧以上に制御することにより管径分より拡大し
たサンドパイルを造成することができる。

なお、ウェット施工の場合は、前記のドライ施工のよう
な強制的砂排出兼締固め手段は不用であり、また、一般
にケーシングの再貫入は行われない。

実施例　１ 第１（ａ）図は、本発明方法を実施するための施工機（
本実施例では海上施工船）の概略側面図で、図中、１は
、上端閉塞形の円筒鋼管より成るケーシングを示し、そ
の内側空間は気送される砂等を気流から分離できるだけ
のスペースと軸方向長さとを備え、その長さは殆んど軟
弱地盤改良深さとは無関係である。また、その内径は造
成パイルの最大径の数分の−よりも大であるのが好まし
い。

下端開口は、ケーシング貫入操作時に地盤土壌が侵入し
ないよう開閉蓋を設けることもある。

２は、動力伝達杆で、貫入機３とケーシング１との間を
連結すると共に、貫入機３の振動をケーシング１に伝達
して間管を軟弱地盤中、所定深さ迄質入させる。その際
、貫入機３は地表または水面上に余裕を持って位置でき
る程度に伝達杆２の長さが定められている。同杆は、■
形鋼、Ｈ形鋼などの型鋼１だは鋼管であってよく、その
長さは最大池盤改良深さからケーシングの長さを差引い
たもの、水上施工の場合は、それに水深を加えた長さよ
りも若干長いものとするのが一般である。

水中でも使用可能な貫入機とした場合は、水深部は加え
なくてもよい。伝達杆２の断面積は必要強度にもよるが
、あまり大でない方が好ましく鋼管を使用する場合は上
下端を開放する。つ丑り、伝達杆２の地盤への貫入によ
って、地盤中に無用の孔を明け、そこの土壌を側方に押
出すことが少ないのが望ましい〔第２（ｂ）区点線表示
部参照〕。

３は貫入機で、通常、動力伝達杆２の上端部に固着され
るが、第１１ｂ）図に示すように伝達杆２との間の相対
的固着位置を変更可能にして、後述リーダーの長さを短
かくする手段もある。貫入機３には振動機または衝撃機
を使用するのが一般である。

４は、１゛１人機：つ、これに連結する伝達杆２および
ケー／ングｌを上、下方向に案内・支持するリーダーで
、木、＋４施例では作業船の一側に立設されている、勿
論、陸に細工の際にはタローラークレ−７に設けられる
１、リーダー４の丈、すなわち長さは、少くともケー／
ング１の・ｈ１１方向長さ、動力伝達杆２、貫入機３お
よび緩衝器５を直列に連結した長さよりも長くなければ
ならず、その頂端に滑車を軸支して、緩衝器５に取Ｕけ
た滑車を介し、前記部材１〜３および５より成る貫入装
置に連結したワイヤロープを、これに掛渡し、その他端
を別に設置したウィンチドラムに結んで、貫入装置をリ
ーダー４　Ｋ　ｒｒ３つて一ヒ、下方向に吊上げ、吊下
げ可能にしである。い　したがって、ガイドリーダー４
は、少くとも地盤改良深さと同じ長さのケーシングの重
量を支持する必要がなく、これに対応して構造・強度の
レベルを下げることができるのでリーダーを軽量にする
ことが可能であり、この点は水上施工の際には、加えて
水性分のケーシング重量を支持することを要しないため
、特に大きな効果を奏する。さらに、第１（ｂ）図に示
すように貫入機３と伝達杆２との固着位置を変更するこ
とができるようにしておけば、リーダー４の丈を、ケー
シング１の軸方向長さに伝達杆２等の長さを加えたもの
よりも短かくすることが可能になるので、さらに小型化
することができ、施工機の安定性、操縦性を良好にする
ばかりか施工機全体を小型化することも可能になる。水
中貫入機を使用する場合は、リーダーは水中まで伸ばす
ことになるが、安定性の点ではさらに向上する。

以上、説明したように貫入装置全体の重量を軽くするこ
とができたから、同装置を駆動するための貫入機３の容
量とかウィンチのパワーなどを、これに応じて小さくす
ることができ、また駆動エネルギーを節減することがで
きる。

なお、水上施工の場合はケーシングが施工改良長よりも
短かく、それから生じる浮力の大きさをセーブすること
ができるから、その分だけ駆動力を小さくすることが可
能である。

５は、緩衝器であって、コイルスプリング、ゴムなどを
組合わ拷て制振機構を構成したものであり、貫入機３か
らの振動・衝撃がワイヤ・ロープを介してリーダー４に
伝わらないよう遮断する作用を受持つ。

６は、ケーシングｌの上端内側に連通した砂等の補給パ
イプで、別に設けた気送手段にのせて砂、砂利、砕石、
鉱さい、石灰またはセメントのような砂類似粒状材の一
つまたは混合物をケーシングｌ内に送込み、その空間で
気粒分離し、砂等はケーシングｌの下端開口部付近に堆
積、補給する３゜そのため補給バイブロの開口端をケー
シング１内に深く貫入させるとか、管内に螺旋状に流入
するようにするとか、フィルクーを設けるなどして、気
粉分離作用を促進させ、かつ、その作用を確実なものと
している。一方、砂等を分離した圧縮空気は、同じくケ
ーシングｌ上端に連通ずる排出（回収）パイプ７によっ
て管外に回収する。排出パイプ７には、その中途に圧力
調整弁を挿入して排気圧を制御できるようにしである。

これらのバイブロ、７は、いずれもケーシングｌ上端に
至るまでは動力伝達杆２に沿わせたり、内部に設置する
ことおよび鋼管を用いるとメンテナンスが楽になる。そ
れ以後、供給＃、寸での経路は可焼性のあるパイプを用
いる。

８は作業船、９は水底地盤面、Ｗ、Ｌは水面を示す。

第２図は、本発明方法の工程を示すもので、そのｆａ）
は、貫入装置を水底の軟弱地盤中の所定深さ捷で貫入し
たところ、（ｂ）はサンドパイル造成工程完了時の状態
である。第２（ａ）図において、動力伝達杆２に鋼管を
用いたときは、その上、下端を開放して浮力を生じない
ようにするとか、引抜き時には積極的に空気を導入して
、貫入した土壌を、う捷く原地盤中に戻すこともできる
。なお、図ではケーシングが二本、伝達杆２に対称的に
連結されているが、ケーシング１の数は一本でもよく、
数にとられれない。ただし、平面上でみて貫入機３に対
してケーシングの支持位置がバランスしていなければな
らないのは当然である。

第・２（ｂ）図は、排出パイプに挿入した圧力調整弁を
調節することによってケーシング１下端開口部における
空気圧を、管下端深度における主働土圧を越え受働土圧
未満に制御しつつ、徐々にケーシングを引上げることに
よって、はぼ管径針のサンドパイルを造成したところを
示すもので、勿論、その操作中、ケーシング内に砂等の
気送、補給を絶やさないようにしなければならない。そ
の際、空気圧を受動土圧以」二に制御することによって
管径よりも拡大した径のサンドパイルを造成することが
できるから、ケーシング１の径を相対的に細くすること
が可能であり、つまりは、ケーシングの質量をより小さ
くすることができる。したがって、特定径のケーシング
を用い、複数棟の径のサンドパイルを、それぞれ造成可
能となる。

なお、造成されたサンドパイルは、ドライ砂によって形
成されるから、初期吸水量において優れていると共に造
成時においても締固めによって砂の間隙比を小さくする
ことができ、締固めサンドパイルを造成することができ
る。前述施工中、使用済みの圧縮空気は排出パイプ７に
よって回収されるから、水域を汚濁するおそれはない。

実施例　２ 第１（ａ）図中、砂等の補給バイブロを用いて、ケーシ
ング１内に加水量を流動状態のまま供給する。

そのようにして、ケーシング内に加嶽槃を充填し、ケー
シングを徐々に引抜くことにより充填された加水量をケ
ーシング１内から排出してゆき、地盤中にサンドパイル
を形成する。一方、流体排出パイプ７から圧縮空気をケ
ーシング１内に供給して、その圧力を充填された加水量
の上に加え、ケーシング１を引」−げるときに地盤中に
排出する加水量の量を調節することが可能で、なお、前
記圧縮空気はケーシング内の加水砂上面に作用するだけ
で外部に洩れることはないから、水域汚濁のおそれはな
い。

特に、〃□飽和付近の含水比の加水量〃となるような加
水量の加水量は振動等の外力を作用させて流動状態を保
持することができるのでケーシング引上げ操作に加えて
振動機を作動させれば加水量を流動体として地盤中に排
出することができ、上述圧縮空気の圧力を制御して管径
よりも拡大した径を有するサンドパイルを造成すること
ができる。

（Ｃ）発明の効果 以上のとおりであるから本発明方法によれば、ケーシン
グの軸方向長さと直径が造成サンドパイルの長さや径に
比べて小さいため、それらの構成部材としている貫入装
置の重量が軽くでき、それに基いて、 （１）貫入装置を駆動する貫入機のパワーが小さくて済
む。

（２）貫入装置吊上げ、吊下けのためのウィンチの動力
が節約できる。

（３）貫入装置を吊上げ、案内するリーダーの構造を弱
化、軽量化することができる。

（４）そのため施工機の安定性を良好にし、かつ小型化
を可能とする。

ケーシングを砂排出管として使用し、その軸方向長さを
施工改良長よりも短かくしであるため、砂等のケーシン
グ内への運搬・補給を、すべて、または殆んど下方位置
に対して行うことができ、砂等の運搬のための動力を小
さくするのに有利である。

さらに本発明方法で貫入機を水中式としたり、貫入機が
動力伝達杆の上端でなく、横側に着脱可能としたりした
場合は、リーダーの上部が不用となり、施工機の安定性
に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図（ｒｉ、本発明方法を実施する施工機の概
略側面図、第１　＋ｂｊ図は別の型の施工機の貫入装置
の正面図、第２図は、本発明方法の工程を示すもので、
その（ａｉ図はケーシング貫入完了時における一部を断
面にした貫入装置の正面図、そのｆｂ１図は同様、サン
ドパイル造成終了後の貫入装置を含めた一部切断正面図
を示す。 １・・ケーシング、２・・・動力伝達杆、３・・・貫入
機、４・・・ガイドリーダー、５・・・緩衝器、６・・
・補給パイプ、７・・・排出パイプ、８・・・作業船、
ＷＸＬ・・・水面。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟弱地盤の所定深さにサンドパイルを打設する工
   法において、地盤貫入用ケーシングを、上端面閉塞形で
   あつて軸方向長さを地盤の改良深さに相当する長さより
   も短かくすると共に、その上部位置に設けた貫入手段と
   の間を動力伝達杆により連結し、前記ケーシング内部に
   輸送流体と共に、これに混入した砂等を補給するパイプ
   と、同ケーシング内で砂等を分離した前記流体を排出す
   るためのパイプまたはケーシング内部圧力を調節する流
   体供給用パイプを連通して成り、所定深さ迄貫入したケ
   ーシングの引抜きにより、その下方地盤中に生じる空隙
   部に、ケーシング内に補給された砂等を排出・充填する
   ことを特徴とする改良長さよりも短かいケーシングでサ
   ンドパイル等を施工する方法。
2. （２）動力伝達杆の長さは少くとも、地盤改良深さまた
   は地盤改良深さに水深を加えた長さからケーシングの軸
   方向長さを差引いた長さよりも長くしたことより成る特
   許請求の範囲第（１）項記載の、改良長さよりも短かい
   ケーシングでサンドパイル等を施工する方法。
3. （３）砂等は、砂、砂利、砕石、鉱さい、石灰、セメン
   ト等の砂類似粒状材の一つまたは、それらの混合物で、
   これに対する輸送流体は圧縮空気を用いることより成る
   特許請求の範囲第（１）、（２）項記載の、改良長さよ
   りも短かいケーシングでサンドパイル等を施工する方法
   。
4. （４）砂等は、砂、砂利、砕石、鉱さい等の砂類似粒状
   材の一つまたは、それらの混合物で、輸送流体は少量の
   水を用いることより成る特許請求の範囲第（１）、（２
   ）項記載の、改良長さよりも短かいケーシングでサンド
   パイル等を施工する方法。
5. （５）輸送流体排出パイプまたは流体供給パイプの中途
   に、圧力調整手段を挿入し、前記手段を制御することに
   よりケーシング内部の圧力を調節し、地盤土壌中に排出
   される砂等により形成されるパイルの直径または密度を
   制御することより成る特許請求の範囲第（１）〜（４）
   項記載の、改良長さよりも短かいケーシングでサンドパ
   イル等を施工する方法。