JP5730826B2

JP5730826B2 - 撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法

Info

Publication number: JP5730826B2
Application number: JP2012172070A
Authority: JP
Inventors: 雅一藤田; 弘伸中村; 悠介神宮司; 遷樋口
Original assignee: HOKOKU ENGINEERING CO., LTD.
Current assignee: HOKOKU ENGINEERING CO., LTD.
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: JP2014031634A

Description

本発明はその用途が終了した後には、その撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法に関するものである。

撤去が容易なソイルセメントコラムを構築する方法として、特許文献１記載の方法が知られている。
この方法の構築工程を説明すると次の通りである。
１）中空筒の周囲に攪拌翼を取り付けた攪拌ロッドを使用する。
２）固化材を吐出しながら攪拌ロッドを地中に回転させて貫入する。
３）中空筒の周囲に土砂と固化材を攪拌したソイルセメントコラムを形成する。
４）その後に中空筒の内部に、支持兼ガイド管として端部を開放した鋼管を挿入する。
５）そして、内部に固化材を充填した支持兼ガイド管を地中に残して攪拌ロッドを回転しながら引き上げて、ソイルセメントコラムを構築する。

上記の方法で構築したソイルセメントコラムは、次のような順序で容易に解体、撤去することができる。
１）切削ビット付きの中空オーガーを使用する。
２）前記の支持兼ガイド管をガイドとして、その外周に中空オーガーを嵌合して、ソイルセメントコラム内に回転させて貫入して粉砕する。
３）ソイルセメントコラムの先端まで粉砕したら、中空オーガーの内部から支持兼ガイド管を引き上げる。
４）中空オーガーを通して埋め戻し土を充填しながら中空オーガーを引き上げて、ソイルセメントコラムを埋め戻し土に置き換える。

特開２０１２−２１３１０号公報。

前記した従来の撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法にあっては、次のような問題点があることが分かった。
＜１＞支持兼ガイド管４の先端が中空筒２１の先端の位置に達するまで、中空筒２１の内部に挿入する。そして挿入が完了したら、その支持兼ガイド管４を地中に残して攪拌ロッド２を引き上げる方法である。
＜２＞このように支持兼ガイド管を中空筒２１に挿入するから、中空筒の先端の蓋２５は地中に残しておかざるを得ない。
＜３＞その結果、ソイルセメントコラムの構築１本ごとに、先端の蓋２５を地中に残してゆく工法であり、その点では不経済なものであった。

上記のような課題を解決する本発明の撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法は、中空筒の周囲に攪拌翼を取り付けた攪拌ロッドを使用し、固化材を吐出しながら攪拌ロッドを地中に回転させて貫入し、中空筒の周囲に土砂と固化材を攪拌したソイルセメントコラムを形成し、その後に中空筒の内部に、支持兼ガイド管として端部を開放した鋼管を挿入し、内部に固化材を充填した支持兼ガイド管を地中に残して攪拌ロッドを回転しながら引き上げる方法であって、前記中空筒の先端には、ピンで軸止めした蓋兼先端刃を、ピンを中心に回転自在に取り付け、この蓋兼先端刃の他端がピンを中心に回転して中空筒に当る位置には、中空筒の中心軸と平行方向に縦溝が開口してあり、この縦溝の上端には上向きに拡大した拡大穴が形成してあり、この拡大穴に挿入した蓋兼先端刃を外側に変形させて、蓋兼先端刃の自由端を中空筒の下端に一体化するように構成してあり、前記支持兼ガイド管を中空筒内に挿入する過程で、支持兼ガイド管の先端によって前記蓋兼先端刃を押し下げることで、蓋兼先端刃をピンを中心に回転させ、支持兼ガイド管の先端をソイルセメントコラムの底部まで到達できるように構成したことを特徴とするものである。

本発明の撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞撹拌ロッドの中央に支持杭兼ガイド管が存在していても、蓋兼先端刃７を回収することができる。
＜２＞コラムごとに先端刃を地中に残す不経済な工法が、蓋兼先端刃７を回収することによって経済的になった。

本発明のソイルセメントコラムの構築方法に使用する攪拌ロッドの説明図。中空筒の先端と蓋兼先端刃７との説明図。蓋兼先端刃７の実施例の説明図。中空筒と蓋兼先端刃７の取り付け状態の説明図。蓋兼先端刃７の薄板の変形の説明図。ソイルセメントコラムの構築状態の説明図。ソイルセメントコラムの解体状態の説明図。解体後の空洞を埋め戻す状態の説明図。ソイルセメントコラムの説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞ソイルセメントコラムの構築部材。
まず本発明のソイルセメントコラムを構築する部材について説明する。

＜２＞攪拌ロッドの形状。
本発明で構築する対象は、中心の鋼管（支持兼ガイド管）４の内部および外周には高強度の固化材３が充填してあってかつその周囲には円筒状の攪拌域１１を備えたソイルセメントコラム１である。（図９）
このソイルセメントコラム１を構築する方法では、中空筒２１の周囲に攪拌翼２２を取り付けた攪拌ロッド２を使用する。（図１）
さらに詳細に説明すれば、筒状の中空筒２１の先端には、中空筒２１の中心軸と直交する方向に、一定長さの腕２３を突設し、その腕２３に地盤を切削するための複数のビット２４を固定してある。
前記したように筒状の中空筒２１の周囲には、中空筒２１の中心軸と直交する方向に、一定長さの攪拌翼２２を突設してあるから、攪拌翼２２の先端の描く軌跡が、ソイルセメントコラム１の外径となる。
中空筒２１の内部は貫通しており、上端からセメントスラリーのような固化材３を供給すれば、中空筒２１の下端から吐出することができる。
中空筒２１の内径は、後述する支持兼ガイド管４を収納できる寸法に構成する。

＜３＞蓋兼先端刃。（図２）
この中空筒２１の下端には、蓋兼先端刃７を取り付ける。
この取付け位置は、ビット２４の回転による撹拌の影響を避けることができるよう、中空筒２１の下端面より下方の位置である。
この蓋兼先端刃７は、後述する支持兼ガイド管４によって下向きの押圧力を付与することで、中空筒２１から分離はしないが、回転して開放が可能な部材である。
そのために例えば図に示すように、中空筒の先端に蓋兼先端刃７の一部をピン２１ｄを介して軸止めする。
したがって蓋兼先端刃７は、中空筒から完全に分離することなく、離脱はするが、ピン２１ｄを中心に回転自在である。
この蓋兼先端刃７に吐出口を開口して、固化材３の吐出が可能であるように構成することができ、中空筒２１の周辺にも吐出口を開口することもできる。

＜４＞蓋兼先端刃の厚さ。（図３）
蓋兼先端刃７は、側面視が、下に頂点を有し、上に水平片を有するほぼ三角形の板体である。
その下の頂点側の斜辺が掘削のための刃となる。
この蓋兼先端刃７は３枚の鋼板を重ねて構成する。
すなわち両側の薄板７１と、薄板７１で挟んだ厚板７２である。
両側を薄板７１で構成する理由は、後述するように蓋兼先端刃７の自由端を中空筒２１の縦溝２１ａ内に挿入して加圧した場合に、薄板７１を容易に外側に変形させるためである。
そのために厚板７２では、その自由端部に切欠き２１ｂを設ける。
その切欠き２１ｂ部では両側の薄板７１だけが直立しているので、薄板２１ｂの間の空間を変形空間７５として構成して薄板７１の変形を容易とする。
この３枚の板の上辺の上には、３枚の板と直交する状態で、鋼製の円盤７３を取りつける。
この円盤７３の外径は、中空筒２１の内径よりやや小径である。
この円盤７３の機能は中空筒２１の下端の開放口からの土砂などの侵入を防止するためのものである。

＜５＞中空筒との一体化。（図４）
上記したように、中空筒２１の下端の一部に蓋兼先端刃７をピン２１ｄで回転自在に取り付けてある。
ピン２１ｄを中心に回転した蓋兼先端刃７の他端が中空筒に当る位置には、中空筒の中心軸と平行方向に、施工機械の回転力を蓋兼先端刃７に伝達するための縦溝２１ａを開口する。
この縦溝２１ａの上端には上向きに拡大した拡大穴２１ｂを形成する。
この拡大穴２１ｂに挿入した蓋兼先端刃７の薄板７１が外側に変形すると、蓋兼先端刃７の自由端を中空筒の下端に一体化することになる。（図５）
しかし蓋兼先端刃７の一体化は薄板７１の変形による程度なので、円盤７３を上部から強い外力で押し下げると容易に中空筒２１の端部から離脱する。
その結果、蓋兼先端刃７はピン２１ｄを中心に下向きに回転し、ピン２１ｄのみによって中空筒２１に取り付けた状態となる。

＜６＞杭の構築工程。
次に本発明のソイルセメントコラムの構築工程について説明する。

＜７＞構築するコラム。
本発明の方法で構築するソイルセメントコラム１は図９に示すような構造を備えている。
すなわちコラムの中心には後述する支持兼ガイド管４が位置しており、その内部には固化材３を充填してあり、その外周は固化材３と土砂とを撹拌した撹拌域１１を形成したものである。

＜８＞攪拌ロッドの貫入。（図１）
まず上記した攪拌ロッド２を地表面に鉛直に設置する。
そして攪拌ロッド２の上端から固化材３を注入しつつ、回転を与える。
こうして先端から固化材３を吐出しながら攪拌ロッド２を地中に回転させて攪拌翼２２の先端の描く軌跡の範囲内に土砂と固化材３を攪拌した攪拌域１１を形成しながら貫入して行く。
その際に攪拌ロッド２の中空筒２１の下端の蓋兼先端刃７は、ピン２１ｄと薄板７１の変形によって中空筒２１の下端を閉塞する状態で位置している。

＜９＞攪拌域の形成。
攪拌ロッド２の回転によって攪拌翼２２が中空筒２１の周囲の土砂と、先端や周囲から吐出した固化材３を攪拌する。
このような攪拌によって、土砂と固化材３を攪拌できるから、中空筒２１の周囲には、攪拌翼２２の先端の軌跡を外径とした円柱状の攪拌域１１を形成することができる。

＜１０＞鋼管の挿入。
攪拌ロッド２の中心の中空筒２１の内部にも固化材３は充填してある。
そこで攪拌ロッド２が計画深さまで到達したら回転を停止し、中空筒２１の地上側を開放し、その内部に鋼管４を挿入する。
この鋼管４が、支持兼ガイド管４としての機能を果たすものである。
中空筒２１の内部の固化材３はまだ固化していないので、支持兼ガイド管４としての鋼管４を容易に挿入することができる。
支持兼ガイド管４は、その端部を開口した管体なので、支持兼ガイド管４は挿入にしたがってその内部にも固化材３が充填される。

＜１１＞攪拌ロッドの引き上げ。（図６）
支持兼ガイド管４の先端が中空筒２１の先端の位置に達するまで、中空筒２１の内部に挿入する。
挿入が完了したら、蓋兼先端刃７を開放しやすくするために中空筒２１を５〜１０ｃｍ程度引き上げる。

＜１２＞蓋兼先端刃の回転。
中空筒２１の先端は、蓋兼先端刃７によって蓋をした状態である。
この蓋兼先端刃７の円盤７３の上には、支持兼ガイド管４の下端が位置しているから、支持兼ガイド管４の頭部より、同じ直径のパイプなどで地上から押し下げることによって下向きの力を作用させる。
その結果、蓋兼先端刃７はピン２１ｄを中心に下向きに回転して、中空筒２１の下から離脱し、中空筒２１の下端を開放する。
しかし蓋兼先端刃７はピン２１ｄによって中空筒２１に固定してある。
したがって中空筒２１の引き上げに伴って、それと一体として引き上げることができ、中空筒２１とともに回収することができる。
攪拌ロッド２の引き上げに際しては、攪拌ロッド２を回転しながら引き上げて行くので周囲の土砂はさらに固化材３との攪拌が促進されて均一で良質な攪拌域１１を構築することができる。
また撹拌域１１内の支持兼ガイド管４の外周には固化材３を残置することができる。
こうして、中心の鋼管（支持兼ガイド管）４の内部および外周には高強度の固化材３が充填してあってかつその周囲には円筒状の攪拌域１１を備えたソイルセメントコラム１が完成する。

＜１３＞ソイルセメントコラムの撤去方法。
次に上記の工程で構築したソイルセメントコラム１の撤去方法について説明する。

＜１４＞中空オーガー。（図７）
杭の用途が終了した後の撤去に際しては、ソイルセメントコラム１を破砕して地上に押し出して排除する必要がある。
そのために中心の中空管５１の外周に螺旋翼５２を取り付けた中空オーガー５を使用する。
この中空オーガー５の先端にはソイルセメントコラム１を切削するための切削ビット５３を設けてある。
中空オーガー５の先端の切削ビット５３は、中空管５１の中心軸と直交する方向に突出させた腕に掘削刃を固定したものである。
この腕の先端の回転軌跡が、構築したソイルセメントコラム１の外径にほぼ等しい。

＜１５＞支持兼ガイド管の挿入。
前記の工程で構築したソイルセメントコラム１には支持兼ガイド管４が残っている。
この支持兼ガイド管４を、中空オーガー５の中空管５１内に挿入する状態で切り下げを開始する。
中空オーガー５の中空管５１の内径は、支持兼ガイド管４の外径よりも多少大きい寸法に構成してあるので、中空管５１を支持兼ガイド管４の外周に挿入して回転することができる。

＜１６＞ソイルセメントコラムの粉砕。（図７）
支持兼ガイド管４の外周に中空オーガー５を挿入して回転を与えると、中空オーガー５は中心の支持兼ガイド管４をガイドとして正確に地中に侵入することになる。
一般に中空オーガー５は切削中に、地盤の軟弱な方へ移動しやすく、正確に鉛直性を維持することが困難である。
しかし本願発明の工法ではソイルセメントコラム１の中心に支持兼ガイド管４が残って位置しているから、その支持兼ガイド管４をガイドとして貫入して行くので正確な鉛直性を確保することが容易である。
こうして、中空オーガー５を、ソイルセメントコラム１内に回転させて貫入し、先端の切削ビット５３でソイルセメントコラム１を粉砕してその先端まで破壊してゆく。

＜１７＞支持兼ガイド管の引き上げ。
中空オーガー５でソイルセメントコラム１の先端まで切削し、ソイルセメントコラムの切削スライムを地上に排出した後、中空オーガー５の回転を停止する。
そして中空オーガー５の中心の中空管５１内に取り込んだ支持兼ガイド管４を地上に引き上げて抜き取る。
その結果、中空オーガー５の中空管５１の内部は空洞となる。

＜１８＞埋め戻し土の充填。（図８）
空洞になった中空管５１の内部または外部に、地上から埋め戻し土６を投入する。
そして中空オーガー５に引抜き方向の回転とは逆の回転を与え、埋め戻し土６を、地中内のソイルセメントコラム１の切削跡内に充填しつつ引き上げてゆく。
このように、ソイルセメントコラム１の切削跡に埋め戻し土６を供給して充填するため、周囲の地盤が緩むことがない。
また、多少高価になるが地盤の汚染にかかわる六価クロムの溶出を抑えた固化材を使用すれはソイルセメントコラムを粉砕し、地盤中に残しておくこともできる。この場合には撤去費用を大幅に削減することができる。
こうしてソイルセメントコラム１の撤去が完了する。

１：ソイルセメントコラム
２：攪拌ロッド
２１：中空筒
２１ａ：縦溝
２１ｄ：ピン
４：支持兼ガイド管
５：中空オーガー
５１：中空管
７：蓋兼先端刃
７１：薄板
７２：厚板
７５：変形空間

Claims

中空筒の周囲に攪拌翼を取り付けた攪拌ロッドを使用し、
固化材を吐出しながら攪拌ロッドを地中に回転させて貫入し、
中空筒の周囲に土砂と固化材を攪拌したソイルセメントコラムを形成し、
その後に中空筒の内部に、支持兼ガイド管として端部を開放した鋼管を挿入し、
内部に固化材を充填した支持兼ガイド管を地中に残して攪拌ロッドを回転しながら引き上げる方法であって、
前記中空筒の先端には、
ピンで軸止めした蓋兼先端刃を、ピンを中心に回転自在に取り付け、
この蓋兼先端刃の他端がピンを中心に回転して中空筒に当る位置には、中空筒の中心軸と平行方向に縦溝が開口してあり、
この縦溝の上端には上向きに拡大した拡大穴が形成してあり、
この拡大穴に挿入した蓋兼先端刃を外側に変形させて、蓋兼先端刃の自由端を中空筒の下端に一体化するように構成してあり、
前記支持兼ガイド管を中空筒内に挿入する過程で、
支持兼ガイド管の先端によって前記蓋兼先端刃を押し下げることで、
蓋兼先端刃をピンを中心に回転させ、
支持兼ガイド管の先端をソイルセメントコラムの底部まで到達できるように構成したことを特徴とする、
撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法。
請求項１記載の方法であって、
蓋兼先端刃は３枚の鋼板を重ねて構成し、
中間の厚板と、
その両側の薄板で構成してある、
撤去が容易なソイルセメントコラムの構築方法。