JP7344738B2 - 合成コラムの築造装置および築造方法 - Google Patents

Description

本発明は、合成コラムの築造において、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合を有効に行い均質化された合成コラムの築造装置および築造方法に関する。

出願人はソイルセメント柱状体の軸心部に円柱状の水硬性固化材液置換柱状体をその軸心が略一致するように配置し、ソイルセメント柱状体中の水硬性固化材液置換柱状体の外径を確保かつ一定に保つために、該水硬性固化材液置換柱状体が該ソイルセメント柱状体を貫いて下方に突出し、その突出部の長さが該突出部の径の少なくとも１．５倍の長さであることを特徴とするソイルセメント柱状体と水硬性固化材液置換柱状体の合成コラムを提供している（特許文献１）。

前記の発明の工程を図６に基づいて説明する。同図中、３０は掘削ロッド、３１は掘削ヘッド、３２は掘削ヘッド３１に設けられた水硬性固化材液の吐出口、３３は掘削ロッドの下方部に設けられた複数の撹拌翼、３４は該撹拌翼３３の間に設けられた共回り防止翼、３５はソイルセメント柱状体、３６は水硬性固化材液置換柱状体である。

工程１では、掘削ヘッド３１の先端中心位置を地盤の杭心位置にセットする（図６（ａ））。次に、工程２では、回転力を付与でき、かつ給進後退させることができるオーガモータを備える施工機（図示せず）に掘削ロッド３０を把持させて、正回転させながら掘進し、掘削ロッド３０の最下段の撹拌翼３３の最下段位置が最初の所定深度（空掘部下端位置）に達してから掘削ヘッド３１の吐出口３２から水硬性固化材液を吐出し、その状態で掘進を続ける（図６（ｂ））。前記水硬性固化材液の吐出量は、築造するソイルセメントの品質が設計要求性能を満足する量とする。

次の工程３では、掘削ヘッド３１が所定深度（築造する合成置換コラムの下端位置に）達したら、（図６（ｃ））、掘削ロッド３０の回転と水硬性固化材液の吐出を継続しながら、掘削ロッド３０を上方へ引き上げる。この時、回転方向は正回転でも逆回転でも可能である。

また、次の工程４では、（図６（ｄ））に示すように掘削ロッド３０の回転と水硬性固化材液の吐出を継続しながら引き上げるが、この時の水硬性固化材液の吐出量は、掘削ロッド３０の引き上げにより生じる空間を満たし、かつサクション（負圧）が生じない量を維持するものとする。

また、掘削ヘッド３１が所定深度に達した位置では、最下端の撹拌翼３３より下方にはソイルセメント柱状体３５は形成されていないので、この位置からの引き上げではソイルセメント柱状体３５が形成されているまでの間は掘削ロッド３０の撹拌翼３３より下方部および掘削ヘッド３１で形成された孔に水硬性固化材液が充満されて引き上げられ、水硬性固化材液置換柱状体３６の下方への突出部３６ａが形成される。

さらに、工程５では、（図６（ｅ））に示すように掘削ロッド３０を地上に引き上げ、水硬性固化材液置換柱状体３６を所定の天端レベルＬまで充填して施工を終了する。

前記の合成コラムの築造工程において、築造時に掘削ヘッド３１の吐出口３２から吐出された水硬性固化材液と原地盤土が撹拌混合されるとき、共回り防止翼３４が地中で地盤抵抗により掘削ロッド３０との同期回転を阻止されて静止する。さらに該共回り防止翼３４を撹拌翼３３に近傍に設置することにより、最下段の撹拌翼３３により掘削された土塊を効率よく細断することができる。

そのため、いわゆる共回り防止効果を有効に発揮して水硬性固化材液と原地盤土が確実に撹拌混合されて良好なソイルセメント柱状体３５が形成される。

これにより固化後の水硬性固化材液置換柱状体３６は見掛け上その外周にソイルセメント柱状体３５が一体に形成されて拡径化されることになり、水硬性固化材液置換柱状体３６全体の周面摩擦力の増大と、この水硬性固化材液置換柱状体３６に対する地盤の鉛直支持力の増大が実現される。

本発明は、合成コラムの築造において、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合を有効に行い均質化された合成コラムを提供することを目的とする。そのため、本発明では撹拌翼と略同位置にも水硬性固化材液の吐出口が形成される。この点は、前記の発明では、水硬性固化材液の吐出口３２は掘削ロッド３１の下端に連結された掘削ヘッド３１にのみ設けられていた。さらに撹拌翼３３は掘削ロッド３０の下方部に設けられていた。

したがって、水硬性固化材液の吐出口３２と撹拌翼３３との間に上下の間隔があり、先に水硬性固化材液が原地盤土の中に吐出された後に撹拌翼によって原地盤土との撹拌混合が行われるものであった。その結果、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合が十分に行われない場合があった。

本発明の合成コラムの築造装置は、水硬性固化材液の吐出口が二個所に形成される。そしてさらに吐出口を二個所に形成するに当たって、二管路（二流路）構造とすることなく、一管路（一流路）構造として吐出位置の切り替えを可能としたものである。したがって、装置全体がシンプル化され、その取り扱いが容易である。

本発明の合成コラムの築造方法は、撹拌翼と略同位置にも水硬性固化材液の吐出口を形成して水硬性固化材液の吐出と撹拌翼による原地盤土との撹拌混合を同時に行う工程を含む。したがって、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合が有効に行われて合成コラムの均質化を図ることができる。

特許第６１５９９９４号公報

本発明は、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合を有効に行い均質化された合成コラムを築造する合成コラムの築造装置および築造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成する本発明の合成コラムの築造装置は、下方部に撹拌翼と該撹拌翼と略同位置に水硬性固化材液の吐出口を設けた中空の掘削ロッドと、該掘削ロッドの下端に設けられて水硬性固化材液の吐出口を有する掘削ヘッドとからなるケーシング体の内部に、水硬性固化材液の流路を有し下端部に二個所の流出口が形成された流路管が回動自在に嵌装され、該流路管の二個所の流出口の周囲には該流路管を所定角度回動させることにより該流路管の流出口と適合して前記掘削ロッドの吐出口へ連通する流通口と、前記流路管を所定角度回動させることにより該流路管の他の流出口と適合して掘削ヘッドの吐出口へ連通するたに流通口とを形成したバルブ体が設けられてなることを特徴とする（請求項１）。

前記構成によれば、掘削ロッドおよび掘削ヘッドからなる掘削装置をオーガモータを備えた施工機（図示せず）に掘削ロッドを把持させて、正転あるいは逆転させるとともに原地盤土などに合わせて水硬性固化材液の吐出位置を切り替えて合成コラムを築造することができる。

具体的には、掘進時に撹拌翼と該撹拌翼と略同位置に設けられた吐出口から水硬性固化材液を吐出することにより該水硬性固化材液の吐出と撹拌翼による原地盤土との撹拌が同時に行われる。したがって、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合が有効に行われて均質化された合成コラムを提供することができる。

さらに流路管を回動させて掘削ヘッドに設けられた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ掘削ロッドを正回転あるいは逆回転させながら引き上げることにより再度水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合が行われる。したがって、さらに均質化を向上させた合成コラムを提供することができる。

本発明の合成コラムの築造装置の一実施例は、掘削ロッドの上端近くに、内部の流路管の回動位置確認および変更可能な流路操作部を設けたことを特徴とする（請求項２）。

この一実施例によれば、築造作業に先立ち、どの吐出口が流路管の流路と連通しているか、反対に流路管の流路と連通していないかを容易に確認することができる。さらに築造工程中において吐出口の開閉を切り替え制御することができる。

本発明の他の一実施例は、前記バルブ体の流通口間に水硬性固化材液の通水を阻止するシール部材を設けたことを特徴とする（請求項３）。

この一実施例によれば、流通口間における水硬性固化材液の通水が防止されて続く各吐出口への水硬性固化材液の供給量が正確に制御される。

前記の合成コラムの築造装置を用いた合成コラムの築造方法は、下方部に撹拌翼が設けられた掘削ロッドと該掘削ロッドの下端に掘削ヘッドが設けられた掘削装置を正回転させながら前記撹拌翼と略同位置に設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ掘進し、前記掘削ヘッドが所定深度に達した後、前記撹拌翼と略同位置の吐出口からの水硬性固化材液の吐出を止め、掘削ヘッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ、前記掘削装置を正回転又は逆回転しつつ引き揚げることを特徴とする（請求項４）。

前記本発明の合成コラムの築造方法によれば、水硬性固化材液の吐出と撹拌翼による原地盤土との撹拌が同時に行われ、水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合が有効に行われる。さらに引き上げ時には掘削ヘッドから水硬性固化材液の吐出が行われて再度水硬性固化材液と原地盤土との撹拌混合が行われる。したがって、均質化された合成コラムを築造することができる。

本発明の合成コラムの築造装置によれば、水硬性固化材液の吐出口を二個所に形成することに当たって、二管路（二流路）構造とすることなく、一管路（一流路）構造として吐出位置の切り替えを可能としたことにより、装置全体がシンプル化され、その取り扱いも容易である。

本発明の合成コラムの築造方法によれば、撹拌翼と略同位置にも水硬性固化材液の吐出口を形成して水硬性固化材液の吐出と撹拌翼による原地盤土との撹拌混合を同時に行うことができ、均質な合成コラムを提供することができる。

本発明の合成コラムの築造装置の概略縦断面図である。 図１の概略縦断面図であり、(ａ)は掘削装置の概略縦断面図、（ｂ）は流路管の概略縦断面図である。 バルブ体と流路先端部の正面図である。 流路管操作部の斜視図である。 流路管とバルブ体の切り替え状態を示す断面図である。 出願人が提供した合成コラムの築造装置の工程図である。

まず、本発明の合成コラムの築造装置について説明する。本発明の合成コラムの築造装置は、ケーシング体１と流路管２から形成される。さらにケーシング体１は、掘削ロッド３と掘削ヘッド４と、詳しくは後に述べるバルブ体１７とからなる。

掘削ロッド３は、その下方部に上下間隔を開けて設けられた撹拌翼５、６と該下方の撹拌翼６と略同位置に水硬性固化材液の吐出口７を有する。なお、図中８は共回り防止翼である。

前記掘削ヘッド４は、掘削ロッド３の下端に設けられて水硬性固化材液の吐出口９を有する。なお、該吐出口９および前記吐出口７には必要に応じて逆止弁が設けられる。

前記流路管２は、内部に水硬性固化材液の流路１０が形成され、さらに下端部に二個所の流出口１１および１２が形成される。該流出口１１および１２は実施例では上下方向に形成されている。

本発明では前記流路管２が前記ケーシング体１の内部に回動自在に嵌装される。

まず、掘削装置１を構成する掘削ロッド３の上部の開口部１３から流路管２が嵌装され、該流路管２の上部に形成した適合部１４が掘削ロッド３の上部の開口部１３に適合されて一体化されている。

流路管２は、前記掘削ロッド３および掘削ヘッド４の中心部に同心および回動自在に支持される。図中１５はベアリングである。

本発明では、前記流路管２の下端部に形成された水硬性固化材液の流出口１１および１２の周囲に図１、図２および図３に示すようにバルブ体１７が設けられる。

バルブ体１７には、前記流路管２に形成された二個所の流出口１１および１２の高さ位置に適合させて、さらに所定角度、例えば、平面視７０度の角度を以って流通口１８および１９が形成される。

そして、該流通口１８が前記掘削ロッド３に設けられた吐出口７と連通可能であり、流通口１９が前記掘削ヘッド４に設けられた吐出口９と連通可能とされる。なお、この連通可能は択一的である。

まず、掘進時について見ると、前記流路管２を所定角度回動させることにより、一方で流路管２の流路１０および流出口１１とバルブ体１７の流通口１８が適合する。その結果、掘削ロッド３の吐出口７から水硬性固化材液が吐出される（図５（イ））。他方で流路管２の流路１０および流出口１２とバルブ体１７の流通口１９間が遮断される。その結果、掘削ヘッド４の吐出口９からは水硬性固化材液が吐出されることがない（図５（ロ））。

つぎに、引上げ時について見ると、前記流路管２を所定角度回動（復帰）させることにより、一方で流路管２の流路１０および流出口１２とバルブ体１７の流通口１９が適合する。その結果、掘削ヘッド４の吐出口９から水硬性固化材液が吐出される（図５（Ｂ））。他方で流路管２の流路１０および流出口１１とバルブ体１７の流通口１８間が遮断される。その結果、掘削ロッド３の吐出口７から水硬性固化材液が吐出されることがない（図５（Ａ））。

図中２０はバルブ体１７に形成された流通口１８と流通口１９間において水硬性固化材液の通水を阻止するシール部材のＯリングである。

本発明では、前記掘削ロッド３の上端部に内部の流路管２の回動位置（切替位置）を確認および操作可能な流路管操作部２１が設けられる。該流路管操作部２１は図４（イ）（ロ）に示すように、掘削ロッド３の上端部に横長の窓孔２２を形成し、内部端を流路管２に固定した操作ピン２３の先端を前記窓孔２２から覗かせて形成している。

例えば、操作ピン２３を窓孔２２の左側に寄せた状態（同図（イ））が掘進時の状態で掘削ロッド３の吐出口７から水硬性固化材液が吐出される状態とされる。

また、操作ピン２３を窓孔２２の右側に寄せた状態（同図（ロ））が引上げ時の状態で掘削ヘッド４の吐出口９から水硬性固化材液が吐出される状態とされる。

したがって、築造作業に先立ち、どの吐出口が流路管の流路と連通しているか、反対にどの吐出口が流路管の流路と連通していないか容易に確認することができる。さらに築造工程中において吐出口の開閉を切り替え制御することができる。

以上、本発明の合成コラムの築造装置の一実施例を説明した。なお、該合成コラムの築造装置に基づく本発明の合成コラムの築造方法は、具体的には、掘進時には掘削ロッド３の撹拌翼６と略同位置に設けた吐出口７から水硬性固化材液を吐出し、引上げ時には前記吐出口７からの水硬性固化材液の吐出を止めるとともに掘削ヘッド４に設けられた吐出口９から水硬性固化材液を吐出する方法である。

すなわち、撹拌翼６と略同位置に設けた吐出口と掘削ヘッド４に設けた吐出口から築造工程に合わせて水硬性固化材液を切り替えて吐出することを特徴とする方法である。

なお、本発明の築造装置の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、前記の実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１ ケーシング体
２ 流路管
３ 掘削ロッド
４ 掘削ヘッド
５，６ 撹拌翼
７，９ 吐出口
１１，１２ 流出口
１７ バルブ体
１８，１９ 流通口
２１ 流路管操作部

Claims (4)

1. 下方部に撹拌翼と、該撹拌翼と略同位置に水硬性固化材液の吐出口を設けた中空の掘削ロッドと、該掘削ロッドの下端に設けられた水硬性固化材液の吐出口を有する掘削ヘッドとからなるケーシング体の内部に、水硬性固化材液の流路を有し下端部に二個所の流出口が形成された流路管が回動自在に嵌装され、該流路管の二個所の流出口の周囲には該流路管を所定角度回動させることにより該流路管の流出口と適合して前記掘削ロッドの吐出口へ連通する流通口と、前記流路管を所定角度回動させることにより該流路管の他の流出口と適合して掘削ヘッドの吐出口へ連通する他の流通口とを形成したバルブ体が設けられてなることを特徴とする合成コラムの築造装置。
2. 掘削ロッドの上端近くに、内部の流路管の回動位置を確認及び操作可能な流路管回動部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の合成コラムの築造装置。
3. 前記バルブ体の流通口間に水硬性固化材液の通水を阻止するシール部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の合成コラムの築造装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の合成コラムの築造装置を用いる合成コラムの築造方法であって、下方部に撹拌翼が設けられた掘削ロッドと該掘削ロッドの下端に掘削ヘッドが設けられた掘削装置を正回転させながら前記撹拌翼と略同位置に設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ掘進し、前記掘削ヘッドが所定深度に達した後、前記撹拌翼と略同位置の吐出口から水硬性固化材液の吐出を止め、掘削ヘッドに設けた吐出口から水硬性固化材液を吐出しつつ、前記掘削装置を正回転または逆回転しつつ引き上げることを特徴とする合成コラムの築造方法。

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