JPH04506553A - パイル成形プロセスとそれを実施するためのツーリング・アセンブリー - 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】 パイル成形プロセスとそれを実施するためのツーリング・アセンブリー 技術分野 本発明は建物と構築物の分野に、詳しくは、パイル成形プロセスとツーリング・ アセンブリーに関係し、建物と土木構造物を構築する、或いは、再構築するプロ セスでパイルの基礎を作るために使うことができる。

背景技術 既存の基礎を補強するのに用いられ、チャーン回転式掘削機とケーシング・パイ プを保護手段として使用することにより穴を明け、鉄筋を挿入し、セメントと砂 のモルタルを圧送するのに使用されるパイプをその穴の中に導入するステップか らなる、パイル製作のプロセス（ＤＨ，Ｃ，２６５１０２３）が知られている。

必要なモルタルを送り込んだ後で、並びに、その硬化以前に、注入パイプがそこ を通され、そのパイプは高圧でセメント・モルタルを圧送するのに使用されて、 そのプロセスで形成されたパイルの底部で広がりを達成する。

パイル用の穴が泥の掘削によって形成され、小さな密度の泥の層がその壁面の周 りに形成され、それがパイルの働きに貢献しないのと同様に、そのプロセスは、 そのパイルがその側面表面の周りで支持力が低いという点で不都合である。パイ ルの下側端部が密度の高い泥（岩、又は、堆石）に対して耐えるようにするため にパイルがより長い物でなければならないのは此の理由による。

此のプロセスのもう一つの不都合な点は、連続してそのプロセスに含まれる操作 、即ち、穴を深くし、次にケーシング・パイプを設置し、掘削工具を引き出し、 その穴の中にパイプを挿入してセメントと砂のモルタルの圧送を可能にし、その 穴を此のモルタルでみたし、ケーシング・パイプとセメントと砂のモルタルを圧 送するのに使ったパイプを取り除き、穴の中に注入パイプを設置し、リスト表示 した操作の後者２つの間に保持されるべき間隔を置いてセメント・モルタルを送 り込むという操作を実施しなければならない故に此のプロセスの効率が低いこと であり、この事は、セメント・モルタルの高圧で圧送する間にパッカーとして働 くパイル素材の凝結と関連している。

凝結素材を送り込むように設計され、モルタル・ポンプに接続されたパイプから なるパイル製作アセンブリー（米国特許→Ｎｏ、Ａ、４０６０９９４）が知られ ている。パイルは穴の中に沈められ、凝結素材はその中に送り込まれてパイルの 本体を形成し、素材がその穴を満たすにつれてパイプは引き抜かれる。

アセンブリーはその周りの泥を突き固めるためにではなく、素材を穴の中に送り 込むためにのみ装備されているので、生じさせることの出来るパイルは低い支持 力を持つという点で、問題のアセンブリーは不都合である。パイルの此の低い支 持力は、それが穴の中に送り込まれる一方で、水か泥とミンクスされる凝結素材 であることに起因する。さらには、パイプ内部に侵入する地面の中の水、或いは 、クレー・モルタルの故に、パイルの高さに沿ってパイル素材の不連続性が発生 し得る。

此のアセンブリーのもう一つの不都合な点は、それが提供できるパイル製作時間 が長く、それ故に、穴を深くすること、並びに、その穴に凝結素材を充填するこ ととは別に、穴の壁面がへこむのを防止するために実施しなければならない操作 、即ち、穴の内部にケーシング・パイプを設置すること、或い発明の開示 本発明は、パイルの機能に貢献する、より高い密度の泥のゾーンをパイルの周り に形成し、それによって、パイルの支持力を増加させ、並びに、少なくなった数 の操作の故にパイル成形時間を短縮することの出来るようなパイル成形用のプロ セスとツーリング・アセンブリーとを提供する目的に基づいている。

上述のような目的は、パイル形成ゾーンの中に凝結素材を送り込むことによるパ イル成形のプロセスに於いて、パイル形成ゾーンの中に送り込まれる素材に於い て誘導される高電圧の電気放電があり、素材供給と放電誘導ゾーンとがパイルの シャフトの形成と一致してパイル形成ゾーンの下側に変位され、パイル形成ゾー ンの所定の深さでの放電の合計エネルギーは、そのゾーンのそれぞれの部分の直 径がその深さに指定されたパイルの直径に合うように増大されるような状態にあ ると言うことを規定することによって達成される。

提案した製作方法により可能になるパイルの支持力に於ける増大は、パイル形成 ゾーンに送り込まれる凝結素材にて誘導される高電圧放電のプロセスに於いて、 定期的に不連続な圧力の増大が発生し、此のゾーンの拡大につながり、その周り の泥は突き固められ、自由でボアー（間げき）を含む水は絞り出され、凝結素材 は自由な泥のボアーに滲み込むという事実によるものである。その結果として、 固定泥のゾーンがパイルの周りに形成され、上記のゾーンの周りには突き固めら れた泥のゾーンが形成される。加えて、提案のプロセスは、放電の全エネルギー をパイル形成ゾーンの深さを調整することによってパイルの断面積を高さに調整 する事、それによつしてコントロールすることが出来る。

提案したプロセスに於いては、既存の公知の何れかの方法（ケーシング・パイプ 、クレー・モルタル）によって穴の壁面がへこむのを防止する操作がなく、パイ ル製作に要する時間要件も、素材供給、パイル・シャフト形成、及び、泥突き固 めの操作を統合することにより短縮される。

凝結素材は、パイル形成ゾーンとして使われるパイオニア穴の中に送り込むこと が出来る。

凝結素材は同様に、此の場合にはパイル形成ゾーンとしての役目をする泥の中に 直接送り込んでも良い一穴を深くする操作を避けることによって、この事が更に パイル成形時間の短縮を可能にする。

その半径を高さと共に変えるパイルを成形するときには、パイル形成ゾーンの所 定の深さに於いて放電の数を此の深さに指定されたパイル直径に直接関連づける ような方法で、素材供給と放電誘電ゾーンの変位中に、放電の数を都合良く変え ることができる。

その半径を高さと共に変えるパイルを成形するときには、パイル形成ゾーンの所 定の深さで、その値を此の深さに規定されたパイル半径に直接関係づけるような 方法で、素材供給と放電誘電ゾーンの変位中に放電周波数を変えることが出来る 。

パイオニア穴の中にパイルを成形する間には、パイル形成ゾーンの所定の深さで の放電の数“ｎ”は、下記に等しくする事が望ましい。

此処で、ｒは所定の深さｍに規定されたパイルの半径である。

ｒｏはパイオニア穴ｍの半径である。

Ｗは所定の深さＪでの１回の放電のエネルギーである。

Ｋは泥の反転不能変形物の累積の強さを説明する係数である。

χは泥の性状を説明する係数である。

泥の中で直接パイル製作を提供する具体化例の一つに於いて、素材供給と放電誘 電ゾーンは、所定の深さでの放電の数ｎが下記の式に等しい状態で、泥の中へと より深く変位される。

此処で、ｒは所定の深さｍに規定されるパイルの半径である。

Ｗは所定の深さでの１回の放電のエネルギーＪである。

Ｋは泥に於ける反転不能の変形物の累積の強さを説明する係数である。

χは泥の性状を説明する係数である。

泥の中で直接的にパイル製作を提供するもう一つの具体化例によれば、素材供給 と放電誘導ゾーンは泥の深みへと変位されて、指定されたパイル高さに相当する 深さに到着すると同時に、その素材供給と放電誘導ゾーンは、上向きに変位され て、素材供給と放電誘導ゾーンの下向きの変位に付帯する放電のエネルギーＷＩ は下記の関係式から決められる：此処で、ｄは素材の供給と放電の誘導を提供す る、ツーリング・アセンブリーの最大の断面寸法−である。

ｆはＰｒｏｔｏｄｙａｋｏｎｏｖの尺度による泥の強度係数である。

一方、上向きの変位中の所定深さでの放電の数ｎは下記の関係から決められる。

此処で、Ｗは素材供給と放電誘導ゾーンの上向き変位中の所定深さでの１回の放 電のエネルギーＪである。

ｒは所定の深さに規定されたパイルの半径ｍである。

Ｋは泥の中で反転不能の変形物の累積の強さを説明する係数である。

χは泥の性状を説明する係数である。

ｄは素材の供給と放電の誘導を提起する、ツーリング・アセンブリーの最大の断 面寸法ｍである。

テーパー状のパイルを成形する間には、素材供給と放電誘導ゾーンは下記の関係 式に由来するステップ・インクレメント（増分）Δｈで変位することが望ましい 。

Δｈ＝ｒ’　（１−ｂ）ｓｉｎ　（２ａｒｃ　ｔａｎ［（１ｂ）ｔａｎ　ｃｒ／ ２］）、ｒ′〉ｒ′の時、並びに、　（５） Δｈ　＝　ｒ　’　（１−ｂ）ｔｇ　（２ａｒｃ　ｔｇ［（１−ｂ）ｔｇｃｒ／ ２］　）、ｒ’＜ｒ”の時。

此処で、ｂは規定のパイル半径から許容出来る相対的な偏差である。

αはパイル・テーパーの規定の角度である。

ｒ′とｒＩＩとは先行する、並びに、その後に続くインクレメントにそれぞれ規 定されたパイルの半径である。

パイル製作法に設計された、並びに、凝結素材を供給するパイプから構成された ツーリング・アセンブリーは、同軸に配置され間隔を持って配置された電極と一 体の放電器を追加的にその中に含み、其の一方が環状形状を備え、絶縁体上に取 り付けられ、そこを通過され、一方、もう片方は此のロッドの端部に固定され、 絶縁ロッド内に配置された通電ロッドに接続され、其のスクリーンの編み組が最 初の電極に接続された同軸ケーブルの中心コアーに接続され、第２の電極の直径 は絶縁ロッドのそれを越えた状態であり、第１の電極は其の放電開口部を内蔵す るパイプの其の端部と堅固に接続されて、其の結果、第１の電極の軸がパイプの それと平行であり、パイプの放電開口部と第２の電極との間の距離が電極対電極 のギャップ以下にならないように規定することによっても上述の通りの目的は達 成される。

′　其の放電開口部近くで凝結素材供給パイプに取り付けられた放電機の存在の 故に、提案のツーリング・アセンブリーは、上に説明した通りのプロセスを実行 するのに用いることが出来、高電圧の放電を其の中に同時に誘導しながら凝結素 材の送り込みを可能にする。更に、此のツーリングは泥の中で直接にのみならず 、ボアー穴の中でパイルを成形させるのにも適する。

下記に於いては、本発明は添付図面を参照して、それを実施させる最善のモード の詳細説明を通して、更に完全に明確とされる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の具体化例の一つによるパイル成形プロセスを図解する。

図２は、本発明の他の具体化例によるパイル成形プロセスを図解する。

図３は、本発明の第３の具体化例によるパイル成形プロセスの第１段階を図解す る。

図４は、本発明の第３の具体化例によるパイル成形プロセスの第２の段階を図解 する。

図５は、本発明によるパイル製作に使用するツーリング・アセンブリーを図解す る。

図６は、本発明に従って製作されたパイルの周りの泥の特性に於ける変化を図解 する。

発明を実施するための最良の形態 提案のプロセスは下記の通り実施に移される。公知の何れもの方法も、斯くして 回転式掘削が、（円筒形パイルの場合に）製作されることになるパイルのそれ以 下の、或いは、（直径が高さと共に変化するパイルの場合に）製作されることに なるパイルの最低直径に等しい、直径のパイオニア穴１（図１）を深くするのに 用いられる。鉄筋は、その様に規定される場合には、大工の内部に位置決めされ 、ツーリング・アセンブリー２は其の穴１の底の部分へと下ろされ、上記ツーリ ング・アセンブリーは凝結素材を供給するためのパイプ３と放電機４とから構成 される。パイプ３はモルタル・ポンプ（図示されていない）に接続され、放電機 ４は電気パルス発生器５に接続されている。セメント、或いは、合成結合剤に基 づく凝結素材６は、パイプ３を通じて継続的に、或いは、部分的に圧力下で送り 込まれ、其の間に、電気パルスが放電機４の電極へと発生器５から給電されて其 の素材内で高電圧の放電を生じさせる。斯（して、ツーリング・アセンブリー２ の底部端の下側に見いだされることになるゾーン７は、素材が供給され、放電が 誘導されるゾーンである。素材で部分的に、或いは、完全に充填された穴１の中 に生じた各々の放電は、継続的な圧力の増大を生じさせる。結果として生じるイ ンパクトの影響は、其のゾーン７内での素材６の突き固め、其の下側部分での穴 ｌの拡張、自由でボアーを含む水を、隣接する泥から絞り出すこと、並びに、素 材６を滲み込ませる泥のボアーを水から解放して、高い強度の固定泥のゾーン８ を形成する結果をもたらし、更に突き固めた泥のゾーン９をゾーン８の周りに配 置させ、建物品質の向上（空隙率の低いことと、変形係数の高いことによる泥の 高い支持力）をもたらす。素材６が突き固められた結果として形成される自由空 間は、新しい部分の素材で次第に充填され、其の結果それに引き続（各々の放電 が新たな量の素材に於いて発生する。

放電の合計エネルギー、此のケースでは放電回数は、穴１の下側部分がパイルの 下側部分に規定されたパイル直径とマツチするように広げられるように選択され る。パイルの底部が形成されるのはこの様にしてである。

本発明者たちによって実験的に確立されるように、各々の放電のエネルギーは少 なくとも５ｋＪ以上でなければならず、一方、穴１内での水蒸気の圧力は５０か ら２００ＭＰａに上昇し得る。５ｋＪ以下の放電エネルギーでは、パイル形成時 間は素材凝結時間より長くなり、結果としてパイル素材強度の低下となる。２０ ０ｋＪ以上のエネルギーでの放電の誘導は、穴の壁面上での負荷の増加が許容さ れる泥の揺動速度を越えることに、並びに、隣接する建物と構造物に対する地震 のような有害な影響に、つながるので推奨されない。加えて、提案のプロセスを 実施するように設計されたアセンブリーの重量と寸法の特性は、放電エネルギー の増大と共に大きくなる。

更に、ツーリング・アセンブリー２と、従って、其の下にある素材供給と放電誘 導ゾーン７とは、ステップ・インクレメントΔｈで、図１に於ける矢印によって 示されるとおり、上の方向に変位され、先に説明した通りのプロセスが繰り返さ れ、斯くして、それに引き続くパイル・シャフトの部分を形成する。半径が長さ と共に変わるパイルが製作されるときの場合には、それに引き続く各々のステッ プでの放電の数は、パイル半径が増大される場合の先行するステップでのそれに 対してと同様に増加され、それとは逆の場合には、減少されパイル製作の精度と の関係で決められる。斯（して、円筒状パイルの製作の場合には、ステップ・イ ンクレメントΔｈは一定のままであり、其の値は下記の式に等しい。

Δｈ　＝ｒ、ｓｉｎ［ａｒｃ　ｃｏｓ　（１−ｂ）］　（６）此処で、ｒは指定 されたパイルの半径である、ｂは指定されたパイル半径からの許容出来る相対的 な偏差である。

テーパー付きのパイルの製作の場合には、ステップ・インクレメントΔｈは下記 の関係式から決められる。

Δｈ　＝　ｒ　’　（１−ｂ）ｓｉｎ　（２ａｒｃｔｇ［（１−ｂ）ｔｇα／２ １）、Δｈ　＝　ｒ　’　（１−ｂ）ｔｇ　（２ａｒｃｔ　［（１−ｂ）ｔｇα ／２］）　、ｒ　’　＜ｒ″の時。

此処で、ｒ′とｒ″とはそれぞれ先行するステップとそれに引き続くステップで の規定のパイル半径であり、αはパイル・テーパーの規定の角度である。

此のステップ・インクレメントでは、■ステラフ当たりの放電の数ｎは各々のス テップで成形されるパイル部分の半径がｂｒＯ値によって規定される半径ｒより 小さくなるように選択することが出来る。各々のステップでは、表面積が規定の 半径の１４１２のパイル部分のそれを越える状態で球形セグメントの形状で成形 されるパイル部分があると言う事実にこの事は関係づけられる。斯くして、提案 されたプロセスは、支持力に害を及ぼさずに幾分小さい体積のパイルを生じさせ 、此の分、素材の節約を可能にする。

上述の手順は、高さｈのパイル・シャフトが完全に形成されるまで継続される。

これが為されると、ツーリング・アセンブリー２が引き抜かれる。素材６を送り 込む間に、穴ｌに於ける其のレベルが穴の口の高さに来るように其の流速はコン トロールされる。

最初の放電の効果がパイオニア穴１の半径ｒ０を次の式に等しいｒ、の値になる ように増大することが実験的に確定されている。

ｒ　１　＝ｚｆ　、　ｍ、　（８） 此処で、χは泥の性状を説明する係数である。

Ｗは１回の放電のエネルギーＪである。

ｎ回の放電の後で、大工の半径に於けるΔｒ、”ｒ−ｒｏの増加は下記の経験的 関係式から決めることが出来る。

Δ！−に＝Δｒ　＋（Ｋ　ｉｎ　ｎ＋１）　（９）此処で、Δｒｌ　＝ｒＩ　ｒ ｅは１回目の放電の影響による穴の半径の増加分である。

Ｋは泥の中での反転不能な変形物の累積の強さを説明する係数である。

半径ｒのパイル部分を形成するのに必要とされる放電の数が下記の式に等しいこ とは方程式（８）と（９）とから当然である。

係数にとχとは経験的に決定される。係数には泥の状態に依存し、其の値は０． ２から０．７の範囲内である。係数χは泥の種類に依存し、泥の密度の増大と共 に増加する。例えば、係数χは０．００１６３に等しく、一方ローム層の場合に はそれは０．　ＯＯ２１である。半径が高さと共に変化するパイルが製作される 場合を考慮したときには、放電の合計エネルギーは、方程式（１０）から当然の ことであるが、パイル半径に於ける必要な変化に比例して放電の数を変化させる 方法でツーリング・アセンブリー２の前進と共に変化する。此の場合のツーリン グ・アセンブリーは、Δｈのステップ・インクレメントで慎重に前へ進められ、 一方、此の場合の放電周波数は一定であり、使用される凝結素材の性状を充分考 慮にいれて規定のパイル成形時間に基づいて選定されるが、０．０５Ｈｚ以下で はない。放電の合計エネルギーは、パイル半径の変動にしたがって放電周波数を 変える方法で形成されるパイルの高さに関連して調整することもできる。明らか に、所定の深さで必要とされるパイル半径が大きくなれば、其の深さでの放電周 波数はそれだけ高くなければならないし、其の逆の場合には、関係は逆になる。

此の場合には、ツーリング・アセンブリー２は一定速度で継続的に前へ進められ る。

ること、並びに、其の周りの泥を突き固めることを其の中に含むと言う事実を考 慮しなければならない。此のプロセスは、放電周波数と素材充填された穴に於け る圧力降下速度との間の関係に依存して別の過程を取り得る。放電周波数が０． １Ｈｚ以下である場合には、圧力が完全に降下した後で次の放電が発生すること になり、泥の圧密（圧力をかけ、密度を上げること）は完全であり、放電が誘導 されるにつれて泥の密度は増大する。周波数が０．１Ｈｚ以上に増大すると、泥 の構造劣化のプロセスと泥の突き固めのプロセスとは時間的に一致し、この事が より早いパイル・シャフトの形成につながる。其の反面、此の場合には、放電周 波数の増大は、各々の放電のエネルギーの減少を可能にし、一方、泥の構造を劣 化させそれを突き固めるに充分なそれらの合計エネルギーを提供する。

他方では、放電の高い周波数では、泥のろ過性状によっては不完全な泥の圧密プ ロセスの条件下でそれに引き続く放電が発生し、其の泥の性状が水の産出速度を 決定する。此の事実により、各々の放電の有効性は減少され、一方、パイル形成 に消費されるエネルギーは増大する。斯くして、０．６９０の初期の泥間隙率の 値では、放電周波数の０．０９から６Ｈｚへの増大は１回の放電による突き固め の効果を９の係数だけ減少させることになる。放電周波数の変更は、広い範囲内 でパイル形成を調整することを可能にする。放電周波数を０．０５Ｈｚ以下に減 少させることは、此の場合のパイル本体形成時間が素材凝結時間に相当すること になるので推奨されない。此の場合には、放電は凝結プロセスに於ける素材構造 の形成に悪い影響を生じ、パイルの支持力の低下につながる。放電周波数の上側 限界は電流パルス発生器の能力によって設定される。

論述中の具体化例に於いては、パイオニア穴１はパイル形成ゾーンにある。もう 一つのパイル製作具体化例に於いては、パイル形成ゾーンは泥であり、即ち、パ イルは穴を深める必要無しに泥の中で直接に成形される。此の場合には、ツーリ ング・アセンブリー２（図２）は公知の何れかの方法により、斯くして、回転式 掘削により、或いは、圧入により０．３から０．５ｍの深さへと泥の中に導入さ れ、先に説明したのと丁度同じように、凝結素材６が送り込まれ、それぞれの泥 のゾーンを湿らせて高電圧の放電を、規定直径のパイル上部部分の形成が確保さ れるような回数で此のゾーン内に誘電させる。

此の後、ツーリング・アセンブリー２は、作成されるパイルの形状に基づいて、 方程式（６）か（７）の何れかによって定義されるステップ・インクレメントΔ ｈだけ泥の中に深く進められる。素材６は泥の中に送り込まれるので、此の深さ での放電の数ｎは、素材がパイオニア穴の中に供給されるときに使われるそれよ りも大きくなり、下記の関係式から決め此処で、ｒは所定の深さに規定されるパ イル半径である。

パイルの高さに等しい深さｈに到達すると同時に、ツーリング・アセンブリーは 引き抜かれ、必要とされる場合には鉄筋が取り付けられる。パイル製作のプロセ スに於いて、素材６の流量は、その高さがパイルの上部部分の高さになるように コントロールされる。

パイオニア穴でのパイル製作を提供する具体化例とは対称的に、此の場合にはパ イルの支持力に於いての追加的な増大が確保されるのは、穴を深くすることに付 随する泥の掘削がないからであり、泥を「ゼロから」規定のパイル半径へと切り 開く方法でパイル形成が実施される。加えて、泥の中でのパイル製作を提供する 具体化例の確かな利点は、穴を深くする操作の排除と関連する素材と時間の節約 にある。

半径が高さと共に変化するパイルがパイオニア穴に於いて成形される場合と丁度 同様に、ツーリング・アセンブリー２の変位は、パルスの数よりはむしろ、高さ と共に変わるパイル半径に規定された原理にしたがってパルス周波数を変えるこ とに伴うことがある。１回の放電のエネルギーと放電周波数の選択に関連して先 に規定した考慮事項もまた、パイルが泥の中で直接的に製作される場合にも当て はまる。

「上部から底部への」方向での泥の中でのパイルの製作は、地中の水の作用の故 に、基礎の下に空隙や空洞のある既存の建物や構造物の基礎を補強するときには 好都合な手順である。

再度構成される建物や構造物の地階に於ける中間支持物を設定する際に、或いは 、再度構成されることになる建物や構造物に新しい基礎を敷くときに可能であり 、かつ望ましいと思われる泥の中でのパイル製作のもう一つの方法がある。発明 の此の具体化例によれば、ツーリング・アセンブリー２（図３）は同様に泥の中 に沈められ、高電圧放電が泥の中で誘電された状態で、電気的に誘導的な凝結素 材６が送り込まれる。

しかしながら、放電のエネルギーは、ツーリング・アセンブリー２の下側端部の 下で、半径が其のツーリング・アセンブリー２の直径の半分にほぼ等しい半径の 、漏斗又はコーンの形成をそれらの各々が生じさせることになる。ツーリング・ アセンブリー２の下での漏斗の形成は、泥を通じての其の通過を容易にし、ツー リング・アセンブリー２はそれ自体で泥の中に沈み込み、或いは、少しの努力で 其の中に押し込まれる。ツーリング・アセンブリー２の泥の中へのそれ自体での 沈み込みを規定するには、１回の放電のエネルギーＷｌは、下記の方程式に等し くなければならない。

此処で、ｄはツーリング・アセンブリーの最大の断面寸法、鵬であり、 ｆはＰｒｏｔｏｄｙａｋｏｎｏｖの尺度による泥強度係数である。

放電周波敷金νは所定のツーリング・アセンブリーの沈下速度■を規定するよう に選択される： 方程式（１３）に於ける速度Ｖはｍ／ｈの単位で測定される。

泥の中でのパイル・ベースの高さに相当する深さに到着すると、パイル成形が先 に説明したように実施されるが、それは底部から上部への方向に於いてであり、 ステップ・インクレメントΔｈでツーリング・アセンブリー２（図４）を持ち上 げ、各々のステップでの放電の数ｎは下記の関係式によって定義される。

此処で、Ｗは此のステップでの１回の放電のエネルギーＪである。

斯くして、此の場合には、パイル成形は、素材供給とツーリング・アセンブリー のパイル底部の形成場所への搬送に付随する放電誘導とが泥の抵抗をツーリング ・アセンブリーの下方向への変位に低める目的のためにだけ実施される間に、底 部から上部へと実施される。

パイル製作用に設計されたツーリング・アセンブリーは、凝結素材を供給するバ イブ３（図５）と、それらの軸に沿って同軸に配置され、離して配置された電極 １０と１１を完備した放電器とから構成される。バイブ３は、ツーリング・アセ ンブリーが穴、或いは、泥の中に深く沈められるにつれて加えられて行く幾つか の部分から構成される。図５は、バイブ３の底部部分の端部を示す。ツーリング ・アセンブリーを作業位１にした状態で上の方の物である電極１０は、金属ブツ シュ１２の上側にネジ切りされたリングの形状を有し、一方、下側の電極１１は 大きなテーパー角度を備え、其の頂点が下の方を向いたコーン（円錐）の形状を 有する。下側電極１１の此の形状は、泥の中へのツーリング・アセンブリーの沈 め込みを容易にするが、それは不可欠な物ではない。即ち、下側電極は平らなデ ィスク、或いは、リングの形状であっても良い。下側電極１１と一体となってい るのは、ブツシュ１２の内部の放電機の軸に沿って通過し、電流パルス発生器（ 図示せず）のリードの一方に接続された同軸ケーブル１４の中心コアーとつなが っている通電ロッド１３である。ケーブル１４の長さは、製作されることになる パイルの高さに相当する規定の深さへとツーリング・アセンブリーの沈み込みを 生じさせるに充分でなければならない。ブツシュ１２内のスペース、下側電極１ １までの通電ロッド１３、並びに、其のロッド１３に接続されたケーブル１４の 其の部分は、絶縁素材で、例えば、ポリエチレンで充填され、其の直径が電極１ １のそれよりも、例えば、８から１０１ＩＩ１１だけ小さい絶縁ロッド１５を形 成し、電極１０の下側端部表面と電極１１の上部表面の環状周囲面積との間のス ペースはロッド１５よりも伸びて、電極間スペース１６を形成している。

上側電極１０はバイブ３の端部に溶接され、バイブ３の放電開口部１７から下側 電極１１までの距離は電極間スペース１６以下ではない。バイブ３と電極１０と の間の他の種類の接続は可能で、斯くして、バイブ３は此の電極の中にねじ込む ことが出来、其の場合には、ブツシュ１２に沿って電極１０を移動することによ る電極間スペース１６の調整は電極１０からバイブ３を取り外すことで実施する ことが出来、この事により、ツーリング・アセンブリーの操作準備が簡単になる 。

バイブ３は同軸ケーブル１４のスクリーン編み組と電気的に接続され、此のケー ブルは、順に、電流パルス発生器のもう一方のリードに接続され、其のエンクロ ジヤ−（囲い）に接続されている。通電ロッド１３は円形突起物１８を備え、其 の目的は放電中に電極１０と１１との間に生じる応力が絶縁ロッド１５の内部に 於いて通電ロッド１３の固定の堅固さを乱すのを阻止するためである。

其の放電開口部１７の近くのバイブ１３の下側部分には、の機能はその放電開口 部の下でバイブ３に取り付けられることになるディフレクタ−で其の役割を果た すことが出来る。

電極１０と１１、並びに、通電ロッド１３は、其の表面層が硬化されて放電中に 電極表面からの金属の侵食を減少させるようにした硬質（粘性）スチールから製 作されている。

ツーリング・アセンブリーは、バイブ３が掘削機の旋回ヘッド内部に取り付けら れた状態で、例えば、掘削リグ（図示されてない）の中で縦方向に設置されてい る。電極１０は、放電エネルギーの機械的作業への換算を最大効率で確保するよ うな所定の値に電極間スペース１６を調整するためにブツシュ１２６沿って変位 される。パイルがパイオニア穴の中で成形される場合には、ツーリング・アセン ブリーが其の穴の底部へと下ろされ、それが下ろされるにつれてバイブ１３に区 画部分が追加される。穴の底部に到着すると、ケーブル１４は電流パルス発生器 の入力に接続され、パイプ３はモルタル・ポンプ（図示されていない）に接続さ れる。凝結素材は圧力下でパイプ３を介して穴の底部へと送り込まれ、同時に電 流パルス発生器の電源が入れられて、電流パルスを電極１０と１１とに送る。高 電圧放電が電極間スペース１６に於いて生じ、広げられて凝結素材で充填される 穴の下側部分へと、並びに、固定されて突き固められる此の部分の周りの泥へと 通じる。パイルが区分毎に形成されるにつれて、ツーリング・アセンブリーは次 第に上の方に持ち上げられる。ツーリング・アセンブリーの変位は、例えば、パ イプの側面に、或いは、掘削リグの旋回ヘッドの送りラックに描いたマークを観 察することによってコントロールされる。

パイルが泥の中で直接成形される場合には、ツーリング・アセンブリーは０．３ から０．５　ｍの深さまで泥の中に押し込まれ、ツーリング・アセンブリーを泥 の中に次第に深く沈めていく間に同様な方法でパイルを成形するのに使用される 。

図６は、本発明に従って製作されたパイル２０の周りの泥の強度に於ける変化を 示す実験データを表示する。グラフの水平方向にプロットしであるのは、メート ル単位でのパイル≠４ように、パイル２０の周りには０．４から１ＭＰａの圧縮 強度Ｒのある固定泥のゾーン８と、それぞれ４８０ＭＰａ、３３０ＭＰａ及び３ １０ＭＰａに相当する変形係数Ｅの値を持つ３つのサブゾーン２１，２２、並び に、２３から構成される突き固められた泥のゾーンとが形成されている。隣接す る泥とのパイル２０を図解しているグラフの左には此のパイルが成形された現場 の地質的断面がある。泥の層２４は０．７５に相当する間隙率ｅを備えた中間サ イズの砂の層であり、層２５は水の飽和した細かい砂の層であり（ｅ＝０．７２ 、ｅ　＝　１９０ＭＰａ）、層２６は車状の砂の層であり（ｅ＝０．６７、Ｅ＝ １５０ＭＰａ、内部摩擦ψの泥角度２８°、粘着力Ｃ＝０．０４ｋＰａ）、そし て層２７は層２５のそれらと同じ特性を備えた水の飽和した細かい砂の層である 。初期の泥の特性をパイル２０に隣接する泥のそれらと比較すると、パイルの周 り、並びに、その底部の下の泥の支持力が１．５から３倍高くなっていることを 見ることが出来る。

下記は提案のプロセスの具体化例の特定な例である。

具体化例１゜ 図２に関連して記述されるとおり、ツーリング・アセンブリーが上部から底部へ と変位された状態の、水が飽和した混抄の中での０．３ｍ直径と１ｍ高さのパイ ル部分の製作。

凝結素材：セメント・モルタル。

泥の中での反転不能変形物の蓄積の強さを説明する係数に＝０．５４゜ 泥の性状を説明する係数χ：　Ｏ，ＯＯ１６３゜ツーリング・アセンブリーの最 大断面寸法：０．０９ｍ。

セメント・モルタルの流量：２．３ｒＩ（／ｈ。

１回の放電のエネルギー：５０ｋＪ。

放電周波数：ｌＨｚ。

ステップの数：１４゜ ステップ・インクレメントの値：０．０１７ｍ。

ｌステップ当たりの放電の数＝１６゜ ■ステップ当たりのパイル部分の形成時間：　Ｏ，ＯＯ４４ｈ。

１ｍ長さのパイル部分の形成時間：０．０６２ｈ。

具体化例２゜ 図３と図４とに関連して記述されるとおり、ツーリング・アセンブリーが上部か ら底部へと変位された状態の、密度の高いローム泥の中での最大直径０．３　ｍ 、高さ１ｍ、並びに、テーパー角度１４°のテーパーの付いたパイル部分の製作 。

凝結素材：セメント砂モルタル。

泥の中で反転不能変形物の蓄積の強さを説明する係数に＝０．７゜ 泥の性状を説明する係数χ：　Ｏ，ＯＯ３０２゜ツーリング・アセンブリーの最 大断面寸法：　０．０９゜Ａ、其の間に、ツーリング・アセンブリーを１ｍの深 さまで泥の中に沈める。

１回の放電のエネルギー：３３．３４ｋＪ。

放電周波数：０．１８Ｈｚ。

其の沈み込みを生じさせるためにツーリング・アセンブリーに加えられるカニ１ ｋＮ。

ツーリング・アセンブリーの沈下速度＝４０ｍ／ｈ。

ツーリング・アセンブリーの沈下時間：　０．　Ｏ２５ｈ。

Ｂ、其の間に、ツーリング・アセンブリーを底部から上部放電周波数：ＩＨｚ。

ステンブの数二６゜ 其の他のデータは下の表の中に表示しである。

（表中）　１）ステップ数。　２）所定深さでのパイルの直径、ｍｏ　３）１ス テツプ当たりのインクレメント（増分）、ｍ。　４）１ステツプ当たりの放電の 数。　５）１ステ・ノブ当たりのパイル部分の形成時間、ｈ。

０　０．３０　０．１３　３　８．３　Ｘｌ０−’１　０．３３　０．１４　４ 　１．１　ｘｌＯ−３２０，３６０，１６５１，４Ｘｌ０−’３　０．４０　０ ．１７　７　１．９４ｘｌＯ−’４　０．４４　０．１９　１１　３．Ｉ　Ｘｌ ０−３５　０．４９　０．２１　１８　５．ＯｘｌＯ−３６（１，５４３１８， ６Ｘｌ０−’ 具体化例３゜ 粘土の中に沈められた直径０．１３　ｍと深さ１．０　ｍのパイオニア穴に於け る直径０．４　ｍと高さ１．０ｍの円筒形パイル部分の製作。パイルは図１に関 連して記載された通りに製作される。

凝結素材：セメント・砂モルタル。

泥の中での反転不能変形物の累積の強さを説明する係数ＫＯ０７゜ 泥の性状を説明する係数χ：　０．００３０２゜ツーリング・アセンブリーの最 大断面寸法：０．０９ｍａセメント砂モルタルの流量：２．０２ｒｒｒ／ｈ。

１回の放電のエネルギー：５０ｋＪ。

放電周波数：ＩＨｚ。

ステップの数：１２゜ ステップ・インクレメントの値：０．０８７ｍ。

■ステップ当たりの放電の数：１６゜ ｌステップ当たりのパイル部分の形成時間：ｏ、ｏｏ４４ｈ。

１ｍの長さの場合のパイル部分の形成時間：　０．０６２　ｈ。

上に記載した通りの本発明の具体化例は円筒形とテーパーの付いたパイルの製作 に適合するけれども、提案の発明が他の形状の、例えば、それが泥の中で好都合 に使用できる勾配の付いた（段付きの）形状（即ち、直径が変化する幾つかの円 筒形部分から構成される物）で、其の１つ以上の層が大幅に少なくなった強度を 持つ形状のパイルにも使用することが出来る。可能なもう一つの種類は円筒形で テーパー付きのパイルである。加えて、高さとのパイル半径の変化は、ツーリン グ・アセンブリーが変位される時に放電の数、或いは、放電周波数を調整するこ とによってのみならず、個々の放電のエネルギーをコントロールすることによっ ても得られる。また、放電エネルギーを変えることは、放電の数、或いは、放電 周波数を変えることと組み合わせることが出来る。

特定の構成条件に適合できる通り、何れかの形状のパイルを用いることの可能性 は、泥の物理的性状に関連して、製作ルの支持力は公知の方法で与えられる充填 （現場打ち込み）パイルのそれの５倍から６倍にもなると判明している。

本発明はまた、穴を掘削することに伴うコストを低減する、或イハ、パイルが泥 の中で直接的に成形される場合には、コストを皆無にすることも可能にし、ケー シング・パイプとクレー・モルタルの使用をなくすこと、即ち、操作の数を減ら すこと、並びに、パイルの製作時間を短縮することを可能にする。

し直す（修復する）プロセスに於いてパイルの基礎を作成するのに使うことが出 来る。

ＦＩ６．２ 国際調査報告 １１−−１−−一一一、ＰＣＴ／Ｓυ９０１０００６４

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．素材供給と放電誘導ゾーン（７）が、パイル・シャフトの形成と一貫してパ イル形成ゾーンの下に変位される状態で、並びに、パイル形成ゾーンの所定の深 さでの放電の合計エネルギーは、其のゾーンのそれぞれの部分の直径が増大され て此の深さに規定されたパイル直径に合う状態で、高電圧放電が、パイル形成ゾ ーンに送り込まれる素材（６）に於いて誘導されることを特徴とする、パイル形 成ゾーンの中に凝結素材（６）を送り込むことによるパイル成形のプロセス。
2. ２．凝結素材（６）がパイル形成ゾーンとして使用されるパイオニア穴（１）の 中に送り込まれることを特徴とする、請求項１に定義した通りのプロセス。
3. ３．凝結素材（６）がパイル形成ゾーンとして使用される泥の中に直接的に送り 込まれることを特徴とする、請求項１に定義した通りのプロセス。
4. ４．半径が高さと共に変化する状態で成形されることになるパイルの場合に、放 電の数が素材供給と放電誘導ゾーン（７）の変位中に、パイル形成ゾーンの所定 深さにてこの数が、此の深さに指定されたパイル半径に直接的に関係付けられる 様な方法で、変更されることを特徴とする、請求項２、又は請求項３のいずれか 一項に定義した通りのプロセス。
5. ５．半径が高さと共に変化する状態で形成されることになるパイルの場合に、放 電周波数が素材供給と放電誘導ゾーン（７）の変位中に、パイル形成ゾーンの所 定深さでの其の値が、所定の深さに指定されたパイル半径に関係付けられる様な 方法で、変更されることを特徴とする、請求項２、又は請求項３のいずれか一項 に定義した通りのプロセス。
6. ６．パイル形成ゾーンの所定深さでの放電の数ｎが下記の方程式、即ち、 ｎ＝ｅｘＰ（ｒ−Ｘ３√Ｗ／Ｋ（Ｘ３√Ｗ−ｒｏ））此処で、ｒは所定深さに指 定されたパイルの半径ｍである。 ｒｏはパイオニア穴の半径ｍである。 Ｗは所定深さでの１回の放電のエネルギーＪである。 Ｋは泥の中の反転不能な変形物の累積の強さを説明する係数である。 Ｘは泥の性状を説明する係数である。 に等しいことを特徴とする、請求項２に定義した通りのプロセス。
7. ７．所定深さでの放電の数が下記の方程式、即ち、ｎ＝（ｅｘＰ（ｒ−Ｘ３√Ｗ ／ＫＸ３√Ｗ））此処で、ｒは所定深さに規定されたパイルの半径ｍである。 Ｗは所定深さでの１回の放電のエネルギーＪである。 Ｋは泥の中での反転不能な変形物の累積の強さを説明する係数である。 Ｘは泥の性状を説明する係数である。 に等しい状態で、素材供給と放電誘導ゾーン（７）が泥の中へと変位されること を特徴とする、請求項３に定義した通りのプロセス。
8. ８．素材供給と放電誘導ゾーン（７）が泥の中へと変位され、規定のパイル高さ に相当する深さに到着すると、素材供給と放電誘導ゾーン（７）が上の方に変位 され、１回の放電のエネルギーＷ１が、素材供給と放電誘導ゾーン（７）の下の 方への変位中に、下記の関係式、即ち、Ｗ１＝（ｄ３ｆ／１３．１２）Ｊ。 此処で、ｄは素材供給と放電誘導を確保するためのツーリング・アセンブリーの 最大断面寸法ｍｍである。 ｆはＰｒｏｔｏｄｙａｋｏｎｏｖの尺度による泥の強度係数である。 から決められ、上記ゾーン（７）の上の方への変位中の所定深さでの放電の数ｎ は下記の関係式、即ち、ｎ＝ｅｘＰ（ｒ−Ｘ３√Ｗ／Ｋ（Ｘ３√Ｗ−０．５ｄ） ）此処で、Ｗは素材供給と放電誘導ゾーンの上向きの変位中の所定深さでの１回 の放電のエネルギーＪである。 ｒは所定深さに規定されるパイルの半径ｍである。 Ｋは泥の中の反転不能な変形物の累積の強さを説明する係数である。 ｘは泥の性状を説明する係数である。 ｄは素材供給と放電誘導を確保するツーリング・アセンブリーの最大断面寸法ｍ である。 から決められることを特徴とする、請求項８に定義した通りのプロセス。
9. ９．テーパー付きのパイルを成形する場合に、素材供給と放電誘導ゾーン（７） が下記の関係式、即ち、Δｈ＝ｒ′（１−ｂ）．ｓｉｎ｛２ａｒｃ　ｔａｎ［（ １−ｂ）．ｔａｎ　α／２］｝、ｒ′＞ｒ′′の時。並びに、 Δｈ＝ｒ′（１−ｂ）．ｔａｎ｛２ａｒｃ　ｔａｎ．［（１−ｂ）．ｔａｎα／ ２］｝、ｒ′＜ｒ′′の時。 此処で、ｂは規定のパイル半径からの許容出来る相対偏差である。 αはパイルのテーパーの規定の角度である。 ｒ′とｒ′′とはそれぞれ先行する、並びに、それに引き続くステップの場合に 規定されるパイルの半径である。 から決められるΔｈのステップ・インクレメントで変位されることを特徴とする 、請求項４に定義した通りのプロセス。
10. １０．凝結素材を供給するためのパイプ（３）から構成されて、それがさらには 同軸に配置され間隔を以て配置された電極（１０と１１）を完備した放電機９を 其の中に内蔵し、其の第１の電極（１０）が環状形状を持ちそこを通過する絶縁 ロッド（１５）上に取り付けられ、一方、第２の電極（１１）が此のロッド（１ ５）の端部に固定されて、絶縁ロッド（１５）の内部に配置され、其のスクリー ン編み組が第１の電極に接続されている同軸ケーブル（１４）の中心コアーに接 続された通電ロッド（１３）に接続されて、第２の電極（１１）の直径が絶縁ロ ッド（１５）のそれを凌ぎ、第１の電極（１０）が、其の放電開口部（１７）を 内蔵するパイプ（３）の其の端部としっかりと接続され、其の結果第１電極（１ ０）の軸はパイプ（３）のそれと平行であり、パイプ（３）の放電開口部（１７ ）と第２の電極（１１）との間の距離が電極間スペース（１６）以下であること を特徴とする、パイル成形用のツーリング・アセンブリー。