JP2547524B2 - 粉粒体材料充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉粒体材料を軟弱地盤
中にパイル状に充填して密度を高めたり含水比を低下さ
せる等の深層地盤の改良に用いられる粉粒体材料充填装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】深層地盤の改良工法の一つに、軟弱地盤
に圧入して立て込んだ中空のケーシングの中に所望の改
良用粉粒体材料を投入し、さらにケーシングの中に加圧
エアを導入して前記粉粒体材料をその下端から地盤中に
削孔した孔に加圧排出して充填するようにした工法があ
る。この工法は、例えば特開昭57−205612号公報に示す
もののように、セメント系固化材をベースにした吸水
性、膨張性および自硬性を有する深層地盤改良用粉粒体
材料を軟弱地盤中に一定間隔のパイル状に充填し、パイ
ル間地盤の含水比を低下させて粘着力や密度を高めると
ともに、改良目的に応じたパイル強度を持たせることに
より、複合地盤として軟弱地盤を改良する工法に利用さ
れる。また、既往の生石灰パイル工法やサンドパイル工
法など中空のケーシングを備える粉粒体材料充填装置を
用いて軟弱地盤中にパイル状に粉粒体材料を充填する工
法にも共通して利用されている。

【０００３】粉粒体材料充填装置を使用しての深層地盤
改良工法による施工手順を、図７の例について具体的に
説明する。まず、上方の回転駆動機２に接続したケーシ
ング１を地表に杭芯位置決めし（ａ）、次いでケーシン
グ１を回転しながらこれを地盤Ｂに圧入する（ｂ）。し
かして、所定の深度にまで圧入したらケーシング１を回
転停止し、その上端部に設けたホッパー３にサイドホッ
パー４からシュート５を介し同サイドホッパー４に吊り
込んだ粉粒体材料６を落下投入し、ケーシング１内に充
填して行く（ｃ）。しかる後、ケーシング１の中に回転
駆動機２側から送り込まれる加圧エアＡを導入するとと
もに、ケーシング１を回転しながら全体を引上開始する
（ｄ）。すると、ケーシング１の引き上げられた地盤Ｂ
中の削孔７内には、加圧エアＡの圧縮作用より、該ケー
シング１の内部に投入装填されている粉粒体材料６がそ
の下端開口部８から加圧排出されて順次充填して行き
（ｅ）、ケーシング１の引抜き完了と同時に地盤Ｂへの
パイル状粉粒体材料６の打設を終えるものとなる
（ｆ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来工法における粉粒体材料充填装置において、そのケー
シングの中に粉粒体材料を投入した後の、ケーシング１
内に加圧エアＡを導入して粉粒体材料６を下端開口部８
から地盤Ｂ中に充填して行く工程では、ケーシング１内
を密封するための手段として、加圧エアＡの導入と同時
に空気圧で自動閉止されるエアシール蓋の構造を採用す
ることが多い。そのため、ケーシング１内への加圧エア
導入口の位置は、ケーシング１の上部で揺動自在に枢支
されるエアシール蓋の直下に設けられるのが通例であ
る。しかるに、ケーシング１内に装填される粉粒体材料
６は空隙を多く含むことから、上方からの空気圧で円滑
に押し下げられず架橋現象を呈し連続的に排出されない
トラブルを発生することが多い。

【０００５】このように、材料投入後の圧入作業の間の
発塵対策あるいはケーシング１内での材料ブリッジ等の
諸問題により、従来の粉粒体材料充填装置においては、
実質的にケーシングによる削孔工程とその中への材料投
入工程とは分別して行なうことが必要とされる。

【０００６】本発明は、かかる事情に基づき、既述した
深層地盤改良体の造成工法における粉粒体材料充填装置
のエア導入装置を改良工夫することにより上述した諸問
題を解消しようとするものである。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明による粉粒体材
料充填装置は、回転しながら地盤に圧入されるケーシン
グと、そのケーシング内部に粉粒体材料を投入した後、
その内部に加圧エアを導入する加圧エア導入装置とを備
えてなり、ケーシング内部の粉粒体材料を下端から地盤
中に加圧排出して充填する粉粒体材料充填装置であっ
て、前記加圧エア導入装置が、加圧エアを導く加圧エア
供給経路と、ケーシング内で揺動可能に枢支したエアシ
ール蓋の下面に噴射させて該ケーシング内に加圧エアを
導入するエア導入ノズルと、このエア導入ノズル下方の
ケーシング内面に敷設されケーシングの中途部乃至下端
部で設けた噴出口から該ケーシング内に加圧エアを導入
するエア導入配管と、前記エアシール蓋近傍のケーシン
グ内圧を感知して該内圧が一定以上に上昇すると、前記
加圧エア供給経路を前記エア導入ノズルから前記エア導
入配管に接続を切換える切換弁とを具備してなることを
特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の粉粒体材料充填装置では、ケーシング
を地盤に圧入しながらその中に必要な粉粒体材料を連続
的に投入して行くものであるから、その削孔工程と材料
投入工程とを並行して進めることができ、ケーシングを
所定位置まで圧入した後直ちに粉粒体材料の充填工程に
移ることができるので、全体として改良体の造成時間を
短縮し作業の能率化を達成することができる。

【０００９】その際、エア導入装置として前記切換弁を
備えた機構のものを用いれば、ケーシングから地盤中へ
粉粒体材料を加圧排出するときに、ケーシング先端の羽
根を確実に押し拡げるとともに材料の架橋現象を防止
し、一様で円滑な充填工程を遂行することができる。こ
れは、加圧エアによる材料充填時において、まずエアシ
ール蓋にエア導入ノズルから加圧エアを噴射してエアシ
ールを維持する圧力と材料を下方に押し出す圧力を確保
した後、ケーシング上部での圧力上昇として感知した切
換弁がエアシール蓋に噴射するエア導入ノズルからその
下方部に敷設されるエア導入配管へと加圧エア供給経路
の接続を切換え、ケーシング内の中途部乃至下端部に設
けられた噴出口から加圧エアを導入することで、その先
端の羽根を確実に押し拡げながらケーシング内での材料
ブリッジを崩す作用を発揮することになるからである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の粉粒体材料充填とこの装置に
最適な深層地盤改良体の造成工法の一実施例について図
１〜図６を参照して説明する。

【００１１】そこで先ず、材料投入装置及び同エア導入
装置を含めた地盤改良体の造成に用いる粉粒体材料充填
装置の全体構成について説明する。

【００１２】図１と図２は、この粉粒体材料充填装置の
中心をなすケーシング１の要部構成等を示すもので、ケ
ーシング１は中空パイプをフランジで所要長に連結して
構成される。ケーシング１は、図示しない下端に開閉可
能な開口部を有する一方、その上端フランジ部１ａを回
転駆動機２の出力端２ａに連結して、常法の如く該回転
駆動機２で回転しながら地盤に圧入され、また回転しな
がら地盤中から引き上げられるようになっている。な
お、ケーシング１内に臨む回転駆動機２の出力端２ａに
は、外部供給源からその軸心を通って送られる加圧エア
の供給口９が設けられている。

【００１３】ケーシング１の上端部には、その中に投入
される粉粒体材料を底部に案内し、これをケーシング１
の両側で開口させた材料投入口１０、１０からその内部
に投入落下させるためのホッパー３を固設している。こ
のホッパー３は、外周にゴム垂れ１２を垂下したフード
状の防塵蓋１１を蓋着している。そして、蓋１１に一箇
所設けた開口部１３にシュート５を挿し込んで、前記回
転駆動機２の側方に固設したサイドホッパー４からケー
シング１の固定ホッパー３に、所定の時期に必要な量だ
け粉粒体材料を導き入れるようにしている。

【００１４】しかして、材料投入装置は、上記のサイド
ホッパー４と、クレーン等で吊り上げて該サイドホッパ
ー４の上に載荷される材料投入用バケット１４とから構
成される。材料投入用バケット１４は、図３に示すよう
に、その内部に予め所定量の粉粒体材料６を充填しその
上を蓋１５で蓋封しているとともに、漏斗状に形成した
底部１６の中央で開口させた円形の排出口１７に、該排
出口１７を塞ぐ円錐栓１８を昇降可能に内装してなるも
のである。この円錐栓１８は、下半部にバケット底部１
６の形状に対応する円錐面を形成し、上半部に逆向きの
円錐面を形成してなるもので、図３のように最下降位置
に着座した状態でその下半部の円錐面がバケット底部１
６に密着し排出口１７を完全に閉塞する。そして、この
円錐栓１８には下端に排出口１７を通して下方に垂下さ
れる適宜長さの作動杆１９が連接される。その他、図３
において、２０は作動杆１９の周囲に配設したガイド部
材を、２１はサイドホッパー４に載荷させる脚体を示
す。

【００１５】一方、この材料投入用バケット１４を載せ
るサイドホッパー４には、その上端面にバケット下端に
設けた脚体２１が接合される円筒状の架台２２を設けて
いる。そして、この筒状架台２２の軸心部に、ホッパー
４内で構築したフレーム２３に支持させて、ロッド状の
当接部材２４を鉛直上方に向けて突設させている。当接
部材２４は、前記バケット１４をその上に載せると、バ
ケット底部１６の排出口１７から垂下される円錐栓１８
の作動杆１９と当接し該円錐栓１８を上方に向けて強制
的に押し上げる役目を果すもので、その突出高はバケッ
ト１４をその上の近接位置にまで吊り降ろしたとき作動
杆１９の下端が当るように調節される。そして、筒状架
台２２の内部には、この当接部材２４の直上位置で可撓
性に富む半円形の弾性シール膜を合体させ、バケット１
４の載荷に連動して開成するように構成した発塵防止蓋
２５、２５を介設している。

【００１６】次いで、ケーシング１の内部に設置される
エアシール蓋２７と、ケーシング１内に投入された粉粒
体材料を地盤中に加圧排出するための加圧エア導入装置
について説明する。

【００１７】前記材料投入口１０の下方に位置するケー
シング１の上部には、図２に示すように、その内面に粉
粒体材料を案内し開口端２６ａに適当な傾斜をつけた落
下シュート２６を内装している。そして、このシュート
２６の開口端２６ａに対向する側のケーシング１内に、
一端をシュート２６の下端近傍で揺動可能に枢支したエ
アシール蓋２７を懸吊させている。このエアシール蓋２
７は、図示実線で示す垂下状態でシュート２６の開口端
２６ａを開放し、上方の固定ホッパー３からケーシング
１内の下端側へ粉粒体材料が自由に落下できるようにす
るが、図示矢印のように揺動してその上面がシュート２
６の下端面に当接されると開口端２６ａを閉止し、大気
と連通するケーシング１の基端側と気密に遮断して先端
側内部に加圧エアを導入する加圧室を形成する役目を担
う。

【００１８】そして、このエアシール蓋２７の閉止作動
の目的を兼ね、ケーシング１にはその内部に投入装填さ
れた粉粒体材料を地盤中へ加圧排出し充填させる加圧エ
アを導入するための加圧エア導入装置を付設している。
この装置は、図２及び図５に示すように、外部供給源か
ら加圧エアを導く加圧エア導入経路２８と、ケーシング
１内にその上部から加圧エアを導入するエア導入ノズル
２９と、ケーシング１の中途部乃至下端部からケーシン
グ１内に加圧エアを導入するエア導入配管３０と、これ
らノズル２９又は配管３０のいずれかに前記加圧エア導
入経路２８の接続を切換える切換弁３１の要素からなっ
ている。

【００１９】詳述すると、まず加圧エア導入経路２８
は、回転駆動機２の出力端２ａに設けられている前記供
給口９に、ケーシング１の内外で敷設されエアシール蓋
２７の外周近傍にまで延長させる配管２８ａ、２８ｂを
接続して構成されている。また、この加圧エア導入経路
２８と切換弁３１を介して連通されるエア導入ノズル２
９は、ケーシング１の外部からエアシール蓋２７の下面
に向けて挿着したものである。このエア導入ノズル２９
から材料充填時に加圧エアを導入すると、加圧エアが一
旦エアシール蓋２７の下面に噴射して該エアシール蓋２
７を上方に付勢しシュート２６の開口端２６ａを気密に
閉じると同時に、ケーシング１内に投入装填されている
粉粒体材料をその上面から加圧することになる。また同
じく、加圧エア導入経路２８と切換弁３１を介して連通
されるエア導入配管３０は、エアシール蓋２７の下面か
らケーシング１の下端近傍位置まで内面に沿って上下方
向に敷設したもので、その全長に亙り加圧エアの噴出口
３２を間欠的（例えば１ｍの間隔）に開設している。こ
のエア導入配管３０に加圧エアを導通させると、各噴出
口３２から一斉に加圧エアがケーシング１内に導入され
る。すなわち、ケーシング１内に粉粒体材料が装填され
ている部位から加圧エアが噴出されることになる。

【００２０】さらに又、前記切換弁３１はエアシール蓋
２７近傍でケーシング１に挿着され、その挿入端が位置
する上部空間でのケーシング内圧を感知し、内圧が一定
（例えば３Kgf/cm² ）以上に上昇すると、自動的に加圧
エア導入経路２８を前記エア導入ノズル２９から前記エ
ア導入配管３０に切換えるように構成されている。第５
図の例につき、より詳しく説明すると、切換弁３１は、
エア流路Ｉとエア流路ＩＩを貫設したスプール３４を、
一端をケーシング１内に臨ませ他端にスプリング３５を
介挿して、ケーシング１に挿着したケースボディ３３の
中にスライド可能に嵌装してなる。ここにスプール３４
は、その一端受圧面３４ａから受けるケーシング内圧に
よりスプリング３５に抗しシフトし、設定圧未満では流
路Ｉが開通してエア導入ノズル２８に高圧エアを導通さ
せる一方、設定圧以上では流路ＩＩを開通してエア導入
配管３０に高圧エアを供給する切換動作を自動的に営む
ものとなる。なお、３６は設定圧の調整ネジである。

【００２１】以上に説明した装置とケーシング１とを具
備する粉粒体材料充填装置を用いた改良体造成方法の概
要を図示すれば、図６の通りである。すなわち、この工
法によれば、サイドホッパー４に材料投入用バケット１
４を載荷すると、図４に示すように、サイドホッパー１
４側の当接部材２４にバケット１４側の円錐栓１８の作
動杆１９が当接し該円錐栓１８が押し上げられて排出口
１７が自動的に開成され、バケット１４内に充填された
粉粒体材料６がその排出口１７から発塵防止蓋２５、２
５の隙間を通りサイドホッパー４内に落下し、さらにシ
ュート５及び固定ホッパー３を通してケーシング１内に
連続的に投入されることになるため、別途材料投入準備
作業や発塵対策の手間を要さず、ケーシング１を地盤Ｂ
に回転圧入しながらその中に粉粒体材料６を連続的に投
入することができる。したがって、図７に示した従来工
法の（ｂ）工程と（ｃ）工程とを分別することなく、ケ
ーシングへの削孔工程とその中への材料投入工程とを並
行して同時に実施することができる。

【００２２】また、粉粒体材料６を連続的に投入しなが
らケーシング１を所定の深度にまで圧入したならば、エ
ア導入装置の作動をONにし、今度はケーシング１の回転
引き上げを行なうようにすれば、直ちにしかも確実に改
良体（粉粒体材料）を地盤Ｂ中に一様に充填して造成し
て行くことが可能になる。すなわち、既述のエア導入装
置を作動すると、まずエア導入ノズル２９から加圧エア
がケーシング１内に導入されて、加圧エアの噴射を下面
に受けるエアシール蓋２７が図５の二点鎖線のように落
下シュート２６の開口端２６ａを閉じ、同時にケーシン
グ１内に既に投入装填されている粉粒体材料６を上面か
ら加圧して、これを下端開口部から加圧排出する作用を
営むことになる。そして、下端開口部の羽根を押し拡げ
るための圧力が十分に伝わらなかったり、ケーシング１
内で材料がブリッジする架橋現象を生じても、この装置
では、これをケーシング内圧の上昇として感知する切換
弁３１が加圧エアの供給を自動的にエア導入配管３０に
切換えることで即座に解消することができる。つまり、
ケーシング１で粉粒体材料６が装填されている中途部乃
至下端部で開口する噴出口３２から加圧エアを導入する
と、その背圧により材料ブリッジが瞬時に崩壊される作
用が期待できるからである。なお、エア導入ノズル２９
からの加圧エアの導入が停止してもケーシング１に内圧
が立っている限り、もとよりエアシール蓋２７が開成す
るおそれはない。また、ケーシング１の上部空間で内圧
が低下すれば、勿論エア導入ノズル２９への加圧エアの
供給が再開されることになる。

【００２３】このように、本発明に係る粉粒体材料充填
装置の材料投入装置と同エア導入装置とを併用すること
で、ケーシング１を地盤Ｂ中に回転圧入しながら粉粒体
材料を連続的に投入でき、この削孔工程の終了後はロス
タイムなく直ちに材料充填工程を連続的に実施すること
ができて、施工時間を短縮と作業能率の改善が図れるも
のとなる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によると、中空ケーシングの中に
その回転圧入下で粉粒体材料を連続的に投入した後、ケ
ーシングの材料投入工程からその充填工程への移行に際
して必要なエアシール蓋の閉止が自動的に行なわれるば
かりでなく、ケーシングから地盤中への一様で確実な材
料充填が確保でき、かつ施工時間と作業能率の改善に奏
効する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における要部正面図。

【図２】同実施例の要部の縦断面図。

【図３】同実施例において材料投入装置を分離して示す
断面図。

【図４】同実施例における載荷状態での断面図。

【図５】同実施例におけるエア導入装置を示す要部の断
面図。

【図６】同実施例を使用する造成工法の概要を示す説明
図。

【図７】従来例の改良体造成方法の施工例を示す工程説
明図。

【符号の説明】

１…ケ−シング ２…回転駆動機 ３…ホッパ− ４…サイドホッパ− ５…シュ−ト ６…粉粒体材料 １４…バケット １６…底部 １７…排出口 １８…円錐栓 １９…作動杆 ２４…当接部材 ２７…エアシ−ル蓋 ２８…加圧エア導入経路 ２９…エア導入ノズル ３０…エア導入配管 ３１…切換弁 ３２…噴出口

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転しながら地盤に圧入されるケーシング
   と、そのケーシング内部に粉粒体材料を投入した後、そ
   の内部に加圧エアを導入する加圧エア導入装置とを備え
   てなり、ケーシング内部の粉粒体材料を下端から地盤中
   に加圧排出して充填する粉粒体材料充填装置であって、 前記加圧エア導入装置が、加圧エアを導く加圧エア供給
   経路と、ケーシング内で揺動可能に枢支したエアシール
   蓋の下面に噴射させて該ケーシング内に加圧エアを導入
   するエア導入ノズルと、このエア導入ノズル下方のケー
   シング内面に敷設されケーシングの中途部乃至下端部で
   設けた噴出口から該ケーシング内に加圧エアを導入する
   エア導入配管と、前記エアシール蓋近傍のケーシング内
   圧を感知して該内圧が一定以上に上昇すると、前記加圧
   エア供給経路を前記エア導入ノズルから前記エア導入配
   管に接続を切換える切換弁とを具備してなることを特徴
   とする粉粒体材料充填装置。