特開 2021-25199 地盤改良体の天端整形方法および天端整形バケット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-25199(P2021-25199A)

(43)【公開日】2021年2月22日

(54)【発明の名称】地盤改良体の天端整形方法および天端整形バケット

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20210125BHJP

   E02D 5/34 20060101ALI20210125BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/12 102

   E02D5/34 Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-140508(P2019-140508)

(22)【出願日】2019年7月31日

(11)【特許番号】特許第6770762号(P6770762)

(45)【特許公報発行日】2020年10月21日

(71)【出願人】

【識別番号】000128599

【氏名又は名称】株式会社オートセット

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】特許業務法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸岡 敏明

【テーマコード（参考）】

2D040

2D041

【Ｆターム（参考）】

2D040AB05

2D040BB01

2D040BD05

2D040CA01

2D040CB03

2D041AA01

2D041BA37

2D041BA52

2D041CA01

2D041CB01

2D041CB06

2D041DA12

(57)【要約】

【課題】地盤改良体の天端整形に関し、従来よりも建設残土・産業廃棄物の少なくすることができる技術を提供する。
【解決手段】本発明の天端整形方法は、バケット底壁と向き合う下側の地盤を平坦に掘削する天端整形バケット１０を準備する工程と、地盤改良体１００が所定強度を発現する前に、天端整形バケット１０で地盤改良体のうち天端１０５以上の余剰頂部を掘削する工程とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固化材と土壌を攪拌してなる地盤改良体の天端を整形する方法であって、
円形の底壁と、前記底壁に形成される取込口と、前記底壁の外周縁から立ち上がる円筒壁とを有し、前記底壁と向き合う地盤を平坦に掘削する天端整形バケットを準備する工程と、
前記地盤改良体が所定強度を発現する前に、前記天端整形バケットで前記地盤改良体のうち前記天端以上の余剰頂部を掘削する工程とを含む、地盤改良体の天端整形方法。

【請求項2】

前記地盤改良体は、縦列および横列をなすよう複数配列される柱状地盤改良体を多数含み、
前記掘削する工程で、内側に配列される前記柱状地盤改良体から外側に配列される前記柱状地盤改良体に向かって順次掘削する、請求項１に記載の地盤改良体の天端整形方法。

【請求項3】

円形の平坦な底壁と、前記底壁を貫通するように形成される取込口と、前記底壁の外周縁から立ち上がる円筒壁と、前記円筒壁の上部に設けられるオーガ連結部と、前記取込口の縁部に設けられる複数のブレードを備え、
前記ブレードは、地盤改良体の余剰頂部を削り取るためのものであって、前記底壁の中心から前記底壁の外周縁まで間隔を空けて配置され、
前記複数のブレードが前記中心回りに描く軌跡を足し合わせた形状が、前記底壁の形状と重なる、天端整形バケット。

【請求項4】

前記取込口は、前記底壁の周方向に間隔を空けて２個以上設けられる、請求項３に記載の天端整形バケット。

【請求項5】

前記複数のブレードの刃先部は、前記底壁の半径線上に間隔をあけて配列される、請求項４に記載の天端整形バケット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ソイルセメントコラム等の地盤改良体に関し、特に地盤改良体の頂部を所定の高さ位置に整形する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

橋脚等、フーチングを有する構造物は、下方の地盤に安定して支持されることが必要である。そこでフーチングの施工に先立ち、地盤を強固にすることを目的として、土壌を攪拌しながら固化材を注入して、地盤改良体を造成することが一般的である。地盤改良体とした例えば、特許文献１に記載されるソイルセメントコラムが知られる。特許文献１記載の技術は、柱列状のソイルセメントコラム群において、ソイルセメントコラム群の上端頂部を平坦な天端とし、かかる天端の中央部分を、チェーン式カッターで凹状に切削し、天端の両端部分を山留め部として残すというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２７０２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで特許文献１に限ることなくソイルセメントコラムは、必ず所定高さの天端を伴う。平坦な天端にフーチングが施工されるためである。従来は地盤改良機を地上面にセットして、地上面から地中までソイルセメントコラムを複数本造成し、次に地上面から所定高までソイルセメントコラムの余剰頂部が掘削される。かかる掘削作業はバックボー等の建設機械が使用される。

【0005】

掘削されたソイルセメントコラムの余剰頂部は、建設残土であって、産業廃棄物として処理される。産業廃棄物は、極力少ないほうが好ましい。

【0006】

ところが上記従来のような建設機械でソイルセメントコラムの余剰頂部を掘削する作業にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり上側の地上面と、下側の天端を法面で結び、傾斜した法面で土壌の崩壊を防止することから、ソイルセメントコラムの余剰頂部と、この余剰頂部を包囲する土壌が、上辺が長く下辺が短い台形断面で同時に掘削され、互いに混じり合う。固化材を注入されていない天然の土壌が建設残土に混入すると、産業廃棄物の体積が増えてしまい処理上の問題が大きくなる。また既成杭を打ち込む縦孔を掘る掘削バケットは、土砂を掘削するためのものであることから、底壁が円錐形であり、土砂を掘削する爪が大きな間隔を空けて疎らに配置される。このため従来の掘削バケットでは、地盤改良体の天端を円滑に整形することができない。

【0007】

本発明は、上述の実情に鑑み、余剰頂部の掘削・整形に関し、産業廃棄物を従来よりも少なくすることができる地盤改良体の天端整形方法および天端整形バケットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的のため本発明による地盤改良体の天端整形方法は、固化材と土壌を攪拌してなる地盤改良体の天端を整形する方法であって、円形の底壁と、この底壁に形成される取込口と、底壁の外周縁から立ち上がる円筒壁とを有し、底壁と向き合う地盤を平坦に掘削する天端整形バケットを準備する工程と、地盤改良体が所定強度を発現する前に天端整形バケットで地盤改良体のうち天端以上の余剰頂部を掘削する工程とを含む。

【0009】

かかる本発明の天端整形方法によれば、天端以上の余剰頂部を切り取るように掘削することから、地盤改良体ではない周辺土壌が掘削した建設残土に混入し難くなり、産業廃棄物を従来よりも少なくすることができる。また、底壁と向き合う地盤を平坦に掘削する天端整形バケットを準備することから、地盤改良体の天端を水平に整形することができる。天端整形バケットは、掘削機械の回転軸の下端に装着され、円筒壁の中心線を回転中心として自転する。天端整形バケットの底壁を地盤に押し当てながら天端整形バケットを回転させることにより、天端整形バケットは円筒壁の断面形状で地盤を掘削することができる。

【0010】

本発明の一局面として地盤改良体は、縦列および横列をなすよう複数配列される柱状地盤改良体を多数含み、掘削する工程で、内側に配列される柱状地盤改良体から外側に配列される柱状地盤改良体に向かって順次掘削する。かかる局面によれば、余剰頂部を掘り取った後、地盤改良体よりも外側の土壌が整形後の地盤改良体の天端に崩れ落ちないので、天端整形の作業効率が向上する。他の局面として、外側に配列される柱状地盤改良体から内側に配列される柱状地盤改良体に向かって順次掘削してもよい。

【0011】

本発明の天端整形バケットは、円形の平坦な底壁と、底壁を貫通するように形成される取込口と、底壁の外周縁から立ち上がる円筒壁と、円筒壁の上部に設けられるオーガ連結部と、取込口の縁部に設けられる複数のブレードを備え、ブレードは地盤改良体の余剰頂部を削り取るためのものであって底壁の中心から底壁の外周縁まで間隔を空けて配置され、複数のブレードが中心回りに描く軌跡を足し合わせた形状が、底壁の形状と重なる。かかる本発明の天端整形バケットによれば、余剰頂部を上端からムラなく掘り取ることができ、上述した底壁と向き合う地盤を平坦に掘削するバケットを提供することができる。

【0012】

本発明の好ましい局面として取込口は、底壁の周方向に間隔を空けて２個以上設けられる。かかる局面によれば、ブレードで細かく破断した余剰頂部、つまり建設残土、を複数の取込口から天端整形バケットに取り込むことができ、施工効率が向上する。他の局面として取込口は１個のみであってもよい。

【0013】

本発明の一局面として複数のブレードの刃先部は、底壁の半径線上に間隔をあけて配列される。かかる局面によれば、ブレードが地盤改良体の天端を平滑に仕上げることできる。他の局面として、ブレードの配置がこれと異なっていてもよい。

【発明の効果】

【0014】

このように本発明によれば、地盤改良体の天端を設計天端高に合致するよう水平に整形することができる。しかも建設残土を従来よりも少なくして、産業廃棄物の少ない工法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明によって天端を整形される地盤改良体の一例を示す斜視図である。

【図2】本発明の天端整形方法の一実施形態を示す断面図である。

【図3】本発明の天端整形バケットの一実施形態を示す断面図である。

【図4】同実施形態を示す平面図である。

【図5】同実施形態の底壁を取り出して示す側面図である。

【図6】同実施形態の底壁を取り出して示す平面図である。

【図7】ブレードを取り出して示す側面図および底面図である。

【図8】同実施形態の底壁を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明によって天端を整形される地盤改良体の一例を示す斜視図である。図２は、本発明の天端整形方法の一実施形態を示す断面図である。橋脚等のフーチングの建設予定地には、まず図１に示すように、地盤改良体１００が造成される。地盤改良体１００は、地上面１０１を走行する図示しない建設車両および地盤改良機によって、元の土壌１０２に固化材を注入し、土壌と固化材を攪拌してなる。

【0017】

地盤改良体１００は、複数本の柱状地盤改良体１１１，１１２，１１３，１１４・・・を含む。各柱状地盤改良体１１１・・・は例えばソイルセメントコラムである。各柱状地盤改良体１１１・・・の外径は、一般的に１０００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の範囲に含まれる。本実施形態の柱状地盤改良体１１１・・・は、縦方向に５本、横方向に４本、間隔をあけて整然と配列する。ただし柱状地盤改良体１１１・・・の配列はこれに限定されず、１本のみでもよい。地盤改良体１００の大きさおよび形状は限定されない。図１に示す実施形態では、隣り合う柱状地盤改良体１１１，１１２同士が接近していて互いに重なっていないが、図示しない変形例として、隣り合う柱状地盤改良体同士が重なるよう隣接していてもよい。

【0018】

地盤改良体１００は、図２に示すように、設計天端高Ｈｐよりも高く造成される。造成直後から固化材の硬化が始まり、数日〜数十日で所定の設計強度が発現する。設計天端高Ｈｐよりも上側の地盤改良体１００を、以下において、余剰頂部１０３という。固化材が混在しない土壌１０２と区別する為、余剰頂部１０３と、残りの地盤改良体１００には、それぞれハッチングが施される。なお実際の施工現場では、地盤改良体１００と土壌１０２が同じ色彩であり、肉眼では判別不能である。

【0019】

余剰頂部１０３は、所定の設計強度が得られる前、例えば造成翌日あるいは造成翌々日に、建設車両９０に取り付けられた天端整形バケット１０によって、掘り取られる。柱状地盤改良体１１１の中心と、天端整形バケット１０の中心は一致することが好ましいが、いずれにせよ地盤改良体１１１の円形断面全体が、天端整形バケット１０の円形の底壁に重なればよい。

【0020】

建設車両９０は、一般的なものでよく、建設車両本体に設けられて上下方向に延びるラダー９１と、ラダー９１に取り付けられて上下に変位可能な油圧モータ９２と、油圧モータ９２から下方へ延びて回転するオーガ９３を備える。回転軸になるオーガ９３の下端には、円筒形状の天端整形バケット１０が同軸に取付固定される。ここで附言すると、オーガ９３下端に攪拌羽根を連結すれば、柱状地盤改良体１１１・・・を造成することができる。

【0021】

天端整形バケット１０は、上下方向に垂直変位可能であり、回転しながら余剰頂部１０３を切削・除去する。また天端整形バケット１０は、鉛直な円筒壁を備え、下側の地盤を平坦に切削することから、地盤改良体１００の天端１０５を設計天端高Ｈｐに一致させることができる。また天端整形バケット１０の外径を、柱状地盤改良体１１１・・・の外径に対応させることにより、天端整形バケット１０周囲の土壌１０２を掘り取ることがない。したがって掘り取った余剰頂部１０３からなる不要な建設残土、つまり産業廃棄物、を従来よりも少なくすることができる。

【0022】

複数の柱状地盤改良体１１１・・・に対する天端整形は、内側の柱状地盤改良体１１１，１１２を先に行い、外側の柱状地盤改良体１１３，１１４を後で行う。内側から外側に向かって柱状地盤改良体１１１〜１１４の天端を順次整形することにより、地上面１０１の変形と、土壌１０２が建設残土に混入することを低減することができる。

【0023】

本発明の理解を容易にするため、図２には従来の天端整形方向を仮想線で示す。従来、余剰頂部１０３はバックホー等の建設機械で掘削されることから、設計天端高Ｈｐと地上面１０１が法面１０４で結ばれるよう、台形状に掘削していた。

【0024】

かかる台形の掘削土砂は、産業廃棄物になる余剰頂部１０３と、産業廃棄物ではない土壌１０２が混在していたため、膨大な量であり、大量の産業廃棄物が発生していた。

【0025】

次に天端整形バケットにつき説明する。

【0026】

図３は本発明の一実施形態になる天端整形バケットを示す断面図であり、紙面手前のブレードのみ示し、紙面奥のブレードを図略する。図４は、同実施形態を示す平面図である。図５は、同実施形態を示す底面図である。天端整形バケット１０は、円形の底壁１１と、底壁１１を貫通するように形成される取込口１２と、底壁１１の外周縁から立ち上がる円筒壁１３と、円筒壁１３の上部に設けられるオーガ連結部１４と、取込口１２の縁部に設けられる複数のブレード１５を備え、鋼材からなる。

【0027】

底壁１１は平坦であり、円筒壁１３の下端を閉塞する。底壁１１の外周縁１箇所には筒部１６が設けられ、当該筒部１６には回動軸２６の中央領域が通される。回動軸２６の両端は円筒壁１３の下端部と結合する。これにより底壁１１は回動軸２６を介して円筒壁１３の下縁に連結される。これにより底壁１１は、回動軸２６を中心として下方へ開放可能とされる。底壁１１には補剛材２４が架設される。補剛材２４は底壁１１の直径に沿って延び、補剛材２４の一端は筒部１６と結合し、補剛材２４の他端は、筒部１６から周方向１８０°離れて底壁１１の他の外周縁１箇所と結合する。

【0028】

円筒壁１３の上端には横架材１７が架設される。十字に配置される横架材１７の交差箇所は、底壁１１および円筒壁１３の中心と一致する。かかる交差箇所にはオーガ連結部１４が立設される。オーガ連結部１４には、前述した図２に示すオーガ９３の下端が着脱可能に連結される。

【0029】

図３に示すように横架材１７には、上下方向に延びるロッド１８が取り付けられる。ロッド１８の下端には閂１９が形成される。閂１９は、ロッド１８下端からロッド１８外径方向に突出する逆Ｔ字状の突起であり、通常、底壁１１に設けられる係合凹部２０と係合して、底壁１１が開放しないよう保持する。ロッド１８の上端には、ハンドル２１が設けられる。ハンドル２１は、横架材１７よりも上方で、水平方向に延び、ロッド１８を回動させる。ロッド１８の回動に伴い、閂１９は係合凹部２０と係合したり、係合解除されたりする。なお閂１９は、回動軸２６からみて円筒壁１３の周方向反対側に配置される。

【0030】

底壁１１の上面にはシャッタ２２が設けられる。シャッタ２２は、底壁１１の中心回りに回動可能であり、取込口１２を開閉する。例えばシャッタ２２は板材からなり、底壁１１に重ねて配置される。シャッタ２２には回動軸２３が立設され、回動軸２３は底壁１１の中心に沿って延び、底壁１１の補剛材２４に設けられる筒部２５に通される。

【0031】

図６は、底壁を取り出して示す平面図である。図６に示すように本実施形態の取込口１２は、回動軸２３を中心として放射状に２箇所設けられる。これにより取込口１２は、回動軸２３回りのシャッタ２２の回動によって円滑に開閉される。本実施形態の取込口１２は、周方向等間隔に配置される。

【0032】

ブレード１５は、余剰頂部１０３（図２）を削り取るためのものであって、底壁１１の中心から底壁１１の外周縁まで半径方向に間隔を空けて複数配列される。全てのブレード１５は、同じ高さ位置に設けられる。

【0033】

本実施形態では、１の取込口１２の縁１２ｄを横切るように第１列のブレード１５ａが整然と配列される。隣り合うブレード１５同士の間隔は、ブレード１５自身の幅寸法以下である。また本実施形態では、他の取込口１２の縁１２ｄを横切るように第２列のブレード１５ｂが整然と配列される。ブレード１５ａ，１５ｂは同一形状、同一間隔であり、掘削回転方向Ｒ（図５）に突出する。底壁１１中心にはブレード１５ｆが立設される。ブレード１５ｆは底壁１１から下方へ向かって突出し、ブレード１５ｆの刃先が他のブレード１５ａ，１５ｂの刃先と面一となるよう水平に形成される。

【0034】

底壁１１の中心Ｏから各ブレード１５ｂまでの距離は、中心Ｏから隣り合うブレード１５ａ，１５ａ同士の間隔までの距離に対応する。これにより天端整形バケット１０が１回転すると、ブレード１５ａ，１５ｂが底壁１１の全ての円面積をなぞるように掘削する。したがって天端整形バケット１０は、底壁１１と対面する地盤を水平かつ平坦に掘削することができる。

【0035】

図７は、ブレードを取り出して示す側面図および底面図である。各ブレード１５の横幅寸法Ｗｂは、一定であり、爪のように先細ではない。水平方向にみて、各ブレード１５は、底壁１１から斜め下方に突出し、各ブレード１５の刃先１５ｅは、先端に向ってエッジを形成する。このため刃先１５ｅからブレード根元に向かって各ブレード１５に水平面１５ｃが形成される。全ての水平面１５ｃは、面一に配置され、天端１０５を水平に仕上げるのに資する。

【0036】

図８は、天端整形バケット１０を示す側面図であり、図３とは周方向に９０度異なる方向からみた状態を表す。全てのブレード１５の刃先１５ｅは、鎖線で示すように、面一となるよう水平に配置される。１５ｃについても同様である。

【0037】

ところで本実施形態の天端整形バケット１０は、円形の平坦な底壁１１と、底壁１１を貫通するように形成される取込口１２と、底壁１１の外周縁から立ち上がる円筒壁１３と、円筒壁１３の上部に設けられるオーガ連結部１４と、取込口１２の縁部に設けられる複数のブレード１５を備え、ブレード１５は、地盤改良体１００の余剰頂部１０３を削り取るためのものであって、底壁１１の中心Ｏから底壁１１の外周縁まで間隔を空けて配列され、複数のブレード１５が中心Ｏ回りに描く軌跡を足し合わせた形状が、底壁１１の形状と重なり、底壁１１全体をカバーする。

【0038】

したがってブレード１５は各柱状地盤改良体１１１・・・の円形断面を万遍なく切削して、天端整形バケット１０は天端１０５（図２）を水平に整形することができる。また複数のブレード１５が中心Ｏ回りに描く軌跡を足し合わせた形状の外径は、円筒壁１３の外径と等しい。なお図示しない変形例として、図５に示す最も外径側のブレード１５ｄを、円筒壁１３よりもさらに外径へ突出するよう指向させてもよい。これにより複数のブレード１５が中心Ｏ回りに描く軌跡を足し合わせた形状の外径が、円筒壁１３の外径よりも大きくなる。

【0039】

また本実施形態の取込口１２は、底壁１１の周方向に間隔を空けて２個以上設けられる。これによりブレード１５で細かく破断した余剰頂部１０３を、取込口１２から天端整形バケット１０内に効率良く取り込むことができる。

【0040】

また本実施形態では、刃先１５ｅを含む刃先部が、底壁１１の半径方向に間隔をあけて配列される。これにより余剰頂部１０３を均等な力できれいに切削することができる。また本実施形態の水平面１５ｃも同様である。なお各ブレード１５は、最外径のブレード１５ｄを除き、互いに平行に指向し、底壁１１の半径線Ｌｒと直交する。

【0041】

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明は土木施工において有利に利用される。

【符号の説明】

【0043】

１０ 天端整形バケット、 １１ 底壁、 １２ 取込口、
１３ 円筒壁、 １４ オーガ連結部、 ２２ シャッタ、
９３ オーガ、 １００ 地盤改良体、 １０３ 余剰頂部、
１１１〜 柱状地盤改良体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】