特許 7428396 地盤補強用ケーシング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-29

(45)【発行日】2024-02-06

(54)【発明の名称】地盤補強用ケーシング

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20240130BHJP

   E02D 5/48 20060101ALI20240130BHJP

   E02D 5/44 20060101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

E02D5/48

E02D5/44 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021148652

(22)【出願日】2021-09-13

(65)【公開番号】P2023041337

(43)【公開日】2023-03-24

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】315005657

【氏名又は名称】創伸産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098936

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100098888

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 明子

(72)【発明者】

【氏名】高田 茂昭

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 秀彦

(72)【発明者】

【氏名】山崎 尚之

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０１５０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７００４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１７２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００２４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２２１８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０４１７８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６４－０００６３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－１７２４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１２０９２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｅ０２Ｄ ５／４８

Ｅ０２Ｄ ５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に注入された固化材の固化により柱状杭を造成する地盤補強工法に使用する地盤補強用ケーシングであって、
削孔・引揚げ方向を軸方向とする筒状のケーシング本体と、前記ケーシング本体に同軸状に外嵌され、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した傾斜縮径部と、前記傾斜縮径部と削孔方向先側で連設された同径部とで構成された張出し部を備え、
前記ケーシング本体の外周面にはスポット状の突起が設けられ、
前記張出し部の同径部には縁から軸方向に平行に延びた軸方向部分と、その軸方向部分の延び端から連続して周方向に平行に延びた周方向部分とでなる切欠き部が形成されており、
前記突起が前記切欠き部の周方向部分の延び端に入り込んで解除可能に係合されると、前記ケーシング本体が前記張出し部を削孔方向に連れ移動可能になり、
前記突起が前記切欠き部の周方向部分の基端に解除可能に係合されると、前記ケーシング本体が前記張出し部を引揚げ方向に連れ移動可能になることを特徴とする地盤補強用ケーシング。

【請求項2】

請求項１に記載した地盤補強用ケーシングにおいて、
切欠き部はＬ字状になっていることを特徴とする地盤補強用ケーシング。

【請求項3】

請求項１または２に記載した地盤補強用ケーシングにおいて、
ケーシング本体の外周面には、突起が直径方向で対向して一対設けられ、
張出し部の同径部には、切欠き部が点対称関係で一対形成されていること特徴とする地盤補強用ケーシング。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載した地盤補強用ケーシングにおいて、
切欠き部の周方向部分の延び端と、前記周方向部分と軸方向部分の境界は係合面が凹角面になっており、突起は前記凹角面に相似した角状になっていることを特徴とすることを特徴とする地盤補強用ケーシング。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載した地盤補強用ケーシングにおいて、
ケーシング本体の外周面には、周方向に均等の間隔をあけて、複数の振止め用凸条が設けられており、各振止め用凸条は軸方向に平行に延びていることを特徴とする地盤補強用ケーシング。

【請求項6】

請求項５に記載した地盤補強用ケーシングにおいて、
振止め用凸条の削孔方向先端面は突起に当接することを特徴とする地盤補強用ケーシング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメントミルク等の固化材の固化により地盤中に杭を造成することで地盤を補強する地盤補強工法に使用する地盤補強用ケーシングに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、軟弱な地盤を補強する工法として、地盤にセメントミルク等の固化材を注入し、その地中土の固化により柱状杭を造成するものは知られているが、最近では、特許文献１に記載のように、周面摩擦力と先端支持力を利用して杭の支持力を強固にすると共に、産業廃棄物を出さない無排土にするために、削孔する際に出る土を排出せずに孔縁周辺の地盤側に押し退け圧密化する圧土削孔タイプの工法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２８０３８１号公報

【文献】特開２０１９－１５０８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

杭の支持力をより一層強固にできれば、杭の本数を減らすことができ、造成及び廃棄の際の作業が楽になるが、周面積を大きくすることで周面摩擦力を一層増大しようとすると、ケーシングの螺旋羽根をより大きくして削孔能力を上げることになるが、無排土を前提とするため限界がある。
そこで、本出願人は、特許文献２で、圧土削孔タイプの地盤補強工法に関して、張出し部をケーシング本体に対して連れ移動可能にした地盤補強用ケーシングを使用し、その張出し部を所定の深さまで掃引することで形成された部分を柱状杭の杭頭することを提案した。長くなった杭頭が直接基礎に擬した働きを効果的に発揮して、地盤支持力が確保される。

【0005】

しかしながら、ケーシング本体に差込み孔を設け、この差込み孔に差し込んだピンを利用することで、張出し部をケーシング本体の移動に対して連れ移動させており、差込み孔を形成するジョイント用筒部は補強用に肉厚が増大して、当に鉄の塊のようで重く、しかも、杭軸として求められる種々の長さに対応してケーシング本体に節のように数箇所にジョイント用筒部を設けなければならなく、ケーシング本体の総重量はかなりのものになっていた。従って、施工性や安全性に不安があった。また、ケーシング本体の軸長を長くして削孔深さを伸ばすことも難しく、削孔深さは不十分なものであった。
更に、住宅の柱状改良や鋼管杭の施工などで広く使用されているＧＩ５０などの小型重機に設置して使用することが想定されているが、この小型重機を移動する際には倒伏する不安があった。

【0006】

それ故、本発明は、特許文献２の張出し部を利用するアイデアを基に、軽量化を実現して、施工性や安全性を確保しつつ、所望の深さまで削孔できる、新規且つ有用な地盤補強用ケーシングを提供することを、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、 地盤に注入された固化材の固化により柱状杭を造成する地盤補強工法に使用する地盤補強用ケーシングであって、削孔・引揚げ方向を軸方向とする筒状のケーシング本体と、前記ケーシング本体に同軸状に外嵌され、削孔方向に向かって傾斜状に縮径した傾斜縮径部と、前記傾斜縮径部と削孔方向先側で連設された同径部とで構成された張出し部を備え、前記ケーシング本体の外周面にはスポット状の突起が設けられ、前記張出し部の同径部には縁から軸方向に平行に延びた軸方向部分と、その軸方向部分の延び端から連続して周方向に平行に延びた周方向部分とでなる切欠き部が形成されており、前記突起が前記切欠き部の周方向部分の延び端に入り込んで解除可能に係合されると、前記ケーシング本体が前記張出し部を削孔方向に連れ移動可能になり、前記突起が前記切欠き部の周方向部分の基端に解除可能に係合されると、前記ケーシング本体が前記張出し部を引揚げ方向に連れ移動可能になることを特徴とする地盤補強用ケーシングである。

【0008】

請求項２の発明は、請求項１に記載した地盤補強用ケーシングにおいて、切欠き部はＬ字状になっていることを特徴とする地盤補強用ケーシングである。

【0009】

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した地盤補強用ケーシングにおいて、ケーシング本体の外周面には、突起が直径方向で対向して一対設けられ、
張出し部の同径部には、切欠き部が点対称関係で一対形成されていること特徴とする地盤補強用ケーシング。

【0010】

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した地盤補強用ケーシングにおいて、切欠き部の周方向部分の延び端と、前記周方向部分と軸方向部分の境界は係合面が凹角面になっており、突起は前記凹角面に相似した角状になっていることを特徴とすることを特徴とする地盤補強用ケーシングである。

【0011】

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した地盤補強用ケーシングにおいて、ケーシング本体の外周面には、周方向に均等の間隔をあけて、複数の振止め用凸条が設けられており、各振止め用凸条は軸方向に平行に延びていることを特徴とする地盤補強用ケーシングである。

【0012】

請求項６の発明は、請求項５に記載した地盤補強用ケーシングにおいて、振止め用凸条の削孔方向先端面は突起に当接することを特徴とする地盤補強用ケーシングである。

【発明の効果】

【0013】

本発明の想定されている地盤補強工法によれば、柱状杭一つ当たりの支持力が増大するので、従来と同様な支持力で十分な場合には、杭の造成間隔を従来より広げることで柱状杭の本数を減らすことができる。また、柱状杭の軸長を従来より縮めることも可能であり、この面からも有利である。
更に、この地盤補強工法で使用する地盤補強用ケーシングでは、軽量化を実現して、施工性や安全性を確保しつつ、所望の深さまで削孔できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係る地盤補強用ケーシングのケーシング本体の側面図、Ａ－Ａ断面図、基端面図である。

【図2】図１のケーシング本体の要部の斜視図である。

【図3】図１のケーシング本体と併用される張出し部の側面図、先端面図である。

【図4】図４の張出し部の斜視図である。

【図5】図２のケーシング本体に図４の張出し部を取り付けた状態の地盤補強用ケーシングを示す斜視図である。

【図6】図１のケーシング本体と、図２の張出し部の移動関係図である。

【図7】図５に示す地盤補強用ケーシングを使用した柱状杭の造成方法の説明図である。

【図8】図７に続く柱状杭の造成方法の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態に係る地盤補強用ケーシング１について、図面にしたがって説明する。地盤補強用ケーシング１は地盤に注入された固化材の固化により柱状杭を造成する地盤補強工法に使用するものである。
図１、図２に示すように、地盤補強用ケーシング１（図５）には、長い円筒状のケーシング本体３が備えられている。このケーシング本体３は軸方向両端側が共に開口しており、軸方向が削孔・引揚げ方向となっている。そして、軸方向一方側が基端側、他方側が削孔側となっている。
このケーシング本体３は従来のものに比べると格段に短くなっており、一つの筒体で構成されている。
ケーシング本体３には、削孔した地盤に注入するセメントミルク等の固化材を送給するための送給管５が同軸状に挿入されている。基端側には固化材を供給するために供給部７が連設されており、送給管５と連通している。

【0016】

ケーシング本体３の外周面にはスポット状の突起９、９が一対設けられている。この突起９はケーシング本体３の軸方向に平行に延びた一対の辺縁９ａ、９ａと、ケーシング本体３の周方向に平行に延びた一対の辺縁９ｂ、９ｂを有しており、軸方向の一方から見るとほぼ正方形に見える。一方、軸方向に直交する方向から見ると、円弧状に見える。一対の突起９、９は直径方向で対向している。突起９はケーシング本体３に対して溶接により一体化されている。

【0017】

ケーシング本体３の外周面にはこの振止め用凸条１１も設けられている。振止め用凸条１１も、ケーシング本体３の軸方向に平行に延びた一対の辺縁１１ａ、１１ａを有しており、軸方向の一方から見ると細長い長方形に見える。但し、この辺縁１１ａ、１１ａ間の寸法は、突起９の辺縁９ａ、９ａ間の寸法の１／３程度のものになっている。また、ケーシング本体３の基端側まで延びており、ケーシング本体３の基端側の傾斜面に合わせて傾斜している。
振止め用凸条１１は周方向に均等の間隔をあけて４つ設けられており、一対の振止め用凸条１１ｘ、１１ｘが直径方向で対向し、一対の振止め用凸条１１ｙ、１１ｙが直径方向で対向している。振止め用凸条１１はケーシング本体３に対して溶接により一体化されている。

【0018】

振止め用凸条１１ｘ、１１ｘはケーシング本体３の削孔側まで延びている。一方、振止め用凸条１１ｙ、１１ｙはケーシング本体３の削孔方向側では突起９の辺縁９ｂに当接してそこで留まっている。振止め用凸条１１ｙの中心線の延長上に辺縁９ｂの中点が位置するように配置されている。
振止め用凸条１１の突出高さ寸法（ｈ２）は突起９の突出高さ寸法（ｈ１）の１／２程度になっている。

【0019】

ケーシング本体３の削孔側先端部には鋳物製のビット部１３が連設され、溶接により一体化されている。このビット部１３は逆円錐筒状をしており、ケーシング本体３側とは基端側の円環縁が合わさった状態で同軸状に連なっている。円錐筒の外面をなすテーパ面は途中に角度が変わっており、先端側の角度は急勾配になっている。また、基端縁は僅かに窄まってその窄まった縁にケーシング本体３が連設されているので、ケーシング本体３に対してビット部１３の縁部分１３ａが外方に僅かに膨らんでいる。

【0020】

ビット部１３の筒面には吐出口１５が形成されている。軸方向に延びる円筒部１７ａと円筒部１７ａの先端側の側面と直交方向で連結された円筒部１７ｂで固化材の送給管１７が構成され、この軸方向後端側はケーシング本体３の内部に通された送給管５と直列に接続されて管内が連通状態になっている。この円筒部１７ｂの先端が吐出口１５に連なっている。

【0021】

上記した構成のケーシング本体３に対して、別体として、張出し部１９が配設されている。
図３、図４に示すように、張出し部１９の外形部は逆円錐筒状になっており、軸方向上側が同径で拡径された同径大径部２１で構成されており、その下には、下方に向かって窄まるよう傾斜状に縮径した逆円錐台形の傾斜縮径部２３が段差無しで同軸状に連設されている。傾斜縮径部２３の下端には、同径で縮径された同径小径部２５が段差無しで同軸状に連設されている。傾斜縮径部２３の軸方向の長さ寸法は張出し部１９の全体の長さ寸法の約１／２に近くなっており、傾斜縮径部２３＞同径小径部２５>同径大径部２１の順になっている。この外形部の内側に円筒部２７が同軸状に内嵌されている。この円筒部２７の外面は同径小径部２５の内面に重ね合され、溶接により固定されている。

【0022】

外形部の肉厚と円筒部２７の肉厚はほぼ同じになっているが、同径小径部２５と円筒部２７が重ね合された部位は二重筒構造になっており、肉厚には２倍になっている。
円筒部２７の軸方向両端縁は、それぞれ、同径小径部２５、同径大径部２１の縁とほぼ面一に揃っている。円筒部２７の縁と同径大径部２１の縁との間には隙間ができるが、円環状の蓋部２９で閉塞されている。

【0023】

同径小径部２５と円筒部２７で構成された二重筒３１は同径部になっており、この二重筒３１の部位に切欠き部３３が形成されている。この切欠き部３３は二重筒３１の下縁３１ａから軸方向に平行に延びた軸方向部分３３ａと、軸方向部分３３ａの延び端から連続して周方向に平行に延びた周方向部分３３ｂとでなり、軸方向の一方から見ると、Ｌ字状になっている。
周方向部分３３ｂの延び端の凹角面３３ｃは直角内面で構成されている。また、周方向部分３３ｂの基端である軸方向部分３３ａと周方向部分３３ｂとの凹角面３３ｄも直角内面で構成されている。
軸方向部分３３ａの縁の角部は面取りされて傾斜面３３ｅになっている。
切欠き部３３、３３は点対称関係で一対形成されている。

【0024】

張出し部１９は上記のように構成されており、図５に示すように、ケーシング本体３に対して、同径小径部２５が削孔方向先側にくるように同軸状に外嵌めされて地盤補強工法を実施する。
張出し部１９の円筒部２７の内周面はケーシング本体３の直径に直径方向で対向する一対の振止め用凸条１１、１１の合計の突出高さ寸法（（ｈ２）×２）を加えた寸法よりも僅かに大きくなっており、張出し部１９はケーシング本体３に対してガタガタせずに真っ直ぐ沈んでいるように外嵌される。そして、外嵌状態では、張出し部１９はケーシング本体３に対して、相対的に軸方向及び周方向で摺動可能になっている。ケーシング本体３の外周面と張出し部１９の内周面がせって摩擦するような状態になると、張出し部１９は出入れし難いが、一方、隙間が空き過ぎると外嵌状態では振れてガタガタになってしまう。しかしながら、この地盤補強用ケーシング１では、ケーシング本体３側に振止め用凸条１１、１１、……を設けることで、ガタガタを阻止すると共に、摩擦部位を面から線にして出入れし易くなっている。

【0025】

但し、突起９は張出し部１９の内周面よりも外方に突出するので、張出し部１９は突起９を乗り越えて移動することは規制されている。
張出し部１９は、ケーシング本体３の基端側から外嵌されており、ケーシング本体３側の突起９、９は張出し部１９の下縁３１ａよりも基端側にある。また、突起９の辺縁９ａ、９ａ間の寸法は、切欠き部３３の軸方向部分３３ａの幅寸法よりも僅かに小さくなっており、突起９の辺縁９ｂ、９ｂ間の寸法は、切欠き部３３の周方向部分３３ｂの幅寸法よりも僅かに小さくなっている。

【0026】

従って、ケーシング本体３側を回したり、張出し部１９に対して相対的に上下させることにより、突起９を切欠き部３３の内部に入り込ませ、更に、入り込ませる際の移動軌跡と反対に移動させることで突起９を切欠き部３３から脱着させることができる。凹角面３３ｃまでもってきて当接させることも、その途中の凹角面３３ｄの角部に合わせて当接させることも可能である。軸方向部分３３ａの縁の角部は傾斜面３３ｅになっているので、角部に引っ掛からずに突起９は出入りし易くなっている。
ケーシング本体３を削孔方向に移動させる場合には、突起９を張出し部１９の凹角面３３ｃに当接させると、連れ移動状態に係合されたことになる。また、ケーシング本体３を削孔方向とは逆の引揚げ方向に移動させる場合には、突起９を張出し部１９の凹角面３３ｄに当接させると、連れ移動状態に係合されたことになる。
どららの係合状態も、上記した脱着により解除可能である。

【0027】

突起９、９は一対設けられており、それに切欠き部３３、３３が各別に対応しており、一方の突起９を一方の凹角面３３ｃに係合させると、他方の突起９も他方の凹角面３３ｃに係合することになる。突起９を凹角面３３ｄの角部に合わせた場合も同様である。従って、片方にのみ力が掛かることはない。

【0028】

図６（１）に示すように、突起９を凹角面３３ｃに係合させた状態で、細矢印方向に全周回転するケーシング本体３を太矢印に示す方向に削孔移動させてその先端に取り付けられたビット部１３で削孔を行うと、ケーシング本体３が張出し部１９を連れ移動して引張り下げる。突起９の辺縁９ａ、辺縁９ｂが凹角面３３ｃに面状に当接するので、鍵穴にカチッと引っ掛かった状態になり、張出し部１９は、ケーシング本体３の動きにスムーズに追従する。従来のピンを利用した場合には押し下げることになるが、本発明では引張り下げることになり、作業が非常に楽なものになっている。

【0029】

所定の深さまで連れ移動させた後に、突起９を張出し部１９の切欠き部３３から脱着させれば、図６（２）に示すように、その深さ位置に張出し部１９を留置しつつ、更に、ビット部１３による削孔を続けることができる。
所定の深さまで削孔を実施した後には、図６（３）に示すように、ケーシング本体３を削孔方向の際とは逆の細矢印方向に全周回転するケーシング本体３を太矢印に示す方向に引揚げ移動させる。留置していた張出し部１９に近づいた時点で、その凹角面３３ｄに突起９を係合させると、図６（４）に示すように、更に、張出し部１９を連れ移動しつつ、引揚げが続行して、ケーシング本体３、ビット部１３と共に、張出し部１９が土壌から楽に引き抜かれる。

【0030】

本発明の地盤補強用ケーシング１を使用した地盤補強工法について、図７、図８にしたがって説明する。
図７（Ａ）に示すように、張出し部１９をケーシング本体３に対してセットして、図７（Ｂ）に示すように、地盤補強補強用ケーシング１のビット部１３を地盤Ｇの削孔方向に向け、正回転させながら掘進させて、削孔する。図７（Ｃ）に示す所定の深さまで削孔させると、張出し部１９との係合を解除し、図７（Ｄ）に示すように、張出し部１９を留置しながら、更に深く所定の深さまで削孔すると、削孔作業を終了する。
続いて、図８（Ｅ）に示すように、セメントミルク等の固化材Ｓを吐出し口１５から吐出しつつ、負回転させ、ケーシング本体３をビット部１３と共に引き揚げる。更に、張出し部１９を留置させた箇所に戻ると、図８（Ｆ）に示すように、張出し部１９と係合させて、更に、図８（Ｇ）に示すように、張出し部１９と共に引き揚げる。図８（Ｈ）に示すように、全て地盤Ｇから引き抜かれると、削孔空間全体に固化材Ｓが注入されて充填された状態になる。

【0031】

これが固化されると、柱状杭が造成されたことになる。杭頭は張出し部１９の同径大径部２１そのものが転写されたものではなく、下方向に掃引された形状が転写されたものとなっており、同径大径部２１よりも軸方向に長くなっている。この長くなった杭頭が直接基礎に擬した働きを効果的に発揮して、地盤支持力が十分に確保される。また、作業中でのケーシング本体３への張出し部１９の脱着が自在であり、ケーシング本体３の削孔深さを張出し部１９に干渉されずに自在に設定できるので、杭軸を長く形成できる。この長くなった杭軸により、杭軸方向支持力も十分に確保される。
また、全体の重量も軽量化できるので、施工性や安全性も改善できる。

【0032】

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、こ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における設計の変更などがあっても発明に含まれる。

【符号の説明】

【0033】

１…地盤補強用ケーシング ３…ケーシング本体 ５…送給管
７…供給部 ９…突起 ９ａ、９ｂ…辺縁
１１ｘ、１１ｙ…振止め用凸条 １１ａ…辺縁 １３…ビット部
１３ａ…縁部分 １５…吐出口 １７…送給管
１７ａ、１７ｂ…円筒部 １９…張出し部 ２１…同径大径部
２３…傾斜縮径部 ２５…同径小径部 ２７…円筒部
２９…蓋部 ３１…二重筒 ３１ａ…下縁
３３…切欠き部 ３３ａ…軸方向部分 ３３ｂ…周方向部分
３３ｃ、３３ｄ…凹角面 ３３ｅ…傾斜面
Ｓ…固化材 Ｇ…地盤
ｈ１…突起の突出高さ寸法 ｈ２…振止め用凸条の突出高さ寸法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】