JP4942016B2 - 角形ケーシングチューブの圧入方法、土壌置換方法及びこれらの方法を実施するチュービング装置 - Google Patents

Description

本発明は、角形ケーシングチューブの圧入方法、土壌置換方法及びこれらの方法を実施するチュービング装置に関する。

オールケーシング工法で使用されるチュービング装置（ケーシングドライバ）は、ケーシングチューブの外面を把持する複数のチャックを設けた回転体と、該回転体を回転可能に支持する昇降フレームと、該昇降フレームに設けられて前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記昇降フレームの昇降用シリンダを立設したベースフレームと、前記チャックを作動させるチャックフレームとを備え、各フレームを貫通するようにして設けたケーシング挿通孔に挿通したケーシングチューブをチャックで把持し、回転駆動装置で回転体を回転させながら昇降用シリンダで昇降フレームを降下させることにより、ケーシングチューブを地盤に圧入するように形成されており、前記チャックにチャックカラーを取り付けることにより、径が異なるケーシングチューブにも対応できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

また、チュービング装置（ケーシングドライバ）におけるケーシングチューブの把持手段として、円弧状に形成した複数のチャック部材（バンド部材）を円形状に連結し、シリンダによってチャック部材を拡縮可能に形成することにより、ケーシングチューブを把持する構造のものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。

一方、近年は、工場跡地等での土壌汚染が問題となっており、土壌の改良処理を行ったり、汚染土を良質土に置き換えたりする地盤改良工事が行われている。土壌を置き換える工事の際、周辺に建物等がある場合は、全土壌を掘削すると地盤が崩壊するため、オールケーシング工法を適用し、ケーシングチューブで保護しながらケーシングチューブ内の汚染土を掘削排土し、良質土と置換する作業を繰り返し行うことにより、全土壌を良質土に置換することが行われている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００３−３１３８６９号公報 特開平９−３１６８８１号公報 特開２００２−７０４６９号公報

しかし、一般的なオールケーシング工法では、鋼管等からなる円筒状のケーシングチューブを使用しているため、全土壌を置換しようとする場合、施工箇所をかなりラップさせないと全土壌を置換することができない。したがって、ラップした部分の良質土が、次の掘削時に汚染土と一緒に混ざった状態で掘削されてしまうため、産業廃棄物として処理しなければならない排土量が増加し、処理費が嵩み、作業効率も良くなかった。

そこで本発明は、特殊な専用機を必要とせずに、汚染土を良質土と置換する際の効率向上を図れるとともに、排土量の低減による処理費の削減を図ることが可能な角形ケーシングチューブの圧入方法、土壌置換方法及びこれらの方法を実施するチュービング装置のチャックカラーを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の角形ケーシングチューブの圧入方法は、ケーシングチューブの外面を把持する複数のチャックを設けた回転体と、該回転体を回転可能に支持する昇降フレームと、該昇降フレームに設けられて前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記昇降フレームの昇降シリンダを立設したベースフレームと、前記チャックを作動させるチャックフレームとを備えたチュービング装置による角形ケーシングチューブの圧入方法において、前記チャックフレームと前記昇降フレームと前記ベースフレームの各フレームの中央部に設けられているケーシング挿通孔に角形ケーシングチューブを挿通するとともに、ケーシング挿通孔に挿通された角形ケーシングチューブの各角部に対応する位置のチャックの内側に、角形ケーシングチューブの角部外面に対応する形状の把持面を備えたチャックカラーをそれぞれ取り付け、前記昇降フレーム及び前記チャックフレームを上昇させた状態で、前記チャックフレームを前記昇降フレームに向けて下降させ、前記各チャックカラーの把持面で角形ケーシングチューブの各角部の外面を圧接して角形ケーシングチューブを把持した状態とし、前記昇降シリンダを収縮させて前記昇降フレームを下降させることによって、該角形ケーシングチューブを地盤に圧入することを特徴としている。また、前記角形ケーシングチューブの圧入中に、前記回転駆動装置を正逆両方向に作動させることにより、前記角形ケーシングチューブを軸線を中心として揺動させることができる。さらに、土壌置換方法は、上述の角形ケーシングチューブの圧入方法により所定量圧入された角形ケーシングチューブ内の汚染土を掘削排土し、この圧入及び掘削排土の作業を繰り返して角形ケーシングチューブを所定深さまで圧入して汚染土を掘削排土した後、角形ケーシングチューブ内に良質土を投入しながら角形ケーシングチューブを引き抜くこと特徴としている。

また、上述の方法を実施するチュービング装置であって、ケーシングチューブの外面を把持する複数のチャックを設けた回転体と、該回転体を回転可能に支持する昇降フレームと、該昇降フレームに設けられて前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記昇降フレームの昇降シリンダを立設したベースフレームと、前記チャックを作動させるチャックフレームとを備えたチュービング装置において前記チャックフレームと前記昇降フレームと前記ベースフレームの各フレームの中央部に設けられているケーシング挿通孔に挿通される角形ケーシングチューブの各角部に対応する位置に、角形ケーシングチューブの角部外面に対応する形状の把持面を備えたチャックカラーをそれぞれ配設し、該チャックカラーは、前記チャックを内外方向に貫通するボルトにより、前記チャックの内周面にそれぞれ取り付けられていることを特徴としている。また、前記前記回転駆動装置は、正逆両方向に作動させて、前記角形ケーシングチューブを軸線を中心として揺動させることができる。

本発明によれば、角形ケーシングチューブ、特に正方形状のケーシングチューブを使用して土壌の置換作業を行うことができるので、汚染土を良質土と置換する際のラップを小さくすることができ、産業廃棄物として処理しなければならない排土量を大幅に少なくすることができ、処理費等の経費を削減できる。また、圧入中に角形ケーシングチューブを揺動させることによって圧入抵抗を小さくすることができ、角形ケーシングチューブの圧入を容易に行うことができる。

図１乃至図４は、本発明のチャックカラーを取り付けたチュービング装置の一形態例を示すもので、図１は平面図、図２は一部断面正面図、図３は汚染土を掘削排土する施工作業の説明図、図４はケーシングチューブの揺動状態を示す説明図、図５は平面部用のチャックカラーを付加した状態を示す説明図である。また、図６は円筒状のケーシングチューブを使用したときの施工状態を示す説明図、図７は正方形の角形ケーシングチューブを使用したときの施工状態を示す説明図である。

まず、本形態例に示すチュービング装置１１は、地上に据え付けられるベースフレーム１２に立設した４本の昇降機１３に、上下に配置された昇降フレーム１４及びチャックフレーム１５が昇降可能に取り付けられている。昇降機１３は、ベースフレーム１２が固定されたポスト１６の外側に前記昇降フレーム１４に固定された第１ガイド筒１７が摺動可能に嵌め合わされ、第１ガイド筒１７の上部外側には、チャックフレーム１５が固定された第２ガイド筒１８が摺動可能に嵌め合わせられている。

昇降機１３の内部には、昇降シリンダ１９が収納されており、一端がポスト１６に固定され、他端が第１ガイド筒１７の上部に固定されている。昇降フレーム１４及びチャックフレーム１５は、昇降シリンダ１９の伸縮により、ガイド筒１７にガイドされながらベースフレーム１２に対して昇降する。また、昇降フレーム１４とチャックフレーム１５とは、チャックシリンダ２０によって連結され、チャックシリンダ２０の伸縮により、ガイド筒１８にガイドされながら昇降フレーム１４に対してチャックフレーム１５が昇降する。

各フレーム１２，１４，１５の中央部には、ケーシング挿通孔１２ａ，１４ａ，１５ａがそれぞれ設けられており、昇降フレーム１４には、ケーシング挿通孔１４ａの周囲に沿って設けられたベアリング２１を介して下部回転体２２が昇降フレーム１４に対して回転可能に設けられている。また、昇降フレーム１４には、減速歯車２３を介して下部回転体２２を回転駆動する４個の油圧モータ２４が設けられている。

一方、チャックフレーム１５には、ケーシング挿通孔１５ａの周囲に沿って設けられたベアリング２５を介して上部回転体２６がチャックフレーム１５に対して回転可能に設けられている。この上部回転体２６には、周方向等間隔で８箇所にリンク２７を介してチャック２８が吊り下げられている。

チャック２８の外周面は、下方が内周側に傾斜したテーパー面２８ａとなっており、前記下部回転体２２の内周面には、チャック２８が嵌入可能で、チャック２８のテーパー面２８ａに対応するテーパー面２２ａが形成されたテーパー溝２２ｂが設けられている。チャックシリンダ２０を収縮させてチャックフレーム１５を昇降フレーム１４に向けて下降させると、下部回転体２２のテーパー溝２２ｂ内に嵌入したチャック２８が下降し、両テーパー面２２ａ，２８ａの作用によってチャック２８が中心方向に向かって移動するすることにより、ケーシング挿通孔１２ａ，１４ａ，１５ａに挿通されたケーシングチューブを軸芯方向に押圧して把持する。

チャック２８の内周面には、このチュービング装置１１で使用可能な最大径のケーシングチューブの外面形状に対応した湾曲面２８ｂが形成されている。さらに、チャック２８には、内外方向に貫通するボルト孔２９が２箇所に設けられており、このボルト孔２９を挿通したボルト３０により、チャック２８の内周面にチャックカラー３１を取り付けられるようにしている。

ケーシングチューブとして、正方形状の角形ケーシングチューブ３２を使用するときのチャックカラー３１は、前記チャック２８に前記ボルト３０によって固定される基部３１ａと、角形ケーシングチューブ３２の角部３２ａの外面に対応する等辺山形形状の把持面３１ｂとを備えており、基部３１ａの外面部は、チャック２８の湾曲面２８ｂに対応した湾曲面３１ｃに形成されている。

このように形成されたチャックカラー３１は、周方向の８箇所に設けられたチャック２８の内、ケーシング挿通孔１２ａ，１４ａ，１５ａに挿通される角形ケーシングチューブ３２の角部３２ａに対応する周方向９０度間隔の位置にある４箇所のチャック２８にそれぞれ取り付けられる。すなわち、チャック２８の内側の湾曲面２８ｂと、チャックカラー３１の外側の湾曲面３１ｃとを密着させるとともに、ボルト孔２９を挿通したボルト３０を基部３１ａの雌ねじ孔に螺着させることにより、チャックカラー３１をチャック２８に固定する。

このように形成したチャックカラー３１で角形ケーシングチューブ３２を把持すると、角形ケーシングチューブ３２にはチャックカラー３１から圧縮方向の大きな力が作用する。このとき、角形ケーシングチューブ３２の各辺中央部の平面部を把持すると、各辺に対して曲げ方向の力が働き、角形ケーシングチューブ３２の各辺が内側方向に変形しやすくなるため、角形ケーシングチューブ３２を厚板で形成する必要が生じる。一方、本発明では、チャックカラー３１で角形ケーシングチューブ３２の角部３２ａを把持するようにしているので、チャックカラー３１からの圧縮力は角形ケーシングチューブ３２の各辺を圧縮する方向に作用することになり、角形ケーシングチューブ３２の各辺の変形が抑えられ、角形ケーシングチューブ３２の板厚を薄く形成することが可能となる。

図３に示すように、角形ケーシングチューブ３２を使用したチュービング装置１１で汚染土を掘削排土する作業は、従来の円筒形のケーシングチューブを使用したときと基本的に同じ作業で行うことができる。まず、図３（Ａ）に示すように、昇降シリンダ１９及びチャックシリンダ２０を伸張させて昇降フレーム１４及びチャックフレーム１５を上昇させた状態で、チャックシリンダ２０を収縮させる。これにより、図３（Ｂ）に示すように、チャックフレーム１５が昇降フレーム１４に向けて下降し、テーパー面２２ａ，２８ａの作用でチャック２８が内周方向に移動することにより、チャックカラー３１の把持面３１ｂが角形ケーシングチューブ３２の角部３２ａの外面に圧接して角形ケーシングチューブ３２を把持した状態となる。

チャックカラー３１が角形ケーシングチューブ３２を把持した状態で昇降シリンダ１９を収縮させると、図３（Ｃ）に示すように、昇降フレーム１４が下降することによって角形ケーシングチューブ３２に地盤への圧入力が作用し、角形ケーシングチューブ３２を地盤に圧入することができる。図３（Ｄ）に示すように、角形ケーシングチューブ３２を所定量圧入した状態で、ハンマグラブ等の掘削機３３を使用して角形ケーシングチューブ３２内の汚染土を掘削して排出する。そして、チャックシリンダ２０を伸張させてチャックカラー３１の把持状態を解除し、昇降シリンダ１９を伸張させて昇降フレーム１４を上昇させることにより、図３（Ａ）に示した状態に戻る。

以下、図３（Ａ）〜（Ｄ）の作業を繰り返して角形ケーシングチューブ３２を所定深さまで圧入して汚染土を掘削排土した後、角形ケーシングチューブ３２内に良質土を投入しながら角形ケーシングチューブ３２を引き抜くことにより、角形ケーシングチューブ３２に囲まれた部分の汚染土を良質土と置換することができる。さらに、チュービング装置１１の場所を移動して全土壌を良質土に置換する。

また、角形ケーシングチューブ３２の圧入中に、必要に応じて前記油圧モータ２４に正逆両方向に油圧を供給することにより、減速歯車２３を介して下部回転体２２を正逆両方向に回動させる回転力が作用し、下部回転体２２のテーパー溝２２ｂに嵌入したチャック２８、チャックカラー３１を介して、図４に示すように角形ケーシングチューブ３２を軸線を中心として揺動させることができる。これにより、角形ケーシングチューブ３２の周面と地盤との間の密着状態を解除することができ、角形ケーシングチューブ３２の圧入抵抗を減少させて角形ケーシングチューブ３２の圧入を容易に行うことが可能となる。さらに、角形ケーシングチューブ３２を厚板で形成するなど、各辺の強度が十分な場合には、図５に示すように、把持面３４ａを平面とした平面部用チャックカラー３４を、角形ケーシングチューブ３２の各辺中央部を把持するようにして設け、全体的な把持力を高めることもできる。

ここで、一辺が３７５０ｍｍの正方形の土地４１の全土壌を良質土に置換する際の状態を説明する。まず、図６は、直径１８００ｍｍの円筒形のケーシングチューブを使用した場合であって、全土壌を置換するためには、図６にハッチングを入れて示すラップ部４２及び土地外へのはみ出し部４３を含めて９箇所を施工しなければならない。したがって、施工面積は、（（１８００ｍｍ／２）^２×π×９）で、約２３ｍ^２となる。一方、図７に示すように、一辺が１３００ｍｍ（対角線長約１８００ｍｍ）の角形ケーシングチューブを使用した場合は、ラップ部４２及びはみ出し部４３をそれぞれ５０ｍｍ程度とるとしても、前記同様に９箇所の施工で済むから、施工面積は、（１３００×１３００×９）で、約１５ｍ^２となる。

したがって、施工面積が（１５／２３）となり、約６５％に低減することができるので、施工深度を同等とすると、置換に必要な良質土の量及び排土量を約２／３にすることができ、産業廃棄物として処理しなければならない量及びこれらの運搬に要する経費を大幅に削減することができる。また、土砂の排出量、投入量が減少することから、施工時間の短縮や作業効率の向上等を図ることができ、汚染土を良質土と置換する際の施工コストを大幅に削減することが可能となる。

なお、本形態例では、チュービング装置としてケーシングチューブ回転駆動用の油圧モータを備えた全回転式のチュービング装置を例示し、また、８箇所にチャックを配置した例を挙げたが、チャックの配置数は任意であり、角形ケーシングチューブとして正方形状のものを使用するときには、チャックの配置数は４の倍数であることが望ましく、長方形状の角形ケーシングチューブを使用するときのチャックの配置数は偶数であることが望ましい。

さらに、チュービング装置（ケーシングドライバ）には各種形式のものを使用することが可能であり、例えば、前記特許文献２に記載されているように、円弧状に形成した複数のチャック部材（バンド部材）を円形状に連結し、シリンダによってチャック部材を拡縮可能に形成し、シリンダを作動させてチャック部材でケーシングチューブを締め付けることによって把持する、いわゆるバンド式チャック装置を備えたチュービング装置、ケーシングドライバ等におけるチャック部材の内側に取り付けることも可能である。

また、チャックあるいはチャック部材へのチャックカラーの固定方法も任意であり、チャックあるいはチャック部材に対してチャックカラーを揺動可能な状態で連結してもよく、さらに、前記特許文献１に記載されているように、チャックカラーとして第１チャックカラー及び第２チャックカラーを使用する場合には、内周側の第２チャックカラーが角形ケーシングチューブの角部を把持できるようにすればよく、このときの第１チャックカラーの配置数は任意でよい。また、ケーシングチューブの揺動手段も油圧モータではなくシリンダを用いることができる。

本発明のチャックカラーを取り付けたチュービング装置の一形態例を示す平面図である。 同じく一部断面正面図である。 汚染土を掘削排土する施工作業の説明図である。 ケーシングチューブの揺動状態を示す説明図である。 平面部用のチャックカラーを付加した状態を示す説明図である。 円筒状のケーシングチューブを使用したときの施工状態を示す説明図である。 正方形の角形ケーシングチューブを使用したときの施工状態を示す説明図である。

符号の説明

１１…チュービング装置、１２…ベースフレーム、１３…昇降機、１４…昇降フレーム、１５…チャックフレーム、１２ａ，１４ａ，１５ａ…ケーシング挿通孔、１６…ポスト、１７…第１ガイド筒、１８…第２ガイド筒、１９…昇降シリンダ、２０…チャックシリンダ、２１…ベアリング、２２…下部回転体、２２ａ…テーパー面、２２ｂ…テーパー溝、２３…減速歯車、２４…油圧モータ、２５…ベアリング、２６…上部回転体、２７…リンク、２８…チャック、２８ａ…テーパー面、２８ｂ…湾曲面、２９…ボルト孔、３０…ボルト、３１…チャックカラー、３１ａ…基部、３１ｂ…把持面、３１ｃ…湾曲面、３２…角形ケーシングチューブ、３２ａ…角部、３３…掘削機、３４…平面部用チャックカラー、３４ａ…把持面、４１…土地、４２…ラップ部、４３…はみ出し部

Claims (5)

1. ケーシングチューブの外面を把持する複数のチャックを設けた回転体と、該回転体を回転可能に支持する昇降フレームと、該昇降フレームに設けられて前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記昇降フレームの昇降シリンダを立設したベースフレームと、前記チャックを作動させるチャックフレームとを備えたチュービング装置による角形ケーシングチューブの圧入方法において、
   前記チャックフレームと前記昇降フレームと前記ベースフレームの各フレームの中央部に設けられているケーシング挿通孔に角形ケーシングチューブを挿通するとともに、ケーシング挿通孔に挿通された角形ケーシングチューブの各角部に対応する位置のチャックの内側に、角形ケーシングチューブの角部外面に対応する形状の把持面を備えたチャックカラーをそれぞれ取り付け、
   前記昇降フレーム及び前記チャックフレームを上昇させた状態で、前記チャックフレームを前記昇降フレームに向けて下降させ、前記各チャックカラーの把持面で角形ケーシングチューブの各角部の外面を圧接して角形ケーシングチューブを把持した状態とし、前記昇降シリンダを収縮させて前記昇降フレームを下降させることによって、該角形ケーシングチューブを地盤に圧入することを特徴とする角形ケーシングチューブの圧入方法。
2. 前記角形ケーシングチューブの圧入中に、前記回転駆動装置を正逆両方向に作動させることにより、前記角形ケーシングチューブを軸線を中心として揺動させることを特徴とする請求項１記載の角形ケーシングチューブの圧入方法。
3. 請求項１又は２に記載の角形ケーシングチューブの圧入方法により所定量圧入された角形ケーシングチューブ内の汚染土を掘削排土し、この圧入及び掘削排土の作業を繰り返して角形ケーシングチューブを所定深さまで圧入して汚染土を掘削排土した後、角形ケーシングチューブ内に良質土を投入しながら角形ケーシングチューブを引き抜くこと特徴とする土壌置換方法。
4. 請求項１又は３に記載の方法を実施するチュービング装置であって、ケーシングチューブの外面を把持する複数のチャックを設けた回転体と、該回転体を回転可能に支持する昇降フレームと、該昇降フレームに設けられて前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記昇降フレームの昇降シリンダを立設したベースフレームと、前記チャックを作動させるチャックフレームとを備えたチュービング装置において、
   前記チャックフレームと前記昇降フレームと前記ベースフレームの各フレームの中央部に設けられているケーシング挿通孔に挿通される角形ケーシングチューブの各角部に対応する位置に、角形ケーシングチューブの角部外面に対応する形状の把持面を備えたチャックカラーをそれぞれ配設し、該チャックカラーは、前記チャックを内外方向に貫通するボルトにより、前記チャックの内周面にそれぞれ取り付けられていることを特徴とするチュービング装置。
5. 前記前記回転駆動装置は、正逆両方向に作動させて、前記角形ケーシングチューブを軸線を中心として揺動させることを特徴とする請求項４記載のチュービング装置。

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