JP2008075266A

JP2008075266A - 杭の構築方法

Info

Publication number: JP2008075266A
Application number: JP2006252822A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Sakai; 俊也坂井; Noriyuki Okada; 憲幸岡田
Original assignee: HOKUKON MATERIAL KK
Current assignee: HOKUKON MATERIAL KK
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】ケーシングを利用した掘削工法を使用し、掘削排土量を少なくすると共に掘削で緩んだ土砂と杭体表面との摩擦を増大させて支持力を大きくする。
【解決手段】先端が先細りのテーパ２に形成してあると共に掘削刃３が形成してあるケーシング１に掘削撹拌装置４を挿入し、先端の掘削刃４１をケーシング１の先端より突出させ、ケーシング１を回転して掘削を開始する。掘削土砂はテーパ２によって側方に押しやられ、ケーシング１の先端開口から内部に進入する土砂量を抑制する。所定深度で根固め液を底部に注入して根固め部５を形成し、固結材をケーシング１内に注入しながら掘削撹拌装置４を引き上げてケーシング内の土砂をソイルモルタルにする。杭６を回転させながらケーシング内に押し込み、杭先端を根固め部５まで到達させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ケーシングを使用して掘削排土量を少なくした杭の埋設築造方法に関する。

既成杭の埋設工法には、先掘や中掘工法がある。掘削残土は産業廃棄物として処分しなければならず労力と費用を必要とした。そのため、掘削残土を少なくする工法が提案された。
一例を挙げると、特許文献１（特公昭６０−２７３５４号公報）に開示される掘孔装置などが各種提案された。特許文献１の掘孔装置は、先掘りに使用するオーガロッドの断面を三角形として頂点部分を圧土面に形成し、オーガロッドの先端部に設けた掘削刃によって掘削された土砂がオーガロッドの周辺を上昇しようとする際にオーガロッドの圧土面で孔壁に押しつけ、排土せずに掘削穴の壁面を強固な圧密壁とするものである。
特許文献２には、先端を先細りテーパとしたケーシングを使用して無排土で杭を埋設することが記載されている。この工法は、ケーシングを使用して所定の深度まで掘削した後、オーガを地上に引き上げて杭を建て込み、ケーシングと杭の隙間を掘削土砂で埋め、次いでケーシングを地上に引き上げ、地上に残置した土砂の全量をケーシングを引き上げた空洞部分及び杭の内方へ埋め戻して地上に土砂を残さないようにして杭を埋設する方法である。

特公昭６０−２７３５４号公報特開２００５−２４８４３９号公報

特許文献２の工法は、掘削土砂を埋め戻すものであり、掘削で緩んだ土砂と杭体表面との摩擦は多くは期待できない。この発明は、杭体表面に作用する周辺地盤との摩擦をより大きくするものである。

先端部がテーパである先細りのケーシングに掘削撹拌装置を挿入し、掘削撹拌装置の先端掘削刃をケーシング先端より突出させてケーシングを回転しながら地中に掘進して所定深度にケーシングを埋設し、掘削底部に根固め液を注入し、更に固結材を注入しながらケーシング内の土砂と固結材を混合して掘削撹拌装置を引き上げ、ケーシング内に杭を建て込み、ケーシングを引き上げるものであり、掘削土砂と固結材の混合物によって杭の周辺を固めることによって、杭に作用する周辺摩擦力を増大させるものである。

先端部がテーパである先細りのケーシングに掘削撹拌装置を挿入し、掘削撹拌装置の先端掘削刃をケーシング先端より突出させてケーシングを回転しながら地中に掘進して所定深度にケーシングを埋設し、掘削底部に根固め液を注入し、更に固結材を注入しながらケーシング内の土砂と固結材を混合して掘削撹拌装置を引き上げ、ケーシング内に杭を建て込み、ケーシングを引き上げるものであり、掘削土砂と固結材の混合物によって杭の周辺を固めているので、杭に作用する周辺摩擦力が大きくなり、杭の支持力が大きくなる。
また、ケーシング先端のテーパ部分によって、掘削刃によって掘削された土砂は、側壁に押しやられて孔壁に押しつけられるので、ケーシング内に進入する土砂量が少なくなり、結果的に地上に排出される土砂をほぼゼロとすることができる。したがって、産業廃棄物が少なくなり、排土処理にかけるコストを低減することができ、杭の施工コストを低減することができる。

実施例１
図１は、本発明の実施例の杭の埋設方法の工程の説明図である。
実施例１で使用するケーシング１は、図２にその詳細を示すように、先端が先細りのテーパ２が形成してあると共に掘削刃３が形成してある。この実施例は、直径５００ｍｍ、長さ１４ｍのＰＨＣ杭を埋設するものであり、ケーシング１は直径８００ｍｍであり、外周にピッチ８００ｍｍのラセン突起１１（図２参照）を形成したものを使用した。
ケーシング１の先端口径は６５０ｍｍであり、ケーシング内部に挿入する掘削撹拌装置４がケーシングの先端より外に突出することができる。テーパ２は、先端から２ｍの長さとした。ケーシング１の肉厚は直管部が２０ｍｍであり、テーパ２の部分は掘削土砂との摩擦による摩耗を考慮して肉厚３０ｍｍとした。

ケーシング１内に掘削撹拌軸の先端が掘削刃４１とそれに続くラセン翼４２、その上部に撹拌翼４３が設けてある掘削撹拌装置４を挿入し、先端の掘削刃４１をケーシング１の先端より突出させ、ケーシング１と掘削撹拌装置４を回転し、先端掘削刃４１からエアを噴出しながら掘削を開始した。

掘削刃４１で掘削された土砂はテーパ２によって側方に押しやられ、ケーシング１の先端開口からケーシング１内に進入する土砂量を抑制する。
所定の深度まで掘削したところで、掘削撹拌装置４の注入装置（図示しない）を使用してセメントミルクなどの根固め液を底部に注入して根固め部５を形成する。

更に、注入装置を使用してセメントミルク等の固結材をケーシング１内に注入しながら掘削撹拌装置４を回転して引き上げ、固結材とケーシング内の土砂を混合してケーシング内の土砂をソイルモルタルにする。
杭６を回転させながらケーシング内に押し込み、杭先端を根固め部５まで到達させる。
杭の位置及び杭頭高さを調整し、ケーシング１を掘削のときとは逆に回転させながら引き抜き、杭６の埋設を完了する。

掘削完了時点で掘削撹拌装置を引き上げ、地下水で泥土化したケーシング１内の掘削土砂までの深さを測定したところ、地表から−４ｍの深さであり、ケーシング内の土砂量は４．１５１ｍ³である。この掘削土砂にセメントミルクを１．０７２ｍ³注入して掘削土砂と混合しソイルモルタルとした。
直径５００ｍｍ、長さ１４ｍのＰＨＣ杭をケーシング内に挿入したところ、ケーシング１からソイルモルタルがあふれ出した。このあふれ出たソイルモルタルは約０．６１ｍ³であり、埋設したケーシングの内部容量（４．１５１ｍ³）の約１５％であり、排土量を減少させることができた
また、ソイルモルタルが固結することによって杭体と地盤が一体化され、大きな周辺摩擦力が期待できる。

掘削撹拌装置４の先端掘削刃４１を拡縮可能のものとすることによって、ケーシング１の先端開口の直径を小さくでき、ケーシング内に取り込まれる掘削土砂量を更に小さくすることができ、排土量をほぼゼロとすることが可能となる。また、杭先端を拡径することにより、先端支持力を増大させることも可能である。
テーパ２部分の長さは、掘削機の能力や地盤の性状を考慮して適宜変更することが望ましい。

実施例２
実施例２のケーシング１は、図３にその詳細を示すように、実施例１と同様に先端が先細りのテーパ２が形成してあると共に掘削刃（図示しない）が形成してある。ケーシング１の先端部の半周が切り欠いてあってスライド部１３が形成してあり、このスライド部３はケーシング１内部に移動可能に挿入した円筒体１４に溶接等で固定してあり、自重で下方にスライド可能である。
掘削時には、スライド部３は図３（１）に示すように先端部が掘削土に押し付けられており、スライド部３の先端とケーシング１のそれと同じ位置にあり、テーパ形状を保持している。
掘削が完了したときなどにケーシングを上昇させるとスライド部１３は自重で下方にスライドしてスライド部１３の先端部とケーシング１の先端部が図３（２）に示すように互い違いとなってケーシング１の先端の開口部が大きくなり、ケーシング内部の土砂が排出しやすくなる。ケーシング自体の作用としては実施例１のケーシングと同様である。
スライド部１３は、ケーシングの開口を大きくして排土しやすくするためであるので、必ずしも半周にする必要はなく、１／３周程度でも十分である。

実施例３
実施例３のケーシング１は、図４に示すように、先端が先細りのテーパ２が形成してあると共に掘削刃３が形成してある。テーパ２には排土穴２１が形成してあり、排土穴２１にはスライド式のドア２２が設けてある。ドア２２は、ケーシング１のテーパの内面側に設けてあり、図４に示すように基端部に起伏可能な起動具２３が設けてある。起動具２３はドア２２の一端にブラケットが設けてあり、このブラケットにヒンジ２４によって起伏可能に取り付けてある。

起動具２３は、掘削時には図４の（１）に示すようにドア２２と平行に寝た状態であり、排土穴２１はドア２２で塞がれた状態である。掘削終了後等にケーシング１を逆転すると起動具２３は掘削穴の壁にあたり、図４（２）に示すようにドア２２に直角になるまで起立し、それ以上は倒れず直角の状態が維持されるので壁から抵抗を受けてドア２２がスライドし、排土穴が開の状態となるのでケーシング内に詰まった土砂を排土しやすくなる。
起動具２３は、図4（２）に示すように、起立したときに点線で示すケーシング１の直径（外径）より外側に出ない長さとしてあり、起動具２３が起立した状態であっても掘削穴の壁に干渉することなくケーシングを地上に引き上げることができる。

実施例４
実施例４のケーシング１は、図５に示すように、ケーシング本体１０とテーパ部１１を分離したものである。テーパ部１１がケーシング本体１０より小さな径としてあり、ケーシング本体１０先端部から出し入れ可能としたものである。
テーパ部１１の中央に掘削撹拌装置４のホルダー１２が設けてあり、掘削撹拌装置４はテーパ部１１に対して回転可能に組み立ててある。更に、テーパ部１１とケーシング本体１０には一体化のためのロック装置１５、１６が設けてあり、掘削撹拌装置４とテーパ部１１を一体にしてケーシング本体１０内に挿入して先端部まで降ろし、掘削撹拌装置軸４を正転させるとロック装置１５によってケーシング本体１０とテーパ部１１が一体化される。

掘削撹拌装置４をテーパ部１１の先端から突出させて掘削を開始する。所定の深さまで掘削したところで掘削撹拌装置４を引き上げてテーパ部１１内に戻し、逆転させることによってテーパ部１１とケーシング本体１０のロックを解除し、テーパ部１１を上昇させて地上に引き上げる。
テーパ部１１が引き上げられており、ケーシング本体１０の下端は直線上のものであって径が大きくなっており、ケーシング内に充填された掘削土砂の排土が容易である。

本発明の工程説明図。実施例１のケーシングの正面図。実施例２のケーシングの説明図。実施例３のケーシングの説明図。実施例４のケーシングの説明図。

符号の説明

１ケーシング
２テーパ
２１排土穴
２２ドア
２３起動具
３掘削刃
４掘削撹拌装置
５根固め部

Claims

先端部を先細りのテーパとしたケーシングに、注入装置が設けてある掘削撹拌装置を挿入し、掘削撹拌装置の先端掘削刃をケーシング先端より突出させてケーシングを回転しながら地中に掘進して所定深度にケーシングを埋設し、掘削底部に根固め液を注入し、更に掘削撹拌装置を回転して引き上げながら固結材を注入してケーシング内の土砂と固結材を混合し、ケーシング内に杭を建て込む杭の構築方法。
請求項１において、ケーシング先端に掘削刃が設けてある杭の構築方法。
請求項１または２において、ケーシングの外周にラセン突起が形成してある杭の構築方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、掘削撹拌装置の掘削刃は拡縮可能なものである杭の構築方法。
先端が先細りのテーパが形成してあると共に掘削刃が形成してあり、ケーシング１の先端部の一部が切り欠いてあって、スライド部がケーシング内部に移動可能に挿入した円筒体に溶接等で固定してあり、上下にスライド可能としたケーシング。
先端が先細りのテーパが形成してあると共に掘削刃が形成してあり、テーパ部分に排土穴が形成してあり、排土穴にはスライド式のドアが設けてあり、ケーシングの逆転によってドアが開くケーシング。
請求項６において、ドアの端部に起動具が起伏可能に取り付けてあり、ケーシングの逆転によって起動具が起立してドアを開けるケーシング。
ケーシング本体にテーパ部が内挿してあってケーシング本体先端部から出し入れ可能であり、テーパ部は中央に掘削撹拌装置のホルダーが設けてあるとともに、テーパ部とケーシング本体を一体化するロック装置が設けてあり、ケーシングの逆転によってロック装置のロックが解除されるケーシング。