JP2019019647A - 杭の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に孔壁の安定および地下水の止水を図りつつ、少ない工程で合理的に施工できる杭の施工方法を提供すること。【解決手段】まず、汚染地盤１中に、下端部１５が粘性土層５に達するように筒状の地盤改良体１１を造成する。地盤改良体１１は、高圧噴射撹拌工法などによって造成される。そして、地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を地盤改良体１１の底部１７まで掘削し、地盤改良体１１の底部１７に、固化後の透水係数が所定の値以下の材料である難透水性材料１９を充填する。次に、平面視で筒状の地盤改良体１１の内側に位置する杭施工予定領域２５に、コンクリート製または鋼製の既製杭２３を打設する。既製杭２３は、難透水性材料１９、粘性土層５、砂層７を貫通して、支持層９に達する。その後、地盤改良体１１と既製杭２３との間にセメント系材料２７を充填する。【選択図】図１

Description

本発明は、杭の施工方法に関するものである。

従来、場所打ち杭を施工する際には、まず、杭の施工位置で孔を削孔する。そして、事前に組み立てた鉄筋籠を孔内に建て込んだ後、コンクリートやモルタルを打設して杭を造成する。また、工場などにおいて製作された既製杭を施工する際にも、予め孔を削孔し、孔に既製杭を建て込む工法や、打撃によって既成杭を地盤に打ち込む工法などがある。地盤の削孔には、機械が使用される場合が多く、アースドリル工法、オールケーシング工法、リバース工法などが代表的な工法である。

場所打ち杭を施工する際、地盤の削孔後に孔壁が崩壊すると、孔底部に削孔土が堆積するなどして、杭に要求される鉛直支持力などが確保できない場合がある。杭の品質を確保するためには、削孔後の孔壁の崩壊を防ぐ必要がある。孔壁の崩落を孔全長にわたって防止する工法としては、円筒状のケーシングチューブをケーシング圧入装置により地盤内に圧入し、ハンマーグラブでケーシング内部を掘削するオールケーシング工法が一般的である。

また、ケーシングを用いずに地盤改良体を用いて孔壁の崩落を防ぐ方法も提案されている。図１２は、地盤改良体１０３を用いて孔壁の崩落を防ぐ方法を示す図である。図１２に示す方法では、図１２（ａ）に示すように、地盤１０１に中実の地盤改良体１０３を形成する。そして、図１２（ｂ）に示すように、中実の地盤改良体１０３の内部を掘削して削孔部１０５を形成する。そして、図１２（ｃ）に示すように、削孔部１０５内に杭１０７を構築する（例えば、特許文献１参照）。

さらに、人体や環境にとって有害な物質によって地盤が汚染されている場合や、地盤中の地下水が汚染されている場合には、杭などの施工時に、孔壁安定対策に加えて、汚染物質の拡散防止対策が必要となる。土壌汚染対策法のガイドラインには、杭の施工方法として、いくつかの例が示されている。

１つ目の例として、準不透水層までケーシングを設置して地下水を遮断し、ケーシングを設置した場所の土壌を掘削等により除去した後、ケーシング内の地下水を回収して入れ換えまたは浄化し、ケーシング内に杭を施工する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。２つ目の例として、準不透水層までケーシングを設置して地下水を遮断し、ケーシングを設置した場所の土壌を掘削等により除去した後、ケーシングを設置した場所に不透水材を充填し、ケーシングを引き抜いて、不透水材を充填した場所に杭を施工する方法がある（例えば、非特許文献２参照）。

特開２０１６−２１７１１９号公報

環境省 土壌汚染対策法に基づく調査及び措置に関するガイドライン（改訂第２版）、Ａｐｐｅｎｄｉｘ１２＿１９ 環境省 土壌汚染対策法に基づく調査及び措置に関するガイドライン（改訂第２版）、Ａｐｐｅｎｄｉｘ１２＿２１

ケーシング工法によって削孔し、ケーシングで孔壁の安定を図りつつ孔内に杭を構築する場合、杭の施工本数に合わせた数のケーシングが必要となる。また、場所打ち杭を施工するには、予めケーシングを設置し、ケーシング内を掘削して場所打ち杭を施工してから、ケーシング撤去用の機械によってケーシングを撤去することとなるため、工程が輻輳し、煩雑である。

中実の地盤改良体を用いて孔壁の安定を図る方法では、杭施工予定領域にも地盤改良体が造成されることから、杭施工に先立って地盤改良体の内部を削孔する必要がある。このとき、地盤改良体はセメント等によって固化し、一般の地盤よりも大きな強度を持っているため、削孔には大型の機械を用いる必要があり、かつ時間を要する。また、一般に地盤改良体の削孔に伴って発生する土砂はセメント分を含有するのでｐＨが高く、建設汚泥に分類されるため、処分に要する費用が嵩む。

地盤や地盤中の地下水に含まれる汚染物質の拡散防止対策が必要である場合についても、土壌汚染対策法のガイドラインに示されている例では、ケーシングを用いて地下水を遮断するため、ケーシングで孔壁の安定を図る方法と同様に、杭の施工本数に合わせた数のケーシングが必要となるなどの課題がある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、確実に孔壁の安定および地下水の止水を図りつつ、少ない工程で合理的に施工できる杭の施工方法を提供することである。

前述した目的を達成するために本発明は、地盤中に、下端部が粘性土層に達するように筒状の地盤改良体を造成する工程ａと、平面視で前記筒状の地盤改良体の内側に位置する杭施工予定領域に、前記粘性土層より下方の層に下端部が達するように杭を施工する工程ｂと、を具備することを特徴とする杭の施工方法である。

本発明によれば、従来の方法のように地盤改良体の造成により原地盤よりも強度が大きくなった範囲に杭を施工したり、杭の施工後にケーシングを地盤から引き抜いたりする必要がなくなるため、合理的に杭を施工できる。また、改良体が円筒状であるため、円柱状の改良体を施工する場合と比較して、セメント分を含有する建設汚泥を大量に発生させることがなくなるうえ、地盤改良体の施工に要する各種材料を削減できる。

前記工程ａと前記工程ｂとの間に、前記筒状の地盤改良体の内側の未改良地盤を、前記地盤改良体の底部まで掘削する工程ｃをさらに具備してもよい。
本発明では、筒状の地盤改良体の内側の未改良地盤に位置する杭施工箇所が原地盤と同等であるので、削孔が容易である。また、筒状の地盤改良体を用いて、未改良地盤に掘削した孔の孔壁の崩落を防止し、確実に孔壁の安定を図ることができる。

工程ｃを具備する場合、前記工程ｃと前記工程ｂとの間に、前記筒状の地盤改良体の底部に難透水性材料を充填する工程ｄをさらに具備してもよい。
これにより、地盤改良体と難透水性材料とで囲まれた空間から外部に地下水が移動することがないように地下水を止水し、汚染物質の拡散を防止することができる。

工程ｃを具備する場合、前記工程ｂの後に、前記筒状の地盤改良体と前記杭との間にセメント系材料を充填する工程ｅをさらに具備することが望ましい。
これにより、地盤改良体と杭との間の隙間をなくして周面摩擦力を確保することができる。また、鋼管杭を用いる場合、腐食を防ぐことができる。

前記工程ｂでは、必要に応じて、前記杭施工予定領域を前記下方の層まで削孔して、前記杭を施工する。
前記工程ｂでは、例えば、既製杭を施工してもよい。
または、前記工程ｂでは、削孔した孔に鉄筋籠を設置し、コンクリートを打設して、場所打ち杭を施工してもよい。
既製杭を打ち込み工法や中掘り工法、回転貫入工法などで打設する場合には、粘性土層より下方の層までの削孔は不要である。既製杭をプレボーリング工法によって打設する場合や、場所打ち杭を打設する場合には、杭施工予定領域を粘性土層より下方の層まで削孔してから杭を打設する。

前記工程ａでは、前記筒状の地盤改良体を高圧噴射撹拌工法によって造成することが望ましい。
これにより、筒状の地盤改良体を短期間で施工することができる。

本発明によれば、確実に孔壁の安定および地下水の止水を図りつつ、少ない工程で合理的に施工できる杭の施工方法を提供できる。

非汚染地盤１ａに既製杭２３を施工するための各工程を示す図 図１に示す各工程における非汚染地盤１ａの水平断面を示す図 筒状の地盤改良体１１を施工するための各工程を示す図 ケーシングパイプ２９の構成および動作を示す図 既製杭２３の他の施工方法や場所打ち杭５５の施工方法を示す図 汚染地盤１に既製杭２３を施工するための各工程を示す図 図１に示す各工程における汚染地盤１の水平断面を示す図 杭施工予定領域２５を削孔する工程を示す図 場所打ち杭５５の施工例を示す図 自走式造成機６０を用いて地盤改良体１１ａを施工するための各工程を示す図 ケーシングパイプ６７の構成および動作等を示す図 地盤改良体１０３を用いて孔壁の崩落を防ぐ方法を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、非汚染地盤１ａに既製杭２３を施工するための各工程を示す図である。図１（ａ）は、非汚染地盤１ａに地盤改良体１１を造成する工程を示す図、図１（ｂ）は、地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を掘削する工程を示す図、図１（ｃ）は、杭施工予定領域２５に既製杭２３を打設する工程を示す図、図１（ｄ）は、地盤改良体１１と既製杭２３との間にセメント系材料２７を充填する工程を示す図である。

図２は、図１に示す各工程における非汚染地盤１ａの水平断面を示す図である。図２（ａ）は図１（ａ）に示す矢印Ａ１−Ａ１、図２（ｂ）は図１（ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２、図２（ｃ）は図１（ｃ）に示す矢印Ａ３−Ａ３、図２（ｄ）は図１（ｄ）に示す矢印Ａ４−Ａ４による断面を示す図である。

図３は、筒状の地盤改良体１１を施工するための各工程を示す図である。図３（ａ）は、ケーシングパイプ２９を圧入している状態を示す図、図３（ｂ）は、ケーシングパイプ２９の圧入が完了した状態を示す図、図３（ｃ）は、ケーシングパイプ２９を引き上げている状態を示す図、図３（ｄ）は、ケーシングパイプ２９の引き上げが完了した状態を示す図である。

図４は、ケーシングパイプ２９の構成および動作を示す図である。図４（ａ）は、改良ロッド４１の位置でのケーシングパイプ２９の垂直断面図である。図４（ｂ）は、ケーシングパイプ２９を非汚染地盤１ａに圧入している状態での水平断面図であり、図３（ａ）の矢印Ｂ１−Ｂ１による断面を示す図である。図４（ｃ）は、ケーシングパイプ２９を非汚染地盤１ａから引き上げている状態での水平断面図であり、図３（ｃ）の矢印Ｂ２−Ｂ２による断面を示す図である。

図１に示すように、非汚染地盤１ａの表層には、非汚染土層である砂層３ａが存在する。砂層３ａの下方には、非汚染土層である粘性土層５、砂層７、支持層９が存在する。

非汚染地盤１ａに既製杭２３を施工するには、まず、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、非汚染地盤１ａに筒状の地盤改良体１１を造成する。地盤改良体１１の下端部１５は、非汚染土層である砂層３ａを貫通し、非汚染土層である粘性土層５に達するものとする。地盤改良体１１の粘性土層５への根入れ深さ５７は０．５ｍ程度以上である。地盤改良体１１は、図３、図４に示すように、ケーシングパイプ２９を用いて造成される。

図４（ａ）に示すように、ケーシングパイプ２９は、外ケーシング３５と内ケーシング３７とを有する二重管構造である。ケーシングパイプ２９は、外ケーシング３５の先端が内ケーシング３７の先端より下方に位置する形状であり、内ケーシング３７の先端の位置に、底板３９が設けられる。ケーシングパイプ２９は、鋼製である。

また、図４の各図に示すように、外ケーシング３５と内ケーシング３７との間には、改良ロッド４１が設けられる。図４（ａ）に示すように、改良ロッド４１の先端にはノズル４３が設けられる。改良ロッド４１の先端は底板３９を貫通し、ノズル４３は、外ケーシング３５の先端と内ケーシング３７の先端との間の高さに配置される。図４（ｃ）に示すように、ノズル４３を有する改良ロッド４１は、平面視で、外ケーシング３５と内ケーシング３７との間の２か所に配置される。ノズル４３は、改良ロッド４１の、ケーシングパイプ２９の回転方向、すなわち図４（ｃ）に示す矢印Ｃ２の方向の、後方側に設けられる。

ケーシングパイプ２９を用いて地盤改良体１１を形成するには、まず、図３（ａ）、図４（ｂ）に示すように、全旋回施工機３１を用いて、ケーシングパイプ２９を矢印Ｃ１に示す方向に回転させつつ矢印Ｄに示す方向に下降させて、非汚染地盤１ａに圧入する。このとき、ノズル４３からのジェット４５の噴射は行わない。筒状のケーシングパイプ２９の圧入は、図３（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ２９の先端３３が粘性土層５の根入れ深さ５７に達したところで完了する。なお、ケーシングパイプ２９が短い場合は、ピンなどでケーシングパイプ２９を接続しながら圧入する。

次に、図３（ｃ）に示すように、ケーシングパイプ２９を、矢印Ｃ２に示す方向に回転させつつクレーンなどを用いて一定速度で矢印Ｅに示す方向に上昇させて、非汚染地盤１ａから引き上げる。このとき、改良ロッド４１に、図示しないセメントミルクプラントや高圧ポンプからの供給管を接続する。そして、図４（ｃ）に示すように、ノズル４３から、高圧のセメントミルクおよび圧縮空気からなるジェット４５を、ケーシングパイプ２９の円周方向に、且つ、ケーシングパイプ２９の回転方向後方に噴射する。

ケーシングパイプ２９を所定の速度で引き上げつつ回転させると、ジェット４５が円状に噴射され、ケーシングパイプ２９の圧入時に形成された筒状の掘削範囲の内部で、ジェット４５によって、高圧のセメントミルクおよび圧縮空気と砂層３ａの土砂とが撹拌される（高圧噴射撹拌工法）。そして、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すように、所定の厚さの筒状の地盤改良体１１が造成される。地盤改良体１１の内側の地盤は、未改良地盤１３として残る。ケーシングパイプ２９の引き上げは、図３（ｄ）に示すように、地表から粘性土層５までの全長にわたって地盤改良体１１が造成されたところで完了する。なお、圧入時に複数のケーシングパイプ２９を接続した場合、引き上げ時にジェット４５の噴射を一時中断してケーシングパイプ２９を解体してもよい。

図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、非汚染地盤１ａに筒状の地盤改良体１１を造成し、地盤改良体１１の強度が発現した後、地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、地盤改良体１１の底部１７まで掘削する。掘削は、アースドリル工法やハンマーグラブ工法などで行う。地盤改良体１１の内側の未改良地盤に含まれる砂層３ａおよび粘性土層５は非汚染土層であるため、図１（ｂ）に示す工程での掘削土は建設発生土としての処分が可能である。掘削に伴って揚水した地下水も、通常の処理が可能である。掘削した空間２１の孔壁安定に慎重を期する場合は、掘削後に空間２１に水やベントナイト泥水などを注入してもよい。

次に、図１（ｃ）、図２（ｃ）に示すように、平面視で地盤改良体１１の内側に位置する杭施工予定領域２５（図１（ｂ））にコンクリート製または鋼製の既製杭２３を打設する。既製杭２３は、粘性土層５および砂層７を貫通して支持層９に達する。支持層９のＮ値は、概ね３０より大きい程度である。

既製杭２３は、例えば、ハンマーによる打撃やバイブロハンマーによる振動を付与して杭を設置する打ち込み工法により打設する。他に、既製杭２３の中空部を利用して杭施工予定領域２５を掘削しつつ杭を設置する中掘り工法や、回転力を付与して杭施工予定領域２５に杭を設置する回転貫入工法などによって打設してもよい。

既製杭２３の打設後、図１（ｄ）、図２（ｄ）に示すように、地盤改良体１１と既製杭２３との間にセメント系材料２７を充填する。セメント系材料２７は、例えば、流動化処理土やセメントミルク、モルタル、コンクリートなどとする。

第１の実施の形態では、筒状の地盤改良体１１を造成する。これにより、既製杭２３の施工時に、従来のように杭施工予定領域２５の地盤改良体を掘削したり、既製杭２３の施工後にケーシングを地盤から引き抜いたりする必要がなくなるため、合理的に杭を施工できる。また、円柱状の地盤改良体を施工する場合と比較して、未改良地盤１３の体積分だけ、セメント分を含有する建設汚泥を大量に発生させることがないうえ、地盤改良体１１の施工に要する各種材料を削減することができる。

第１の実施の形態では、筒状の地盤改良体１１を用いることにより、未改良地盤１３に掘削した孔の孔壁の崩落を防ぎ、確実に孔壁の安定を図ることができる。また、筒状の地盤改良体１１を高圧噴射撹拌工法によって造成することにより、地盤改良体１１を短期間で施工することができる。

なお、非汚染地盤１ａにおける既製杭２３の施工方法は、上述したものに限らず、地盤改良体１１の内側の未改良地盤を掘削せずに既製杭を打設してもよいし、予め掘削した孔に既製杭２３を建て込むプレボーリング工法を適用してもよい。また、非汚染地盤１ａに既製杭ではなく場所打ち杭を打設する場合もある。

図５は、既製杭２３の他の施工方法や場所打ち杭５５の施工方法を示す図である。図５（ａ）は、地盤改良体１１の内側の未改良地盤を掘削せずに既製杭を打設する例を示す図である。図５（ａ）に示す例では、非汚染地盤１ａに地盤改良体１１を打設した後、平面視で地盤改良体１１の内側の未改良地盤に位置する杭施工予定領域に、打ち込み工法、中掘り工法、回転貫入工法などによって既製杭２３ａを打設する。

図５（ｂ）は、プレボーリング工法を適用して既製杭２３を施工する例を示す図である。プレボーリング工法を適用する場合は、図１に示す施工手順のうち、図１（ｂ）に示す工程と図１（ｃ）に示す工程との間に、図５（ｂ）に示す工程を追加する。

図５（ｂ）に示す工程では、図１（ｂ）に示す工程の後、平面視で地盤改良体１１の内側に位置する杭施工予定領域２５を削孔する。地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３は、図１（ｂ）に示す工程で既に掘削されているため、図５（ｂ）に示す工程では、粘性土層５、砂層７を貫通し、支持層９に達する孔４７を削孔する。孔４７の径４９は、施工する既製杭２３の径に応じたものとする。なお、孔４７は、全周旋回掘削工法、アースドリル工法、ＴＢＨ工法などによって削孔する。粘性土層５、砂層７、支持層９は非汚染土層であり、かつセメント等を含有していないので、図５（ｂ）に示す工程での掘削土も建設発生土としての処分が可能である。

杭施工予定領域２５に孔４７を削孔した後、孔４７に、図１（ｃ）に示すように、既製杭２３を打設し、図１（ｄ）に示すように、既製杭２３と地盤改良体１１との間にセメント系材料２７を充填する。

図５（ｃ）および図５（ｄ）は、場所打ち杭５５の施工例を示す図である。図５（ｂ）に示す例では、杭施工予定領域２５に孔４７を削孔して既製杭２３を施工する場合について説明したが、杭施工予定領域２５に孔４７を削孔した後、既製杭２３ではなく場所打ち杭５５を施工してもよい。場所打ち杭５５を施工する場合は、図５（ｂ）に示す工程の後、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す工程の代わりに図５（ｃ）および図５（ｄ）に示す工程を行う。

図５（ｃ）に示す工程では、孔４７および地盤改良体１１の内側の空間２１に、予め別のヤードで組み立てた鉄筋籠５１を設置する。鉄筋籠５１は、孔４７の先端から地表部までの長さのものとする。

その後、図５（ｄ）に示すように、孔４７および空間２１にコンクリート５３を打設する。コンクリート５３の打設には、トレミー管などを使用する。図５（ｄ）に示す工程では、まず、孔４７の部分、すなわち地盤改良体１１の下端までの部分にコンクリート５３を打設した後、地盤改良体１１の内側の空間２１にコンクリート５３を打設する。

図５を用いて説明した例においても、第１の実施の形態と同様に、従来の方法と比較して合理的に杭を施工できる。また、筒状の地盤改良体１１を用いることにより、未改良地盤１３に掘削した孔の孔壁の崩落を防ぎ、確実に孔壁の安定を図ることができる。

次に、第２の実施の形態について詳細に説明する。
図６は、汚染地盤１に既製杭２３を施工するための各工程を示す図である。図６（ａ）は、汚染地盤１に地盤改良体１１を造成する工程を示す図、図６（ｂ）は、地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を掘削する工程を示す図、図６（ｃ）は、地盤改良体１１の底部１７に難透水性材料１９を充填する工程を示す図、図６（ｄ）は、杭施工予定領域２５に既製杭２３を打設する工程を示す図、図６（ｅ）は、地盤改良体１１と既製杭２３との間にセメント系材料２７を充填する工程を示す図である。

図７は、図６に示す各工程における汚染地盤１の水平断面を示す図である。図７（ａ）は図６（ａ）に示す矢印Ｆ１−Ｆ１、図７（ｂ）は図６（ｂ）に示す矢印Ｆ２−Ｆ２、図７（ｃ）は図６（ｃ）に示す矢印Ｆ３−Ｆ３、図７（ｄ）は図６（ｄ）に示す矢印Ｆ４−Ｆ４、図７（ｅ）は図６（ｅ）に示す矢印Ｆ５−Ｆ５による断面を示す図である。

図６に示すように、汚染地盤１の表層には、汚染土層である砂層３が存在する。砂層３の下方には、非汚染土層である粘性土層５、砂層７、支持層９が存在する。

汚染地盤１に既製杭２３を施工するには、まず、第１の実施の形態と同様に、二重管構造のケーシングパイプを用いた高圧噴射撹拌工法によって、図６（ａ）、図７（ａ）に示すように、汚染地盤１に筒状の地盤改良体１１を造成する。地盤改良体１１の下端部１５は、汚染土層である砂層３を貫通し、非汚染土層である粘性土層５に達するものとする。地盤改良体１１の粘性土層５への根入れ深さ５７は０．５ｍ程度以上である。

図６（ａ）、図７（ａ）に示すように、汚染地盤１に筒状の地盤改良体１１を造成し、地盤改良体１１の強度が発現した後、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示すように、地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を、地盤改良体１１の底部１７まで掘削する。掘削は、アースドリル工法やハンマーグラブ工法などで行う。未改良地盤１３は、汚染土層である砂層３を含むため、図６（ｂ）に示す工程での掘削土および掘削に伴って揚水した地下水は汚染されている。そのため、厳重に管理し、法に従って所定の処分場などに搬出して適切に処理する。なお、底部１７までの掘削が完了した後、地盤改良体１１の内側を洗浄してもよい。

次に、図６（ｃ）、図７（ｃ）に示すように、地盤改良体１１の底部１７に難透水性材料１９を充填する。難透水性材料１９は、流動化処理土やベントナイトモルタル、セメントミルク、モルタルなどの、固化後の透水係数が１×１０Ｅ−６ｃｍ／ｓ以下の材料を使用する。また、打設厚さ５９は、施工精度も考慮して、概ね０．５ｍ程度以上とする。

掘削した空間２１の孔壁安定や、空間２１と外部との間での汚染拡散防止に慎重を期する場合、難透水性材料１９の硬化後に空間２１に水やベントナイト泥水などを注入してもよい。

その後、図６（ｄ）、図７（ｄ）に示すように、平面視で地盤改良体１１の内側に位置する杭施工予定領域２５（図６（ｃ）および図７（ｃ））にコンクリート製または鋼製の既製杭２３を打設する。既製杭２３は、難透水性材料１９、粘性土層５および砂層７を貫通して支持層９に達する。支持層９のＮ値は、概ね３０より大きい程度とする。

既製杭２３は、例えば、ハンマーによる打撃やバイブロハンマーによる振動を付与して杭を設置する打ち込み工法により打設する。他に、既製杭２３の中空部を利用して杭施工予定領域２５を掘削しつつ杭を設置する中掘り工法や、回転力を付与して杭施工予定領域２５に杭を設置する回転貫入工法などによって打設してもよい。

既製杭２３の打設後、図６（ｅ）、図７（ｅ）に示すように、地盤改良体１１と既製杭２３との間にセメント系材料２７を充填する。セメント系材料２７は、例えば、流動化処理土やセメントミルク、モルタル、コンクリートなどとする。

第２の実施の形態では、筒状の地盤改良体１１を造成する。これにより、既製杭２３の施工時に、従来のように杭施工予定領域２５の地盤改良体を掘削したり、既製杭２３の施工後にケーシングを地盤から引き抜いたりする必要がなくなるため、合理的に杭を施工できる。また、円柱状の地盤改良体を施工する場合と比較して、未改良地盤１３の体積分だけ、セメント分を含有する建設汚泥を大量に発生させることがないうえ、地盤改良体１１の施工に要する各種材料を削減することができる。

第２の実施の形態では、筒状の地盤改良体１１を用いることにより、未改良地盤１３に掘削した孔の孔壁の崩落を防ぎ、確実に孔壁の安定を図ることができる。また、筒状の地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を掘削し、地盤改良体１１の底部１７に難透水性材料１９を充填することにより、地盤改良体１１と難透水性材料１９とで囲まれた空間２１と外部との間で地下水が移動することがないように地下水を止水し、汚染物質の拡散を防止することができる。

第２の実施の形態では、筒状の地盤改良体１１を高圧噴射撹拌工法によって造成することにより、地盤改良体１１を短期間で施工することができる。

なお、汚染地盤１における既製杭２３の施工方法は、上述したものに限らず、予め掘削した孔に既製杭２３を建て込むプレボーリング工法を適用してもよい。プレボーリング工法を適用する場合は、図６に示す施工手順に、杭施工予定領域２５を支持層９まで削孔する工程を追加する。図８は、杭施工予定領域２５を削孔する工程を示す図である。図８に示す工程は、図６に示す施工手順のうち、図６（ｃ）に示す工程と図６（ｄ）に示す工程との間に設けられる。

図８に示す工程では、図６（ｃ）に示す工程の後、平面視で地盤改良体１１の内側に位置する杭施工予定領域２５を削孔する。地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３は、図６（ｂ）に示す工程で既に掘削されているため、図８に示す工程では、難透水性材料１９、粘性土層５、砂層７を貫通し、支持層９に達する孔４７を削孔する。孔４７の径４９は、施工する既製杭２３の径に応じたものとする。なお、孔４７は、全周旋回掘削工法、アースドリル工法、ＴＢＨ工法などによって削孔する。粘性土層５、砂層７、支持層９は非汚染土層であり、かつセメント等を含有していないので、図８に示す工程での掘削土は建設発生土としての処分が可能である。

杭施工予定領域２５に孔４７を削孔した後、孔４７に、図６（ｄ）に示すように、既製杭２３を打設し、図１（ｄ）に示すように、既製杭２３と地盤改良体１１との間にセメント系材料２７を充填する。

図８に示す例では、杭施工予定領域２５に孔４７を削孔して既製杭２３を施工する場合について説明したが、既製杭２３ではなく場所打ち杭を施工してもよい。図９は、場所打ち杭５５の施工例を示す図である。杭施工予定領域２５に孔４７を削孔して場所打ち杭５５を施工する場合は、図８に示す工程の後、図６（ｄ）および図６（ｅ）に示す工程の代わりに図９（ａ）および図９（ｂ）に示す工程を行う。

図９（ａ）に示す工程では、孔４７および地盤改良体１１の内側の空間２１に、予め別のヤードで組み立てた鉄筋籠５１を設置する。鉄筋籠５１は、孔４７の先端から地表部までの長さのものとする。

その後、図９（ｂ）に示すように、孔４７および空間２１にコンクリート５３を打設する。コンクリート５３の打設には、トレミー管などを使用する。図９（ｂ）に示す工程では、まず、孔４７の部分、すなわち難透水性材料１９の上端までの部分にコンクリート５３を打設した後、地盤改良体１１の内側の空間２１にコンクリート５３を打設する。

図８や図９を用いて説明した例においても、第２の実施の形態と同様に、従来の方法と比較して合理的に杭を施工できる。また、筒状の地盤改良体１１を用いることにより、未改良地盤１３に掘削した孔の孔壁の崩落を防ぎ、確実に孔壁の安定を図ることができる。また、筒状の地盤改良体１１の内側の未改良地盤１３を掘削し、地盤改良体１１の底部１７に難透水性材料１９を充填することにより、地盤改良体１１と難透水性材料１９とで囲まれた空間２１から外部に地下水が移動することがないように地下水を止水し、汚染物質の拡散を防止することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。
図１０は、自走式造成機６０およびケーシングパイプ６７を用いて地盤改良体１１ａを施工するための各工程を示す図である。図１０（ａ）は、ケーシングパイプ６７の運搬が完了した状態を示す図、図１０（ｂ）は、ケーシングパイプ６７の圧入準備が完了した状態を示す図、図１０（ｃ）は、ケーシングパイプ６７の圧入が完了した状態を示す図、図１０（ｄ）は、ケーシングパイプ６７を引き上げている状態を示す図、図１０（ｅ）は、ケーシングパイプ６７の引き上げが完了した状態を示す図である。

図１１は、ケーシングパイプ６７の構成および動作等を示す図である。図１１（ａ）は、高圧配管７３、７５の位置でのケーシングパイプ６７の垂直断面図であり、図１０（ｄ）に示す範囲Ｇの拡大図である。図１１（ｂ）は、ケーシングパイプ６７を非汚染地盤１ａに圧入している状態での水平断面図であり、図１１（ａ）の矢印Ｉ１−Ｉ１による断面を示す図である。図１１（ｃ）は、地盤改良体１１ａの水平断面図であり、図１１（ｃ）の矢印Ｉ２−Ｉ２による断面を示す図である。

第１および第２の実施の形態では、図３に示す全旋回施工機３１および大径のケーシングパイプ２９を用いて筒状の地盤改良体１１を造成したが、第３の実施の形態では、図１０に示す自走式造成機６０および小径のケーシングパイプ６７を用いて地盤改良体１１ａを造成する。

図１０、図１１に示すケーシングパイプ６７は、車載可能な重量および長さとする。ケーシングパイプ６７は、図３、図４に示すケーシングパイプ２９よりも小径であり、例えば、直径１．５〜２ｍ程度である。ケーシングパイプ６７の長さは、例えば、直径の５倍以上である。ケーシングパイプ６７は、図１１（ａ）に示すように、外ケーシング６９と内ケーシング７１とを有する二重管構造である。ケーシングパイプ６７は、外ケーシング６９および内ケーシング７１の先端の位置に、底板８９が設けられる。ケーシングパイプ６７は、鋼製である。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、外ケーシング６９の先端の内周面側には、周方向に所定の間隔をおいて、ビット８５が設けられる。内ケーシング７１の先端より少し上方の内周面側には、周方向に所定の間隔をおいて、スタビライザ８７が設けられる。外ケーシング６９と内ケーシング７１との間には、高圧配管７３、高圧配管７５が設けられる。

図１１（ａ）に示すように、高圧配管７５の先端にはノズル８１が設けられる。ノズル８１は底板８９を貫通して配置される。図１１（ｂ）に示すように、ノズル８１を有する高圧配管７５は、平面視で、外ケーシング６９と内ケーシング７１との間の２か所に配置される。

また、図１１（ａ）に示すように、高圧配管７３の先端には一対のノズル７７が設けられる。一対のノズル７７は、鉛直方向の同一線上に所定の間隔をおいて配置される。ノズル７７は、ビット８５の少し上方において、外ケーシング６９を貫通して配置される。図１１（ｂ）に示すように、ノズル７７は、平面視で、外ケーシング６９と内ケーシング７１との間の２か所に配置される。

ケーシングパイプ６７を用いて地盤改良体１１ａを形成するには、まず、図１０（ａ）に示すように、自走式造成機６０を用いてケーシングパイプ６７を所定の位置まで運搬する。自走式造成機６０は、例えば、ラフタークレーン６１にリーダ６３を設置したものである。ケーシングパイプ６７は、リーダ６３に設けられたガイド部６５および回転駆動部６６によって把持されて運搬される。

ケーシングパイプ６７の運搬を完了した後、アウトリガを張り出して自走式造成機６０の位置を固定する。そして、図１０（ｂ）に示すように、ラフタークレーン６１によってリーダ６３を鉛直方向に設置し、ケーシングパイプ６７の圧入準備を行う。

次に、図１０（ｃ）に示すように、リーダ６３の回転駆動部６６を用いてケーシングパイプ６７を矢印Ｈ１に示す方向に回転させつつ下降させて、非汚染地盤１ａに回転削孔圧入する。このとき、図１１（ａ）に示すノズル７７およびノズル８１からのジェットの噴射は行わない。圧入は、ケーシングパイプ６７の先端が粘性土層５の根入れ深さに達したところで完了する。図１１（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ６７を圧入すると、ケーシングパイプ６７本体による掘削部９３ａと、内ケーシング７１の内周側に設けられたスタビライザ８７によって形成された余掘り部９３ｂとからなる掘削範囲９３が形成される。

次に、図１０（ｄ）、図１１（ａ）に示すように、リーダ６３の回転駆動部６６を用いてケーシングパイプ６７を矢印Ｈ２に示す方向に回転させつつ一定速度で上昇させて、非汚染地盤１ａから引き上げる。このとき、高圧配管７３、高圧配管７５に、図示しないセメントミルクプラントや高圧ポンプからの供給管を接続する。そして、図１１（ａ）に示すように、高圧配管７５に設けられたノズル８１から、高圧のセメントミルクおよび圧縮空気からなるジェット８３を下向きに噴射する。

また、図１１（ａ）に示すように、高圧配管７３に設けられた一対のノズル７７から、高圧のセメントミルクおよび圧縮空気からなるジェット７９を噴射する。一対のノズル７７のうち、上側のノズル７７からは、ケーシングパイプ６７の径方向外側に、且つ、斜め下向きにジェット７９を噴射する。下側のノズル７７からは、ケーシングパイプ６７の径方向外側に、且つ、斜め上向きにジェット７９を噴射する。一対のジェット７９は、外ケーシング６９の外側で交差する交差噴流である。

ジェット７９およびジェット８３を噴射しながらケーシングパイプ６７を所定の速度で引き上げつつ回転させると、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ６７の圧入時に形成された掘削範囲９３の外側が、交差噴流である一対のジェット７９によって、ジェット７９同士が交差する位置まで切削され、拡幅部９１が形成される。そして、掘削範囲９３と拡幅部９１とで形成される新たな掘削範囲９５の内部で、ジェット７９およびジェット８３によって、高圧のセメントミルクおよび圧縮空気と非汚染地盤１ａの土砂とが撹拌される（高圧噴射撹拌工法）。そして、図１１（ａ）および図１１（ｃ）に示すように、掘削範囲９５に所定の厚さの筒状の地盤改良体１１ａが造成される。

ケーシングパイプ６７の引き上げは、図１０（ｅ）に示すように、地表から粘性土層５までの全長にわたって地盤改良体１１ａが造成されたところで完了する。図１０（ｅ）および図１１（ｃ）に示すように、地盤改良体１１ａの内側の地盤は、未改良地盤１３として残る。

第３の実施の形態では、非汚染地盤１ａに筒状の地盤改良体１１ａを造成し、地盤改良体１１ａの強度が発現した後、第１の実施の形態や図５を用いて説明した例と同様にして、平面視で地盤改良体１１ａの内側に位置する杭施工予定領域に既製杭２３や場所打ち杭５５を施工する。

第３の実施の形態の方法で地盤改良体１１ａを造成した場合にも、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

第３の実施の形態で述べた、自走式造成機６０および小径のケーシングパイプ６７を用いた地盤改良体１１ａの造成方法は、図６に示す汚染地盤１に地盤改良体１１ａを造成する際にも適用できる。図６に示す汚染地盤１に自走式造成機６０および小径のケーシングパイプ６７を用いて地盤改良体１１ａを造成した後、第２の実施の形態や、図８、図９を用いて説明した例と同様にして既製杭２３や場所打ち杭５５を施工すれば、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。

なお、地盤改良体の造成方法は上述したものに限らない。第１および第２の実施の形態において、高圧噴射撹拌工法用のケーシングパイプを回転圧入ではなく回転削孔圧入させてもよい。また、第１から第３の実施の形態において、ケーシングパイプを引き上げる際のジェットの噴射方向は、図４（ｃ）や図１１（ａ）に示す方向でなくてもよい。さらに、高圧噴射撹拌工法ではなく機械撹拌工法によって筒状の地盤改良体を造成してもよい。

第１から第３の実施の形態では、粘性土層５より下方の層である支持層９に下端部が達するように杭を施工したが、下端部が支持層に達しない場合もあり得る。このとき、杭は粘性土層５より下方の層と杭との摩擦力によって支持される。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………汚染地盤
１ａ………非汚染地盤
３、３ａ、７………砂層
５………粘性土層
９………支持層
１１、１１ａ………地盤改良体
１３………未改良地盤
１５………下端部
１７………底部
１９………難透水性材料
２１………空間
２３、２３ａ………既製杭
２５………杭施工予定領域
２７………セメント系材料
２９………ケーシングパイプ
３１………全旋回施工機
３３………先端
３５、６９………外ケーシング
３７、７１………内ケーシング
３９、８９………底板
４１………改良ロッド
４３、７７、８１………ノズル
４５、７９、８３………ジェット
４７………孔
４９………径
５１………鉄筋籠
５３………コンクリート
５５………場所打ち杭
５７………根入れ深さ
５９………厚さ
６０………自走式造成機
６１………ラフタークレーン
６３………リーダ
６５………ガイド部
６６………回転駆動部
６７………ケーシングパイプ
７３、７５………高圧配管
８５………ビット
８７………スタビライザ
９１………拡幅部
９３、９５………掘削範囲
９３ａ………掘削部
９３ｂ………余掘り部
１０１………地盤
１０３………地盤改良体
１０５………削孔部
１０７………杭

Claims (8)

1. 地盤中に、下端部が粘性土層に達するように筒状の地盤改良体を造成する工程ａと、
   平面視で前記筒状の地盤改良体の内側に位置する杭施工予定領域に、前記粘性土層より下方の層に下端部が達するように杭を施工する工程ｂと、
   を具備することを特徴とする杭の施工方法。
2. 前記工程ａと前記工程ｂとの間に、前記筒状の地盤改良体の内側の未改良地盤を、前記地盤改良体の底部まで掘削する工程ｃをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の杭の施工方法。
3. 前記工程ｃと前記工程ｂとの間に、前記筒状の地盤改良体の底部に難透水性材料を充填する工程ｄをさらに具備することを特徴とする請求項２記載の杭の施工方法。
4. 前記工程ｂの後に、前記筒状の地盤改良体と前記杭との間にセメント系材料を充填する工程ｅをさらに具備することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の杭の施工方法。
5. 前記工程ｂで、前記杭施工予定領域を前記下方の層まで削孔して、前記杭を施工することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の杭の施工方法。
6. 前記工程ｂで、既製杭を施工することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の杭の施工方法。
7. 前記工程ｂで、削孔した孔に鉄筋籠を設置し、コンクリートを打設して、場所打ち杭を施工することを特徴とする請求項５に記載の杭の施工方法。
8. 前記工程ａで、前記筒状の地盤改良体を高圧噴射撹拌工法によって造成することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の杭の施工方法。

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