JP4623574B2 - 杭の構築方法 - Google Patents

Description

この発明は、杭の構築方法に関し、さらに詳細には、プレボーリング根固め工法による既製杭の埋込み工法及び場所打ち杭工法のそれぞれの欠点を排除し、利点のみを巧みに取り入れた新規な杭の構築方法に関する。

杭基礎は施工法で分類すると、打込み杭工法、埋込み杭工法及び場所打ち杭工法に大別される。これら工法のうち打込み杭工法及び埋込み杭工法は既製杭を用いる工法であるが、前者は打込み時における騒音・振動の問題があることから、近年では後者の埋込み杭工法が適用されることが多い。

この埋込み杭工法の１つとして、プレボーリング根固め工法がある。この工法は掘削した杭孔にセメントミルクやソイルセメントなどの根固め液、さらには必要に応じて杭周固定液を充填した後、杭孔にコンクリート杭や鋼管杭などの既製杭を建て込む工法である。

この工法は騒音・振動の問題を解消し、また施工性においても優れた工法であるが、次のような難点もある。すなわち、施工地盤によっては支持層深さが均一でないことがあり（不陸状態）、杭の天端高さの管理の問題が生じることがある。このような場合、杭頭部の切断や設計変更等を余儀なくされ、結果的に施工費用のコストアップにつながってしまう。

一方、掘削した杭孔に鉄筋籠を建て込んだ後、コンクリートを打設する場所打ち杭工法も騒音・振動の問題がなく、加えて鉄筋籠は製造が簡単で、しかも長さの調整が容易であるという利点がある。しかし、場所打ち杭工法は杭体全体の品質を均一に管理することが難しく、特に杭下部において、杭孔底に堆積するスライムの影響の問題がある。すなわち、施工後に、このスライム層が圧密圧縮され、場所打ち杭そのものが沈下する問題がある。したがって、従来より、コンクリート打設前にこのスライムを除去することが行われることになっているが、目視できない杭孔底において確実に除去されているのか疑問視されているのが実情である。このスライムの影響を避けるための工法も提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

なお、その他、本件発明と関連する技術が記載された先行技術文献としては、特許文献３を挙げることができる。同文献に記載の技術は、杭孔に建て込む鉄筋籠として、その下端に鋼管あるいは既製コンクリート杭を予め連結したものを用いる技術である（同文献の第４，５図及び第９図参照）。
特開昭５２−４６０７号公報 実公平６−３２９８３号公報 特開昭６３−２２６４０８号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、支持層が不陸状態の施工地盤であっても容易に対応することができ、加えてスライムの影響を無くして、高品質で深さ方向の杭径も任意に設計や調整ができる杭の構築方法を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、杭孔を掘削する工程と、
前記杭孔の底部に根固め液を充填する工程と、
前記根固め液内に上端部が該根固め液から突出するように既製杭部材を建て込む工程と、
前記既製杭部材の少なくとも前記根固め液から突出する部分を取り囲むように、鉄筋籠を前記杭孔に建て込む工程と、
前記根固め液上の、前記既製杭部材の前記突出部分と前記鉄筋籠とが重なり合った部分にスライムが堆積するようにしてこれを除去することなく、前記杭孔内にコンクリートを打設する工程と
を備えてなる杭の構築方法にある。

上記杭構築方法において、前記鉄筋籠をその先端部が前記根固め液内に入り込むように建て込む態様を採ることができる。

また、上記杭構築方法において、前記根固め液の上方に杭周固定液を形成し、上端部が該杭周固定液から突出するように前記既製杭部材を前記根固め液及び前記杭周固定液内に建て込む態様を採ることもできる。この場合、前記鉄筋籠をその先端部が少なくとも前記杭周固定液内に入り込むように建て込む態様を採ることができる。

この発明によれば、杭体の下方部分が既製杭部分からなり上方部分が場所打ち杭部分からなるので、支持層が不陸状態の施工地盤であっても、場所打ち杭部分の長さを調整することにより容易に対応することができる。また、既製杭部分と場所打ち杭部分が重なっている箇所にスライム層が形成されるので、このスライム層の存在に関係なく鉛直荷重が場所打ち杭部分から既製杭部分に伝えられる。すなわち、スライムが収縮しても杭そのものがそれに連れて沈下する恐れは全くなく、高品質な杭体の構築方法及び杭構造を提供することができる。

また、上記したように杭先端側においては、既製杭の優位性を生かして先端支持力を確保しながら、杭頭部側においては、場所打ち杭の優位性を生かして軸部を大径にしたり、鉄筋量を増加させて所望の水平耐力を確保するなど、杭として必要な性能を自由に設計に盛り込むことができる等の効果がある。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１及び図２は、この発明による杭構築方法の実施形態を示す施工手順図である。まず、図１（ａ）に示すように、アースオーガ１などの掘削機により杭孔２を掘削する。この実施形態では、拡大根固め部とするために、先端に拡大掘削翼３が設けられたアースオーガ１が用いられている。なお、地盤状況によってはアースオーガ１の先端から掘削水を注出させながら掘削する場合もある。

掘削深度が支持層４付近に到達したら、図１（ｂ）に示すように、拡大掘削翼３を拡大させ、支持層４において杭孔２の下端部を拡径して拡径孔２ａとする。次に、図１（ｃ）に示すように、アースオーガ１を引き上げながら、その先端からセメントミルクを注出して富配合の根固め液５を拡径孔２ａ内に充填する。さらに、アースオーガ１を引き上げながら、セメントミルクを注出し、掘削土と撹拌して、杭周固定液（ソイルセメント）６を形成する。その際、もちろん、先に杭周固定液６を形成してから、アースオーガ１の先端を拡径孔２ａ内の先端に臨ませ、セメントミルクを注出して先端部に富配合の根固め液５を設置させてもよい。また、空掘りした場合は、富配合の根固め液５のみを設置させ、杭周固定液を省略するか、杭周固定液として兼用してもよい。

次に、図１（ｄ）に示すように、根固め液５及び杭周固定液６内に既製杭部材７をその上端部が杭周固定液６（杭周固定液６を使用しない場合は根固め液５）から上方に突出するように建て込む。なお、この既製杭部材７は、コンクリート杭や鋼管杭などの既製杭と同様のもので、その上端部が杭周固定液６から杭孔２内に数十ｃｍ乃至数ｍ突出する短尺のものから、杭孔２の上部近傍乃至杭頭まで届く長尺なもの等が、必要に応じて採用できる。

次に、図２（ｅ）に示すように、杭孔２に鉄筋籠８を建て込む。その際、鉄筋籠８の先端部が既製杭部材７の上端部を取り囲み、かつ、その先端部が杭周固定液６内に入り込むように配置させて建て込み、図２（ｆ）に示すように、杭孔２にコンクリート１０を打設する。つまり、既製杭部材７部分と、鉄筋籠８及びコンクリート１０からなる場所打ち杭部分とが重なり合うように杭を構築する。この重なり代（図３の符号Ｄ参照）が大きいほど、鉛直荷重は無理なく場所打ち杭部分から既製杭部分７に伝達されるが、経済的には鉛直荷重が十分伝達できる範囲で、重なり代を小さくした方がよい。

また、杭孔２内にベントナイト液を充填して施工する場合、スライム９が根固め液５上、又は、根固め液５上に杭周固定液６を形成したときはこの杭周固定液６上に堆積するので、このスライム９の堆積位置と厚さを想定して、重なり代をどの程度にするかを設計に含める必要がある。

図３は、上記のような施工手順によって構築された杭１１の下部を示している。以下の説明では、根固め液５、杭周固定液６及びコンクリート１０がそれぞれ硬化したものを根固め層、杭周固定層、コンクリート層と称し、同一符号を用いることとする。

上記のようにして構築された杭１１は、杭１１の下方部分Ａに従来のプレボーリング根固め工法による既製杭部分と同様の構造を持ち、また上方部分Ｂに場所打ち杭部分と同様の構造を持つこととなる。すなわち、場所打ち杭工法において、コンクリートの品質を均一に管理することが難しいとされた部分に既製杭部材７が配置されていることから、スライム９の影響は全く無く、不確実な部分の品質を補うことができる。

また、杭１１は単に既製杭部分Ａと場所打ち杭部分Ｂとからなるのではなく、鉄筋籠８と既製杭部材７とが重なり合っているので（重なり代をＤで示す）、この重なり合いによって両部分Ａ，Ｂが一体化し、鉛直荷重は場所打ち杭部分Ｂから既製杭部分Ｂに確実に伝達される。杭体の一体化を確実にするためには、既製杭部材７の上端部をコンクリート層１０内に入り込ませるだけでなく、さらには鉄筋籠８もその先端部を杭周固定層６（杭周固定層６を設けない場合は根固め層５）内に入り込ませることが望ましい。

また、上記のような杭１１によれば、支持層４に不陸状態があったとしても、場所打ち杭部分Ｂ（鉄筋籠８及びコンクリート層１０）の長さを調節することによって、設計値どおりの天端高さに管理施工することが可能となる。したがって、杭頭部の切断や設計変更というような施工費用のコストアップにつながる問題が生じることがない。逆に、設計変更があった場合でも、杭天端高さの変更に対応することが可能となる。

また、施工地盤や上部構造物の用途に応じて、既製杭部分と場所打ち杭部分の長さ関係を適宜変えることができる（図４（ａ），（ｂ）参照）。なお、既製杭部材７には根固め層５に位置する部分に突起、例えば節杭に形成されると同様の節部１２を設けることが望ましく、これにより既製杭部材７と根固め層５との付着力を高めることができる。

図５は別の実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）の水平断面図である。この実施形態は既製杭部材７を複数本配置して、これらの既製杭部材７を取り囲むように鉄筋籠８を配置した例である。既製杭部材７は、図示のような４本に限らず、適宜の本数とすることができる。

図６は、さらに別の実施形態を示している。この実施形態は、鉄筋籠８の先端部を根固め層５まで入り込ませた例である。この場合、鉄筋籠８の径を節部１２の径よりも小さくしてもよいし（同図（ａ））、節部１２の径と略等しいか又は大きくしてその外周を覆うようにしてもよい（同図（ｂ））。さらに、鉄筋籠８の下端部をラッパ状に拡げ、節部１２の外周に係止させるようにしてもよい（同図（ｃ））。

図７は、さらに別の実施形態を示している。この実施形態は、既製杭部分と場所打ち杭部分との一体化をさらに高めた例である。例えば、同図（ａ）に示すように、既製杭部材７の上部外周（斜線で示す部分）に凹凸を設けることにより、コンクリート層１０との付着力を高めることができる。また、同図（ｂ）に示すように、コンクリート層１０に入り込んでいる既製杭部材７の部分に節部１２のような突起を設けることにより、コンクリート層１０との付着力を高めることができる。

この発明による杭構築方法の実施形態を示す施工手順図である。 図１に引き続く施工手順図である。 構築された杭の下端部を示す図である。 既製杭部材の長さを変えた例を示す図である。 別の実施形態を示す図である。 さらに別の別の実施形態を示す図である。 さらに別の別の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ アースオーガ
２ 杭孔
２ａ 拡径孔
３ 拡大掘削翼
４ 支持層
５ 根固め液（根固め層）
６ 杭周固定液（杭周固定層）
７ 既製杭部材
８ 鉄筋籠
９ スライム
１０ コンクリート（コンクリート層）
１１ 杭
１２ 節部
Ａ 既製杭部分
Ｂ 場所打ち杭部分

Claims (2)

1. 杭孔を掘削する工程と、
   前記杭孔の底部に根固め液を充填する工程と、
   前記根固め液内に上端部が該根固め液から突出するように既製杭部材を建て込む工程と、
   前記既製杭部材の少なくとも前記根固め液から突出する部分を取り囲むように、鉄筋籠を前記杭孔に建て込む工程と、
   前記根固め液上の、前記既製杭部材の前記突出部分と前記鉄筋籠とが重なり合った部分にスライムが堆積するようにしてこれを除去することなく、前記杭孔内にコンクリートを打設する工程と
   を備えてなる杭の構築方法。
2. 前記根固め液の上方に杭周固定液を形成し、上端部が該杭周固定液から突出するように前記既製杭部材を前記根固め液及び前記杭周固定液内に建て込むことを特徴とする請求項１記載の杭の構築方法。

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