JPH0627405B2 - 既製杭埋設工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は土木建築構造物の基礎として利用される既製
杭の埋設工法に関するものである。

〔従来の技術〕

既製杭の施工法に関しては種々の工法が開発されてお
り、特に都市部あるいは人家の周辺では騒音や振動のな
い無公害工法が要求され、下記に述べる工法等も提案さ
れている。

例えば特公昭58-4128号公報に記されている、杭埋込み
予定地へ、杭の外径と略等しい直径で穴を掘りながら掘
削した泥土を攪拌しつつ、泥土の一部をアースオーガー
に取付けた泥土の練り付け板により穴の内壁になすり付
けて、この泥土を内壁へ圧密浸透させ、これにより穴の
内壁を堅固にし、このようにして所定の深さの泥水入り
穴を設け、この穴の中へ既製コンクリート杭を挿入した
後、杭を回転して杭の下端に設けた押し込み金物を支持
地盤に喰い込み掛止させる既製コンクリート杭の埋込法
がある。

また、特開昭56-6822号公報には、ベントナイト泥水で
満たしながら底部に拡大径部を有し杭径よりも大きな孔
を予め掘削し、孔内の掘削土砂を吸引排出した後、拡大
径部にコンクリートを注入し、その上にセメントミルク
を注入し既製杭を沈設し、該既製杭の先端を前記の拡大
径部に到達させる既製杭施工法が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、特公昭58-4128号公報に開示されている既製コ
ンクリート杭の埋込工法では、排土量が少ない等の利点
があるが、杭を回転させて先端を硬い支持地盤に喰い込
みさせる際に、杭体を破損しやすく、逆に杭を壊さない
ように杭を挿入させると杭の先端が穴底に喰い込んでな
いことが多く、杭先端の固定が不十分となる恐れがある
等の欠点があり、更に掘削穴径が杭径と同径であっても
充分な周面摩擦力を期待できなかった。

この周面摩擦力が期待できないという現象は、上記の特
公昭58-4128号公報に開示されている既製コンクリート
杭の埋込工法を先端拡大掘りをし、その先端拡大部に根
固め液を満たし、この拡大球根部に杭先端を定着させる
という工法に変更しても同様である。

また、特開昭56-6822号公報に開示された工法では、大
量に発生する掘削土砂を吸引排出する必要がある上、杭
と孔壁の間には充分な周面摩擦力を期待できなかった。

この発明の目的は、施工時の杭の高止まりがなく先端支
持力が大きく、排土量や騒音が少ないという従来のそれ
ぞれの工法が有す利点を全て保持しつつ、長尺杭の施工
が可能であり、より高い周面摩擦力が期待できる既製杭
の施工法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、中空掘削ロッド側部に長手方向に所要間隔
をもって複数の攪拌アームと均しアームを突設し、先端
部に拡大し得るビットを有する掘削ロッドで、先端部か
ら水を吐出しながら杭径よりも径の大きい掘削孔を掘削
しながら、前記攪拌アームで掘削土を掘削液と攪拌して
スラリー化するとともに、前記均しアームで孔壁を均
し、次いで、所定深さで水をセメントミルクに切替え、
前記の先端ビッドを拡大し、先端部から根固めセメント
ミルクを吐出しながら掘削ロッドを反復、上下動して拡
大球根部を築造し、続いて拡大したビットを縮め杭周固
定セメントミルクを吐出し回転しながら掘削ロッドを引
き上げ、スラリー化した掘削土と杭周固定セメントミル
クとの混合液で満たされた掘削孔内に既製杭を沈設し、
前記既製杭の先端を拡大球根部へセメントミルクの硬化
によって定着させることを特徴とする既製杭施工法であ
る。

即ち、この発明では、先端に拡大し得る掘削用のビット
を有する中空の掘削ロッドを回転させ、先端から水の掘
削液を吐出しながら掘削孔を掘削する。この掘削孔の径
は沈設する既製杭の杭径より３０mm〜１００mm程度、好
ましくは３０mm〜５０mm程度大きいものとする。

掘削ロッドの長手方向には複数の攪拌アームと均しアー
ムが設けられており、掘削と同時に攪拌アームで掘削土
を水と攪拌混合しスラリー化するとともに、均しアーム
先端で掘削土を掘削孔の孔壁に練り付けて孔壁を固めて
いく。掘削地盤中に崩壊性の高い砂質系の地盤をかんで
いるような場合は、掘削ロッドを上下動しながら回転す
ることによりスラリー化して泥水中の泥分を砂質系の地
盤に練り付けることができるため、掘削液として安価な
水の使用が可能となる。

また掘削時に掘削ロッドを上下動する場合に、地盤に吸
引現象（サクションによる地盤のボイリング現象）が発
生するのを防止するため、均しアームは、例えば第１０
図および第１１図に示すように、掘削孔内の液等が先端
のローラー部を上下方向に自由に通過できるように、掘
削孔断面に対して空隙を有するような構造が良い。

掘削液として通常水を用いるが、地盤および土質状況に
応じてベントナイト等を混入したものを用いることも可
能である。

攪拌アームは翼状のものや棒状のもの、さらに先端に翼
片を設けたもの等、種々の形状のものが利用できる。

均しアームは掘削ロッドの回転により孔壁を押し固める
ようにして掘削土を練り付けるもので、掘削ロッドの周
囲に設けたドラム状のもの、円弧状のもの、あるいは支
持アームの先端に円筒または円弧状の部材を設けたもの
等が利用できる。

このようにして支持地盤となる所定の深さまで掘削した
ら、ビットを径方向に拡大し、先端からセメントミルク
を吐出しながら拡大掘削を行い拡大球根を築造する。

掘削ロッドは逆回転させることにより土の抵抗で先端部
のビットが円外方向に突出するもの等、拡大掘削が可能
なものを使用し、掘削ロッドを反復、上下動して掘削を
行う。

拡大球根部は一例として径が杭径より２００mm程度大き
く、高さが杭先端から上方に杭径の２倍、下方に１ｍ程
度とし、根固め液としてはセメントミルクを注入する。

次に掘削ロッドを正回転し先端からセメントミルクを吐
出しながら掘削ロッドを引き上げて行く。

杭周固定液としては例えば掘削した体積の１割程度のセ
メントミルクを用い、掘削孔内にスラリー化した掘削土
とセメントミルクの混合液を形成する。

この後、掘削ロッドを杭打機本体から取り外し、既製杭
をセットして、掘削孔内へ挿入していく。この場合、掘
削孔の孔径は既製杭の径より大きく、杭の自重で沈設さ
せることができるが、沈設しにくい場合は、必要に応じ
杭の先端に刃状の押込み金物等を取りつけておき、杭を
回転させて杭先端を孔底より１ｍ程度浮かせた位置まで
押し込む。なお、杭の回転は掘削ロッドを外した後、杭
打機本体に接続した回転キャップ等を杭頭に被せて固定
する等して行うことができる。また、沈設する既製杭は
先端が開口した開端杭が望ましく、スラリー化した掘削
土が杭中に入り込み、排土量が少なくて済む。

このようにして孔壁が均しアームで掘削土が練り付けて
固められた孔内に既製杭の先端部が拡大球根部のセメン
ト中に埋まる位置まで沈設すると、セメントミルクの硬
化により、先端支持力および周面摩擦力の大きい基礎杭
が完成する。

〔実施例〕

以下に実施例を記載し、この発明をさらに具体的に説明
するが、最初は第１図〜第９図を用いて実施例の施工手
順から説明する。

まず、第１図に示すように先端から水を吐出しながら、
掘削ロッド１を回転させ、先端部のビット２で掘削を行
う。このとき攪拌アーム３が掘削土を水と攪拌し、スラ
リー化した泥水５とし、先端にローラーを有する均しア
ーム４が孔壁を固めていく。

このようにして掘削ロッド１が所定深さまで達したら、
第２図および第３図に示すように、掘削ロッド１を逆回
転させてビット２を拡大し、先端から根固め液セメント
ミルク６を吐出しながら掘削ロッドを反復、上下動して
拡大球根部７を形成する。

次に第４図および第５図に示すように、掘削ロッド１を
正回転させ引き上げながら、先端から杭周固定液８とし
て掘削した体積の１割のセメントミルクを吐出する。こ
のとき掘削ロッド１により泥水５と杭周固定セメントミ
ルク８が混合される。

また、所定量の杭周固定セメントミルク８の注入後は必
要に応じ水を吐出しながら引き上げ、後の既製杭の沈設
をさらに容易にすることができる。

掘削ロッド１を引き抜いた後、第６図に示すように、既
製杭９の頭部を回転キャップ１０で係止し掘削孔内へ吊
込み、自重で沈設させる。

既製杭９の接続は第７図に示すように杭保持装置１１に
より下杭を支持し、下杭と上杭の端部金具同志を溶接し
て行う。

このようにして第８図及び第９図に示すように、さらに
既製杭９を沈設していき、既製杭９の先端部を拡大球根
部７中まで埋め込む。

なお、自重だけで沈設できない場合は、予め既製杭９の
先端に押込み金物１２を取付けておき、既製杭９を回転
させて杭先端を孔底より１ｍ程度浮かした位置にまで押
込む。

実施例の施工手順は以上の通りであり、この実施例では
次の条件で施工を行った。即ち、使用した杭の径は400m
mであり、掘削した孔の径は450mmであり、拡大球根部の
径は600mmであり、その深さは29m程度であり、拡大球根
部の底より１ｍの所まで既製杭を沈設し、既製杭の先端
を拡大球根部のセメント層内に止めた。

一方、比較例１として掘削した孔の径を既製杭の径の40
0mmとほぼ同じ径に掘削し、さらに上記の実施例と同様
拡大球根固め部を形成して既製杭を沈設した。

また、比較例２として実施例に使用した攪拌アームや均
しアームを備えたロッドの代わりに、特開昭56-6822号
公報に示されたと略同様な掘削装置を使用して掘削土を
地上に排出しながら、孔の径が450mmであり、拡大球根
部の径が600mmであり、その深さが29m程度である掘削孔
を形成し、その拡大球根部へセメントミルクを注入し
て、さらにセメントミルクを杭周固定液として使用し、
径が400mmの既製杭を沈設した。

以上のように沈設した実施例、比較例１、比較例２の杭
の支持力を測定するため、いずれの杭も杭先端部分より
50cm上方と杭頭部分より１ｍ下方に、円周方向４点に歪
ゲージを杭成形時に埋込み、杭埋設後に載荷試験を行
い、発生歪より各断面に発生した応力を算出し、先端支
持力と周面支持力を算出した。その結果を第１表に示
す。

この第１表に示されるように、比較例１や比較例２で
は、充分な周面摩擦力を期待できない。

第１表に見られるように、この発明では特に周面支持力
が高く、総支持力が高くなっていることが明らかであ
る。

〔発明の効果〕

この発明は実施例にも示したように、次のような優れた
効果を発揮する。

既製杭の先端は根固め液としてセメントミルクを注入
した拡大球根部で固定しているため、杭の先端支持力が
大きい。

均しアームで孔壁が均され、均一な径の掘削孔とさ
れ、しかもその均し作業で孔壁が強化され、杭周固定セ
メントミルク液の外周面でも土の崩壊が起こり難く、か
つ孔径が既製杭の径より大きいので、杭の沈設時に孔壁
を破壊することがなく、その上に杭周固定セメントミル
ク液との相乗効果により、従来技術よりも高い周面支持
力が得られる。

攪拌アームと均しアームを備え、先端に拡大し得るビ
ットを有する掘削ロッドで、先端部から掘削液を吐出し
ながら杭径よりも径の大きい掘削孔を掘削しながら、前
記攪拌アームで掘削土をセメントミルクと攪拌してスラ
リー化するとともに、前記均しアームで孔壁を均し、そ
の後、所定深さで掘削用の水を根固め用のセメントミル
クに切替え、前記の先端ビットを拡大し、先端部から根
固め用のセメントミルクを吐出しながら掘削ロッドを反
復、上下動して拡大球根部を築造しているので、従来の
掘削土を地上へ排出して掘削孔を形成し、その後セメン
トミルクを拡大掘削部に充填する従来のセメントミルク
工法のような杭の高止まりの恐れがない。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第９図は、この発明の実施例における施工手順
を示す縦断面図、第１０図は掘削ロッドの一例を示す横
断面図、第１１図はその正面図である。 １…掘削ロッド、２…拡大し得るビット、３…攪拌アー
ム、４…均しアーム、５…泥水、６…根固め液、７…拡
大球根部、８…杭周固定液、９…既製杭、１０…回転キ
ャップ、１１…杭保持装置、１２…押込み金物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宍戸 富雄 茨城県猿島郡境町大字染谷106 旭化成工 業株式会社内 (72)発明者 早川 智之 東京都港区新橋１―８―３ 日本コンクリ ート工業株式会社内 (72)発明者 梁島 郁夫 東京都港区新橋１―８―３ 日本コンクリ ート工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−6822（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−4128（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空掘削ロッド側部に長手方向に所要間隔
   をもって複数の攪拌アームと均しアームを突設し、先端
   部に拡大し得るビットを有する掘削ロッドで、先端部か
   ら水を吐出しながら杭径よりも径の大きい掘削孔を掘削
   し、前記攪拌アームで掘削土を水と攪拌してスラリー化
   するとともに、前記均しアームで孔壁を均し、次いで、
   所定深さで水をセメントミルクに切り替え、前記の先端
   ビットを拡大し、先端部から根固めセメントミルクを吐
   出しながら掘削ロッドを反復、上下動して拡大球根部を
   築造し、続いて拡大したビットを縮め杭周固定セメント
   ミルクを吐出し回転しながら該掘削ロッドを引き上げ、
   スラリー化した掘削土と杭周固定セメントミルクとの混
   合液で満たされた掘削孔内に既製杭を沈設し、前記既製
   杭の先端を拡大球根部へセメントミルク硬化によって定
   着させることを特徴とする既製杭埋設工法。