JPH0941369A - 杭の改造、補強工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中に打設された杭の曲げ、剪断耐力を簡単
確実に能率よく増強することができる杭の改造、補強工
法を提供する。 【解決手段】 傾斜角のある先端部の外周にローラビッ
トとカッターが装着された鋼管を杭の上部外周に回転貫
入させ、杭の周囲を掘削する削孔工程と、この削孔工程
後に杭にさや管を回転貫入させる工程とからなり、さや
管と杭の隙間に膨張性充填材を注入して硬化させること
により、杭に一体化した充填材とさや管で、杭の曲げ、
剪断耐力を増強する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地中に打設され
た杭の上層部において、杭の曲げ、剪断耐力を増強する
為に行う杭の改造、補強工法、即ち、既施工された杭、
または地上構造物を解体撤去したあとの残置杭、および
損傷を受けた杭に対して、必要な深度までまた必要な強
度を杭の上層部に付与する工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基礎杭は鉛直方向には大きな強度を持っ
ているが、地震動などで発生する水平力による曲げ、剪
断力に対しては弱い。被災建物の建直し又は建物をスク
ラップアンドビルトをする場合には、既存基礎杭の取り
扱いが問題となる。

【０００３】残置した杭を再利用する事を考える場合で
も、杭の健全性の判定検証が非常にむつかしく安全の問
題がある。

【０００４】杭の増設を計画するにしても、新、旧杭の
性能の格差があり、基礎構造の設計上の問題も残る。

【０００５】従来から、杭の改造、補強については、後
述するいくつかの手法がとられているが、それぞれ長短
があり問題点が多い。

【０００６】イ）残置された杭の上層部を掘削撤去し、
新規の杭を打設する。その場合、既存杭が障害となる部
分は杭全体を引抜撤去する事となる。

【０００７】ロ）残置された杭を全て引き抜き、新規に
杭を打設する。

【０００８】ハ）既存杭の杭頭内部に鋼材を入れコンク
リートを充填する工法。

【０００９】ニ）杭上層部を全て掘り出して、杭の外周
部に鋼管をかぶせ、その間に充填材又はコンクリートを
流し込む工法。

【００１０】ホ）掘削せずに、既存杭の外周に鋼管を打
撃などで嵌合させるとか、鋼管に掘削カッターを内装し
て回転圧入する方法などの提案例も見受けられる。この
場合充填材を入れるものもあれば入れない工法もある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
工法において、イ）ロ）の工法は、共に弱い地盤を一層
ゆるめることとなり、多大の費用、工期がかかり産業廃
棄物、騒音、振動の発生がある。

【００１２】ハ）の工法の場合、大きな強度アップは出
来ず、杭体にクラック等が発生している場合、杭体内の
鋼線、鋼棒などが腐蝕し長期的に見て安全とは云い難く
新規建物の計画に大きな制約がある。

【００１３】ニ）の工法は、確実性はあるが、掘削する
には外周部に土留工事等が必要となり、補強出来る深さ
も限度があり、費用、工期に大きな難点がある。

【００１４】ホ）の工法は、方法論的には肯定出来るし
実験例もあるが、いずれも、構造的、強度的にも問題が
あり、また施工法なども現実性にとぼしいものがある。

【００１５】また杭の施工時にセメントミルク等を使用
する杭工法などが採用されている場合、鋼管の嵌合貫入
は不可能に近く、杭周の残置セメントミルク、泥土など
の介在などにより、杭と鋼管の一体化に不確実性がある
と指摘されており、実用化されたと云う情報はない。

【００１６】そこで、この発明は、既存杭を引抜きまた
は解毀撤去する事なく、損傷を受けた杭であっても健全
な杭であっても、任意の杭に対して必要とする深度まで
改造、補強をなし再利用する事ができると共に、建直す
べき上部建物の計画設計上杭の増設を必要とする場合で
も同種の杭を打設し、同様な改造、補強をする事も可能
であり、既存杭を有効に活用し、任意の建物の計画設計
を行う事が出来る杭の改造、補強工法を提供することを
課題としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１記載の発明は、傾斜角のある先端部
の周囲にカッターとローラビットが装着された鋼管を、
地盤に打設された杭の上部外周部に混合圧力水及び制御
システムを使って回転貫入させ、杭の周囲に環状に削孔
を形成して削孔装置を抜取る削孔工程と、前記削孔工程
後において、先端にカッターと閉塞リングをもつ鋼製さ
や管を杭の削孔が形成された部分に回転貫入し、杭とさ
や管の間隙を洗浄した後、この間隙に膨張性高強度充填
材を圧入し、杭とさや管を一体化させる工程とからなる
構成を採用したものである。

【００１８】ここで、削孔工程において、鋼管の回転貫
入時には、混合圧力水ジェットを併用し、削孔が円滑に
行なえるようにすると共に、杭のねじり破損を防止する
ため、鋼管の回転貫入を制御システムにより制御する。

【００１９】また、杭とさや管の間隙の洗浄は、清水に
洗浄剤を入れてクリーニングすることにより行なう。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付した図示例と共に説明する。

【００２１】この発明の杭の改造、補強工法は、二つの
構成要素からなり、図１乃至４のように、第１は、改
造、補強を施さんとする杭Ａの上層外周部に削孔装置１
を用い、削孔を形成する削孔工程であり、第２は、図５
と図６の如く、前記削孔工程後において、杭Ａの削孔が
形成された部分に鋼製のさや管２を回転貫入させ、さや
管２と杭Ａを膨張性高強度充填材Ｂの圧入によって一体
化する工程である。

【００２２】図１乃至図３は、第１の削孔工程の実施に
用いる削孔装置１の構造を示し、杭Ａよりも大径で該杭
Ａへの外嵌挿時に杭Ａの外周面との間に必要な隙間を形
成する鋼管３の先端部に傾斜角４をもたせ、この鋼管３
の先端部周壁に、複数の窓孔５を傾斜角４の傾斜に沿っ
て配置し、該窓孔５の部分に上下逆円錐台形状のローラ
ビット６が回転自在に取付けられている。

【００２３】上記ローラビット６は、図３（Ａ）のよう
に、鋼管３の内外方向に突出し、全ローラビット６の配
置内径は杭Ａの外径に近接するよう設定され、鋼管Ａの
外周で各ローラビット６間の先端側の位置に、フリクシ
ョンカッター７が鋼管３の内外方向と傾斜角４から先端
が突出する配置で突設され、この鋼管３の内周面には、
杭Ａの外周面に摺接するワイヤーブラシ８が複数設けら
れている。

【００２４】上記鋼管３の内周面に、杭Ａへの貫入時に
該杭Ａと同軸心状となるように保持する鋼製のスペーサ
９が複数設けられ、この鋼管３の周壁に円形のスライム
排出孔１０が設けられ、更に、内部には先端のノズル１
２ａがローラビット６の近接位置に臨み、後端がオーガ
掘進機１１と直結した圧力水送水管１２が固定されてい
る。

【００２５】図６は、杭Ａとさや管２を一体化させる工
程のさや管２の構造を示し、鋼製さや管２は前記鋼管３
と略同様の直径を有し、先端部にカッター１３が固定さ
れ、内周面に杭Ａへの嵌挿時に同軸心状態を保持するた
めの複数のスペーサ１４が設けられ、このさや管２の先
端は少し内側に絞り、その内側に杭Ａとさや管２の間を
密閉する軟質ゴム等のリング１５が組込まれている。

【００２６】次に、この発明の補強工法を添付図面に基
づいて説明する。

【００２７】先ず、図１に示すように、作業機械１６の
リーダ１７に沿って昇降するオーガ掘進機１１に削孔装
置１を接続し、地盤に打設された杭Ａの直上に鋼管３を
臨ませ、オーガ掘進機１１の起動により回転させた鋼管
３を下降させて杭Ａに貫入させる。

【００２８】図４は鋼管３が杭Ａに回転貫入した状態を
示し、鋼管３の先端は傾斜角４をもっていると共に、先
端部にローラビット６とフリクションカッター７が傾斜
角４に沿う配置で設けてあるので、杭Ａの外周面に固結
したセメントミルクＣや土砂等を効率よく破砕すること
ができ、また、回転貫入時にノズル１２ａから鋼管３内
に混合圧力水のジェットが噴出され、スライムは圧力水
による上昇流で地上に排出され、ワイヤブラシ８の摺接
により杭Ａの外周面が清浄化される。なお、混合加圧水
は、水に空気及び粘性添加物を配合したものである。

【００２９】図４のように、鋼管３を所定深度まで回転
貫入させた後、該鋼管３を回転させながら圧力水を安定
液に切り換え、削孔内を充満させつつ引き抜き、削孔工
程を完了する。この削孔工程の完了により、杭Ａの上部
外周には、環状の削孔が形成されることになる。

【００３０】なお、削孔工程において、作業機械１６に
回転貫入制御システム１８を搭載しておく。このシステ
ム１８は、鋼管３の貫入時の回転トルク、貫入速度、水
圧などを自動計測及び記録し、回転貫入をコントロール
して杭の損傷を防止する機能をもっている。

【００３１】このようなシステムとしては、本発明者ら
が提案した特公昭５４−３１６０３号、特公平４−６０
１６４号、特公平６−７６６９２号等を利用することが
でき、これらのシステムは実際の施工に使用されて実績
をあげており、この発明の工法の実施に有効利用でき
る。

【００３２】次に、削孔工程が終ると、図５のように、
オーガ掘進機１１にさや管２を接続し、これを杭Ａの直
上に臨ませ、これを回転させながら下降させ、杭Ａに回
転貫入させる。

【００３３】さや管２は、先端のカッター１３によって
杭Ａの周囲を掘進し、リング１５がさや管２の先端と杭
Ａの外周面の隙間を密閉し、さや管２と杭Ａの間に残置
屑などが入らないようにしつつ、隙間内に上部より清水
を補充する。

【００３４】さや管２を所定深度まで貫入させると、隙
間内に洗浄剤を入れてクリーニングを行ない、最終段階
としてさや管２と杭Ａの隙間に下部の位置から上部にわ
たって膨張性高強度充填材Ｂを圧入充填し、作業は完了
する。

【００３５】膨張性高強度充填材Ｂが硬化膨張すること
により、さや管２と杭Ａは一体化し、杭Ａを充填材Ｂの
硬化層とさや管２によって補強し、曲げ剪断に対して強
い杭に改造することができる。

【００３６】この発明の施工方法による杭の改質、補強
にあたっては、既存杭の損傷度、健全性の調査を行い、
ついで新規建設の設計に対応する杭の改造、補強、杭の
増設の検討を行い、杭の設計をまとめる。

【００３７】また、この発明にかかる杭の改造、補強工
法では、損傷を受けた杭も、健全な杭も、増設する杭
も、鋼製さや管の設計技術により、安全で均質の基礎杭
に改造、補強出来る事を大きな特徴としている。改造、
補強した杭は、鉛直、水平裁可試験等によって強度の検
証を行なう。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、地上
建造物および基礎などを撤去した後、残置されている基
礎杭の杭頭部を必要な深度までまた必要とする任意の強
度に補強し再使用に耐える杭に改造することができ、ま
た、杭の増設をする必要がある場合、同様な方法で新旧
格差のない、基礎構造上安定した基礎杭を築造する事も
可能となり、以下にその特徴、効果を要約して記す。

【００３９】（Ｉ）残置され基礎杭頭部の補強、増強を
する事により経済的に基礎杭の再利用を図る事が出来
る。

【００４０】（II）残置基礎杭の引抜、解毀撤去をしな
くても良く、工期的、経済的にも大きな効果がある。

【００４１】（III ）産業廃棄物の排出が極端に少な
く、無音、無振動工法であり公害は殆ど出ない。

【００４２】（IV）杭の引抜、解毀撤去をしないので有
害な地盤のゆるみ、沈下などを発生させない。

【００４３】（Ｖ）新規の計画、設計に対して弾力的な
基礎構造設計手法をとる事が出来るので適用範囲が広
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】削孔工程を行なう鋼管のセット状態を示す正面
図

【図２】鋼管の拡大縦断面図

【図３】（Ａ）は図２の矢印Ａ−Ａに沿う横断面図、
（Ｂ）は図２の矢印Ｂ−Ｂに沿う横断面図

【図４】削孔工程を行なっている縦断面図

【図５】さや管と杭の一体化工程を行なうさや管のセッ
ト状態を示す正面図

【図６】（Ａ）はさや管を回転貫入させた縦断面図、
（Ｂ）は同上に膨張性充填材を充填した拡大縦断面図、
（Ｃ）はさや管の先端部構造を示す拡大断面図

【符号の説明】

１ 削孔装置 ２ さや管 ３ 鋼管 ４ 傾斜角 ６ ローラビット ７ フリクションカッター ８ ワイヤブラシ ９ スペーサ １０ スライム排出孔 １１ オーガ掘進機 １２ 送水管 １３ カッター １４ スペーサ １５ リング １６ 作業機械 １８ 回転貫入制御システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船曳 晴治 尼崎市富松町３丁目32番４−404号 (72)発明者 豆畑 泰彦 橋本市城山台一丁目５番地の８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾斜角のある先端部の周囲にカッターと
   ローラビットが装着された鋼管を、地盤に打設された杭
   の上部外周部に混合圧力水及び制御システムを使って回
   転貫入させ、杭の周囲に環状に削孔を形成して削孔装置
   を抜取る削孔工程と、 前記削孔工程後において、先端にカッターと閉塞リング
   をもつ鋼製さや管を杭の削孔が形成された部分に回転貫
   入し、杭とさや管の間隙を洗浄した後、この間隙に膨張
   性高強度充填材を圧入し、杭とさや管を一体化させる工
   程とからなる杭の改造、補強工法。