JP2000110160A - 拡底鋼管杭を用いた埋込み杭の施工方法および拡底鋼管杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡底鋼管杭の一般部と拡径部との間に段差が
拡底鋼管杭に関し、その隅角部の内側に先端支持力の低
下につながる不適切材料が付着するのを防止し得る埋込
み杭の施工方法および拡底鋼管杭の構造を提供する。 【解決手段】 中掘り工法で地盤の掘削および拡底鋼管
杭１の沈設を行い、拡径部１ｂを根固め部Ａに定着させ
るに当り、掘削ヘッド３の上部に、拡径部１ｂの内径と
ほぼ等しい径に拡径可能な付着防止翼４を設けておく。
拡底鋼管杭１の沈設の際、拡径部１ｂの隅角部内側に留
まろうとする粘性土あるいはスライム状の土砂等の不適
切材料を、付着防止翼４によって強制的に除去し、拡底
鋼管杭１を用いた埋込み杭について、高い先端支持力を
確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、市街地等での杭
基礎工事に多用される埋込み杭について、先端部を拡径
した拡底鋼管杭を用いた埋込み杭の施工方法および埋込
み杭用の拡底鋼管杭の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】杭の施工方法としては、大きく分けて、
打撃工法、場所打ちコンクリート杭工法、埋込み杭工法
等があるが、市街地等では低振動、低騒音で、かつ狭い
スペースで施工できる工法として、埋込み杭工法を適用
さぜるを得ない場合が多い。

【０００３】埋込み杭工法には、さらに先掘り工法、中
掘り工法、回転圧入工法等がある。先掘り工法は、既成
杭を建て込むための孔をスパイラルオーガーあるいは先
端に掘削ヘッドを設けた掘削ロッド等の掘削装置で先掘
りし、通常、掘削ヘッド部分等からセメントミルク等の
固化材を注入し、土砂とセメントミルクを積極的に置換
した孔または土砂と攪拌・混合したソイルセメント等が
満たされた孔の中へ既成杭を沈設して行くものであり、
ソイルセメント等の固化により既成杭を掘削孔中に固定
し、支持力を得る。

【０００４】なお、下端については、支持層における先
端支持力を増すため、オーガーあるいは掘削ロッドの掘
削ヘッドを拡径して拡大掘削し、富配合のセメントミル
クあるいはモルタル等を充填して既成杭を建て込み、根
固め部を形成することも多い。

【０００５】また、中掘り工法は、鋼管杭あるいは中空
コンクリート杭、鋼コンクリート複合パイル等の中空の
既成杭を用い、中空部を通したオーガーあるいは掘削ロ
ッド先端の掘削ヘッドの回転により掘削を行いつつ、中
空の既成杭を建て込んで行くものである。

【０００６】掘削ロッドに取り付けられる掘削ヘッドに
は、通常、掘削ビットや拡縮可能な攪拌翼、共回り防止
翼等が設けられ、水等の掘削液やセメントミルク等の固
化材を注入しながら掘削、攪拌・混合を行なえるように
なっている。

【０００７】中掘り工法の場合も、必要に応じて、先端
根固め部を形成し、先端支持力を高めることができる。
また、回転圧入工法は、杭の先端部や一般部に螺旋翼ま
たは回転翼を有する杭を回転させながら地盤中にねじ込
むものである。

【０００８】なお、排土量、残土処理量を減らすために
は、先掘り工法や回転圧入工法の場合も、埋込み杭用の
既成杭として鋼管杭等の先端が開放された中空杭を用い
るのが有利であり、鋼管杭を用いた埋込み杭やその施工
方法としては、例えば特開昭６３−９７７１１号公報や
特開昭６４−７５７１５号公報に記載されたものがあ
る。

【０００９】特開昭６３−９７７１１号公報に記載され
たものは、先掘り工法によって形成されたソイルセメン
ト柱に鋼管杭を建て込む場合において、鋼管杭の外周面
のほぼ全長および鋼管杭の先端部や頭部の内面に突起を
設け、ソイルセメントとの付着力を高め、杭先端部の閉
塞効果、水平抵抗増大効果、摩擦耐力の向上を図ったも
のである。

【００１０】また、特開昭６４−７５７１５号公報に記
載されたものは、先掘り工法によってセメントミルク等
の固化材の注入、攪拌・混合を行いながら、鋼管杭や中
空コンクリート杭を埋込み杭として建て込んで行く際、
先端部手前で固化材をより高い圧縮強度が得られる固化
材に切り替え、先端根固め部における先端支持力の増大
を図り、また建て込まれる既成杭の外周面にスパイラル
翼を設けることで、ソイルセメント中への既成杭の回転
圧入が容易となるようにしたものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】先端が開放された中空
既成杭の場合、掘削土砂が既成杭の中空部に残ることで
排土量、掘削残土の処理が少なくなるという利点があ
る。特に、鋼管杭の場合、杭径に比べて管厚が小さいた
め、無排土に近い施工が可能となる。

【００１２】一方、鋼管杭自体の先端の面積は小さいた
め、先端支持力を増すためには、鋼管杭の先端に杭一般
部に比べ径の大きい拡径部を形成したり、その部分にセ
メントミルク等の固化材を注入し、先端根固め部を形成
することが望ましい。

【００１３】上述のようなことから、本願の出願人は先
に、十分に長い基部鋼管と、この鋼管より大径の先端鋼
管と、これら基部鋼管と先端鋼管とを連結する連結部材
とからなる拡底鋼管杭を開発している（特願平−２６０
２８５号）。

【００１４】ところで、このような拡底鋼管杭を用いた
埋込み杭の施工において、先端根固め部を形成する場
合、通常の鋼管杭からなる杭一般部と大径の先端鋼管と
の間で段差がある場合、段差位置の隅角部内側に粘性土
等の粘着性の土砂、スライム状の土砂やセメントミルク
等の固化材が不適切に混入された土砂等（以下、不適切
材料という）が付着し、期待される先端支持力が得られ
ない恐れがある。

【００１５】本願発明は、上述のような課題の解決を図
ったものであり、拡底鋼管杭の一般部と拡径部との間に
段差がある場合でも、その隅角部の内側に不適切材料が
付着することによる先端支持力の低下を防止し得る埋込
み杭の施工方法および拡底鋼管杭の構造を提供すること
を目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る拡
底鋼管杭を用いた埋込み杭の施工方法は、長尺の鋼管か
らなる杭一般部と、先端部に形成した前記杭一般部より
径の大きい拡径部と、前記杭一般部の先端と、前記拡径
部をつなぐ円盤状の連結部とを有する拡底鋼管杭を用い
た埋込み杭の施工方法であって、下端に拡縮可能な掘削
ヘッドを取り付けた掘削装置を前記拡底鋼管杭の中空部
に通し、掘削ヘッドを拡径させて中掘り工法により地盤
の掘削および拡底鋼管杭の沈設を行い、前記拡径部を固
化材または固化材と土砂の混合物が充填された根固め部
に定着させるに当り、前記掘削ヘッドの後部に設けた前
記拡径部の内径とほぼ等しい径に拡径可能な付着防止翼
により、前記連結部と拡径部との間の隅角部の内側に浸
入する不適切材料の付着を防止することを特徴とするも
のである。

【００１７】本願発明の適用対象となる拡底鋼管杭につ
いては、出願人は先に特願平９−２６０２８５号におい
て、十分に長い基部鋼管（杭一般部）と、この鋼管より
大径の先端鋼管（拡径部）と、これら基部鋼管と先端鋼
管とを連結する連結部材とからなる鋼管杭を提案してい
る。

【００１８】また、連結部材からなる連結部について
は、これを孔開き円盤とし、基部鋼管および先端鋼管と
それぞれ溶接で結合するもの、先端鋼管部分と連結部材
とを一体の鋳物として製作し、基部鋼管に溶接するもの
等を提案している。

【００１９】中掘り工法で用いられる掘削ロッドあるい
はオーガーは、通常、掘削ヘッド部分に掘削ビットや攪
拌翼あるいは螺旋翼等が設けられ、攪拌翼等が土圧等に
より拡縮できるようになっているものが多い。

【００２０】本願発明でも掘削装置自体については、同
様の形式のものを用いることができ、さらに掘削ヘッド
の後部に、拡径部の内径とほぼ等しい径に拡径可能な付
着防止翼を設けることで、付着防止翼が回転の際、拡底
鋼管杭の連結部と拡径部との間の隅角部に浸入する、粘
性土あるいはスライム状の土砂、セメントミルク等の固
化材の混入が不十分な土砂等の不適切材料の付着を防止
する。

【００２１】本願の請求項２に係る拡底鋼管杭を用いた
埋込み杭の施工方法は、長尺の鋼管からなる杭一般部
と、先端部に形成した前記杭一般部より径の大きい拡径
部と、前記杭一般部の先端と、前記拡径部をつなぐ円盤
状の連結部とを有する拡底鋼管杭を用いた埋込み杭の施
工方法であって、先掘り工法または中掘り工法で掘削孔
内に建込み、前記拡径部を固化材または固化材と土砂の
混合物が充填された根固め部に定着させるに当り、前記
連結部と拡径部との間の隅角部の内側に、杭一般部から
拡径部側に徐々に拡径する内面または杭一般部と同内径
の内面を形成するように、予め、仕切りまたは充填物を
取り付けておくことで、前記連結部と拡径部との間の隅
角部の内側に浸入する不適切材料の付着を防止すること
を特徴とするものである。

【００２２】請求項１に係る施工方法では、付着防止翼
により不適切材料を強制的に除去するのに対し、請求項
２に係る施工方法では、拡底鋼管杭の連結部と拡径部と
の間の隅角部に仕切りあるいは充填物を取り付けること
で、埋込み杭の建込み時に不適切材料が付着し難いよう
にして埋込み杭の施工を行うものである。

【００２３】仕切りの材料としては、例えばスカート状
に加工した鋼板、合成樹脂板、合成樹脂シート等の滑ら
かな表面を形成するものが望ましいが、隅角部の内側に
杭一般部から拡径部側に徐々に拡径する内面または杭一
般部と同内径の内面を形成し、かつ不適切材料が付着し
難く支持力を得る上で必要とされる強度を有するもので
あれば特に限定されない。

【００２４】また、仕切りの代わりに、この隅角部に所
定の内面形状を与える充填物を詰めることによっても、
その内面形状によって不適切材料の付着を防止すること
ができる。充填物は、不適切材料が付着し難いものであ
り、先端部のセメントミルクやソイルセメント等の固化
材と同等以上の強度、硬さ、耐久性を有するものであれ
ば特に限定されないが、合成樹脂材料、金属材料等が望
ましい。

【００２５】これによって拡底鋼管杭が所定の深さに建
込まれ、先端が根固め部に達したとき、隅角部にモルタ
ルやセメントミルク等の固化材、あるいはセメントミル
クと土砂が攪拌・混合されたソイルセメント等が行き渡
り、設計に応じた先端支持力を得ることができる。

【００２６】なお、請求項２に係る施工方法の場合、拡
底鋼管杭の中空部に掘削装置を貫通させて中掘り工法に
よって掘削しながら拡底鋼管杭を建て込むことも可能で
あり、また先掘り工法により未硬化のソイルセメント柱
等を形成した後に、拡底鋼管杭を建て込むことも可能で
ある。

【００２７】本願の請求項３に係る拡底鋼管杭は、長尺
の鋼管からなる杭一般部と、先端部に形成した前記杭一
般部より径の大きい拡径部と、前記杭一般部の先端と、
前記拡径部をつなぐ円盤状の連結部とを有する拡底鋼管
杭であって、前記連結部と拡径部との間の隅角部の内側
に、杭一般部から拡径部側に徐々に拡径する内面または
杭一般部と同内径の内面を形成するように、支持力を得
る上で必要となる強度を満足する材料でできた仕切りま
たは充填物を設けたことを特徴とするものである。

【００２８】請求項３は、請求項２の施工方法に用いる
ための拡底鋼管杭を与えるものであり、仕切り、充填物
等は前述した通りである。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は、本願の請求項１に係る施
工方法の一実施形態における施工手順を示したもので、
鋼管１ａの先端部に拡径部１ｂを有する拡底鋼管杭１を
用い、中掘り工法によって埋込み杭としての施工を行っ
ている。以下、施工手順に沿って説明する。

【００３０】(1) 一般部掘削時（図１(a) 参照） 先端に掘削ヘッド３を取り付けた掘削ロッド２を、拡底
鋼管杭１の中空部に挿入し、掘削ヘッド３を構成する掘
削ビット３ａ、上下の攪拌翼３ｂ，３ｃ、共回り防止翼
３ｄ等を拡径した状態で、掘削ロッド２を回転させ、地
盤を掘削しながら鋼管杭１を建て込んで行く。

【００３１】なお、この例では掘削ロッド２の先端部よ
り掘削水ａを地盤に注入しながら掘削を行い、固化材と
してのセメントミルクｂを上側の攪拌翼３ｃの先端上面
側に設けた吐出口（図示せず）より、上方に向けて吐出
することで、セメントミルクｂが直接鋼管杭１内に入り
込まないようにしている。ただし、本願発明の適用対象
となる中掘り工法については、本実施形態のものに限定
されず、セメントミルク等が鋼管杭１内に入り込む方法
であってもよい。

【００３２】さらに、上側の攪拌翼３ｃの上方には鋼管
杭１の拡径部１ｂの内径とほぼ等しい径に拡径可能な付
着防止翼４が設けられており、杭一般部を構成する鋼管
１ａと拡径部１ｂとをつなぐ部分の隅角部に掘削土砂等
が付着し、後の先端根固め部Ａの形成に支障が生じない
ようにしている。

【００３３】すなわち、粘性土やスライム状の土砂、あ
るいは根固め部近傍等ではセメントミルク等が不適切に
混入した土砂等の不適切材料が拡底鋼管杭１の隅角部に
詰まってしまうことで、根固めの機能が十分に発揮でき
なくなるのを、この付着防止翼４で防止するようにした
ものである。

【００３４】なお、本実施形態においては、攪拌翼６を
設けた鋼管杭１を、掘削ロッド２と逆方向に回転させな
がら建て込みを行っているが、前述したように鋼管杭１
を掘削ロッド２と同方向に回転させたり、あるいは鋼管
杭１自体は回転させずに建て込む場合もある。

【００３５】また、図中、５はこの種の施工において、
従来から用いられているスタビライザーである。 (2) 支持層掘削時（図１(b) 参照） 拡底鋼管杭１の下端が支持地盤面Ｎに達したら、掘削水
ａ、および必要に応じセメントミルクｂを固化強度の高
いセメントミルクｃに置き替えて先端根固め部の掘削を
行う。この例では杭一般部と杭先端部で掘削孔の径を同
一としているが、先端根固め部Ａについて拡大掘削を行
う場合もある。

【００３６】(3) 施工終了時（図１(c) 参照） 掘削が完了し、拡底鋼管杭１の先端が支持地盤面Ｎ以下
の所定の深度に達したら、掘削ヘッド３を土圧等を利用
して径方向に縮小させ、鋼管杭１の中空部から回転させ
ながら徐々に引き上げる。

【００３７】なお、掘削ヘッド３を径方向に縮小させる
方法としては、鋼管杭１との接触を利用してヒンジ部分
等の回転により縮小させる方法や、油圧機構その他メカ
ニカルな縮小機構を利用して縮小させる方法もある。

【００３８】図２本願の請求項２、３に係る施工方法お
よび拡底鋼管杭の一実施形態を概略的に示したものであ
る。図２(a) は、拡底鋼管杭１の拡径部１ｂ、連結部１
ｃ、杭一般部である鋼管１ａとの間に形成される隅角部
に鋼板あるいは樹脂シート等からなる仕切り１１を設け
たもので、仕切り１１によってこの隅角部にテーパのあ
る傾斜面が形成されることで、拡底鋼管杭１が掘削土砂
またはソイルセメント１３中へ建て込まれる際に、隅角
部に不適切材料が付着するのを防止することができる。

【００３９】図２(b) は、同様に隅角部に硬化性の樹脂
材料等からなる充填物１２を詰め、傾斜面を形成したも
のである。図３は、本願の請求項２に係る施工方法によ
る埋込み杭の根固め部の一実施形態を概略的に示したも
のである。

【００４０】根固め部Ａについては、拡大掘削した部分
にモルタルあるいは高強度のソイルセメント１４を充填
し、拡底鋼管杭１の先端部を固定し、大きな先端支持力
が得られるようにしている。また、図２(a) のように隅
角部に仕切り１１を設けたことで、この部分に不適切材
料が入り込むことがなく、信頼性の高い埋込み杭とな
る。

【００４１】なお、図１、図２では拡底鋼管杭１の連結
部１ｃが水平であったが、図３のようにいくらか傾斜し
ている場合もある。また、この傾斜が大きい場合は、必
ずしも本願発明の施工方法や構造を適用する必要がなく
なる。

【００４２】杭一般部については、掘削土砂または比較
的強度の低いソイルセメント１３との間で周面摩擦によ
る支持力が得られる。

【００４３】

【発明の効果】本願の請求項１に係る施工方法によれ
ば、拡底鋼管杭の隅角部内側に留まろうとする粘性土あ
るいはスライム状の土砂、セメントミルク等の固化材の
混入が不十分な土砂等の不適切材料が、付着防止翼によ
って除去されることで、施工完了後の先端が根固めされ
た拡底鋼管杭による埋込み杭について、高い先端支持力
が保証される。また、付着防止翼によって不適切材料を
強制的に除去するため、その効果が確実である。

【００４４】本願の請求項２に係る施工方法および請求
項３に係る拡底鋼管杭によれば、隅角部に設けた仕切り
または充填物が不適切材料の付着を防止することで、請
求項１に係る発明と同様、拡底鋼管杭による埋込み杭に
ついて、高い先端支持力が保証される。また、仕切りま
たは充填物を取り付けるだけの簡単な構造であるため、
施工コストの上昇がほとんどない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１に係る施工方法の一実施形態に
おける施工手順を示す鉛直断面図である。

【図２】(a) 、(b) はそれぞれ本願の請求項２、３に係
る施工方法および拡底鋼管杭の一実施形態を概略的に示
す鉛直断面図である。

【図３】本願の請求項２に係る施工方法による埋込み杭
の根固め部の一実施形態を概略的に示す鉛直断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｎ…支持地盤面、Ａ…先端根固め部 ａ…掘削水、ｂ…セメントミルク、ｃ…セメントミルク
（富配合） １…拡底鋼管杭、１ａ…鋼管、１ｂ…拡径部、１ｃ…連
結部、２…掘削ロッド、３…掘削ヘッド、３ａ…掘削ビ
ット、３ｂ…攪拌翼（下側）、３ｃ…攪拌翼（上側）、
３ｄ…共回り防止翼、４…付着防止翼、５…スタビライ
ザー、６…攪拌翼（鋼管杭側）、７…ソイルセメント
（低強度）、８…ソイルセメント（高強度）、９…土砂
（未改良土） １１…仕切り、１２…充填物、１３…掘削土砂または低
強度のソイルセメント、１４…モルタルまたは高強度の
ソイルセメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 久雄 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 吉澤 幸仁 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 田中 宏征 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D041 AA02 BA13 CA03 CB06 DB02 FA02 FA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺の鋼管からなる杭一般部と、先端部
   に形成した前記杭一般部より径の大きい拡径部と、前記
   杭一般部の先端と、前記拡径部をつなぐ円盤状の連結部
   とを有する拡底鋼管杭を用いた埋込み杭の施工方法であ
   って、下端に拡縮可能な掘削ヘッドを取り付けた掘削装
   置を前記拡底鋼管杭の中空部に通し、掘削ヘッドを拡径
   させて中掘り工法により地盤の掘削および拡底鋼管杭の
   沈設を行い、前記拡径部を固化材または固化材と土砂の
   混合物が充填された根固め部に定着させるに当り、前記
   掘削ヘッドの後部に設けた前記拡径部の内径とほぼ等し
   い径に拡径可能な付着防止翼により、前記連結部と拡径
   部との間の隅角部の内側に浸入する不適切材料の付着を
   防止することを特徴とする拡底鋼管杭を用いた埋込み杭
   の施工方法。
2. 【請求項２】 長尺の鋼管からなる杭一般部と、先端部
   に形成した前記杭一般部より径の大きい拡径部と、前記
   杭一般部の先端と、前記拡径部をつなぐ円盤状の連結部
   とを有する拡底鋼管杭を用いた埋込み杭の施工方法であ
   って、先掘り工法または中掘り工法で掘削孔内に建込
   み、前記拡径部を固化材または固化材と土砂の混合物が
   充填された根固め部に定着させるに当り、前記連結部と
   拡径部との間の隅角部の内側に、杭一般部から拡径部側
   に徐々に拡径する内面または杭一般部と同内径の内面を
   形成するように、予め、仕切りまたは充填物を取り付け
   ておくことで、前記連結部と拡径部との間の隅角部の内
   側に浸入する不適切材料の付着を防止することを特徴と
   する拡底鋼管杭を用いた埋込み杭の施工方法。
3. 【請求項３】 長尺の鋼管からなる杭一般部と、先端部
   に形成した前記杭一般部より径の大きい拡径部と、前記
   杭一般部の先端と、前記拡径部をつなぐ円盤状の連結部
   とを有する拡底鋼管杭であって、前記連結部と拡径部と
   の間の隅角部の内側に、杭一般部から拡径部側に徐々に
   拡径する内面または杭一般部と同内径の内面を形成する
   ように仕切りまたは充填物を設けたことを特徴とする拡
   底鋼管杭。