JP2001081770A

JP2001081770A - 杭基礎工法

Info

Publication number: JP2001081770A
Application number: JP26201799A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Oka; 憲二郎岡
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】鉛直方向および水平方向の支持力が十分な杭
基礎を、安定してかつ効率よく構築できるようにする。【構成】注入ロッド２を地盤３中に回転および軸方向
移動させて（および）、高圧噴射攪拌工法により地
盤３中に改良体４を形成した後、この改良体４にアース
オーガー５を用いて竪穴６を掘削し（）、この竪穴６
内に体積膨張型のグラウト７を所定量供給した後
（）、該竪穴６内に先端閉塞の節付きコンクリート杭
８を挿入し、前記グラウト７を杭８の周りの空隙に押上
げて、コンクリート杭８を定着層９を介して前記改良体
４に接合一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、構造物の基礎を構
築するための杭基礎工法に係り、より詳しくは埋込み杭
工法と高圧噴射攪拌工法との併用により杭基礎を構築す
る杭基礎工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】杭基礎工法の一つである埋込み杭工法
は、低騒音、低振動での施工が可能であるところから、
近年、市街地での施工に多用されている。埋込み工法の
代表的なものとしては、プレボーリング工法、中掘り工
法があるが、これら工法はさらに、杭の固定様式により
最終打撃工法、根固め工法、拡大根固め工法等に分類さ
れている。このうち、プレボーリング根固め工法は、掘
削機により地盤に竪穴を掘削した後、掘削機先端から根
固め用グラウトを注入し、掘削機を竪穴から引上げて杭
周り固定用グラウトを補給した後、竪穴内に既製杭を建
込むもので、その拡大根固め工法は、前記竪穴を杭径よ
りもかなり大きく形成することを特徴とする。一方、中
掘り根固め工法は、既製杭内に挿入した掘削機により地
盤を削孔しながら既製杭を所定深度まで沈下させた後、
掘削機先端からグラウトを注入して根固め球根を造成す
る工法で、その拡大根固め工法は、前記根固め球根をよ
り大型に造成することを特徴とする。そして、これら根
固め工法または拡大根固め工法によれば、少なくとも既
製杭の先端部がグラウトの硬化した根固め層を介して地
盤に接合されるので、大きな支持力が得られるという利
点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た根固めを行うプレボーリング工法または中掘り工法に
よれば、安定した支持力を得るには、支持層まで既製杭
を建て込む必要があり、支持層が深い場合には、削孔距
離並びに杭長が大幅に延長して、施工に長期間を要する
という問題があった。また、根固め用グラウトを注入し
た際、ボイリングが生じて杭先端付近の地盤が緩んでし
まったり、あるいは、地下流水によりグラウトが流出し
てしまうなどのトラブルも発生し易く、安定した施工を
行うには、使用するグラウトの品質（水セメント比な
ど）はもとより、その注入量、注入圧力等に厳密な管理
が必要で、その上、事前の地盤調査、地下水位の確認な
ども必要となって、施工が面倒であるという問題があっ
た。さらに、プレボーリング工法の場合は、穴壁の崩落
による高止まりの危険もあり、施工の安定性を確保する
のが困難であるという問題もあった。また、根固め層と
杭周りのグラウト定着層とにより大きな支持力が得られ
るとはいえ、それは主として鉛直方向の支持力であり、
水平方向の支持力としてみると十分とはいえず、耐震性
に劣るという問題があった。

【０００４】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、鉛直方向お
よび水平方向の支持力が十分な杭基礎を、安定してかつ
効率よく構築できるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、高圧噴射攪拌工法により地盤に改良体を
形成した後、該改良体に竪穴を掘削し、しかる後、前記
竪穴に既製杭を挿入すると共に、該既製杭の周りの空隙
にグラウトを充填することを特徴とする。

【０００６】高圧噴射攪拌工法は、注入ロッドを地盤中
に回転および軸方向移動させながら、その先端の噴射ノ
ズルから注入ロッドと直角方向へグラウト（地盤改良
材）を単独に、あるいは高圧水または圧縮エアと混合し
て高圧噴射し、地盤改良材と周辺土砂とを攪拌混合して
改良体を形成する工法で、小型の施工機械を用いて大径
の改良体を形成できる利点がある。本発明は、この高圧
噴射攪拌工法により形成した改良体に竪穴を掘削し、そ
の後、この竪穴内に既製杭を建込むことを特徴とする
が、前記竪穴の掘削とこれに続く既製杭の建込みには、
既存のプレボーリング根固め工法または拡大根固め工法
はもとより、既存のマイクロパイル工法をそのまま利用
することができる。しかして、本発明によれば、前記高
圧噴射攪拌工法により形成した改良体内に既製杭を建込
むので、支持層に杭を根入れする必要はなく、その上、
ボイリング、グラウト流出、孔壁の崩落などのトラブル
が生じることはない。また、構築された杭基礎は、大径
の改良体と基礎杭とが一体となって鉛直方向および水平
方向に大きく抵抗するので、鉛直方向の支持力はもちろ
ん、水平方向の支持力も十分となる。

【０００７】本発明において、上記既製杭の周りの空隙
に注入するグラウトの種類は任意であるが、体積膨張型
グラウトを用いるのが望ましい。体積膨張型グラウトを
用いることで、既製杭の周りの空隙内の隅々までグラウ
トが充填され、既製杭の定着はより確実となる。また、
本発明は、上記既製杭として用いる杭の種類も任意であ
り、ＲＣ、ＰＣ、ＰＨＣ、ＳＣ等のコンクリート杭はも
とより、鋼管杭等を用いることができる。この場合、既
製杭を節付きとすることにより、鉛直方向の支持力をよ
り増大させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態を示したものである。本第１の実施の形態は、高圧
噴射攪拌工法とプレボーリング根固め工法とを併用する
もので、同図中、およびの工程は高圧噴射攪拌工法
による施工状況を、からまでの工程はプレボーリン
グ根固め工法による施工状況を示している。

【０００９】施工に際しては、先端に噴射ノズル１を有
する注入ロッド（単管または二重管）２を用意し、先
ず、この注入ロッド２を回転させながら地盤３中に所定
深さだけ貫入させ、その先端の噴射ノズル１が計画改良
域の上限深さＤ₁ に達したら、注入ロッド２内に超高圧
（30〜40ＭＰa ）の水（圧縮空気を併用する場合もあ
る）を供給し、その噴射ノズル１から水平方向へ超高圧
水を噴射させる。この超高圧水の噴射により地盤３が広
範囲に切削攪拌（プレカッティング）され、地盤３内に
は大径の切削攪拌層Ａが形成され、この切削攪拌層Ａ
は、注入ロッド２の回転下降に応じて下方へ拡大する
（）。なお、この時発生する余剰スライムは流入ロッ
ド２の周りの空隙を通して地上へ排出される。

【００１０】そして、前記切削攪拌層Ａの形成が計画改
良域の下限深さＤ₂ に達したら、前記超高圧水をグラウ
ト（セメントミルク：水セメント比W/C ＝60〜70程度）
に切替え、噴射ノズル１から超高圧（40ＭＰa 程度）の
グラウト（圧縮空気を併用する場合もある）を水平方向
へ噴射させながら注入ロッド２を回転上昇させる
（）。グラウトの高圧噴射により、前記切削攪拌層Ａ
内の土砂はグラウトと攪拌混合されてグラウト混合層Ｂ
に変質し、このグラウト混合層Ｂは注入ロッド２の回転
上昇に応じて上方へ拡大する。この時、余剰スライムは
地上へ誘導排出されるが、この段階では水の噴射が停止
されているので、その誘導排出の程度はわずかであり、
グラウトの無駄な消費が抑えられる。このようにしてグ
ラウト混合層Ｂの形成が計画改良域の上限深さＤ₁ に達
したら、注入ロッド２に対するグラウトの供給を停止
し、注入ロッド２を地盤３から引抜き、そのまま養生さ
せる。この養生によりグラウト混合層Ｂが硬化し、計画
改良域には大径の改良体４（）が形成される。

【００１１】次に、上記のように形成された改良体４
に、例えばアースオーガー５を用いて縦穴６を掘削す
る。この縦穴６の掘削は、改良体４の底面近傍まで行
い、掘削終了後、アースオーガー５を地盤３から引抜き
（）、次に、この縦穴５内に、例えば体積膨張型グラ
ウト（例えば、デンカ工業社製の「デンカＣＳＡ」）７
を所定量供給する（）。その後、縦穴５内に、例えば
先端閉塞の節付きコンクリート杭（既製杭）８を挿入す
る。すると、予め供給されたグラウト７がコンクリート
杭８と縦穴５の内壁との空隙内にオーバーフローし、該
空隙にグラウト７が充填される。このグラウト７は、所
定時間養生させることで硬化して定着層９となり、この
定着層９によりコンクリート杭８は、強固に改良体４に
接合される。

【００１２】しかして、この定着層９の形成に用いたグ
ラウト７は体積膨張型となっているので、その硬化に際
して体積膨張し、コンクリート杭８の周りの空隙を十分
に埋め、しかも、コンクリート杭８が節付きとなってい
るので、これと定着層９との摩擦抵抗が著しく増大し、
この結果、コンクリート杭８は、鉛直方向に大きな支持
力を発揮するものとなる。また、このコンクリート杭８
はその周りが大径の改良体４に包まれているので、水平
方向にも大きく抵抗し、水平方向の支持力も十分となっ
て耐震性に著しく優れたものとなる。

【００１３】なお、上記第１の実施の形態における節付
きのコンクリート杭８は、節なしのコンクリート杭に代
えても、あるいは単純な鋼管杭または節付き鋼管杭に代
えてもよいものである。また、上記第１の実施の形態に
おいて、既製杭として先端閉塞のコンクリート杭８を用
いて、予め縦穴６内に供給した定着層用グラウト７を杭
周りの空隙にオーバーフローさせるようにしたが、縦穴
６の口径とコンクリート杭８の外径との比率を大きく設
定、すなわちコンクリート杭８の周りに形成される空隙
の断面積を大きく設定した場合は、縦穴６内に予め大量
のグラウト７を供給して、これに先端開放のコンクリー
ト杭８を建込んで、プレボーリング拡大根固め工法の要
領で、杭基礎を構築することもできる。この場合は、コ
ンクリート杭８が、内・外から定着層で包まれるのでそ
の剛性が著しく増し、水平方向の支持力がより一層増大
するようになる。

【００１４】さらに、上記第１の実施の形態において
は、高圧噴射攪拌工法による計画改良域を地盤３内に設
定して、改良体４を地盤３内に収めるようにしたが、こ
の改良体４は、その上端が地表に露出するように形成し
てもよいものである。この場合は、グラウトの地表への
噴出を抑えるため、地表に盛土して地盤を嵩上げした高
圧噴射攪拌工法を施工し、施工終了後、盛土を排除する
ようにすればよい。このように地表まで改良体４を形成
することで、これに建込んだ既製杭の水平方向の支持力
が大幅に増大し、耐震性の面で極めて優れたものとな
る。

【００１５】図２は、本発明の第２の実施の形態を示し
たものである。本第２の実施の形態の特徴とするところ
は、上記第１の実施の形態におけるプレボーリング根固
め工法（図１の〜の工程）に代えて、マイクロパイ
ル工法を利用した点にある。このマイクロパイル工法の
施工に際しては、前記した高圧噴射攪拌工法により形成
された改良体４内に前記アースオーガー５（図１）によ
り縦穴６を掘削した後、この縦穴６内に、管壁に複数の
逆止弁１０を有する先端閉塞の鋼管杭１１を挿入し
（）、次に、この鋼管杭１１内に注入機としてのダブ
ルパッカー１２を挿入する。

【００１６】上記ダブルパッカー１２は、膨出変形可能
な一対の膨出体１３，１３の間に吐出口を備えており、
最初、このダブルパッカー１２を鋼管杭１１の最深位置
に挿入する。そして、この最深位置で一対の膨出体１３
を膨張させてダブルパッカー１２を位置固定し、これに
供給管１４を通じてグラウト（セメントモルタル）１５
を圧送する（）。すると、このグラウト１５は、前記
ダブルパッカー１２の吐出口から一対の膨出体１３，１
３の間の密閉室に吐出した後、鋼管杭１１の管壁の逆止
弁１０を開いて外部に噴出し、その一部が鋼管杭１１の
先端側へ回ると共に、当該逆止弁１０の近傍の空隙を埋
める。そして、このグラウト１５の層は、ダブルパッカ
ー１２を所定のピッチで引上げながら前記操作を繰り返
すことで上方へ拡大し（）、遂には、鋼管杭１１の周
りの空隙の全域がグラウト１５で満たされる。その後、
ダブルパッカー１２を鋼管杭１１から引抜き、所定時間
養生させると、前記グラウト１５が硬化して定着層１６
となり、この定着層１６により鋼管杭１１は、強固に改
良体４に接合される。

【００１７】本第２の実施の形態によれば、鋼管杭１１
に設けた逆止弁１０を通じてその周りにグラウト１５を
注入するので、グラウトとして、特に体積膨張型のもの
を用いなくても、鋼管杭１１の周りの空隙にグラウトが
十分に行きわたる。したがって、鋼管杭１１は定着層１
６を介して改良体４に強固に接合一体化され、上記第１
の実施の形態におけるコンクリート杭８と同様に鉛直方
向および水平方向に大きな支持力を発揮するものとな
る。

【００１８】図３は、本発明の第３の実施の形態を示し
たものである。本第３の実施の形態は、上記第２の実施
の形態におけるマイクロパイル工法の施工に際し、前記
逆止弁１０を先端閉塞の鋼管杭１１に代えて、複数の逆
止弁２０を有する先端開放の鋼管杭２１を用いると共
に、前記ダブルパッカー１２に代えてシングルパッカー
２２を用いた点にある。シングルパッカー２２は、膨出
変形可能な一つの膨出体２３を備えており、その吐出口
は膨出体２３の下方に設定されている。施工に際して
は、前記第２の実施の形態と同様、改良体４内に掘削し
た縦穴６内に、前記逆止弁２０付鋼管杭２１を挿入し
（）、さらにこの鋼管杭２１内にシングルパッカー２
２を挿入する。

【００１９】そして、最初、このシングルパッカー２２
を鋼管杭２１の最深位置に挿入し、この最深位置で膨出
体２３を膨張させてシングルパッカー２２を位置固定
し、これに供給管１４を通じて前記グラウト１５を圧送
する（）。すると、このグラウト１５は、シングルパ
ッカー２２の先端の吐出口から吐出して鋼管杭２１の先
端開口から外部へ噴出し、鋼管杭２１の前方の空隙を埋
めると共に、その先端部の周りの空隙を埋める。次に、
シングルパッカー２２を所定の距離（逆止弁２０の配列
ピッチ）だけ上昇させて前記操作を繰り返す。すると、
グラウト１５は鋼管杭２１の内部を埋めた後、吐出口近
傍の逆止弁２０を開いて鋼管杭２１の周りの空隙に噴出
し、当該逆止弁２０の周りの空隙を埋める。そして、こ
の鋼管杭２１の内・外のグラウト１５の層は、シングル
パッカー２２を所定のピッチで引上げながら前記操作を
繰り返すことで上方へ拡大し（）、遂には、鋼管杭２
１の周りの空隙の全域がグラウト１５で充填される。そ
の後、シングルパッカー２２を鋼管杭２１から引抜き、
所定時間養生させると、前記グラウト１５が硬化して定
着層２４となり、この定着層２４により鋼管杭２１は、
強固に改良体４に接合される。本第３の実施の形態によ
れば、上記第２の実施の形態と同様の効果を奏する他、
鋼管杭２１が、内・外から定着層２４で包まれるのでそ
の剛性が著しく増し、水平方向の支持力がより一層増大
するようになる。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る杭
基礎工法によれば、高圧噴射攪拌工法により形成した改
良体内に既製杭を建込むので、支持層に杭を根入れする
必要はなく、その上、ボイリング、グラウト流出、孔壁
の崩落などのトラブルが生じることもなくなって、安定
してかつ効率よく杭基礎を構築できる。しかも、構築さ
れた杭基礎は、大径の改良体と基礎杭とが一体となって
鉛直方向および水平方向に大きな支持力を発揮するもの
となり、その及ぼす効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の施工順序を示す断
面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の施工順序を示す断
面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の施工順序を示す断
面図である。

【符号の説明】

２高圧噴射攪拌工法用注入ロッド３地盤４改良体５アースオーガー６縦穴７，１５グラウト８節付きコンクリート杭９，１６，２４定着層１０，２０逆止弁１１，２１鋼管杭１２タブルパッカー（注入機）２２シングルパッカー（注入機）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧噴射攪拌工法により地盤に改良体を
形成した後、該改良体に竪穴を掘削し、しかる後、前記
竪穴に既製杭を挿入すると共に、該既製杭の周りの空隙
にグラウトを充填することを特徴とする杭基礎工法。
【請求項２】グラウトとして、体積膨張型グラウトを
用いることを特徴とする請求項１に記載の杭基礎工法。
【請求項３】既製杭として、コンクリート杭を用いる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の杭基礎工
法。
【請求項４】既製杭として、鋼管杭を用いることを特
徴とする請求項１または２に記載の杭基礎工法。
【請求項５】既製杭が、節付きであることを特徴とす
る請求項３または４に記載の杭基礎工法。