JP2001234531A - ソイルセメント充填鋼管杭とその施工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業廃棄物の排出量を減少させて環境問題を
解決した地球環境に優しい杭工法であるソイルセメント
充填鋼管杭とその施工法を提供する。 【解決手段】 本発明によるソイルセメント充填鋼管杭
とその施工法は、コンクリート杭掘削機で杭孔１１を削
孔して掘削土１３を集積して置き、杭孔内の先端部に無
筋コンクリート１４を打設して、中空鋼管５をコンクリ
ート内に挿入して保持し、上記掘削土とセメントミルク
とを混練したソイルセメント１５を中空鋼管５内に埋戻
すことで構成しており、削孔する杭孔の先端に、拡底部
１２を形成したり、中空鋼管５の上部にアンカー筋８を
先付けすることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソイルセメント充
填鋼管杭とその施工法に関し、特に、産業廃棄物として
扱われる掘削土の現場からの排出量を減少させること
で、コスト低減と地球環境への優しさを向上させたソイ
ルセメント充填鋼管杭とその施工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題に対する意識の高まりに
応じて環境規制が厳しくなり、これに追随して廃棄物・
有害物等のより高度な処理が求められてきている。加え
て地球環境問題や資源保持及び廃棄処分場の立地の困難
さ等の観点から、廃棄物・有害物を単に埋め立てる等の
廃棄処分にすることでなく、廃棄物が発生する現場にお
いて極めの細かい分別を実施することによって、最終廃
棄物の排出量を低減すると共に安全、有効に再利用しよ
うという気運が高まり、多くの提案がなされてきた。

【０００３】このような社会機運の中で、産業廃棄物の
排出が特に多い建築現場においても環境汚染を防止でき
る工法の提案が求められている。基礎工事においても排
出残土を低減する解決法の１つとして、回転貫入鋼管杭
工法等も開発されているが、中間層に砂礫や地中障害物
が存在すると施工性が著しく低下したり、８００φ以上
の大口径に現状では対応できない等の問題が残されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した社
会動向に鑑みて環境問題に配慮した杭工法を提供するも
のであり、産業廃棄物の排出量を減少させて環境問題を
解決した地球環境に優しい杭工法であるソイルセメント
充填鋼管杭とその施工法を提供している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるソイルセメ
ント充填鋼管杭は、軸部先端にコンクリート拡底部を形
成し、軸部にソイルセメントで充填した中空鋼管を配置
して構成するものであって、上記中空鋼管の上部にアン
カー筋を先付けすることを特徴としており、大口径拡底
杭を構築することを可能にし、鋼管の座屈を防止して鋼
管肉厚を低減して産業廃棄物である掘削土の排出量を低
減している。

【０００６】又、本発明によるソイルセメント充填鋼管
杭の施工法は、基本的に、コンクリート杭掘削機で杭孔
を削孔して掘削土を集積して置く手順と、杭孔内の先端
部に無筋コンクリートを打設してこのコンクリートが硬
化しない間に中空鋼管を該コンクリート内に挿入して所
定位置に保持する手順と、上記掘削土とセメントミルク
とを混練して中空鋼管内に埋戻す手順とから構成するも
のであって、具体的には、削孔する杭孔の先端に、拡底
部を形成したり、中空鋼管の上部にアンカー筋を先付け
することを特徴としており、大口径の拡底杭を通常のコ
ンクリート杭掘削機の活用で造成しており、鉄筋籠も不
要にしている。又、掘削排土の減少を図り、施工は低騒
音、低振動で構築することを可能にしている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によるソイルセメント充填
鋼管杭は、軸部先端にコンクリート拡底部を形成し、軸
部にソイルセメントで充填した中空鋼管を配置して構成
するものであって、上記中空鋼管の上部にアンカー筋を
先付けすることを特徴としている。以下に、本発明の実
施の形態を図面に基づいて説明する。

【０００８】図１は、本発明によるソイルセメント充填
鋼管杭の立断面図である。本実施の形態におけるソイル
セメント充填鋼管杭１は、軸部２、先端３及び上部４か
ら構成されている。軸部２は、蓋をせずに開断面にした
中空鋼管５とその内部に充填されたソイルセメント６か
ら構築されており、中空鋼管５は大口径に形成されて
も、ソイルセメント６が軸力を負担することで座屈が防
止され、許容圧縮耐力を増加させることができるので肉
厚を小さくしても対応可能になっている。中空鋼管５に
充填されるソイルセメント６は、本実施の形態では通常
のＳＭＷで使用するものよりセメント量を若干増加させ
て、杭支持力を担保する２．４５ＭＮ／ｍ²以上の応力
を確保することで、上述の構築を確立させている。従っ
て、鋼管杭としては、杭上部で断面性能を発揮して大き
な曲げ耐力を小さな杭径で対応しているので排土をさら
に減少させることができると共に、地盤条件の悪さに容
易に対処して引張り力が作用する場合にも曲げ耐力を確
保できるようになっている。尚、鋼管と杭孔壁との隙間
については特に図示していないが、通常の施工法によっ
てソイルセメントの打設、泥水固化もしくは砂や掘削土
の埋め戻しを行うことで充填しているものである。

【０００９】軸部の先端３には、従来の鋼管杭では構築
が困難であった拡底部７を必要に応じて随意に形成して
おり、基礎設計に自由度を持たせることを可能にしてい
る。そして、拡底部７は、従来の拡底杭における軸部外
の部分と同様に、無筋状態のコンクリートで構築されて
いるので、鉄筋籠を特別に制作する必要がない。

【００１０】又、本実施の形態では、軸部２の上部４に
中空鋼管５へのフレア溶接によって予めアンカー鉄筋８
を取り付けている。アンカー鉄筋８の先付けは、基礎躯
体との一体化作業に際して、従来は姿勢の悪い状態での
現場溶接によっていたために品質や作業効率の問題が発
生していたものを予め解消しておくものであり、品質向
上や工期短縮に大いに貢献する手順である。即ち、従来
の一般的な鋼管杭工法では、打撃杭でも埋込杭であって
も杭打ち機や掘削機との取り付けのために、このような
アンカー筋の予めの取付は不可能であったが、本発明で
は軸部の建て込みだけで施工ができることから可能にな
っているもので、基礎工事全体の工程に大きく影響する
ことになる。

【００１１】以上のように、本発明によるソイルセメン
ト充填鋼管杭は、軸部２を中空鋼管５とその内部に充填
されたソイルセメント６で構築し、先端３に従来の鋼管
杭では構築が困難であった拡底部７を随意に形成して、
上部４にはアンカー鉄筋８を先付けして構成しているの
で、大口径の拡底杭を構築することを可能にしており、
鋼管の座屈を防止して鋼管肉厚を低減している。さら
に、杭上部で鋼管杭の断面性能を発揮できることや鋼管
杭が杭断面の外側にあることで、所定の曲げ耐力を確保
するのに小さな杭径で対処可能であり、掘削土の排出量
をさらに低減している。

【００１２】次に、本発明による施工法について説明す
る。本実施の形態におけるソイルセメント充填鋼管杭の
施工法は、コンクリート杭掘削機で杭孔を削孔して掘削
土を集積して置き、次いで杭孔内の先端部に無筋コンク
リートを打設して、このコンクリートが硬化しない間に
中空鋼管をコンクリート内に挿入して所定位置に保持し
ている。その後、コンクリートの硬化と中空鋼管の設定
を待って、上記掘削土とセメントミルクとを混練して中
空鋼管内に埋戻し、所定の養生をしてソイルセメント充
填鋼管杭の構築を完成している。

【００１３】図２は、地盤の掘削から杭の完成までの各
手順を段階的に示す工程図である。図２（ａ）では、地
盤１０の所定位置に杭孔１１を削孔している。杭孔１１
は、通常のアースドリル、リバース杭等のコンクリート
杭を掘削する掘削機を使用して施工しており、必要に応
じて杭孔先端に拡底部１２を形成している。上記掘削機
の使用は、高軸力に対応した大口径拡底杭の削孔を容易
にするものであり、低コストで信頼性の高い施工を確立
できる。この際の掘削土１３は、削孔内にベントナイト
の泥水を使用しているために産業廃棄物の取り扱いにな
るが、本発明ではこれを排出することなく所定の位置に
集積して置いて、再度杭孔内にソイルセメントとして埋
め戻すものであり、産業廃棄物の削減を図って地球に優
しい環境を形成している。

【００１４】図２（ｂ）では、杭孔１１の拡底部１２を
含む先端部分にコンクリート１４を打設している。本実
施の形態では、コンクリート１４は無筋であり、鉄筋籠
の作成等が必要ない。一方、所定の場所に集積されてい
る掘削土１３は、これにセメントミルクを混ぜて攪拌混
練されており、ソイルセメント１５として構成されてい
る。

【００１５】図２（ｃ）では、コンクリート１４が硬化
しない間に中空鋼管５を挿入して関係位置を設定してい
る。本実施の形態では、中空鋼管５の上部４に予めアン
カー鉄筋８をフレア溶接によって取り付けている。アン
カー鉄筋の機能や先付けの目的や作用効果については、
既に詳述しているのでその説明は省略するが、アンカー
鉄筋を取り付けた中空鋼管５は、アンカー鉄筋を問題に
しないで杭孔１１に建て込まれ、コンクリート１４が硬
化しない間にその中に挿入されて所定レベルに保持され
る。上述のように、中空鋼管５は薄くても十分なこと
で、揚重計画も簡単であり、中空鋼管５の上下端は共に
解放されているのでコンクリート１４中に挿入する時の
重量が軽く、浮力の発生もないことから挿入抵抗も小さ
くなり、全体の操作が極めて円滑に実施できる。

【００１６】図２（ｄ）では、コンクリート１４が硬化
して中空鋼管５が設定された段階でソイルセメント１５
を中空鋼管５中に埋め戻している。コンクリート１４が
硬化して中空鋼管５の位置が固定されると、別途に造成
されていたソイルセメント１５が中空鋼管５の中に投入
されて掘削土１３の埋戻しが行われる。そして、本発明
によるソイルセメント充填鋼管杭１の施工は、ソイルセ
メント１５の所定の養生と強度の発現で完了する。

【００１７】以上のように、本発明によるソイルセメン
ト充填鋼管杭の施工は、基本的に埋め込み杭のために支
持層の深さが変化しても対処が容易であり、従来のコン
クリート杭のように天端の余盛りも必要でないので余盛
り処理作業が不要である。従って、大口径拡底杭の構築
を、通常の場所打ちコンクリート杭の掘削機と簡易な揚
重設備を用いて、低騒音、低振動の状態で低コスト、短
工期で施工することが可能であり、特に、産業廃棄物の
排出量を大幅に低減させて地球に優しい環境の形成に貢
献している。

【００１８】

【適用例】本発明によるソイルセメント充填鋼管杭を採
用して建築構造物の基礎を構築する際には、鋼管の上部
に取り付けたアンカー筋を基礎内に定着させることで施
工することになる。又、基礎フーチングを介さずに杭と
柱を直接一体化させる場合には、上部の柱にＣＦＴ（充
填鋼管コンクリート）を採用すると鋼管杭とＣＦＴ鋼管
が直接一体化することになって、柱から杭まで鋼管で連
続させた構造体として構成されることで、本体構造の応
力を杭から地盤に円滑に伝達させることができる。

【００１９】特に、本発明によるソイルセメント充填鋼
管杭は逆打ち工法の構真柱に適用されることで、その優
位性を発揮させることができる。即ち、従来の逆打ち工
事では、地上部の柱に鋼管断面を使用しても地下部では
十字型に振り替えた構真柱にしている。このために、こ
の断面切り替え部分で複雑な細部構造が必要になり、製
作上の難易度が上がると共にコストアップの要因になっ
ていた。しかるに、本発明の適用は、地上部から構真柱
の埋め込み部に亘るまで全て鋼管で構成することができ
るので、地下階の柱を鋼管又は鋼管巻きのＳＲＣ構造に
する簡素で低コストな構成にすることができる。

【００２０】尚、この場合の鋼管構真柱と梁との取り合
いは、鋼管の外側から当てることで柱梁仕口を構成でき
る外ダイヤフラム形式を採用することになる。即ち、地
下躯体構築の際にリング状の外ダイヤフラムを構真柱の
所定位置に溶接等で取り付けて一体化するものであり、
この仕口部に梁を現場接合で取り付けることになる。

【００２１】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明してきたが、本発明によるソイルセメント充填鋼
管杭とその施工法は、上記実施の形態に何ら限定される
ものでなく、拡底杭用のセメントの打設方法、中空鋼管
の具体的な構造や種類及びソイルセメントの作成等に関
して、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変
更が可能であることは当然のことである。

【００２２】

【発明の効果】本発明によるソイルセメント充填鋼管杭
は、軸部先端にコンクリート拡底部を形成し、軸部にソ
イルセメントで充填した中空鋼管を配置して構成するも
のであって、上記中空鋼管の上部にアンカー筋を先付け
することを特徴としているので以下の効果を発揮してい
る。 大口径の拡底杭を構築することができる。 鋼管の座屈を防止し曲げ耐力を向上させて鋼管の肉
厚を低減できる。 掘削土をソイルセメントにして再利用することで排
出量を低減できる。 アンカー筋の先付けで基礎工事の品質向上と工期短
縮を図れる。

【００２３】本発明によるソイルセメント充填鋼管杭の
施工法は、コンクリート杭掘削機で杭孔を削孔し、先端
部に無筋コンクリートを打設してコンクリートが硬化し
ない間に中空鋼管を挿入し、次いで中空鋼管内に掘削土
のソイルセメントを中空鋼管内に埋め戻しているので、
以下の効果を発揮している。 産業廃棄物の排出量を低減させて地球に優しい環境
を形成できる。 大口径拡底杭の削孔が容易にできる。 支持層の深さが変化しても容易に対処できる。 鉄筋籠の作成が不要になる。 天端余盛りがないので余盛り処理作業が不要であ
る。 鋼管杭の径や肉厚を調整してコストパフォーマンス
を向上できる。 大口径の鋼管を簡易な揚重設備で建て込める。 低騒音、低振動で低コスト、短工期に施工できる。

【図面の簡単な説明】

【 図１】本発明によるソイルセメント充填鋼管杭の立
断面図

【 図２】本発明によるソイルセメント充填鋼管杭の施
工法の手順図

【符号の説明】

１ ソイルセメント充填鋼管杭、 ２ 軸部、 ３ 先
端、 ４ 上部、５ 中空鋼管、 ６ ソイルセメン
ト、 ７ 拡底部、 ８ アンカー筋、１０ 地盤、
１１ 杭孔、 １２ 拡底部、 １３ 掘削土、１４
コンクリート、 １５ ソイルセメント、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部先端にコンクリート拡底部を形成
   し、軸部にソイルセメントで充填した中空鋼管を配置し
   て構成するソイルセメント充填鋼管杭。
2. 【請求項２】 中空鋼管の上部に、アンカー筋を先付け
   することを特徴とする請求項１に記載のソイルセメント
   充填鋼管杭。
3. 【請求項３】 コンクリート杭掘削機で杭孔を削孔して
   掘削土を集積して置く手順と、該杭孔内の先端部に無筋
   コンクリートを打設して該コンクリートが硬化しない間
   に中空鋼管を該コンクリート内に挿入して所定位置に保
   持する手順と、上記掘削土とセメントミルクとを混練し
   て中空鋼管内に埋戻す手順とから構成するソイルセメン
   ト充填鋼管杭の施工法。
4. 【請求項４】 削孔する杭孔の先端に、拡底部を形成す
   ることを特徴とする請求項３に記載のソイルセメント充
   填鋼管杭の施工法。
5. 【請求項５】 中空鋼管の上部に、アンカー筋を先付け
   することを特徴とする請求項３又は４に記載のソイルセ
   メント充填鋼管杭の施工法。