JP2003277738A - 杭周固定液、及び地中杭の造成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中に節杭を沈設するために、地盤内にソイ
ルセメント状の撹拌部を形成する工程で杭周固定液とし
てセメントミルクを使用していたが、杭周囲の地盤との
密着性が劣り、所期の十分な支持力を期待できなかっ
た。 【解決手段】 高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１
１質量部、水：４〜６．５質量部、細骨材（一部又は全
部を水砕スラグ又は製鋼スラグとしてもよい）：８質量
部以下、無水石膏：高炉セメントに対して０．０５〜
０．１５質量部、増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメン
トと無水石膏の合計に対して０．００１〜０．００３質
量部、減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石
膏の合計に対して０．０３質量部以下から成る杭周固定
液を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、杭周固定液及びこ
れを用いた地中杭の造成方法に関する。さらに詳しく
は、地中に撹拌羽根を用いて柱状の撹拌部を形成し、こ
の撹拌部内に杭を設置する場合に、撹拌部形成に用いる
杭周固定液、及びこれを用いて撹拌部を地中に形成して
杭を沈設する地中杭の造成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に杭を設置する場合、地中に撹拌部
を形成してその中に杭を沈設し固化支持させる従来の全
体掘削施工技術は、次の（１）〜（４）の工程で構成さ
れている。 （１）掘削ビット、アースオーガ、杭周固定液等からな
る掘削シャフトを用いて、施工地盤内に掘削液（一般に
水を使用する）を注入しながら、地盤に応じた速度で正
回転にて所定深度まで掘削を行い、撹拌された掘削孔を
形成する。掘削液は掘削ビットの先端から吐出され、地
盤の掘削抵抗を減少させるとともに孔内を泥土化し、孔
壁の崩壊を防止する。所定掘削深度に達した後、掘削シ
ャフトを正回転のまま数回昇降させる。 （２）反復昇降を行った後、所定深度の位置で、注入液
を掘削液から根固め液に切り替え、根回め液を注入しな
がら、掘削底部に根回め球根を築造する。根回め液は、
杭先端部を地盤に定着させ、先端支持力を確保すること
を目的としたセメントミルクである。 （３）掘削シャフトを引き上げながら杭周固定液を注入
・撹拌しつつ、地盤内にソイルセメント状の撹拌部を形
成する。 （４）その後、節杭（杭頭及び先端部に金具を取付た先
端開放杭）を掘削孔内に自沈又は回転埋設し、その先端
が所定深度位置になるように設置する。杭の沈設は鉛直
性を保ちながら、オーバフロー液がゆるやかに杭周から
流れ出る程度の沈設速度で沈設する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記、掘削シャフトを
引き上げながら杭周固定液を注入・撹拌しつつ、地盤内
にソイルセメント状の撹拌部を形成する工程では、従
来、杭周固定液としてセメントミルクを使用していた。
ところが、従来の杭は、杭周囲の地盤との密着性が劣
り、所期の十分な支持力を期待することができないと言
う問題があった。この問題について研究したところ、杭
周固定液に改善の余地があることを知見し、本発明を完
成するに至った。本発明はこの知見に基づき杭周固定液
及びこれを用いた地中杭の造成方法を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の杭周固定液とし
ては、 高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１１質量部、 水：４〜６．５質量部 無水石膏：高炉スラグ微粉末混入セメントに対して ０．０５〜０．１５質量部、 増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合
計に対して ０．００１〜０．００３質量部、 減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合
計に対して ０．０３質量部以下 からなることを特徴とする。

【０００５】本発明において高炉スラグ微粉末混入セメ
ントとは、高炉セメント、又は普通ポルトランドセメン
トに高炉スラグ微粉末を混合したセメントを云う。後者
では現場で調合したものも含まれる。本発明の杭周固定
液は、高炉スラグ微粉末混入セメントと水を主原料と
し、石膏、増粘剤、減水剤を加えたものである。水セメ
ント比は４０〜８０％とするとよい。この杭周固定液は
地中に形成する撹拌部の容積に対して２０〜４０容積％
を注入する。本発明の杭周固定液は、上記のものにさら
に細骨材８質量部以下を含むものとすれば好適である。
そして、この場合に、前記細骨材の一部又は全部を水砕
スラグ又は製鋼スラグと置換してもよく、強度や付着性
がさらに向上し、杭周の摩擦力が大となるので極めて好
適である。水砕スラグは、高炉から排出されたスラグを
水で急冷して得た、ほぼ３ｍｍ以下のガラス質の細粒又
はこの細粒を微粉砕した粉砕物を云う。また製鋼スラグ
は、製鋼炉から排出されて徐冷されたスラグである。細
骨材としてはこれを粉砕して用いる。

【０００６】次に、本発明方法は、上記した杭周固定液
を用いて地中を撹拌し、地中杭を沈設すべき撹拌部を地
中に形成し、この撹拌部内に杭を沈設することを特徴と
する地中杭の造成方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】杭周固定液は、掘削土と撹拌混合
して地中に掘削土との撹拌部を形成し、この撹拌物が杭
周面の空間を充填し、杭周面の摩擦力及び水平抵抗力を
確保することを目的とした液である。従来は、水セメン
ト比Ｗ／Ｃが６０〜８０質量％のセメントミルクを用
い、標準注入量は、撹拌部の容積の２０〜３０容積％と
していた。ここで、撹拌部の容積は杭周固定液注入区間
における掘削断面積と深さとの積である。本発明は従来
のセメントミルクとは異なる杭周固定液を提供する。

【０００８】以下、本発明の杭周固定液の数値限定理由
について説明する。本発明の杭周固定液は主剤として高
炉スラグ微粉末混入セメント及び水から成る。

【０００９】高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１１
質量部 セメントとしては高炉スラグ微粉末混入セメントを用い
る。ＪＩＳで定める高炉セメントＢ種のほか、普通ポル
トランドセメントと高炉スラグ微粉末の混合品を使用す
る。高炉セメントは高炉スラグ３０〜６０質量％を混入
したもので、普通ポルトランドセメントに比し、耐久性
が優れ、長期強度の増進があり、一方水和熱が低いとい
う特色がある。水４〜６．５質量部に対して高炉スラグ
微粉末混入セメント６〜１１質量部を配合する。６質量
部未満では強度が所望値に達しないのでこれ以上とし、
１１質量部を越えて加えると富配合に過ぎ、コスト的に
もバランスを失するので制限した。

【００１０】水：４〜６．５質量部 水は、高炉スラグ微粉末混入セメント質量部との関係で
定まるもので４〜６．５質量部とする。水セメント比は
４０〜８０％が適当である。

【００１１】細骨材：８質量部以下 細骨材としては５ｍｍ以下の砂等を用いる。また、その
一部又は全量を水砕スラグ又は製鋼スラグと代替するこ
とができる。水砕スラグは骨材として撹拌部の強度を増
進し、剪断抵抗が大きく、また微粉分はポゾラン効果に
より長期強度の増進に寄与する。前記高炉スラグ微粉末
混入セメント６〜１１質量部に対し、８質量部を越えて
添加すると杭周固定液の流動性が低下し、また土との均
一混和性を阻害するので８質量部を上限とした。下限は
撹拌部のもとの地質によって適宜定めることができ、例
えば非常に良好な砂質層では０としてもよい。

【００１２】無水石膏：高炉スラグ微粉末混入セメント
に対して０．０５〜０．１５質量部 無水石膏は撹拌部が硬化するに伴って膨張する特性を付
与するもので、高炉スラグ微粉末混入セメントに対して
０．０５質量部未満では膨張性が不足であり、０．１５
質量部を越えると却って撹拌部の強度が低下する問題が
あり、またコストアップとなるので好ましくない。

【００１３】増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと
無水石膏の合計に対して０．００１〜０．００３質量部 増粘剤は撹拌部の細骨材、水砕スラグ又は製鋼スラグが
分離沈降するのを防止し、混練を容易にする。高炉スラ
グ微粉末混入セメントと無水石膏の合計量に対して０．
００１質量部未満ではその効果が乏しく、０．００３質
量部を越えて添加しても、効果が飽和するので、０．０
０１〜０．００３質量部とした。増粘剤としてはメチル
セルローズを用いるとよい。

【００１４】減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと
無水石膏の合計に対して０．０３質量部以下 減水剤は粉末を分散させる優れた効果を有し、単位水量
を減ずることができる。減水剤を多量に使用しても効果
の増進が少なく、０．０３質量部以下の適量とするのが
よい。減水剤としては、花王（株）製マイティ−１５０
（ＭＴ−１５０）などを用いると好適である。

【００１５】本発明方法は上述の杭周固定液を用いて地
中を撹拌し、地中杭を沈設すべき撹拌部を地中に形成
し、この撹拌部内に杭を沈設することを特徴とする地中
杭の造成方法である。このとき杭周固定液の注入量は撹
拌部の容積に対して２０〜４０容積％とし、流量計を用
いて管理する。掘削撹拌のときの掘削シャフトの引き上
げ速度は、地盤の緩みや孔壁の崩壊が生じないように１
〜３ｍ／分程度の速度で正回転しながら引き上げる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表１
に示すようにポルトランドセメントを主成分とする杭周
固定液Ｎｏ．１及びＮｏ．２と、高炉セメントを主成分
とし、石膏、増粘剤、減水剤を添加した杭周固定液Ｎ
ｏ．３及びＮｏ．４を準備した。表中の配合は杭周固定
液１ｍ³当りの添加量で表示した。これらの杭周固定液
を用いて土砂と混合し、成形物の圧縮強度及び長さの変
化を調べた。図１に経過日数と長さの変化の推移を示し
た。高炉セメントを用いた例では、好ましい長さの変化
（膨張）を示している。

【００１７】この膨張は、地中に撹拌部を形成して杭を
その中に沈設して日時が経過し、撹拌部が硬化したと
き、杭周の摩擦力、締付力が増大し、杭の支持力が増加
することを示している。この膨張は６０００×１０^-6ま
では有効に作用し、これを越えると却って孔壁が弱化す
るので不利である。表１及び図１の結果から従来のポル
トランドセメントによる混合材Ｎｏ．１では収縮が生
じ、石膏を加えたＮｏ．２では微弱な膨張が起る。Ｎ
ｏ．３及びＮｏ．４では高炉セメント及び石膏の効果が
顕著であり、また、増粘剤、減水剤が施工時に好ましい
作用を奏していることが認められる。

【００１８】次に表２に示す配合の杭周固定液と土砂と
の撹拌混合体について圧縮強度、長さ変化を調べた。配
合の表示は表１と同様である。図２は、杭周固定液Ｎ
ｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７の長さ変化を示すものであ
る。Ｎｏ．６の高炉セメントを用いたものが最もすぐれ
た性能を示している。

【００１９】次に表３に示す配合の杭周固定液を用いて
砂質地層に地表から直径６００ｍｍφ、深さ８ｍの撹拌
部を形成した。配合の表示は表１と同様である。深さ４
ｍまでは粘性土、その下方はＮ値３０程度の砂層であ
る。撹拌部を撹拌形成した直後に撹拌部の中心に上から
塩化ビニルパイプを鉛直に押し込んだ。撹拌部形成後材
令２８日経過した後、塩化ビニルパイプを引上げて引抜
き、引抜いた塩化ビニルパイプを長さ１ｍごとに切断し
てその内部のコアの圧縮強度を調べた。その結果を表４
に示した。表４中Ｃは表３のＮｏ．９に示す従来の杭周
固定液を用いて、撹拌部を形成したもので、地表から２
ｍまでは強度の測定ができず、杭底でも１ＭＰａ程度で
あった。表４中のＢ及びＡはは表３のＮｏ．８に示す本
発明の杭周固定液を用いて撹拌部を形成したものでＢは
Ｃと同様の撹拌混合、Ａはさらに撹拌を強化したもので
ある。Ｂでは、杭底で５ＭＰａを越える圧縮強度となっ
ており、さらにＡでは７ＭＰａ程度まで向上しており、
本発明の杭周固定液がすぐれた効果を奏することを示し
ている。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、高強度の撹拌部を形成
することができ、杭の支持力向上に寄与するところが大
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】膨張率の経時変化を示すグラフである。

【図２】膨張率の経時変化を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 28/08 Ｃ０４Ｂ 28/08 Ｅ０２Ｄ 5/50 Ｅ０２Ｄ 5/50 // Ｃ０４Ｂ 103:12 Ｃ０４Ｂ 103:12 103:44 103:44 111:70 111:70 (72)発明者 山田 悟 東京都港区西新橋１丁目４番９号 日本高 圧コンクリート株式会社内 (72)発明者 阿部 辰也 新潟県北蒲原郡水原町南安野町５番15号 山崎パイル株式会社内 (72)発明者 永渕 強 北九州市小倉北区西港町16番地 新日鐵高 炉セメント株式会社内 Ｆターム(参考） 2D041 AA03 BA13 DA12 DB02 DB03 FA02 4G012 MB23 PA29 PB11 PB40 PC04 PC08 PC12 PE04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１
   １質量部、 水：４〜６．５質量部 無水石膏：高炉スラグ微粉末混入セメントに対して ０．０５〜０．１５質量部、 増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合
   計に対して ０．００１〜０．００３質量部、 減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合
   計に対して ０．０３質量部以下 からなることを特徴とする杭周固定液。
2. 【請求項２】 さらに、細骨材：８質量部以下を加えて
   なることを特徴とする請求項１記載の杭周固定液。
3. 【請求項３】 前記細骨材の一部又は全部を水砕スラグ
   又は製鋼スラグと置換したことを特徴とする請求項２記
   載の杭周固定液。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の杭周固
   定液を用いて地中を撹拌し、地中杭を沈設すべき部を地
   中に形成し、この撹拌部内に杭を沈設することを特徴と
   する地中杭の造成方法。