JP2004176349A - 鋼管杭圧入工法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管杭を土中に圧入する場合の圧入抵抗を低減できるうえに、圧入された鋼管杭の根固めを確実に行い得る鋼管杭圧入工法を提供する。
【解決手段】鋼管杭圧入装置１は、圧入ジャッキ２によって鋼管杭４を土中３に圧入する際、コンプレッサ６からパイプ７および８を介して気体導入管５に加圧された気体を供給する。気体導入管５は、鋼管杭４の先端、即ち開放端近傍で鋼管杭４の内側に気体を噴射するように構成され、圧入と同時に気体を噴射させることにより閉塞土が攪拌・分散される。このため、鋼管杭圧入時の圧入抵抗が低減し、圧入を円滑に行い得るうえに支持地盤に確実に到達させることができる。また、所定深さまでの圧入後に、気体導入管５を介して硬化材を注入して杭先端支持面積を確実に確保することもできる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルディング等の重構造物を建設する場合の基礎工事として、或いは既設の基礎補強等の構造物アンダーピーニング工法を実施する際の、土中に鋼管杭を圧入する鋼管杭圧入工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管杭圧入工法は、先端が開放された筒状の鋼管杭を構造物直下で鋼管を土中に圧入し、鋼管杭先端を支持地盤迄圧入させる工法である。鋼管杭は、圧入によって土中を貫入していくが、筒状で先端は開放されているから鋼管杭先端より内部に土砂が圧入されることとなる。従って、杭圧入時には、杭周辺の周面摩擦抵抗と杭先端の閉塞状態による圧入抵抗合力が圧入力として必要であり、地盤の状況と構造物の種類によっては、十分な圧入力が確保できないことがあった。そのため、地盤硬質な中間支持層への貫入や、所定深度まで杭先端を到達させることが困難となることがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記鋼管杭は先端が開放しており、土中への圧入によって鋼管杭内部に圧入された土砂が、鋼管杭先端より内部を閉塞する。そして、鋼管杭の先端は環状の全端面で土中に貫入するため、貫入中の先端地盤の抵抗が増大する。
【０００４】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、その目的は鋼管杭の圧入抵抗を軽減し確実に且つ効率よく行う鋼管杭圧入工法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１）先端を開放した鋼管杭を土中に圧入する際、前記鋼管杭の先端内部に１つ以上の気体導入管により気体を噴射して前記鋼管杭内部の土砂を攪拌・分散し、次いで攪拌・分散された土砂を前記鋼管杭から排出することにより、前記鋼管杭の圧入時における圧入抵抗を低減させることを特徴とする鋼管杭圧入工法。
（２）前記鋼管杭内部から土砂を排土した後、前記鋼管杭の内部空間に硬化材を注入充填し、鋼管杭の先端を閉塞して基礎支持力を増大させることを特徴とする（１）記載の鋼管杭圧入工法。
（３） 鋼管杭の圧入深さに応じて、鋼管杭及び気体導入管を順次接続することを特徴とする（１）記載の鋼管杭圧入工法。
【０００６】
前記構成の鋼管杭圧入工法によれば、鋼管杭の長手方向に沿って１つ以上の気体流通管が設けられ、その先端は鋼管杭の内部において開放端近傍に圧力気体を噴出できるように構成されている。従って、鋼管杭を油圧ジャッキ等の鋼管杭圧入装置により土中に圧入する際、鋼管杭先端から圧力気体を鋼管杭内部に噴射することにより鋼管杭内の土砂を攪拌かつ上方へ排土して鋼管圧入時の抵抗を低減させることができる。
また、圧入完了後に気体導入管を利用して硬化材を注入し、鋼管杭の内部を閉塞することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の鋼管杭圧入工法の最初の段階を模式的に示す正面図、図２は本発明工法における鋼管杭および気体導入管の一例を示す先端部の拡大側面図、図３は本発明工法における鋼管杭の要部構成を示す横断面図、図４〜図７は本発明工法の閉塞土排出および硬化剤注入段階を示す説明図である。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態における鋼管杭圧入工法の全体の構成１（以下、単に圧入構成と略称する）は、圧入ジャッキ２、土中３内に圧入される鋼管杭４、鋼管杭４の外側面に沿ってその先端部まで設けられた気体導入管５、気体導入管５に加圧した気体を供給するコンプレッサ６等からなる。
本実施形態における鋼管杭４では外側面の２箇所に長手方向に沿って気体導入管５が設けられている。気体導入管５は、図２に示すように鋼管杭４の開放先端部近傍において、鋼管杭４の内部に開口していて、全体としてＬ字形、或いはエルボー管と呼ばれている形状になっている。そして、気体導入管５の上端は、図１に模式的に示したように外側方向に曲げられ、前記コンプレッサ６にパイプを介して接続されている。
【０００９】
なお、図２及び図３においては、鋼管杭４の外側面に例えば溶接等により気体導入管５が固定され、両者は実質的に一体になっている。
また、本実施形態では、２本の気体導入管５が設けられ、鋼管杭４の内部に向けて互いに対向する２箇所からエアーを噴射するように構成されているが、気体導入管５の本数は１本以上であればよく、例えば１２０°間隔で３本の気体導入管５を設けてもよく、９０°間隔で４本の気体導入管５を設けてもよい。更に、気体導入管５相互の間隔は異っていてもよく、鋼管杭４の直径や土質に対応して自由に選択できるものである。
【００１０】
次ぎに、鋼管杭４の圧入工法を説明する。
鋼管杭４の圧入に先立って、図１に示した気体導入管５の上端に、図４に示すようにパイプ７および８を介してコンプレッサ６に接続する。この接続により、コンプレッサ６により加圧された気体が２本の気体導入管５に供給されるようになる。
次いで、図１に示すように土中３に鋼管杭４を垂直に立て込み、その上端に圧入用ジャッキ２をセットする。圧入用ジャッキ２は、圧力を掛け得るように設定され、所望の鋼管杭圧入載荷が得られる。なお、圧入用ジャッキ２の圧力は、圧入する鋼管杭４の径や長さ、土質等より自在に変更されるものである。
【００１１】
上記した鋼管杭立て込み作業に続いて、鋼管杭圧入段階に移行する。
鋼管杭４は垂直に立て込まれているので、その頂部から圧入ジャッキ２により建物重量を反力として加圧して、鋼管杭４を土中３に順次圧入させていく。これと同時に、コンプレッサ６を駆動して、鋼管杭４の開放端近傍に気体導入管５を介して高圧の気体を鋼管先端より噴射させる。この結果、鋼管杭４の内部に進入した土砂が攪拌・分散され、鋼管杭の圧入を効率よく行うことができる。
なお、圧入される鋼管杭４は、必要とされる全杭長さを満足するまで順次継ぎ足される。この場合、一本の単位長さの鋼管杭４を所定深さに圧入した状態で、その上部に次の単位長さの鋼管杭４を溶接により接続し、気体導入管５も同時に接続する。そして、図４の先端の鋼管杭に示すように気体を供給しながら、鋼管杭４を順次圧入する。
そして、所定深さ迄鋼管杭４を圧入した後、鋼管杭４の先端が支持地盤に到達したことを確認し、鋼管杭４内の排土作業に移行する。
【００１２】
排土に際しては、図５（ジャッキ部分は図示しない）に示すように、鋼管杭４内にサクションホース９を差し込む。次いで排土作業を行うのであるが、前記のようにサクションホース９を差し込んだ状態で、図６に矢印Ａで示したように、気体導入管５に５０〜１００ＫＮ／ｃｍ^２の圧力の気体を供給し、鋼管杭４内の気圧を高める。この結果、図６に示すようにサクションホース９を介して鋼管杭４内の閉塞土１１が効率よく排土される。
【００１３】
上記のようにして鋼管杭４内の排土作業を行った後、図７に示すようにパイプ７にモルタルポンプ１２を接続し、気体導入管５を利用して硬化材１３を注入充填する。なお、硬化材１３としては、セメントミルクやモルタルが適用される。硬化材１３は、図７に示すように鋼管杭４の下端部、即ち開放端から鋼管杭４内に噴出し、一定量を噴出した後に停止する。注入された硬化材１３が硬化することにより、鋼管杭４の先端内部が閉塞固定される。
【００１４】
以上に示したように、本発明の第１実施形態によれば、鋼管杭４の圧入時に気体を供給することにより圧入作業の圧入力の軽減と効率化を図ることができ、しかも気体導入のための気体導入管を利用して土砂の排土と鋼管内部の先端の閉塞のための硬化材注入等を行うことができる。
【００１５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、本実施形態は、鋼管杭４と気体導入管５に関するものであり、図８は鋼管杭の断面図である。
本第２実施形態における鋼管杭４にあっては、気体導入管５の先端が鋼管杭４の内側面に沿って接線方向に一方向に開口している。この構成によれば、気体は矢印Ｂに示すように内側面の円周接線方向に噴出し、鋼管内に導入気体の廻転流を発生させ効率よく土砂を攪拌・分散することができ、また排土の効率を高めることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の鋼管杭圧入工法は、鋼管杭を土中に圧入する際に、鋼管杭に沿って設けた気体導入管から鋼管杭の開放先端近傍において鋼管内側に気体を噴射し、鋼管杭に蓄積される土砂を攪拌・分散させることによって鋼管圧入抵抗を低減するものである。また、鋼管杭を土中に圧入した後は、気体導入管を利用して硬化材を鋼管杭の開放先端に注入して鋼管杭の支持力を高めることができる。
従って、従来の工法に比して、鋼管杭の圧入を極めて効率よく行うことができるうえに、所望の深さまでの鋼管圧入作業がやり易くなる。更に、注入された硬化材により鋼管杭先端を閉塞することができ、鋼管杭先端支持面積を断面全体にわたって広くすることが出来て確実に支持力を確保することができる。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋼管杭圧入工法の最初の段階を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明工法における鋼管杭および気体導入管の一例の先端部の拡大側面図である。
【図３】本発明工法における鋼管杭の要部構成を示す断面図である。
【図４】本発明工法の鋼管杭の圧入と気体の噴射状態を示す説明図である。
【図５】本発明工法の排土段階におけるサクションホースの挿入を示す説明図である。
【図６】本発明工法の閉塞土の排土段階を示す説明図である。
【図７】本発明工法の硬化材充填段階を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態における鋼管杭先端部の横断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼管杭圧入装置
２ 圧入ジャッキ
３ 土
４ 鋼管杭
５ 気体導入管
６ コンプレッサ
７ パイプ
８ パイプ
９ サクションホース
１１ 土砂
１２ モルタルポンプ
１３ 硬化材

Claims (3)

1. 先端を開放した鋼管杭を土中に圧入する際、前記鋼管杭の先端内部に１つ以上の気体導入管により気体を噴射して前記鋼管杭内部の閉塞土を攪拌・分散し、次いで攪拌・分散された閉塞土を前記鋼管杭から排出することにより、前記鋼管杭の圧入時における圧入抵抗を低減させることを特徴とする鋼管杭圧入工法。
2. 前記鋼管杭内部から土砂を排土した後、前記鋼管杭の内部空間に硬化材を注入充填し、前記鋼管杭の先端を閉塞して基礎支持力を増大させることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭圧入工法。
3. 鋼管杭の圧入深さに応じて、鋼管杭及び気体導入管を順次接続することを特徴とする請求項１記載の鋼管杭圧入工法。

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