JP2007332722A - 場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌翼等の機材を用いることなく、かつ、杭孔に残存するスライムの成分の相違にも関わらず、固化材の注入で杭先端の支持力度強度を得ることができる簡易な場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法を提供することを目的とする。
【解決手段】場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、地盤中に掘削された杭孔に固化材注入管を固定した鉄筋籠を挿入し、杭孔にコンクリートを打設する前或いはコンクリート打設後に前記固化材注入管から杭孔先端に固化材を注入し、杭孔の先端に残存するスライムと注入される固化材とを置換し固化させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭孔先端に残留するスライムの改良工法に関する。

場所打ちコンクリート杭は、地盤に掘削された杭孔に鉄筋籠を挿入し、次いで該杭孔にコンクリートを打設して形成される杭の総称である。場所打ちコンクリート杭の形成方法としては、アースドリル工法、リバースサーキュレーション工法、深礎工法が開発されている。これらの工法において、掘削土砂の搬出、掘削機の冷却、地下水等の噴出防止、孔壁の崩壊防止等のため、ベントナイト泥水等の安定液を孔内に満たして掘削作業を実施している。そのため杭孔の掘削後、杭孔底部に残留するスライム処理が実施されるが、残留するスライムを完全に除去するのは困難である。このように杭孔の底部にスライムが残存した状態でコンクリートを打設すると、杭先端の支持力度が低下し、打ち込み杭に比べて設計上の支持力が得られず、構造物が沈下するという問題が発生する。

このような問題を解決するために、特開平１０−１３１１８７号公報には、杭孔掘削後に固化材を封入したカプセルを杭孔に投入し、カプセルを衝撃等により破壊し、固化材を杭孔の底部に流出させ、杭孔の底部に残存するスライムと固化材を攪拌翼で攪拌混合して固化させる場所打ちコンクリート杭のスライム処理方法が開示されている。
特開平１０−１３１１８７号公報

しかしながら、従来の杭孔の底部に残存するスライムと固化材を攪拌混合するスライム処理方法では、攪拌翼等の攪拌部材を必要とし、スライムの成分によっては固化材と攪拌混合して固化させても十分な支持強度を得ることができないという問題が発生する。

本発明は、従来の杭孔に残存するスライム処理方法の持つ課題を解決する、攪拌翼等の機材を用いることなく、かつ、杭孔に残存するスライムの成分の相違にも関わらず、固化材の注入で杭先端の支持力度強度を得ることができる簡易な場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法を提供することを目的とする。

本第１発明は、前記課題を解決するために、場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、地盤中に掘削された杭孔に固化材注入管を固定した鉄筋籠を挿入し、杭孔にコンクリートを打設する前或いはコンクリート打設後に前記固化材注入管から杭孔先端に固化材を注入し、杭孔の先端に残存するスライムと注入される固化材とを置換し固化させることを特徴とする。

本第２発明は、本第１発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、前記鉄筋籠の先端近傍にスライム排出管を配置することを特徴とする。

本第３発明は、本第１又は第２発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、杭孔先端に注入する固化材を、杭孔先端のスライム残留部分の上部、下部若しくは中部から加圧注入することを特徴とする。

本第４発明は、本第１〜第３発明のいずれかの場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、杭孔先端に注入する固化材のホモゲル強度を杭の支持力度以上とすることを特徴とする。

本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれかの場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、杭孔先端に注入される固化材の密度を杭孔の先端に残存するスライムの密度より大きくすることを特徴とする。

本第６発明は、本第１〜第５発明のいずれかの場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、杭孔先端に残存するスライムが粒径の大きな砂分を含む砂質土スライムの場合、注入する固化材の粒径を砂分の粒径より小さくし、スライム中の砂分を残し、砂分の周囲に存在する粒径の小さいスライムおよび水を押し出し固化材と置換させ、砂分の粒子間を固化材で固結させることを特徴とする。

本第７発明は、本第１〜第６発明のいずれかの場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法において、杭孔先端に注入する固化材に周囲地盤に固化材が浸透するのを抑制し、また、注入圧力で地盤を割裂破壊した割れ目に固化材が流入することを抑制する目地詰め材を混入することを特徴とする。

本発明の地盤中に掘削された杭孔に固化材注入管を固定した鉄筋籠を挿入し、杭孔にコンクリートを打設する前或いはコンクリート打設後に前記固化材注入管から杭孔先端に固化材を注入し、杭孔の先端に残存するスライムと注入される固化材とを置換し固化させる構成により、簡易な方法で杭先端の支持力を確保できる。
鉄筋籠の先端近傍にスライム排出管を配置する構成により、注入固化材の注入により押し出されるスライムを効率良く排出でき、スライムと注入固化材の置換を促進することができる。
杭孔先端に注入する固化材を、杭孔先端のスライム残留部分の上部、下部若しくは中部から加圧注入する構成により、スライムを上方向に押しだし、スライムと注入固化材との置換を促進することができる。
杭孔先端に注入する固化材のホモゲル強度を杭の支持力度以上とする構成により、固化材単体で固化しても杭支持力を得ることができる
杭孔先端に注入される固化材の密度を杭孔の先端に残存するスライムの密度より大きくする構成により、スライムを上方向に押しだし、スライムと注入固化材との置換を促進することができる。
杭孔先端に残存するスライムが粒径の大きな砂分を含む砂質土スライムの場合、注入する固化材の粒径を砂分の粒径より小さくし、スライム中の砂分を残し、砂分の周囲に存在する粒径の小さいスライムおよび水を押し出し固化材と置換させ、砂分の粒子間を固化材で固結させる構成により、砂分を残し、他の粒径の小さいスライムのみを押し出して固化材と置換するので杭先端の支持力を確保することができる。
杭孔先端に注入する固化材に周囲地盤に固化材が浸透するのを抑制し、また、注入圧力で地盤を割裂破壊した割れ目に固化材が流入することを抑制する目地詰め材を混入する構成により、注入固化材が周囲地盤に漏出するのを防止できるので、注入固化材の無駄を防止でき、改良効率を高めることができる。

本発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法の実施の形態の概要図である。

地盤中に杭孔１を、アースドリル工法、リバースサーキュレーション工法、深礎工法等により形成する。杭孔１を形成するにあたって、掘削土砂の搬出、掘削機の冷却、地下水等の噴出防止、孔壁の崩壊防止等のため、ベントナイト泥水等の安定液２を孔内に満たして掘削作業を実施している。杭孔形成後の杭孔１の底部３には、掘削土の細粒分が安定液と懸濁したスライム４が沈殿する。スライム４の成分としては、掘削する地盤に応じて粘土質のものや、砂質のもの等様々である。しかし、スライムの４の性質がどのようなものであれ、杭孔１の底部３に沈殿したスライム４を処理しないで杭孔にコンクリートを打設した場合、杭支持力が十分に得ることができず、構造物の沈下を招くことになる。

そのため、本発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法では、先ず、杭孔１に固化材注入管５を固定した鉄筋籠６を挿入する。固化材注入管５の数は、杭孔１の底部のスライム４の残留量に応じて１〜３、４本とする。固化材注入管５の先端部５’は、杭孔１の底部のスライム４の沈殿部に位置にするように配置する。固化材注入管５の先端５’は、スライム４の性状に応じて単管あるいはストレーナ管とする。杭孔１にコンクリートを打設する前或いはコンクリート打設後に、地表に設置した注入ポンプ７から固化材を杭孔１の底部に沈殿するスライム４中に注入する。固化材としては、微粒子セメントミルク、水中不分離性セメントミルク、水中不分離性モルタル等を用いる。

スライム４中に注入される固化材は、スライム４と混合するのではなく、沈殿するスライム４と置換するように注入される。そのため、スライム４の性状が粘土質の場合、注入する固化材の密度をスライム４の密度より大きくし、スライム４中に注入される固化材がスライム４を上方に押し上げ、スライム４が沈殿していた部分が固化材により置換されるようにする。上方に押し上げられたスライム４を排出するために鉄筋籠６にスライム排出管８を設置する。スライム４と固化材との置換を促進するために固化材の粘度、注入速度、注入圧力等を調節する。杭孔１の底部のスライム４と置換される固化材は、固化材単独で固化するので、固化材のホモゲル強度を杭支持力以上とするのが望ましい。また、杭孔１の底部に注入される固化材が杭孔１の底部周囲の土壌中に浸透し無駄になるのを防止し、改良効率を高めるため、固化材中に流動性を阻害せず単位体積重量が固化材と同程度かそれ以下の目地詰め材を混合しておくのが好ましい。

スライム４中に粒径の大きい砂分が多く存在する場合、スライム中に注入される固化材により粒径の大きな砂分を含むスライム４全体を置換するのは困難である。そのため、スライム４中に注入される固化材として、超微粒子セメントのセメントミルクを用い、スライム４中の粒径の大きな砂分の周囲に存在する粒径の小さなスライム分および水のみを固化材により押しだして置換する。押し出された粒径の小さいスライム４はスライム排出管８により排出される。砂分のまわりに固化材が満たされ砂分粒子同士は固結される。スライム４中に粒径の大きい砂分が多く存在する場合の固化材注入管５の先端部５’としては、単管よりストレーナ管の方が好ましい。

（実施例）
本発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法を検証することを目的に次のような注入試験を実施した。
図２（ａ）（ｂ）は、本試験に用いた試験装置を示す。図２（ａ）に示す試験装置は、ケース内の土壌中に杭孔の先端形状に模して形状を作成し、土壌の表面に注入材の浸透を抑制する不織布を配置し、杭孔形状の底部にスライム排出管を設置し、注入管としてストレーナ管を用いた。図２（ｂ）に示す試験装置は、ケース内の土壌中に杭孔の先端形状に模して形状を作成し、土壌の表面に固化材の浸透を抑制する不織布を配置し、杭孔形状の底部のスライム残留部の直上にスライム排出管を設置し、注入管として単管を用いた。

図２（ａ）（ｂ）に示される試験装置に、次の表１に示されるスライムの組成材料および注入材のパラメータをケース１〜ケース３として模擬スライムを充填して試験を実施した。

図２（ａ）に示す試験装置で、ケース１のパラメータの模擬スライムおよび注入材の試験を実施し、図２（ｂ）に示す試験装置で、ケース２、３のパラメータの模擬スライムおよび注入材の試験を実施した。注入速度は、５．０リットル／ｍｉｎで行った。注入量は、ケース１では、浸透注入による土粒子間の間隙容積である約９１リットルとし、ケース２、３では全置換を目指してスライムの全容積である約１５５リットルとした。スライム処理状態は、所定の注入量を注入した後、直ちに試験装置の蓋を解体し目視で観察した。なお、ケース１では、図３（ａ）（ｂ）に示す位置で供試体を採取し、ＪＩＳ Ａ１１０８「モルタルの圧縮強度試験方法」に準拠して一軸圧縮強度を材齢２８日に測定した。

（試験結果）
１．ケース１
注入後の断面状況は、上面では、間隙の水の中に僅かに注入材が溶けているような状態であった。しかし、深さ３０ｃｍになると注入材が全面に浸透し、深さ５０ｃｍおよび６５ｃｍでは、上方に比べてセメント濃度の高い注入材が土粒子間に浸透している状況が観察された。図３（ａ）（ｂ）に示される位置で採取した強度試験用の供試体の外観は、断面１では、中央部の供試体３、４は固化したものの、断面の外側に位置する供試体１、２、５および６は固化せず、ばらばらに崩れる状態であった。しかし、断面２、断面３および断面４では、すべての供試体が完全に固化し表面も頑固な状態であった。一軸試験の結果を表２に示す。

表２に示される強度試験の結果、断面２〜４では、９．９１〜１９．２Ｎ／ｍｍ²の範囲となり高い強度を有していることが確認された。この結果、上方の一部を除いて、注入材が土粒子間に浸透し、砂質土スライムが注入材によって改良されたと判断される。

２．ケース２
ケース２では、注入量が１０リットル程度になった時点で、スライム排出管から注入材が漏出するのが確認され、その後は注入を終了するまでの間、注入材のみがスライム排出管から漏出する状況が続いた。注入後の断面形状は、上面では、注入材とスライムは、混合されず完全に分かれて存在していた。深さ１０ｃｍと２０ｃｍでも同様な状態であり、深さ４０ｃｍ以深では注入材が全く存在しなかった。この結果、注入材は単管の注入口から下向きに吐出されるものの、密度および粘性の影響により上向きの流路を形成し、スライム排出管から漏出される状態になったと考えられる。

３．ケース３
ケース２と同様に、上面より深さ２０ｃｍまでは、スライム排出管に向かう流路のみに注入材が存在していた。しかし、深さ４０ｃｍでは、スライムが注入材によってほぼ置換されていることが確認された。さらに、深さ６５ｃｍでは、内壁に僅かにスライムが付着している程度で、スライムが注入材によって完全に置換されている状況が観察された。これらの結果により、本発明の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法によって粘性土スライムを改良するには、スライムに比べて密度の大きい注入材を用いること、また、注入過程で上方に向かう流路が形成されないように、注入材の粘性を設定する必要があると考えられる。

これらの試験により、スライムの粒度組成により注入材および注入方法を選定することにより、杭孔先端に残留するスライムの改良が簡易に行えることが明らかになった。

本発明の実施の形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の効果を証明するための試験装置を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の効果を示す供試体の採取一を示す図である。

符号の説明

１：杭孔、２：安定液、３：杭孔の底部、４：スライム、５：固化材注入管、５’：固化材注入管の先端部、６：鉄筋籠、７：注入ポンプ、８：スライム排出管

Claims (7)

1. 地盤中に掘削された杭孔に固化材注入管を固定した鉄筋籠を挿入し、杭孔にコンクリートを打設する前或いはコンクリート打設後に前記固化材注入管から杭孔先端に固化材を注入し、杭孔の先端に残存するスライムと注入される固化材とを置換し固化させることを特徴とする場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。
2. 前記鉄筋籠にスライム排出管を配置することを特徴とする請求項１に記載の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。
3. 杭孔先端に注入する固化材を、杭孔先端のスライム残留部分の上部、下部若しくは中部から加圧注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。
4. 杭孔先端に注入する固化材のホモゲル強度を杭の支持力度以上とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。
5. 杭孔先端に注入される固化材の密度を杭孔の先端に残存するスライムの密度より大きくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。
6. 杭孔先端に残存するスライムが粒径の大きな砂分を含む砂質土スライムの場合、注入する固化材の粒径を砂分の粒径より小さくし、スライム中の砂分を残し、砂分の周囲に存在する粒径の小さいスライムおよび水を押し出し固化材と置換させ、砂分の粒子間を固化材で固結させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。
7. 杭孔先端に注入する固化材に周囲地盤に固化材が浸透するのを抑制し、また、注入圧力で地盤を割裂破壊した割れ目に固化材が流入することを抑制する目地詰め材を混入することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の場所打ちコンクリート杭に残留するスライム改良工法。

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