JP2008013999A - 場所打ちコンクリート杭の築造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、地中に場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法に関し、オールケーシング工法において、地中の土圧が打設されたコンクリートの側圧よりも大きい場合であっても、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保された場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】地中に築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭径よりも大径な内径を有する口元管１０を用いて第１の掘削孔１１０を掘削し、その口元管１０と同芯に配設したケーシングチューブ２０を用いて掘削した第２の掘削孔１２０内にそのケーシングチューブ２０を地上に引き上げつつコンクリート５０を打設した後に、口元管１０を地上に引き上げつつ第１の掘削孔１１０内にコンクリート５０を打設する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、地中に場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法に関する。

従来より、建築物や構築物等を築造する場合に、地中に場所打ちコンクリート杭を築造する技術がある。このような技術として、下端に掘削刃物が備えられたケーシングチューブを掘削孔全長にわたって全周回転圧入あるいは揺動圧入すると共に、圧入されたケーシングチューブ内の土砂をハンマーグラブを用いて地上に搬出して立坑（掘削孔）を地盤に掘削し、その掘削孔内に籠状に組み立てられた鉄筋を挿入して配筋し、トレミー管等を用いてコンクリートを打設しつつケーシングチューブを引抜いて場所打ちコンクリート杭を築造する、いわゆるオールケーシング工法が知られている。

このようなオールケーシング工法に使用するケーシングチューブは、一般に、ケーシングチューブの下端に備えられた掘削刃物（カッティングエッジ）の刃先外径（カッタ径）が、設計杭径（杭口径）に等しい公称径となっている。また、そのケーシングチューブの掘削刃物以外の部分の外径は、掘削途中の地盤との摩擦を減少させるために、公称径に対して２０ｍｍ程度小さな値となっている（例えば、非特許文献１参照。）。

ここで、オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径は、設計杭径と略等しくなることが好ましい。ところが、このようなケーシングチューブを使用するオールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径は、ケーシングチューブの特性や、地盤の種類や、地盤の状態や、オペレータの技術などといった各種要因によって、使用するケーシングチューブの公称径に対して±２０〜３０ｍｍの範囲で変動した杭径となる可能性があるとされている（例えば、非特許文献２参照。）。

例えば、オールケーシング工法においてケーシングチューブを引き抜くまではそのケーシングチューブが掘削孔の孔壁を保持しているものの、コンクリートを打設しつつケーシングチューブを引き抜いた際に、地中の土圧が、打設されたコンクリートが杭周地盤に与える圧力（以下、この圧力を側圧と称する）よりも小さい場合は、築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、設計杭径よりも大きな杭径となる。このような場合は設計杭径が確保されるために問題はないものの、コンクリートを打設しつつケーシングチューブを引き抜いた際に、地中の土圧が打設されたコンクリートの側圧よりも大きい場合は、築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、設計杭径よりも小さな杭径となってしまい、設計杭径が確保されないこととなる。

ここで、コンクリートが打設された掘削孔内の各点における、打設されたコンクリートの側圧は、各点とコンクリート面の間にあるコンクリートの重量によるものであり、打設されたコンクリートのコンクリート面からの深さに比例する。そのため、側圧は、掘削孔の下部ほど大きく、上部に向かうに従って小さくなる。

従って、オールケーシング工法において、コンクリートを打設しつつケーシングチューブを引き抜いた際に、上述した、地中の土圧が打設されたコンクリートの側圧よりも大きくなるといった現象は、掘削孔の上部で発生しやすい。そのため、地盤の種類や地盤の状態によっては、築造された場所打ちコンクリート杭の杭頭部近傍の杭径が、設計杭径よりも小さな杭径となりやすい。

しかしながら、オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、使用するケーシングチューブの公称径に対して変動した杭径となったとしても、変動量の定量的な評価は困難であるため、設計杭径は公称径とされている（例えば、非特許文献２参照。）。

そのため、設計杭径の算出に当たっては、オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、使用するケーシングチューブの公称径に対して±２０〜３０ｍｍの範囲で変動した杭径となることが考慮されており、この範囲内で変動した杭径を有する場所打ちコンクリート杭は、強度的に問題ないとされている。
アタッチメント一覧表、「オールケーシング工法」、菱建基礎株式会社、２００４年２月、改−５００、ｐ２ 「道路橋示方書（Ｉ共通編・ＩＶ下部構造編）・同解説」、改訂版、社団法人日本道路協会、平成１４年３月７日、ｐ４２０、正誤表

ところが、地盤の種類や、地盤の状態や、オペレータの技術などといった要因によっては、オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、使用するケーシングチューブの公称径に対して、すなわち設計杭径に対して±２０〜３０ｍｍを超える範囲で変動した杭径となる可能性があることも知られている。

オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が設計杭径よりも３０ｍｍ以上太い杭径となる場合は、設計杭径以上の杭径が確保されていることから問題ないものの、その杭径が設計杭径よりも３０ｍｍ以上細い杭径となる場合は、築造された場所打ちコンクリート杭が強度不足のものとなるおそれがある。そのため、設計杭径よりも３０ｍｍ以上細い杭径を有する部分に、例えばコンクリートを新たに打ち直して補強するなどといった対策が必要となり、コストアップを招くこととなる。

本発明は、上記事情に鑑み、オールケーシング工法において、地中の土圧が打設されたコンクリートの側圧よりも大きい場合であっても、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保された場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法は、地中に場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法において、上記場所打ちコンクリート杭の杭径よりも大径な内径を有する口元管を地表から沈下し、口元管内の土砂を搬出して第１の掘削孔を掘削し、場所打ちコンクリート杭築造用ケーシングチューブを上記口元管と同芯に配設し、上記ケーシングチューブを支持地盤層まで沈下して、上記第１の掘削孔の下方に第２の掘削孔を掘削し、上記ケーシングチューブを地上に引き上げつつ上記第２の掘削孔内にコンクリートを打設し、次いで、上記口元管を地上に引き上げつつ上記第１の掘削孔内にコンクリートを打設することを特徴とする。

ここで、本発明において口元管とは、地中に築造すべき場所打ちコンクリート杭の地上から一定深さまでの掘削孔の壁の崩壊を防止するために用いる鋼管をいう。尚、一定深さは、地盤の強度、崩壊性、築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭径等に応じて定められ、杭頭位置（例えば、地上から２ｍ〜３ｍ深さ）に杭頭補強部長さ（例えば、築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭径の２倍に相当する長さ）を加えた長さとし、現地盤の状況に応じて定められる。

また、本発明において場所打ちコンクリート杭築造用ケーシングチューブとは、例えば全周回転式オールケーシング工法や揺動式オールケーシング工法等において使用される、下端に掘削刃物を有する鋼管であって、場所打ちコンクリート杭を形成する掘削孔を掘削し、その掘削孔内にコンクリートを打設しつつ引き上げる鋼管をいう。

本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法は、上記場所打ちコンクリート杭の杭径よりも大径な内径を有する口元管を用いて上記第１の掘削孔を掘削し、その口元管と同芯に配設した場所打ちコンクリート杭築造用ケーシングチューブを用いて掘削した上記第２の掘削孔内にそのケーシングチューブを地上に引き上げつつコンクリートを打設した後に、口元管を地上に引き上げつつ第１の掘削孔内にコンクリートを打設する方法である。

ここで、一般に、掘削孔の上部では、地中の土圧が、打設されたコンクリートが杭周地盤に与える圧力（以下、この圧力を側圧と称する）よりも大きくなるといった現象が発生しやすく、杭頭部近傍の杭径が設計杭径よりも小さな杭径となりやすい。ところが、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法によって築造された場所打ちコンクリート杭は、この場所打ちコンクリート杭の杭頭部近傍が、この場所打ちコンクリート杭の杭径よりも大径な内径を有する口元管によって形成されることとなるため、設計杭径よりも小さな杭径となりやすい杭頭部近傍において、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保される。

従って、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法によれば、全周回転式オールケーシング工法や揺動式オールケーシング工法において、地中の土圧が打設されたコンクリートの側圧よりも大きい場合であっても、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保された場所打ちコンクリート杭が築造される。

本発明によれば、オールケーシング工法において、地中の土圧が打設されたコンクリートの側圧よりも大きい場合であっても、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保された場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法が提供される。

以下、本発明の実施の形態を説明するのに先立って、地中に場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法についての従来の技術の問題点について分析する。

図５，図６は、オールケーシング工法におけるケーシングチューブ６０を引き抜く工程の縦断面図である。

図５，図６に示すケーシングチューブ６０は、地中に場所打ちコンクリート杭を築造するオールケーシング工法に使用するケーシングチューブであって、下端に掘削刃物６１が備えられている。

このケーシングチューブ６０は、設計杭径が１２００ｍｍの杭径を有する場所打ちコンクリート杭を築造するために使用することを想定したものである。従って、下端に備えられた掘削刃物６１の刃先外径が、設計杭径に等しい１２００ｍｍとなっており、この１２００ｍｍがこのケーシングチューブ６０の公称径とされている。

また、このケーシングチューブ６０の掘削刃物６１以外の部分の外径は、掘削途中の地盤との摩擦を減少させるために、公称径（１２００ｍｍ）に対して２０ｍｍ小さな１１８０ｍｍとなっている。また、このケーシングチューブ６０の内径は１０９０ｍｍとなっている。

オールケーシング工法においてケーシングチューブ６０を引き抜くまではそのケーシングチューブ６０が掘削孔の孔壁を保持している。ところが、図５に示すように、コンクリート５０を打設しつつケーシングチューブ６０を地上に向かう矢印Ｃ方向に引き抜いた際に、地中の土圧Ｐ１が、打設されたコンクリート５０が杭周地盤に与える圧力（以下、この圧力を側圧と称する）Ｐ２よりも小さい場合は、築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、設計杭径（１２００ｍｍ）よりも大きな杭径となる。

図５に示すような場合は設計杭径（１２００ｍｍ）が確保されるために問題はないものの、図６に示すように、コンクリート５０を打設しつつケーシングチューブ６０を地上に向かう矢印Ｃ方向に引き抜いた際に、地中の土圧Ｐ１が打設されたコンクリート５０の側圧Ｐ２よりも大きい場合は、築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、設計杭径（１２００ｍｍ）よりも小さな杭径となってしまい、設計杭径（１２００ｍｍ）が確保されないこととなる。

ここで、オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径は、ケーシングチューブの特性や、地盤の種類や、地盤の状態や、オペレータの技術などといった各種要因によって、使用するケーシングチューブの公称径に対して±２０〜３０ｍｍの範囲で変動した杭径となる可能性があるものの、変動量の定量的な評価は困難であるため、設計杭径は公称径とされている。

ところが、例えば図５，図６を参照して説明した要因によっては、オールケーシング工法で築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が、使用するケーシングチューブの公称径（１２００ｍｍ）に対して、すなわち設計杭径（１２００ｍｍ）に対して±２０〜３０ｍｍを超える範囲で変動した杭径となる可能性があることも知られている。

図６を参照して説明した、設計杭径（１２００ｍｍ）が確保されない例において、築造された場所打ちコンクリート杭の杭径が設計杭径（１２００ｍｍ）よりも３０ｍｍ以上細い杭径となる場合は、築造された場所打ちコンクリート杭が強度不足のものとなるおそれがある。そのため、設計杭径（１２００ｍｍ）よりも３０ｍｍ以上細い杭径を有する部分に、例えばコンクリートを新たに打ち直して補強するなどといった対策が必要となり、コストアップを招くこととなる。

本発明は、このような従来の問題を解決したもので、以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、本実施形態では、１２００ｍｍの杭径を有する場所打ちコンクリート杭を、全周回転式オールケーシング工法によって地中に築造する築造方法の例を挙げて説明する。

図１は、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちの口元管先行施工工程を説明する縦断面図である。

まず、地上のクローラクレーン（図示せず）から吊下されたバイブロハンマ（図示せず）を用いて、口元管１０を地表から沈下する。この口元管１０は、本発明にいう口元管の一例に相当するものである。この時、この口元管１０を、直角２方向から下げ振り等を視準しながら、地中に築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭芯に正確に合わせ沈下する。尚、口元管１０の沈下や、口元管１０の引き抜き（図４参照）にあたっては、周辺環境に対する振動等の発生が問題となる場合は、例えば全周回転式や揺動式のケーシング圧入装置を用いてもよい。また、口元管１０を建て込む方法は、これらに限られるものではなく、例えばアースドリル機等を使用して口元管１０を建て込んでもよい。

この口元管１０は、地中に築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭径（１２００ｍｍ）よりも３００ｍｍ大径な、１５００ｍｍの内径を有するシングル鋼管であって、その場所打ちコンクリート杭の地上から一定深さまでの掘削孔の壁の崩壊を防止するために用いる鋼管である。また、この一定深さは、地盤の強度、崩壊性、築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭径等に応じて定められ、地中に築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭頭位置に杭頭補強部長さを加えた長さとし、現地盤の状況に応じて定められる。ここでは、図１に二点鎖線で示すその杭頭位置が地上から３ｍ深さとされている。また、杭頭補強部長さが、築造すべき場所打ちコンクリート杭の杭径（１２００ｍｍ）の２倍に相当する２．４ｍとされている。従って、上記一定深さは５．４ｍとされている。

図１に示すように、口元管１０を地上から５．４ｍ深さまで沈下した後、地上のクローラクレーン（図示せず）から吊下されたハンマーグラブ（図示せず）を吊り降ろし、そのハンマーグラブを用いて口元管１０内の土砂を地上に搬出して第１の掘削孔１１０を掘削する。この時、口元管１０の内壁に土砂の付着がないよう、丁寧に掘削する。この第１の掘削孔１１０は、本発明にいう第１の掘削孔の一例に相当する。尚、第１の掘削孔１１０を掘削する方法は、これに限られるものではなく、例えばアースドリル工法で使用する掘削バケット等を用いて第１の掘削孔１１０を掘削してもよい。

図２は、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちの掘削工程を説明する縦断面図である。

次に、掘削刃物２１を下端に備えた場所打ちコンクリート杭築造用ケーシングチューブ（以下、ケーシングチューブと称する）２０を、口元管１０と同芯になるようにケーシング圧入装置３０に正確にセットする。

このケーシングチューブ２０は、全周回転式オールケーシング工法において使用される、下端に掘削刃物２１を有する鋼管であって、場所打ちコンクリート杭を形成する掘削孔を掘削し、その掘削孔内にコンクリートを打設しつつ引き上げる鋼管である。また、このケーシングチューブ２０は、設計杭径が１２００ｍｍの杭径を有する場所打ちコンクリート杭を築造するために使用することを想定したものである。従って、下端に備えられた掘削刃物２１の刃先外径が、設計杭径に等しい１２００ｍｍとなっており、この１２００ｍｍがこのケーシングチューブ２０の公称径とされている。また、このケーシングチューブ２０の掘削刃物２１以外の部分の外径は、掘削途中の地盤との摩擦を減少させるために、公称径（１２００ｍｍ）に対して２０ｍｍ小さな１１８０ｍｍとなっている。また、このケーシングチューブ２０の内径は１０９０ｍｍとなっている。このケーシングチューブ２０は、本発明にいう場所打ちコンクリート杭築造用ケーシングチューブの一例に相当するものである。

ケーシング圧入装置３０にセットされたケーシングチューブ２０を、このケーシング圧入装置３０を用いて円周方向に全周回転させると共に、このケーシングチューブ２０の上部に他のケーシングチューブ２０を順次継ぎ足しながら地盤に回転圧入する。また、地上のクローラクレーン（図示せず）から吊下されたハンマーグラブ（図示せず）を吊り降ろし、ケーシングチューブ２０によって掘削孔の孔壁の崩落を防止しながらケーシングチューブ２０内の土砂をハンマーグラブを用いて地上に搬出することによって、口元管先行施工工程で掘削された第１の掘削孔１１０（図１参照）の下方に第２の掘削孔１２０を掘削し、図２に示すように、ケーシングチューブ２０の下端を支持地盤層１００まで沈下する。ケーシングチューブ２０の下端が支持地盤層１００に到達したら、根入掘削を行って掘削を完了する。この第２の掘削孔１２０は、本発明にいう第２の掘削孔の一例に相当する。

図３は、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちのコンクリート打設工程を説明する縦断面図である。

次に、バケット（図示せず）を用いて掘削孔内のスライムを除去するスライム処理を行い、このスライム処理が完了した掘削孔内に、籠状に組み立てられた鉄筋４０を挿入して配筋する。

次に、鉄筋４０が配筋された掘削孔内にトレミー管（図示せず）を挿入し、図３に示すように、第２の掘削孔１２０内にこのトレミー管を用いてコンクリート５０を打設しつつケーシングチューブ２０を地上に向かう矢印Ａ方向に引き上げる。第２の掘削孔１２０内にコンクリート５０を打設した後も、第１の掘削孔１１０内に引き続きコンクリート５０を打設する。

図４は、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちの埋め戻し工程を説明する縦断面図である。

第２の掘削孔１２０内にコンクリート５０を打設した後の、第１の掘削孔１１０内へのコンクリート５０の打設は、地上のクローラクレーン（図示せず）から吊下されたバイブロハンマ（図示せず）を用いて、口元管１０を地上に向かう矢印Ｂ方向に引き上げながら行う。また、第１の掘削孔１１０内にコンクリート５０を打設するにあたっては、このコンクリート５０中へのスライムの混入を考慮して、図に二点鎖線で示す杭頭位置よりも８０ｃｍ程度余分に余盛りする。

最後に、図４に示すように、余盛りされたコンクリート５０の上部に、油圧ショベル（図示せず）を用いて土砂１３０を埋め戻し、地上のクローラクレーン（図示せず）から吊下されたバイブロハンマ（図示せず）を用いて、口元管１０を地上に向かう矢印Ｂ方向に引き上げ、場所打ちコンクリート杭の築造が完了する。

ここで、一般に、掘削孔の上部では、地中の土圧が、打設されたコンクリートの側圧よりも大きくなるといった現象が発生しやすく、杭頭部近傍の杭径が設計杭径よりも小さな杭径となりやすい。

ところが、以上説明したように、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の築造方法によって築造された場所打ちコンクリート杭は、この場所打ちコンクリート杭の杭頭部近傍が、この場所打ちコンクリート杭の杭径よりも大径な内径を有する口元管１０によって形成されることとなるため、設計杭径よりも小さな杭径となりやすい杭頭部近傍において、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保される。

従って、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の築造方法によれば、オールケーシング工法において、地中の土圧が打設されたコンクリート５０の側圧よりも大きい場合であっても、設計杭径に略等しい杭径以上の杭径が確保された場所打ちコンクリート杭が築造される。

尚、本実施形態では、全周回転式オールケーシング工法による場所打ちコンクリート杭の築造方法の例について説明したが、本発明の場所打ちコンクリートの築造方法杭はこれに限られるものではなく、例えば揺動式オールケーシング工法による場所打ちコンクリート杭の築造方法であってもよい。

また、本実施形態では、１２００ｍｍの杭径を有する場所打ちコンクリート杭の築造方法の例について説明したが、本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法はこれに限られるものではなく、いかなる杭径を有する場所打ちコンクリート杭の築造方法にも適用できる。

本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちの口元管先行施工工程を説明する縦断面図である。 本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちの掘削工程を説明する縦断面図である。 本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちのコンクリート打設工程を説明する縦断面図である。 本発明の場所打ちコンクリート杭の築造方法についての一実施形態のうちの埋め戻し工程を説明する縦断面図である。 オールケーシング工法におけるケーシングチューブを引き抜く工程の縦断面図である。 オールケーシング工法におけるケーシングチューブを引き抜く工程の縦断面図である。

符号の説明

１０ 口元管
２０，６０ ケーシングチューブ
２１，６１ 掘削刃物
３０ ケーシング圧入装置
４０ 鉄筋
５０ コンクリート
１００ 支持地盤層
１１０ 第１の掘削孔
１２０ 第２の掘削孔
１３０ 土砂

Claims (1)

1. 地中に場所打ちコンクリート杭を築造する築造方法において、前記場所打ちコンクリート杭の杭径よりも大径な内径を有する口元管を地表から沈下し、口元管内の土砂を搬出して第１の掘削孔を掘削し、場所打ちコンクリート杭築造用ケーシングチューブを前記口元管と同芯に配設し、前記ケーシングチューブを支持地盤層まで沈下して、前記第１の掘削孔の下方に第２の掘削孔を掘削し、前記ケーシングチューブを地上に引き上げつつ前記第２の掘削孔内にコンクリートを打設し、次いで、前記口元管を地上に引き上げつつ前記第１の掘削孔内にコンクリートを打設することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の築造方法。

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