JP2009280966A - 鋼管杭および鋼管杭の施工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先端部の周方向に間隔をおいて複数の噴射ノズルを設置した鋼管杭1において、前記複数の噴射ノズルの内、少なくとも一つの噴射ノズルが鋼管杭内面に向かって噴射するように配置された内向き噴射ノズル2とされている鋼管杭1。さらには前記のような鋼管杭1を使用した鋼管杭の施工方法であって、バイブロハンマを用い、かつ鋼管杭貫入方向に噴射する噴射ノズル6および内向き噴射ノズル2の各噴射ノズルより高圧水を噴射して、鋼管杭1を所定の深度に貫入させた後、前記高圧水の噴射に代わって、前記各噴射ノズルから流動性固化材を噴射し、鋼管杭先端に流動性固化材を固化させた根固め部を築造する。
【選択図】図1
Description
そこで、噴射ノズルを用いて高圧水を噴射しながら、所定の支持層まで鋼管杭を施工後に、噴射ノズルから流動性固化材を噴射することにより、杭先端部に根固め部を築造する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
鋼管杭から地盤への荷重伝達方法としては、鋼管杭から鋼管杭のずれ止めを介して根固め部に荷重伝達され、さらに根固め部から先端地盤へ荷重伝達される。
しかし、鋼管杭を地盤に打設する場合に、鋼管杭にずれ止めを備えている形態では、ずれ止めの外面に土砂が付着する。
図9に示すように、鋼管杭20のずれ止め7に土砂10が付着した状態であれば、根固め部12に確実に荷重伝達を図ることができない。また、根固め部(ソイルセメント又はコンクリート)12内に土塊11などが介在した不均質なものであれば、根固め部12内に局部的に脆弱な部分が存在し、根固め部12での破壊が発生するために、先端地盤14へ確実に荷重伝達が図れないことになる。
第2発明では、第一発明の鋼管杭において、前記内向き噴射ノズルのノズル孔が前期鋼管杭内にあることを特徴とする。
第3発明では、第1発明または第2発明の鋼管杭において、内向き噴射ノズルの内、少なくとも1つの内向き噴射ノズルのノズル孔の中心軸線を、鋼管杭の中心軸からずらして配置したことを特徴とする。
第4発明では、第1発明〜第3発明のいずれかの鋼管杭において、鋼管杭先端部内面にずれ止めが設けられていることを特徴とする。
第5発明の鋼管杭の施工方法においては、第1発明〜第4発明のいずれかの鋼管杭を使用し、バイブロハンマを用い、鋼管杭貫入方向に高圧水を噴射する鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭貫入方向に噴射する噴射ノズルおよび前記内向き噴射ノズルより高圧水を噴射して、鋼管杭を所定の深度に貫入させた後、前記高圧水の噴射に代わって、前記各噴射ノズルから流動性固化材を噴射し、鋼管杭先端に流動性固化材を固化させた根固め部を築造することを特徴とする。
先端部の周方向に間隔をおいて複数の噴射ノズルを設置した鋼管杭において、前記複数の噴射ノズルの内、少なくとも一つの噴射ノズルが鋼管杭内面に向かって噴射するように配置された内向き噴射ノズルとすることにより、鋼管杭内の土塊を容易に破砕し、かつ鋼管杭内面に付着する土砂を容易に洗浄することができる鋼管杭とすることができる。ここで、前記内向き噴射ノズルのノズル孔が前記鋼管杭内にあれば、洗浄がさらに容易になる。さらに、高圧水と破砕された土砂が混合した土砂混合水(アブレイシブウォータージェット)として鋼管杭内面に向かって噴射されることにより、鋼管杭内面の研磨効果が増加し、鋼管杭内面に付着する土砂の「はつり性」を向上することができる。
また、内向き噴射ノズルの内、少なくとも1つの内向き噴射ノズルのノズル孔の中心軸線を、鋼管杭の中心軸からずらして配置されている場合、このような内向き噴射ノズルから噴射される高圧水あるいは高圧の流動性固化材が、鋼管杭の中心から鋼管杭内の偏位した位置を通るように斜めに噴射されるため、鋼管杭内における土砂混合水を対流させ、鋼管杭内での高圧水による土砂に対する回転トルクを発生し、鋼管杭内に強制対流を生じる効果と、高圧水と鋼管杭内の土砂が混合されることにより鋼管杭内の研磨効果(アブレイシブウォータージェット効果)の相乗効果により、鋼管杭内面に付着する土砂の「はつり性」が向上することができる。さらに、土砂と流動性固化材との混合体を鋼管杭内において強制対流させて均一に混合させて均質な混合体とすることができる。
すなわち、内向き噴射ノズルの内、少なくとも1つの内向き噴射ノズルのノズル孔の中心軸線を、鋼管杭の中心軸からずらして配置されている場合には、少なくとも一つの内向き噴射ノズルにより鋼管杭内面方向に噴射することにより、鋼管杭内面の土塊の破砕および鋼管杭内面の土砂の洗浄を飛躍的に改善できる。
また、噴射ノズルから流動性固化材を噴射することにより、土砂とセメントミルク等の流動性固化材の混練を均一になるように改善することができ、均質な根固め部を築造することができる。
さらに、鋼管杭内面にずれ止めが設けられている場合は、鋼管杭から根固め部に確実に荷重伝達されることができる。
このように、本発明は、鋼管杭の先端支持力を飛躍的に改善することができる。
なお、前記の内向き噴射ノズル2の中心軸線(噴射孔の中心軸線)C1は、杭貫入方向に対して直角な水平面に対して多少傾斜させて、上下方向の運動成分を付与するようにしてもよい。
内向き噴射ノズル2は、設置個数が多いほど、これらから噴射される高圧水により鋼管杭1内を掘削すると共に、鋼管杭1の内面を洗浄して、鋼管杭内面に付着している土砂を確実に洗浄して落とすことができる。また、鋼管杭1内の土砂と高圧水とが混合した土砂混合水として鋼管杭内面に噴射されることにより、鋼管杭内面の研磨効果(アブレイシブウォータージェット効果)が増加し、鋼管杭1の内面側に付着する土砂を洗浄性が高まる。
この場合には、前記のように高圧水と破砕された土砂が混合した土砂混合水(アブレイシブウォータージェット)として鋼管杭内面に向かって噴射されることにより、鋼管杭内面の研磨効果(アブレイシブウォータージェット効果)が増加することに加えて、鋼管杭内では土砂混合水に強制対流(例えば、図3のAに示すような方向の強制対流)を積極的に起こし、この強制対流により鋼管杭内面または鋼管杭内面に付着している土砂10の洗浄性を飛躍的に向上することができる。
また、前記内向き噴射ノズル2から流動性固化材を噴射する場合には、鋼管杭1内(および鋼管杭1の下方)での土砂10あるいは土塊11を含む鋼管杭内部の掘削土を含む流動性固化材16の強制対流を積極的に起す。そして塊状の土砂10(図9参照)あるいは土塊11を積極的に破砕して細粒化し、均一に混合可能にする。
複数の内向き噴射ノズル2より噴射した場合、各内向き噴射ノズル2の噴射孔中心軸線が同レベルに対向するように配置されていると、対向配置されている噴射ノズル2から噴射されている各高圧水が干渉し、高圧水の運動エネルギーが減少することが懸念される場合には、鋼管杭1の内側において、各内向き噴射ノズル2の上下方向あるいは横方向(例えば、横水平方向)の噴射角度に差を設けて、干渉しないようにしてもよい。
なお、後述する本発明の施工方法においては、バイブロハンマの駆動を停止して流動性固化材を噴射する工程も含まれている。
配管(またはホース)18は、切り替えバルブ(図示を省略)を介して、グラウト(流動性固化材)ポンプ(図示省略)とウォータージェットカッタ装置(図示省略)に接続される。
連続打設速度は、例えば100cm/分で、支持層17内への打込速度は、例えば60cm/分程度以下とする。支持層17の確認は、事前に行われた地質調査結果や地層断面図で行うほか、予め推定した支持層17に杭先端が近づいたら、バイブロハンマの全荷重を鋼管杭1に預け、打込速度と打込抵抗の変化(例えば電動式バイブロハンマの場合は負荷電流)を読み取ることで行う。
また、図6のずれ止め7は、鋼管杭内面のみに配置されているが、鋼管杭外面に別途ずれ止めやリブを設けても良い(図示せず)。
そのため、根固め部12での破壊が発生しないため、先端地盤14へ確実に荷重伝達を図ることができる。
そして、鋼管杭1から先端地盤14への荷重伝達方法としては、鋼管杭1のずれ止め7から、根固め部12に荷重伝達され、根固め部12から先端地盤14へ荷重伝達される。
1a 杭先端部外周面
2 内向き噴射ノズル
3 噴射部
4 貫通孔
5 高圧水供給孔
6 貫入方向噴射ノズル
7 ずれ止め
8 凹凸部
9 内面突起付き鋼管
10 土砂
11 土塊
12 根固め部
13 地盤
14 先端地盤
15 ソイルセメント固化体
16 流動性固化材
17 支持層
18 高圧水兼流動性固化材供給管(またはホース)
19 管内閉塞土
20 鋼管杭
P 内向き噴射ノズルの噴射孔に相対する直径
C1 内向き噴射ノズルの中心軸線(噴射孔の中心軸線)
O 鋼管杭の中心
Claims (5)
- 先端部の周方向に間隔をおいて複数の噴射ノズルを設置した鋼管杭において、前記複数の噴射ノズルの内、少なくとも一つの噴射ノズルが鋼管杭内面に向かって高圧水を噴射するように配置された内向き噴射ノズルであることを特徴とする鋼管杭。
- 前記内向き噴射ノズルのノズル孔が前記鋼管杭内にあることを特徴とする請求項1に記載の鋼管杭。
- 内向き噴射ノズルの内、少なくとも1つの内向き噴射ノズルのノズル孔の中心軸線を、鋼管杭の中心軸からずらして配置したことを特徴とする請求項1または2記載の鋼管杭。
- 鋼管杭先端部内面にずれ止めが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼管杭。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の鋼管杭を使用し、バイブロハンマを用い、鋼管杭貫入方向に高圧水を噴射する鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭貫入方向に噴射する噴射ノズルおよび前記内向き噴射ノズルより高圧水を噴射して、鋼管杭を所定の深度に貫入させた後、前記高圧水の噴射に代わって、前記各噴射ノズルから流動性固化材を噴射し、鋼管杭先端に流動性固化材を固化させた根固め部を築造することを特徴とする鋼管杭の施工方法。
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