JP2014132142A

JP2014132142A - 杭の施工方法

Info

Publication number: JP2014132142A
Application number: JP2013000402A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Yasuoka; 千尋安岡; Junji Hamada; 純次濱田; Yuji Taya; 裕司田屋
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-07-17

Abstract

【課題】杭基礎の改修工事において、地盤を乱すことなく杭を新設することができる杭の施工方法を提供する。
【解決手段】既存杭の外殻を残して、削孔によって前記既存杭より下方に杭孔を形成する削孔工程と、前記外殻内側及び前記杭孔に新設杭を構築する杭構築工程と、を有する杭の施工方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、改修工事において杭を新設する杭の施工方法に関する。

建物の基礎の１つとして、杭基礎が挙げられる。例えば、特許文献１には、掘削ヘッドにより地盤中に杭孔を形成し、この杭孔の底部に形成した根固め層に既製杭を沈設する既製杭の埋設方法が開示されている。

建物の改修工事等の際に、このような杭基礎を、既存杭が埋設されている地盤に新たに構築する場合、一般に、既存杭を撤去したり避けたりして、新たな杭の施工を行う。しかし、例えば、埋蔵文化財や地下配管等の埋設物が地盤中に埋設されている可能性がある場合、地盤を乱さずに新たな杭を施工する必要がある。

特開２００２−６１１７８号公報

本発明は係る事実を考慮し、杭基礎の改修工事において、地盤を乱すことなく杭を新設することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、既存杭の外殻を残して、削孔によって前記既存杭より下方に杭孔を形成する削孔工程と、前記外殻内側及び前記杭孔に新設杭を構築する杭構築工程と、を有する杭の施工方法である。

請求項１に記載の発明では、既存杭の外殻を残して、削孔によって既存杭より下方に杭孔を形成するので、既存杭の周辺の地盤を乱すことなく、また、地盤中の埋設物にぶつかることなく削孔することができる。すなわち、埋蔵文化財や地下配管等の埋設物が埋設されている可能性があり既存杭が埋設されている地盤中に新設杭を構築する杭基礎の改修工事において、地盤を乱すことなく杭を新設することができる。

また、外殻内側及び杭孔に新設杭を構築することにより、既存杭の杭長よりも新設杭の杭長を長くすることができるので、高い支持力の新設杭を構築することができ、既存杭に支持されていた建物よりも重量が重い建物を新設杭によって支持させることが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭の施工方法において、前記既存杭は、中空部が形成された筒状の既製コンクリート杭であり、前記杭構築工程では、前記中空部と前記杭孔とへセメント系硬化液を注入し、該セメント系硬化液へ杭材を挿入して根固めする。

請求項２に記載の発明では、筒状の既製コンクリート杭が埋設されている地盤に、この地盤を乱すことなく新設杭を構築することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の杭の施工方法において、前記杭材は、鋼材である。

請求項３に記載の発明では、杭材を鋼材とすることによって、新設杭に支持力を確実に与えることができる。

本発明は上記構成としたので、杭基礎の改修工事において、地盤を乱すことなく杭を新設することができる。

本発明の実施形態に係る杭の施工方法の施工前の状態を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る杭の施工方法の準備工程を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る杭の施工方法の削孔工程を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る杭の施工方法の固定液注入工程を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る杭の施工方法の杭材設置工程を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る杭の施工方法により構築された新設杭を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る杭の施工方法の削孔工程のバリエーションを示す正面断面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る杭の施工方法について説明する。

本実施形態では、図１〜図６の正面断面図を用いて、既存杭１０（図１を参照のこと）が埋設されている地盤１２中に、本発明の杭の施工方法によって新設杭１４（図６を参照のこと）を構築する杭基礎の改修工事の一例を説明する。

図１に示すように、地盤１２中に埋設されている既存杭１０は、解体された既存建物を支持していた既製プレストレストコンクリート杭であり、中空部１６が形成された円筒状の部材となっている。地盤１２は、表層を形成する軟弱地盤層１８と、この軟弱地盤層１８の下に形成されている支持層２０とによって構成されている。

既存杭１０は、杭打ちハンマーにより地盤１２中に打ち込まれることによって、地盤１２中に埋設されている。既存杭１０の先端は、支持層２０の上面に達している。既存杭１０の先端には、鋼板２２が取り付けられている。この鋼板２２の取り付けは、杭打ちハンマーにより既存杭１０を地盤１２中に打ち込み易くするために既存杭１０先端の強度を高める目的で、既存杭１０を施工する際に行われていたものである。本実施形態では、一例として、既存杭１０の杭長を１２ｍ、外径を３００ｍｍ、内径を１６０ｍｍ、壁厚を７０ｍｍとし、鋼板２２の厚さを６ｍｍとし、新設杭１４の杭長を２７ｍ、外径を１６０ｍｍとしている。

本実施形態の杭の施工方法は、準備工程、削孔工程、及び杭構築工程（固定液注入工程、杭材設置工程）を有して構成されている。まず、準備工程では、図２に示すように、既存杭１０の中空部１６へ挿入したダイヤモンドカッター２４により、鋼板２２に貫通孔２６（図３を参照のこと）を形成する。

なお、既存杭１０先端に鋼板２２が取り付けられていない場合には、準備工程が不要になる。また、中空部１６が土砂等によって埋められている場合には、ボーリングマシンによる削孔等により土砂等を除去した後に準備工程を行う。

次に、削孔工程では、図３に示すように、既存杭１０の中空部１６へ挿入した削孔手段としてのボーリングマシン２８によって支持層２０を削孔し、既存杭１０より下方に、中空部１６と連通する杭孔３０を形成する。すなわち、既存杭１０の外殻（既存杭１０の壁部３２）を残して、削孔によって既存杭１０より下方に杭孔３０を形成する。以下、中空部１６と杭孔３０とによって形成された孔を杭孔３４とする。

次に、固定液注入工程では、図４に示すように、固定液としてのセメント系硬化液３６を杭孔３４へ注入して、杭孔３４にセメント系硬化液３６を充填する。

次に、杭材設置工程では、図５に示すように、杭孔３４に充填されたセメント系硬化液３６内（杭孔３４内）へ、杭材としての鋼管３８を挿入し、鋼管３８の先端４０が所定深さとなる杭孔３４内の所定位置に鋼管３８を配置する。この状態で、セメント系硬化液３６は、杭孔３４の上部開口面６６のレベルまで充填され、鋼管３８の周囲を取り囲むセメント系硬化液３６は、杭周固定液として機能する。

なお、鋼管３８は、いくつかに分割した状態で地盤１２（軟弱地盤層１８）上に仮置きしておき、分割した鋼管を溶接等で継ぎ足しながら、セメント系硬化液３６内（杭孔３４内）へ挿入する。本実施形態では、一例として、鋼管３８を外径１５０ｍｍの丸鋼管としている。

次に、図６に示すように、セメント系硬化液３６を硬化させてセメント系硬化体４２を形成することにより、鋼管３８の先端部を取り囲むセメント系硬化液３６が根固め液として機能し、鋼管３８の先端部４４が杭孔３４の先端部４６に根固めされるとともに、杭材としての鋼管３８を心材とするコンクリート杭が新設杭１４として形成される。

すなわち、既存杭１０の外殻内側（中空部１６）及び杭孔３０に、杭材としての鋼管３８と、この鋼管３８の周囲及び先端部を覆う硬化したセメント系硬化液３６（セメント系硬化体４２）とによって形成された新設杭１４が構築される。

次に、本発明の実施形態に係る杭の施工方法の作用と効果について説明する。

本実施形態の杭の施工方法では、図３に示すように、既存杭１０の外殻（壁部３２）を残して、ボーリングマシン２８による削孔によって既存杭１０より下方に杭孔３０を形成する。すなわち、既存杭１０の外殻（壁部３２）内側からのアプローチとなる、ボーリングマシン２８による削孔によって杭孔３０を形成するので、杭基礎の改修工事において既存杭１０の周辺の地盤１２（軟弱地盤層１８）を乱すことなく、また、地盤１２（軟弱地盤層１８）中の埋設物にぶつかることなく削孔することができる。

すなわち、埋蔵文化財や地下配管等の埋設物が埋設されている可能性があり既存杭が埋設されている地盤中に新設杭を構築する杭基礎の改修工事において、地盤を乱すことなく杭を新設することができる。

また、図６に示すように、外殻内側（中空部１６）及び杭孔３０に新設杭１４を構築することにより、既存杭１０の杭長よりも新設杭１４の杭長を長くすることができるので、高い支持力の新設杭１４を構築することができ、既存杭１０に支持されていた建物よりも重量が重い建物を新設杭１４によって支持させることが可能になる。

さらに、新設杭１４を構成する杭材を鋼管３８とすることによって、新設杭１４に支持力を確実に与えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図１に示すように、地盤１２中に埋設されている既存杭１０を中空部１６が形成された円筒状の既製プレストレストコンクリート杭とした例を示したが、中空部が形成された円筒状の杭であればよい。例えば、既製鉄筋コンクリート杭、場所打ち鉄筋コンクリート杭、既製高強度コンクリート杭、場所打ち高強度コンクリート杭、又は既製鋼管杭であってもよい。また、中空部が形成されていない杭であっても、中空部を形成可能なものであればよい。例えば、既存杭が中実の鉄筋コンクリート杭であれば、既存杭に全長コアボーリングによって貫通孔を形成し、この貫通孔を既存杭の中空部とすればよい。

また、本実施形態では、図６に示すように、新設杭１４を構成する杭材を鋼管３８とした例を示したが、新設杭１４の心材として機能するものであればよく、柱状に形成された既製鉄筋コンクリート部材を杭材としてもよいし、形鋼等の鋼材を杭材としてもよい。また、杭孔３４内に場所打ち鉄筋コンクリート杭を構築してもよい。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、ダイヤモンドカッター２４によって鋼板２２に貫通孔２６を形成した例を示したが、他の方法で鋼板２２に貫通孔２６を形成してもよいし、鋼板２２を取り除いてもよい。

また、本実施形態では、図６に示すように、軟弱地盤層１８と支持層２０とによって構成された地盤１２中に新設杭１４を構築する例を示したが、本実施形態の杭の施工方法を適用して、他の地質の地盤中に新設杭を構築してもよい。

さらに、本実施形態では、図３に示すように、ボーリングマシン２８による削孔によって杭孔３０を形成した例を示したが、既存杭１０の中空部１６からのアプローチ（削孔）によって既存杭１０より下方に杭孔３０を形成できればよく、例えば、ドリリングバケットによって杭孔３０を形成してもよい。

また、本実施形態では、図６に示すように、杭長方向に対して杭外径が変わらない新設杭１４を構築する例を示したが、新設杭１４を拡底杭にしてもよい。例えば、図７（ａ）に示すような拡底掘削用バケット４８を用いて杭孔３０の拡底掘削を行い、地盤１２中に新設杭としての拡底杭を構築してもよい。新設杭を拡底杭にすれば、杭支持力を高めることができる。

図７（ａ）の正面断面図に示すように、拡底掘削用バケット４８は、上部スタビライザ５０、拡縮バケット５２、及び底蓋５４によって構成されている。拡縮バケット５２に備えられている回転軸部材５６の上端部は、クレーン（不図示）に吊り下げられたケリーバ５８の下端部に接続されており、旋回装置（不図示）によってケリーバ５８を軸回転させることにより回転軸部材５６が軸回転し、これによって、拡縮バケット５２に備えられた側壁板６０と、底蓋５４とが回転軸部材５６を回転軸にして回転する。側壁板６０には、この側壁板６０の回転により杭孔３０の孔壁を掘削する掘削ビット（不図示）が設けられている。

拡底掘削用バケット４８によって杭孔３０の拡底掘削を行う際には、まず、クレーンを用いて、杭孔３４に拡底掘削用バケット４８を挿入し、杭孔３０の底部に配置する。次に、図７（ｂ）、図７（ｃ）、及び図７（ｄ）の正面断面図に示すように、回転軸部材５６を軸回転させることにより側壁板６０を回転させながら、拡縮バケット５２に備えられたリンク機構６２により側壁板６０を拡縮して杭孔３０の拡底掘削を行う。これによって、図７（ｅ）に示すように、杭孔３０の底部に拡底部６４が形成される。図７（ｂ）には、最も低い深度に拡底掘削用バケット４８を配置した状態で杭孔３０の拡底掘削を行っている様子が示されており、図７（ｃ）には、図７（ｂ）よりも少し浅い深度に拡底掘削用バケット４８を配置した状態で杭孔３０の拡底掘削を行っている様子が示されており、図７（ｄ）には、図７（ｃ）よりも少し浅い深度に拡底掘削用バケット４８を配置した状態で杭孔３０の拡底掘削を行っている様子が示されている。

さらに、本実施形態では、図４に示すように、杭孔３４に充填する固定液をセメント系硬化液３６とした例を示したが、固定液は、硬化することにより鋼管３８の先端部４４を杭孔３４の先端部４６に根固めするとともに、杭材としての鋼管３８を心材とする杭を形成できるものであればよい。例えば、セメント系硬化液３６としては、セメントミルクが挙げられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０既存杭
１４新設杭
１６中空部
３０杭孔
３２壁部（外殻）
３６セメント系硬化液
３８鋼管（杭材）

Claims

既存杭の外殻を残して、削孔によって前記既存杭より下方に杭孔を形成する削孔工程と、
前記外殻内側及び前記杭孔に新設杭を構築する杭構築工程と、
を有する杭の施工方法。
前記既存杭は、中空部が形成された筒状の既製コンクリート杭であり、
前記杭構築工程では、前記中空部と前記杭孔とへセメント系硬化液を注入し、該セメント系硬化液へ杭材を挿入して根固めする請求項１に記載の杭の施工方法。
前記杭材は、鋼材である請求項２に記載の杭の施工方法。