JP2016132951A

JP2016132951A - 基礎杭施工方法

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Publication number: JP2016132951A
Application number: JP2015009623A
Authority: JP
Inventors: 久義阿部; Hisayoshi Abe
Original assignee: YOSHIMASU KK
Current assignee: YOSHIMASU KK
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-25
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: JP5769122B1

Abstract

【課題】泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる基礎杭施工方法を提供する。【解決手段】地盤の上方に位置する第１層１０１を掘削する工程と、前記第１層１０１の下方に位置する第２層１０２を該第１層１０１を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、前記第１層１０１及び第２層１０２を掘削した穴に筒状の杭９を挿入する挿入工程と、該杭９の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭９の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、土木構造物の基礎を支える杭を施工する基礎杭施工方法に関する。

各種建造物の基礎を支える基礎杭は、例えば、地盤を掘削して形成した掘削穴中に筒状の杭を挿入し、この杭の中空部に根固め液を注入し、注入した根固め液を硬化させる手順で施工される（例えば、特許文献１参照）。

具体的な手順の一例は以下の通りである。掘削器具（ビット）をスパイラルオーガの先端に取付け、これらを鉛直に支持した杭の中空部に挿入し、回転及び上下運動させることにより地盤を掘削する。掘削器具は、下端に先端掘削刃を備え、また先端掘削刃の上位置で拡縮開閉可能な拡大掘削刃を備えている。地盤の上方に位置する第１層は、先端掘削刃により掘削し、杭は、掘削により形成された掘削穴に逐次圧入される。地盤の下方に位置し所定の硬度を有する第２層は、拡大掘削刃を開き、この拡大掘削刃と先端掘削刃とにより所定深度に達するまで径を広げて掘削し、杭は、掘削完了後に拡径掘削穴に圧入する。次いで、杭の中空部からスパイラルオーガを引き出し、この中空部内にコンクリート等の根固め液を所定量注入して硬化させ、硬化により形成される根固め部により杭の下端部を第２層に固定することにより基礎杭の施工が完了する。

特開２００８−１２７９３８号公報

以上の如く実施される基礎杭施工方法において、第１層及び第２層の掘削時に発生する掘削土は、杭の中空部内で回転するスパイラルオーガにより搬出される。しかしながら、掘削穴の内部には、掘削土と地下水とが混合した高粘度のスライムが生じることがあり、このスライムの多くは、スパイラルオーガにより搬出されずに掘削穴の底部に残り、この状態で根固め液が注入された場合、従来の技術では根固め液とスライムとが混合することで根固め部が十分に形成されず、杭の固定強度が不足するという問題がある。特に第２層が泥岩、土丹、硬質粘性土又はシルト等を主として含む泥岩層である場合、スライムの粘性が大きいため、スパイラルオーガにより搬出されない多くのスライムが残留し、杭の固定強度の不足が発生し易い。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる基礎杭施工方法を提供することにある。

本発明に係る基礎杭施工方法は、地盤の上方に位置する第１層を掘削する工程と、前記第１層の下方に位置する第２層を該第１層を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、前記第１層及び第２層を掘削した穴に筒状の杭を挿入する挿入工程と、該杭の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程を備えることを特徴とする。

本発明に係る基礎杭施工方法は、前記除去工程は、有底円筒状をなし、前記粘性土を底部から格納する第１格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、前記第１格納容器により前記粘性土を格納する工程と、前記第１格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る基礎杭施工方法は、前記第１格納容器の側面には、前記杭の内壁に擦りつけることにより前記杭の内壁に付着した粘性土を剥離する除去具が設けてあることを特徴とする。

本発明に係る基礎杭施工方法は、前記除去工程は、開閉可能な蓋板により塞がれる開口を底部に有する第２格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、前記第２格納容器により前記粘性土を格納する工程と、前記第２格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とをさらに備えることを特徴とする。

一つの側面では、泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる。

杭打ち機の一例を示す説明図である。ビットの一例を示す正面図及び底面図である。杭打ち機の動作説明図である。格納容器の一例を示す斜視図及び底面図である。格納容器の一例を示す断面図である。格納容器の動作説明図である格納容器によるスライムを排土する手順を示す説明図である。第２次除去工程に使用する格納容器（第２格納容器）の一例を示す断面図である。格納容器の動作説明図である。根固め部を形成する工程を示す説明図である。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は杭打ち機の一例を示す説明図である。図１に示すように、杭打ち機（アースオーガ）は、車両本体６にステーを介して支持されたリーダマスト７を備える。以下の説明では図中の上下左右を使用する。

杭打ち機は、リーダマスト７の左部のガイドレール７１に上下方向に移動可能に設けられた駆動装置１０と、駆動装置１０の下方に延びるスパイラルオーガ１とを備える。スパイラルオーガ１は円筒状をなし、外周部に螺旋状に設けられた螺旋翼１１を備える。スパイラルオーガ１の先端部には取り外し可能に設けられたビット（掘削器具）２が取り付けられている。

図２Ａはビット２の一例を示す正面図である。図２Ｂはビット２の一例を示す底面図である。図２Ａに示すようにビット２は円筒状をなす回転シャフト２０と、回転シャフト２０の上端に設けられた取付部２３と、回転シャフト２０の下端に設けられた掘削刃２１と、回転シャフト２０の下端側の外周部の左右に設けられた１対の拡大掘削刃（掘削刃）２２、２２と、回転シャフト２０の上端側の外周部に螺旋状に設けられた螺旋翼２５とを備える。

取付部２３は回転シャフト２０より小径の円筒状をなしており、ビット２は取付部２３をスパイラルオーガ１の下端へ嵌め込むことでスパイラルオーガ１に装着される。取付部２３の中空部はスパイラルオーガ１の中空部に連通される。掘削刃２１は中央部に回転シャフト２０に対して同軸をなす円筒部２１５と、円筒部２１５の下端面に立設された一対の刃部２１１、２１１と、回転シャフト２０の下端側の外周部に螺旋状に設けられた螺旋翼２１４と、螺旋翼２１４の下端に下方に向けて突設された４つの刃部２１２とを備える。刃部２１１は中央から外側に傾斜しており、刃部２１１の厚みは先端に向かって狭くなっている。刃部２１２は棒状をなし、先端に向かって厚みが狭くなっている。拡大掘削刃２２は棒状をなし、ジョイント２２１を介して回転シャフト２０に上端が接続されている。拡大掘削刃２２は油圧により拡縮開閉する。すなわち拡大掘削刃２２は油圧により回転シャフト２０に一側面が接触するまで閉じられ、また図２に示すような位置まで開く。円筒部２１５は回転シャフト２０より小径で、下端が閉じられた有底円筒状をなしており、周面を貫通する孔部２１６を備える。取付部２３の中空部は回転シャフト２０と円筒部２１５との中空部に連通される。

図３は杭打ち機の動作説明図である。図３に示すように、杭打ち機は上方に位置する第１層１０１と、下方に位置する第２層１０２とを備える地盤を掘削するために用いられる。第１層１０１は例えば、砂又は砂礫等を主として含む砂岩層である。第２層１０２は例えば、泥岩、土丹、硬質粘性土又はシルト等を主として含む泥岩層である。

図３Ａに示すように杭９は鉛直に立設され、杭９の中空部には下端にビット２を装着したスパイラルオーガ１が挿入されている。ビット２は拡大掘削刃２２を油圧により閉じて駆動装置１０によりスパイラルオーガ１と共に回転及び上下運動することで先端の掘削刃２１により底部の土を掘削し、地盤に掘削穴が形成される。駆動装置１０はスパイラルオーガ１の中空部へ圧縮空気を噴出する。スパイラルオーガ１の中空部に噴出された圧縮空気は回転シャフト２０の中空部を通して孔部２１６から噴出し、掘削土を舞い上げる。ビット２は舞い上げられた掘削土を、螺旋翼２１４及び２５の回転によりスパイラルオーガ１の螺旋翼１１まで運搬する。スパイラルオーガ１の螺旋翼１１は駆動装置１０の回転により螺旋翼２１４及び２５から運搬された掘削土をスパイラルオーガ１の上端まで運搬し、掘削土を地上へ排土する。杭９は形成された掘削穴に逐次挿入され、杭９の挿入は自沈又は絞り込み機（図示せず）により強制圧入を行う。

図３Ｂに示すように、第２層１０２は拡大掘削刃２２を杭９の外周円の大きさまで開いて掘削する。杭打ち機は穴の直径が拡大掘削刃２２が閉じた状態より拡大された拡径掘削部を第１層１０１と第２層１０２との境界から所定の掘削深度まで形成する。所定の掘削深度とは例えば杭９の外径である。図３Ｃに示すように、拡大掘削刃２２を閉じた後、杭９は拡径掘削部の下端まで自沈又は絞り込み機により強制圧入を行う。ビット２は駆動装置１０により地上まで上昇し、スパイラルオーガ１を杭９から引き抜く。図３Ｄに示すように地上に運搬できなかった掘削土は掘削の際に流出した地下水と混合することで粘性の高いスライム（粘性土）８を形成し、掘削穴の底部及び杭９の内壁に残留する。

スライム８を除去するために以下の除去工程を行う。図４Ａはスライム８の除去工程に使用する格納容器（第１格納容器）３の一例を示す斜視図である。図４Ｂは格納容器３の一例を示す底面図である。図５は格納容器３の一例を示す断面図である。格納容器３は有底円筒状をなし、底部に設けられた開閉式の蓋板３４と、外周部に螺旋状に設けられた付着物除去部３２と、上端に立設された取付部３３とを備える。蓋板３４は、蓋板３４の中央部から放射状に延びる位置に設けられた開口３０、３０と、開口３０の夫々に後述する回転方向に延設された延設部３１、３１とを備える。

蓋板３４は左端に設けられた正背面方向の軸で支持されて開閉自在としてある。開口３０は矩形状をなしている。延設部３１は板状をなしている。付着物除去部（除去具）３２には所定量の針金等の金属毛の束が格納容器３の側面に対して垂直方向に植設されている。取付部３３は格納容器３より小径の円柱状をなしている。

図６は格納容器３の動作説明図である。図６Ａに示すように格納容器３は取付部３３をスパイラルオーガ１の下端へ嵌め込むことでスパイラルオーガ１に取り付けられる。格納容器３を取り付けたスパイラルオーガ１は杭９の中空部内に挿入される。格納容器３は杭９の中空部内で駆動装置１０により回転及び上下運動をし、付着物除去部３２を内壁に擦りつけることで杭９の内壁に付着したスライム８を内壁から剥離させる。格納容器３は駆動装置１０により穴の底部まで下降する。格納容器３はスパイラルオーガ１を回転させながら下降することで、延設部３１、３１により底部に堆積（付着）したスライム８を掬い出し、図６Ｂに示すように、開口３０、３０を通して格納容器３の内部に掬い出したスライム８を格納する。

図７は格納容器３によるスライム８を排土する手順を示す説明図である。図７Ａに示すように格納容器３は駆動装置１０により上昇する。格納容器３は駆動装置１０により地上まで引き上げられる。スライム８の内、水分を多く含む２次スライム１５は格納容器３から落下し、図７Ｂに示すように、穴の底部に堆積する。格納されたスライム８は蓋板３４を開くことで格納容器３の外部へ開放する。

さらに２次スライム１５を除去するために以下の第２次除去工程を行う。図８は第２次除去工程に使用する格納容器（第２格納容器）１３の一例を示す断面図である。格納容器１３は有底円筒状をなす。格納容器１３は底部に格納容器１３の内径と同一の大きさの開口１３０と、開口１３０を覆う開閉式の蓋板１３１と、左右夫々の上端に立設された突起部１３４と、突起部１３４の正背面方向に開口する吊り下げブラケット１３３とを備える。蓋板１３１は下面の右部から下方向に向けて垂直に立設された突起部１３２を備える。蓋板１３１は左端に設けられた正背面方向の軸で支持されて開閉自在としてある。蓋板１３１は格納容器１３の底部に沿うように閉じた状態で開口１３０を塞ぐ。

図９は格納容器１３の動作説明図である。図９Ａに示すように、格納容器１３は吊り下げブラケット１３３にワイヤーを通してクレーン（図示せず）のフック１４により吊り下げられる。格納容器１３はクレーンの動作で穴の底部まで下降する。蓋板１３１は突起部１３２を掘削穴の底部から押されることで上方向へ開く。格納容器１３は開かれた蓋板１３１から内部に２次スライム１５を格納する。格納容器１３はクレーンの動作で上昇する。図９Ｂに示すように、格納容器１３の蓋板１３１は自重により格納容器１３を閉塞する。格納容器１３はクレーンの動作で地上まで引き上げられる。蓋板１３１は突起部１３２を押すことで上方向へ開き、格納容器１３は格納された２次スライム１５を格納容器１３の外部へ開放する。

図１０は根固め部を形成する工程を示す説明図である。図１０Ａは杭９の中空部に挿入したトレミー管４１の一例を示す説明図である。図１０Ｂは地盤に定着した杭９の一例を示す説明図である。図１０Ａに示すように、杭９の中空部には、筒状のトレミー管４１が挿入される。トレミー管４１には上端に漏斗状をなすバケット４２が設けられている。コンクリート等の根固め液５がバケット４２から流し込まれる。根固め液５が杭９の所定の注入深度まで注入された場合、トレミー管４１を杭９の中空部から引き抜く。所定の注入深度とは例えば杭９の内径の４倍である。図１０Ｂに示すように、根固め液５が注入されてから時間が経過した後、根固め液５が固形化し、根固め部が杭９に形成される。

本実施の形態では、底部に堆積したスライム８を除去することで根固め部が底部に十分に形成されるため、杭９を確実に固定することができるため、泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる。

本実施の形態では、格納容器３を用いることで杭９の底部に残留するスライム８を効率的に除去することができる。

本実施の形態では、付着物除去部３２により内壁に付着したスライム８を剥離することで杭９の内壁に対して根固め部が密着して形成されるため、杭９をさらに確実に固定することができる。

本実施の形態では、格納容器１３で掘削穴の底部に残留する２次スライム１５を除去することで根固め部を掘削穴の底部に十分形成することができるため、さらに確実に杭９を固定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３格納容器
５根固め液
８スライム（粘性土）
９杭
１３格納容器
３２付着物除去部（除去具）
１０１第１層
１０２第２層

本発明に係る基礎杭施工方法は、地盤の上方に位置する第１層を掘削する工程と、前記第１層の下方に位置する第２層を該第１層を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、前記第１層及び第２層を掘削した穴に筒状の杭を挿入する挿入工程と、該杭の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程を備え、前記除去工程は、有底円筒状をなし、前記粘性土を底部から格納する第１格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、前記第１格納容器により前記粘性土を格納する工程と、前記第１格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とを備え、前記除去工程は、開閉可能な蓋板により塞がれる開口を底部に有する第２格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、前記第２格納容器により前記粘性土を格納する工程と、前記第２格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とをさらに備える。

Claims

地盤の上方に位置する第１層を掘削する工程と、
前記第１層の下方に位置する第２層を該第１層を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、
前記第１層及び第２層を掘削した穴に筒状の杭を挿入する挿入工程と、
該杭の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、
前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程
を備えることを特徴とする基礎杭施工方法。
前記除去工程は、
有底円筒状をなし、前記粘性土を底部から格納する第１格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、
前記第１格納容器により前記粘性土を格納する工程と、
前記第１格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の基礎杭施工方法。
前記第１格納容器の側面には、前記杭の内壁に擦りつけることにより前記杭の内壁に付着した粘性土を剥離する除去具が設けてあることを特徴とする請求項２に記載の基礎杭施工方法。
前記除去工程は、
開閉可能な蓋板により塞がれる開口を底部に有する第２格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、
前記第２格納容器により前記粘性土を格納する工程と、
前記第２格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の基礎杭施工方法。