JP2016132956A - 空気室付き鋼管杭 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の装置を用意することなく、簡易な装置で鋼管杭の周囲、全長に亘り硬化剤の層を形成することができる空気室付き鋼管杭を提供する。
【解決手段】先端（施工時の下端）が次第に細く形成されて閉塞された鋼管杭１の先端部に、液状硬化剤を地盤に吐出するための吐出孔２を複数設け、鋼管杭の基端（施工時の上端）に圧縮変形可能な空気室７を着脱可能に取り付け、空気室を上方から押しつぶすことにより鋼管杭に注入された液状硬化剤が吐出孔から地盤に吐出されるようにした空気室付き鋼管杭である。空気室を取り付けることにより、専用装置を用意することなく、モンケン等でたたくことにより鋼管杭内の硬化剤を地盤に吐出することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、軟弱地盤を改良するための摩擦杭あるいは支持杭に関するものである。

中小規模の建築物を構築する場合、基礎形成のために地盤改良を行うことがしばしばある。その手法としては、一般的にセメントを掘削孔に注入して地中杭を構築する方法、コンクリート杭（摩擦杭を含む）や鋼管杭（羽根付きを含む）を埋設する方法などが採用されている。
そして、鋼管杭を用いる工法においては、鋼管杭に螺旋羽根を取り付けると共に鋼管の周壁に多数の孔を設け、この孔からセメントミルクなどの硬化剤を地盤に吐出できるようにしたものも提案されている。
特開２００１−３１７０４９号公報 特許第４９２９３７８号公報

杭本体が鋼管その他中空の場合は、摩擦強度を高めるために、従来から杭本体内の中空部分を利用してセメントミルクなどの硬化材を杭の周壁から地盤中に吐出することが行われているが、硬化剤を吐出させるために、硬化剤を高圧ポンプで杭内に供給する手法が提案されている（例えば特許文献２）。その手法では施工において、杭を回転させるための機構と硬化剤を圧送するための機構とを備えた専用の装置を用意する必要がある。
この発明は、専用の装置を用意することなく、簡易な装置で鋼管杭の周囲、全長に亘り硬化剤の層を形成することを課題とするものである。

この発明は、先端（施工時の下端）が次第に細く形成されて閉塞された鋼管杭の先端部に、液状硬化剤を地盤に吐出するための吐出孔を複数設け、前記鋼管杭の基端（施工時の上端）に圧縮変形可能な空気室を着脱可能に取り付け、空気室を上方から押しつぶすことにより鋼管杭に注入された液状硬化剤が前記吐出孔から地盤に吐出されるようにした空気室付き鋼管杭である。空気室を取り付けることにより、専用装置を用意することなく、モンケン等でたたくことにより鋼管杭内の硬化剤を地盤に吐出することができる。
前記鋼管杭の先端部には螺旋羽根を取り付けることが好ましく、この螺旋羽根の径は、先端から基端側に向けて次第に大きくすることが好ましい（請求項２）。また、螺旋羽根は鋼管杭に装着されるスリーブに取り付けることが好ましい。このとき、このスリーブには鋼管杭に形成された吐出孔に対応する孔を設ける（請求項３）。

この発明の空気室付き鋼管杭は、主としてモンケン等の打撃力を利用した杭打ち機で地盤に打ち込むものであるが、回転圧入を併用することもできる。
この発明の空気室付き鋼管杭の施工は以下の手順で行う。
杭芯合わせの後、最も基端側に設けた吐出孔が地盤に埋設されるまで、打ち込む。次いで杭内に硬化剤を注入した後、空気室の上面をモンケン等でたたく。このとき、蛇腹状の空気室は上端の開口部がモンケン等で閉鎖されて押しつぶされるので、空気室内の空気が杭内を加圧し、硬化剤の一部が吐出孔から地盤に吐出される。空気室が原状復帰するごとに空気室の上面を連続してたたくと、各回ごとに硬化剤の一部が地盤に吐出し、同時に鋼管杭は次第に地盤に埋設される。施工後空気室は取り外す。
その結果、鋼管杭が完全に埋設されたときには、鋼管杭の周囲の地盤に硬化剤が浸透することとなる。

上記において、きわめて軟弱な地盤であれば、螺旋羽根がなくとも鋼管杭は埋設される。埋設が困難な場合は螺旋羽根を取り付けた鋼管杭を用いると、鋼管杭は打撃力によって自動的に回転して地盤に埋設される。ここで、螺旋羽根の径を先端から基端に向けて次第に大径になるものとすると、螺旋羽根による地盤の攪拌を可及的に抑えることができると共に、固い地盤であっても、抵抗が少なく埋設することができる。
また、螺旋羽根はスリーブに取り付けてあるので、必要時応じて鋼管杭に取り付けることができ、また長さの異なる鋼管杭に対しても同じ規格の螺旋羽根を取り付けることができる。

この発明実施例の一部を省略した正面図 同じく螺旋羽根部分の拡大正面図 同じくＡ−Ａ断面図。 同じく空気室の平面図 埋設作業の説明図 施工状態を示す説明図

以下この発明を実施形態に基づいて説明する。

鋼管杭１は、先端（以下図面に基づき「下端」という。）が円錐状をなして閉塞されている。そして、下端から約１ｍ程度上方にかけて、硬化剤の吐出孔２が複数上下に亘り、そして円周に沿って種々の向き（例えば９０度ごと）に設けてある。また、この部分には、螺旋羽根３が取り付けられた約１ｍの長さのスリーブ４が装着してあり、このスリーブ４は前記鋼管杭１にボルトで固定してある。
前記吐出孔２は螺旋羽根３の直下に位置するように設けてあり、前記スリーブ４には、鋼管杭１に設けられた吐出孔２の位置に対応して吐出孔５が設けてある。
前記螺旋羽根とスリーブとは鋳物で一体成形することが好ましい。この場合には、螺旋羽根を中空として、螺旋羽根に吐出口を形成することも可能である。

前記螺旋羽根３の下面には排土板６が取りつけてある、後に述べるように、鋼管杭１をモンケンでたたくことにより鋼管杭１は螺旋羽根の向きに従って回転する。この排土板６は、鋼管杭の回転に伴い周囲の土砂を排除して螺旋状の溝を形成する。この溝によって吐出孔５には土砂が吐出孔に入り込む目詰まりが防止されると共に、この溝に硬化剤が吐出される。また、排土板６は一端をスリーブ４に固着させることにより、螺旋羽根の補強ともなる。
なお、螺旋羽根３を取り付けない場合は、鋼管杭１自体に土砂が吐出孔２に入り込むことを防止するための排土板を取り付ける。

前記螺旋羽根３は、前記スリーブの下端から上端まででスリーブ４を３周する程度の、比較的急角度のものとして、杭の埋設時における抵抗を減殺している。加えて、螺旋羽根３の幅は前記スリーブの下端から上端に向けて次第に幅が広くしてあり、その結果、螺旋羽根の径は下から上に向けて次第に大径になっている。下端で杭の直径の１．５〜２倍程度、上端で２．５〜３倍程度が好ましい。

前記鋼管杭１の寸法は、一般に直径８０〜２５０mm、長さ３〜４メートル程度であるが、これに限定されるものではない。

前記鋼管杭１の基端（以下図面に基づき「上端」という）には空気室７が取り付けてある。
この空気室７は、上下方向に圧縮変形可能でかつ迅速に復元可能な素材（ゴム系又はプラスチック系）で蛇腹状に形成してある。空気室７の上下寸法は、直径により異なるが、１００mmないし２５０mm程度が適当と考えられる。

前記空気室７の下端には鋼板製の下板８が取り付けてあり、この下板８の下面に形成された周壁８ａが鋼管杭１の上端に嵌まり、ボルト（図示しない）で固定してある。前記下板８には、空気室６内の空気を鋼管杭１内に導く穴８ｂが設けてある。
前記空気室７の上端には鋼板製の上板９が取り付けてあり、空気の流入のための穴９ａが設けてある。この穴９ａの大きさは、モンケンの打撃により閉塞される大きさとする。
なお、鋼管杭の埋設に回転圧入法を併用する場合は、前記上板の穴９ａを回転装置の回転軸に対応した形状としておく。

以下、上記実施例に示す空気室付き鋼管杭の施工について説明する。
杭芯合わせの後、最も上方に設けた吐出孔２，５が地盤に埋設されるまで、鋼管杭１をモンケン１０で打ち込む（図５（Ｃ））。このとき、鋼管杭１は螺旋羽根３の作用により回転しつつ埋め込まれる。鋼管杭１の回転に伴い排土板６によって地盤は抉られる。次いで杭内に硬化剤（地盤補修液）１１を注入した後、空気室７の上板９をモンケン１０でたたく。このとき、蛇腹状の空気室７は上板９の穴９ｂがモンケンで閉鎖されて押しつぶされるので、空気室７内の空気が杭内を加圧し、硬化剤の一部が吐出孔２，５から地盤に吐出される。空気室７が原状復帰するごとに空気室７の上板９を連続してたたくと、各回ごとに硬化剤の一部が地盤に吐出する。杭内の硬化剤が減少したときには補充しつつ行う。
モンケンでたたくごとに、硬化剤は吐出し、鋼管杭１は回転しつつ埋設される。その結果、鋼管杭が完全に埋設されたときには、鋼管杭の周囲の地盤に硬化剤が浸透し、ソイルセメント層などの硬化した地盤が形成される。

硬化剤の吐出において、排土板によって地盤が抉られるので硬化剤は地盤となじみやすく、また吐出孔が目詰まりするおそれも減殺される。
鋼管杭が埋設された後、空気室７は取り外し、鋼管杭１に基礎と結合する鉄筋を挿入した上で、基礎コンクリートを打設する。コンクリートが鋼管杭１内に充填されることにより、現場打ちのコンクリート杭となるので、鋼管杭１が腐食しても杭としての機能が維持される。そのために、鋼管杭１は肉厚が薄くても、またメッキされたものであっても使用することができ、コストダウンをはかることができる。

以上のように施工されたこの実施例の鋼管杭１は、その周囲に硬化剤の層（例えばソイルセメント層）が形成されるので摩擦力が高く、加えて螺旋羽根がソイルセメント層で固められるので引き抜き強度の向上、沈下の防止に寄与する。また、杭内の硬化剤は空気圧によって吐出されるので、硬化剤の杭内への残留も可及的に減少させることができる。

この発明の空気室付き鋼管杭によれば、簡易な装置で引き抜き強度の高い補強杭を施工することができる。

１ 鋼管杭
２ 吐出孔
３ 螺旋羽根
４ スリーブ
５ 吐出孔
６ 排土板
７ 空気室
８ 下板
９ 上板
１０ モンケン

Claims (3)

1. 先端が次第に細く形成されて閉塞された鋼管杭の先端部に、液状硬化剤を地盤に吐出するための吐出孔が複数設けられ、前記鋼管杭の上端に上下が開口した圧縮変形可能な空気室が着脱可能に取り付けられ、空気室を上方から押しつぶすことにより鋼管杭に注入された液状硬化剤が前記吐出孔から地盤に吐出されるようにした、空気室付き鋼管杭
2. 鋼管杭の先端部には螺旋羽根が取り付けられ、この螺旋羽根の径は、先端から基端側に向けて次第に大きくした、請求項１記載の空気室付き鋼管杭
3. 螺旋羽根は、鋼管杭に装着されるスリーブに取り付けられ、このスリーブには鋼管杭に形成された吐出孔に対応する孔が設けられた、請求項２記載の空気室付き鋼管杭
   
   

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