JP2023171017A - 既存杭の引抜き工法、及び流体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存杭の杭引抜き跡を高品質な固化体で埋戻し、地盤を復元することである。【解決手段】地中に残置された既存杭の外周に沿って削孔水を噴射しながら削孔ケーシングを地中に貫入し、前記既存杭と地盤との縁を切る縁切り工程と、前記既存杭を引抜くとともに、杭引抜き跡に貯留する泥水を固化させて固化体を構築し、前記杭引抜き跡を復元する復元工程と、を備える既存杭の引抜き工法であって、前記復元工程で、セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の深度方向における複数地点で実施することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、地中に残置された既存杭を引抜いたのち、杭引抜き跡に固化体を構築して地盤を復元する既存杭の引抜き工法、及び既存杭の引抜き工法に用いる流体供給装置に関する。

地中に残置された既存杭を撤去する様々な工法のうちの一つに、縁切引抜工法がある。縁切引抜工法は、削孔ケーシングを利用して既存杭と周辺地盤との縁を切ったのちに既存杭を引抜き撤去する工法である。杭引抜き跡は、地山と同程度の強度を確保するよう埋戻し、地盤を復元する。例えば、特許文献１には、縁切引抜方法を採用した埋設杭の引抜き工法が開示されている。

特許文献１に記載された埋設杭の引抜き方法では、まず、先端から発泡水を噴射する削孔ケーシングを地中に向けて回転圧入させ、埋設杭の周囲地盤を削孔する。削孔ケーシングが埋設杭の下端近傍に到達したところで、この削孔ケーシングを引抜き撤去する。こののち、埋設杭の引抜きつつ、杭引抜き跡に流動化処理土を供給し、充填していく。

上記のとおり特許文献１では、削孔ケーシングを地中に回転圧入する際、削孔水に替えて発泡水を使用する。これにより、杭引抜き跡に充填された流動化処理土の希釈化を防止し、これら流動化処理度が固化することで復元された地盤の強度低下を防止している。ところが、既存杭が径大かつ長尺であると、既存杭の引抜き作業に時間を要する場合が多い。このような場合に、既存杭を引抜きつつ杭引抜き跡に流動化処理土を供給すると、引抜き作業中に流動化処理土が硬化する可能性があり、作業に不具合を生じる可能性がある。

このような中、地中孔を埋戻す方法の一つとして、泥水固化工法が知られており、例えば特許文献２に、泥水固化工法を採用した土留め壁打設箇所の地中障害物撤去方法が開示されている。具体的には、泥水を供給しながら地中のコンクリートガラや転石、木杭等の地中障害物を撤去しつつ掘削を進め、所定の深度を有する地中孔を構築する。次に、地中孔にパイプを建込み、パイプを利用したエアブロー撹拌を行って、地中孔内に貯留する泥水を深度方向に均一な状態とする。こののち、掘削孔の孔口より固化材を投下して再度エアブロー撹拌を行い、固化材と泥水とを混合攪拌する。

特開２０１２－１２２１９７号公報 特開平０９－１３３７３号公報

特許文献２で開示されているような方法を、既存杭の縁切引抜工法に採用すれば、既存杭の引抜き作業に多大な時間を要する場合にも、効率よく固化体を構築して杭引抜き跡を埋戻し、地盤を復元することができる。

しかし、既設杭が長大な場合、固化材を杭抜き跡の上部開口から投下すると、杭引抜き跡の下方まで十分到達しない恐れがある。すると、杭抜き跡で構築された固化体は、上部と下部で発現強度が異なる可能性があり、固化体により埋戻し復元した地盤の品質に課題が生じる。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、既存杭の杭引抜き跡を高品質な固化体で埋戻し、地盤を復元することである。

かかる目的を達成するため本発明の既存杭の引抜き工法は、地中に残置された既存杭の外周に沿って削孔水を噴射しながら削孔ケーシングを地中に貫入し、前記既存杭と地盤との縁を切る縁切り工程と、前記既存杭を引抜くとともに、杭引抜き跡に貯留する泥水を固化させて固化体を構築し、前記杭引抜き跡を復元する復元工程と、を備える既存杭の引抜き工法であって、前記復元工程で、セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の深度方向における複数地点で実施することを特徴とする。

本発明の既存杭の引抜き工法は、地中に残置された既存杭の外周に沿って削孔水を噴射しながら削孔ケーシングを地中に貫入し、前記既存杭と地盤との縁を切る縁切り工程と、前記既存杭を引抜くとともに、杭引抜き跡に貯留する泥水を固化させて固化体を構築し、前記杭引抜き跡を復元する復元工程と、を備える既存杭の引抜き工法であって、前記復元工程で、セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の深度方向に向けて連続的に実施することを特徴とする。

本発明の既存杭の引抜き工法は、前記セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の平面視の複数地点で実施することを特徴とする。

本発明の既存杭の引抜き工法は、前記セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、エアブロー管を利用して実施することを特徴とする。

本発明の流体供給装置は、エアブロー管と、該エアブロー管の基端に取り付けられた分岐管とを備え、該分岐管に、圧縮空気供給管が接続されるエア流入部と、固化液供給管が接続される固化液流入口が設けられていることを特徴とする。

本発明の既存杭の引抜き工法及び流体供給装置によれば、泥水が貯留する杭引抜き跡の深度方向における複数地点で、もしくは、深度方向に向けて連続的に、セメント系固化液の注入及び混合攪拌を実施する。これにより、既存杭が長大である場合にも杭引抜き跡を、深度方向に一様な強度を発現させた高品質な固化体で埋め戻し復元することが可能となる。

また、前記セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、平面視の複数地点で実施すれば、既存杭が径大で杭引抜き跡の平面視面積が広大な場合に、杭引抜き跡を深度方向だけでなく平面視方向に一様な強度を発現させた、高品質な固化体で埋め戻し復元することが可能となる。

さらに、流体供給装置を採用すれば、セメント系固化液を注入する際の注入圧を容易に調整できる。これにより、既存杭が長大で杭引抜き跡が大深度となる場合にも効率よく、深度方向の複数地点でもしくは深度方向に連続的に、セメント系固化液を注入することが可能となる。

本発明によれば、泥水が貯留する杭引抜き跡の深度方向における複数地点でもしくは深度方向に向けて連続的に、セメント系固化液の注入及び混合攪拌を実施するから、既存杭の大きさや長さに影響を受けることなく、杭引抜き跡を、深度方向に一様な強度を発現させた高品質な固化体で埋戻し復元することが可能となる。

本発明の実施の形態における既存杭の引抜き工法における縁切り工程の手順を示す図である。 本発明の実施の形態における既存杭の引抜き工法における復元工程の手順を示す図である（第１の実施の形態）。 本発明の実施の形態における流体供給装置を示す図である。 本発明の実施の形態における既存杭の引抜き工法における復元工程の手順を示す図である（第２の実施の形態）。 本発明の実施の形態における既存杭の引抜き工法における復元工程の手順を示す図である（第３の実施の形態）。 本発明の実施の形態における既存杭の引抜き工法における復元工程の手順を示す図である（第４の実施の形態）。

本発明は、建物の解体や建替えなどと併せて実施する既存杭撤去工法の中でも、削孔ケーシングを用いて既存杭と地盤との縁切りを行う、いわゆる縁切引抜き工法を採用し、杭長が３０ｍを超えるような長大かつ径大な既存杭を、引抜き撤去する際に好適な工法である。以下に、図１～図６を参照しつつ、既存杭の引抜き工法について、その詳細を説明する。

≪≪既存杭の引抜き工法≫≫
本実施の形態では、図１（ａ）で示すような、コンクリート造の既存杭１０を事例に挙げて詳細を説明するが、既存杭１０の種類はなんら限定されるものではない。また、地盤との縁切りを行ったのちの既存杭１０の引抜き工法も、リーダー式や吊下げ式などいずれを採用してもよい。

既存杭の引抜き工法について大まかな手順を説明すると、まずは、縁切り工程として図１（ｂ）～（ｄ）で示すように、削孔ケーシング４０を用いた縁切引抜き工法を採用し、地中に残置された既存杭１０と地盤とを縁切りする。次に、図１（ｅ）～（ｆ）で示すように、既存杭１０を地中から引抜き撤去する。こののち、復元工程として、杭引抜き跡Ｈにセメント系固化液Ｃを注入して攪拌する。

こうして、固化体２０を構築し、この固化体２０よりなる埋戻し地盤で杭引抜き跡Ｈを復元する。このとき、復元工程において、図２及び図４で示すように、セメント系固化液Ｃを深度方向の複数地点で注入する、もしくは図５で示すように、セメント系固化液Ｃを深度方向に向けて連続的に注入し、ベントナイト含有泥水Ｍ３と混合攪拌する点が、既存杭の引抜き工法において大きな特徴の１つである。

セメント系固化液Ｃは、少なくともセメント系固化材と水とを含んでいればよく、泥水固化工法や地盤改良工法などで、一般に使用されているいずれの材料をも採用することができる。なお、ベントナイト含有泥水Ｍ３については、後述する。

このように、深度方向の多点で、もしくは深度方向に向けて連続的にセメント系固化液Ｃを注入することにより、既存杭１０が長大であるために杭引抜き跡Ｈが大深度となる場合にも、杭引抜き跡Ｈで構築した固化体２０に対して、深度方向に一様な強度を発現させることができる。これにより、高品質な固化体２０よりなる埋戻し地盤で、杭引抜き跡Ｈを復元できる。

上記の復元工程において、セメント系固化液Ｃの注入深度に応じてセメント系固化液Ｃの注入圧を調整する必要が生じる。そこで、本実施の形態では、図３で示すような流体供給装置３０を採用し、セメント系固化液Ｃの注入圧調整と、エアブロー撹拌の両者を、同一装置で実施し作業の効率化を図っている。

≪≪流体供給装置≫≫
流体供給装置３０は、図３で示すように、杭引抜き跡Ｈに挿入されるエアブロー管３１と、屈曲自在な配管３２と、この配管３２の一端とエアブロー管３１の基端とを連結するスイベルジョイント３３を備える。また、流体供給装置３０は、配管３２の他端に接続される分岐管３４を備え、この分岐管３４に圧縮空気供給管３５が接続されるエア流入部３４１と、固化液供給管３６が接続される固化液流入口３４２が設けられている。

これにより流体供給装置３０は、エアコンプレッサーＡｃから供給されたエアを、エアブロー管３１を介してベントナイト含有泥水Ｍ３に供給できる。また、固化液製造装置ＣＭでセメント系固化液Ｃを製造し、エアブロー管３１を介してベントナイト含有泥水Ｍ３に注入できる。さらに、エアコンプレッサーＡｃから供給されるエアを利用して、ベントナイト含有泥水Ｍ３に注入するセメント系固化液Ｃの注入圧を調整することもできる。

加えて、この流体供給装置３０を採用すれば、セメント系固化液Ｃの注入とエアブロー撹拌を同時に実施することができる。なお、エアブロー管３１は、単管もしくは二重管などいずれの構成を採用してもよい。

上記の流体供給装置３０を復元工程で使用し、既存杭１０の引抜き工法実施する手順を、図２及び図４～図６を参照しつつ、第１～第４の実施の形態として以下に説明する。

≪≪第１の実施の形態≫≫
≪縁切り工程≫
まず、図１（ａ）で示すように準備工程として、地中に残置された既存杭１０を囲繞する口元保護管５０を、地表面から所定の深度まで貫入する。

次に、図１（ｂ）で示すように、既存杭１０の外周に沿って、削孔水Ｗを噴射しながら削孔ケーシング４０を地中に貫入する。削孔ケーシング４０は、縁切り引抜き工法で広く採用されているいずれのケーシングを採用してもよく、その下端には、切削刃と削孔水Ｗを噴射可能な噴射口４１が設けられている。

図１（ｃ）で示すように、削孔ケーシング４０の下端が既存杭１０の先端より下方位置まで到達したところで、削孔水Ｗの噴射を停止し、削孔ケーシング４０を地中から引抜いて撤去する。これにより、図１（ｄ）で示すように、既存杭１０と周辺地盤とが縁切りされる。

削孔ケーシング４０が引抜き撤去されたのち、図１（ｅ）で示すように、既存杭１０を引抜きつつベントナイト液Ｍ２を注入する。これにより、杭引抜き跡Ｈは、図１（ｆ）で示すように、ベントナイト含有泥水Ｍ３が貯留した状態となる。ベントナイト含有泥水Ｍ３は、土砂Ｇと削孔水Ｗが混じった泥水Ｍ１に、ベントナイト液Ｍ２が混合したものである。なお、土砂Ｇは、削孔ケーシング４０の地中貫入時及び引抜き撤去時、もしくは既存杭１０の引抜き作業時に地山から落下しした土砂を含む。

≪復元工程≫
既存杭１０が撤去されたところで、図２（ａ）で示すように、流体供給装置３０のエアブロー管３１の先端を所定の深さまで挿入し、このエアブロー管３１を介してセメント系固化液Ｃを注入する。こののち、エアブロー管３１を挿入したままの状態にして、図２（ｂ）で示すように、セメント系固化液Ｃとベントナイト含有泥水Ｍ３とのエアブロー撹拌を実施する。

こののち、図２（ｃ）及び（ｄ）で示すように、エアブロー管３１の先端を杭引抜き跡Ｈの底部近傍に到達させ、セメント系固化液Ｃの注入とエアブロー撹拌を実施する。これにより、杭引抜き跡Ｈ内は深度方向に全体が混合攪拌される。攪拌が終了したのちに養生することで、図２（ｅ）で示すように、高さ方向に一様な強度を発現させた均質な固化体２０が構築される。

例えば、杭長が４０ｍ程度で杭径が２ｍ程度の場合、セメント系固化液Ｃを底部から１５ｍの地点、及び５～８ｍの地点で注入する。また、両地点で実施するエアブロー撹拌は、エアコンプレッサーを９気圧に設定し、合計１８０分程度実施する。これは、杭引抜き跡Ｈの体積に対して１分/ｍ^３程度の攪拌時間を目安にすることが好ましいとの知見に基づく。つまり、杭径が２ｍ程度の場合に、径が２．４ｍ程度の削孔ケーシング４０を使用する。そして、杭長が４０ｍであると、杭引抜き跡Ｈの体積は約１８０ｍ^３となるから、攪拌時間の合計を１８０分に設定している。

なお、攪拌時間は、攪拌位置が底部に近いほど、時間配分を大きく確保することが好ましい。また、セメント系固化液Ｃの注入量は、現場の地盤状況や固化体２０に要求される強度などに応じて、適宜調整するとよい。

上記の第１の実施の形態では、セメント系固化液Ｃを注入しエアブロー撹拌する作業を、深度方向の上方から下方に向けて、杭引抜き跡Ｈの深度方向における２地点で実施した。しかし、これに限定するものではなく、例えば、セメント系固化液Ｃを深度方向の２地点で注入し、エアブロー撹拌を深度方向の４地点で実施するなどしてもよい。このように攪拌地点を増やすと合計攪拌時間を短縮できる。

上記の杭長が４０ｍ程度で杭径が２ｍ程度の場合を事例に挙げると、１０ｍ地点で１０分、２０ｍ地点で２０分、３０ｍ地点で３０分、及び底部で６０分程度の設定で、杭引抜き跡Ｈ内を一様に攪拌混合できる。つまり、６０分程度の時間短縮を図ることができる。また、セメント系固化液Ｃを注入しエアブロー撹拌する作業は、深度方向の下方から上方に向けて実施してもよい。

≪≪第２の実施の形態≫≫
≪縁切り工程≫
第２の実施の形態も第１の実施の形態と同様に、図１を参照して説明した手順で、既存杭１０と周辺地盤とを縁切りする。そして、削孔ケーシング４０が引抜き撤去されたのち、既存杭１０を引抜きつつベントナイト液Ｍ２を注入する。これにより、杭引抜き跡Ｈは、図１（ｆ）で示すように、ベントナイト含有泥水Ｍ３が貯留した状態となる。

≪復元工程≫
こののち、図４（ａ）で示すように、エアブロー管３１の先端を杭引抜き跡Ｈの底部近傍まで到達させて、セメント系固化液Ｃを注入しつつ、ベントナイト含有泥水Ｍ３とのエアブロー撹拌を実施する。このように、セメント系固化液Ｃの注入とエアブロー撹拌の両作業を同時に実施すると、作業時間の短縮化を図ることができ、作業効率の向上に寄与できる。

また、このような作業を、図４（ｂ）及び（ｃ）で示すように、深度方向の下方から上方に向けて順次実施する。これにより、杭引抜き跡Ｈ内は、図４（ｄ）で示すように、深度方向に全体が混合攪拌される。攪拌が終了したのちに養生することで、図４（ｅ）で示すように、高さ方向に一様な強度を発現させた均質な固化体２０が構築される。

上記の第２の実施の形態では、セメント系固化液Ｃを注入しつつエアブロー撹拌する作業を、深度方向の下方から上方に向けて、杭引抜き跡Ｈの深度方向における３地点で実施した。しかし、これに限定されるものではなく、２地点もしくは３地点以上の複数地点で実施してもよいし、深度方向の上方から下方に向けて実施してもよい。

≪≪第３の実施の形態≫≫
≪縁切り工程≫
第３の実施の形態も第１及び第２の実施の形態と同様に、図１を参照して説明した手順で、既存杭１０と周辺地盤とを縁切りする。そして、削孔ケーシング４０が引抜き撤去されたのち、既存杭１０を引抜きつつベントナイト液Ｍ２を注入する。杭引抜き跡Ｈは、図１（ｆ）で示すように、ベントナイト含有泥水Ｍ３が貯留した状態となる。

≪復元工程≫
既存杭１０が撤去されたところで、図５（ａ）～（ｃ）で示すように、流体供給装置３０のエアブロー管３１の先端を所定の深さまで挿入する。こののち、エアブロー管３１を介してセメント系固化液Ｃを注入しつつ、ベントナイト含有泥水Ｍ３とエアブロー撹拌する作業を、エアブロー管３１を一定速度で下方に移動させつつ実施する。

つまり、第３の実施の形態では、セメント系固化液Ｃの注入とエアブロー撹拌の両作業を同時に実施しつつ、これを深度方向に連続して実施する。図５では、エアブロー管３１の先端を一定速度で下方に移動させる場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、下方から上方に向けて移動させてもよい。

こうして、杭引抜き跡Ｈ内は、図５（ｃ）で示すように、深度方向に全体が混合攪拌される。攪拌が終了したのちに養生することで、図５（ｄ）で示すように、高さ方向に一様な強度を発現させた均質な固化体２０が構築される。

≪≪第４の実施の形態≫≫
≪縁切り工程≫
第４の実施の形態も第１～第３の実施の形態と同様に、図１を参照して説明した手順で、既存杭１０と周辺地盤とを縁切りする。そして、削孔ケーシング４０が引抜き撤去されたのち、既存杭１０を引抜きつつベントナイト液Ｍ２を注入し、杭引抜き跡Ｈを、図１（ｆ）で示すように、ベントナイト含有泥水Ｍ３が貯留した状態とする。

≪復元工程≫
こののち、図６（ａ）で示すように、流体供給装置３０を構成する２本のエアブロー管３１の先端を杭引抜き跡Ｈの所定深度まで挿入し、平面視の２地点で、セメント系固化液Ｃを注入する。次に、エアブロー管３１を挿入したままの状態にして、図６（ｂ）で示すように、セメント系固化液Ｃとベントナイト含有泥水Ｍ３とのエアブロー撹拌を実施する。

こののち、エアブロー管３１の先端を杭引抜き跡Ｈの下方に移動させて、セメント系固化液Ｃの注入とエアブロー撹拌を実施する。これにより、杭引抜き跡Ｈ内は深度方向に全体が混合攪拌される。このように、セメント系固化液Ｃの注入及び混合攪拌を、平面視の２地点で実施すれば、既存杭１０が径大で杭引抜き跡Ｈの平面視面積が広大な場合に、杭引抜き跡Ｈを深度方向だけでなく平面視方向に一様な強度を発現させた、高品質な固化体２０で、埋め戻し復元することが可能となる。

第４の実施の形態では、エアブロー管３１を２本用いたが、これに限定するものではなく、既存杭１０の平面視形状に応じて適宜本数を増加させてもよい。なお、エアブロー管３１を複数配置する場合、エアブロー管３１各々から杭引抜き跡Ｈに注入されるセメント系固化液Ｃの影響を、相互に受けないよう十分な離間距離を設けて配置すると良い。

上記の既存杭の引抜き工法によれば、既存杭１０が長大であったり径大であるといったような、大きさや長さもしくは形状に影響を受けることなく、杭引抜き跡Ｈを、深度方向及び平面視方向に一様な強度を発現させた、高品質な固化体２０で埋戻し復元することが可能となる。

本発明の既存杭の引抜き工法、及び流体供給装置は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１０ 既存杭
２０ 固化体（埋戻し地盤）
３０ 流体供給装置
３１ エアブロー管
３２ 配管
３３ スイベルジョイント
３４ 分岐管
３４１ エア流入部
３４２ 固化液流入口
３５ 圧縮空気供給管
３６ 固化液供給管
４０ 削孔ケーシング
５０ 口元保護管
Ｃ セメント系固化液
Ａｃ エアコンプレッサー
ＣＭ 固化液製造装置
Ｍ１ 泥水
Ｍ２ ベントナイト液
Ｍ３ ベントナイト含有泥水
Ｇ 土砂
Ｗ 削孔水
Ｈ 杭引抜き跡

Claims (5)

1. 地中に残置された既存杭の外周に沿って削孔水を噴射しながら削孔ケーシングを地中に貫入し、前記既存杭と地盤との縁を切る縁切り工程と、
   前記既存杭を引抜くとともに、杭引抜き跡に貯留する泥水を固化させて固化体を構築し、前記杭引抜き跡を復元する復元工程と、
   を備える既存杭の引抜き工法であって、
   前記復元工程で、
   セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の深度方向における複数地点で実施することを特徴とする既存杭の引抜き工法。
2. 地中に残置された既存杭の外周に沿って削孔水を噴射しながら削孔ケーシングを地中に貫入し、前記既存杭と地盤との縁を切る縁切り工程と、
   前記既存杭を引抜くとともに、杭引抜き跡に貯留する泥水を固化させて固化体を構築し、前記杭引抜き跡を復元する復元工程と、
   を備える既存杭の引抜き工法であって、
   前記復元工程で、
   セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の深度方向に向けて連続的に実施することを特徴とする既存杭の引抜き工法。
3. 請求項１または２に記載の既存杭の引抜き工法において、
   前記セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、前記杭引抜き跡の平面視の複数地点で実施することを特徴とする既存杭の引抜き工法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の既存杭の引抜き工法において、
   前記セメント系固化液の注入及び混合攪拌を、エアブロー管を利用して実施することを特徴とする既存杭の引抜き工法。
5. エアブロー管と、
   該エアブロー管の基端に取り付けられた分岐管とを備え、
   該分岐管に、
   圧縮空気供給管が接続されるエア流入部と、固化液供給管が接続される固化液流入口が設けられていることを特徴とする流体供給装置。