JP2575139B2

JP2575139B2 - 既製杭の埋設方法

Info

Publication number: JP2575139B2
Application number: JP17255087A
Authority: JP
Inventors: 良吉佐々木
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPS6417925A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、既製杭の施工を小規模な設備により、低
公害で、能率よく行なう方法を提供するものである。

（従来の技術及び問題点）従来、既製杭の低公害施工法には、セメントミルク工
法に代表されるプレボーリング工法がある。このプレボ
ーリング工法では、沈設する杭の外径より大きな径の孔
を機械的に掘削する必要があるため、掘削抵抗が大きく
大型の施工機械を要し、他の付属設備を含めるとかなり
大がかりな設備となっていた。

これに対し、小型の施工機械で施工可能な方法とし
て、高圧ジェットを用いた掘削法がある。しかし、地盤
によって、例えばＮ値10程度以下の地盤掘削において、
高圧噴射のみでは、地盤を乱し過ぎる結果、所定径より
も大きな掘削孔を設けることになり不経済とならざるを
得なかった。

また、プレボーリング工法の場合、オーガースクリュ
ーなどで、地盤を乱しながら掘孔するので孔中にセメン
トミルクなどの固結性液を注入置換する際、スライムの
沈降により充分な先端支持力が得難い。従って、先端拡
大根固め工法の様に、杭先端部を拡大掘削するか、高圧
ジェットにより杭先端部にセメントミルクによる球根を
造成し、杭の支持力を増大させる方法がとられている。
しかし、これらは支持力という点でみれば、打込まれた
杭に比べ一般に低いものであった。これは球根造成時
に、やはり、周辺地盤をゆるめる結果であり、またゆる
められた地盤中にセメントミルクやセメントモルタルを
注入撹拌するため、造成された球根状物も地下水で薄め
られたり、土壌と混合されるために固結強度が低く、ば
らつきも大きく、ゆるめられた先端部地盤を改良して、
補強修復する効果があるにすぎなかった。

さらに、高圧ジェットによる杭先端部にセメントミル
クによる球根を造成する場合、高圧噴射によれば、セメ
ントミルクか急硬化し、球根造成後、杭を所定深度まで
沈設することが困難となる場合があった。

この発明は、上述した様な従来技術における欠点の解
消を図ったもので、小型の施工機械で能率よく掘削で
き、先端支持力が大きく取れる既製杭の施工法を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この発明は先端に掘削ビットを有した掘削ロッドを回
転させ、掘削ビットより掘削液を低圧で噴射して流動性
泥状孔を形成する区域が少なくとも存在し、地盤によっ
ては更に掘削ロッド内に設置された低圧噴射用とは別系
統の高圧用注入管を用いて掘削液を高圧で噴射し、所定
深度の流動性泥状孔を地中に形成させるとともに、所定
深度に達したならば、所定深度付近を杭径の２倍以上の
区間長、高圧噴射を用いて拡大掘削したのち、掘削液を
固結性流動化剤に取り換え、該低圧注入管より低圧で噴
射しながら該掘削ロッドを回収し、先端部外周に筒状袋
体を有する既製杭を所定深度まで埋設したのち、該筒状
袋体と連結された連結管により、固結性流動物を該筒状
袋体内に注入し、筒状袋体を拡大掘削部中で膨張させた
状態で固結性流動物を固化させることを特徴とする既製
杭の埋設方法である。

この発明で用いる掘削ビットは、水平に噴射できる噴
射孔を有しており、高圧噴射用と低圧噴射用に分かれて
いる。

なお、噴射孔は地盤によって向きを換えてもよい。こ
れらの噴射孔より、掘削液を噴射する際、地盤の含水比
が150％を越える様に掘削液の噴射量を調整するのが更
に好ましい。

ここで含水比を150％以上とするのは、種々の実験の
結果、掘削土の置換性がスムーズに行なわれ、掘進スピ
ードが早くでき、かつ、既製杭をほぼ自重のみによって
沈設できるからである。

掘削ビットの径は掘削液の循環をスムーズにするもの
で、掘削ロッドより多少大きな外径を有することで十分
である。

高圧噴射はＮ値10程度以上の地盤の区域に対して使用
し、その噴射圧力はＮ値10〜20の地盤に対しては50〜15
0kg/cm²、特に好ましくは100kg/cm²前後、Ｎ値20以上の
地盤に対しては150〜500kg/cm²、特に好ましくは200kg/
cm²前後とするのが好ましい。

低圧噴射はＮ値10程度以下の地盤の区域に対して使用
し、その噴射圧力は０〜50kg/cm²、一般的には20kg/cm²
程度以下でよい。ここで言う噴射圧はポンプの元圧のこ
とである。

このように低圧噴射する区域が少なくとも存在し、更
に高圧噴射する区域を併用すれば、杭が沈設可能な流動
性泥状孔を短時間で容易に形成することができる。

また、噴射流による掘削性の悪い固結粘性土層や、孔
壁安定性の悪い砂礫地盤を掘孔する場合には、掘孔速度
を低くおさえなければならないが、この様な地盤を効率
よく流動化し安定させるには、補助的に撹拌羽根を設置
すれば、地盤の撹拌効果が改善され、掘孔能率を落すこ
となく施工することが可能である。

ここで用いる撹拌羽根は、掘削ビット上方に接続され
た掘削ロッドの側面に設置され、その設置すべき位置
は、掘削ビット上方約50cmが好ましい。さらに、撹拌羽
根の大きさは、沈設しようとする杭の外径か、これより
多少大きい程度が好ましい。

なお、掘削液は、特に限定することはなく、水、循環
泥水またはベントナイト泥水等の地盤安定液があげられ
る。流動化を促進するために、必要に応じて、粘性土に
は界面活性剤を砂質土には、該砂質土の粒度分布によっ
てシリカゾルなどのシキソトロピー付与剤、メチルセル
ローズなどの水溶性糊料を適宜配合するとよい。

拡大掘削したのち、掘削液を固結性流動化剤に切り換
えるが、この固結性流動化剤は、セメントミルクなどの
セメント系硬化液体である。

固結性流動化剤の噴射は、噴射圧による分離をよく
し、急結を防ぎ掘削孔中の泥状土との置換性をよくし、
杭の沈設を容易ならしめるために、50kg/cm²以下、特に
20kg/cm²以下の圧力で行なう。また、この時、施工能率
を落とさないために、噴射量はできるだけ多く、たとえ
ば、200／分程度噴射できればよい。従って、固結性
流動化剤の噴射は、掘削液を低圧で噴射する低圧用注入
管を用いて行なう。

この発明で用いる既製杭には、先端部に筒状袋体を取
り付けてある。一例としてあげると、核となる既製杭の
先端部外周に筒状袋体をかぶせて、この筒状袋体の両端
部を杭周面にバンド、接着剤もしくはこれらの組合せよ
り取り付けたものである。

ここで、筒状袋体を有する既製杭が、筒状袋体内に固
結性流動物を注入後、一体化して挙動するためには、鉛
直方向に杭径の２倍以上の区間長、筒状袋体を膨張拡大
させる必要がある。

従って、筒状袋体が膨張拡大するためには、鉛直方向
に、杭径の２倍以上の区間、拡大掘削する必要がある。

この筒状袋体が取り付けられた既製杭体には、杭沈設
後、固結性流動物を注入する注入口を設置しておき、こ
の注入口に連結管を継ぎ、ポンプ等によって固結性流動
物を注入する。

この時、固結性流動物を袋体に注入するのに用いる連
結管は、杭を回転して沈設する場合、杭、中空部に設置
するのがよい。しかし、杭を回転して沈設しない場合、
たとえば、自重、圧入等で沈設できる場合は、杭の外側
に設置することも可能である。

この発明で用いる筒状袋体は、ナイロン、ポリエステ
ル、ビニロンなどの繊維を基布として使用するが、高分
子系フィルムシートあるいはゴム製の筒シート、金属箔
によってもよい。

杭の沈設は、自重・圧入・回転・高周波バイブレーシ
ョンもしくはこれらの組合せにより行なう。

杭沈設後、筒状袋体内に注入する固結性流動物として
は、セメント系ミルクやモルタル等が挙げられる。

固結性流動物を注入することにより、筒状袋体はふく
らみ掘削された拡大掘削部中に球根を形成し固結後は、
核となる杭と一体化し、先端部の拡大された杭をつく
る。袋体が十分膨張したかどうかの確認は、ポンプの注
入圧力および注入量を計測することにより行なうことが
出来る。既製杭としては、コンクリート杭や鋼管杭等を
使用する。

この発明を施工手順に沿って、図面を参照しながら以
下に説明する。

まず、杭埋設位置に掘削機本体を移動し、掘削ロッド
を杭芯に合わせる。掘削ロッド１に埋設しようとする杭
径以上のオーガービット２（好ましくは＋100mm程度）
を取り付け、第１（Ａ）図に示すように深さ１〜2m程
度、表層部を掘削する。

表層部掘削を行なった時には、その後掘削ロッド１を
引き抜き、この掘削孔に杭径より100mm程度大きく、か
つ、逸水を生じない深さのケーシング３を水頭の保持、
排泥水の循環処理の為、設置する。

次に、第１（Ｂ）図に示すように掘削ビット５を先端
に有する掘削ロッド１を回転させ、ビット部より掘削液
を噴射しながら下降し、順次、掘削ロッドを接合して所
定の深度まで掘削する。

ここで掘削液は、Ｎ値10程度以上の地盤の区域に対し
て高圧、Ｎ値10程度以下の地盤の区域に対しては低圧に
て噴射する。所定深度に達したならば、第１（Ｃ）図に
示すように、所定深度を高圧噴射することにより拡大掘
削する。

拡大掘削は、掘削エネルギーを大きくする必要があ
り、その手段として、噴射圧を200kg/cm²以上で行なっ
たり、拡大掘削長を反復掘削したり、掘進速度を掘孔速
度より遅くしたり、掘削ロッドの回転数を下げたり、あ
るいはこれらの組み合わせを用いて行なう。また低圧噴
射を併用、もしくは同時使用するのもよい。

拡大掘削後、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、低
圧用注入管のみを用いて固結性流動化剤を注入する〔第
１（Ｄ）図〕。固結性流動化剤を注入した後、第１
（Ｅ）図に示すように掘削ロッドを回収し、第１（Ｆ）
図に示すように流動化された泥状孔Ｋ中に、先端部に筒
状袋体11を有した既製杭10を挿入する。

順次、通常の既製杭12を袋体11を有した既製杭10に接
合することにより所定位置に沈設する。ここで既製杭12
と袋体11を有した既製杭10に接合、および既製杭12同士
の接合は、溶接による接合、ねじによる接合、または、
ボルトによる接合で行なう。

杭沈設後第２図及び第３図に示すように杭先端部に設
置した注入口15よりポンプによって、固結性流動物を筒
状袋体11内に圧入し、該筒状袋体11を膨張拡大させた第
１（Ｇ）図に示すように施工を完了する。

（実施例）この発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。
現場土質柱状図を第５図に示す。

まず、杭芯に施工機を移動し、第１（Ａ）図に示す様
にオーガービット２で表層部の障害物を取り除き、450m
m径のケーシング３を設置した。このケーシング３に
は、泥水を循環するための泥水ポンプ４が取り付けてあ
る。

次に第１（Ｂ）図に示す様に外径85mmφの掘削ロッド
１に外径200mmφの掘削ビット５を取り付け、スイベル
６を通して循環した泥水を掘削液として、掘削ビット５
に設置した噴射孔から深度11mまでのＮ値10程度以下の
地盤の区域に対して低圧噴射とし噴射圧力を０〜20kg/c
m²、掘削ロッドの回転数を30〜50rpm、掘削速度を1.5〜
2.5m/分、掘削液の噴射量を100〜200／分に設定し
た。深度11m以深のＮ値10程度以上の地盤の区域に対し
ては、高圧噴射とし、噴射圧力を100〜300kg/cm²、掘削
ロッドの回転数を20〜40rpm、掘削速度を1.0〜2.0m/
分、掘削液の噴射量を100〜200／分に設定し、所定深
度18.5mまで掘削した。また、掘孔内の流動化を促進し
杭の沈設を容易にするため、掘削ビットの上部に撹拌羽
根９を補助的に取り付けた。

所定の深度18.5mまで掘進した後、第１（Ｃ）図に示
すように拡大掘削を行なう。拡大掘削の条件は、掘削ロ
ッドの回転数20rpm、掘進速度1.0m/分、掘削液の噴射量
140／分〜270／分、高圧噴射圧力:250kg/cm²で行な
い。3m長掘削した。

その後、第１（Ｄ）図、（Ｅ）図に示すように、拡大
掘削部７に、固結性流動化剤Ｃを注入圧20kg/cm²の低圧
で200注入した。ここで用いた固結性流動化剤は、W/C
＝67％のセメントミルクにブリージング防止剤をセメン
トの重量比0.5％添加したものを用いた。

固結性流動化剤Ｃを注入する低圧用注入管は、第４図
に示すように、掘削ロッド１内に設置されたものを用い
た。

固結性流動化剤Ｃを注入後、第１（Ｅ）図に示すよう
に掘削ロッド１およびビット５を回収した。

次に、あらかじめ先端部にナイロンとポリエステル混
紡の筒状袋体11を取り付けた外径340mmφの既製杭10を
第１（Ｆ）図に示すように挿入し、順次、通常の既製杭
12をねじによる接合法を用いて沈設した。杭の沈設は、
ほぼ所定位置まで杭の自重のみによって沈設できた。

杭の沈設工程において、杭10,12を接続する際杭先端
部の袋体11に固結性流動物注入する第２図及び第３図に
示す連結管13をつないだ。

杭沈設完了後、第１（Ｇ）図に示すようにこの連結管
13にポンプを接続し、固結性流動物を注入し、筒状袋体
11を膨張させた。

ここで用いた固結性流動物は、水セメント比67％のセ
メントミルクにブリージング防止剤を対セメント比１％
添加したものである。固結性流動物を注入することによ
って、筒状袋体が十分膨張したかどうかの判断は、ポン
プの圧力および注入量によって行なった。今回、注入量
は、袋体からの脱水量も考慮し、600とした。注入圧
は、注入量が所定量の600に達したので5kg/cm²で止め
た。

また、筒状袋体11は、材質が布の引張り強さが幅1cm
当たり約170kgのナイロン製で、長さ2.6m、最大膨張径
が外径600mmφとなるものを使用した。

今回用いた筒状袋体を有する杭は、第２図、第３図に
示すように、全長3mの既製杭10に筒状袋体11をかぶせ、
筒状袋体の両端を鋼製バンド14とエポキシ系接着剤を用
いて取り付けたものである。

（発明の効果）この発明の工法は、Ｎ値10程度以下の軟かい地盤の区
域は低圧にて掘削液を噴射しながら掘進するので掘削孔
径が大きすぎることなく、所定の流動孔を能率よく形成
することができる。

また、Ｎ値10程度以上の硬い地盤の区域は高圧の噴射
によって生ずる噴流によって所定の流動孔を形成するの
である。

従って、掘削抵抗が小さくて済み、従来工法のように
大きなトルクを有する機械や太い掘削ロッドを必要とせ
ず、通常のボーリングと同様小型機械で容易に掘進する
ことが出来る。

また、筒状袋体内に、固結製流動物を圧力をかけて注
入し、所定径まで膨張させると、袋体が周辺地盤と固結
性流動物との隔壁となり、品質の安定した球根体が造成
でき、かつ、掘削時に緩められた周辺地盤を袋体の膨張
圧力により復元できるので、杭と球根体が一体化し、球
根体は地盤に強固に定着され大きな先端支持力が得られ
る。

その結果、小さい杭で大きな支持力が得られるように
なり、構造物の基礎として経済的な設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工程を示す概略図であり、第１
（Ａ）図は表層掘削工程、第１（Ｂ）図は高圧噴射によ
る掘削工程、第１（Ｃ）図は高圧噴射による拡大掘削工
程、第１（Ｄ）図は低圧による固結性流動化剤注入工
程、第１（Ｅ）図は掘削ロッド、掘削ビットの回収、第
１（Ｆ）図は杭の沈設工程、第１（Ｇ）図は杭沈設後、
筒状袋体を膨張させたこの発明工法の完成図、第２図は
この発明における既製杭の一実施態様の一部切欠断面
図、第３図は同じく施工例断面図、第４図は掘削ロッド
の横断面図、第５図は現場の土質柱状図である。１……掘削ロッド、２……オーガービット、３……ケー
シング、４……排泥循環ポンプ、５……掘削ビット、６
……スイベル、７……拡大掘削部、８……噴射ノズル、
９……撹拌羽根、10……筒状袋体を有した既製杭、11…
…筒状袋体、12……既製杭、13……連結管、14……バン
ド、15……注入口、16……（高圧噴射用）注入管、17…
…低圧用注入管、Ｇ……地盤、Ｋ……掘削孔、Ｃ……固
結性流動化剤

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に掘削ビットを有した掘削ロッドを回
転させ、掘削ビットより掘削液を低圧で噴射して流動性
泥状孔を形成する区域が少なくとも存在し、所定深度の
流動性泥状孔を地中に形成させると共に、所定深度に達
したならば、所定深度付近を杭径の２倍以上の区間長、
高圧噴射を用いて拡大掘削したのち、掘削液を固結性流
動化剤に切り換え、該低圧注入管より低圧で噴射しなが
ら該掘削ロッドを回収し、先端部外周に筒状袋体を有す
る既製杭を所定深度まで埋設したのち、該筒状袋体と連
結された連結管により、固結性流動物を該筒状袋体内に
注入し、筒状袋体を拡大掘削部中で膨張させた状態で固
結性流動物を固化させることを特徴とする既製杭の埋設
方法。