JP2754199B2 - 既製中空杭の施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め掘削した杭穴
に中空の基礎杭を施工する施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の技術として、セメントミ
ルク根固め工法がある。その工法の概略は、アースオー
ガを用いて所定の深さまで杭穴を掘削し、その杭穴にセ
メントミルクを注入し、そのセメントミルク中にコンク
リート杭を挿入してセメントミルクの固化を待つのであ
る。杭穴のセメントミルクが硬化して杭が固定された後
で、図２に示すように、コンクリート杭１の上端部（杭
頭）２の、杭頭補強用空間３に杭頭補強筋４を取り付
け、コンクリートを充填しててコンクリート杭１とその
上側に形成される基礎スラブを連結することが行われ
る。杭頭補強筋４は、例えば図２に見られるように、主
筋５、スパイラルフープ筋６、差し筋７からなり、下端
にプラスチック製の底蓋８を設置して用いる。この杭頭
補強筋４を設置する場合に、先のコンクリート杭を杭穴
に挿入したときに内孔の下端開口から進入して上端に達
して固化している物を除去する必要がある。コンクリー
ト杭１の上端部内孔で固化している物は、セメントミル
ク又は掘削液に使われるセメントやベントナイト等の混
合した泥状物が硬化したものである。これを除去するの
はかなり厄介な作業であり、硬化があまり進んでいない
適切な時期に作業が出来たとしても人手による作業であ
るから、時間及び労力を要し、人件費が嵩む問題があ
る。図中９は上部を除去した残りの硬化物である。

【０００３】このような問題点を解決するための技術
が、特開平３−１８３８１９号公報に記載されている。
その概略を説明すると、杭穴を掘削した後、杭穴内底部
へセメントミルクを注入し、セメントミルク硬化前に、
杭頭付近中空部へ栓体を充填した先端開放杭を杭穴内で
基礎杭とし、次にセメントミルク硬化後に前記栓体を除
去して補強鉄筋を施工するというものである。前記栓体
としては、多孔性物質を袋詰めしたもの、木材等の無垢
体、中空容器、樹脂発砲体が挙げられている。このよう
な栓体を充填した中空杭は杭穴に挿入すると、下端から
内部に進入したセメントミルクによって栓体が押し上げ
られるから、その浮力に打ち勝つように耐浮力強度を有
する鉄製フラットバーを溶接している。このフラットバ
ーはセメントミルクが硬化した後取り外される。栓体が
ポリスチレン発泡体である時は、溶剤メチレンクロライ
ドを中空部の周壁内面に滴下して溶解すれば、容易に取
り出すことが出来、また、栓体がエアバッグである時
は、膨らませて密栓状態としてあるものを空気を抜いて
取り出すことが出来るとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術は、栓
体を杭頭部の内孔に充填する、つまり杭頭部内孔を密栓
状態とするものであるから、杭の内孔は下端のみで開口
しており、杭を杭穴内に挿入していく過程で杭の先端開
口部から進入してくる泥土又はセメントミルクによって
杭の内孔の空気が圧縮されて内部の圧力が上昇する。杭
の先端開口部から進入してくる泥状物は杭の挿入速度が
かなり速いことから、途中で空気を巻き込み、巻き込ま
れた空気も圧縮される。最終的に杭を回転埋設により定
着して回転キャップを取り外すと、栓体を押し出す方向
に作用している杭の内部の圧力は、栓体の杭内面に対す
る摩擦力と耐浮力強度を有するフラットバーの強度とに
よって支えられた状態となる。フラットバーは耐浮力強
度を有する程度のものであるから、あまり強力なもので
はなく、また、その溶接も後で取り外すことを考えると
必ずしも強固には行われない。栓体を支えている力が弱
い場合には、回転キャップを取り外した段階で、あるい
は回転キャップを取り外してから幾らか時間が経過した
段階で、栓体が飛びだすことになる。この問題を回避す
るために、前記栓体を上下に貫通した排気孔を穿設する
試みもあるが、泥状物が栓体に到達していな状態では排
気作用があるが、泥状物が栓体に到達すると相当に大き
い排気孔、例えば直径１０ｃｍ程度の排気孔でも石を含
む泥状物により比較的簡単に閉じられてしまう。一旦排
気孔が閉じられると、泥状物に巻き込まれていた空気が
圧縮されていくから、結局前記と略同様な事態を生じ
る。勿論、内部の圧縮空気は漏洩する場合もあると考え
られるが、多数の杭の施工において幾本かはかなりの内
圧を保持した状態にあることが確率的に十分に考えら
れ、フラットバーの溶接部を破壊して栓体が飛びだす可
能性があり、いずれにしても栓体が飛び出す可能性のあ
ることは危険であるという問題がある。

【０００５】また別に、栓体が確実に密栓状態とされ、
内圧に対して強力に支持されていて飛びださないような
状態の場合においては、杭を杭穴に挿入する過程で最初
に杭の内孔内にあった空気がそのまま圧縮されて残存す
る状態となり、杭の挿入時に杭の上端に連結されていた
回転駆動部や回転キャップ等の重量物が切り離されて、
つまり下向きに作用していた相当の荷重が取り去られ
て、セメントミルクの固化を待つ間に、内孔の圧縮され
た空気が内部のセメントミルクを下方へ押し出すように
作用するから、セメントミルクの硬化前に杭が徐々に浮
き上がり、杭の設置深さにばらつきが生じ、極端な場合
には予定していた根固め球根部と杭の下端位置との関係
位置に大きなずれを生じる問題がある。

【０００６】本発明は、従来の工法に前述したような問
題があることから、杭の内孔に圧縮空気が残存しないよ
うにして栓体が飛びださないようにすると共に杭が浮き
上がることが無いようにすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の手段は、掘削さ
れた杭を設置する杭穴内にセメントミルクを注入する注
入工程と、そのセメントミルク中に先端の開口した中空
杭を挿入する杭挿入工程と、前記セメントミルクの固化
を待つ固化工程とを有する既製中空杭の施工方法におい
て、前記杭挿入工程よりも前に行われる工程であって前
記中空杭の内孔に沿って移動可能であり且つ杭頭補強用
空間に対応する大きさの栓体を中空杭の内孔下部に収容
し前記中空杭の上端に前記栓体が上方へ脱出することを
防止する上側止め部を設ける栓体収容及び上側止め部設
置工程と、前記杭挿入工程中に中空杭の内孔を下端から
上昇してくる泥状物によって前記栓体が押し上げられて
前記上側止め部に当接した状態となる過程を含む杭挿入
工程と、前記固化工程の後に前記上側止め部及び栓体を
除去して杭頭補強用空間とする栓体除去工程とを有する
ことを特徴とする。

【０００８】この手段は、杭挿入工程中に、始めは栓体
が中空杭の内孔の下端にあり、中空杭が杭穴に挿入され
て行くに従って内孔を下端から上昇してくる泥状物によ
って押し上げられて上昇するから、その内孔内の泥状物
上端と栓体との間に空気層が始めから存在せず、その泥
状物中に空気が巻き込まれることもない。従って、栓体
が内孔の上端に達して上側止め部に止められた状態で圧
縮空気による押し上げ力を受けない。

【０００９】前記手段おいて、前記栓体収容及び上側止
め部設置工程に、前記栓体が前記内孔から下方へ脱出す
ることを防止する下側止め部を設ける下側止め部設置工
程を含めるのがよい。下側止め部を設けることは、杭挿
入工程において、杭の頭部を上側にして吊り上げて回転
キャップに連結する際、及び回転キャップに連結して支
持し、下端が杭穴に差し込まれて泥状物が杭の内孔に進
入してくるまでの間に、栓体が杭の内孔から脱落するこ
とを防止する。栓体が内孔から脱落すると再収容のため
に労力と時間を要するから、これを防ぐ必要がある。な
お、この下止め部設置工程は、省略する場合もあり得
る。例えば、栓体が非常に軽いものである時は内孔との
僅かな摩擦力のみで保持されるから、内孔への挿入が困
難にならない範囲で栓体の外径をやや大きくして摩擦力
のみで保持するようにした場合である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１を用
いて説明する。図１（ａ）は杭穴に挿入する前の準備を
終わった既製のコンクリート中空杭１０、すなわち、栓
体収容及び止め部設置工程を終わった中空杭１０を示
す。中空杭１０は、栓体１４を収容し、栓体１４が上方
へ脱出しないように上端に上側止め部１５を取付け、栓
体１４が下方へ脱出しないように下端に下側止め部１６
を取り付けた状態である。栓体１４は、例えば円柱に形
成されたポリスチレン製発泡体であるが、比較的軽量な
セメントミルクのような泥状物中で確実に浮上可能なも
のであれば使用できる。その外径は中空杭１０の内孔２
０内を容易に軸方向に移動可能な外径を有し、長さは杭
頭に形成される杭頭補強用空間に対応する長さを有す
る。上側及び下側止め部１５、１６は、例えば鉄製フラ
ットバーで形成され、既製のコンクリート中空杭１０の
両端に設けられている杭を継ぎ足すため等に使用される
鉄製リング１１に溶接により取り付けられている。上側
止め部１５はフラットバーが一方のリング１１の端面開
口を横切るように取り付けられ、下側止め部１６は他方
のリング１１の端面開口に内側に向かう小突起を形成す
るように取り付けられている。なお、上側となるリング
１１には、従来周知のように、上端面から外方へ突出す
る小突起部を設けて、これに係合する逆Ｌ字型の係合部
を有する回転キャップ１２を連結出来るようにしてあ
る。

【００１１】図１（ｂ）は、杭穴１７を掘削し、従来周
知のようにセメントミルク１８、１９を注入した状態、
すなわち注入工程を終わった状態を示す。杭穴１７内の
下部のセメントミルク１８は根固め液であり、球根部を
形成するための比較的セメント濃度の濃いものである。
又セメントミルク１９は杭周り固定液であり、セメント
濃度は比較的薄いが硬化して球根部より上側の杭周りを
固定できるものである。２１で示す上方部分は杭の挿入
によって初期に排出される殆どセメントが混入していな
い土と水の混合した泥土である。図（ｂ）の上部は中空
杭１０の下端部を示す。

【００１２】この杭穴１７に、前述の準備した既製コン
クリート中空杭１０を挿入する。挿入に際して中空杭１
０は上端側、すなわち上側止め部１５を設けた側を吊り
上げて杭打ち機の回転キャップ１２に連結する。吊り上
げる前に、普通は横長に置かれているいて、栓体１４が
ある程度下端から外れた位置にあったとしても、栓体１
４は内孔２０を容易に移動可能な程度の外径を有するも
のであるから、吊り上げることにより栓体１４は自重に
よって下降して下側止め部１６に当接し、確実に杭の下
端に位置するようになる。この状態が図１（ｂ）であ
り、この状態からロッド１３を介して連結してあるオー
ガモータを回転させながら下降させて設置する杭挿入工
程に移る。通常下降作用力は中空杭１０の自重と、ロッ
ド１３及びオーガモータの重量である。中空杭１０の下
端が杭穴１７に進入しはじめるとき、泥状物２１の液面
は直ちに栓体１４の下面と接し、そのまま杭の内孔２０
を上昇してくる図１（ｃ）に示す状態になるから、栓体
１４は最初から泥状物２１と接して泥状物２１に押し上
げられ、泥状物２１と栓体１４との間に空気層は存在せ
ず、また泥状物中に空気が巻き込まれることもない。

【００１３】図１（ｄ）に示すように中空杭１０の下降
が進み所定位置に達すると、回転キャップ１２を中空杭
１０から外して上昇させ、セメントミルク１８、１９の
固化を待つ固化工程に移る。固化工程において、栓体１
４の下側には圧縮空気層が存在することはないから、栓
体１４を押し上げる作用力は栓体１４の浮力のみであり
上側止め部１５が破損して栓体１４が飛びだす恐れは全
く無い。

【００１４】固化工程が終わると、前記上側止め部１５
及び栓体１４を除去して杭頭補強用空間とする。これが
栓体除去工程である。この時、上側止め部１５を除去し
てもこの段階では泥状物は固化していて押し上げ作用力
は全く無いから、栓体が飛びだす恐れはない。栓体１４
の上端面は杭１０の上端に一致しているからこのままで
は取り出しにくいが、栓体１４がポリスチレン発泡体の
ように尖った金属棒等を突き刺すことが出来る物である
場合には、予め大型のコルク栓抜きのようなものを準備
しておけば、これを用いて簡単に取り出すことが出来
る。なお、栓体上面に適当な把持部を設けておいてもよ
い。栓体１４を除去した後には杭頭補強筋設置空間が形
成されているから、図２を用いて説明したような杭頭補
強筋を設置すればよい。従って、杭頭補強筋設置空間を
容易に形成できる。

【００１５】前記実施の形態において、１本の既製コン
クリート中空杭１０を建て込む場合について説明した
が、実際にには複数本の杭を杭挿入工程で継ぎ足しなが
ら建て込む場合もある。この場合にも、前記実施の形態
と略同様にすればよい。すなわち、一番下の杭に栓体１
４を収容して下側止め部１６を設け、一番上の杭に上側
止め部１５を設ける。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、杭挿入工程の
始めから栓体下側に圧縮空気が存在しないから、栓体が
内孔の上端に達して上側止め部に止められた状態で圧縮
空気による押し上げ力を受けることはないから、栓体の
飛びだしが確実に防止される。また、栓体が内孔の上端
に達して上側止め部に止められた状態で下側に圧縮空気
が存在しないことは、杭の浮き上がりの原因が無いこと
であるから、浮き上がりを確実に防止できる。従って、
既製中空杭の設置において、栓体が飛びだす危険がな
く、浮き上がりなく良好に設置できる効果を奏する。請
求項２に記載の発明によれば、栓体の脱落を防止して杭
挿入工程を円滑に行うことが出来る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を説明するための概略図
で、（ａ）は既製コンクリート中空杭及び回転キャップ
を示す部分縦断面図、（ｂ）は注入工程を終わり杭挿入
工程直前の状態を示す縦断面図、（ｃ）は杭挿入工程途
中の状態を示す縦断面図、（ｄ）は杭挿入工程の終わり
に杭が所定の位置に達した状態を示す縦断面図である。

【図２】立て込まれた杭の頭部に杭頭補強筋を設置する
状態の一例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図
である。

【符号の説明】

３ 杭頭補強筋設置空間 ４ 杭頭補強筋 １０ 既製コンクリート中空杭 １１ リング １２ 回転キャップ １４ 栓体 １５ 上側止め部 １６ 下側止め部 １７ 杭穴 １８ セメントミルク １９ セメントミルク ２０ 杭の内孔 ２１ 泥状物

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削された杭を設置する杭穴内にセメン
   トミルクを注入する注入工程と、そのセメントミルク中
   に先端の開口した中空杭を挿入する杭挿入工程と、前記
   セメントミルクの固化を待つ固化工程とを有する既製中
   空杭の施工方法において、前記杭挿入工程よりも前に行
   われる工程であって前記中空杭の内孔に沿って移動可能
   であり且つ杭頭補強用空間に対応する大きさの栓体を中
   空杭の内孔下部に収容し前記中空杭の上端に前記栓体が
   上方へ脱出することを防止する上側止め部を設ける栓体
   収容及び上側止め部設置工程と、前記杭挿入工程中に中
   空杭の内孔を下端から上昇してくる泥状物によって前記
   栓体が押し上げられて前記上側止め部に当接した状態と
   なる過程を含む杭挿入工程と、前記固化工程の後に前記
   上側止め部及び栓体を除去して杭頭補強用空間とする栓
   体除去工程とを有することを特徴とする既製中空杭の施
   工方法。
2. 【請求項２】 掘削された杭を設置する杭穴内にセメン
   トミルクを注入する注入工程と、そのセメントミルク中
   に先端の開口した中空杭を挿入する杭挿入工程と、前記
   セメントミルクの固化を待つ固化工程とを有する既製中
   空杭の施工方法において、前記杭挿入工程よりも前に行
   われる工程であって前記中空杭の内孔に沿って移動可能
   であり且つ杭頭補強用空間に対応する大きさの栓体を中
   空杭の内孔下部に収容し前記中空杭の上下両端に前記栓
   体が前記内孔から脱出することを防止する上側止め部と
   下側止め部を設ける栓体収容及び止め部設置工程と、前
   記杭挿入工程中に中空杭の内孔を下端から上昇してくる
   泥状物によって前記栓体が押し上げられて前記上側栓体
   止め部に当接した状態となる過程を含む杭挿入工程と、
   前記固化工程の後に前記上側止め部及び栓体を除去して
   杭頭補強用空間とする栓体除去工程とを有することを特
   徴とする既製中空杭の施工方法。