JP2846925B2 - 先端拡径杭の中堀工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は沈設した先端拡径杭と地盤との間隙に対し所
定の区間に硬化性材料を充填して地盤による反力を回復
する先端拡径杭の中掘工法に関するものである。

＜従来の技術＞ 建物を構築する際の基礎となる杭の埋設作業を無騒
音，無振動で実施する所謂無公害工法に関して種々の提
案がなされている。

その中で本件出願人は、先端を他の部分よりも拡大さ
せた拡径部を有する既製中空杭を用い、この杭の中空部
にアースオーガーを挿入して地盤を穿孔し、杭の自重に
よって或いは杭に押圧力を付与することによって該杭を
所定の深さに沈設し、その後、杭と地盤との間に形成さ
れた間隙にセメントミルク等の硬化性材料を充填するこ
とで杭と地盤とを一体化させて支持力を増加させる既製
杭の中掘工法を開発している（特公昭61−15209号公
報，同63−19645号公報等）。

上記技術によれば、既製中空杭の沈設作業を無騒音，
無振動で且つ容易に実施することが出来、また沈設され
た杭と地盤を一体化して大きな支持力を得ることが出来
る。

一方、沖積層地盤或いは埋立地等にあっては、埋設さ
れた杭に地盤の圧密によって下向きの摩擦力（ネガティ
ブフリクション）が作用することが知られている。そし
て前記ネガティブフリクション（以下『NF』という）が
杭の不同沈下或いは杭の破壊等の原因となることも知ら
れている。

このため、杭にNFが作用したときにこの影響を減少さ
せることを目的として、フリクションカット機能を有す
る材料を周囲に塗布した杭が提供されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記既製杭の中掘工法にあっては、杭の先端に形成さ
れた拡径部によって地盤に該拡径部の寸法に応じた穴を
形成しつつ杭を所定の深さに沈設し、その後、杭と地盤
との間隙に硬化性材料を充填することで杭と地盤とを一
体化させ、地盤による反力を回復している。このため、
NFが作用する虞のある領域に対して硬化性材料の充填を
行わないことで、杭に対するNFの作用を遮断することが
可能である。然し、この場合に地表面近傍に於ける杭と
地盤との間隙もそのまま残留し、この領域に於ける反力
の回復は土壌による間隙の自然充填を期待することとな
る。

従って、杭と地盤との間隙に対し所望の区間に硬化性
材料を充填し得るようにすれば、NFに対するフリクショ
ンカットと地盤による反力の回復をはかることが可能と
なり、より有利な工法を提供することが出来る。

本発明の目的は、上記従来の中掘工法をより発展させ
たものであり、杭を所定の深さに沈設した後、反力回復
区間のみに硬化性材料を充填することによって地盤によ
る反力の回復を早期に実現すると共に、硬化性材料を充
填しない区間をフリクションカット領域として機能させ
ることが出来る先端拡径杭の中掘工法を提供するもので
ある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決するために本発明に係る先端拡径杭の
中掘工法は、先端に拡径部を有する既製中空杭を所定深
さに沈設した後、前記既製中空杭と地盤との間隙に硬化
性材料を充填して反力を回復する先端拡径杭の中掘工法
に於いて、先端拡径杭の中掘工法により施工する際に前
記既製中空杭と地盤との間に生じた空隙を硬化性材料を
充填する区間と充填しない区間とに区分するための規制
処置が施された既製中空杭を所定の深さに沈設すると共
に、所定の区間のみに硬化性材料を充填することを特徴
とするものである。

前記方法に於いて、規制処置が、既製中空杭と地盤と
の間隙に応じた寸法を有する剛性材料を既製中空杭の所
定位置に固定する処置であること、或いは膨潤して既製
中空杭と地盤との間隙を閉塞する膨潤性材料を既製中空
杭の所定位置に塗布する処置であることが好ましい。

＜作用＞ 上記手段によれば、所定の深さに沈設された先端に拡
径部を有する既製中空杭（以下単に『杭』という）と地
盤との間隙を深さ方向に複数の区間を設定し、所定の区
間に硬化性材料を充填することで、地盤による反力の回
復をはかると共に、杭に作用する虞のあるネガティブフ
リクションを遮断することが出来る。

即ち、予め地盤をボーリング等によって探査すること
で、地盤による反力を期待し得る層，地盤沈下の虞のあ
る層、即ち杭にNFが作用する虞のある層等の地層構成を
知得し、杭の沈設に先立って各層のレベルに応じた杭の
外周に杭と地盤との間に形成される間隙の寸法に応じた
寸法を有する剛性材料を固定し、或いは膨潤剤を塗布す
ることで硬化性材料の充填区間を規制するための規制処
置を施し、その後、前記杭を所定の深さに沈設すること
によって、前記剛性材料或いは膨潤性材料の膨潤によ
り、杭と地盤との間隙を深さ方向に複数の区間に分割す
る。そして予め設定された地盤による反力を期待すべき
区間に硬化性材料を充填することで該区間に於ける杭と
地盤とを一体化させ、またNFが作用する虞のある区間に
は間隙を残置してフリクションカットを行うことが出来
る。

＜実施例＞ 以下上記手段を適用した中掘工法の実施例について図
により説明する。

〔第１実施例〕 第１図は第１実施例に係る中掘工法によって沈設され
た杭の説明図、第２図は杭の斜視説明図、第３図
（ａ），（ｂ）は杭の沈設作業を実施する際の説明図で
ある。

本実施例は予め硬化性材料の充填区間を規制するため
の規制処置を施した杭を所定の深さで沈設した後、地表
面から所定深さ区間に硬化性材料を充填して杭と地盤と
を一体化させることによって、杭と地盤とを一体化させ
た区間と、杭の拡径部との間に間隙を残置させた区間と
に分割し、杭に対し鉛直方向に作用する力を杭の拡径
部、及び杭と一体化した区間に於ける杭と地盤との接触
摩擦によって支持すると共に、杭に対し水平方向に作用
する力を杭と一体化した上部区間に於ける地盤によって
反力を得て、且つ間隙を残置した区間に於いてフリクシ
ョンカットし得るようにした中掘工法に関するものであ
る。

第２図に示すように、杭１の先端には杭本体1aの外径
よりも拡径させた拡径部1bが形成されており、また中心
には中空部1cが形成されている。前記拡径部1bは、杭１
を沈設するに際し杭本体1aと地盤との接触を遮断し、こ
れにより摩擦抵抗を減少させて杭１の沈設作業を容易に
実施すると共に、杭１が沈設された後は杭支持力の増大
をはかることを目的とするものである。また中空部1cは
後述するように杭１を沈設する際にアースオーガー４を
挿入するものである。

杭本体1aの所定位置には、杭１の沈設に先立ち硬化性
材料の充填区間を規制するための規制処置が施されてい
る。

本実施例では、上記規制処置として硬化性材料を充填
すべき区間の端部に相当する杭本体1aの位置に鋼製のリ
ング２が固定されている。杭本体1aに対するリング２の
固定位置は杭１を沈設すべき地層条件に応じて設定さ
れ、杭１を沈設する以前に設定位置に固定される。

即ち、第１図に示すように、支持層となる砂礫層Ａの
上部に粘土層Ｂがあり、この粘土層Ｂの上方に地盤沈下
の虞のあるシルト層Ｃがあり、その上部から地表に至る
間が砂質シルト層Ｄで構成されるような場合であって、
地盤による反力の回復領域を砂質シルト層Ｄに期待する
場合、リング２は杭１に対し砂質シルト層Ｄの領域に応
じた位置に固定される。

杭本体1aに対するリング２の固定方法は特に限定する
ものでは無く、例えば沈設すべき杭１の長さが長く、従
って、単位長さの杭を複数連続させて杭１を構成するよ
うな場合には、砂質シルト層Ｄの深さに応じた単位長さ
の杭の端部に形成される鋼製帯にリング２を溶接して固
定することが可能である。また杭本体1aのコンクリート
部分に固定する場合には、杭本体1aに図示しない鋼製ア
ンカー等を埋設し、このアンカーにリング２を溶接して
も良い。

リング２の寸法は拡径部1bの外径に応じて設定され
る。即ち、リング２の外径は杭１を沈設したときに杭本
体1aと地盤との間に形成される間隙３を閉塞し得る寸法
で構成される。従って、崩壊し易い地盤に杭１を沈設す
る場合にはリング２の外径を拡径部1bの外径よりも僅か
に大きい寸法で構成することが好ましく、また崩壊の虞
のない地盤に対しては拡径部1bの外径と略等しい寸法で
構成することが好ましい。

次に、上記の如く杭本体1aの所定位置にリング２を固
定した杭１を沈設すると共に、杭１と砂質シルト層Ｄと
を一体化するための作業手順について説明する。

第３図（ａ）に示すように、杭１の中空部1cにアース
オーガー４を挿入し、このアースオーガー４を回転させ
て地盤を穿孔すると共に掘削された土砂を排出すると、
杭１は拡径部1bによって地盤を掘削して杭本体1aと地盤
との間に間隙３を形成しつつ自重によって沈降する。こ
のとき、杭１に荷重を付加することによって、杭１の沈
降をより円滑になし得る。

この作業を継続することで同図（ｂ）に示すように、
拡径部1bを支持層となる砂礫層Ａに到達させることで杭
１を所定の深さに沈設する。このときリング２は砂質シ
ルト層Ｄの領域に応じた深さに位置し、該リング２によ
って杭１と地盤との間隙３をリング２と地表面５との間
に構成される上部間隙3aと、リング２と拡径部1bとの間
に構成される下部間隙3bとに分割する。次いでリング２
と地表面５との間に於ける上部間隙3aに導管６を挿入
し、セメントミルク等の硬化性材料７を図示しないポン
プによって圧送することで、この上部間隙3aに硬化性材
料７を充填することが可能である。

上部間隙3aに充填された硬化性材料７は経時的に硬化
し、杭１と地盤とを一体化させる。

上記の如くして、リング２の固定位置を境界として、
上部間隙3aに硬化性材料７を充填することでリング２と
地表５との間で杭１と地盤とを一体化させると共に、下
部間隙3bを空間の状態で残置することでリング２と杭１
の拡径部1bとの間をフリクションカット領域とすること
が可能となる。

〔第２実施例〕 第４図は第２実施例に係る中掘工法によって沈設され
た杭の説明図、第５図は杭の要部説明図である。尚、図
に於いて前述の実施例と同一部分或いは同一の機能を有
する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例は、予め複数の区間に硬化性材料７を充填し
得るように各区間に応じた硬化性材料７の充填区間を規
制するための規制処置を施した杭１を所定深さに沈設
し、その後、所定の充填区間に硬化性材料７を充填する
ことで杭１と地盤とを一体化させると共に、硬化性材料
７を充填しない区間をフリクションカットし得るように
した中掘工法に関するものである。

本実施例では、支持層となる砂礫層Ａの上方にある粘
土層Ｂ及び比較的地盤の浅い層に形成された砂質シルト
層Ｄと杭１とを一体化させ、これ等の層A,Dによって杭
１を支持し得るようにしたものである。尚、杭１の沈設
作業は前述の実施例に於いて説明した作業と同一方法に
よって実施される。

杭本体1aには、杭１の沈設に先立って硬化性材料７の
充填区間を規制するための規制処置が施される。この規
制処置は、山形鋼を杭１の拡径部1bの外径に応じた寸法
を有するリング状に成形したリング８（8a,8b）を杭本
体1aの所定位置に固定することによって実施される。

リング８の杭本体1aに対する固定位置は前述の実施例
と同様に、反力を回復すべき地盤の領域に応じて設定さ
れる。即ち、杭１が所定深さに沈設されたとき、粘土層
Ｂのレベルに応じた位置に下部リング8bが固定され、ま
た砂質シルト層Ｄのレベルに応じた位置に上部リング8a
が固定される。

杭本体1aに対するリング８の固定方法は、第５図に示
すように単位長さの杭の端部に形成された鋼製帯９にリ
ング８を溶接することで実施される。またリング８を杭
本体1aのコンクリート部分に固定する場合には、杭本体
1aに鋼製アンカー等を埋設し、このアンカーに溶接して
も良い。

杭１を所定深さに沈設したとき、杭本体1aと地盤との
間に形成される間隙３は上部リング8a,下部リング8bに
よって、上部リング8aと地表面５との間に形成される上
部間隙3a,下部リング8bと杭１の拡径部1bとの間に形成
される下部間隙3c,下部リング8aと下部リング8bとの間
に形成される中間間隙3bとに分割される。

上記上部間隙3a及び下部間隙3cは硬化性材料７を充填
するための間隙であり、また中間間隙3bはフリクション
カット領域として構成される間隙である。

上部リング8aと下部リング8bを貫通して下部間隙3cに
硬化性材料７を充填するための導管10が設けられてい
る。杭１の沈設深さが深く、このため、単位長さの杭を
連続させて杭１を構成する場合、導管10として剛性を有
するパイプを用いることが困難なことがある。このよう
な場合には導管10として耐圧ホース等を用いても良い。

上記各間隙3a〜3cは杭１の沈設作業の完了と同時に形
成される。従って、杭１を所定の深さに沈設した後、上
部間隙3a及び下部間隙3cに硬化性材料７を充填すること
が可能となる。

下部間隙3cに対する硬化性材料７の充填作業は、導管
10を図示しないポンプに接続してセメントミルク等の硬
化性材料７を圧送することで実施される。下部間隙3cに
対する硬化性材料７の充填作業が終了した後、導管10を
引き抜いても良く、また杭１と共に埋め殺しても良い。
また上部間隙3aに対する硬化性材料７の充填作業は前述
の実施例と同様に、地表面５から間隙3aに導管６を挿入
して実施することが可能である。

上部間隙3a及び下部間隙3cに充填された硬化性材料７
は経時的に硬化し、これ等の間隙3a,3cに於ける杭１と
地盤とを一体化させる。

上記の如くして沈設された杭１は、粘土層Ｂと砂質シ
ルト層Ｄとによる反力を早期に回復することが可能とな
り、且つ地盤沈下の虞のあるシルト層Ｃに対応する区間
をフリクションカット領域として構成することが可能と
なる。

前述の各実施例に於いて、硬化性材料７の充填区間を
規制するための規制処置を杭本体1aに鋼製のリング2,山
形鋼をリング状に成形したリング８を溶接によって固定
する場合について説明したが、杭本体1aに膨潤性材料を
塗布することで規制処置を施すことも可能である。

鋼矢板等に例えばパイルロック（登録商標「日本化学
塗料（株）」製）等の膨潤剤を塗布，乾燥させ、この塗
膜を水に浸漬すると約20倍まで膨潤し、この膨潤により
止水効果を発揮することが知られている。

第６図に示すように杭本体1aの所定位置（前述の各実
施例に於けるリング2,8の固定位置）に前記膨潤剤11を
塗布して乾燥させることで上記規制処置を施し、この杭
１を所定深さに沈設させたとき、地盤の保有する水分に
よって、或いは強制的に水分に補給することで塗布した
膨潤剤11を水に浸漬させて膨潤させることが可能であ
る。そして第６図の二点鎖線で示すように膨潤した膨潤
剤11によって杭１と地盤との間に形成される間隙３を閉
塞することが可能である。

上記膨潤剤11は杭１の所定位置に単に刷毛塗りするこ
とによって硬化性材料７の充填区間を規制することが可
能であり、従って、規制処置を容易に実施し得るもので
ある。

また前述の各実施例に於いて、規制処置を実施するに
際し、杭本体1aに剛性材料を固定する場合、剛性材料と
しては鋼製のリング2,8に限定されるものでは無く、鋼
以外の材質であっても良い。またリング以外の形状であ
っても良いことは当然である。

また地盤の反力を回復する区間として前述の第１実施
例では比較的浅い地盤を設定した場合について説明し、
第２実施例では比較的浅い地盤と杭１の拡径部1b近傍の
区間を設定した場合について説明したが、これ等の区間
に限定されるものでは無く、沈設された杭１の中間部分
に強固な地盤が存在する場合には、杭１にこのような地
盤領域に対応させて規制処置を施して硬化性材料７を充
填することも可能である。即ち、硬化性材料７を充填す
べき区間は地盤構成に応じて適宜設定することが可能で
ある。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように本発明に係る先端拡径杭の
中掘工法によれば、予め硬化性材料の充填区間を規制す
るための規制処置を施された杭を所定の深さに沈設する
ことによって、該杭と地盤との間に形成される間隙を深
さ方向に複数の区間に分割設定し、所定の区間に硬化性
材料を充填することで地盤による反力の早期回復をはか
ることが出来る。またネガティブフリクションの作用す
る虞のある区間には硬化性材料を充填すること無く間隙
を有する状態で残置することでフリクションカット領域
とし、杭に作用する虞のあるネガティブフリクションを
遮断することが出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る中掘工法によって沈設された
杭の説明図、第２図は杭の斜視説明図、第３図（ａ），
（ｂ）は杭の沈設作業を実施する際の説明図、第４図は
第２実施例に係る中掘工法によって沈設された杭の説明
図、第５図は杭の要部説明図、第６図は膨潤剤を塗布し
た杭の説明図である。 １は杭、1aは杭本体、1bは拡径部、1cは中空部、2,8,8
a,8bはリング、3,3a〜3cは間隙、４はアースオーガー、
５は地表面、6,10は導管、７は硬化性材料、９は鋼製
帯、11は膨潤剤である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端に拡径部を有する既製中空杭を所定深
   さに沈設した後、前記既製中空杭と地盤との間隙に硬化
   性材料を充填して反力を回復する先端拡径杭の中掘工法
   に於いて、先端拡径杭の中掘工法により施工する際に前
   記既製中空杭と地盤との間に生じた空隙を硬化性材料を
   充填する区間と充填しない区間とに区分するための規制
   処置が施された既製中空杭を所定の深さに沈設すると共
   に、所定の区間のみに硬化性材料を充填することを特徴
   とした先端拡径杭の中掘工法。
2. 【請求項２】前記規制処置が、既製中空杭と地盤との間
   隙に応じた寸法を有する剛性材料を既製中空杭の所定位
   置に固定する処置であることを特徴とした請求項（１）
   記載の先端拡径杭の中掘工法。
3. 【請求項３】前記規制処置が、膨潤して既製中空杭と地
   盤との間隙を閉塞する膨潤性材料を既製中空杭の所定位
   置に塗布する処置であることを特徴とした請求項（１）
   記載の先端拡径杭の中掘工法。