JP3173063U

JP3173063U - 流動性固化材注入用杭

Info

Publication number: JP3173063U
Application number: JP2011006517U
Authority: JP
Inventors: 五夫森崎
Original assignee: 五夫森崎
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2021-11-04

Abstract

【課題】大型機械を使用できない場所等で盤改良に使用する杭が、打ち込まれる全長にわたって流動性固化材を地盤に良好に注入できる流動性固化材注入用杭を提供する。
【解決手段】本体２が鋼製の筒状体であり、本体の一端が閉じられ且つ地中に侵入しやすいように尖った先端部に形成され、本体の他端が管路を接続される接続部４を設けられ、本体の周壁に本体長手方向に複数列並んだ状態で分散した固化材流出用の多数の小孔５を有し、列毎の各々の小孔の中の先端部側から少なくとも１番目の小孔の各々に、先端部側の小孔縁部から接続部側外方へ向かって斜めに本体の周面から突出した小突縁６を有する。
【選択図】図１

Description

この考案は、軟弱地盤改良のためにセメントミルク等の流動性を有する土壌固化材を土壌中に注入する注入杭に関する。

従来、構築物用基礎を設置する場合に、引用文献１に見られるように、その基礎を補強するために細径のパイプ状杭を用いる提案がある。その杭は、一般の建設足場用として利用される鉄パイプの廃材が例示されており、設置状態で杭は構築物用基礎内に上端が位置し下端が地盤中に位置した状態である。そして杭は先端（下端）近傍に、複数の貫通孔を備えており、上端からセメントミルクを導入してその貫通孔から吐出し、杭の先端近傍の地盤領域に浸透させて固化させ、つまり杭の下端をコンクリート塊内に位置するようにして、杭に強力な支持力を保有させるというものである。また別に、軟弱地盤の上に構築物を設置する場合に、スクリューオーガーで掘削した縦穴内に、現状土にセメント系固化材を混合した乾式改良土を生成し、縦穴内で乾式改良土とセメントミルクとを混練して湿式改良土を生成し、そのまま若しくは鋼管杭を打ち込んで養生することにより、地中に柱状補強体を造成することが知られている（引用文献２、３参照）。

特開平１１−２２９４００号特開平１１−２４７１７５号特開２００３−３４６２号

前記引用文献１のパイプと流動性固化材を用いた地盤の補強手段は、引用文献２、３のように大型機械を使用しなくても良いから、大型機械を使用できない狭小地等の工事が可能である点で優れている。しかしながら、引用文献１に記載のものでは杭の下端部において地盤を固化させるものであるから、杭の途中部分が軟弱地盤を通過している場合に補強構造がその部分では主にパイプ強度に依存する構成になり、実用的には杭の（パイプの）全長にわたって周辺の地盤を固化させる構成が望まれる。また、パイプの下端部に小孔を設けた構成では、打込んだ杭の全長にわたって地盤にセメントミルクを注入するのは困難であり、またセメントミルク等の注入において、小孔の開口面に地盤面が接して位置しているためセメントミルクの供給圧が直接作用するのはその開口面に限られるから、必ずしも効率よく注入できるとは限らない。
このようなことから、本願考案は、大型機械を使用できないような場所であっても、またある程度深い位置の地盤改良でも、使用する杭が打ち込まれる全長にわたって流動性固化材を地盤に良好に注入できる簡便な流動性固化材注入用杭を提供しようとするものである。

本考案の流動性固化材注入用杭は、本体が鋼製の筒状体であり、前記本体の一端が閉じられ且つ地中に侵入しやすいように尖った先端部に形成され、前記本体の他端が管路を接続される接続部を設けられ、前記本体の周壁に本体長手方向に複数列並んだ状態で分散した固化材流出用の多数の小孔を有し、前記列毎の各々の前記小孔の中の前記先端部側から少なくとも１番目の小孔の各々に、前記先端部側の小孔縁部又は小孔縁部近傍から前記接続部側外方へ向かって斜めに前記本体の周面から突出した小突縁を有することを特徴とする。

この杭は、例えば、地震などの振動により液状化するような軟弱な地層を含む地盤に、流動性固化材を注入し、固化させて、構築物の基礎などを地盤が支持する支持強度を向上させてその沈下を防止するために用いる。その使い方は、現場の状況によって適切に使用されるが、概して杭を軟弱地盤の層を含む地盤に打ち込み、接続部に流動性固化材の供給路を接続して流動性固化材、例えば、セメントミルクを杭内に加圧供給し、杭の固化材流出用小孔から流出させて杭の全長にわたって杭の外側の地盤中に注入するように用いる。杭の尖った先端は、杭を打ち込み易くする。小突縁は、その杭の打ち込み方向前側の面が、後方の外方へ向かって斜めに突出した面となっていることから、打ち込み抵抗は少なくて、打込みに支障はなく、また小孔から本体内に土が入り難いからセメントミルクの供給に支障をきたさない。そして小突縁は、杭を打ち込んでいくときに筒状本体の外周面よりも突出しているので突出形状に応じた所定断面の複数条の溝を形成する。この溝は、小孔の列に対応しており、各小孔は溝に開口しており、溝の上端の地表側の開口を適当な手段で閉じ、管路接続部に供給路を接続してセメントミルクを加圧供給すると、各小孔から出るセメントミルクはまず溝内に行き渡り、溝から地盤中へ供給されることになる。仮に小突縁がない場合では小孔に蓋をするように接した小さい地盤面へセメントミルクが供給されるが、本考案では小突縁があるから前記溝が形成されていてこれによりは格段と広い地盤面（溝内面）へ供給されるから、より分散した状態で且つ迅速に地盤に供給される。また、溝は杭の打ち込みによって杭の略全長に対応して形成されるから、流動性固化材が杭の全長に対応して地盤に供給される。この小突縁は、小孔列の各々の先端部側に位置する前記小孔の中の少なくとも１番目の小孔の各々に設けて、他の小孔では省略する構成としても良い。このことは、先端のものが溝を形成するので、小孔はすべて溝に開口するからであり、先端側から２番目以降のものにも設けた場合は、杭打ち込み中に１番目の小突縁が折損あるいは屈曲したような場合に２番目のものが溝形成作用をして代役をするようになる。

前記流動性固化材注入用杭において、前記小孔の全てが、前記小突縁を有する構成としてもよい。この構成によれば、杭の打ち込み中に溝の一部が崩壊したときなどに、後続の小突縁が溝を再生することになり、また杭を抜き去らないでそのまま固化させた場合に、多数の小突縁があることによって固化した地盤側と杭との一体化が強力になる作用効果を望めるからである。

前記流動性固化材注入用杭において、前記接続部が前記筒状体の端部外周に雄ねじを設けた構成であり、この雄ねじに螺合する雌ねじ部を備えた接続部材によって前記本体と同じ外径の杭の延長部材を接続する構成とするのがよい。この構成によれば、地盤のより深い位置に固化材を注入しようとする際に、延長部材として本体と同じ外径のパイプ、例えば、本体と同様なもの、小孔を有し小突縁のないもの、または単なるパイプであるもの、を適宜延長接続し杭をより長くして実施できる。

前記流動性固化材注入用杭において、前記小突縁が前記小孔の前記先端側の縁部から伸延するように筒状体壁を切り起こすように加工して形成してある構成とするのがよい。この構成によれば、本体周壁を切り起こす形態で小孔を形成すると同時に小突縁を設ける加工が可能であるから、別部材を取り付ける場合よりは比較的安価に提供できる。

前記流動性固化材注入用杭において、前記小突縁が、前記切り起こす形態に代えて別に形成した鋼製の部材を溶接して設けてある構成とするのがよい。この構成によれば、小突縁の形状を希望する形に形成しやすいので、地盤の状況に応じて形状を変えたものを比較的容易に準備可能となる。

杭を打ち込むことによって小突縁による溝が杭の打ち込み長さに対応して地盤側に形成され、その溝に杭の全ての小孔が開口していることにより、流動性固化材の地盤への注入が効率よく迅速におこなわれる効果を奏する。また、打ち込んだ杭の全長にわたってその周辺の地盤に流動性固化材が確実に供給されて固化するから、信頼性の高い補強構造が得られる効果を奏する。また、必要に応じて延長部材を適宜接続し、より深い位置までの補強に対応できる。また、本体周壁を切り起こす形態で小孔を形成すると同時に小突縁を設けたものは、比較的安価に提供できる効果を奏する。また、小突縁が別部材を取り付けたものは、形状や、取り付け位置や、取り付け角度等の変化にかなり自由度が高く、地盤に適応した杭に形成できる効果を奏する。

この考案の１実施例を示す概略図であり（ａ）は部分省略部分縦断正面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ）は図１に示した杭の１使用形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は同杭１を延長した使用形態を示す概略縦断面図である。この考案の他の実施例の概略を示し（ａ）は小孔近傍部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

この流動性固化材注入用杭は、例えば直径が５０ｍｍ、長さが１．５ｍ程度の鋼管で形成し、先端（下端）を打込みやすいように尖った形状とし、他端（上端）に管路接続部を設け、鋼管の長手方向に沿って列状に小孔を穿設し、少なくとも各列の杭先端側に位置する１番目の各小孔の杭先端側縁部（杭下端側縁部）から、若しくは杭先端側縁部近傍から、管路接続部側外方へ向かって斜めに前記本体の周面から突出した小突縁を設けたものとする。

この考案の１実施例を、図１を用いて説明する。この流動性固化材注入用杭１（以下杭１と記載する場合もある）は、本体２が外径４８ｍｍの鋼製の筒状体（鋼管）である。前記本体２の一端は、前記筒状体の肉厚と同程度の厚さの鋼板を加工して円錐状に形成した部材３を溶接して地中に侵入しやすいように尖った先端部に形成され閉じられている。前記本体２の他端は、管路を接続される接続部４を設けられている。接続部４は鋼管の外周に形成した雄ねじである。

本体２の周壁には、多数の小孔５と、小突縁６とを設けてある。小孔５は、固化材流出用のものであり、略円形で本体２の長手方向に複数列、例えば４列に並んだ状態で分散し、列は周方向に等間隔である。各列の小孔５は、直径が１５ｍｍ程度の円孔であり、列方向に同じピッチｐ（２００ｍｍ）で設けてあるが、隣り合う列では列方向に１／２ｐ（１００ｍｍ）ずれた状態で設けてある。

小突縁６は、小孔５の杭先端部側の縁が接続部４側外方へ向かって斜めに本体２の周面から突出したものである。この小突縁６は、例えば、小孔５の直径線程度の長さで本体２の周壁の周方向に沿う方向の直線状の切り込み若しくは接続部４側へ少し凸な円弧状の切り込みを本体周壁に設けて、その切り込みに丸棒の先端を尖らせた工具Ｋを挿入して、切り込みによって形成されている先端側（部材３側）部分を多めに外側へ起こし小突縁６とし、接続部４側部分を内側へ少なめに入れ込むように塑性変形させて凹入縁７に形成したものであり、工具Ｋの直径に相当する内径の小孔５と同時に形成したものである。この小突縁６は、この実施例ではすべての小孔５に設けられている。なお、凹入縁７は必要なものではなく、前記の加工方法によるとできるものであって、そのままにしておく。

流動性固化材注入用杭１は、地盤の状況に応じて適切に使用される。例えば、図２（ａ）に概略を示すように、地表付近に強固な地層１０があって、その下側に軟弱な地層１１があり、さらにその下方に強固な地層１２が存在するような場合に、杭１を地層１２まで打ち込んで、接続部４に流動性固化材（セメントミルク）供給装置１３のセメントミルク供給管路１４を接続し、セメントミルクを２０気圧程度で加圧供給して地盤の予定した所定範囲１６に行き渡るように注入し浸透させ、セメントミルク供給管路１４を切り離し、固化を待って、補強状態とする。つまり、地層１０上に設置する、若しくは設置されている構築物の基盤や基礎に対して軟弱地盤１１のために沈下等の支障が無いように補強するのである。前記杭の打ち込みは、例えば、管路接続部側を上にして地表の所望位置に直立させ、管路接続部側に上下の振動を与える振動機を取り付けると共に錘を取り付けて、振動が錘を反力として杭側に伝わるようにする。

杭１の打ち込みによって、小突縁６が存在するために、図１（ｃ）の輪郭線に相当する断面の穴が形成されることになり、最先端の小突縁６が通過した後に溝１５が形成されている。セメントミルクの地盤への注入において、セメントミルクは杭１内から小孔５を通って溝１５内に入り、溝１５の内面から地盤内に注入される。すなわち、溝１５の広い内面に杭１の内部と同程度の高い注入圧が及び効率よく注入される。これに比べて、従来の小突縁６が無い小孔だけがある杭の場合では、同じセメントミルクの供給圧としても小孔の開口面が地盤面に当接した状態であるから、小孔の開口面積の範囲でセメントミルクの供給圧が地盤に及ぶのであり、注入効率が低い。なお、杭１は小突縁６が存在するために、小突縁６のないものに比べて杭の打込み抵抗が大きいが、実用上は全く問題なく打ち込み可能である。また、小突縁６の存在は、杭１の打ち込み進行中に小孔５の外方へ土壌を押しのけるように作用して溝１５を形成するから小孔５から本体２内に土壌が入り込み難く、セメントミルクの供給において杭内で土壌の混入の少ない流動性の良い状態が確保されて、セメントミルク供給圧が溝１５内に及んで地盤内に効率よく供給される。

図２（ｂ）は杭１に延長部材８をナット型の接続部材９によって接続してより深い位置まで杭を打ち込んでセメントミルクを供給できる状態を示している。延長部材８は杭１の本体部とほぼ同等のもので、両端に接続部４を設け、小孔５と小突縁６とを同様に設けてある。同図中符号は図２（ａ）と同等部分を同一図面符号で示して説明を省略する。

この考案の他の実施例の杭１ａを、図３を用いて説明する。前記実施例とは小孔５ａと小突縁６ａが異なるのみで他の部分は同じであるから、その異なる部分のみを図示してある。小孔５ａは、本体２の周壁を直角に貫通して穿設された四角形断面であり、対向している角部の対角線が杭の長手方向に沿っている。小突縁６ａは二等辺三角形の両側の斜辺の長さが小孔５ａの四角形の一辺の長さよりも少し長めの三角形の鋼板を、頂点を通る中心線に沿って略９０°に折り曲げて小突縁部材を形成し、この部材の元の二等辺部分を小孔５ａの杭先端側縁部に略沿うように溶接して小突縁６ａとしたものである。小突縁６ａは厳密に小孔５ａの縁から立ち上がるように溶接したものでなくてもよく、縁部近傍であって小孔５ａの杭先端側であればよい。この杭１ａは前記杭１と同様に使用して同様な作用効果が得られる。

上記実施例は何れも杭１、１ａにおいて小孔の全てに小突縁６若しくは６ａを設けた構成のものであったが、本考案の課題を解決できるものとして次の変形例が考えられる。変形例１として小孔の各列の杭先端側の１番目のもののみに小突縁を設けるものが挙げられ、変形例２として小孔の各列の杭先端側の１番目のものと２番目以降のものいくつかとに設けるものが挙げられ、さらに他にも変形が可能であるが、地盤に溝を形成してセメントミルクの地盤への供給を効率よくできること、つまり、杭を打ち込むことによって杭の全長にわたって小突縁により前述したような溝１５が形成されることが基本であり、これを満足するものであればよい。従って、小孔及び小突縁の形状や大きさ等は杭の打ち込みに支障がない範囲で改変してもよい。

１流動性固化材注入用杭
２本体
３部材
４接続部
５小孔
６小突縁
７凹入縁
８延長部材
９接続部材
１０強固な地層
１１軟弱な地層
１２強固な地層
１３セメントミルク供給装置
１４セメントミルク供給管路
１５溝
１６所定範囲
ｐピッチ
Ｋ工具

Claims

本体が鋼製の筒状体であり、前記本体の一端が閉じられ且つ地中に侵入しやすいように尖った先端部に形成され、前記本体の他端が管路を接続される接続部を設けられ、前記本体の周壁に本体長手方向に複数列並んだ状態で分散した固化材流出用の多数の小孔を有し、前記列毎の各々の前記小孔の中の前記先端部側から少なくとも１番目の小孔の各々に、前記先端部側の小孔縁部又は小孔縁部近傍から前記接続部側外方へ向かって斜めに前記本体の周面から突出した小突縁を有することを特徴とする流動性固化材注入用杭。
請求項１に記載の流動性固化材注入用杭において、前記小孔の全てが、前記小突縁を有することを特徴とする流動性固化材注入用杭。
請求項１、または請求項２に記載の流動性固化材注入用杭において、前記接続部が前記筒状体の端部外周に雄ねじを設けた構成であり、この雄ねじに螺合する雌ねじ部を備えた接続部材によって前記本体と同じ外径の杭の延長部材を接続することを特徴とする流動性固化材注入用杭。
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の流動性固化材注入用杭において、前記小突縁が前記小孔の前記先端側の縁部から伸延するように前記筒状体の壁を切り起こすように加工して形成してあることを特徴とする流動性固化材注入用杭。
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の流動性固化材注入用杭において、前記小突縁が、別に形成した鋼製の部材を溶接して設けてあることを特徴とする流動性固化材注入用杭。