JP3506350B2 - 基礎杭の造成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は土木・建築構造物
の基礎を構築する際に用いられる基礎杭の造成方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱な地盤上に構造物を構築しよ
うとする場合、安全な基礎を得るためには主として以下
の２通りの方法があった。

【０００３】第１の方法は地盤改良による方法であり、
セメント等の硬化体を軟弱地盤中に混合する場合、透水
性の材料（例えば砂、砂利等）を柱状に打設し、軟弱地
盤の圧密を促進し、地盤の支持力を高める場合などがあ
った。

【０００４】第２の方法は杭の打設による方法であり、
杭材としては現場打ちコンクリート杭の場合と既製杭
（プレストレストコンクリート杭、鉄筋コンクリート
杭、鋼管杭等）の場合があり、それぞれ既往の様々な工
法により施工されている。

【０００５】また、杭の用い方としては、強固な支持地
盤まで杭を根入れする場合（支持杭）と、根入れしない
で軟弱地盤の途中で止める場合（摩擦杭）の２つの場合
があった。

【０００６】このうち、杭の打設による方法において、
現場打ちコンクリート杭はバケット、ドリルビット等の
機械力によって地盤中に孔を設け、ベントナイト液等の
孔壁安定液によって孔壁の崩壊を防ぎつつ鉄筋を建て込
み、コンクリートを打設することによって造成される
が、孔底にたまるスライムの処理や泥水の管理に困難な
点が多く、コンクリートが直接地盤に接して打設される
ため、杭の性能の基本となるべきコンクリートの品質に
問題があった。

【０００７】また、既製杭の場合は、騒音、振動等の公
害問題のために支持力が大きい打撃工法が採用できなく
なってきたため、打撃工法に比べると支持力の低い無公
害工法によらざるを得ず、経済性が低下するという問題
があった。

【０００８】これに対し、特公昭６１−５８６１５号公
報には、騒音振動を小さくする基礎杭の打込み工法とし
て、中空杭の内部にせん断破壊の際に体積が膨張する粒
状体を詰め込み、その粒状体を打撃することにより中空
杭の先端を粒状体で閉塞するとともに中空杭を地盤中に
打込む基礎杭の造成方法が開示されている。

【０００９】その原理は、中空の杭を地盤中に打設する
と、中空部に侵入する土砂がせん断破壊の際に体積が膨
張するような特質のものであると、土砂が一定の位置に
留まり、それ以上中空部に侵入しなくなるという現象を
利用したものである。

【００１０】また、特公平６−４９６９号公報にはその
応用工法として、布製筒状体の一方の開口端に中空杭を
連結し、この中空杭の内部にせん断破壊の際に体積が膨
張する粒状体を詰込み、その粒状体を打撃することによ
り中空杭の先端を粒状体で閉塞するとともに中空杭を地
盤中に打込み、同時に中空杭に連結してある布製筒状体
を地盤中に引込み、しかる後に布製筒状体内に透水性材
料あるいは水硬性材料を充填することを特徴とする繊維
を利用した杭の造成方法が開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特公昭６１−５８６１
５号公報では、鋼管杭あるいはその上にコンクリート杭
を接続したもの等について単体の杭についての打込み方
法を示しているが、長尺となった場合、運搬や現場施工
（吊り上げるためのクレーン等）での取扱いの問題が生
じ、一方短尺のものを現場で継ぎ足して行く場合には溶
接等、その接合方法が問題となる。

【００１２】また、特公平６−４９６９号公報記載の方
法では、先端部のみが鋼管等の中空杭であり、それ以外
の部分は布製筒状体であり、運搬や施工における取扱い
の問題はあまりないが、同公報記載のものは布製筒状体
部分をドレーン材としたり、あるいは現場打ちコンクリ
ート杭の型枠代わりに用いたものであり、基礎杭として
の強度の問題がある。

【００１３】さらに、布製筒状体を用いたものは、施工
時の孔壁崩壊防止機能が不十分であることや、打込み進
行時に形成される孔の鉛直性の保持が不十分となるとい
った問題がある。

【００１４】本願発明は、中空杭の内部にせん断破壊の
際に体積が膨張する粒状体を詰め込み、その粒状体を打
撃することにより中空杭の先端を粒状体で閉塞するとと
もに中空杭を地盤中に打込む施工方法についてさらに改
良を加えたものであり、杭材の取扱いが容易で施工性に
優れ、かつ基礎杭としての鉛直性および支持力が確保で
きる基礎杭の施工方法を提供することを目的としたもの
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述したように、中空の
杭を地盤中に打設すると、中空部に侵入する土砂がせん
断破壊の際に体積が膨張するような特質のものである
と、土砂が一定の位置に留まり、それ以上中空部に侵入
しなくなるという現象が生ずる。

【００１６】本願発明は、この現象を応用したもので、
中空杭の内部にせん断破壊の際に体積が膨張する粒状体
を詰め込み、その粒状体を打撃することにより中空杭の
先端を粒状体で閉塞するとともに中空杭を地盤中に打込
む基礎杭の造成方法において、中空杭として伸縮可能な
多段の伸縮中空杭を用いたものである。

【００１７】 この伸縮中空杭は、径の大きい鋼管の内
側に径の小さい鋼管を挿入した多重管であって、径の小
さい鋼管が深さ方向に押し込まれることによって径の大
きい鋼管の下端に係合されるようになっている。そし
て、この多段の伸縮中空杭を縮めて重ねた状態で建込み
位置に設置し、一番内側の鋼管に上述の粒状体を詰め込
み、その粒状体を打撃することにより、順次内側の鋼管
から地盤中に貫入させつつ伸縮中空杭を地盤中で伸張さ
せて行くことができる。

【００１８】伸縮中空杭の形式としては、例えば内外の
鋼管の端部に形成したフランジどうしが伸張したときに
係合する形式のものや、釣竿などでよくある上部が細く
下部が太くなった多重管が伸張したときに内側の管の外
面と外側の管の外面が接する形で係合する形式のもの等
が考えられる。

【００１９】なお、後者の釣竿タイプの場合は、伸縮中
空杭を構成する各鋼管が下方にすぼまる形でテーパーを
有することで、地盤中に設置された状態で杭に作用する
鉛直荷重により、そのテーパー面からは孔壁を側方へ押
し拡げる方向の力が働き、摩擦力が大きくなり、それに
よって大きな摩擦支持力が得られる。

【００２０】また、上述のような特質を有する粒状体と
しては、水分が不飽和の砂、スラグ、細かい砂利からな
る粒状体等を用いることができ、この粒状体をランマー
により打撃すると、中空杭の先端が粒状体により閉鎖さ
れた状態となり、さらなる打撃により中空杭は地盤中に
打込まれ、多重管からなる中空杭の鋼管が順次地盤中に
引きずり込まれ、空間を形成する。この空間を利用して
目的に応じた杭を造成することができる。

【００２１】すなわち、地盤中に建て込んだ中空杭の内
部に鉄筋等の補強材を配筋してコンクリートを打設する
ことで複合パイルとしたり、あるいは砂、砂利、多孔質
のモルタル、コンクリート等の透水性材料を充填してド
レーン杭の機能を持たせることもできる。

【００２２】なお、ドレーン杭とする場合には、伸縮中
空杭を構成する鋼管の壁面に多数の小孔を形成し、また
必要に応じ小孔部分にフィルターを設ける等することが
考えられる。

【００２３】

【実施の形態】以下、本願発明の一実施形態を図面に基
づいて説明する。

【００２４】図１(a) 〜(e) は、本願発明の一実施形態
における施工手順を概略的に示したものである。なお、
作図上、高さ方向については実際より短く表し、幅方向
については実際より広く表している。

【００２５】現場施工においては、まず建込み位置に、
内管１ａ、中管１ｂ、外管１ｃからなる多重鋼管の中空
杭１を重ねた状態で設置する。必要に応じ、図１(a) に
示すように地盤１０表面をある程度掘削した状態で吊り
込むこともできる。その状態で、内管１ａの内部に砂、
スラグ、あるいは砂利等の粒状体４を充填する。

【００２６】次に、この中空杭１を地盤１０中に打込
む。打込みに際しては、図１(b) に示すように中空杭１
に通したランマー５により内管１ａ内の粒状体４を打撃
し、内管１ａの先端を圧密された粒状体４で閉塞する。

【００２７】さらに打撃することにより、内管１ａが地
盤１０中に打ち込まれて行き、図１(c) 、図１(d) に示
すように、順次、内管１ａ上端の外向きフランジ２ａと
中管１ｂ下端の内向きフランジ３ｂ、さらに中管１ｂ上
端の外向きフランジ２ｂと外管１ｃ下端の内向きフラン
ジ３ｃが係合しながら、中管１ｂ、外管１ｃが引込まれ
る形で地盤１０中に打ち込まれて行く。

【００２８】このようにして所定の深度まで伸縮中空杭
１を打ち込んだ後、必要に応じその内側に形成された空
間６内に選定された材料を充填する。

【００２９】この例では、図１(e) に示すようにコンク
リート７を充填しており、図示を省略しているが、コン
クリート７の充填に先立ち通常鉄筋の配筋が行われる。

【００３０】以上の施工において、中空杭１の内管１ａ
内に詰込む粒状体４はせん断破壊の際に体積が膨張する
性質を有するものでなければならない。水分が不飽和の
砂、スラグ、または砂利等が好適である。粒土または固
まらないコンクリート、モルタル等は適さず、これらは
開放した中空杭１の内管ｌａ先端を閉塞する作用をしな
い。

【００３１】なお、中空杭１の打込みに際して、先端が
閉塞されるまでの間は、地盤１０中に粒状体４の一部が
押出されるので、その量を見込んで余分に粒状体４を詰
め込むか、あるいは途中で補充を必要とすることもあ
る。

【００３２】粒状体４を詰込む高さは地盤のＮ値により
異なるが、鋼管等の中空杭の場合には、内径の２〜３倍
以上（Ｌ≧２〜３Ｄ）とすることが必要である。地下水
が高い場合には水が浸透し閉塞効果を生じ難いので、中
空杭１の開口端を薄鉄板等で仮に閉塞しておき、粒状体
４を詰込むとよい。粒状体４によって杭先端が閉塞され
た後に薄鉄板が破損しても差支えない。

【００３３】また、上記実施形態における中空杭１は３
重管の場合であるが、２重管の場合、あるいは４重管以
上の場合も同様である。

【００３４】

【発明の効果】 粒状体を中空杭の内部から打撃して建て込む工法であ
り、また粒状体が緩衝となり、騒音、振動の発生がなく
無公害で施工することができる。

【００３５】多重管から構成される伸縮中空杭を用い
たことと、詰め込んだ粒状体の内部からの打撃により地
盤中へ打ち込む手段を併用したこととで、中空杭の打ち
込みとその伸張が同時に行え、しかも面倒な杭の継ぎ足
し作業もなく、非常に効率の良い施工が可能である。

【００３６】表面が滑らかな鋼管を用いた多重管であ
るため、地盤中への打込み作業が円滑である。

【００３７】鋼管からなる中空杭自体が高い剛性を有
するため、打込み進行時に形成される孔の鉛直性が保持
され、また孔壁の崩壊の問題もない。

【００３８】多重管から構成される伸縮中空杭は、運
搬や現場施工における取扱いが容易であり、予め工場で
製作しておくことで、現場作業が打込みのみとなり、大
幅な施工性の向上が可能である。

【００３９】地下水等を鋼管壁を通過させる必要があ
る場合には、鋼管壁に多数の小孔を形成しておくことで
対処可能であり、内部に砂等を充填することでドレーン
材としての機能を持たせることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 〜(e) は本願発明の基礎杭の施工方法の施
工手順を示す鉛直断面図である。

【符号の説明】 １…中空杭、１ａ…内管、１ｂ…中管、１ｃ…外管、２
ａ，２ｂ…外向きフランジ、３ｂ，３ｃ…内向きフラン
ジ、４…粒状体、５…ランマー、６…空間、７…コンク
リート、１０…地盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−132510（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−58615（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/08 E02D 3/10 104 E02D 5/34 E02D 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空杭の内部にせん断破壊の際に体積が
   膨張する粒状体を詰め込み、その粒状体を打撃すること
   により中空杭の先端を粒状体で閉塞するとともに中空杭
   を地盤中に打込む基礎杭の造成方法において、前記中空
   杭として、径の大きい鋼管の内側に径の小さい鋼管を挿
   入した多重管であって、径の小さい鋼管が深さ方向に押
   し込まれることによって径の大きい鋼管の下端に係合さ
   れる伸縮可能な多段の伸縮中空杭を用い、該伸縮中空杭
   を縮めて重ねた状態で建込み位置に設置し、一番内側の
   鋼管に前記粒状体を詰め込んで、その粒状体を打撃する
   ことにより、順次内側の鋼管から地盤中に貫入させつつ
   伸縮中空杭を地盤中で伸張させて行くことを特徴とする
   基礎杭の造成方法。
2. 【請求項２】 伸縮中空杭を構成する鋼管の壁面には多
   数の小孔が形成されている請求項１記載の基礎杭の造成
   方法。