JP3810882B2 - 被圧地下水帯における場所打ち杭の構築工法 - Google Patents
被圧地下水帯における場所打ち杭の構築工法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被圧地下水帯における場所打ち杭の構築工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
扇状地などの地盤中には、被圧地下水層の存在が認められる場合があり、この種の被圧地下水層の上部側には、通常、難透水層が存在している。このような性状の地盤中に、例えば、送電鉄塔などの基礎を構築する場合には、マット基礎やディープウェルによる地下水位低下工法などが実施されている。
【0003】
ところが、送電用鉄塔の基礎では、風荷重に伴うモーメントにより、引揚げ荷重が大きく働くため、基礎体の自重で引揚げに対抗するマット基礎は、経済的な面で非常に不利になり、採用することが難しい。
【0004】
また、ディープウェルによる地下水位の低下は、周辺の水環境に悪影響を及ぼすおそれがある。このような条件を勘案すると、場所打ち杭による杭基礎が、施工性,経済性から有利である。
【0005】
しかしながら、被圧地下水帯において場所打ち杭基礎を構築する際には、以下に説明する技術的な課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、場所打ち杭の構築工法に関して、「道路橋示方書」では、被水頭圧がGL+2mを越える場合には、適さないと記載されているが、オールケーシング工法で杭を溝築する方法であれば、被圧地下水帯においても場所内打ち杭基礎の構築は、可能であると考えられる。
【0007】
ところが、このようなオールケーシング工法を採用した場合にも、以下に説明する解決すべき課題がある。図10は、被圧地下水帯において、オールケーシング工法により場所打ち杭を溝築する際の、一般的な施工状態を示している。
【0008】
杭基礎が溝築される地盤1中には、深度方向に沿って、それぞれ所定の厚みを有する不圧滞水層1a,難透水層1b,被圧地下水層1cが存在している。このような地盤1中に、オールケーシング工法により場所打ち杭を溝築する際には、両端が開口したケーシング2を、内部を掘削しながら回転させて地盤1中の所定深度までに貫入し、この後に、ケーシング2内に鉄筋籠を建て込んで、ケーシング2を抜き出しながらコンクリートを打設する。
【0009】
ところが、図10(A)に示すように、ケーシング2の先端が、難透水層1bを貫通する間際に、被圧地下水層1cの水圧によって、これが破壊され、ケーシング2の先端側の土砂が、地下水とともに地上側に噴出し、ボイリング,地盤の緩み,杭支持力の低下に繋がる。
【0010】
このような問題に対しては、同図に示すように、ケーシング2内に注水し、注水の水頭圧により被圧地下水の圧力を押えながら、ケーシング2の貫入を行えばよい。ところが、このような手段を講じたとしても、被圧地下水層1cから地下水の流出を押えることができない。
【0011】
この理由は、オールケーシング工法では、ケーシング2と地盤1との間に、フリクションカットのために隙間を設けており、このような隙間が設けられていると、図10(B)に示すように、ケーシング2の先端が被圧地下水層1cに到達すると、この隙間から地下水が上方に流出するという問題があった。
【0012】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被圧地下水層から地下水が流出すことがない被圧地下水帯における場所打ち杭の溝築工法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、難透水層の下方に被圧地下水層が存在する地盤中に、下端が前記被圧地下水層に到達する場所打ち杭を構築する工法において、内部の土砂を掘削しながら下端が前記難透水層に到達するように大径ケーシングを貫入する工程と、前記大径ケーシング内に小径ケーシグを挿入し、前記大径および小径ケーシング内に前記被圧地下水層の被圧水位と同等の水位まで注水を行いながら、前記小径ケーシング内の土砂を掘削して、その下端が前記被圧地下水層まで到達するように貫入する工程と、前記小径ケーシング内に鉄筋籠を建て込んで、先端が前記難透水層に留められている前記小径ケーシング内の天端まで、トレミー管によりコンクリートを充填する工程と、この工程の後に、前記小径ケーシングを引き抜きながらコンクリートを打設して、前記大径ケーシング内に充填する工程とで構成した。
このように構成された場所打ち杭の溝築工法によれば、大径ケーシング内に小径ケーシグを挿入し、大径および小径ケーシング内に被圧地下水層の被圧水位と同等の水位まで注水を行いながら、小径ケーシング内の土砂を掘削して、その下端が被圧地下水層まで到達するように貫入するので、大径および小径ケーシング内の水圧と被圧地下水層の水圧とがそれぞれ均衡している。
従って、被圧地下水層の地下水が、小径ケーシング内に流入すことが防止されるとともに、難透水層を貫通する小径ケーシングの外周面の隙間を通って、地下水が上方に流出することも防げる。
本発明では、コンクリートの打設は、先端が難透水層に留められている小径ケーシング内の天端まで、トレミー管によりコンクリートを充填する工程と、この工程の後に、小径ケーシングを引き抜きながらコンクリートを打設して、大径ケーシング内に充填する工程で行うので、コンクリートを一旦、小径ケーシングの上端まで充填した後に、大径ケーシング内に充填することにより、径が小径から大径になる杭の継ぎ目の縁切れ,杭鉄筋の偏心が防止できる。
また、大径ケーシング内にコンクリートを補充充填する際に、小径ケーシングとトレミー管を2重のトレミー管として使用することで、コンクリートの品質の劣化を防止することができる。
前記場所打ち杭の溝築に先立ち、必要に応じて前記難透水層に薬液を注入して、前記難透水層の地盤改良を行うことができる。
この構成を採用すると、難透水層が強化されて、被圧地下水層からの地下水の流出をより確実に防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1から図9は、本発明にかかる被圧地下水帯における場所打ち杭の溝築工法の一実施例を示している。
【0015】
同図に示した場所打ち杭の溝築工法では、杭が溝築される地盤10中には、深度方向に沿って、それぞれ所定の厚みを有する不圧滞水層10a,難透水層10b,被圧地下水層10cが存在している。
【0016】
図1から図6は、場所打ち杭の施工手順を示しており、被圧地下水層10cに下端が到達する場所打ち杭を溝築する際には、まず、地盤10上に盛土12が形成される。
【0017】
盛土12の形成状態の一例を図7に示している。同図に示した盛土12の形成状態は、被圧地下水層10cの被圧水頭高さの最大値よりも若干低い高さの盛土12を形成している。
【0018】
このような高さの盛土12を形成しておくと、後述する小径および大径ケーシング16,20内に注水して、被圧地下水の圧力に対抗させる際に、大径ケーシング16を安定した状態に保ことができるとともに、小径ケーシング20を掘削機14により把持することが可能になる。
【0019】
なお、盛土12を形成する場合には、このような形成状態が望ましいが、この盛土12は、例えば、ステージなどで代替することができる。
【0020】
盛土12の形成が終了すると、図1に示すように、盛土12上に全施工ベノト掘削機14を設置して、両端が開口した円形断面の大径ケーシング16を地盤10中に貫入する。
【0021】
この大径ケーシング16を地盤10中に貫入する際には、グラブバケット18により内部の土砂を掘削除去するとともに、大径ケーシング16を把持している掘削機14により、大径ケーシング16を回転させる。
【0022】
このような回転と掘削とにより、大径ケーシング16の先端が、難透水層10bの下方に所定長さだけ貫入すると、大径ケーシング16の貫入を停止する。この場合の、大径ケーシング16先端の難透水層10bへの貫入長は、施工誤差や難透水層10bの出現深度の推定誤差などを勘案して、少なくとも1m程度に設定することが望ましい。
【0023】
大径ケーシング16の貫入が終了すると、その内部のスライム処理が行われる。ここでスライム処理を行う理由は、大径ケーシング16内に小径ケーシング20を挿入して地盤10中に貫入した後には、小径ケーシング20の存在が邪魔になり、十分なスライム処理ができなくなるからである。
【0024】
大径ケーシング16内のスライム処理が終了すると、図2に示すように、小径ケーシング20の地盤10中への貫入作業が行われる。小径ケーシング20は、例えば、大径ケーシング16の1/2程度の直径を有する両端が開口した円形断面の筒体であり、大径ケーシング16の中心軸上に挿入される。
【0025】
この場合、小径ケーシング20を大径ケーシング16の軸心に一致させるために、本実施例では、図8に示すように、位置決め部材22を使用した。同図に示した位置決め部材22は、井桁状に組合わせた4本の角形鋼管を用い、角形鋼管の下面側に、小径ケーシング20の外周面に摺接するガイドプレート24を取付けている。
【0026】
小径ケーシング20は、大径ケーシング16と同様に、グラブバケット18により内部の土砂を掘削除去するとともに、小径ケーシング20を把持している掘削機14により、回転させることで地盤10中に貫入するが、掘削機14により小径ケーシング20を把持させるために、図示省略のアダプタを用いた。
【0027】
小径ケーシング20を地盤中に貫入する際には、図2に示すように、両ケーシング16,20内に、注水を行う。この場合の注水高さは、被圧地下水層10cの被圧水位と同等の高さであり、小径ケーシング20の先端が、難透水層10bを貫通する間際からは、常時その水位を保必要がある。
【0028】
そして、小径ケーシング20の先端が、難透水層10bを貫通して、被圧地下水層10cの所定深度まで到達すると、小径ケーシング20の貫入を終了し、図3に示すように、小径ケーシング20内のスライム処理が行われる。
【0029】
このスライム処理が終了すると、図4に示すように、小径ケーシング20内に鉄筋籠26が建て込まれる。スライム処理と鉄筋籠26の建込を行う間は、ケーシング16,20内の水位は、前述した状態に保たれている。
【0030】
鉄筋籠26の建込が終了すると、図5に示すように、コンクリートCの打設が、トレミー管28を用いて行われる。トレミー管28によるコンクリートCの打設は、小径ケーシング20を引き抜きながら行い、小径ケーシング20の引き抜きは、その先端が難透水層10bから離間しないように、その範囲内に留めて、天端まで充填する。
【0031】
打設したコンクリートCが小径ケーシング20の天端に到達すると、トレミー管28によりコンクリートを供給しながら、小径ケーシング20を引き抜き、大径ケーシング16内にコンクリートCを供給する。つまり、本実施例の場合には、小径ケーシング20内にコンクリートCを充填した後は、小径ケーシング20もトレミー管として使用しコンクリートCの打設を行う。
【0032】
このようなコンクリートCの打設方法を採用するのは、以下に説明する理由に基づいている。図9には、トレミー管28を使用して、大径ケーシング16内にコンクリートCを打設する際の状態が示されている。
【0033】
小径トレミー管20を引き抜きながらトレミー管28からコンクリートCを打設する過程において、図9(A)に示すように、小径ケーシング20の先端が、大径ケーシング16内に打設されているコンクリートCの天端面から離間しない状態にある間は、問題がない。
【0034】
ところが、図9(B)に示すように、小径ケーシング20の先端が、大径ケーシング16内に打設されているコンクリートCの天端面から離間すると、大径ケーシング16内に注水されている水が、小径ケーシング20の抜き出しに伴って、小径ケーシング20側に流動し、この糧道によりコンクリートCが洗われて、骨材とセメントとが分離し、コンクリートが硬化したときにこの部分の品質が低下する。
【0035】
このような品質の低下を防ぐために、本実施例の場合には、小径ケーシング20内にコンクリートCを充填した後は、トレミー管28と小径ケーシング20とを2重のトレミー管として用い、これらによりコンクリートCの打設を行うようにした。
【0036】
このようなコンクリートの打設方法を採用すると、杭基礎のコンクリートの品質低下を効果的に防ぐことができる。
小径ケーシング20を引き抜きながら、大径ケーシング16内にコンクリートCを充填し、図6に示すように、小径ケーシング20の引き抜きが終了した後に、トレミー管28を使用してコンクリートCを補充充填して、大径ケーシング16を引き抜くと、場所打ち杭の施工が終了する。
【0037】
さて、以上のように構成された被圧地下水帯における場所打ち杭の溝築工法によれば、大径ケーシング16内に小径ケーシグ20を挿入し、大径および小径ケーシング16,20内に被圧地下水層10cの被圧水位と同等の水位まで注水を行いながら、小径ケーシング20内の土砂を掘削して、その下端が被圧地下水層10cまで到達するように貫入するので、大径および小径ケーシング16,20内の水圧と被圧地下水層10cの水圧とがそれぞれ均衡している。
【0038】
従って、被圧地下水層10cの地下水が、小径ケーシング20内に流入すことが防止されるとともに、難透水層10bを貫通する小径ケーシング20の外周面の隙間を通って、地下水が上方に流出することも防げる。
【0039】
また、本実施例の場合には、コンクリートCの打設は、先端が難透水層10bに留められている小径ケーシング20内に、トレミー管28によりコンクリートCを一旦充填した後に、小径ケーシング20を引き抜くことにより大径ケーシング16内に充填するので、径が小径から大径になる杭の継ぎ目の縁切れ,鉄筋籠26の偏心が防止できる。
【0040】
また、大径ケーシング16内にコンクリートを補充充填する際に、小径ケーシング20とトレミー管28を2重のトレミー管として使用することで、コンクリートの品質の劣化を防止することができる。
【0041】
なお、上記実施例で示した場所打ち杭の溝築工法では、場所打ち杭の溝築に先立ち、必要に応じて難透水層10bに薬液を注入して、難透水層10bの地盤改良を行うことができる。
【0042】
この構成を採用すると、難透水層10bが強化されて、被圧地下水層10cからの地下水の流出をより確実に防止することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる被圧地下水帯における場所打ち杭の溝築工法によれば、被圧地下水の流出を防止しつつ、杭基礎の溝築が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる被圧地下水帯における場所打ち杭の溝築工法の一実施例の最初の工程を示す縦断面図である。
【図2】図1の工程に引き続いて行われる工程の縦断面図である。
【図3】図2の工程に引き続いて行われる工程の縦断面図である。
【図4】図3の工程に引き続いて行われる工程の縦断面図である。
【図5】図4の工程に引き続いて行われる工程の縦断面図である。
【図6】図5の工程に引き続いて行われる工程の縦断面図である。
【図7】図1に示した盛土の形成状態の説明図である。
【図8】図2に示した位置決め部材の説明図である。
【図9】トレミー管によりコンクリートの打設を行う際に発生する不都合の説明図である。
【図10】オールケーシング工法で場所打ち杭を溝築する際に発生する不都合の説明図である。
【符号の説明】
10 地盤
10a 不圧滞水層
10b 難透水層
10c 被圧地下水層
12 盛土
14 掘削機
16 大径ケーシング
18 グラブバケット
20 小径ケーシング
22 位置決め部材
26 鉄筋籠
28 トレミー管
Claims (2)
- 難透水層の下方に被圧地下水層が存在する地盤中に、下端が前記被圧地下水層に到達する場所打ち杭を構築する工法において、
内部の土砂を掘削しながら下端が前記難透水層に到達するように大径ケーシングを貫入する工程と、
前記大径ケーシング内に小径ケーシグを挿入し、前記大径および小径ケーシング内に前記被圧地下水層の被圧水位と同等の水位まで注水を行いながら、前記小径ケーシング内の土砂を掘削して、その下端が前記被圧地下水層まで到達するように貫入する工程と、
前記小径ケーシング内に鉄筋籠を建て込んで、先端が前記難透水層に留められている前記小径ケーシング内の天端まで、トレミー管によりコンクリートを充填する工程と、
この工程の後に、前記小径ケーシングを引き抜きながらコンクリートを打設して、前記大径ケーシング内に充填する工程とからなることを特徴とする被圧地下水帯における場所打ち杭の構築工法。 - 前記場所打ち杭の溝築に先立ち、必要に応じて前記難透水層に薬液を注入して、前記難透水層の地盤改良を行うことを特徴とする請求項1記載の被圧地下水帯における場所打ち杭の構築工法。
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