JP4069973B2 - 杭埋設工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭埋設工法に関し、さらに詳細には、プレボーリングした杭孔に既製杭を建て込む埋設工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既製杭の埋設工法の１つとして、杭孔の掘削による排土量を極力少なくするために、杭孔内で掘削土砂とセメントミルクとを混合攪拌してスラリー状のソイセメントを形成し、杭孔に既製杭を建て込む工法が知られている。このような工法においては、一般に、先端支持力を大きくするために、杭孔の先端部を拡大掘削し、この拡大掘削部においても掘削土砂とセメントミルクとを混合攪拌してソイルセメントによる拡大部を形成している。
【０００３】
しかしながら、上記従来の工法では、拡大部によって先端支持力の増大を期待できるものの、その長さは通常２ｍ程度と短く、したがって拡大部による周面摩擦力の増大はほとんど期待できない。事実、設計計算では拡大部の周面摩擦力は考慮に入れられていない。
【０００４】
また、杭孔の掘削には、逆転することによって拡翼する方式の掘削ヘッドを先端に持つオーガースクリューが使用される。根固め部のための拡大掘削部を形成する際は、掘削ヘッドを逆転させることによって拡大羽根を拡翼させ、その上方の杭孔に移動する際は正転させることによって閉翼させている。しかしながら、粘土等の土質によっては拡大羽根が開かないことがあり、このような場合は所要の大きさの拡大根固め部が形成されず、所期の先端支持力が得られない結果になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、先端支持力に加えて周面摩擦力を増大させることができる杭埋設工法を提供することにある。
【０００６】
この発明の別の目的は、拡大羽根が開かないという事態の発生を防止して、所期の支持力を確実に得ることができる杭埋設工法を提供することにある。
【０００７】
この発明のさらに別の目的は、既製杭を杭孔に建て込んだ際、スラリー状のソイルセメントが杭孔から溢出することのない杭埋設工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、地盤に形成した杭孔の下部を拡大掘削して、所定長さを有する拡大掘削部を形成する工程と、
前記拡大掘削部にセメントミルクを注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントを形成する工程と、
既製杭を前記杭孔に建て込み、これによって前記拡大掘削部から上昇した前記ソイルセメントのみで該既製杭の周囲全体を充填し、該ソイルセメントを硬化させる工程とを備え、
前記ソイルセメントの形成長さは前記拡大掘削部の形成長さと一致し、かつ次式、
Ｌs ＝ Ｌ（１−Ｖp ／Ｖh ）
ただし、Ｌ ：杭孔の長さ
Ｌs：ソイルセメントの形成長さ
Ｖp：杭体積
Ｖh：拡大掘削前の杭孔体積
をほぼ満足することを特徴とする杭埋設工法にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１及び図２は、この発明による杭埋設工法の施工手順を示す断面図である。図に示されるように、掘削機としては先端部にオーガーヘッド２を有するオーガースクリュー１が使用される。オーガーヘッド２は詳細は図示省略するが、オーガースクリュー１が正転状態で閉翼し、逆転することによって拡翼する拡大羽根を有している。また、オーガースクリュー１は地上から供給された掘削液やセメントミルクを吐出可能である。
【００１０】
このようなオーガースクリュー１を使用して、図１（ａ）に示すように、掘削芯を確認しつつ、適宜、掘削液を送りながら地盤に適した速度で、所定の深度まで杭孔３を掘削する。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示すように、杭孔３の先端部でオーガースクリュー１を逆転させ、拡大羽根を拡翼させる。そして、オーガースクリュー１を上昇させることによって、孔底から所定長さ範囲まで拡大掘削して拡大掘削部４を形成する。その際、掘削液をセメントミルクに切り替えて吐出させ、掘削土砂と混合攪拌する。
【００１２】
さらに、図２（ｃ）に示すように、オーガースクリュー１を正転に切り替えて閉翼し下降させる。そして、再度逆転にして拡翼し、オーガースクリュー１を上昇させながら、セメントミルクと掘削土砂との混合攪拌を再度行う。以下、このような混合攪拌を適宜回数繰り返し、このようにして拡大掘削部４にはスラリー状のソイルセメント５が形成される。ソイルセメント５の形成後は、オーガースクリュー１を正転として拡大羽根を閉翼し、該オーガを杭孔３から引き上げる。この引き上げに伴って、拡大掘削部４よりも上方の杭孔３内の掘削土砂は、そのほとんどが排出される。
【００１３】
次に、図２（ｄ）に示すように、鉛直性を確認しながら、杭孔３に既製杭７を建て込む。既製杭７は先端開放の中空杭である。この既製杭７の建て込みにより、スラリー状のソイルセメント５が上昇し、既製杭７の周囲はその全体がソイルセメント５によって充填される。このソイルセメントを硬化させることにより、既製杭７の外周にソイルセメント柱８が形成され、両者が一体となった合成杭１０が築造される。
【００１４】
上記工法によれば、合成杭１０を形成するソイルセメント柱８は、先端部に所定長さを有する拡大部１１（図２（ｄ）あるいは図３（ｂ）参照）を持つこととなり、この拡大部１１は周辺地盤と一体化し、かつ周面が大きくなっているので周面摩擦力を増大させることができる。
【００１５】
また、施工中において、仮に土質によって拡大羽根が開かないという事態が生じても、拡大掘削部４の長さは大きいので、オーガースクリュー１を上昇させている間に拡翼する機会が多く、拡大羽根の不拡翼による弊害を防止することができる。
【００１６】
上記実施形態において、ソイルセメントの形成長さは、杭孔３の長さ及び拡大掘削部４の形成長さに対して一定の関係を有している。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、杭孔３の長さをＬ、拡大掘削部の形成長さＬe 、ソイルセメントの形成長さをＬs 、杭７の体積をＶp 、拡大掘削前の杭孔３（図３（ａ）に一部鎖線で示される）の体積をＶh とすると、ソイルセメントの形成長さＬs は、拡大掘削部の形成長さＬe と一致し（Ｌs ＝ Ｌe ）、かつ次式、
Ｌs ＝ Ｌ（１−Ｖp ／Ｖh ） ……（１）
をほぼ満足している。ソイルセメントの形成長さＬs が、上式を満足することにより、既製杭７を杭孔３に建て込んだ際、それによって上昇するソイルセメントは杭孔３から溢出することなく、杭周全体に充填される。ここに、Ｖp は、先端開放杭の場合は中空部を含まない実体積のことであり、先端閉塞杭の場合は中空部を含む体積のことである。
【００１７】
なお、ソイルセメント長が上式を「ほぼ」満足しているとしたのは、既製杭７の先端部を、施工条件に応じて、図示のように拡大掘削部４の底部に達しない中間部までとする場合や、拡大掘削部４の底部に達するまでとする場合があるからである。要するに、上式の意味するところは、杭孔３に建て込まれた既製杭の外周にソイルセメントが過不足なく充填され、しかもソイルセメントが杭孔から溢出することがないということである。
【００１８】
また、上記実施形態において、（１）式をほぼ満足させたうえで、ソイルセメント長Ｌs と拡大掘削部の長さＬe とを一致させている。すなわち、拡大掘削部４の長さ範囲においてのみ、セメントミルクを注入して掘削土砂と混合攪拌し、ソイルセメント５を形成している。このようにすると、混合攪拌は拡翼状態でのみ行われることとなるので、施工管理が容易になる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、既製杭の周囲にこれと一体に形成されたソイルセメント柱が所定長さの拡大部を持つので、周面摩擦力を増大させることができる。また、拡大羽根が開かないという事態の発生を防止して、所期の支持力を確実に得ることができる。
【００２０】
また、ソイルセメントの形成長さを拡大掘削部の形成長さと一致させ、かつ所定の式をほぼ満足するようにすることにより、施工管理を容易にすることができ、しかも既製杭を杭孔に建て込んだ際、ソイルセメントが杭孔から溢出することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明工法の実施形態の施工手順を示す断面図である。
【図２】図１に引き続く施工手順を示す断面図である。
【図３】ソイルセメントの形成長さと、拡大掘削部の形成長さ及び杭孔の長さとの関係を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１：オーガースクリュー
２：オーガーヘッド
３：杭孔
４：拡大掘削部
５：ソイルセメント
７：既製杭
８：ソイルセメント柱
１０：合成杭
１１：拡大部

Claims (1)

1. 地盤に形成した杭孔の下部を拡大掘削して、所定長さを有する拡大掘削部を形成する工程と、
   前記拡大掘削部にセメントミルクを注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントを形成する工程と、
   既製杭を前記杭孔に建て込み、これによって前記拡大掘削部から上昇した前記ソイルセメントのみで該既製杭の周囲全体を充填し、該ソイルセメントを硬化させる工程とを備え、
   前記ソイルセメントの形成長さは前記拡大掘削部の形成長さと一致し、かつ次式、
   Ｌs ＝ Ｌ（１−Ｖp ／Ｖh ）
   ただし、Ｌ ：杭孔の長さ
   Ｌs：ソイルセメントの形成長さ
   Ｖp：杭体積
   Ｖh：拡大掘削前の杭孔体積
   をほぼ満足することを特徴とする杭埋設工法。

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