JP4117574B2 - ねじ込み杭の施工方法 - Google Patents
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Description
さらに、杭体の回転貫入時に螺旋翼および掘削能率を上げるための掘削刃により硬い支持層は乱されて翼直下に軟化した土砂の層ができるため、支持層本来の支持力を発揮することができない。
前記杭体の回転中に支持層にオーガーヘッドから硬化性流動物を噴射し、前記翼とオーガーヘッドの回転により土砂と前記硬化性流動物を攪拌混合し、所定の深さまで攪拌混合が終了したときは杭体を残置してオーガーを引き抜き、時間の経過とともに軟化した土砂を固化させるようにしたものである。
上記の杭体の先端部又は先端部近傍の外周に、螺旋状又は複数の平板から構成される翼が固着され、杭体上部の外径が杭体下部の外径より大きく、かつ前記翼の外径以下に構成されて上記の施工方法により施工するようにした。
さらに、オーガーヘッドから噴出した硬化性流動物と土砂とを、翼とオーガーヘッドでオーガーヘッドを反対方向に回転させることにより、硬化性流動物と土砂を均一に攪拌混合することができる。
また、硬化性流動物を支持層のみに噴出するようにしたので、少ない硬化性流動物により大きな先端支持力を得ることができる。
図1は本発明の実施の形態1を説明するめたの模式図である。図において、1は鋼管杭、コンクリート杭の如き中空で円形断面の既製杭(以下、杭体という)で、先端部外周又はその近傍には翼10が設けられており、これら杭体1と翼10とによりねじ込み杭を構成する。20は杭体1内に挿入されたオーガー、30は地上に設置された杭打ち機であるベースマシンで、互に反対方向に回転する2個の回転軸(外軸と内軸)を備えたモーター32が搭載されている。
40は例えばセメントミルクや地盤固化用薬液などの硬化性流動物のプラント(以下、硬化材プラントという)で、オーガー20に設けた貫通穴21とはホース41によりオーガー20が回転自在に連結されている。
(1)図3(a)に示すように、杭体1内に杭体1より若干長いオーガー20を挿入する。なお、設計上、後述の地盤を固化する範囲が支持層だけの場合は、杭体1を地中に貫入し、杭先端部が支持層の近傍に達したときに杭体1内にオーガー20を挿入してもよい。
これにより、図3(b)に示すように、オーガーヘッド22は杭体1に先行して先端部近傍の地盤を掘削軟化し、杭体1は翼10の木ネジとしての作用により地盤中に貫入される。このとき、杭体1の先端部近傍の土砂は、翼10の段差部12を通過して翼10の上方の杭体1の外周部に移動し、一部の土砂はオーガー20のスパイラル羽根24により杭体1内に取り込まれる。
硬化性流動物42の噴出区間は、設計上必要な杭体1の周面摩擦に応じて決定されるもので、杭頭部から杭先端部までの全区間でもよいし、杭先端部の近傍だけでもよい。
(6)ついで、図4(b)に示すように、杭体1をモーター32から外し、杭体1を地中に残置した状態でオーガー20を反対方向に回転させながらモーター32を上昇させれば、オーガー20は杭体1から引上げられ、杭体1は地盤中に埋設されて施工は終了する。
図6は本実施の形態の説明図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、杭体1を回転させる杭体回転用モーター35を、ベースマシン30のリーダ31の下部に設けて杭体1の胴部に取付けるようになっており、ベースマシン30のリーダ31から吊り下げられてオーガー20を回転させるオーガー回転用モーター36を、杭頭部又はその近傍に配設したものである。
図7は地表面から支持層までの地盤条件の一例を示すもので、以下、実施の形態1又は2に係る施工方法により、杭体をこの地盤に貫入する本実施の形態によるねじ込み杭の施工方法について説明する。
図7において、地表面に近い上部軟弱層は、翼10や杭体1に作用する貫入抵抗が小さいため、オーガーヘッド22による地盤の掘削軟化を必要としない。このため、オーガー20の回転を停止して杭体1の回転だけで貫入する。
以上のように、本実施の形態においては、オーガー20の回転の有無や回転方向を地盤条件に応じて調整することにより、杭体内への土砂の侵入の抑制や貫入能率の制御を行うことができる。
図8は本発明の実施の形態4の要部の模式図である。
本実施の形態は、杭体1内に挿入されたオーガー20のオーガーヘッド22を、地上からの操作などによって拡大できる構造にしたものである。この場合、オーガーヘッド22の拡大は、杭体1の外径以上で、かつ翼10の外径とほぼ同じか又はそれ以下の範囲であることが望ましい。
また、図9に示すように、翼10で乱された翼10の下方の土砂も翼10の上方の土砂も硬化性流動物によって固化されるため、支持層51の支持能力を十分に発揮させることが出来、先端支持力をさらに向上させることができる。
図10は本実施の形態の要部を示す斜視図、図11はその下面図である。図において、10は螺旋状の翼であり、杭体1の先端部を斜めに切除した部分に固着したものである。翼10の外径D1 は杭体1の外径D2 の1.3〜2.0倍であり、上方から透視したときの翼10の内角は330°〜360°の範囲にある。また、翼10の内径D3は杭体1の外径D2よりも小さくなっているが、オーガーヘッド22の外径よりも大きく形成されている。
この場合、翼10の外径D1を杭体1の外径D2の1.3倍未満にすると、木ネジとしての貫入機能が低下すると共に支持力が小さくなって経済性が低下する。また、翼10の外径D1が杭体1の外径D2の2倍を超えることは設計上不必要であり、その上翼10の厚さが非常に厚くなり、製造コストが高くなる。
図12の例は、ドーナツ状の円形鋼板を中央から2分割して平板状の鋼製翼13a,13bを形成し、この鋼製翼13a,13bを杭体の先端部外周に、溶接により螺旋状に連続して固着して翼10を構成したものである。
また、図13の例は、杭体1の先端部を2分割してそれぞれ同方向に傾斜した取付部を設け、この取付部に鋼製翼13a,13bを固着したものである。
また、図15の例は、杭体1の先端部に螺旋状部又は2分割してそれぞれ同方向に傾斜した傾斜部を形成し、杭体1の外周にこの螺旋状部又は傾斜部に沿って螺旋翼11又は鋼製翼13a,13bを固着したものである。
以上、本発明に係る杭体1に設ける翼10の例について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の形状又は構造に係る翼を杭体に設けてもよい。
図16は本実施の形態に係る杭体の一例の正面図である。本実施の形態に係る杭体1は、杭体上部1aの外径を杭体下部1bの外径より大きく、かつ翼10の外径以下に構成し、杭体上部1aと杭体下部1bを短尺のテーパ管1cを介して接続したものである。そして、杭体下部1bの先端部に、図13に示すようなほぼ半円状の2枚の鋼製翼を交差させて取付けて翼10を構成したが、他の構造の翼を設けてもよい。なお、本実施の形態に係る杭の施工方法は、実施の形態1〜4の場合とほぼ同様である。
しかし、既成杭の分野では過去に何度か試みられたが、十分な実用化は行われていない。その最大の理由は、杭は製造できても、施工時に杭径が変化する部分(拡径部)で大きな貫入抵抗が発生して施工が難しくなるためである。
発明者らは、先端部に、外径1000mmの鋼製翼を交差して取付けた外径508mmの翼付き鋼管(杭体下部1b)の上端部に、厚さ40mm、外径800mmの円形鋼板1dを介して外径800mmの鋼管(杭体上部1a)を接合し、長さ43mのねじ込み杭を製作し、実際の地盤で施工性を調査する試験を行った。
その結果、外径508mmの通常の翼付きねじ込み杭の施工能率とほとんど同じ能率で施工できることを確認した。
この凸部3を設ける範囲は、杭体1の先端部から杭体1の外径Dの1/2から2倍程度の範囲が望ましい。
1a 杭体上部
1b 杭体下部
3 凸部
10 翼
11 螺旋状翼
12 段差部
13a,13b 鋼製翼
20 オーガー
21 貫通穴
22 オーガーヘッド
23 噴出口
24 スパイラル羽根
30 ベースマシン
32 モーター
33 杭体回転用モーター
34 オーガー回転用モーター
40 硬化材プラント
42 硬化性流動物
50 土砂と硬化性流動物の混合物
Claims (3)
- 中空の杭体の先端部又は先端部近傍に固着した翼の木ネジとしての作用と、前記杭体の中空部に挿入したオーガーの地盤掘削軟化作用とを利用して、杭打ち機に搭載した杭回転用モーターにより杭体に回転力を与えると共に、前記杭体の杭頭部又はその近傍に配置したオーガー回転用モーターによりオーガーの頭部に回転力を与えて杭を地盤中に回転貫入させる施工方法であって、
前記杭回転用モーターと前記オーガー回転用モーターは、互いに反対方向に回転することができ、前記杭体の先端部が支持層の近傍に達したときは該杭体内にオーガーを挿入してその頭部にオーガー回転用モーターにより該オーガーに回転力を与え、
前記杭体の回転中に支持層にオーガーヘッドから硬化性流動物を噴出し、前記翼とオーガーヘッドの回転により土砂と前記硬化性流動物を撹拌混合し、
所定の深さまで撹拌混合が終了したときは杭体を残置してオーガーを引き抜き、時間の経過とともに軟化した土砂を固化させることを特徴とするねじ込み杭の施工方法。 - 前記オーガーヘッドの外径が杭先端部の外径より大きく、かつ翼の外径とほぼ同じか又はそれ以下の範囲で拡大できるオーガーを使用することを特徴とする請求項1記載のねじ込み杭の施工方法。
- 前記杭体の先端部又は先端部近傍の外周に、螺旋状又は複数の平板から構成される翼が固着され、
杭体上部の外径が杭体下部の外径より大きく、かつ前記翼の外径以下に構成され、
請求項1又は2の施工方法により施工されることを特徴とするねじ込み杭の施工方法。
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