JP4372661B2 - 拡頭杭の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレボーリング工法による、杭頭部が拡頭した既製杭である拡頭杭を施工する方法に関する。

プレボーリング工法において、掘削ロッドで形成する掘削穴の途中若しくは上部を拡径する施工方法としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。これらの施工方法では、先端部に拡大ビットを設けた掘削ロッドによって、目的の深さまで掘削した後、上記拡大ビットによって掘削穴の最下部で拡大掘削を実施して拡大根固め部を形成する。その後に、上記掘削ロッドを引き抜く。

この引き抜き作業において、上記特許文献では、上記掘削ロッドの先端部に設けた拡大ビットが拡径する深さまで引き抜かれたときに、掘削ロッドを逆回転させて拡大ビットを拡径して掘削し、その部分の掘削穴の径を大きくする。すなわち、拡大根固め部の拡径作業と同様な発想で、例えば上部についても拡径ビットで拡径作業を実施している。
ここで、通常、複数の掘削ロッド部材を順次継ぎ足して所定の深さまで掘削するが、一回の施工で使用される全ての掘削ロッド部材として、同一種類の掘削ロッド部材が使用される。すなわち、同径の掘削ロッド部材を順次継ぎ足して目的の深さの掘削穴を形成する。

また、目的の深さまで掘削した後に、掘削ロッドを引き抜く際には、掘削作業の際とは逆に、順次、上側の掘削ロッド部材を外しながら、引き抜き作業を行うこととなる。
特開昭６２−２５３８１７号公報 特開２００３−１１９７７５号公報

ここで、上記掘削ロッドによる掘削作業は、最上部に位置する掘削ロッド部材に対し回転駆動部９を連結して、該回転駆動部９からのトルクによって掘削ロッドを回転して掘削が行われる。このため、掘削時には、掘削ロッド部材を継ぎ足すたびに、新たに最上部に位置することとなった掘削ロッド部材の上部と回転駆動部９との連結作業が行われることとなるが、通常、掘削ロッドの引き抜き作業の際には、掘削が不要であることから、掘削ロッド部材を順次、外す際に、新たに最上端に位置することとなった掘削ロッド部材の上部と回転駆動部９との連結作業を行う必要がない。

これに対し、上記従来の施工方法では、一旦、目的の深さまで掘削した後に、順次掘削ロッド部材を外しながら掘削ロッドを引き抜き、最下部にある拡大ビットが掘削穴の上部まで来たときに改めて掘削作業を行う必要がある結果、掘削穴の上部を拡大掘削する際には、その時点で、掘削ロッドの上部と回転駆動部９との連結作業が要求される。
また、上部での拡大掘削は、根固め部での拡大掘削とは異なり、一旦所定の径まで掘削が完了した軟らかい部分で行われるために、拡大ビットの拡径が機械式の場合には、反力がうまくとれずに拡大ビットの開閉がうまくいかないおそれがある。
さらに、拡大ビットの拡大翼のみで拡大掘削部分を充分に混合攪拌するには、多くの上下反復が必要となり施工時間が長くなる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、プレボーリング工法にて簡易に既製杭からなる拡頭杭を施工できることを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、掘削ロッドで所定の深さまでプレボーリングを行って掘削穴を形成し、その掘削穴に対し、頭部の径が拡径した既製杭からなる拡頭杭を建て込む拡頭杭の施工方法であって、掘削ロッドの先端部から掘削液若しくは固化剤を掘削穴に注入しながら掘削若しくは攪拌を行う拡頭杭の施工方法において、
上記掘削ロッドは、上記拡頭杭の拡径した頭部の埋設位置の掘削穴を拡径形成する上側の掘削ロッド部分の攪拌翼が、それよりも下側の掘削ロッド部分の攪拌翼よりも突出長さが長く、上記上側の掘削ロッド部分からも掘削液若しくは固化剤を上記掘削穴に注入しながら掘削若しくは攪拌を行うことを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記上側の掘削ロッド部分の最下部に位置する攪拌翼における、少なくとも上記下側の掘削ロッド部分の攪拌翼よりも外方に突出した部分に対し、下方に突出する掘削刃を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、既製杭からなる拡頭杭を建て込むための掘削穴を、通常の施工で使用される設備を使用して、簡易かつ効率的に施工することができる。

次に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る施工手順を示す図である。
本実施形態の施工で使用する掘削ロッド３は、下側の第１掘削ロッド部材１と、その上側に連結される第２掘削ロッド部材２とから構成される（図１（ｃ）などを参照）。
第１掘削ロッド部材１は、先端に対し当該先端から下方に突出する掘削刃としての掘削用のビット４が取り付けられると共に、先端部に公知の拡大ビット５が設けられている。さらに、第１掘削ロッド部材１の側面には軸方向に沿って、アジテータと呼ばれる複数の攪拌翼６が設けられている。この攪拌翼６の突出量が拡頭杭の小径部より若干径が大きい量となっている、掘削ロッド部材を使用する。

なお、第１掘削ロッド部材１の先端部には、従来と同様に、液を噴出可能な噴出孔１２が設けられていて、その噴出孔１２から掘削液や固化剤を掘削穴１０内に注入可能となっている。なお、固化剤としては、セメントミルクが最も良く使われるので、セメントミルクを用いた場合で説明する。
また、第２掘削ロッド部材２は、その側面に対し軸方向に沿って複数の攪拌翼７，８が設けられている。この第２掘削ロッド部材２の攪拌翼７，８のうち、第１掘削ロッド部材１の先端部が目的の深さまで掘削したときに拡頭杭の拡頭部の埋設位置（拡頭部のための拡大掘削が要求される位置）に位置するはずの上側の攪拌翼８は、図２に示すように、その下側の攪拌翼７よりも突出量が大きく設定されており、上記拡頭杭の拡頭部の径よりも若干径が大きくなるように設定されている。下側の攪拌翼７の突出量は、上記第１掘削ロッド部材１の攪拌翼６と同じ突出量となっている。すなわち、第２掘削ロッド部材２の径は、下側が第１掘削ロッド部材1 と同径となっているが、上側は、当該第１掘削ロッド部材１より大径となっている。

そして、上記第２掘削ロッド部材２における、上記突出量が大きく設定された攪拌翼８部分が、上側の攪拌ロッド部分を構成する。
ここで、下記の説明において、攪拌翼を区別する場合には、相対的に突出量が小さな攪拌翼６，７を小径攪拌翼と、相対的に突出量が大きな攪拌翼８を大径攪拌翼と呼ぶ。
上記突出量が大きく設定された大径攪拌翼８のうち、最下部に位置する大径攪拌翼８には、図２に示すように、その下側の小径攪拌翼７よりも突出した外周部分に対し下方に突出する１又は２以上の掘削ビット１１が掘削刃として設けられている。

さらに、上記第２掘削ロッド部材２における上記掘削ビット１１が設けられた高さ位置にも、液を噴出可能な上側噴出孔１３が設けられている。この上側噴出孔１３は、図面では軸部に設けてあるが、大径攪拌翼８の外周側に開口させても良い。また、上記上側噴出孔１３に液を供給するパイプ等からなる通路は、上記第１掘削ロッド部材１の噴出孔１２に液を供給する通路を共用しても良いし、別途個別の通路を設けても良い。なお、上記通路は、掘削ロッド３の軸部内を上下に延在するように設けられる。

次に、上記図１を参照しつつ本実施形態の施工例を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、第１掘削ロッド部材１の上部を、掘削機の回転駆動部９に連結して、掘削作業を開始する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、回転駆動部９を駆動して掘削ロッド３を回転させて、先端部の掘削ビット４で掘削していく。このとき、掘削ロッド４の先端部の噴出孔１２からセメントミルクを掘削穴１０に注入しながら掘削を行う。

上記第１掘削ロッド部材１で所定深さまで掘削したら、その第１掘削ロッド部材１の上部に第２掘削ロッド部材２を連結すると共に、その第２掘削ロッド部材２の上部に上記回転駆動部９を連結し直して掘削を続行する（図１（ｃ）参照）。
このとき、最下部に位置する大径攪拌翼８の外周側には、ビット１１が設けられていることから、先に掘削された穴の外周部が当該ビット１１によって拡大掘削される。またこのとき、第２掘削ロッド部材２の位置からもセメントミルクを掘削穴１０に注入して、拡径した掘削穴１０上部でも必要なだけのセメントミルクを供給するようにする。

次に、図１（ｄ）のように、掘削ロッドを回転させながら所定ストロークだけ当該掘削ロッドを上下動させて、注入したセメントミルクと土砂とを攪拌混練してソイルセメントにする。
続いて、図１（ｅ）のように、拡大ビットを拡径して掘削穴１０の下端部を拡径して根固め球根部１０ｂを形成する。
上記のように掘削が完了したら、図１（ｆ）のように、掘削ロッド１を引き抜き、第２掘削ロッド部材２が地上部に全部引き抜けたら、第２掘削ロッド部材２を外して、続いて第１掘削ロッド部材１を引き抜く。
続いて、図１（ｇ）及び（ｈ）のように、順次、拡頭杭２０を、自重沈設及び回転埋沈によって、上記形成した掘削穴１０内に建て込んでいく。なお、本実施形態では、拡頭杭が２本の既製杭２０Ａ、２０Ｂからなる場合を例示している。

上述のように、本実施形態では、掘削ロッド１の上側に設ける大径攪拌翼８の突出量を大きくすることで、１回の掘削によって上部の拡大掘削もできる。
また、大径攪拌翼８の外周側にもビット１１を設けることで効率良く掘削穴１０の上部の拡大掘削が可能となる。なお、ビット１１を設けなくとも良いが、その分、大径攪拌翼８の強度を高めて確実に拡大掘削を可能とする必要がある。

また、掘削穴１０の上部は突出量の大きな大径攪拌翼８で改めて拡大掘削されるが、掘削ロッド先端部の噴出孔１２から注入されるセメントミルクが当該拡大掘削された上側の拡径部分１０ａに供給され難い。このため、そのままでは土砂の割合が相対的に多くなることで泥土の品質が悪くなって上部での強度がその分悪くなるが、本実施形態では、第２掘削ロッド部材２からもセメントミルクを噴出することで、新たに拡大掘削された土砂分のセメントミルクが掘削穴１０の上部にも適正に供給可能となる。この結果、掘削穴１０の上部を拡大掘削しても充分な品質のソイルセメントを確保することができる。

ここで、下側の噴出孔１２と上側の噴出孔１３とに対し共通の通路を通じてセメントミルクを供給する構成とし、両噴出孔１２，１３の孔径を同一とした場合には、下側の土圧の方が高い分だけ上側の噴出孔１３から多量に噴出することとなる。これを考慮して、土圧に応じて適正な量のセメントミルクがそれぞれの噴出孔１２，１３から噴出するように、例えば、上側の噴出孔１３を相対的に小径としたり絞りを設けたりして、下側の噴出孔１２よりも上側の噴出孔１３の抵抗を大きくしておくことが好ましい。

また、上記実施形態では、第２掘削ロッド部材２の攪拌翼７，８が、上側と下側とで異なる場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、突出量が大きい大径攪拌翼８だけの掘削ロッド部材と、小径攪拌翼６，７だけの複数の掘削ロッド部材を使用して、上部に連結し、拡大掘削を行う掘削ロッド部材として突出量が大きい大径攪拌翼８だけの掘削ロッド部材を使用するようにしても良い。

なお、上記拡頭杭２０は、鋼管製でもコンクリート製でも、既製杭であれば特に拘らない。
また、掘削ロッド３の攪拌翼として、上記小径及び大径攪拌翼６，７，８以外の副次的な攪拌翼であって、上記攪拌翼６，７，８よりも小さな小径のものが設けられている場合もある。
また、上記実施形態では、掘削時のセメントミルクを掘削穴１０に注入するように説明しているが、掘削時には、水などの掘削液を注入し、混合・攪拌時にセメントミルクを注入するようにしても良い。

本発明に基づく実施形態に係る拡頭杭の施工方法を説明する図である。 第２掘削ロッド部材を説明する図である。

符号の説明

１ 第１掘削ロッド部材
２ 第２掘削ロッド部材
３ 掘削ロッド
４ 掘削用ビット
５ 拡大ビット
６、７ 小径攪拌翼
８ 大径攪拌翼
９ 回転駆動部
１０ 掘削穴
１０ａ 拡径部
１０ｂ 根固め球根部
１１ ビット
１２ 下側の噴出孔
１３ 上側の噴出孔
２０ 拡頭杭

Claims (2)

1. 掘削ロッドで所定の深さまでプレボーリングを行って掘削穴を形成し、その掘削穴に対し、頭部の径が拡径した既製杭からなる拡頭杭を建て込む拡頭杭の施工方法であって、掘削ロッドの先端部から掘削液若しくは固化剤を掘削穴に注入しながら掘削若しくは攪拌を行う拡頭杭の施工方法において、
   上記掘削ロッドは、上記拡頭杭の拡径した頭部の埋設位置の掘削穴を拡径形成する上側の掘削ロッド部分の攪拌翼が、それよりも下側の掘削ロッド部分の攪拌翼よりも突出長さが長く、
   上記上側の掘削ロッド部分からも掘削液若しくは固化剤を上記掘削穴に注入しながら掘削若しくは攪拌を行うことを特徴とする拡頭杭の施工方法。
2. 上記上側の掘削ロッド部分の最下部に位置する攪拌翼における、少なくとも上記下側の掘削ロッド部分の攪拌翼よりも外方に突出した部分に対し、下方に突出する掘削刃を設けたことを特徴とする請求項１に記載した拡頭杭の施工方法。

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