JP4417572B2

JP4417572B2 - Steel pipe soil cement pile, its construction method and construction equipment

Info

Publication number: JP4417572B2
Application number: JP2001026136A
Authority: JP
Inventors: 真池田; 扶樹岡; 規彦鈴木; 節堀切; 養一柴山; 貴博白子
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Kubota Corp; Nippon Steel Corp; Sumitomo Metal Industries Ltd; Tenox Corp
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Kubota Corp; Nippon Steel Corp; Sumitomo Metal Industries Ltd; Tenox Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP2002227192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ソイルセメント柱体とこのソイルセメント柱体内に設置された鋼管とを一体化させた鋼管ソイルセメント杭、鋼管ソイルセメント杭の施工方法およびその施工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現地の掘削土と地上から注入されるセメントミルク等の固化材とからなるソイルセメント柱体内に鋼管を沈設し、両者をソイルセメントの付着力で一体化させた鋼管ソイルセメント杭は、支持力性能や耐震性能がきわめてすぐれているだけでなく、場所打ち杭などに比べて施工時の掘削発生土が少ない等の理由により近年広く施工されるようになってきている。
【０００３】
例えば図６は、従来の鋼管ソイルセメント杭の一例を示し、地中に所定の深さまで連続して施工されたソイルセメント柱体２０内に、これより小径の鋼管２１が沈設されている。ソイルセメントは鋼管２１の外側と内側の両側ともに、均等に注入された固化材と掘削土とを攪拌混合して製造されている。
【０００４】
また、鋼管２１にはスパイラル鋼管などの普通鋼管のほかに、必要に応じてソイルセメントとの付着力を高めるために外表面に突起が多数突設された表面突起付き鋼管が使用されている。
【０００５】
また、この種の杭の施工方法と施工装置に関しても、例えば特許登録第２６４５３２２号公報や特許登録第２８８７７０２号公報などに開示されている。杭の施工装置としては、例えば図７（ａ）に図示するような装置が使用され、図示するように鋼管２１を貫通する回転ロッド２２の先端部分に掘削ビット２３と掘削翼２４がそれぞれ突設され、その上側に共回り防止翼２５と攪拌翼２６が所定間隔おきにそれぞれ突設され、さらにその上方には回転ロッド２２を鋼管２１の中心部に保持するためのスタビライザー２７が所定間隔おきに突設されている。
【０００６】
また、回転ロッド２２の先端には地上から回転ロッド２２内を介して地中に注入された固化材を噴射するための固化材噴射口（図省略）が形成されている。
このような構成において、杭の施工に際しては、図７（ａ）〜（ｅ）に図示するように、回転ロッド２２が回転することで掘削ビット２３と掘削翼２４が回転し、これにより地盤が掘削される。また、地盤の掘削と並行して固化材噴射口（図省力）から掘削土内にセメントミルク等の固化材が噴射され、この固化材と掘削土が回転ロッド２２とともに回転する攪拌翼２６によって攪拌混合されることでソイルセメント柱体２０が地表から地中に向けて連続して施工される。
【０００７】
また、鋼管２１はソイルセメント柱体２０を施工しながら未だ固まらないソイルセメント柱体２０内に徐々に沈設するか、または先にソイルセメント柱体２０を施工し、その後ソイルセメント柱体２０が未だ固まらないうちにソイルセメント柱体２０内に沈設する。
【０００８】
そして、ソイルセメント柱体２０の施工と鋼管２１の沈設を完了したら、回転ロッド２２を引き上げて施工は完了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでの鋼管ソイルセメント杭は、曲げ応力が作用する範囲においても、他の部分と同じように鋼管２１の外側および内側の両方ともに固化材が均等に注入され、同じ強度のソイルセメントに製造されているので、地震時などの大きな曲げ応力にも充分耐えられるような杭とするためには、鋼管としても肉厚の厚いものを使用する必要があり、このためコストが嵩む等の課題があった。
【００１０】
また、あまり高い強度を必要とされない鋼管２１の外側にまで内側と同じように多くの固化材が注入されることとなるため、固化材が無駄になってコストアップを免れないだけでなく、固化材の使用量に比例して掘削発生土が増大する等の課題があった。
【００１１】
この発明は以上の課題を解決するためになされたもので、鋼管として肉厚の薄い鋼管を使用した場合でも地震時の大きな曲げ応力にも充分耐えられ、かつ固化材の無駄をなくして経済施工と掘削発生土の低減を可能にした鋼管ソイルセメント杭、その施工方法および施工装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための手段として、請求項１記載の鋼管ソイルセメント杭は、掘削土と固化材とからなるソイルセメント柱体とこのソイルセメント柱体内に設置された鋼管とで形成され、かつ少なくとも曲げ応力が作用する範囲では前記鋼管の外側より富配合のソイルセメントが鋼管の内側に充填されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の鋼管ソイルセメント杭は、請求項１記載の鋼管ソイルセメント杭において、鋼管の外側表面部にも富配合のソイルセメントが充填されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法は、杭施工装置を使い、掘削する際に掘削土と固化材を攪拌混合してソイルセメント柱体を施工しながら、このソイルセメント柱体内に鋼管を沈設する鋼管ソイルセメント杭の施工方法において、少なくとも曲げ応力が作用する範囲内では、前記鋼管の内側に向けて固化材を噴射することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法は、杭施工装置を使い、掘削する際に掘削土と固化材を攪拌混合してソイルセメント柱体を施工しながら、このソイルセメント柱体内に鋼管を沈設した後に、前記施工装置を引き上げる際に、少なくとも曲げ応力が作用する範囲内では、前記鋼管の内側に向けて固化材を噴射することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法は、請求項３または４記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法において、鋼管の外側表面部に向けても固化材を噴射することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の鋼管ソイルセメント杭の施工装置は、少なくとも回転ロッドに掘削翼と攪拌翼が装着された鋼管ソイルセメント杭の施工装置において、前記攪拌翼が縮径下状態でも、攪拌翼が水平に存在する部分に上向きの固化材噴射口が少なくとも存在すること特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１（ａ）〜（ｃ）は、この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の一例を示し、図において地中にソイルセメント柱体１が所定の深さまで連続して施工され、このソイルセメント柱体１内にこれより小径の鋼管２が沈設されている。
【００１９】
ソイルセメント柱体１は鋼管２の外側と内側に、それぞれ鋼管２の軸方向に連続して形成されたソイルセメント１ａと１ｂの二層で形成され、その下端部に根固め部１ｃが形成されている。
【００２０】
特に、ソイルセメント１ｂおよび根固め部１ｃはソイルセメント１ａより富配合のソイルセメントに製造されている。例えば、根固め部１ｃにはソイルセメント１ａに使用するよりもセメント等固化性材料の含有濃度が高い固化材が使用されることにより、富配合のソイルセメントに製造される。
【００２１】
ソイルセメント１ｂは曲げ応力が作用する範囲において少なくとも存在すればよいのであるが、少なくとも曲げ応力が作用する範囲において、他の噴射口から固化材を噴出させることにより、ソイルセメント１ｂにはソイルセメント１ａを形成させる固化材の他に、他の噴射口から噴射された固化材が存在することになる。すなわち、ソイルセメント１ｂには、ソイルセメント１ａより多量の固化材が存在することになる。このように、ソイルセメント１ｂはソイルセメント１ａより富配合のソイルセメントに製造されている。
【００２２】
例えば、地震時に曲げ応力が作用することのある杭の上部において、地中で軟質地層から硬質地層へと地層が変化するために曲げ応力が作用することがある中間部において、杭の軸方向の一定範囲にわたって鋼管２の内側のソイルセメント１ｂが鋼管２の外側のソイルセメント１ａより富配合のソイルセメントとして製造される。
【００２３】
また、液状化地盤においては、杭の全長にわたって、鋼管２１内の内側のソイルセメント１ｂは、鋼管２１の外側のソイルセメント１ａより富配合のソイルセメントに製造される。
【００２４】
なお、鋼管２の外側表面部にも富配合のソイルセメント１ｄを充填するには、図３に示すように、先端で掘削する部分に存在する固化材噴射口８からの固化材と掘削土を攪拌翼などにより混合攪拌してソイルセメントを形成させ、そのソイルセメントに図４に示すように、固化材噴射口９より鋼管２の外側表面部に向けて固化材を噴射する。
【００２５】
すると、鋼管２の外側表面部には、固化材噴射口８からの固化材と固化材噴射口９からの固化材が存在することになるため、それと共に固化材噴射口９よりの固化材は、鋼管が壁となるので鋼管の外表面に集中されるため、それよりも外側のソイルセメント１ａよりも多量の固化材が存在することになり、結果として、鋼管２の外側表面部にも、それよりも外側のソイルセメント１ａよりも富配合のソイルセメント１ｄが充填されることになる。
【００２６】
なお、この場合の曲げ応力が作用する部分の固化材の注入量は、いずれの場合においても杭の設計曲げ応力の大きさに基づいて適宜決定されている。
このように、少なくとも曲げ応力が作用する範囲においては、鋼管２の内側のソイルセメント１ｂが外側のソイルセメント１ａより固化材富配合のソイルセメントに製造され、高強度のソイルセメントになっていることで、鋼管２として薄肉の鋼管を使用しても地震時などの曲げ応力にも充分に耐えられる鋼管ソイルセメント杭が形成される。また、無駄な固化材の使用をなくすことができて経済施工が図れるだけでなく、掘削発生土の増大を極力低減できる。
【００２７】
図１（ｂ）は、この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の他の一例を示し、図１（ａ）で説明した鋼管ソイルセメント杭において、さらに鋼管２の外側表面部に富配合のソイルセメント１ｄが充填されている。富配合のソイルセメント１ｄは鋼管２の軸方向に連続して充填されているのが望ましい。このように、鋼管２の外側表面部に富配合のソイルセメント１ｄが充填されていることで、鋼管２とその外側のソイルセメント１ａとの付着性が向上し、鋼管ソイルセメント杭の支持力が向上する。
【００２８】
発明の実施の形態２．
図２（ａ），（ｂ）は、この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工装置の一例を示し、図示するように鋼管２を貫通し、動力で回転する回転ロッド３の先端部分に先行掘削ビット４、掘削翼５、共回り防止翼６および攪拌翼７が下から上方に順に所定間隔おきにそれぞれ突設されている。
【００２９】
また、これらの翼の上方には回転ロッド３を鋼管２の中心部に保持するためのスタビライザー（図省略）が所定間隔おきに突設されている。
先行掘削ビット４と掘削翼５は回転ロッド３とともに回転して地盤を掘削するものであり、また攪拌翼７は回転ロッド３とともに回転して掘削土と固化材とを攪拌混合するものであり、さらに共回り防止翼６は地中に静止して掘削土が掘削翼５および攪拌翼７と一緒に回転してしまう、いわゆる共回り現象を防止するものであり、いずれも回転ロッド３の側部に相対してまたは三方向ないし四方向に水平に突設されている。
【００３０】
また特に、掘削翼５、共回り防止翼６および攪拌翼７は、いずれも中央部より先端部分５ａ，６ａおよび７ａがそれぞれ水平な状態から下方に垂直な状態に、およびその逆の状態に回転して自由に折り畳めるようになっている。
【００３１】
これにより、掘削翼５、共回り防止翼６および攪拌翼７は先端部分５ａ、６ａおよび７ａがそれぞれ水平な状態に延長されたときに鋼管２の外側まで長く伸び（図２（ａ）参照）、一方先端部分５ａ，６ａ，７ａが下方に回転して垂直な状態にあるときは、鋼管２内を通過する長さになるようになっている（図２（ｂ）参照）。
【００３２】
また、回転ロッド３の先端部には固化材噴射口８が、攪拌翼７には固化材噴射口１０がそれぞれ形成され、いずれも地上から回転ロッド３内を介して地中に注入するためのものである。固化材噴射口８は、先行掘削ビット４と掘削翼５で掘削された掘削土内に固化材を噴射するための噴射口として形成されている。固化材噴射口８より供給された固化材と掘削土は攪拌翼７で攪拌混合されてソイルセメントが形成される。
【００３３】
特に、固化材噴射口１０は鋼管２の内側にほぼ真上に向けて噴射するように攪拌翼７に形成されている。固化材噴射口１０からの固化材は、既に形成されたソイルセメント（上述のように固化材噴射口８より供給された固化材と掘削土で形成されたソイルセメント）に加えられ、富配合のソイルセメントとなる。
【００３４】
なお、固化材噴射口１０は攪拌翼７にではなく、例えば図３に示すように回転ロッド３の側面部に設けられていてもよい。
また、例えば図４に示すように、攪拌翼７の先端部に鋼管２の外側表面に向けて斜めに固化材を噴出する固化材噴射口９を更に設け、固化材噴射口９から噴射された固化材に対して鋼管が壁になり、その固化材が鋼管の外側表面に集中して堆積されるようにする。
【００３５】
そうすると既に形成されたソイルセメント（上述のように固化材噴射口８より供給された固化材と掘削土で形成されたソイルセメント）に固化材噴射口９からの固化材が加えられ、鋼管の外側表面に富配合のソイルセメントが形成される。
【００３６】
上述した攪拌翼７に設けられた固化材噴射口９と１０は、掘削翼５に設けられていても所期の目的が達せられるならば、攪拌翼７にではなく掘削翼５に設けられていてもよい。
【００３７】
さらに、固化材噴射口９と１０はすべての攪拌翼７または掘削翼５に形成されていてもよく、あるいはいくつかの攪拌翼７または掘削翼５にだけ形成されていてもよい。
【００３８】
発明の実施の形態３．
このような構成において、次にこの発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工方法の一例を、図２、図３および図４に基づいて説明する。
【００３９】
最初に、鋼管２に回転ロッド３を貫通させ、かつ掘削翼５、共回り防止翼６および攪拌翼７の先端部分５ａ、６ａおよび７ａをそれぞれ水平に延ばす。
そして、回転ロッド３を駆動（回転）させて、回転ロッド３とともに回転する先行掘削ビット４と掘削翼５で掘削を開始し、同時に固化材噴射口８と１０から固化材を噴射する。
【００４０】
掘削が開始されると、掘削と並行して掘削翼７が回転ロッド３とともに回転することで、掘削土と固化材噴射口８からの固化材が混合攪拌されソイルセメントが形成される。
【００４１】
また、鋼管２の内側部分では、固化材噴出口８からの固化材と掘削土で形成されたソイルセメントに固化材噴射口１０からの固化材が加えられ、その結果、鋼管２の内部では、固化材が多量に含まれた富配合のソイルセメントが形成される。このようにして地表から地中に向けてソイルセメント柱体１が連続して形成される。このようにソイルセメント柱体１を形成しつつ鋼管２をソイルセメント柱体１中に徐々に沈設する。抵抗が大きいときは鋼管２を回転させながら沈設すればよい。
【００４２】
なお、固化材噴射口８からの固化材の噴射は、少なくとも地震時などのときに曲げ応力が作用する範囲内において行えばよい。また、鋼管２の内部を曲げ応力が作用する範囲内でソイルセメントを富配合にしてソイルセメントの強度（圧縮強度）を高め、鋼管２の曲げ応力を圧縮側で支える構造にする。
【００４３】
すなわち、一般に地中に施工される支持杭には主に軸力が作用するが、地震時には軸力の他に杭の上部に大きな曲げ応力が作用することがあり、またこの地震時の曲げ応力は、杭の上部のみならず、地中で軟質地層から硬質地層へと地層が変化する部分でも作用することがあり、さらに液状化を起こす恐れがある地盤においては、液状化による側方流で杭の全長にわたって作用することがある。
【００４４】
このように軸力の他に大きな曲げ応力が作用する、少なくとも曲げ応力が作用する範囲において鋼管２の内側のソイルセメントを、上述のように、鋼管２の外側のソイルセメントよりも富配合のソイルセメントとする。
【００４５】
なお、固化材噴射口８から噴射される固化材の濃度をセメントなどの固化材料が多く配合された富配合の固化材としたり、固化材噴射口８から噴出される固化材の量を増やしたりすることにより、鋼管２内部のソイルセメントを更に富配合にし、ソイルセメントの強度（圧縮強度）を高めることが更に好ましい。
【００４６】
上述したように、液状化地盤に施工される場合は、杭の全長にわたって鋼管２の内側を外側より富配合とした鋼管ソイルセメント杭とするのがよい。
さらに、上述したように、例えば図４に示すように、鋼管２の外側表面に向けて固化材を噴出する固化材噴射口９を攪拌翼７の先端部に設け、固化材噴射口９から、鋼管２の外表面に向けて固化材を噴射して、鋼管２の外表面に富配合のソイルセメント１ｄを形成すると、鋼管２とその外側に形成されたソイルセメント１ａとの付着性が著しく向上し、これにより鋼管ソイルセメント杭の支持力がさらに向上する。
【００４７】
上述した攪拌翼７に設けられた固化材噴射口９と１０は、掘削翼５に設けられていても所期の目的が達せられるならば、攪拌翼７にではなく掘削翼５に設けられていてもよい。
【００４８】
また、図２に示した鋼管の内側に固化材噴射口１０から固化材を噴射する代わりに、例えば図３に示すように、回転ロッド３の側面に設けられた固化材噴射口から噴射してもよく、あるいは両方の固化材噴射口（すなわち、掘削ロッドと攪拌翼などの両方に固化材噴射口）を設け、両方から噴射してもよい。
【００４９】
このようにしてロッドを回転させながら掘削することにより鋼管内部に富配合のソイルセメント１ｂを形成し、必要ならば鋼管２の外表面にも富配合のソイルセメント１ｄを形成しつつ、鋼管２をソイルセメント柱体１中に徐々に沈設する。
【００５０】
鋼管が所定の位置近くまで沈設されたら、固化材噴射口８から噴射される固化材の濃度をセメントなどの固化材料が多く配合された富配合の固化材としたり、固化材噴射口８から噴射される固化材の量を増やしたりすることにより、杭の先端部に富配合のソイルセメントからなる根固め部１ｃを鋼管径の２倍程度の深さに形成し、同時に図２（ｂ）に例示するように、鋼管２の底部を根固め部１ｃ内に沈設する。なお、図２（ｂ）では明瞭でないが、鋼管２の内部のソイルセメントは富配合のソイルセメントになっている。
【００５１】
その後、回転ロッド３は図２（ｂ）に例示するように、鋼管２の外側まで延びた掘削翼５、共回り防止翼６および攪拌翼７を、先端部分５ａ、６ａ、７ａをそれぞれ下方に回転して垂直な状態に折り畳めるようにしてあるので、これらを折り畳むことにより、回転ロッド３を引き上げる際に鋼管２に当たらないようにして、回転ロッド３を引き上げて施工は完了する。
【００５２】
こうして、ソイルセメント柱体１と鋼管２が一体化され、曲げ応力が作用する部分が補強された鋼管ソイルセメント杭が施工される。
なお、曲げ応力が作用する範囲において、鋼管２内に固化材を噴射する方法としては、上述のように鋼管２の沈設時に固化材噴射口１０から固化材を噴出する代わりに、回転口ッド３を引き上げながら固化材噴射口１０から固化材を噴出してもよく、更には鋼管２を沈設する際と回転ロッド３を引き上げる際の双方で固化材噴射口１０から固化材を鋼管２内に噴射してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
この発明は以上説明した通りであり、この発明に係る鋼管ソイルセメント杭は少なくとも曲げ応力が作用する範囲では、鋼管の内側に外側より富配合のソイルセメントが充填されていることにより、鋼管の内側に固化材に富んだ高強度（高圧縮強度）のソイルセメント硬化体が形成されているので、鋼管として薄肉鋼管を使用した場合でも、肉厚の厚い鋼管を使用した場合と同じように、高い支持力を有するだけでなく、地震時などに作用する大きな曲げ応力にも充分耐えることのできる鋼管ソイルセメント杭であるといえる。
【００５４】
また、鋼管の外側表面部に富配合のソイルセメントが充填されているときは、鋼管性能と耐震性能がさらに高められる。さらに、少なくとも曲げ応力が作用する範囲にのみ、他の部分より富配合のソイルセメントを充填するので、固化材の無駄をなくしてきわめて経済的な鋼管ソイルセメント杭とすることができるだけでなく、掘削発生土を極力少なくすることができる。
【００５５】
この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工方法および装置によれば、ソイルセメント柱体をきわめて効率的に施工することができ、特に曲げ応力が作用する範囲においては、鋼管の内側に外側より富配合のソイルセメントを容易に充填できるので、上記の鋼管ソイルセメント杭を容易に施工できる。
【００５６】
なお、一般に地中に施工される支持杭には主に軸力が作用するが、地震時には軸力の他に杭の上部に大きな曲げ応力が作用することがあり、またこの地震時の曲げ応力は、地中で軟質地層から高質地層へと地層が変化する部分でも作用することがあり、さらに液状化を起こすおそれのある地盤においては、液状化による側方流動で杭の全長にわたって作用することがある。
【００５７】
このように軸力の他に大きな曲げ応力が作用する場合には、少なくとも曲げ応力の作用する範囲内においては、鋼管の内側のソイルセメントを外側より高濃度のソイルセメントが配合された富配合の鋼管ソイルセメント杭とするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の一例を示し、（ａ）と（ｂ）はその横断面図、（ｃ）は縦断面図である。
【図２】この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工方法および施工装置を示す縦断面図である。
【図３】この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工方法および施工装置を示す縦断面図である。
【図４】この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工方法および施工装置を示す一部拡大縦断面図である。
【図５】この発明に係る鋼管ソイルセメント杭の施工方法および施工装置を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は一部拡大縦断面図である。
【図６】従来の鋼管ソイルセメント杭の一例を示す横断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、従来の鋼管ソイルセメント杭の施工方法および施工装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ソイルセメント柱体
１ａ鋼管の外側のソイルセメント
１ｂ鋼管の内側のソイルセメント
１ｃ根固め部
１ｄ富配合のソイルセメント部
２鋼管
３回転ロッド
４先行掘削ビット
５掘削翼
５ａ先端部分
６共回り防止翼
６ａ先端部分
７攪拌翼
７ａ先端部分
８固化材噴射口
９固化材噴射口
１０固化材噴射口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel pipe soil cement pile obtained by integrating a soil cement pillar and a steel pipe installed in the soil cement pillar, a construction method of the steel pipe soil cement pile, and a construction apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
Steel pipe soil cement piles, in which steel pipes are sunk in a soil cement column consisting of local excavated soil and solidified material such as cement milk injected from the ground, and both are integrated by the adhesive strength of the soil cement, support capacity performance In addition to being extremely superior in earthquake resistance and seismic performance, it has been widely used in recent years for reasons such as less excavated soil during construction than cast-in-place piles.
[0003]
For example, FIG. 6 shows an example of a conventional steel pipe soil cement pile, in which a steel pipe 21 having a smaller diameter is set in a soil cement column 20 continuously constructed to a predetermined depth in the ground. The soil cement is produced by stirring and mixing the uniformly injected solidified material and excavated soil on both the outer and inner sides of the steel pipe 21.
[0004]
In addition to a normal steel pipe such as a spiral steel pipe, the steel pipe 21 is a steel pipe with a surface protrusion having a large number of protrusions on the outer surface in order to increase the adhesion to the soil cement as required.
[0005]
Further, this type of pile construction method and construction apparatus are also disclosed in, for example, Patent Registration No. 2645322 and Patent Registration No. 2887702. As a pile construction device, for example, a device as illustrated in FIG. 7A is used, and a drill bit 23 and a drill blade 24 project from a tip portion of a rotating rod 22 penetrating the steel pipe 21 as illustrated. On the upper side thereof, a co-rotation prevention blade 25 and a stirring blade 26 are respectively projected at predetermined intervals, and a stabilizer 27 for holding the rotating rod 22 at the central portion of the steel pipe 21 is further provided at predetermined intervals. Projected.
[0006]
Further, a solidified material injection port (not shown) for injecting the solidified material injected into the ground from the ground via the inside of the rotary rod 22 is formed at the tip of the rotating rod 22.
In such a configuration, when the pile is constructed, the excavation bit 23 and the excavation blade 24 are rotated by the rotation of the rotating rod 22 as illustrated in FIGS. Excavated. In parallel with the excavation of the ground, a solidified material such as cement milk is injected into the excavated soil from the solidified material injection port (labor saving), and the solidified material and the excavated soil are agitated by the agitating blade 26 that rotates together with the rotating rod 22. By being mixed, the soil cement pillar 20 is continuously constructed from the ground surface toward the ground.
[0007]
In addition, the steel pipe 21 is gradually settled in the soil cement pillar 20 that is not yet solidified while the soil cement pillar 20 is being constructed, or the soil cement pillar 20 is first constructed and then the soil cement pillar 20 is still in place. Before it hardens, it is set in the soil cement pillar 20.
[0008]
Then, when the construction of the soil cement column 20 and the settling of the steel pipe 21 are completed, the construction is completed by lifting the rotating rod 22.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional steel pipe soil cement piles, the solidified material is equally injected into both the outside and the inside of the steel pipe 21 in the same range as the other parts even in the range where the bending stress acts, and the soil cement having the same strength is injected. Since it is manufactured, in order to make a pile that can sufficiently withstand a large bending stress such as during an earthquake, it is necessary to use a thick steel pipe, which increases the cost. was there.
[0010]
In addition, since a large amount of solidified material is injected to the outside of the steel pipe 21 that does not require a very high strength, the solidified material is wasted and the cost cannot be avoided. There was a problem that the excavated soil increased in proportion to the amount of wood used.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems.Even when a thin steel pipe is used as a steel pipe, it can sufficiently withstand a large bending stress at the time of an earthquake and eliminates waste of solidified material. An object of the present invention is to provide a steel pipe soil cement pile that enables reduction of excavated soil, a construction method thereof, and a construction device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above problems, a steel pipe soil cement pile according to claim 1 is formed of a soil cement column body made of excavated soil and a solidified material and a steel pipe installed in the soil cement column body, And at least in the range in which bending stress acts, the inside of the steel pipe is filled with a soil cement with a rich composition from the outside of the steel pipe.
[0013]
The steel pipe soil cement pile according to claim 2 is characterized in that, in the steel pipe soil cement pile according to claim 1, the outer surface portion of the steel pipe is also filled with a rich blended soil cement.
[0014]
The method for constructing a steel pipe soil cement pile according to claim 3 uses a pile construction device to stir and mix excavated soil and solidified material when constructing a soil pipe column while constructing the soil cement column body. In the method of constructing a steel pipe soil cement pile, the solidified material is injected toward the inside of the steel pipe at least within a range where bending stress acts.
[0015]
The method for constructing a steel pipe soil cement pile according to claim 4 uses a pile construction device and, when excavating, constructs the soil cement pillar by stirring and mixing the excavated soil and the solidified material, and the steel pipe inside the soil cement pillar. When the construction apparatus is pulled up after being set, the solidified material is injected toward the inside of the steel pipe at least within a range in which bending stress acts.
[0016]
The construction method of the steel pipe soil cement pile according to claim 5 is characterized in that, in the construction method of the steel pipe soil cement pile according to claim 3 or 4, the solidified material is injected also toward the outer surface portion of the steel pipe.
[0017]
The steel pipe soil cement pile construction apparatus according to claim 6 is a steel pipe soil cement pile construction apparatus in which at least a rotating rod is provided with a drilling blade and a stirring blade, and the stirring blade is horizontal even when the stirring blade is in a reduced diameter state. In the present invention, at least the upward solidifying material injection port is present in the existing portion.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 of the Invention
Fig.1 (a)-(c) shows an example of the steel pipe soil-cement pile concerning this invention, and the soil-cement pillar 1 is continuously constructed in the ground to a predetermined depth in the figure, and this soil-cement pillar A steel pipe 2 having a smaller diameter is set in 1.
[0019]
The soil cement pillar 1 is formed of two layers of soil cements 1a and 1b continuously formed in the axial direction of the steel pipe 2 on the outer side and the inner side of the steel pipe 2, respectively, and a rooted portion 1c is formed at the lower end thereof. ing.
[0020]
In particular, the soil cement 1b and the root hardening part 1c are manufactured to a soil cement richer than the soil cement 1a. For example, a solidified material having a higher content concentration of a solidifying material such as cement than that used for the soil cement 1a is used for the root hardening portion 1c, whereby the soil cement is richly blended.
[0021]
The soil cement 1b only needs to exist at least in the range where the bending stress acts, but at least in the range where the bending stress acts, the soil cement 1b is made to have the soil cement 1a by ejecting the solidified material from another injection port. In addition to the solidified material that forms the solidified material, there is a solidified material injected from another injection port. That is, the soil cement 1b has a larger amount of solidifying material than the soil cement 1a. In this way, the soil cement 1b is manufactured as a rich soil cement than the soil cement 1a.
[0022]
For example, in the upper part of a pile where bending stress may be applied during an earthquake, in the middle part where bending stress may act because the formation changes from a soft formation to a hard formation in the ground, Over a certain range, the soil cement 1b inside the steel pipe 2 is manufactured as a soil cement richer than the soil cement 1a outside the steel pipe 2.
[0023]
Moreover, in the liquefied ground, the soil cement 1b inside the steel pipe 21 is manufactured into a rich cement clay over the entire length of the pile than the soil cement 1a outside the steel pipe 21.
[0024]
In order to fill the outer surface portion of the steel pipe 2 with the rich cement soil 1d, as shown in FIG. 3, the solidified material and the excavated soil from the solidified material injection port 8 existing in the portion excavated at the tip are used. By mixing and stirring with a stirring blade or the like, a soil cement is formed, and as shown in FIG. 4, the solidified material is injected from the solidifying material injection port 9 toward the outer surface portion of the steel pipe 2.
[0025]
Then, since the solidified material from the solidified material injection port 8 and the solidified material from the solidified material injection port 9 are present on the outer surface portion of the steel pipe 2, the solidified material from the solidified material injection port 9 together with the solidified material. Since the steel pipe becomes a wall and is concentrated on the outer surface of the steel pipe, a larger amount of solidifying material is present than the outer soil cement 1a. As a result, the outer surface portion of the steel pipe 2 is also The soil cement 1d richer than the outer soil cement 1a is filled.
[0026]
In this case, the amount of the solidified material injected at the portion where the bending stress acts is appropriately determined based on the magnitude of the design bending stress of the pile in any case.
Thus, at least in the range where the bending stress acts, the soil cement 1b on the inner side of the steel pipe 2 is manufactured as a solid cement-rich soil cement from the outer soil cement 1a to be a high-strength soil cement. Thus, even when a thin steel pipe is used as the steel pipe 2, a steel pipe soil cement pile that can sufficiently withstand bending stress during an earthquake or the like is formed. In addition, it is possible not only to eliminate the use of useless solidified material and to achieve economic construction, but also to reduce the increase in excavated soil as much as possible.
[0027]
FIG. 1B shows another example of the steel pipe soil cement pile according to the present invention. In the steel pipe soil cement pile described with reference to FIG. Is filled. It is desirable that the rich blended soil cement 1 d is continuously filled in the axial direction of the steel pipe 2. As described above, the outer surface portion of the steel pipe 2 is filled with the rich blended soil cement 1d, so that the adhesion between the steel pipe 2 and the outer soil cement 1a is improved, and the supporting force of the steel pipe soil cement pile is increased. improves.
[0028]
Embodiment 2 of the Invention
2 (a) and 2 (b) show an example of a steel pipe soil cement pile construction device according to the present invention. As shown in the drawing, the excavation is performed at the tip of the rotating rod 3 that penetrates the steel pipe 2 and rotates by power. Bits 4, excavation blades 5, co-rotation prevention blades 6, and agitation blades 7 are provided so as to project from the bottom to the top at predetermined intervals.
[0029]
Further, above these blades, stabilizers (not shown) for holding the rotating rod 3 at the center of the steel pipe 2 are projected at predetermined intervals.
The leading excavation bit 4 and the excavation blade 5 rotate with the rotary rod 3 to excavate the ground, and the stirring blade 7 rotates with the rotary rod 3 to stir and mix the excavated soil and the solidified material. Further, the co-rotation preventing blade 6 prevents the so-called co-rotation phenomenon in which the excavated soil is stationary in the ground and rotates together with the excavating blade 5 and the stirring blade 7. Or projecting horizontally in three or four directions.
[0030]
In particular, the excavation blade 5, the co-rotation prevention blade 6 and the stirring blade 7 are all rotated from the center portion to the state where the tip portions 5a, 6a and 7a are respectively vertically downward and vice versa. And can be folded freely.
[0031]
Thereby, the excavation blade 5, the co-rotation prevention blade 6, and the stirring blade 7 extend long to the outside of the steel pipe 2 when the tip portions 5a, 6a, and 7a are respectively extended in a horizontal state (see FIG. 2 (a)). On the other hand, when the tip portions 5a, 6a, 7a rotate downward and are in a vertical state, the length is such as to pass through the steel pipe 2 (see FIG. 2 (b)).
[0032]
Further, a solidifying material injection port 8 is formed at the tip of the rotating rod 3, and a solidifying material injection port 10 is formed at the stirring blade 7, both of which are injected from the ground into the ground through the rotating rod 3. Is. The solidified material injection port 8 is formed as an injection port for injecting the solidified material into the excavated soil excavated by the preceding excavation bit 4 and the excavating blade 5. The solidified material and excavated soil supplied from the solidified material injection port 8 are stirred and mixed by the stirring blade 7 to form a soil cement.
[0033]
In particular, the solidifying material injection port 10 is formed in the stirring blade 7 so as to be injected almost directly above the inside of the steel pipe 2. The solidification material from the solidification material injection port 10 is added to the already formed soil cement (the soil cement formed from the solidification material and the excavated soil supplied from the solidification material injection port 8 as described above). Soil cement.
[0034]
The solidifying material injection port 10 may be provided not on the stirring blade 7 but on the side surface of the rotating rod 3 as shown in FIG.
Further, for example, as shown in FIG. 4, a solidifying material injection port 9 for injecting a solidifying material obliquely toward the outer surface of the steel pipe 2 is further provided at the tip of the stirring blade 7 and is injected from the solidifying material injection port 9. The steel pipe becomes a wall with respect to the solidified material, and the solidified material is concentrated and deposited on the outer surface of the steel pipe.
[0035]
Then, the solidified material from the solidifying material injection port 9 is added to the already formed soil cement (the solid cement supplied from the solidifying material injection port 8 and the soil cement formed as excavated soil as described above), and the outside of the steel pipe. A rich soil cement is formed on the surface.
[0036]
The above-described solidifying material injection ports 9 and 10 provided in the stirring blade 7 are provided not in the stirring blade 7 but in the drilling blade 5 if the intended purpose can be achieved even if provided in the drilling blade 5. May be.
[0037]
Further, the solidifying material injection ports 9 and 10 may be formed in all the stirring blades 7 or the excavation blades 5, or may be formed only in some of the stirring blades 7 or the excavation blades 5.
[0038]
Embodiment 3 of the Invention
Next, an example of the construction method of the steel pipe soil cement pile according to the present invention will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
[0039]
First, the rotating rod 3 is passed through the steel pipe 2, and the tip portions 5a, 6a and 7a of the excavation blade 5, the co-rotation prevention blade 6 and the stirring blade 7 are extended horizontally.
Then, the rotating rod 3 is driven (rotated), and excavation is started by the preceding excavation bit 4 and the excavating blade 5 that rotate together with the rotating rod 3, and simultaneously the solidified material is injected from the solidified material injection ports 8 and 10.
[0040]
When excavation is started, the excavating blade 7 rotates together with the rotary rod 3 in parallel with excavation, so that the excavated soil and the solidified material from the solidified material injection port 8 are mixed and stirred to form a soil cement.
[0041]
Further, in the inner part of the steel pipe 2, the solidified material from the solidified material injection port 10 is added to the soil cement formed from the solidified material outlet 8 and the excavated soil, and as a result, in the inside of the steel pipe 2, A rich blend of soil cement containing a large amount of solidifying material is formed. In this way, the soil cement pillar 1 is continuously formed from the ground surface to the ground. The steel pipe 2 is gradually set in the soil cement column 1 while forming the soil cement column 1 in this way. When the resistance is high, the steel pipe 2 may be set while rotating.
[0042]
Note that the injection of the solidified material from the solidified material injection port 8 may be performed within a range where bending stress acts at least during an earthquake or the like. In addition, soil cement is richly mixed within the range in which bending stress acts on the inside of the steel pipe 2 to increase the strength (compressive strength) of the soil cement so that the bending stress of the steel pipe 2 is supported on the compression side.
[0043]
In other words, axial force mainly acts on support piles constructed in the ground, but in the event of an earthquake, large bending stress may act on the top of the pile in addition to axial force. May act not only on the top of the pile but also in the ground where the formation changes from a soft formation to a hard formation. May act over the entire length of the pile.
[0044]
In this way, a large bending stress in addition to the axial force acts, and at least in the range where the bending stress acts, the soil cement inside the steel pipe 2 is richer than the soil cement outside the steel pipe 2 as described above. Use cement.
[0045]
Note that the concentration of the solidified material injected from the solidifying material injection port 8 may be a rich mixed material in which a large amount of solidifying material such as cement is mixed, or the amount of the solidified material injected from the solidifying material injection port 8 may be increased. By doing so, it is more preferable to further enrich the soil cement in the steel pipe 2 and increase the strength (compressive strength) of the soil cement.
[0046]
As above-mentioned, when constructing on a liquefied ground, it is good to set it as the steel pipe soil cement pile which made the inner side of the steel pipe 2 rich from the outer side over the full length of the pile.
Furthermore, as described above, for example, as shown in FIG. 4, the solidifying material injection port 9 for injecting the solidifying material toward the outer surface of the steel pipe 2 is provided at the tip of the stirring blade 7, and from the solidifying material injection port 9, When a solidified material 1d is formed on the outer surface of the steel pipe 2 by injecting a solidified material toward the outer surface of the steel pipe 2, the adhesion between the steel pipe 2 and the soil cement 1a formed on the outside thereof is significantly improved. This further improves the bearing capacity of the steel pipe soil cement pile.
[0047]
The above-described solidifying material injection ports 9 and 10 provided in the stirring blade 7 are provided not in the stirring blade 7 but in the drilling blade 5 if the intended purpose can be achieved even if provided in the drilling blade 5. May be.
[0048]
Further, instead of injecting the solidified material into the steel pipe shown in FIG. 2 from the solidified material injection port 10, for example, as shown in FIG. 3, it is injected from the solidified material injection port provided on the side surface of the rotating rod 3. Alternatively, both of the solidification material injection ports (that is, the solidification material injection ports on both the excavating rod and the stirring blade) may be provided, and the injection may be performed from both.
[0049]
By excavating while rotating the rod in this way, a rich cement cement 1b is formed inside the steel pipe. If necessary, a rich cement cement 1d is also formed on the outer surface of the steel pipe 2, while the steel pipe 2 is Gradually sink into the soil cement column 1.
[0050]
When the steel pipe is laid down close to a predetermined position, the concentration of the solidified material injected from the solidifying material injection port 8 is changed to a solidified material containing a large amount of solidified material such as cement, or injected from the solidifying material injection port 8. By increasing the amount of solidified material to be formed, a root solidified portion 1c made of rich cement cement is formed at the tip of the pile to a depth of about twice the diameter of the steel pipe, and at the same time in FIG. 2 (b) As illustrated, the bottom of the steel pipe 2 is set in the root hardening portion 1c. In addition, although it is not clear in FIG.2 (b), the soil cement inside the steel pipe 2 is a soil cement of rich combination.
[0051]
Thereafter, as illustrated in FIG. 2 (b), the rotating rod 3 has the excavating blade 5, the co-rotation preventing blade 6 and the stirring blade 7 extending to the outside of the steel pipe 2, and the tip portions 5a, 6a and 7a downward. Since it is configured to rotate and fold into a vertical state, by folding these, the rotating rod 3 is pulled up so that it does not hit the steel pipe 2 when the rotating rod 3 is pulled up, and the construction is completed.
[0052]
In this way, the soil cement pillar 1 and the steel pipe 2 are integrated, and the steel pipe soil cement pile in which the portion where the bending stress acts is reinforced is constructed.
As a method of injecting the solidified material into the steel pipe 2 in the range where the bending stress acts, instead of injecting the solidified material from the solidified material injection port 10 when the steel pipe 2 is set as described above, the rotary port The solidification material may be ejected from the solidification material injection port 10 while pulling up 3, and further, the solidification material is introduced into the steel pipe 2 from the solidification material injection port 10 both when the steel pipe 2 is laid down and when the rotating rod 3 is pulled up. You may spray.
[0053]
【The invention's effect】
The present invention is as described above, and in the steel pipe soil cement pile according to the present invention, at least in the range where the bending stress acts, the inside of the steel pipe is filled with the soil cement of rich composition from the outside, so that the inside of the steel pipe is filled. Since a solid cement hardened body with high strength (high compressive strength) is formed, even when a thin steel pipe is used as a steel pipe, it is as high as when a thick steel pipe is used. It can be said that it is a steel pipe soil cement pile that not only has a bearing capacity but also can sufficiently withstand a large bending stress acting during an earthquake.
[0054]
Further, when the outer surface portion of the steel pipe is filled with a rich blend of soil cement, the steel pipe performance and the earthquake resistance are further enhanced. In addition, since it is filled with soil cement richer than other parts only at least in the range where bending stress acts, not only can the solidified material be wasted, but it can be a very economical steel pipe soil cement pile, as well as drilling The generated soil can be reduced as much as possible.
[0055]
According to the method and apparatus for constructing a steel pipe soil cement pile according to the present invention, a soil cement pillar can be constructed very efficiently, and particularly in a range where bending stress acts, a rich mixture is formed inside the steel pipe from the outside. Therefore, the steel pipe soil cement pile can be easily constructed.
[0056]
In general, axial force mainly acts on support piles installed in the ground, but in the event of an earthquake, a large bending stress may act on the top of the pile in addition to the axial force. May act even in areas where the formation changes from a soft formation to a high-quality formation in the ground, and in the ground that may cause liquefaction, it acts over the entire length of the pile due to lateral flow due to liquefaction. Sometimes.
[0057]
In this way, when a large bending stress is applied in addition to the axial force, at least within the range in which the bending stress acts, the soil cement inside the steel pipe is mixed with a rich compound containing a higher concentration of soil cement than the outside. It is desirable to use steel pipe soil cement piles.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 shows an example of a steel pipe soil cement pile according to the present invention, in which (a) and (b) are cross-sectional views thereof, and (c) is a vertical cross-sectional view thereof.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a construction method and a construction apparatus for a steel pipe soil cement pile according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a construction method and construction apparatus for a steel pipe soil cement pile according to the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a construction method and construction apparatus for a steel pipe soil cement pile according to the present invention.
5A and 5B show a construction method and a construction apparatus for a steel pipe soil cement pile according to the present invention, wherein FIG. 5A is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 5B is a partially enlarged longitudinal sectional view thereof.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional steel pipe soil cement pile.
FIGS. 7A to 7E are longitudinal sectional views showing a conventional steel pipe soil cement pile construction method and construction apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Soil cement pillar 1a Soil cement 1b of steel pipe outside Soil cement 1c Inside of steel pipe 1c Root hardening part 1d Soil cement part of rich mixture 2 Steel pipe 3 Rotating rod 4 Pre-excavation bit 5 Excavation blade 5a Tip part 6 Joint rotation prevention wing 6a tip part 7 stirring blade 7a tip part 8 solidifying material injection port 9 solidifying material injection port 10 solidifying material injection port

Claims

It is formed of a soil cement column made of excavated soil and solidified material and a steel pipe installed in the soil cement column body, and at least in the range where bending stress acts, the soil cement with a rich composition is contained in the steel pipe from the outside of the steel pipe. Steel pipe soil cement pile characterized by being filled inside.

The steel pipe soil cement pile according to claim 1, wherein the outer surface portion of the steel pipe is also filled with a rich blend of soil cement.

At the time of excavation using a pile construction device, at the time of excavation soil and solidified material is agitated and mixed with a soil cement column body, and a steel pipe is submerged in the soil cement column body, at least bending In the range which stress acts, the construction method of the steel pipe soil-cement pile characterized by injecting a solidification material toward the inner side of the said steel pipe.

When using a pile construction device to construct a soil cement column by stirring and mixing the excavated soil and solidified material when excavating, at least when pulling up the construction device after sinking a steel pipe in this soil cement column A construction method of a steel pipe soil cement pile characterized by injecting a solidified material toward the inside of the steel pipe within a range in which bending stress acts.

The method for constructing a steel pipe soil cement pile according to claim 3 or 4, wherein the solidifying material is also injected toward the outer surface portion of the steel pipe.

In steel pipe soil cement pile construction equipment with at least a rotating blade fitted with a drilling blade and a stirring blade, even if the stirring blade is in a reduced diameter state, there is at least an upward solidification material injection port in the portion where the stirring blade exists horizontally Construction equipment for steel pipe soil cement piles.