JP4442443B2

JP4442443B2 - 既製杭の施工方法

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Publication number: JP4442443B2
Application number: JP2005017634A
Authority: JP
Inventors: 正宏林
Original assignee: JFE Steel Corp
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Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2010-03-31
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Description

本発明は、杭本体を回転貫入して地盤に埋設する鋼管杭やコンクリート杭の如き既製杭の施工方法に関するものである。

地盤をオーガーで掘削し、改良体にするなどして杭を建て込む施工方法は、従来から種々提案されており、低振動、低騒音で施工できると共に、杭の埋設後は先端部の固定化により先端支持力が得られるため、土木、建築の分野で実用化されている。

このような施工方法として、外周に螺旋羽根を有する鋼管製のケーシングと、このケーシング内に嵌挿したオーガースクリューとをそれぞれ正転駆動しながら地面から地中の支持堅盤迄掘削したのち、それぞれの駆動を止めてオーガースクリューを引き揚げながら前記ケーシング内の掘削土壌を上記オーガースクリューの羽根により抱きかかえて排土し、然るのち空のケーシング内に杭を挿入し、次いでケーシングを逆転駆動しながら掘削土壌を降送しつつケーシングを撤去するようにした杭の埋設方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、中空管杭先端部の外周にスパイラル翼をその先端が中空管杭の先端位置より突出するように設け、中空管杭に通した掘削機に設けた共回り防止翼をその拡大状態において掘削径と略同径以下となるようにし、前記掘削機でソイルセメント柱を造成しつつ、前記スパイラル翼の突出端を前記共回り防止翼に係止して、前記中空管杭および共回り防止翼を掘削機と反対方向に回転させてソイルセメント柱に挿入するようにした中空管杭の施工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、オーガースクリューの先端より孔壁崩壊を防止するための掘削液を出しながら所定深度まで削孔し、オーガースクリューを引抜き、次に下端に蓋を設けた両端開放既製くいを掘削底面まで圧入し、圧入後、根固球根造成用注入管をくいの中空部を通して挿入し、該注入管の先端部をくいの下端部から突出させつつ該注入管の先端部よりセメントミルクを横方向に高圧噴射させることにより掘削及びセメントミルク注入を行い、くい先端部に根固球根を造成するようにしたくい埋設工法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平２−２７９８２０号公報特許第２８６６２４８号公報特公平６−１０３６７号公報

特許文献１の杭の埋設方法によれば、施工にあたって騒音、振動が少なく、ケーシングを引き上げる際の土壌の降送による杭周の圧密により摩擦力を増大することができるが、オーガースクリューにより地盤を掘削して杭を建て込むので、その掘削土を地上に排出するために残土処理の問題が生じる。また、先端部にセメントミルク等を注入していないので、ケーシングの先端開放部でボイリングを起こし、このため支持力が低下するおそれがある。さらに、先端支持力を十分発揮させるために、中空の杭内にドロップハンマを挿入して底板に打撃を加えるようにしているが、ドロップハンマを別途用意する等、段取りに時間がかかり施工能率が低下するという問題がある。

特許文献２の中空管杭の施工方法によれば、中空管杭と共回り防止翼を掘削機と反対方向に回転させて貫入するので、硬い支持層でも容易に施工することができるが、中掘り工法のため施工機械に３点式杭打ち機を用いる必要があり、大きなトルクが得られないため大径の杭の施工は困難である。また、全長にソイルセメント柱を造成するため、地上に排出されるソイルセメントの処理が問題であり、さらに、先端部の拡大根固めができないので、大きな先端支持力を得ることができない。

また、特許文献３のくい埋設工法によれば、杭先端部の蓋を破って注入管を設置し、この注入管からセメントミルクを高圧噴射して根固め球根を造成するようにしているので、注入管の取付け作業が不要で施工能率を向上することができるが、オーガーによる先掘りで土砂が排出されるので、その処理が面倒である。また、先端部に蓋をした杭を貫入する場合、浮力の影響があるため圧入を行わないと杭を建て込むことができなくなり、圧入に耐え得る杭を用意しなければならないので、不経済である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、施工に際して既製杭に変形や座屈を生じることがなく、その上既製杭の板厚を薄くすることができ、また、大径の既製杭も確実に施工することのできる既製杭の施工方法を提供することを目的としたものである。

（１）本発明に係る既製杭の施工方法は、オーガーに嵌装してオーガーヘッドに連結されたケーシングを回転駆動させて地盤を掘削しつつ貫入し、所定深度に達したときは地上に引き上げ、ついで既製杭に嵌装して回転伝達かつ着脱可能に連結されたケーシングを回転駆動して前記掘削された地盤に貫入し、所定深度に達したときは前記既製杭を地中に残置して前記ケーシングを地上に引き上げるようにしたものである。

（２）また、本発明に係る既製杭の施工方法は、中空のオーガーシャフト内に挿入されたパイプがオーガーヘッドの開口部に接続されたオーガー、及び該オーガーに嵌装され前記オーガーヘッドに着脱可能に取付けられたケーシングからなるケーシング付きオーガーと、既製杭、及び該既製杭にトルク伝達部により回転伝達かつ着脱可能に連結されたケーシングからなるケーシング付き既製杭とを有し、前記ケーシング付きオーガーのケーシングを回転駆動して前記パイプからセメントミルクを噴射しつつ地盤を掘削して貫入し、所定深度に達したときは該ケーシング付きオーガーを地上に引き上げ、ついで、前記ケーシング付き既製杭のケーシングを回転圧入して前記セメントミルクと掘削土によって造成されたソイルセメント柱に貫入し、所定深度に達したときは前記既製杭を地中に残置して前記ケーシングを地上に引き上げるようにしたものである。

（３）また、本発明に係る既製杭の施工方法は、中空のオーガーシャフト内に挿入されたパイプがオーガーヘッドの開口部に接続されたオーガー、及び該オーガーに嵌装され前記オーガーヘッドに着脱可能に取付けられたケーシングからなるケーシング付きオーガーと、既製杭、及び該既製杭にトルク伝達部により回転伝達かつ着脱可能に連結されたケーシングからなるケーシング付き既製杭とを有し、前記ケーシング付きオーガーのケーシングを回転駆動し必要に応じて前記パイプから水又はエアーを噴射しつつ地盤を掘削して貫入し、所定深度に達したときは該ケーシング付きオーガーを地上に引き上げ、ついで、前記ケーシング付き既製杭のケーシングを回転圧入して前記掘削された地盤に貫入し、所定深度に達したときは前記既製杭を地中に残置して前記ケーシングを地上に引き上げるようにしたものである。

（４）さらに、上記（２）又は（３）の地盤に貫入したケーシング付きオーガーが所定深度に達したときは、前記パイプからセメントミルクを噴射して根固め球根を造成するようにした。
（５）また、上記（３）又は（４）の地盤に貫入したケーシング付き既製杭のケーシングを引き上げる際に、該ケーシングの先端部から既製杭の外周にセメントミルクを注入するようにした。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか１項の既製杭の先端部近傍の外周にほぼ螺旋状などの突部を設けた。
（７）上記（２）〜（６）のいずれか１項のトルク伝達部を、既製杭の下部外周に設けた係止突部と、ケーシングの下部に設けられ前記係止突部が着脱可能に係止する係合部とによって形成した。

（８）上記（２）〜（７）のいずれか１項のケーシングを、オーガーに嵌装されオーガーヘッドに固定された第１のケーシングと、既製杭に嵌装され下部に該既製杭の係止突部に係止する係合部が設けられた第２のケーシングとによって構成した。
（９）上記（１）〜（８）のいずれか１項のケーシングの外周に推進翼を設けた。

本発明は、ケーシング付きオーガーのケーシングを全周回転機で回転貫入させて地盤を掘削軟化し、この軟化した地盤にケーシング付き既製杭のケーシングを全周回転機により回転圧入し、所定深度に達したときは既製杭を残置してケーシングを引き上げるようにしたので、施工に際して既製杭に変形や座屈を生じることがなく、その上回転杭のように施工上要求される杭板厚を確保する必要がないため、杭本体の板厚を薄くし、上部構造物から決まる杭本体の設計時の板厚そのままとすることができる。また、ほぼ無排土で施工できるので、環境に優しく、大径の既製杭も比較的小さいトルクで容易に施工することができる。さらに、ケーシングを再使用することができるので、経済的である。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る既製杭の施工方法の第１の工程に使用されるケーシング付きオーガー、及び第２の工程に使用されるケーシング付き既製杭の模式的一部断面図である。
第１の工程に使用されるケーシング付きオーガーＣＡにおいて、１０はオーガーで、中空のオーガーシャフト１１の先端部には、図２に示すように、下面に地盤を掘削するビット１３を有し、中央部に開口部１４（図１（ａ））が設けられたオーガーヘッド１２が固定されている。このオーガーヘッド１２は幅狭で長さＬは、例えば後述のケーシング３０の外径Ｄ₁に対して、Ｌ＝１〜３Ｄ₁程度に形成されている。なお、このオーガーヘッド１２は、必要に応じて地上からの操作により、拡張又は縮小しうるように構成してもよい。

上述のオーガー１０は、地盤の状況により、掘削効率をより高めるために、図３に示すように、オーガーヘッド１２が固定されたオーガーシャフト１１をさらに下方に延出して、下面にビット１３を有し、中心部に貫通穴が設けられて側方に開口する開口部１６を有する側面ほぼ逆円錐状の第２のオーガーヘッド１５を設けてもよい。

２０はオーガーシャフト１１内に挿通されたパイプで、先端部はオーガーヘッド１２の開口部１４又は第２のオーガーヘッド１５の開口部１６に連結されている。また、他端はオーガーシャフト１１から引き出され、先端部には接続具２１が設けられている。そして、図６に示すように、地上に設けた例えばセメントミルクや地盤固化用薬液など（以下、これらを総称してセメントミルクという）のプラント６０の吐出パイプ６１に、接続具２１により着脱可能に接続される。

ケーシング３０はオーガー１０とほぼ同じ長さで、（ｂ）図に示すように、後述の既製杭１とほぼ同じか又はこれより長く形成されており、その内径Ｄ₂は既製杭１の杭本体２の外径Ｄに対してＤ₂＝１．１〜１．５Ｄ程度に形成され、板厚ｔはケーシング３０の外径Ｄ₁の１．５〜４％程度となっている。
このケーシング３０はオーガー１０の外周に嵌装され、その先端部がオーガーヘッド１２に設けた固定治具１７により着脱可能に取付けられている。
そして、オーガー１０とケーシング３０とによりケーシング付きオーガーＣＡを構成する。

第２の工程で使用されるケーシング付き既製杭ＣＰにおいて、１は地盤に埋設される既製杭で、図には杭本体２が鋼管からなる鋼管杭が示してある。なお、既製杭１は先端部が開放状態（開端杭）のものを使用するが、閉塞状態（閉塞杭）であってもよい。
この既製杭１の杭本体２の先端部近傍の外周には、例えば１段又は複数段の螺旋状若しくはリング状又はリブの如き突部３あるいは不連続の突部３が設けられている。この突部３は杭本体２の外径や施工する地盤の状況によって異なるが、例えば、杭本体２の外周から２〜７０ｍｍ程度突出している。なお、突部３に代えて、ねじ込み杭に設けられる螺旋翼あるいは翼状板（例えば半円状）を設けてもよい。

また、突部３の上方には、トルクが伝達される角柱状の係止突部４が対向して設けられている。この係止突部４は、杭本体２の先端部から１Ｄ（但し、Ｄは杭本体２の外径）の範囲に設けることが望ましいが、これに限定するものではなく、これより高所に設ける場合は、杭本体２がトルクによって破壊しないように、杭本体２に補強を施したり、杭本体２が鋼管の場合は板厚を大きくすることが望ましい。

ケーシング３０はケーシング付きオーガーＣＡのケーシング３０を使用するが、その下部には、図４に示すように、既製杭１の係合突部４に対応して、下端部に開口する脚部３２と、その上部に設けた腕部３３とによりほぼＴ字状に形成された係合部３１が設けられている。この係合部３１の脚部３２の幅は係合突部４の幅より大きく、腕部３３の高さ（上下方向の幅）は係合突部４の高さより若干大きく形成されており、これら係合突部４と係合部３１とによりトルク伝達部５を形成している。この係合突部４と係合部３１とによって形成したトルク伝達部５は、全周回転機のトルクを杭先端部に伝達するほか、全周回転機より作用する押込み力や引き抜き力も伝達し、杭本体２の貫入、引き抜きを行うことができる。そして、これら既製杭１とケーシング３０とによりケーシング付き既製杭ＣＰを構成する。

上記のように構成したケーシング付き既製杭ＣＰにおいて、既製杭１の外周に上方からケーシング３０を嵌装し、係合部３１の脚部３２を係止突部４に嵌合して係止突部４を腕部３３内に位置させる。そして、ケーシング３０を僅かに回転させて係止突部４を腕部３３の一方の側に位置させれば、係止突部４が係合部３１に係止し、既製杭１とケーシング３０は一体に連結される。これにより、ケーシング３０を下降又は上昇させれば、既製杭１も一体となって下降又は上昇する。

また、ケーシング３０を例えば時計回り方向（以下、正方向という）に回転させて、係止突部４を腕部３３の端部（図の右端）に係止させれば、ケーシング３０の回転（トルク）が係止突部４を介して既製杭１に伝達され、既製杭１を正方向に回転させる。同様にして、ケーシング３０を反時計回り方向（以下、逆方向という）に回転させて、係止突部４を腕部３３の他方の端部（図の左端）に係止させれば、既製杭１を逆方向に回転させることができる。

さらに、ケーシング３０の回転を調整して、係合部３１の脚部３２を係止突部４と整合させてケーシング３０を引き上げれば、既製杭１をその位置に残置してケーシング３０のみを引き上げることができる。このように、トルク伝達部５は、既製杭１とケーシング３０とを回転可能かつ着脱可能に連結している。

上記の説明では、既製杭１を構成する杭本体２の下部外周に突部３又は翼状板や螺旋翼を設けた場合を示したが、これらは省略してもよい。
また、トルク伝達部５を、既製杭１に設けた２個の係止突部４と、この係止突部４に対応してケーシング３０に設けた係合部３１とによって構成した場合を示したが、係止突部４は杭本体２の外径や施工する地盤の状況に応じて１個又は３個以上を適宜選択すればよく、ケーシング３０にこれに対応して係止部３１を設ければよい。

さらに、トルク伝達部５は上記の構造に限定するものではなく、例えば、図５に示すように、既製杭１の杭本体２の下部外周面に、上部が開口したほぼ凸字状の１個又は複数個の係合部３１ａを溶接等により接合すると共に、ケーシング３０の内周面に、この係合部３１ａに対応して係止突部４ａを設けるなど、ケーシング３０のトルクを既製杭１に伝達することができ、また、既製杭１をケーシング３０と一体となって上下に移動可能で、かつ必要に応じて既製杭１を残置してケーシング３０のみを取り出すことができるものであれば、他の構造であってもよい。

次に、上記のようなケーシング付きオーガーＣＡと、ケーシング付き既製杭ＣＰとを使用した既製杭の施工方法の一例について説明する。
先ず、図６に示すように、既製杭１を埋設する位置の地盤上にケーシング３０の胴部をチャックして回転駆動する全周回転機５０を設置する。ついで、オーガー１０にケーシング３０が嵌装され、固定治具１７により一体化されたケーシング付きオーガーＣＡを、クレーン等（図示せず）で吊り下げて全周回転機５０と位置合わせしてセットし、ケーシング３０の胴部を全周回転機５０でチャックする。そして、オーガー１０に設けたパイプ２０を接続具２１によりプラント６０の吐出パイプ６１と接続する。

次に、図７（ａ）に示すように、全周回転機５０を正方向に回転してケーシング３０を回転駆動しつつ圧入すれば、ケーシング３０の回転は固定治具１７を介してオーガーヘッド１２に伝達され、オーガーヘッド１２、したがってオーガー２０を正方向に回転させる。同時に、プラント６０からパイプ２０にセメントミルクを送り、オーガーヘッド１２の開口部１４からセメントミルクを噴射させる。これにより、ケーシング付きオーガーＣＡは、オーガーヘッド１２のビット１３によって掘削された地盤を撹拌してセメントミルクと混合し、ソイルセメント４０状にしながら地中に貫入される。この場合、セメントミルクはセメント量の少ない貧配合のものでもよい。
そして、全周回転機５０によるケーシング３０のチャック位置を段階的に調整することにより、ケーシング付きオーガーＣＡは、ソイルセメント４０を造成しつつ逐次地中に貫入される。なお、オーガー１０の芯ずれを防止するために、オーガーシャフト１１とケーシング３０との間にスペーサなどを介装してもよい。

図７（ｂ）に示すように、オーガーヘッド１２が支持層付近に達したときは、セメント量の多い富配合のセメントミルクに切替えて開口部１４から噴射し、支持層内でオーガーヘッド１２を回転させると共に複数回上下動させて撹拌する。これにより、良質の根固め球根４１が造成される。なお、より大きい根固め球根４１を造成する場合は、地上からの操作により拡大、縮小することのできるオーガーヘッドを使用すればよい。

この場合、ソイルセメント４０及び根固め球根４１のセメントミルクが固化し始めると、後述の第２の工程であるケーシング付き既製杭ＣＰの施工に支障を来たすので、セメントミルクの固化の速度を遅らせるために遅延剤などを併用してもよく、また、セメントミルクの流動性をよくするために、流動化剤を使用すれば、施工性をさらに向上することができる。

根固め球根４１が造成されたときは、図７（ｃ）に示すように、全周回転機５０を逆方向に回転させてケーシング付きオーガーＣＡを引き上げ、あるいは、全周回転機５０によるケーシング３０のチャックを解除し、クレーン等によりケーシング付きオーガーＣＡを引き上げる。
ケーシング付きオーガーＣＡを地上に引き上げたのちの地盤の状態を図７（ｄ）に示す。この状態では、支持層付近に根固め球根４１が造成され、この根固め球根４１と地表までの間にソイルセメント柱４２が造成される。なお、全周回転機５０はそのままにしておく。
以上により、第１の工程が終了する。

次に、地上に引き上げたケーシング付きオーガーＣＡのケーシング３０をオーガー１０から取り外し、このケーシング３０を既製杭１に嵌装し、トルク伝達部５により両者を一体化してケーシング付き既製杭ＣＰを構成する。

ついで、図８（ａ）に示すように、ケーシング付き既製杭ＣＰをクレーン等で吊り下げて全周回転機５０にセットし、ケーシング３０の胴部をチャックする。そして、全周回転機５０によりケーシング３０を正方向に回転しつつ圧入すれば、ケーシング３０の回転は、トルク伝達部５を介して既製杭１に伝達され、突部３の作用と相俟って、ケーシング３０と共にソイルセメント柱４２内に貫入されて下降し、図８（ｂ）に示すように、突部３を含む既製杭１の下部が根固め球根４１内に埋設される。なお、必要に応じて、杭本体２とケーシング３０との間にスペーサなどを適宜設ければ、杭本体２の芯ずれを防止することができる。

次に、ケーシング３０の回転を調整して、係合部３１の脚部３２を係合突部４と整合させ、全周回転機５０でケーシング３０を若干引き上げて係止突部５が係合部３１から外れたことを確認したのち、図８（ｃ）に示すように、全周回転機５０を逆方向に回転してケーシング３０を地上に引き上げ、あるいは、全周回転機５０によるケーシング３０のチャックを解除して、クレーン等によりケーシング３０を地上に引き上げる。
これにより、トルク伝達部５による既製杭１とケーシング３０との連結が切り離され、引続きケーシング３０を引き上げれば、図８（ｄ）に示すように、既製杭１は地中に残置され、ケーシング３０は地上に引き上げられて回収され、再びオーガー１０に嵌装される。
これにより、第２の工程が終了し、既製杭１の埋設が完了する。

施工にあたり、ケーシング付きオーガーＣＡは自沈でなく回転圧入で貫入されるので、セメントミルクの注入量を少なくすることができる。セメントミルクの注入量を少なくすればセメント混じり土の排出がほとんどなくなり、産業廃棄物としての処理が不要になる。
また、ケーシング付きオーガーＣＡを引き上げる際、ケーシング３０内に侵入したセメント混じり土の大部分は先端開口部から排出されるが、地盤によってセメント混じり土の地上への排出が予想される場合は、例えば図６に破線で示すように、ケーシング３０の外径より大きい穴をあらかじめ掘っておくか、あるいは、ある程度の深さまでセメントミルクを噴射せず、途中からセメントミルクを噴射するようにすれば、セメント混じり土が地上に排出されないか、又は排出量を少なくすることができる。

地中に埋設された既製杭１は、その周面が固化したソイルセメント４２となっているので、大きな周面摩擦力を得ることができ、また先端部は、固化した根固め球根４１と、突部３により根固め球根４１と既製杭１の先端部が一体化することにより大きな先端支持力を得ることができる。この場合、既製杭１の杭本体２の下部内周面にも突部３を設けて、根固め球根４１と一体化させるようにすれば、より大きな先端支持力を得ることができる。なお、ケーシング３０を既製杭１より長くしておけば、図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、既製杭１を杭頭部が地盤面より下方に達するまで貫入できるので、杭頭部が地盤面より下になるように施工するヤットコを用いる必要がない。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る既製杭の施工方法について説明する。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。
本実施の形態においても実施の形態１の場合に準じて施工するので、主として実施の形態１と異なる部分について説明する。

先ず、図９（ａ）に示すように、ケーシング付きオーガーＣＡを全周回転機５０にセットしてケーシング３０の胴部をチャックし、全周回転機５０によりケーシング３０を回転しつつ圧入し、地中に貫入する。このとき、パイプ２０によりオーガーヘッド１２の開口部１４から水やエアー４３等を噴射させてもよい。水やエアー４３等を使用すると、何も噴射しない場合に比べて地盤をより軟化し流動化することができるので、施工性を向上することができる。何も噴射しないか、水やエアー４３あるいはベントナイト等の掘削溶液等を使用するかは、地盤の状態に応じて適宜選択することが望ましい。

オーガーヘッド１２が支持層付近に達したときは、図９（ｂ）に示すように、オーガーヘッド１２の開口部１４からセメント量の多い富配合のセメントミルクを噴射し、支持層内でオーガーヘッド１２を回転させると共に、複数回上下動して撹拌する。これにより良質の根固め球根４１が造成される。

根固め球根４１が造成されたときは、図９（ｃ）に示すように、ケーシング付きオーガーＣＡを地上に引き上げる。これにより、第１の工程が終了する。
第１の工程が終了すると、図９（ｄ）に示すように、支持層付近に根固め球根４１が造成され、この根固め球根４１と地表までの間に軟化した地盤４４（以下、軟化地盤という）が形成される。

次に、図１０（ａ）に示すように、ケーシング付き既製杭ＣＰを全周回転機５０にセットしてケーシング３０の胴部をチャックし、ケーシング３０を正方向に回転しつつ圧入し、既製杭１の突部３の作用と相俟って軟化地盤４４を周囲に押圧して地中に貫入する。このとき、地盤は軟化地盤４４となっているので、比較的小さいトルクでケーシング付き既製杭ＣＰを貫入することができる。そして図１０（ｂ）に示すように、突部３を含む既製杭１の下部が根固め球根４１に埋設される。

ついで、図１０（ｃ）に示すように、ケーシング３０を地上に引き上げれば、図１０（ｄ）に示すように、既製杭１は地中に残置される。これにより、第２の工程が終了し、既製杭１は地中に埋設される。
地中に埋設された既製杭１は、その周囲が押圧された地盤により周面摩擦力を得ることができ、また、根固め球根４１により大きな先端支持力を得ることができる。

本実施の形態において、図１１（ａ）に示すように、ケーシング３０の内壁に沿って設置され、一端がケーシング３０の下端部に固定され、他端が外部に取り出されてプラント６０の吐出パイプ６１に接続される１本又は複数本のパイプ２２を設け、第２の工程においてケーシング３０を引き上げる際に、パイプ２２の先端部からセメントミルクを噴射して杭本体２の周囲に注入するようにしてもよい。なお、セメントミルクは、ケーシング付き既製杭ＣＰの貫入中にパイプ２２から噴出させてもよい。
これにより、図１１（ｂ）に示すように、既製杭１の周面がソイルセメント４０となるので、周面摩擦力をより増大させることができる。

この場合、既製杭１の全長に亘ってセメントミルクを注入してもよく、地盤の状態によっては一部に注入してもよい。なお、軟弱な層が多い杭頭部付近では、セメントミルクを注入しても周面摩擦力が期待できないため、その部分には注入しないようにしてもよい。
本実施の形態も実施の形態１とほぼ同様の効果が得られるが、さらに、根固め球根４１を造成するためのセメントミルク、又は根固め球根４１の造成と杭本体２の周面へのセメントミルクの注入だけなので、実施の形態１の場合に比べてセメントミルクの使用量が少なく、コストを低減することができる。

［実施の形態３］
実施の形態１、２では、第１の工程が終了するとオーガー１０からケーシング３０を取り外し、このケーシング３０を埋設する既製杭１に嵌装して第２の工程を施工する場合について説明したが、本実施の形態は、ケーシング付きオーガーＣＡとケーシング付き既製杭ＣＰのケーシング３０に、それぞれ別のケーシング３０を用いたものである。

本実施の形態においては、ケーシング付きオーガーＣＡはケーシング３０の下端部を、オーガーヘッド１２に溶接等により固定して一体化し、ケーシング付き既製杭ＣＰは、下部に係合部３１（又は係止部４ａ）を有するケーシング３０を、既製杭１に着脱可能に嵌装する。
本実施の形態によれば、第１の工程が終って地上に回収したケーシング付きオーガーＣＡはそのままにしておき、あらかじめ既製杭１にケーシング３０を嵌装したケーシング付き既製杭ＣＰにより第２の工程を開始できるので、オーガー１０から取り外したケーシング３０を既製杭１に嵌装する手間を省くことができ、施工能率を向上し施工時間を短縮することができる。

［実施の形態４］
図１２は本発明の実施の形態４に係るケーシング付き既製杭ＣＰの斜視図である。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、ケーシング付きオーガーＣＡ又はケーシング付き既製杭ＣＰ、あるいはその両者において、推進力に寄与するために、ケーシング３０の外周に突部３と同方向に傾斜した螺旋翼又は翼状板などの推進翼３５を取付けたものである（図には、ケーシング付き既製杭ＣＰの場合が示してある）。

この場合、地盤の状況に応じて推進翼３５の形状、数、取付位置などを定めることができるが、係合部３１の上部近傍に設けることが望ましく、また、その大きさは、通常の場合、既製杭１の突部３の外径より小さい外径のものが取付けられる。

本実施の形態に係る既製杭１の施工方法、作用、効果は、実施の形態１〜３の場合とほぼ同様であるが、さらに、次のような効果が得られる。なお、ケーシング３０を回収する場合は、ケーシング３０を逆方向に回転しながら引き上げればよい。ケーシング付きオーガーＣＡ又はケーシング付き既製杭ＣＰの施工にあたり、深い位置にある粘土層あるいは砂や粘土の層境などでは、トルクが上昇せずケーシング３０が同じ位置で空転するようなすべり現象を生じることがあるが、本実施の形態のように、ケーシング３０にも推進翼３５を設けて推進力を増大することにより、このようなすべり現象を防止することができ、ケーシング付きオーガーＣＡ又はケーシング付き既製杭ＣＰを効率よく貫入させることができる。なお、地盤の状態などによっては、既製杭１に比較的小さい外径の突部３を設けることがある。このような場合は突部３による推進力が小さいので、ケーシング３０に設ける推進翼３５の外径を突部３の外径より大きくして推進力を大きくするようにしてもよい。

上記のような各実施の形態においては、支持層に根固め球根４１を造成した場合を示したが、支持層の状態によっては、この根固め球根４１を省略してもよい。
また、本発明において、既製杭１を埋設する支持層が深い場合は、オーガー１０のオーガーシャフト１１とケーシング３０、既製杭１の杭本体２とケーシング３０をそれぞれ溶接あるいはボルトなどによる機械式継手等により接合する。この場合、溶接によって接合すると、ケーシング付きオーガーＣＡ及びケーシング付き既製杭ＣＰのケーシング３０を引き上げる際に切り離しに時間がかかるばかりでなく、再使用の際に開先加工が必要になるなどの問題がある。そのため、接合、切り離しが簡単で短時間に行うことができ、再使用の際も加工が不要であることなどから、機械式継手が望ましい。なお、機械的継手は、施工にあたってトルクを十分伝達することができ、また、既製杭１の埋設後圧縮、引張り、曲げなどの荷重に十分耐えうるものであれば、どのような構造であってもよい。

また、ケーシング３０は、溶接ビードなどを除去した表面がきれいな円筒状とすることが望ましく、これにより全周回転機５０で胴部をチャックするときに、カラー（チャックする当接面）がよくなじんで、大きなトルクを確実に伝達することができる。

さらに、ケーシング３０は前述のように十分大きな板厚のものを用いるので、全周回転機５０のチャックによる圧力で局部変形したり、トルクのねじりで座屈を生じることもなく、土圧により座屈を生じることもない。また、ケーシング付き既製杭ＣＰの貫入による外力はケーシング３０に作用し、杭本体２にはほとんど作用しないため、前述のように、杭本体２（鋼管）の肉厚を薄くすることができる。このため、上部構造物から決まる杭本体２の設計時の板厚をそのまま用いることができ、通常のねじ込み杭において必要とされる板厚を確保する必要がないので、コストを低減することができる。

また、施工にあたって全周回転機５０を用いることができるので、大きなトルクが得られるため、大径の既製杭（管径８００ｍｍ以上）の施工も可能になり、施工範囲を拡大できるばかりでなく、貫入能率を向上させることもできる。
さらに、ケーシング３０を用いた施工であるため、既製杭１にＮＦ対策などを施した杭も施工することができる。
また、ケーシング３０は既製杭１の埋設後に引き上げて回収するので、回収したケーシング３０を何回でも再使用できるので、経済的である。

次に、実施の形態２に係る既製杭の施工方法の実施例について説明する。なお、本実施例においては、実施の形態３で説明したように、ケーシング付きオーガーＣＡと、ケーシング付き既製杭ＣＰにそれぞれ別のケーシング３０を用いた。

本実施例においては、外径１０００ｍｍ、板厚１１ｍｍ、長さ３８ｍの鋼管からなる杭本体２の下部に、周面からの突出長３５ｍｍで３巻の突部３を形成した既製杭１と、外径１２００ｍｍ、板厚４０ｍｍ、長さ４２ｍの２本のケーシング３０とからなり、オーガー１０にケーシング３０を嵌装してその下端部をオーガーヘッド１２に固定してケーシング付きオーガーＣＡを構成すると共に、既製杭１にケーシング３０を嵌装してその係合部３１を係止突部４に連結してケーシング付き既製杭ＣＰを構成した。

そして、図１３に示すような地盤に、図９（ａ）に示すように、ケーシング付きオーガーＣＡをオーガーヘッド１２から水４３を噴射しつつ全周回転機５０により地盤に貫入し、図９（ｂ）に示すように、オーガー１０の先端部が支持層に達すると富配合のセメントミルクに切替えて、根固め球根４１を造成した。ついで、図９（ｃ）に示すように、ケーシング付きオーガーＣＡを引き上げて地上に回収した。

引き続き図１０（ａ）に示すように、ケーシング付き既製杭ＣＰを全周回転機５０により、オーガー１０によって軟化した軟化地盤４４に貫入し、図１０（ｂ）に示すように、既製杭１の先端部が根固め球根４１内に到達したときは、図１０（ｃ）に示すように、既製杭１を地中に残置してケーシング３０を地上に引き上げ、回収した。

次に、既製杭１を逆方向に回転し、地上に引き上げて検査したところ、杭本体２及び両ケーシング３０には局部変形や座屈などが全く生じていないことが確認された。なお、このような地盤に、従来のように下部に螺旋翼や翼状板を有する既製杭のみを回転して貫入する場合は、板厚１８ｍｍの鋼管が必要であるが、本発明により、既製杭１の板厚を約４割薄くすることができた。

上記の説明では、既製杭１に鋼管杭を用いた場合を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭等の既製コンクリート杭の施工にあたっても本発明を実施することができる。

本発明の実施の形態１に係る既製杭の施工方法に使用されるケーシング付きオーガーとケーシング付き既製杭の模式的一部断面図である。図１のオーガーヘッドの説明図である。オーガーヘッドの他の例の説明図である。図１のトルク伝達部の説明図である。トルク伝達部の他の例の説明図である。実施の形態１の既製杭の施工方法の説明図である。実施の形態１の既製杭の施工方法の説明図である。実施の形態１の既製杭の施工方法の説明図である。実施の形態２の既製杭の施工方法の説明図である。実施の形態２の既製杭の施工方法の説明図である。実施の形態２の既製杭の施工方法の説明図である。本発明の実施の形態４に係るケーシング付き既製杭の説明図である。本発明の実施例の地盤の説明図である。

符号の説明

１既製杭、２杭本体（鋼管）、３突部、４，４ａ係止突部、５トルク伝達部、１０オーガー、１１オーガーシャフト、１２，１５オーガーヘッド、１４，１６開口部、２０，２２パイプ、３０ケーシング、３１，３１ａ係合部、３５推進翼、４０ソイルセメント、４１根固め球根、４４軟弱地盤、５０全周回転機、６０プラント、ＣＡケーシング付きオーガー、ＣＰケーシング付き既製杭。

Claims

オーガーに嵌装してオーガーヘッドに連結されたケーシングを回転駆動させて地盤を掘削しつつ貫入し、所定深度に達したときは地上に引き上げ、ついで既製杭に嵌装して回転伝達かつ着脱可能に連結されたケーシングを回転駆動して前記掘削された地盤に貫入し、所定深度に達したときは前記既製杭を地中に残置して前記ケーシングを地上に引き上げることを特徴とする既製杭の施工方法。
中空のオーガーシャフト内に挿入されたパイプがオーガーヘッドの開口部に接続されたオーガー、及び該オーガーに嵌装され前記オーガーヘッドに着脱可能に取付けられたケーシングからなるケーシング付きオーガーと、
既製杭、及び該既製杭にトルク伝達部により回転伝達かつ着脱可能に連結されたケーシングからなるケーシング付き既製杭とを有し、
前記ケーシング付きオーガーのケーシングを回転駆動して前記パイプからセメントミルクを噴射しつつ地盤を掘削して貫入し、所定深度に達したときは該ケーシング付きオーガーを地上に引き上げ、ついで、前記ケーシング付き既製杭のケーシングを回転圧入して前記セメントミルクと掘削土によって造成されたソイルセメント柱に貫入し、所定深度に達したときは前記既製杭を地中に残置して前記ケーシングを地上に引き上げることを特徴とする既製杭の施工方法。
中空のオーガーシャフト内に挿入されたパイプがオーガーヘッドの開口部に接続されたオーガー、及び該オーガーに嵌装され前記オーガーヘッドに着脱可能に取付けられたケーシングからなるケーシング付きオーガーと、
既製杭、及び該既製杭にトルク伝達部により回転伝達かつ着脱可能に連結されたケーシングからなるケーシング付き既製杭とを有し、
前記ケーシング付きオーガーのケーシングを回転駆動し必要に応じて前記パイプから水又はエアーを噴射しつつ地盤を掘削して貫入し、所定深度に達したときは該ケーシング付きオーガーを地上に引き上げ、ついで、前記ケーシング付き既製杭のケーシングを回転圧入して前記掘削された地盤に貫入し、所定深度に達したときは前記既製杭を地中に残置して前記ケーシングを地上に引き上げることを特徴とする既製杭の施工方法。
前記地盤に貫入したケーシング付きオーガーが所定深度に達したときは、前記パイプからセメントミルクを噴射して根固め球根を造成することを特徴とする請求項２又は３記載の既製杭の施工方法。
前記地盤に貫入したケーシング付き既製杭のケーシングを引き上げる際に、該ケーシングの先端部から既製杭の外周にセメントミルクを注入することを特徴とする請求項３又は４記載の既製杭の施工方法。
前記既製杭の先端部近傍の外周にほぼ螺旋状などの突部を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の既製杭の施工方法。
前記トルク伝達部を、既製杭の下部外周に設けた係止突部と、ケーシングの下部に設けられ前記係止突部が着脱可能に係止する係合部とによって形成したことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の既製杭の施工方法。
前記ケーシングを、オーガーに嵌装されオーガーヘッドに固定された第１のケーシングと、既製杭に嵌装され下部に該既製杭の係止突部に係止する係合部が設けられた第２のケーシングとによって構成したことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の既製杭の施工方法。
前記ケーシングの外周に推進翼を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の既製杭の施工方法。