JP4645091B2 - 拡頭杭及び該拡頭杭の施工方法 - Google Patents
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BH(Boring Hole)工法とは、強力な動力をもつボーリングマシンを使用し、ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを回転させ、ノーケーシングで掘削する工法である。
掘削には安定液を使用し、これをグラウトポンプでビット先端に送り込み、掘削された土砂を上昇水流によって孔口に運び、サンドポンプで排出する。掘削終了後はスライム処理を行い、場所打ちコンクリート杭の造成あるいは既製杭の立て込みを行う(特許文献1、特許文献2参照)。
深礎工法は、人力施工を基本とし、他の場所打ち杭工法と異なり作業者が孔内に入り人力で掘削する工法である。そのため、土質、地下水位などの地盤条件を検討し、十分な強度と剛性を持った山留めを設置し孔壁保護を行い、作業者の安全確保を考慮した計画施工が必要である。
オールケーシング工法とは、先端に掘削ビット(カッター)を設けたケーシングチューブと呼ばれる筒を回転させながら地中構造物や岩盤を掘削する工法である。
また、アースドリル工法とは、ドリリングバケットを回転させて地盤を切削し、バケット内部に納められた土質を地上に排土し、所定の深度まで達しましたら、鉄筋かごを孔内に建て込み、トレミー管を孔内の孔底まで挿入し、生コンクリートを打設する工法である。
BH工法、TBH工法の場合、泥水処理のため配管およびプラントが必要であり、特に、駅舎内の工事の場合、泥水処理配管等を線路の下に通す必要があり、大規模な仮設工事が必要となる。また、孔壁の崩壊の懸念があり、施工速度が遅いという問題もある。
深礎工法の場合、人力による作業となるので非常に時間がかかるという問題がある。
この点、BH工法及びTBH工法は杭径を大きくできるので、柱の下に1本の杭で対応できる。しかし、前述のように泥水処理にコストがかかり、結局、施工性、経済性がよくない。
鉄道において既設線路を高架化する場合、既設線に近接して橋脚を構築する必要が出てくる。鉄道の場合、近接工事による地盤変形が線路に与えることを懸念して、オールケーシング工法が多く使われる。しかし、オールケーシング工法はコストがかかるという問題がある。
また、建設コスト削減のため、できるだけ1柱1基礎とする方がよいが、上記(1)で述べたのと同様に、場所打ち杭、既製杭それぞれ理由は異なるものの施工性、経済性がよくない。
かかる問題点を解決するために鋭意検討した結果、以下の理由から既製杭をベースとすべきとの考えに至った。杭先端部に大型の翼や根固め球根を有する高支持力型の既製杭であれば、場所打ち杭と同等の鉛直支持力となる杭径は約2分の1程度で済み、杭径が小さくなることで排土量を抑えることができ、泥水処理も不要となる。特に既製杭の中でも無排土杭を用いれば完全無排土での施工が可能になる。
つまり、杭のベースとなる下杭は既製杭を用い、拡頭部となる上杭は場所打ち杭と同様の現場施工とすることにより、前記2つの課題が解決できるとの考えに至った。
場所打ち杭と既製杭とはその業界が異なるものであり、それぞれ場所打ち杭は場所打ち杭として、また、既製杭は既製杭としてそれぞれ改良・改善はなされてきたものの、両者を結合して考えるという発想は全く無かったところ、本発明者は従来の既成概念に捉われることなく場所打ち杭と既製杭を結合するという斬新な発想により、本発明を完成したものである。
しかも、既製杭の弱点である拡頭部の拡径を大きくできない点については、拡頭部を現場施工としたことにより、任意の径の拡頭部を構築でき、必要な水平抵抗力を備えた拡頭杭が実現できる。
また、杭先端部に掘削羽根や翼を有する高支持力型の既製杭を用いたので、場所打ち杭と同等の鉛直支持力となる杭径は約2分の1程度で済み、杭径が小さくなることで排土量を抑えることができ、泥水処理も不要となる。
以上の結果、施工性と経済性に優れた拡頭杭及びその施工方法が得られる。
既製杭1としては、図1に示すような、杭先端に掘削羽根5を有する回転貫入杭を用いてもよいし、あるいは、打ち込み杭、中掘り杭、中掘り根固め杭、ソイルセメント合成鋼管杭等であってもよい。
もっとも、回転貫入杭や打ち込み杭のような無排土杭を使用した場合には、場所打ち杭で必要な泥水処理や埋め込み杭で必要な残土処理が不要となり、施工性が優れたものとなる。特に無排土杭の中でも回転貫入杭を用いれば、杭頭部を施工する回転圧入装置と杭を回転貫入する装置を兼用することができ、1台の施工装置で施工することも可能となる。
拡頭部3の態様としては、図1に示されるように、既製杭1の上端部に鉄筋籠5の下端側を挿入して、これにコンクリート7を打設して構築された鉄筋コンクリート構造のものがある。
拡頭部3の他の態様としては、図2に示されるように、鉄筋籠5に加えて既製杭1との重畳部分及び上部構との接続部分にスパイラル筋9を配置して、これにコンクリート7を打設するようにしてもよい。
スパイラル筋9は既製杭1及び上部構である柱との接続部の補強材、及び拡頭部3のせん断補強材として機能する。
さらに、図4に示すように、鉄筋籠5に加えて拡頭部3の全長に亘る鋼管13を挿入してもよい。この鋼管13は拡頭部3を構築する際の地中掘削に用いるケーシングをそのまま利用したものでもよい。
また、図4に示した鋼管13に代えて図5に示すような内面リブ付き鋼管15を用いてもよい。内面リブ付き鋼管15を用いることで鉄筋籠を省略することができる。内面リブ付き鋼管15を、拡頭部3の構築時に用いる地中掘削に用いるケーシングとした場合には、極めて施工性が向上する。
なお、既製杭1の上端部には、図3〜図5に示されるように、ずれ止め部材16を設置して、既製杭1と拡頭部3との接続を強固にするのが好ましい。
図6(a)に示すように、地盤17にケーシング19を揺動(回転)・押込みながらケーシング内の土砂をハンマーグラブ21によって掘削・排土しながら、拡頭部に相当する深さまで掘削する。このときケーシングはその深さによって順次連結しながら沈設する。
次に、図6(b)に示すように、回転貫入杭1を前記図6(a)で施工した孔23内に挿入し、全旋回機を用いて回転貫入杭1を所定の深さまで回転貫入させる。この場合、圧入力が必要となる場合もあるが、その場合、ケーシング19を反力にとることも可能である。例えば、全旋回機を用いて回転貫入杭を回転貫入させる場合、全旋回機の下部チャックや挟み込み装置を利用することでケーシング19に反力をとることができる。
なお、杭上端部は孔23の孔底から所定の長さだけ延出させておき、この部分で拡頭部との接続を行うようにする。
その後、図6(d)に示すように、コンクリート7を孔23の上面まで打設して施工を完了する。
図2に示した既製杭1との重畳部分及び上部構との接続部分にスパイラル筋9を配置する場合は、図6(c)に示した鉄筋籠5を設置するときに鉄筋籠5と同時にスパイラル筋9を配置するようにすればよい。
また、図3に示したものの場合も同様に鉄筋籠5を設置するときに鉄筋籠5に加えて既製杭1との重畳部分及び上部構との接続部分に鋼管11を挿入するようにすればよい。
すなわち、既製杭1をベースとしたことにより、準備工事や仮設工事を削減し、排土量の削減が可能となる。特に、本実施の形態では無排土の回転貫入杭を用いたので、泥水処理や排土処理が不要となり、施工性が極めてよい。
また、拡頭部3を全ケーシング工法による現場施工により大断面の鉄筋コンクリート構造としたので、水平力に十分抵抗できる断面を確保でき、杭本数を場所打ち杭と同等にできることから、経済性にも優れている。
Claims (2)
- 既成杭の頭部に現場施工にて構築された拡頭部を有する拡頭杭であって、前記既製杭は杭先端部に掘削羽根または翼を有する回転貫入杭であり、前記拡頭部は、該拡頭部の全長に亘って挿入された鋼管を有し、該鋼管は地中掘削時に用いるケーシングを兼用すると共に前記回転貫入杭を回転貫入させる場合に反力をとるものであることを特徴とする拡頭杭。
- 請求項1に記載の拡頭杭を施工する方法であって、回転貫入杭である既成杭の径よりも大きい内径のケーシング兼用鋼管を拡頭部に相当する深度まで地中に沈設してケーシング兼用鋼管内の土砂を取り出す工程と、土砂を取り出した空間に前記回転貫入杭を挿入して該回転貫入杭を前記ケーシング兼用鋼管に反力をとりながら地中に回転貫入する工程と、前記ケーシング兼用鋼管によって出来た空間にコンクリートを打設し、前記ケーシング兼用鋼管を引き抜かないで杭頭部を施工する工程と、を備えたことを特徴とする拡頭杭の施工方法。
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