JP4796477B2 - 鋼管ソイルセメント杭の施工方法および合成杭のの施工方法 - Google Patents
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前記掘削ビットにより地盤を所定の深度まで掘削した後、前記噴射ノズルによりセメントミルクを外側方に向けて超高圧で噴射し、かつ噴射されたセメントミルクを圧縮空気で回りから包むように圧縮空気を外側方に向けて噴射しながら前記掘削ビットを回転させつつ上昇させ、地盤の掘削部分およびその周囲においてセメントミルクと土砂とを混合することにより、地盤の掘削部分およびその周囲にソイルセメント杭を構築するソイルセメント杭構築工程と、
固化前の前記ソイルセメント杭の中央部に鋼管を垂直に圧入する鋼管圧入工程とを具備することを特徴とする鋼管ソイルセメント杭の施工方法を提供する。
(1)まず、図10(a)に示すように、先導管2の先端から先方に圧縮空気を噴射しながら掘削ビット1を回転させつつ下降させることにより、掘削ビット1によって地盤40を掘削する(掘削工程)。このように掘削ビット1により地盤を掘り進めるときには、コンプレッサで空気を送り掘削ビット1の先端より噴射するとともに、掘削ビット1の螺旋状羽根5が下向きに進行するよう回転させる。先導管2の先端から先方に空気を送り込むことで、地盤への衝撃、上下左右方向への揺動、撹拌効果などにより掘削が容易となる。ある程度掘り進めたら、中間ロッド22を継ぎ足して、さらに深く掘り進める。螺旋状羽根の上面の爪は、石が混じっている土壌でも土砂を滑らかに後方へ送る。また、切削した土砂を滑らかに後方に送るために、螺旋状羽根のループは先端から中央部に向かって径が広がり、また上部へ向かって径が小さくなる形状になっている。ここで、螺旋状羽根は大きい方が土砂を押さえる力は強く有利であるが、螺旋状羽根には地中で抵抗がかかり、特に中央部のループの径の大きい部分での抵抗は大きくなる。軸体が一定の太さであると中央部において羽根は大きく突き出した形状になり、大きな力がかかるとともに、羽根は破損しやすい。また、軸体にかかる力も大きくなり破損しやすい。本例の掘削ビット1では、軸体4の螺旋状羽根5が取り付けられる部分は軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなる。そのため、中央部においても螺旋状羽根および軸体は強固であり、また掘り進みながらスムーズに土砂を後方に送るため、施工中に掘削ビット1が地中で破損しにくくなり、比較的硬い地盤や粘土質の場所でも施工ができる。
(2)次に、図10(b)に示すように、掘削ビット1により地盤40を所定の深度まで掘削した後、噴射ノズルによりセメントミルク(セメント、水および混和剤の混合物)を外側方に向けて超高圧(好ましくは18〜29MPa)で噴射し、かつ圧縮空気(圧縮空気の圧力は好ましくは0.5〜1MPa)を外側方に向けて噴射しながら掘削ビット1を掘削工程とは逆方向に回転させつつ上昇させ、地盤40の掘削部分42およびその周囲44においてセメントミルクと土砂とを混合することにより、地盤の掘削部分42およびその周囲44にソイルセメント杭46を構築する(ソイルセメント杭構築工程)。より具体的には、最終深さまで掘り進めたら、土木機械のチャックの回転方向を逆にして、螺旋状羽根が上向きに進行するよう回転させながら、掘削ビット1を引き上げる。この際、セメントミルクホースよりセメントミルクを導入し、掘削ビット1の噴射ノズルよりセメントミルクを地中に注入する。引き上げ時には螺旋状羽根の上面の爪が土砂を撹拌する。螺旋状羽根の下面の爪は、同様に土砂を滑らかに後方へ送る。そして、本例においては、土砂の機械的撹拌とセメントミルクの噴射による土砂の撹拌が同時に行われ、切削された土砂とセメントミルクが効率的に混合される上、切削された土砂が排泥として地上に排出されることがない。引き上げるときは、掘り進めるときとは逆に、中間ロッドを順次取り外しながら作業を進める。所定の高さまで引き上げたらセメントミルクの注入を停止して、掘削ビット1を引き上げる。このようにして一つの穴の施工が完了したら、土木機械を次の位置に移動させ、同様の施工を繰り返す。なお、本工程において、セメントトミルクの逆流を防ぐ程度に先導管2の先端から先方に圧縮空気を噴射してもよい。また、図11に示すように、地盤40の掘削部分42の中間部でセメントミルクを低圧(好ましくは0.6〜2.5MPa)で噴射し、掘削部分42の上部および下部においてのみセメントミルクを超高圧で噴射することにより、掘削部分42の上部および下部においてのみ地盤の掘削部分42およびその周囲44にソイルセメント杭46を構築するようにしてもよく、これにより、セメント材料を節約することができ、工事費用が安価にすることが可能となる。
(3)その後、図10(c)に示すように、固化前のソイルセメント杭46の中央に鋼管48を垂直に圧入、埋設する(鋼管圧入工程)。鋼管の圧入方法に限定はないが、例えば、土木機械の掘削ビットを鋼管杭圧入用の金具に交換し、この金具を用いてソイルセメント杭中に鋼管を押し込み圧入あるいは回転圧入する方法が挙げられる。この場合、鋼管の先端がソイルセメント杭の先端からソイルセメント杭の直径の半分以上の距離の箇所またはソイルセメント杭の先端から20〜300cmの箇所に位置するようにソイルセメント杭46に鋼管48を圧入する。そして、ソイルセメント杭46を固化させれば鋼管ソイルセメント杭が完成する。
2 先導管
4 軸体
5 螺旋状羽根
6a、6b、6c 爪
7 噴射ノズル
8 空気噴出口
30 外管
32 内管
34 セメントミルク
36 間隙
38 圧縮空気
40 地盤
42 掘削部分
44 周囲
46 ソイルセメント杭
48 鋼管
Claims (6)
- 軸体と、前記軸体の周囲に設けられた螺旋状羽根と、前記軸体の先端に設けられ、先端から先方に圧縮空気を噴射する先導管とを具備し、前記軸体の螺旋状羽根が設けられた部分は軸方向中央部が太く、軸方向両端部が細くなっており、前記螺旋状羽根は中央部から基端側および先端側に向かってそれぞれ径が小さくなる形状であるとともに、前記螺旋状羽根の上面および下面にはそれぞれ複数の爪が設けられ、かつ、セメントミルクを外側方に向けて超高圧で噴射し、さらに噴射されたセメントミルクを圧縮空気で回りから包むように圧縮空気を外側方に向けて噴射する噴射ノズルが前記軸体に設けられた掘削ビットであって、前記噴射ノズルは、外管と、外管の内部に外管と離間して配置された内管とを有し、内管からセメントミルクを超高圧で噴射し、外管と内管との間の間隙から圧縮空気を噴射するものであるとともに、内管の内径が出口近傍で絞られており、内管の吐出口の直径をDとすると、先端の絞った部分の長さが3〜4D、その内側の徐々に内径が広がる部分の内周面と軸線とがなす角度が10〜15°、ノズル全体の長さが15〜20Dである掘削ビットを用い、前記先導管の先端から先方に圧縮空気を噴射しながら前記掘削ビットを回転させつつ下降させることにより、該掘削ビットによって地盤を掘削する掘削工程と、
前記掘削ビットにより地盤を所定の深度まで掘削した後、前記噴射ノズルによりセメントミルクを外側方に向けて超高圧で噴射し、かつ噴射されたセメントミルクを圧縮空気で回りから包むように圧縮空気を外側方に向けて噴射しながら前記掘削ビットを回転させつつ上昇させ、地盤の掘削部分およびその周囲においてセメントミルクと土砂とを混合することにより、地盤の掘削部分およびその周囲にソイルセメント杭を構築するソイルセメント杭構築工程と、
固化前の前記ソイルセメント杭の中央部に鋼管を垂直に圧入する鋼管圧入工程とを具備することを特徴とする鋼管ソイルセメント杭の施工方法。 - 前記掘削ビットの螺旋状羽根の下面に設けられた爪の少なくとも先端にはWC−Co系超硬合金からなる部分が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法。
- 前記鋼管の先端がソイルセメント杭の先端からソイルセメント杭の直径の半分以上の距離の箇所またはソイルセメント杭の先端から20〜300cmの箇所に位置するようにソイルセメント杭に鋼管を圧入することを特徴とする請求項1または2に記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法。
- 前記ソイルセメント杭の先端部は地盤中の支持層に前記掘削ビットにより形成された略逆円錐状または略逆円錐台状の凹部内に挿入されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法。
- 前記鋼管は、外側方に延びる拡大翼が軸方向の所定の箇所に形成されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の鋼管ソイルセメント杭の施工方法において、前記鋼管に代えて、H形鋼または鉄筋をソイルセメント杭の中央部に垂直に圧入することを特徴とする合成杭の施工方法。
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