JP5231889B2

JP5231889B2 - 場所打ち杭の孔壁防護方法

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Publication number: JP5231889B2
Application number: JP2008194627A
Authority: JP
Inventors: 明之渡邊; 篤林; 和浩佐伯; 精亮加藤; 千博中出; 一吉田; 和明岩崎
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: JP2010031544A

Description

本発明は場所打ち杭の孔壁を防護する方法に関する。

従来、場所打ち杭工法における孔壁防護方法としては、深礎工法やベノト工法などのように、ライナープレート、ケーシングチューブなどで杭全長の孔壁を保護する方法や、アースドリル工法、リバース工法、ＢＨ工法などのように表層部のケーシングと泥水圧や清水圧によって孔壁を保護する方法が知られている。

本出願人は、深礎杭用孔壁防護工法として、所定幅の円管状型枠を使用し、所定深度掘削ごとに型枠と地山との間にコンクリートを充填し、コンクリート固化後、円管状型枠を脱型して下降させ、順次掘削しながら型枠と地山との間にコンクリートを充填することで孔壁を防護する工法を提案している（特許文献１）。
特開平７−７１１８２号公報

特許文献１に示す工法は、杭孔内で人力により型枠を構築することから、杭孔内に掘削機械を設置することができないとともに、杭孔内は気中にしないと型枠施工ができないため、孔壁防護に水圧を利用することができない。

また、長いスタンドパイプを揺動しながら圧入することも行われているが、重機が必要となり、軌道間の作業等では駅舎の屋根を一旦撤去する必要もあり施工が難しい。また、短いパイプを溶接しながら圧入する工法もあるが、溶接に時間がかかるとともに、圧入の際の反力をとるためのカウンタ・ウエイトが必要になり、カウンタ・ウエイトがとれない場合にはアンカを打って地盤から反力をとることも必要となり、作業が大がかりになってしまっていた。

本発明は上記課題を解決しようとするものであり、場所打ち杭の掘進作業と併行して孔壁の防護作業を簡単に行えるようにすることを目的とする。
本発明は、場所打ち杭の孔壁防護方法において、場所打ち杭の掘進作業と併行して拡径手段を備えた杭孔より小径の円形状部材からなる孔壁加圧部材を掘削孔内に挿入し、掘削孔内で前記拡径手段により前記円形状部材を拡径して孔壁へ圧力を加えて設置し、以後、小径状態の円形状加圧部材を既設の拡径状態の円形状加圧部材を通して順次挿入し、前記拡径手段により拡径して孔壁へ圧力を加えて設置し、前記円形状部材を杭の深さ方向に連続、または不連続に設置することを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が円周方向において分割された部材からなり、分割箇所を接続する拡径手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が交差するように斜状にヒンジ接続された所定幅の２つの円形状部材からなり、２つの円形状部材が面一に揃う方向に各円形状部材をヒンジ部で回転させる拡径手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が円周方向において斜めに分割された所定幅の円形状部材からなり、分割された円形状部材の斜め分割面を合わせるように円形状部材に力を加える拡径手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が所定幅の螺旋状に巻かれた部材からなり、螺旋状部材の両端を接近させるように力を加える拡径手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が円周方向の複数箇所で分割された所定高さの鋼管からなり、各分割箇所を接続する拡径手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が、ドーナツ状の加圧バッグからなり、前記加圧バッグに充填材を注入して膨らませる拡径手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が加圧装置が取り付けられた鋼板リングからなり、鋼板リングと加圧装置間に取り付けられ、加圧装置を膨らませる複数のコイルバネ若しくはジャッキからなる拡径手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明は、前記円形状部材が周囲に加圧バッグが取り付けられた所定高さの鋼管からなり、前記加圧バッグに充填材を注入して膨らませる拡径手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明は、杭の深さ方向に不連続に設置される鋼管と加圧バッグ間は、吹き付けコンクリート、シート、ネット等で防護することを特徴とする。

本発明は、場所打ち杭の掘進作業と併行して杭孔壁を加圧することで、孔壁防護の作業を簡単化することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では軌道間に場所打ち杭を施工する例について説明するが、本発明は施工場所に限定されるものではないことは言うまでもない。
図１は軌道間に場所打ち杭を施工する際の孔壁防護方法の例を説明する図、図２は孔壁防護に用いる拡径可能な鋼管の例を説明する平面図である。
レール１を支持する軌道２，２間に作業構台３を設置し、掘削装置４の先端部のビットで掘削する。掘削装置４には孔壁防護用の所定高さの鋼管１０をセットし、杭孔５に順次挿入していく。鋼管１０は孔壁６を防護する目的の架設材で、構造材ではないため薄い鋼板等からなる円形状の部材を使用する。

杭孔５に挿入する鋼管の例を図２の平面図で説明すると、例えば、鋼管１０は円周方向の２箇所で分割され、拡径手段である拡径機構１１で接続された縮径状態の構造をしており（図２（ａ））、拡径機構１１は、例えば、押さえ金具等で縮めてフックに引っかけたバネ等からなっており、フックを外すことでバネが伸びて拡径状態の鋼管１２となる（図２（ｂ））。また、鋼管１０は円周方向４カ所で分割されて拡径機構１１で接続され（図２（ｃ））、同様にフックを外すことでバネが伸びて縮径状態の鋼管１０から拡径状態の鋼管１２となるようにしてもよい。鋼管を分割して拡径機構で接続する箇所は、２カ所、４カ所、或いは均等に拡径できるようにより多数にするなど任意であり、杭孔の大きさ等に応じて適宜選択すればよい。また、拡径機構はバネ等の機械的手段に限らず、液圧、気圧等を利用した拡径手段であってもよく、例えば、伸縮可能な袋体に液体や気体を圧入することで拡径状態にしてもよい。なお、場所打ち杭の掘削は、実際には泥水中での掘削となるため、拡径する場合に泥水の抵抗があるので、泥水の抵抗に勝る拡径力とする必要がある。

このような縮径状態の鋼管１０は掘削した杭孔５より小径であり、これを掘削装置４にセットすることで容易に杭孔５に挿入することができる。こうして所定位置まで挿入したときに、拡径機構を作動させて拡径状態とした鋼管１２は、杭孔壁６に圧力を加えて崩落を防止し安定化することができる。縮径状態の鋼管１０は杭孔の掘削に連れて順次挿入して設置するが、拡径状態の既設の鋼管１２内を容易に挿通することができるため、設置作業が容易であり、掘削作業と併行して孔壁防護を行うことができる。なお、設置する鋼管１２は、杭孔に沿って間を開けずに連続状態で設置しても、或いは所定間隔を開けて不連続状態で設置しても何れでもよく、孔壁の状態に応じて適宜選択すればよい。

図３は軌道間に場所打ち杭を施工する孔壁防護方法の他の例を説明する図である。
レール１を支持する軌道２，２間に作業構台３を設置し、掘削装置４の先端部のビットで掘削しながら、吊り込み架台７で孔壁防護用の円形状部材である所定高さの鋼管２０を吊り下げ、杭孔５に自重で挿入する。鋼管２０はライナープレートのような波状の部材、或いは平板の部材を現地組立などで円形状部材としての鋼管にしたものであり、杭孔６の径より小径で背面には袋状の加圧バッグ２１が取り付けられている。この鋼管２０を杭孔５に挿入し、所定位置において拡径手段である図示しない注入装置により加圧バッグ２１内にグラウト、セメントミルク等の液状の充填材を注入して膨らませ、杭孔壁を加圧する。充填材はその後固化し、杭孔壁を安定的に加圧して防護することができる。この例においても杭孔より小径状態の鋼管と加圧バッグとを掘削に連れて順次設置するため、設置作業が容易であり、掘削作業と併行して孔壁防護を行うことができる。また、鋼管２０は杭孔に沿って間を開けずに連続状態で設置しても、或いは所定間隔を開けて不連続状態で設置しても何れでもよく、孔壁の状態に応じて適宜選択すればよい。なお、不連続状態で設置する場合は、鋼管と加圧バッグ間は、吹き付けコンクリート、シート、ネット等で防護することが望ましい。また、鋼管と加圧バッグの杭孔内への挿入設置は、棒や重りを利用して行うことが望ましい。

図４は軌道間に場所打ち杭を施工する際の孔壁防護方法の他の例を説明する図、図５は孔壁防護に用いるドーナツ状の加圧バッグの例を説明する平面図である。
レール１を支持する軌道２，２間に作業構台３を設置し、掘削装置４の先端部のビットで掘削する。掘削装置４の杭口にドーナツ状の加圧バッグ３０をまとめてセットしておき、杭孔５に順次挿入していく。加圧バッグの外径は容易に杭孔に挿入できるように杭孔５の径より小さくなっていて、杭孔の所定位置において拡径手段により拡径したバッグ３１とすることで孔壁６を加圧する。小径状態の加圧バッグ３０は、拡径したバッグ３１内を容易に挿通することができるため、順次設置する作業は容易であり、掘削作業と併行して孔壁防護を行うことができる。

加圧バッグの例について図５の平面図で説明すると、例えば、ドーナツ状の袋体（図５（ａ））で、図示しない拡径手段である注入装置により内部にグラウト、セメントミルク等の充填材を注入することで拡径したバッグ３１となり（図５（ｂ））、孔壁を加圧して防護する。また、ドーナツ状袋体の内径側が反力をとれる鋼板リング３２からなり、この鋼板リング３２に、拡径手段であるバネ３３の一端が複数箇所で接続されてフック等を引っかけることで縮小した状態にあり（図５（ｃ））、杭孔５の所定位置でバネを開放することで拡径したバッグ３１（図５（ｄ））になって、孔壁を加圧して防護する。拡径手段としては、バネに限らず、ジャッキ等を使用するようにしてもよい。この例においても、バッグは杭孔に沿って間を開けずに連続状態で設置しても、或いは所定間隔を開けて不連続状態で設置しても何れでもよく、孔壁の状態に応じて適宜選択すればよい。上記したように、場所打ち杭の掘削は、実際には泥水中での掘削となるため、バッグ内に泥水が入ることが想定されるが、バッグで孔壁を加圧することについて問題は生じない。

次ぎに、図６〜図９により、杭孔より小径の状態で掘削杭孔に挿入し、掘削孔内で拡径手段により拡径して孔壁へ圧力を加える孔壁加圧部材の例について説明する。なお、以下で説明する各種円形状部材は杭の孔壁を加圧する架設材であり、構造材ではないため薄い鋼板や塩ビ管等を使用することができる。
図６は孔壁加圧部材の一例を示す図である。
所定幅の円形状部材５０は、円周方向に切断部５１があり、切断された状態では杭孔より小径であり、この部分が便宜的に矢印表示で示した拡径手段である拡径機構５２で接続されている。拡径機構５２はネジ式のものでネジを回すことにより切断部が開いて拡径するもの、或いは図２で説明したようなバネを利用したものなどが利用でき、杭孔の所定位置で拡径することで円形状部材５０により孔壁を加圧する。

図７は孔壁加圧部材の他の例を示す図である。
この例では、所定幅の２つの円形状部材６０、６１を互いに交差するように斜状にしてヒンジ６２で接続して、この状態では杭孔より小径である。この小径状態の２つの円形状部材６０、６１を杭孔の所定位置へ挿入し、円形状部材６０に対しては、図示しない拡径手段により、矢印Ａ、Ｂの力を作用させてヒンジ６２を中心に時計方向に回転させ、円形状部材６１に対しては、矢印Ｃ、Ｄの力を作用させてヒンジ６２を中心に反時計方向に回転させることで、両円形状部材が面一に揃う方向に重なるように回転して拡径し、孔壁を円形状部材で加圧することができる。

図８は孔壁加圧部材の他の例を示す図である。
この例では、所定幅の円形状部材７０が斜めに切断分割されており（図８（ａ））、この状態では杭孔より小径である。この小径状態の円形状部材７０を掘削孔内に挿入し、掘削孔の所定位置で、図示しない拡径手段により、円形状部材の分割端部にそれぞれ矢印Ｅ、Ｆの上下方向の力を作用させることで分割面を合わせる（図８（ｂ））。こうすることで、円形状部材７０が拡径して孔壁を加圧することができる。

図９は孔壁加圧部材の他の例を示す図である。
この例では、所定幅の円形状部材８０が杭孔の径より小径で螺旋状に巻かれているもの（図９（ａ））を使用し、この螺旋状に巻かれた円形状部材８０を掘削孔に挿入し、掘削孔の所定位置で、図示しない拡径手段により、円形状部材８０の両端に矢印Ｇ、Ｈの上下方向から両者が接近するように力を作用させて螺旋を拡径する（図９（ｂ））。こうすることで、螺旋状プレート８０は巻数が減少して拡径し、孔壁を加圧することができる。

図１０は杭孔壁を加圧する他の例を説明する図である。
この例ではスタンドパイプのような、例えば５〜６ｍ程度の長尺の加圧用の鋼管３０を設置し、これより高い作業構台３から掘削装置４で掘削する。このとき、掘削深さに応じて鋼管３０内に地下水位とバランスする程度の泥水を満たし、泥水圧を孔壁に作用させることで孔壁６の安定と変形抑制を図る。なお、長尺の鋼管３０で泥水圧をかけるため杭の口元付近には、止水パッキン３１を介して止水ブロック３２を配置して圧力保持を図る必要がある。なお、鋼管３０により必要な水頭圧を得るためには太い管である必要がないため、地表面より上部では小径の細い管とするようにしてもよい。

軌道間に場所打ち杭を施工する際の孔壁防護方法の例を説明する図である。孔壁防護に用いる拡径可能な鋼管の例を説明する平面図である。場所打ち杭を施工する際の孔壁防護方法の他の例を説明する図である。場所打ち杭を施工する際の孔壁防護方法の他の例を説明する図である。孔壁防護に用いるドーナツ状の加圧バッグの例を説明する図である。孔壁加圧部材の他の例を示す図である。孔壁加圧部材の他の例を示す図である。孔壁加圧部材の他の例を示す図である。孔壁加圧部材の他の例を示す図である。孔壁防護機構の一例を示す図である。

符号の説明

１…レール、２…軌道、３…作業構台、４…掘削装置、５…杭孔、６…孔壁、７…吊り下げ架台、１０…鋼管、１１…拡径機構、１２…拡径状態の鋼管、２０…鋼管、２１…加圧，３０，３１…加圧バッグ、３２…鋼板、３３…バネ、４０…長尺の鋼管、４１…止水パッキン、４２…止水ブロック、５０，６０，６１，７０，８０…円形状部材、６２…ヒンジ。

Claims

場所打ち杭の孔壁防護方法において、
場所打ち杭の掘進作業と併行して拡径手段を備えた杭孔より小径の円形状部材からなる孔壁加圧部材を掘削孔内に挿入し、掘削孔内で前記拡径手段により前記円形状部材を拡径して孔壁へ圧力を加えて設置し、以後、小径状態の円形状加圧部材を既設の拡径状態の円形状加圧部材を通して順次挿入し、前記拡径手段により拡径して孔壁へ圧力を加えて設置し、前記円形状部材を杭の深さ方向に連続、または不連続に設置することを特徴とする場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、円周方向において分割された部材からなり、分割箇所を接続する拡径手段が設けられている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、交差するように斜状にヒンジ接続された所定幅の２つの円形状部材からなり、２つの円形状部材が面一に揃う方向に各円形状部材をヒンジ部で回転させる拡径手段が設けられている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、円周方向において斜めに分割された所定幅の円形状部材からなり、分割された円形状部材の斜め分割面を合わせるように円形状部材に力を加える拡径手段が設けられている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、所定幅の螺旋状に巻かれた部材からなり、螺旋状部材の両端を接近させるように力を加える拡径手段が設けられている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、円周方向の複数箇所で分割された所定高さの鋼管からなり、各分割箇所を接続する拡径手段が設けられている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、ドーナツ状の加圧バッグからなり、前記加圧バッグに充填材を注入して膨らませる拡径手段を備えている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、加圧装置が取り付けられた鋼板リングからなり、鋼板リングと加圧装置間に取り付けられ、加圧装置を膨らませる複数のコイルバネ若しくはジャッキからなる拡径手段を備えている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
前記円形状部材は、周囲に加圧バッグが取り付けられた所定高さの鋼管からなり、前記加圧バッグに充填材を注入して膨らませる拡径手段を備えている請求項１記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。
杭の深さ方向に不連続に設置される鋼管と加圧バッグ間は、吹き付けコンクリート、シート、ネット等で防護する請求項９記載の場所打ち杭の孔壁防護方法。