JP5769122B1 - 基礎杭施工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる基礎杭施工方法を提供する。【解決手段】地盤の上方に位置する第1層101を掘削する工程と、前記第1層101の下方に位置する第2層102を該第1層101を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、前記第1層101及び第2層102を掘削した穴に筒状の杭9を挿入する挿入工程と、該杭9の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭9の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程を備えることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、土木構造物の基礎を支える杭を施工する基礎杭施工方法に関する。
各種建造物の基礎を支える基礎杭は、例えば、地盤を掘削して形成した掘削穴中に筒状の杭を挿入し、この杭の中空部に根固め液を注入し、注入した根固め液を硬化させる手順で施工される(例えば、特許文献1参照)。
具体的な手順の一例は以下の通りである。掘削器具(ビット)をスパイラルオーガの先端に取付け、これらを鉛直に支持した杭の中空部に挿入し、回転及び上下運動させることにより地盤を掘削する。掘削器具は、下端に先端掘削刃を備え、また先端掘削刃の上位置で拡縮開閉可能な拡大掘削刃を備えている。地盤の上方に位置する第1層は、先端掘削刃により掘削し、杭は、掘削により形成された掘削穴に逐次圧入される。地盤の下方に位置し所定の硬度を有する第2層は、拡大掘削刃を開き、この拡大掘削刃と先端掘削刃とにより所定深度に達するまで径を広げて掘削し、杭は、掘削完了後に拡径掘削穴に圧入する。次いで、杭の中空部からスパイラルオーガを引き出し、この中空部内にコンクリート等の根固め液を所定量注入して硬化させ、硬化により形成される根固め部により杭の下端部を第2層に固定することにより基礎杭の施工が完了する。
以上の如く実施される基礎杭施工方法において、第1層及び第2層の掘削時に発生する掘削土は、杭の中空部内で回転するスパイラルオーガにより搬出される。しかしながら、掘削穴の内部には、掘削土と地下水とが混合した高粘度のスライムが生じることがあり、このスライムの多くは、スパイラルオーガにより搬出されずに掘削穴の底部に残り、この状態で根固め液が注入された場合、従来の技術では根固め液とスライムとが混合することで根固め部が十分に形成されず、杭の固定強度が不足するという問題がある。特に第2層が泥岩、土丹、硬質粘性土又はシルト等を主として含む泥岩層である場合、スライムの粘性が大きいため、スパイラルオーガにより搬出されない多くのスライムが残留し、杭の固定強度の不足が発生し易い。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる基礎杭施工方法を提供することにある。
本発明に係る基礎杭施工方法は、地盤の上方に位置する第1層を掘削する工程と、前記第1層の下方に位置する第2層を該第1層を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、前記第1層及び第2層を掘削した穴に筒状の杭を挿入する挿入工程と、該杭の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程を備え、前記除去工程は、有底円筒状をなし、前記粘性土を底部から格納する第1格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、前記第1格納容器により前記粘性土を格納する工程と、前記第1格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とを備え、前記除去工程は、開閉可能な蓋板により塞がれる開口を底部に有する第2格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、前記第2格納容器により前記粘性土を格納する工程と、前記第2格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とをさらに備える。
本発明に係る基礎杭施工方法は、前記第1格納容器の側面には、前記杭の内壁に擦りつけることにより前記杭の内壁に付着した粘性土を剥離する除去具が設けてあることを特徴とする。
一つの側面では、泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる。
実施の形態1
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は杭打ち機の一例を示す説明図である。図1に示すように、杭打ち機(アースオーガ)は、車両本体6にステーを介して支持されたリーダマスト7を備える。以下の説明では図中の上下左右を使用する。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は杭打ち機の一例を示す説明図である。図1に示すように、杭打ち機(アースオーガ)は、車両本体6にステーを介して支持されたリーダマスト7を備える。以下の説明では図中の上下左右を使用する。
杭打ち機は、リーダマスト7の左部のガイドレール71に上下方向に移動可能に設けられた駆動装置10と、駆動装置10の下方に延びるスパイラルオーガ1とを備える。スパイラルオーガ1は円筒状をなし、外周部に螺旋状に設けられた螺旋翼11を備える。スパイラルオーガ1の先端部には取り外し可能に設けられたビット(掘削器具)2が取り付けられている。
図2Aはビット2の一例を示す正面図である。図2Bはビット2の一例を示す底面図である。図2Aに示すようにビット2は円筒状をなす回転シャフト20と、回転シャフト20の上端に設けられた取付部23と、回転シャフト20の下端に設けられた掘削刃21と、回転シャフト20の下端側の外周部の左右に設けられた1対の拡大掘削刃(掘削刃)22、22と、回転シャフト20の上端側の外周部に螺旋状に設けられた螺旋翼25とを備える。
取付部23は回転シャフト20より小径の円筒状をなしており、ビット2は取付部23をスパイラルオーガ1の下端へ嵌め込むことでスパイラルオーガ1に装着される。取付部23の中空部はスパイラルオーガ1の中空部に連通される。掘削刃21は中央部に回転シャフト20に対して同軸をなす円筒部215と、円筒部215の下端面に立設された一対の刃部211、211と、回転シャフト20の下端側の外周部に螺旋状に設けられた螺旋翼214と、螺旋翼214の下端に下方に向けて突設された4つの刃部212とを備える。刃部211は中央から外側に傾斜しており、刃部211の厚みは先端に向かって狭くなっている。刃部212は棒状をなし、先端に向かって厚みが狭くなっている。拡大掘削刃22は棒状をなし、ジョイント221を介して回転シャフト20に上端が接続されている。拡大掘削刃22は油圧により拡縮開閉する。すなわち拡大掘削刃22は油圧により回転シャフト20に一側面が接触するまで閉じられ、また図2に示すような位置まで開く。円筒部215は回転シャフト20より小径で、下端が閉じられた有底円筒状をなしており、周面を貫通する孔部216を備える。取付部23の中空部は回転シャフト20と円筒部215との中空部に連通される。
図3は杭打ち機の動作説明図である。図3に示すように、杭打ち機は上方に位置する第1層101と、下方に位置する第2層102とを備える地盤を掘削するために用いられる。第1層101は例えば、砂又は砂礫等を主として含む砂岩層である。第2層102は例えば、泥岩、土丹、硬質粘性土又はシルト等を主として含む泥岩層である。
図3Aに示すように杭9は鉛直に立設され、杭9の中空部には下端にビット2を装着したスパイラルオーガ1が挿入されている。ビット2は拡大掘削刃22を油圧により閉じて駆動装置10によりスパイラルオーガ1と共に回転及び上下運動することで先端の掘削刃21により底部の土を掘削し、地盤に掘削穴が形成される。駆動装置10はスパイラルオーガ1の中空部へ圧縮空気を噴出する。スパイラルオーガ1の中空部に噴出された圧縮空気は回転シャフト20の中空部を通して孔部216から噴出し、掘削土を舞い上げる。ビット2は舞い上げられた掘削土を、螺旋翼214及び25の回転によりスパイラルオーガ1の螺旋翼11まで運搬する。スパイラルオーガ1の螺旋翼11は駆動装置10の回転により螺旋翼214及び25から運搬された掘削土をスパイラルオーガ1の上端まで運搬し、掘削土を地上へ排土する。杭9は形成された掘削穴に逐次挿入され、杭9の挿入は自沈又は絞り込み機(図示せず)により強制圧入を行う。
図3Bに示すように、第2層102は拡大掘削刃22を杭9の外周円の大きさまで開いて掘削する。杭打ち機は穴の直径が拡大掘削刃22が閉じた状態より拡大された拡径掘削部を第1層101と第2層102との境界から所定の掘削深度まで形成する。所定の掘削深度とは例えば杭9の外径である。図3Cに示すように、拡大掘削刃22を閉じた後、杭9は拡径掘削部の下端まで自沈又は絞り込み機により強制圧入を行う。ビット2は駆動装置10により地上まで上昇し、スパイラルオーガ1を杭9から引き抜く。図3Dに示すように地上に運搬できなかった掘削土は掘削の際に流出した地下水と混合することで粘性の高いスライム(粘性土)8を形成し、掘削穴の底部及び杭9の内壁に残留する。
スライム8を除去するために以下の除去工程を行う。図4Aはスライム8の除去工程に使用する格納容器(第1格納容器)3の一例を示す斜視図である。図4Bは格納容器3の一例を示す底面図である。図5は格納容器3の一例を示す断面図である。格納容器3は有底円筒状をなし、底部に設けられた開閉式の蓋板34と、外周部に螺旋状に設けられた付着物除去部32と、上端に立設された取付部33とを備える。蓋板34は、蓋板34の中央部から放射状に延びる位置に設けられた開口30、30と、開口30の夫々に後述する回転方向に延設された延設部31、31とを備える。
蓋板34は左端に設けられた正背面方向の軸で支持されて開閉自在としてある。開口30は矩形状をなしている。延設部31は板状をなしている。付着物除去部(除去具)32には所定量の針金等の金属毛の束が格納容器3の側面に対して垂直方向に植設されている。取付部33は格納容器3より小径の円柱状をなしている。
図6は格納容器3の動作説明図である。図6Aに示すように格納容器3は取付部33をスパイラルオーガ1の下端へ嵌め込むことでスパイラルオーガ1に取り付けられる。格納容器3を取り付けたスパイラルオーガ1は杭9の中空部内に挿入される。格納容器3は杭9の中空部内で駆動装置10により回転及び上下運動をし、付着物除去部32を内壁に擦りつけることで杭9の内壁に付着したスライム8を内壁から剥離させる。格納容器3は駆動装置10により穴の底部まで下降する。格納容器3はスパイラルオーガ1を回転させながら下降することで、延設部31、31により底部に堆積(付着)したスライム8を掬い出し、図6Bに示すように、開口30、30を通して格納容器3の内部に掬い出したスライム8を格納する。
図7は格納容器3によるスライム8を排土する手順を示す説明図である。図7Aに示すように格納容器3は駆動装置10により上昇する。格納容器3は駆動装置10により地上まで引き上げられる。スライム8の内、水分を多く含む2次スライム15は格納容器3から落下し、図7Bに示すように、穴の底部に堆積する。格納されたスライム8は蓋板34を開くことで格納容器3の外部へ開放する。
さらに2次スライム15を除去するために以下の第2次除去工程を行う。図8は第2次除去工程に使用する格納容器(第2格納容器)13の一例を示す断面図である。格納容器13は有底円筒状をなす。格納容器13は底部に格納容器13の内径と同一の大きさの開口130と、開口130を覆う開閉式の蓋板131と、左右夫々の上端に立設された突起部134と、突起部134の正背面方向に開口する吊り下げブラケット133とを備える。蓋板131は下面の右部から下方向に向けて垂直に立設された突起部132を備える。蓋板131は左端に設けられた正背面方向の軸で支持されて開閉自在としてある。蓋板131は格納容器13の底部に沿うように閉じた状態で開口130を塞ぐ。
図9は格納容器13の動作説明図である。図9Aに示すように、格納容器13は吊り下げブラケット133にワイヤーを通してクレーン(図示せず)のフック14により吊り下げられる。格納容器13はクレーンの動作で穴の底部まで下降する。蓋板131は突起部132を掘削穴の底部から押されることで上方向へ開く。格納容器13は開かれた蓋板131から内部に2次スライム15を格納する。格納容器13はクレーンの動作で上昇する。図9Bに示すように、格納容器13の蓋板131は自重により格納容器13を閉塞する。格納容器13はクレーンの動作で地上まで引き上げられる。蓋板131は突起部132を押すことで上方向へ開き、格納容器13は格納された2次スライム15を格納容器13の外部へ開放する。
図10は根固め部を形成する工程を示す説明図である。図10Aは杭9の中空部に挿入したトレミー管41の一例を示す説明図である。図10Bは地盤に定着した杭9の一例を示す説明図である。図10Aに示すように、杭9の中空部には、筒状のトレミー管41が挿入される。トレミー管41には上端に漏斗状をなすバケット42が設けられている。コンクリート等の根固め液5がバケット42から流し込まれる。根固め液5が杭9の所定の注入深度まで注入された場合、トレミー管41を杭9の中空部から引き抜く。所定の注入深度とは例えば杭9の内径の4倍である。図10Bに示すように、根固め液5が注入されてから時間が経過した後、根固め液5が固形化し、根固め部が杭9に形成される。
本実施の形態では、底部に堆積したスライム8を除去することで根固め部が底部に十分に形成されるため、杭9を確実に固定することができるため、泥岩層を含む地盤に対して十分な強度で杭を施工することができる。
本実施の形態では、格納容器3を用いることで杭9の底部に残留するスライム8を効率的に除去することができる。
本実施の形態では、付着物除去部32により内壁に付着したスライム8を剥離することで杭9の内壁に対して根固め部が密着して形成されるため、杭9をさらに確実に固定することができる。
本実施の形態では、格納容器13で掘削穴の底部に残留する2次スライム15を除去することで根固め部を掘削穴の底部に十分形成することができるため、さらに確実に杭9を固定することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
3 格納容器
5 根固め液
8 スライム(粘性土)
9 杭
13 格納容器
32 付着物除去部(除去具)
101 第1層
102 第2層
5 根固め液
8 スライム(粘性土)
9 杭
13 格納容器
32 付着物除去部(除去具)
101 第1層
102 第2層
Claims (2)
- 地盤の上方に位置する第1層を掘削する工程と、
前記第1層の下方に位置する第2層を該第1層を掘削した穴より内径を拡大して掘削する掘削工程と、
前記第1層及び第2層を掘削した穴に筒状の杭を挿入する挿入工程と、
該杭の中空部に根固め液を注入し、固化させることで前記杭の根本を固定する工程とを含む基礎杭施工方法において、
前記掘削工程と挿入工程との間に掘削した穴の底部に堆積し、粘性を有する粘性土を除去する除去工程を備え、
前記除去工程は、有底円筒状をなし、前記粘性土を底部から格納する第1格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、
前記第1格納容器により前記粘性土を格納する工程と、
前記第1格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とを備え、
前記除去工程は、開閉可能な蓋板により塞がれる開口を底部に有する第2格納容器を前記杭の中空部に挿入する工程と、
前記第2格納容器により前記粘性土を格納する工程と、
前記第2格納容器の内部に格納した粘性土を外部へ開放する工程とをさらに備える基礎杭施工方法。 - 前記第1格納容器の側面には、前記杭の内壁に擦りつけることにより前記杭の内壁に付着した粘性土を剥離する除去具が設けてあることを特徴とする請求項1に記載の基礎杭施工方法。
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JP2015009623A JP5769122B1 (ja) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | 基礎杭施工方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108755729A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-11-06 | 中铁二十局集团第工程有限公司 | 一种cfg桩基桩帽与桩身一体化施工装置及方法 |
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2015
- 2015-01-21 JP JP2015009623A patent/JP5769122B1/ja active Active
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CN108755729A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-11-06 | 中铁二十局集团第工程有限公司 | 一种cfg桩基桩帽与桩身一体化施工装置及方法 |
CN108755729B (zh) * | 2018-08-20 | 2023-07-04 | 中铁二十局集团第一工程有限公司 | 一种cfg桩基桩帽与桩身一体化施工装置及方法 |
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