JP6212147B2

JP6212147B2 - 砕石杭

Info

Publication number: JP6212147B2
Application number: JP2016035442A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西村; 俊守前; 公一磯部; 嘉一西山
Original assignee: サムシングホールディングス株式会社; 株式会社ジェイアール総研エンジニアリング
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP2017150267A

Description

本発明は、砕石杭に関するものである。

砕石杭は、掘削孔を形成し、その掘削孔内に砕石を充填して構築されるものであり、下記特許文献に示されているが、図５に示すように砕石パイルＰを構築することにより、軟弱地盤を強い地盤に変え、この地盤を地震時の衝撃や液状化から守ることができ、複数の砕石パイルＰで補強された地盤上に建物Ｂを構築することで、その建物Ｂを長期にわたり堅固に安定支持することができる。
特開２００８−１９６２４９号公報

この特許文献１では、下端にエアハンマを設けたドリルで地盤を所定深度まで穿孔、一度ドリルを地上に引き上げ、掘削の完了した掘削孔内には、回転を停止したドリルを、エアハンマの下端が掘削孔の底に達するまで挿入する。

つぎに、天然石より破砕した、所定量（初回分）の砕石を少しずつ掘削孔内に投入しながらドリルを逆転（左回転）して掘削孔内に投入された砕石は順次押し込み、つぎに、エアハンマを上下作動し、投入砕石にハンマ打撃を加えて、その投入砕石を締め固めていく。

前記特許文献１に示されるような砕石杭（砕石パイル）は、構造物を支持する支持杭としての用い方よりも地盤改良の１つとして用いるもので、主に液状化対策としてのものである。

なお、同じようなものとしてグラベルドレーン工法（間隙水圧消散工法）があり、地盤中に造成した砕石柱により、地震時に発生する過剰間隙水圧を早期に消散させ、液状化を防止する。

このような砕石杭（砕石パイル）に支持杭としての性能、砕石の集合体が単体の杭の資質を有することを求めようとすると、上載荷重で図４に示すように破壊（図左）、沈下（図中央）、破損（図右）等の変形が発生するおそれがある。

本発明の目的は、砕石杭（砕石パイル）に上載荷重に対する変形の発生を防止する工夫を施し、その結果、砕石杭（砕石パイル）に支持杭としての機能を持たせることができ、支持杭の構築に掛かる大幅な労力の削減と工期の短縮等を図ることが可能となる砕石杭を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため砕石杭としては、第１に、埋設した塩化ビニル管や薄肉鋼管、もしくはドレーン管から選択できる低強度管内に砕石またはコンクリートガラを充填して形成され、先端を支持地盤まで到達させる柱状体であり、地中において該柱状体を形成する砕石またはコンクリートガラの外周が変形防止としての低強度管で包抱され、柱状体の頭部は砕石またはコンクリートガラが横移動可能で、砕石またはコンクリートガラに挿入されるキャップ蓋で免震部として形成することを要旨とするものでる。

第２に、埋設した塩化ビニル管や薄肉鋼管、もしくはドレーン管から選択できる低強度管内に砕石またはコンクリートガラを充填して形成され、先端を支持地盤まで到達させる柱状体であり、地中において該柱状体を形成する砕石またはコンクリートガラの外周が変形防止としての低強度管で包抱され、柱状体の頭部は砕石またはコンクリートガラが横移動可能で、単管による芯材を柱状体に配設し、この芯材に係合する天蓋を砕石またはコンクリートガラ上に載置して免震部として形成することを要旨とするものである。

本発明によれば、砕石またはコンクリートガラは角が尖っているものであり、締め固めると相互に噛み合ってしっかりと固まりこれにより形成される柱状体は上載荷重を受け止める支持杭として機能させることができる。また、柱状体は外周が低強度管で包抱されその外側は地盤であるので、この低強度管は地盤でおさえられた強度のあるものとして柱状体の破壊、沈下、破損等の変形防止を行なうことができる。

また、柱状体は先端を支持地盤まで到達させることにより、より確実に支持杭としての機能を発揮させることができる。

さらに、柱状体の頭部を砕石またはコンクリートガラが横移動可能な免震部として形成することで、地震の揺れに対する免震作用を発揮させることができる。

請求項１記載の本発明によれば、免震部を形成する１つの方法であり、砕石またはコンクリートガラに挿入されるキャップ蓋は荷重支持の台盤として機能するとともに砕石またはコンクリートガラとともに横移動できる。

請求項２記載の本発明によれば、免震部を形成する１つの方法であり、砕石またはコンクリートガラ上に載置する天蓋は柱状体に配設される単管による芯材に係合して荷重支持の台盤として機能するとともに砕石またはコンクリートガラとともに横移動できる。

砕石またはコンクリートガラ上に載置する天蓋は単管による芯材により支えられ、荷重支持の台盤として機能するとともに地震時には芯材が砕石またはコンクリートガラ中を移動することにより横移動できる。

以上述べたように本発明の砕石杭は、砕石杭（砕石パイル）に上載荷重に対する変形の発生を防止する工夫を施し、その結果、砕石杭（砕石パイル）に支持杭としての機能を持たせることができ、支持杭の構築に掛かる大幅な労力の削減と工期の短縮等を図ることが可能となるものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の砕石杭の第１実施形態を示す縦断正面図で、図中１は地中に先行して埋設した低強度管を示す。

低強度管１としては、塩化ビニル管や薄肉鋼管、もしくはドレーン管から選択できる。さらに、この低強度管１は単位ピースのものを例えばソケット管２で接続して（図３参照）必要長さのものとする。

低強度管１内に砕石３またはコンクリートガラを投入充填して柱状体４を構成した。なお、砕石３は岩石をクラッシャなどで粉砕し、人工的につくった粗骨材であるが、高炉スラグ粗骨材「（高炉で銑鉄と同時に生成する溶融スラグを徐冷し、粉砕粒度調整したもの。JIS A 5011-1（コンクリート用スラグ骨材第１部：高炉スラグ）に区分等が規定されている。）」も本発明の砕石３に該当するものである。

本発明においてコンクリートガラとは産業廃棄物のがれき類で建物の新築・改築・解体に伴って生じたコンクリート破片・アスファルト破片であり、上記以外に発生したコンクリート破片であるコンクリートくずも対象に含ませることができる。

このようにして地中において砕石３またはコンクリートガラで形成される柱状体４は外周が変形防止としての低強度管１で包抱されるものとなる。

前記低強度管１で包抱された砕石３またはコンクリートガラで形成される柱状体４はその先端は支持地盤５まで到達させるのが望ましい。

低強度管１の上端は地表より下方の所に埋設させ、柱状体４の頭部は砕石３またはコンクリートガラが横移動可能な免震部６として形成した。

図１は前記免震部６は、砕石３またはコンクリートガラが低強度管１の上方に横広がりになって形成するものとした。このように上方に横広がりになる砕石３またはコンクリートガラは低強度管１で拘束されておらず、横移動可能なものである。また、横広がりになることである面積を確保して免震部６を形成できる。

前記免震部６を形成することは、柱状体４の上載荷重支持を阻害するものではなく、また、このような免震部６を設けることで、地震時には上部構造物の横揺れに対する免震作用を発揮することができる。

さらに砕石３またはコンクリートガラに挿入されるキャップ蓋７を設けた。キャップ蓋７は砕石３またはコンクリートガラ中に刺さり、その内部にも砕石３またはコンクリートガラが入り込む。

このキャップ蓋７は荷重支持の台盤砕石またはコンクリートガラに挿入されるキャップ蓋７は荷重支持の台盤として機能するものであり、地震時には砕石３またはコンクリートガラとともに横移動できる。

図２は前記免震部６は、砕石３またはコンクリートガラが低強度管１の上方に横広がりになって形成するものであることは前記図１と同じであるが、天蓋８を砕石３またはコンクリートガラ上に載置する。

なお、この天蓋８はそのままでは滑って動いてしまうおそれがあるので単管による芯材９を柱状体４の中央部に配設し、この芯材９に係合させた。

天蓋８は荷重支持の台盤として機能するものであり、地震時には芯材９が撓み、もしくは柱状体４内で動くことで、天蓋８も砕石３またはコンクリートガラとともに横移動できる。

次に、低強度管１で包抱される前記砕石３またはコンクリートガラで形成される柱状体４の造成方法について説明する。

図３に示すように塩化ビニル管や薄肉鋼管、もしくはドレーン管等の低強度管１の先端に掘削ヘッド３１を嵌着し、低強度管１の内部を貫通する掘削回転軸４０を掘削ヘッド３１に係合させて掘削ヘッド３１を掘進させることにより低強度管１を建込む。

掘削ヘッド３１は、建込むべき低強度管１の先端に嵌着するもので、低強度管１の支持板となる水平板体３２の下側に掘削用の羽根としてフィッシュテールビット３３を設けた。

水平板体３２は低強度管１よりも外側に張り出すように径の大きなものであり、フィッシュテールビット３３はその中心を水平板体３２の中心にあわせて下向きに設けるが、フィッシュテールビット３３はその左右端は水平板体３２よりも張り出させる。

さらに、掘削ヘッド３１は、上面に筒体３４を立ち上げ、この筒体３４に低強度管１の先端を係合させる。

前記水平板体３２の中央には２個の孔３９が並んで形成され、前記掘削回転軸４０であり、その先端は二股の差し込み部４１として、前記水平板体３２の孔３９に着脱自在に差し込まれる。

図示は省略するが、掘削回転軸４０は建込み用の施工機械のオーガー（駆動装置）に接続されて回転駆動される掘削ロッドタイプのもので、オーガー（駆動装置）は通常の杭施工等で用いるアースオーガーと同じく、油圧モータをハウジングに収めたもので、リーダーマストを起伏自在に設けたクローラ等の重機の、リーダーマストのトップシーブから昇降自在に吊り下げられる。

掘削回転軸４０を図示しない駆動装置で回転駆動すると、掘削回転軸４０で掘削ヘッド３１が回転され、地中に推進されていく。

掘削回転軸４０はその先端が水平板体３２に差し込まれた状態でそのまま掘削ヘッド３１を押すものであり、両者は結合しながら掘削が行われる。

その結果、掘削孔壁が安定し、低強度管１を摩擦抵抗をあまり受けずに無理なく挿入することができる。

このようにして低強度管１を地盤に挿入して埋設し、所定長挿入後掘削回転軸４０を引き上げて低強度管１を水平板体３２で支持させて地中に埋設する。

また、掘削回転軸４０はその先端が水平板体３２に差し込まれただけの状態なのでそのまま回転させずに引上げれば抜くことができる。

低強度管１を立て込んだならば、その内部に砕石３またはコンクリートガラを投入して砕石杭を形成する。

砕石３またはコンクリートガラを投入に際してはコンパクターその他で適宜締め固めることが望ましい。

また、前記実施形態では先行して低強度管１を地中に埋設し、その後で砕石３またはコンクリートガラを投入して砕石杭を形成する例について説明したが、装置は別の態様として大掛かりとなるが掘進して行う低強度管１の埋設進行と同時に砕石３またはコンクリートガラを投入を行なうことも可能である。

本発明の砕石杭の第１実施形態を示す縦断正面図である。本発明の砕石杭の第２実施形態を示す縦断正面図である。本発明の砕石杭の形成工法で使用する掘削装置の１例を示す縦断正面図である。砕石杭の変形を示す説明図である。砕石杭の設置例を示す斜視図である。

１…低強度管２…ソケット管
３…砕石４…柱状体
５…支持地盤６…免震部
７…キャップ蓋８…天蓋
９…芯材３１…掘削ヘッド
３２…水平板体３３…フィッシュテールビット
３４…筒体３９…孔
４０…掘削回転軸４１…差し込み部

Claims

埋設した塩化ビニル管や薄肉鋼管、もしくはドレーン管から選択できる低強度管内に砕石またはコンクリートガラを充填して形成され、先端を支持地盤まで到達させる柱状体であり、地中において該柱状体を形成する砕石またはコンクリートガラの外周が変形防止としての低強度管で包抱され、柱状体の頭部は砕石またはコンクリートガラが横移動可能で、砕石またはコンクリートガラに挿入されるキャップ蓋で免震部として形成することを特徴とした砕石杭。
埋設した塩化ビニル管や薄肉鋼管、もしくはドレーン管から選択できる低強度管内に砕石またはコンクリートガラを充填して形成され、先端を支持地盤まで到達させる柱状体であり、地中において該柱状体を形成する砕石またはコンクリートガラの外周が変形防止としての低強度管で包抱され、柱状体の頭部は砕石またはコンクリートガラが横移動可能で、単管による芯材を柱状体に配設し、この芯材に係合する天蓋を砕石またはコンクリートガラ上に載置して免震部として形成することを特徴とした砕石杭。