JP6406672B2 - 杭孔掘削方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭孔掘削方法、特に、場所打ちコンクリートで柱列式連続地中壁を構築するために、連続した杭孔を掘削する方法に関する。

従来から、山留壁を構築する工法として、柱列式連続地中壁工法が広く用いられている。この工法は、アースオーガやバケット、掘削ビット等の掘削装置を用いて杭体を設けるための杭孔を掘削し、柱状の杭体が連続して一体化した地中壁を構築する工法である。

連続地中壁には、ソイルセメント壁と場所打ちコンクリート壁とがある。ソイルセメント壁は、杭孔の掘削時に生じた土砂にセメントミルクを注入して、これらを撹拌、混合して壁体を構築したものであり、場所打ちコンクリート壁に比べて掘削土の排出量が少なく、経済的である。場所打ちコンクリート壁は、掘削して土砂を除去した杭孔にコンクリートを打設して壁体を構築したものであり、ソイルセメント壁と比べて剛性及び止水性が優れている。

ソイルセメント壁の場合は、掘削と並行してセメントミルクの注入、撹拌を行うため、掘削が終了した時点でソイルセメント壁の形成作業が終了する。よって、これに隣接するソイルセメント壁を構築する際、掘削装置は既設のソイルセメント壁側から反力が得られるので、杭孔の一部をオーバラップさせる場合でも垂直に掘削することができる。

しかし、場所打ちコンクリート壁の場合、杭孔の掘削が完了した時点では杭孔内は、空洞、又はベントナイトや水などの安定液で満たされた状態である。よって、杭孔の一部をオーバラップさせて隣接する杭孔を掘削する際、掘削装置は既設の杭孔側で反力が得られず、新設される杭孔は既設の杭孔側に偏る。

このため、柱列式の場所打ちコンクリート壁を形成する場合は、隣接する杭体は、間隔を有する必要があり、厳密には連続して形成することができなかった。しかし、このような状態では、杭体が連続した状態と比べて、剛性（耐力）及び止水性が劣るという問題がある。

そこで、非特許文献１には、杭体を連続させた柱列式の場所打ちコンクリート壁を構築する工法として、Ｎ−ＢＨ工法が記載されている。このＮ−ＢＨ工法では、間隔を隔てて２本の杭孔を掘削し、これらの杭孔にコンクリートを打設して杭体を形成した後、これらの杭体の間に杭孔を掘削している。

なお、特許文献１には、左右外側にガイドプレートを有する多軸オーガ機を使用して、連続する複数の杭孔（エレメント）を形成するソイルセメント柱列式連続地中壁の施工法が記載されている。この施工法では、間隔を開けて先行するエレメントを掘削し、これらエレメント内に芯材を配置し、この芯材にエレメントの外縁を規定する定規材を固定する。その後、これらエレメント内のソイルセメンが硬化又は半硬化した後に、両側の定規材にガイドプレートをそれぞれ沿わせて多軸オーガ機で新たなエレメントを掘削している。

特公平７−１０９０９５号公報 喜多紀州等著、「低空頭柱列式連続壁（Ｎ−ＢＨ工法）の施工」、西松建設技報 ＶＯＬ．３４、２０１１年、ｐ．１〜６

しかしながら、上記非特許文献１に記載されたＮ−ＢＨ工法では、既設の杭体の間に杭孔を掘削する際に、既設の杭体を構成するコンクリート杭体が損傷を受ける。また、既設の杭体と新設する杭体とが一体にならずに、剛性及び止水性が劣るおそれがある。

また、上記特許文献１に記載された施工法は、場所打ちコンクリート壁を構築する場合には、適用することができない。

本発明は、以上の点に鑑み、連続した杭孔を良好に掘削することが可能な杭孔掘削方法を提供することを目的とする。

本発明は、柱列式連続地中壁を構築するために、隣接する杭孔の円形状の横断面がオーバラップするように前記杭孔を掘削する方法であって、杭孔を１本掘削する工程と、前記杭孔から間隔を隔てて、別の杭孔を１本掘削する工程と、前記掘削した２本の杭孔内に、それぞれ、当該２本の杭孔の間に掘削される新たな杭孔が形成される領域にはみ出ないガイド管を挿入する工程と、前記ガイド管を挿入した前記２本の杭孔の間に、前記新たな杭孔を１本掘削する工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、既設の２本の杭孔内に、それぞれ、新たな杭孔が形成される領域にはみ出ないガイド管を挿入された状態で、新たな杭孔を掘削する。そのため、ガイド管によって掘削領域が邪魔されずに、新たな杭孔を掘削することができる。また、新たな杭孔を掘削する際に、掘削装置は両側のガイド管から反力を得ることができるので、掘削装置のビットなどに片寄りが生じず、杭孔を垂直に掘削することができる。

本発明において、前記ガイド管は、横断面の外形が、一部が中央側へ円弧状に凹んだ凹部を有する前記杭孔の孔径と同径の円形であり、前記凹部の外面の円弧の径が前記新たな杭孔の外径と略同一であり、長さが前記杭孔の深さ以上であり、前記ガイド管は、前記２本の杭孔内に、それぞれ、前記凹部が前記新たな杭孔の側に向くように挿入され、各前記凹部の外面の円弧の中心が前記新たな杭孔の中心軸に略一致する。

これにより、ガイド管は、横断面の外形が杭孔の孔径と同径の円形であるので、杭孔内に安定的に設置することができる。また、ガイド管は、横断面の外形の一部が中央側へ円弧状に凹んだ凹部を有し、この凹部が新たな杭孔の側に向くように挿入され、凹部の外面の円弧の径が新たな杭孔の外径と略同一であり、且つ、各前記凹部の外面の円弧の中心が前記新たな杭孔の中心軸に略一致するので、新たな杭孔の掘削領域に入り込むことがない。

さらに、ガイド管の長さが杭孔の深さ以上であるので、杭孔は、挿入されたガイド管により底部から上端部まで保護され、新たな杭孔を掘削する際に掘削土が内部に流入してこない。

また、本発明において、前記ガイド管の前記凹部は、当該ガイド管の中心軸に対して対称に２か所形成されていることが好ましい。

この場合、前記別の杭孔の前記新たな杭孔とは反対側にさらに新たな杭孔を掘削するとき、前記別の杭孔に挿入したガイド管の凹部の位置する側を変えるために、当該ガイド管を一旦引き出して再度当該杭孔に挿入する必要がない。よって、作業効率が向上する。

また、本発明において、前記ガイド管は、内部に安定液を有する状態の前記杭孔内に挿入されることが好ましい。

この場合、安定液によって杭孔の壁面を保護することができる。

また、本発明において、前記ガイド管は、先端部に開口を備えることが好ましい。

この場合、杭孔にガイド管を挿入する際に、ガイド管内に安定液などが流入するので、ガイド管の挿入が容易であると共に、安定液などが杭孔内から溢れ出ることがない。さらに、杭孔からガイド管を引き出すときに、ガイド管内の安定液などが開口から排出されるので、ガイド管の引き出しが容易である。

また、本発明において、前記ガイド管は、前記凹部以外の外周面から外方に向って突出する突出部を備えることが好ましい。

この場合、ガイド管が杭孔に挿入されたとき、杭孔周囲の土砂に突出部が食い込む。これにより、新たな杭孔を掘削する際、ガイド管に掘削装置のビットなどが接触しても、ガイド管が回転せず、ビットの振れ止めを防止することができる。

また、本発明において、前記ガイド管は、上端部に吊り下げ具が設けられ、前記ガイド管は、前記杭孔に挿入された状態で、前記吊り下げ具によって前記杭孔内に吊り下げられることが好ましい。

この場合、吊り下げ具によってガイド管を杭孔内に吊り下げることによって、ガイド管の沈降を防止することができる。

本発明の実施形態に係る杭孔掘削方法を説明する上面図であり、２本の杭孔を掘削した状態を示す。 本発明の実施形態に係る杭孔掘削方法を説明する上面図であり、２本の杭孔にそれぞれガイド管を挿入した後、その間に新たな杭孔を掘削した状態を示す。 ガイド管を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る杭孔掘削方法で掘削した杭孔に場所打ちコンクリートを打設して連続地中壁を構築した状態を示す上面図。

本発明の実施形態に係る杭孔掘削方法について図面を参照して説明する。

本杭孔掘削方法は、図４に示すように、場所打ちコンクリートで柱列式連続地中壁Ｗを構築するために、連続した杭孔Ｈ１〜Ｈ５を掘削する方法である。

まず、図１に示すように、１本目の杭孔Ｈ１を掘削する工程を行う。その後、この杭孔Ｈ１に間隔を開けて２本目の杭孔Ｈ２を掘削する工程を行う。これにより、間隔を開けて２本の杭孔Ｈ１，Ｈ２が掘削された状態となる。

杭孔Ｈ１，Ｈ２を含め各杭孔Ｈは、横断面が円形であり、所定の深さを有する同じ形状であり、隣接する杭孔Ｈとの中心軸間隔も同じである。１本目及び２本目の杭孔Ｈ１，Ｈ２を掘削する際、掘削装置は周囲の土砂Ａから反力が得られるので、掘削装置のビットなどに片寄りが生じず、杭孔Ｈ１，Ｈ２を垂直に掘削することができる。

杭孔Ｈを掘削する方法は、任意であるが、例えば、既存のＢＨ（Ｂｏｒｉｎｇ Ｈｏｌｅ）工法で行えばよい。ＢＨ工法は、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てノーケーシングで杭孔を掘削する方法である。杭孔Ｈの壁面保護のための安定液をビット先端から噴射しながら土砂Ａを掘削し、掘削された土砂の上昇流によって、掘削した土砂を杭口まで上昇させて排出する。安定液は、例えば、ベントナイト、水などである。

ＢＨ工法は、砂礫、岩盤など様々な地盤で施工が可能である、作業高さが低い場合でも施工が可能である、軽量で小型であるロータリ式ボーリングマシンを使用するため騒音、振動が少ないなどの利点がある。ただし、杭孔Ｈを掘削する方法は、ＢＨ工法に限定されない。

次に、図２に示すように、これら既設杭孔Ｈ１，Ｈ２内にそれぞれガイド管１０を挿入する工程を行う。

図３に示すように、ガイド管１０は、鋼板などの金属板などから形成されている。ガイド管１０の全長は、杭孔Ｈの深さ以上である。

ガイド管１０は、ここでは、分割可能なように、２個のガイド管分割体１１，１２が上下方向に連結されてなる。なお、ガイド管１０は、３個以上のガイド管分割体を連結したものであっても、分割不可能に一体化したものであってもよい。

ガイド管１０は、その横断面の外形が、その一部が中心側に円弧状に凹んだ凹部１０ａ（１１ａ及び１２ａ）を有する円形状であり、略全長に亘って同一である。この円形状の半径は、杭孔Ｈの円形横断面の外形の半径と同じ、又は僅かに小さい。そして、凹部１０ａの外面の円弧の径は、既設杭孔Ｈ間に新たに掘削する杭孔Ｈの外径と略同一である。なお、ガイド管１０は新たな杭孔Ｈが形成される領域にははみ出ず、略同一とは、凹部１０ａの外面の円弧の径が、新たな杭孔Ｈの外径と同じ、又は多少大きいことを意味する。

ここでは、ガイド管１０の凹部１０ａは、左右対称に２か所配置されている。これにより、ガイド管１０を挟んで反対側に同様の方法で杭孔Ｈを掘削する際に、ガイド管１０を一度引き出して反転させる手間を省略することができる。ガイド管１０の凹部１０ａの半径は、掘削装置のビットの掘削半径と同径か僅かに大きい。

上側ガイド管分割体１１と下側ガイド管分割体１２との固定は、ここでは、各ガイド管分割体１１，１２の連結部に窪み１１ｂ，１２ｂを設け、これら窪み１１ｂ，１２ｂ内の接合面に、図示しない貫通孔を形成した平板１１ｃ，１２ｃを溶接などで固定しておき、平板１１ｃ，１２ｃ同士をボルト、ナットなどの固定具１３を使用して固定している。

ガイド管１０は、図示しないが、その底部、及び必要に応じて側面の一部に開口が形成されている。これにより、杭孔Ｈ内にガイド管１０を挿入する際に、ガイド管１０内に安定液などが流入するので、ガイド管１０の挿入が容易であると共に、安定液が杭孔Ｈ内から溢れ出ることがない。

また、後述する杭孔Ｈからガイド管１０を引き出すときに、ガイド管１０内の安定液などが開口から排出されるので、ガイド管１０の引き出しが容易である。さらに、ガイド管１０を引き出す際に、開口から杭孔Ｈ内に戻った安定液によって杭孔Ｈの壁面が保護される。

ガイド管１０の先端部１５は、ここでは、下向きに突出した円錐台形のように、外周面がガイド管１０の中心軸方向に向って傾斜している。これにより、ガイド管１０を杭孔Ｈの底部まで挿入する際に、ガイド管１０の先端部１５で杭孔Ｈの壁面を削り取るおそれを解消することができる。

ガイド管１０には、回転止めのために、突出部１６が形成されている。突出部１６は、凹部１０ａ以外の外側面に設けられており、図２に示すように、ガイド管１０を杭孔Ｈに挿入したときに、突出部１６が杭孔Ｈ周囲の土砂Ａに食い込むように設けられている。突出部１６は、ここでは、ガイド管１０の上端部の２か所に設けられているが、これに限定されない。例えば、突出部１６を、ガイド管１０の全長に亘って、又は上下方向に離間させて複数設けてもよい。

杭孔Ｈ内に挿入されたガイド管１０は、その突出部１６が杭孔Ｈ周囲の土砂Ａに食い込んでいるので、後述する３本目の杭孔Ｈ３を掘削するときに、ガイド管１０に掘削装置のビットなどが接触しても、ガイド管１０は回転せず、ビットの振れ止めを防止することができる。

さらに、図３に示すように、ガイド管１０の上端には、ガイド管１０を吊り下げるための吊り下げ具１７が設けられている。吊り下げ具１７は、ここでは、ガイド管１０の中心軸に対して対称となるように、２か所設けられている。

なお、図示しないが、吊り下げ具１７は上下２組設けてもよい。上段の吊り下げ具は、ワイヤーの先端に設けられた金具などに連結されて、ガイド管１０を引き出す、移動するなどのときに使用すればよい。下段の吊り下げ具は、対向するこれら吊り下げ具の貫通孔に棒状部材を挿入して、この棒状部材の両端部を地上若しくは架台上に載置することによって、ガイド管１０の沈降を防止するために使用すればよい。

なお、図示しないが、ガイド管１０の内部に変形防止用の補強材を設けてもよい。補強材は、掘削装置のビットなどが衝突して生じる凹部１１の変形を防止することができるように設けることが好ましい。

次に、図２に示すように、既設杭孔Ｈ１，Ｈ２にそれぞれ挿入されたガイド管１０が両側に位置した状態で、これら既設杭孔Ｈ１，Ｈ２の中間に３本目の杭孔Ｈ３を掘削する工程を行う。３本目の杭孔Ｈ３の掘削は、１本目及び２本目の杭孔Ｈ１，Ｈ２の掘削と同様の工法で行う。このとき、３本目の杭孔Ｈ３は、その中心軸が、既設杭孔Ｈ１，Ｈ２の各中心軸の略中間に位置し、且つ、各ガイド管１０の凹部１０ａの外面の円弧の中心と略一致するように掘削する。

このように、２本の既設杭孔Ｈ１，Ｈ２内に、凹部１０ａが互いに向い合うようにガイド管１０を挿入しているので、３本目となる杭孔Ｈ３の孔壁形状（円形状）を確保することができる。また、３本目の杭孔Ｈ３を掘削する際、掘削装置はガイド管１０から反力が得られるので、掘削装置のビットなどに片寄りが生じず、杭孔Ｈ３を垂直に掘削することができる。

これは、上述したように、凹部１０ａの外面の円弧の径は新たな杭孔Ｈ３の外径と略同一、すなわち、同じ又は多少大きいことによるものである。そして、多少大きいとは、このような効果が得られる限度内であることを意味する。

また、既設杭孔Ｈ１，Ｈ２は、それぞれガイド管１０が挿入され、底部から上端部まで保護されているので、３本目の杭孔Ｈ３の掘削時に掘削土が内部に流入してこない。

次に、１本目の杭孔Ｈ１からガイド管１０を引き出す工程を行う。

さらに、その後、図４を参照して、４本目の杭孔Ｈ４を２本目の杭孔Ｈ２と同様にして掘削し、４本目の杭孔Ｈ４に、１本目の杭孔Ｈ１に挿入していたガイド管１０を挿入し、この状態で２本目の杭孔Ｈ２と４本目の杭孔Ｈ４との間に５本目の杭孔Ｈ５を掘削する。上述したように、ガイド管１０の凹部１０ａが左右対称に２か所設けられているため、杭孔Ｈ２内のガイド管１０は一度引き出して反転させるという手間を省略できる。以降、所望の本数まで杭孔Ｈを掘削する。

所定範囲内の全ての杭孔Ｈの掘削を終了した後、各杭孔Ｈ内にコンクリートを打設する。これにより、図４に示すように、柱状杭体の一部が両側に隣接する柱状杭体とオーバラップして、隙間なく連続した場所打ちコンクリート杭Ｗを構築することができる。

なお、図示しないが、場所打ちコンクリート杭Ｗの剛性を高めるために、各杭孔Ｈ内に、鉄筋籠、形鋼からなる芯材などを設置した上で、コンクリートを打設してもよい。また、遮水性能を高めるために、各杭孔Ｈ内に、連続したシートパイル、遮水材などを挿入した上で、コンクリートを打設してもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、掘削装置のアースオーガやビットが１本である必要はなく、上記特許文献１のように多軸オーガ機を使用してもよい。この場合、ガイド管は、ガイド管１０であってもよいが、ガイド管１０を複数本分連結させたようなものであってもよい。

１０…ガイド管、 １０ａ，１１ａ，１２ａ…凹部、 １１…上側ガイド管分割体、 １２…下側ガイド管分割体、 １１ｂ，１２ｂ…窪み、 １１ｃ，１２ｃ…平板、 １３…固定具、 １５…先端部、 １６…突出部、 １７…吊り下げ具、Ａ…土砂、 Ｈ…杭孔、 Ｈ１…１本目の杭孔、 Ｈ２…２本目の杭孔、 Ｈ３…３本目の杭孔、 Ｈ４…４本目の杭孔、 Ｈ５…５本目の杭孔、 Ｗ…柱列式連続地中壁、場所打ちコンクリート杭。

Claims (6)

1. 柱列式連続地中壁を構築するために、隣接する杭孔の円形状の横断面がオーバラップするように前記杭孔を掘削する方法であって、
   杭孔を１本掘削する工程と、
   前記杭孔から間隔を隔てて、別の杭孔を１本掘削する工程と、
   前記掘削した２本の杭孔内に、それぞれ、当該２本の杭孔の間に掘削される新たな杭孔が形成される領域にはみ出ないガイド管を挿入する工程と、
   前記ガイド管を挿入した前記２本の杭孔の間に、前記新たな杭孔を１本掘削する工程とを含み、
   前記ガイド管は、横断面の外形が、一部が中央側へ円弧状に凹んだ凹部を有する前記杭孔の孔径と同径の円形であり、前記凹部の外面の円弧の径が前記新たな杭孔の外径と略同一であり、長さが前記杭孔の深さ以上であり、
   前記ガイド管は、前記２本の杭孔内に、それぞれ、前記凹部が前記新たな杭孔の側に向くように挿入され、各前記凹部の外面の円弧の中心が前記新たな杭孔の中心軸に略一致することを特徴とする杭孔掘削方法。
2. 前記ガイド管の前記凹部は、当該ガイド管の中心軸に対して対称に２か所形成されていることを特徴とする請求項１に記載の杭孔掘削方法。
3. 前記ガイド管は、内部に安定液を有する状態の前記杭孔内に挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭孔掘削方法。
4. 前記ガイド管は、先端部に開口を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の杭孔掘削方法。
5. 前記ガイド管は、前記凹部以外の外周面から外方に向って突出する突出部を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の杭孔掘削方法。
6. 前記ガイド管は、上端部に吊り下げ具が設けられ、
   前記ガイド管は、前記杭孔に挿入された状態で、前記吊り下げ具によって前記杭孔内に吊り下げられることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の杭孔掘削方法。