JP6535862B2 - 杭の施工方法 - Google Patents
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Description
・本発明の態様は、杭の先端近傍に取り付けられた複数の噴射ノズルと、前記杭の上端に取り付けられたバイブロハンマとを用いて前記杭を地盤に打ち込むための杭の施工方法において、
前記バイブロハンマによる振動を与えかつ前記噴射ノズルから水を噴射しながら前記杭を打止め深度まで打ち込む打設工程と、
前記打設工程の後、前記打設工程により緩められた周辺地盤に流動性固化材を注入することにより杭周面に周面グラウトを形成するべく、前記バイブロハンマによる振動を与えながら前記杭と共に前記噴射ノズルを周面グラウト上端深度まで引上げかつ前記周面グラウト上端深度から降下させ、少なくとも前記周面グラウト上端深度からの降下時に前記噴射ノズルから流動性固化材を注入する周面グラウト処理工程とを有することを特徴とする。
・ 上記態様において、前記周面グラウト処理工程において周面グラウト用の流動性固化材を注入し、かつ、
前記打設工程の後であって前記周面グラウト処理工程の前又は後に、前記バイブロハンマによる振動を与えながら前記杭と共に前記噴射ノズルを前記打止め深度と根固めグラウト上端深度との間で引上げかつ降下させ、前記噴射ノズルから根固めグラウト用の流動性固化材を注入する根固めグラウト処理工程をさらに有することが、好適である。
・ 上記態様において、前記複数の噴射ノズルが、前記杭の先端に対し相対的に近い位置にある複数の第1の噴射ノズルと、相対的に遠い位置にある複数の第2の噴射ノズルとから構成され、
前記周面グラウト処理工程において、前記バイブロハンマによる振動を与えかつ前記杭と共に前記第2の噴射ノズルを周面グラウト上端深度まで引上げかつ前記周面グラウト上端深度から降下させ、少なくとも前記周面グラウト上端深度からの降下時に前記第2の噴射ノズルから周面グラウト用の流動性固化材を注入し、かつ、
前記打設工程の後であって前記周面グラウト処理工程の前又は後に、前記バイブロハンマによる振動を与えながら前記杭と共に前記第1の噴射ノズルを前記打止め深度と根固めグラウト上端深度との間で引上げかつ降下させ、前記第1の噴射ノズルから根固めグラウト用の流動性固化材を注入する根固めグラウト処理工程をさらに有することが、好適である。
・ 上記態様において、前記複数の噴射ノズルが、前記杭の先端に対し相対的に近い位置にある複数の第1の噴射ノズルと、相対的に遠い位置にある複数の第2の噴射ノズルとから構成され、
前記周面グラウト処理工程において、前記バイブロハンマによる振動を与えかつ前記杭と共に前記第2の噴射ノズルを周面グラウト上端深度まで引上げかつ前記周面グラウト上端深度から降下させ、少なくとも前記周面グラウト上端深度からの降下時に前記第2の噴射ノズルから周面グラウト用の流動性固化材を注入し、かつ、
前記周面グラウト処理工程と並行して、前記第1の噴射ノズルから根固めグラウト用の流動性固化材を注入する根固めグラウト処理工程を行うことが、好適である。
・ 上記態様において、前記第1の噴射ノズルと前記第2の噴射ノズルの間の距離が、前記打止め深度と前記根固めグラウト上端深度との間の距離以下であることが、好適である。
・ 上記態様において、前記流動性固化材がセメントミルクである場合、周面グラウト用のセメントミルクの水セメント比が、根固めグラウト用のセメントミルクの水セメント比よりも大きいことが、好適である。
図1は、本発明の杭の施工方法を実施するための施工システムの一例を概略的に示す斜視図である。一例としてここでは、鋼管杭を海底の地盤に鉛直方向に打ち込むための海上での施工システムを示している。しかしながら、杭は、鋼管杭以外の杭、例えば鋼管矢板、鋼矢板等とすることができる。また本発明は、陸上での施工にも適用可能であり、打込み方向は傾斜方向でもよい。
図3(a)〜(h)は、図1に示した施工システム及び図2に示した鋼管杭を用いた杭の施工方法の第1の実施形態の一例を概略的に示す図である。施工方法についても、一例として、流動性固化材がセメントミルクの場合について説明する(以下の各実施形態も同じ)。なお、本発明の施工方法は、セメントミルク等のセメント系固化材以外の流動性固化材にも適用可能である。
図3(a)は準備工程を示す。打込み対象地盤は、下層側に位置する支持層G1と、支持層界面D0から地表(本例では海底)までの間に存在する所定の地盤G2とからなる。鋼管杭1の上端にはバイブロハンマ2が取り付けられる。鋼管杭1の周囲には、一例として、複数の導通管9と、各導通管9の下端に接続される集約管8と、集約管8の分岐した複数の先端にそれぞれ接続される噴射ノズル7とから構成される複数のジェット配管部材が取り付けられる。各導通管9の上端には、着脱可能な高圧ホース17がカプラーを介してそれぞれ接続されている。高圧ホース17を通して、導通管9に水又はセメントミルクを圧送可能である。
図3(b)(c)は、準備工程に続く打設工程を示している。図3(b)に示すように、打設工程はウォータージェットを用いたJV工法により行う。すなわち、噴射ノズル7から打込み方向に水(符号Wで示す)を噴射しながらバイブロハンマ2による振動を与えることにより、鋼管杭1を杭先端の地盤に対して打ち込む。
打設工程に続いて周面グラウト処理工程を行う。周面グラウト処理工程は、主として、引上工程とセメントミルク注入工程とからなる。先ず、図3(d)(e)の引上工程を行う。引上工程は、JV工法又はバイブロハンマ単独工法のいずれを用いて行ってもよい。鋼管杭1の先端が周面グラウト上端深度D12に到達するまで、クレーンにより鋼管杭1を引き上げる。すなわち噴射ノズル7を周面グラウト上端深度D12まで引き上げる。周面グラウト上端深度D12は、後述するセメントミルク注入工程における杭の周面グラウトの上端として予定されている深度であり、設計上別途定められている。
周面グラウト処理工程が完了しセメントミルクの注入を終えた後、図7(h)に示すように、導通管9のカプラーに接続されていた高圧ホース17を取り外し、解放された接合端を、例えば濁水処理施設への注入管に接続する。続いて、高圧洗浄機により、図1のミキシングプラント12に注水して洗浄し、ポンプを介して洗浄水を高圧流体送出装置14に送水し、さらに高圧流体送出装置14から高圧ホース17を通し、最後に高圧ホース17から注入管を介して濁水処理施設に注水する。これにより、セメントミルクの圧送系統の洗浄を行う。さらに、濁水処理施設に滞留したスラッジを廃棄して全工程を終了する。この濁水処理施設は必須ではない。
図7(a)(b)は、図1に示した施工システム、図2に示した鋼管杭及び図4に示した施工管理装置を用いた杭の施工方法の第2の実施形態の一例を概略的に示す図である。以下の第2の実施形態の説明において、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する場合がある(以下の他の実施形態についても同じ)。
準備工程及び打設工程は、上述した第1の実施形態で説明した通りである。打設工程は、図7の区間Iに対応する。打設工程は、ウォータージェットを用いたJV工法により行い、打止め深度D21まで打ち込む。打止め深度D21は、例えば、支持層界面D0よりも所定の距離(例えば杭の直径の3倍程度)だけ深い位置である。
グラウト処理工程は、図7の区間IIの根固めグラウト処理工程と、区間IIIの周面グラウト処理工程とからなる。
図8は、図1に示した施工システム、図2に示した鋼管杭及び図4に示した施工管理装置を用いた杭の施工方法の第3の実施形態の一例を概略的に示す図である。図8は、図6と同様に施工方法を模式的に示した図である。
準備工程及び打設工程は、上述した第1の実施形態で説明した通りである。打設工程は、図8の区間Iに対応する。打設工程は、ウォータージェットを用いたJV工法により行い、打止め深度D31まで打ち込む。打止め深度D31は、例えば、支持層界面(図示せず)よりも所定の距離(例えば杭の直径の3倍程度)だけ深い位置である。
グラウト処理工程は、図8の区間IIの周面グラウト処理工程と、区間IIIの根固めグラウト処理工程とからなる。
以下の第4〜第7の実施形態では、図2に示した杭に替えて、図9に示す杭を用いる。
準備工程は、第1の噴射ノズルについては上述した第1の実施形態で説明した通りである。第2の噴射ノズルについても、第1の噴射ノズルとは独立して高圧流体を噴射可能であるように配管接続される。
打設工程は、図10の区間Iに対応する。打設工程は、上述した第1の実施形態で説明した通りである。すなわち、バイブロハンマによる振動を与えながら第1の噴射ノズルによるウォータージェットを用いてJV工法により行い、打止め深度D41まで打ち込む。打止め深度D41は、例えば、支持層界面D0よりも所定の距離(例えば杭の直径の3倍程度)だけ深い位置である。なお、第2の噴射ノズルが逆止弁ノズルでない場合は、図10に示すように、第2の噴射ノズルからも閉塞防止のために水を噴射することが好適である。
グラウト処理工程は、図10の区間IIの根固めグラウト処理工程と、区間IIIの周面グラウト処理工程とからなる。
図11に示す第5の実施形態は、図10の第4の実施形態の変形形態である。区間Iの打設工程は第4の実施形態と同様に行う。
図12は、図1に示した施工システム、図9に示した鋼管杭及び図4に示した施工管理装置を用いた杭の施工方法の第6の実施形態の一例を概略的に示す図である。第4の実施形態と同じ工程については説明を省略する場合がある。
準備工程及び打設工程は、上述した第4の実施形態で説明した通りである。打設工程の完了時、第1の噴射ノズルは打止め深度D61に、第2の噴射ノズルはそれより距離ΔLだけ高い位置にある。この例では、打止め深度D61は、支持層界面より杭の直径の3倍程度深い位置とし、距離ΔLは杭の直径の2倍程度とする。
グラウト処理工程は、図12の区間IIの根固めグラウト処理工程と、区間IIIの周面グラウト処理工程とからなる。第6の実施形態では、根固めグラウト処理工程と周面グラウト処理工程が、並行して行われる。「並行して」とは、根固めグラウト処理工程を行う区間IIと、周面グラウト処理工程を行う区間IIIが、少なくとも部分的に時間的に重なることを意味する。
図13に示す第7の実施形態は、図12の第6の実施形態の変形形態である。第7の実施形態は、第1の噴射ノズルと第2の噴射ノズルの先端同士の距離ΔLが、第6の実施形態よりも長く設定されている。ここでは、距離ΔLがその設定の上限である、設計上の打止め深度と根固めグラウト上端深度との間の距離に設定されている。例えば、この距離は杭の直径の3倍程度である。
2 バイブロハンマ
4 第2の噴射ノズル
5 導通管
6 保護カバー
7 (第1の)噴射ノズル
8 集約管
9 導通管
10 起重機船
11 セメントサイロ
12 ミキシングプラント
13 水タンク
14 高圧流体送出装置
17、18 高圧ホース
19 流量計
20 発動発電機
21 操作ユニット
22 クレーン
Claims (6)
- 杭の先端近傍に取り付けられた複数の噴射ノズルと、前記杭の上端に取り付けられたバイブロハンマとを用いて前記杭を地盤に打ち込むための杭の施工方法において、
前記バイブロハンマによる振動を与えかつ前記噴射ノズルから水を噴射しながら前記杭を打止め深度まで打ち込む打設工程と、
前記打設工程の後、前記打設工程により緩められた周辺地盤に流動性固化材を注入することにより杭周面に周面グラウトを形成するべく、前記バイブロハンマによる振動を与えながら前記杭と共に前記噴射ノズルを周面グラウト上端深度まで引上げかつ前記周面グラウト上端深度から降下させ、少なくとも前記周面グラウト上端深度からの降下時に前記噴射ノズルから流動性固化材を注入する周面グラウト処理工程とを有することを特徴とする杭の施工方法。 - 前記周面グラウト処理工程において周面グラウト用の流動性固化材を注入し、かつ、
前記打設工程の後であって前記周面グラウト処理工程の前又は後に、前記バイブロハンマによる振動を与えながら前記杭と共に前記噴射ノズルを前記打止め深度と根固めグラウト上端深度との間で引上げかつ降下させ、前記噴射ノズルから根固めグラウト用の流動性固化材を注入する根固めグラウト処理工程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の杭の施工方法。 - 前記複数の噴射ノズルが、前記杭の先端に対し相対的に近い位置にある複数の第1の噴射ノズルと、相対的に遠い位置にある複数の第2の噴射ノズルとから構成され、
前記周面グラウト処理工程において、前記バイブロハンマによる振動を与えかつ前記杭と共に前記第2の噴射ノズルを周面グラウト上端深度まで引上げかつ前記周面グラウト上端深度から降下させ、少なくとも前記周面グラウト上端深度からの降下時に前記第2の噴射ノズルから周面グラウト用の流動性固化材を注入し、かつ、
前記打設工程の後であって前記周面グラウト処理工程の前又は後に、前記バイブロハンマによる振動を与えながら前記杭と共に前記第1の噴射ノズルを前記打止め深度と根固めグラウト上端深度との間で引上げかつ降下させ、前記第1の噴射ノズルから根固めグラウト用の流動性固化材を注入する根固めグラウト処理工程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の杭の施工方法。 - 前記複数の噴射ノズルが、前記杭の先端に対し相対的に近い位置にある複数の第1の噴射ノズルと、相対的に遠い位置にある複数の第2の噴射ノズルとから構成され、
前記周面グラウト処理工程において、前記バイブロハンマによる振動を与えかつ前記杭と共に前記第2の噴射ノズルを周面グラウト上端深度まで引上げかつ前記周面グラウト上端深度から降下させ、少なくとも前記周面グラウト上端深度からの降下時に前記第2の噴射ノズルから周面グラウト用の流動性固化材を注入し、かつ、
前記周面グラウト処理工程と並行して、前記第1の噴射ノズルから根固めグラウト用の流動性固化材を注入する根固めグラウト処理工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の杭の施工方法。 - 前記第1の噴射ノズルと前記第2の噴射ノズルの間の距離が、前記打止め深度と前記根固めグラウト上端深度との間の距離以下であることを特徴とする請求項3又は4に記載の杭の施工方法。
- 前記流動性固化材がセメントミルクであって、周面グラウト用のセメントミルクの水セメント比が、根固めグラウト用のセメントミルクの水セメント比よりも大きいことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の杭の施工方法。
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