JP6549407B2 - 杭建込工法 - Google Patents

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本発明は、杭建込工法に関し、詳しくは、土木用の石材で覆われる地盤に杭を建て込む工法に関する。
特許文献1には、鋼管杭内に挿入できる筒状のケーシング本管の先端部に複数の切込溝を設け、掘削ビットを各切込溝に係脱かつ傾倒自在に設けて掘削ケーシングを形成し、鋼管杭が外挿された掘削ケーシングを回転圧入して掘削を進め、掘削を終えた後に掘削ケーシングを引き抜いて鋼管杭内に入っている転石などを撤去した後、鋼管杭を所定の深さまで打設する、鋼管杭等の埋設工法が開示されている。
特開平10−140568号公報
例えば、海岸に護岸を構築し、背面を浚渫で埋め立てしたような場所では、護岸防護のために海側の表面を岩ずり、根固め石などの土木用石材で覆い、また、護岸の海側に構造物を作る場合には基礎杭としてH鋼杭や鋼管杭を打設することがある。
係る杭の建込工法として、地盤表面の石材層を油圧ショベルなどで撤去してから杭を建て込むようにした場合、石材層が厚いと、石材の撤去範囲が広くなりまた大量の石材を撤去することになるため、建込工法としての採用が難しくなる。
また、全周回杭打機で石材を切断、除去しながらケーシング(鋼管)を地盤に挿入し、ケーシング内部を砂に置き換えた後にケーシングを撤去して杭を打設する工法であれば、石材の層が厚い場合にも適用可能である。
しかし、大型の全周回杭打機でケーシングを地盤に挿入し、更に、バイブロハンマーなどの他の杭打機で杭を打設することになるため、杭打ち設備が2重に必要となり、また、工事が2段階になることから工事費がかかり工期が長くなるという問題がある。更に、波打ち際で砂の吸出しがあるような場合は、ケーシング内部を砂で置き換え後にケーシングを撤去できずに、ケーシング設置、砂置換、杭打設、ケーシング撤去の順で作業することになってしまい、これにより、工期が延び、また、複数のケーシングが必要となることから工事費が増加してしまうという問題がある。
一方、杭として鋼管杭を用いる場合には、本設杭の先端にビットを装着して全周回杭打機で石材を切断、除去しながら杭を打設する工法を適用できる。係る工法であれば、杭の先端にビットの加工が必要になるが、全周回杭打機1台で杭の打設まで行える。
しかし、全周回杭打機での施工は、バイブロハンマーなどに比べて工期が長くなってコストアップになる。また、全周回杭打機による施工は、回転させることができない鋼管矢板、鋼矢板、H鋼杭などには適用できないという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、土木用の石材で覆われる地盤に、簡易な設備を用い、しかも短い工期でかつ少ない工事費で杭の建て込みを行える杭建込工法を提供することを目的とする。
そのため、本願発明に係る杭建込工法の第1態様〜第5態様は、石材層で覆われる地盤に、構造物の基礎杭である杭を建て込む工法であって、棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、前記楔部材を引き抜いた後の孔に前記杭を建て込むようにした。
本願発明に係る杭建込工法の第1態様において、前記楔部材の先鋭部の中空部にはコンクリートが充填されている。
本願発明に係る杭建込工法の第2態様において、前記楔部材の基部の下側部分の中空部にはコンクリートが充填されている。
本願発明に係る杭建込工法の第3態様では、前記楔部材の基部は、前記杭の横断面を内包する外形を有する。
本願発明に係る杭建込工法の第4態様では、前記楔部材を吊り落として前記地盤の杭建込位置に突き入れる。
本願発明に係る杭建込工法の第5態様では、前記楔部材の頂部を打撃して前記地盤の杭建込位置に突き入れる。
上記発明によると、石材層の撤去が不要でかつ全周回杭打機などの大型設備が不要であり、短い工期及び少ない工事費で、石材層で覆われる地盤に杭の建て込みを行える。
本発明の実施形態における地盤構成及び基礎構造を示す断面図である。 本発明の実施形態における楔部材を示す図であり、(A)は上面図、(B)は正面図、(C)は(B)のC−C断面図である。 本発明の実施形態における杭建込工法の工程を示す地盤断面図であり、(A)は楔部材の突き入れ工程での地盤断面図、(B)は楔部材を撤去した後の基礎杭の差し入れ工程での地盤断面図、(C)は基礎杭の打設工程での地盤断面図である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明に係る杭建込工法を適用する地盤構成及び基礎構造の一例を示す。
図1において、地盤10は、支持層11、表層12、支持層11と表層12とで挟まれる軟弱層13で構成される。
地盤10は、例えば、海岸に構築した護岸の背面を浚渫で埋め立てした場所の海側の地盤であり、護岸防護のために、軟弱層(浚渫土層)13を岩ずりや根固め石などの土木用の石材で構成される表層(石材層)12で覆ってある。
表層12は、岩ずりで構成される第1表層(岩ずり層、被覆石層)12Aと、第1表層12Aの上に重ねられ岩ずりよりも大きな根固め石で構成される第2表層(根固め石層)12Bとを含んで構成される。
なお、第1表層12A及び第2表層12Bの厚さは、例えば、それぞれ2m程度に設定される。また、岩ずりで構成される第1表層12Aと根固め石で構成される第2表層12Bとのいずれか一方で表層12を構成することができる。
そして、地盤10に構造物20を構築するために、鋼管杭やH鋼杭などの基礎杭(支持杭)30をその先端が軟弱層13よりも固い支持層11に到達するまで貫入させ、基礎杭30の上に構造物20を構築することで、構造物20の荷重が基礎杭30によって支えられる基礎構造としてある。
以下では、基礎杭30を地盤10に建て込む工法を詳細に説明する。
図2は、基礎杭30の建て込み作業に用いる楔部材50を例示する。
楔部材50は、棒状の基部50Aと、基部50Aの軸方向一端に一体的に設けた先鋭部50Bとを有し、図2に示す例では、円柱形の基部50Aと円錐形の先鋭部50Bとで構成される。
なお、基部50Aを角柱形とし、先鋭部50Bを角錐形とすることができる。また、角柱形の基部50Aと円錐形の先鋭部50Bとを組み合わせたり、円柱形の基部50Aと角錐形先鋭部50Bとを組み合わせたりすることができる。
更に、先鋭部50Bは、1点から広がる形状(錐体)に限定されず、例えば、正面が四角で側面が三角となる所謂楔型に形成することができる。
楔部材50は鋼によって中空に形成され、先鋭部50Bから基部50Aの下側の所定範囲にかけての中空部内にコンクリートなどを充填させ、先端部の重量を重くしてある。
なお、例えば図2(C)に示すように、楔部材50のコンクリートを充填させる中空部50cに、鋼材で十字型に形成される補強部材50dを、端部を中空部50cの内周壁に固定して設けることができる。
また、楔部材50の基部50Aは、基礎杭30の横断面を内包する外形を有する。
例えば、基部50Aが円柱形で基礎杭30が鋼管杭である場合、基部50Aの直径D1(例えば、D1=1.2m)を基礎杭30の直径D2(例えば、D2=1.0m)よりも大きくする。また、基部50Aが角柱形で基礎杭30が鋼管杭である場合、基部50Aの底面の多角形内に基礎杭30の横断面である円形が内包するように多角形の面積(基部50Aの断面積)を設定してある。
次に、上記の楔部材50を用いた杭建込工法の各工程を、図3を参照して説明する。
まず、先鋭部50Bが下向きになるように楔部材50をクレーンで吊り下げ、地盤10の杭建込位置に落下させて地盤10に突き入れる作業(楔部材50の突き入れ工程)を、楔部材50が第1表層12A(表層12)の下面、換言すれば、軟弱層13に到達するまで繰り返し、楔部材50を表層12の下面まで貫入させる(図3(A)参照)。
ここで、楔部材50の基部50Aの下端(基部50Aと先鋭部50Bとの境界)が岩ずりで構成される第1表層12A(表層12)の下面、換言すれば、軟弱層13の上面あるいは表層12と軟弱層13との境界面に到達するまで、楔部材50を落下させる作業を繰り返すことが好ましい。
また、楔部材50を吊り落として地盤10に突き入れる代わりに、楔部材50の頂部(先鋭部50Bを設けられる側とは反対側の端部)を杭打機のハンマーで打撃して楔部材50を表層12に貫入させることができる。
楔部材50を岩ずりや根固め石で構成される表層12に突き入れることで、先鋭部50Bが岩ずりや根固め石を周囲に押し退けて孔径を拡げ、基部50Aが貫入する孔60が穿設される。
楔部材50を表層12に貫入させる工程は、基礎杭30が挿通される孔60を表層12に穿設する工程である。
ここで、楔部材50の基部50Aは基礎杭30の横断面を内包する外形を有するから、楔部材50の突き入れによって表層12に穿設される孔60は基礎杭30の横断面を内包し、表層12に穿設される孔60に対し基礎杭30を差し入れたときに、基礎杭30の外周と孔60の内周壁との間に隙間が形成されることになる。
上記のようにして、楔部材50を地盤10の表層12に貫入させた後、楔部材50を引き抜いて撤去し、楔部材50を撤去したことで現れる孔60に基礎杭30を差し入れ、基礎杭30の下端が軟弱層13に突き当たるように配置する(図3(B)参照)。
上記の基礎杭30の差し入れ工程の後、打撃又はバイブロハンマーで基礎杭30を打設する打設工程を実施し(図3(C)参照)、基礎杭30の先端が支持層11に到達するまで貫入させる(図1参照)。
楔部材50によって穿設された孔60の内周壁と基礎杭30の外周との間には隙間が形成されるが、基礎杭30を軟弱層13に貫入させるときの振動などによって孔60と基礎杭30との隙間は埋められることになる。
なお、表層12(岩ずり、根固め石)が崩壊し易い場合には、楔部材50を引き抜いて撤去した後に孔60を砂で埋め戻し、その後、砂で埋め戻された孔60に基礎杭30を打設することができる。
上記の杭建込工法は、以下の作用効果を奏する。
表層12の岩ずり、根固め石を撤去してから杭の打設を行わせる場合は、岩ずり、根固め石の厚さが撤去可能な厚さである必要がある。これに対し、上記杭建込工法では、表層12の岩ずり、根固め石などの土木用石材を撤去する作業を行わずに基礎杭30の建て込みを行えるので、岩ずり、根固め石の厚さに大きく左右されることなく杭の建て込みを行える。
また、上記の杭建込工法では、大型の全周回杭打機を使用せず、また、杭打ち設備を2重に備える必要がなく、更に、本設杭の先端へのビット装着などが不要であるため、工事費を節約しかつ工期を可及的に短くできる。
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
本発明に係る杭建込工法は、軟弱層13(埋立層)に、コンクリートがら、玉石、金属片などが散在している場合にも適用できる。
また、本発明に係る杭建込工法は、軟弱層13が岩ずり、根固め石などの土木用石材で覆われない地盤にも適用できるが、軟弱層13が岩ずり、根固め石などの土木用石材で覆われる地盤に適用することで格別な作用効果を奏する。
また、楔部材50の先鋭部50Bの形状は、錐体や楔型に限定されず、表層12(岩ずり、根固め石)への突き入れが容易な形状を適宜選択できる。
また、楔部材50を地盤10の杭建込位置に落下させて突き入れる作業において、杭建込位置に立設させた筒状のケーシング部材に楔部材50を挿通させ、ケーシング部材内で楔部材50を落下させる構成とすることができる。
また、本発明に係る楔部材は、地盤内における瓦礫や岩の探査などに流用することができる。
また、本発明に係る楔部材をそのまま支持層まで打設し、鋼管杭、あるいはH鋼杭として使用することもできる。
また、本発明に係る楔部材を、クレーンで吊っての落下或いは打撃によって石材層に挿入することとしたが、油圧ショベルのアタッチメントに楔部材を装着し、石材層に貫入させることも可能である。
また、本発明に係る杭建込工法を適用する基礎杭は、支持杭と摩擦杭とのいずれであってもよい。
また、本発明に係る杭建込工法は、鋼管杭やH鋼杭などに適用できる他、鋼管矢板や鋼矢板にも適用可能である。
例えば、鋼管矢板や鋼矢板の建て込みを行う場合には、楔部材50の突き入れによって形成された孔に一部重複するように新たな楔部材50の突き入れを行うことで、隣接する孔の空間が横方向で連通するようにし、連続して形成された孔に対して鋼管矢板や鋼矢板の建て込みを行わせることができる。
また、鋼管矢板や鋼矢板の建て込みを行う場合には、径の異なる2種類の楔部材50を用意し、径が大きい方の楔部材50で杭本体用の孔を飛び飛びに形成させ、隣接する杭本体用の孔の双方に重なるように径が小さい方の楔部材50を突き入れて、継手部分を差し入れるための小径の孔を形成することができる。
また、2本以上の楔部材を、基礎杭30を建て込むピッチに合わせた間隔で連結し、複数の孔60を同時に形成する構成とすることができる。
また、地盤を覆う表層は、岩ずりの層と根固め石の層との2層構造に限定されず、岩ずりの層と根固め石の層とのいずれか一方の1層で構成される表層とすることができ、また、表層が3層以上の石材層(基礎捨石、被覆石、根固石など)で構成される場合にも、本発明に係る杭建込工法を適用することが可能である。
また、地盤10を覆う石材は岩ずりや根固め石に限定されず、更に、地盤10を護岸に限定するものでもない。
なお、出願当初の請求項は以下の通りであった。
[請求項1]
石材層で覆われる地盤に杭を建て込む工法であって、
棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、
前記楔部材を引き抜いた後の孔に杭を建て込む、杭建込工法。
[請求項2]
前記石材層は、岩ずりと根固め石との少なくとも一方を含んでなる、請求項1記載の杭建込工法。
[請求項3]
前記楔部材の基部は円柱形であり、前記楔部材の先鋭部は円錐形である、請求項1又は2記載の杭建込工法。
[請求項4]
前記楔部材の基部は、前記杭の横断面を内包する外形を有する、請求項1から3のいずれか1つに記載の杭建込工法。
[請求項5]
前記楔部材を引き抜いた後の孔を砂で埋め戻してから杭を建て込む、請求項1から4のいずれか1つに記載の杭建込工法。
[請求項6]
前記楔部材を吊り落として前記地盤の杭建込位置に突き入れる、請求項1から5のいずれか1つに記載の杭建込工法。
[請求項7]
前記楔部材の頂部を打撃して前記地盤の杭建込位置に突き入れる、請求項1から5のいずれか1つに記載の杭建込工法。
10…地盤、11…支持層、12…表層、12A…第1表層(岩ずり層)、12B…第2表層(根固め石層)、20…構造物、30…基礎杭、50…楔部材、50A…基部、50B…先鋭部、60…孔

Claims (11)

  1. 石材層で覆われる地盤に、構造物の基礎杭である杭を建て込む工法であって、
    棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、
    前記楔部材を引き抜いた後の孔に前記杭を建て込む、杭建込工法において、
    前記楔部材の先鋭部の中空部にはコンクリートが充填されている、杭建込工法
  2. 前記楔部材の基部の下側部分の中空部にはコンクリートが充填されている、請求項1に記載の杭建込工法。
  3. 石材層で覆われる地盤に、構造物の基礎杭である杭を建て込む工法であって、
    棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、
    前記楔部材を引き抜いた後の孔に前記杭を建て込む、杭建込工法において、
    前記楔部材の基部の下側部分の中空部にはコンクリートが充填されている、杭建込工法
  4. 前記中空部内に補強部材が設けられている、請求項1から3のいずれか1つに記載の杭建込工法。
  5. 石材層で覆われる地盤に、構造物の基礎杭である杭を建て込む工法であって、
    棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、
    前記楔部材を引き抜いた後の孔に前記杭を建て込む、杭建込工法において、
    前記楔部材の基部は、前記杭の横断面を内包する外形を有する、杭建込工法
  6. 石材層で覆われる地盤に、構造物の基礎杭である杭を建て込む工法であって、
    棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、
    前記楔部材を引き抜いた後の孔に前記杭を建て込む、杭建込工法において、
    前記楔部材を吊り落として前記地盤の杭建込位置に突き入れる、杭建込工法
  7. 石材層で覆われる地盤に、構造物の基礎杭である杭を建て込む工法であって、
    棒状の基部と前記基部の端に設けた先鋭部とを有する楔部材を前記地盤の杭建込位置に突き入れて前記石材層の下面まで貫入させ、
    前記楔部材を引き抜いた後の孔に前記杭を建て込む、杭建込工法において、
    前記楔部材の頂部を打撃して前記地盤の杭建込位置に突き入れる、杭建込工法
  8. 前記杭は、鋼管杭又はH鋼杭である、請求項1から7のいずれか1つに記載の杭建込工法。
  9. 前記石材層は、岩ずりよりも大きな根固め石を含んでなる、請求項1から8のいずれか1つに記載の杭建込工法。
  10. 前記楔部材の基部は円柱形であり、前記楔部材の先鋭部は円錐形である、請求項1から9のいずれか1つに記載の杭建込工法。
  11. 前記楔部材を引き抜いた後の孔を砂で埋め戻してから前記杭を建て込む、請求項1から10のいずれか1つに記載の杭建込工法。
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