JPH06287934A - 地盤強化用基礎杭孔における止水方法及び止水機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地盤強化用の基礎杭を打設するに際し、杭孔
底部の根固め液の支持層内への流出を防止し強固な支持
層を得る。 【構成】 根固め液の支持層内に細径の吸水性ポリマー
を注入し、該ポリマーに支持層内の水分を吸収、膨潤せ
しめ、この状態で支持層内に分布せしめて、根固め液の
漏出を阻止する。また、吸水性ポリマーを、芯部に金属
片等の芯材を包んだ構造として重量を増し、ポリマーの
浮上を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤内に穿設した
基礎杭孔内に基礎杭を打設して該地盤を強化する地盤強
化手段における基礎杭孔の止水方法及び止水機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】軟弱な地盤上に各種建造物を建設する場
合、該地盤内に掘削機にて深い基礎杭孔を穿設し、該孔
内にコンクリート、硬質合成樹脂等からなる基礎杭を打
設し、該杭の周囲をベントナイト、粘土液等の杭周固定
液で固めて、地盤を強化する手段が用いられている。

【０００３】前記のような基礎杭による地盤強化を施工
する場合、通常、掘削機により深い基礎杭孔を穿設し、
該孔内に前記基礎杭を打設しつつ孔の底部近傍にはセメ
ントミルク等の根固め液を、それよりも上部にはソイル
セメントの杭周固定液を夫々注入して基礎杭を孔内に固
定している。

【０００４】即ち、前記掘削機はモータにより回転駆動
される長尺のシャフトの先端にカッタビットを備えてお
り、該カッタビットにより基礎杭孔の底部の支持層ま
で、該シャフトの外周に固着されたスパイラルオーガを
介して、砕石土砂を排出する。

【０００５】カッタービット先端から中空シャフトより
導出したセメントミルクを注出すると、その分だけカッ
タービットは上にあがり次にソイルセメントを注入し更
にビットは上る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて前記基礎杭孔は、
地盤が軟らかい場合は、その深さが３０ｍ〜６０ｍに及
ぶことがある。このような大深度に基礎杭打ちを行なう
場合、大深度であるため、孔の底部近傍に注入される根
固め液を支持する支持層の土層状態、流水動向を確視す
ることが困難である。

【０００７】このため、前記支持層に流水層や透水層が
存在する場合には、根固め液が基礎杭孔内から前記流水
層や透水層内に流出して根固め液の注入量の増大をきた
し、注入量が確定できず、さらには根固め液の凝固時に
空洞が生成されたり、ポーラス状に固形化されたりし
て、強固な基礎杭の根固め層が得られないという問題点
が存在していた。

【０００８】本発明の目的は、かかる従来技術の欠点に
鑑み、殊にその深さが３０ｍ〜６０ｍに及ぶ大深度の孔
内に基礎杭を打設する場合、根固め液の支持層内への漏
出を防止し、強固な支持層を得るとともに、根固め液の
使用量を減少せしめることを可能とする基礎杭孔の止水
方法及び止水機構を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、該杭孔の底部
近傍の根固め液の支持層に細径の吸水性ポリマー粒体を
注入し、該ポリマーを、根固め液支持層内の水分を吸
水、膨潤せしめた状態で前記支持層中に分布せしめたこ
とを特徴とする止水方法を提案する。この場合前記前記
細粒状ポリマーは根固め液の注入前に注入しても又根固
め液に混入させて前記根固め液支持層に注入させてもよ
い。

【００１０】また、本発明の好ましい手段として掘削機
により軟弱地盤内に穿設された基礎杭孔内に打設した基
礎杭を固定剤で固めて地盤を強化する地盤改良手段にお
いて、前記基礎杭孔の底部に注入される根固め液の支持
層内に、金属片、粒砂等の水より比重の重い芯材をポリ
マーで包絡してなる吸水性ポリマーを注入してなる止水
機構を提案する。

【００１１】

【作用】本発明によれば、例えば乾燥した細粒状の吸水
性ポリマーの粒径を、該ポリマーの吸水時間と根固め液
の注入操作時間とを考慮した粒径とし、これを根固め液
に混入させるかまたは掘削機のシャフトを介して、前記
孔の底部近傍の根固め液の支持層内に注入し、該支持層
内に前記吸水性ポリマーを浸透させる事により、吸水性
ポリマーは、支持層内の水分を吸収、膨潤して支持層内
に分布し、根固め液の地盤内への漏出を阻止する事が出
来る。

【００１２】即ちより具体的にはコンクリート基礎杭打
に際し、根固め液を流下させる前に若しくは根固液と共
に前記細粒状ポリマーを杭最下底部に圧入することによ
り、支持層の流水層並びに透水層の砂礫の透水隙間にポ
リマーが充填される。この場合、ポリマー粒径の大きさ
によって吸水時間が変る為に、粒状ポリマーの粒径は杭
打ち深度根固め液流入操作時間を見計って設定する。例
えば粒径が２０μｍ〜１００μｍは２〜３秒の中に水中
で自重の約３０倍から１００倍の水を吸水し、この細粒
では流下途中に吸水し終り到達したときは吸水して膨潤
して終い、時間を遅らせての膨潤効果は望めない。従っ
て粒子の径を０．５〜２ｍｍにするとポリマーが８０倍
〜４００倍の吸水性であるときは、４００倍吸水の例で
径が０．５〜１mm径の場合は中心まで吸水して膨潤する
時間は約１０〜２０分かかり、４φ〜７φに膨潤する。
又１．０〜２．０φ径のものは約２０〜５０分かかり、
７φ〜１０φの径に膨潤する。このことを利用して液流
入操作時間を見計って支持層の流水層並びに透水層の砂
礫の透水隙間にポリマーが充填された段階で膨潤し、隙
間に固着し、重層のシール作用を行う事が出来る。

【００１３】従って本発明によれば透水層の砂礫の透水
隙間への圧入当初においては前記ポリマの径が微小の為
にどの様な隙間にも入り込む事が出来、而も４００倍に
水を吸収後は球状のゲル状球体となってイクラの如き状
態で隙間を埋める為に、重層のシール作用を行う事が出
来る。また、吸水性ポリマーを、芯部に金属片または粒
砂その他の水より比重の重い重鎮をポリマーで包むよう
にして形成することにより、吸水性ポリマーの重量が増
加し、基礎杭孔内における該ポリマーの浮上が阻止され
る。又透水性網の小袋か溶水紙小袋にポリマーと砂をつ
めて最初に押し込む。

【００１４】

【実施例】以下、図１乃至図２を参照して本発明の実施
例につき詳細に説明する。ただし、以下の実施例に記載
されている構成部材の種類、形状、寸法、材質、その他
の相対的用法等は、特に特定的な記載がない限りは、本
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
記載例に過ぎない。

【００１５】図１は本発明方法の施工順序を示し、同図
において１は掘削機であり、該掘削機１は駆動源である
電動モーター１１、該モーター１１により回転駆動され
中心部に固定液注入用の中心孔を有するシャフトを備え
ている。

【００１６】該シャフト１１の外周には、基礎杭孔内の
攪拌羽根１３が長手方向に略等間隔に固設され、該攪拌
羽根１３の下部（先端側）には搾土石砕粒排出用のスパ
イラルオーガ１４が固設されている。１５はシャフトの
先端に、該シャフトと一体で回転可能に設けられた掘削
用のカッタビット、１６はカップリングである。かかる
構成は公知であるのでその詳細な説明を省略する。

【００１７】次に、本実施例の止水方法につき詳細に説
明する。 ［手順 １］…図１の（Ａ） 前記掘削機１のシャフト１２及びカッタビット１５を、
モーター１１により回転駆動させ、基礎杭孔２を底部の
支持層３まで掘進する。この場合地層に杭が３００〜６
００φ径の場合は掘削孔径は４００〜７００φの孔径が
好ましい。

【００１８】次に前記基礎杭孔２の掘削を終了したら、
細径（粒径１ｍｍ〜２ｍｍ）の吸水性ポリマー４を、水
若しくは根固め液に混入させてシャフト１２の中心孔
（図示せず）からカッタービット１５の先端よりシャフ
ト底部の支持層３内に噴出する。これにより、支持層３
の透水隙間に、完全に吸水していない小粒径のポリマー
４が充填される。ポリマーに細砂を絡ませて水中に沈下
する手法にしてもよい。泥水に浮かないようにする。

【００１９】この吸水性ポリマー４は、時間の経過とと
もに周囲の水分を吸収して膨潤する。これにより支持層
３には、水を吸収して乾燥時の８０倍〜４００倍に膨潤
したポリマー４が詰まり、止水壁が形成されることとな
る。

【００２０】前記吸水性ポリマー４は、例えば特開平１
−２６４８０３号に示されているように、アクリル共重
合体を脂肪族炭化水素に溶解し、アクリル酸とそのアル
カリ金属塩水溶液を分散させ逆相懸濁重合し、さらに、
無機物質存在または不存在下架橋剤で架橋し、乾燥させ
ることにより製造する。

【００２１】尚、前記のようにして製造された吸水性ポ
リマー４は粒径の大きさによって吸水時間が変ることか
ら、基礎杭孔２の底部に、後述する根固め液を注入する
ための操作時間を考慮して粒径を設定する必要がある。

【００２２】例えば、吸水性ポリマー４の粒径が２０μ
ｍ〜１００μｍの場合は、２〜３秒間に水中において自
重の約３０倍から１００倍の水を吸収することから、該
ポリマーが基礎杭孔２の支持層３に到達したときは既に
膨潤してしまい、支持層３に到達して後の膨潤効果は得
られない。

【００２３】そこで前記ポリマー４の粒径を前述の値よ
りも大きくして、膨潤までの時間を測定すると次のよう
になる。例えば粒径が０．５〜１ｍｍで４００倍の水を
吸収するとき、膨潤までの時間は１０〜２０分で、４ｍ
ｍ〜７ｍｍの粒径に膨潤する。又粒径が１ｍｍ〜２ｍｍ
で４００倍の水を吸収するとき、膨潤までの時間は２０
〜５０分で、７ｍｍ〜１０ｍｍの粒径に膨潤する。

【００２４】促って吸水性ポリマー４が前記の粒径即ち
０．５ｍｍ〜２ｍｍであれば、支持層３に到達後適切な
時間（１０〜５０分）で膨潤することとなり、かつ膨潤
後の粒径も４ｍｍ〜１０ｍｍと十分な大きさとなり、こ
れが支持層３内の隙間を埋めながら止水壁を形成し得
る。セメントミルクを注入迄の時間的余裕を見ておくこ
とができる。

【００２５】［手順 ２］…図１の（Ｂ） 前記により注入した支持層３内の吸水性ポリマー４が全
て膨潤してしまわないうちに（粒径１ｍｍ〜２ｍｍの場
合、膨潤までの時間は２０〜５０分であるが、未吸収の
ポリマーが若干残る程度の状態で）、根固め液５をシャ
フト１２内を通してその先端から注入する。

【００２６】次いでシャフト１２を回転して上方に引き
上げつつ杭周固定液（例えばソイル杭周固定液）６を注
入し、該杭周固定液６が所定の量になるとシャフト１２
を上方に引き抜く。これにより、杭孔２内は、図１−
（Ｂ）に示すように、底部に根固め液５（ミルクセメン
ト）が、これの上部に杭周固定液６（ソイルセメント）
が封入されることとなる。

【００２７】前記根固め液５の周囲の支持層３には膨潤
した吸水性ポリマー４が充填されているので、これが止
水壁となり、根固め液５が支持層内に漏出することはな
い。

【００２８】［手順 ３］…図１の（Ｃ） 次に杭周固定液６を注入する。その後掘削機１のシャフ
ト１２を引き上げ、杭打設機３１により、コンクリート
杭、樹脂製杭等の基礎杭３２を、基礎杭孔２内の杭周固
定液６及び根固め液５中に回転させながら打ち込む。図
１の（Ｃ）は、前記基礎杭３２を杭周固定液６中に挿入
する直前の状態を示す。

【００２９】［手順 ４］…図１の（Ｄ） 基礎杭３２を根固め液５中の所定位置まで挿入すると、
該杭３２の体積分だけ、根固め液５及び杭周固定液６が
杭３２の外周面に沿ってせり上がり、杭３２が所定の深
さに定着される。この状態を図１の（Ｄ）に示す。通
常、根固め液５は２〜３時間で固化し、杭周固定液６は
２〜３日で固化する。

【００３０】尚、前記吸水性ポリマーはポリマ単体で用
いてもよく、又金属片、粒砂等の水より比重の重い芯材
をポリマーで包絡してなる吸水性ポリマを用いてもよ
い。例えば図２に示すように、吸水性ポリマー４１は、
芯部に金属片、粒砂等からなる芯材４１ａを配置し、こ
れをポリマー材４１ｂで包絡して形成される。この場合
は、ポリマー材のみの場合に較べ、ほぼ芯材４１ａの分
だけ比重が大となる。この吸水性ポリマー４１を使用す
ると、該ポリマーの比重が増加するので、注入時にポリ
マー４１が支持層３から浮上するのを防止できる。

【００３１】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、吸水
性ポリマーを根固め液の支持層内に注入することによ
り、該ポリマーが透水層中の水分を吸収、膨潤して前記
支持層内に分布するので、これが根固め液側への止水壁
となり、根固め液が支持層内へ漏出するのを防止するこ
とができる。これにより、前記吸水性ポリマーを基礎杭
孔の掘削時に注入するのみ、という極めて簡単な作業
で、強固な止水壁が得られるとともに、根固め液の使用
量が大幅に低減する。

【００３２】而も本発明によれば大深度の建造ビルの基
礎杭打ちは環境騒音の排除により掘削ビットによるボー
リング工法が大方を占める状況下において、杭打ちの時
間短縮と確実なる地下杭打基礎工法の保証が求められて
いるという社会的要請を満足し得、而も本発明は既存の
工法の流れの工程中に組込む事が出来るために、経済的
にも極めて効果が大である。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の施工例の手順を示す動作手順図。

【図２】吸水性ポリマーの一実施例を示す概略図。

【符号の説明】

１ 掘削機 １２ シャフト １５ カッタビット ２ 基礎杭孔 ３ 支持層 ４ 吸水性ポリマー ４１ 吸水性ポリマー ４１ａ 芯材 ５ 根固め液 ６ 杭周固定液 ３１ 杭打設機 ３２ 基礎杭

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削機により軟弱地盤内に穿設されたコ
   ンクリート杭等の基礎杭孔内に打設した基礎杭を固定剤
   で固めて地盤を強化するに際し、前記基礎杭孔の底部近
   傍の根固め液支持層に、所定の粒径に選定された吸水性
   ポリマーを注入し、該吸水性ポリマーに前記支持層及び
   その近傍の水分を吸収、膨潤せしめて根固め液の地盤内
   への漏出を阻止することを特徴とする地盤強化用基礎杭
   孔における止水方法。
2. 【請求項２】 前記根固め液の注入前に前記細粒状ポリ
   マーを注入するか、若しくは根固め液と混入させて前記
   細粒状ポリマーを根固め液支持層に注入させる請求項１
   記載の止水方法
3. 【請求項３】 掘削機により軟弱地盤内に穿設された基
   礎杭孔内に打設した基礎杭を固定剤で固めて地盤を強化
   する地盤改良手段において、前記基礎杭孔の底部に注入
   される根固め液の支持層内に、金属片、粒砂等の水より
   比重の重い芯材をポリマーで包絡してなる吸水性ポリマ
   ーを注入してなることを特徴とする地盤強化用基礎杭孔
   における止水機構。