JPH0656015B2 - 杭の中掘り工法 - Google Patents

杭の中掘り工法

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JPH0656015B2
JPH0656015B2 JP59013519A JP1351984A JPH0656015B2 JP H0656015 B2 JPH0656015 B2 JP H0656015B2 JP 59013519 A JP59013519 A JP 59013519A JP 1351984 A JP1351984 A JP 1351984A JP H0656015 B2 JPH0656015 B2 JP H0656015B2
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jet
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雅夫 島ノ江
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旭化成工業株式会社
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/34Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/38Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
    • E02D5/44Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with enlarged footing or enlargements at the bottom of the pile

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  • Structural Engineering (AREA)
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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、排土量を少なくして杭を中掘り埋設する工
法に関し、更に詳しくは、地盤を泥水化させながら杭を
沈設させる中掘り工法に関するものである。
杭の外径以上に地盤を中掘りで掘削して既製杭を埋設す
る従来の工法は、杭先端にフリクションカッターを取付
け、スクリューオーガーを用いて杭の外径以上に地盤を
中掘りで掘削しながら杭の中空部を通じて地上に排土し
つつ杭を沈設している為に、杭外周面と地盤との間に隙
間が生じ、杭周面摩擦力が低下し、支持力が期待できな
く、その上に掘削排土された土量が多く、その処分に多
額の費用を費やしていた。
また、この従来工法では、地盤中に粘土層、特に硬質粘
性土層が存在する場合、この層を掘削するときに極度に
掘削能力が低下したり、粘性土が杭の中通部で閉塞し、
杭が爆裂する危険性があった。しかし、このような場合
に中掘り工法であるがために途中で他の掘削工程に変更
することが不可能となり、多くの場合は所望の深さまで
杭を沈設施工することが不可能となっていた。
この発明は、このような従来工法の欠点を改良すること
を目的とするものであり、杭の沈設が平滑で、かつ杭周
面摩擦力が高くなる杭の埋込み工法を提供することであ
る。
この発明の杭の中掘り工法は、ロッド先端に先行掘削刃
が設けられ、更にロッド先端に下向きジェット噴射ノズ
ルと該下向きジェット噴射ノズルよりも上方の位置に水
平方向若しくは斜め下向きに設けられたジェット噴射ノ
ズルとを有する掘削ロッドを用いて、積極的には地上に
排土することなく、地盤を杭の外径以上に泥水化させつ
つ、先端部が開放された円筒状の杭を沈設させることを
特徴とするものである。
この発明に使用する掘削ロッドは、第1図に例示したよ
うに、ロッド3の先端に先行掘削刃4が設けられ、更に
ロッド先端に下向きジェット噴射ノズル6と該下向きジ
ェット噴射ノズルよりも上方の位置に図示したような斜
め下向きに若しくは図示されていない水平方向に設けら
れたジェット噴射ノズル5とを有するものである。
このように掘削ロッドに噴射ノズル以外に先行掘削刃が
設けられているので、ジェット噴射のみでは掘削に時間
がかかる地盤も下向きのジェット噴射と先行掘削刃との
共存効果により速く掘削でき、更に該下向きジェット噴
射ノズルよりも上方の位置に水平方向若しくは斜め下向
きに設けられたジェット噴射ノズルにより地盤を杭の外
径以上に泥水化させるのである。
このときの先行掘削刃4の外径は杭の外径以下となるよ
うにするのであるが、この発明は特に中掘り工法である
ために先行掘削刃の外径は杭の内径より小さくすること
が特に好ましい。また掘削の際にロッドを回転させるこ
とにより先行掘削刃を回転させ、ジェット噴射も全方向
に廻るようにするのが好適である。
この発明でジェット噴射に好適に用いられる流体として
は、水や混合物を含む水またはそれらの循環水等が挙げ
られ、含水量等の状態の差によっては空気等の流体の使
用も可能であり、積極的には地上の排土することなく、
地盤を杭の外径以上に泥水化させることができる。
このように使用する流体中の水の混合量は地盤の含水量
等の状態の差によって適宜選択使用される。
なお、この発明では、ジェット噴射によって泥水化させ
るので、従来の工法と異なり、土が細かい状態の泥水と
なる。そのために杭の沈設が更に容易になる。また、沈
設する杭の先端部及び掘削孔先端の周辺の壁等にもジェ
ット噴射の圧力によって常に高い圧力状態が作用し、こ
のため砂質土地盤であっても杭先端の掘削孔の周面の崩
壊が防止でき、粘性土地盤であってもその緩みが防止で
き、しかも杭と掘削孔との隙間にも土粒子等が均一に回
り込み、杭の周面摩擦力が向上し、支持力が向上する。
また、積極的には地上に排土しないので排土処理の問題
が少なくなる上に、ジェット噴射を使用して杭の外径以
上の径に地盤を泥水化させつつ杭を沈設する工法である
ので、地盤中に粘土層、特に硬質粘性土層が存在してい
ても、容易に泥水化できるので施工不能になることがな
い。
このようにこの発明においては、ジェット噴射により杭
の周面摩擦力が向上するが、更に杭の周面摩擦力を向上
させたい場合には、ジェット噴射に用いる噴流体をセメ
ント等を含む硬化性の流体とすることもできる。この硬
化性の流体としては、セメント(C)と水(W)の比
(W/C)が70%以上としたセメントミルクが好まし
く、更に好ましくは杭が最終的に所定の深さにまで沈設
し終るまで硬化性の流体が杭の中空部等で硬化しないよ
うに、適当な種類と量の硬化遅延剤を配合して用いるの
がよい。
なお、この発明におけるジェット噴射の噴射圧力は、一
般的には10kg/cm2以上であれば充分であるが、噴射口
のロッド部からの距離により、即ち、掘削径により、或
いは地盤の硬さにより噴射圧力を30〜300kg/cm2
範囲で調節することが可能である。
更に、杭の先端支持力を大きくするために、杭が所定の
深さに達した後にジェット噴射の圧力を更に10kg/cm2
以上、更に好ましくは20kg/cm2以上増加させて泥水化
する径を更に大きくした状態でジェットノズルにより根
固め液を送り、拡大径の根固め球根部を形成することも
できる。この際、第3図に示したように、ロッド3を上
下しつつ拡大径の根固め球根部7を形成してもよい。
また、この発明の中掘り工法の際の杭の沈設は、自重に
よる沈設が不可能な場合は、第2図に示す如く、杭1の
頭部に矢印方向に圧入力を加えて沈設するか、杭を回転
させつつ沈設するか、杭の上方に振動を加えることによ
り沈設すると、沈設が更に容易になる。なお、いずれの
場合も第1図等に見られるように、杭の先端にフリクシ
ョンカッター2を設けておくと、杭の沈設がより容易に
なる。
このようにして所定の最終位置まで沈設させた杭1の姿
を第4図に示す。
なお、根固め液として好ましいのは、セメント(C)と
水(W)の比(W/C)が67%程度としたセメントミ
ルクであり、更に好ましくはこのセメントミルクにブリ
ージング低減剤を適宜添加した根固め液である。
また、この発明に適用できる杭は、中掘り工法であるが
故に、先端部が開放された円筒状の杭に限られるが、こ
のように中空状の杭であるために、泥水化された土の大
半は杭の中空内に滞留するので残土問題がなくなる。
(実施例) 従来の杭の中掘り工法とこの発明のジェット噴射による
杭の中掘り工法との比較を行うため、以下の様な実験を
した。
なお、杭の中掘りの実験した現場の土質は、ローム、粘
土、砂、砂礫等が相互に積層状態にある互層地盤で、第
5図に示した状態のものであり、全ての実験で杭の先端
支持地盤を深度27m以深のN値が50を越える砂礫層
とし、杭の先端深度を28mとした。
また、杭の周面摩擦力などの支持力は杭の埋設後1か月
後に載荷実験を行って測定した。
(実験1) この実験で使用する杭は外径450mm、内径310mm、
杭長27m(15m+12m)の遠心力高強度プレスト
レストコンクリート杭を使用した。
ます最初に、従来のスクリューオーガーを使用する従来
の中掘り工法により4か所で杭を沈設施工しようとし
た。しかし、地盤中の粘土の粘着力や砂礫の粒度等の微
妙なバラツキ具合の差などのため、所定の深度にまで杭
を沈設できたのは、4本の杭のうち、2本であった。残
る2本のうちの1本は、16.5m沈設したところで杭
に爆裂による縦亀裂が生じ、他の1本は25m埋設した
ところで貫入不能となった。途中で施工不能になった原
因は、前者は掘削した粘土が杭中空部内で上昇中にスク
リューオーガーと杭内壁に張り付いて閉塞し、後から上
昇してくる砂によって内圧が高まり杭が爆裂したものと
推測され、後者は中間砂層または砂礫層の崩壊によって
沈設不能になったものと考えられる。
なお、所定の深度まで沈設できた杭についての載荷試験
結果、周面摩擦支持力は57トンであり先端支持力は1
72トンであった。
一方、この発明に従って、第1図に示す装置を使用し、
水を80kg/cm2の圧力で噴射しながら径を500mmに掘
削しつつ杭を埋設した。4本の杭を埋設したが、全ての
杭はスムーズにかつ短時間に所定の深度に杭を沈設する
ことができた。また、杭の周面摩擦支持力は78トン
で、先端支持力は178トンであった。
(実験2) この実験で使用する杭は外径600mm、内径500mm、
杭長27m(15m+12m)の遠心力高強度プレスト
レストコンクリート杭を使用した。
まず、比較例として特公昭51-48507号公報に開示された
ジェットノズルにより掘削された土砂をエアーリフトパ
イプを用いて地上に排出しつつ杭を沈設する掘削手段を
用い、中掘り工法にて杭を沈設した。杭は所定の深度ま
で沈設できたが、中間砂礫層の掘削に時間を要したた
め、施工に160分を要し、砂礫層のある地盤には実用
に供し得ないことが判明した。また、杭の周面摩擦支持
力は72トンで、杭の先端支持力は283トンであっ
た。
次いで、この発明に従って、第1図に示す装置を使用
し、水(およびその循環泥水)を100kg/cm2の圧力で
噴射しながら径を約650mmに掘削しつつ杭を埋設し
た。杭先端が深度27.5mに達した後、水セメント比
67%の根固め液を200kg/cm2の圧力で噴射し、目標
径が約900mmの根固め拡大球根部を杭先端より下1m
の区間に造成した。
杭は、スムーズに所定の深度に沈設できた。施工に要し
た時間は95分であり、充分に実用に供しえるものであ
った。尚、杭の周面摩擦支持力は108トンで、杭の先
端支持力は427トンであった。
このように、いずれの実験例でも、この発明の実験例の
方が杭周面摩擦力が高い値に改善されていることが判明
した。
(発明の効果) 以上の実験例に見られるように、この発明に従えば、下
記のように優れた効果が得られる。
下向きと水平方向若しくは斜め下向きのジェット噴流
により泥水化させる方法であるので、施工地盤が硬質粘
土や粘着力の強い土質であっても容易に泥水化でき、施
工時間を短くでき、また杭の沈設の途中で施工不能にな
ることがない。
なお、掘削ロッドの先端部に先行掘削刃を設けているの
で、砂礫などの硬質層がある地盤も小さな回転力で難な
く容易に掘進することができ、施工速度も改善される。
更に、下向きと水平方向若しくは斜め下向きのジェッ
ト噴射により泥水化しつつ地上へ積極的に排出すること
なく、杭を沈設するので、杭周面の摩擦力が大きくな
り、杭の摩擦支持力が一層向上される。
勿論、この発明では先端部が開放された円筒状の杭を
使用しているので、杭の沈設が容易であると共に、杭沈
設に伴う泥水が杭中空部に止まり地上への溢れ出し量が
少なくなる。
以上に示したように、この発明に従うと、中掘り施工の
際に排土する量が少なく、杭の外径以上に掘削するにも
拘らず高い杭周面摩擦支持力が得られ、かつ地盤中に粘
着性の高い層が存在しても中掘り工法で杭が所定の深度
に沈設でき、地盤中に砂礫などの硬質層が存在しても施
工に難なく容易に掘進することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図はこの発明に従う工法の一例を示す側断
面図であり、第3図は根固め球根部を形成する場合の一
例を示す側断面図である。第4図は第3図に示す工法に
よって沈設された杭の状態を示す側断面図である。第5
図は杭を沈設する地盤の一例の土質図である。 図中、1は杭、2はフリクションカッター、3は、掘削
ロッド、4は先行掘削刃、5は横方向噴射ノズル、6は
下方向噴射ノズル、7は根固め球根部である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロッド先端に先行掘削刃が設けられ、更に
    ロッド先端に下向きジェット噴射ノズルと該下向きジェ
    ット噴射ノズルよりも上方の位置に水平方向若しくは斜
    め下向きに設けられたジェット噴射ノズルとを有する掘
    削ロッドを用いて、積極的には地上に排土することな
    く、地盤を杭の外径以上に泥水化させつつ、先端部が開
    放された円筒状の杭を沈設させることを特徴とする杭の
    中掘り工法。
JP59013519A 1984-01-30 1984-01-30 杭の中掘り工法 Expired - Lifetime JPH0656015B2 (ja)

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JPS60159216A JPS60159216A (ja) 1985-08-20
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