JPH0656017B2

JPH0656017B2 - 既製杭の施工方法

Info

Publication number: JPH0656017B2
Application number: JP5368986A
Authority: JP
Inventors: 正行阪
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPS62215719A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、既製杭の施工を小規模な設備により、低公害
で行なう方法を提供するものである。

（従来の技術及び問題点）従来、既製杭の低公害施工法には、セメントミルク工法
に代表されるプレボーリング工法がある。このプレボー
リング工法では、沈設する杭の外径より大きな径の孔を
機械的に掘削する必要があるため、掘削抵抗が大きく大
型の施工機械を要し、他の付属設備を含めるとかなり大
がかりな設備となつていた。

また、プレボーリング工法の場合、オーガースクリユー
などで、地盤を乱しながら掘孔するので孔中にセメント
ミルクなどの固結性液を注入置換する際、スライムの沈
降により充分な先端支持力が得難い。従つて、先端拡大
根固め工法の様に、杭先端部を拡大掘削するか、高圧ジ
エツトにより杭先端部にセメントミルクによる球根を造
成し、杭の支持力を増大させる方法がとられている。し
かし、これらは支持力という点でみれば、打込まれた杭
に比べ一般に低いものであつた。これは球根造成時に、
やはり、周辺地盤をゆるめる結果であり、またゆるめら
れた地盤中にセメントミルクやセメントモルタルを注入
攪拌するため造成された球根状物も地下水で薄められた
り、土壌と混合されるために固結強度が低く、ばらつき
も大きくゆるめられた先端部地盤を改良して、補強修復
する効果があるにすぎなかつた。

さらに、高圧ジエツトにより杭先端部にセメントミルク
による球根を造成する場合、高圧噴射によれば、孔中の
泥状土とセメントミルクの置換性が悪く、球根造成後、
杭を所定深度まで沈設することが困難な場合があつた。

本発明は、上述した様な従来技術における欠点の解消を
図つたもので、小型の施工機械で杭先端部の地盤をゆる
めることなく、先端支持力の大きな既製杭の施工方法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、掘削ビツトを先端に有する掘削ロツドを回転
させ、ビツト部より掘削液を１００kg/cm²以上の高圧で
噴射しながら下降させ、土壌を噴射流により掘削混合攪
拌せしめて、地中に流動性をもつた泥状の孔を形成し、
所定の深度に達したならば、所定深度付近の、杭径の少
なくとも２倍の区間長を前記高圧噴射により拡大掘削し
たのち、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、掘削ロツ
ド内に設置された別系統の低圧用注入管を介して２０kg
/cm²以下の圧力で噴射しながら該掘削ロツドを回収し、
ついで、この孔中に杭の先端部に筒状袋体を有する既製
杭を所定深度まで圧入等により沈設したのち、該筒状袋
体と連結された連結管により、固結性流動物を該筒状袋
体内に注入し、筒状袋体を地中で膨張固化させる既製杭
の施工方法である。

本発明で用いる掘削ビツトは、水平に、もしくは水平と
下方との両方に噴射できる噴射孔を有している。これら
噴射孔の一部、または全部から、掘削液を１００kg/cm²
以上の高圧で噴射させながら回転下降させる。掘削ビツ
トの径は掘削液の循環をスムーズにするもので、掘削ロ
ツドより多少大きな外径を有することで十分である。

必要噴射圧力は、周辺地盤の土質性状により異なるが、
ゆるい砂質土層ややわらかい粘性土層では、１００〜２
００kg/cm²、よく締つた砂質土層や硬い粘性土層では、
２００kg/cm²以上、好ましくは２５０kg/cm²前後の噴射
圧が好ましい。

掘削後の圧力を上記に設定して噴射すれば、容易に杭が
沈設可能な領域を流動化することが出来る。また、噴射
流による掘削性の悪い固結粘性土層や、孔壁安定性の悪
い砂礫地盤を掘孔する場合には、掘孔速度を低くおさえ
なければならないが、この様な地盤を効率よく流動化し
安定させるには、補助的に攪拌羽根を設置すれば、地盤
の攪拌効果が改善され、掘孔能率を落すことなく施工す
ることが可能である。

ここで用いる攪拌羽根は、掘削ビツト上方に接続された
掘削ロツド側面に設置され、その設置すべき位置は、掘
削ビツト上方約５０cmが好ましい。さらに、攪拌羽根の
大きさは沈設しようとする杭の外径か、これより多少大
きい程度が望ましい。

本発明で用いる掘削液は、特に限定することはなく、
水、循環泥水またはベントナイト泥水等の地盤安定液が
あげられる。流動化を促進するために、必要に応じて、
粘性土には界面活性剤を、砂質土には砂質土の粒度分布
によつてシリカゲルなどのシキソトロピー付与剤、メチ
ルセルローズなどの水溶性糊料を適宜配合するとよい。
本発明で用いる固結性流動化剤は、セメントミルクなど
のセメント硬化体である。

固結性流動化剤の噴射は、噴射圧による分離、急結及び
掘削孔中の泥状土との置換性をよくし、杭の沈設を容易
ならしめるために、２０kg/cm²以下の圧力で行なう。ま
た、この時、施工能率を落とさないために、噴射量は、
できるだけ多く、たとえば、２００/分程度噴射でき
ればよい。従つて、掘削液を高圧で噴射する系統とは別
に、掘削ロツド内に設置された系統を用いて大量に噴射
する。

本発明で用いる既製杭には、先端部に筒状袋体を取りつ
けてある。一例としてあげると、核となる既製杭の先端
部外周に筒状袋体をかぶせて、この筒状袋体の両端部を
杭周面にバンド、接着剤もしくはこれらの組合せにより
取り付けたものである。ここで、筒状袋体を有する既製
杭が、筒状袋体内に固結性流動物を注入後、一体化して
挙動するためには、鉛直方向の杭径の少なくとも２倍の
区間長、筒状袋体を膨張拡大させる必要がある。

従つて、筒状袋体が膨張拡大するためには、鉛直方向
に、杭径の少なくとも２倍の区間、拡大掘削する必要が
ある。

この筒状袋体が取りつけられた既製杭体には、杭沈設
後、固結性流動物を注入する注入口を設置しておき、こ
の注入口に連結管を継ぎ、ポンプ等によつて固結性流動
物を注入する。

この時、固結性流動物を袋体に注入するのに用いる連結
管は、杭を回転して沈設する場合、杭、中空部に設置す
るのがよい。しかし、杭を回転して沈設しない場合、た
とえば、自重・圧入等で沈設できる場合は、杭の外側に
設置することも可能である。

本発明で用いる筒状袋体は、ナイロン、ポリエステル、
ビニロンなどの繊維を基布として使用するが、高分子系
フイルムシートあるいはゴム製の筒シート、金属箔によ
つてもよい。

杭の沈設は、自重・圧入・回転・高周波バイブレーシヨ
ンもしくはこれらの組合せにより行なう。杭沈設後、筒
状袋体内に注入する固結性流動物としては、セメント系
ミルクやモルタル等が挙げられる。

固結性流動物を注入することにより、筒状袋体はふくら
み掘削された拡大掘削孔中に球根を形成し固結後は、核
となる杭と一体化し、先端部の拡大された杭をつくる。
袋体が十分膨張したかどうかの確認と、ポンプの注入圧
入および注入量を計測することにより行なうことが出来
る。既製杭としては、コンクリート杭や鋼管杭等を使用
する。

本発明を施工手順に沿つて、図面を参照しながら以下に
説明する。

まず、杭埋設位置に掘削機本体を移動し、掘削ロツドを
杭芯に合わせる。掘削ロツド１に埋設しようとする杭径
以上のオーガービツト２（好ましくは＋１００mm程度）
を取り付け、第１(A)図に示すように深さ１〜２ｍ程
度、表層部を掘削する。表層部掘削を行なつた時には、
その後掘削ロツド１を引き抜き、この掘削孔に杭径より
１００mm程度大きく、かつ、逸水を生じない深さのケー
シンダ３を水頭の保持、排泥水の循環処理の為、設置す
る。

次に、第１(B)図に示すように掘削ビツト５を先端に有
する掘削ロツドを回転させ、ビツト部より掘削液を水平
方向にもしくは下方と水平方向とに１００kg/cm²以上の
高圧で噴射しながら下降し、順次、掘削ロツドを接合
し、所定の深度まで掘削する。

所定深度に達したならば、第１(C)図に示すように、所
定深度付近を高圧噴射することにより拡大掘削する。拡
大掘削を行なうためには、掘削エネルギーを大きくする
必要があり、その手段として、噴射圧を２００kg/cm²以
上、好ましくは、２５０kg/cm²にしたり、拡大掘削長を
反復掘削したり、掘進速度を掘孔速度より遅くしたり、
掘削ロツドの回転数を下げたり、あるいは、これらの組
み合せを用いる。

拡大掘削後、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、掘削
液注入管とは別系統の低圧用注入管より固結性流動化剤
を注入する。（第１(D)図）。固結性流動化剤を注入し
た後、第１図(E)図に示すように掘削ロツドを回収し、
第１(F)図に示すように流動化された泥状孔Ｋ中に、先
端部に筒状袋11を有した既製杭10を挿入する。

順次、通常の既製杭12を袋体を有した既製杭10に接合す
ることにより所定位置に沈設する。ここで、既製杭12と
袋体を有した既製杭10との接合および既製杭12同士の接
合は、溶接による接合、ねじによる接合、または、ボル
トによる接合で行なう。

杭の沈設は、自重・圧入・回転・高周波バイブレーシヨ
ンもしくはこれらの組合せにより行なう。

杭沈設後第２及び３図に示すように杭先端部に設置した
注入口15よりポンプによつて、固結性流動物を筒状袋体
11内に圧入し、該筒状袋体を膨張拡大させて第１(G)図
に示すように施工を完了する。

実施例本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。

まず、杭芯に施工機を移動し、第１(A)図に示す様にオ
ーガービツト２で表層部の障害物を取り除く。次に第１
(B)図に示すように、４５０mm径のケーシング３を設置
した。このケーシング３には、泥水を循環するための泥
水ポンプ４が取り付けてある。その後、外径８５mmの
掘削ロツド１に外径200mmの掘削ビツト５を取り付
け、スイベル６を通して循環した泥水を掘削後として、
掘削ビツト５に設置した二つのノズルから水平方向およ
び下方に高圧噴射しながら所定の深度（15m）まで掘削
した。この時の掘削条件は、掘削ロツドの回転数：４０
rpm、掘進速度：１〜２m/分、掘削液の噴射量：50〜70
/分、噴射圧力：深度１２ｍまで、100〜180kg/cm²、
深度１５ｍまで250kg/cm²、掘孔内の流動化を促進し杭
の沈設を容易にするため、掘削ビツトの上部に攪拌羽根
９を補助的に取付けた。

所定の深度１５ｍまで掘進した後、第１(C)図に示すよ
うに拡大掘削を行なう。拡大掘削の条件は掘削ロツド１
の回転数20rpm、掘進速度0.5m/分、掘削液の噴射量100
〜140/分、噴射圧力：250kg/cm²で行ない、３ｍ長掘
削した。その後、第１(D)図、(E)図に示すように拡大掘
削７に固結性流動化剤Ｃを注入圧２０kg/cm²の低圧で２
００注入した。ここで用いた固結性流動化剤は、W/C
＝67％のセメントミルクにブリージング防止剤をセメン
ト重量比0.5％添加したものである。

固結性流動化剤Ｃを注入する低圧用注入管17は、第４図
に示すように、掘削ロツド１内に設置されたものを用い
た。固結性流動化剤Ｃを注入後、第１(E)図に示すよう
に、掘削ロツド１およびビツトを回収した。

次に、あらかじめ先端部にナイロンとポリエステル混紡
の筒状袋体11を取り付けた外径350mmのコンクリート
杭10を第１(F)図に示すように挿入し、順次、通常の既
製杭12を、ねじによる接合法を用いて沈設した。

杭の沈設は、ほぼ１５ｍ付近まで杭自重のみによつて沈
設できた。杭の沈設工程において、杭10,12を接続する
際、杭先端部の袋体に固結性流動物を注入する第２及び
第３図に示す連結管13をつないだ。杭沈設完了後、第１
(G)図に示すように、この連結管にポンプを接続し、固
結性流動物を注入し、筒状袋体11を膨張させた。

ここで用いた固結性流動物は、水セメント比67%のセメ
ントミルクにブリージング防止剤を対セメント比１％添
加したものである。固結性流動物を注入することによつ
て、筒状袋体が十分膨張したかどうかの判断は、ポンプ
の圧力および注入量によつて行なつた。今回、注入量
は、袋体からの脱水量も考慮し、６００とした。注入
圧は、注入量が所定量の６００に達したので、８kg/c
m²で止めた。

また、筒状袋体は、材質が布の引張り強さが約１７０kg
/cm²のナイロンとビニロンの混紡で長さ2.6ｍ、最大膨
張径が600mmとなるものを使用した。

今回用いた筒状袋体を有する杭は、第２図、３図に示す
ように、全長３ｍ長の既製杭10に筒状袋体11をかぶせ、
筒状袋体の両端を鋼製バンド14と接着材とを用いて取り
付けたものである。

（発明の効果）本発明の工法によれば、掘削液を100kg/cm²以上の高圧
で噴射しながら掘進するので、掘削抵抗が小さくて済
み、従来工法のように大きなトルクを有する機械や太い
掘削ロツドを必要とせず、通常のボーリングと同様小型
機械で長距離を容易に掘進することが出来る。

また、小径のビツトでも、水平方向の高圧噴射によつて
生ずる噴流によつて広範囲に土壌を流動化することがで
きるので大径の流動孔を掘削することができる。

筒状袋体内に、固結性流動物を圧力をかけて注入し、所
定径まで膨張させると、袋体が周辺地盤と固結性流動物
との隔壁となり、品質の安定した球根体が造成でき、か
つ、掘削時に緩められた周辺地盤を袋体の膨張圧力によ
り復元できるので、杭と球根体が一体し、球根体は地盤
に強固に定着され大きな先端支持力が得られる。

その結果、小さい杭で大きな支持力が得られるようにな
り、構造物の基礎として経済的な設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の工程を示す概略図であり、第１(A)図は、表層掘削工程、第１(B)図は、高圧噴射による掘削工程、第１(C)図は、高圧噴射による拡大掘削工程、第１(D)図は、低圧による固結性流動化剤注入工程、第１(E)図は、掘削ロツド，掘削ビツトの回収工程、第１(F)図は、杭の沈設工程、第１(G)図は、杭沈設後，筒状袋体を膨張させた本発明
工法の完成図第２図は、本発明における既製杭の一実施態様の一部切
欠断面図。第３図は、同じく施工例断面図。第４図は、掘削ロツドの横断面図である。１…掘削ロツド、２…オーガービツト、３…ケーシング、４…排泥循環ポンプ、５…掘削ビツト、６…スイベル、７…拡大掘削部、８…噴射ノズル、９…攪拌羽根、10…筒状袋体を有した既製杭、 11…筒状袋体、12…既製杭、 13…連結管、14…バンド、 15…注入口、16…（高圧噴射用）注入管、 17…低圧用注入管、Ｇ…地盤、Ｋ…掘削孔、Ｃ…固結性流動化剤、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削ビツトを先端に有する掘削ロツドを回
転させ、ビツト部より掘削液を１００kg/cm²以上の高圧
で噴射しながら下降させ、土壌を噴射流により掘削混合
攪拌せしめて地中に流動性をもつた泥状の孔を形成し、
所定の深度に達したならば、所定深度付近の杭径の少な
くとも２倍の区間長を前記高圧噴射により拡大掘削した
のち、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、掘削ロツド
内に設置された別系統の低圧用注入管を介して、２０kg
/cm²以下の圧力で噴射しながら該掘削ロツドを回収し、
ついでこの孔中に先端部に筒状袋体を有する既製杭を所
定深度まで圧入等により沈設したのち、該筒状袋体と連
結された連結管により、固結性流動物を該筒状袋体内注
入し、筒状袋体を地中で膨張固化させることを特徴とす
る既製杭の施工方法