JPH0718157B2

JPH0718157B2 - 杭の埋設方法

Info

Publication number: JPH0718157B2
Application number: JP61055129A
Authority: JP
Inventors: 正行阪
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPS62215716A

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、能率よく行え、しかも大きな杭の先端支持力が得ら
れる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。

これに対し、小型の施工機械で施工可能な方法として、
高圧ジエツトを用いた掘削法がある。しかし、高圧ジエ
ツトを噴射するだけでは、一定時間内の噴射量が限られ
ているため、掘削液と掘削土との置換性が悪く、特に硬
い地盤では掘削時間を多く要することがあつた。

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、高圧ジエツトによる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、セメン
トミルクが急硬化し、球根造成後、杭を所定深度まで沈
設することが困難となる場合があつた。

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、小型の施工機械で能率よく掘削でき、先
端支持力が大きく取れる既製杭の施工法を提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、先端に掘削ビットを有した掘削ロッドを回転
させ、掘削ビットにより掘削液を100kg/cm²以上250kg/c
m²前後迄の高圧で噴射すると同時に、掘削ロッド内に設
置された高圧噴射用とは別系統の低圧用注入管を用いて
掘削ビットから下向きに０〜20kg/cm²の低圧で掘削液を
出すことにより掘削された流動性泥状物の水分を多く
し、掘削ビットにて所定の径に掘削を続け、所定深度に
達したならば、主として高圧噴射を用いて所定深度付近
を、その後に埋設する杭の径の２倍以上の区間長だけ、
拡大掘削をした後、前記低圧用注入管のみを用い、掘削
液を固結性流動化剤に切替え、掘削ロッドを回転させつ
つ０〜20kg/cm²の低圧で固結性流動化剤を出しながら該
掘削ロッドを回収して、固結性流動化剤と流動性泥状物
の混合物を有する下部に拡大掘削部を有する掘削孔を予
め形成し、その後に該掘削孔中に、杭先端付近の外周部
のみに筒状袋体が杭を取り囲むようにして取り付けられ
た既製杭を沈設し、該筒状袋体と連結された注入管によ
り固結性流動物を該筒状袋体内に注入して該筒状袋体を
前記拡大掘削孔中で膨張固化させることを特徴とする杭
の埋設方法である。

本発明に用いる掘削ビットは、水平方向、もしくは水平
方向及び斜め下方向に高圧噴射孔を有する従来の掘削ビ
ットの構造以外に、掘削ロッド内に設置された高圧噴射
用とは別系統の低圧用注入管の排出孔を有するものであ
る。かかる低圧用の孔は下向きに設けられる。このよう
に高圧噴出孔の他に低圧用の排出孔を有することによ
り、掘削孔内の水分量を多くすることができるのであ
る。

もし、このような低圧用の排出孔を有しないと、掘削孔
内の水分量を多くする為には高圧噴出孔から噴出する量
を多くしなければならないが、多くすると掘削できる径
が大きくなり、所望の掘削孔の径とすることができなく
なる。

しかし、本発明では、掘削時に低圧用の排出孔からも出
すことにより、所望の掘削孔径としながら掘削孔内の水
分量を多くでき、その結果として、例えば掘削孔内での
含水率を150％以上にすることができ、所望の掘削孔径
としながら掘進スピードを速くでき、掘削時に低圧用の
排出孔が存在しない従来の掘削ビットを用いた場合より
も約30％のスピードアップとなり、従来のオーガースク
リュー等を用いる大型機械による掘削能率にほぼ匹敵す
る速さになる。

また、本発明によると該低圧用の排出孔をも設けられて
いる掘削ビットを使用するので、所定の大きさの拡大掘
削を終了した後に、該低圧用の排出孔から固結性流動化
剤を出すことにより、該固結性流動化剤の排出によって
該掘削孔の径を大きくすることなく、該掘削孔内の流動
性泥状物と固結性流動化剤の混合物を形成できるのであ
る。このように該掘削孔内の所望の位置に流動性泥状物
と固結性流動化剤の混合物を形成することにより、後で
沈設する既製杭の周面や、既製杭に取り付けられた筒状
袋体が膨張して該筒状袋体内で形成される球根部が、該
掘削孔内の所望の位置に流動性泥状物と固結性流動化剤
の混合物の存在により掘削孔壁に強固に定着できると共
に、既製杭を沈設する前の掘削孔内の水分量が前記のよ
うに多くなっているので、筒状袋体を取り付けた既製杭
の沈設スピードを速くすることができる。

ここで用いる攪拌羽根は、掘削ビツト上方に接続された
掘削ロツドの側面に設置され、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、該砂質土の粒度分
布によつてシリカゾ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、200l/分程度噴射できればよ
い。従つて、固結性流動化剤の噴射は、掘削液を低圧で
噴射する低圧用注入管を用いて行なう。

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
方向に杭径の２倍以上の区間長、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２倍以上の区間、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は、ポンプの注入圧
力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グ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１を回転させ、ビツト部より掘削液を
噴射しながら下降し、順次、掘削ロツドを接合して所定
の深度まで掘削する。

ここで掘削液は、水平方向もしくは、水平と下方向とも
に100kg/cm²以上の高圧で噴射し、かつ、同時に、別系
統の注入管を用い、主に下方向に20kg/cm²以下の低圧で
噴射する。所定深度に達したならば、第１（Ｃ）図に示
すように、所定深度を高圧噴射することにより拡大掘削
する。

拡大掘削は、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以上で行なつた
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わせを用いて行なう。

拡大掘削後、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、低圧
用注入管のみを用いて固結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（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11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11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11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き、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。

次に第１（Ｂ）図に示す様に外径85mmφの掘削ロツド１
に外径200mmφ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液として、掘削ビツト５に
設置した噴射孔から水平方向に高圧噴射し、かつ、下方
向に低圧噴射しながら所定の深度18mまで掘削した。

この時の掘削条件は、掘削ロツドの回転数:40rpm、掘削
速度:1.0〜2.5m/分、掘削液の噴射量:70〜240l/分、高
圧噴射圧力：深度10mまで100〜180kg/cm²、深度10〜18m
まで250kg/cm²であつた。低圧噴射圧力は０〜20kg/cm²
であつた。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を補助的に取り
付けた。

所定の深度18m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
の回転数20rpm、掘進速度1.0m/分、掘削液の噴射量140l
/分〜270l/分、高圧噴射圧力: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
削部７に、固結性流動化剤Ｃを注入圧20kg/cm²の低圧で
200l注入した。ここで用いた固結性流動化剤は、W/C＝6
7％のセメントミルクにブリージング防止剤をセメント
の重量比0.5％添加したものを用いた。

固結性流動化剤Ｃを注入する低圧用注入管は、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５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350mmφの既製杭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
ぼ所定位置まで杭の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11に固結性流動物注入する第２及び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13
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、600lとした。注入圧
は、注入量が所定量の600lに達したので5kg/cm²で止め
た。

また、筒状袋体11は、材質が布の引張り強さが約170の
ナイロン製で、長さ2.6m、最大膨張径が外径600mmφ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とエポキシ系接着剤を用いて
取り付けたものである。

（発明の効果）本発明の方法に従えば、掘削液を100kg/cm²以上250kg/c
m²前後迄の高圧で噴射すると同時に、低圧用注入管を用
いて掘削ビットから下向きに０〜20kg/cm²の低圧で掘削
液を出しながら掘削孔を形成するので、所望の掘削孔径
としながら掘削孔内の水分量を多くでき、その結果とし
て、例えば掘削孔内での含水率を150％以上にすること
ができ、所望の掘削孔径としながら掘進スピードが速く
でき、掘削時に低圧用の排出孔が存在しない従来の掘削
ビットを用いた場合よりも約30％のスピードアップとな
り、従来のオーガースクリュー等を用いる大型機械によ
る掘削能率にほぼ匹敵する速さになるのである。また、
噴射による掘削なので掘削抵抗が小さくて済み、従来の
オーガースクリュー等を用いる工法のように大きなトル
クを必要とせず、小型の機械で深い孔を容易に掘削でき
る。

また本発明に従えば、所定の大きさの拡大掘削も終了し
た後に、該低圧用の排出孔から固結性流動化剤を出すこ
とにより、該固結性流動化剤の排出によって該掘削孔の
径を大きくすることなく、該掘削孔内の流動性泥状物と
固結性流動化剤の混合物を形成できるのである。

更に、本発明に従えば、既製杭を沈設する前の掘削孔内
の水分量が前記のように多くなっているので、筒状袋体
を取り付けた既製杭の沈設スピードを速くすることがで
きるのである。

その上に、後で沈設する既製杭の周面や、既製杭に取り
付けられた筒状袋体が膨張して該筒状袋体内で形成され
る球根部が、該掘削孔内の所望の位置に流動性泥状物と
固結性流動化剤の混合物の存在により掘削孔壁に強固に
定着できる。それと共に、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
その外部との隔壁となり品質の安定した球根体が袋内で
形成でき、同時に掘削時に緩められた拡大掘削孔の外周
の地盤を袋体の膨張圧により復元でき、杭と球根部が一
体化すると共に、周辺地盤が復元でき、更に、先に述べ
たように、袋体の外側にも予め掘削孔内に満たした固結
性流動化剤が存在するので前記の袋体の中に形成された
球根部が地盤にも強固に定着され、その結果として杭に
大きな先端支持力が得られる。

このように本発明に従えば、小さな杭でも大きな支持力
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要図であり、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、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】先端に掘削ビットを有した掘削ロッドを回
転させ、掘削ビットにより掘削液を100kg/cm²以上250kg
/cm²前後迄の高圧で噴射すると同時に、掘削ロッド内に
設置された高圧噴射用とは別系統の低圧用注入管を用い
て、掘削ビットから下向きに０〜20kg/cm²の低圧で掘削
液を出すことにより、掘削された流動性泥状物の水分を
多くし、掘削ビットにて所定の径に掘削を続け、所定深
度に達したならば、主として高圧噴射を用いて所定深度
付近を、その後に埋設する杭の径の２倍以上の区間長だ
け、拡大掘削をした後、前記低圧用注入管のみを用い、
掘削液を固結性流動化剤に切替え、掘削ロッドを回転さ
せつつ０〜20kg/cm²の低圧で固結性流動化剤を出しなが
ら該掘削ロッドを回収して、固結性流動化剤と流動性泥
状物の混合物を有する下部に拡大掘削部を有する掘削孔
を予め形成し、その後に該掘削孔中に、杭先端付近の外
周部のみに筒状袋体が杭を取り囲むようにして取り付け
られた既製杭を沈設し、該筒状袋体と連結された注入管
により固結性流動物を該筒状袋体内に注入して該筒状袋
体を前記拡大掘削孔中で膨張固化させることを特徴とす
る杭の埋設方法。