JPH07216866A - セメントミルク工法における孔壁地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範な種類の地盤に対して適用可能であり、
高い信頼性を実現するセメントミルク工法における孔壁
地盤改良方法を提供する。 【構成】 アースオーガー１０を用いて、地盤１に所定
深さの掘削孔２を形成する工程と、掘削孔２の先端部に
て、アースオーガー１０のオーガーヘッド１１よりパイ
ル先端部固定液を選択的に注入する工程と、パイル先端
部固定液の注入後、オーガーヘッド１１よりパイル周辺
部充填液を注入しながらアースオーガー１０を引き上げ
る工程と、パイル周辺部充填液の注入後、掘削孔２にパ
イル３０を建て込む工程と、パイル３０が所定の高さレ
ベルになるように、パイル３０を地盤１に定着させる工
程と、を備えている。特に、パイル周辺部充填液は、普
通ポルトランドセメント及びセメント系固化材を主成分
して、これに適量のベントナイトが添加されて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、好適には建築，土木用
基礎工事において、所定のパイル（基礎杭）を地盤に埋
設・固定するための所謂、セメントミルク工法に係り、
特に孔壁地盤の改良方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントミルク工法は、プレオーガー埋
め込み工法とも呼ばれており、この種の基礎工事にて地
盤にパイルを施工する際に、従来の例えば打撃工法等に
比較して、騒音及び振動等の点で格段に優れている。従
って、騒音公害等の問題の心配がないため、特に市街地
では有効にその機能を発揮する。

【０００３】かかるセメントミルク工法を概略的に説明
すると、アースオーガーを使用し、先ずこのアースオー
ガーによって、地盤に所定深さの掘削孔を形成する。そ
して掘削孔の形成後、次にアースオーガーのオーガーヘ
ッドよりセメントミルク（充填液）を注入しながら、そ
のアースオーガーを引き上げる。更にアースオーガーが
引き上げられた掘削孔に建て込まれたパイルを地盤に定
着させることにより、そのパイルを施工することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セメントミルク工法では、掘削孔内に注入されたセメン
トミルクは、乾燥・固化することにより収縮し、その結
果、固化したセメントミルク（固化セメントミルク）と
掘削孔の孔壁との間に間隙が形成される。このため両者
の境界面は弛緩状態となり、この境界面に生ずべき摩擦
力の低下をきたすという問題があった。

【０００５】また、パイルが施工される地盤が、特に有
機土質である場合、掘削孔内に注入されたセメントミル
クが硬化せず、また硬化したとしてもその強度が不十分
となる場合があった。つまり、地盤の種類もしくは性質
によって施工性が著しく影響される。更に、掘削孔の周
面に所謂、マッドケーキ（ゲル状の土）が生成され、所
定の摩擦力を確保し得ない等の問題が生じていた。

【０００６】本発明はかかる実情に鑑み、広範な種類の
地盤に対して適用可能であり、高い信頼性を実現するセ
メントミルク工法における孔壁地盤改良方法を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、アースオ
ーガーを用いて、地盤に所定深さの掘削孔を形成する工
程と、掘削孔の先端部にて、前記アースオーガーのオー
ガーヘッドよりパイル先端部固定液を選択的に注入する
工程と、前記パイル先端部固定液の注入後、前記オーガ
ーヘッドよりパイル周辺部充填液を注入しながら前記ア
ースオーガーを引き上げる工程と、前記パイル周辺部充
填液の注入後、前記掘削孔にパイルを建て込む工程と、
前記パイルが所定の高さレベルになるように、該パイル
を前記地盤に定着させる工程と、を備えている。

【０００８】また特に、本発明方法では、パイル周辺部
充填液は、普通ポルトランドセメント及びセメント系固
化材を主成分して、これに適量のベントナイトが添加さ
れて成ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明方法によれば、セメントミルクは、パイ
ル先端部固定液（杭先端根固め液）とパイル周辺部充填
液（杭周辺充填液）の２種類用いるが、それぞれの場合
における成分配合を好適に選定することにより、摩擦力
及び支持力等を大幅に向上させることができる。特に、
パイル周辺部充填液は、普通ポルトランドセメント及び
セメント系固化材を主成分として、これに適量のベント
ナイトが添加されたものである。例えば特に砂質土に対
しては普通ポルトランドセメントが、また粘性土に対し
てはセメント系固化材がそれぞれ地盤改良効果を発揮
し、これにより地盤強度を格段に高めることができる。

【００１０】更に、セメント系固化材の硬化に伴い、そ
のセメント系固化材の針状結晶の間隙に土粒子等が介入
して成る所謂、エトリンガイドが生成され、地盤の緩み
を防止することが可能であり、固化セメントミルクと掘
削孔（地盤）の間の境界面における摩擦力の著しく増大
する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明によるセメン
トミルク工法における孔壁地盤改良方法の好適な一実施
例を説明する。

【００１２】本発明方法では、アースオーガーにより所
定の深度まで掘削を行い、この掘削完了後、アースオー
ガーの先端部から充填液を注入しながら引き上げる。そ
の後所定のパイルを建て込み、パイル自重及びモンケン
自重にて沈め、該モンケンを軽打し、パイルを所定深度
に定着させてパイルとその周辺地盤との一体化を図り支
持力を確保する。

【００１３】本発明方法に使用されるパイルとしては、
一般の摩擦杭又は支持杭が使用可能であるが、例えば
「ＨＥＸＡ−Ｋパイル」，「ＨＥＸＡ−ＭＳパイル」
（いずれも商品名、株式会社北雄産業製パイル）等が好
適である。なお、コンクリート既製杭ならば適用可能で
あり、基本的にはパイルの種類は不問である。

【００１４】ここで、本発明方法に使用する好適なパイ
ル施工機械の構成例を説明する。先ず、このパイル施工
機械の主要諸元を次の表１に示す。なお、この表１はパ
イル施工機械の一例を示すものであり、表１に記載され
た具体的数値等にのみ限定されるものではない。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１を参照して、杭打機本体は、パイル長
さ，地盤及び作業場の広さ・形状等を考慮して、オーガ
ースクリューによる掘削及びパイルの建込・挿入作業を
十分に行い得る機種が選定される。オーガー駆動装置
は、パイル径，パイル長さ及び掘削地盤等を考慮して、
十分に掘削可能な容量を有するものが選定される。この
オーガー駆動装置の容量としては、２０ｋＷ（３０Ｈ
Ｐ）以上が好適である。オーガースクリューは、連続ス
クリュー型が好適であり、各メーカーによりその寸法が
種々異なるものの中から、特性を十分に検討した上で地
盤やパイル径等に応じて最適なものが選定される。例え
ば、スクリュー径は、４７０〜５２０ｍｍ程度のものを
掘削地盤に応じて選定する。

【００１７】またオーガーヘッドは、掘削作業の主体を
なすものであり、施工精度，施工能率等に与える影響が
大きいため、地盤条件を十分に検討した上で選定され
る。モルタルポンプは、原則的に通常の２槽以上のもの
を使用するが、パイルの寸法及び地層の状況によって定
められる各種の使用量により、ミキサーの個数が決定さ
れる。グラウドポンプの性能は、吐出圧力１０ｋｇ／ｃ
ｍ² 以上で、吐出容量２８０ｌ／ｍｉｎ以上のものが標
準的に使用される。排土処理としてバックホウが用いら
れる。現場条件に応じて泥水用タンク，泥水処理装置が
適宜設置される。

【００１８】次に上記パイル施工機械を用いて、本発明
のセメントミルク工法における孔壁地盤改良方法により
パイルを施工する場合の具体例を説明する。

【００１９】図１は、本実施例における概略工程を示し
ている。先ず、杭芯上にアースオーガー１０が鉛直にセ
ットされ、図１（Ａ）に示されるように、そのオーガー
ヘッド１１及びオーガースクリュー１２によって地盤１
に掘削孔２が形成される。この場合、アースオーガー１
０の芯合わせ基準としては、５ｃｍ以内、好ましくは３
ｃｍ以内に設定され、そして所定の速度及び鉛直度（鉛
直度管理基準１／１５０以内）になるように維持しなが
ら、掘削が行われる。掘削孔２は所定の深さになるまで
形成されるが（図１（Ｂ））、その掘削深度レベルは適
宜確認される。

【００２０】掘削孔２が所定の掘削深度に達したことを
確認後、アースオーガー１０を所定ストロークだけ上下
動させることにより、掘削孔２の孔壁２ａの築造が確認
される。次に、図１（Ｃ）に示されるように、アースオ
ーガー１０の先端部、即ちオーガーヘッド１１から所定
の充填液２０を注入しながら、アースオーガー１０が引
き上げられる。アースオーガー１０を引き上げる際、そ
の引き上げ速度が所定の速度となるように注意して行わ
れる。この引き上げ速度は、好適には１〜１．５ｍ／分
程度である。

【００２１】本実施例では、充填液２０としてパイル先
端部固定液とパイル周辺部充填液の２種類が用いられ
る。特にパイル先端部固定液は、必要に応じて選択的に
用いられるが、かかる選択に当たって地盤のＮ値が用い
られる。このＮ値は、所謂、貫入試験（丸鋼の先端に付
けた抵抗体を地中に圧入して、地層の抵抗を調べ、これ
からその地層の強度を求める試験）の結果に基づいて算
出される。

【００２２】先ず、地盤のＮ値に応じて、必要強度が規
定される。掘削孔２の先端部における地盤強度が小さい
場合にはパイル先端部固定液は用いられず、即ちパイル
周辺部充填液のみとし、またパイル先端地盤の平均Ｎ値
が特に１０を超える場合にはパイル先端部固定液として
の配合が行われる。例えばパイル周辺部充填液は、７Ｄ
（Ｄａｙ；日）強度（もしくは１週強度）で２０ｋｇ／
ｃｍ² 以上とする。またパイル先端部固定液は、平均Ｎ
値≦１０のとき２８Ｄ強度（もしくは４週強度）で３０
ｋｇ／ｃｍ² 以上とし、平均Ｎ値＞１０のとき２８Ｄ強
度（もしくは４週強度）で７５ｋｇ／ｃｍ² 以上とす
る。

【００２３】パイル周辺部充填液は、普通ポルトランド
セメント及びセメント系固化材を主成分として、これに
適量のベントナイトが添加されたものである。例えば、
特に砂質土に対しては普通ポルトランドセメントが、ま
た粘性土に対してはセメント系固化材がそれぞれ地盤改
良効果を発揮し、これにより地盤強度を格段に高めるこ
とができる。更に、セメント系固化材の硬化に伴い、所
謂エトリンガイドが生成され、地盤の緩みを防止するこ
とが可能であり、固化セメントミルクと掘削孔２（地
盤）の間の境界面における摩擦力を著しく増大する。

【００２４】ここで、本実施例において使用される充填
液２０の具体的な配合・構成例を示す。表２は、パイル
先端部固定液及びパイル周辺部充填液の双方を用いた場
合の充填液２０の配合例を示している。

【００２５】

【表２】

【００２６】なお表２中、「ＵＫＣ」（商品名）は、市
販のセメント系固化材の１例（宇部興産株式会社製セメ
ント系固化材）を示したものであり、このＵＫＣを始め
として一般の石膏系セメント系固化材を用いることがで
きる。

【００２７】また、表３は、パイル周辺部充填液のみを
用いた場合の充填液２０の配合例を示している。

【００２８】

【表３】

【００２９】なお、これらの表２及び表３に示した充填
液２０の配合例は、パイル長さがそれぞれ特に１０メー
トル及び８メートルの場合のものであるが、その他のパ
イル長さの場合においても、パイル先端部固定液又はパ
イル周辺部充填液を形成すべき各配合成分量は、所望の
充填液２０を得るように好適に選定される。この場合に
おいて、パイル周辺部充填液の〔水・セメント比〕とし
ては、一般地盤に対しては１４０％程度が適当であり、
また特殊地盤に対してはこの比率を目安にして適宜選定
される。更に、セメントとＵＫＣの配合比率としては、
３：１程度が好適である。なおまた、パイル先端部固定
液又はパイル周辺部充填液の双方を用いる充填液２０を
使用する際、パイル先端部固定液からパイル周辺部充填
液への切替えタイミングに十分な注意が払われる。

【００３０】次に、パイル周辺部充填液の注入後、図１
（Ｄ）に示されるように、掘削孔２内にパイル３０が吊
り込まれる。この場合、玉掛けワイヤの点検，パイル置
場の崩壊及び周囲の障害物等との接触等に十分注意し、
実作業においては有資格者の合図を確認しながら作業を
進めることが好ましい。そして、掘削孔２の崩壊に注意
しながらパイル３０が建て込まれる（図１（Ｅ））。こ
の場合、パイル３０の鉛直精度は１／１００以内に設定
される。また、パイル３０を急激に落下させると、既に
充填された充填液２０の巻き上がりが阻害され、掘削孔
２の孔壁２ａを崩壊させたり又は杭孔が導通（隣接する
掘削孔相互間で連通する現象）する危険があるので、こ
れらを防ぐためにパイル３０の自重により比較的ゆっく
りと沈設することが好ましい。

【００３１】そして、アースオーガー１０及び減速機の
自重でパイル３０を着床させ、モンケンによって軽打す
ることにより、パイル３０が所定の高さレベルになるの
を確認して、該パイル３０を掘削孔２（地盤）に定着さ
せる。なお、必要に応じて充填液２０の強度確認用の供
試体を採取するようにしてもよい。

【００３２】以上、本発明方法の好適な実施例を具体的
数値例等に基づき説明したが、本発明は例示した数値等
にのみ限定されるものでなく、本発明の範囲内において
種々の変形等が可能である。特に、充填液２０の構成・
配合例は、表２及び表３に示したものの場合に限らず、
該充填液２０を構成するパイル先端部固定液又はパイル
周辺部充填液は、地盤の種類及びパイル３０の大きさ
（長さ）等に応じて最適な成分及び成分量で配合され、
常に所望の充填液２０を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、充
填液に適量のセメント系固化材を混入することにより、
特に有機質土，粘性土に対して、掘削孔の孔壁における
地盤強度を向上させることができる。このセメント系固
化材は、その固化に伴う膨張性を有しており、乾燥収縮
に基づく摩擦力低下を有効に防止することができる。更
に、充填液の配合率を適宜選定することにより、パイル
を施工すべき地盤に最適な充填液を得ることができ、特
殊地盤等に対しても有効に対応することができる等の利
点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセメントミルク工法における孔壁
地盤改良方法の一実施例における主要工程を順に示す図
である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 掘削孔 ２ａ 孔壁 １０ アースオーガー １１ オーガーヘッド １２ オーガースクリュー ２０ 充填液 ３０ パイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アースオーガーを用いて、地盤に所定深
   さの掘削孔を形成する工程と、 前記掘削孔の先端部にて、前記アースオーガーのオーガ
   ーヘッドよりパイル先端部固定液を選択的に注入する工
   程と、 前記パイル先端部固定液の注入後、前記オーガーヘッド
   よりパイル周辺部充填液を注入しながら前記アースオー
   ガーを引き上げる工程と、 前記パイル周辺部充填液の注入後、前記掘削孔にパイル
   を建て込む工程と、 前記パイルが所定の高さレベルになるように、該パイル
   を前記地盤に定着させる工程と、を備えていることを特
   徴とするセメントミルク工法における孔壁地盤改良方
   法。
2. 【請求項２】 前記パイル周辺部充填液は、普通ポルト
   ランドセメント及びセメント系固化材を主成分して、こ
   れに適量のベントナイトが添加されて成ることを特徴と
   する請求項１に記載のセメントミルク工法における孔壁
   地盤改良方法。