JPH0886177A - 埋込み杭工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械堀りによる埋込み杭工法において、減摩
効果による削孔時のオーガトルクの低減や、排土効率の
向上、あるいは既製杭を建込む際の抵抗の低減を十分に
図ることができ、これによって迅速かつ効率よく地中に
既製杭を埋設設置して行くことのできる埋込み杭工法を
提供する。 【構成】 アースオーガ４を回転させつつ下降させて地
盤Ｅを削孔するとともに、これと並行して気泡製造プラ
ント８を稼働することにより、発泡器１４で発生した気
泡はスイベルジョイント６を通じてオーガ４の先端より
噴出する。水溶性高分子の水溶液に空気を混合して得ら
れた気泡は、界面活性剤等を用いて得られた従来の気泡
と異なり、できる泡の発泡倍率は低いが、粘着性や比重
が大きいため、土粒子間、あるいは土粒子とアースオー
ガ４や既製杭２０との間の摩擦抵抗を効果的に低減し、
これによって削孔時のオーガトルクの低減や、排土効率
の向上、あるいは既製杭２０を削孔３０内に建込む際の
抵抗の低減を十分に図ることができ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、埋込み杭工法に関
し、特に、中堀工法やプレボーリング工法等の削孔用オ
ーガにより形成した削孔内に既製杭を建込んで地中に杭
を設置する埋込み杭工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】埋込み杭工法は、ＰＣ杭や鋼管杭、ある
いはＨ形鋼杭などの既製杭の地中への打設方法の一種で
埋設杭工法とも呼ばれ、いわゆる無騒音・無振動工法、
あるいは硬い地盤へ杭を設置するための工法である。す
なわち、埋込み杭工法は、衝撃により杭を貫入、設置す
る打込み杭工法とは異なり、地中に予め掘削形成した削
孔に、あるいは地中に削孔しながら既製杭を設置するも
ので、かかる埋込み杭工法は、さらに、地中を削孔する
手段により、ジェット水を用いるジェット工法と、アー
スオーガ等を用いた機械堀りによる中堀工法及びプレボ
ーリング工法に一般的に分類される。ここで、中堀工法
は、鋼管等の既製中空杭の内部にアースオーガ等の削孔
手段を配置し、杭内土を掘削しつつ杭をその自重等によ
り沈設設置させる工法であり、プレボーリング工法はア
ースオーガ等により予めプレボーリングした削孔内に既
製杭を建て込む工法である。

【０００３】一方、かかる中堀工法やプレボーリング工
法等の機械堀りによる方法では、例えば硬質粘性土等の
硬い地盤に適用した場合には、摩擦抵抗の増大や掘削土
砂のオーガスクリュウへの付着等により、オーガトルク
が高くなって削孔作業及び撹拌作業が困難になるととも
に、排土効率が低減することになる。

【０００４】そして、このような硬い地盤に対して機械
堀りによる埋込み杭工法を採用する際に、オーガトルク
の低減及び排土効率の向上を図る手段として、従来より
削孔作業中にオーガの先端から水やベントナイト等を注
入する方法が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記削
孔内に水やベントナイト等を注入する方法では、削孔内
から生じる土砂の排土処理が容易でないという問題があ
る。

【０００６】このため、かかる水やベントナイト等を注
入する方法に代わる手段として、アースオーガで地盤に
撹拌掘削孔を形成する際に、この撹拌掘削孔内に、タン
パク系の発泡剤や界面活性剤を起泡剤として発泡させた
気泡を注入する方法が提案されているが（特開昭６４−
２１１２０号公報参照）、かかるタンパク系の発泡剤や
界面活性剤を発泡させた気泡では、減摩効果による削孔
時のオーガトルクの低減や、排土効率の向上、あるいは
既製杭を建込む際の抵抗の低減を十分に図ることができ
ないという課題があった。

【０００７】そこで、この発明は、かかる従来の課題に
着目してなされたもので、機械堀りによる埋込み杭工法
において、減摩効果による削孔時のオーガトルクの低減
や、排土効率の向上、あるいは既製杭を建込む際の抵抗
の低減を十分に図ることができ、これによって迅速かつ
効率よく地中に既製杭を埋設設置して行くことのできる
埋込み杭工法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたもので、その要旨は、削孔用オー
ガを回転しつつ下降さることにより地中に削孔を形成
し、これと同時あるいは削孔作業終了後に既製杭を建込
むようにした埋込み杭工法において、前記削孔作業時
に、水溶性高分子の水溶液に空気を混合して得られる気
泡を噴出しつつ削孔を行なうことを特徴とする埋込み杭
工法にある。

【０００９】ここで、上記記載において起泡材となる水
溶性高分子は、水にとけて粘稠性を呈する、例えば水溶
性のセルロースエーテルであって、好ましくはメチルセ
ルロース、ヒドロキシセルロース、カルボキシメチルセ
ルロースなどを使用することができる。

【００１０】また、この発明の埋込み杭工法は、前記削
孔作業時に、前記水溶性高分子の水溶液にさらに高吸水
性樹脂を添加するとともに空気を混合して得られる気泡
を噴出しつつ削孔を行なうことが好ましい。

【００１１】ここで、上記記載において高吸水性樹脂と
は、自重の約１０００倍もの高い吸水力を有するポリマ
ーで、デンプン系、アクリル酸系など種々の組成のもの
があり、例えばポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂とし
てアラソーブ（商品名，荒川化学工業（株）製）等を用
いることができる。

【００１２】

【作用】この発明の埋込み杭工法によれば、削孔用オー
ガを回転しつつ下降さることにより削孔作業を行なう際
に、水溶性高分子の水溶液に空気を混合して得られる気
泡を地中に噴出する。そして、例えば前記水溶液を圧縮
空気とともに発泡器に送ることにより得られた気泡は、
界面活性剤等を用いて得られた従来の気泡と異なり、で
きる泡の発泡倍率は低いが、粘着性や比重が大きいた
め、土粒子間、あるいは土粒子と削孔用オーガや既製杭
との間の摩擦抵抗を効果的に低減し、これによって削孔
時のオーガトルクの低減や、排土効率の向上、あるいは
既製杭を建込む際の抵抗の低減を十分に図ることがで
き。

【００１３】また、水溶性高分子は、水に溶解して粘稠
性を呈し、この液体は土中の金属イオンに比較的強いた
め分解しにくく、また、ミキサ撹拌で容易に泡立つほど
の発泡機能がある。さらに、例えば圧密された硬質粘性
土等により吸水されて消泡が発生したとしても、粘稠性
は残るため、減摩効果を保持することができる。なお、
水溶性高分子として特にノニオン系の材料を用いれば塩
基性容量の大きな洪積粘性土に対しても化学的な安定を
確保することができる。

【００１４】そして、水溶性高分子の水溶液に高吸水性
樹脂を混合したものを発泡させれば、粘稠液としての水
溶性高分子に高吸水性樹脂のゲルと微小空気粒が分散し
たコロイド状態を形成し、この三者が重量等の外力によ
る分離傾向を相互に防止し合う。すなわち、粘稠液中
で、ゲルの沈降と空気粒の浮上とが均衡して比較的安定
したコロイド系が保たれ、さらに、粘稠液の分離をグリ
ース様に入ったゲルが阻止し、ゲルも粘稠液や圧縮性の
空気粒の付着などで、土中の金属イオンや機械的な摩擦
による劣化から保護される。したがって、これらの作用
により削孔時のオーガトルクの低減や、排土効率の向
上、あるいは既製杭を建込む際の抵抗の低減をさらに容
易に図ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明をプレボーリング工法に適用
した場合について、その好適な一実施例を添付図面を参
照して詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明をプレボーリング工法に適用
するための施工プラントの全体構成を示す説明図、図２
（ａ）〜（ｄ）はプレボーリング工法により杭を地中に
設置する際の施工手順を示す説明図である。

【００１７】図における施工プラントは、主として、削
孔用のオーガマシン１と、気泡製造プラント８とによっ
て構成される。

【００１８】オーガマシン１は、アースオーガ４を昇降
自在かつ回転自在に鉛直支持してこれをガイドするため
の支柱２と、支柱２を鉛直状態に支持したベースマシン
３と、ベースマシーン３を回動することにより支柱２と
入れ替えて、アースオーガ４により地盤Ｅ内に掘削形成
された削孔３０内にＰＣ杭や鋼管杭等の既製杭２０を打
設するための、圧入装置やモンケン２１等を備えた杭打
ち装置２２とを備えている。

【００１９】アースオーガ４は内部が中空であって、そ
の外周には削孔用のスクリュ５を備えているとともに、
アースオーガ４の先端には噴出孔が開口され、さらに上
端は噴出孔と連通するスイベルジョイント（回転継手）
６を介して回転駆動用のモータ７に連結しており、モー
タ７の駆動により回転しつつ図示しない昇降機構によっ
て支柱２に沿って上昇及び下降し、砂礫、砂、粘土等の
土質からなる原地盤Ｅを削孔する。

【００２０】気泡製造プラント８は、起泡材水溶液を収
納した貯留槽１２と、貯留槽１２から起泡材水溶液を発
泡器１４に向けて圧送するポンプ１５と、発泡器１４の
他端側吸入端に接続したコンプレッサ１６及び起泡材溶
解槽１７、水槽１８からなり、水槽１８から溶解槽１７
内に水道水を供給するとともに、水溶性高分子からなる
起泡材を所定量溶解槽１７内に投入し混合撹拌すること
により、所定濃度の起泡材溶液が製造され、この起泡材
溶液を貯留槽１２内に順次補充できるようになってい
る。

【００２１】そして、貯留槽１２から圧送された安定材
溶液は発泡器１４内で圧縮空気と混合して適宜の発泡倍
率で発泡し、発泡器１４の出口端に設けた供給ライン８
ａに接続された前記スイベルジョイント６を通じてアー
スオーガ４の先端噴出孔より気泡状に噴出する。

【００２２】なお、起泡材注入量や濃度の制御はベース
マシン３の操縦室内のオペレータが地盤Ｅの性状や撹拌
抵抗やその多の状態を勘案しつつ操縦室内でそれぞれの
注入ライン１２ａ、及びエアライン１６ａに設けた調整
バルブ１２ｂ，１６ｂを遠隔制御することで行なわれ
る。また、図１中２３は残土処理用のショベルである。

【００２３】ここで、前記起泡材を構成する水溶性高分
子としては、例えば水溶性のセルロースエーテルであっ
て、好ましくはメチルセルロース、ヒドロキシセルロー
ス、カルボキシメチルセルロースなどを使用することが
できる。この水溶性高分子は水に溶解して粘稠性を呈
し、またこの溶液は土中の金属イオンに比較的強いため
分解しにくく、かつ容易に発泡する。

【００２４】そして、水溶性高分子の水溶液に空気を混
合して得られた気泡は、界面活性剤等を用いて得られた
従来の気泡と異なり、できる泡の発泡倍率は低いが、粘
着性や比重が大きいため、土粒子間、あるいは土粒子と
アースオーガ４や既製杭２０との間の摩擦抵抗を効果的
に低減し、これによって削孔時のオーガトルクの低減
や、排土効率の向上、あるいは既製杭２０を建込む際の
抵抗の低減を十分に図ることができる。

【００２５】また、水溶性高分子は、水に溶解して粘稠
性を呈し、この液体は土中の金属イオンに比較的強いた
め分解しにくく、また、ミキサ撹拌で容易に泡立つほど
の発泡機能がある。さらに、例えば圧密された硬質粘性
土等により吸水されて消泡が発生したとしても、粘稠性
は残るため、減摩効果を保持することができる。なお、
水溶性高分子として特にノニオン系の材料を用いれば塩
基性容量の大きな洪積粘性土に対しても化学的な安定を
確保することができる。

【００２６】そして、前記貯留槽１２において収納され
た起泡材水溶液にポリアクリル酸ソーダ等の高吸水性樹
脂や、より具体的には例えばアラソーブ（商品名，荒川
化学工業（株）製）などを混合して発泡し、これをアー
スオーガ４の先端噴出孔より地盤中に噴出混合すれば、
削孔時のオーガトルクの低減や、排土効率の向上、ある
いは既製杭２０を建込む際の抵抗の低減をさらに容易に
図ることができる。

【００２７】そして、以上の構成を有する施工プラント
によりプレボーリング工法を実施するには、まず、図２
（ａ）に示すように、アースオーガ４を回転させつつ下
降させて地盤Ｅを削孔するとともに、これと並行して気
泡製造プラント８を稼働することにより、発生器１４で
発生した気泡はスイベルジョイント６を通じてオーガ４
の先端より噴出する。

【００２８】削孔作業が進行して、図２（ｂ）に示すよ
うに支持層Ｅ´まで達したら、図２（ｃ）に示すよう
に、根固め部分を上下に反復撹拌するとともに、この根
固め部に例えばモルタル状の根固め液を注入した後、ア
ースオーガ４を上昇して孔３０内から撤去する。

【００２９】最後に、上記ベースマシーン３を回動して
アースオーガ４と杭打ち装置２２とを入れ替えるととも
に、当該杭打ち装置２２により既製杭２０を孔３０内に
挿入打設して既製杭２０の設置作業を終了する。そし
て、かかる既製杭２０の設置作業において、気泡の存在
により孔３０の壁面と既製杭２０との間の摩擦が低減さ
れるため、既製杭２０の建込み作業をスムーズに行なう
ことができるとともに、アースオーガ４を撤去した後、
孔壁面が崩壊した場合でも、気泡の存在により建込み時
の抵抗の減少を期待することができる。

【００３０】なお、上記削孔作業等に伴って発生する残
土は、気泡を消滅させて容易に処理することができる。
すなわち、例えば発生した残土に消泡材を添加して混合
すれば、気泡を容易に消滅させることができるので、そ
の後の残土処理を容易に行なうことができる。

【００３１】また、以上の実施例ではこの発明をプレボ
ーリング工法に適用した場合について説明したが、中堀
工法やその他の機械堀りによる種々の埋込み杭工法にお
いて、削孔用オーガによる削孔作業を行う際に採用する
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、この発明による埋込み杭工法によれば、削孔作業時
に、水溶性高分子の水溶液に空気を混合して得られる気
泡を噴出しつつ削孔作業を行なうので、かかる気泡の介
在によって、減摩効果による削孔時のオーガトルクの低
減や、排土効率の向上、あるいは既製杭を建込む際の抵
抗の低減を十分に図ることができ、これによって迅速か
つ効率よく地中に既製杭を埋設設置して行くことができ
る。

【００３３】また、水溶性高分子の水溶液に高吸水性樹
脂を混合したものを発泡させれば、削孔時のオーガトル
クの低減や、排土効率の向上、あるいは既製杭を建込む
際の抵抗の低減をさらに容易に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をプレボーリング工法に適用するための
施工プラントの全体構成を示す説明図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、プレボーリング工法により
杭を地中に設置する際の施工手順を示す説明図である。

【符号の説明】

１ オーガマシン ４ アースオーガ（削孔用オーガ） ５ スクリュウ ８ 気泡製造プラント ２０ 既製杭 ３０ 削孔 Ｅ 地盤 Ｅ1 支持層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 浩史 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 削孔用オーガを回転しつつ下降させるこ
   とにより地中に削孔を形成し、これと同時あるいは削孔
   作業終了後に既製杭を建込むようにした埋込み杭工法に
   おいて、 前記削孔作業時に、水溶性高分子の水溶液に空気を混合
   して得られる気泡を噴出しつつ削孔を行なうことを特徴
   とする埋込み杭工法。
2. 【請求項２】前記削孔作業時に、前記水溶性高分子の水
   溶液にさらに高吸水性樹脂を添加するとともに空気を混
   合して得られる気泡を噴出しつつ削孔を行なうことを特
   徴とする請求項１に記載の埋込み杭工法。