JPH11209973A - 杭の埋込み工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工した杭の周面支持力を増加させ、必要に
応じ、ドレーン機能を付加させることができ、かつ施工
性に優れた杭の埋込み工法を提供する。 【解決手段】 ケーシング２の下端に蓋体７を設置し、
杭施工位置の地盤１０上に立てる。ケーシング２の外周
面には、スパイラル状のスクリュー６が設けられてお
り、先端が蓋体７で閉塞された状態で、回転圧入装置３
によりケーシング２を地盤１０中に回転圧入する。ケー
シング２が所定の深度に達したら回転を止め、ケーシン
グ２内に節杭１を吊り込み、さらに上端の投入口４から
ケーシング２内面と節杭１外面との間に、砕石等の充填
材５を充填する。その後、ケーシング２の内管を上下さ
せて充填材５を突き固めながら、ケーシング２を徐々に
引き上げて行き、地盤１０中に蓋体７および周囲が充填
材５で囲まれた形で節杭１を残置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、節杭その他の既
成杭を地盤中に低振動・低騒音で埋設施工するための杭
の埋込み工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人は、先に、低振動・低騒音で
施工でき、かつ周面支持力を増加させ、さらにドレーン
機能を付加することのできる杭の施工方法を開発してい
る（特開平７−２８６３２４号公報参照）。

【０００３】上記施工方法は、外周面にスパイラル状の
スクリューを有する外管とその内側の押圧管としての内
管とからなるケーシングの下端に、開閉可能な先掘刃を
設け、これを回転圧入装置により地盤中に圧入して行
き、内管の内側に既成杭を設置するとともに外管と内管
の間から砂利、砕石、砂等のドレーン材を供給し、内管
を上下動させることによりドレーン材を締め固めながら
ケーシングを引き上げ、地盤中にドレーン材で囲まれた
杭を残置する形でドレーン層付きの杭を施工するもので
ある。

【０００４】この場合、埋設された既成杭とその回りに
締め固められたドレーン材との間の摩擦力により、軟弱
な地盤においても杭本来の周面支持力が得られ、また地
震時にはドレーン材の存在により地盤中の過剰間隙水圧
が逸散され、液状化が抑止される。

【０００５】一方、特公昭６１−５８６１５号公報に
は、基礎くいの打込み工法として、鋼管くい等の中空の
既成杭を地盤中に打設するにあたり、杭の中空部下部に
砂、スラグまたは砂利からなる粒状体を充填し、杭の内
側から粒状体を打撃することにより粒状体にダイレイタ
ンシー現象を生じさせて杭下端を閉塞し、そのまま地盤
中に打込んで行く工法が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平７−２８６
３２４号公報記載の工法においても、地盤中に埋設され
た杭の周面支持力の増加、ドレーン機能の付加といった
面では、優れた効果が得られる。

【０００７】しかし、ケーシングの構成等について改良
の余地があり、例えばケーシングの下端に設けられる開
閉可能な先掘刃についても、回転圧入に耐える取り付け
機構が必要であることや、先端が尖っている場合、回転
圧入に際し傾斜の修正に手間がかかるといった課題があ
る。

【０００８】本願発明は、上記従来技術の課題の解決を
図ったものであり、施工した杭の周面支持力を増加さ
せ、必要に応じドレーン機能を付加させることができ、
かつ施工装置が簡略化でき、より施工性に優れた杭の埋
込み工法を提供することを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る杭
の埋込み工法は、下端が開放され地盤中に回転圧入する
ための手段を設けたケーシングの下端に、ケーシングと
ともに地盤中に圧入される蓋体を設置する工程と、ケー
シング内に既成杭を吊り込む工程と、この既成杭とケー
シングとの間に砕石または砂利などの充填材を充填する
工程と、蓋体によりケーシング下端を閉塞した状態でケ
ーシングを所定深さまで沈設する工程と、ケーシングが
所定深さまで沈設され、前記既成杭とケーシングとの間
に充填材が充填されている状態で、前記ケーシングを引
き上げることにより、地盤中に前記蓋体および周囲が充
填材で囲まれた既成杭を残置する工程とを有することを
特徴とするものである。

【００１０】各工程の順序に関し、ケーシングおよび蓋
体と既成杭との関係では、(1) ケーシングおよび蓋体の
みを先に所定深さまで沈設した後、既成杭をケーシング
内に吊り込む場合、(2) ケーシングおよび蓋体のみで途
中の深さまで沈設した後、既成杭をケーシング内に吊り
込み、以後、これらを所定深さまで沈設する場合、(3)
沈設開始前に既成杭をケーシング内に吊り込み、これら
を所定深さまで沈設する場合などが考えられる。

【００１１】また、充填材を充填するタイミングとして
は、上記(1) の場合においては、ケーシングおよび蓋体
を所定深さまで沈設し、既成杭を吊り込んだ後に、充填
材を充填することになり、上記(2) 、(3) の場合におい
ては、 既成杭をケーシング内に吊り込んだ際、充填材を杭上
部まで充填しておき、必要に応じ補充する場合、 ケーシング内に吊り込んだ既成杭の杭周に充填材を一
部充填した状態で、沈設を行い、適宜、充填材を補充す
る場合、 内部に既成杭を吊り込んだケーシングおよび蓋体を所
定深さまで沈設した後、杭周に充填材を充填する場合 などが考えられ、要は所定の深さまで沈設した状態で、
ケーシングの下端を閉塞する蓋体の上に既成杭が載置さ
れ、その杭周に充填材が充填されている状態が形成され
ればよい。

【００１２】請求項２は、上記請求項１において、ケー
シングの沈設を、ケーシング内に既成杭を吊り込む前に
開始する場合である。この場合は、既成杭を吊り込むた
めの揚程が小さくて済み、それだけ小型のクレーン、杭
打機等による施工が可能である。

【００１３】請求項３は、ケーシングの沈設を、ケーシ
ング内に既成杭、または既成杭および充填材がある状態
で行う場合である。この場合は、ケーシングの重量に既
成杭および充填材の重量が加わることで、地盤条件によ
っては、沈設が容易となる。また、ケーシングと既成
杭、充填材を同時に沈設することで、作業手間が少なく
なる。

【００１４】ケーシングの回転圧入のための手段として
は、例えば、上述した特開平７−２８６３２４号公報に
記載されるように、ケーシングの外周面にスパイラル状
のスクリューを設けたいわゆるケーシングオーガーを用
い、ケーシングの上端に取り付けた回転圧入装置でケー
シングを回転させることによって、比較的少ない排土量
で地盤内に圧入して行くことができる。その他、ケーシ
ングの回転圧入手段は特に限定されない。

【００１５】蓋体はケーシングの地盤中への圧入の際に
ケーシング内に掘削土砂が浸入しないようにするための
ものであり、ケーシング下端から受ける押圧力によって
ケーシングとともに地盤中へ圧入され、ケーシングを引
き上げる際にはケーシング下端から自然にあるいは杭に
下向きの押圧力を加えることで容易に外れそのまま地盤
中に残置される。この蓋体としては、例えば鋼板等から
なるものを用いることができるが、ケーシング下端を閉
塞することができる大きさ、形状を有するものであれ
ば、材質その他、特に限定されない。

【００１６】充填材としては、既成杭との間で周面摩擦
力が確保できる性質のものであれば特に限定されず、砕
石、砂利、礫、砂等の他、鉱滓、コンクリート再生骨
材、金属細片、合成樹脂片、その他人工材料からなる粒
状体等でもよい。

【００１７】本願発明における充填材使用の目的は、主
として、施工後において杭の周面摩擦力を確保すること
にあるが、地震時に液状化のおそれがある地盤について
は、充填材として砕石、あるいは砂利等を用い、充填材
間に排水路としての間隙を形成させることで、地震時の
過剰間隙水圧を逸散させて液状化を抑止する、いわゆる
グラベルドレーンとしての機能を併せ持たせることも可
能である。

【００１８】本願発明によって施工される既成杭の種類
は、コンクリート杭、鋼杭、鋼コンクリート複合パイル
等、特に限定されないが、充填材との関係で周面支持力
の増大を期待できるものが望ましく、胴部と節部とから
なるコンクリート節杭は本来的に大きな周面支持力を期
待したものであり、適用対象として好適である。

【００１９】本願の請求項４は、請求項１、２または３
に係る杭の埋込み工法において、蓋体がケーシングの外
径と略同一またはケーンシグの外径より大きい外径を有
する板体の上面に、既成杭の下端を嵌入可能な大きさの
嵌入部を形成したものである場合を限定したものであ
り、この蓋体はケーシングの地盤中への圧入の際には、
ケーシング下端から受ける押圧力によってケーシングと
ともに地盤中へ圧入され、ケーシングを引き上げる際に
は、既成杭の下端および充填材から受ける押圧力によっ
て地盤中に残置される。

【００２０】この蓋体は、全体として、実質的に剛体を
形成すべく、材質、形態（リブ等）が選ばれる。このこ
とによって、ケーシング下端を閉塞した形での沈設が可
能となる。

【００２１】また、蓋体の外径（円形に限らず矩形等で
あってもよい）を既成杭先端の外径より大きくすること
で、その分、杭としての先端支持力を増すことができ
る。

【００２２】嵌入部は、例えば板体としての鋼板の上面
に形鋼を矩形等の形状に組んで、溶接することによって
形成することができるが、嵌入部の形状および形成方法
等についても特に限定されない。

【００２３】本願の請求項５は、請求項１、２、３また
は４に係る杭の埋込み工法において、ケーシングが外管
の内側に内管を有する二重管であり、所定深さまで沈設
した後、ケーシングを引き上げる際に、外管に対し内管
を上下させてケーシング下に残置される充填材を突き固
めながら、徐々にケーシングを引き上げて行く場合を限
定したものである。

【００２４】ケーシングの圧入過程においては、ケーシ
ングからの側圧により周辺地盤がある程度締め固められ
ることになるが、ケーシングをそのまま引き上げるとケ
ーシング断面分、周辺地盤および充填材を緩めることに
なる。従って、二重管構造のケーシングの内管を上下さ
せることで充填材を突き固めつつ、ケーシングを徐々に
引き上げて行くことで、周辺地盤も締め固めながら、締
め固め状態の充填材に囲まれた杭を地盤中に残置するこ
とができる。

【００２５】

【実施の形態】次に、本願発明の代表的な一実施形態を
添付図面に基づいて説明する。

【００２６】図１(a) 〜(e) は、杭としてコンクリート
節杭を用いた場合の施工手順の一例を概略的に示したも
ので、以下の手順で施工を行う。

【００２７】蓋体およびケーシングの設置（図１(a)
） 先端を蓋体７で閉塞したケーシング２を、杭施工位置の
地盤１０上に設置し、杭芯を合わせる。

【００２８】蓋体２は、あらかじめケーシング２の下端
に取り付けておいてもよいし、地盤１０上に設置した蓋
体７の上にケーシング２を載置してもよく、係合程度あ
るいは仮固定程度とし、ケーシング２を地盤中から引き
上げる際には、蓋体７がケーシング２の先端から容易に
外れるようにする。

【００２９】ケーシング２は後述するように、外管２ａ
の内側に内管２ｂを有する二重管構造になっており（図
２、図３参照）、クレーンや杭打機のリーダー等（図示
せず）を利用して杭施工位置の地盤１０上に立てる。

【００３０】また、ケーシング２の外周面には、スパイ
ラル状のスクリュー６が設けられており、ケーシング２
上端には、ケーシング２を地盤中へ圧入するための回転
圧入装置３を取り付ける。ケーシング２の回転圧入は、
通常、ケーシング２や回転圧入装置３の自重を利用して
行うことができるが、地盤抵抗が大きい場合には、絞込
装置、重錘その他で適宜圧入力を増すことも可能であ
る。

【００３１】回転圧入開始（図１(b) ） 回転圧入装置３を作動させ、先端が蓋体７で閉塞された
中空のケーシング２を地盤に応じた速度で地盤１０中へ
回転圧入して行く。

【００３２】回転圧入完了、節杭の吊り込みおよび充
填材の投入（図１(c) ） ケーシング２が所定の深度に達したら回転を止め、ケー
シング２内に節杭１を吊り込み、ケーシング２上端の投
入口４から砕石等の充填材５をケーシング２の内管２ｂ
と節杭１の外面との間に投入する。

【００３３】ケーシングの引き抜き（図１(d) ） 外管２ａに対し内管２ｂを上下させて充填材５を突き固
めながら、ケーシング２を徐々に引き上げて行く。

【００３４】節杭および充填材の残置、施工完了（図
１(e) ） 必要に応じ充填材５を補給しつつ、充填材５を突き固め
ながらケーシング２を引き上げて行き、地盤１０中に周
囲が充填材５で囲まれた形で節杭１を残置することで、
施工が完了する。

【００３５】以上は、ケーシング２および蓋体７のみ先
に沈設する場合の実施形態であるが、上述したように、
既成杭としての節杭１は、沈設開始前、あるいは沈設の
途中でケーシング２内に吊り込むこともでき、また充填
材５の充填のタイミングについても種々のケースが考え
られ、地盤条件、機械設備等を含めた現場の種々の条件
に応じて、最も適した方法を選択すればよい。

【００３６】図２は、本願発明で用いられる蓋体７の一
例を示したもので、この例ではケーシング２の外管２ａ
の外径と略等しい外径Ｄの鋼板７ａの上面に４本の溝形
鋼７ｂを溶接し、胴部１ａの外径ｄ₀ の節杭１の下端が
嵌入可能な正方形の嵌入部７ｃを形成している。

【００３７】なお、図２(a) において、符号２ｃはケー
シング２の外管２ａの下端に取り付けた掘削刃を示す。

【００３８】図３(a) 〜(d) はケーシング２引き上げ時
の内管による充填材５の突き固めの様子を示したもので
ある。

【００３９】寸法等の一例を挙げると、ケーシング２の
外管２ａの外径が６６０ｍｍ、板厚が１６ｍｍ、内管２
ｂの外径が６０９ｍｍ、板厚が１６ｍｍ、節杭１の胴部
１ａの径が３００ｍｍ、節部１ｂの外径が４４０ｍｍの
場合において、ケーシング２の引き上げ時に、内管２ｂ
を外管２ａに対し所定量（例えば１５ｃｍ程度）引き上
げ（図３(a) ）、続いて内管２ｂを外管２ａに対し所定
量（例えば１５ｃｍ程度）押し下げ（図３(b) ）、必要
に応じこれを数回繰り返した後、外管２ａと内管２ｂを
同時に所定量（例えば３０ｃｍ程度）引き上げる（図３
(c) 、(d) ）といった操作を繰り返すことで、充填材５
を突き固めながらケーシング２を引き上げて行く。

【００４０】なお、充填材５の突き固めにおける操作手
順は種々のものが考えられ、また地盤条件によっても異
なる。

【００４１】

【発明の効果】埋設された既成杭とその回りに締め固
められた充填材との間の摩擦力により、軟弱な地盤にお
いても他の埋込み杭工法以上の周面支持力が得られる。

【００４２】回転圧入時にはケーシングの下端に設置
した蓋体がケーシングの開放端を閉塞してケーシング内
部への土砂の浸入を防止する。この蓋体は単に設置する
だけでよく、ケーシングは先端が開放されたものである
ため、従来の開閉可能な先掘刃等を設けたものに比べ、
構造的に大幅に簡略化され、装置の設計も容易となる。
また、その分、コストダウンが図れる。さらに、蓋体は
杭とともに地盤中に残置され、杭の位置決め機能も有す
る。また、蓋体の面積に応じ、その分だけ先端支持力を
増すことができる。

【００４３】ケーシング内面（内管がある場合は内管
の内面）と既成杭の外面との間に、充填材を充填するた
め、施工後の杭周面における摩擦力の確保が容易であ
る。特に、請求項４においては、内管によって充填材を
突き固めながらケーシングを引き上げるため、周辺地盤
も締め固まり、十分に締め固められた充填材を杭外周面
に残置することができる。

【００４４】請求項２に係る発明の場合、ケーシング
を地盤中に回転圧入した後に、既成杭を吊り込むため、
既成杭吊り込みのための揚程が小さくて済み、それだけ
小型のクレーン、杭打機等による施工が可能である。

【００４５】地震時に液状化のおそれがある地盤に杭
を施工する場合には、充填材として砕石、あるいは砂利
等を用い、充填材間に排水路としての間隙を形成させる
ことで、地震時の過剰間隙水圧を逸散させて液状化を抑
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 〜(e) は本願発明の一実施形態における施
工手順の概要を示す断面図である。

【図２】本願発明で用いられる蓋体の一例を示したもの
で、(a) は蓋体が設置されるケーシング下端における杭
との位置関係を示す鉛直断面図、(b) は杭下端との位置
関係を示す平面図である。

【図３】(a) 〜(d) はケーシング引き上げ時の内管によ
る充填材の突き固めの様子を示す鉛直断面図である。

【符号の説明】

１…節杭、１ａ…胴部、１ｂ…節部、２…ケーシング、
２ａ…外管、２ｂ…内管、２ｃ…掘削刃、３…回転圧入
装置、４…投入口、５…充填材、６…スクリュー、７蓋
体、７ａ…鋼板、７ｂ…形鋼、７ｃ…嵌入部、１０…地
盤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端が開放され地盤中に回転圧入するた
   めの手段を設けたケーシングの下端に、ケーシングとと
   もに地盤中に圧入される蓋体を設置する工程と、ケーシ
   ング内に既成杭を吊り込む工程と、前記既成杭とケーシ
   ングとの間に砕石または砂利などの充填材を充填する工
   程と、前記蓋体により前記ケーシング下端を閉塞した状
   態でケーシングを所定深さまで沈設する工程と、前記ケ
   ーシングが所定深さまで沈設され、前記既成杭とケーシ
   ングとの間に充填材が充填されている状態で、前記ケー
   シングを引き上げることにより、地盤中に前記蓋体およ
   び周囲が充填材で囲まれた既成杭を残置する工程とを有
   することを特徴とする杭の埋込み工法。
2. 【請求項２】 前記ケーシングの沈設を、ケーシング内
   に既成杭を吊り込む前に開始する請求項１記載の杭の埋
   込み工法。
3. 【請求項３】 前記ケーシングの沈設を、ケーシング内
   に既成杭、または既成杭および充填材がある状態で行う
   請求項１記載の杭の埋込み工法。
4. 【請求項４】 前記蓋体は、前記ケーシングの外径と略
   同一またはケーシングの外径より大きい外径を有する板
   体の上面に前記既成杭の下端を嵌入可能な大きさの嵌入
   部を形成したものであり、ケーシングの地盤中への圧入
   の際、ケーシング下端から受ける押圧力によってケーシ
   ングとともに地盤中へ圧入され、ケーシングを引き上げ
   る際には前記既成杭の下端および充填材から受ける押圧
   力によって地盤中に残置される請求項１、２または３記
   載の杭の埋込み工法。
5. 【請求項５】 前記ケーシングが外管の内側に内管を有
   する二重管であり、ケーシングを引き上げる際に、内管
   を上下させてケーシング下に残置される前記充填材を突
   き固めながら、徐々にケーシングを引き上げて行く請求
   項１、２、３または４記載の杭の埋込み工法。