JPH11336060A - 杭施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不透水層地盤を挟んでその上下に透水層地盤
が存在し、上部透水層地盤が汚染地下水を含んでいる地
盤において、不透水層地盤を貫通して下部透水層地盤に
達する杭を打設する場合において、杭打設時又は杭打設
後に、上部透水層地盤中に含まれる汚染地下水が下部透
水層地盤に流入することを防止するために有効な杭施工
方法を提供する。 【課題手段】 不透水層地盤２を挟んでその上下に透水
層地盤１，３が存在し、上部透水層地盤１が汚染物質を
含む汚染地下水を有する地盤に杭Ｋを打設する杭施工方
法であって、（イ）杭施工領域中心部４ａへの前記汚染
物質の浸入を防止するための置換材料を用いて、前記杭
施工領域４内部の上部透水層地盤１を置換する上部透水
層地盤置換工程、（ロ）前記杭施工領域４を貫通して所
定深さに至るまで杭Ｋを打設する杭打設工程、の各工程
を含むことを特徴とする杭施工方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不透水層地盤を挟
んで、その上下に透水層地盤が存在し、上部透水層地盤
が汚染地下水を含んでいる地盤において、杭を打設する
場合の杭施工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中間層に粘土層やシルト層からなる不透
水層地盤を含み、その上下に砂層や砂礫層を含む透水層
を有する透水層地盤においては、当該透水層は帯水層に
なっており、その内部に地下水を有していることが多
い。このような地下水は、産業用水や生活用水として重
要な用途を有している。しかし、近年の産業活動等によ
り、上記地下水中に有害な汚染物質が混入してしまう事
態が頻繁に発生している。このような状況の中、不透水
層地盤を挟んでその上下に透水層地盤が存在し、上部透
水層地盤が汚染地下水を含んでいる地盤において、不透
水層地盤を貫通して下部透水層地盤に達する杭を打設す
る場合には、施工時又は施工後に、杭周辺の間隙等を通
じて、上部透水層地盤中に含まれる汚染地下水が下部透
水層地盤に流入することになり、下部透水層地盤中に存
在する清浄な地下水についても汚染されてしまうことに
なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、この
ような地盤において、下部透水層地盤中に含まれる地下
水の汚染を有効に防止することができるような杭の打設
方法は存在しなかったため、下部透水層地盤における地
下水汚染が進行することになり、地下水の有効な利用を
図ることができないばかりか、自然環境にも悪影響を及
ぼすことになっていた。特に、汚染地下水にカドミウム
化合物やシアン化合物等の有毒物質が混入している場合
には深刻な問題となっていた。本発明は、上記の欠点を
除くためになされたものであり、不透水層地盤を挟ん
で、その上下に透水層地盤が存在し、上部透水層地盤が
汚染地下水を含んでいる地盤において、不透水層地盤を
貫通して下部透水層地盤に達する杭を打設する場合にお
いて、杭打設時又は杭打設後に、上部透水層地盤中の汚
染地下水が下部透水層地盤中に流入することを防止する
ために有効な杭施工方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】要するに、本発明は、不
透水層地盤を挟んでその上下に透水層地盤が存在し、上
部透水層地盤が汚染物質を含む汚染地下水を有する地盤
に杭を打設する杭施工方法であって、（イ）杭施工領域
中心部への前記汚染物質の浸入を防止するための置換材
料を用いて、前記杭施工領域内部の上部透水層地盤を置
換する上部透水層地盤置換工程、（ロ）前記杭施工領域
を貫通して所定深さに至るまで杭を打設する杭打設工
程、の各工程を含むことを特徴とする杭施工方法を提供
するものである。

【０００５】即ち、本発明は、置換材料を用いて杭施工
領域内部の上部透水層地盤を置換することにより、杭施
工領域中心部への汚染物質の浸入を防止することによ
り、杭周面の間隙部等を伝わって、汚染地下水中に含有
される汚染物質が下部透水層地盤に浸透することを防止
して、下部透水層地盤中に含まれる清浄な地下水の汚染
を防止するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に係る杭施工方法の実施形
態の一例について添付図面により詳細に説明する。尚、
本方法を適用するための対象地盤は、図１、図２に示す
ように、中間層に粘土層やシルト層からなる不透水層地
盤２，２’を含み、その上下に砂層や砂礫層を含む透水
層地盤１，１’，３，３’を有する地盤であり、以下に
示す実施の形態においてもそのような地盤での施工方法
について示しているが、透水層地盤と不透水層地盤が交
互に存在する地盤等においても、同様の方法を適用する
ことにより対応することが可能である。

【０００７】◎第１実施形態 最初に、最も基本的な実施形態である第１実施形態につ
いて説明する。本発明に係る杭施工方法は、図１に示す
ように、第１工程である上部透水層地盤置換工程と第２
工程である杭打設工程の各工程により構成されている。
まず、第１工程である上部透水層地盤置換工程について
説明する。本工程は、杭Ｋを打設するために、杭施工領
域中心部４ａへの汚染物質の浸入を防止するための置換
材料、即ち、例えば上記汚染物質を遮断する材料、若し
くは、上記汚染物質に対して反応性、吸着性を有し杭施
工領域中心部４ａへの上記汚染物質の浸入を防止する材
料等のうちのいずれか１の材料、又は上記任意の複数の
材料を組合わせた置換材料により、杭施工領域４内部の
上部透水層地盤１を置換する工程である。

【０００８】具体的には、図１（ａ）に示すように、汚
染地下水を含む上部透水層地盤１を貫く形で、杭施工領
域４に対応する上部透水層地盤１を掘削し、当該掘削地
盤中に上記置換材料を充填することにより行われるもの
である。本工程は従来行われている方法と同様の方法に
より行われる。例えば、各種の掘削機等を用いて、杭施
工領域４内部の掘削を行い、その内部に置換材料を投入
し、締固め等することにより行うことができる。尚、上
記の置換は、上部透水層地盤１のみについて行うことと
してもいいが、その効果を更に高めるためには、不透水
層地盤２の所定深さに至る範囲についても同時に置換す
ることが望ましい。また、杭施工領域４の形状には特に
制限はなく、円筒形、柱形等、地盤条件に応じて、決定
することができる。また、上部透水層地盤１のうち、ど
の程度の領域を置換するかについて示す置換率等につい
ても同様に制限はなく、地盤条件に応じて決定すること
ができる。

【０００９】但し、後述するモルタルやコンクリートの
不透水性材料Ｍにより、上部透水層地盤１の置換を行う
場合には、杭施工領域４の地盤が硬化してしまうため、
置換後の杭打設が困難になる。そのため、図２（ａ）に
示すように、上部透水層地盤１の杭施工領域４’に予め
外挿管１０を設置しておき、置換後における杭打設のた
めの杭打設用空間１１を確保し、当該部分に杭打設を行
うことが必要となる（詳細は第２実施形態参照）。

【００１０】上記置換材料としては種々の材料を用いる
ことが可能であり、以下の材料に限定されるものではな
いが、汚染物質を遮断する材料としては不透水性材料Ｍ
が代表的な材料である。また、汚染物質に対して反応
性、吸着性を有し杭施工領域４内部への汚染物質の浸入
を防止する材料としては、安定化材料、分解材料、吸着
性材料等が代表的な材料である。以下に、それぞれの置
換材料の性質に関し説明する。

【００１１】不透水性材料Ｍは、当該不透水性材料Ｍの
硬化後に、杭施工領域４内部に流入してくる汚染地下水
を遮断する効果を有する物質であり、モルタル、コンク
リート等が用いられる。つまり、不透水性材料Ｍを用い
る目的は、対象となる杭施工領域４を当該材料により置
換することにより、杭施工領域４全体を不透水性地盤と
して、外部からの汚染地下水を遮断し、杭施工領域中心
部４ａへの汚染物質の浸入を防止するすることにある。

【００１２】安定化材料は、上記汚染物質と直接反応し
て不溶性物質を形成する性質を有する物質である。つま
り、安定化材料を用いる目的は、汚染地下水中に溶解し
ている上記汚染物質を、杭施工領域４に存在する安定化
材料により不溶性物質に変化させることにより、当該汚
染地下水中から上記汚染物質を分離し、杭施工領域外側
部４ｂにおいて除去することで、杭施工領域外側部４ｂ
に流入してくる汚染地下水を最終的に無害化して、杭施
工領域中心部４ａへの汚染物質の浸入を防止することに
ある。但し、汚染地下水中に含まれている汚染物質の種
類により、当該汚染物質に反応する安定化材料は異なる
ため、以下に説明するように汚染地下水の状況に応じて
置換するための安定化材料を決定する必要がある。

【００１３】例えば、汚染物質が六価クロム化合物の場
合には、安定化材料として硫酸第一鉄、亜硫酸ナトリウ
ム、メタ重亜硫酸などの還元剤が適当である。これは、
六価のクロム化合物は水に易溶であるが、３価のクロム
化合物は難溶であるという性質を利用するものであり、
六価クロム化合物を上記還元剤を用いて還元することに
より、Ｃｒ（ＯＨ）₃ やC ｒ₂ （ＳＯ₄ ）₃ の不溶性物
質に変化させ、汚染地下水中から除去するものである。

【００１４】 上記六価クロム化合物を除去する場合と同
様の考え方により、他の汚染物質が汚染地下水中に含ま
れている場合にも、各汚染物質に対応する以下に示す安
定化材料を用いることにより、当該汚染物質の除去をす
ることが可能となる。 汚染物質がカドミウム化合物、ナ
トリウム化合物、水銀化合物の場合には、安定化材料と
して、硫化ナトリウムを用いることが効果的である。 ま
た、汚染物質がシアン化合物の場合には、安定化材料と
して次亜塩素酸ソーダを用いることが効果的である。 ま
た、汚染物質がひ酸化合物の場合には、安定化材料とし
て塩化鉄を用いることが効果的である。 更に、その他の
安定化材料として、鉄粉等の金属粉末を用いることによ
り、六価クロム、カドミウム、鉛、セレン、ヒ素などの
重金属を除去することも可能である。

【００１５】 分解材料は、上記汚染物質と反応すること
により当該汚染物質を分解して無害化する性質を有する
物質である。つまり、分解材料を用いる目的は、汚染地
下水中に溶解している上記汚染物質を、杭施工領域４に
存在する分解材料により分解して、杭施工領域外側部４
ｂに流入してくる汚染地下水を最終的に無害化すること
により、杭施工領域中心部４ａへの汚染物質の浸入を防
止することにある。 但し、汚染地下水中に含まれている
汚染物質の種類により、当該汚染物質に反応する分解材
料は異なるため、汚染地下水の状況に応じて置換するた
めの分解材料を決定する必要がある。例えば、汚染物質
として有機塩素化合物が含まれている場合には、分解材
料として鉄粉を添加することにより、所定の効果を得る
ことができる。

【００１６】 吸着性材料は、非常に大きな吸着能力によ
り上記汚染物質を吸着することができる多孔質の材料で
あり、活性炭、石炭灰、木炭、亜炭、ゼオライト、ベン
トナイト等が用いられる。つまり、吸着性材料を用いる
目的は、汚染地下水中に溶解している上記汚染物質を、
杭施工領域４に存在する吸着性材料により吸着すること
により直接的に除去し、杭施工領域外側部４ｂに流入し
てくる汚染地下水を最終的に無害化して、杭施工領域中
心部４ａへの汚染物質の浸入を防止することにある。

【００１７】次に、杭打設工程について説明する。本工
程は、図１（ｂ）から（ｃ）に示すように、第１工程に
より置換された杭施工領域４内を貫通し、下部透水層地
盤３中の所定の深さに至るように杭Ｋを打設する工程で
あり、従来行われているものと同様の方法により行うこ
とが可能である。本工程では杭Ｋの打設方法は問わず、
基本的にどのような方法でも施工することができる。従
って、地盤条件に応じて、打撃工法、埋込み杭工法、場
所打ち杭工法等の各種の工法を採用することが可能とな
る。また、杭Ｋの材質、形状等に関しても特に制限はな
い。従って、鋼杭、既製コンクリート杭、プレストレス
トコンクリート杭、鋼とコンクリートの合成杭等の各種
の杭を施工することができることはもちろん、この他の
特殊基礎として、場所打ち鋼管コンクリート杭、拡底
杭、壁杭、多柱基礎等をも施工することができる。更
に、杭Ｋに突起等を設けることにより、杭Ｋの付着性を
高めることも可能である。

【００１８】◎第２実施形態 図２に示すように、上述したモルタルやコンクリート等
の不透水性材料Ｍにより、上部透水層地盤１’において
杭施工領域４’内の置換を行う場合における施工方法で
ある。かかる場合には、杭施工領域４’の地盤が硬化し
てしまうため、置換後の杭打設が困難になる。そのた
め、杭施工領域４’に予め外挿管１０を設置しておき、
置換後における杭打設のための杭打設用空間１１を確保
し、当該部分に杭打設を行うことが必要となる。

【００１９】具体的に説明すると、まず、図２（ａ）に
示すように、杭施工領域４’内部における上部透水層地
盤１’をモルタル、コンクリート等の不透水性材料Ｍを
用いて置換する際に、杭施工領域４’の杭打設を行う領
域の近傍に、置換領域の深さに至るまで外挿管１０を設
置し、杭施工領域４’における当該外挿管１０の外側部
に形成される置換域４’ｃのみに置換を行うことにな
る。この場合、外挿管１０内部の部分には置換を行わ
ず、その内部に杭打設用空間１１を確保しておく。尚、
外挿管１０の設置方法は従来行われている方法と同様の
方法により行うことができる。例えば打撃、振動による
方法を用いて、杭施工領域４’の地盤に外挿管１０を貫
入させることにより行うものである。

【００２０】次に、図２（ｂ）から（ｃ）に示すよう
に、杭打設用空間１１内に、杭Ｋ’を、上部透水層地盤
１’及び不透水層地盤２’を貫通し、下部透水層地盤
３’中の所定の深さに至るように打設することになる。
その後、図２（ｄ）に示すように、外挿管１０と杭Ｋ’
の間に形成される間隙部１２に、モルタルやコンクリー
ト等の不透水性材料Ｍを充填することにより本工程を完
了するものである。これは、外挿管１０と杭Ｋ’とを一
体化させ、杭Ｋ’の耐力を高める目的で行うものであ
る。

【００２１】尚、本実施の形態においても、杭Ｋ’の打
設方法は問わず、基本的にどのような方法でも施工する
ことができる。従って、地盤条件に応じて、打撃工法、
埋込み杭工法、場所打ち杭工法等の各種の工法を採用す
ることが可能となる。また、杭Ｋ’の材質、形状等に関
しても特に制限はない。従って、鋼杭、既製コンクリー
ト杭、プレストレストコンクリート杭、鋼とコンクリー
トの合成杭等の各種の杭を施工することができることは
もちろん、この他の特殊基礎として、場所打ち鋼管コン
クリート杭、拡底杭、多柱基礎等をも施工することがで
きる。更に、この場合、杭Ｋ’や外挿管１０に突起を設
けることにより、コンクリート等と杭Ｋ’及び外挿管１
０の付着性を高め、両者を一体化させることにより、更
に杭Ｋ’の耐力を高めることも可能である。

【００２２】上記方法により、モルタル、コンクリート
等の不透水性材料Ｍを用いて置換域４’ｃの地盤を置換
することによる汚染地下水の遮断効果と、外挿管１０に
よる汚染地下水の遮断効果により、汚染物質が杭打設用
空間１１内部へ浸入することを効果的に防止することが
可能となる。

【００２３】尚、杭Ｋ，Ｋ’頭部については、上部透水
層地盤１，１’の地盤中に埋設されていても（図２の場
合）、その上部に突出していても（図１の場合）、何ら
問題はない。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、上記各種の置換材料を用
いて、上部透水層地盤を置換することにより、汚染地下
水中に含まれる汚染物質の下部透水層地盤への浸透の防
止、又は、汚染物質の無害化を図ることにより、下部透
水層地盤中に含まれる清浄な地下水の汚染を防止するこ
とが可能になるという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は上部透水層地盤置換工程の第１実施形
態を示す側断面図であり、（ｂ），（ｃ）は杭打設工程
の第１実施形態を示す側断面図である。

【図２】（ａ）は上部透水層地盤置換工程の第２実施形
態を示す側断面図であり、（ｂ），（ｃ），（ｄ）は杭
打設工程の第２実施形態を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 上部透水層地盤 ２ 不透水層地盤 ３ 下部透水層地盤 ４ 杭施工領域 ４ａ 杭施工領域中心部 ４ｂ 杭施工領域外側部 ４’ｃ 置換域 １０ 外挿管 １１ 杭打設用空間 １２ 間隙部 Ｋ 杭 Ｍ 不透水性材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末岡 徹 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不透水層地盤を挟んでその上下に透水層
   地盤が存在し、上部透水層地盤が汚染物質を含む汚染地
   下水を有する地盤に杭を打設する杭施工方法であって、 （イ）杭施工領域中心部への前記汚染物質の浸入を防止
   するための置換材料を用いて、前記杭施工領域内部の上
   部透水層地盤を置換する上部透水層地盤置換工程、 （ロ）前記杭施工領域を貫通して所定深さに至るまで杭
   を打設する杭打設工程、の各工程を含むことを特徴とす
   る杭施工方法。