JPS606412B2

JPS606412B2 - 砂杭造成工法

Info

Publication number: JPS606412B2
Application number: JP7195881A
Authority: JP
Inventors: 薫長棟; 法生勝原; 耕作田上
Original assignee: Fudo Construction Co Ltd
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 1981-05-12
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1985-02-18
Also published as: JPS57187416A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は加水砂と空気圧力を利用する砂杭造成工法に
関するものである。

従来から行なわれていた砂杭造成工法は、中空管内に供
給充填した砂（これは自然含水比状態の砂）に、単に圧
縮空気を供Ｖ給して砂を排出する方法であったが、この
圧縮空気の供給は、単にオペレーターの経験的な勘によ
り行なっていたに過ぎない。

従って、管内砂のうち圧縮空気の洩れやすい個所ができ
、そのため、圧縮空気は管下端から突発的に大量洩れを
起こし、結果的には管内砂を所定量排出するのに必要な
管内空気圧力が得られず、また、大量洩れを起こした圧
縮空気は、水底地盤の砂杭造成時には、水底地盤表面に
堆積しているヘドロ等を舞い上がらせて海域汚濁を生じ
るなどの問題があった。

この発明の目的は上記のような従来工法の問題を解決す
ることである。

すなわち、この発明工法は、砂杭造成用の中空管を用い
ての砂杭造成過程において、中空管内に供Ｖ給充填した
砂のうち、上部は自然含水比状態の砂（以下単に砂とい
うときは、自然舎水比状態の砂をいう）に保ちつつ、下
部を加水し、ここに圧縮空気の供給を行なって中空管引
抜きの際排出される砂は加水砂となるようにして砂杭造
成を行なうものである。

最初に第１図に基づいて、従来工法とこの発明工法の基
本的な差を説明する。

この図において、従釆工法をａ図、この発明工法の基本
をｂ図、ｃ図で示す。これらの各図において、１は砂造
成用中空管、２は軟弱地盤、３はヘドロ層、４は水面、
６は水供給管、６は水の吐出口である。

ここで、ｂ図、ｃ図において、Ａ，，Ａ２で示すところ
は加水砂が０飽和付近の含水比状態になっている高さを
示している。従って中空管１内に供給された圧縮空気は
、これらの加水砂水面に作用することになり、ａ図の矢
印で示すような大量の圧縮空気の洩れを防ぐことができ
る。又、砂排出のための必要管内夕空気圧を得ることも
でき、良好な砂排出が行なえる。また、圧縮空気が加水
砂水面に作柄することから、飽和付近の加水砂による水
面が順次形成されれ‘ま足り、中空管内に供給されてい
る砂の下部を全て飽和付近の含水比の含水砂とすること
は必ずしも必要でない。

従ってｂ図のＡ，ようでなくともｃ図のＡ２のようであ
ってもよく、またＡ２よりさらに薄い飽和付近迄の含水
比の加水砂層であってもよい。加水量は、使用される砂
の性状、造成される砂杭の種類などによって決められる
。

ちなみに、以Ｚ後の施行例で説明する中空管の引抜き、
再貫入を繰り返しつつ砂杭を造成する方法においては、
再貫入工程で砂杭の拡径の他に縦固めをも合わせて行な
うとすれば、飽和付近の含水比状態の加水砂層が薄いも
のとすることが考えられる。Ｚつぎに、水底地
盤における再貫入工程を有する基本的な砂杭造成施工例
を、施工順序を示す第２図に基づいて説明する。第２図
（１）は砂杭造成用の中空管１が「上端の貫入機１２に
より水底地盤２の所定深度（造成２される砂杭の杭底深
度）まで貫入された状態であり、この状態で適当量の砂
がホッパ７から中空管１内に供給充填されており、これ
以後、中空管１の適当長の引抜きが開始される。

引抜きにさし、して圧縮空気供給管８によりト中空管１
内へ圧縮空２気を供給する。このとき開閉弁９は閉じら
れ、排気管１０も急速排気弁１１で閉じられているから
、中空管１内は圧気される。一方、水供給管５により、
吐出口６から適量の水を中空管１内へ供給し、管内の砂
の下部を加水する。３上記（１）の操作に
加えて、第２図（口）のように中空管１を引抜きながら
地盤中へ加水砂を排出する。こうして第２図（ｍ）のよ
うに中空管１の適当長の引抜き（水底地盤の場合、数肌
）が終る。

こ３こで急速排気弁１１を開いて排気管１０から中空管
１内の圧縮空気を管外の大気へ排気したのち開閉弁９を
開き、以後、ホッパ７から中空管１内へ砂を供給する。
このとき、水の供給は停止している。
４ついで第２図の（Ｗ）のように中
空管１を再貫入させながら、中空管１の下端の締固め部
材１３によって、先に地盤中に排出した加水砂による砂
杭を一層拡径させる。この間「中空管１内へはＬホッパ
７から砂を供給する。こうして第２図Ｖのように中空管
】の適当長の再貫入（上記（町）の引抜き長より小）が
終る。以後、上記（１）〜（Ｖ）の工程を繰り返し、順
次水底地盤表面まで加水砂による砂杭を造成する。この
発明工法は、上記のような基本的な工法に加え、中空管
内の加水砂の中空管下端面における圧力を、中空管下機
面における軟弱地盤の±圧と対抗せしめるよう、管内の
空気圧力を制御して行なうものである。

第３図、第４図はこの発明工法に用いる装置の一例を示
すものである。

この図において前記第１図、第２図と同一符号を付した
部分は同一の作用を行うものであるから説明を省略する
。第３図において、１４はしシーバタンクで、図示省略
してあるコンブレッサからの圧縮空気を−たん貯蔵した
のち、空気供給管８‘こ供聯合する。

また「空気供給管８の途中には自動給排気切襖弁で５と
自動開閉弁１６を設け、水供給管５には水タンク１７内
の水を吸引するポンプ１８および自動流量制御弁亀９を
設ける。２０‘ま制御装置で、前記の急速排気弁１１、
切換弁１５「開閉弁１６、ポンプ１８、流量制御弁１９
を制御するものであり、記録器および表示器２１を有し
ている。

上記の制御装置２０の入力としては中空管１内の空気圧
を検知する圧力検知器２２と深度計２３と砂面計２４を
接続する第４図は深度計２３の一例を示すもので、中空
管１の一部に結ばれた緊張ワイヤ２５を深度検出ドラム
２６にかけて中空管１の上下移動量を検出ドラム２６の
回転量にかえ「このドラム２６に関連させたポテンシ
ョメータ２７の抵抗値の変化を中空管での深度に比例す
る電圧として取出し、制御装置２０の入力とするように
構成してある。

第５図は砂面計の一例を示すもので「下端に検出機とし
ての蚤錘２８を取付けたワイヤ２９を中空管１内に下げ
、このワイヤ２９を中空管１外の適所に配置した正逆転
モータ３１で駆動する巻取りドラム３０１こより巻取り
あるいは巻戻すようにし、このワイヤ２９の一部を回転
ドラム３２に巻付けてワイヤ２９の移動量を回転ドラム
３２の回転にかえ、このドラム３２に関連させたポテン
ショメ−夕３３の抵抗値の変化を砂面位置（中空管１の
下端と砂面の高さ）ＳＬに比例する電圧として取出し、
制御装置２０の入力とするように構成してある。つぎに
この発明の工法を説明する。まず、中空管下端面におけ
る軟弱地盤の土庄（静止土庄）Ｄｚは「ランキン土庄
によれば、びＺニツｔ・２十ｙのｏＺ〇．“■ｙｔ：地
盤の単位体積重量ｚ：中空管下機の地中深度ｙの：水（海水）の単位体積重量Ｚｚ。

：水深として求めることができる。

いま、中空管内に供給充填して砂のうちの下部の放水砂
についてへ飽和付近の含水比状態による砂層を加水砂の
一部のみに形成せしめる方法（前Ｚ記第１図ｃ図に例示
）をとるとすれば、管内砂が全体としてサイロ効果を生
じるため管内砂によって管下端に働く応力は一応無視し
て考えられる。

従って、上記土圧びｚに対抗する所定の管内空気圧力Ｐ
ｘはＰＸ；。

Ｚ十はニｙｔ。Ｚ十ｙの，２０十Ｑ…■とすればよい。
ここに技（定数）を加えたのは、管内空気圧力Ｐｘを静
止土庄。ｚより若干大きい値とするためである。また、
上記で、管内砂のうち下部の加水砂が全て飽和付近の含
水比状態（前記第亀図り図に例示）とした方法の場合は
、管内飽和の加水砂により発生する応力ト則ちｙｓ・Ａ
（ｙｓ‘飽和加水砂の単位体積重量、Ａ・その高さ）を
式■の右辺を差し引きすれば良い。よって、式■の右辺
中「変数は中空管下端の地中深度Ｚだけであり、従って
、Ｚが判明すれば、所定の管内空気圧力Ｐｘは求められ
る。

第３図で、中空管１下端の地中深度Ｚは深度計２３で検
出される。

一方、中空管１内の空気圧力Ｐは圧力検知器２２で検出
される。そして両者は制御装置２８１こ入力される。こ
こで中空管１下端の地中深度Ｚから求められる中空管１
内の所定空気圧力Ｐｘと、圧力検知器で検出された空気
圧力Ｐとが比較演算され、等しくなるよう切換弁１５と
開閉弁亀６に作動信号が出力されて、圧縮空気が供給又
は排気される第６図はｔこの発明工法による施工履歴
の模式図を示す。

この第６図ｃは、中空管１下端の地中深度ｔを時間軸に
対して記録したものであり、ｂは、中空管１内の空気圧
力Ｐを同じく時間軸に対して記録したものである。第６
図ｂ中、線Ｐｘは前記で説明した所定の管内空気圧力の
線であり、予め描いておき、その線に対応させて施工が
可能である。また第６図ｂ中、ピーク値を表わした部分
があるが、これは所定の管内空気圧力Ｐｘより幾分高い
空気圧力としているものである。前記式と同様に表わせ
ばＰｙ＝Ｐｘ十８・・・■ ここに８は定数として制御袋鷹２０内で設定しておくことができる。

この圧力Ｐｙは、中空管１の引抜き開始時、管内の加水
砂を排出するに当り、いわば「はずみ」をつけるためで
ある。

以後はＰｘなる所定の管内空気圧力とする。圧力Ｐｙと
するには例えばタイマー等で一定時間行ない、以後圧力
Ｐｘと切りかわるよう制御装置２０で行なうことができ
る。また、中空管１の引抜き開始時（ｔ，，ｔ３・・・
）より少し先だって圧縮空気の供給を行なうのは、空気
の圧縮性による時間遅れを考慮したためである。中空管
１の引抜き中、加水することはいうまでもない（第６図
ｃ）なお、中空管１の再貫入工程タ中は、中空管１内へ
砂供給を行なうので、管内の圧縮空気は大気へ排出する
。水の供給も停止している。（これは、第２図にて説明
した通りである）この発明を中空管１の再貫入工程を有
する砂杭０造成施工例について述べたが、この発明は再
貫入工程を有しない、比較的ゆるい砂杭造成施工につい
ても適用できることは明らかである。

その場合は、第６図ｃ中で再貫入工程に相当する時間、
ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜の下降線分が水平線と代るだけであ
ふり、他の点は同等である。以上は、中空管１下端の地
中深度を求めて最終的に所定の管内空気圧力Ｐｘを算定
する方法を示したが、他の方法として、中空管１下端適
所に土庄計を設けることにより直接土庄を検出し、この
０値に定数を付加して所定空気圧力Ｐｘとし、このＰｘ
と圧力検出器７で検出した空気圧力Ｐとを装置２０１こ
て比較演算して切換弁１５、開閉弁１６を作動せしめる
ようにしてもよい。

以上説明したこの発明の工法によれ‘よ、砂杭造成用の
中空管内に供給充填した砂のうち、上部は自然含水比状
態の砂に保ちつつ、下部を加水し、ここに圧縮空気の供
給を行なって中空管の引抜きを行なうから、従来技術の
ような圧縮空気の大量洩れを防ぐことができ、水底地盤
の砂杭造成においても水域汚濁のおそれがない。

さらに中空管内の加水砂の中空管下端面における圧力を
「中空管下端面における軟弱地盤の土庄と対抗せしめ
るよう「管内の空気圧力を制御して行なうから、加水砂
の排出が良好であり、所望の砂杭造成を良好に行なうこ
とができる。

また、この発明工法では、管内砂の上部は自然含水比状
態に維持されているからし砂面計による砂杭の品質管理
施工が容易であるなどの効果を有する。

なお、この発明工法は、砂の他に砂類似材料やそれらの
混合材料などが使用されうろことは勿論である。

さらに、実施装置例の貫入機１２を回転駆動式として中
空管１を回転式とすることが可能であり〜その場合には
中空管亀の外周適所にらせん翼を設けて回転貫入、引抜
きを容易にする手段を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来工法とこの発明の工法の基本を示す断面図
、第２図はこの発明工法の基本を更に詳細に説明する工
程別断面図、第３図はこの発明工法を実施する装置の一
例を示す一部縦断正面図「第４図は同上に用いる深度計
の一列を示す略図、第５図は砂面計の一例を示す略図「
第６図はこの発明工法による施工履歴の模式図である。１…・・・砂杭造成用中空管、２・・・…軟弱地盤。第
２図第１図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

１砂杭造成用中空管を用いて軟弱地盤中に砂杭を造成
する過程において、中空管内に供給充填した砂のうち、
上部は自然含水比状態の砂に保ちつつ、下部を加水して
加水砂とするとともに、中空管内の加水砂の中空管下端
面における圧力を、中空管下端面における軟弱地盤の土
圧と対抗せしめるよう管内の空気圧力を制御しつつ中空
管を所定長引抜き、砂杭を造成することを特徴とする砂
杭造成工法。