JPS6115205B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軟弱地盤中に多数の砂杭を造成する軟
弱地盤の改良工事に用いる砂杭造成工法に関する
ものである。

軟弱地盤中に砂杭、特に砂杭造成用の中空管の
径より径が拡大した砂杭を造成するには、従来砂
杭造成用の中空管を振動杭打機等によつて軟弱地
盤の所定深さに貫入し、ついで管内に砂を供給し
て中空管を適当長引抜き、管下方に生ずる空隙部
に管下端より砂を排出し、ついで中空管を再貫入
して上記の排出した砂を締固めすると共に周囲地
盤中に膨大させる操作サイクルを順次上方に繰返
えするいわゆるコンポーザー工法が多く使用され
ているほか、中空管の引抜きにおいて、中空管に
設けた振動、押出し、締固め等の駆動機構によつ
て管下端より砂を軟弱地盤中に排出、押出し、締
固め等する工法も行なわれている。しかしなが
ら、上記の従来工法においては、砂杭造成に中空
管の駆動エネルギーを相当多く要するものであ
り、特に、中空管の径より径を相当大きく拡大す
る砂杭の造成、軟弱地盤の深所からの砂杭の造
成、大径の中空管による砂杭の造成等においては
駆動エネルギーの使用は極めて多くなるものであ
つた。又中空管内に供給する砂については、管下
端よりの排出を良好とするため含水比のすくない
砂、いわゆるドライの砂を用いるので砂の材料費
も相当嵩むものであつた。

上記した従来の中空管の径より径が拡大する砂
杭の造成工法の有する欠点を除き、駆動エネルギ
ーを節約でき、砂の材料費も安くして容易、迅速
に軟弱地盤中に中空管の径より径が拡大する砂杭
を造成するため、中空管内に飽和附近の含水比と
したウエツトの加水砂を供給し、中空管の引抜き
中、該加水砂を管内において振動等により流動状
態に保持して、加水砂の管下端の圧力を管下端に
おける軟弱地盤の受働土圧より大きくなるよう制
御し、中空管内の加水砂を管下端より軟弱地盤中
に排出させて中空管径より拡径する砂杭を造成す
る新規の基本的な工法を出願人は昭和52年特許願
第39543号（特開昭53−125309号）「砂杭造成工
法」として特許出願した。本発明は上記の特許出
願した砂杭造成工法を実際の施工において容易か
つ確実に実施できるようにしたものである。

以下本発明を添附の砂杭造成を順次的に示す。
第３図に基いて説明すると、本発明の砂杭造成工
法は、砂杭造成用の中空管１を、管下端の強制開
閉弁４を閉じた状態として軟弱地盤２中の所定深
さZ₀に貫入すると共に、中空管１内に供給の飽和
附近の含水比とした加水砂３の砂量を、管内の上
記の加水砂３を振動によつて流動状態としたとき
加水砂３の管下端の圧力が上記の所定深さにおけ
る軟弱地盤２の受働土圧又はこれを越える圧力と
なる量とし（図ａ参照）、ついでこの中空管１
を、管下端の強制開閉弁４を開いた状態としかつ
管内の上記の加水砂３を振動によつて流動状態に
保持して、上方に引抜きすると共に、中空管１の
引抜き中、中空管１の上部から管内に圧縮空気を
送入して管内の上記の加水砂３の管下端の圧力が
該管下端における軟弱地盤２の受働土圧を越える
よう制御し、管下端から上記の加水砂３を軟弱地
盤２中に排出せしめて中空管１径より拡径した砂
杭３′を造成することと（図ｂ，ｄ，ｆ参照）、上
記の排出によつて管内の上記の加砂杭３の砂量が
相当少なくなつたとき、中空管１の引抜きを一時
停止しかつ管下端の強制開閉弁４を閉じた状態と
して管内の圧縮空気を管外に排出し、管内に上記
した含水比の加水砂を、管内の加水砂３の管下端
の圧力が該管下端における軟弱地盤２の受働土圧
を越える圧力となる量に追加供給することを引抜
き工程中１回乃至数回行うこと（図ｃ，ｅ参照）
を特徴とするものである。つぎに、上記した本発
明の工法に用いる砂杭造成用の中空管１を第１図
に示す実施例により説明すると、中空管１の頂部
には振動式等の杭打機５が装着されると共に管上
部には砂供給用のホツパー６が設けられ、その底
部には管内に圧縮空気を送入して空気圧を高める
ときに用いる気密弁７が設けられている。なお管
上部の８は圧縮空気の送入パイプ、９はその排出
パイプである。しかして中空管１の下端部には前
記した強制開閉弁４が設けられ、油圧、電気等に
より駆動される駆動装置１０によつて開閉作動す
る。この開閉作動において、弁を開状態とする場
合は開度も制御できるように構成されるものであ
る。なお第２図の図ａは第１図の強制開閉弁４の
詳細図であり、第２図の図ｂは中空管１の下端側
壁の窓１１が開閉するように構成した型式の強制
開閉弁４′を例示する詳細図である。

以下更に第３図に基いて本発明について詳記す
る。砂杭の造成には、先づ中空管１を、図ａに示
すように、軟弱地盤２中の所定深さZoに貫入す
るが、貫入中土壌が管下端より管内に逆流しない
ように強制開閉弁４を閉じた状態として杭打機５
によつて貫入する。しかして、中空管１内には飽
和附近の含水比とした加水砂３を供給し、その砂
量は、管内の加水砂３を振動によつて流動状態と
したとき、加水砂３の管下端の圧力が上記の所定
深さZoにおける軟弱地盤２の受働土圧又はこれ
を越える圧力となる量とする。なおこの砂量の加
水砂３の供給は、中空管１を所定深さZoに貫入
したのち行うが、貫入中に管内に加水砂３を上記
砂量の一部又は全部を供給することも可能であ
る。つぎに、管内に供給される砂は上記したよう
に、飽和附近の含水比とした加水砂３で、この加
水砂３は、出願人が出願した昭和52年特許願第
39543号（特開昭53−25309号）「砂杭造成工法」
に説明したように、実験研究により振動等によつ
て流動状態となり管内で恰も流体ように挙動する
もので、この特性を利用するものであり、管下端
の加水砂３の圧力（内圧）が該管下端における軟
弱地盤２の受働土圧乃至主働土圧間にあれば内圧
と土圧は釣り合う状態にあるが、管下端の加水砂
３の圧力が受働土圧以上となると加水砂３は管下
端より軟弱地盤２中に排出するものである。しか
して、上記したように図ａの状態では、管内に供
給する加水砂３の砂量は、加水砂３の管下端の圧
力が該管下端における軟弱地盤２の受働土圧又は
これを越える圧力となる量、すなわち管内の加水
砂３の高さHo、とするものであるが、中空管１
の管長に余裕があれば砂量を相当多くするのが、
下記において説明するように、施工作業に有利で
ある。ついで、図ｂに示すように、中空管１を、
強制開閉弁４を開いた状態とし、かつ管内の加水
砂３を振動によつて流動状態に保持して、上方に
引抜きする。なお上記の加水砂３に上記の振動を
与えるのは、杭打機５に振動式を用いるときはそ
の杭打機の作動によつても可能であるが、更に充
分な振動を与えるために管内に振動棒等を設けた
り、別の振動装置を取付けたりする手段が考慮さ
れる。しかしてこの中空管１の引抜きによつて、
管内の加水砂３の管下端の圧力が該管下端におけ
る軟弱地盤２の受働土圧を越える状態であれば、
管下端より加水砂３は軟弱地盤２中に排出し、中
空管１径より拡径した砂杭３′が造成される。し
かし、中空管１の引抜きに従つて管内の加水砂３
の砂量は少なくなるので、加水砂３の管下端の圧
力が該管下端における軟弱地盤２の受働土圧ある
いはこれに極めて近くなれば加水砂３の管下端か
らの排出は不調となる。従つてこの状態になる
と、中空管１の上部の送入パイプ８から管内に圧
縮空気を送入すると共に排出パイプ９の弁とホツ
パー６の気密弁７を閉じて管内の空気圧Ｐを高
め、この空気圧Ｐによつて管内の加水砂３の管下
端の圧力が該管下端における軟弱地盤２の受働土
圧を越えるよう制御する。なお管内の加水砂３の
砂量による管下端の加水砂３の圧力が上記の受働
土圧を越えている状態においても更にこれに上記
の空気圧Ｐを加えて引抜きすることも可能であ
る。つぎに、上記の中空管の引抜きにおいて、管
下端よりの加水砂３の排出によつて管内の加水砂
３の砂量が相当少なくなると、上記の空気圧Ｐは
相当大きくすることが必要となり無理となる場合
が生ずる上、当然砂杭造成をつづけるには管内の
加水砂３の供給が必要となるので、図ｃに示すよ
うに、この時には中空管１の引抜きを一時停止し
かつ管下端の強制開閉弁４を閉じた状態として管
内の圧縮空気を管外に排出し、管内に上記した含
水比の加水砂を管内にホツパー６から供給する。
加水砂３をホツパー６から供給するには、ホツパ
ー６の気密弁７を開く必要があり、又これによつ
て管内の圧縮空気は管外に排出する。この管内の
圧縮空気の排出をホツパー６に砂を入れる前に気
密弁７を開いて行えばよいが、ホツパー６に砂を
入れたあとではホツパー６内の砂を吹き上げるか
らこの場合には第１図に示す排出パイプ９から圧
縮空気の排出を行うものである。なおこの管内の
圧縮空気が排出される前に、管下端の強制開閉弁
４を閉じて管下端から土壌が管内に逆流しないよ
うにするものである。しかして、この場合の管内
へ供給の加水砂３は、管内の加水砂３の管下端の
圧力が該管下端における軟弱地盤２の受働土圧を
越える圧力となる砂量となるまで追加供給するも
のであるが、施工の実際においては施工時間及び
加水砂の供給手間の回数を少なくするため、追加
供給による管内の全砂量は相当多量に、例えば中
空管１を満たす程度に、供給するものである。つ
いで、上記の加水砂３の追加供給がすむと、さき
に図ｂにおいて説明したように中空管１を引抜き
中空管１径より拡径の砂杭を造成する。（図ｄ参
照）。上記した加水砂３の管内への追加供給は引
抜き工程中１回乃至数回行うもので、第３図の実
施例においては、図ｃ及び図ｅは加水砂３の管内
への追加供給を示しており、図ｂ、図ｄ及び図ｆ
は中空管１の引抜きによる中空管１径より拡径し
た砂杭３′の造成を示しており、かくして、図ｇ
に示すように、軟弱地盤２中の所定深さZoから
地表に至る上記の砂杭３′が造成されている。

本発明の砂杭造成工法は、上記したように行な
われるものであつて、前記したように、昭和52年
特許願第39543号（特開昭53−1255309号）「砂杭
造成工法」の基本的な技術である中空管１内の流
動状態に保持された飽和附近の含水比とした加水
砂３の管下端の圧力を該管下端における軟弱地盤
２の受働土圧を越える状態に制御することに基く
ものである。しかして、造成される中空管１径よ
り拡径される砂杭３′の径は、地盤強度、粘性土
の比重量及び加水砂の比重量を一応定数とみるこ
とが出来るから、主として中空管１の引抜き速
度、各深度における管内の加水砂３の管下端の圧
力すなわち管内の加水砂３の高さ及び空気圧を加
えるときはその空気圧Ｐによつて制御されるが、
管下端に強制開閉弁４を設けるので更にその弁の
開度によつてもある程度制御される。しかし、造
成される砂杭の径を所要の径に制御するのに、施
工作業の実際においては、中空管１の引抜き過程
中、その引抜速度を確実に制御すること、又は管
内の加水砂３の高さすなわち管内に連続的に供給
する砂量を確実に制御することは容易でない。本
発明の工法は、上記のことから、加水砂３の管内
への供給を中空管１の引抜きを一時停止して間歇
的に行うようにし、中空管１の引抜き速度は一定
速度として、引抜き中の径の制御を主として操作
が容易である圧縮空気の送入による空気圧Ｐによ
る制御としたものである。つぎに、上記したよう
に管下端に設けた強制開閉弁４の開度を、中空管
１の最初の引抜き及び加水砂３の追加供給の引抜
きに際し、管内の加水砂３の砂量を受働土圧をは
るかに越える量に供給の場合は加水砂３の管下端
からの排出量が過大となるので、これを抑止する
ために、調節制御する。更に必要によつては、中
空管１の引抜き中においても強制開閉弁４の開度
の制御はその機構上困難ではないから、弁の開度
を造成される砂杭の径の制御に補助的に用いるこ
とが可能である。

上述したように、本発明の砂杭造成工法は、軟
弱地盤中に中空管径より拡径する砂杭の造成を容
易、迅速にかつ経済的に行い得るすぐれた工法で
ある。

【図面の簡単な説明】

添附の図面は、本発明の砂杭造成工法の態様を
実施例により説明するもので、第１図は本発明の
工法に用いる砂杭造成用の中空管の一実施例図、
第２図は中空管の下端の強制開閉弁の２例を示
す。つぎに第３図は本発明の工法の砂杭の造成を
順次的に説明する実施例図である。 １……中空管、２……軟弱地盤、３……加水
砂、３′……砂杭、４，４′……強制開閉弁、５…
…杭打機、６……ホツパー、７……気密弁、８…
…送入パイプ、９……排出パイプ、１０……駆動
装置、１１……窓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 砂杭造成用の中空管を、管下端の強制開閉弁
   を閉じた状態として軟弱地盤中の所定深さに貫入
   すると共に、中空管内に供給の飽和附近の含水比
   とした加水砂の砂量を、管内の上記の加水砂を振
   動によつて流動状態としたとき加水砂の管下端の
   圧力が上記の所定深さにおける軟弱地盤の受働土
   圧又はこれを越える圧力となる量とし、ついでこ
   の中空管を、管下端の強制開閉弁を開いた状態と
   しかつ管内の上記の加水砂を振動によつて流動状
   態に保持して、上方に引抜きすると共に、中空管
   の引抜き中、中空管の上部から管内に圧縮空気を
   送入して管内の上記の加水砂の管下端の圧力が該
   管下端における軟弱地盤の受働土圧を越えるよう
   制御し、管下端から上記の加水砂を軟弱地盤中に
   排出せしめて中空管径より拡径した砂杭を造成す
   ることと、上記の排出によつて管内の上記の加水
   砂の砂量が相当少なくなつたとき、中空管の引抜
   きを一時停止しかつ管下端の強制開閉弁を閉じた
   状態として管内の圧縮空気を管外に排出し、管内
   に上記した含水比の加水砂を、管内の加水砂の管
   下端の圧力が該管下端における軟弱地盤の受働土
   圧を越える圧力となる量に追加供給することを引
   抜き工程中１回乃至数回行うことを特徴とする砂
   杭造成工法。