JPS6133087B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する産業分野〕 この発明は、建築物、橋脚、その他の構築物の
基礎杭、殊に中空杭を中掘法によつて支持層まで
沈設する方法に関するものである。 〔背景技術〕 近年都市区域での基礎杭の工事は、打込工法で
は激しい打撃音と振動を伴うため、穴を掘つて杭
を沈設する工法が採用されているが、杭の支持力
が小さいため、杭の先端部に根固め液を注入して
杭先端部にコンクリートよりなる球根を形成し、
支持力を向上させる工法が近年脚光を呈してい
る。 発明者は、即に特願昭54―14379号において、
支持層まで沈設した杭の先端部に注入する根固め
液を構成している水をＷとし、普通セメントをＣ
とし、ベントナイトをB₀とし、β―ナフタリン
スルホン酸ホルマリン縮合物をＭとし、Ｗ／Ｃ＝
70〜100％、B₀／Ｃ＝５〜10％、Ｍ／Ｃ＝0.3〜１
％を用い、これを圧力ポンプ近傍のゲージ圧が50
Kg／cm²乃至150Kg／cm²でオーガーの先端部のノズ
ルより噴射させて、オーガーの回転との協同作用
で杭先端部土砂と根固め液を混合して、杭下端部
にコンクリート球根を形成させる方法を開発し、
一応その目的を達成している。 〔解決しようとする問題点〕 しかしながら、この先願の方法では、根固め液
の粘稠性が高いために、ノズルから噴射した根固
め液が充分に支持層中の遠くまで到達せず、しか
も噴射だけでは地盤の砂、砂礫などとの混合が不
充分、不均一で、圧縮強度の大きい球根が形成さ
れず、その効果に今一歩の感がある。 この発明は、杭の沈設殊に根固め液注入時間を
短かくし根固め液の注入作業を能率よく行うと共
に、杭先端部の地盤と根固め液の混合を容易とし
杭径よりも大きくかつ強度の大きなコンクリート
球根を形成し得るようにし、延いては杭の支持力
を向上させることを目的とするためのものであ
る。 また第２番目の発明としては、第１番目の発明
の目的の外、掘削に使用する水の量を少なくし杭
沈設に伴う汚水の流出を少なくすることを目的と
するものである。 〔問題点を解決する具体的的手段〕 この発明は下端の開放された円筒杭を中掘法に
より所期の深さまで杭を建込む方法が、所定支持
地盤まで、該円筒杭を建込んだならば、スパイラ
ルオーガーの堀削ヘツドの堀削刃を拡大し、この
拡大した掘削刃によつて該円筒杭の外径乃至はこ
れよりも若干大きい範囲まで杭先端下の地盤を機
械的に掘削し、次に前記掘削刃と一体に移動する
半径方向外向きに開口したノズル及び掘削ヘツド
の中心線より外れた位置より前記中心線附近を通
つて、傾斜した下向のノズルよりそれぞれ根固め
液をポンプ部のゲージ圧200Kg／cm²未満乃至50
Kg／cm²で噴出させると同時に掘削ヘツドをゆつく
り回転させながら、掘削部分の最も深い位置より
杭下端位置まで、掘削ヘツドをゆつくりり引き上
げて噴射圧と、掘削ヘツドの機械的な回転との協
同作用により、掘削された部分の範囲内の土砂と
根固め液とを混合する方法と、上記拡大刃を縮少
し、更に根固め液の噴射を続けて若干引き上げた
後、前記根固め液の噴射を止めオーガーを引き揚
げる方法からなる杭建込み方法において、 前記の根固め液は水と早強セメントとベントナ
イトよりなる混合液で早強セメントをＣとし、水
をＷとし、ベントナイトをB₀としてＷ／Ｃ＝65
〜75％、B₀／Ｃ≒１％であつて、ベントナイト
の粒度が250メツシユよりも細かいものを使用す
ることを特徴とする杭沈設施工法により問題点を
解決した。 また他の発明は下端の開放された円筒杭を中掘
法によつて所期の深さまで杭を建込む方法が、 中掘オーガー軸を利用して、この先端の掘削ヘ
ツド部に設けた吐出孔より空気を吐出させながら
掘削ヘツドにより機械的に掘削し、掘削された地
盤を中掘オーガーのスクリユーと、空気の圧力を
利用して排出し、杭を所定支持地盤まで沈設する
方法と、 所定支持地盤まで該円筒杭を沈設したならば、
前記掘削ヘツドの掘削刃を拡大し、この拡大した
掘削刃によつて該円筒杭の外径乃至はこれよりも
若干大きい範囲まで、杭先端下の地盤を機械的に
掘削し、 次に空気の圧送を止め、前記掘削刃と一体に移
動する半径方向外向きに開口したノズル及び掘削
ヘツドの中心線より外れた位置より前記中心線附
近を通つて傾斜した下向きのノズルよりそれぞれ
根固め液をポンプ部のゲージ圧200Kg／cm²乃至300
Kg／cm²で噴出させると同時に、掘削ヘツドをゆつ
くり回転させながら掘削部分の最も深い位置よ
り、杭下端位置まで掘削ヘツドをゆつくり引き揚
げて、噴射圧によつて、更に掘削された部分より
も大径の範囲まで根固め液と掘削された土砂とを
混合する方法と、これらの前記根固め液の噴射を
継続しつつ拡大した掘削刃を縮少し、更に掘削ヘ
ツドを杭下端内にまで引き上げた後根固め液の噴
射を止めオーガーを引き揚げる方法とからなる杭
建込み方法において、前記の根固め液は水、早強
セメント及びベントナイトの混合液であつて早強
セメントをＣとし、水をＷとし、ベントナイトを
Ｂとして、Ｗ／Ｃ≒65〜75％、Ｂ／Ｃ≒１％であ
つて、ベントナイト粒度が250メツシユよりも細
かいものを使用することを特徴とする杭沈設施工
法とすることにより問題点を解決した。 〔実施態様〕 今この出願の方法発明を具体的に説明する。 第１番目の発明において、沈設すべき中空のコ
ンクリート杭Ｐの中にスパイラルオーガー１０を
挿入し、沈設すべき地盤の表面に杭打機Ａによつ
て吊り込んで垂直に立てスパイラルオーガー１０
を原動機１１に接続して、杭先端に先行して、ス
パイラルオーガーによつて地盤を掘削しては油圧
又はモンケンの軽打によつて杭を順次沈下させる
（第１図参照）。この場合スパイラルオーガー１０
の中空軸１２を利用して水をゲージ圧で５乃至８
Kg／cm²で、圧送し、スパイラルオーガー下端の掘
削ヘツド１３のノズルより水を噴射させて、地盤
を軟化させながら掘削排土することもある。更
に、杭の沈設としては、掘削刃１４を拡大させて
杭径より若干大きい寸法の孔を地盤に掘削し杭を
沈設させる方法でも、掘削刃１４を拡大させない
まゝ孔を掘削し杭を沈設させる方法を採用しても
この発明としては同一である。 第２番目の発明においては、この掘削時に必ず
スパイラルオーガー１０の中空軸１２を利用し、
圧力空気を吹き込みスパイラルオーガー先端の掘
削ヘツド１３に設けたノズルから空気を噴射させ
ながら掘削する。 而して、一本目の杭Ｐを施工後、二本目の杭P₁
にも接続用のスパイラルオーガー１０を挿入して
共に吊り上げ、オーガー１０の中空軸１２を接続
し、次に中空杭P₁を接続して、スパイラルオーガ
ー１０に原動機１１を接続して、前と同様に掘削
しては接続された杭Ｐ及びP₁を沈下させる（第２
図参照）。 このようにしても目的とする地層まで先端が達
しない場合は更に中空杭及びスパイラルオーガー
を接続して中空杭Ｐの先端が支持層に達したなら
ば、水又は空気の圧送を止め掘削ヘツド１３の掘
削刃４を拡大し、この拡大した掘削刃１４によつ
て杭先端下の地盤を杭Ｐの外径乃至はこれよりも
若干大きく範囲まで掘削する。スパイラルオーガ
ー１０の型式にもよるが、掘削刃１４がバネ式又
は液圧によつて拡大させるものにおいては、スパ
イラルオーガー１０は常に正回転でよく、かつ、
沈設過程においても掘削刃１４を拡大して掘削す
る。また、スパイラルオーガーの逆転による土砂
の抵抗によつて掘削刃１４が拡がる型式のものに
おいては、支持層に達したときのみ逆転して掘削
する。この場合は地盤の塊を崩すだけで排土は行
わない。 而して、スパイラルオーガー１０の上端に、根
固め液圧入ポンプを接続し、第１番目の発明にお
いては、ポンプ近傍のゲージ圧200Kg／cm²未満乃
至50Kg／cm²で根固め液を圧送し、また第２番目の
発明においてはゲージ圧200Kg／cm²以上の圧力、
好ましくは200Kg／cm²乃至300Kg／cm²で根固め液を
圧送し、掘削刃１４と一体に移動する半径方向外
向きに開口したノズル１５及び掘削ヘツド１３の
垂直中心線から外れ、中心線近傍を通るように約
25〜30傾斜してこの掘削ヘツド１３に下向きに開
口して設けたノズル１６より噴射し、掘削ヘツド
１３を最も深い位置（通常杭先端下1m程度）よ
り、ゆつくりと回転させつつ杭下端部までゆつく
り引き揚げ、後掘削ヘツド１３の拡大した掘削刃
１４を収縮し、更に根固め液を噴射したまゝスパ
イラルオーガー１０を1m乃至2m引き上げ根固め
液の噴射を止め、中空杭Ｐ，P₁，P₂……中に水と
注入し、スパイラルオーガー１０全体を引き抜
き、中空杭Ｐ，P₁，P₂……全体を若干（通常15cm
乃至25cm程）沈下させ根固め液が固化するまで放
置する（第４図、第５図）。 前述の方法において、根固め液としては、次の
ものを用いることを必須の要件とする。 即ち、根固め液は水と、早強セメントとベント
ナイトよりなる混合液であつて、水をＷとし、早
強セメントをＣとしベントナイトをB₀とし、
Ｗ／Ｃ＝65〜75％、B₀／Ｃ≒１％とし、ベント
ナイトの粒度が250メツシユより細かいものを使
用する。 〔効 果〕 叙上のように構成しているこの発明の第１番目
の方法においては、根固め液が前述のような組成
をなしているものを使用するから、粘稠性が小さ
くスパイラルオーガー軸中でのヘツド損失や、細
かいノズル１５，１６によるヘツド損失が少ない
だけでなく、地盤中に噴出した根固め液が、支持
層地盤の砂、又は砂礫とよく混合し、掘削ヘツド
１３の回転に伴う機械的な撹拌と相まつて、掘削
ヘツドで掘削した範囲内の土砂と完全に均一状態
に混合され（第４図参照）、しかも、低粘稠性の
ため、ノズルから噴射した根固め液は、掘削され
てない穴の内壁面まで完全に到達し、固化したコ
ンクリート球根は掘削されてない強固な支持層と
一体化する。 また、この方法により形成されたコンクリート
球根２０はほゞ30日経過後約300Kg／cm²の圧縮強
度を持ち、殆んどブリージングがなく、初期沈下
の極めて少ない杭を施工し得る効果を有する また第２番目の発明としては、杭の沈設に先行
する掘削時に掘削ヘツド部より空気を噴出するた
めに、掘削土壌中に空気が混入し、抗内の土壌が
圧密されるのを防止し、かつ嵩比重が小さくなる
ため、スパイラルオーガーでの排土が良好となり
杭内圧が上昇せず、中空杭を内圧で破壊するおそ
れがない。また地下水のある場合は、地下水中へ
の空気の噴射は、気泡となつて上昇し、これに伴
つて、掘削土壌を上昇させる効果を有し、かつ掘
削のために多量の水を使用しないために、作業現
場の水処理が著しく軽減される。 次に、根固め液の噴射は、第１番目の発明より
更に高圧であるから、掘削ヘツドで掘削された支
持層部分だけでなく、更にその外側の地山部分ま
でも、根固め液のジエツトによつて崩し、かつ根
固め液とほゞ均一に混合するために、杭径の1.4
乃至1.8倍、通常1.5倍程度まで、支持層の土砂と
根固め液の混合が行われかつ、固化したコンクリ
ート強度は、支持層が砂又は砂礫層の場合約300
Kg／cm²程度までの圧縮強度の球根２１を形成し、
かつブリージングが殆んどなく、初期沈下の殆ん
どない杭を施工し得る（第５図参照）。 上記根固め液と、対照液とのブリージング及び
圧縮強度実験結果は、次の通りである。 水230、早強セメント320Kg、ベントナイト
3.3Kg、Ｗ／Ｃ＝71.9％、ベントナイトメツシユ
200のものを対照液とし、本件発明のものはベン
トナイトメツシユ250のものとし、他の割合は同
一の条件とした。

【表】

【表】 供試品の寸法は高さ10cm、直径49cmとしたまた
セメントを普通セメントとした場合は、圧縮強度
は向上するが、ブリージングは約20％程度となつ
た。 よつてセメントは早強セメントであり、ベント
ナイトのメツシユは250より細かいものが優れた
効果を発揮する。 次に前述の例示と本件発明の第２番目の方法で
単杭を地表より2mのところまで沈設し、この下
に1mの長さの球根を形成したものを、30日放置
後杭の周りを掘削して、コンクリート球根部の状
態及び強度を調べたところ次の結果を得た。 拡大コンクリート根の外径 80cm 〃 長さ約 1m 中空杭中のコンクリート長さ 1.5m

【表】 となつた。 次に砂礫層においても同様の実験を行つたとこ
ろ、次の結果を得た。 拡大コンクリート根の外径 80m 〃 長さ約 1m 中空杭中のコンクリート長さ 1.5m

【表】 であつた。 次に単杭を13mの砂層のところまで、第２番目
の発明の方法で沈設し、根固め液を噴射注入後30
日経過後杭の周りを掘り、杭及びその先端の球根
を掘り出し、球根部の強度を測定したところ次の
結果を得た。

【表】 上述の実験例よりも本件発明の根固め液は砂、
砂礫の何れの支持層においても充分拡大根を形成
し得るものである。 上記実験と併せて、根固め液の早強セメントに
代え、普通セメントを用いた場合は、地上で噴射
実験を行つても目詰まりを起すことがあり、実際
地中噴射したときの信頼性にとばしいものである またＷ／Ｃが65％以下の場合は根固め液の流動
性が悪く、またＷ／Ｃが75％を越える場合は球根
の強度が著しく低下した。 この発明方法に用いるスパイラルオーガー１０
は、例へば第６図乃至第８図に示すものを用いる スパイラルオーガー軸１２は、中心部に根固め
液を圧送するための細管１７が装備された２重管
となつておりこの細管１７と該オーガー軸１２の
間が空気を圧送する通路１８となつており、順次
接続部１９によつて、数本接続でき、最下端には
掘削刃１４が一対枢着してある掘削ヘツド１３が
接続してあり、拡大した掘削刃１４で杭Ｐの外径
程度まで掘削できる。 この掘削ヘツド１３には前記細管１７によつて
形成された根固め液の通路と連通して前記ノズル
１５，１６が設けてある。 図示のものにおいては、前記半径方向に外向き
に開口したノズル１５は１個設けたものが示して
あるが、180゜位置を異にし、２個設けても、ま
た120゜間隔で３個設けてもよい。 空気圧送通路１８に連通する空気噴射ノズル
（図示していない）は、掘削ヘツド１３の最下端
面に設けてあるが、他の場所でもよい。 このスパイラルオーガー１０で掘削する場合は
根固め液ノズル１５，１６に土砂が塞栓しないよ
うに予めコルク、ゴム栓などで外側から蓋をし、
根固め液注入時に、この根固め液の圧力により開
栓する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の方法の工程及びこの発明を実
施するための装置の一例を示すものであつて、第
１図、第２図は、杭沈設中の全体の側面図、第３
図は根固め噴射中の側面図、第４図は第１番目の
発明の根固め液注入後の側面図、第５図は第２番
目の発明の根固め液注入後の側面図、第６図はス
パイラルオーガー全体の一部縦断側面図、第７図
は掘削ヘツドの拡大側面図、第８図は第７図の底
面図である。 図中、Ａ……杭打機、Ｐ，P₁，P₂……杭、１０
……スパイラルオーガー、１１……原動機、１２
……中空機、１３……掘削ヘツド、１４……拡大
刃、１５，１６……ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下端の開放された円筒杭を中掘法により所期
   の深さまで杭を建込む方法が、 所定支持地盤まで該円筒杭を建込んだならば、
   スパイラルオーガーの掘削ヘツドの掘削刃を拡大
   し、この拡大した掘削刃によつて該円筒杭の外径
   乃至はこれよりも若干大きい範囲まで、杭先端下
   の地盤を機械的に掘削し、次に前記掘削刃と一体
   に移動する半径径方向外向きに開口したノズル及
   び掘削ヘツドの中心線より外れた位置より前記中
   心線附近を通つて、傾斜した下向のノズルよりそ
   れぞれ根固め液をポンプ部のゲージ圧200Kg／cm²
   未満乃至50Kg／cm²で噴出させると同時に掘削ヘツ
   ドをゆつくり回転させながら、掘削部分の最も深
   い位置より杭下端位置まで、掘削ヘツドをゆつく
   り引き上げて、噴射圧と、掘削ヘツドの機械的な
   回転との協同作業により、掘削された部分の範囲
   内の土砂と根固め液とを混合する方法と、上記拡
   大刃を縮少し、更に根固め液の噴射を続けて若干
   引き上げた後、前記根固め液の噴射を止めオーガ
   ーを引き揚げる方法からなる杭建込み方法におい
   て、 前記の根固め液は水と早強セメントとベントナ
   イトよりなる混合液で早強セメントをＣとし、水
   をＷとし、ベントナイトをB₀としてＷ／Ｃ＝65
   〜75％、B₀／Ｃ≒１％であつて、ベントナイト
   の粒度が250メツシユよりも細かいものを使用す
   ることを特徴とする杭沈設施工法。 ２ 下端の開放された円筒杭を中掘法によつて所
   期の深さまで杭を建込む方法が、 中掘オーガー軸を利用して、この先端の掘削ヘ
   ツド部に設けた吐出孔より空気を吐出させながら
   掘削ヘツドにより機械的に掘削し、掘削された地
   盤を中掘オーガーのスクリユーと、空気の圧力を
   利用して排土し、杭を所定支持地盤まで沈設する
   方法と、 所定支持地盤まで、該円筒杭を沈設したならば
   前記掘削ヘツドの掘削刃を拡大し、この拡大した
   掘削刃によつて該円筒杭の外径乃至はこれよりも
   若干大きい範囲まで、杭先端下の地盤を機械的に
   掘削し、 次に空気の圧送を止め、前記掘削刃と一体に移
   動する半径方向外向きに開口したノズル及び掘削
   ヘツドの中心線より外れた位置より前記中心線附
   近を通つて傾斜した下向のノズルよりそれぞれ根
   固め液をポンプ部のゲージ圧200Kg／cm²乃至300
   Kg／cm²で噴出させると同時に、掘削ヘツドをゆつ
   くり回転させながら、掘削部分の最も深に位置よ
   り杭下端位置まで掘削ヘツドをゆつくり引き揚げ
   て、噴射圧によつて、更に掘削された部分よりも
   大径の範囲まで根固め液と掘削された土砂とを混
   合する方法と、これらの前記根固め液の噴射を継
   続しつつ拡大した掘削刃を縮少し、更に掘削ヘツ
   ドを杭下端内にまで引き上げた後根固め液の噴射
   を止めオーガーを引き揚げる方法とからなる杭建
   込み方法において、 前記の根固め液は水、早強セメント及びベント
   ナイトの混合液であつて早強セメントをＣとし、
   水をＷとし、ベントナイトをB₀として、Ｗ／Ｃ
   ＝65〜75％、B₀／Ｃ≒１％であつて、ベントナ
   イト粒度が250メツシユよりも細かいものを使用
   することを特徴とする杭沈設施工法。