JPS62211417A - 土層に応じた砂杭の施工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明工法は、地盤改良工事または土質安定工法に使用
される砂杭の施工法に関する。

［従来の技術］ 構造物の建設にあたって、基礎地盤の改良を計画する場
合、地盤改良工法のうちサンドコンパクションパイル工
法（以下、ＳＣＰ工法という）とサンドドレーン工法（
以下ＳＤ工法という）とを併用する例が多い。特に第４
図（ａ）に示すようにサンドコンパクションパイル（Ｓ
ＣＰ）とサンドドレーン（ＳＤ）の複合杭が土層に応じ
て設計されたものを、公知のシステムを利用して施工し
、施工中に土層境界に対応したＳＣＰあるいはＳＤを確
実に造成すること、たとえば砂層に対してはＳＣＰのみ
を、粘土層にはＳＤのみを造成すると云ったことができ
れば、ＳＣＰ、ＳＤの機能を各層に対して充分に発揮さ
せることになり、改良地盤上の構造物の安定性に関する
信頼感を非常に高めることができる。

上述、ＳＣＰは地盤内に締固めながら造成された砂杭で
、ケーシング径よりも大径になり、支持杭効果、圧密の
ドレーン効果、置換効果および地盤の締固め効果などの
機能を有するものである。

ＳＣＰの造成は（ｉ）砂杭造成用ケーシングの頂部に振
動杭打機を装着し、地盤中に貫入したケーシングに砂を
充填した後、これを一定長引抜くことによってケーシン
グ内から地盤中に排出した砂を、同ケーシングを所定長
地盤中に再貫入させることで締固め、順次、前記操作を
繰返すことにより連続した締固め砂杭を造成する。（ｉ
ｔ）また、砂杭造成用ケーシングの下端部、すなわち砂
排出口付近に、強制的秒置め機構、たとえば上・下柱復
動機構を装着して、排出する砂を締固めるようにしたも
の、あるいは水平振動機を設けて排出する砂を締固める
ようにしたもの、さらにはケーシング内に上方から下方
に迄届く長いロッドを設けて、そのロッドの上端部に衝
撃力、押込力を作用させて排出する砂を締固めるように
したもの、等々が行われている。

そして、上記（ｉｉ）の場合は、一般にケーシング自体
は連続的に引抜きながら同時に強制的に砂締固め機構を
作動させて締固め砂杭を造成するものであるが、他に（
ｉ）に述べたようにケーシングの一定長引抜きと所定長
さ再貫入の操作を併用する場合もあり得る。

また、ＳＤは地盤内に締固めないで造成した砂杭で、圧
密におけるドレーン効果としての機能を有する。パイル
径は一般にケーシング径と同一である。そして、その造
成は、一般には砂杭造成用ケーシングの頂部に、振動杭
打機などの貫入機を装着して、地盤中に貫入したケーシ
ングに砂を充填した後、これを連続的に引抜くことによ
って行なわれる０貫入機として振動杭打機を用いるのは
地盤とケーシングとの間の摩擦力を切って貫入・引抜き
をすること、また、ケーシング内に充填した砂が排出し
易いようにするためである。

ところで、前記地盤改良のため、従来の設計では広い施
工区域に対して数少ない土層調査を行い、その情報に基
づいて同区域全体の地下の土層境界を推定し、施工の際
、その推定された土層境界を正しいものとして、それぞ
れの土層に対してＳＣＰおよびＳＤの複合杭を造成して
いた。

しかし、実際の土層境界が推定値に対して太きく相違し
ている場合があるため、設計主旨からは本来ＳＣＰであ
るべきところにＳＤを造成している、または、その逆と
云う場合が生じ、その土層では所要の改良効果を期待す
ることができず、上部構造物の安定性が低下することが
ある。たとえば、砂層にＳＣＰ、粘土層にＳＤを施工す
る場合について説明すると、推定土層境界は、あらかじ
め土質調査を行うことによって決定されるが、広い区域
に対して数少ない試錐本数によって得られたデータであ
るため、 （１）第４図（ａ）に示すように、幸いに実際の土層境
界と推定土層境界とが一致する場合もある。

（２）第４図（ｂ）のように実際の土層境界が推定境界
よりもＬａだけ下位に存在する場合があり、このときに
はＬａに相当する層にはＳＤが造成されてしまい、地盤
改良の不安定さが残ることになる。

（３）逆に第４図（Ｃ）に示されるように実際の土層境
界が推定土層境界よりもＬｂだけ上位に存在する場合に
は、Ｌｂに相当する層にはＳＣＰを造成してしまい、設
計を超えた地盤改良、不経済さが生じる。

そこで、従来工法では上述（２）の場合に備えて安全率
を高くし、その地盤改良の不確実性をカバーするように
しているが、その分だけ上記（３）の場合に近接し地盤
改良のコストアップの要因が形成されることを免れ難い
。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明は、ＳＣＰとＳＤとの複合杭を用いる地
盤改良工法において、その砂杭施工中に土層境界を明確
に捕らえ、その情報に基づいて各層に適合したＳＣＰあ
るいはＳＤを確実に対応造成するようにして、ＳＣＰ、
ＳＤの機能を各層に対し充分に発揮させ改良地盤の品質
を確保し、上部構造物の安定性に関する信頼感を大巾に
高めることにより、従来工法に内在する問題点を解消す
ることができる土層に応じた砂杭の施工法を提供するこ
とを目的とする。

（ロ）発明の構成 ［問題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、下記のような構
成要件を具備する。

１、砂杭造成用施工機のケーシング下端にコーンテスタ
ーを取付け、ケーシングを地盤に貫入中、前記テスター
により土層の性状を判別して、それら土層境界面位置を
測定し、前記測定値に基づいて砂杭造成前、それぞれの
土層に適合する杭径、杭径等を算出、指示することによ
り各土層に応じた砂杭を連続して造成することを特徴と
する土層に応じた砂杭の施工法。

２、砂杭造成用施工機のケーシング上部には振動機を装
備してあることより成る特許請求の範囲第１項記載の土
層に応じた砂杭の施工法。

［作用］ ケーシング下端付近に取付けたコーンテスターは、その
上端に装備した振動杭打機の駆動と共に、ケーシングが
地盤中に貫入されると地盤からの反力（貫入抵抗）を受
け、その反力を油圧ないし電気信号に変換して施工機に
搭載した測定、記録器に表示するが、前記反力は地盤中
の土層の強さ、性状によって変化するから、これとケー
シングの貫入深さ計からの資料によって、現にケーシン
グ貫入中の地盤の深さ方向の構造を推定することができ
る。特にケーシングの貫入に振動杭打機を使用した場合
には、土層の強度のみならず、その性状をも知ることが
可能である。すなわち、この場合のコーンテスターから
の信号の表示は深さ方向に対して振動周波数に同期した
水平方向の振動波形として現わされるが、その振巾が大
きなところは砂質系土層であり、小さなところは粘土質
系の土層であるから、ディスプレイ上の振巾の大小によ
って地盤の性状を知ることができるようになる。

そこで、あらかじめケーシングの試験打設を行い、土層
境界を示すコーン値ｑｃｏとその振巾を求めておき、そ
の大小関係により土層の特性、境界を判別する。

上述のようなプロセスで、ケーシングの地盤貫入中に土
層性状とその境界を判別することができるから、その資
料に基づいて同位置に砂杭を造成する前に、あらかじめ
その地盤の土層に適合した杭径（ＳＣＰかＳＤ）や杭径
を算出してオペレータに指示することにより各土層に応
じた砂杭を、その境界に合わせ変えて連続造成すること
が可能になる。

この施工管理システムは［実施例］の項で説明する。

なお、上述砂杭の造成は、コーンテスターとゲージング
の貫入深さ計とからの信号を制御装置に入力するだけで
、設計値に基づき対応する土層に応じた杭径および最適
杭径を施工するようケーシング内の砂の排出量およびケ
ーシングの引抜き速度などを制御し、自動的に各土層に
適合する連続した一つの砂杭を造成することも可能であ
る。

［実施例］ 第１図は、本発明工法実施のために使用される砂杭造成
用施工機の概略側面図であって、図中、１はコーンテス
ターで、ケーシング２の下端開口部に取付けられ、ケー
シング２の地盤への貫入の際、土層から受ける反力（貫
入抵抗）の大きさを油圧または電気信号に変換するセン
サー、２はケーシングで上端に振動機３、ホッパー４を
備え、ワイヤおよび緩衝器を介して杭打機のリーダーに
上・下動自在に垂下されている。５はケーシングの貫入
深さ計（ＧＬ計）で杭打機の台車側に搭載してあり、ケ
ーシング２とワイヤによって機械的に連結されていて、
ケーシング２の地盤への貫入長さだけワイヤが繰出され
ることによりケーシング下端の貫入深さを表示するよう
に設けである。

６は操作室に設備されたＮＣ装置である。

上記杭打機はケーシング２を垂設し、砂杭造成位置を選
定して、その下端を地表に接触させる一方、振動機３を
励起させながらケーシング２の吊下ワイヤの張力を除々
に緩めてケーシング２をコーンテスター１共々、地盤に
貫入させる。もっとも、その際、ケーシング下端開口部
には地盤土質が侵入しないような手当を施しておく必要
がある。

ケーシング２を所要深さ迄貫入させた後、ホッパー４か
ら地盤改良材、通常砂をゲージング２内に投入、充填し
、僅かに振動機３を起動してケーシング２と地盤との摩
擦力を切ると共にケーシング２を引抜き、砂を、その下
端開口から地盤中に排出、残置して、砂杭を造成する。

その経緯については前記（従来の技術）の項のＳＣＰま
たはＳＤの説明を参照されたい。

第２図は、地盤の土層の性状とコーンテスター１による
コーン値ｑとの関係の一例を示すものであって、その（
ａ＞は、ディスプレイ上のコーン値の振巾を表示するも
のであり、Ｘ軸はコーン値を、ｙ軸は土層の深さを採っ
ている。なお、コーン値とはコーンテスターが感知する
一種の貫入抵抗値である９図で、コーン値が左、右に変
動する振動周期はケーシングに装着した振動機３の周期
とほぼ一致している。（ｂ）は、これに対応する値盤の
土層性状の模式図であって、（ａ）および（ｂ）を参照
すればシルト層では振動を吸収して貫入抵抗値が比較的
に小さく、砂層に対応するコーン値は比較的に大きく、
その間の特定コーン値ｑｃｏを採用して、両者を判別し
、どちらかをＳＣＰ又はＳＤ造成をするよう設計するこ
とができる。水平の点線は、それぞれの土層境界を示す
ものである。

第３図は、砂杭造成の管理システムのフローチャートで
、ケーシングの貫入操作中、コーンテスター１および深
度計５からの信号をＮＣ制御装置に入力し、ｑｃｏとの
関係により土層の性状を判別し、土層図、杭径および杭
径をオペレータに指示する。

（ハ）発明の効果 以上のとおりであるから本発明施工法によれば、あらか
じめ地盤改良予定区域に土質調査のための試錐を施すこ
とを要さず、砂杭造成のとき地盤の所定位置にケーシン
グを貫入する工程において土層性状と、その境界を明確
に測定することができ、前記資料に基づいて各土質性状
に応じたＳＣＰあるいはＳＤおよび杭径を算出、指示す
ることができる。したがって、土層に適合した砂杭を確
実に造成することができるため、ＳＣＰ、ＳＤの機能を
各層に対し充分に発揮させることになり、地盤上の構造
物の安定性に関する信頼感を大巾に高めることができる
。

まな、必要以上の安全率を見込むことを要しないので資
材使用量その他の地盤改良造成費のコストダウンが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明工法実施のため使用される砂杭造成用
施工機の概略側面図、第２図は、コーン値と地盤の性状
との関係を示す図であって、その（ａ）は、コーン値の
変動と土層の深さとの関係、その（ｂ）は、土層の性状
と深さとの関係を表す土層図、第３図は、砂杭造成の管
理システムのフローチャート、第４図は、典型的な複合
杭の断面模式図で、その（ａ）は５砂杭の杭径の変化と
実際の土層境界との位相が一致している場合、その（ｂ
）および（ｃ）は、両者の関係が上・下いずれかに、ず
れている場合を示している。 １・・・コーンテスター、２・・・ケーシング、３・・
・振動機、　　　４・・・ホッパー、５・・・貫入深さ
計（ＧＬ計）、 ６・・・ＮＣ制御装置、　　　ｑ・・・コーン値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、砂杭造成用施工機のケーシング下端にコーンテスタ
   ーを取付け、ケーシングを地盤に貫入中、前記テスター
   により土層の性状を判別して、それら土層境界面位置を
   測定し、前記測定値に基づいて砂杭造成前、それぞれの
   土層に適合する杭種、杭径等を算出、指示することによ
   り各土層に応じた砂杭を連続して造成することを特徴と
   する土層に応じた砂杭の施工法。 ２、砂杭造成用施工機のケーシング上部には振動機を装
   備してあることより成る特許請求の範囲第１項記載の土
   層に応じた砂杭の施工法。