JPS63107614A

JPS63107614A - 杭基礎の構築方法

Info

Publication number: JPS63107614A
Application number: JP25205986A
Authority: JP
Inventors: Shachio Masuzawa; 鯱男増澤; Kazuyoshi Tamura; 田村　一好; Noboru Hishinuma; 登菱沼; Kiyomitsu Takeoka; 武岡　清光
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1988-05-12
Also published as: JPH0458854B2

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】（技術分野）本発明は、杭基礎の構築方法および装置に関し、さらに
詳しくは、コンクリート杭のような中空の既製杭を用い
て、建築物および土木構造物のための杭基礎を構築する
方法および装置に関する。

（従来技術）既製杭に直接打撃力を付与して地中に打ち込むことには
振動および騒音の問題があるため、杭の打ち込みを伴う
基礎工事は都市部や住宅地には不向きである。振動およ
び騒音の問題を回避するためには、予め地中に孔を掘削
しておき、この孔中に杭を挿入して杭基礎を構築する工
法を採用することが好ましい。

しかしながら、この工法は、硬質で地下水のない特別な
地盤に施工する場合を除き、杭の挿入が完了するまで、
掘削した孔の壁面を安定させ、その崩壊を防止すること
が必要である。そのために、ベントナイト水溶液のよう
な泥水を壁面安定液として使用する孔の掘削工法が一般
に使用される。泥水の使用は、掘削した孔の壁面を安定
に維持する上では有利であるが、孔底にスライムと称さ
れる微粒の泥土を堆積させる結果を招く。

このスライムは、荷重を受けて容易に圧密することから
、その存在は杭の支持を不安定化させる。

この問題を解決するために、特公昭５８−５７５７６号
公報に記載されているように、孔底に堆積したスライム
を孔外に除去し、特公昭５５−４５１３６号公報に記載
されているように、スライムを固化剤により固化させ、
または、特公昭５５−５０１３２号公報に記載されてい
るように、予め杭の先端に嵌合させておいたシューを孔
底下の地中に打ち込んでスライムを圧密させることが、
杭基礎の安定を図る上で有利である。

こわらの従来技術のうち、特公昭５５−５０１３２号公
報に記載の工法は、杭先端に嵌合させたシューを孔底下
の地盤に貫入させた後、杭先端とシューとをコンクリー
トのような凝固性材料により結合するもので、高い杭支
持力を得る上で最も信頼性の高い工法である。

しかしながら、この工法には次ぎのような問題がある。

すなわち、まず、前記のシューを孔底の地盤中に貫入す
るために、これに打撃を加えると、その地盤が硬質であ
ればある程大きなシューの跳上りを生じる。このような
場合、シューに加えた打撃力はシューの効果的な貫入を
もたらさない。また、前記とは逆に、孔底の地盤が軟剥
である場合、打撃力を受けたシューは一時に深く貫入す
る。このような場合、シューが杭先端から外ねてしまい
、その後の工程に支障をきたすおそれがある。さらに、
杭の支持力は、一般に、これに加えた打零力とこれに伴
う杭の貫入深さとによって推測することができるが、従
来工法では、杭先端のシューの貫入工程と杭の沈下工程
とを繰り返えすものであることから、杭の貫入量を連続
的に確認１−ることかできないという欠点がある。

（発明の目的）したがって、本発明の目的は、前記した従来工法の欠点
を除去することにあり、シューを打−力によって効果的
に孔底地盤に貫入させ、シューと杭先端との分離を防止
し、かつ、杭の貫入量の経時的な管理を容易にすること
にある。

（発明の楕成および効果）本発明に係る杭構築工法は、孔壁の崩壊を防止する安定
液が満たされた礼を地中に設けること、前記安定液の硬
化前に、筒状部材とこれを横切って該筒状部材内に設け
られた底板と該底板上に立ち上る複数のスペーサとを備
えるシューが液密的にかつ相対運動可能に嵌合された中
空の既製杭を前記孔に挿入すること、次いで、前記杭に
圧力を及ぼすことにより、該杭を前記シューと共に地中
に圧入すること、その後、前記杭に圧力を及ぼす間に、
前記シューに打撃力を及ぼすことにより、該シューを前
記杭に対して相対的に下降させて孔底下の地盤中に貫入
させること、前記底板と前記杭の先端との間の空間に凝
固性材料を充填することを含む。

また、本発明に係る杭構築装置は、安定液を満たしつつ
地中に孔を掘削する手段と、中空の既製杭と、該杭の先
端に嵌合される、筒状部材とこれを横切って該筒状部材
内に設けられた底板と該底板上に立ち上る複数のスペー
サとを備えるシューと、前記杭を前記シューと共に地中
に圧入すべく、前記杭に圧力を付与する手段と、前記シ
ューを前記杭に対して相対的に下降させるべく、前記シ
ューに打撃力を付与する手段とを含む。

本発明によれば、杭は、掘削孔に挿入された後、常時下
向きに圧入力を及ぼされている。したがって、杭は打撃
力を受けたシューの跳上りおよび杭先端からのシューの
分離を阻止し、また、杭はシューの貫入に追従して孔内
を下降するため、その貫入量を経時的に、連続的に計測
し、管理することが可能となる。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らかとなろう。

（実施例）本発明の実施に際しては、第１図（ａ）に示すように、
まず、杭基礎が設置されるべき地盤中にアースオーガ１
０により孔１２を掘削する。孔１２の直径は、これに挿
入される既製杭の直径より約１０ｃｍ程度大きく選定す
る。孔１２の掘削時、アースオーガ１０の先端から安定
液を噴出さ　　′せ、これにより掘削抵抗を低減させる
と共に、孔壁の崩壊を防止する。所望の深さの孔の掘削
が完了した後、アースオーガ１０は引き上げられ、孔外
に撤去される。こうして、安定液１４で満たされた孔１
２の施工が完了する。

安定液は、予め硬化剤が混入された、一定の時間の経通
後に硬化する自硬性のものであることが好ましい。しか
し、自硬性の安定液に代えて非自硬性の安定液を使用し
、後にこれを硬化させるために、該非自硬性安定液に硬
化剤を混入するか、または非自硬性の安定液を硬化剤混
入の自硬性安定液と置換してもよい。

次ぎに、孔１２中の安定液１４の硬化前に、第１図（ｂ
）に示すように、遠心力成形コンクリート杭のような既
製の杭１６を、その先端に予め嵌合されたシュー１８と
共に孔１２中に挿入する。

その際、安定液１４の一部は孔１２外に排出され、孔中
に残留する安定液１４は図示のように杭１６の外周を層
状に取り囲む。安定液１４は、杭１６の孔１２中への挿
入後であれば、何時硬化させてもよい。図示の例では、
杭１６が孔１２に挿入された後に硬化が開始されるよう
安定液中の硬化剤の量を定めである。

シュー１８は、第２図に示すように、杭１６の外径より
大きい内径を有する鋼製の筒状部材２０と、この筒状部
材の下端側においてこれを横切って配置されかつその内
周面に溶接された底板２２とを備える。

底板２２下には、十字状のリブ２４とコンクリートブロ
ック２６とを含む、シュー先端を補強するための補強体
が配置されている。コンクリートブロック２６は、その
一部分が筒状体２０の下端を超えてテーパ状に伸びる形
状のものとすることができる。コンクリートブロック２
６に代え、筒状部材２０の下端を閉じる鋼板（図示せず
）を設けてもよい。

底板２２上には、これから立ち上る板状の複数のスペー
サ２７が間隔をおいて設けられており、該スペーサは筒
状部材２０内に受け入れられる杭１６の先端面２８と底
板２２との間に空間３０を確保する。さらに、筒状部材
２０は、その後端側で内周面に配置された、合成ゴムの
ような弾性材料からなるシール材３２を備える。シール
材３２は、筒状部材２０内に受け入れられる杭１６の外
周面と密に係合し、杭１６を孔１２中に挿入した際に、
孔中の安定液１４が杭１６の中空部内に浸入するのを防
止する。同じ防水目的のために、シール材３２を、筒状
部材２０の内周面に代えて、第３図に示すように、杭１
６の下端部近傍に設けてもよい。

シュー１８を杭１６の先端に嵌合することによって、両
者間に介在するシール材３２とシューおよび杭のそれぞ
れとの間に摩擦力が作用する。したがって、建込みのた
めの杭１６の釣り上げ時、シューと杭との分離は前記摩
擦力により防止される。

第２図に示すように、先端にシュー１８が嵌合された杭
１６を孔１２中に挿入する際、孔壁の不整による抵抗を
受けて、シューが孔底に達しない場合がある。このよう
な場合、杭１６に圧力を及ぼすことにより、シューは杭
に押されて該杭と共に容易に下降して孔底に到達する。

杭１６にさらに圧力を及ぼすことにより、シュー１８は
孔底のスライムや乱された比較的やわらかい地盤中を容
易に下降し、杭底の地盤から比較的抵抗の大きい抵抗を
受ける深さまで、貫入する。

本発明にとって重要なことは、引き続き、杭１６に圧入
力を付与し続けることである。この圧入力を杭１６に及
ぼす間に、第１図（Ｃ）に示すように、ドロップハンマ
ー３４をシュー１８の底板２２に落下させ、シューに打
尊を加える。打撃を受けたシュー１８は、杭１６に対し
て相対的に下降し、圧力を受けている杭１６に先行して
、杭底地盤中に２貫入する。杭１６に先行するシュー１
８の下降によって、杭の先端２８（第２図）とシュー１
８底板との間の隔たりが拡大する。すなわち、杭先端２
８と底板２２上のスペーサ２７との同に間隙が生じる。

しかしながら、この間隙は、圧入力を受け続けている杭
１６のその後の下降により、落下したドロップハンマー
３４の再落下のための上昇の間にほとんど消去される。

このため、杭１６の貫入はほぼ連続的であるような外観
を呈するので、貫入量の観測やその管理に好都合である
。また、打撃を受けたシュー１８は、地盤が硬質であっ
たり、貫入深さを増すことによって地盤から受ける貫入
抵抗が大きくなるに従フて、打撃を受けた直後により大
きな跳上りを生じる傾向を増す。しかし、杭１６は圧入
力を受けて常に下降しようとする傾向をもつので、杭１
６に押圧されるシュー１８は跳上りを生じないか、また
はこれを生じ難くなる。さらに、孔底の地盤が軟弱で貫
入抵抗が小さい場合、打繋力を受けたシュー１８は一時
に深く貫入し、杭先端から外わようとするが、シュー１
８の下降に杭が追従するので、シューの杭先端からの離
脱は阻止される。

したがって、シュー１８の筒状部材２０の長さを短くす
ることができる。

地盤の硬軟または杭基礎の設計深さによっては、１本ま
たは接続された杭１６の後端は、杭の貫入に従って、地
表面下に没することになる。その場合、杭に圧入力を及
ぼすために格別な装置を必要とし、また、孔中の安定液
１４が未硬化であれば該安定液が杭内に浸入するおそれ
がある。そこで、第１図（Ｃ）に示すように、杭１６の
上端部に維ぎ具３６を嵌合する。

維ぎ具３６は、第４図に示すように、杭１６の外径より
大きい内径を有する鋼製の筒状部分３８と、該筒状部分
内にこれを横切って配置されかつ溶接された穴あき底板
４０とを含む。この穴あき底板４０は、その中央部に、
杭１６の内径にほぼ等しい直径の開口４２を有する。

穴あき底板４０の上側には、該底板と筒状部分３８とを
結合する漏斗状の部分４４が設けられている。筒状部分
３８内に底板４０および漏斗状部分４４を溶接する作業
の便宜上、図示の例のように、筒状部分をリベット３９
で結合された上下２つのセクション３８ａ、３８ｂによ
り構成することが望ましい。

底板４０の下側には、筒状部分３８の下方セクション３
８ｂの内周面に、シール材４６が配置されている。この
シール材４６は、穴あき底板４０に後端部が当接するま
で筒状部分４４内に挿入される杭１６の外周面と液密的
に係合し、孔１２内において、安定液が杭内に浸入する
のを防止する。

維ぎ具３６は、杭１６を穴１２中に挿入前または後に、
杭の後端すなわち図上では上端に嵌合される。！！ぎ具
３６が予めまたは穴１２中の杭の後端に嵌合された場合
、杭１６はこの継ぎ具を介して圧入力を付与され、杭の
貫入に従って該杭と共に孔１２内を下降する。

前記継ぎ具３６を介してまたはこれを介することなく、
杭１６に圧入力を付与する間にシューを打撃し、これを
所期の杭支持力を得るに足る地盤に到達させた後、ドロ
ップハンマー３４（第１図（Ｃ））を撤去する。

その後、第１図（ｄ）に示すように、シュー１８の底板
２２と杭１６の先端面２８との間にスペーサ２７（第１
図（Ｃ））により維持されている空間にセメントペース
ト、モルタルまたはコンクリートのような凝固性材料４
８を充填すべく、これを杭内を経てその底部に打設する
。これにより、杭１６とシュー１８とはその間に介在す
る凝固性材料４８により結合される。この凝固性材料４
８を杭内の底部に供給するために、コンクリートポンプ
に接続された、先端にノズルを備える供給管、トレミー
管などを使用することができる。

前記した継ぎ具３６を介しての杭１２への圧入力の付与
およびシュー１８への打撃力の付与並びに孔の掘削に好
適な装置５０を示す第５図を参照するに、該装置は、無
限軌道車両５２にフレーム５４により支持された、それ
自体公知の昇降および回転可能のり−ダ５６を備える。

リーダー５６には孔１２の掘削に供されるアースオーガ
ー１０が回転および昇降可能に支持されている。また、
リーダーの頂部には滑車５８．６０が取り付けられてい
る。これらの滑車５８．６０および車両５２に設けられ
た滑車６４を巡るワイヤー６２は、シュー１８に打撃力
を付与するためのドロップハンマー３４に一端が接続さ
れ、車両５２に設けられたホイスト装置６６に他端が接
続されている。ホイスト装置６６の作動により、ドロッ
プハンマー３４は杭１２内をその自由落下位置迄上昇さ
れ、その後自由落下によりシュー１８に打撃力を付与す
る。

継ぎ具３６の外周には、複数の滑車６８゜７０．７２．
７４が設けられている。これらの滑車を順次に巡るロー
プ７６は、その一端が維ぎ具３６に適宜に固定され、ま
た、他端がホイスト装置６６に結合されている。ホイス
ト装置６６の作動により、継ぎ具３６は下向き力を受け
、これにより継ぎ具は孔１２内の杭１６に圧入力をぼす
。

杭１６に圧入力を及ぼすために、上記の例に代え、液圧
作動のピストン・シリンダ装置（図示せず）を使用して
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る杭構築方法の工程をその順に従っ
て示す縦断面図、第２図は中空の既製杭とその先端に嵌
合されるシューの縦断面図、第３図は外周にシール材を
取り付けられた杭の部分縦断面図、７Ａ４図は杭の後端
に嵌合される継ぎ具の縦断面図、第５図は本発明に係る
装置を一部断面で示す立面図である。１０・・・アースオーガ、１２・・・孔、１４・・・安
定液、１６・・・中空の既製杭、１８・・・シュー、２
０・・・筒状部材、２２・・・底板、　　２４・・・リ
ブ、２６・・・コンクリートブロック、２７・・・スペーサ、２８・・・杭先端面、３０・・・
空間、　　３２・・・シール材、３４・・・ドロップハ
ンマー、３６・・・継ぎ具、３８・・・筒状部分、４０・・・穴
あき底板、４０．４２・・・開口、４４・・・漏斗状の
部分、４８・・・凝固性材料、５２・・・無限軌道車両、５４・・・フレーム、５６・
　・　・リーダ、５８．６０．６４．６８．７０．７２．７４・・・滑車
、　　　　　　６２・・・ワイヤー、６６・・・ホイス
ト装置、７６・・・ロープ。代理人　弁理士　松　永　宣　行第１図（ａ）　　　　　第１図（ｂ）第１図（Ｃ）　　　　　第１図（（１）第２図　　　　
　　第３図ｔｑ　　　どｂ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）孔壁の崩壊を防止する安定液が満たされた孔を地
中に設けること、前記安定液の硬化前に、筒状部材とこ
れを横切って該筒状部材内に設けられた底板と該底板上
に立ち上る複数のスペーサとを備えるシューが先端に液
密的にかつ相対運動可能に嵌合された中空の既製杭を前
記孔に挿入すること、次いで、前記杭に圧力を及ぼすこ
とにより、該杭を前記シューと共に地中に圧入すること
、その後、前記杭に圧力を及ぼす間に、前記シューに打
撃力を及ぼすことにより、該シューを前記杭に対して相
対的に下降させて孔底下の地盤中に貫入させること、前
記底板と前記杭の先端との間の空間に凝固性材料を充填
することを含む、杭基礎の構築方法。
（２）前記孔をこれに自硬性の安定液を満たしつつ掘削
する、特許請求の範囲第（１）項に記載の杭基礎構築方
法。
（３）前記孔を非自硬性の安定液を満たしつつ掘削し、
前記孔への前記杭の挿入後、前記安定液に硬化剤を混入
するかまたは前記安定液を硬化剤混入の安定液と置換す
ることにより前記安定液を硬化させる、特許請求の範囲
第（１）項に記載の杭基礎構築方法。
（４）安定液を満たしつつ地中に孔を掘削する手段と、
中空の既製杭と、該杭の先端に嵌合される、筒状部材と
これを横切って該筒状部材内に設けられた底板と該底板
上に立ち上る複数のスペーサとを備えるシューと、前記
杭を前記シューと共に地中に圧入すべく、前記杭に圧力
を付与する手段と、前記シューを前記杭に対して相対的
に下降させるべく、前記シューに打撃力を付与する手段
とを含む、杭基礎構築装置。
（５）前記シューの筒状体は前記杭の外径より大きい内
径を有し、前記底板は前記筒状部材の先端側においてこ
れを横切って設けられ、前記スペーサは前記底板と前記
筒状部材に受け入れられる前記既製杭の先端との間に空
間を確保すべく前記底板上に間隔をおいて設けられてお
り、さらに、前記シューは、前記底板下の補強体と、前
記筒状部材の後端側においてその内周面に配置され、前
記筒状部材に受け入れられる前記杭の外周面と密に係合
するシール材とを備える、特許請求の範囲第（４）項に
記載の杭基礎構築装置。
（６）前記圧力付与手段は、前記管状部材の外周に配置
された複数の滑車と、ホイスト装置と、前記滑車を巡る
ロープであって一端が前記滑車の１つにまた他端が前記
ホイスト装置にそれぞれ結合されたロープとを含む、特
許請求の範囲第（５）項に記載の杭基礎構築装置。
（７）前記打撃力付与手段はドロップハンマーと、該ド
ロップハンマーをその自由落下位置迄上昇させる手段と
を含む、特許請求の範囲第（５）項に記載の杭基礎構築
装置。
（８）安定液を満たしつつ地中に孔を掘削する手段と、
中空の既製杭と、該杭の先端に嵌合される、筒状部材と
これを横切って該筒状部材内に設けられた底板と該底板
上に立ち上る複数のスペーサとを備えるシューと、前記
杭を前記シューと共に地中に圧入すべく、前記杭に圧力
を付与する手段と、前記シューを前記杭に対して相対的
に下降させるべく、前記シューに打撃力を付与する手段
と、前記杭の後端に嵌合され、該杭と前記シューとを一
体的に地中に圧入するために前記圧力付与手段により圧
力を及ぼされる継ぎ具とを含み、該継ぎ具は、前記杭の
外径より大きい内径を有する筒状部分と、該筒状部分内
にこれを横切って設けられた、中央に開口を有する穴あ
き底板と、前記筒状部分内の前記孔あき底板の上側にお
いて該底板と前記筒状部分とを結合する漏斗状部分と、
前記底板の下側において、前記筒状部分の内周面に、該
筒状部分内に前記穴あき底板に端部が当接するまで受け
入れられる前記杭の外周面と密に係合するシール材とを
備える、杭基礎構築装置。