JPS6322919A - 場所打ちコンクリ−ト杭の施工方法 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、建築構造物等の基礎として地盤中に構築さ
れる場所打ちコンクリート杭の施工方法に関する。

「従来の技術」 従来、場所打ちコンクリート杭を地盤中に構築する際、
このコンクリート杭が構築されるべき地盤中に地中孔を
掘削しつつ、この地中孔内にベントナイト等が含有され
た泥水を循環させ、この泥水の静水圧により掘削壁面の
安定を図りながら、同時に泥水により掘削土砂を地中孔
外に搬出する、いわゆる泥水工法と呼ばれる工法が多く
適用される。この泥水工法においては、構築すべき場所
打ちコンクリート杭に対応する所定の地中孔が掘削され
た後、補強用の鉄筋、鉄骨等がこの地中孔内に挿入され
、さらにこの地中孔の底部からコンクリートが打設され
、前記泥水と置換されろ形でこの地中孔内にコンクリー
トが充填されることで、場所打ちコンクリート杭が地盤
中に構築される。

前記場所打ちコンクリート杭構築のためのコンクリート
打設においては、打設されたコンクリートの上端部の品
質、強度が設計基準に達しない恐れがあるという理由で
、このコンクリート杭の設計上端面より５θθ〜ｌθθ
θｍ１ｌｌ程度余分にコンクリートを高く打設しくこの
作業を余盛り作業と呼ぶ）、硬化後にこの余分に打設し
た部分のコンクリートを破砕する（この作業を〆り作業
と呼ぶ）ような作業が行われるのが通常である。これは
、以下に示すような理由によるものである。

■地中孔掘削後、この地中孔底部には、スライムと呼ば
れる泥土が沈澱、堆積される。このスライムがコンクリ
ート内に混入されると、このコンクリートの品質低下を
招く恐れがあるので、通常地中孔掘削後にはスライム処
理と呼ばれるスライム除去作業が行われるが、このスラ
イム処理が完全でない場合、例えば前記スライムの沈澱
が不十分である場合、前記の如くコンクリートの品質低
下を避けることができない。

■地中孔内にコンクリートを打設する際、この地中孔内
に充満されている泥水内にコンクリートのセメント成分
が混入されると、この泥水がゲル化してその粘性が高く
なるという現象が発生する。

このため、前記の如き泥水とコンクリートとの置換が完
全に行われず、これが打設されたコンクリートの上端部
の品質劣化を招く。

■コンクリート打設中、あるいはコンクリート打設後に
、このコンクリート内に混入されている材料が互いに分
離する、いわゆる材料分離と呼ばれる現象が発生し、こ
のため分離された水分がコンクリート上端に上昇して、
いわゆるブリージング水としてコンクリートの上端に滞
留する現象が頻繁に発生する。そして、このブリージン
グ水は一定の時間後このコンクリート上端部に再吸収さ
れ、このためコンクリート上端部の水セメント比が上昇
し、コンクリートの強度低下を招く方向に移行され、従
ってこのブリージング水の再吸収が打設されたコンクリ
ートの上端部の品質劣化を招くのである。

以上のような理由に基づいて、場所打ちコンクリート杭
の施工に当っては、その上端部にいわゆる余盛り部を設
けて、構築された場所打ちコンクリート杭の品質を確保
することが行われており、各種施工指針、及び仕様書の
特記事項としてもこの余盛り作業が推奨されている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかし、前記場所打ちコンクリート杭の施工における余
盛り作業は、この場所打ちコンクリート杭の構築に必要
なコンクリート量より余分のコンクリート量を必要とす
るため（本出願人等の調査に因ればｌθ±５％程度余分
に必要とする）、コンクリートの無駄であると共に、こ
の余盛り部の祈り作業に伴って騒音公害か発生し、また
この折り作業による工期の長期化、工費の増大化が避け
られず、さらにこの折り作業によって発生する折りくず
、すなわち前記コンクリート上端部の余盛り部を破砕し
たくずは産業廃棄物として処理されるので、この処理に
要する手間、費用が場所打ち杭施工全体のコストアップ
及び工期の長期化の要因ともなっていた。

前記祈り作業における騒音公害対策及び作業性の向上を
目的として、場所打ちコンクリート杭の抗頭処理法が種
々提案されている（例えば特公昭５ｇ−３４６１６号、
特開昭５９−９１９２４号等）。これらは、例えばコン
クリート打設後直ちに余盛り部に圧縮空気を吹きかけ、
強制的に前記材料分離現象を発生させて前記祈り作業を
容易にせしめる乙のや、また余盛り部内に膨張性、ある
いは静的破砕剤を配置し、この破砕剤の作用により折り
作業を行うようなものである。しかし、いずれの抗頭処
理法も、経済性及び作業性の改善に大きく貢献するよう
な方法とは言えず、決定的な解決手段とはなり得ていな
い。

この発明は、場所打ちコンクリート杭の上端部におけろ
コンクリート品質の劣化を可能な限り抑制することで、
余盛り部の高さをできるだけ低くすることの可能な場所
打ちコンクリート杭の施工方法を如何にして実現するか
を問題にしている。

「問題点を解決するための手段」 本出願人等は、前記問題点を解決すべく鋭意研究した結
果、泥水の耐セメント性能を大幅に改善しうる泥水用添
加剤を開発するに至った。すなわち、前記泥水とコンク
リートとの置換による前記地中孔内へのコンクリート打
設時に、この泥水性能が低下することが無ければ、泥水
とコンクリートとの置換が完全に行われると共に、打設
中にコンクリート上端に上昇、滞留されたブリージング
水がコンクリート内に再吸収されるのを、前記泥水がコ
ンクリートとの境界面に形成する止水膜により十分に阻
止することができ、従って打設されたコンクリートの上
端部における品質劣化を可能な限り抑制することができ
るからである。

この泥水用添加剤は、その重合度がｓ、ｏｏｏ以下の（
アクリル酸および／またはメタクリル酸）系（共）重合
体の一価塩（ａ）とアルミン酸の一価塩（ｂ）とからな
るものである。

前記重合度が５，０００以下の（アクリル酸および／ま
°たはメタクリル酸）系（共）重合体の一価塩（ａ）に
おいて、（アクリル酸および／またはメタクリル酸）系
（共）重合体としては、アクリル酸−メタクリル酸共重
合体、アクリル酸重合体およびメタクリル酸重合体が挙
げられる。アクリル酸−メタクリル酸共重合体における
アクリル酸の量は特に限定されない。また、−価基とし
ては、アルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）
、アンモニウム塩およびアミン塩（モノエタノールアミ
ン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、アル
キル（Ｃ１〜Ｃ４）アミン塩等）が挙げられる。好まし
くはナトリウム塩およびカリウム塩である。

（アクリル酸および／またはメタクリル酸）系（共）重
合体の重合度は、好ましくは５０〜２．５００である。

重合度が５，０００を越えると凝集作用が強化されるた
め土砂やセメントを凝集しやすく、また重金属イオンが
混入した際に不溶解物となりやすいため、泥水がゲル状
となり、泥水性能が悪化する。

前記アルミン酸の一価塩（ｂ）としては、含水メタアル
ミン酸アルカリ金属塩（Ｍ’Ａｌ０ｔ・ｍＨ２０（Ｍ　
’はアルカリ金属を示す）例えばＮａＡｌ　　　０　　
２−５／４　　　Ｆｌ、０　　、　　Ｎａ　　　ＡＩ　
　　Ｏｘ　　　　・　　３　　　　Ｈ＊０およびＫＡＩ
　Ｏ２・３／２　Ｈ２Ｏ）　、無水アルミン酸アルカリ
金属塩（Ｍ’　ＡＩ　Ｏｘ例えばＮａ　ＡｌＯ７および
ＫＡＩ　Ｏ，；およびオルトアルミン酸ナトリウム例え
ばＮａ　３　Ａ　１０３　）が挙げられる。

アルミン酸のアルカリ金属塩において、ＡＩ、０、に対
するＭ’　２０のモル比は通常１．０〜２．５であり、
好ましくはｌＯ〜１．５である。これらアルカリ金属塩
のうち好ましいのはナトリウム塩である。

前記添加剤中の（ａ）の純分量は（ａ）と（ｂ）との純
分合計重量に対して通常１５〜８５重量％、好ましくは
３０〜７０重Ｍ％である。１５重量％未満ではセメント
混入時に泥水がゲル化を起こし、８５重量％を越えると
海水混入時に泥水がゲル化を起こし、いずれの場合ら泥
水性能が劣化する。

また、前記添加剤中の（ｂ）の純分量は（ａ）と（ｂ）
との純分合計重量に対して通常１５〜８５重量％、好ま
しくは３０〜７０重量％である。１５重量％未満では海
水混入時に泥水がゲル化を起こし、８５重量％を越える
とセメント混入時に泥水がゲル化を起こし、いずれの場
合も泥水性能が劣化する。

前記添加剤が添加される泥水としては、ベントナイト、
アタパルジャイト、セリサイト等の無機粘土質の泥水、
水溶性高分子を骨格とするポリマー泥水等が挙げられる
。これらのうち、好ましいのはベントナイト泥水である
。

前記泥水に対する前記添加剤の添加量（純分量）は通常
００１〜５重徂％、好ましくは０．０５〜３重量％であ
る。０．０１重量％未満では海水、セメントその池の電
解質による泥水性能の劣化を防止する効果が期待できず
、５重量％を越えると添加しただけの効果が期待できず
、不経済となる。

次に、以上説明した添加剤が添加された泥水の耐セメン
ト性能について、実験例により説明する。

耐セメント性能評価項目は、以下に示す項目である。

（１）比重 （２）ファンネル帖変（ＦＶ）Ｈ単位は秒。

（３）１０分ゲルストレングス（１０Ｇｅｌ　）：単位
はＩｂ／１ｏＯｆｌ”。

（４）脱水量、単位はズａ０ （５）ケーキ厚：単位はｍ肩。

（６）ｐＨ 実験例に使用した泥水の組成を第１表に、及び実験結果
を第２表に示す。

第　　１　　表 本頁以下余白 第　　２　　表 以上水した実験結果からも、本出願人等が開発した添加
剤により泥水の耐セメント性能が改善されていることが
理解できる。

以上説明した知見に基づいて、この発明は、場所打ちコ
ンクリート杭を構築すべき地盤に地中孔を掘削しつつ、
この地中孔中に掘削用泥水を循環させておく工程と、前
記地中孔掘削後、この地中孔内に充満された掘削用泥水
を耐セメント性能を改善する添加剤等の添加により耐セ
メント性が良好にされたコンクリート打設用泥水と置換
する工程と、前記泥水置換後、前記コンクリート打設用
泥水と置換しつつ前記地中孔の底部からコンクリートを
打設する工程とからなる場所打ちコンクリート杭の施工
方法を構成して、前記問題点を解決している。

ここで、前記コンクリート打設用泥水中に添加される添
加剤は、前述の如く、重合度がｓ、ｏｏｏ以下の（アク
リル酸および／またはメタクリル酸）系（共）重合体の
一価塩とアルミン酸の一価塩とからなるような構成が好
ましい。

「作用　」 この発明では、コンクリート打設用泥水中に耐セメント
性能を改善する添加剤が添加されているので、この泥水
とコンクリートとの置換による地中孔内へのコンクリー
ト打設の際に、このコンクリート中のセメント成分が前
記泥水中に混入してら、泥水性能が低下することが無い
。また、掘削用泥水とコンクリート打設用泥水との置換
により、地中孔内の掘削土砂及びスライムが前記掘削用
泥水と共に搬出される。

「実施例」 以下、第１図ないし第７図を参照して、この発明の一実
施例である場所打ちコンクリート杭の施工方法について
説明する。

第１図は、この発明の一実施例である場所打ちコンクリ
ート杭の施工方法に基づいて地盤Ｇ中に構築された場所
打ちコンクリート杭を示す図である。第１図において、
符号ｌは地盤Ｇ中に構築された略円筒状の場所打ちコン
クリート杭（以下、単に杭と称する　）であり、この抗
ｌ内には補強用の鉄筋能２が配置、埋設されていると共
に、この鉄筋能２の上端部は地上に突出されている。ま
た、地盤Ｇの表面には捨コンクリートＣが打設されてい
る。なお、この発明による場所打ちコンクリート杭の施
工方法で構築されるコンクリート杭の形状及び寸法等は
、以下に説明する実施例に限定されず、その施工条件等
により適宜変更、決定されれば良い。

第１図に示したような抗ｌは、以下に示すような施工方
法により地盤Ｇ中に構築される。まず、抗ｌを構築すべ
き地盤Ｇ上に回転ビット、オーガ等を具備した掘削機（
ｒｙＪ示略）を据え付けると共に、この掘削機により地
盤Ｇ中に地中孔３を掘削しつつ、この地中孔３内に掘削
用泥水４を循環させて、この泥水４の静水圧により地中
孔３壁面の安定を図りながら、同時に前記泥水４により
掘削土砂を地中孔３外に搬出する。゛また、前記地中孔
３掘削途中で、この掘削孔３上端開口部の地盤Ｇ崩壊防
止等のためのケーシングバイブ５を地中孔３内に挿入す
る。そして、構築すべき抗ｌに対応する所定形状の地中
孔３を掘削したことを確認した後、後述するコンクリー
ト打設用泥水置換用のバイブロを、その先端６ａが前記
地中孔３底部にまで至るように、この地中孔３内に配置
する（第２図）。ここで、面記掘削用泥水４は、従来泥
水工法に使用されている泥水で良く、その組成等に特殊
なものを要求されることはない。

次に、コンクリート打設用泥水注入のためのバイブ７を
前記地中孔３上端に配置すると共に、このバイブ７を通
じて、コンクリート打設用泥水８を前記地中孔３上端か
ら注入しつつ、前記バイブロを通じて前記地中孔３底部
から掘削用泥水４を排出し、これにより掘削用泥水４を
コンクリート打設用泥水８と置換する（第３図）。この
コンクリート打設用泥水８中には、前述した添加剤が所
定量添加されており、これにより耐セメント性能が改善
されている。ここで、前記掘削用泥水４中には掘削土砂
が多量に混入されているため、その比重は前記コンクリ
ート打設用泥水８よりら大きく、従って、このコンクリ
ート打設用泥水８を前記地中孔３上端から注入しつつ、
前記掘削用泥水４を地中孔３底部から排出すれば、これ
ら掘削用泥水４及びコンクリート打設用泥水８が混濁す
ることなく、完全に置換することが可能となる。

さらに、コンクリート打設用泥水８による置換が終了し
た後、前記地中孔３底部に沈澱したスライムが面記掘削
用泥水４により完全に地中孔３外に排出されたことを確
認したら、直ちにこの地中孔３内に補強用の鉄筋能２を
挿入して、鉄筋穐２の建込みを行う（第４図）。また同
時に、後述する地中孔３内へのコンクリート打設用のト
レミー管９を、地中孔３内に設置する。

次に、前記トレミー管９を通じて、前記地中孔３底部か
らコンクリート１０を打設しつつ、この地中孔３内に投
入されたポンプ１１及びバイブ１２により前記コンクリ
ート打設用、泥水８を地中孔３から排出してコンクリー
ト打設用泥水槽（図示路）に回収し、これによりコンク
リート打設用泥水８とコンクリートＩＯとの置換を行う
。また同時に、錘１３を地中孔３内に垂らしておき、コ
ンクリ−）１０打設上端高さを検尺する（第５図）。

なお、前記コンクリートＩＯは、通常の場所打ちコンク
リート抗の施工に使用される水中コンクリートで良く、
その性質等に特殊なものを要求されることはない。また
、前記鉄筋部２建込みとコンクリート打Ｏ打設の順序は
逆でも良く、先にコンクリート１０を地中孔３内に打設
した後、このコンクリートＩＯが硬化する前に前記鉄筋
能２を地中孔３内に挿入して、鉄筋ｆｆη２連込みを行
っても良い。

そして、土砂による埋戻し及びコンクリート打設用設後
のブリージング水上昇、滞留分を見込んだ余盛り部１５
を勘案して、コンクリート１０を抗１設計上端而１４か
ら７９９〜２０９ｍｍ上方まで打設する（第６図）。こ
の余盛り部１５の打設高さは、施工条件等により適宜実
験的に決定されれば良いが、前記添加剤によりコンクリ
ート打設用泥水８の耐セメント性能が十分改善されてい
るため、前記従来の場所打ちコンクリート抗の上端部に
比して、この発明によろ抗！の上端部はその品質が劣化
しておら゛ず、よって余盛り部１５の打設高さを首記従
来に比して低くして乙差し支えはない。

最後に、トレミー管９及びケーシングバイブ５を引き抜
き、前記地盤Ｇを抗１設計上端而Ｉ４の高さまで掘削し
、そして前記余盛り部１５の折り作業を行う（第７図）
。以後、このａ＋の上部に建築構造物等が＋Ｒ築される
わけだが、これらの作業は従来行なイっれている周知の
手段に因ればよく、何隻゛制限を受けることはない。

以上説明した場所打ちコンクリート抗の施工方法により
、地盤Ｇ内に抗ｌが構築される。ここで、前記添加剤が
添加されたコンクリート打設用泥水８は、この添加剤の
作用により耐セメント性能が改善されているので、この
泥水８とコンクリートｌＯとの置換による首記地中孔３
内へのコンクリート１０打設の際に、泥水８中へのコン
クリート使用量のセメント成分混入による泥水の性能低
下という現象が発生することがない。従って、前記従来
の如き泥水のゲル化という現象が発生することがないた
め、前記泥水８とコンクリート１０との置換を完全に行
うことが可能となる。また、前記コンクリート打設用泥
水８が前記コンクリートｌＯとの境界面に形成する上水
膜の作用により、このコンクリート１０打設に上昇、滞
留するブリージング水のコンクリート１０への再吸収を
十分阻止することができる。そして、前記掘削用泥水４
とコンクリート打設用泥水８との置換作業により、この
掘削用泥水４と共に前記地中孔３内の掘削土砂及びスラ
イムを地中孔３外へ搬出してしまうことができるため、
スライム処理を完全に行うことが可能となる。よって、
打設されたコンクリートＩＯ上端部の品質劣化を可能な
限り抑制することができるので、余盛り部Ｉ５の打設高
さを前記従来に比して低くすることが可能となる。すな
わち、この実施例によれば、場所打ちコンクリート抗１
の上端部におけるコンクリートの品質劣化を可能な限り
抑制することで、余盛り部１５の高さをできるだけ低く
することの可能な場所打ちコンクリート抗の施工方法を
実現することができる。

また、この実施例によれば、スライム処理を掘削用泥水
４とコンクリート打設用泥水８との置換で行ってしまう
ので、従来のスライム処理における掘削土砂沈澱待ち及
び地中孔３の孔底処理を必要とせず、従ってその施工時
間を短縮することができる。また、余盛り部１５の打設
高さが低くなるため、コンクリート使用量の削減、祈り
作業における騒音発生時間の短縮、祈りくずの減少によ
るコスト、手間の低減が可能となる。さらに、コンクリ
ート打設用泥水８は、その耐セメント性能が良好である
ので、従来の泥水に比較して繰り返し使用してもその泥
水性能が低下せず、従ってコンクリート抗Ｉ施工全体に
おける泥水使用量を大幅に削減することが可能となる。

なお、この発明である場所打ちコンクリート抗ｌの施工
方法は、前記実施例に限定されない。−例として、前記
の如く余盛り部Ｉ５の打設高さは前記実施例に示した高
さに限定されず、現場実験等によりコンクリートＩＯの
品質劣化が全く認められなければ、余盛り部１５の打設
高さをθ、すなわち余盛り部１５を設けることなく場所
打ちコンクリート抗１を構築することも可能である。ま
た、前記実施例に示した施工方法の細部は、適宜周知の
手段から選択されれば良く、例えば掘削用泥水４とコン
クリート打設用泥水８との置換方法も、前記実施例に示
した方法に限定されない。さらに言えば、このコンクリ
ート抗Ｉの施工方法は、泥水工法か適用される地中連続
壁等地盤Ｇ中に構築される独立構造物の施工方法として
も好適な方ｌ去である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、場所打
ちコンクリート抗を構築すべき地盤に地中孔を掘削しつ
つ、この地中孔中に掘削用泥水を循環させておく工程と
、前記地中孔掘削後、この地中孔内に充満された掘削用
泥水を耐セメント性能を改善する添加剤等の添加により
耐セメント性が良好にされたコンクリート打設用泥水と
置換する工程と、前記泥水置換後、前記コンクリート打
設用泥水と置換しつつ前記地中孔の底部からコンクリー
トを打設する工程とからなる場所打ちコンクリート抗の
施工方法を構成したので、前記地中孔内へのコンクリー
ト打設において前記コンクリート打設用泥水の性能が低
下することがない。従って、前記従来の如き泥水のゲル
化という現象が発生することがないため、前記泥水とコ
ンクリートとの置換を完全に行うことが可能となると共
に、前記コンクリート打設用泥水が前記コンクリートと
の境界面に形成する止水膜の作用により、前記ブリージ
ング水のコンクリートへの再吸収を十分阻止することが
できる。そして、前記掘削用泥水とコンクリート打設用
泥水との置換作業により、スライム処理を完全に行うこ
とが可能となる。よって、この発明によれば、場所打ち
コンクリート抗の上端部におけるコンクリートの品質劣
化を可能な限り抑制することで、余盛り部分の高さをで
きるだけ低くすることの可能な場所打ちコンクリート抗
の施工方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である場所打ちコンクリー
ト抗の施工方法に基づいて構築された場所打ちコンクリ
ート抗を示す断面図、第２図ないし第６図はこの発明の
一実施例である場所打ちコンクリート抗の施工方法を説
明するための図であって、第２図は地盤中に地中孔を掘
削した状態を示す断面図、第３図は泥水置換を行ってい
る状態を示す断面図、第４図は鉄筋が地中孔内に建込ま
れた状態を示す断面図、第５図はコンクリート打設中の
状態を示す断面図、第６図はコンクリート打設終・７後
の状態を示す断面図、第７図は余盛り部の祈り作業が終
了した状態を示す断面図である。 １・・・・・・場所打ちコンクリート抗、２・・・・・
・鉄筋ｉＩｆ　（鉄筋）、３・・・・・地中孔、４・・
・・・・掘削用泥水、８・・・・・コンクリート打設用
泥水、１０・・・・・・コンクリート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）場所打ちコンクリート杭を構築すべき地盤に地中
   孔を掘削しつつ、この地中孔中に掘削用泥水を循環させ
   ておく工程と、前記地中孔掘削後、この地中孔内に充満
   された掘削用泥水を耐セメント性の良好なコンクリート
   打設用泥水と置換する工程と、前記泥水置換後、前記コ
   ンクリート打設用泥水と置換しつつ前記地中孔の底部か
   らコンクリートを打設する工程とを具備してなる場所打
   ちコンクリート杭の施工方法。
2. （２）前記コンクリート打設用泥水中には耐セメント性
   能を改善する添加剤が添加されていると共に、この添加
   剤は、重合度が５，０００以下の（アクリル酸および／
   またはメタクリル酸）系（共）重合体の一価塩とアルミ
   ン酸の一価塩とからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。