JPH01165813A - 節杭用筒状布帛体 - 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〕 本発明は、土木建築分野で軟弱地盤の改良に用いる埋込
みタイプのフレキシブルな基礎杭造成用筒状布帛体に関
し、さらに詳しくは、水硬性スラリーの加圧注入によっ
て杭の長平方向の任意の部位を注入圧で膨張拡径させ、
杭の摩耗支持力を飛躍的に向上させるとともに杭材料費
の大幅コスト合理化を可能にした節杭用筒状布帛体に関
するものである。

〔従来の技術〕

軟弱地盤中に埋設した杭の摩擦支持力を向上させる方法
としては、既製杭埋込み工法分野では杭の外周面上に同
心円状の突起部を一体成形した異径既製コンクリート杭
を掘削大中に埋込む方法、杭の外周面上に板羽根をラセ
ン状に取付けた既製羽根付き鋼管杭をねじ込む方法、ま
た土中内杭造成工法分野では掘削大中で型枠を用いて杭
の外周面上に同心円状の突起部を有するコンクリート杭
を造成する方法、さらには例えば特開昭５７−２４７１
８号公報にて提案されている如く、可撓性スリーブを用
いて現場打ちにより、異形断面（凹凸状）を有する杭を
造成する方法等が試みられてい゛る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来提案されているこれらの方法には以
下に述べる如く種々の問題があり、必ずしも合理的なも
のとはいい難い。すなわち、異径既製コンクリート杭の
場合には、杭自体の製造コストや施工現場迄の運搬コス
トが高くつく上、沈設用掘削穴の孔径増大化に伴う施工
コストのアップおよび工期延長、さら北は地盤密着力の
減損によって本来の目的である摩擦支持力を充分に引き
出せないなどの機能的欠陥があり、また既製羽根付き鋼
管杭の場合には杭材料費コストの大幅高に加え、腐食等
の本質的問題がある。

また掘削大中で型枠を用いてコンクリート抗を造成する
場合は前者と同様、杭の造成コストが大幅に高くつく上
、地盤との密着力の減損によって摩擦支持力が充分に期
待できないなどの欠陥がある。さらに可撓性スリーブと
鋼管との組合せによる場合には、可撓性スリーブ内に水
硬性スラリーを充填させるため、二重式注入管等が必要
であるばかりでなく、注入工程が非常に複雑かつ繁雑で
あり、実用性に欠けていた。その上、水硬性スラリー硬
化体と鋼管との付着力が弱いため、杭として°一体化さ
れたものが得に＜（、造成された基礎杭の支持力は小さ
いものとなりやすいなど、これまでの杭または杭材料に
は幾多の問題点があった。

本発明の目的は、容易な施工性、杭材料費および施工費
の低減、任意パターンの膨張拡径、および摩擦支持力の
向上を可能にする節杭用筒状布帛体を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、熱可塑性合成繊維の未延伸糸または低延
伸糸等に代表される低配向性繊維材料の低応力下での良
好な伸長性機能に着眼し、これを筒状布帛体の拡径部に
用いることにより、前記目的が達成されることを見出し
、本発明に到達したものである。

すなわち本発明は、内部に水硬性スラリーを加圧注入し
て硬化させ、土中に杭状物を造成する、先端部が閉塞さ
れた状態の筒状布帛体において、該筒状布帛体が非拡径
部と拡径部とよりなり、かつ拡径部を形成する繊維の少
なくとも円周方向が破断伸度８０％以上の繊維からなる
ことを特徴とする。

本発明によれば、任意のパターンの膨張拡径部を有する
、摩擦支持力の高い節杭を、容易な施工法で低コストで
土中に形成することができる。

本発明でいう水硬性スラリーとは、流動化状態にあるセ
メント混和物をいい、代表的なものとしてはセメントミ
ルク、モルタル、コンクリートなどを挙げることができ
る。セメントと混和する水および添加材料の混和比率は
、硬化物の必要材料強度、注入時の操作性、材料コスト
、布帛の耐摩耗強度、布帛の透水性等を総合的に勘案し
て決めることが望ましい。

本発明でいう先端部が閉塞された状態とは、第４図の符
号７に示す如く、部位的には地盤中で造成される杭の高
深度側端部、すなわち反注入口側端部を指し、閉塞され
た状態とは反注入口側端部より注入物が漏失するのを阻
止する目的で節杭用筒状布帛体１の当該先端部を坊主結
び等による結束または各種治具による閉鎖、または織組
織による閉鎖等が施された状態をいう。側端部の閉塞方
法としては地上部側からの水硬性スラリーの注入内圧に
よって該閉塞部分が破壊することがなければ如何なる方
法でもよいが、筒状布帛体の製造コストを考慮すれば、
閉塞機能付与に伴う布帛体のロスを最小限に止め得る組
織閉塞法をとるのが賢明である。

本発明の節杭用筒状布帛体とは、完全展張状態において
長手方向の全ての部分にわたりその横断面が円型断面構
造を示すとともに、部分的に直径の大なる部位を含有す
る円筒状布帛体のことであり、注入材注入前の初期形状
はストレートまたはストレートに近似した円筒状態を示
すものである。

円筒構造を得るための手段としては、第６図に示すよう
にシームレスタイプの風道構造、第７図に示すような一
重部分と風道部分とからなる耳付き風通構造、第８図に
一例を示すようなシート状物の両端部を重ね合わせて縫
製、接着、融着等の縫着加工により円筒構造としたもの
など、筒状布帛体中に充填する注入材の注入圧力に耐え
得るものであればいずれを選択しても良いが、高い耐圧
力を最も合理的に得る観点から、局部的な応力集中の起
きないシームレスタイプの風道構造を採ることがより好
ましい。また布帛体の形態としては識物、編物、ネット
状物等が考えられるが、中でも本発明に求められる耐圧
性、杭硬化体の形態安定性注入材の漏失防止の観点から
、実質的に織物が最適であるが、編物、ネット状物等に
ついても組織構造や密度、さらには積層等の組合せによ
って適用することができる。

本発明でいう非拡径部とは、例えば第１図のａに示すよ
うに、上載圧縮荷重に耐える役割を果たすべき最小径部
分で、その直径は注入材の組成とともに杭硬化物の圧縮
強度を決定するものである。

この非拡径部は、地上における筒状布帛体の内圧が０．
１ｋｇ−ｆ／ｃＪ以上、３．０　ｋｇ−ｆ　ｌｃｔ＆未
満の状態において筒状布帛体の初期口径に対して３０％
以上膨張拡径することのないものが好ましい。当該部に
使用する繊維素材としては、比較的低伸度の素材がよく
、好ましい水準としては破断伸度が２０％未満程度であ
ることが望ましい。この観点から適当な素材としては、
高強力型６−ナイロン、６ローナイロン等のポリアミド
系繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、高強度ポリ
エチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維
、炭素繊維など、数多くの繊維を挙げることができるが
、いずれを選択するかについてはコスト、必要な耐圧強
度等から決めればよい。これらの素材は単独または複合
のいずれであってもよい。また、使用素材の繊度および
組織、密度については、必要耐圧強度、透水性、コスト
等を総合的に勘案して決めるのが好ましい。初期口径に
対して３０％未満の伸長率であることが望ましいのは、
スラリー注入時の注入性から最小直径が必然的に決まる
ことと、３０％以上の膨張拡径は注入材コストを大幅に
圧迫する上に、拡径とともに耐圧性能が低下するなどの
ためである。

本発明でいう拡径部とは、例えば第１図のＢに示すよう
に、非拡径部の表面摩擦力とともに上戴物を沈下させる
ことなく支持する役割を果たす部分で、注入内圧によっ
て膨張拡径し、球根部の断面積アップによって杭の支持
力を飛躍的に向上させる働きを備えた部位である。該拡
径部は展張状態において非拡径部と同心円を成すもので
あればその形状については特に限定するものではなく、
個所数についても少なくとも１個所以上設ければよい。

ここで、非拡径部、拡径部の両部位とも、注入材注入前
の筒状体初期直径は同一または拡径部が僅かに大きい程
度のいわゆるストレート形状、またはストレート形状に
極めて近似したものであることが望ましい。このように
すると掘削穴中への筒状布帛体の沈設が容易で施工作業
性が著しく向上するとともに、掘削穴径の減径化に伴う
掘削コストの低減、所要布帛量低減化に伴う布帛コスト
の合理化等の効果が得られる。

次に支持力、耐圧縮強度、注入材コストを左右する非拡
径部と拡径部との完全展張状態時の直径比率の設定につ
いては、非拡径部は上載圧縮荷重に耐え得る最小径とす
ることが注入材および布帛体コストの点から好ましい。

一方、拡径部は支持力を増加させる点から拡径能力が大
きい方が好ましいが、地盤中で完全展張させる観点から
地上において０．１ｋｇ−ｆ／ｃｄ以上３．０ｋｇ−ｆ
／ｃｄ未満の内圧に耐え得ることが望ましい。従って、
これらと注入杭材料の剪断強度限界とを勘案して直径構
成を決めるのが望ましいが、本発明者の豊富な実験によ
れば、拡径部の拡径倍率については最大５倍以下程度が
、また実用的には３倍以下程度が好ましいことが認めら
れた。なお、第９図に一例を示すように複数個の拡径部
を設ける場合には、部位によって拡径倍率の異なるもの
を用いてもよ（、また部位内で拡径倍率が異なってもよ
い。さらに、筒状布帛体の全体長さ寸法や非拡径部、拡
径部の個々の長さ、また両部位の配置パターン、個所数
等については地盤構造データに基づいて最も好適な設計
とするのがよい。

前記非拡径部と拡径部との複合一体化の手段としては、
第２図に示すように織成時に円筒状態の布帛中の円周方
向の糸のみを変更する方法、第３図に示すように長平方
向、円周方向ともそれぞれ異なる糸で構成された布帛ま
たは円周方向のみ異なる糸で構成された布帛を縫製また
は接着等によって縫着する方法などがあるが、所要機能
を満たすものであれば他の方法でもよい。また、両部位
の構成については布帛の積層の有無についてもこれを問
うものではない。さらにまた、拡径部の円周方向を形成
する繊維材料としては規定破断伸度を満たすものであれ
ば１種類または２種類以上の素材の複合使用であっても
よい。

本発明でいう円周方向とは、杭の反長平方向すなわち断
面形状が円型に展張された時に直径すなわち外周長を制
御する方向のことであり、例えば第６図のＣに相当する
。シームレス円筒織物を例にとれば緯糸方向に相当する
ものである。ここで少なくとも円周方向を形成する繊維
と規定しているのは、ストレート形状の筒状体の一部を
膨張拡径するためには最低、外周長の高伸長挙動が不可
欠であるのに対し、長手方向については必ずしも高い伸
長性を要しないが、高い伸長性があれば円滑、かつ安定
な拡径を行なう上でより好ましいためである。

本発明の拡径部を形成する繊維の破断伸度は８０％以上
、好ましくは１００％以上であることが必要である。

破断伸度が８０％以上であることが必要な理由は、８０
％未満の場合には拡径倍率が最大１．８倍未満となり、
注入材コストと支持力との関係からコスト優位性が充分
に引き出せないためである。

本発明でいう８０％以上の破断伸度を有する繊維とは、
素材組成などに限定されることなく、破断伸度が８０％
以上を示す繊維材料の全てを指し、単一素材または２種
以上の異素材複合の如何を問わない。また構成繊維の繊
度、複合本数、さらには本発明のポイントである伸長性
発現機構が未加工原糸、各種捲縮加工糸、カバリングヤ
ーン、コアヤーン、組紐等その構成形態が何であるかに
ついても特に制限するものではなく、前記伸長性に加え
て必要な耐圧性能を満足させるものであればよい。本発
明者等の実験によれば、高強力型熱可塑性合成繊維の低
倍率延伸糸、高速紡糸原糸、高伸長性仮撚加工糸等を緯
糸または経緯糸に用いて構成することは両性能を満足さ
せる上で極めて有効な手段となり得る。ここに、熱可塑
性合成繊維の高強力型低倍率延伸糸としては、タイヤコ
ード原糸の製造用に一般に使用される高重合度のチップ
を用いて紡糸した後、１．５倍〜２．０倍程度の延伸倍
率で熱延伸または冷延伸して得られる６−ナイロンまた
は６ローナイロン等のポリアミド系繊維などが好適であ
り、これらの方法で得られた繊維は、比較的高強度で、
かつ概ね破断伸度１００〜１５０％程度のレベルを有す
る。また、高伸長性仮撚加工糸としては高強力型の６〜
ナイロンまたは６ローナイロンの延伸糸に低撚数域の撚
りを予め付与した後、仮撚加工することによって得られ
るポリアミドｔヲ縮加工糸などを挙げることができる。

該方法によれば破断伸度８０〜１００％程度のレベルを
有する高性能の加工糸を得ることができる。

次に、本発明になる筒状布帛体を用いた異径摩擦杭の土
中における造成パターンの一例について図面を用いて詳
細に説明する。

第１図は、本発明の節杭用筒状布帛体の使用状態（完全
展張状態）を示す模式図、第２図および第３図は本発明
の節杭用筒状布帛体の非拡径部と拡径部との一体化方法
の例を示す模式図、第４図は本発明の節杭用筒状布帛体
を掘削穴に挿入した状態を示す模式図、第５図は完成さ
れた異径摩擦杭の土中における地盤との一体化状態を示
す縦断面図、第６図、第７図および第８図は、それぞれ
筒状布帛体の円筒化方法を示す模式図、第９図は本発明
の他の実施例の拡径パターンの一例を示す模式図である
。

本発明の節杭用筒状布帛体１は、第２図に示すように非
拡径部Ａと拡径部Ｂとよりなり、拡径部Ｂの先端には先
端閉塞用非拡径部Ａ゛が設けられている。拡径部Ｂを形
成する繊維は、前述のように少なくとも円周方向の破断
伸度が８０％以上の繊維からなる。非拡径部Ａと拡径部
Ｂの初期直径が路間−となるように形成されたストレー
ト形状または略ストレート形状の筒状布帛体１は、第４
図に示すように該筒状布帛体の初期直径を若干下用る孔
径で掘削されてなる掘削穴６の中に、閉塞された先端部
７を専用治具で把持して挿入沈設し、一方、該筒状布帛
体の地上部側上端部に水硬性スラリー注入用パッカー３
を取付けて固定する。−方、筒状布帛体の地下側先端部
は固定治具４によって穴底部９に固定する。次いで、パ
ラカーラ介してセメントミルク、モルタル、コンクリー
ト等の内から選択さたセメント系水硬性スラリー５を圧
送ポンプを用いて加圧注入する。該筒状布帛体は加圧注
入された水硬性スラリーによって周囲の土壁８を押し拡
げつつ展張を開始し、まず第１段階としてストレート状
態の初期直径を満たすべく円型断面に近似した形状に展
張される。さらに水硬性スラリーの注入を続けると少な
くとも円周方向が８０％以上の破断伸度を有する高伸長
性繊維材料からなる拡径部Ｂが直径方向に膨張を開始し
、非拡径部Ａの長手方向に非拡径部と同心円状に直径の
大なる突起部が一体成形される。次いで、注入完了とと
もに該筒状布帛体中の圧力を僅かに減圧し、注入用パッ
カーを取外して注入操作は終了するが、該筒状布帛体中
に充填された水硬性スラリーは間もなく硬化し、第５図
に示すように圧密された土壁１０と完全一体化し、摩擦
支持力の極めて高い異径摩擦杭が土中に完成される。本
発明は、以上詳述した如く構成さているので容易かつ合
理的に異径摩擦杭を土中に造成することができるととも
に、低コストで高い摩擦支持力が得られるものである。

次に本発明を具体的実施例を用いて説明するが、本発明
はこれらに何ら限定されるものではない。

実施例１ 有杼織機を用いて、経糸に破断伸度１８％、強度１０．
５ｇ／ｄの６ローナイロン１２６０ｄ、４本合撚糸（８
０Ｔ／Ｍ）を、緯糸は非拡径部分が経糸と同一系、拡径
部分が高強力タイプの６ローナイロン未延伸糸を延伸倍
率１．７０倍で延伸した見掛繊度３９１０ｄ、破断伸度
１３８％、強度が５、３　ｇ　／　ｄである低延伸糸（
８０Ｔ／Ｍ）をそれぞれ配し、経×緯密度が１５Ｘ１５
本／吋、組織が平織、初期直径が３０ｃｍφ、全長が５
．５ｍで、かつ順に最先端部側０．５ｍが先端閉塞用の
非拡径部、次いで拡径部が１ｍ、非拡径部が４ｍである
ストレート形状のシームレス筒状織物を織成した。

次いで該筒状織物の最先端から０．５ｍの部分を用いて
先端部を坊主結びにて閉塞した。この先端部の閉塞され
た筒状織物を２０ｃｍφの孔径て掘削されたＮ値３の軟
弱地盤の掘削大中に、第４図に示した方法によって沈設
固定し、この筒状織物内にセメント／砂比率１：２の良
質モルタルを吐出能力８０１／分の圧送ポンプで加圧注
入し、該筒状織物中の内圧が５．０ｋｇ−ｆ／ｃＡに到
達した段階で注入操作を終了した。注入終了とともに内
圧をやや減圧にし、バッカーを取外して杭打設を全て完
了したが、筒状織物の沈設から打設完了までの所要時間
は約１０分間と、極めて迅速に打設することができた。

その後、土壁と一体化された杭を２８日間養生して、載
荷テストを行なったところ、２２ｔｏｎ／本の極めて高
い摩擦支持力を得た。

さらにその後、抗体を土中より引き抜いて形状を確認し
た結果、全長５ｍで先端部に断面形状が略円型である直
径６６ｃｍφの球根状突起を一体化した拡径倍率２．２
倍の兄事な異径摩擦杭が完成していた。また硬化体表面
に一体化された織物糸間隙からのモルタル漏出も認めら
れなかった。

支持力１ｔｏｎ当たりの注入モルタルコストは後述の比
較例１の３０ｃｍφストレーストレート形状を１とした
場合、実施例１の場合は０．７０と極めて低価格であっ
た。これに加え、さらに杭１本当たりの支持力が比較例
１のストレートタイプに比べて２倍得られたことにより
、施工費コストおよび筒状布帛体コスト面で極めて有利
になることが明らかである。

比較例１ 実施例１と同様の織機により、経糸および緯糸にそれぞ
れ破断伸度１８％、強度１０．５ｇ／ｄの６ローナイロ
ン１２６０ｄ、４本合撚糸（８０Ｔ／Ｍ）を用い、経×
緯密度が１５Ｘ１５本／吋、組織が平織、初期直径が３
０ｃｍφ、先端閉塞部０゜５ｍを含めた全長が５．５ｍ
であるストレート形状のシームレス筒状織物を織成した
。次いで、実施例１と同様の要領で先端部を閉塞後、５
．０ｋｇ−ｆ／　ｃｎｌの内圧到達で注入操作を終了し
、以下実施例１と同様の評価を行なったところ、杭１本
当たりの支持力は１ｌｔｏｎ／本と低く、支持力１ｔ。

ｎ当たりの注入モルタルコストも割高なものとなった。

実施例２ 拡径部の緯糸として、高強力６６−ナイロンの未延伸糸
（見掛繊度６６３０ｄ、破断伸度４１０％）を用いた以
外は実施例１と全く同様に織成したストレート形状のシ
ームレス筒状織物を用いて実施例１および比較例Ｉと同
様に内圧５．０ｋｇ−ｆ／ｃｄ点到達までモルタル充愼
を行なったところ、所要打設時間は約１２分と極めて迅
速に打設することができた。また載荷テストの結果は２
７ｔｂ結果、先端部に断面形状が略円型である直径８３
■φの球根状突起を一体化した拡径倍率２．８倍の兄事
な異径摩擦杭が完成していた。また実施例１と同様に織
物糸間隙からのモルタル漏出も認められず、支持力１ｔ
ｏｎ当たりのモルタルコスト指数も０．７５と実施例１
よりは僅かに高目になったものの、比較例１と対比する
と合理的なものであった。さらにまた杭１本当たり支持
力が極めて高いことから、実施例１よりも実用的な価値
は高いものといえる。

比較例２ 拡径部の緯糸として高強力６６−ナイロンの未延伸糸を
延伸倍率２．４５倍で延伸した見掛繊度２７２０ｄ、破
断伸度６１％の半延伸糸（８０Ｔ／Ｍ）を配した以外は
実施例１と同様に作製したストレート形状のシームレス
筒状織物を用いて実施例１．２および比較例１と同様な
モルタル注入評価を行なったところ、球根部最大直径４
５ｃｍφ、拡径倍率１．５倍、杭１本当たりの支持力が
１４ｔｂ コスト指数が０．９５と、比較例１のストレートタイプ
よりはやや良好な傾向にはあるものの、杭１本当たりの
支持力の増加率が約２５％と小さく、かつ注入モルタル
コスト指数の低減率も５％と小さいため、実用上満足で
きるものではなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、拡径部は初期直径が小さく収納されて
おり、かつ注入内圧で膨張拡径するように構成されてい
るので、掘削穴径の縮小化、筒状布帛体の易沈設性、任
意部位の拡径、注入材のコスト低減化、高い摩擦支持力
が得られ、機能性、経済性ともに優れた異径摩擦杭が得
られる。本発明の筒状布帛体を用いれば既製異径コンク
リート杭を合理的に製造する手段としても有効利用が可
能であり、利用範囲は極めて広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の節杭用筒状布帛体の使用状態（完全展
張状態）を示す模式図、第２図および第３図は本発明の
節杭用筒状布帛体の非拡径部と拡径部との一体化方法の
例を示す模式図、第４図は本発明の節杭用筒状布帛体を
掘削穴に挿入した状態を示す模式図、第５図は完成され
た異径摩擦杭の土中における地盤との一体化状態を示す
縦断面図、第６図、第７図および第８図は、それぞれ筒
状布帛体の円筒化方法を示す模式図、第９図は本発明の
他の実施例の拡径パターンの一例を示す模式図である。 １・・・節杭用筒状布帛体、２・・・縫着部、３・・・
水硬性スラリー注入用パッカー、４・・・固定治具、５
・・・水硬性スラリー、６・・・掘削穴、７・・・閉塞
部、８・・・土壁、９・・・穴底部、ＩＯ・・・圧密土
壁、１１・・・水硬性スラリーの硬化体、Ａ・・・非拡
径部、Ａｏ・・・先端閉塞用非拡径部、Ｂ・・・拡径部
、Ｃ・・・円周方向、Ｐ・・・土庄。 代理人　弁理士　　川　北　武　長 第１図　　　　第２図 １節杭円筒状布帛体 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 第７図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に水硬性スラリーを加圧注入して硬化させ、
   土中に杭状物を造成する、先端部が閉塞された状態の筒
   状布帛体において、該筒状布帛体が非拡径部と拡径部と
   よりなり、かつ拡径部を形成する繊維の少なくとも円周
   方向が破断伸度８０％以上の繊維からなることを特徴と
   する節杭用筒状布帛体。