JPH01315522A - 杭体 - 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・建築工事に使用する基礎杭、特に摩擦
杭として使用するための抗体に関するものである。

（従来の技術） 従来、例えば第１２図と第１３図に示し、特開昭５８−
１２３９１９号公報に示されているように、横穴９をあ
けた鋼管７に、多数の袋体８を取付け、穿孔機により掘
削した地中の孔に、この鋼管７を挿入したのち、鋼管７
に硬化材料を注入して、横穴９部分から袋体８内に硬化
材料を流入させることにより袋体８を地中で膨張拡大さ
せて線路地盤を強化する方法が提案されている。しかし
ながら、この方法は、鋼管７の長さ全体に多数の袋体８
を取付け、それを膨張させる方法であるので、この方法
が適用できる地盤１０は、盛土で構成された比較的均一
で、かつ軟弱な地盤に限定されたり、また使用できる硬
化材料が、液体のように流動性の良いセメントミルク等
で限定されるなどの欠点があり、また上部載荷を充分に
支えるには１メ一トルピツチ間隔程度で数多く、この杭
を施工する必要があった。

即ち、上記のような鋼管壁に横穴をあけ、そこから袋体
内へ硬化材料を注入させる方法では、通常のセメントモ
ルタルやコンクリートを硬化材料として使用すると、原
因は不明であるが、袋体が充分に膨張しない。その為に
、セメントモルタルやコンクリートを注入材料として使
用することば不可能であった。また、多数の袋体をほぼ
鋼管の全長にわたり使用する上記のような方法では、地
盤中に砂礫層等の袋体が膨張し難い層が存在する地盤に
は不向きであった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、地中に砂礫層や砂層などの層が存在し
ても、袋体を粘性土層中に埋設でき、粘性土層を拡大掘
削しなくとも袋体が充分に大きく拡大膨張でき、しかも
セメントモルタルやコンクリート等も注入硬化材料とし
て使用でき、硬化材料が膨張した袋体中で硬化してでき
た抗体の頭部に荷重がかかったときの極限荷重が大きく
、基礎杭として大なる性能のものとすることが可能とい
う従来の問題点を解決した抗体を提供することである。

（問題点を解決する手段） 本発明は、鋼管の下端部に、該下端部を閉塞しないよう
該鋼管の中空断面積よりも小なる断面積の芯材が取付け
られているとともに、該芯材の下部に端部が閉塞された
先端金具が取付けられており、更に、該芯体の外側には
可撓性の筒状袋体が被せられてその両端部を鋼管下部及
び先端金具と固着してなる抗体である。

以下、本発明を図面に従って説明する。第１図に示した
例と、第５図に示した別の例が本発明の抗体の例である
。

これらの図において、鋼管１の下端部に、該下端部を閉
塞しないよう該鋼管１の中空断面積よりも小なる断面積
の芯材２が取付けられている。この芯材２は、第１図で
は十字形の鋼材であり、第５図では円筒形の鋼材である
。それとともに、該芯材２の下部に端部が閉塞された先
端金具４が取付けられている。この先端金具４の閉塞位
置は、第１図に示すように下面で閉塞しても、第５図に
示すように上面で閉塞してもよく、またそれ以外の位置
で閉塞してもよい。図面ではこの閉塞に閉塞板６を使用
している。

更に、該芯体２の外側には可撓性の筒状袋体３が被せら
れてその両端部を鋼管１の下部及び先端金具４と固着さ
れている。袋体と鋼管及び先端金具との固着方法は、第
１図や第５図に示すように、鋼製などの取付はバンド５
．５′で締付けるのが最も容易で確実である。たとえば
、鋼製ベルトをバンドとして用いて締付けても、鋼製の
二つ割りバンドをボルトで締付けても、また他の手段を
用いてもよい。

本発明で使用する鋼管は、長さが３〜１０ｍのものが一
般的に使用され、鋼管の厚みは、一般的に鋼管として使
用されている厚みの３〜９ＩＩＩＩＩ＋程度のものでも
よいが、本発明の抗体は施工時にセメントモルタル等が
充填されるので、それよりも薄くともよい。一般的には
３〜９１ｕｆｆＩ程度の肉厚のものが入手し易い。また
、鋼管の外径は特に限定されないが、本発明の抗体を用
いて施工すると袋体が地中で硬化材料により膨張拡大で
きるので、−般的には１００〜２００ｍｍ程度の外径の
もので充分である。

本発明で使用する芯材は、鋼管Ｉの下端部を閉塞しない
ように鋼管１の中空断面積よりも小なる断面積のもので
ある。特に、この芯材の断面積は、鋼管の中空断面積の
１０％〜６０％であることが好ましく、２０〜３０％程
度、特に２５％前後が最適である。その形状は、例えば
第１１１ｆｆｌや第５図に示す形状のものである。これ
らの芯材と鋼管外径差によって生じる空間に、例えば第
３図等に示すように、袋体を折り込むことができ、本発
明の抗体の地中への沈設の際に袋体を保護し得る。この
ように袋体を芯材部分等に収納し得る場合は、抗体を回
転沈設しても袋体がよじれることがないので回転沈設に
よる施工等が可能となる。尚、芯材を中空円筒等の内部
に中空部があるものを使用するときは、芯材の断面積は
、中空部の面積も断面積として計算すべきである。しか
し、この場合、あまり中空部面積が大き過ぎて実際の断
面部の面積が小さ過ぎないように、少なくとも鋼管の断
面積とほぼ同等以上とすることが好ましい。

本発明の芯材として好適な素材は鋼鉄製であるが、他の
素材を用いてもよい。また本発明で芯材の径とは、鋼管
等への取付部以外の部分での最大径であり、地中への挿
入時に筒状袋体が更に保護され易いので、一般的には鋼
管の内径や先端金具の径よりも小さいものが好ましく用
いられるが、鋼管の外径と同径でも、また鋼管に取付け
た取付はバンドの径と同径であってもよい。

更にこの芯材を鋼管等に取付けるには、第１図に示すよ
うに芯材２の上端部付近２′を径を拡大して鋼管内径と
ほぼ等しくして、鋼管１に溶接等で固着したり、第５図
に示すように十字形の取り付は部材２″を用いて鋼管１
と芯材２とを溶接等で固着すると、鋼管下端部を閉塞す
ることなく、芯材が取付けられ得る。この取付部２′や
２″で鋼管の下端部を閉塞しないように、この取付部で
も断面積が上記芯材の断面積の範囲とすべきである。即
ち、鋼管頭部より加圧などにより注入される硬化材料が
、これら芯材（もしくはその取付部）と鋼管内壁の大き
な隙間より落下しながら袋体内へ注入され得るのである
。尚、この芯材の長さは２００〜２０００Ｉｎｆｆｌ、
一般的に好ましくは５００〜１２００聴である。

また本発明に用いる先端金具は、掘削孔等の中に本発明
の抗体を沈設する際に、先端で袋体を保護するためのも
のであり、前記した鋼管と同じ材料でもよく、また先端
金具をスパイラルオーガ機構やスクリュウオーガー機構
として、予め孔を掘削することなく、このオーガ機構に
より直接回転沈設できるようにしてもよい、また第１１
図に示すように先端金具にスパイラルオーガ４′やスク
リュウオーガー等を取付は得るような構造としてもよい
。

また、先端金具と芯材との取付けは、鋼管と芯材の取付
けのように、取付部の芯材の径を大としたものでもよく
、また十字形などの取付部材を用いても、先端金具の閉
塞部に直接取付でもよい。

尚、先端金具の外径は、芯材の径と同じ程度まで細くし
てもよいが、一般的には、鋼管外径とほぼ等しくするの
が好ましい。また長さは、長いものでもよい。しかし、
一般的には、出来るだけ短くすることが好ましく、筒状
袋体の取付は等の面から、先端金具の外径程度の長さと
するのが一般的である。

また、前記したように、この先端金具は、任意の位置で
閉塞されたものであるが、これは、埋設する地盤から土
砂等が袋体内部に入り込み、硬化体の強度を低めたり、
または、注入する硬化材料が先端より地盤中に漏れて、
袋体が充分に拡大膨張できなくなること等を避けるため
である。

更に本発明に用いる袋体は、筒状のものであり、該筒状
体が布帛を縫合したり、織成によって形成された耳部を
有するものであってもよいが、耳部を形成することなく
筒状に形成されたものであることが一般的には好ましい
。この袋体はその中に充填される硬化材料によって拡大
膨張できるように可撓性のものである。

この袋体の素材は、合成繊維等を使用した布帛よりなる
透水性のものでも、ゴム袋等の不透水性のものでもよい
。透水性の袋体を使用すると袋体内に注入された硬化材
料の余剰水が袋体を通じて脱水されるので、拡大膨張し
た袋体は硬化材料の注入を止めてもその拡大膨張した形
状が保持されるので好ましい。

また、袋体の外径は袋体を地中で硬化材料により膨張拡
大させるに必要な径としておけば良い。

鋼管の外径との関係では、鋼管への取付けや地中への挿
入性の点から、鋼管外径の１００倍程まで、望ましくは
５倍程度が最大径である。尚、一般的には、硬化材料を
中に入れて膨張拡大されると袋体は当初の径よりも大き
くなるが、一般的には、当初の袋体の外径は、３００〜
２０００ｍｍ＋、特に好ましくは５００〜１５００ｍで
ある。

袋体の長さも用いる鋼管の外径により異なるが、一般的
には、袋体外径の０．５倍以上、望ましくは１倍以上で
ある。より具体的には、一般的な袋体の長さは、３００
１〜３ｍ、特に好ましくは、７００ｆｆＩ１１〜１８０
０■である。なお、本発明で袋体の長さとは両端の袋体
取付バンドで固着された内側のいわゆる膨張拡大可能な
部分の長さをいう。

次に、本発明の抗体を用いた施工方法を示す。

まず、第９図に示すように、本発明の抗体を地盤の所定
進度まで沈設する。沈設方法は打込み、プレオーガー後
の埋込み、回転による埋設等いずれの方法でもよい。

第９図に示すように、抗体の沈設が終了したら鋼管の上
部にコンクリートポンプ等を連結し、硬化材料を鋼管内
部を通して袋体内に注入し、袋体を地中で所定径になる
まで膨張拡大させる。本発明の抗体への注入する硬化材
料はセメントミルク、セメントモルタル、セメントコン
クリート等いずれも使用可能である。本発明の抗体を用
いると、硬化材料は鋼管内をスムースに流れた後に、袋
体内へスムースに注入される。袋体が硬化材料で拡大膨
張した状態が第１０図である。従来の鋼管壁に横孔を設
は袋体内へ硬化材料を注入させる場合のように袋体が充
分に拡大膨張しないうちに硬化材料が注入不能になるこ
とはない。

（作用） 本発明に用いる鋼管の作用は、袋体を所望の層に到達せ
しめるものであり、芯材の作用は、筒状袋体への硬化材
料の注入を良好とするために断面積を小としたものであ
り、先端金具は、本発明の抗体を沈設する際に、先端で
袋体を保護するものである。

また筒状袋体は、可撓性であるので、この中へ注入され
た硬化材料により膨張拡大できるのである。

実施例 外径１６５ｍｍ、長さ４．５ｍ、肉厚４．５　ｍｍの鋼
管と、外径１３０■、長さ９００閣、肉厚１２鴫の第１
図に示したような十字形の芯材と、上記の鋼管を用いて
端部を閉塞させた長さ５００閣の先端金具と、外径８０
０ｍｍ、長さ１．２　ｍの引張強度が７００　ｋｇ／ｃ
ｆｆｌ／　３　ｃｍのナイロン６６使用の繊布製の透過
水性の袋体を使用した本発明の抗体を用いて実施した。

外径的１５０ｍｍの掘削孔を予め掘削した後に抗体を回
転工大して平均Ｎ値３の軟弱粘性地盤中に袋体が来るよ
うに埋設した。硬化材料としてＷ／Ｃが６０％で砂がセ
メント重量の３倍入ったセメントモルタルを用いて、注
入最大圧力が５　ｋｇ　／　ａｆｌとなったときに注入
を終了した。

注入後２週間経た後に地中に形成された抗体の頭部に荷
重をかけて極限荷重を測定した。結果は、２５　ｔｏｎ
と大きな値を示した。その後、抗体を掘出し、調査した
結果、先端部に袋体に覆われた外径的８５０ｍａ＋、長
さ１．２　ｙｍの拡大球根が造成されていることが確認
された。またその硬化体の圧縮強度は約６００　ｋｇ／
ｃｉと高い値を示した。

比較例 外径１６５ｍｍ、長さ６ｍ、厚さ４．５　ｍｍの鋼管を
用い、実施例と同じような位置に袋体が取付けられるよ
うに、袋体取付は位置の鋼管壁に外径３０閤の横穴をほ
ぼ当間隔に２０箇設けた。用いた袋体は実施例と同じで
あった。

実施例と同じ地盤に、外径的２００ｍｍの孔をオーガで
掘削後、施工機械によりこの比較例の抗体を圧入した。

その後、鋼管頭部から実施例と同じ硬化材料を注入した
。しかし、硬化材料の注入開始直後、圧力がｌｏｋｇ／
ｃ＋ｉｌに達し以後注入不能となった。この抗体の極限
荷重は３　ｔｏｎと極めて低　ｌかった。鋼管を引抜き
、調査した結果、硬化材料は殆ど袋体内へ流入していな
く、鋼管の横穴部分近辺に詰まっていた。

（本発明の効果） 本発明の抗体は、セメントモルタルやコンクリートを硬
化材料として使用しても、鋼管から袋体内へ硬化材料が
スムースに注入でき、袋体が所望の大きさに膨張拡大し
得る抗体であり、施工に際しての硬化材料が幅広い種類
のものから選択でき、しかも袋体の材質も透水性や非透
水性のどちらか一方に限定されることもなくなる。

更に、本発明の抗体の製造に際しては、従来のように、
鋼管壁に数多くの横穴を設ける手間も省ける。

また本発明では鋼管を用いているので、地盤の途中に硬
い砂層等が存在していても所定の深度まで袋体を沈設さ
せることが可能となり、所定深度の所定地盤中で大きな
膨張体を造成することが可能となり。大きな支持力の抗
体が造成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の抗体の一例の断面図であり、第２図、
第３図及び第４図は、それぞれ第１図におけるＡ−Ａ断
面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。第５図は本
発明の抗体の別の一例を示す断面図であり、第６図、第
７図及び第８図は、それぞれ第５図のＤ−Ｄ断面図、Ｅ
−Ｅ断面図、Ｆ−Ｆ断面図である。 第９図は本発明の抗体を地中部の所定深度まで沈設した
状態を示す図であり、第１０図は第９図の抗体に硬化材
料を注入し、先端の袋体を膨張拡大させた状態を示す図
である。また第１１図は第９図の抗体の先端金具先端に
回転沈設用のスパイラルオーガを取付けた性能を示す図
である。 第１２図は従来の例を示す図であり、第１３図は第１２
図の袋体部分の拡大図である。 １・・・・・・鋼管、２・・・・・・芯材、２゛、２″
・・・・・・芯材の取付部、３・・・・・・筒状袋体、
４・・・・・・先端金具、４′・・・・・・スパイラル
オーガ、５．５′・・・・・・袋体取付バンド、６・・
・・・・先端閉塞板、７・・・・・・鋼管、８・・・・
・・袋体、９・・・・・・横穴、１０・・・・・・地盤
。 特許出願人　　旭化成工業株式会社 第１図 第５図 第９図　　　　　　第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼管の下端部に、該下端部を閉塞しないよう該鋼管の中
   空断面積よりも小なる断面積の芯材が取付けられている
   とともに、該芯材の下部に端部が閉塞された先端金具が
   取付けられており、更に、該芯体の外側には可撓性の筒
   状袋体が被せられてその両端部を鋼管下部及び先端金具
   と固着してなる抗体