JPH03260216A - 杭状硬化体の施工方法 - 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） この発明は土木・建築物の基礎として用いられる杭状硬
化体の施工方法に関するものである。

（従来技術） 従来より可撓性筒状体と水硬性スラリーを用いて地盤中
に杭状硬化体を造成することは試みられていた。例えば
特開昭６４−３６８２１号公報においては周辺地盤の影
響を受けないように中空管内部に可撓性筒状体を収納し
て、地盤が軟弱でない場合は中空管を回転しながら挿入
して可撓性筒状体を地盤中に設置し、筒状体の上部開放
端を注入用ホースとジヨイントさせて可撓性筒状体内部
へ水硬性スラリーを注入していた。

（発明が解決すべき課題） しかし、この従来方法は、可撓性筒状体内部に水硬性ス
ラリーの硬化体の径を各層において均一に形成するには
、地中に挿入して設置した可撓性筒状体を真っ直ぐに緊
張し直したり、またさらに注意しながら水硬性スラリー
を注入しなければならず、工程が煩雑となるうえに、造
成された杭状の硬化体の径あるいは形状が均一ではなく
品質の悪いものとなる恐れがあった。

この発明は、従来技術の欠点を解消すべくなされたもの
であり、その目的は簡便かつ確実に高品位の杭状硬化体
を造成できる施工方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この発明は、閉鎖した先端部にアンカーを装着した可撓
性筒状体を中空管内部に収納し、かつ、アンカーを中空
管の先端に装着してアンカーにより中空管先端部を閉塞
した状態で中空管を地盤中に挿入し、所定深度に達した
後、アンカーと中空管を離し、前記可撓性筒状体を地盤
中に緊張させた状態で残存させ、中空管のみを引上げ、
可撓性筒状体上部開放端の外周部にケーシングを取付け
、さらに開放端内部にバッカーを取付けてバッカーとケ
ーシングにより上部開放端を密閉固定させた後、バッカ
ー上部より水硬性スラリーを圧入することにより可撓性
筒状体を拡大膨張させつつ硬化体を地中に造成すること
を特徴とする杭状硬化体の施工方法である。

以下図面に示した実施例を参照しながらこの発明をさら
にに詳細に説明する。

第１図はこの発明による施工方法の概略を示した図であ
り、第２図は中空管２中に収められた可撓性筒状体１を
示す図であり、第３図はケーシング２２とバッカー１０
の部分を示す図である。

この発明で用いる中空管２は第２図に示されているよう
に先端面に少なくとも可撓性筒状体１を通すための開口
部６を有する。中空管２の素材としては地盤中への挿入
の際の荷重に耐え得るような強度を有する材料であれば
特に制約はない。また取扱の易さ等の理由から中空管２
は円形や正多角形断面のものが好ましい。

なお、本発明では可撓性筒状体１を収納した中空管２を
地盤中に回転しながら挿入するので、後述するように中
空管２の先端面にセットしたアンカー４の突起部分１２
をビットの代用にすることもできるが、中空管２の本体
の先端部付近の外周面に１個以上のビット５を設置する
ことが特に好ましい。さらに、砂礫等が混入する地盤で
は、容易に回転して挿入させるため、中空管２の先端部
付近の外周部に螺旋状の羽を一周程度設けてもよい。

この発明で用いる可撓性筒状体１は、繊維、プラスチッ
クフィルム、金属フィルム等の素材からなり、これら素
材を用いて可撓性がある筒状体に成形したものであり、
筒状体内部への水硬性スラリーの圧入に際し、その注入
された水硬性スラリーの圧力に耐え得る程度の引張強度
を有するものが使用範囲が広い。なおこの発明に用いる
筒状体１は、可撓性であればよいが、注入する水硬性ス
ラリー中の余剰水を可撓性筒状体１から地盤中へ脱水で
きる繊維製の製品が特に好ましく、一般的に耐圧性も高
い。最も好ましいのは耐圧性がさらに高い織物による可
撓性筒状体であり、シームレス状の筒状にしたテープヤ
ーンクロスのチューブである。ここでいうテープヤーン
クロスのチューブとはポリエチレン、ポリプロピレンな
どのポリオレフィン樹脂やナイロンやその他の素材より
なるフィルムをスリットしてテープヤーンとした、いわ
ゆるスリットヤーンを使用して織成等により円筒状に形
成したものである。

この発明に用いる可撓性筒状体１の先端部は、筒状体内
部に充填する水硬性スラリーが筒状体内部にとどまるよ
うに例えばホース・バンド・紐・ワイヤー等の閉塞具７
を用いて閉塞しておく。また、可撓性筒状体１の先端付
近には、その可撓性筒状体１を地盤中に定着するための
アンカー４が装着されている。そしてアンカー４の周辺
部が中空管外周より少なくとも一部突出した方が地盤中
の定着の機能が突出しないものよりも高くなる。また可
撓性筒状体１とアンカー４との連結には可撓性筒状体１
の先端付近の一部をアンカー４に設けたバー１３や穴等
に通し、閉塞具７を利用して連結する方法が簡便である
。

なお、可撓性筒状体１の先端部に装着されたアンカー４
は、中空管２の先端面に設けた可撓性筒状体１を通すた
めの開口部の間隙から、中空管２を地盤中に挿入する際
に、土粒子が進入しないように開口部６を密閉するよう
にセットする。このように密閉する方法としては、アン
カー４で蓋ができるように中空部先端部にアンカー４の
大きさに見合った大きさのスリット状の開口部６を設け
ておき、スリット状の開口部６をアンカー４で蓋をする
ように設置するのが好ましい。

また可撓性筒状体１の中空管２内側への収納状態は、ア
ンカー４を含む先端部以外の部分が中空管２の内部に内
挿された状態であり、さらに後のスラリー注入工程を容
易に行うために可撓性筒状体１にねじれが生じないよう
にしておく必要があるので、中空管２の内部で筒状体１
を緊張させている。筒状体を緊張させる方法としては、
中空管２の内部へ筒状体１を収納する際に中空管２の上
端付近に鋼棒１４を設置し、その鋼棒１４の中心にワイ
ヤーローブ１５を取付け、もう一端を回転治具１６を経
て筒状体１の上端開放端と結束する。その状態で鋼棒１
４を回転させてワイヤーローブ１５を巻き取ることによ
り筒状体１に張力を生じさせて緊張状態にすることがで
きる。このように鋼棒１４は、ワイヤーローブ１５の巻
き上げを容易にするために、またワイヤーローブ１５の
巻戻しをも容易にするために、鋼棒１４を回転可能にす
るとともに、逆転防止爪を係合自在に設けておき、巻き
上げる際に、この爪が逆転を防止し、巻戻す際には、こ
の爪の係合状態をはずし、巻戻しが容易にできるように
することが好ましい。

ワイヤーローブ１５を巻き取る方法としてウィンチによ
る巻取り方法が効率であり、また張力を保持することが
容易である。

ところで、中空管２の内側に収納された可撓性筒状体１
にねじれが生じないようにするため、挿入工程では中空
管２と筒状体１が同速度で回転するようにし、中空管２
の引き抜き工程では筒状体１に回転力が伝播されないよ
うにしておく必要がある。そのために筒状体１とワイヤ
ーローブ１５の結束部の上部付近に回転治具１６を設け
る必要がある。この回転治具１６としてはユニバーサル
ジヨイントのように、上端部１７と下端部１８とが自由
に回転できるものとする。

このように、可撓性筒状体１を中空管２内部で緊張させ
た状態で共回転させて地盤を掘削し、所定深度に達した
後、アンカーを中空管２より切離し、可撓性筒状体１を
地盤の掘削孔中に緊張させた状態で残存させれば、真っ
直ぐに緊張された状態で可撓性筒状体１が、迅速かつ確
実に地盤中に設置できる。

なお、このように中空管２が所定深度に達した後、中空
管２の先端面に設置されたアンカー４を切り離す方法は
例えば、中空管２の外周まで張り出したアンカー４を使
用すると、中空管２を回転沈設すると所定深度の先端地
盤周辺にアンカー４の出っ張り部が食い込み、アンカー
４が自然に地盤に定着して中空管２を引き上げると自然
にアンカー４が切り離される。

また、アンカー４を切り離した後も、可撓性筒状体１を
掘削孔中に残存させて中空管２のみを引き上げる方法と
しては第２図に示したように構成すると、アンカー４を
切り離した際も可撓性筒状体１はその上方をワイヤーロ
ーブ１５により鋼棒１４に巻き付けられ緊張されており
、アンカー４から切り離された可撓性筒状体１は緊張さ
れた状態のままである。

この状態で中空管２を回転しながら引き上げるか、もし
くは中空管２を回転せずに引き上げると、可撓性筒状体
１の先端が地盤にアンカー４によって固定されているの
で、中空管２の上部で鋼棒１４に巻き付けられたワイヤ
ーローブ１５が、その引上げ量に応じて巻戻され、常に
可撓性筒状体１が緊張され、真っ直ぐな状態に維持して
中空管を引き上げることができる。

なお、中空管２を回転させて引き上げても第２図に示す
ように回転治具１６を設けておくと、筒状体１はアンカ
ー４で回転せずに保持され、回転治具１６より上部のワ
イヤーロープ１５のみが回転しながら巻戻され、筒状体
１が捩じれず真っ直ぐに緊張された状態で保持できる。

このように中空管２を地上に引き上げて、中空管２の下
部の地表近くに現れた可撓性筒状体１に取付けられたワ
イヤーローブ１５を取りはずし、地盤中に挿入された可
撓性筒状体１の上部開放端８の外周部にケーシング２２
を取付け、さらに開放端内周部にパッカー１０を取付け
て、バッカー１０とケーシング２２とにより可撓性筒状
体１の開放端８を密閉固定させ、ポンプホース９の先端
と筒状体１の上方開放端８とをバッカー１０により確実
に連結した後、パッカー１０の上部より水硬性スラリー
を圧入することにより可撓性筒状体１の内部への水硬性
スラリーが高圧注入できる。

ここでバッカー１０は円筒状のものであり、その外周部
には円筒状弾性体１９が取付けられ、内部にはスラリー
注入管２０が取付けられたものである。また、円筒状弾
性体１９は加圧用のチューブ２１を通じて気体や液体等
の流体により加圧することにより膨張収縮が可能であり
、挿入された可撓性筒状体１の上部開放端８の外周部に
ケーシング２２を設置した後、バッカー１０を可撓性筒
状体１の内部に設置して円筒状弾性体１９を膨張させ、
可撓性筒状体１をケーシング２２の内周部に押し付ける
ことにより固定することができる。。

なお、水硬性スラリーの注入時にケーシング２２と円筒
状弾性体１９の界面摩擦力以上の摩擦力が生じる場合も
あり得るので、念のためにパッカー１０の上部の注入管
にフラットパー２３を取付け、ケーシング２２の上部に
取付けた穴あきのバー２４にフラットパー２３を設置し
、ビン２５で固定することもできる。さらにケーシング
２２を地表下に設置しておくと、パッカー１０の安定性
が図られると共に、可撓性筒状体１が水硬性スラリーの
注入により膨張拡大しても、筒状体１の上端部はケーシ
ング２２により保護され、この部分で生じ易い可撓性筒
状体の破損を防止することもできる。

また、可撓性筒状体１の内部への水硬性スラリーの充填
方法は、地上付近の筒状体１の上部開放端８より、例え
ばポンプ等を用いて圧入する。

この発明では水硬性スラリーの充填を圧入により高圧状
態で行っても、注入トラブルが生じること無く、実行し
得るので、造成される硬化体の地形も地盤の強度に左右
されず、繰り返し実施しても再現性が良く、かつ造成さ
れた杭状硬化体は地盤との密着性も高く、その密着性の
再現性も良く、その支持性能も優れたものとなる。

なお、この発明に使用する水硬性スラリーは、圧入注入
を図れるものであれば、セメント系、石膏系、石灰系、
ポゾラン系、スラグ系及びその他の材料を単独あるいは
組み合わせて使用することが可能であるが、経済性、流
動性、強度特性等の面からセメント系のモルタルやコン
クリートの使用が好ましい。

このようにして水硬性スラリーを圧入することにより可
撓性筒状体１を拡大膨張させつつ最終的には、中空管２
の外径を越える径を有する硬化体１１を地中に造成する
。

以下にこの発明の一実施例を用いて本発明をより具体的
に示す。なお、この発明をより明瞭にするために比較例
も使用した。

（実　施　例） 第１図に示したように、外径１９０゜７ｍｍ、肉厚５．
５ｍｍ、長さ５０００ｍｍの鋼管を中空管２として使用
し、その内側に、外径３００ｍｍ、長さ５０００ｍｍの
ポリプロピレンテープヤーン製の可撓性筒状体１を、即
ち、緯糸として強度が約４００ｋｇ／　３　ｃｍで伸度
が約２０％のポリプロピレンチーブヤーンを使用し、経
糸として強度が約３００ｋｇ／３　Ｃａ１１で伸度が約
２０％のポリプロピレンチーブヤーンを使用してシーム
レス状に円筒織機で筒状に織った可撓性筒状体１を第２
図に示したように収納し、該筒状体１の先端部をホース
バンド７で閉塞させ、鋼管部の中空管２よりも外側に突
出した部分を有するアンカー４を装着した。次に可撓性
筒状体１の上部を回転治具１６を使用しつつ鋼管製の中
空管２の長さより少し長い長さのワイヤーローブ１５を
取付け、ウィンチによりワイヤーロープ１５を鋼棒１４
に巻付け、可撓性筒状体１を緊張させ、アンカー４を鋼
管製の中空管２の下部に中空管２の下部を密閉させた。

なお、中空管２の先端外周部には、３０Ｘ５０Ｘ９ｍｍ
の鋼製ビット取付けてあり、可撓性筒状体１が上記のよ
うな状態で収納されたこの中空管２を回転しながら地盤
を削孔し、挿入した。

所定深さである約５ｍ以上の深さに達した後、中空管を
回転させながら引き上げた。この実施例では、鋼管製の
中空管２よりも外側に突出した部分を有するアンカー４
を用い、かつ回転治具１６を使用してワイヤーローブ１
５により筒状体１が緊張した状態で保持され、その上に
ワイヤーローブ１５が鋼棒１４に巻き付けられているの
で、中空管２を引き上げるだけで、アンカー４が切り離
され、可撓性筒状体１が掘削孔中に緊張された状態で残
存させ得た。

次いで、第３図に示したような外径２５０ｍｍ、肉厚３
．２ｍ＋ｎ、長さ５００　ｍｍの鋼製ケーシング２２を
地盤中に緊張された状態で挿入された可撓性筒状体１の
上部開放端８の外周部に嵌め込み、さらに該鋼製ケーシ
ング２２を地表面下に設置した後、ゴム製のパッカー１
０を可撓性筒状体１の上部開放端８の内周部に挿入し、
ゴムをエアーにより膨張させパッカー１０の設置を完了
した。次いでモルタルポンプに連結された注入ホースを
パッカーと連結し、ポンプにより可撓性筒状体１の内部
にセメント／砂の重量比が０．５、水／セメントの重量
比が０．６の通常モルタルとして使用されるモルタルを
圧入して注入し、約５００１のモルタルが注入された時
点でポンプを停止し、硬化体の造成を終了させた。この
ポンプ停止時の注入圧力は１０　ｋｇ／ｃａｆであった
。後日、この硬化体を掘削調査した結果、約径が３１０
ｍｍ、長さ５０００ａ＋ｍの柱状のモルタル硬化体が形
成されていた。

この試験を６回繰り返したが、６回ともほぼ同様な柱状
の杭状硬化体が形成されていた。

なお、この試験を実施した地盤は、深度６ｍまではＮ値
０〜２のほぼ均一な沖積粘性土地盤であった。

また、同様な試験を前述の地盤の他に、深度６ｍまでは
Ｎ値２〜３であり、深度２〜３ｍ付近に砂層が存在する
沖積粘性土地盤とさらに深度６ｍまでＮ値２〜３の洪積
粘性土地盤の２つの地盤で各々６回実施したところ、各
々６回ともに前述した均一な粘性土地盤で実施した硬化
体とほぼ同様の柱状硬化体が形成されていた。

次に比較例として先ず実施例と同じ均一な沖積粘性土地
盤に於いて、実施例に用いた鋼管製の中空管に、実施例
と同じ素材と形状寸法を持つ可撓性筒状体を用いて、こ
の筒状体を鋼管製の中空管に緊張固定することなく収納
し、実施例と同様に鋼管製の中空管を回転しながら地盤
を掘削し、挿入した。このような方法で６回筒状体を地
盤中に挿入した。このうちで鋼管製の中空管が所定の深
度に達した後回転させながら引き抜いた３例はその時点
で地上部から目視すると、筒状体が捩じれていた。なお
、鋼管製中空管を回転させずに引き抜いた３例中でも１
例は、同様に筒状体が捩じれていた。

次いでケーシング等を使用せずに第４図に示す方法で、
ポンプホース９と可撓性筒状体１とをジヨイント２６で
連結し、モルタルを圧入した。注入状態は、鋼管製中空
管を回転させながら引き抜いた３例と回転させずに引き
抜いた２例では、モルタルの注入量が約３００１のとき
に圧力が２０ｋｇ／ｃＩＩｌを越え、注入ホースが筒状
体より抜けてしまいモルタルが漏れてしまい、硬化体の
造成を終了した。

後日、掘削調査した結果、鋼管製の中空管を回転させな
がら引き抜いた３例と鋼管製の中空管を回転させずに引
き抜いた２例では、地表面から約２ｍ程度付近迄は、各
比較例毎に径が約２００　ｍｍ〜３００韻程度のばらつ
きがある硬化体ではあるが一応柱状の硬化体となってい
たが、それ以下の深さではモルタルが充分に充填されず
、可撓性筒状体が充分には膨れず、極端な例ではモルタ
ルが全く注入されていなかった。

また、実施例と同様に砂質土が存在する沖積粘性土地盤
と洪積粘性土地盤においても上記の比較例と同様な方法
で各々６回筒状体を地盤中に挿入した。但し、これら２
つの地盤では全て鋼管部の中空管を回転しながら引き抜
いた他は上記の比較例の同様な条件で実施した。この結
果は比較例で回転しながら鋼管部の中空管を引き抜いた
３例と同様に、各々の６例とも筒状体が捩じれており、
硬化体の形状も不完全で地表から２〜３ｍ以深ではモル
タルが注入されていないものが多かった。

（発明の効果） この発明は従来技術と比較して以下のような利点や効果
を有する。

■　可撓性筒状体を中空管に内挿して、管状体を緊張し
た状態で一工程で地中へ挿入し、設置できるので、施工
が簡単・迅速である。

■　中空管の挿入時も引き抜き時も、可撓性筒状体は常
に緊張された状態にあるので、後の水硬性スラリーの注
入工程において筒状体が真っ直ぐであり、筒状体に無理
な応力集中が生じない。

■　可撓性筒状体は、真っ直ぐな状態で沈設され°Ｃい
るとともに、可撓性筒状体の内部に水硬性スラリーを高
圧注入する際、ケーシングとパッカーにより、可撓性筒
状体の上部開放端を充分に密閉しているため、繰り返し
試験しても同一径の柱状の硬化体が安定して得られ、こ
の柱状の硬化体である杭状物の支持性能も安定し、かつ
優れたものとなる。またこの発明によれば当然に可撓性
筒状体の破損は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による杭状硬化体の施工手順を示す図
であり、第１図（ａ）は掘削・挿入工程であり、第１図
ら）は中空管の引上げ工程であり、第１図（Ｃ）は可撓
性筒状体内部への水硬性スラリーの圧入工程であり、第
１図（ｄ）は水硬性スラリーが硬化後の杭状硬化体の概
略を示す図である。 第２図（ａ）は、この発明に従って可撓性筒状体を中空
管中に緊張して収納したときの一例を示す断面図であり
、第２図ら）はその底面図。第３図（ａ）、第３図ら）
は、この発明に従って可撓性筒状体内部に水硬性スラリ
ーを圧入するときの一例を示す平面図と縦断面図。 第４図（ａ）、第４図（ｂ）は従来の注入工程を示す平
面図と縦断面図である。 １・・・可撓性筒状体、２・・・中空管、３・・・可撓
性筒状体の先端閉塞部、４・・・アンカー、６・・・中
空管の先端開口部、８・・・可撓性筒状体の上部開放端
、１０・・・バッカー　２２・・・ケーシング。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端部にアンカーを装着した可撓性筒状体を中空管内部
   に収納し、かつ、アンカーを中空管の先端に装着してア
   ンカーにより中空管先端部を閉塞した状態で中空管を地
   盤中に挿入し、所定深度に達した後、アンカーと中空管
   を離し、前記可撓性筒状体を地盤中に緊張させた状態で
   残存させ、中空管のみを引上げ、可撓性筒状体上部開放
   端の外周部にケーシングを取付け、さらに開放端内部に
   パッカーを取付けてパッカーとケーシングにより上部開
   放端を密閉固定させた後、パッカー上部より水硬性スラ
   リーを圧入することにより可撓性筒状体を拡大膨張させ
   つつ硬化体を地中に造成することを特徴とする杭状硬化
   体の施工方法。