JPH05247936A

JPH05247936A - 杭の中掘拡底工法

Info

Publication number: JPH05247936A
Application number: JP4458492A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Komazawa; 和男駒澤
Original assignee: NIPPON BEESU KK; TAKAWAKI KISO KOJI KK
Current assignee: NIPPON BEESU KK; TAKAWAKI KISO KOJI KK
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1993-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】排土量が少なく、連続１工程で施工ができる既
製杭を用いた中掘拡底工法を提供する。【構成】下端に掘削工具を備えたオーガーを既製杭の中
空孔に挿通し、支持層に至るまでの上層地層を既製杭の
外径と同径に掘削しながら既製杭を地中に圧入し、杭下
端が支持層に到達したとき、杭の圧入を止め、掘削工具
を拡径して支持層内に前記既製杭の外径より大径の掘削
を行い、根固め材を注入しながらこの支持層地盤を撹拌
して拡大球根を築造し、既製杭下端の一定長を前記拡大
球根内に根入れし、ついで、掘削工具を縮径して既製杭
内を引き上げ、杭を定着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直径３００〜１０００
ｍｍ程度の中空プレキャストコンクリート杭、鋼管杭な
どの既製杭を用いて球根付きの杭を地中に築造する杭の
中掘拡底工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤に建築物等を支持する支持杭を施工
する場合、打撃杭の騒音を防止する観点から、中空プレ
キャストコンクリ−ト杭や鋼管杭等の中空の既製杭を用
い、その中にオーガーを挿通しその先端に掘削工具を取
付け、オーガーを回転して地盤を掘削しながら杭を沈下
させる中掘工法が知られている。このような中掘工法は
施工が静粛であり、大径の杭を形成することも容易であ
るなどの利点を有している。しかし、排土が多く、近年
とくに都会では排土を処理することが困難となりつつあ
り、また排土の処理費用も高騰しているという問題があ
る。

【０００３】一方、杭を支持する支持層内にコンクリ−
ト球根を形成し、杭の支持力を高める拡底工法も知られ
ている。拡底工法では高圧水ジェット等を用いて支持層
中に杭より大径の撹拌部を形成し、この撹拌部に根固め
材を注入して、球根を築造するのがもっとも普通であ
る。この場合、掘削撹拌のための高圧ジェット掘削工
程、根固め材注入工程、杭形成工程など、複雑な工程を
経て施工される。このような従来の球根形成では、発生
する汚水処理の問題や、工程が多岐に亙るための工期の
遅延の問題、コストが増大する問題等がある。

【０００４】また、中掘工法と拡底工法とを組合わせた
中掘拡底工法も知られている。しかし、このような工法
では、依然として、排土が多いという問題があり、また
１工程でコンクリ−ト球根を形成することが容易ではな
かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
実情に鑑み、排土が少なく、連続１工程で球根を持つ支
持杭を施工することができる中掘拡底工法を提供するこ
とを目的とする。また本発明の課題は、この工法によっ
て施工される球根の大きさを適正にすることを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、鋭意研究を重ねた結果開発されたもので、次
の技術手段によって構成したことを特徴としている。ａ）下端に掘削工具を備えたスパイラルオーガーを既製
杭の中空孔に挿通し、て球根つきの杭を沈設する杭の中
掘拡底工法である。ｂ）支持層に至るまでの上層地層内を既製杭の外径と同
径に掘削しながら既製杭を地中に圧入する。ｃ）杭下端が支持層に到達したとき、杭の圧入を止め、
掘削工具を拡径して支持層内に前記既製杭の外径より大
径の掘削を行う。ｄ）根固め材を注入しながらこの掘削した支持層地盤を
撹拌し、拡大球根を築造する。ｅ）既製杭をこの拡大球根内に根入れし、掘削工具を縮
径して既製杭内を引き上げ、杭を定着する。

【０００７】以上の場合に、形成する球根の外径Ｄｂを
Ｄｂ≧Ｄ＋２００ｍｍ、球根の長さＬｂをＬｂ≧Ｄ＋１
０００ｍｍ又はＬｂ≧３Ｄのいずれか大きい方とし、杭
の根入れ長さＬｐをＬｐ≧（１〜１．５）Ｄとすると好
適である。また、既製杭として鋼管杭を用い、鋼管杭の
下端にフランジを取付け、このフランジの内径ＤａをＤ
ａ≦０．７５Ｄ、このフランジの厚さｔをｔ≧０．０４
Ｄとすると適切である。ただし、Ｄは杭の外径とする。

【０００８】

【作用】本発明では、オーガーの先端部に拡大翼を有す
る特殊掘削工具を取付けたスパイラルオーガーをあらか
じめ既製杭の中空部に挿入し、杭を建て込んだ後、オー
ガーを接続し掘削を開始する。支持層に至るまでの上層
地層内では杭の沈設は、スパイラルオーガーを回転させ
て、既製杭の外径と同一の径に掘削し、杭の先端の土砂
を杭の中空部を通して地上に排出しながら、杭の自重又
は杭打やぐらの自重を利用しながら杭を掘削圧入する。
掘削土は地上に排出されるが、杭の中空孔内にも圧密状
態で残置し、地上に排出する土量は著しく少なくなる。
このとき、中空杭内のオーガーの羽根の径を中空孔径よ
り小さくしておくと排土量を少なくする効果が大であ
る。

【０００９】杭の先端が支持層に到達したとき、杭の圧
入を止め、オーガー先端の掘削工具を拡径して支持層内
に前記既製杭の外径より大径の掘削を行う。このとき地
層を撹拌するだけなので排土は生じない。また、高圧水
ジェット等を用いないから、汚水を発生することはな
い。次に根固め材を注入しながら球根築造区域内を掘削
工具を上下動して支持層地盤を撹拌し、根固め材を地盤
内に混合して拡大球根を築造する。

【００１０】球根の大きさは設計により定めることがで
きるが、杭の外径をＤとすると球根の外径Ｄｂは径Ｄｂ
≧Ｄ＋２００ｍｍ、球根の長さＬｂはＬｂ≧Ｄ＋１００
０ｍｍ又はＬｂ≧３Ｄのいずれか大きい方とする。球根
の外径Ｄｂを径Ｄｂ≧Ｄ＋２００ｍｍとすれば、地盤の
耐荷力に対応する球根の軸方向圧縮力に対して安全とな
る。球根の長さＬｂは杭先端に作用する軸力によって杭
の周面に作用する剪断力に対して抵抗できる長さが、杭
の径により異なるが、７５０ｍｍ以上であればよく、安
全を見てＬｂ≧Ｄ＋１０００ｍとした。

【００１１】次に、この拡大球根内に杭を根入れする。
根入れする時期は球根の築造中でよい。根入れする長さ
Ｌｐは、Ｌｐ≧（１〜１．５）Ｄとすればよい。次に掘
削工具を縮径して、既製杭内を引き上げ、杭を定着す
る。この場合、掘削工具はオーガーと同じ径又は同等の
径まで縮径することによって、排土は杭の内部に残置さ
れ、地上に排出する土量は少量となる。

【００１２】以上のように、本発明の工法は、連続的に
一貫作業で杭の沈設開始から杭の定着までを行うことが
できる。従って従来の中掘拡底工法のように、ケーシン
グの差し替え、掘削工具の出し入れ、高圧水ジェットの
出し入れ、杭の上げ下げなどの複雑な工程を全く必要と
しない。また本発明では、高圧水ジェットなどを使用し
ないので、汚水等を発生することがない。

【００１３】本発明工法により施工された杭は、球根部
に杭を根入れしているので、杭の内外面に球根との結合
部が形成され、杭と球根とが一体化され杭がっこう管杭
である場合には特に好ましい。なお、杭の内部の球根高
さは、掘削工具の引き上げ時に任意に設定することがで
きる。

【００１４】

【実施例】

実施例１本発明の実施例を図１の工程図により説明する。（ａ）プレキャストコンクリート杭１をキャッチング
治具６でつかみ、内部にスパイラルオーガー２を挿通し
その下端に掘削工具３を取付け、地表１０から地盤１１
内に沈設する。キャッチング治具６は杭１の外径をつか
み、油圧シリンダ７により杭１を地中に圧入する。掘削
工具３は下端に掘削ビットを備えると共に拡径可能な翼
４を有する。支持層１２に到着するまでは、翼４は杭の
外径と同一の外径に設定され、オーガーを回転させなが
ら、杭１を沈設する。掘削排土はスパイラルオーガー２
により杭１内の中空孔を上昇し地上に排出されるが、そ
のかなりの部分は杭１の中空孔内に圧密されて残置す
る。（ｂ）杭１の下端が支持層１２に達すると、掘削工具
３の翼４を拡径し、支持層１２内を掘削する。このとき
杭１の圧入は一時停止する。（ｃ）掘削工具３は支持層１２内の球根１３形成部を
掘削撹拌する。ついで、注入材注入孔５からセメントミ
ルクを注入しながら掘削工具３を上下方向に２往復さ
せ、球根を築造し、根固めする。この間に杭１の下端の
根入れ長さ１４を球根中に圧入した。

【００１５】球根の直径Ｄｂは杭の直径Ｄに対してＤｂ
＝Ｄ＋２００ｍｍ、球根の長さは杭の根入れ長さ１４を
（１〜１．５）Ｄ、その下方の長さ１５を２Ｄ又は１０
００ｍｍ以上とする。これらの根拠について説明する。
杭の外径をＤ、球根の外径をＤｂ、杭先端軸力Ｒ、杭先
端付近の地盤の平均Ｎ値の最大値をＮｍ＝６０、杭先端
の閉塞面積をＡｏ，球根部に発生する応力度をｑとすれ
ばＲ＝２５ＮＡｏｑ＝２５Ｎｍ（ｔ／ｍ² ）＝１５０ｋｇ／ｃｍ² 球根部の圧縮応力σを杭径３１８．５〜８１２．８ｍｍ
についてＤ_b ＝Ｄ＋２００ｍｍとして求めるとσは６
０．８〜９９．１ｋｇ／ｃｍ² となる。代表的な杭の寸
法についてこの値の例を挙げるとＤ＝４００Ｄｂ＝６００のとき，σ＝６６．６ｋｇ／
ｃｍ² Ｄ＝８００Ｄｂ＝１０００のとき，σ＝９６．０ｋｇ
／ｃｍ² であり、Ｄｂ≧Ｄ＋２００ｍｍとしておけばσは１５０
ｋｇ／ｃｍ² より十分小さい安全な値となる。

【００１６】杭の球根の長さは、軸力Ｒによって杭周面
に生ずる剪断力に対して抵抗できる長さ以上とする。球
根の杭より大きい部分の横断面に杭先端軸力Ｒが作用し
たとし、コンクリートの剪断力τを（１／４）σ−（１
／６）σ＝３０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ² であるからこれを
τ＝２５ｋｇ／ｃｍ² とすれば、Ｄ＝４００のとき所要高，Ｈ＝７５０ｍｍＤ＝８００のとき所要高，Ｈ＝６７５ｍｍとなるのでＬｐ≧１０００ｍｍ以上とすれば安全であ
る。（ｄ）ついで、掘削工具３の翼４を縮径して杭１の中
空孔内を上昇させ、杭１を定着した。このとき杭の下端
から１．５Ｄの高さまで杭中空部内に根固め材を注入
し、被圧水を押えるため注水を行いながらオーガーを引
き抜き、施工を完了した。注入された根固め材の硬化に
よって杭本体と球根を一体化させ杭の支持力を発現させ
る。従来、通常の中空工法では排土量は杭の全容積の８
０％程度であったが、本発明方法では６０％程度となっ
た。

【００１７】実施例２鋼管杭２１を用いた実施例を図２を参照して説明する。
図２は図１と同様の工程図である。施工工程（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）は基本的に図１と同様であり、符号
２、３、４、５、１１、１２、１３は同じである。鋼管
杭２１はコンクリート杭１に比べて、肉厚が薄いので鋼
管杭２１の下端には、球根１３との支持力の伝達を確実
にするために、フランジ２２を設けてある。また鋼管内
にシャキーを設けてある。スパイラルオーガー２の外径
はもちろんこのフランジ２２の内径、シャキーの内径よ
り小さくする。鋼管杭２１ではこスパイラルオーガー２
は小さい直径となるので、鋼管杭２１内により多くの排
土を残置することができ、排土量が少なくなる。

【００１８】上記フランジは次のとおりである。フラン
ジの内径をＤａ、管内径Ｄｉ、フランジの厚さをｔと
し、Ｄａ≦０．７５Ｄ、フランジに生じる曲げモーメン
トをＭｔとすれば、

【００１９】

【数１】

【００２０】ポアソン比νを０．３とし、ｑを１５０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 、鋼板の許容応力度σを短期２４００ｋｇ
／ｃｍ² として、フランジの厚さｔを求めると、Ｄ＝４００のとき，ｔ＝１９ｍｍＤ＝８００のとき，ｔ＝３２ｍｍであり、フランジの厚さｔをｔ≧０．０４Ｄとすると良
い。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、連続工程により、支持
力の大きい杭を中掘拡径により迅速に施工することがで
き、工期の短縮、工事費用の低減に寄与する。また排土
量が少なく、汚水等を生じることがなく、環境を保全
し、経費の削減をすることができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の工程図である。

【図２】本発明の別の実施例の工程図である。

【符号の説明】

１杭２スパイラ
ルオーガー３掘削工具４翼６キャッチング治具７油圧シリ
ンダ１０地表１１地盤１２支持層１３球根１４根入れ長１５下方の
長さ２１鋼管杭２２フラン
ジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下端に掘削工具を備えたオーガーを既製
杭の中空孔に挿通し、支持層に至るまでの上層地層を既
製杭の外径と同径に掘削しながら既製杭を地中に圧入
し、杭下端が支持層に到達したとき、杭の圧入を止め、
掘削工具を拡径して支持層内に前記既製杭の外径より大
径の掘削を行い、根固め材を注入しながらこの支持層地
盤を撹拌して拡大球根を築造し、既製杭下端の一定長を
前記拡大球根内に根入れし、ついで、掘削工具を縮径し
て既製杭内を引き上げ、杭を定着することを特徴とする
杭の中掘拡底工法。
【請求項２】球根の外径ＤｂをＤｂ≧Ｄ＋２００ｍ
ｍ、球根の長さＬｂをＬｂ≧Ｄ＋１０００ｍｍ又はＬｂ
≧３Ｄのいずれか大きい方とし、杭の根入れ長さＬｐを
Ｌｐ≧（１〜１．５）Ｄとすることを特徴とする請求項
１記載の杭の中掘拡径方法。ただし、Ｄは杭の外径とす
る。
【請求項３】既製杭として鋼管杭を用い、鋼管杭の下
端にフランジを取付け、該フランジの内径ＤａをＤａ≦
０．７５Ｄ、該フランジの厚さｔをｔ≧０．０４Ｄとす
ることを特徴とする請求項１記載の杭の中掘拡径方法。
ただし、Ｄは杭の外径とする。