JPH08284157A - 通水孔付き杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通水孔付き杭に関し、地盤の液状化を低減で
きる。 【構成】 地盤中に設置され、その外周部に排水用ドレ
ーン層15が形成される杭10であって、上記杭10は、内部
に中空部11を有する筒状であって、その上部には、中空
部11と前記ドレーン層15とを連通する通水孔12を開設し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、支持杭やドレーン管に
使用できる通水孔付き杭に関し、特に、地盤の液状化を
防止できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】図２３，２４は、従来の既成杭及びこの
既成杭の施工方法を示すものであって、図２３は、地盤
を掘孔し、硬化剤を充填する一工程を示す断面図、図２
４は、孔内部に杭を固定した状態を示す断面図である。
従来、既成杭100の施工方法の一つとして、図２３に示
すように、その外径が杭外径より少し大きい中空管の外
周面にスパイラル状にスクリューを設けたスクリューオ
ーガー101を、その上端に配置した回転装置102により、
回転させて、地盤中の土を地上に排出し、杭100を埋設
するための孔14を形成していた。

【０００３】その後、図２３に示すように、スクリュー
オーガー101を引き上げる際に、孔14内に硬化剤として
のセメントミルク103を充填していた。つぎに、図２４
に示すように、セメントミルク103が充填された孔14内
部に既成杭100を圧入し、沈設させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の既成杭
100では、図２４に示すように、既成杭100の周囲に充填
材としてセメントミルク103等の硬化剤を充填して、既
成杭100と硬化剤とが一体化して地盤中に固定するよう
に形成されていた。このようにして施工した従来の既成
杭100は、地震時に地盤の液状化が発生すると、杭本来
の機能が極端に低下し、既成杭100が傾いて地上構造物
に損傷を与えるおそれがあった。

【０００５】また、地上に噴出した泥水（余剰間隙水）
により、周辺が汚損されるおそれもあった。そこで、請
求項１記載の発明は、杭の外周部に排水効果を有するド
レーン層を形成するとともに、地震時に発生する地盤中
の余剰間隙水を筒状の杭の内部に貯水して、地盤の液状
化を低減できる通水孔付き杭を提供しようとするもので
ある。

【０００６】請求項２記載の発明は、上記した請求項１
記載の発明の目的に加え、次の点を目的とする。すなわ
ち、請求項２記載の発明は、杭の内部に地盤中の余剰間
隙水を取り込むための通水孔内に、ドレーン材が詰まっ
たり、ドレーン材が通水孔を通って杭の内部に侵入する
ことを防止して、地震時に発生する地盤中の余剰間隙水
を確実に筒状の杭の内部に貯水して、地盤の液状化を低
減できる通水孔付き杭を提供しようとするものである。

【０００７】請求項３記載の発明は、上記した請求項１
又は請求項２記載の発明の目的に加え、次の点を目的と
する。すなわち、請求項３記載の発明は、ドレーン層内
を上昇してきた地盤中の余剰間隙水を一時的に貯留でき
る部位をドレーン層上部に設けて、地盤中の余剰間隙水
を地上に噴出させることなく杭の内部に取り込んで、地
盤の液状化を低減できる通水孔付き杭を提供しようとす
るものである。

【０００８】請求項４記載の発明は、上記した請求項１
〜３のいずれか１項に記載の発明の目的に加え、次の点
を目的とする。すなわち、請求項４記載の発明は、杭の
内部に取り込んで貯水した地盤中の余剰間隙水を、再び
地盤中に還元して、杭の内部の貯水の水位を低下させる
ことにより、さらに地震が発生した場合であっても、地
盤中の余剰間隙水を筒状の杭の内部に貯水することがで
きる通水孔付き杭を提供しようとするものである。

【０００９】請求項５記載の発明は、上記した請求項４
記載の発明の目的に加え、次の点を目的とする。すなわ
ち、請求項５記載の発明は、杭の内部に取り込んで貯水
した地盤中の余剰間隙水を杭の外部に排出できるととも
に、杭の外部から地盤中の水が逆流してくることを防止
して、杭の内部の貯水の水位を確実に低下させることに
より、さらに地震が発生した場合であっても、地盤中の
余剰間隙水を筒状の杭の内部に貯水することができる通
水孔付き杭を提供しようとするものである。

【００１０】請求項６記載の発明は、上記した請求項１
〜５のいずれか１項に記載の発明の目的に加え、次の点
を目的とする。すなわち、請求項６記載の発明は、杭の
内部に地盤中の余剰間隙水を取り込むための通水孔の外
周部の孔径を、ドレーン材が侵入できない孔径とすると
ともに、通水孔内に取り込んだ余剰間隙水を抵抗なく杭
の内部に取り込んで貯水し、地盤の液状化を低減できる
通水孔付き杭を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するためのものであり、以下にその内容を図面に
示した実施例を用いて説明する。請求項１記載の発明
は、次の点を特徴する。すなわち、杭(10)は、図２に示
すように、内部に中空部(11)を有する筒状であって、そ
の上部には、中空部(11)と前記ドレーン層(15)とを連通
する通水孔(12)を開設している。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記した請求項１
記載の発明の特徴に加え、次の点を特徴する。すなわ
ち、杭(10)の上部に設けた通水孔(12)には、図２に示す
ように、杭(10)の外周部に設けたドレーン層(15)からド
レーン材(20)等の固形物が侵入することを防止するため
のフィルター(13)を取り付けている。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記した請求項１
又は請求項２記載の発明の特徴に加え、次の点を特徴と
する。すなわち、杭(10)の外周部に設けたドレーン層(1
5)の上部には、図２に示すように、外周方向に拡径した
張り出し部(16)を形成している。請求項４記載の発明
は、上記した請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明
の特徴に加え、次の点を特徴とする。

【００１４】すなわち、杭(60)の下部には、図２０に示
すように、杭(60)の上部に設けた通水孔(62)から杭(60)
の中空部内に貯水された水を排水する水抜き孔(64)を設
けている。請求項５記載の発明は、上記した請求項４記
載の発明の特徴に加え、次の点を特徴とする。

【００１５】すなわち、杭(60)の下部に設けた水抜き孔
(64)には、図２２に示すように、杭(60)の中空部から杭
(60)の外周面に向かって一方向に通水可能な弁(例え
ば、逆止弁65)を設けている。請求項６記載の発明は、
上記した請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明の特
徴に加え、次の点を特徴とする。

【００１６】すなわち、図３に示すように、杭(10)の上
部に設けた通水孔(12)は、杭(10)の中空部から杭(10)の
外周面に向かって縮径している。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、次のような作用
を奏する。すなわち、予め掘削した掘削孔(14)内に設置
する杭(10)は、図２に示すように、杭(10)の上部に、杭
(10)の内部の中空部(11)と杭(10)の外周面とを連通する
通水孔(12)を開設してある。

【００１８】また、杭(10)を設置した掘削孔(14)内に
は、杭(10)の外周部にドレーン材(20)からなる排水用の
ドレーン層(15)を形成する。したがって、ドレーン材(2
0)は、それらの間に隙間を有しているので、その隙間内
を水等の液体は自由に移動することができる。また、ド
レーン材(20)の隙間内を通ってドレーン層(15)上部に向
かって移動してきた水等の液体は、通水孔(12)を通って
杭(10)の内部の中空部(11)内に貯水することができる。

【００１９】このため、地盤中に含まれる水分の間隙水
圧が地震により上昇しても、ドレーン層(15)内部のドレ
ーン材(20)により形成された隙間を通じて、水がドレー
ン層(15)の上部に向かって移動するとともに、この水は
通水孔(12)を通って杭(10)の内部の中空部(11)内に貯水
されるので、地盤中の間隙水圧の上昇を極力抑えて、地
震による液状化現象の発生を抑えることができる。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、上記した請
求項１記載の発明の作用に加え、次のような作用を奏す
る。すなわち、杭(10)の上部に設けた通水孔(12)には、
図２に示すように、杭(10)の外周部に設けたドレーン層
(15)からドレーン材(20)等の固形物が侵入することを防
止するためのフィルター(13)を取り付けてある。

【００２１】したがって、杭(10)の外周部のドレーン材
(20)や地盤中の小石等の固形物は、フィルター(13)に阻
止されて、通水孔(12)内に侵入することがない。このた
め、通水孔(12)が目詰まりしたり、ドレーン材(20)が杭
(10)の内部の中空部(11)内に蓄積して中空部(11)が閉塞
することがなく、ドレーン層(15)を通して移動してきた
余剰間隙水を効率よく杭(10)の内部の中空部(11)内に取
り込んで、地盤中の間隙水圧の上昇を極力抑えて、地震
による液状化現象の発生を抑えることができる。

【００２２】請求項３記載の発明によれば、上記した請
求項１又は請求項２記載の発明の作用に加え、次のよう
な作用を奏する。すなわち、杭(10)の外周部に設けたド
レーン層(15)の上部には、図２に示すように、外周方向
に拡径した張り出し部(16)を形成してある。したがっ
て、地盤中に含まれる水分の間隙水圧が地震により上昇
しても、ドレーン層内を上昇してきた地盤中の余剰間隙
水を張り出し部(16)に一時的に貯留して、余剰間隙水を
地上に噴出させることなく、通水孔(12)を通して杭(10)
の内部の中空部(11)内に貯水することができる。

【００２３】請求項４記載の発明によれば、上記した請
求項１〜３のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、
次のような作用を奏する。すなわち、杭(60)の上部には
通水孔(62)を設け、杭(60)の下部には、図２０に示すよ
うに、杭(60)の内部の中空部(61)内にに貯水した水を排
水するための水抜き孔(64)を設けてある。

【００２４】したがって、杭(60)内部に取り込んで貯水
した地盤中の水を、図２１に示すように、再び地盤中に
還元することができる。請求項５記載の発明によれば、
上記した請求項４記載の発明の作用に加え、次のような
作用を奏する。すなわち、杭(60)の下部に設けた水抜き
孔(64)には、図２２に示すように、杭(60)の内部の中空
部(72)から杭(60)の外周面へ向かってのみ通水可能な弁
（例えば、逆止弁65）を設けてある。

【００２５】したがって、杭(60)の内部に取り込んで貯
水した地盤中の水を杭(60)の外部に排出できるととも
に、杭(60)の外部から地盤中の水が逆流してくることを
防止することができる。このため、杭(60)の内部の貯水
の水位を確実に低下させることにより、杭(60)の内部の
中空部(61)が満水状態となることを防止して、さらに地
震が発生した場合であっても、地盤中の余剰間隙水を筒
状の杭(60)内部に貯水することができる。

【００２６】請求項６記載の発明によれば、上記した請
求項１〜５のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、
次のような作用を奏する。すなわち、杭(10)の上部に設
けた通水孔(12)は、図３に示すように、杭(10)内部の中
空部(11)から杭(10)の外周面に向かって縮径している。
したがって、通水孔(12)の外周部から、通水孔(12)内に
ドレーン材(20)が侵入することがないとともに、通水孔
(12)内に取り込んだ余剰間隙水は、抵抗なく杭(10)内部
に取り込まれる。

【００２７】このため、通水孔(12)が目詰まりしたり、
ドレーン材(20)が杭(10)の内部の中空部(11)内に蓄積し
て中空部(11)が閉塞することがなく、ドレーン層(15)を
通して移動してきた余剰間隙水を効率よく杭(10)の内部
の中空部(11)内に取り込んで、地盤中の間隙水圧の上昇
を極力抑えて、地震による液状化現象の発生を抑えるこ
とができる。

【００２８】

【実施例】図１〜２は、本発明の第１実施例に係る通水
孔付き杭を示すものである。図１は、第１実施例に係る
通水孔付き杭の断面図、図２はこの通水孔付き杭を地盤
中に埋設した状態の断面図である。図３は、通水孔の他
の実施例を説明するための通水孔付き杭の一部断面図を
各々示す。

【００２９】また、図４〜９は地震時における液状化現
象を説明するための概略模式図であって、図４は地盤の
概略断面図、図５はゆるい砂層の粒の状態の概略模式
図、図６は地震発生前後の地盤の概略模式図、図７は地
震発生時における未処理地盤の状態の概略断面図、図８
は地震発生時における処理地盤の状態の概略断面図、図
９は地震発生時における処理地盤及び未処理地盤と間隙
水圧比との関係の概略模式図を各々示す。

【００３０】図１中、10は地盤中に建造物の基礎として
埋設される通水孔付き杭10を示すものであって、この通
水孔付き杭10は、その内部に中空部11を有する筒状であ
って、この中空部11と外周面とを連通する通水孔12・・
・を、杭10の上部に複数箇所設けてあり、この通水孔12
には、網状のフィルター13が取り付けてある。なお、杭
10は、節杭でも良い。

【００３１】そして、図２に示すように、この通水孔付
き杭10は、地盤に地表から垂直下方に開けられた掘削孔
14のほぼ中央に埋設されている。そして、この杭10の外
周面と、掘削孔14の内周面との間には、砂利等のドレー
ン材20が押し固められて、充填されたドレーン層15が形
成されている。なお、杭10を、地盤中に打ち込んでも良
い。

【００３２】また、杭10の外周部に設けたドレーン層15
の上部には、外周方向に拡径した張り出し部16を形成し
てある。ここで、ドレーン層15の排水効果について説明
する。上記ドレーン層15は、図２に示すように、ドレー
ン材20を押し固めて形成したもので、それらの間には隙
間を有しているので、その隙間内を水等の液体は自由に
移動することができる。

【００３３】このため、地盤中に含まれる水分の間隙水
圧が地震により上昇すると、図２中、実線で示すよう
に、ドレーン層15内部のドレーン材20により形成された
隙間を通じて水が地表に向かって移動し、張り出し部16
内に一時的に貯留される。そして、張り出し部16内に一
時的に貯留した水は、通水孔12を通って、杭10の中空部
11内に貯水される。したがって、地盤中の間隙水圧の上
昇を抑えることができる。

【００３４】また、透水性を有するコンクリート杭等で
杭10を構成した場合には、杭10の中空部11内に貯水した
水は、図２中、破線で示すように、杭10の壁面を通って
ドレーン層15に浸透し、徐々にではあるが、地盤中に還
元される。これにより、杭10内部の貯水の水位を低下さ
せて、さらに地震が発生した場合であっても、地盤中の
余剰間隙水を杭10の中空部11内に貯水することができ
る。

【００３５】図１，２に示すように、杭10の上部に設け
る通水孔12には、網状のフィルター13が取り付けてあ
る。このフィルター13は、杭10の外周部に設けたドレー
ン層15からドレーン材20や地盤中の小石等の固形物が侵
入することを防止するためのもので、例えば、金属製の
ネットからなり、網目の大きさがドレーン材20の外径よ
りも小さくなっていて、ドレーン材20の通過を阻止する
ことができる。

【００３６】このように、通水孔12には、フィルター13
を取り付けてあるため、通水孔12の孔径をドレーン材20
の外径より大きくしても、杭10の外周部に設けたドレー
ン層15から通水孔12内にドレーン材20が侵入することを
防止でき、大口径の通水孔12により、効率よく余剰間隙
水を杭10内部の中空部61内に取り込むことができる。ま
た、通水孔12が目詰まりを起こしたり、或いは通水孔12
を通して杭10の中空部11内にドレーン材20が充填されて
しまい、杭10の中空部11が貯水槽としての役目を果たさ
なくなる等の不都合を防止することができる。

【００３７】つぎに、図３に基づき、杭10の上部に設け
る通水孔の他の実施例を説明する。この通水孔17は、図
３に示すように、ドレーン層15を形成するドレーン材20
が通水孔17内に侵入することを防止するとともに、通水
孔17内に取り込んだ水等の液体を抵抗なく中空部11内に
取り込むために、杭10内部の中空部11から杭10の外周面
に向かって縮径している。そして、杭10の外周面側の孔
径が、ドレーン材20が通水孔17内部に侵入しないような
孔径となるよう形成されていて、中空部11に向かって徐
々に孔径が拡大している。

【００３８】このようにして通水孔17を形成することに
より、通水孔17にフィルター13を取り付けなくても、通
水孔17内にドレーン材20が侵入することを防止できると
ともに、通水孔17内に取り込んだ余剰間隙水を抵抗なく
杭10内部に取り込むことができる。このため、通水孔17
が目詰まりしたり、ドレーン材20が杭10の中空部11内に
蓄積して中空部11が閉塞することがなく、ドレーン層15
を通して移動してきた余剰間隙水を効率よく杭10の中空
部11内に取り込むことができる。

【００３９】ここで、地震による地盤の液状化現象に関
して説明する。砂地盤の液状化は、図４に示すように、
地下水位面ＷLが地表面ＧLから、約２０ｍ以浅にあっ
て、地下水を含んだゆるい砂層ＬSにおいて発生し易
い。ここで、地盤の液状化現象のメカニズムについて、
砂の粒子からなる、ゆるい砂層ＬSの一部を拡大して説
明する。

【００４０】図５に示すように、砂粒間の隙間を水で満
たし、ゆるく堆積しているゆるい砂層ＬSに、地震によ
る繰り返しの横方向の力、いわゆるせん断力τPが作用
すると、砂粒は周りの隙間に落ち込もうとして、地盤は
体積を縮めようとする。すなわち、地震発生前の地盤91
は、図６に示すように、地震でせん断力τPが作用し
て、体積が減少した地震発生後の地盤92の状態に変化す
る。

【００４１】ところが、砂粒の間には水があるので、地
震のような短い時間では、水は外に逃げ出すことが出来
なくなり、一時的に水圧、いわゆる過剰間隙水圧が発生
する。この水圧が、地表面ＧLからその深さまでの圧力
Ｅ（有効土カブリ圧）まで上昇した時に、地盤は見かけ
上液体のような挙動を示す。すなわち、地下水を含んだ
ゆるい砂層ＬSが強い地震を受けると、砂層ＬS間に含ま
れた間隙水の圧力の上昇で、砂粒間の摩擦が減り、地盤
はせん断抵抗を失って液状化する現象である。

【００４２】このとき、図７に示すように、多量の地下
水が砂を伴って、噴砂・噴水93となって地表に噴き出す
ことがある。液状化した地盤は建物を支える力を失う。
また、部分的沈下で建物が損壊したり、傾斜、転倒する
こともある。この地盤の液状化を発生させるポイントと
して、第１に地盤中の砂の詰まり方がゆるいこと、第２
にその結果として、間隙水圧が上昇することの２つがあ
る。

【００４３】したがって、地盤の液状化を防ぐ対策とし
てこの２点に着目すればよいことになる。すなわち、液
状化対策としては、地盤を締め固めるか、図８に示すよ
うに、原地盤の砂よりもずっと透水性の高いドレーン材
20、例えば砂利の柱からなるドレーン層15を地中に設け
て、ゆるい砂層ＬS間で発生した水圧Ｕを砂利等のドレ
ーン材20からなるドレーン層15ですばやく地表に逃がし
てやり、砂粒間の水圧Ｕの上昇を抑えてやれば良い。

【００４４】さらに、地盤の締め固めとドレーン層15の
両者を併用すれば、より効果的である。ここで、液状化
対策として地盤中に、ドレーン材20からなるドレーン層
15を形成した処理地盤と、ドレーン層15等の対策を施し
ていない未処理地盤とにおける地盤中のＡ点、Ｂ点の間
隙水圧を比較すると、図９に示すように、Ａ点、Ｂ点共
に処理地盤の方が未処理地盤より低い値となる。これ
は、ドレーン層15による排水効果によるものである。

【００４５】ところで、地上構造物等を施工した地盤
は、地盤表面が構造物により閉塞されているため、液状
化に伴い発生した水を地表に逃がしてやることができな
い。そこで、本発明は、地上構造物等を支える杭10を筒
状とし、液状化に伴い発生した水等の液体を杭10の内部
の中空部11内に貯水できるようにしているのである。本
発明の第１実施例に係る通水孔付き杭10によれば、図２
に示すように、地震によって周辺の砂地盤で発生した余
剰間隙水を、杭10の中空部11内に貯水するとともに、杭
10の中空部11内に取り込んで貯水した水は、杭10の壁面
を通して、再び地盤中に還元して浸透させることができ
るので、中空部11内が満水状態となることを防止して、
次の地震発生時にも余剰間隙水を取り込むことができ
る。

【００４６】これにより、周辺地盤の液状化現象の発生
を抑えることができる。また、杭10の周囲に連続的にド
レーン材20を充填することにより、周面支持力として杭
10本来の摩擦抵抗特性を生かすこともできる。さらに、
ドレーン材20は杭10の外周面と掘削孔14の内周面との間
に充填する際に、充分押し固めて、形成されている。

【００４７】このため、水平方向の応力の値が増加する
に伴い、摩擦力が増加するとともに、周辺地盤も締め固
められる。これにより、周面支持力の増加とともに、周
辺地盤の密度が増加し、周辺地盤が締め固められ、ドレ
ーン層15の排水効果に加えて、地盤の液状化現象の発生
を抑えることができる。

【００４８】なお、第１実施例に係る通水孔付き杭10
は、必ずしも地上構造物等を支持するための支持杭であ
る必要はなく、例えば、地盤の液状化によって生じる余
剰間隙水を貯水することのみを目的とするものであって
も良い。また、地上構造物等を支持していない杭である
場合には、杭10の内部の中空部11内に貯水した水を、杭
10の上部の開口部から、ポンプ等を用いて強制的に排水
しても良い。

【００４９】つぎに、本発明の第１実施例に係る通水孔
付き杭10の施工方法について説明する。図１０〜２３は
本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭10を施工する施
工装置及び施工方法を示すものである。図１０は、全外
周にスクリューを有するオーガーの概略側面図、図１１
は先端部のみにスクリューを有するオーガーの概略側面
図、図１２〜１６は施工方法を示すものであって、図１
２はオーガーを地盤上にセットした状態の概略断面図、
図１３はオーガーを地盤中に貫入させている状態の概略
断面図、図１４はオーガー内部に杭を設置した状態の概
略断面図、図１５はドレーン材を充填しながらオーガー
を引き抜いている状態の概略断面図、図１６は杭を地盤
中に埋設した状態の概略断面図、図１７は押圧管の先端
の概略断面図、図１８は他の押圧管の先端の概略断面
図、図１９は他の押圧管の先端の概略断面図を各々示
す。

【００５０】図１０に示すように、本施工装置30は、地
盤中に掘削孔14を形成するオーガー31と、このオーガー
31の内部にあって、オーガー31と独立して上下動可能な
筒状の押圧管50とを備えている。上記オーガー31は、杭
10より大きな内径を有する円筒状であって、その先端下
部には、円錐状であって、先端が開口可能に形成された
先掘刃33と、この先掘刃33に連設され、中空の円筒管状
に形成された中空管32と、この中空管32の外周表面にス
パイラル状に連続して形成されたスクリュー34とを備え
たものを使用する。なお、オーガー31の先端下部は、オ
ーガー31の引き上げ時にオーガー31から分離し、土中に
残る非回収タイプのものでも良い。

【００５１】また、オーガー31は、図１１に示すよう
に、スクリュー34がその先掘刃33から途中まで外周表面
にスパイラル状に形成されている先端オーガータイプの
ものでも良い。この先端オーガータイプのオーガー31
は、地盤から排出する土の量が少なく、いわゆる低排土
となり、周辺地盤をより締め固める効果がある。このよ
うな先端オーガータイプのものは、特にゆるい砂地盤や
軟弱粘土地盤の場合に、それらが圧縮され、密度が増加
し、周辺地盤を締め固めることができて、周面支持力を
増加させることができ、有効である。

【００５２】まず、図１２に示すように、上記オーガー
31からなる施工装置30を所定の地盤90上に垂直に設置す
る。本施工装置30は、図１２に示すように、外周表面に
スクリュー34を有する上記オーガー31と、このオーガー
31内部に配置された押圧管50と、この押圧管50を上下に
可動させる可動装置40と、この可動装置40とオーガー31
との間にあって、オーガー31を回転させるとともに、オ
ーガー31の内周面と押圧管50の外周面との間にドレーン
材20を圧入可能な回転圧入装置41とを備えている。そし
て、回転圧入装置41の上部には、ドレーン材20を外部か
ら挿入できる投入口42が形成されている。

【００５３】上記押圧管50は、図１２に示すように、円
筒状であって、その外径がオーガー31の内径より小さく
設定されてあり、その頭部には、押圧管50に振動を与え
ることが可能なバイブレーター43が設置されている。上
記可動装置40は、図１２に示すように、回転圧入装置41
の上に配置されているとともに、可動装置40と押圧管50
とは、支持軸44により連結されている。そして、可動装
置40の内部には、図示しないがカムが組み込まれてあ
り、上記支持軸44を繰り返し、上下動することにより、
押圧管50を上下動できるように設定されている。

【００５４】つぎに、図１３に示すように、回転圧入装
置41によりオーガー31を時計回りに、正回転させながら
所定の深さまで地盤90中に貫入する。つぎに、図１４に
示すように、地盤90中の所定の深さまでオーガー31を貫
入させた後、回転圧入装置41によりオーガー31の回転を
停止させる。そして、図１４に示すように、オーガー31
の上に設置した可動装置40、支持軸44及び回転圧入装置
41等を取り除き、オーガー31の上部を開口した状態とす
る。

【００５５】つぎに、図１４に示すように、その開口し
た上方から、砂利等からなるドレーン材20を投入し、オ
ーガー31の先掘刃33にのみ、ドレーン材20を充填する。
なお、上記ドレーン材20は、砂利、砕石等のほか、建築
解体で生じる廃材としてのコンクリートの破砕等も使用
できる。つぎに、図１４に示すように、オーガー31の開
口した上方から、その内部に杭10を入れ、先端部30のド
レーン材20の上であって、オーガー31及び押圧管50の中
心部に杭10を設置する。なお、押圧管50を、杭10の設置
時に装着しても良い。また、オーガー31及び押圧管50の
中心部に、杭10を予め設定しておいても良い。

【００５６】さらに、押圧管50を使用することにより、
副次的な効果として、杭10の鉛直性等の施工精度を容易
に高めることができる。これは、掘削孔14よりもさらに
径が小さな押圧管50の内部に杭10を設置するために、杭
10の傾斜が制限され、その結果として鉛直性が向上する
からである。また、杭10の種類としては、コンクリート
杭、鋼管杭、木杭或いはこれらを複合し、組み合わせた
杭でも良い。

【００５７】つぎに、図１５に示すように、オーガー31
の上部に、再度、可動装置40、支持軸44及び回転圧入装
置41等を取り付ける。つぎに、図１５に示すように、回
転圧入装置41によりオーガー31を反時計回りに逆回転さ
せながら、オーガー31を徐々に引き抜いていく。その
際、回転圧入装置41の投入口42からドレーン材20を投入
して、オーガー31の内周面と杭10の外周面との間にドレ
ーン材20を充填させる。なお、オーガー31の内周面と杭
10の外周面との間に、ドレーン材20を予め投入乃至は充
填しておいても良い。

【００５８】さらに、ドレーン材20を充填させると同時
に、可動装置40により、押圧管50を上下に繰り返し移動
させて、充填しているドレーン材20を締め固めていく。
これにより、図１５に示すように、ドレーン材20を杭10
の外周表面と掘削孔14の内周表面との間に連続的に充填
することができる。その際、押圧管50の上部に取り付け
たバイブレーター43により、押圧管50を振動させてい
る。

【００５９】このため、押圧管50を介して、ドレーン材
20が振動し、粒同士がより密に配置され、粒同士の結合
が強固となり、ドレーン材20をより強固に締め固めるこ
とができる。なお、押圧管50を繰り返し上下させる装置
としては油圧ハンマーでも良い。また、繰り返し上下さ
せる位置としては、上述したように押圧管50全体を上下
させてもよいが、押圧管50の先端部だけでも良い。

【００６０】また、バイブレーター43は、押圧管50の上
部に取り付けているが、先掘刃33に取り付けても良い。
バイブレーター43を先掘刃33に取り付けると、振動を先
掘刃33からドレーン材20に直接伝えることができて、よ
り効果的にドレーン材20を締め固めることができる。さ
らに、振動はドレーン材20を介して、周辺地盤90にも伝
わり、周辺地盤90のゆるみを防ぐとともに、周辺地盤90
を締め固めることができる。

【００６１】また、押圧管50は、図１７に示すように、
その先端下部の肉厚が先細に形成されている。このた
め、ドレーン材20の内部に先端が先細に形成された押圧
管50が上方から押し込まれると、図１７に示すように、
押圧管50の先端の両斜面により、ドレーン材20を水平方
向に押し拡げて、水平方向にもドレーン材20を締め固め
ることができる。

【００６２】さらに、押圧管50によりドレーン材20を水
平方向に押圧する力は、ドレーン材20を介して、周辺地
盤90にも及び、周辺地盤90のゆるみを防ぎ、周辺地盤90
を締固めることができる。また、押圧管50の先端には、
図１８に示すように、 先端下部の肉厚が外周外側に向
かって厚く形成された押圧部51を取り付けても良い。

【００６３】上記押圧部51は、耐磨耗性が優れた金属か
らなり、図１８に示すように、その全体形状はリング状
であって、押圧管50の先端に固定されている。また、押
圧部51は、その内面側が緩やかに傾斜し、外面側が急勾
配に傾斜して、外周表面より外側に一部突出して形成さ
れている。これにより、押圧管50が上方から押し込まれ
ると、図１８に示すように、押圧部51の先端外側の斜面
により、周囲のドレーン材20を水平方向外側に向かって
押し拡げて、ドレーン材20を水平方向により強く締め固
めることができる。

【００６４】また、先端が磨耗したら、押圧管50全体を
取り替えることなく、磨耗が激しい先端の押圧部51のみ
取り替えることができて、施工コストを低減させること
ができる。さらに、押圧管50の先端は、図１９に示すよ
うに、先端下部の肉厚を外周外側に向かって厚く形成す
るとともに、内周面側に傾斜面を形成せず、外周面側に
のみ傾斜面を形成した押圧部52を取り付けても良い。

【００６５】上記押圧部52は、耐磨耗性が優れた金属か
らなり、図１９に示すように、その全体形状はリング状
であって、押圧管50の先端下部に固定されている。ま
た、押圧部52は、その内面側には傾斜面を形成せず、外
面側が急勾配に傾斜して、外周表面より外側に一部突出
して形成されている。これにより、押圧管50が上方から
押し込まれると、図１９に示すように、押圧部52の先端
外側の斜面により、周囲のドレーン材20を水平方向外側
に向かって押し拡げて、ドレーン材20を水平方向外側に
向かってさらに強く締め固めることができる。

【００６６】また、先端が磨耗したら、図１８で示した
押圧部51と同様に、磨耗が激しい先端の押圧部52のみ取
り替えることができて、施工コストを低減させることが
できる。なお、図１８，１９で示したように、押圧部5
1,52は押圧管50の先端に取り付けて使用しているが、も
ちろん、図１７に示すように、押圧管50全体を一体物と
して形成しても良い。

【００６７】そして、図１６に示すように、杭10の全長
にわたって、その外周表面と掘削孔14との間にドレーン
材20が充填され、杭10が締め固められた地盤90中に埋設
され、杭10はドレーン材20及び周辺地盤90により強固に
保持された状態となる。なお、上記第１実施例におい
て、押圧管50の形状は、断面が円形の筒状等のものを使
用しているが、断面形状は特にこれに限定されるもので
はなく、三角形、四角形若しくは多角形の筒状等のもの
でもよく、第１〜３の実施例で得られる効果と同様の効
果を得ることができる。

【００６８】つぎに、本発明の第２実施例に係る通水孔
付き杭60について説明する。図２０は、本発明の第２実
施例に係る通水孔付き杭の断面図、図２１はこの通水孔
付き杭を地盤中に埋設した状態の断面図、図２２は水抜
き孔の他の実施例を説明するための通水孔付き杭の断面
図を各々示す。本発明の第２実施例に係る通水孔付き杭
60は、図２０，２１に示すように、第１実施例と比較し
て、杭60の下部に、水抜き孔64を設けたことのみが異な
る。そして、その他は第１実施例と同様であり、同様の
装置を使用し、ほぼ同様の方法により施工する。

【００６９】この第２実施例に係る通水孔付き杭60は、
杭60の上部にのみ、杭60の外周面と中空部61とを連通す
る通水孔62が設けてあり、この通水孔62には、フィルタ
ー63を取り付けてある。また、杭60の下部には、杭60の
外周面と中空部61とを連通し、杭60の内部の中空部61内
に貯水した水を、杭60の外部に排水するための水抜き孔
64を設けてある。

【００７０】杭60の上部に設けた通水孔62は、上記した
第１実施例に係る通水孔12と同様のもので、ドレーン層
15内を上昇してきた余剰間隙水を、杭60の中空部61内に
導くためのものである。また、通水孔62に設けるフィル
ター63は、上記した第１実施例に係るフィルター13と同
様のもので、通水孔62内にドレーン材20が侵入すること
を防止するためのものである。

【００７１】また、杭60の下部に設けた水抜き孔64は、
ドレーン材20が水抜き孔64の内部に侵入しないような孔
径となっている。この第２実施例に係る通水孔付き杭60
は、上記した第１実施例に係る通水孔付き杭10と同様の
方法により施工され、ドレーン層15の上部に張り出し部
16を形成してある。

【００７２】先に説明したように、地震が発生した場合
には、地盤中に含まれる水分の間隙水圧が上昇し、図２
１中、実線で示すように、余剰間隙水となってドレーン
層15内へ浸入し、ドレーン層15内部のドレーン材20によ
り形成された隙間を通じてドレーン層15上部へ移動す
る。第２実施例に係る通水孔付き杭60では、このように
してドレーン層15上部に移動してきた余剰間隙水を、張
り出し部16内に一時的に貯留するとともに、通水孔62を
通して杭60の中空部61内に導いて貯水することは、第１
実施例と同様である。

【００７３】そして、図２１中、破線で示すように、杭
60の中空部61内に取り込んで貯水した水を、水抜き孔64
を通して、再び地盤90中に還元する。このように水抜き
孔64を設けたため、例えば、鋼管杭のように浸透性を有
しない杭であっても、杭60の中空部61内に取り込んで貯
水した水を地盤中に還元することができ、杭60の内部の
貯水の水位を低下させて、さらに地震が発生した場合で
あっても、地盤中の余剰間隙水を筒状の杭60の内部に貯
水することができる。

【００７４】なお、第２実施例に係る通水孔付き杭60
は、必ずしも地上構造物等を支持するための杭60である
必要はなく、例えば、地盤の液状化によって生じる余剰
間隙水を排水することのみを目的とするものであっても
良い。また、地上構造物等を支持していない杭60である
場合には、杭60の内部の中空部61内に貯水した水を、杭
60の上部の開口部から、ポンプ等を用いて強制的に排水
しても良い。また、図２２に示すように、地盤中の水
が、水抜き孔64を通して杭60の中空部61内に浸入してく
るのを防止するため、水抜き孔64には、杭60の中空部61
から杭60の外周面へ向かってのみ通水可能な弁、例えば
逆止弁65を設けることが好ましい。

【００７５】この逆止弁65は、図２２中の実線で示すよ
うに、常には水抜き孔64を閉塞している。そして、杭60
の中空部61内に水が溜まり、水抜き孔64の内側から水圧
がかかった場合には、図２２中の破線で示すように、杭
60の中空部61内からの水圧により水抜き孔64の外側へ向
かって開き、杭60の中空部61内に貯水した水を杭60の外
部へ排出することができる。

【００７６】一方、水抜き孔64の外側のドレーン層15内
に水が溜まり、水抜き孔64の外側から水圧がかかった場
合には、この水圧により、逆止弁65が水抜き孔64の内側
へ向かって押圧されて、水抜き孔64を閉塞し、ドレーン
層15内の水が杭60の中空部61内に浸入することを防止す
ることができる。

【００７７】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、次のような効果を奏する。すなわ
ち、請求項１記載の発明によれば、地震時に発生する地
盤中の余剰間隙水を筒状の杭内部に貯水して、地盤の液
状化を低減できる通水孔付き杭を提供することができ
る。

【００７８】請求項２記載の発明によれば、上記した請
求項１記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏す
る。すなわち、請求項２記載の発明によれば、杭内部に
地盤中の余剰間隙水を取り込むための通水孔内にドレー
ン材が詰まったり、ドレーン材が通水孔を通って杭内部
に侵入することを防止して、地震時に発生する地盤中の
余剰間隙水を確実に筒状の杭内部に貯水して、地盤の液
状化を低減できる通水孔付き杭を提供することができ
る。

【００７９】請求項３記載の発明によれば、上記した請
求項１又は請求項２記載の発明の効果に加え、次のよう
な効果を奏する。すなわち、請求項３記載の発明によれ
ば、ドレーン層内を上昇してきた地盤中の余剰間隙水を
一時的に貯留できる部位をドレーン層上部に設けて、地
盤中の余剰間隙水を地上に噴出させることなく杭内部に
取り込んで、地盤の液状化を低減できる通水孔付き杭を
提供することができる。

【００８０】請求項４記載の発明によれば、上記した請
求項１〜３のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、
次のような効果を奏する。すなわち、請求項４記載の発
明によれば、杭内部に取り込んで貯水した地盤中の水
を、再び地盤中に還元して、杭内部の貯水の水位を低下
させることにより、さらに地震が発生した場合であって
も、地盤中の余剰間隙水を筒状の杭内部に貯水すること
ができる通水孔付き杭を提供することができる。

【００８１】請求項５記載の発明によれば、上記した請
求項４記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏す
る。すなわち、請求項５記載の発明によれば、杭内部に
取り込んで貯水した地盤中の余剰間隙水を杭外部に排出
できるとともに、杭外部から地盤中の水が逆流してくる
ことを防止して、杭内部の貯水の水位を確実に低下させ
ることにより、さらに地震が発生した場合であっても、
地盤中の余剰間隙水を筒状の杭内部に貯水することがで
きる通水孔付き杭を提供することができる。

【００８２】請求項６記載の発明によれば、上記した請
求項１〜４のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、
次のような効果を奏する。すなわち、請求項５記載の発
明によれば、杭内部に地盤中の余剰間隙水を取り込むた
めの通水孔の外周部の孔径を、ドレーン材が侵入できな
い孔径とするとともに、通水孔内に取り込んだ余剰間隙
水を抵抗なく杭内部に取り込んで貯水し、地盤の液状化
を低減できる通水孔付き杭を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭を地盤
中に埋設した状態を示す断面図である。

【図３】通水孔の他の実施例を説明するための通水孔付
き杭の一部断面図である。

【図４】地震時における液状化現象を示すものであっ
て、地盤を示す概略断面図である。

【図５】地震時における液状化現象を示すものであっ
て、ゆるい砂層の粒の状態を示す概略模式図である。

【図６】地震時における液状化現象を示すものであっ
て、地震発生前後の地盤を示す概略模式図である。

【図７】地震時における液状化現象を示すものであっ
て、地震発生時における未処理地盤の状態を示す概略断
面図である。

【図８】地震時における液状化現象を示すものであっ
て、地震発生時における処理地盤の状態を示す概略断面
図である。

【図９】地震時における液状化現象を示すものであっ
て、地震発生時における処理地盤及び未処理地盤と間隙
水圧比との関係を示す概略模式図である。

【図１０】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭を施
工する施工装置であって、全外周にスクリューを有する
オーガーを示す概略側面図である。

【図１１】本発明の第１実施例に係る通水孔付き孔を施
工する施工装置であって、先端部のみにスクリューを有
するオーガーを示す概略側面図である。

【図１２】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、オーガーを地盤上にセットした状態を
示す概略断面図である。

【図１３】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、オーガーを地盤中に貫入させている状
態を示す概略断面図である。

【図１４】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、オーガー内部に杭を設置した状態を示
す概略断面図である。

【図１５】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、ドレーン材を充填しながらオーガーを
引き抜いている状態を示す概略断面図である。

【図１６】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、杭を地盤中に埋設した状態を示す概略
断面図である。

【図１７】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、押圧管の先端を示す概略断面図であ
る。

【図１８】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、他の押圧管の先端を示す概略断面図で
ある。

【図１９】本発明の第１実施例に係る通水孔付き杭の施
工方法であって、他の押圧管の先端を示す概略断面図で
ある。

【図２０】本発明の第２実施例に係る通水孔付き杭の断
面図である。

【図２１】本発明の第２実施例に係る通水孔付き杭を地
盤中に埋設した状態を示す断面図である。

【図２２】水抜き孔の他の実施例を説明するための通水
孔付き杭の一部断面図である。

【図２３】従来の杭の施工方法を示すものであって、地
盤を掘孔し、硬化剤を充填する一工程を示す断面図であ
る。

【図２４】従来の杭の施工方法を示すものであって、掘
削孔内部に杭を固定した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

10 杭 11 中空部 12 通水孔 13 フィルター 14 掘削孔 15 ドレーン層 16 張り出し部 17 通水孔 20 ドレーン材 30 施工装置 31 オーガー 32 中空管 33 先掘刃 34 スクリュー 40 可動装置 41 回転圧入装置 42 投入口 43 バイブレーター 44 支持軸 50 押圧管 51,52 押圧部 60 杭 61 中空部 62 通水孔 63 フィルター 64 水抜き孔 65 逆止弁 90 地盤 91 地震発生前の地盤 92 地震発生後の地盤 93 噴砂・噴水 100 既成杭 101 スクリューオーガー 102 回転装置 103 セメントミルク ＷL 地下水位面 ＧL 地表面 ＬS 砂層 τP せん断力 Ｅ 有効土カブリ圧 Ｕ 水圧

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中に設置され、その外周部に排水用
   ドレーン層が形成される杭であって、 上記杭は、内部に中空部を有する筒状であって、その上
   部には、中空部と前記ドレーン層とを連通する通水孔を
   開設したことを特徴とする通水孔付き杭。
2. 【請求項２】 杭の上部に設けた通水孔には、杭の外周
   部に設けたドレーン層からドレーン材等の固形物が侵入
   することを防止するためのフィルターを取り付けたこと
   を特徴とする請求項１記載の通水孔付き杭。
3. 【請求項３】 杭の外周部に設けたドレーン層の上部に
   は、外周方向に拡径した張り出し部を形成したことを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の通水孔付き杭。
4. 【請求項４】 杭の下部には、杭の上部に設けた通水孔
   から杭の中空部内に貯水された水を排水する水抜き孔を
   設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
   記載の通水孔付き杭。
5. 【請求項５】 杭の下部に設けた水抜き孔には、杭の中
   空部から杭の外周面に向かって一方向に通水可能な弁を
   設けたことを特徴とする請求項４記載の通水孔付き杭。
6. 【請求項６】 杭の上部に設けた通水孔は、杭の中空部
   から杭の外周面に向かって縮径していることを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれか１項に記載の通水孔付き杭。