JPH09235727A - 拡底沓を用いたソイルセメント合成杭の造成方法及び拡底沓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な支持力が確保できるとともに、既製杭
に適用でき、作業効率のよい拡底沓を用いたソイルセメ
ント合成杭の造成方法及び拡底沓を得る。 【解決手段】 スパイラルスクリュー２の先端部に先端
ビット５及び攪拌翼４からなる特殊掘削部３を装着した
特殊掘削装置及び先端に拡底沓１ａを取り付けた中空杭
１を用いたソイルセメント合成杭の造成方法であって、
中空杭１に、スパイラルスクリュー２を特殊掘削部３が
拡底沓１ａの先端側に突出させた状態で挿通し、スパイ
ラルスクリュー２及び特殊掘削部３を回転させると共に
特殊掘削部３の先端部からセメントミルクを吐出して地
盤の掘削、掘削土の排土及びセメントミルクと掘削土の
攪拌を行いつつ中空杭１を沈設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、土木工事等にお
いて建造物等を支持するために地中に造成する拡底沓を
用いたソイルセメント合成杭の造成方法及び拡底沓に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の既製杭の施工方法においては、埋
め込み工法として用いられているものを大別すると、中
掘工法と外掘工法（プレボーリング工法）の二つに分け
られる。中掘工法とは一般に、中空杭の内部にスパイラ
ルスクリューを設け、このスパイラルスクリューによっ
て地盤を掘削し、上部より杭を加圧して設置する工法で
ある。図１２は従来の中掘工法により設置された既製杭
を説明する説明図であり、中心線を堺として左側が側面
を右側が断面をそれぞれ示している。図１２において、
２０は既製杭、２１は鋼製の円形棒からなるフリクショ
ンカッター、２２は既製杭２０と掘削された穴の地盤と
の隙間である。図１３は図１２と同様の従来の中掘工法
の他の例を説明する説明図であり、中心線を堺として左
側が側面を右側が断面をそれぞれ示している。図１３に
示したものはフリクションカッター２３を円筒板によっ
て形成した例である。このように、フリクションカッタ
ー２１，２３を用いて行う中掘工法では杭周面と地盤と
の摩擦力を低減させながら杭を沈設するので、杭と孔壁
の間に隙間が生じるため、杭と地盤との摩擦力が弱くは
なるが、杭がストレートの場合には杭と地盤との摩擦力
を期待することはできる。

【０００３】図１４は先端部を拡底とした既製の拡底杭
を用いて中掘工法を実施した場合を説明する説明図であ
る。図１４において、２５は既製の拡底杭、２５ａは拡
底杭２５の下端部に形成された拡底沓である。図１４か
ら分かるように、拡底杭２５を用いた場合には拡底沓２
５ａの上方の部分において杭周面と地盤との隙間２２が
広くなり、杭と地盤との摩擦力を全く期待できなくなっ
てしまう。したがって、中掘工法に拡底杭２５を用いる
ことは不向きであると言える。

【０００４】図１５は従来の外掘工法を説明する説明図
である。この工法は図１５（ａ）に示すようにセメント
ミルク等の注入材を地中に注入しながら攪拌ロッド２７
を土と強制攪拌することにより、図１５（ｂ）に示すよ
うなソイルセメント柱２８を形成し、図１５（ｃ）に示
すようにソイルセメント柱２８の硬化前に中空管である
既製のコンクリート杭２９を圧入する方法である。この
ように、従来の外掘工法は予め掘削孔を掘りソイルセメ
ント柱２８を形成し、その中へ杭を沈設するという２工
程の作業となるため、作業効率が悪いとともに経済的に
も負担の大きいものである。

【０００５】上記のような従来の外掘工法の課題を解決
するものとして、例えば特開平２−１４０３２３号公報
に記載されたソイルセメント合成杭の造成方法がある。
図１６は同公報に記載されたソイルセメント合成杭の造
成方法を説明する説明図である。以下、図１６に基づい
て同公報のソイルセメント合成杭の造成方法を概説す
る。拡開、縮小が可能な掘削攪拌翼３１を下端に装着し
たロッド３２を鋼管からなる中空管３０の内に挿通する
（図１６(a) ）。次に、中空管３０下端より先行した状
態で掘削攪拌翼３１を拡開し、ロッド３２を回転させつ
つ、ロッド３２の先端付近のノズルよりセメントミルク
を吐出して、ロッド３２を中空管３０と共に地盤中に所
定深度まで給進する（図１６(b) ）。最後に、拡開した
掘削攪拌翼３１を縮小し、中空管３０内より上方に引き
抜くようにする（図１６(c) ）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の中
掘工法では、上述したように拡底杭を用いた場合には杭
周面と地盤との隙間が広くなり、杭と地盤との摩擦力を
全く期待できなくなってしまう。また、特開平２−１４
０３２３号公報に記載されたソイルセメント合成杭の造
成方法の場合には、孔の掘削と杭の沈設を同時に行うこ
とはできるが、以下のような問題点を有している。すな
わち、ロッド３２を回転させつつ、ロッド３２の先端付
近のノズルよりセメントミルクを吐出して、ロッド３２
を中空管３０と共に地盤中に所定深度まで給進するた
め、杭先端部の壁に厚みのある拡底杭の場合には、杭先
端部の抵抗が大きく杭の沈設を円滑に行うことができ
ず、作業効率が非常に悪くなってしまう。特に、礫層に
おいてはこの傾向が著しく、作業の効率化という点で大
きな問題であった。すなわち、作業効率を良くすると共
に、十分な支持力を確保するためには既製の拡底杭を利
用することが望ましいが、上記のいずれの方法でも既製
拡底杭の利用を可能ならしめることはできなかった。

【０００７】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、十分な支持力が確保できるとともに、既製
杭に適用でき、作業効率のよい拡底沓を用いたソイルセ
メント合成杭の造成方法を得ることを目的とする。ま
た、ソイルセメント合成杭の造成方法に好適な拡底沓を
得ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る拡底沓を用
いたソイルセメント合成杭の造成方法は、スパイラルス
クリューの先端部に先端ビット及び攪拌翼からなる特殊
掘削部を装着した特殊掘削装置及び先端に拡底沓を取り
付けた中空杭を用いたソイルセメント合成杭の造成方法
であって、中空杭に、前記スパイラルスクリューを前記
特殊掘削部が前記拡底沓の先端側に突出させた状態で挿
通し、前記スパイラルスクリュー及び前記特殊掘削部を
回転させると共に該特殊掘削部の先端部からセメントミ
ルクを吐出して地盤の掘削、掘削土の排土及びセメント
ミルクと掘削土の攪拌を行いつつ前記中空杭を沈設する
ようにしたものである。

【０００９】また、スパイラルスクリューの先端部に先
端ビット及び攪拌翼からなる特殊掘削部を装着した特殊
掘削装置及び先端に拡底沓を取り付けた中空杭を用いた
ソイルセメント合成杭の造成方法であって、中空杭に、
前記スパイラルスクリューを前記特殊掘削部が前記拡底
沓の先端側に突出した状態で挿通し、前記スパイラルス
クリュー及び前記特殊掘削部を回転すると共に該特殊掘
削部の先端部からセメントミルクを吐出して地盤の掘
削、掘削土の排土及びセメントミルクと掘削土の攪拌を
行いつつ前記中空杭を地中に沈設する第１工程と、前記
特殊掘削部の先端部から濃度の高いセメントミルクを吐
出して地盤を掘削すると共に掘削土と該濃度の高いセメ
ントミルクを攪拌する第２工程と、該第２工程によって
掘削された前記地盤に前記中空杭を挿入する第３工程と
を備えたものである。

【００１０】また、本発明に係る拡底沓は、拡底沓の周
面に凹凸部が形成されてなるものである。

【００１１】さらに、拡底沓の周面に、該拡底沓の円周
方向に凹凸し、かつ該拡底沓の下端から上端まで連続す
る柱状の凸部と溝状の凹部が形成されてなるものであ
る。

【００１２】また、拡底沓の周壁に、該拡底沓の軸線方
向に貫通する空気孔が形成されてなるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２は本発明の実施の形態に使用
する特殊攪拌掘削装置の正面図、図３はその側面図であ
る。図において、１は先端部にコンクリート拡底沓１ａ
を取り付けた既製の中空杭である。図６はこのコンクリ
ート拡底沓１ａの一例を示す図であり、その左半分を断
面で示したものである。コンクリート拡底沓１ａは、図
６に示すように上端部が縮径した円筒状に形成されてい
る。図６において、１ｂは溶接用端板、１ｃはコンクリ
ート拡底沓１ａ頭部の補強バンドを示している。再び、
図２、図３において、２は既製杭１に挿通されたスパイ
ラルスクリュー、３はスパイラルスクリューの先端部に
装着された特殊掘削部である。特殊掘削部３はスパイラ
ルスクリュー２と同軸の軸部に取り付けられた攪拌翼４
と前記軸部の先端部に取り付けられた先端ビット５とか
ら構成されている。攪拌翼４と先端ビット５は開翼・閉
翼することができ、図２，図３は開翼状態を示してお
り、図４，図５はそれぞれ閉翼状態における正面図、側
面図を示している。また、特殊掘削部３の軸部の先端か
らはセメントミルクを吐出できるようになっている。

【００１４】スパイラルスクリュー２はその上端部に取
り付けられた駆動部により回転駆動され、攪拌翼４及び
先端ビット５はスパイラルスクリュー２と一体となって
回転する機構である。そして、この回転によって先端ビ
ット５は地盤を掘削し、攪拌翼４は先端ビット５によっ
て掘削された掘削土と特殊掘削部３の先端から吐出され
るセメントミルクとを攪拌する。また、スパイラルスク
リュー２は先端ビット５によって掘削された掘削土をス
クリューに乗せて地上へ排土する。

【００１５】図１は図２〜図５に示した特殊攪拌掘削装
置を利用した拡底沓を用いたソイルセメント合成杭の造
成方法を説明する説明図である。図１において、図２〜
図５と同一部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。図において、７は地盤の中間層、９は地盤の支持層
を示している。以下、図１に基づいて本実形態の拡底沓
を用いたソイルセメント合成杭の造成方法を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、予め工場にて製造され
たコンクリート製または鋼製の拡底沓１ａ（図６参照）
を、コンクリート製または鋼製の中空杭１の先端部に取
り付ける。次に、特殊掘削装置の特殊掘削部３を拡底沓
１ａの先端側に突出させた状態でスパイラルスクリュー
２を中空杭１の中空部に挿入し、これらを所定位置に建
て込む。

【００１６】次に、駆動部１１にスパイラルスクリュー
２の上端部を接続し、駆動部１１を駆動してスパイラル
スクリュー２及び特殊掘削部３を正回転させると共に、
特殊掘削部３の先端部よりセメントミルクを吐出させな
がら地盤を掘削する。このとき、掘削された土とセメン
トミルクが攪拌翼４によって攪拌されソイルセメント化
される。しかも、余分な土はスパイラルスクリュー２に
よって中空杭１の内部を通って地上へ排土されるので、
拡底杭１は大きな抵抗を受けることなくスムーズに沈設
される。このようにして、図１（ｃ）に示すように先端
ビット５が支持層９に到達するまで地盤の掘削及び中空
杭１の沈設を行う。

【００１７】先端ビット５が支持層９に到達すると、図
１（ｄ）に示すように、いままで吐出していたセメント
ミルクに代えて高濃度セメントミルクを特殊掘削装置の
先端部より吐出し、支持層９の砂および砂レキと攪拌混
合しながら支持層９を掘削する。所定量の高濃度セメン
トミルクの注入が完了すると、図１（ｅ）に示すよう
に、特殊掘削部３を逆転させ、先端ビット５および攪拌
翼４を閉翼させると同時に拡底杭１を支持層９に挿入す
る。その後、図１（ｆ）に示すように、杭中空部よりス
パイラルスクリュー２を引き上げて施工を完了する。

【００１８】以上のような工程により、図１（ｆ）に示
すように、掘削した穴における支持層９部分にはコンク
リート球根１２が、また中間層７の部分にはソイルセメ
ントコラム１３が形成される。そして、これらコンクリ
ート球根１２、ソイルセメントコラム１３及び拡底杭１
が一体となって大きな支持力を発揮するのである。

【００１９】図７は本実施形態に使用される拡底沓の他
の例の正面図である。この拡底沓５０は、図７に示すよ
うに拡底沓５０の周面に拡底沓の軸線方向に凹凸するリ
ング状の凸部５０ａと凹部５０ｂを交互に設けたもので
あり、コンクリート球根１２との一体性がより確実とな
りより大きな支持力を発揮することができる。

【００２０】図８は本実施形態に使用される拡底沓の他
の例の説明図であり、図中左半分が断面を示し、右半分
が正面を示している。また、図９は図８に示した拡底沓
を軸線方向に半割した状態の底面図である。図８，図９
に示す拡底沓５１は、拡底沓５１の周面に拡底沓の円周
方向に凹凸する柱状の凸部５１ａと溝状の凹部５１ｂを
交互に設けたものであり、コンクリート球根１２との一
体性向上に加え、杭１の沈設中特殊掘削部３の先端部よ
り吐出されるセメントミルクの杭１外周への充填性向上
効果がある。

【００２１】図１０は本実施形態に使用される拡底沓の
他の例の説明図であり、図中左半分が断面を示し、右半
分が正面を示している。また、図１１は図１０に示した
拡底沓を軸線方向に半割した状態の底面図である。図１
０，図１１に示す拡底沓５２は、拡底沓５２の周壁に軸
線方向に貫通する空気孔５２ａを複数設けたものであ
り、コンクリート球根１２との一体性向上に加え、セメ
ントミルクの杭１外周への充填性のさらなる向上効果及
び杭１の沈設をスムーズにする効果がある。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、拡底沓
を取り付けた中空杭を孔の掘削と同時に沈設することが
でき、十分な支持力を発揮できるソイルセメント合成杭
の造成が作業効率よく行うことができる。

【００２３】また、既製の杭を使用することができるの
で、品質管理が容易であり、材料費自体も経済的なもの
になる。

【００２４】また、拡底沓の周面に凹凸部を形成したの
で、該拡底沓とコンクリート球根との一体性が確実とな
りより大きな支持力を発揮することができる。

【００２５】さらに、拡底沓の周面に該拡底沓の円周方
向に凹凸し、かつ該拡底沓の下端から上端まで連続する
柱状の凸部と溝状の凹部を形成したので、コンクリート
球根との一体性向上に加え、中空杭を沈設する際に前記
拡底沓の先にあるセメントミルクを中空杭の外周へ円滑
に充填させることができる。

【００２６】また、拡底沓の周壁に該拡底沓の軸線方向
に貫通する空気孔を形成したので、コンクリート球根と
の一体性向上に加え、中空杭外周へのセメントミルクの
充填性のさらなる向上効果が得られ、中空杭の沈設をス
ムーズにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による拡底沓を用いたソイ
ルセメント合成杭の造成方法を説明する説明図である。

【図２】本発明の一実施形態に使用する特殊攪拌掘削装
置の正面図（開翼状態）である。

【図３】本発明の一実施形態に使用する特殊攪拌掘削装
置の側面図（開翼状態）である。

【図４】本発明の一実施形態に使用する特殊攪拌掘削装
置の正面図（閉翼状態）である。

【図５】本発明の一実施形態に使用する特殊攪拌掘削装
置の側面図（閉翼状態）である。

【図６】本発明に使用するコンクリート拡底沓の一例を
示す図である。

【図７】本発明に使用するコンクリート拡底沓の他の例
を示す図である。

【図８】本発明に使用するコンクリート拡底沓の他の例
を示す図である。

【図９】図８に示したコンクリート拡底沓の半割り状態
の底面図である。

【図１０】本発明に使用するコンクリート拡底沓の他の
例を示す図である。

【図１１】図１０に示したコンクリート拡底沓の半割り
状態の底面図である。

【図１２】従来の中掘工法を説明する説明図である。

【図１３】従来の中掘工法の他の例を説明する説明図で
ある。

【図１４】従来の中掘工法に先端部を拡底とした既製の
拡底杭を用いた場合の説明図である。

【図１５】従来の外掘工法を説明する説明図である。

【図１６】ソイルセメント合成杭の造成方法を説明する
説明図である。

【符号の説明】

１ 中空杭 １ａ コンクリート拡底沓 ２ スパイラルスクリュー ３ 特殊掘削部 ４ 攪拌翼 ５ 先端ビット ７ 中間層 ９ 支持層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春日 正己 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉山 功 東京都中央区新川２丁目20番８号 株式会 社トウパル基工内 (72)発明者 和田 富士男 東京都中央区新川２丁目20番８号 株式会 社東洋パイルヒューム管製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパイラルスクリューの先端部に先端ビ
   ット及び攪拌翼からなる特殊掘削部を装着した特殊掘削
   装置及び先端に拡底沓を取り付けた中空杭を用いたソイ
   ルセメント合成杭の造成方法であって、 中空杭に、前記スパイラルスクリューを前記特殊掘削部
   が前記拡底沓の先端側に突出させた状態で挿通し、前記
   スパイラルスクリュー及び前記特殊掘削部を回転させる
   と共に該特殊掘削部の先端部からセメントミルクを吐出
   して地盤の掘削、掘削土の排土及びセメントミルクと掘
   削土の攪拌を行いつつ前記中空杭を沈設することを特徴
   とする拡底沓を用いたソイルセメント合成杭の造成方
   法。
2. 【請求項２】 スパイラルスクリューの先端部に先端ビ
   ット及び攪拌翼からなる特殊掘削部を装着した特殊掘削
   装置及び先端に拡底沓を取り付けた中空杭を用いたソイ
   ルセメント合成杭の造成方法であって、 中空杭に、前記スパイラルスクリューを前記特殊掘削部
   が前記拡底沓の先端側に突出させた状態で挿通し、前記
   スパイラルスクリュー及び前記特殊掘削部を回転させる
   と共に該特殊掘削部の先端部からセメントミルクを吐出
   して地盤の掘削、掘削土の排土及びセメントミルクと掘
   削土の攪拌を行いつつ前記中空杭を沈設する第１工程
   と、 前記特殊掘削部から前記濃度の高いセメントミルクを吐
   出して地盤を掘削すると共に掘削土と該濃度の高いセメ
   ントミルクを攪拌する第２工程と、 該第２工程によって掘削された前記地盤に前記中空杭を
   挿入する第３工程とを備えたことを特徴とする拡底沓を
   用いたソイルセメント合成杭の造成方法。
3. 【請求項３】 中空杭の先端に取り付けられる拡底沓で
   あって、 該拡底沓の周面に凹凸部が形成されていることを特徴と
   する拡底沓。
4. 【請求項４】 中空杭の先端に取り付けられる拡底沓で
   あって、 該拡底沓の周面に、該拡底沓の円周方向に凹凸し、かつ
   該拡底沓の下端から上端まで連続する柱状の凸部と溝状
   の凹部が形成されていることを特徴とする拡底沓。
5. 【請求項５】 中空杭の先端に取り付けられる拡底沓で
   あって、 該拡底沓の周壁に、該拡底沓の軸線方向に貫通する空気
   孔が形成されていることを特徴とする拡底沓。