JPH11280066A - 杭体および杭体施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 杭体の鉛直方向支持力および水平方向変位の
問題を改善する。 【解決手段】 スクリューオーガ13および拡縮径可能の
ビットにより、地盤10に、上下端を開口した円筒形の杭
本体部21を挿入するとともに、杭本体部21の先端部に杭
本体部21より大径の球根形成穴18を設ける。スクリュー
オーガ13などのシャフト内通路を経て、杭本体部21の中
空部22および球根形成穴18内に、増量供給したセメント
ミルクなどの根固め液23を注入する。スクリューオーガ
13の先端部に、ビットの替わりに注水フランジ24を連結
し、注水フランジ24を杭本体部21の頭部に水密に接続し
て、杭本体部21の中空部22内に加圧注水を行う。これに
より根固め液23を加圧して、球根形成穴18の根固め液23
を、杭本体部21の外周面と地盤10との間の周面間隙25を
経て地表面まで押出し、杭本体部21の先端部に球根を形
成するとともに、周面間隙25に杭周面支持部を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中掘工法などで用
いられる杭体および杭体施工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の中掘根固め工法は、図６（Ａ）に
示されるように、地盤10に既製のコンクリート杭（以
下、単に「杭体」という）11を沈設する場合、この杭体
11の中空部12にスクリューオーガ13を挿入するととも
に、スクリューオーガ13の先端に設けられた拡縮径可能
の特殊構造のビット14を杭体11の先端より突出させ、中
間径に中途開翼した状態のビット14により杭先端の直下
地盤を掘削しながら、その掘削土をスクリューオーガ13
により杭体11の中空部12を通して杭上部に移送し、その
杭上端開口より排土しながら、杭体11を沈設する。この
とき、杭体11と杭周面地盤との摩擦力は、杭先端に設け
られたフリクションカッタ15により低減して、杭体11の
沈設を容易にしている。

【０００３】そして、支持層16の付近まで掘進したら、
図６（Ｂ）に示されるように、ビット14を拡大径に開翼
させ、スクリューオーガ13のシャフト内通路を経て先端
部の吐出口17より吐出したセメントミルクなどの根固め
液を掘削土中に注入しながら掘削して、杭体11の下部を
支持層16に挿入し、さらに、開翼状態のビット14のみを
掘進させ、球根形成穴18を設ける。

【０００４】その後、最小径に閉翼した状態のビット14
およびスクリューオーガ13を杭体11の中空部12から取出
し、図６（Ｃ）に示されるように、球根形成穴18内の根
固め液が固化すると、支持層16の付近から杭先端部にわ
たって球根19を築造できる。この工法は、杭体11と支持
層16との一体化を図り、支持力を確保する埋込み杭工法
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の中掘根固め
工法では、杭体11と杭周面地盤との間の摩擦力をフリク
ションカッタ15により低減しながら杭体11を沈設するた
め、地中に挿入された杭体11の杭周面に作用する地盤か
らの土圧による周面摩擦力は、小さい値のままになって
いる。

【０００６】そもそも、杭体11の鉛直方向支持力は、球
根19による杭体の先端支持力と、杭体周囲の土圧による
杭体の周面摩擦力（周面支持力）とに分担されるが、上
記のように杭体の周面摩擦力が小さいため、杭体11の鉛
直方向支持力が十分でない場合も生ずる。

【０００７】また、フリクションカッタ15により杭体11
と杭周面の地盤との間に生じた隙間によって、地震時な
どに主に杭頭付近での水平方向変位が生じやすい問題も
ある。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、杭体の鉛直方向支持力および水平方向変位に関す
る問題を改善することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、地盤に挿入される杭本体部と、杭本体部の先端部
に形成された球根と、杭本体部の外周面と地盤との間の
周面間隙に形成された杭周面支持部とを具備した杭体で
ある。

【００１０】そして、球根により杭体の先端支持力を確
保するとともに、杭周面支持部により杭体の周面摩擦力
を増大させることにより、杭体の鉛直方向支持力を向上
させる。杭周面支持部は、杭体の水平方向変位も防止す
る。

【００１１】請求項２に記載された発明は、地盤に杭本
体部を挿入し、杭本体部の先端部に球根を形成するとと
もに、杭本体部の外周面と地盤との間の周面間隙に杭周
面支持部を形成する杭体施工方法である。

【００１２】そして、杭本体部の外周面と地盤との間の
周面間隙に、球根側などから押出された材料により杭周
面支持部を形成する。

【００１３】請求項３に記載された発明は、地盤に円筒
形の杭本体部を挿入し、杭本体部の先端部に杭本体部よ
り大径の球根形成穴を設け、杭本体部の中空部および球
根形成穴に根固め液を注入し、根固め液を加圧して球根
形成穴から杭本体部の外周面と地盤との間の周面間隙に
押出し、杭本体部の先端部に球根を形成するとともに、
周面間隙に杭周面支持部を形成する杭体施工方法であ
る。

【００１４】そして、杭本体部の中空部および球根形成
穴に注入した根固め液を、水圧または空圧などにより加
圧することにより、球根形成穴から周面間隙に根固め液
を押出して充填する。

【００１５】請求項４に記載された発明は、請求項２ま
たは３記載の杭体施工方法における周面間隙を、杭本体
部の先端外周部に取付けられたフリクションカッタによ
り形成する方法である。

【００１６】そして、所定厚のフリクションカッタによ
り、杭本体部の外周部に所定寸法の周面間隙を確保し、
この周面間隙に根固め液を充填する。

【００１７】請求項５に記載された発明は、請求項３ま
たは４記載の杭体施工方法において、杭本体部の中空部
に挿入される排土用のスクリューオーガおよびスクリュ
ーオーガの先端部に設けられた掘削用のビットのそれぞ
れのシャフト内通路を通して球根形成穴に根固め液を注
入し、その後、スクリューオーガおよびビットを杭本体
部の中空部から回収しながらこれらのシャフト内通路よ
り杭本体部の中空部に注水し、注水された水を介して根
固め液を加圧する方法である。

【００１８】そして、注水により、スクリューオーガお
よびビットのシャフト内通路に残留した根固め液を洗浄
するとともに、スクリューオーガ引抜き時の杭本体部内
での負圧の発生を防止し、また、杭本体部の中空部に注
水された水を介して根固め液を加圧する。

【００１９】請求項６に記載された発明は、請求項３乃
至５のいずれかに記載の杭体施工方法において、根固め
液が杭本体部の周面間隙を経て地表面にオーバーフロー
するまで、根固め液の加圧を行う方法である。

【００２０】そして、根固め液を周面間隙の全長に充填
し、杭本体部の全長にわたって杭周面支持部を形成す
る。

【００２１】請求項７に記載された発明は、請求項５ま
たは６記載の杭体施工方法において、杭本体部の中空部
に加圧注水を行うことにより根固め液を加圧する方法で
ある。

【００２２】そして、杭本体部の中空部および球根形成
穴の根固め液を水圧で加圧することにより、球根形成穴
から周面間隙に根固め液を押出して充填する。

【００２３】請求項８に記載された発明は、請求項５乃
至７のいずれかに記載の杭体施工方法において、杭本体
部の中空部から回収したスクリューオーガの先端部にビ
ットに替えて注水フランジを装着し、注水フランジを杭
本体部の上端開口部に水密に接続し、注水フランジより
杭本体部の中空部に加圧注水を行う方法である。

【００２４】そして、注水フランジで密閉された杭本体
部の中空部に加圧注水を行い、水圧により球根形成穴の
根固め液を加圧して、球根形成穴から周面間隙に根固め
液を押出す。

【００２５】請求項９に記載された発明は、請求項５乃
至７のいずれかに記載の杭体施工方法において、杭本体
部の中空部から回収したスクリューオーガの先端部にビ
ットに替えてピストンを装着し、杭本体部の中空部に注
水された水の水面をピストンにより加圧する方法であ
る。

【００２６】そして、ピストンにより水面を加圧するこ
とにより、水圧により球根形成穴の根固め液を加圧し
て、球根形成穴から周面間隙に根固め液を押出す。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を、図１乃至図４
に示された実施の一形態、図５に示された実施の他の形
態を参照しながら説明する。なお、図６（Ａ）（Ｂ）に
示されたスクリューオーガ13およびビット14は、本発明
を実施する際も用いるので、図６（Ａ）（Ｂ）も本発明
の説明で参照する。

【００２８】先ず、図１乃至図４に示された実施形態の
概要を説明すると、前記排土用のスクリューオーガ13お
よび掘削用のビット14を用いて、地盤10に、上下端を開
口した円筒形の杭本体部21を挿入沈設し、さらに杭本体
部21の先端部に杭本体部21より大径の球根形成穴18を形
成し、さらにスクリューオーガ13およびビット14のそれ
ぞれのシャフト内通路を通して、先端部の吐出口17より
球根形成穴18内および杭本体部21の中空部22内に、従来
より増量供給された杭固定液としてのセメントミルクな
どの根固め液23を注入する。

【００２９】その後、スクリューオーガ13および最小径
に閉翼されたビット14を、杭本体部21の中空部22内から
引抜き回収する。このとき、スクリューオーガ13および
ビット14のシャフト内通路を経て、先端部の吐出口17よ
り杭本体部21の中空部22内に水を注入しながら、スクリ
ューオーガ13およびビット14を上昇させる。

【００３０】それから、スクリューオーガ13の先端部か
らビット14を外し、図１に示されるように、ビット14の
替わりにスクリューオーガ13の先端部に注水フランジ24
を連結し、この注水フランジ24を杭本体部21の頭部に接
続した後、注水フランジ24より杭本体部21の中空部22に
加圧注水を行う。

【００３１】これにより、杭本体部21の中空部22の根固
め液23を加圧して、球根形成穴18に押出すとともに、球
根形成穴18の根固め液23を加圧して、杭本体部21の外周
面と地盤10との間の周面間隙25に押出し、図２に示され
るように、杭本体部21の先端部に球根26を形成するとと
もに、周面間隙25に杭周面支持部27を形成する。

【００３２】この場合、杭周面支持部27となる杭周面固
定液としては、球根築造用の根固め液と同濃度のセメン
トミルクを用いても良いが、より薄めのセメントミルク
を作って球根形成穴18へ予め注入しておくと、狭い周面
間隙25にも行きわたりやすい利点がある。

【００３３】このような杭体施工方法において、図１お
よび図２に示されるように杭本体部21の先端外周部に所
定厚、例えば厚さ９〜２５mmのフリクションカッタ28が
取付けられているため、杭本体部21を沈設する際に、前
記周面間隙25が確実に形成される。

【００３４】このように、所定厚のフリクションカッタ
28により、杭本体部21の外周部に全周面にわたって所定
寸法の周面間隙25を確保するので、この周面間隙25に均
等な厚みの根固め液23を充填でき、杭周面支持部27を形
成できる。

【００３５】また、前記のように杭本体部21の中空部22
に対する注水は、スクリューオーガ13およびビット14の
回収時に行う第１段階と、図１および図３に示されるよ
うに注水フランジ24から水29を加圧注水する第２段階と
に別れる。

【００３６】第１段階の注水は、スクリューオーガ13お
よびビット14のシャフト内通路に残留した根固め液を洗
浄するとともに、スクリューオーガ13を杭本体部21の中
空部22から引抜くときに杭本体部21内で負圧が発生しな
いように対応でき、さらに、杭本体部21内に注入された
水の水頭圧により掘削時に発生する地下水圧にも対応で
きる。

【００３７】第２段階の加圧注水は、杭本体部21の中空
部22から回収したスクリューオーガ13の先端部よりビッ
ト14を外し、このビット14に替えて図１および図３に示
されるように、スクリューオーガ13の先端部に注水フラ
ンジ24を水密に装着し、さらに、注水フランジ24を杭本
体部21の上端開口部30に水密に接続し、図示されない送
水ポンプより、スクリューオーガ13のシャフト内通路に
加圧供給された水を、注水フランジ24より杭本体部21の
中空部22に注入して行う。

【００３８】このスクリューオーガ13と注水フランジ24
との接続構造は、図３および図４に示されるように、根
固め液および水を注入するためのシャフト内通路31を有
するオーガシャフト32の下部に６角雌穴33が形成されて
いるから、この６角雌穴33に注水フランジ24のフランジ
本体34の上面に一体形成された６角雄部材35をパッキン
36とともに嵌合し、６角雌穴33と６角雄部材35との間に
形成された二つのピン挿入孔37に接続ピン38を挿入する
ことにより、スクリューオーガ13の先端部に注水フラン
ジ24を一体化する。

【００３９】この注水フランジ24は、複数のリブ39によ
り補強され、またオーガシャフト32のシャフト内通路31
と連続的に、フランジ本体34および６角雄部材35の中心
部に根固め液および水注入用の注入孔41が穿設されてい
る。

【００４０】さらに、フランジ本体34の周縁部の下面に
パッキン42が貼付され、フランジ本体34の周縁部および
パッキン42を縦方向に貫通するボルト挿入孔43が穿設さ
れている。

【００４１】一方、杭本体部21の上端には端面金具44が
一体化され、この端面金具44にはボルト螺合溝45が設け
られているから、前記注水フランジ24のボルト挿入孔43
より挿入された締付ボルト46を、この杭体側のボルト螺
合溝45に螺入し、パッキン42を締付けることにより、杭
本体部21の中空部22内の水密を保持する。

【００４２】このようにして、注水フランジ24で密閉さ
れた杭本体部21の中空部22に対し、図１に示されるよう
に加圧注水を行い、球根形成穴18内および杭本体部21の
中空部22内に注入されている根固め液23を、水圧により
加圧することにより、中空部22内の根固め液23を球根形
成穴18内に押出すとともに、さらに球根形成穴18内の根
固め液23を周面間隙25に押出して充填することができ
る。

【００４３】この加圧注水では、送水ポンプ側で水圧設
定され、スクリューオーガ13のシャフト内通路31などを
経て、注水フランジ24より噴出された水29を、根固め液
23上に供給できるので、必要な水圧により根固め液23を
十分に加圧できる。

【００４４】この加圧注水による根固め液23の加圧は、
根固め液23が杭本体部21の周面間隙25を経て地表面にオ
ーバーフローするまで行う。このようにすると、根固め
液23のオーバーフローを見て、根固め液23が周面間隙25
の全長にわたって充填されたことを確認でき、杭本体部
21の全長にわたる杭周面支持部27を確保できる。

【００４５】以上のようにして、図２に示されているよ
うに、地盤10に挿入される杭本体部21と、この杭本体部
21の先端部に形成された球根26と、この球根26となるセ
メントミルク、またはより薄いセメントミルクを周面間
隙25に圧入して固化させることにより形成された杭周面
支持部27とを具備した杭体47を、施工現場にて製造でき
る。

【００４６】そして、杭本体部21の外周面と地盤10との
間の周面間隙25に、球根26と一体の杭周面支持部27を形
成するから、球根26により杭体47の先端支持力を確保で
きるとともに、杭周面支持部27により杭体47の周面摩擦
力を増大させることができ、杭体の先端支持力と周面摩
擦力との和である杭体の鉛直方向支持力を向上できる。
また、杭周面支持部27により周面間隙25を埋めたので、
杭体47の水平方向変位も防止できる。

【００４７】次に、図５は、実施の他の形態を示し、球
根形成穴および杭本体部21の中空部22に根固め液23を充
填し、中空部22に水29を注入した後、スクリューオーガ
13の先端部にビット14に替えて、杭本体部21内に挿入可
能のピストン51を取付ける。このピストン51は、ゴムな
どの弾力性部材52を備えており、この弾力性部材52を杭
本体部21の内周面に水密に嵌入する。

【００４８】そして、スクリューオーガ13の軸方向移動
機能を利用してピストン51を押下げ、弾力性部材52の周
面を杭本体部21の内周面に密着させて水密を保ちなが
ら、水29の水面を加圧することにより、スクリューオー
ガ13の機械的押下力を水圧に変換し、この水圧より杭本
体部21の中空部22および球根形成穴の根固め液23を加圧
して、球根形成穴から周面間隙25に根固め液23を押出
す。この根固め液23の加圧は、根固め液23が周面間隙25
を経て地表面にオーバーフローするまで行う。

【００４９】次に、図示されない実施形態を説明する。

【００５０】杭本体部21は、コンクリート杭を用いると
良いが、鋼管杭、鋼管コンクリート複合杭などでも良
い。

【００５１】さらに、球根形成穴18に注入した根固め液
23を水圧により加圧するようにしたが、根固め液23の上
側に注入した水の水面に空圧を作用させることにより、
球根形成穴18から周面間隙25に根固め液23を空圧で押出
すようにしても良い。

【００５２】また、注水フランジ24や、ピストン51は、
スクリューオーガ13に取付けると便利であるが、他の加
圧注水手段や、軸方向移動手段に接続しても良い。

【００５３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、球根によ
り杭体の先端支持力を確保できるとともに、杭周面支持
部により杭体の周面摩擦力を増大させることができ、こ
れらの先端支持力および周面摩擦力により鉛直方向支持
力が向上された杭体を提供できる。また、杭周面支持部
により杭周面の間隙もなくなるから、杭体の水平方向変
位も防止できる。

【００５４】請求項２記載の発明によれば、球根により
杭体の先端支持力を確保できるとともに、杭周面支持部
により杭体の周面摩擦力を確保できる杭体施工方法を提
供でき、杭体の鉛直方向支持力を確保できる。また、周
面間隙に形成した杭周面支持部により杭周面の間隙がな
くなるので、杭体の水平方向変位も防止できる杭体施工
方法を提供できる。

【００５５】請求項３記載の発明によれば、杭本体部の
中空部および球根形成穴に注入した根固め液を加圧する
ことにより、この根固め液を球根形成穴から周面間隙に
押出して、球根とともに杭周面支持部を効率良く、容易
に形成できる。

【００５６】請求項４記載の発明によれば、フリクショ
ンカッタにより、杭本体部の外周部に所定寸法の周面間
隙を確保でき、この周面間隙に所定厚の杭周面支持部を
確実に形成できる。

【００５７】請求項５記載の発明によれば、注水によ
り、スクリューオーガおよびビットのシャフト内通路に
残留している根固め液を洗浄できるとともに、スクリュ
ーオーガ引抜き時の杭本体部内での負圧の発生を防止で
き、さらに、杭本体部の中空部に注水された水を介して
根固め液を十分に加圧できる。

【００５８】請求項６記載の発明によれば、根固め液を
周面間隙の全長に充填でき、杭本体部の全長にわたって
杭周面支持部を形成できる。

【００５９】請求項７記載の発明によれば、杭本体部の
中空部および球根形成穴に注入された根固め液を、杭本
体部の中空部への加圧注水により加圧して、球根形成穴
から周面間隙に確実に押出して充填できる。

【００６０】請求項８記載の発明によれば、注水フラン
ジで密閉された杭本体部の中空部に対して確実な加圧注
水を行うことができ、水圧により球根形成穴の根固め液
を周面間隙に確実に押出すことができる。

【００６１】請求項９記載の発明によれば、スクリュー
オーガの軸方向移動機能を有効に利用して、杭本体部の
中空部に注水された水の水面をピストンを介し加圧する
から、水圧により確実に球根形成穴の根固め液を周面間
隙に押出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る杭体施工方法の実施の一形態を示
す断面図である。

【図２】同上杭体施工方法により形成された杭体の断面
図である。

【図３】同上杭体施工方法に用いられる注水フランジの
断面図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】本発明に係る杭体施工方法の実施の他の形態を
示す断面図である。

【図６】従来の中掘根固め工法を示す断面図であり、
（Ａ）は杭沈設状態を示す断面図、（Ｂ）はビット開翼
状態を示す断面図、（Ｃ）は球根築造状態を示す断面図
である。

【符号の説明】

10 地盤 13 スクリューオーガ 14 ビット 18 球根形成穴 21 杭本体部 22 中空部 23 根固め液 24 注水フランジ 25 周面間隙 26 球根 27 杭周面支持部 28 フリクションカッタ 30 上端開口部 51 ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樺澤 健幸 東京都港区港南一丁目８番27号 日本コン クリート工業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤に挿入される杭本体部と、 杭本体部の先端部に形成された球根と、 杭本体部の外周面と地盤との間の周面間隙に形成された
   杭周面支持部とを具備したことを特徴とする杭体。
2. 【請求項２】 地盤に杭本体部を挿入し、 杭本体部の先端部に球根を形成するとともに、 杭本体部の外周面と地盤との間の周面間隙に杭周面支持
   部を形成することを特徴とする杭体施工方法。
3. 【請求項３】 地盤に円筒形の杭本体部を挿入し、 杭本体部の先端部に杭本体部より大径の球根形成穴を設
   け、 杭本体部の中空部および球根形成穴に根固め液を注入
   し、 根固め液を加圧して球根形成穴から杭本体部の外周面と
   地盤との間の周面間隙に押出し、 杭本体部の先端部に球根を形成するとともに、 周面間隙に杭周面支持部を形成することを特徴とする杭
   体施工方法。
4. 【請求項４】 周面間隙は、杭本体部の先端外周部に取
   付けられたフリクションカッタにより形成することを特
   徴とする請求項２または３記載の杭体施工方法。
5. 【請求項５】 杭本体部の中空部に挿入される排土用の
   スクリューオーガおよびスクリューオーガの先端部に設
   けられた掘削用のビットのそれぞれのシャフト内通路を
   通して球根形成穴に根固め液を注入し、 その後、スクリューオーガおよびビットを杭本体部の中
   空部から回収しながらこれらのシャフト内通路より杭本
   体部の中空部に注水し、 注水された水を介して根固め液を加圧することを特徴と
   する請求項３または４記載の杭体施工方法。
6. 【請求項６】 根固め液の加圧は、根固め液が杭本体部
   の周面間隙を経て地表面にオーバーフローするまで行う
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の杭
   体施工方法。
7. 【請求項７】 杭本体部の中空部に加圧注水を行うこと
   により根固め液を加圧することを特徴とする請求項５ま
   たは６記載の杭体施工方法。
8. 【請求項８】 杭本体部の中空部から回収したスクリュ
   ーオーガの先端部にビットに替えて注水フランジを装着
   し、 注水フランジを杭本体部の上端開口部に水密に接続し、 注水フランジより杭本体部の中空部に加圧注水を行うこ
   とを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の杭体
   施工方法。
9. 【請求項９】 杭本体部の中空部から回収したスクリュ
   ーオーガの先端部にビットに替えてピストンを装着し、 杭本体部の中空部に注水された水の水面をピストンによ
   り加圧することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか
   に記載の杭体施工方法。