JPS62215716A - 杭の埋設方法 - 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） 本発明は、既製杭の施工を小規模な設備により、低公害
で、能率よく行なう方法を提供するものである。

（従来の技術及び問題点） 従来、既製杭の低公害施工法には、セメントミルク工法
に代表されるプレゼーリング工法がある。

このプレｙｌ？　＋　＋７ングエ法では、沈設する杭の
外径上り大きな径の孔を機械的に掘削する必要があるた
め、掘削抵抗が大きく大型の施工機械を要し、他の付属
設備を含めるとかなシ大がかシな設備となっていた。

これに対し、小型の施工機械で施工可能な方法として、
高圧ジェットを用いた掘削法がある。しかし、高圧ジェ
ットを噴射するだけでは、一定時間内の噴射量が限られ
ているため、掘削液と掘削土との置換性が悪く、特に硬
い地盤では掘削時間を多く要することがあった。

また、プレゼーリング工法の場合、オーガースクリュー
などで、地盤を乱しながら掘孔するので孔中にセメント
ミルクなどの固結性液を注入置換する際、スライムの沈
降により充分な先端支持力が得難い。従って、先端拡大
根固め工法の様に、杭先端部を拡大掘削するか、高圧ジ
ェットによシ杭先端部にセメントミルクによる球根を造
成し、杭の支持力を増大させる方法がとられている。し
かし、これらは支持力という点でみれば、打込まれた杭
に比べ一般に低いものであった。これは球根造成時に、
やはシ、周辺地盤をゆるめる結果でアシ、またゆるめら
れた地盤中にセメントミルクやセメントモルタルを注入
攪拌するため造成された球根状物も地下水で薄められた
シ、土壌と混合されるために固結強度が低く、ばらつき
も大きくゆるめられた先端部地盤を改良して、補強修復
する効果があるにすぎなかった。

さらに、高圧ジェットによる杭先端部にセメントミルク
による球根を造成する場合、高圧噴射によれば、セメン
トミルクが急硬化し、球根造成後、杭を所定深度まで沈
設することが困難と゛なる場合があった。

本発明は、上述した様な従来技術における欠点の解消を
図ったもので、小型の施工機械で能率よく掘削でき、先
端支持力が大きく取れる既製杭の施工法を提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、先端に掘削ビットを有した掘削ロッドを回転
させ、掘削ビットより掘削液を１００　ｋｇ７の２以上
の高圧で噴射すると同時に、掘削ロッド内に設置された
高圧噴射用とは別系統の低圧用注入管を用いて、２０に
９１０ｎ”以下の低圧で噴射することによシ、掘削地盤
の含水比を１５０％以上にし、地中に流動性をもった泥
状の孔を形成し、所定深度に達したならば、所定深度付
近を杭径の２倍以上の区間長、高圧噴射によシ拡犬掘削
したのち、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、該低圧
用注入管のみを用いて、２０＃／ＩＭ２以下の低圧で噴
射しながら該掘削ロッｒを回収し、ついでこの孔中に、
先端部に筒状袋体を有する既製杭を所定深度まで圧入等
によシ埋設したのち、該筒状袋体と連結された連結管に
よシ、固結性流動物を該筒状袋体内に注入し、筒状袋体
を地中で膨張固化させる杭の埋設方法である。

本発明で用いる掘削ビットは、水平に、もしくは水平と
下方との両方に噴射できる噴射孔を有している。

噴射孔は、高圧噴射用と低圧噴射用に分かれており、下
方向の噴射孔は、主に低圧噴射用に用いる。これらの噴
射孔よシ、掘削液を噴射する際、地盤の含水比が１５０
％を越える様に掘削液の噴射量を調整する。

ここで含水比を１５０％以上とするのは、種々の実験の
結果、掘削土の置換性がスムーズに行なわれ、掘進スぎ
−ドが早くでき、かつ、既製杭をほぼ自重のみによって
沈設できるからである。

掘削ビットの径は掘削液の循環をスムーズにするもので
、掘削ロッｒより多少大きな外径を有することで十分で
ある。

２！！：　　Ｅ　１斤自十　口＝−すＶＩ＋　　　　Ｆ
：Ｔ１４４ｖ＃ｋｅｓ、−４−Ｊ’１斤〃←棒１ｆｆ？
ｋＦｌなるが、ゆるい砂質土層ややわらかい粘性土層で
は、１００〜２００ｋｆ／ｃｍ２、よく締った砂質土層
や硬い粘性土層では、２００ｋｇ／ｃｒｎ”以上、好ま
しくは２５０Ｈ／ｃｍ”前後の噴射圧が好ましい。

また、低圧噴射圧力は、高圧噴射圧による掘削土の置換
性をよくするために必要でおり、最大２０＃／１２あれ
ば充分である。

掘削液の圧力を上記に設定して噴射すれば、容易に杭が
沈設可能な領域を短時間で流動化することが出来る。ま
た、噴射流による掘削性の悪い固結粘性土層や、孔壁安
定性の悪い砂礫地盤を掘孔する場合には、掘孔速度を低
くおさえなければならないが、この様々地盤を効率よぐ
流動化し安定させるには、補助的に攪拌羽根を設置すれ
ば、地盤の攪拌効果が改善され、掘孔能率を落すことな
く施工することが可能である。

ここで用いる攪拌羽根は、掘削ビット上方に接続された
掘削ロツｒの側面に設置され、その設置すべき位置は、
掘削ビット上方約５０ｃｙｎが好ましい。さらに、攪拌
羽根の大きさは、沈設しようとする杭の外径か、これよ
り多少大きい程度が望ましい。

本発明で用いる掘削液は、特に限定することはなく、水
、循環泥水またはベントナイト泥水等の地盤安定液があ
げられる。流動化を促進するために、必要に応じて、粘
性土には界面活性剤を砂質土には、該砂質土の粒度分布
によってシリカゾルなどのシキントロピー付与剤、メチ
ルセルローズなどの水溶性糊料を適宜配合するとよい。

本発明で用いる固結性流動化剤は、セメントミルクなど
のセメント硬化体である。

固結性流動化剤の噴射は、噴射圧による分離、急結及び
掘削孔中の泥状上との置換性をよくし、杭の沈設を容易
ならしめるために、２０ＡｉＦ／１Ｍ”以下の圧力で行
なう。また、この時、施工能率を落とさないために、噴
射量はできるだけ多く、たとえば、２００℃／分程度噴
射できればよい。従って、固結性流動化剤の噴射は、掘
削液を低圧で噴射する低圧用注入管を用いて行なう。

本発明で用いる既製杭には、先端部に筒状袋体を取りつ
けである。−例としてあげると、核となる既製杭の先端
部外周に筒状袋体をかぶせて、この筒状袋体の両端部を
杭周面に・々ンド、接着剤もしくはこれらの組合せによ
り取り付けたものである。　　。

ここで、筒状袋体を有する既製杭が、筒状袋体内に固結
性流動物を注入後、一体化して挙動するためには、鉛直
方向に杭径の２倍以上の区間長、筒状袋体を膨張拡大さ
せる必要がある。

従って、筒状袋体が膨張拡大するためには、鉛直方向に
、杭径の２倍以上の区間、拡大掘削する必要がある。

この筒状袋体が取シつけられた脱製杭体には、杭沈設後
、固結性流動物を注入する注入口を設置しておき、この
注入口に連結管を継ぎ、Ｉンプ等によって固結性流動物
を注入する。

この時、固結性流動物を袋体に注入するのに用いる連結
管は、杭を回転して沈設する場合、杭、中空部に設置す
るのがよい。しかし、杭を回転して沈設しない場合、た
とえば、自重、圧入等で沈設できる場合は、杭の外側に
設置することも可能である。

本発明で用いる筒状袋体は、ナイロン、ポリエステル、
ビニロンなどの繊維を基布として使用するが、高分子系
フィルムシートあるいはザム製の筒シート、金属箔によ
ってもよい。

杭の沈設は、自重・圧入・回転・高周波ノ々イブレーシ
ョンもしくはこれらの組合せによシ行なう。

杭沈設後、筒状袋体内に注入する固結性流動物としては
、セメント系ミルクやモルタル等が挙げられる。

固結性流動物を注入することによシ、筒状袋体はふくら
み掘削された拡大掘削孔中に球根を形成し固結後は、核
となる杭と一体化し、先端部の拡大された杭をつくる。

袋体が十分膨張したかどうかの確認は、？ンプの注入圧
力および注入量を計測することにより行なうことが出来
る。既製杭としては、コンクリート杭や鋼管杭等を使用
する。

本発明を施工手順に沿って、図面を参照しながら以下に
説明する。

まず、杭埋設位置に掘削機本体を移動し、掘削ロッドを
杭芯に合わせる。掘削ロッド１に埋設しようとする杭径
以上のオーガービット２（好ましくは＋ｔｏｏ、ＪｔＡ
ンを取シ付け、第１■図に示すように深さ１〜２ｍ程度
、表層部を掘削する。

表層部掘削を行なった時には、その後掘削ロツｒ１を引
き抜き、この掘削孔に杭径よシ１００簡程度大きく、か
つ、逸水を生じない深さのケーシング３を水頭の保持、
排泥水の循環処理の為、設置する。

次に、第１＠）図に示すように掘削ビット５を先端に有
する掘削ロッド１を回転させ、ビット部よシ掘削液を噴
射しながら下降し、頴次、掘削ロッドを接合して所定の
深度まで掘削する。

ここで掘削液は、水平方向もしくは、水平と下方向とも
に１００ｋｆ／ｃｍ”以上の高圧で噴射し、かつ、同時
に、別系統の注入管を用い、主に下方向に２０１４／ｃ
ｍ”以下の低圧で噴射する。所定深度に達したならば、
第１（Ｃ）図に示すように、所定深度を高圧噴射するこ
とにより拡大掘削する。

拡大掘削は、掘削エネルギーを大きくする必要がアシ、
その手段として、噴射圧を２００＃／ｃｍ”以上で行な
ったシ、拡大掘削部を反復掘削したシ、掘進速度を掘孔
速度よシ遅くしたシ、掘削ロッドの回転数を下げたり、
あるいはこれらの組み合わせを、用いて行なう。

拡大掘削後、掘削液を固結性流動化剤に切り換え、低圧
用注入管のみを用いて固結流動化剤を注入する〔第１（
Ｄ）図〕。固結性流動化剤を注入した後、第１但）図に
示すように掘削ロッドを回収し、第１ψ）図に示すよう
に流動化された泥状孔に中に、先端部に筒状袋１１を有
した既製杭１０を挿入する。

順次、通常の既製杭１２を袋体１１を有した既製杭１０
に接合することによシ所定位置に沈設する。ここで既製
杭１２と袋体１１を有した既製杭１０との接合、および
既製杭１２同士の接合は、溶接による接合、ねじによる
接合、または、ゼルトによる接合で行なう。

抗の沈設は、自重・圧入・回転・高周波、６イブレーシ
ヨンもしくはこれらの組合せによシ行なう。

杭沈設後部２及び３図に示すように杭先端部に設置した
注入口１５よりポンプによって、固結性流動物を筒状袋
体１１内に圧入し、該筒状袋体１１を膨張拡大させて第
１（Ｇ）図に示すように施工を完了する。

実施例 本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。

まず、杭芯に施工機を移動し、第１（ト）図に示す様に
オーガービット２で表層部の障害物を取シ除き、４５０
■径のケーシン／３を設置した。このケーシング３には
、泥水を循環するための泥水ポンプ４が取シ付けである
。

次に第１の）図に示す様に外径８５ｍφの掘削ロッド１
に外径２００ｍｍφの掘削ビット５を取り付け、スイベ
ル６を通して循環した泥水を掘削液として、掘削ビット
５に設置した噴射孔から水平方向に高圧噴射し、かつ、
下方向に低圧噴射しながら所定の深度１８ｆｆｌまで掘
削した。

この時の掘削条件は、掘削ロッドの回転数：４０ｒｐｍ
　、掘削速度＝１．０〜２．５　ｍ７分、掘削液の噴射
量：　７０〜２４０ｊ！／分、高圧噴射圧カニ深度１０
２ＦＩまで　１００〜１８０　ｋ！ｉ／ｃｒｎ”　ｓ深
度１０〜１８ｆｆｌまで２５０Ａ９／ｃｒＦ！２でめっ
た。低圧噴射圧力はθ〜２０　ｋｇ７ｃｍ”であった。

掘孔内の流動化を促進し杭の沈設を容易にするため、掘
削ビットの上部に攪拌羽根９を補助的に取り付けた。

所定の深度１８ｍまで掘進した後、第１（Ｃ）図に示す
ように拡大掘削を行なう。拡大掘削の条件は、掘削ロッ
ドの回転数２Ｏｒｐｍ、掘進速度１．０ｍ／分、掘削液
の噴射量１４０１／分〜２７０１１１分、高圧噴射圧カ
ニ　２５０Ｊ／ｃｔｙｔ”で行ない、３ｍ長掘削した。

その後、第１の）図、（ト））図に示すように、拡大掘
削部７に、固結性流動化剤Ｃを注入圧２０ＡｉＦ／ｃｍ
”の低圧で２００　ｆｉ注入した。ここで用いた固結性
流動化剤は、Ｗ１０＝６７％のセメントミルクにブリー
ジング防止剤をセメントの重量比０．５％添加したもの
を用いた。

固結性流動化剤Ｃを注入する低圧用注入管は、第４図に
示すように、掘削ロッド１内に設置されたものを用いた
。

固結性流動化剤Ｃを注入後、第１０）図に示すように掘
削ロツｒ１およびビット５を回収した。

次に、あらかじめ先端部にナイロンとポリエステル混紡
の筒状袋体１１を取り付けた外径３５０叫φの既製杭１
０を第１５）図に示すように挿入し、順次、通常の既製
杭１２をねじによる接合法を用いて沈設した。杭の沈設
は、はぼ所定位置まで杭の自重のみによって沈設できた
。

杭の沈設工程において、杭１０　、１２を接続する際杭
先端部の袋体１１に固結性流動物注入する第２及び３図
に示す連結管１３をつないだ。

杭沈設完了後、第１（Ｇ）図に示すようにこの連結管１
３にポンプを接続し、固結性流動物を注入し、筒状袋体
１１を膨張させた。

ここで用いた固結性流動物は、水セメント比６７％のセ
メントミルクにブリージング防止剤を対セメント比１％
添加したものである。固結性流動物を注入することによ
って、筒状袋体が十分膨張したかどうかの判断は、ポン
プの圧力および注入量によって行なった。今回、注入量
は、袋体からの脱水量も考慮し、６００λとした。注入
圧は、注入量が所定量の６００２に達したので５　却／
ｃｍ”で止めた。

また、筒状袋体１１は、材質が布の引張シ強さが約１７
０のナイロン製で、長さ２．６　ｍ　、最大膨張径が外
径６００闘φとなるものを使用した。

今回用いた筒状袋体を有する杭は、第２図、３図に示す
ように、全長３ｍの既製杭１０に筒状袋体１１をかぶせ
、筒状袋体の両端を鋼製、２ンＰｘ４とエポキシ系接着
剤を用いて取り付けたものである。

（発明の効果） 本発明の工法は、１００ｋｔ／ｃｍ”以上の高圧と２０
１ｃ’）７ｃｍ”以下の低圧で大量の掘削液を噴射しな
がら掘進する。この結果小径のビットでも、水平方向に
噴射する１００Ｎ／ｃｍ”以上の高圧噴射によって生ず
る噴流によって広範囲に土壌を流動化することができる
ので大径の流動孔を掘削することができる。従って、掘
削抵抗が小さくて済み、従来工法のように大きなトルク
を有する機械や太い掘削ロッドを必要とせず、通常のポ
ーリングと同様小型機械で長距離を容易に掘進すること
が出来る。

また、高圧噴射と同時に、２０Ｊ４／ｍ”以下の低圧で
大量の掘削液を噴射し、地盤の含水比を積極的に上げる
ので掘進スピードが早くでき、高圧噴射のみによる掘削
に比べ約３０％のスピーＰアップが可能となった。これ
は、大型機械による掘削能率に、はぼ匹敵する施工能率
である。

筒状袋体内に、固結性流動物を圧力をかけて注入し、所
定径まで膨張させると、袋体が周辺地盤と固結性流動物
との隔壁となり、面質の安定した球根体が造成でき、か
つ、掘削時に緩められた周辺地盤を袋体の膨張圧力によ
り復元できるので、杭と球根体が一体し、球根体は地盤
に強固に定着され大きな先端支持力が得られる。

その結果、小さい杭で大きな支持力が得られるようにな
り、構造物の基礎として経済的な設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の工程を示す概要図であり、第１（４
）図は、表層掘削工程、第１Ｑ３）図は、高圧噴射によ
る掘削工程、第１（Ｃ）図は、高圧噴射による拡大掘削
工程、第１（２）図は、低圧による固結性流動化剤注入
工程、第１（ト））図は、掘削ロッド、掘削ビットの回
収、第１（Ｆ）図は、杭の沈設工程、第１（Ｇ）図は、
杭沈設後、筒状袋体を膨張させ、た本発明工法の完成図
、第２図は、本発明における既製杭の一実施態様の一部
切欠断面図、第３図は、同じく施工例断面図、第４図は
、掘削ロッドの横断面図である。 １・・・掘削ロッド、２・・・オーガービット、３・・
・ケーシング、４・・・排泥循環ポンプ、５・・・掘削
ビット、６・・・スイベル、７・・・拡大掘削部、８・
・・噴射ノズル、９・・・攪拌羽根、１０・・・筒状袋
体を有した既製杭、１１・・・筒状袋体、１２・・・既
製杭、１３・・・連結管、１４・・す々ンＰ、１５・・
・注入口、１６・・・（高圧噴射用）注入管、１７・・
・低圧用注入管、Ｇ・・・地盤、Ｋ・・・掘削孔、Ｃ・
・・固結性流動化剤（Ａ）　　　　　　　　（Ｂ） １図 （Ｃ）　　　　　（Ｄ） 第２図　　　　　　第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端に掘削ビットを有した掘削ロッドを回転させ、掘削
   ビットより掘削液を１００ｋｇ／ｃｍ＾２以上の高圧で
   噴射すると同時に、掘削ロッド内に設置された高圧噴射
   用とは別系統の低圧用注入管を用いて、２０ｋｇ／ｃｍ
   ＾２以下の低圧で掘削液を噴射することにより、含水比
   １５０％以上を有する流動性泥状孔を地中に形成しなが
   ら掘削を続け、所定深度に達したならば、所定深度付近
   を杭径の２倍以上の区間長、主として高圧噴射を用いて
   拡大掘削したのち、掘削液を固結性流動化剤に切り換え
   、該低圧用注入管のみを用いて、２０ｋｇ／ｃｍ＾２以
   下の低圧で噴射しながら該掘削ロッドを回収し、ついで
   この孔中に、先端部付近に筒状袋体を有する既製杭を所
   定深度まで圧入等により埋設したのち、該筒状袋体と連
   結された連結管により、固結性流動物を該筒状袋体内に
   注入し、筒状袋体を拡大掘削孔中で膨張固化させること
   を特徴とする杭の埋設方法