JPS6251325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水底の軟弱地盤中に改良杭を造成す
る工法に関するものである。

従来、海や河川，湖沼等の水底の軟弱な地盤を
改良するために、軟弱地盤中に改良杭を造成する
工法は、すでに二、三提案されている。すなわ
ち、次のような工法が知られている。

(1) 軟弱地盤に打込んだケーシング内で、砂袋内
の砂を積極的に加水しながら湿潤させ、高密度
に固く締まつた砂袋柱を形成したうえで、ケー
シング底部にまで沈降させてから、ケーシング
のみを抜去る工法（以下、水締め工法と呼ぶ）
―たとえば、特公昭53−16604号公報、特公昭
54−20243号公報に記載のものなど。

(2) ケーシングを水底軟弱地盤に打込んだ後、ケ
ーシング内に浸入して残存している水を完全に
排出せしめてから、その無水状態のケーシング
内に砂袋または生石灰を主体とする地盤強化剤
袋を投入して落下せしめ、ケーシングのみを抜
去る工法（以下、無水工法と呼ぶ）―たとえ
ば、特公昭55−11177号公報または特公昭56−
570号公報に記載のものなど。

しかしながら、このような従来工法には、いず
れも次のような問題点ないし欠点があつた。

(1)の水締め工法においては、砂袋内の砂を密に
水締めした砂袋柱を用いるため、固くなりすぎて
流動性・柔軟性が失われ、水底軟弱地盤の変動に
対して追従し難い恐れがある、という問題があつ
た。

また、水締めして高密度の砂袋柱にするため、
自然湿潤状態の砂をそのまま使う工法に比べて余
分の砂が必要であり、材料コストの面でも好まし
くなかつた。

(2)の無水工法においては、第一に、ケーシング
内に浸入した水を完全に排出することが技術的に
困難であり、できたとしても多大な労力と余分な
装置を要するものであつた。第二に、ケーシング
内に浸入した水を砂袋等の沈降時にダンパーとし
て利用することなく排出してしまうため、砂袋等
の自重が大きくなり、ケーシング内で砂袋等が切
れてしまう恐れがあつた。

本発明の目的は、上記従来の水締め工法および
無水工法の欠点をともに克服し、ケーシング内に
入れた砂袋内の砂等に注水することなく、またケ
ーシング内に浸入して残存している水を予め排水
することもなく、そのケーシング内の水を砂袋柱
等の沈降時にダンパーとして利用しながら施工性
よく、かつ自然湿潤砂等をそのまま用いて経済性
よく、水底の軟弱地盤に改良杭を造成することの
できる、改善された工法を提供することにある。

この目的を達成するため、本第一発明は、 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水底
軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシン
グ内に流体入りの、自然状態でその外径がケーシ
ングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋状
体を挿入し、該可撓性袋状体の上から砂を充填し
た有底円筒状の袋をケーシング内に投入して、可
撓性袋状体を先端とする砂袋柱を形成せしめ、該
砂袋柱を、ケーシング内の可撓性袋状体よりも下
面にある水を排出せしめながらケーシング底部ま
で沈降せしめ、該砂袋柱を水底軟弱地盤中に残し
て、ケーシングのみを抜去ることを特徴とするも
のであり、 本第二発明は、 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水底
軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシン
グ内に流体入りの、自然状態でその外径がケーシ
ングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋状
体を挿入し、該可撓性袋状体の上から地盤強化剤
を充填した有底円筒状の袋をケーシング内に投入
して、可撓性袋状体を先端とする地盤強化剤袋柱
を形成せしめ、該地盤強化剤袋柱を、ケーシング
内の可撓性袋状体よりも下面にある水を排出せし
めながらケーシング底部まで沈降せしめ、該地盤
強化剤袋柱を水底軟弱地盤中に残して、ケーシン
グのみを抜去ることを特徴とするものであり、 本第三発明は、 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水底
軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシン
グ内に流体入りの、自然状態でその外径がケーシ
ングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋状
体を挿入し、該可撓性袋状体の上から砂を直接ケ
ーシング内に充填して、可撓性袋状体を先端とす
る砂柱を形成せしめ、該砂柱を、ケーシング内の
可撓性袋状体よりも下面にある水を排出せしめな
がらケーシング底部まで沈降せしめ、該砂柱を水
底軟弱地盤中に残して、ケーシングのみを抜去る
ことを特徴とするものであり、 および、本第四発明は、 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水底
軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシン
グ内に流体入りの、自然状態でその外径がケーシ
ングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋状
体を挿入し、該可撓性袋状体の上から地盤強化剤
を直接ケーシング内に充填して、可撓性袋状体を
先端とする地盤強化剤柱を形成せしめ、該地盤強
化剤柱を、ケーシング内の可撓性袋状体よりも下
面にある水を排出せしめながらケーシング底部ま
で沈降せしめ、該地盤強化剤柱を水底軟弱地盤中
に残して、ケーシングのみを抜去ることを特徴と
するものである。

以下、図によつて本発明を具体的に説明する。

第１図は本第一（第二）発明の一実施例に伴う
改良杭造成装置（要部）の縦断面図、および第２
図はバルーン（流体入り可撓性袋状体）を先端と
する砂袋柱（地盤強化剤袋柱）がケーシング内の
水を排出しながら沈降する状態を示す縦断面図で
ある。

まず、本第一発明について説明する。

第１図において、１はケーシング、２はその底
にヒンジ等で開閉可能に設けられた底栓である。
ケーシング１がすでに水底（３は水面）の軟弱地
盤４中に打込まれ、ケーシング１内に水Ｗが浸入
し残存している（底栓２が開いた状態でケーシン
グ１が水面３下に入れられ、軟弱地盤４に着床と
同時に底栓２はヒンジ等によつて自然に閉められ
るので、ケーシング１内に水Ｗが残る）。

ケーシング１の上端には支持枠５が固設され、
この支持枠５の上端６を矢印Ｈで示す向きに、作
業船（図示せず）上に設けたハンマー（図示せ
ず）等で打撃することにより、ケーシング１が水
底の軟弱地盤４中に打込まれるのである。

支持枠５の中間には中間板７が固設され、中間
板７の下方には砂袋装着具８が取付けられてい
る。この砂袋装着具８の外周には、予め所要の径
と長さを有する有底円筒状網袋に縫製された砂袋
９が、長手方向に圧縮されて蛇腹状に装着されて
いる。なお、砂Ｓの入つた部分の砂袋９′は、砂
Ｓの自重により長手方向に伸ばされている。

一方、中間板７および砂袋装着具８の中央開口
部を貫通して、ホツパー付送砂管１０が抜出し可
能に載置されている。

支持枠５の下部には、砂袋９に砂Ｓを詰めると
きの案内となる案内筒１１が設けられている。さ
らに、案内筒１１の下端開口部（ケーシング１上
端との境界）には、複数のローラよりなる可動ス
トツパ１２が設けられている。可動ストツパ１２
は、適当なアクチユエータたとえば油圧シリンダ
１３の操作により、リンク１４などを介して、案
内筒１１の軸方向とほぼ直交する方向に抜差し自
在に移動することができる。

１５はバルーン（流体入り可撓性袋状体）であ
り、自然状態でのその外径がケーシング１の内径
とほとんど等しいか、若干小さなものが、好まし
く使用され得る。１６はケーシング１内に浸入し
残存している水Ｗの上面であり、水面１６上にバ
ルーン１５が挿入・載置されている。

なお、バルーン１５は必ずしも水面１６に接し
ていなくてもよく、たとえばバルーン１５′のよ
うに水面１６よりも上方に嵌挿されていてもよ
い。要するに、水面１６と砂袋９との間に、バル
ーン１５，１５′が嵌挿されていればよいのであ
つて、砂袋９がバルーン１５を先端としてケーシ
ング１内を沈降するときには、いずれも同じ状態
になる（第２図参照）。

ただし、ケーシング１内に残存している水Ｗの
量が少なすぎて、水面１６の位置があまりに低い
場合には、ケーシング１内に水を加えて水面１６
をある程度ケーシング１の上端に近づけてから、
バルーン１５をケーシング１内に挿入するように
することが好ましい。

ケーシング１の底端のやや上部には排水口１７
が設けられ、この排水口１７と連通して、排水管
１８が水面３の上方に突出するように設けられて
いる。１９は排水ポンプ、２０は排水バルブであ
る。

このような第１図の装置を用いて、本第一発明
を実施する際の手順について、つぎに説明する。

ケーシング１を水底軟弱地盤４に打込んだ後、
ケーシング１内（水面１６上、またはそれよりも
上方）にバルーン１５，１５′を挿入する。バル
ーン１５としては、空気等のガスを入れた弾性球
や水等の液体を入れた弾性球など―要するに、流
体入りの可撓性袋状体―を用いることができる。
したがつて、バルーン１５の素材としては、通気
性・通水性のないもの（ゴムや合成樹脂など）が
好ましい。

その後、ホツパー付送砂管１０を介して、作業
船（図示せず）から自然湿潤砂Ｓを供給し、案内
筒１１において砂袋９′内に砂詰めをおこなう。
このとき、可動ストツパ１２は案内筒１１の下端
開口部に位置して、砂袋９′の底部を支持してい
る。

砂詰めがある段階にまで達したら、油圧シリン
ダ１３およびリンク１４の操作によつてストツパ
１２を抜去る。それにより、砂袋９′は自重でケ
ーシング１内に落下し、バルーン１５の上面に達
する（第２図参照）。このとき、砂詰めは依然続
行されており、バルーン１５を介して、ケーシン
グ１内の水Ｗには砂袋柱２１による圧力が印加さ
れる。

したがつて、水Ｗは第２図の矢印の向きに押さ
れる。その圧力および排水ポンプ１９の補助吸引
作用により、水Ｗは排水管１８を通じてケーシン
グ１外へ排出される。このとき、排水速度すなわ
ち砂袋柱２１の沈降速度は、砂Ｓの供給速度およ
び排水バルブ２０の開度により調整され得る。

このようにして、バルーン１５を先端とする砂
袋柱２１をケーシング１内に沈降させ、最後に砂
袋柱２１が着底したらケーシング１を引上げて
（このとき、底栓２はヒンジ等により自然に開放
される）、砂袋柱２１を軟弱地盤４中に地盤改良
杭として残すのである。なお、バルーン１５は改
良杭の底に残つていてもかまわないが、たとえば
ケーシング１の底栓２の上面に針のような手段を
設けておいて、バルーン１５をつぶすようにする
こともできる。

本第一発明において最も大切なことは、砂袋柱
２１の先端、すなわち砂袋柱２１とケーシング１
内の水Ｗとの境界に、流体入り可撓性袋状体であ
るバルーン１５を設けていることである。バルー
ン１５には流体が充填されているため内圧があ
り、しかも可撓性袋状体であるため、上部からの
砂袋柱２１の圧力および下部からの水Ｗの圧力を
ともに受けることにより、ケーシング１の軸方向
と直交する方向にやや扁平状に変形して、ケーシ
ング１の内壁に密着するように押しつけられる
（第２図参照）。また、ケーシングの内側には多少
の凹凸が存在するのであるが、たとえ凹凸があつ
てもその凹凸に可撓性袋状体は追従して変形する
から、ケーシング内での可撓性袋状体による水密
は完全に遂行され、その結果砂袋柱内への水の侵
入は完全に防止できることになる。

したがつて、砂袋柱２１の先端に位置するバル
ーン１５が、水Ｗの砂袋柱２１への浸入上昇を防
ぐ遮水材として作用するとともに、砂袋柱２１の
自重による圧力を受けて水Ｗを押下げ排水する際
のピストンとしても作用することになる。

バルーン１５によつて水Ｗの砂袋柱２１への浸
入上昇が防止される結果、砂袋柱２１内の砂Ｓは
ボイリング（沸上り，舞上り）を生ずることがな
いため、砂袋９′内に充填された砂Ｓが砂袋柱２
１を形成して安定するのに要する時間（サイクル
タイム）が従来の水締め工法よりも短くてすみ、
施工性が改善される。

と同時に、砂袋柱２１を形成している砂Ｓは自
然湿潤状態を保つたまま、水底の軟弱地盤４中に
埋込まれることになるため、従来の水締め工法に
よる高密度充填の固い砂袋杭に比べて、より柔軟
性・流動性を保つことができ、軟弱地盤４の変動
に対してもより容易かつ柔軟に追従することがで
きる。

さらに、自然湿潤砂Ｓをそのまま用いるだけで
よいので、従来の水締め工法に比べて余分の砂が
必要でなくなり、それだけ材料コストも低減する
ことができる。

なお、バルーン１５内に流体を充填する場合、
流体を少な目に入れることによりバルーン１５が
外圧によつて自由に変形可能にすることができ
る。そのようにすると、砂杭に向かつて水が上昇
する場合、又は逆に砂杭が水に向かつて下降する
場合には水又は砂杭の上昇、下降に先行してバル
ーン１５が変形対応しやすく、その結果砂のボイ
リング現象を防止でき、砂杭の品質を向上させる
効果を有する。

したがつて、バルーン１５、即ち可撓性袋状体
内に入れる流体の量はその都度最適と思われる量
だけ入れることができる。

以上は本第一発明についての説明であつたが、
本第二，第三および第四発明についても同様であ
る。

すなわち、水底軟弱地盤４の改良杭を構成する
素材として、砂袋９′に砂Ｓを充填した砂袋柱２
１を用いる代りに、袋９′に地盤強化剤（たとえ
ば石灰，生石灰，消石灰など）を充填した地盤強
化剤袋柱２１′を用いることもできる。これが本
第二発明である。

また、本第一，第二発明において、バルーン１
５が完全な遮水材兼ピストンとして作用すること
ができるため、あえて袋９，９′を用いずに、バ
ルーン１５上に直接、砂Ｓまたは前記地盤強化剤
を充填して、砂柱または地盤強化剤柱を形成する
こともできる。これが本第三および第四発明であ
る。

本第三，第四発明においては、第１図に示した
ような砂袋装着具８，砂袋９，案内筒１１，スト
ツパ１２，油圧シリンダ１３およびリンク１４等
の装置・部材は不要になる。

以上説明したように、本第一〜第四発明は上記
構成からなるため、次のような効果を奏すること
ができる。

砂袋柱，地盤強化剤袋柱，砂柱および地盤強
化剤柱の先端（底）にあるバルーンが、ケーシ
ング内壁に密着してピストンとして作用するた
め、前記各柱はその自重による圧力（および排
水ポンプの補助吸引作用）によつてケーシング
内の水を押下げながら徐々に沈降し、かつケー
シング内の水が各柱沈降時のダンパーとして作
用するため、両者相俟つて、各柱の沈降速度を
より適当に制御することができる。

したがつて、冒頭に説明した従来の無水工法
に比べて、ケーシング内に必然的に浸入し残存
する水を砂袋柱等沈降時のダンパーとして有効
に活用することができるので、より容易かつ確
実に砂袋柱等の沈降速度を制御することができ
る。

また、バルーンおよびケーシング内の水がダ
ンパー兼（可動）ストツパーとして作用するた
め、砂袋柱等の自重が大きくなつても袋が切れ
る恐れはなく、原理的にどんなに深い水底の場
合にも適用することができる。

バルーンが上下から圧力を受けてケーシング
内壁に密着し、水が砂袋柱等へ浸入上昇するの
を防ぐ遮水材としても作用するため、砂袋柱等
の砂等はボイリングをおこすことなく、短時間
で安定して砂袋柱等を形成することができる。
したがつて、施工性がよい。

と同時に、自然湿潤状態を保つたまま、水底
の軟弱地盤中に砂袋柱等を埋込むことができる
ため、従来の水締め工法による高密度に固く締
まつた杭に比べ、より柔軟性のある改良杭を造
成することができるので、軟弱地盤の変動に対
してもより容易かつ柔軟に追従することができ
る。

また、余分の砂が必要でないため使用量が低
減できて、経済的にも優れている。さらに、ケ
ーシング内沈降中には完全遮水できるので、た
とえば生石灰を主体とする地盤強化剤を使用す
る場合にも、いたずらに水と反応することな
く、安定してかつ速やかに改良杭を造成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第一（第二）発明の一実施例に伴う
改良杭造成装置（要部）の縦断面図、および第２
図はバルーン（流体入り可撓性袋状体）を先端と
する砂袋柱（地盤強化剤袋柱）がケーシング内の
水を排出しながら沈降する状態を示す縦断面図で
ある。 １…ケーシング、４…水底の軟弱地盤、１０…
ホツパー付送砂管、１５…バルーン（流体入り可
撓性袋状体）、２１…砂袋柱（あるいは２１′…地
盤強化剤袋柱）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水
   底軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシ
   ング内に流体入りの、自然状態でその外径がケー
   シングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋
   状体を挿入し、該可撓性袋状体の上から砂を充填
   した有底円筒状の袋をケーシング内に投入して、
   可撓性袋状体を先端とする砂袋柱を形成せしめ、
   該砂袋柱を、ケーシング内の可撓性袋状体よりも
   下面にある水を排出せしめながらケーシング底部
   まで沈降せしめ、該砂袋柱を水底軟弱地盤中に残
   して、ケーシングのみを抜去ることを特徴とする
   水底軟弱地盤の改良杭造成工法。 ２ 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水
   底軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシ
   ング内に流体入りの、自然状態でその外径がケー
   シングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋
   状体を挿入し、該可撓性袋状体の上から地盤強化
   剤を充填した有底円筒状の袋をケーシング内に投
   入して、可撓性袋状体を先端とする地盤強化剤袋
   柱を形成せしめ、該地盤強化剤袋柱を、ケーシン
   グ内の可撓性袋状体よりも下面にある水を排出せ
   しめながらケーシング底部まで沈降せしめ、該地
   盤強化剤袋柱を水底軟弱地盤中に残して、ケーシ
   ングのみを抜去ることを特徴とする水底軟弱地盤
   の改良杭造成工法。 ３ 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水
   底軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシ
   ング内に流体入りの、自然状態でその外径がケー
   シングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋
   状体を挿入し、該可撓性袋状体の上から砂を直接
   ケーシング内に充填して、可撓性袋状体を先端と
   する砂柱を形成せしめ、該砂柱を、ケーシング内
   の可撓性袋状体よりも下面にある水を排出せしめ
   ながらケーシング底部まで沈降せしめ、該砂柱を
   水底軟弱地盤中に残して、ケーシングのみを抜去
   ることを特徴とする水底軟弱地盤の改良杭造成工
   法。 ４ 水底軟弱地盤中に改良杭を造成する際、該水
   底軟弱地盤にケーシングを打込んだ後、該ケーシ
   ング内に流体入りの、自然状態でその外径がケー
   シングの内径とほぼ等しいか若干小さい可撓性袋
   状体を挿入し、該可撓性袋状体の上から地盤強化
   剤を直接ケーシング内に充填して、可撓性袋状体
   を先端とする地盤強化剤柱を形成せしめ、該地盤
   強化剤柱を、ケーシング内の可撓性袋状体よりも
   下面にある水を排出せしめながらケーシング底部
   まで沈降せしめ、該地盤強化剤柱を水底軟弱地盤
   中に残して、ケーシングのみを抜去ることを特徴
   とする水底軟弱地盤の改良杭造成工法。