(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現場打ちコンクリート杭のための杭孔を地盤に削孔する削孔工程と、
次いで、前記削孔工程において発生した土砂粒子を含む粘性物が前記杭孔の底部付近に沈積して形成される軟弱層の底部付近まで注入管と排出管の各下端開口を挿入する挿管工程と、
次いで、前記注入管の上端開口を注入装置に接続し、経時後に硬化する流動体状の注入材を前記注入管の下端開口から前記軟弱層中に注入圧によって圧入し、前記注入圧を利用して前記粘性物を前記排出管の下端開口から前記杭孔の外部へ排出させることにより、前記軟弱層を前記注入材と置換して除去する軟弱層置換工程と、
前記注入圧によって前記現場打ちコンクリート杭の底端部付近の地盤である杭底地盤に予荷重を付与することにより、前記杭底地盤の支持力を増強し沈下量を低減させる予載荷工程を
有することを特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記挿管工程では、前記注入管と排出管は鉄筋カゴに予め取りつけられ、コンクリートの打設前に前記杭孔内に配設されること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項３】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入管及び排出管の各下端開口付近の側部には複数の通孔が開設されること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項４】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入管及び排出管の各下端開口付近は、多孔状の被覆部材によって被覆され、杭コンクリートの打設による目詰まりが防止されること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項５】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記軟弱層置換工程は、杭コンクリートの打設後、前記杭コンクリートの硬化前又は硬化後に行われること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項６】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記予載荷工程は、杭コンクリートの打設後、前記杭コンクリートが所定強度を発現した後に行われること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項７】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記排出管に排出管開閉手段を設け、
前記予載荷工程では、前記流動体状の注入材が前記排出管を経て排出された後に、前記排出管各開閉手段を閉塞することにより、前記予荷重を発生させること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項８】
請求項７記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入管に注入管開閉手段を設け、
前記予載荷工程では、前記予荷重の発生後に、前記注入管各開閉手段を閉塞することにより、前記予荷重を維持させること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項９】
請求項８記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、
前記注入管内の圧力を測定する注入管圧力測定手段と、前記排出管内の圧力を測定する排出管圧力測定手段を設け、
前記予載荷工程では、前記注入管内の圧力と前記排出管内の圧力を計測しつつ前記注入管開閉手段と前記排出管開閉手段のいずれか又は両者の開閉量を調節することにより前記予荷重を所望の値に管理すること
を特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現場打ちコンクリート杭の施工時に生じるスライム層を除去することができ、杭先端部の地盤の支持力を増強させ、現場打ちコンクリート杭の沈下を抑制する現場打ちコンクリート杭の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現場打ちコンクリート杭は、地盤中に地表から杭孔を削孔し、杭孔内に鉄筋カゴ等の補強部材を配設した後にコンクリートを打設して地中にコンクリート構造の杭を形成するものである。このため、工場で製作された杭を地中に打ち込む既成杭に比べ、杭の径や長さを大きくすることができ、大きな支持力を必要とする基礎の場合等に有利であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現場打ちコンクリート杭においては、杭孔の削孔時に、杭孔の内壁の崩落を防止するための安定液が用いられる場合がある。杭底付近の安定液内には、杭孔の削孔工程時に発生した土砂粒子等が沈積し、粘性物状の物質（以下、「スライム」という。）となり、軟弱層（以下、「スライム層」という。）が形成される。このスライム層は、現場打ちコンクリート杭の品質に悪影響を及ぼすため、除去作業が行われるが、除去が不充分な場合も多かった。
【０００４】
杭底部にスライム層が残っていると、打設されたコンクリートの中にスライムが巻き込まれ、コンクリートの品質（強度）が低下する。また、杭底部にスライムが残存した状態でコンクリートを打設すると、杭体と杭底地盤との間に粘性物状のスライムが介在することになり、コンクリートが硬化し杭体が形成された後に杭上方から荷重をかけると沈下を生じる。
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、杭孔の底部のスライム層を除去することができ、支持力の低下が少なく、沈下も少ない現場打ちコンクリート杭の施工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明に係る現場打ちコンクリート杭の施工方法は、現場打ちコンクリート杭のための杭孔を地盤に削孔する削孔工程と、次いで、前記削孔工程において発生した土砂粒子を含む粘性物が前記杭孔の底部付近に沈積して形成される軟弱層の底部付近まで注入管と排出管の各下端開口を挿入する挿管工程と、次いで、前記注入管の上端開口を注入装置に接続し、経時後に硬化する流動体状の注入材を前記注入管の下端開口から前記軟弱層中に注入圧によって圧入し、前記注入圧を利用して前記粘性物を前記排出管の下端開口から前記杭孔の外部へ排出させることにより、前記軟弱層を前記注入材と置換して除去する軟弱層置換工程と、前記注入圧によって前記現場打ちコンクリート杭の底端部付近の地盤である杭底地盤に予荷重を付与することにより、前記杭底地盤の支持力を増強し沈下量を低減させる予載荷工程を有することを特徴とする。
【０００７】
上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記挿管工程では、前記注入管と排出管は鉄筋カゴに予め取りつけられ、コンクリートの打設前に前記杭孔内に配設される。
【０００８】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入管及び排出管の各下端開口付近の側部には複数の通孔が開設される。
【０００９】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入管及び排出管の各下端開口付近は、多孔状の被覆部材によって被覆され、杭コンクリートの打設による目詰まりが防止される。
【００１０】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記軟弱層置換工程は、杭コンクリートの打設後、前記杭コンクリートの硬化前又は硬化後に行われる。
【００１１】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記予載荷工程は、杭コンクリートの打設後、前記杭コンクリートが所定強度を発現した後に行われる。
【００１２】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記排出管に排出管開閉手段を設け、前記予載荷工程では、前記流動体状の注入材が前記排出管を経て排出された後に、前記排出管各開閉手段を閉塞することにより、前記予荷重を発生させること。
【００１３】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入管に注入管開閉手段を設け、前記予載荷工程では、前記予荷重の発生後に、前記注入管各開閉手段を閉塞することにより、前記予荷重を維持させる。
【００１４】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入管内の圧力を測定する注入管圧力測定手段と、前記排出管内の圧力を測定する排出管圧力測定手段を設け、前記予載荷工程では、前記注入管内の圧力と前記排出管内の圧力を計測しつつ前記注入管開閉手段と前記排出管開閉手段のいずれか又は両者の開閉量を調節することにより前記予荷重を所望の値に管理する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現場打ちコンクリート杭の施工方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法を説明する図である。図１に示すように、第１実施形態の現場打ちコンクリート杭の施工方法では、注入装置１に接続された注入管２と、排出管３を杭の鉄筋カゴ４にあらかじめ取り付けておく。注入管２には、開閉弁７と、圧力計９が設けられており、下端開口２ａの付近には被覆部材５が取り付けられている。また、排出管３には、開閉弁８と、圧力計１０が設けられており、下端開口３ａの付近には被覆部材６が取り付けられている。
【００１７】
注入装置１は、圧送ポンプ（図示せず）等を有し、流動体状の注入材に圧力を付与して押出し、注入管２を介して杭孔１１の底部等へ注入する装置である。注入管２及び排出管３を構成する材料は、打設されたコンクリートの圧力により管が閉塞されない程度の強度を有する材料であればよく、鋼等の金属、硬質プラスチック等が使用可能である。
【００１８】
図２は、図１における注入管の下端開口２ａ付近の構成を示す詳細図である。図２に示すように、注入管２の下端開口２ａ付近の側部には、複数の通孔２ｂが開設されている。また、注入管２の下端開口２ａ付近は、被覆部材５によって被覆されている。被覆部材５は、網状、織布状、不織布状の部材、多孔状の管状部材等を含む多孔状の部材である。排出管３の下端開口３ａ付近も同様の構成となっている。
【００１９】
以下に、本実施形態の現場打ちコンクリート杭の施工方法の工程について、図１ないし図４を参照しつつ説明を行う。
【００２０】
まず、図３（Ａ）に示すように、現場打ちコンクリート杭を形成するための杭孔１１を地盤に削孔する。杭孔１１は、円柱状の孔である。杭孔１１の削孔は、杭孔の内側壁の崩落を防止するため、ベントナイト等の粒子を混合させた水（以下、「安定液」という。）を杭孔１１内に満たしながら行う。この工程は、削孔工程に相当している。
【００２１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、鉄筋カゴ４にあらかじめ注入管２と排出管３を取り付けたものを杭孔１１内に建て込む。鉄筋カゴ４は、上下方向に主鉄筋を設置するとともに、これらを連結するように管状のフープ鉄筋を設置し、全体として円筒カゴ状に構成したものである。これにより、注入管２の下端開口と排出管３の下端開口が、スライム層１２の低部付近まで挿入される。この工程は、挿管工程に相当している。
【００２２】
次に、図３（Ｃ）に示すように、杭体のコンクリート１３を打設する。この際、注入管２と排出管３の下端開口２ａ、３ａの付近は、多孔状の被覆部材５、６によって被覆されているので、打設されたコンクリート１３が注入管２や排出管３の内部に入り込んで固化し「目詰まり」を生じることが防止される。
【００２３】
次に、図示はしていないが、注入管２の上端開口を注入装置１に接続する。その後、図４（Ａ）に示すように、注入装置１により注入圧をかけ、注入材１４を注入管２内に圧送する。これにより、注入材１４は、注入管２の下端開口等からスライム層１２中に圧入される。
【００２４】
上記の注入材１４としては、注入時は流動体状で、注入された後、所定時間経過すると硬化する材料が用いられ、セメントを含むセメント系注入材、例えばセメントと水とを混合したセメントミルク、セメントと水と細骨材（砂等）を混合したモルタル等が使用される。
【００２５】
上記の注入材１４のスライム層１２内への圧入により、スライム層１２内のスライムＳが押圧され、排出管３の下端開口３ａ等から排出管３の内部へ押し込まれる。同様にしてスライムＳが排出管３の内部に押し込まれるので、スライムＳは排出管３内を上昇し、排出管３の上端開口３ｄから杭孔１１の外部に排出される（図４（Ｂ）参照）。
【００２６】
そして、最終的に、排出管３の上端開口３ｄから注入材１４のみが排出される状態となれば、スライム層１２内のスライムＳは、除去され、注入材１４にすべて置換されたことになる。この工程は、軟弱層置換工程に相当している。この軟弱層置換工程での注入材１４の注入においては、圧力計９や１０により注入圧を監視するとともに、開閉弁７や８のいずれか又は両者の開閉量を適宜に調節して注入圧の管理を行うことができる。
【００２７】
上記の軟弱層置換工程においては、注入管２には、下端開口２ａだけでなく、下端開口２ａ付近の側部に複数の通孔２ｂが設けられているので、１点だけでなく多数の箇所からスライム層１２中に注入材１４が圧入され、スライム層１２の全体にほぼ均等に注入圧をかけることができる。
【００２８】
また、注入管２と排出管３の下端開口２ａ、３ａの付近は、多孔状の被覆部材５、６によって被覆されているので、「目詰まり」を生じることが防止される。
【００２９】
次に、図４（Ｃ）に示すように、排出管３の開閉弁８を閉塞し、この状態で注入装置１（図４（Ｃ）には図示せず。図１を参照。）により注入管２内の注入材１４にさらに注入圧をかける。このようにすれば、現場打ちコンクリート杭１３自体に反力を支持させて、杭の底端部付近の地盤（以下、「杭底地盤」という。）にプレロード（所定の圧縮荷重。「予荷重」に相当する。）を付与することができる。
【００３０】
このプレロードにより、杭底地盤を圧密させることができる。この工程は、予載荷工程に相当している。この予載荷工程においては、圧力計９や１０により注入圧を監視するとともに、開閉弁７や８のいずれか又は両者の開閉量を適宜に調節して、プレロード値の管理を行うことができる
【００３１】
第１実施形態の現場打ちコンクリート杭の施工方法は、以下のような利点を有している。
【００３２】
１）杭先端のスライム層を十分除去することができる。また、同時に、杭底地盤にプレロードを付与することができる。このため、杭の沈下量を低減させることができる。また、設計上、杭の支持力を増大することができるため、経済的な杭とすることができる。
【００３３】
２）注入管２、３の開閉弁７、８や圧力計９、１０により、注入材１４の注入圧を管理することにより、杭先端へ付与するプレロードの値を高い精度で管理することができるため、信頼性の高い杭とすることができる。
【００３４】
（２）第２実施形態
本発明は、上記した第１実施形態以外の他の構成によっても実現可能である。図５は、本発明の第２実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法を説明する図である。図５に示すように、第２実施形態の現場打ちコンクリート杭の施工方法は、注入管２と排出管３の下端付近を略「Ｕ」字状の突出部２ｃ、３ｃとした点が異なるのみであり、他の部分の構成は第１実施形態と同様である。
【００３５】
このような構成とすることにより、注入管２の開口２ａや通孔２ｂと、排出管３の開口３ａや通孔３ｂとの距離が近くなるため、注入材１４のスライム層１２への注入によるスライムＳの除去が、第１実施形態の場合よりもさらに効果的に行われる、という利点がある。
【００３６】
また、注入管２や排出管３の高さ方向だけでなく平面方向にも多数の箇所からスライム層１２中に注入材１４が圧入され、スライム層１２の全体にさらに均等に注入圧をかけることができ、均一なプレロードをかけることができる、という利点も有している。
【００３７】
上記において、スライムＳは粘性物に相当し、スライム層１２は軟弱層に相当している。また、開閉弁７は、注入管開閉手段に相当している。また、開閉弁８は、排出管開閉手段に相当している。また、圧力計９は、注入管圧力測定手段に相当している。また、圧力計１０は、排出管圧力測定手段に相当している。
【００３８】
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではない。上記した各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３９】
例えば、上記各実施形態においては、注入管２と排出管３を鉄筋カゴ４にあらかじめ取り付けたものを杭孔１１内に建て込む例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の構成であってもよい。例えば、杭体のコンクリート１３の打設後にコンクリート１３内に挿入してもよい。要は、注入管と排出管の各下端開口が軟弱層の底部付近まで挿入されればよいのである。
【００４０】
また、上記実施形態においては、注入材１４が流動体状のうち（硬化前）にさらに注入圧をかけて予荷重（プレロード）を載荷する例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の手順により実施してもよい。例えば、注入した注入材１４が硬化した後に再度注入を行い、予荷重を付与するようにしてもよい。また、注入圧の付与による予荷重の載荷は、杭体コンクリート１４の硬化前であっても硬化後であってもよい。
【００４１】
また、上記した実施形態で説明した以外の予荷重の付与方法も可能である。例えば、注入圧をかけた状態で注入管２の開閉弁７を閉塞すれば、注入圧を維持して予荷重を維持することできる。
【００４２】
また、注入管は、複数本設けてもよい。また、第２実施形態のような突出部についても、管の高さ方向、平面方向ともさらに多くしてもよい。排出管についても同様である。また、被覆部材は、二重構造、三重構造等の、複数の層を有する構造としてもよい。
【００４３】
なお、排出管３の上端開口３ｄに、吸引ポンプ等の排出装置を接続し、排出されるスライムＳの除去を補助するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、注入材の注入圧を利用して粘性物を排出管を通して杭孔の外部へ排出させることにより、軟弱層を注入材と置換して除去し、注入圧によって現場打ちコンクリート杭の杭底地盤に予荷重を付与することにより、杭底地盤の支持力を増強するとともに沈下量を低減させることができる、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法を説明する図である。
【図２】図１における注入管の下端開口付近の構成を示す詳細図である。
【図３】発明の第１実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法の手順を示す図（１）である。
【図４】発明の第１実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法の手順を示す図（２）である。
【図５】本発明の第２実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  注入装置
２  注入管
２ａ  下端開口
２ｂ  通孔
２ｃ  突出部
３  排出管
３ａ  下端開口
３ｂ  通孔
３ｃ  突出部
３ｄ  上端開口
４  鉄筋カゴ
５、６  被覆部材
７  開閉弁（注入管開閉手段）
８  開閉弁（排出管開閉手段）
９  圧力計（注入管圧力測定手段）
１０  圧力計（排出管圧力測定手段）
１１  杭孔
１２  スライム層（軟弱層）
１３  コンクリート
１４  注入材
Ｓ  スライム（粘性物）
【図１】
0003615073.tif 000002
【図２】
0003615073.tif 000003
【図３】
0003615073.tif 000004
【図４】
0003615073.tif 000005
【図５】
0003615073.tif 000006