(57)【要約】【課題】鋼管回転貫入工法において、工期の増大を抑えながら基礎杭施工に起因する地盤の汚染拡散の可能性を低減することができる基礎杭施工方法及び基礎構造を提供する。【解決手段】本発明の施工工法は、杭本体５ａの下端部に設けられた先端プレート５ｂを有する鋼管杭５を回転させながら地盤中に圧入し鋼管杭５の下端部を所定の支持層１０９に到達させる鋼管回転貫入工法によって基礎杭７を築造する基礎杭施工方法であって、地盤１０１は、支持層１０９よりも浅い位置に所定の上下幅で存在し鋼管杭５が上下に貫通される止水層１０５を有しており、鋼管杭５には、先端プレート５ｂよりも上方に位置し杭本体５ａの外周面５ｄから径方向に張り出して設けられた螺旋状の翼プレート５ｃが予め設けられており、翼プレート５ｃは、完成後の基礎杭７において、止水層１０５内に少なくとも一部が埋め込まれた状態になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭本体の下端部に径方向に張り出して設けられた先端プレートを有する鋼管杭を回転させながら地盤中に圧入し前記鋼管杭の下端部を所定の支持層に到達させる鋼管回転貫入工法によって基礎杭を築造する基礎杭施工方法であって、
前記地盤は、前記支持層よりも浅い位置に所定の上下幅で存在し前記鋼管杭が上下に貫通される止水層を有しており、
前記鋼管杭には、前記先端プレートよりも上方に位置し前記杭本体の外周面から径方向に張り出して設けられた螺旋状の翼プレートが予め設けられており、
前記翼プレートは、
完成後の前記基礎杭において、前記止水層内に少なくとも一部が埋め込まれた状態になることを特徴とする基礎杭施工方法。
【請求項２】
前記翼プレートの前記杭本体の外周面からの径方向への張り出し量は、
前記先端プレートの前記杭本体の外周面からの径方向への張り出し量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の基礎杭施工方法。
【請求項３】
前記翼プレートの上下方向の厚みは、前記先端プレートの上下方向の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎杭施工方法。
【請求項４】
地盤に鋼管回転貫入工法で築造された基礎杭を備える基礎構造であって、
所定の支持層と、前記支持層よりも浅い位置に所定の上下幅で存在する止水層と、を有する前記地盤に対して、前記止水層を上下に貫通するとともに下端部を前記支持層に突入させた状態で埋設された基礎杭を備え、
前記基礎杭は、
上下方向に延在する杭本体と、
前記杭本体の下端部に径方向に張り出して設けられた先端プレートと、
前記先端プレートよりも上方に位置し前記杭本体の外周面から径方向に張り出して設けられた螺旋状の翼プレートと、を有する鋼管杭からなり、
前記翼プレートは、前記止水層内に少なくとも一部が埋め込まれた状態になっていることを特徴とする基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管回転貫入工法によって基礎杭を築造する基礎杭施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている鋼管回転貫入工法では、鋼管杭の下端部に先端プレートを設け、鋼管杭を回転させることで先端プレートに発生する推進力を利用して、地盤中に鋼管杭を圧入し、鋼管杭の下端部を所定の支持層に到達させる。近年では、上層部分に汚染土が存在する地盤において、この種の基礎杭施工により下層にまで汚染が拡大することが問題視されている。すなわち、例えば、止水層を挟んで上層の汚染土層と下層の非汚染土層とが支持層の上方に存在する地盤を考えれば、基礎杭施工の際には止水層を上下に貫通して鋼管杭が圧入されることになる。そうすると、鋼管杭が設置された部分において止水層による止水作用が劣化するおそれもあるので、長期的に見れば汚染土層の汚染物質が非汚染土層に移動するおそれがあり、非汚染土層まで汚染が拡大するおそれがある。
【０００３】
この問題への対策として、例えば、下記特許文献１の技術が知られている。特許文献１の技術では、止水層に相当する位置の鋼管杭外周面に予め伸縮被膜材を設けておく。そして、鋼管杭が地盤中に設置された後、上記伸縮被膜材にグラウト液を圧入して伸縮被膜材を径方向外側に膨らませ、鋼管杭外周面と止水層との隙間を塞ぐ止水手段を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、鋼管杭の中空部にグラウト液の供給経路を構築すべくパイプ類を作製する必要がある。また、鋼管杭の設置後に特殊な工程が必要になるといったように、必要な資材や特殊な工程が増大し、工期の増大を招くといった問題がある。この問題に鑑み、本発明は、鋼管回転貫入工法において、工期の増大を抑えながら基礎杭施工に起因する地盤の汚染拡散の可能性を低減することができる基礎杭施工方法及び基礎構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の基礎杭施工方法は、杭本体の下端部に径方向に張り出して設けられた先端プレートを有する鋼管杭を回転させながら地盤中に圧入し鋼管杭の下端部を所定の支持層に到達させる鋼管回転貫入工法によって基礎杭を築造する基礎杭施工方法であって、地盤は、支持層よりも浅い位置に所定の上下幅で存在し鋼管杭が上下に貫通される止水層を有しており、鋼管杭には、先端プレートよりも上方に位置し杭本体の外周面から径方向に張り出して設けられた螺旋状の翼プレートが予め設けられており、翼プレートは、完成後の基礎杭において、止水層内に少なくとも一部が埋め込まれた状態になることを特徴とする。
【０００７】
一般的に鋼管回転貫入工法では、先端プレートが杭本体の周囲の地盤を螺旋状に切断しながら、鋼管杭が地盤中に侵入していく。従って、鋼管杭の下端部が支持層に到達したときには、止水層にも先端プレートによる螺旋状の切断痕が形成された状態となり、幾何学的に見れば、この切断痕を介して上層と下層とが連通することになる。現実には上記切断痕は地盤中の土圧や水圧によってほとんど潰れるが、更に確実に切断痕を塞いでおくことが好ましいと考えられる。
【０００８】
これに対して、本発明の基礎杭施工方法によれば、基礎杭の完成後において、杭本体の周囲に設けられた翼プレートの少なくとも一部が止水層に埋め込まれた状態になるので、止水層に埋め込まれた翼プレートの一部が上記の切断痕を横切って存在することになる。そうすると、切断痕を通じた物質移動の可能性が低減されるので、止水層を挟んで上層の汚染土層と下層の非汚染土層とが存在する場合においても、汚染土層の汚染物質が非汚染土層に拡散する可能性を低減することができる。
【０００９】
また、翼プレートが杭本体の周囲に螺旋状に設けられているので、鋼管杭を地盤中に圧入する工程においては、当該翼プレートが鋼管杭の推進の障害になりにくい。また、従来の鋼管回転貫入方式に比べて、単に杭本体の外周面に螺旋状の翼プレートを予め設置しておけばよく、鋼管杭の設置後に行う追加の工程もないので、必要な資材や特殊な工程が極端に増大することが避けられ、工期の増大を抑えることができる。
【００１０】
また、翼プレートの杭本体の外周面からの径方向への張り出し量は、先端プレートの杭本体の外周面からの径方向への張り出し量よりも大きいこととしてもよい。この構成によれば、翼プレートによってより確実に切断痕が塞がれるので、切断痕を通じた物質移動がより確実に低減される。
【００１１】
また、翼プレートの上下方向の厚みは、先端プレートの上下方向の厚みよりも大きいこととしてもよい。この構成によれば、翼プレートによってより確実に切断痕が塞がれるので、切断痕を通じた物質移動がより確実に低減される。
【００１２】
本発明の基礎構造は、地盤に鋼管回転貫入工法で築造された基礎杭を備える基礎構造であって、所定の支持層と、支持層よりも浅い位置に所定の上下幅で存在する止水層と、を有する地盤に対して、止水層を上下に貫通するとともに下端部を支持層に突入させた状態で埋設された基礎杭を備え、基礎杭は、上下方向に延在する杭本体と、杭本体の下端部に径方向に張り出して設けられた先端プレートと、先端プレートよりも上方に位置し杭本体の外周面から径方向に張り出して設けられた螺旋状の翼プレートと、を有する鋼管杭からなり、翼プレートは、止水層内に少なくとも一部が埋め込まれた状態になっていることを特徴とする。
【００１３】
この基礎構造によれば、杭本体の周囲に設けられた翼プレートの少なくとも一部が止水層に埋め込まれた状態になるので、止水層に埋め込まれた翼プレートの一部が上記の切断痕を横切って存在することになる。そうすると、切断痕を通じた物質移動の可能性が低減されるので、止水層を挟んで上層の汚染土層と下層の非汚染土層とが存在する場合においても、汚染土層の汚染物質が非汚染土層に拡散する可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鋼管回転貫入工法において、工期の増大を抑えながら基礎杭施工に起因する地盤の汚染拡散の可能性を低減することができる基礎杭施工方法及び基礎構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る基礎杭施工方法を順次示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の続きの工程を順次示す断面図である。
【図３】図１の施工方法に用いられる鋼管杭の翼プレート近傍を拡大して示す正面図である。
【図４】（ａ）は、先端プレートにより止水層に形成された螺旋状の切断痕を示す断面図であり、（ｂ）は、その切断痕に翼プレートが嵌り込む状態を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、止水層と翼プレートとの位置関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る基礎杭施工方法及び基礎構造の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の基礎杭施工方法は、いわゆる鋼管回転貫入工法と呼ばれる工法により基礎杭を築造するものである。本実施形態の基礎杭が築造される地盤１０１は、上から上帯水層１０３、止水層１０５、下帯水層１０７、及び支持層１０９を備えている。ここで、上帯水層１０３は、例えば、重金属化合物、ＶＯＣなどの汚染物質を含んでいる汚染土層である。また、下帯水層１０７は、上記のような汚染物質を含まない非汚染土層である。
【００１７】
止水層１０５は、支持層１０９よりも浅い位置に所定の上下幅で存在し、地下水を透過させない地層である。具体的には、止水層１０５は、1.0×10-4ｃｍ／ｓ以下の透水率を示す地層である。この性状の止水層１０５には、土壌汚染対策法に規定された「不透水層」又は「準不透水層」が該当する。従って、上帯水層１０３の地下水と下帯水層１０７の地下水とは止水層１０５で絶縁されているので、下帯水層１０７の非汚染状態が維持されている。支持層１０９は、基礎杭を支持する強固な地層である。
【００１８】
具体的には、本実施形態の基礎杭施工方法では、図１（ａ）に示すように、設置予定の基礎杭の杭芯の位置に合わせて回転圧入機械３を地盤１０１上にセットする。ここでは、杭芯を測量し回転圧入機械３を精度よく設置する。次に、図１（ｂ）に示すように、まず、鋼管杭５を形成する最下端のパーツを回転圧入機械３にセットする。
【００１９】
鋼管杭５は、地盤１０１中に圧入されながら、支持層１０９に到達する長さになるまで、複数のパーツが順次継ぎ足されて形成される。鋼管杭５は、鉛直上下方向に延在する円柱形状の杭本体５ａと、杭本体５ａの下端部に設けられるともに径方向に張り出して設けられた先端プレート５ｂ（図１（ｃ）参照）と、を有する鉄鋼の杭である。杭本体５ａは、円筒であってもよく、中実の円柱であってもよい。先端プレート５ｂは、鋼管杭５の回転によって下方への推進力を発生させるものである。例えば、先端プレート５ｂは、杭本体５ａの下端部外周面に設けられた螺旋状（スクリュー状）の板部である。また、鋼管回転貫入工法に用いる鋼管杭の先端プレートとして公知の種々の構成のものを先端プレート５ｂとして採用してもよい。
【００２０】
続いて、図１（ｃ）に示すように、回転圧入機械３で鋼管杭５を回転させながら、スラスト方向に圧力を加え、鋼管杭５を地盤１０１中に回転貫入させていく。このとき、鋼管杭５の回転により、先端プレート５ｂが下方への推進力を発生させる。
【００２１】
続いて、図２（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管杭５のパーツを溶接で継ぎ足しながら鋼管杭５を更に下方に圧入していく。このとき、継ぎ足されるパーツの一つには、翼プレート５ｃが予め設けられている。図３に拡大して示すように、翼プレート５ｃは、例えば鉄板からなり、杭本体５ａの外周面５ｄから径方向に張り出して設けられた螺旋状（スクリュー状）の部位である。翼プレート５ｃは、１重以上の螺旋を描くように形成することが好ましい。例えば図３の例では、翼プレート５ｃは１重半の螺旋を描いている。翼プレート５ｃの螺旋の方向及びスクリューピッチは、先端プレート５ｂの螺旋の方向及びスクリューピッチと同じとする。翼プレート５ｃと先端プレート５ｂとのスクリューピッチが同じであるので、鋼管杭５が回転しながら地盤１０１中を下方に移動する場合に、翼プレート５ｃが鋼管杭５の推進の障害になりにくい。
【００２２】
また、翼プレート５ｃの杭本体５ａの外周面５ｄからの径方向への張り出し量ｊは、先端プレート５ｂの杭本体５ａの外周面５ｄからの径方向への張り出し量よりも大きいことが好ましい。また、翼プレート５ｃの上下方向の厚みｋ（板厚）は、先端プレート５ｂの上下方向の厚みよりも大きいことが好ましい。
【００２３】
また、基礎杭の完成後に、止水層１０５内に少なくとも翼プレート５ｃの一部が埋め込まれた状態になるように、予め適切な高さの位置に翼プレート５ｃが設けられる。なお、本実施形態の基礎杭施工に先立って地盤１０１のボーリング調査を行うことにより、事前に止水層１０５及び支持層１０９の深度が判明するので、翼プレート５を設けるべき適切な位置を事前に知ることができる。
【００２４】
図２（ｂ），（ｃ）に示すように、更に鋼管杭５の圧入を進めると、鋼管杭５は止水層１０５を上下方向に貫通し支持層１０９に達する。図２（ｃ）に示すように、鋼管杭５の下端部が支持層１０９に達したら、更に、鋼管杭５にスラスト方向の圧力と回転とを加え、先端プレート５ｂを支持層１０９中に規定の深さまで突入させる。これにより、支持層１０９で支持された鋼管杭５が基礎杭７となり、基礎杭施工が完了する。
【００２５】
前述のとおり、完成後の基礎杭７においては、先端プレート５ｂが支持層１０９に突入され、当該先端プレート５ｂの上方に設けられた翼プレート５ｃの少なくとも一部が、止水層１０５内に埋め込まれた状態になる。例えば図２（ｃ）の例では、翼プレート５ｃの全体が止水層１０５内に埋め込まれた状態になる。以上の基礎杭施工方法により、地盤１０１中に埋設された基礎杭７を備える基礎構造９が完成する。
【００２６】
次に、以上説明した本実施形態の基礎杭施工方法及び基礎構造９による作用効果について説明する。
【００２７】
一般的に鋼管回転貫入工法では、先端プレート５ｂが杭本体５ａの周囲の地盤を螺旋状に切断しながら、鋼管杭５が地盤中に侵入していく。従って、鋼管杭５の下端部が支持層１０９に到達したときには、図４（ａ）に示すように、止水層１０５にも螺旋状に延びる切断痕１１が形成された状態となり、幾何学的に見れば、この切断痕１１によって上帯水層１０３と下帯水層１０７とが連通することになる。但し、現実には上記切断痕１１は地盤中の土圧や水圧によって時間の経過とともにほとんど潰れるが、更に確実に切断痕１１を塞いでおくことが好ましいと考えられる。
【００２８】
これに対して、本実施形態の基礎杭施工方法によれば、基礎杭７の完成後において、杭本体５ａの周囲に設けられた翼プレート５ｃの少なくとも一部が止水層１０５に埋め込まれた状態になるので、止水層１０５に埋め込まれた翼プレート５ｃの一部が止水層１０５の切断痕１１を横切って存在することになる。そうすると、切断痕１１を通じた地下水移動の可能性が低減されるので、汚染土層である上帯水層１０３の汚染物質が非汚染土層である下帯水層１０７に拡散する可能性を低減することができる。例えば、図４（ｂ）の例では、翼プレート５ｃの全体が止水層１０５内に埋め込まれている。またこの場合、翼プレート５ｃは、先端プレート５ｂによる切断痕１１に沿って螺旋状の軌跡で進行し、最終的に切断痕１１内にほぼぴったりと嵌り込んでいる。この構成によれば、翼プレート５ｃが切断痕１１を塞ぐことにより、切断痕１１を通じた地下水移動の可能性が更に低減される。
【００２９】
また、翼プレート５ｃが杭本体５ａの周囲に螺旋状に設けられていることから、鋼管杭５を地盤１０１中に圧入する工程（図２（ｂ）参照）においては、当該翼プレート５ｃが鋼管杭５の推進の障害になりにくい。また、従来の鋼管回転貫入方式に比べて、単に杭本体５ａの外周面５ｄに螺旋状の翼プレート５ｃを予め設置しておけばよく、鋼管杭５の設置後に行う追加の工程もないので、必要な資材や特殊な工程が極端に増大することが避けられ、工期の増大を抑えることができる。よって、本実施形態の基礎杭施工方法及び基礎構造９によれば、鋼管回転貫入工法において、工期の増大を抑えながら基礎杭施工に起因する地盤１０１の汚染拡散の可能性を低減することができる。
【００３０】
特に、翼プレート５ｃの杭本体５ａの外周面５ｄからの径方向への張り出し量ｊを、先端プレート５ｂの杭本体５ａの外周面５ｄからの径方向への張り出し量よりも大きくすれば、翼プレート５ｃによってより確実に切断痕１１が塞がれるので、切断痕１１を通じた汚染物質移動がより確実に低減される。また、翼プレート５ｃの上下方向の厚みｋを、先端プレート５ｂの上下方向の厚みよりも大きくすれば、翼プレート５ｃによってより確実に切断痕１１が塞がれるので、切断痕１１を通じた汚染物質移動がより確実に低減される。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、基礎杭７の完成後における翼プレート５ｃと止水層１０５との位置関係は、図５（ａ）〜（ｄ）のいずれであってもよい。図５（ａ）〜（ｄ）に示す破線の矩形Ｈは、基礎杭７の完成後において鋼管杭５の翼プレート５ｃが存在する範囲を模式的に示すものである。
【００３２】
基礎杭７の完成後における翼プレート５ｃは、図５（ａ）に示すように上帯水層１０３から止水層１０５に亘って存在してもよく、図５（ｂ）に示すように止水層１０５の内部のみに存在してもよく、図５（ｃ）に示すように止水層１０５から下帯水層１０７に亘って存在してもよく、図５（ｄ）に示すように上帯水層１０３から下帯水層１０７に亘って存在してもよい。図５（ａ）〜（ｄ）のいずれの場合も、翼プレート５ｃの少なくとも一部が止水層１０５内に埋め込まれた状態であるので、上述した作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００３３】
５…鋼管杭、５ａ…杭本体、５ｂ…先端プレート、５ｃ…翼プレート、５ｄ…外周面、７…基礎杭、９…基礎構造、１０１…地盤、１０３…止水層、１０９…支持層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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