(57)【要約】【課題】軟弱地盤の適切な深さ位置に適切な支持力を確保できる支持層を形成し、その支持層で支持されるようにすることで、高い支持力を確保できる杭類を構成すること。【解決手段】地盤ｇの所要位置に掘削圧密手段３を直立させる工程と、掘削圧密手段３を回転駆動手段で掘削用の荷重をかけながら掘削駆動して設計深度まで掘削する地盤掘削工程と、掘削圧密手段３を逆回転させながら引き上げる引き上げ工程と、掘削圧密手段３を逆回転駆動させながら下降荷重をかけ、掘削孔２中の掘削土砂等を設計深度まで圧密して、設計支持力以上の支持力を確保し得る支持層４を形成する支持層形成工程と、掘削孔２中に砕石を投入してこの砕石を掘削圧密手段３の掘削翼３ｂを逆回転させつつこれで圧密するサイクルを掘削孔２の上端開口部まで繰り返す砕石杭形成工程とをその順序で実行する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を鉛直方向に掘削し、生じた掘削孔中の掘削土砂を圧密し、設計深度の地盤中に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成し、
該支持層に下部を支持させた杭類を配設することとした杭類の施工方法。
【請求項２】
前記掘削土砂上に、圧密前に又は圧密途中で、砂利又は砕石を含む支持層形成材を添加し、該支持層形成材の上から設計深度まで圧密し、設計深度の地盤中に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成することとした請求項１の杭類の施工方法。
【請求項３】
前記杭類として、砕石杭、鋼管杭、コンクリート杭又はセメント系の現場作成杭を採用した請求項１又は２の杭類の施工方法。
【請求項４】
地盤の所要位置に下端に螺旋状の掘削翼を取り付けた鋼管からなる掘削圧密手段を直立させる掘削圧密手段の設置工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を回転駆動手段で掘削用の荷重をかけながら正回転駆動して所要の深さまで掘削する地盤掘削工程と、
前記掘削圧密手段を、その掘削翼を逆回転駆動しながら引き上げる掘削圧密手段の引き上げ工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を逆回転駆動しながら又は無回転で所定の下降荷重をかけ、掘削孔中の掘削土砂又は該掘削土砂及びその上に投入した砕石を該鋼管の最下部の前記掘削翼及び該鋼管の下端で設計深度まで圧密して、設計支持力以上の支持力を確保し得る支持層を形成する支持層形成工程と、
一回分の砕石投入量に見合った高さ分だけ前記掘削圧密手段を引き上げ、その鋼管の周側部と掘削孔の内周との隙間に一回分の投入量の砕石を装入し、該掘削圧密手段を逆回転させながら、更に該砕石を前記螺旋状の掘削翼の隙間を通じて該掘削孔の下方側に投入し、引き続いて該砕石を、該掘削圧密手段の掘削翼を逆回転させつつ又は無回転状態で、該鋼管の最下部の前記掘削翼及び該鋼管の下端で圧密することとする締め固めサイクルを該掘削孔の上端開口部に至るまで繰り返す砕石杭形成工程と、
をその順序で実行する砕石杭の施工方法。
【請求項５】
地盤の所要位置に下端に螺旋状の掘削翼を取り付けた鋼管からなる掘削圧密手段を直立させる鋼管設置工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を回転駆動手段で掘削用の荷重をかけながら正回転駆動して所要の深さまで掘削する地盤掘削工程と、
前記掘削圧密手段を、その掘削翼を逆回転駆動しながら引き上げる掘削圧密手段の引き上げ工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を逆回転駆動しながら又は無回転で所定の下降荷重をかけ、掘削孔中の掘削土砂又は該掘削土砂及びその上に投入した砕石を該鋼管の最下部の前記掘削翼及び該鋼管の下端で設計深度まで圧密して、設計支持力以上の支持力を確保し得る支持層を形成する支持層形成工程と、
前記掘削圧密手段を引き上げる掘削圧密手段の再引き上げ工程と、
前記掘削孔中に鋼管杭を装入し、その下端を支持層中に圧入埋設（根入れ）する鋼管杭の圧入工程と、
をその順序で実行する鋼管杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱な建築物用又は建造物用の敷地の地盤を補強する杭類の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な地盤を補強する杭類の施工方法及び用具等に関してはいくつかの提案例がある。
特許文献１は、その一例で、各種土木又は建築工事に用いられる杭に関し、これは、先端を尖端に形成した杭体の下部に螺旋状の掘削羽根を配し、上部周囲に該掘削羽根よりピッチの狭い填圧羽根を配したものである。
【０００３】
この特許文献１の杭によれば、地盤中にこれを回転駆動手段でねじ込むと、螺旋状の掘削羽根の作用で地盤中に良好に掘り進むことが可能であり、杭の地盤への埋設と同時に生じた掘削土砂を填圧羽根の作用で埋め戻すことが可能であるとされている。
【０００４】
特許文献２は、基礎杭及びその建て込み方法に関し、これは、縦長の鋼管よりなる杭本体の外周に下端から上端に向かって連続的又は断続的に螺旋状の掘削刃を構成したものであり、かつ該掘削刃の径を上端に向かって徐々に大きくなるように構成したものである。
【０００５】
またこの特許文献２の基礎杭は、地盤に回転駆動手段でねじ込み、下端が支持地盤に届いたところで根止めすることで建て込をするものであり、ねじ込み式であるから、振動無く静かに杭を埋設可能であり、掘削刃が地盤に食い込むことでアンカーとしての作用を果たし、その摩擦力により十分な支持力が得られるとされている。
【０００６】
特許文献３は、ねじ込み式鋼管杭に関し、これは、
鋼管に取り付けた翼を利用してねじ込みにより地盤中に埋設するねじ込み式鋼管杭において、
前記翼を、外径が前記鋼管の外径より大きいドーナツ状鋼板を複数に分割した扇形状の鋼製板を前記鋼管杭の先端部近傍の外周面に螺旋状に取り付け、又は鋼管杭の先端部近傍の外周面の同じ高さ位置に同方向、同角度で傾斜して取り付けた下段翼と、
該下段翼の鋼製板に準じた構造の鋼製板を前記鋼管杭の長手方向の中間部近傍の外周面に前記下段翼と同方向に螺旋状に取り付け、又は鋼管杭の長手方向の中間部近傍の外周面の同じ高さ位置に前記下段翼と同方向、同角度で傾斜して取り付けた上段翼とによって構成したねじ込み式鋼管杭である。
【０００７】
従ってこの特許文献３のねじ込み式鋼管杭によれば、上段翼及び下段翼の取り付けが低廉なコストで可能であり、かつこれによれば、地盤へのねじ込みに際して、堅い地盤であっても下段翼及び上段翼の寸法形状から決まるピッチに近いピッチで貫入させることが可能であり、この杭本体の周囲を翼で乱さないので、大きな鉛直支持力を確保することが可能になるとされている。
【０００８】
特許文献４は、鋼管杭及びこれを用いた地盤補強方法に関し、そのうち、鋼管杭を用いた地盤補強方法は、
鋼製の管体の下端外周に螺旋状の掘削翼を備え、かつ該管体の上端近傍の外周に、その下方の土砂をそれより上方に移動させることなく下方に向かって圧密する、前記掘削翼と逆方向の螺旋状に構成した圧密翼を配してなる、ねじ込み式で埋設する鋼管杭を用いる地盤補強方法であって、
該鋼管杭を地盤上の所要の位置に直立させ、かつ正回転駆動させ、該鋼管杭の掘削翼を掘削動作させることにより地盤中にねじ込み進入させ、
該鋼管杭の圧密翼の最下部が地盤上面に到達した時点より、該鋼管杭に前記正回転駆動に加えて圧縮荷重を加え、該鋼管杭を更にその下端が設計深度に到達するまで下降させ、該鋼管杭を埋設すると共に、該掘削翼により掘削されその上方に押し上げられた土砂を該圧密翼により圧密することにより地盤を補強することとするものである。
【０００９】
この特許文献４の鋼管杭を用いた地盤補強方法によれば、掘削翼で乱された杭の周囲の掘削土砂を上部の圧密翼で圧密し締め固めることにより、杭の支持力を一層高めているものである。
【００１０】
特許文献５は、鋼管杭及びこれを用いた地盤補強方法に関し、そのうち、鋼管杭は、
無回転の打撃又は振動加圧によって地盤に圧入埋設する鋼製の管体からなる鋼管杭であって、該管体の上端近傍の外周に、地盤の内のそれより下方の部位を下方に向かって圧密する、該管体を中心に位置させてかつ該管体の長さ方向に直交する面内に配したドーナツ状で平坦な圧密翼本体及びその外周から垂下させたスカート板で構成した一つの圧密翼を配し、下部外周に該管体の長さ方向に長い摩擦面増大用の複数のリブ状部材を配してなるものである。
【００１１】
そのうち、鋼管杭を用いた地盤補強方法は、
以上の鋼管杭を地盤上の所要の位置に直立させ、かつ該鋼管杭の上端に、打撃又は振動加圧による無回転の加圧力を加え、該鋼管杭を地盤中に圧入させ、該鋼管杭の圧密翼が地盤上面に到達した時点より、該鋼管杭にそれまでより大きな無回転の打撃又は振動加圧による加圧力を加え、該鋼管杭を更にその下端が設計深度に到達するまで下降させ、該鋼管杭を埋設すると共に、地盤のうちの該圧密翼より下方に位置する部位を圧密することにより地盤を補強する方法である。
【００１２】
この特許文献５の鋼管杭及びこれを用いた地盤補強方法によれば、地盤中の鋼管杭の周囲の部位を上部の圧密翼で圧密し、締め固めることにより、一層、杭の支持力を高めているものである。
【００１３】
特許文献６は、砕石杭形成用のアタッチメントおよびそのアタッチメントを備える砕石杭形成装置に関し、
前者は、回転しながら地中に挿入されて空間を形成し、前記地中から上昇しつつ前記空間に砕石杭を形成する砕石杭形成用のアタッチメントであって、
中心軸方向に長軸を有する少なくとも一つの長孔である砕石投入孔が側面に形成されている円筒部と、
前記砕石投入孔を前記円筒部の外部方向から塞ぐ開閉蓋と、
を備え、
前記開閉蓋が、前記円筒部の地中挿入時の回転によって、前記砕石投入孔を閉鎖する方向の力が前記地中から印加されるように構成されているアタッチメントである。
後者は、地中に砕石を含む砕石杭を形成する砕石杭形成装置であって、
以上のアタッチメントと、
正転方向と反転方向の回転駆動力を発生させて、前記アタッチメントを駆動する駆動装置と、
を備える砕石杭形成装置である。
【００１４】
特許文献６のアタッチメントを備えた砕石杭形成装置によれば、これを正回転させつつこれによって所定の地盤中に砕石杭形成用の空間を掘削形成し、その後、反転させつつこの中に投入した砕石を空間底部に投入し、かつ該アタッチメントで締め固めつつ上昇し、該空間の最上部までこれを繰り返すことで、該空間内に砕石杭を形成するものである。
【００１５】
特許文献７は、無排土砕石杭形成用具に関し、これは、
下端に螺旋状の掘削翼を備えた回転軸と、
前記回転軸の掘削翼より上部を包囲する円筒状のケーシングであって、周側壁に長さ方向に沿って複数の開閉自在な投入口からなる二列の砕石投入口列を形成したケーシングと、
前記ケーシングの下端を開閉する開閉手段と、
前記回転軸と前記ケーシングとに必要に応じて正回転又は逆回転の回転駆動力を伝える回転伝達手段と、
で構成した無排土砕石杭形成具である。
【００１６】
特許文献７の無排土砕石杭形成具によれば、回転駆動手段にこれを結合して正回転駆動することで、所定の地盤に砕石杭を形成するための掘削孔を形成することができる訳であるが、このとき、掘削土砂を掘削孔の内周壁に押し付けるようにすることで、これを排土しないようにするとともに、地盤を掘削孔の放射方向に圧密し、形成される砕石杭の横方向の支持力を高めることができる。また掘削孔の形成完了後は、これを逆回転させつつ上昇させ、砕石投入口から投入した砕石を最下部から掘削孔中に排出させ、更にその上から該砕石を前記掘削翼で締め固め、これを掘削孔の最上部まで繰り返すことで砕石杭を形成するものである。
【００１７】
特許文献８は、砕石杭形成工法及びこれに用いる砕石杭形成装置に関し、前者は、
対象地盤の対象位置を設計深度まで掘り下げて掘削下穴を形成する下穴作成工程と、
前記下穴より大径で、周側部に砕石投入口を、下端に開閉自在な砕石投入口を、それぞれ備えた円筒状ケーシングを、前記対象地盤の対象位置に形成した前記掘削下穴上に直立状態に配置するケーシング設置工程と、
前記円筒状ケーシングの下端の砕石投入口を閉じた状態で、該円筒状ケーシングを介して前記掘削下穴の周囲の地盤に連続打撃加圧又は振動加圧を加え、該掘削下穴の周囲の地盤に液状化現象を生じさせながら該円筒状ケーシングを設計深度まで圧入するケーシング圧入工程と、
一回分の砕石投入量に見合った高さ分だけ該円筒状ケーシングを引き上げ、下端の砕石投入口を開いた上で、該円筒状ケーシングの周側部の砕石装入口を通じて一回分の投入量の砕石を装入し、下端の砕石投入口からその下方に生じた杭用穴中に砕石を投入し、引き続いて下端の砕石投入口を閉じた上で、該円筒状ケーシングを介して該杭用穴中に投入した砕石に連続打撃加圧又は振動加圧を加え、周囲の地盤に更に液状化現象を生じさせつつ、該投入した砕石を締め固め、その締め固めが完了すると、その後、一回分の砕石投入量に見合った高さ分だけの該円筒状ケーシングの引き上げから投入砕石の締め固めの完了までのサイクルを、前記杭用穴の高さ方向の全範囲について完了するまで繰り返す砕石投入締め固め工程と、
その後に、前記液状化現象で沈下した周囲の地盤上に盛土する盛土工程と、
をその順序で実行する砕石杭形成工法である。
【００１８】
従って特許文献８の砕石杭形成工法によれば、杭用穴の周囲の地盤を、該杭用穴を形成する過程で液状化現象を生じさせて、締め固め、更に該杭用穴に砕石を投入し、砕石杭を形成するためにこれを締め固める工程でも、その周囲に液状化現象を生じさせて更に締め固めることとすることにより、形成される砕石杭の支持力を一層高いものとすることができる。
【００１９】
以上のように、特許文献１〜８によれば、鋼管杭又は砕石杭について、前者の場合はその周囲に構成した螺旋状部材等により単なる摩擦力を越えた高い支持力を確保できるようにするとか、前後者・双方の適用される場合に関しては、その周囲の地盤を何らかの手段で締め固めて支持力を高めるというようなことが行われるものである。また特許文献１〜８によれば、杭の下端が支持層に届いている場合は、支持層による支持力に期待し、そうでない場合は、摩擦力等に期待するもので、後者の場合は、必要な支持力を得るのに、結局、支持層まで到達している場合に比較してより多数の杭を必要とするものとなっているというべきものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特公平０５−４２５２４号公報
【特許文献２】特開昭６３−１６１２１９号公報
【特許文献３】特開平１１−２１８８５号公報
【特許文献４】特許第４８１９１７９号公報
【特許文献５】特許第５０３９２２９号公報
【特許文献６】特許第４４４５０３３号公報
【特許文献７】特許第４８４９５８０号公報
【特許文献８】特許第５０２７９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、軟弱地盤の補強に関して、前記特許文献１〜８のような技術と異なり、地盤中の、杭の施工が比較的容易にできる深さ範囲内に設計上要求される支持力を確保できる支持層が見当たらない場合に、地盤の該深さ範囲内の適切な深さ位置に対応する支持力を確保できる支持層を形成し、その支持層で支持される種々の杭類を施工し、高い支持力を確保できる杭類を構成することができる杭類の施工方法を提供することを解決の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の１は、地盤を鉛直方向に掘削し、生じた掘削孔中の掘削土砂を圧密し、設計深度の地盤中に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成し、
該支持層に下部を支持させた杭類を配設することとした杭類の施工方法である。
【００２３】
本発明の２は、本発明の１の杭類の施工方法において、
前記掘削土砂上に、圧密前に又は圧密途中で、砂利又は砕石を含む支持層形成材を添加し、該支持層形成材の上から、設計深度まで圧密し、設計深度の地盤中に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成することとしたものである。
【００２４】
本発明の３は、本発明の１又は２の杭類の施工方法において、
前記杭類として、砕石杭、鋼管杭、コンクリート杭又はセメント系の現場作成杭を採用したものである。
【００２５】
本発明の４は、地盤の所要位置に下端に螺旋状の掘削翼を取り付けた鋼管からなる掘削圧密手段を直立させる掘削圧密手段の設置工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を回転駆動手段で掘削用の荷重をかけながら正回転駆動して所要の深さまで掘削する地盤掘削工程と、
前記掘削圧密手段を、その掘削翼を逆回転駆動しながら引き上げる掘削圧密手段の引き上げ工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を逆回転駆動しながら又は無回転で所定の下降荷重をかけ、掘削孔中の掘削土砂又は該掘削土砂及びその上に投入した砕石を該鋼管の最下部の前記掘削翼及び該鋼管の下端で設計深度まで圧密して、設計支持力以上の支持力を確保し得る支持層を形成する支持層形成工程と、
一回分の砕石投入量に見合った高さ分だけ前記掘削圧密手段を引き上げ、その鋼管の周側部と掘削孔の内周との隙間に一回分の投入量の砕石を装入し、該掘削圧密手段を逆回転させながら、更に該砕石を前記螺旋状の掘削翼の隙間を通じて該掘削孔の下方側に投入し、引き続いて該砕石を、該掘削圧密手段の掘削翼を逆回転させつつ又は無回転状態で、該鋼管の最下部の前記掘削翼及び該鋼管の下端で圧密することとする締め固めサイクルを該掘削孔の上端開口部に至るまで繰り返す砕石杭形成工程と、
をその順序で実行する砕石杭の施工方法である。
【００２６】
本発明の５は、地盤の所要位置に下端に螺旋状の掘削翼を取り付けた鋼管からなる掘削圧密手段を直立させる鋼管設置工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を回転駆動手段で掘削用の荷重をかけながら正回転駆動して所要の深さまで掘削する地盤掘削工程と、
前記掘削圧密手段を、その掘削翼を逆回転駆動しながら引き上げる掘削圧密手段の引き上げ工程と、
前記掘削圧密手段の鋼管を逆回転駆動しながら又は無回転で所定の下降荷重をかけ、掘削孔中の掘削土砂又は該掘削土砂及びその上に投入した砕石を該鋼管の最下部の前記掘削翼及び該鋼管の下端で設計深度まで圧密して、設計支持力以上の支持力を確保し得る支持層を形成する支持層形成工程と、
前記掘削圧密手段を引き上げる掘削圧密手段の再引き上げ工程と、
前記掘削孔中に鋼管杭を装入し、その下端を支持層中に圧入埋設（根入れ）する鋼管杭の圧入工程と、
をその順序で実行する鋼管杭の施工方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明１の杭類の施工方法によれば、建築物等の建設用の地盤において、設計深度の地盤中に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層が存在していない場合に、当該地盤の所定位置を鉛直方向に掘削して掘削孔中に生じた掘削土砂を設計深度まで圧密することにより、該設計深度の地盤中に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成し、この支持層に下端を支持させて、鋼管杭、砕石杭、コンクリート杭又はセメント系の現場作成杭等の杭類を設けることにより、軟弱地盤であっても、十分に高い支持力を確保できるようにしたものである。
【００２８】
地盤を鉛直方向に掘削する手段は、設計深度の掘削孔を形成できる手段であれば、特定のそれに限定されない。例えば、下端外周に螺旋状の掘削翼を固設した鋼管等又は長尺の掘削用螺旋部材等を採用することができる。鉛直方向の掘削は、このように種々の手段で行うことができる。またこのようにして生じた掘削孔中の掘削土砂の圧密を行う手段も、該掘削土砂を設計深度まで圧密することのできる手段であれば、特定のそれに限定されない。例えば、下端外周に螺旋状の掘削翼を配した前記鋼管等を採用することとし、これを前記掘削孔の掘削土砂の上に載せて直立させ、掘削回転と逆方向に回転させつつ、最下部の逆回転する掘削翼で圧密することとすることも可能である。
【００２９】
なお、設計深度まで圧密した場合に、設計支持力以上の荷重で圧密しても圧密手段が下降しなくなれば、設計支持力を確保できる支持層が形成されたと容易に判断することができる。
【００３０】
本発明の２の杭類の施工方法によれば、地盤が極めて軟弱で掘削孔中の掘削土砂を設計深度まで圧密しても設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成できる見込みがない場合に、圧密を開始する前又は圧密開始後の適当な圧密段階で、掘削土砂の上に砂利や砕石、又はこれに類する支持層形成材を追加投入し、その上から設計深度まで圧密するようにするか、あるいは実際に設計深度まで圧密した上で、それにもかかわらず設計支持力の確保できる支持層を形成できなかった場合に、圧密したその掘削土砂の上（不完全な支持層の上）に砕石や砂利等の支持層形成材を追加投入して、その上から更に設計深度まで再圧密することとすることで、確実に設計支持力以上の支持力の確保できる支持層を形成することができる。しかも以上のようにこの支持層の形成は非常に簡単な工程で行うことができる。
【００３１】
本発明の３の杭類の施工方法によれば、設計支持力を確保できる支持層に下端を支持させた砕石杭、鋼管杭、コンクリート杭又はセメント系の現場作成杭等の種々の杭を簡単かつ確実に施工することができる。
【００３２】
本発明の４の砕石杭の施工方法によれば、設計支持力を確保できる支持層で下端を支持した砕石杭を容易に形成することができる。
【００３３】
本発明の５の鋼管杭の施工方法によれば、設計支持力を確保できる支持層で下端を支持（根入れ）した鋼管杭を容易に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】(a)は下端に掘削翼を備えた掘削圧密手段を地盤の所定の位置に直立させた状態を示す断面説明図、(b)は掘削圧密手段で地盤を若干掘り下げた状態を示す断面説明図、(c)は掘削圧密手段で地盤を設計深度まで掘り下げた状態を示す一部切欠断面説明図。
【図２】(d)は掘削孔中の掘削土砂の上面に掘削圧密手段の掘削翼を載せた状態を示す一部切欠断面説明図、(e)は掘削圧密手段を掘削時と逆方向に回転させて掘削孔中の掘削土砂を途中まで圧密している状態を示す一部切欠断面説明図。
【図３】掘削圧密手段で設計深度まで圧密して設計支持力以上の支持力を確保できる支持層を形成した状態を示す一部切欠断面説明図。
【図４】(a)は一段階目の圧密処理に適する量の砕石を投入した状態を示した、支持層を形成した掘削孔の一部切欠断面説明図、(b)は砕石を掘削圧密手段を逆回転させて圧密する状態を示した一部切欠断面説明図。
【図５】(c)は二段階目の圧密処理に適する量の砕石を投入した状態を示した、支持層を形成した掘削孔の一部切欠断面説明図、(b)は二段階目まで投入された砕石を掘削圧密手段を逆回転させて圧密する状態を示した一部切欠断面説明図。
【図６】(e)は最終段階まで投入された砕石を掘削圧密手段を逆回転させて圧密する状態を示した一部切欠断面説明図、(f)は最終段階まで投入され圧密されて低下した砕石の上面に更に砕石を追加投入し、その上に圧密板を載置した上で、更に圧密する状態を示した一部切欠断面説明図。
【図７】砕石杭が完成した状態を示す一部切欠断面説明図。
【図８】(a)は支持層を形成した掘削孔の最上部に鋼管杭を挿入した状態を示す一部切欠断面説明図、(b)は鋼管杭の下端を支持層中に圧入するまで下降させた状態を示した一部切欠断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づき、かつ添付図を参照しつつ詳細に説明する。
【００３６】
＜実施例１＞
実施例１の杭類の施工方法は、砕石杭の形成に適用したもので、第１段階は、目的の地盤に掘削孔２を穿設する掘削孔の穿設工程、第２段階は、穿設した掘削孔２中の掘削土砂２ａを圧密して設計深度の地盤中に支持層４を形成する支持層形成工程、第３段階は、該掘削孔２に砕石２ｂを充填圧密して、支持層４に支持された砕石杭１を形成する砕石杭の形成工程であり、全体として、砕石杭の施工方法を実施するものである。
【００３７】
この実施例１では、図１〜図６に示すように、砕石杭１を形成する掘削孔２を穿設するため及び該掘削孔２に投入した砕石２ｂを圧密するために、掘削圧密手段３を用いる。この掘削圧密手段３は、図１(a)〜(c)、図２(d)、(e)、図３、図４(a)、(b)、図５(c)、(d)及び図６(e)、(f)に示すように、鋼管３ａとその下端外周に固設した螺旋状の掘削翼３ｂと、該鋼管３ａの高さ方向に一定間隔で固設した複数の螺旋状の案内翼３ｃ、３ｃ…とからなるものである。該掘削翼３ｂは最下端に掘削刃３ｂｂが形成されている。該案内翼３ｃ、３ｃ…は、前記掘削翼３ｂとほぼ同一のピッチで同方向に形成された螺旋翼であり、それぞれの下端側及び上端側が該掘削翼３ｂよりやや小径で、それぞれ中央部付近に向かって徐々に拡大し、中央部付近で該掘削翼３ｂと同径に構成されたものである。なお、この実施例１では、該案内翼３ｃ、３ｃ…の径を、以上のように構成したが、全体を該掘削翼３ｂと同径に構成してもよい。または他の径態様の構成を採用してもよい。この実施例１の該案内翼３ｃ、３ｃ…は、更にその外縁に沿って直立する圧密片３ｄを構成してあるものである。また該鋼管３ａは、この実施例１では、その下端が閉じており、かつ下方に向かって尖る尖端部となっている。
【００３８】
しかしてこの実施例１では、建築用の敷地等の地盤ｇが軟弱である場合に、これを実行するものであり、第１段階の掘削孔の穿設工程では、地盤ｇの目的の位置に、図１(a)に示すように、前記掘削圧密手段３を直立状態に配置し、次いで、アースオーガー等の図示しない回転駆動装置を用いて若干の荷重をかけながら該掘削圧密手段３の鋼管３ａを正回転（掘削回転）駆動し、図１(a)、(b)に示すように、地盤ｇ中に掘削翼３ｂでねじ込み掘削させる。
【００３９】
なお、前記回転駆動装置は、前記掘削圧密手段３の鋼管３ａの上端にその駆動軸を結合し、適当な建設機械で支持するリーダーに昇降自在に取り付けて動作させるものである。
【００４０】
以上の掘削圧密手段３による掘削は、図１(c)に示すように、当然、設計深度まで行うものである。なお、この掘削圧密手段３による掘削は、前記のように、前記掘削翼３ｂにより行われるものであるが、このとき、同時に、該掘削翼３ｂより上方に位置する複数の案内翼３ｃ、３ｃ…の外縁に固設した圧密片３ｄにより、掘削孔２の内周面が内部に生じている掘削土砂２ａの一部とともに、若干圧密され、容易に崩れることのない状態に補強される。また該掘削孔２中の掘削土砂２ａは、このような掘削孔２の穿設工程では、前記案内翼３ｃ、３ｃ…により更に掘削され、相対的にその上方に移動するので、圧密されることはない。
【００４１】
こうして設計深度まで掘り下げた掘削圧密手段３は、その後は、逆回転させながら掘削孔２の上端開口部の上方まで引き上げる。この逆回転は、当然、鋼管３ａの上端に駆動軸を結合した前記回転駆動手段を逆回転駆動して行う。逆回転は、掘削方向と逆方向の回転であり、該掘削圧密手段３を引き上げる際に、その掘削翼３ｂ及び案内翼３ｃ、３ｃ…によって掘削土砂２ａを引き上げないようにする趣旨でそうするものである。なお、このとき、前記複数の案内翼３ｃ、３ｃ…の外縁に固設した圧密片３ｄにより、再度、掘削孔２の内周面が若干圧密され、容易に崩れることのない状態に補強される。
【００４２】
また、掘削圧密手段３による前記掘削中、特に掘削開始時に、掘削孔２の上部開口付近から掘削土砂２ａが地盤ｇ上に排出されることがあるが、そのような掘削土砂２ａは、掘削孔２中に埋め戻す。必要に応じて、掘削圧密手段３を引き上げて、排出された掘削土砂２ａを掘削孔２中に埋め戻すこととする。
【００４３】
以上においては、掘削孔２を穿設する過程及び掘削圧密手段３を引き上げる過程で、前記案内翼３ｃ、３ｃ…の外縁に固設した圧密片３ｄにより極めて僅かの掘削土砂２ａが掘削孔２の内周面に塗り付けられ、かつ該内周面に圧密されることになるが、殆どの掘削土砂２ａは該掘削孔２中に残存し、後工程で該掘削孔２の底部側に圧密されることになる。
【００４４】
これに対して、前記のような掘削圧密手段３ではなく、掘削中に生じる掘削土砂２ａの殆どを掘削孔２の内周面に圧密することによって、無排土とすることが可能な無排土掘削手段もあり、そのような手段を本発明方法の実施に用いることも可能である。もっともそのような手段を用いた場合には、地盤ｇの上面に掘削土砂２ａが排出されることは無いし、地下水が、掘削孔２の内周面から出てくるおそれもなくなるが、当然、掘削孔２内に残る掘削土砂２ａの量が少なくなるので、その掘削土砂２ａのみの圧密によっては、設計支持力を確保することができる支持層４を形成することは困難になる可能性がある。従ってこの場合には、設計深度までの圧密で設計支持力を確保可能な支持層４を形成するためには、掘削孔２の掘削土砂２ａ上に適量の砕石２ｂ等の支持層形成材を追加投入することが必須となる。
【００４５】
この後は、第２段階の支持層形成工程を実施する。この工程は、図２(d)に示すように、前記掘削圧密手段３を該掘削孔２の上部開口の掘削土砂２ａの上面上に配置してスタートする。当然、該掘削圧密手段３は該掘削孔２の上面中央に直立状態に配置する。この状態で、前記回転駆動装置を逆回転動作させ、該掘削圧密手段３の鋼管３ａを、図２(d)及び(e)に示すように、逆回転動作させ、かつ該鋼管３ａに十分な荷重を掛けて該掘削土砂２ａを下方に向かって圧密する。該掘削圧密手段３の最下部の掘削翼３ｂは、該回転駆動装置の逆回転動作により掘削時とは逆方向の回転をすることになるため、その下方の掘削土砂２ａは翼の隙間を通じてその上方に移動するようなことはなく、図２(e)に示すように、前記荷重によって下方に圧密されていくことになる。
なお、この圧密は、その全部又は一部の過程を、前記掘削圧密手段３を回転させずに行うことも可能である。特に設計深度直前から設計深度に到達する圧密最終段階では、無回転で圧密するのが適当である。
【００４６】
こうして、図３に示すように、設計深度まで圧密動作を継続する。前記のように、この圧密最終段階では、掘削圧密手段３の回転を止めて大きな荷重をかけ、強い圧密動作を行う。また設計深度まで掘削土砂２ａを圧密した段階で、掘削圧密手段３の鋼管３ａに設計支持力以上の適当な荷重を掛けて所定の支持力を確保できる支持層４が形成されたか否か確かめる。以上のように、該鋼管３ａに設計支持力以上の一定の荷重を掛けても該鋼管３ａが下降しなければ、圧密工程は終了である。この段階で、この掘削孔２の底面以下に設計支持力以上の支持力を確保できる支持層４が形成されたと判断することができる。
【００４７】
この段階で、すなわち、設計深度まで圧密動作を進めた段階で、設計支持力の荷重をかけると、更に該掘削圧密手段３が下降してしまうような場合には、該掘削圧密手段３を適量の砕石（支持層形成材）２ｂを投入するのに適当な高さまで引き上げた上で、該掘削圧密手段３を逆回転させながら該掘削孔２の内周面と掘削圧密手段３の鋼管３ａとの間、案内翼３ｃ、３ｃ…及び掘削翼３ｂの翼の隙間を通じて掘削孔２の底部側に適量の砕石２ｂを投入し、更に該掘削圧密手段３を逆回転させながら該砕石２ｂに荷重をかけて圧密することとする。設計深度直前からの圧密の最終段階では、前記のように、該掘削圧密手段３の回転を止めた上で、大きな荷重で圧密動作を行う。設計深度まで圧密した段階で、再度、設計支持力以上の荷重をかけてもそれ以上下降しないかを確認し、そうなっていれば、支持層４の形成は完了であるが、そうなっていなければ、同様のサイクルをまた繰り返すこととする。
【００４８】
なお、前記のように、掘削圧密手段３を逆回転（掘削時の回転と逆方向の回転）させながら、砕石２ｂを投入すると、該砕石２ｂは、前記案内翼３ｃ、３ｃ…及び掘削翼３ｂに案内され、掘削孔２の深さ方向の途中で滞留してしまうようなことはなく、最下部まで装入降下させることができる。該案内翼３ｃ、３ｃ…には、翼の外縁に圧密片３ｄが固設してあり、前記のように、掘削孔２の穿設過程及び掘削圧密手段３の引き上げ過程で該掘削孔２の内周面を圧密し、該内周面を安定させているので、投入された砕石２ｂの滞留は、これによっても防止されるようになっている。
【００４９】
こうして、以上のように、掘削圧密手段３に設計支持力以上の荷重をかけても、該掘削圧密手段３がこれより下降しなくなれば、この支持層形成工程は、それで完了である。図３に示すように、設計深度に設計支持力を確保できる支持層４が形成された掘削孔２が完成したことになる。
【００５０】
この後は、前記したように、第３段階の砕石杭の形成工程を実施する。
この工程では、図４(a)に示すように、掘削圧密手段３を適切な高さまで引き上げた上で、これを逆回転させながら、適量の砕石２ｂを、掘削孔２の内周面と掘削圧密手段３の鋼管３ａとの間、案内翼３ｃ、３ｃ…及び掘削翼３ｂの翼の隙間を通じて掘削孔２の底部側に投入する。前記のように、案内翼３ｃ、３ｃ…の作用で砕石２ｂは、スムーズに掘削孔２の底部側に投入できる。
【００５１】
その後、図４(b)に示すように、前記掘削圧密手段３を下降させ、最下部の掘削翼３ｂを砕石２ｂ上に載せ、同様に、該砕石２ｂを逆回転（掘削回転の逆方向の回転）させながら所定の荷重で加圧し、該砕石２ｂを締め固める。なお、この締め固めは、該掘削圧密手段３を無回転で行うことも可能である。こうして圧密操作を行い、該掘削圧密手段３に所定の荷重を掛けても下降しなくなったら、該掘削圧密手段３を引き上げ、図５(c)に示すように、かつ前記したのと同様に、該掘削圧密手段３を逆回転させながら、掘削孔２の内周面と掘削圧密手段３の鋼管３ａとの間、案内翼３ｃ、３ｃ…及び掘削翼３ｂの翼の隙間を通じて掘削孔２の底部側に適量の砕石２ｂを投入し、図５(d)に示すように、該掘削圧密手段３を下降させ、またその掘削翼３ｂを該砕石２ｂの上に載せ、同様に、所定の荷重で該砕石２ｂを加圧しながら、かつ同様に逆回転させながら、該砕石２ｂを締め固める。
【００５２】
この所定量の砕石２ｂの投入と掘削圧密手段３による締め固めのサイクルを繰り返し、図６(e)に示すように、掘削孔２の最上部の開口部まで砕石２ｂを投入し、該掘削圧密手段３で締め固めた後、図６(f)に示すように、若干下降した砕石２ｂの上面にそれを埋め、かつ若干盛り上げるべく砕石２ｂを投入し、更にその上に圧入板５を載せた上で、該圧入板５の上から該掘削圧密手段３で無回転で圧密する。図７に示すように、該砕石２ｂの上面が地盤ｇの上面と同一レベルになるまで圧密すれば、砕石杭１の形成は完了で、全体として、砕石杭の施工方法は実行完了となる。
なお、前記圧入板５は、所定の強度を有する金属性の板材である。
【００５３】
こうして設計深度に支持層４を形成し、これによって支持された十分な支持力を有する砕石杭１を形成することができたことになる。
【００５４】
＜実施例２＞
実施例２の杭類の施工方法は、鋼管杭の施工に適用したもので、第１段階は、目的の地盤に掘削孔１２を穿設する掘削孔の穿設工程、第２段階は、穿設した掘削孔１２中の掘削土砂を圧密して設計深度の位置に支持層１４を形成する支持層形成工程、第３段階は、該掘削孔１２に鋼管杭１５を圧入する鋼管杭の圧入工程であり、全体として、鋼管杭の施工方法を実施するものである。
【００５５】
実施例２の第１段階の掘削孔の穿設工程と第２段階の支持層形成工程は、実施例１の砕石杭の施工方法と細部は異なるが、基本的には同様であるので、その説明は省略し、第３段階の鋼管杭の圧入工程のみを説明する。なお、第１段階の掘削孔の穿設工程及び第２段階の支持層形成工程における実施例１との細部の違いは、掘削孔１２の径、設計深度及び支持層の設計支持力であり、これは、当然、該当する鋼管杭１５に対応するものにしてある。
【００５６】
実施例２では、図８(a)、(b)に示すように、鋼管杭１５は掘削孔１２の径より僅かに大径の円筒状のそれを用いている。下端はテーパ状尖端に構成してある。この鋼管杭１５を、該掘削孔１２の上部開口部に、相互の軸心を略一致させて直立させる。これは、建設機械、例えば、油圧ショベルを用いて、そのバケットを外したアーム先端付近に結合したフックで吊り下げて行うことができる。
【００５７】
次いで、該鋼管杭１５の上端に図示しない保護キャップ被せる。この保護キャップは該鋼管杭１５の上部にスムーズに嵌合できる内径を有する金属円筒体であり、該鋼管杭１５の上部に打撃加圧装置や振動加圧装置等の無回転加圧装置を用いて加圧する際に、該鋼管杭１５の上部に損傷を生じさせないようにする趣旨のものである。
【００５８】
該鋼管杭１５の掘削孔１２への圧入は、この実施例２では、ブレーカの打撃加圧によって行うこととし、この打撃加圧は、該鋼管杭１５の上端に対して前記保護キャップを介して行うこととする。またこの打撃加圧は、図８(b)に示すように、該鋼管杭１５の下端が設計深度に形成してある前記支持層１４に圧入するまで行う。該鋼管杭１５は、その下端が支持層１４に到達するまでは、言うまでも無く、小さな打撃加圧力で簡単に降下する。下端が支持層１４に到達した時点からは大きな打撃力で打ち込む。該鋼管杭１５は、その下端を、その径に相当する寸法分だけ支持層１４中に圧入埋設（根入れ）状態になるまで打ち込むこととする。
【００５９】
こうして鋼管杭１５を、その下端が支持層１４にその径相当分だけ圧入埋設(根入れ)状態になるように、打ち込むと、この実施例２の鋼管杭の施工方法の実施は完了である。
【００６０】
なお、この実施例２では、鋼管杭１５として下端を尖端状とした単なる円筒状の鋼管を用いたが、その外周に長さ方向に沿って複数のリブを配し、摩擦力を高めたそれを採用することも可能である。このほか、種々のタイプの鋼管を採用することが可能で、特定のそれに限定されない。
【００６１】
この実施例２の鋼管杭１５は、軟弱地盤、例えば、Ｎ値（標準貫入試験値）１程度であって、所定の深度に十分な支持層を有していない場合であっても、設計支持力、例えば、３０ｋＮ／ｍ２程度を確保できる支持層１４を形成し、これに下端を支持させることができるものであるため、容易に目的とする支持力を有するものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の杭類の施工方法は、砕石杭、鋼管杭、コンクリート杭又はセメント系の現場作成杭等の杭類を施工する土木又は建築の分野で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    砕石杭
２    掘削孔
２ａ  掘削土砂
２ｂ  砕石
３    掘削圧密手段
３ａ  鋼管
３ｂ  掘削翼
３ｂｂ  掘削刃
３ｃ  案内翼
３ｄ  圧密片
４    支持層
５    圧入板
１２  掘削孔
１４  支持層
１５  鋼管杭
ｇ    地盤
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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