(57)【要約】【課題】簡易な手法でＨ鋼杭の支持力を向上させることのできる有効適切な施工方法を提供する。【解決手段】Ｈ鋼杭１を地盤中に打設するに際し、固化材Ｓを地盤中に注入するための注入管２を予めＨ鋼杭に添わせて一体に固着しておき、注入管の少なくとも先端部に固化材の流出口３を設けておく。Ｈ鋼杭を注入管とともに地盤に打設した後、地表より注入管に固化材を加圧供給して流出口から流出させて周囲地盤中に加圧注入し、固化材の加圧注入により周囲地盤を締め固めるとともに地盤改良し、かつ固化材が固化して形成される固化体を拡径部８としてＨ鋼杭の周囲に一体に形成する。【選択図】図２
2008308913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ鋼杭を地盤中に打設するに際して、固化材を地盤中に注入するための注入管を予めＨ鋼杭に添わせて一体に固着しておくとともに、該注入管の少なくとも先端部に固化材の流出口を設けておき、
該Ｈ鋼杭を注入管とともに地盤に打設した後、
地表より注入管に固化材を加圧供給して該固化材を流出口から流出させて周囲地盤中に加圧注入することにより、該固化材の加圧注入により周囲地盤を締め固めるとともに地盤改良し、かつ該固化材が固化して形成される固化体を拡径部としてＨ鋼杭の周囲に一体に形成することを特徴とするＨ鋼杭の施工方法。
【請求項２】
請求項１記載のＨ鋼杭の施工方法であって、
注入管には流出口を上下方向に間隔をおいて多段に設けておき、各段の流出口のそれぞれから固化材を周囲地盤中に加圧注入することを特徴とするＨ鋼杭の施工方法。
【請求項３】
請求項２記載のＨ鋼杭の施工方法であって、
各段の流出口から固化材を周囲地盤中に加圧注入するに際しては、注入管内にパッカーを挿入して各段の流出口の内側に固化材の圧入空間を順次区画形成することを特徴とするＨ鋼杭の施工方法。
【請求項４】
請求項１記載のＨ鋼杭の施工方法であって、
先端部に流出口を設けた複数の注入管を流出口の位置を上下にずらしてＨ鋼杭に固着することにより、流出口を上下方向に間隔をおいて多段に設けておき、各段の流出口のそれぞれから固化材を周囲地盤中に加圧注入することを特徴とするＨ鋼杭の施工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＨ鋼杭の施工方法であって、
注入管に形成した流出口には、流出口から周囲地盤中に加圧注入した固化材が注入管内に逆流することを防止するための逆止弁を設けておくことを特徴とするＨ鋼杭の施工方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＨ鋼杭の施工方法であって、
流出口の近傍のＨ鋼杭の要所には、流出口から周囲地盤中に加圧注入される固化材中に埋設される位置に応力伝達部材を取り付けておき、拡径部として形成される固化体を該応力伝達部材を介してＨ鋼杭と一体に形成することを特徴とするＨ鋼杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨ鋼杭の支持力を向上させるための施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、Ｈ形鋼を単に地盤中に圧入しあるいは打ち込むことで設置されるＨ鋼杭は、建築・土木工事の分野においてたとえば仮設構台等の仮設構造物のための簡易な杭として広く採用されている。
【０００３】
Ｈ鋼杭による支持力は、Ｈ形鋼の実断面積により決定される先端支持力と、Ｈ形鋼の周面と地盤との間の摩擦力により決定される周面摩擦支持力の和として算出される。したがってＨ鋼杭に大きな支持力を必要とする場合には、Ｈ形鋼の実断面積を大きくして先端支持力を大きくするか、あるいは杭長を長くして周面摩擦支持力を大きくする必要があるが、Ｈ形鋼の実断面積を大きくすることは自ずと限界があるし、また杭長を長くすることは施工性やコストの点で問題がある。
したがって、従来においてはＨ鋼杭にあまり大きな支持力を期待することは現実的ではなく、大規模な仮設構造物には適用し難い場合がある。
【０００４】
そのため、特許文献１にはＨ鋼杭の先端支持力を向上させるための手法として、Ｈ鋼杭を打設した後にその先端部からセメントミルクなどの硬化材を周囲地盤中に高圧噴射して攪拌することによって、杭先端部に根固め体を造成するという工法が提案されている。
これによれば、根固め体の形成により杭先端部が実質的に閉塞断面となって先端支持力を向上させることができ、Ｈ鋼杭の支持力を向上させるための手法としては有効であると考えられる
【特許文献１】特許第３７２６９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来工法では根固め体の造成を硬化材と水とエアーとを地盤内で高圧で噴射しながら原位置土と攪拌することで行うことから、硬化材を高圧噴射するための大がかりな装置が必要であることはもとより複雑かつ高度な施工管理が必要であり、また産業廃棄物となるスライム処理も必要であり、必然的にかなりのコストを要するものとなって必ずしも簡易に実施できるものではなく、広く普及するに至っていない。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は簡略な手法でＨ鋼杭の支持力を向上させることのできる有効適切な施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＨ鋼杭の施工方法は、Ｈ鋼杭を地盤中に打設するに際して、固化材を地盤中に注入するための注入管を予めＨ鋼杭に添わせて一体に固着しておくとともに、該注入管の少なくとも先端部に固化材の流出口を設けておき、該Ｈ鋼杭を注入管とともに地盤に打設した後、地表より注入管に固化材を加圧供給して該固化材を流出口から流出させて周囲地盤中に加圧注入することにより、該固化材の加圧注入により周囲地盤を締め固めるとともに地盤改良し、かつ該固化材が固化して形成される固化体を拡径部としてＨ鋼杭の周囲に一体に形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、注入管に流出口を上下方向に間隔をおいて多段に設けておき、各段の流出口のそれぞれから固化材を周囲地盤中に加圧注入することが考えられる。
そのようにする場合には、注入管内にパッカーを挿入して各段の流出口の内側に固化材の圧入空間を順次区画形成し、各段の流出口から固化材を周囲地盤中に順次加圧注入すると良い。
【０００９】
あるいは、先端部に流出口を設けた複数の注入管を流出口の位置を上下にずらしてＨ鋼杭に固着することにより、流出口を上下方向に間隔をおいて多段に設けておき、各段の流出口のそれぞれから固化材を周囲地盤中に加圧注入することも考えられる。
【００１０】
また、注入管に形成した流出口には、流出口から周囲地盤中に加圧注入した固化材が注入管内に逆流することを防止するための逆止弁を設けておくことが考えられる。
さらに、流出口の近傍のＨ鋼杭の要所には、流出口から周囲地盤中に加圧注入される固化材中に埋設される位置に応力伝達部材を取り付けておき、拡径部として形成される固化体を該応力伝達部材を介してＨ鋼杭と一体に形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｈ鋼杭の打設後に注入管から周囲地盤中に固化材を加圧注入することにより、その固化材が最終的には固化して固化体となり、その固化体はＨ鋼杭と一体化した拡径部として機能し、それによりＨ鋼杭が実質的に閉塞断面となってその杭支持力を充分に向上させることができる。
特に、本発明は固化材を注入管を通して流出口から周囲地盤中に単に加圧注入するものであって、従来工法のように固化材を高圧噴射して原位置土と攪拌するものではないから、従来工法においては必要である大がかりな装置や高度の施工管理は必要とせず、またスライム処理も不要であり、したがって従来工法に比べて遙かに簡易にかつ安価な施工が可能である。
しかも、固化材を周囲地盤に加圧注入する際にはその固化材の体積相当分の土砂が自ずと外方に押圧されていき、したがって周囲地盤は乱されることなく静的に締め固められていってそれによる締め固め効果が得られ、かつ固化材が固化することによる地盤改良効果が得られ、それらにより周囲地盤の密度および強度を自ずと高めることができ、液状化防止効果も得られる。
【００１２】
また、流出口を注入管の先端部のみならず上下に間隔をおいて多段に設けて、拡径部となる固化体をＨ鋼杭の先端部のみならずその上部にも多段に設けることにより、Ｈ鋼杭全体で支持力をより向上させることができるし、周囲地盤に対する締め固め効果や地盤改良効果、液状化防止効果も広範囲にわたって得ることができる。
その場合、注入管内にパッカーを挿入して所望の流出口の内側に装着し、注入管内に固化材の圧入空間を順次区画形成することにより、所望段の流出口からの固化材の加圧注入うを確実かつ容易に行うことができる。
【００１３】
また、流出口の位置を上下にずらした状態で複数の注入管を備えておけば、各段への固化材の加圧注入を独立に行うことができるし、また同時に行うことも可能であり、より施工性に優れる。
【００１４】
また、固化材の流出口に逆止弁を取り付けておけば、周囲地盤に加圧注入した固化材が注入管内に逆流してしまうことを防止できるので注入圧を自ずと維持することができるし、パッカーを用いる場合にはそれを早期に撤去することも可能となり、打設の際に流出口から注入管内に土が入り込むことを防止することもできる。
【００１５】
さらに、Ｈ鋼杭の流出口の近傍位置に予め応力伝達部材を取り付けておくことにより、その応力伝達部材は拡径部として形成される固化体中に自ずと埋設され、応力伝達部材を介して拡径部をＨ鋼杭と確実強固に一体化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図２は本発明の第１実施形態を示すものである。
本第１実施形態では、Ｈ鋼杭１として地盤中に打設されるＨ形鋼に対し、打設後に固化材Ｓを地盤中に注入するための注入管２を予め固着しておく。
注入管２としては鋼管を使用すれば良く、これをＨ鋼杭１のウェブの両面側に直接溶接して固着すれば良い。注入管２の径は固化材Ｓが目詰まりしない程度であれば良く、たとえば１００ｍｍ程度で良い。注入管２の先端は開端でも閉端でも良いが、開端とする場合には打設の際に土が入り込むので固化材Ｓの注入に先立って高圧ジェット水等による洗浄作業が必要となる。
注入管２の長さはＨ鋼杭１よりもやや長くしてその先端部がＨ鋼杭１の先端よりもやや突出するようにし、先端部には固化材Ｓの流入口３としての穴を形成しておく。流出口３としての個々の穴の径はたとえば４０〜５０ｍｍ程度で良く、図示例のように多数の穴を集約してそれらの全体で各段（図示例では３段）の流出口３を形成すれば良い。
流出口３は少なくとも注入管２の先端部に設ければ良いが、図示例では先端部のみならずその上部にも間隔をおいて全３段にわたって設けてある。
それら３段の流出口３のうち、中段と上段の流出口３の近傍位置におけるＨ鋼杭１のフランジの先端部には、応力伝達部材４としての鋼片が溶接されて取り付けられている。
なお、流出口３には固化材Ｓの逆流を防止するための適宜の逆止弁（図示せず）を取り付けておいても良い。
【００１７】
上記のように注入管２を固着したＨ鋼杭１を施工するには、圧入あるいは打ち込み等の通常の手法によりＨ鋼杭１を地盤中の所望深度まで打設する。
その際、注入管２の先端が開端である場合、また流出口３が開放されている場合（逆止弁が取り付けられていない場合）には、注入管２内に土が入り込んで詰まる場合があるので、その際にはＨ鋼杭１を打設した後に地表より注入管２内に高圧ジェット水を噴射してその内部を洗浄する。
【００１８】
そして、図２に示すように地表より注入管２に固化材Ｓを加圧供給し、下段、中段、上段の順で各段の流出口３から固化材Ｓを周囲地盤中に加圧注入する。図２（ａ）は下段からの加圧注入を終え、中段からの加圧注入を行っている状態を示している。図２（ｂ）は下段から加圧注入を行っている状態、図２（ｃ）は中段および上段から加圧注入を行っている状態を示している（注入管２の一部を破断して内部を示している）。
固化材Ｓとしては、セメントモルタルや、地盤改良材としての各種の可塑状ゲル材（たとえば特開２００３−１０５７４５号公報に開示されている可塑性グラウト等）が好適に採用可能であるが、いずれにしても注入段階では充分な粘性と地盤への非浸透性を有し、固化後には充分な剛性を有するものが好ましい。
【００１９】
固化材Ｓを加圧注入する際には、図２（ｂ）、（ｃ）に示したように注入管２内にパッカー５を挿入して流出口３の内側に圧入空間６を区画形成すると良い。
すなわち、固化材Ｓを下段の流出口３から加圧注入する際には、図２（ｂ）に示すようにパッカー５を流出口３の上部の位置に装着して注入管２の先端との間に圧入空間６を形成し、その圧入空間６に供給管７によって固化材Ｓを加圧供給して圧入空間６から流出口３を通して地盤中に流出させて加圧注入する。
また、中段および上段の流出口３から加圧注入する際には、図２（ｃ）に示すように流出口３を挟んでその上下の位置にそれぞれパッカー５を装着してそれらの間に圧入空間６を形成すれば良い。
パッカー５としては、膨張収縮可能な柔軟な袋体５ａを主体とし、その袋体５ａを小さく折り畳んだ状態で注入管２内に挿入した後、所望位置で加圧管５ｂを通して袋体５ａに水等の流体を加圧注入することで袋体５ａを展開膨張させて注入管２の内面に押圧保持せしめる構造のものが好適に採用可能である。その場合、袋体５ａを環状として上記の供給管７を袋体５ａの中心部を挿通させれば良い。
【００２０】
なお、本実施形態のようにパッカー５を使用して流出口３の内側に圧入空間６を形成し、その圧入空間６に対して供給管７を通して固化材Ｓを加圧供給することが好ましいが、注入管２が小径であって圧入空間６を敢えて形成せずとも注入管２自体で充分な注入圧が確保できる場合には、パッカー５や供給管７を省略して注入管２に固化材Ｓを直接加圧供給して各流出口３から加圧注入することでも良い。その場合には１度の加圧注入工程で３段の流出口３の全てから同時に加圧注入することができる。
【００２１】
以上のようにして流出口３から固化材Ｓを加圧注入することにより、加圧注入された固化材Ｓは最終的には自ずと固化して固化体となり、それら固化体はＨ鋼杭１に対して自ずと一体化して拡径部８として機能するものとなり、それら拡径部８の位置ではＨ鋼杭１は実質的に閉塞断面となるから、このような拡径部８を設けることでＨ鋼杭１全体の支持力を格段に向上させることができる。
特に、下段に形成される拡径部８はＨ鋼杭１の先端を下方から支持するものとなり、また中段および上段に形成される固化体８はＨ鋼杭１に取り付けられている応力伝達部材４を介してＨ鋼杭１に対して確実強固に一体化され、したがってＨ鋼杭１に作用する押し込み力や引っ張り力は各拡径部８を介して周囲地盤に確実に伝達されて杭耐力や引き抜き耐力を充分に増強することができる。
【００２２】
しかも、固化材Ｓを周囲地盤に加圧注入することに伴い、その固化材Ｓの体積相当分の土砂が自ずと外方に押圧されていき、そのような固化材Ｓの加圧注入により周囲地盤に対する静的な締め固め効果が得られ、かつ固化材Ｓが固化することによる地盤改良効果が得られ、それらの効果により地盤の密度および強度を自ずと高めることができる。
つまり、本実施形態の施工方法における固化材Ｓの加圧注入工程はＨ鋼杭１に対する拡径部８の形成工程であると同時に、周囲地盤に対する締め固め工程および地盤改良工程でもあり、それによりこのＨ鋼杭１の支持力を相乗的に増強できるばかりでなく、周囲地盤の液状化に対する強度を高めることもできる。
【００２３】
勿論、本実施形態の施工方法では、固化材Ｓを単に注入管２を通して流出口３から周囲地盤中に静的に加圧注入するだけであって、上述した従来工法のように固化材Ｓを高圧噴射して原位置土と攪拌するようなものではないから、そのような工法においては必要である大がかりな高圧噴射装置や高度の施工管理は必要とせず、通常のＨ鋼杭１の施工手段と通常の固化材の加圧注入手段をそのまま採用可能であって特に複雑な機構や面倒な手間を必要としないし、またスライム処理も当然に不要であり、したがって従来工法に比べて遙かに簡易にかつ安価な施工が可能である。
【００２４】
図３〜図４は第２実施形態を示すものである。
上記第１実施形態では１本の注入管２により３段の拡径部８を順次設けるようにしたが、本第２実施形態では複数の注入管２によって各段の拡径部８をそれぞれ独立に設けるようにしたものである
すなわち、本第２実施形態では図３に示すように下端部にのみ流出口３を設けた複数（図示例ではウェブの片側に３本ずつ計６本）の注入管２を使用し、それら注入管２の流出口３の位置を上下にずらした状態でＨ鋼杭１のウェブに固着しておく。
そして、図４に示すように各注入管２に固化材Ｓを直接的に加圧供給してそれらの下端部に設けた各流出口３から周囲地盤中にそれぞれ加圧注入することにより、第１実施形態と同様に３段の拡径部８を形成することができる。
【００２５】
本第２実施形態では、各段の拡径部８を複数の注入管２により独立に形成することができるし、複数の注入管２に対して同時に固化材Ｓを加圧供給すれば複数段の拡径部８を同時に形成することも可能であり、また第１実施形態のようにパッカー５や供給管７が不要であるので、より効率的な施工が可能である。
なお、本第２実施形態においても、必要であれば図２（ｂ）に示したように各注入管２の先端部にそれぞれパッカー５を装着して流出口３の内側に圧入空間６を形成し、その圧入空間６に対して固化材Ｓを供給管７により供給するようにしても勿論良い。
【００２６】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、施工するべくＨ鋼杭に要求される支持力や地盤状況その他の諸条件を考慮して適宜の設計的変更が可能である。
たとえば、上記実施形態では３段の拡径部８を設けるものとしたが、拡径部８は少なくともＨ鋼杭の先端部に設ければ良いし、必要に応じて拡径部８の段数を適宜増減したり、それらの間隔を適宜すれば良く、場合によってはＨ鋼杭１の全長にわたるようにほぼ連続的に拡径部を設けることも考えられる。
また、Ｈ鋼杭１に設ける応力伝達部材４は拡径部８に係合して一体化できるものであれば良く、上記実施形態のような鋼片に限らずスタッドや突起等の形態で設けることでも良いし、Ｈ鋼杭１の表面に凹凸部や開口を設けることでも同様の効果が得られる。勿論、拡径部８をＨ鋼杭１に対して自ずと充分に一体化できる場合には応力伝達部材４は敢えて設けることはなく省略しても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態を示すもので、（ａ）は施工するべきＨ鋼杭の先端部の斜視図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】同、施工中の状況を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示すもので、（ａ）は施工するべきＨ鋼杭の先端部の斜視図、（ｂ）は横断面図である。
【図４】同、施工中の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｓ  固化材
１  Ｈ鋼杭（Ｈ形鋼）
２  注入管
３  流出口
４  応力伝達部材
５  パッカー
５ａ  袋体
５ｂ  加圧管
６  圧入空間
７  供給管
８  拡径部（固化体）
【図１】
2008308913.tif 000003
【図２】
2008308913.tif 000004
【図３】
2008308913.tif 000005
【図４】
2008308913.tif 000006