(57)【要約】【課題】既製杭を容易に回転埋設させ、かつ上部荷重を地盤に全確実に伝達せしめる既製杭の埋設方法の提供。【解決手段】プレオーガー工法にて所定深度まで既製杭のらせん翼径未満の径で気泡入りセメントミルクを使用して排土を少なく掘削し、掘削孔の先端付近を拡大掘削するとともにセメントミルクを注入してソイルセメント状とした後、該拡大掘削孔内に杭先端部付近にらせん翼を有する既製杭を回転圧入して埋設することを特徴とする既製杭の埋設方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレオーガー工法にて所定深度まで既製杭のらせん翼径未満の径で気泡入りセメントミルクを使用して排土を少なく掘削し、掘削孔の先端付近を拡大掘削するとともにセメントミルクを注入してソイルセメント状とした後、該拡大掘削孔内に杭先端部付近にらせん翼を有する既製杭を回転圧入して埋設することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
建築・土木分野における基礎構造体を構成する既製杭の埋設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既製杭の埋込み工法では杭先端部を拡大掘削し、この部分にセメントミルクを注入して杭先端部に拡大球根を造成するプレボーリング拡大根固め工法が多く実施されてきた（図２）。しかし、杭先端部の支持力は打込み工法の場合より小さく不十分なため杭先端のみを太径とするＳＴ杭（図３）や杭先端部周辺に凸部を有する節付き杭とし、杭先端部付近の周面摩擦力をも加えて、支持力を高める方法（図４）が提案されている。しかし、この方法では杭外径には凸部や太径部があるため埋込杭工法で杭沈設するには杭全長にわたり掘削孔を杭の太径部径以上の径で掘削し、掘削土をできるだけ掘削孔内から除去し、更に杭を埋設するために掘削孔内を流動化して軟らかくする必要があり、このため施工機械は大きくなり、掘削時には多くの水やベントナイト泥水等の掘削液やセメントミルクを注入しながら流動化させる必要があった。
【０００３】
その結果、掘削時及び杭埋設時に排出される土砂は多く、これらは産業廃棄物となるので環境面からも多くの問題点を有していた。また、特開昭６０−２３８５１５号には土質固化セメントミルクの充填された杭埋設孔中に杭先端部にらせん翼を設けた杭を回転貫入して埋込み、杭支持力を増強する方法が考案されている。しかしながら、この方法においては支持力の向上に主眼が置かれ、土質固化セメントミルクを杭埋設孔中に充満させるため、やはり掘削時及び杭埋設時に排出される土砂は多く、同様の問題点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、既製杭を容易に埋設でき、掘削土砂が少なく、且つ掘削孔底部の支持力の信頼性を向上させ、上部荷重を安全確実に地盤に伝達しうる杭埋設後に高い支持力が得られる既製杭の埋設方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気泡による流動機能とらせん翼の回転沈設機能、支持力発現のためのセメントミルクによる根固め機能を巧みに利用することに着目し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、プレオーガー工法にて所定深度まで既製杭のらせん翼径未満の径で気泡入りセメントミルクを使用して排土を少なく掘削し、掘削孔の先端付近を拡大掘削するとともにセメントミルクを注入してソイルセメント状としたのち、該拡大掘削孔内に杭先端部付近にらせん翼を有する既製杭を回転圧入してらせん翼を拡大掘削孔内に定着し埋設することを特徴とする既製杭の埋設方法である。
【０００６】
特に本発明は、プレオーガー工法により上部掘削孔径を杭のらせん翼径（直径）より小さな径で気泡入りセメントミルクを使用して排土を少なく掘削しても、該流動性が増大した気泡入りソイルセメント状の掘削孔にらせん翼を有する既製杭を、回転圧入によって容易に埋設できることを見出したことに基づき到達したものである。上部掘削孔径は好ましくは既製杭のらせん翼径より小さく、杭本体の直径以上である。最も好ましいのは、杭本体の直径と同一の径である。
また、掘削孔の先端付近の拡大掘削孔に注入するセメントミルクは、気泡入りであっても、そうでなくても良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１、図５にこの方法の概要を示す。図１、図５に示す１は杭本体であり、３は杭本体に固着されたらせん翼である。３はらせん翼径未満の径のプレオーガー孔である。プレオーガー孔内には気泡入りソイルセメント２が充填されている。６はプレオーガー径より大径の拡大掘削孔である。拡大掘削孔内にはソイルセメント５あるいは気泡入りソイルセメント７が充填されており、杭と一体化して複合構造となっている。
【０００８】
この構造体の施工に用いる掘削装置は最下部がオーガービットであり、上部は曲がりがなく、剛性の高いロッドを有する。先端のオーガービットは、拡大掘削刃を有するものであればどのような形状でも良く、拡大掘削刃が油圧式で機械的に開閉するものでも、また、逆回転によって周辺土との抵抗によって開閉する方式のものでもよい。また、ビットの先端はノズルを有し、掘削液やセメントミルクを吐出できる構造を有することが必要である。
【０００９】
このような掘削装置を用いて、プレオーガー工法にて所定深度まで既製杭のらせん翼径未満の径でビット先端部のノズルなどを介して、気泡入りセメントミルクを注入して掘削し、気泡入りソイルセメント状の掘削孔を設ける。続いて、拡大掘削刃を拡げて先端付近を拡大掘削し、ビット先端部のノズルなどを介して、セメントミルクを注入して拡大掘削孔内をソイルセメント状とする。拡大掘削孔に注入するセメントミルクは、気泡入りでも良い。次いで、掘削装置を引き抜いた後、掘削孔内に杭先端部付近にらせん翼を有する既製杭を回転により下降させて既製杭のらせん翼を拡大掘削孔内に定着させる。
【００１０】
掘削孔の径は、排土を極力抑える為にも、杭本体径と同径か同程度の径を選定すれば良い。掘削孔は気泡により流動性が増大しており、また杭先端部付近にはらせん翼を有しているので、杭本体径と同径であっても、らせん翼による回転沈設が可能である。
気泡入りセメントミルクの生成方法は、起泡剤を水に溶かした起泡剤溶液を混合して、混練中のセメントに定量的に供給すれば良い。またプレフォーム用発泡装置などを用いて発泡させ、ミキサーでセメントペーストと混練するプレフォーム法で生成しても良い。掘削孔への供給は、ポンプやコンプレッサー等を使用すれば良い。
【００１１】
拡大掘削孔の長さは地盤の種別及び必要な支持力に応じて選択すれば良い。羽根径の３倍くらいあれば良いが、５倍以上あれば十分である。また、拡大掘削孔径は羽根径程度あれば良いが地盤が硬い場合には、羽根径より多少小さくてもよい。また、気泡入りセメントミルクを仕様する場合や、掘削装置に十分な能力があり大きな拡大掘削が可能な場合は羽根径より大きくすることが望ましい。羽根から拡大球根への荷重を十分伝達させるには拡大掘削径は羽根径の１．５倍程度あれば十分である。
【００１２】
使用する杭は鋼管杭、既製コンクリート杭、鋼管コンクリート杭、Ｈ型鋼杭等いずれの杭も可能である。既製コンクリートの場合はらせん翼を杭外周面に取り付けるための工夫を施す必要がある。例えば、既製コンクリート杭製造時にらせん翼を取り付ける個所に複数の短い鋼管を予め型枠内に設置して成型し、コンクリート硬化後鋼管部分にらせん翼を溶接にて固着すれば良い。杭先端部に取り付けるらせん翼は、らせんがほぼ一回転していれば良い。らせん翼を複数設置するときはほぼ等間隔に設置する。またその間隔は杭径にもよるが杭本体径の２倍から１０倍程度の間隔で設置すると効果的である。らせん翼の径は杭本体径の１．５倍から３倍程度が好ましい。１．５倍より小さいと荷重の分散効果が少ないし３倍より大きいと羽根の分担力が大きくなり羽根厚が厚くなるとともに回転沈設時の抵抗が増大して沈設が難しくなる。
【００１３】
らせん翼は図６、図７に示す様に杭先端部付近に最低１枚取り付ければ良いが、図１、図５に示す様に杭先端部付近に複数枚取り付ければ更に効果的である。また、図６、図７、図８に示す様に杭本体に凹凸をつけて拡大掘削孔のソイルセメントと杭との付着を増大させると杭の支持力性能の面で更に効果的である。また、図８に示す様に杭先端部付近のらせん翼は拡大掘削孔の上方と下方の２箇所複数枚とし、その杭本体に凹凸をつけることもできる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明では、気泡入りソイルセメント状の掘削孔を形成する為、既製杭を容易に回転沈設でき、掘削時の排出土砂を少なく抑えることができる。さらにらせん翼を大きくしておけばソイルセメントと杭とを一体化させる事ができるので杭の荷重伝達が良好となり、杭埋設後には高い支持力が得られる。本発明では杭外径より大きいらせん翼を取り付けても掘削孔はらせん翼径未満で良く、相対的に掘削径は小さくできるので発生する排出汚泥量も軽減でき、また、らせん翼を大きくしておけば拡大掘削孔と杭とを一体化させる事ができるので杭の荷重伝達が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す概要説明図である。
【図２】先端部を拡大掘削した従来工法の例を示す概要説明図である。
【図３】先端拡大したＳＴ杭を用いた従来工法の例を示す概要説明図である。
【図４】杭先端部に節付き杭を用いた従来工法の例を示す概要説明図である。
【図５】本発明の別の一例を示す概要説明図である。
【図６】杭本体に凸部を設けた本発明の別の一例を示す概要説明図である。
【図７】杭本体に凹部を設けた本発明の別の一例を示す概要説明図である。
【図８】らせん翼が２枚で杭本体にに凹凸を設けた本発明の別の一例を示す概要説明図である。
【符号の説明】
１　杭本体
２　気泡入りソイルセメント硬化体
３　プレオーガー孔
４　らせん翼
５　ソイルセメント硬化体
６　下部の拡大掘削孔
７　気泡入りソイルセメント硬化体
【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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