(57)【要約】【課題】先端支持力に加えて周面摩擦力を増大させることができ、また拡大羽根が開かないという事態の発生を防止して、所期の支持力を確実に得ることができる杭埋設工法を提供する。【解決手段】地盤に形成した杭孔３の下部を拡大掘削して、所定長さを有する拡大掘削部４を形成する工程と、拡大掘削部４に杭周充填液を注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントによる杭周固化材５を形成する工程と、拡大掘削部４の先端部に根固め液を注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントによる根固め部６を形成する工程と、既製杭７をその先端部が根固め部６に根入れされるように杭孔３に建て込み、これによって上昇したソイルセメントを該既製杭７の周囲全体に充填し、硬化させる工程とを備えてなる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に形成した杭孔の下部を拡大掘削して、所定長さを有する拡大掘削部を形成する工程と、
前記拡大掘削部に杭周充填液を注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントによる杭周固化材を形成する工程と、
前記拡大掘削部の先端部に根固め液を注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントによる根固め部を形成する工程と、
既製杭をその先端部が前記根固め部に根入れされるように前記杭孔に建て込み、これによって上昇した前記ソイルセメントを該既製杭の周囲全体に充填し、硬化させる工程と
を備えてなる杭埋設工法。
【請求項２】
前記根固め部及び前記杭周固化材をそれぞれ形成する全ソイルセメント長さは次式、
Ｌs ＝ Ｌ（１−Ｖp ／Ｖh ）
ただし、Ｌ ：杭孔の長さ
Ｌs：全ソイルセメント長さ
Ｖp：杭体積
Ｖh：拡大掘削前の杭孔体積
をほぼ満足することを特徴とする請求項１記載の杭埋設工法。
【請求項３】
前記拡大掘削部の形成長さは、前記全ソイルセメント長さと一致していることを特徴とする請求項２記載の杭埋設工法。
【請求項４】
前記拡大掘削部の形成長さは、前記全ソイルセメント長さよりも小さいことを特徴とする請求項２記載の杭埋設工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭埋設工法に関し、さらに詳細には、プレボーリングした杭孔に既製杭を建て込む埋設工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既製杭の埋設工法の１つとして、杭孔の掘削による排土量を極力少なくするために、掘削土砂と杭周充填液とを混合攪拌してスラリー状の杭周固化材を形成する工法が知られている。このような工法においては、一般に、先端支持力を大きくするために、杭孔の先端部を拡大掘削し、この拡大掘削部においても掘削土砂と根固め液とを混合攪拌して根固め部を形成して、既製杭の先端部を根入れしている。
【０００３】
しかしながら、上記従来の工法では、拡大根固め部によって先端支持力の増大を期待できるものの、その長さは通常２ｍ程度と短く、したがって根固め部による周面摩擦力の増大はほとんど期待できない。事実、設計計算では根固め部の周面摩擦力は考慮に入れられていない。
【０００４】
また、杭孔の掘削には、逆転することによって拡翼する方式の掘削ヘッドを先端に持つオーガースクリューが使用される。根固め部のための拡大掘削部を形成する際は、掘削ヘッドを逆転させることによって拡大羽根を拡翼させ、その上方の杭孔に移動する際は正転させることによって閉翼させている。しかしながら、粘土等の土質によっては拡大羽根が開かないことがあり、このような場合は所要の大きさの拡大根固め部が形成されず、所期の先端支持力が得られない結果になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、先端支持力に加えて周面摩擦力を増大させることができる杭埋設工法を提供することにある。
【０００６】
この発明の別の目的は、拡大羽根が開かないという事態の発生を防止して、所期の支持力を確実に得ることができる杭埋設工法を提供することにある。
【０００７】
この発明のさらに別の目的は、既製杭を杭孔に建て込んだ際、スラリー状のソが杭孔から溢出することのない杭埋設工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、地盤に形成した杭孔の下部を拡大掘削して、所定長さを有する拡大掘削部を形成する工程と、
前記拡大掘削部に杭周充填液を注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントによる杭周固化材を形成する工程と、
前記拡大掘削部の先端部に根固め液を注入し、掘削土砂と混合攪拌してソイルセメントによる根固め部を形成する工程と、
既製杭をその先端部が前記根固め部に根入れされるように前記杭孔に建て込み、これによって上昇した前記ソイルセメントを該既製杭の周囲全体に充填し、硬化させる工程と
を備えてなる杭埋設工法にある。
【０００９】
上記工法において、前記根固め部及び前記杭周固化材をそれぞれ形成する全ソイルセメント長さは次式、
Ｌs ＝ Ｌ（１−Ｖp ／Ｖh ）
ただし、Ｌ ：杭孔の長さ
Ｌs：全ソイルセメント長さ
Ｖp：杭体積
Ｖh：拡大掘削前の杭孔体積
をほぼ満足するようにするとよい。この場合、前記拡大掘削部の形成長さは、前記ソイルセメント長さと一致している態様と、前記ソイルセメント長さよりも小さい態様とを採ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１及び図２は、この発明による杭埋設工法の施工手順を示す断面図である。図に示されるように、掘削機としては先端部にオーガーヘッド２を有するオーガースクリュー１が使用される。オーガーヘッド２は詳細は図示省略するが、オーガースクリュー１が正転状態で閉翼し、逆転することによって拡翼する拡大羽根を有している。また、オーガースクリュー１は地上から供給された掘削液や杭周充填液、根固め液を吐出可能である。
【００１１】
このようなオーガースクリュー１を使用して、図１（ａ）に示すように、掘削芯を確認しつつ、適宜、掘削液を送りながら地盤に適した速度で、所定の深度まで杭孔３を掘削する。
【００１２】
次に、図１（ｂ）に示すように、杭孔３の先端部でオーガースクリュー１を逆転させ、拡大羽根を拡翼させる。そして、オーガースクリュー１を上昇させることによって、孔底から所定長さ範囲まで拡大掘削して拡大掘削部４を形成する。その際、掘削液を杭周充填液に切り替え、後述する根固め部となる先端部４ａを除いた拡大掘削部４に、この杭周充填液を吐出し、掘削土砂と混合攪拌する。この杭周充填液としては所定の水セメント比を有するセメントミルクが使用される。
【００１３】
さらに、図１（ｃ）に示すように、オーガースクリュー１を正転に切り替えて閉翼し下降させる。そして、再度逆転にして拡翼し、オーガースクリュー１を上昇させながら、杭周充填液と掘削土砂との混合攪拌を再度行う。以下、このような混合攪拌を適宜回数繰り返し、このようにして拡大掘削部４にはスラリー状のソイルセメントによる杭周固化材５が形成される。
【００１４】
次に、図２（ｄ）に示すように、拡大羽根を拡翼状態として、掘削孔底から拡大掘削部の先端部４ａの範囲（２ｍ程度）で根固め液を吐出しながら掘削土砂と混合攪拌を繰り返して、拡大根固め部６を形成する。この根固め液としては杭周充填液と同じくセメントミルクが使用されるが、その水セメント比は杭周充填液よりも小さく設定されている。拡大根固め部６の形成後、オーガースクリュー１を正転として拡大羽根を閉翼し、該オーガを杭孔３から引き上げる。この引き上げに伴って、拡大掘削部４よりも上方の杭孔３内の掘削土砂は、そのほとんどが排出される。
【００１５】
次に、図２（ｅ）に示すように、鉛直性を確認しながら、杭孔３に既製杭７を建て込み、その先端部を拡大根固め部６に根入れする。既製杭７は先端開放の中空杭である。この既製杭７の建て込みにより、拡大根固め部６及び杭周固化材５をそれぞれ形成しているスラリー状のソイルセメントが上昇し、既製杭７の周囲はその全体がソイルセメントによって充填される。このソイルセメントを硬化させることにより、既製杭７の外周にソイルセメント柱８が形成され、両者が一体となった合成杭１０が築造される。
【００１６】
上記工法によれば、合成杭１０を形成するソイルセメント柱８は、先端部の拡大根固め部６の上にさらに所定長さを有する拡大部１１（図２（ｅ）あるいは図３（ｂ）参照）を持つこととなり、この拡大部１１は周辺地盤と一体化し、かつ周面が大きくなっているので周面摩擦力を増大させることができる。
【００１７】
また、施工中において、仮に土質によって拡大羽根が開かないという事態が生じても、拡大掘削部４は拡大根固め部６よりも大きい長さを持つので、オーガースクリュー１を上昇させている間に拡翼する機会が多く、拡大羽根の不拡翼による弊害を防止することができる。
【００１８】
上記実施形態において、拡大根固め部６及び杭周固化材５をそれぞれ形成する全ソイルセメントの長さは、杭孔３の長さに対して一定の関係を有している。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、杭孔３の長さをＬ、全ソイルセメントの長さをＬs 、杭７の体積をＶp 、拡大掘削前の杭孔３（図３（ａ）に一部鎖線で示される）の体積をＶh とすると、全ソイルセメントの長さＬs は、次式、
Ｌs ＝ Ｌ（１−Ｖp ／Ｖh ）          ……（１）
をほぼ満足している。全ソイルセメントの長さＬs が、上式を満足することにより、既製杭７を杭孔３に建て込んだ際、それによって上昇するソイルセメントは杭孔３から溢出することなく、杭周全体に充填される。ここに、Ｖp は、先端開放杭の場合は中空部を含まない実体積のことであり、先端閉塞杭の場合は中空部を含む体積のことである。
【００１９】
なお、全ソイルセメント長が上式を「ほぼ」満足しているとしたのは、既製杭７の先端部の根入れ深さを、施工条件に応じて、図示のように根固め部６の底部に達しない中間部までとする場合や、根固め部６の底部に達するまでとする場合があるからである。要するに、上式の意味するところは、杭孔３に建て込まれた既製杭の外周にソイルセメントが過不足なく充填され、しかもソイルセメントが杭孔から溢出することがないということである。
【００２０】
上記実施形態では、（１）式をほぼ満足させたうえで、全ソイルセメント長Ｌs と拡大掘削部の長さＬe とを一致させている（Ｌs ＝ Ｌe ）。すなわち、拡大掘削部４の長さ範囲においてのみ、セメントミルクを注入して掘削土砂と混合攪拌し、ソイルセメントによる杭周固化材５を形成している。このようにすると、混合攪拌は拡翼状態でのみ行われることとなるので、施工管理が容易になる。
【００２１】
しかしながら、（１）式をほぼ満足させたうえで、所要の周面摩擦力を得るためには、拡大掘削部４の長さＬe が全ソイルセメント長Ｌs よりも小さくても十分な場合があり得る。図４（ａ），（ｂ）は、このような場合の実施形態を示している。この実施形態の場合、ソイルセメントによる杭周固化材５は、拡大掘削部４の上方の杭孔３の一部にもソイルセメントが形成されることになる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、既製杭の周囲にこれと一体に形成されたソイルセメント柱が、根固め部の上に拡大部を持つことになるので、周面摩擦力を増大させることができる。また、拡大羽根が開かないという事態の発生を防止して、所期の支持力を確実に得ることができる。
【００２３】
また、根固め部及び杭周固化材をそれぞれ形成する全ソイルセメント長が所定の式をほぼ満足するようにすることにより、既製杭を杭孔に建て込んだ際、ソイルセメントが杭孔から溢出することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明工法の実施形態の施工手順を示す断面図である。
【図２】図１に引き続く施工手順を示す断面図である。
【図３】全ソイルセメントの長さと杭孔の長さとの関係を説明するための断面図である。
【図４】別の実施形態における全ソイルセメントの長さと杭孔の長さとの関係を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１：オーガースクリュー
２：オーガーヘッド
３：杭孔
４：拡大掘削部
５：杭周固化材
６：拡大根固め部
７：既製杭
８：ソイルセメント柱
１０：合成杭
１１：拡大部
【図１】
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【図２】
2004204516.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004204516.tif 000006