(57)【要約】【課題】掘削排土量を軽減し、かつ上部荷重を地盤に安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】プレオーガーにて所定深度まで既製杭のらせん翼径Ｄ＋０．５Ｄ以下の径で掘削し、既製杭の回転沈設時には施工機械による最大回転トルクが既製杭の捩りせん断強度以下かつ杭が自沈しない程度にする。次いで掘削孔の先端付近にセメントミルクを注入して先端付近をソイルセメント状とした後、らせん翼を有する既製杭を回転圧入してらせん翼をソイルセメント状内に埋設する。【選択図】　図１
2004108054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレオーガーにて所定深度まで既製杭のらせん翼径Ｄ＋０．５Ｄ以下の径で掘削し、必要に応じ掘削液を注入して既製杭の回転沈設時には施工機械による最大回転トルクが既製杭の捩りせん断強度以下かつ杭が自沈しない程度に地盤を緩め、次いで掘削孔の先端付近にセメントミルクを注入して先端付近をソイルセメント状とした後、該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ソイルセメント状内に埋設することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【請求項２】
プレオーガーにて所定深度まで既製杭のらせん翼径Ｄ＋０．５Ｄ以下の径で掘削し、必要に応じ掘削液を注入して既製杭の回転沈設時には施工機械による最大回転トルクが既製杭の捩りせん断強度以下かつ杭が自沈しない程度に地盤を緩め、次いで先端付近を拡大掘削したのち拡大掘削孔内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】
この発明は、既製杭の埋設工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既製杭の埋込み杭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３）。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４）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）、更には特許文献１（特開昭６０−２３８５１５）のように杭先端部にらせん翼を設けて杭先端支持力を増強する方法も提案されていた。
【０００３】
しかし、この方法では杭外径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する必要がり、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った。このため施工機械は大きくなり更に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。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。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−２３８５１５号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、掘削土砂が少なく、掘削孔底部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既製杭とソイルセメントとの複合構造体の埋設工法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、プレオーガー孔径をらせん翼径Ｄ＋０．５Ｄより小さくし、らせん翼の回転沈設機能と支持力発現のための一体化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、下記の通り。
（１）　プレオーガーにて所定深度まで既製杭のらせん翼径Ｄ＋０．５Ｄ以下の径で掘削し、必要に応じ掘削液を注入して既製杭の回転沈設時には施工機械による最大回転トルクが既製杭の捩りせん断強度以下かつ杭が自沈しない程度に地盤を緩め、次いで掘削孔の先端付近にセメントミルクを注入して先端付近をソイルセメント状とした後、該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ソイルセメント状内に埋設することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【０００７】
（２）プレオーガーにて所定深度まで既製杭のらせん翼径Ｄ＋０．５Ｄ以下の径で掘削し、必要に応じ掘削液を注入して既製杭の回転沈設時には施工機械による最大回転トルクが既製杭の捩りせん断強度以下かつ杭が自沈しない程度に地盤を緩め、次いで先端付近を拡大掘削したのち拡大掘削孔内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埋設することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【０００８】
【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にこの方法の概要を示す。図１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。２はプレオーガー孔であり、４は杭先端部付近のソイルセメント硬化体である。また、図２に示す５はプレオーガー径より大きい拡大掘削孔である。
【０００９】
杭先端部付近にはソイルセメントが充填されておりこれは施工後時間経過とともに硬化してソイルセメント硬化体となり、杭と一体化し複合構造となっている。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、剛性の高いロッドである。ロッドには地盤を攪拌するための攪拌棒が必要に応じて複数取りつけられている。先端のオーガービットは、掘削刃を有するものであればどのような形状でも良い。拡大掘削する場合は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。ただし、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。
【００１０】
このような掘削装置を用いて、所定深度まで通常のプレオーガー工法にて掘削孔を設ける。このとき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掘削しても良いし、地盤が軟弱な場合などは掘削液などを用いないで掘削し、掘削による排出土を少なくするのが良い。また地層の中間部に緩い砂層を挟む場合などは掘削による砂層の崩壊を防ぐためにベントナイト等を混入した掘削液をその地層部分だけに注入すると良い。
【００１１】
プレオーガーによる掘削は杭沈設のための掘削孔を設けることが目的ではなく、杭はらせん翼をによって回転沈設が可能であるので回転沈設が可能な程度に地盤を緩めておけばよい。地盤の緩め方が不十分であると杭の沈設に大きい回転力を必要とするのみでなく、回転力が大きすぎて杭をねじり破壊する恐れがある。特に既製コンクリート杭はねじりに弱く破壊の可能性が大きいので十分に地盤を緩めて杭沈設時の回転トルクを小さくする必要がある。プレオーガーによって地盤がどの程度まで緩むかは地盤の種類と原地盤の強度によって異なる。原地盤の種類と強度は事前のボーリング調査等によって明らかになっているのでこの調査結果を参考にしてプレオーガーによる緩め方を決める必要がある。
【００１２】
プレオガーガによって地盤を十分緩める方法として、らせん翼径より大きく掘削する、水やベントナイト泥水を注入する、複数回往復して十分かき混ぜる等がある。これらを組み合わせて実施し最終的な掘削トルクと杭沈設時の回転トルクとの関係を定量化しておけばどのような地盤においても掘削時に杭沈設時の回転トルクが予想できる。
この方法によって杭の種類に応じた掘削法を選定して杭を破壊させることなく回転沈設させることが可能となる。杭沈設時の回転トルクは杭の破壊トルク以下で、望ましくは破壊トルクの５０％以下に抑えたほうが良い。これは地層の変化などで施工中に予期せぬトルクが発生して杭が破壊する恐れがあるからである。
【００１３】
一方、プレオーガーによる地盤の緩めは杭が自沈しない程度にしておく必要がある。杭の自沈とは従来の埋め込み杭工法に見られるように杭の自重のみで所定深度まで埋設されることを指す。本工法は先端部分に取り付けた螺旋翼で回転沈設させるので自沈する必要がない。従来、自沈のためには丁寧な掘削を行い大量の掘削水が必要であったので本工法は排出土砂が少なくできるので環境面で低公害という長所を有する。また、自沈する従来工法では杭先端部が所定深度まで達したら杭を所定時間吊り下げて所定位置に保持しておく必要があった。本工法は自沈しないので回転によって所定位置に確実に定着できる特徴を有している。
【００１４】
拡大掘削孔を先端部付近に設ける場合は拡大掘削刃を拡げて拡大掘削し、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。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先端部付近のソイルセメントよりなる掘削孔内に定着させる。
【００１５】
掘削孔の径は大きいほど地盤を緩める効果が大きいので杭沈設は容易となり望ましいが大きな掘削孔には大きな施工機械が必要となるので、施工機械の面からは掘削孔は小さい方が望ましい。従って、掘削孔の径は地盤の硬さに応じて選定すれば良い。らせん翼外径より小さい掘削孔でも地盤が軟らかい場合など杭の沈設は可能であるが、地盤が硬い場合は回転沈設に必要な回転トルクが大きくなってコンクリート杭では杭が回転力で切断する恐れがある。そのため大きな掘削孔を設けてらせん翼径以上の範囲の地盤を緩める必要がある。この場合掘削孔はらせん翼の径以上あれば良いが最大でもらせん翼径Ｄの１．５倍以下で良い。
【００１６】
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。らせん翼径の３倍くらいあれば良いが、５倍以上あれば十分である。拡大掘削孔径はらせん翼径以上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、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らせん翼径より大きくすることが望ましい。らせん翼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らせん翼径の１．２倍程度あれば十分である。
【００１７】
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。コンクリート杭製造時に複数の短い鋼管を予め型枠内に設置しておき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。らせん翼は最低１枚あれば良いが複数設置した方が杭の支持力や回転沈設能力の面で有利である。らせん翼を複数枚設置するときはほぼ等間隔に設置し、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。
【００１８】
らせん翼は杭先端部付近に最低１枚取りつければ良いが、図１に示す様に杭先端部付近に複数枚取りつければ更に効果的である。らせん翼が１枚の場合は図６に示す様に杭本体の最下端部ではなくソイルセメント硬化体の上方へ定着されるように配置した方が杭の鉛直支持力及び回転沈設能力の面で効果がある。また図７、図８に示す様にらせん翼はソイルセメント硬化体の上方に位置させその下方は杭本体に凹凸をつけて掘削孔内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９に示す様にらせん翼は上方と下方の２箇所とし、その中間部は杭本体に凹凸をつけることもできる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明では回転沈設が可能であるので掘削時に排出土砂を少なく抑えることができ、且つ掘削孔底部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。また、地盤が軟らかい場合はらせん翼径以下の掘削も可能であり、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る。また相対的に掘削径は小さくできるので発生する排出土砂の量も更に軽減できる。
【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本発明の一例を示す概要説明図である。
【図３】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４】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５】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６】らせん翼が１枚場合の本発明の別の実施例を示す説明図である。
【図７】らせん翼が１枚で杭本体に凸部を設けた本発明の別の実施例を示す説明図である。
【図８】らせん翼が１枚で杭本体に凹部を設けた本発明の別の実施例を示す説明図である。
【図９】らせん翼が２枚でその中間部に凹凸を設けた本発明の別の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　杭本体
２　上部のプレオーガー孔
３　らせん翼
４　ソイルセメント硬化体
５　下部の拡大掘削孔
６　上部の非造成層
【図１】
2004108054.tif 000003
【図２】
2004108054.tif 000004
【図３】
2004108054.tif 000005
【図４】
2004108054.tif 000006
【図５】
2004108054.tif 000007
【図６】
2004108054.tif 000008
【図７】
2004108054.tif 000009
【図８】
2004108054.tif 000010
【図９】
2004108054.tif 000011