(57)【要約】【課題】充填材の補充による上層地盤の押し拡げ現象を防止するとともに、杭の圧入に伴う上層地盤の引き込み現象を抑制することができる鋼管杭の静的圧入施工法を提供すること。【解決手段】圧入機で施工する工法において実施できるものであり、筒状のケーシング１に鋼管杭２を挿入し、このケーシング１と鋼管杭２を同時に地盤に圧入し、その後、ケーシング１と鋼管杭２の間隙に充填材３を充填しながら、所定ストロークで圧入と抜き上げ動作を繰り返して鋼管杭２を沈設し、鋼管杭２を所定深度まで沈設した後にケーシング１を地盤から引き上げるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧入機で鋼管杭を圧入する施工法において、筒状のケーシングに鋼管杭を挿入し、該ケーシングと鋼管杭を同時に地盤に圧入し、その後、鋼管杭を圧入と抜き上げ動作を繰り返しながら沈設することを特徴とする鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項２】
ケーシングの外周部に螺旋羽根を設けることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項３】
ケーシングと鋼管杭の間隙に充填材を充填しながら圧入と抜き上げ動作を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項４】
鋼管杭の沈設後、鋼管杭の中空部に充填材を充填して固化させることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項５】
鋼管杭として節杭又は螺旋杭を使用することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項６】
充填材に膨張性及び固化性を有するスラグを用いることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項７】
膨張性及び固化性を有するスラグに、製鋼スラグ、ゴミ焼却スラグ、汚泥スラグの１種若しくは２種以上の混合物を用いることを特徴とする請求項６記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【請求項８】
膨張性及び固化性を有するスラグに、膨張性を消失した製鋼スラグ、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却灰、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合した、膨張性及び固化性を有するスラグの膨張性及び固化性を利用できるものであることを特徴とする請求項６又は７記載の鋼管杭の静的圧入施工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の静的圧入施工法に関し、特に、充填材の補充による上層地盤の押し拡げ現象を防止するとともに、杭の圧入に伴う上層地盤の引き込み現象を抑制し、特に鋼管杭の周囲に充填材を充填して支持力を増大させることができる鋼管杭の静的圧入施工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管杭やコンクリート杭等の既製杭を打撃や圧入により埋設する工法においては、打撃及び振動工法があり、油圧ハンマーやバイブロハンマー装置等により鋼管杭やコンクリート杭等の既製杭を直接地盤に圧入する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来のコンクリート節杭の圧入施工法では、例えば、図４（ａ）に示すように、杭周囲に充填材３を充填しながら、圧入してコンクリート節杭２を沈設すると、軟弱な上層地盤が補充される充填材３によって大きく押し拡げられる現象が発生し、この押し拡げ現象が杭周囲の基礎構造物に有害な変状を及ぼすという問題が生じる。
また、図４（ｂ）に示すように、杭２を地盤に圧入すると、杭周囲の上層地盤の引き込み現象が発生し、大断面の杭の場合にはその分影響範囲も大きくなるので注意を要する。上記油圧ハンマーやバイブロハンマー装置等の動的圧入施工法では、打込み時の振動や騒音等の建設公害が問題とされ都市部では実施できない問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の鋼管杭の静的圧入施工法の有する問題点に鑑み、充填材の補充による上層地盤の押し拡げ現象を防止するとともに、杭の圧入に伴う上層地盤の引き込み現象を抑制し、特に鋼管杭の周囲に充填材を充填して支持力を増大させることができる鋼管杭の静的圧入施工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の鋼管杭の静的圧入施工法は、圧入機で鋼管杭を圧入する施工法において、筒状のケーシングに鋼管杭を挿入し、該ケーシングと鋼管杭を同時に地盤に圧入し、その後、鋼管杭を圧入と抜き上げ動作を繰り返しながら沈設することを特徴とする。
なお、ここでいう圧入と引き上げ動作は、鋼管杭を回転させたり、回転させずに行うことを含むものとする。
【０００６】
この場合において、ケーシングの外周部に螺旋羽根を設けることができる。
【０００７】
また、ケーシングと鋼管杭の間隙に充填材を充填しながら圧入と抜き上げ動作を繰り返すことができる。
【０００８】
鋼管杭の沈設後、鋼管杭の中空部に充填材を充填して固化させることができる。
【０００９】
また、鋼管杭として節杭又は螺旋杭を使用することができる。
【００１０】
また、充填材に膨張性及び固化性を有するスラグを用いることができる。
【００１１】
膨張性及び固化性を有するスラグが、製鋼スラグ、ゴミ焼却スラグ、汚泥スラグの１種若しくは２種以上の混合物からなることができる。
【００１２】
また、膨張性及び固化性を有するスラグに、膨張性を消失した製鋼スラグ、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却灰、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合した、膨張性及び固化性を有するスラグの膨張性及び固化性を利用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鋼管杭の静的圧入施工法によれば、筒状のケーシングに鋼管杭を挿入し、該ケーシングと鋼管杭を同時に地盤に圧入し、その後、鋼管杭を圧入と抜き上げ動作を繰り返しながら沈設することから、鋼管杭の周囲にケーシングによる仕切壁を形成することができ、これにより、杭の周囲に充填材を充填しながら圧入と抜き上げ動作を繰り返すようにしても、充填材の補充による上層地盤の押し拡げ現象を防止するとともに、ケーシングにより地盤を剪断することから、杭の圧入に伴う上層地盤の引き込み現象を抑制して水平耐力の高い基礎を構築することができる。
【００１４】
この場合、ケーシングの外周部に螺旋羽根を設けることにより、ケーシングをベースマシーンと係合させ、圧入力又は引き抜き力の反力としてケーシングに一部を負担させることができる。
【００１５】
また、ケーシングと鋼管杭の間隙に充填材を充填しながら圧入と抜き上げ動作を繰り返すことにより、周面摩擦抵抗を低減させながら圧入するとともに、ケーシングでガイドすることにより、所定量の充填材を鋼管杭を抜き上げた間隙に効率よく充填して締め固めることができる。
【００１６】
また、鋼管杭の沈設後、鋼管杭の中空部に充填材を充填して固化させることにより、充填材を介して軸力の伝達が可能になるため鋼管杭の肉厚を薄くすることができ、さらに、水平耐力を増強することができる。
【００１７】
また、鋼管杭として節杭又は螺旋杭を使用することにより、ケーシングと鋼管節杭の間隙に充填材を充填しながら回転させずに圧入と抜き上げ動作を繰り返して、周面摩擦抵抗を低減させながら圧入するとともに、ケーシングでガイドすることにより、所定量の充填材を鋼管節杭を抜き上げた節部間隙に効率よく充填して締め固めることができる。
また、鋼管螺旋杭の場合は、正転圧入と逆転抜き上げ動作を繰り返しながら間隔をあけて配設された螺旋羽根で周囲地盤をある程度ほぐし充填材を充填しやすくして締め固めることができるので、鋼管杭の支持力や引き抜き抵抗力を高めることができる。
【００１８】
また、充填材に膨張性及び固化性を有するスラグ、特に、製鋼スラグ、ゴミ焼却スラグ、汚泥スラグの１種若しくは２種以上の混合物を用いることにより、製鋼スラグが膨張して固結し、鋼管杭と一体となって支持力を大幅に高めることができる。
膨張性及び固化性を有するスラグとして、膨張性を消失した製鋼スラグ、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却灰、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合した、膨張性及び固化性を有するスラグの膨張性及び固化性を利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の鋼管杭の静的圧入施工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜図２に、本発明の鋼管杭の静的圧入施工法の一実施例を示す。
この鋼管節杭の圧入施工法は、筒状のケーシング１に鋼管節杭２を挿入し、該ケーシング１と鋼管節杭２を同時に地盤に圧入し、その後、ケーシング１と鋼管節杭２の間隙に充填材３を充填しながら、所定ストロークで回転せずに圧入と抜き上げ動作を繰り返して鋼管節杭２を沈設し、鋼管節杭２を所定深度まで沈設した後にケーシング１を地盤から引き上げるようにする。
そして、鋼管節杭２の中空部に充填材を充填する。
この場合、ケーシング１の圧入は、回転させることなく直線的に又は回転させながら行うことができる。
同様に、鋼管節杭２の圧入や抜き上げ動作も、回転させることなく直線的に又は回転させながら行うことができる。
【００２１】
ケーシング１の外周部には螺旋羽根１１が一周単位で間隔をあけて設けられており、これにより、鋼管節杭２の圧入力又は引き抜き力の反力をケーシング１に一部負担させるようにしている。
また、鋼管杭２として、節杭を使用することにより、充填材を節部間隙に効率よく充填して締め固めることができるので、鋼管節杭２の支持力や引き抜き抵抗力を高めるようにしている。
なお、鋼管杭２には、図３に示すように、鋼管４１の外周に一周単位で間隔をあけて羽根４２を配設した鋼管螺旋杭４を使用することもできる。このように、鋼管螺旋杭４を用いることにより、鋼管節杭と同様に鋼管杭２の支持力や引き抜き抵抗力を高めることができる。
【００２２】
充填材３には、膨張性及び固化性を有するスラグを用いている。
この膨張性及び固化性を有するスラグとしては、製鋼スラグ、ゴミ焼却スラグ、汚泥スラグの１種若しくは２種以上の混合物を用いることができる。
また、膨張性及び固化性を有するスラグに、膨張性を消失した製鋼スラグ、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却灰、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合した、膨張性及び固化性を有するスラグの膨張性及び固化性を利用することができる。
このように、充填材３に、膨張性及び固化性を有するスラグを用いることにより、製鋼スラグを膨張して固結させ、鋼管節杭２と一体化して支持力を大幅に高めている。
【００２３】
次に、本実施例の鋼管杭の静的圧入施工法の施工手順を一例として説明する。
ここで、ケーシング１は鋼管製で長さが約１０ｍ、外周に一周単位で間隙をあけて螺旋羽根が配設されている。これは、鋼管節杭の節部径及び上層の軟弱地盤の性状にもよるが、同じ地層の軟弱地盤であっても地上から約５ｍより深い位置では土圧がかかるので鋼管節杭２の圧入による周囲地盤の側方押し拡げ現象による影響は比較的小さいことと、圧入力又は引き抜き力の反力分担とすることを考慮に入れ安全側で１０ｍとした。
ケーシング１の内壁と杭節部２１との間隔は、充填材３の最大粒径の２〜５倍程度、より好ましくは３倍程度に設定する。これにより、充填材３が途中で詰まることなく下部まで投入することができ、また、杭周囲に介在させながら鋼管節杭２を圧入することができる。
充填材３には、粒径が３０ｍｍ以下程度の粒状材を用いることが好ましく、より具体的には、粒径が３０ｍｍ以下の膨張性及び固化性を有する製鋼スラグに、平均粒径０．５〜５ｍｍの水砕スラグを３０パーセント程度混合した混合スラグを使用する。製鋼スラグは粒度分布の悪い方が締め固め効果が良い。
【００２４】
以下、図１〜図２を参照して、施工手順を説明する。
（ａ）ケーシング１に鋼管節杭２を挿入し、杭中心を杭芯にセットする。
（ｂ）同時に、ケーシング１を正転圧入するとともに鋼管節杭２を回転させないで圧入する。
（ｃ）継杭をする場合は、鋼管節杭２を地面から１ｍ程度上方に引き上げて上部に鋼管節杭２を連結する。
（ｄ）鋼管節杭２を回転させないで鉛直に３０ｃｍ程度引き上げてから、地上からケーシング１と鋼管節杭２の間隙に混合スラグを所定量投入し、鋼管節杭２を回転させないで更に下方に押し込む。
（ｅ）鋼管節杭２は、一定長圧入又は回転圧入してから、一定長回転又は鉛直に抜き上げる動作を繰り返しながら沈設される。
（ｆ）上記手順（ｄ）〜（ｅ）を繰り返して所定深度に設置する。その後、鋼管節杭２の天端位置まで充填材３として混合スラグを充填する。
（ｇ）ケーシング１を逆転して地上に引き上げる。
（ｈ）杭２の沈設後、鋼管節杭２の中空部に充填材３を充填する。充填材３は、例えばスラグにセメントや石膏を混合し、早期に固化させるようにする。これにより、固化材を介して軸力の伝達が可能になり、そのために鋼管杭の肉厚を比較的薄くすることができ、さらに、水平耐力を増強することができる。
【００２５】
かくして、本実施例の鋼管杭の静的圧入施工法は、筒状のケーシング１に鋼管節杭２を挿入し、該ケーシング１と鋼管節杭２を同時に地盤に圧入し、その後、鋼管節杭２を圧入と抜き上げ動作を繰り返しながら沈設することから、鋼管節杭２の周囲にケーシング１による仕切壁を形成することができ、これにより、杭の周囲に充填材３を充填しながら圧入と抜き上げ動作を繰り返すようにしても、充填材３の補充による上層地盤の押し拡げ現象を防止するとともに、ケーシング１により地盤を剪断することから、杭の圧入に伴う上層地盤の引き込み現象を抑制し、上層地盤の引き込みによる緩みを防止し、水平耐力の高い基礎を構築することができる。
この場合、ケーシング１の外周部に螺旋羽根を設けることにより、圧入力又は引き抜き力の反力としてケーシング１に一部を負担させることができ、また、鋼管節杭ではケーシング１と鋼管節杭２の間隙から充填材３をケーシング先端部に充填しながら圧入と抜き上げ動作を繰り返すことにより、周囲の充填材と孔壁を効率よく締め固めて節部の支圧効果により支持力が増大する。
そして、周面摩擦抵抗を低減させながら圧入するとともに、ケーシングでガイドすることによって、所定量の充填材３を鋼管節杭２を抜き上げた節部間隙に効率よく充填して締め固めることができる。
また、鋼管螺旋杭４では、回転圧入と逆転引き上げにより同様の動作により、節杭に比べて小さな圧入力で効果を奏することができる。
【００２６】
以上、本発明の鋼管杭の静的圧入施工法について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の鋼管杭の静的圧入施工法は、充填材の補充による上層地盤の押し拡げ現象を防止するとともに、杭の圧入に伴う上層地盤の引き込み現象を抑制するという特性を有していることから、鋼管杭の静的な圧入施工の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の鋼管杭の静的圧入施工法の一実施例を示し、（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３工程を示す断面図である。
【図２】同（ｄ）〜（ｈ）は第４〜第８工程を示す断面図である。
【図３】鋼管螺旋杭の正面図である。
【図４】従来の鋼管杭の静的圧入施工法を示し、（ａ）は上層地盤の押し拡げ現象を示す断面図、（ｂ）は杭の圧入による上層地盤の引き込み現象を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ケーシング
１１  螺旋羽根
２    鋼管杭
２１  杭節部
３    充填材
４    鋼管螺旋杭
４１  鋼管
４２  羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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