(57)【要約】【課題】流動性固化材の困難な流量調整を必要とせず、杭打設のみの操作で流動性固化材の充填管理が可能なバイブロハンマによる鋼杭の施工管理方法。【解決手段】鋼杭１の深度を深度計測装置で計測してプログラムに送信し杭先端部１０の根固め施工に際して、水噴射による掘削、流動性固化材１１の充填に必要な時間を単位時間あたり流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め各深度において均質となるように上下過程及び定着噴射時間に割り振り、その結果をＰＣ上で動作する前記プログラムに入力して、横軸に施工時間、縦軸に深度をとった座標を流動性固化材を充填する際の計画施工過程としてグラフィック表示し、オペレータは視認によりでデスプレイに表示の実測杭深度のグラフ表示と計画施工過程のグラフ表示が一致するように操作を行うことで計画値通りの流動性固化材の充填が可能である。【選択図】図６
2005325513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼杭をバイブロハンマを用いて、杭先端部に設置されたホース先端のノズルから水を噴射して打ち込み深度まで打ち込んだ後、前記水を流動性固化材に切り替えて噴射し、前記杭を上下させた後で定着深度に定着し、杭先端部に根固め部を造成する鋼杭の施工方法において、
流動性固化材の充填に必要な時間を単位時間あたり予測流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め部が各深度において均質となるように杭の上下過程及び定着後の噴射時間に割り振り、その結果算出された施工中の各時間における杭の計画深度データを施工前にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に入力し、施工時には前記ＰＣのデスプレイ画面に施工時間と深度をとった座標上に計画施工過程表示曲線として表示し、施工中に計測した杭の実測深度データを、前記ＰＣに逐次入力すると共に、前記座標上に逐次表示し、
オペレータは前記デスプレイ画面における前記杭の実測深度の表示が、前記計画施工過程表示曲線の表示に一致するように杭の上下操作を行うことを特徴とする鋼杭の施工管理方法。
【請求項２】
鋼杭をバイブロハンマを用いて、杭先端部に設置されたホース先端のノズルから水を噴射して打ち込み深度まで打ち込んだ後、前記水を流動性固化材に切り替えて噴射し、前記杭を上下させた後で定着深度に定着し、杭先端部に根固め部を造成し、その後、前記流動性固化材を外周部流動性固化材に切り替えて噴射し、ノズルを先端に有するホースを杭から分離して引き上げつつ、杭の周囲に所定量充填する鋼杭の施工方法において、
流動性固化材及び外周部流動性固化材の充填に必要な時間を、単位時間あたり予測流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め部が各深度において均質となるように杭の上下過程及び定着後の噴射時間に割り振ると共に、杭の周囲における充填が均質となるようにホースの引き上げ時の噴射時間に割り振り、その結果算出された施工中の各時間における杭の計画深度データを施工前にＰＣに入力し、施工時にはＰＣのデスプレイ画面に施工時間と深度をとった座標上に計画施工過程表示曲線として表示し、施工中に計測した杭の実測深度データを、前記ＰＣに逐次入力すると共に、前記座標上に逐次表示し、
オペレータは前記デスプレイ画面における前記杭の実測深度の表示が、前記計画施工過程表示曲線に一致するように杭の上下及びホースの上昇操作を行うことを特徴とする鋼杭の施工管理方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の鋼杭の施工管理方法において、更に施工中に流動性固化材、又は、流動性固化材及び外周部流動性固化材の流量を計測すると共に、計測した実測流量データを前記ＰＣへ逐次入力し、実測流量と計画流量のデータから、前記ＰＣ内でプログラムが演算して計画施工過程表示曲線を補正計画施工過程表示曲線として逐次変更して前記座標上に表示し、オペレータはデスプレイ画面における杭の実測深度の表示が、補正計画施工過程表示曲線に一致するように、杭の上下、又は杭の上下及びホースの上昇操作を行うことを特徴とする鋼杭の施工管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイブロハンマと水噴射を併用して地盤を掘進し、支持層にまで杭を打ち込んだ後、水から切り替えてセメンミルク等の流動性固化材を噴射して根固め部を構築する、高耐力の杭を造成する施工方法において、前記流動性固化材の根固め部への充填を円滑に行うための鋼杭の施工管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基礎杭等を地盤に打設する施工においては、打撃力は大きいが騒音公害を発生しやすい杭打ち機であるデイーゼルハンマや油圧ハンマに代わって、低騒音のバイブロハンマが多く使用されるようになっている。
【０００３】
バイブロハンマと水噴射を併用する工法は、バイブロハンマを施工機械（クレーンなど）で吊下げて杭の上端にチャッキングし、杭に垂直振動及び水平力振動を与えると共に、杭先端から地盤に向けて水を噴射しながら杭を容易に地盤に沈下させるものである。この杭打設方法では低騒音というメリットがある反面、地盤と杭の粘着力、摩擦力が低下する問題があり、これを解決するために杭底部にはセメントミルク等の流動性固化材による根固め部を造成すると共に、杭外周と地盤の間にもセメントミルクの充填が行われる。
【０００４】
本発明の対象は、バイブロハンマと水噴射を併用する杭の打設施工法において、特に、流動性固化材を噴射ノズルにより噴射して高耐力の杭を造成するための根固め部及び、杭外周への流動性固化材の充填に関する分野の発明であり、その正確な施工管理を可能とする手段に関する発明である。この分野において、流動性固化材の充填量管理方法についての従来技術としては特開平９−１３７４４９（特許文献１）と特開２００２−３４８８６８（特許文献２）がある。
【０００５】
特開平９−１３７４４９に開示の従来技術の概要は、基礎地盤にソイルセメント柱を造成する方法において、掘削深度とセメントミルク注入量を計測する装置、制御する装置などを有し、設定充填量と実測充填量とを比較し、適宜補正しながら注入量の設定を自動で行うことで、施工管理を行う方法である。
【０００６】
前記の従来技術は、（１）掘削深度とセメントミルク注入量を自動制御するものであるが、基本的に中堀り杭等への適用を前提としており、バイブロハンマとウォータージェットを併用した本発明が対象とするような施工法にはなじまない。
【０００７】
（２）セメントミルク注入工程が、本発明で対象とする工法と比較して長い継続時間で行われ、注入量を調整しつつ施工を行うことが可能であることが前提であるが、本発明で対象とする、ウォータージェットと同じ装置を使用して高圧で大流量の注入を行う施工法では、短時間で大きな流量を注入するために流量を調整しつつ注入することが現実的でない。
【０００８】
（３）流量の自動制御を行う装置が必要である。本発明では、汎用的な機材・装置のみを用いて施工できることを考えているため、この従来技術では、ソフトウエアと当然に必要とされる人間の操作のみによって行うことができない。
【０００９】
特開２００２−３４８８６８に開示の技術の概要は、前記特開平９−１３７４４９と同様、基礎杭の施工を管理する方法として、計画充填量と実測充填量を表示・比較できる施工管理方法であるが、上に延べたのと同じ欠点を指摘できる。また、セメントミルクの計画充填量と実測充填量の比較は可能であるが、具体的にどのように補正するか等の方法について、特に、本発明が対象とする施工法に適用する場合の計画充填量と実測充填量の比較・補正については明らかでない。
【特許文献１】特開平９−１３７４４９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が対象とするバイブロハンマを用いて水から流動性固化材に切り替えながら杭を地盤に打設する施工方法においては、（１）高品質の根固め部及び杭周面部を築造するため、根固め部と杭の外周に噴射・注入する流動性固化材の量（総量及び各深度における量）の正確な管理が必要になる。
【００１１】
（２）流動性固化材を掘削のため水の噴射と同じノズルから噴射するために高圧力での噴射となり、施工の過程で逐次注入量をチェックしている時間的余裕がないが、この短時間での正確な管理が要求される。他方、このように、その時点までの流動性固化材の注入量を逐次チェックして修正していては時間を要し、施工能率が低下する。
【００１２】
（３）高圧力で流動性固化材の噴射を行うため、流動性固化材を噴射しつつ圧力を調整することが困難であり、噴出圧力一定の下で、計画充填量（総量）を単位時間当りの注入量で除した時間で前記充填過程を丁度終えるというような、噴射時間管理が現実的である。
【００１３】
（４）前記のことから、正確な計画噴射時間で充填過程を定速で施工することができれば、流動性固化材の総注入量を正確に管理できるとともに、根固め部の下部から上部に至るまで均質な築造が可能になる。
【００１４】
従来技術では、前記の問題点を解決できる方法が提案されていなかった。本発明は前記の問題点を解決した鋼杭の施工管理方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】
【００１５】
前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成する。
【００１６】
第１の発明は、鋼杭をバイブロハンマを用いて、杭先端部に設置されたホース先端のノズルから水を噴射して打ち込み深度まで打ち込んだ後、前記水を流動性固化材に切り替えて噴射し、前記杭を上下させた後で定着深度に定着し、杭先端部に根固め部を造成する鋼杭の施工方法において、
流動性固化材の充填に必要な時間を単位時間あたり予測流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め部が各深度において均質となるように杭の上下過程及び定着後の噴射時間に割り振り、その結果算出された施工中の各時間における杭の計画深度データを施工前にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に入力し、施工時には前記ＰＣのデスプレイ画面に施工時間と深度をとった座標上に計画施工過程表示曲線として表示し、施工中に計測した杭の実測深度データを、前記ＰＣに逐次入力すると共に、前記座標上に逐次表示し、
オペレータは前記デスプレイ画面における前記杭の実測深度の表示が、前記計画施工過程表示曲線の表示に一致するように杭の上下操作を行う鋼杭の施工管理方法を特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、鋼杭をバイブロハンマを用いて、杭先端部に設置されたホース先端のノズルから水を噴射して打ち込み深度まで打ち込んだ後、前記水を流動性固化材に切り替えて噴射し、前記杭を上下させた後で定着深度に定着し、杭先端部に根固め部を造成し、その後、前記流動性固化材を外周部流動性固化材に切り替えて噴射し、ノズルを先端に有するホースを杭から分離して引き上げつつ、杭の周囲に所定量充填する鋼杭の施工方法において、
流動性固化材及び外周部流動性固化材の充填に必要な時間を、単位時間あたり予測流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め部が各深度において均質となるように杭の上下過程及び定着後の噴射時間に割り振ると共に、杭の周囲における充填が均質となるようにホースの引き上げ時の噴射時間に割り振り、その結果算出された施工中の各時間における杭の計画深度データを施工前にＰＣに入力し、施工時にはＰＣのデスプレイ画面に施工時間と深度をとった座標上に計画施工過程表示曲線として表示し、施工中に計測した杭の実測深度データを、前記ＰＣに逐次入力すると共に、前記座標上に逐次表示し、
オペレータは前記デスプレイ画面における前記杭の実測深度の表示が、前記計画施工過程表示曲線に一致するように杭の上下及びホースの上昇操作を行う鋼杭の施工管理方法を特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、更に施工中に流動性固化材、又は、流動性固化材及び外周部流動性固化材の流量を計測すると共に、計測した実測流量データを前記ＰＣへ逐次入力し、実測流量と計画流量のデータから、前記ＰＣ内でプログラムが演算して計画施工過程表示曲線を補正計画施工過程表示曲線として逐次変更して前記座標上に表示し、オペレータはデスプレイ画面における杭の実測深度の表示が、補正計画施工過程表示曲線に一致するように、杭の上下、又は杭の上下及びホースの上昇操作を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明で言う曲線とは、折れ直線を表す。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、パソコンおよびプログラム以外は、施工機材は標準的な装置を使用でき、特殊な装置を必要としない構成であって、しかも、根固め部と杭の外周に噴射・注入する流動性固化材の量（総量及び各深度における量）の正確な管理が可能であるため，高品質の根固め部及び杭周面部を築造できる。
【００２１】
すなわち、オペレータは施工機械の操作室のデスプレイ画面に表示される杭先端深度の計画値を示すグラフに実測深度を表示するグラフが一致するように操作するだけで、自動的に適正な流動性固化材の注入が可能である。また、流動性固化材は、水の噴射と同じノズルから噴射するために高圧力での噴射となり、施工の過程で逐次注入量をチェックしている時間的余裕がなく、短時間での正確な管理が要求されるが、本発明によるとこの際の迅速かつ正確な注入が可能となり前記の要望に応えるうえ、施工能率が低下しない。
【００２２】
このように本発明によると、流動性固化材の正確な計画噴射時間での充填過程を定速で施工することができ、総注入量を正確に管理できるとともに、根固め部の下部から上部に至るまで均質に築造が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の管理方法に適用される鋼杭１の正面図と底面図を示し、図１（ｃ）、（ｄ）は、鋼杭１に沿わして配設した配管ホース２の先端に取り付ける噴射ノズル３の拡大図を示す。該噴射ノズル３は、下向きのノズル４又は下向きと横向きの２つのノズル４、５を有し、各施工での必要に応じどちらかが使用される。図（ｃ）は、下向きの噴射ノズル４から水又は流動性固化材を噴射している態様を示し、図（ｄ）は、下向きと横向きの噴射ノズル４と５から水又は流動性固化材を噴射している態様を示している。
【００２５】
本発明で鋼杭とは、鋼管杭、鋼管矢板、Ｈ形鋼杭、直線鋼矢板などを含む意味で用いるが、図には鋼管杭の例を示している。各図に示すように、鋼杭１の先端付近における杭外周には、鋼杭１の地盤との支持力の向上および推進性の向上のため、側面矩形の平板状の突起６が円周上に等間隔で溶接により固着されている。平板状の突起数は杭径によって異なるが，円周上９０度間隔の場合を例示する。また、鋼杭の打ち込み深度が深い場合は、下杭、中杭、上杭を順次溶接しながら打ち込みを行うが溶接工程については説明を省略する。
【００２６】
噴射ノズル３も杭先端付近における外周に例えば円周上９０度間隔で、着脱手段（図を省略する）で杭に対して着脱可能に取付けられている。噴射ノズル３のこの配置は、外直径Ｄが６００〜９００ｍｍの鋼杭１に適し、またノズル径は例えば６〜８ｍｍに設定される。各噴射ノズル３毎に配管ホース２先端が連結されていて、各配管ホース２は鋼杭１の外周に沿って上方に伸びていると共に、配管ホース２を上方に引き上げることで、配管ホース２と一緒に噴射ノズル３は杭先端の着脱部から離脱して、杭外周に沿って上昇し、このとき杭外周に向けて流動性固化材を注入できる。
【００２７】
なお、噴射ノズル３は杭に固定されることもある。また、噴射ノズル３からは杭の掘削時には水（ウォータージェット）が噴射されると共に、その後の切り替えで、根固め部の形成と杭周辺摩擦増強に際してセメントミルク等の流動性固化材が高圧力で噴射される。
【００２８】
バイブロハンマと水噴射を併用した杭施工方法にあっては、地盤と杭の粘着力、摩擦力が低下する問題があり、これを解決するために前述のように、杭底部には流動性固化材による根固め部を造成すると共に、杭外周と地盤の間にも流動性固化材の充填を行なうのであって、この流動性固化材の充填につき、充填量の簡易で正確な管理方法が望まれているもので、本発明はその管理方法に関し、以下ではこの点を中心に説明する。
【００２９】
図２は、本発明の管理方法で施工された鋼杭１の根固め部７付近の断面図である。地盤の中間層１２と支持層１７との界面１３の僅かに下側の定着深度１９の位置で杭先端１０が定着されていて、支持層１７には杭先端１０を支持する根固め部７が流動性固化材１１を充填することで造成されている。鋼杭１の下端部内側にも流動性固化材上部１４が回り込んでおり、最終的に根固め部セメント固化体の一部となり、このようにしてセメント固化体による拡大された球根が確実に形成される。また、鋼杭１の外周と地盤の中間層１２と間にも杭の周辺摩擦力増大のための外周部流動性固化材１５が所定の高さまで充填されている。
【００３０】
次に、鋼杭１を地中に構築するためのバイブロハンマと水噴射を併用した杭施工方法は、細かくは２種類に分けることができ、第１は、概要を図３に示すように、杭底部に流動性固化材による根固め部を造成することで施工が終了するタイプで、第２は、概要を図４に示すように、前記根固め部を造成した後、さらに、杭外周と地盤の間にも流動性固化材を充填するタイプである。なお、図３、図４は、図面の縦方向に鋼杭１の打ち込み深度、横方向に時間を取り、かつ、鋼杭１の打ち込み工程を複数に分けて示すもので、同図には、計画施工過程表示曲線２０が鋼杭１の深度と時間経過の関連図として示されているが、これは図５、図６に示す計画施工過程表示曲線２０と同じ意味で説明的に示すものである。
【００３１】
図３によって、第１タイプの杭施工法の概要を説明すると、掘削工程（１）において、水を噴射ノズル３から噴射し、鋼杭１をバイブロハンマの振動と水噴射の力で地盤表面１６から支持層１７を通過して打ち込み深度１８まで質量沈下させながら連続的に打設する。
充填工程（２）において、鋼杭１が打ち込み深度１８に達した後、噴射ノズル３からの噴射を水から流動性固化材１１に替えて噴射しながら、ノズルが取り付けられている杭をを所定の深度幅で１回ないし数回上下させた後、定着深度１９で上下動を止めて所定時間噴射し、所定量の流動性固化材１１を充填して根固め部７を造成し、支持層１７の位置で鋼杭１を定着させた時点で施工は終了する。この充填工程（２）は、杭径や造成する根固め部の大きさによるが２００秒程度というごく短時間で終了する。
【００３２】
図４に示す第２タイプの杭施工法では、第１タイプの根固め部７を造成し、所定の深度に杭を定着させた後、さらに配管ホース２を引き上げる引上げ工程（３）が追加されている。すなわち、配管ホース２を引き上げることで、その先端の噴射ノズル３（図１に示す）を杭先端の固着部から離脱させ、こうして配管ホース２を引上げながら杭外周と地盤の中間層１２との間に外周部流動性固化材１５を充填し、噴射ノズル３を地盤表面１６まで引き上げた時点で施工は終了する。
【００３３】
前記鋼杭１の施工にあたって、高品質の鋼杭築造のためには、根固め部７および杭外周と地盤支持層１２の間に流動性固化材の充填が適切な量だけ、かつ簡単な操作で迅速に行なわれる必要がある。
【００３４】
本発明は、前記の要望を満すようになされたものであり、その概要を説明する。水と流動性固化材の噴射は開始から終了までが、ごく短時間のうちに行なわれることから、流動性固化材も噴射途中での流量調整は基本的に行なわれず、常時一定の圧力で噴射されることを前提としている。この前提の下で、鋼杭１の深度とそれに要する時間のみで、流動性固化材の適正充填量を管理できるようにしている。
【００３５】
すなわち本発明では、流動性固化材や外周部流動性固化材による充填に必要な時間を、単位時間あたり予測流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め部が各深度において均質となるように上下過程及び定着噴射時間に割り振り、更に施工方法のタイプによっては杭の周囲における外周部流動性固化材の充填が均一になるようにホースの引き上げ時の噴射時間に割り振りし、その結果算出された施工中の各時間における杭の計画深度データを、充填に先立つ水噴霧による杭の打ち込み時の計画深度データと共に施工前にパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）に入力し、施工時には、デスプレイ画面に横軸に施工時間、縦軸に鋼杭の先端の打設深度をとった座標グラフ上に計画施工過程表示曲線としてグラフィック表示し、施工中に計測した杭の実測深度データを、ＰＣに逐次入力すると共に、デスプレイ画面の計画施工過程表示曲線と同座標のグラフに逐次表示し、オペレータは施工機械の操作室でのデスプレイ画面を見ながら杭の実測深度のグラフ表示が計画施工過程表示曲線を″ならう（一致する）″ように流動性固化材の充填操作、すなわち杭の上下やホースの上昇操作を行なうだけで、適切な流動性固化材の充填が容易に行なえるようにしたものである。
【００３６】
さらに本発明では、施工中に流動性固化材や外周部流動性固化材の流量を計測する流量計からの実測データを前記ＰＣへ逐次入力し、夏、冬など気温変化による流動性固化材の粘度の具合や変化や、配管ホースの径の変化等により、理想の充填状態に初期設定した計画施工過程表示曲線を補正する必要が生じたときは、実測流量と計画流量のデータから、ＰＣ内でプログラムが演算して、即時にその補正量に見合うように計画施工過程表示曲線を補正表示するもので、オペレータは、この場合もデスプレイ画面の補正計画施工過程表示曲線に杭の実測深度が″ならう（一致する）″ように充填操作を続行することで円滑に流動性固化材や外周部流動性固化材の充填が行なえる。
【００３７】
図５は、本発明の鋼杭の施工方法を説明する模式的な工程図（図４の第２タイプをより詳しく示す図）の１例である。また、この図５には、図７、図８に示す管理フローチャート（プログラム）に沿ってＰＣで演算処理され、デスプレイに表示されるグラフの計画施工過程表示曲線２０が組み込まれている。また図６（ａ）には、計画施工過程表示曲線２０が表示されたＰＣのデスプレイ２１が示されている。デスプレイ２１は、施工機械の操作室に設置されて、オペレータは杭の実測深度のグラフ表示（その表示の施工現時点までの経過を示すグラフが実測施工過程表示曲線２６である。）が、この計画施工過程表示曲線２０に一致するように逐次操作する（詳細は後述）。また、計画施工過程表示曲線２０を示すグラフ２２において、縦軸２３に鋼杭１の先端の打設深度を取り、横軸２４に施工時間を採って表示している。
【００３８】
図５を説明する（なお、図３、図４の説明と一部が重複する）と、鋼杭１の施工開始から施工終了までの工程を、（１）掘削工程（ウォータージェット噴射）、（２）充填工程（セメントミルク噴射）、（３）引上げ工程（セメントミルク噴射）に分けて図示している。
【００３９】
（１）掘削工程は、鋼杭１の打ち込み工程であり、水を噴射ノズル３から噴射し、鋼杭１とバイブロハンマの質量で、例えば５Ｄ〜１０Ｄ（Ｄは鋼杭の外直径）程度を自重沈下させ、その後バイブロハンマを運転して、振動と水噴射の力で連続的に打設する。連続打設速度は、１００ｃｍ／分を目安に行われ、支持層１７への打ち込み速度は６０ｃｍ／分程度以下を目安に行われる。
【００４０】
支持層１７の確認は事前に行われた地質調査結果や地層断面図で行うほか、予め推定した支持層１７に杭先端が近づいたら、バイブロハンマの全荷重を鋼杭１に預け、打ち込み速度と打ち込み抵抗の変化（バイブロハンマの付加抵抗）を読み取ることで行う。
【００４１】
鋼杭１の先端が、中間層１２と支持層１７の界面（支持層深度）１３を通過した後、打ち込み深度（貫入掘削深度とも言う）１８のところで打ち込みを止める。図示の例では、打ち込み深度１８が支持層１８の界面１３よりも２．０Ｄを越える程度深い位置に設定されている。また、打ち込み深度１８で噴射ノズル３からの水噴射を停止する。バイブロハンマは、一旦停止してもよいが、引き続く充填工程のため運転したままでもよい。
【００４２】
充填工程（２）は、流動性固化材１１の注入と振動撹拌工程である。水と流動性固化材のそれぞれのタンクへの配管の切り替えバルブを操作して、セメントミルク等の流動性固化材１１を調整しておく。この流動性固化材１１をノズル噴射圧力（噴射圧力とも言う）１５Ｍｐａで噴射を開始し、バイブロハンマを運転して鋼杭１を、所定の引上げ深度まで引き上げた後、さらに定着深度１９まで打ち込む。図示の例では、界面１３より１．０Ｄ程度深い位置まで打ち込んでいる。その際、鋼杭１の移動速度は、７０〜１００ｃｍ／分程度である。そして、定着深度１９にて打ち止めた後、直ちにバイブロハンマを停止する。但し、流動性固化材１１は噴射したままである。
【００４３】
流動性固化材１１の充填工程における鋼杭１の上下移動は１回のみ行ってもよく、または、地盤の硬度等の状況に応じて複数回繰り返してもよい。これにより鋼杭先端において、固化体の拡大された球根を確実に形成することができ、先端支持力を増大できる。
【００４４】
その後、鋼杭１を定着深度１９に停止したまま、.所定時間にわたり流動性固化材１１を噴射する。例えば、噴射時間は３０秒程度、噴射量は１〜４ｍ３である。これらの操作により、根固め部７が造成される。
【００４５】
引き上げ工程（３）は、噴射ノズル３の引き抜き工程であり、外周部流動性固化材１５を鋼杭１の周囲に充填する工程である。外周部流動性固化材１５は、根固め部７の流動性固化材１１よりも粘度の低い材料であり切り替えて噴射される。まず、配管ホース２と共に噴射ノズル３を鋼杭１から離脱させる。その後、配管ホース２の上端部を施工機械のクレーンで吊り上げつつ、噴射ノズル３を所定の速度、例えば１７０〜２００ｃｍ／分で引き抜く。このとき、外周部流動性固化材１５を噴射しながら噴射ノズル３を引き上げる。そして、噴射ノズル３を鋼杭１の打ち込み深度に対して所定割合、例えば、９０％まで引き抜いたところで噴射停止する。このように外周部流動性固化材１５を噴射しつつ噴射ノズル３を引き上げることにより、鋼杭１の外側に外周部流動性固化材１５の固化体を形成し、地盤の中間層１２との摩擦接合が確保される。鋼杭１の外側に形成されるセメント柱の上端は、噴射ノズル３の引き抜き工程において、外周部流動性固化材１５の噴射を停止した地点にあり、通常は杭長の９０％引き上げたところで噴射を停止する。
【００４６】
前記工程において、噴射ノズル３から一定圧で水又は流動性固化材を噴射させつつ上下動する際の鋼杭１の深度を縦軸に取り、それに要する時間を横軸にとって所定の演算処理にてグラフ化したとき、その計画施工過程表示曲線２０は図５、図６のように表示される。本発明では、図５の鋼杭打設の施工開始から施工終了までの工程のうち、特に、充填工程（２）と、引上げ工程（３）において、流動性固化材１１、１５の充填を自動管理する点にあり、これを図５〜図８によってさらに説明する。
【００４７】
図７、図８に示す管理フローチャート（プログラム）２５に取り込まれるデータはＰＣ３３により演算処理され、図６に部分拡大図示するように計画施工過程表示曲線２０、実測施工過程表示曲線２６のグラフ２２として同図６のデスプレイ２１に表示される。すなわち、流動性固化材１１、１５の充填操作にあたって、水噴射による掘削、セメントミルク等の流動性固化材による充填に必要な時間を単位時間あたり流量と計画充填量より算出し、その時間を、根固め部７の各深度において均質となるように、すなわち各工程において時間と深度の関係が線形となるように、上下過程及び定着噴射時間に割り振る。その結果をＰＣ上で動作する図７、図８に示すプログラム２５に入力すると、図６のように、施工機械（クレーン）の操作室に設置されたデスプレイ２１の画面に縦軸２３に深度、横軸２４に施工時間をとった計画施工過程としてグラフィック表示で示される。なお、図６の部分拡大図には、補正計画施工過程表示曲線２７が図示されているが、これは流動性固化材の充填条件の変化により、当初の計画施工過程表示曲線２０が、施工中に逐次補正され、横軸２４の施工の現時点以降に補正計画施工過程表示曲線２７として時々刻々と変化して表示されることを意味しており、補正計画施工過程表示曲線２７は固定された曲線としてデスプレイ２１の画面に表示されるのではない。
【００４８】
施工機械には、深度計測装置が設置されており、計測結果の出力がＰＣ３３のプログラム２５に逐次入力され、計画施工過程と同座標のグラフにて逐次表示される。オペレータは、デスプレイ２１画面に実線でグラフィック表示される計画施工過程表示曲線２０に、プロットで表示される杭の実測深度（その施工現時点までの経過が実測施工過程表示曲線２６）が一致するように、デスプレイ上で視認しながら杭の上下操作を行うことで、流動性固化材の噴射量を考慮したり調整することなく、根固め部や杭外周への流動性固化材計画値通りの充填が可能となる。深度の計測装置には、クレーンのロープの移動量をロータリーエンコーダによって検出する装置や、バイブロハンマに取り付けて地表面との距離を計測するか地表面に設置してバイブロハンマに設置した反射板との距離を計測するレーザー変位計、光波測定器等を用いる。
【００４９】
流動性固化材１１や外周部流動性固化材１５を供給する圧力は常時一定に保持されていることから、夏、冬など気温変化による流動性固化材の粘度の変化や、配管ホース２の径の誤差・ノズル孔径の摩耗による拡大等の外乱により、初期設定した計画施工過程表示曲線２０に沿った実測施工過程では、理想状態の注入量から外れることが生じる。この不具合に備えて、流動性固化材１１や外周部流動性固化材１５の時間当りの流量を流量計で常時検知しており、そのデータを図７、図８のプログラムで取り込み演算処理して、図６（ｂ）に２点鎖線で示すように、補正計画施工過程表示曲線２７を計画充施工過程表示曲線２０の傾きを補正して表示する。したがって、オペレータは、デスプレイ２１の画面にて、杭の実測深度（実測充施工過程表示曲線２６）が補正計画施工過程表示曲線２７と一致するように掘削機械の上下操作を行うことで、流動性固化材の噴射量を考慮したり調整することなく、根固め部や杭外周への流動性固化材の計画値通りの充填が可能となる。
尚、初期設定した計画施工過程表示曲線２０は固化材の充填開始後は表示せず、補正計画施工過程表示曲線２７のみを表示して、杭の実測深度のプロットをこれと一致するように操作しても構わない。
また、要求される施工品質が低い場合などは、固化材の流量は実測せず、計画施工過程表示曲線２０のみを表示して、杭の実測深度のプロットをこれと一致するように操作することもできるが、根固め部の均一性等が劣ってしまうため、流量を実測し、補正計画施工過程表示曲線２７を表示してこれに杭の実測深度のプロットを一致させる前述の方法の方が好ましい。
【００５０】
＜実施例＞
図９は本発明の実施例を示し、鋼杭１を打ち込むための施工管理方法を実施する場合の施工機械の配置説明図である。バイブロハンマ２８は、クレーン等の掘削機械（施工機械ともいう）２９から引き出されたロープ３０で吊下げられていて、地盤表面１６に打設される鋼杭１の上部にチャッキングされる。バイブロハンマ２８は、モータの回転を偏心部材に伝達して振動を発生する装置である。鋼杭１の深度検出装置３１がロータリーエンコーダ３１ａで構成される場合は、ロープ３０の繰り出しを検知するように掘削機械２９のビーム３２に取り付ける。深度検出装置３１を赤外線などを地盤表面１６で反射させる距離計３１ｂで構成する場合は、該距離計３１ｂをバイブロハンマ２８に取り付けて、該ハンマ２８と地盤表面１６との距離を検知する。深度検出装置３１からのデータをＰＣ３３に取り込み、図７、図８のプログラムにもとづいてＰＣ３３にて演算処理を行い、その結果を記録すると共に掘削機械２９の操作室に設置のデスプレイ２１の画面に表示する。
【００５１】
水槽３４と流動性固化材槽３５から導出されたパイプ３６が切り替え弁３７と流量計３８を介してジェットカッタ３９に導かれている。ジェットカッタ３９から導出された配管ホース２は鋼杭１の上端に導かれ、さらに杭外周に沿って引下げられており、かつ杭先端付近において、配管ホース２の先端に噴射ノズルが取り付けられている（図示せず）。杭打ち込み時にバイブロハンマ２８と併用して、噴射ノズルから高圧水（例えば清水）を噴射させるもので、該噴射ノズルがウォータジェットカッタとして機能する。また、杭先端の根固め部と杭周辺の地盤強度の増大のために利用する薬液注入工法（セメントミルクなどの流動性固化材注入工法）を実施する工程では、バイブロハンマ２８を駆動しつつかつ噴射ノズルから例えば、ジェット圧力１５Ｍｐａ程度以下で流動性固化材を噴射する。
【００５２】
深度検出装置３１と流量計３８の検出データは、ＰＣ３３に取り込まれ、プログラムによって演算され、表示、記録される。
【００５３】
オペレータは、デスプレイ２１の画面に表示される検出結果を見ながら、掘削機械を操作し、この間流動性固化材槽３５に収容された流動性固化材が流量計３８を経由してジェットカッタ３９へ送られ、このとき、デスプレイに表示される計画施工過程表示曲線２０のグラフと杭の実測深度グラフをそれぞれ比較し、計画施工過程表示曲線２０と実測施工過程表示曲線２６が一致するようにオペレータが掘削機械の操作により杭を上下又はホースを上昇することにより、過不足のない最適状態で流動性固化材を根固め部や杭外周に注入できる。
【００５４】
以下に施工の操作順を項目に分けて示す。
［１］事前に、プログラム２５に計画施工過程（図７、図８に示す）をインプットし、計測・記録者と操作室内のオペレータ（操作者）に対して表示しておく。
［２］掘削用の水を水槽３４から流量計３８を経てジェットカッタ３９へ送り、配管ホース２へ圧送して噴射ノズルから噴射する。
［３］深度検出装置３１で鋼杭１の掘削深度を計測・表示しつつ、計画施工過程に沿ってバイブロハンマ２８でつかみ、クレーンで上下操作を行なうことで、鋼杭１を地盤中に打設する。
【００５５】
［４］鋼杭１の先端が所定の打ち込み深度に達したならば噴射ノズルからの噴射を水から流動性固化材に切り替える。流動性固化材は水槽３４とは別の流動性固化材槽３５に準備してあり、流量計３８の手前の切り替え弁３７を切り替えることで、流量計３８を経由してジェットカッタ３９へ送ることができる。
［５］計画施工過程のグラフに現時点の表示（実測時間,実測深度をＸ、Ｙ座標とした点）を計画施工工程グラフに載せるように掘削機械２９を操作する。
［６］流量計３８による計測値が当初計画値と異なっている場合には、ＰＣ内でプログラムが演算して計画施工過程のグラフ表示を逐次変更する。 
【００５６】
［７］この表示は、操作室内に同期した表示が常に送られ、操作者は常にその表示に従って操作するだけでよい。
［８］演算による計画施工過程の変更は以下のように行う。
［９］流動性固化材の計画流量よりも実測流量が多く、現時点で予定よりも大量の流動性固化材が注入されている場合は、計画総注入量から実測既注入量を差し引き、残りの実測注入予定量をその時点の流量で除して算出される時間で、残りの施工過程を完了するように、グラフの傾きを大きくする（施工速度を早くする）。
【００５７】
［１０］計画よりも実測流量が少ない場合は逆の演算、表示を行う。
［１１］グラフ表示に従って最後まで施工を行った時点で、噴射を止め、施工を完了する。  
なお、図７、図８のフローチャートに示すように、流動性固化材の切り替えが２回行なわれているが、第１回目の切り替えは水から根固め部形成用の流動性固化材への切り替えであり、第２回目の切り替えは、根固め部よりも粘度が低い杭外部充填用流動性固化材への切り替えである。また、図７における囲い枠４０内の工程は請求項１および請求項２記載の杭底部根固め時に対応し、図８における囲い枠４１内の工程は請求項２記載の引き上げ工程における杭外周面へ噴射時に対応する。
【００５８】
＜実施形態の作用効果＞
（１）本発明は、対象とする鋼杭の施工管理特性に合った管理方法となっており、流動性固化材は一定圧を前提しているから、困難な流量調整を要せず、打設のみの操作で管理が可能になる。
（２）本発明は、数十秒単位の短時間で施工が終了する施工においても直感的に操作が可能であるように、視覚で判断ができる（水噴射とバイブロハンマを併用した施工法・流動性固化材を高圧で噴射する施工法では、一旦施工を開始したら中断が好ましくないと共に、数十秒以内での操作が必要なため、オペレータは直感的に操作判断できなければならない）ので、本実施形態の管理方法によりこの条件を確実に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の管理方法に適用される鋼杭の正面図と底面図、（ｃ）、（ｄ）は、鋼杭に沿わして配設した配管ホースの先端に取り付ける噴射ノズルの拡大図を示し、図（ｃ）は、下向きの噴射ノズルからの水又は流動性固化材の噴射態様を示し、図（ｄ）は、下向きおよび横向きの噴射ノズルからの噴射態様を示している。
【図２】本発明の管理方法で施工された鋼杭の根固め部付近の断面図である。
【図３】バイブロハンマによる杭施工方法の第１タイプの工程の概要図である。
【図４】バイブロハンマによる杭施工方法の第２タイプの工程の概要図である。
【図５】本発明の鋼杭の施工方法を説明する模式的な工程図である。
【図６】計画施工工程と実測施工工程を示すグラフが表示されたＰＣのデスプレイを示す図である。
【図７】管理フローチャート（プログラム）の前半部の図である。
【図８】管理フローチャート（プログラム）の後半部の図である。
【図９】本発明の施工管理方法の実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  鋼杭
２  配管ホース
３  噴射ノズル
４  ノズル
５  ノズル
６  突起
７  根固め部
９  切り替え弁
１０  杭先端  
１１  流動性固化材
１２  中間層
１３  界面
１４  流動性経時固化材  
１５  外部流動性固化材
１６  地盤表面
１７  支持層
１８  打ち込み深度
１９  定着深度
２０  計画施工過程表示曲線
２１  デスプレイ
２２  グラフ
２３  縦軸
２４  横軸
２５  管理フローチャート（プログラム）
２６  実測施工過程表示曲線
２７  補正計画施工過程表示曲線
２８  バイブロハンマ
２９  掘削機械（クレーン）
３０  ロープ
３１  深度検出装置
３１ａ  ロータリエンコーダ
３１ｂ  距離計
３２  ビーム 
３３  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
３４  水槽
３５  流動性固化材槽
３６  パイプ
３７  切り替え弁
３８  流量計
３９  ジェトカッタ
４０  囲い枠
４１  囲い枠    
【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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【図９】
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