(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現場打ちコンクリート杭のための杭孔を削孔する削孔工程と、次いで、前記杭孔の底部の杭底地盤に注入管を挿入し、注入材を前記注入管の先端から低圧注入方式又は浸透注入方式により前記杭底地盤内に注入した後に硬化させることにより前記杭底地盤の土粒子を乱すことなく前記杭底地盤の支持力を増強する注入工程と、次いで、前記杭孔内に補強部材を設置し現場打ちコンクリートを打設し現場打ちコンクリート杭を形成するコンクリート打設工程とからなることを特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、前記低圧注入方式における前記注入材の前記杭底地盤内への注入圧力は、１０ｋｇ／ｃｍ2 未満の値に設定されることを特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項３】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、前記浸透注入方式は、前記注入管の上端から前記注入材を流し込み自然流下により前記注入管の下端から前記杭底地盤内に浸透させることを特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項４】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、前記注入材は、セメント系材料からなり、粒子径は１０μｍ以下であることを特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項５】
請求項１記載の現場打ちコンクリート杭の施工方法において、前記注入材の前記杭底地盤内への注入速度は、８リットル／分以下の値に設定されることを特徴とする現場打ちコンクリート杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現場打ちコンクリート杭の先端部の地盤の支持力を増強させて現場打ちコンクリート杭の沈下を抑制する現場打ちコンクリート杭の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現場打ちコンクリート杭は、地盤中に地表から杭孔を削孔し、杭孔内に鉄筋等の補強部材を配設した後にコンクリートを打設して地中にコンクリート構造の杭を形成するものである。このため、工場で製作された杭を地中に打ち込む既成杭に比べ、杭の径や長さを大きくすることができ、大きな支持力を必要とする基礎の場合等に有利であった。
【０００３】
しかし、現場打ちコンクリート杭は、下記の理由により、コンクリートを打設して杭体を形成した後に杭上方から荷重をかけると沈下を生じる。
【０００４】
▲１▼  地中の地盤は上方に積層された土等の荷重により圧密されているが、杭孔を削孔すると杭先端部の地盤の応力が開放されるため緩みが生じる。
【０００５】
▲２▼  地下水が帯水した砂礫層を貫通して杭孔の削孔を行った場合に、地下水の噴出（ボイリング）が生じ、砂礫粒子が流出した部分が不均一に緩む。
【０００６】
▲３▼  杭孔の削孔は孔壁の崩落を防止するためにベントナイト等の粒子を混合させた水を杭孔内に満たしながら行うが、現場打ちコンクリート杭の先端となる杭孔の底部には地盤が削孔された微細な土粒子が沈澱した柔らかい不均質な部分（スライム部）が形成される。
【０００７】
▲４▼  杭孔が削孔される地盤自体が場所によって不均質であり、地盤強度にはバラツキがある。
【０００８】
現場打ちコンクリート杭が沈下すると、杭上部に設けられる構造物に過大な力が作用するなど悪影響を及ぼすため、従来は、設計上、現場打ちコンクリート杭の先端支持力を打込み杭の先端支持力よりも小さく評価していた。
【０００９】
また、現場打ちコンクリート杭の沈下を抑制する施工方法も提案されていた。例えば、現場打ちコンクリート杭を施工するための杭孔を削孔した後に、杭先端地盤内へ注入材を注入する方法が知られている。この方法は、杭先端地盤内へ注入材を注入して硬化させることにより杭先端地盤の支持力を増強し、現場打ちコンクリート杭に上部構造物の荷重を負担させた場合の杭の沈下を抑制することを目的としたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した杭先端地盤への注入方法では、杭先端地盤への注入材の注入圧力が高圧であるため、注入により地盤が割裂し、割裂した地盤の空隙内に注入材が入り込んで硬化する（以下、この注入方式を「割裂注入方式」という。）が、このような地盤の割裂は、土粒子の配列を乱すことになるため、杭先端地盤の支持力はかえって低下してしまう、という問題があった。
【００１１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、杭先端地盤を乱すことなく支持力を増強し得る現場打ちコンクリート杭の施工方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る現場打ちコンクリート杭の施工方法は、現場打ちコンクリート杭のための杭孔を削孔する削孔工程と、次いで、前記杭孔の底部の杭底地盤に注入管を挿入し、注入材を前記注入管の先端から低圧注入方式又は浸透注入方式により前記杭底地盤内に注入した後に硬化させることにより前記杭底地盤の土粒子を乱すことなく前記杭底地盤の支持力を増強する注入工程と、次いで、前記杭孔内に補強部材を設置し現場打ちコンクリートを打設し現場打ちコンクリート杭を形成するコンクリート打設工程とからなることを特徴とする。
【００１３】
上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記低圧注入方式における前記注入材の前記杭底地盤内への注入圧力は、１０ｋｇ／ｃｍ2 未満の値に設定される。
【００１４】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記浸透注入方式は、前記注入管の上端から前記注入材を流し込み自然流下により前記注入管の下端から前記杭底地盤内に浸透させる。
【００１５】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入材は、セメント系材料からなり、粒子径は１０μｍ以下である。
【００１６】
また、上記した現場打ちコンクリート杭の施工方法において、好ましくは、前記注入材の前記杭底地盤内への注入速度は、８リットル／分以下の値に設定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現場打ちコンクリート杭の施工方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法を示す図であり、図１（Ａ）は側断面図を、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を、それぞれ示している。以下に、本実施形態の現場打ちコンクリート杭の施工方法の工程について、図を参照しつつ説明を行う。
【００１９】
まず、現場打ちコンクリート杭を形成するための杭孔１０を削孔する。杭孔１０は、図１（Ａ），図１（Ｂ）に示すように、円柱状の孔であり、円筒内壁状の杭孔側壁１１と、すり鉢状の杭孔底部１２を有している。杭孔１０の削孔は、杭孔側壁１１の崩落を防止するため、ベントナイト等の粒子を混合させた水を杭孔１０内に満たしながら行う。この工程は、削孔工程に相当している。
【００２０】
次に、杭孔１０の外部の地表等に注入装置１を配置する。また、注入管２を用意し、注入装置１に注入管路２の上端を接続させ、下端（注入端）を杭孔底部１２の注入管挿入位置１３から内部の地盤内へ差し込む。
【００２１】
注入装置１は、ポンプ（図示せず）等を有し、流動状の注入材に圧力を付与して押出し、注入管２を介して杭孔底部１２の内部の地盤内へ注入する装置である。
【００２２】
注入材としては、流動状で注入された後に硬化する材料であり、セメントを含むセメント系注入材、例えばセメントと水とを混合したセメントミルクが使用される。このセメント系注入材に用いられるセメントは、いわゆる「超微粒子セメント」であり、セメント粒子の径は１０μｍ以下となっている。通常のセメントの粒子径は４０μｍ以上であるから、超微粒子セメントの粒子径は通常のセメント粒子よりも非常に小さい。
【００２３】
また、注入管５は、可撓性を有する合成樹脂材料等により形成されたパイプである。
【００２４】
次に、上記した注入装置１と注入管２により、杭孔底部１２の内部の地盤に注入材を注入する。この工程は、注入工程に相当している。
【００２５】
この際、注入圧力は、１０ｋｇ／ｃｍ2 未満の値に設定される。この注入圧力には、注入前の杭底地盤の地質と強度に応じて、それぞれ適切な値がある。本実施形態の注入方式（以下、「低圧注入方式」という。）が採用可能な地質は、砂質系地盤であり、砂，砂質土，砂礫，シルト質土等を含む。そして、上記の地盤のうち柔らかい地盤の場合には注入圧力が０〜４ｋｇ／ｃｍ2 程度、また硬い地盤の場合には注入圧力が４〜１０ｋｇ／ｃｍ2 程度であれば、地盤内に割裂を生じさせないで注入材を注入させることができることが実験により判明した。通常の割裂注入方式による注入圧力は最も低い場合でも１０ｋｇ／ｃｍ2 以上であるから、この低圧注入方式の注入圧力は通常の割裂注入の注入圧力よりも小さい。
【００２６】
また、地盤内に割裂を生じさせないで注入材を注入させるためには、注入速度も重要である。すなわち、ある程度以上に急速な注入を行うと、注入材を無理に地盤内に押し込むことになり、地盤内に割裂が生じやすくなる。実験の結果、地質にもよるが、注入速度は、８リットル／分以下の値が好ましいことが判明した。
【００２７】
次に、注入材の硬化後、図示はしないが、杭孔１０内に、補強部材として、上下方向の主鉄筋を設置するとともに、管状のフープ鉄筋を設置し、円筒カゴ状に鉄筋を配置する。次に、図示はしないが、鉄筋カゴが建て込まれた杭孔１０内に、流動状のコンクリートが打設され、硬化により現場打ちコンクリート杭が形成される。この工程は、コンクリート打設工程に相当している。
【００２８】
上記した低圧注入方式によれば、注入材であるセメント系注入材の粒子径が微少で、注入圧力が低いことから、注入材は、杭孔底部１２の地盤内の土粒子の間隙等へ徐々に入り込む。このため、杭孔底部１２の地盤の土粒子が割裂等により乱されることがなく、注入材が硬化すると、地盤支持力が増強された支持力増強領域１４が形成される。
【００２９】
したがって、注入材の硬化後、現場打ちコンクリート杭の上部に構造物を建設し、上部構造物からの荷重を現場打ちコンクリート杭に作用させても、杭孔底部１２の下部の地盤内には、注入により支持力が増強された支持力増強領域１４が形成されているため、現場打ちコンクリート杭の沈下は抑制される。
【００３０】
本発明は、他の実施形態によっても実現可能である。以下に、他の実施形態の現場打ちコンクリート杭の施工方法について説明する。
【００３１】
まず、上記実施形態と同様にして図１における１０と同様の構成の杭孔を削孔する「削孔工程」を行う。次に、図１における２と同様の構成の注入管を用意し、下端（注入端）を杭孔底部（図１（Ａ）における１２参照）の注入管挿入位置（図１（Ａ）における１３参照）から内部の地盤内へ差し込む。
【００３２】
次に、上記実施形態で用いたものと同様の注入材を容器等（図示せず）に入れ、注入管の上端から流し込み、自然流下により注入管内を降下させ、注入管の下端から杭孔底部（図１（Ａ）における１２参照）の内部の地盤に注入する。
【００３３】
この工程は、注入工程に相当している。以下、この注入方式を「浸透注入方式」という。
【００３４】
次に、上記実施形態と同様にして、注入材の硬化後、杭孔内に補強部材を建て込み、コンクリートを打設する「コンクリート打設工程」を行って現場打ちコンクリート杭を形成する。
【００３５】
この浸透注入方式によれば、注入材であるセメント系注入材の粒子径が微少で、注入圧力はほとんど無圧であることから、注入材は、杭孔底部１２の地盤内へ浸透によってしみ込む。このため、杭孔底部１２の地盤の土粒子が割裂等により乱されることがなく、注入材が硬化すると、図１で説明した上記実施形態の場合と同様に、地盤支持力が増強された支持力増強領域（図１（Ａ）における１４参照）が形成される。
【００３６】
したがって、注入材の硬化後、現場打ちコンクリート杭の上部に構造物を建設し、上部構造物からの荷重を現場打ちコンクリート杭に作用させても、杭孔底部（図１（Ａ）における１２参照）の下部の地盤内には、注入により支持力が増強された支持力増強領域（図１（Ａ）における１４参照）が形成されているため、現場打ちコンクリート杭の沈下は抑制される。
【００３７】
さらに、上記の浸透注入方式によれば、注入材は注入管の上端から流し込めばよいため、注入材を収容する容器は必要だが、図１（Ａ）に示すような注入装置１は不要となるため、低圧注入方式よりも費用が低減される、という利点がある。
【００３８】
浸透注入方式の場合においても、地盤の割裂を防止するため、注入速度はある程度の値以下に抑える必要があり、地質にもよるが、例えば、８リットル／分以下の注入速度とすることが好ましい。
【００３９】
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではない。上記した各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４０】
例えば、上記各実施形態においては、杭孔１０内に１本の注入管２を配置して低圧注入方式、又は浸透注入方式により杭底地盤内に注入を行う例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の構成であってもよい。例えば、杭孔１０内に２本以上の注入管２を配置して低圧注入方式、又は浸透注入方式により杭底地盤内に注入を行う方法でもよい。あるいは、杭底の場所によって低圧注入方式と浸透注入方式を使い分けるようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、注入工程の後にコンクリート打設工程を行う例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の手順により実施してもよい。例えば、杭体のコンクリート打設工程以前に注入を行った後に注入管を杭孔内に残しておき、杭体のコンクリート打設工程の後にさらに追加の注入を行うようにしてもよい。また、杭の上部構造物の建設中、あるいは杭の上部構造物の完成後に、さらに注入を行うようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、杭孔１０の削孔工程において、杭孔側壁の崩落防止の手段としてベントナイト泥水を用いる例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の方法による削孔工程、例えば、杭孔側壁の崩落防止の手段としてケーシングチューブを用いる削孔工程、杭孔側壁の崩落防止の手段として静水圧を利用する削孔工程等であってもよい。また、削孔工程によっては、杭孔の底部にスライム部が形成されない場合がある。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、杭孔の削孔後に杭底地盤に注入管を挿入し、注入材を注入管の先端から低圧注入方式又は浸透注入方式により杭底地盤内に注入した後に硬化させ、杭孔内に補強部材を設置し現場打ちコンクリートを打設し現場打ちコンクリート杭を形成させるようにしたので、杭先端地盤を乱すことなく支持力を増強させ、現場打ちコンクリート杭の沈下を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である現場打ちコンクリート杭の施工方法を示す図であり、図１（Ａ）は側断面図を、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を、それぞれ示している。
【符号の説明】
１  注入装置
２  注入管
１０  杭孔
１１  杭孔側壁
１２  杭孔底部
１３  注入管挿入位置
１４  支持力増強領域
【図１】
0003935259.tif 000002