(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削装置から固化材液を吐出しながら、掘削装置により地盤を掘削すると共に、鋼管を沈設し、ソイルセメント合成杭を施工する方法において、２％水溶液としたときの20℃におけるＢ型粘度計による粘度が25,000〜35,000ｍＰａ・ｓの特性を有する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物を前記固化材液に添加して施工し、鋼管の高止まりを防止する杭の施工方法。
【請求項２】
非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物はエチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロースの中から選択された少なくともいずれか一つのセルロースエーテル化合物である請求項１記載の杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地盤の掘削と共に注入されるセメントミルク等の固化材液の攪拌・混合により造成される固化体と、その中に挿入される鋼管が一体となって挙動するソイルセメント合成杭を構築する際に、鋼管の高止まりを防止する杭の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地盤の掘削と固化材液の攪拌・混合により造成される固化体と、その中に挿入される鋼管から構成されるソイルセメント合成杭は一般に、特許第 2645322号，第 2688622号，第 2887702号等のように先端に掘削爪と攪拌翼を有するロッドの先端を鋼管の先端から突出させた状態で掘削と攪拌・混合を行いながら、鋼管を沈設する中掘工法により構築される。
【０００３】
この方法によれば、鋼管の場合は肉厚が既製中空コンクリート杭の肉厚に比べて小さく、沈設時に下端面に受ける抵抗が小さいことから、固化材液に増粘材を加え、固化体の粘性を増さなくとも鋼管を所定の深度に沈設することが可能であり、高止まりを生じさせることは少ない。
【０００４】
しかしながら、含水量が少なく、粒径が均質な砂質土地盤においては、ロッドや鋼管を回転させるときの抵抗が上昇して施工不能に陥る、いわゆるジャミング現象が発生するため、回転力を増大させて掘削することが必要になる。
この結果、掘削に要する時間が異常に長くなることや、施工不能になることがあり、時間の経過と共に固化体の硬化が進むため、回転力を増しても鋼管を所定深度に沈設することが難しくなり、高止まりさせる可能性が高い。
【０００５】
含水量が少なく、粒径が均質な砂質土地盤においてのみロッドや鋼管の回転が拘束される、いわゆるジャミング現象が起こるのは、セメント粒子が水和して固化するときに周囲の水分を奪う結果、砂質土中の水分が減少し、砂粒子と水和中のセメント粒子が最密充填状態になることが原因であると推定される。
【０００６】
この発明は上記背景より、砂質土地盤におけるジャミング現象の発生を回避して鋼管の高止まりを防止し、鋼管を確実に所定深度に定着させる施工方法を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では掘削装置により地盤を掘削すると共に、鋼管を沈設する際に掘削装置から吐出される固化材液に、２％水溶液としたときの20℃におけるＢ型粘度計による粘度が25,000〜35,000ｍＰａ・ｓの特性を有する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物を添加することにより前記ジャミング現象を回避し、鋼管の高止まりを防止する。粘度の値は通常の測定法に従い、回転計を20rpm で回転させたときの測定値を言う。
【０００８】
上記条件下での粘度が25,000ｍＰａ・ｓより低ければ所期の目的を達成できず、35,000ｍＰａ・ｓより高ければ粘度の影響によりロッド等の回転抵抗を増大させることになるため、所期の目的を達成することができるのは粘度が25,000〜35,000ｍＰａ・ｓの範囲にあることとなる。
【０００９】
上記特性を有する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物を添加することで、ジャミング現象が回避され、掘削時間の延長がなくなるため、鋼管の高止まりが防止され、所定深度に鋼管とソイルセメント柱からなる合成杭を確実に構築することが可能になる。
【００１０】
上記特性を有する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物としてはエチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロースの中から選択された少なくともいずれか一つのセルロースエーテル化合物が好ましい。
【００１１】
固化材液に対する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物の配合割合は重量比で、0.05〜 0.2％程度、特に0.07〜0.15％程度の範囲がよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明は例えば図１に示す掘削装置４を使用して実施され、掘削装置４からの固化材液の吐出と、掘削装置４による地盤の掘削により鋼管１を沈設する際に、２％水溶液としたときの20℃におけるＢ型粘度計による粘度が25,000〜35,000ｍＰａ・ｓの特性を有する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物を添加した固化材液を吐出しながら、ソイルセメント合成杭を施工する方法である。
【００１３】
掘削装置４はロッド５と例えばその先端に接続される先行掘削翼６と、その上に拡張した状態で収縮可能に装着される掘削攪拌翼７と、同じく拡張した状態で収縮可能に装着される攪拌翼８からなり、図１−▲１▼に示すように先行掘削翼６から攪拌翼８までが鋼管１の下端から突出した状態でロッド５の回転により掘削と攪拌を行う。図１に示す掘削装置４はその上方から鋼管１が落とし込まれることにより鋼管１の内部に挿入され、そのまま施工開始状態になる。
【００１４】
鋼管１にはその回転を伴う沈設を補うために下端部の外周にスパイラル翼や拡大翼、またはリブ状の突起が突設される、あるいは下端部の内周に鉄筋や平鋼等の鋼材の溶接によりリング状の突起が形成される場合もある。
図１−▲１▼に示す、掘削攪拌翼７と攪拌翼８を拡張させた状態で、ロッド５を回転させて地盤の掘削を開始し、そのまま、▲２▼に示すように先行掘削翼６と掘削攪拌翼７による掘削と共に、固化材液を攪拌しながら、鋼管１を降下させ、▲３▼に示すように鋼管１の先端が目標深度に到達するまでロッド５を掘進させる。
【００１５】
固化材液は例えば図２に示すようにロッド５を通じて送り込まれ、ロッド５の先端位置等に形成される吐出口51から吐出される。
実際に鋼管１の沈設を実施した地盤中には含水量が少なく、粒径が均質な砂質土地盤がかなりの深度範囲に亘って存在していたが、図１−▲１▼〜▲３▼の工程で吐出口51から吐出される固化材液にセメントミルクのセメント分に対し、重量比で0.15％の量のエチルヒドロキシエチルセルロースを添加したところ、ジャミング現象を起こすことはなく、また高止まりすることなく鋼管１が所定深度に沈設され、鋼管１とソイルセメント柱２との合成杭３が構築された。
【００１６】
固化材液に添加されたエチルヒドロキシエチルセルロースの２％水溶液としたときの20℃におけるＢ型粘度計による粘度は30,000ｍＰａ・ｓであった。
合成杭３の構築後、▲４▼，▲５▼に示すように掘削攪拌翼７と攪拌翼８を鋼管１の下端に衝突させる等により収縮させ、そのまま掘削装置４を引き上げることにより施工が終了する
エチルヒドロキシエチルセルロースを添加しない固化材液のみの吐出により施工した場合にはジャミング現象が発生したため、一定のトルクをロッド５に与えたままでは所定深度まで掘削を行うことが困難となった。
【００１７】
図２は図１に示す掘削装置４の詳細を示す。掘削攪拌翼７と攪拌翼８，８はそれぞれロッド５回りに配置されるボス９等に一体化したプレート10にピン11によって水平軸回りに回転自在に支持され、プレート10を貫通するシャーピン12に係合することにより拡張した状態を維持する。
【００１８】
ロッド５は、鋼管１に包囲された区間に配置され、ロッド５に対して相対的に回転自在に装着されるスタビライザ13によって掘進時の鋼管１に対する位置を保持する。
掘削終了後には図３に示すように掘削装置４を引き上げ、前記の通り、掘削攪拌翼７と攪拌翼８，８を鋼管１の下端に衝突させ、シャーピン12を破断させることにより収縮させ、鋼管１の内部を通じて掘削装置４を引き上げることにより鋼管１の沈設と合成杭３の構築が完了する。
【００１９】
なお、図示した以上の例では具体的に示さなかったが、目標深度の底部から鋼管径の２倍程度のところまでの箇所をセメント分を多くしたセメントミルクに切り替え、セメント分の多いソイルセメント部を根固め部としてこの発明に従って形成することもある。その場合も、セメント分の多いソイルセメント部以上の部分に上記した本発明に従ってソイルセメント柱２が構築される。
【００２０】
【発明の効果】
掘削装置により地盤を掘削すると共に、鋼管を沈設する際に掘削装置から吐出される固化材液に、２％水溶液としたときの20℃におけるＢ型粘度計による粘度が25,000〜35,000ｍＰａ・ｓの特性を有する非イオン性水溶性セルロースエーテル化合物を添加することで、含水量が少なく、粒径が均質な砂質土地盤における固化材液の増粘効果を確保しながら、ロッド等の回転抵抗を抑制するため、この種の砂質土地盤が地盤中にかなりの深度範囲に亘って存在している場合にもジャミング現象を回避することができる。
【００２１】
この結果、掘削時間の延長がなく、鋼管の高止まりが防止されるため、所定深度に鋼管とソイルセメント柱からなる合成杭を確実に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】▲１▼〜▲５▼は施工手順を示した縦断面図である。
【図２】図１の掘削装置の詳細を示した縦断面図である。
【図３】図２の掘削装置の引き上げ時の様子を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１……鋼管、２……ソイルセメント柱、３……合成杭、４……掘削装置、５……ロッド、51……吐出口、６……先行掘削翼、７……掘削攪拌翼、８……攪拌翼、９……ボス、10……プレート、11……ピン、12……シャーピン、13……スタビライザ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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