(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１１質量部、
水：４〜６．５質量部
無水石膏：高炉スラグ微粉末混入セメントに対して
５〜１５質量％、
増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計に対して
０．１〜０．３質量％、
減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計に対して
３質量％以下
からなることを特徴とする杭周固定液。
【請求項２】
さらに、細骨材：８質量部以下を加えてなることを特徴とする請求項１記載の杭周固定液。
【請求項３】
前記細骨材の一部又は全部を水砕スラグ又は製鋼スラグと置換したことを特徴とする請求項２記載の杭周固定液。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の杭周固定液を用いて地中を撹拌し、地中杭を沈設すべき部を地中に形成し、この撹拌部内に杭を沈設することを特徴とする地中杭の造成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭周固定液及びこれを用いた地中杭の造成方法に関する。さらに詳しくは、地中に撹拌羽根を用いて柱状の撹拌部を形成し、この撹拌部内に杭を設置する場合に、撹拌部形成に用いる杭周固定液、及びこれを用いて撹拌部を地中に形成して杭を沈設する地中杭の造成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に杭を設置する場合、地中に撹拌部を形成してその中に杭を沈設し固化支持させる従来の全体掘削施工技術は、次の（１）〜（４）の工程で構成されている。
（１）掘削ビット、アースオーガ、杭周固定液等からなる掘削シャフトを用いて、施工地盤内に掘削液（一般に水を使用する）を注入しながら、地盤に応じた速度で正回転にて所定深度まで掘削を行い、撹拌された掘削孔を形成する。掘削液は掘削ビットの先端から吐出され、地盤の掘削抵抗を減少させるとともに孔内を泥土化し、孔壁の崩壊を防止する。所定掘削深度に達した後、掘削シャフトを正回転のまま数回昇降させる。
（２）反復昇降を行った後、所定深度の位置で、注入液を掘削液から根固め液に切り替え、根回め液を注入しながら、掘削底部に根回め球根を築造する。根回め液は、杭先端部を地盤に定着させ、先端支持力を確保することを目的としたセメントミルクである。
（３）掘削シャフトを引き上げながら杭周固定液を注入・撹拌しつつ、地盤内にソイルセメント状の撹拌部を形成する。
（４）その後、節杭（杭頭及び先端部に金具を取付た先端開放杭）を掘削孔内に自沈又は回転埋設し、その先端が所定深度位置になるように設置する。杭の沈設は鉛直性を保ちながら、オーバフロー液がゆるやかに杭周から流れ出る程度の沈設速度で沈設する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記、掘削シャフトを引き上げながら杭周固定液を注入・撹拌しつつ、地盤内にソイルセメント状の撹拌部を形成する工程では、従来、杭周固定液としてセメントミルクを使用していた。ところが、従来の杭は、杭周囲の地盤との密着性が劣り、所期の十分な支持力を期待することができないと言う問題があった。この問題について研究したところ、杭周固定液に改善の余地があることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明はこの知見に基づき杭周固定液及びこれを用いた地中杭の造成方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の杭周固定液としては、
高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１１質量部、
水：４〜６．５質量部
無水石膏：高炉スラグ微粉末混入セメントに対して
５〜１５質量％、
増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計に対して
０．１〜０．３質量％、
減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計に対して
３質量％以下
からなることを特徴とする。
【０００５】
本発明において高炉スラグ微粉末混入セメントとは、高炉セメント、又は普通ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末を混合したセメントを云う。後者では現場で調合したものも含まれる。本発明の杭周固定液は、高炉スラグ微粉末混入セメントと水を主原料とし、石膏、増粘剤、減水剤を加えたものである。水セメント比は４０〜８０％とするとよい。この杭周固定液は地中に形成する撹拌部の容積に対して２０〜４０容積％を注入する。本発明の杭周固定液は、上記のものにさらに細骨材８質量部以下を含むものとすれば好適である。そして、この場合に、前記細骨材の一部又は全部を水砕スラグ又は製鋼スラグと置換してもよく、強度や付着性がさらに向上し、杭周の摩擦力が大となるので極めて好適である。水砕スラグは、高炉から排出されたスラグを水で急冷して得た、ほぼ３ｍｍ以下のガラス質の細粒又はこの細粒を微粉砕した粉砕物を云う。また製鋼スラグは、製鋼炉から排出されて徐冷されたスラグである。細骨材としてはこれを粉砕して用いる。
【０００６】
次に、本発明方法は、上記した杭周固定液を用いて地中を撹拌し、地中杭を沈設すべき撹拌部を地中に形成し、この撹拌部内に杭を沈設することを特徴とする地中杭の造成方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
杭周固定液は、掘削土と撹拌混合して地中に掘削土との撹拌部を形成し、この撹拌物が杭周面の空間を充填し、杭周面の摩擦力及び水平抵抗力を確保することを目的とした液である。従来は、水セメント比Ｗ／Ｃが６０〜８０質量％のセメントミルクを用い、標準注入量は、撹拌部の容積の２０〜３０容積％としていた。ここで、撹拌部の容積は杭周固定液注入区間における掘削断面積と深さとの積である。本発明は従来のセメントミルクとは異なる杭周固定液を提供する。
【０００８】
以下、本発明の杭周固定液の数値限定理由について説明する。本発明の杭周固定液は主剤として高炉スラグ微粉末混入セメント及び水から成る。
【０００９】
高炉スラグ微粉末混入セメント：６〜１１質量部
セメントとしては高炉スラグ微粉末混入セメントを用いる。ＪＩＳで定める高炉セメントＢ種のほか、普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末の混合品を使用する。高炉セメントは高炉スラグ３０〜６０質量％を混入したもので、普通ポルトランドセメントに比し、耐久性が優れ、長期強度の増進があり、一方水和熱が低いという特色がある。水４〜６．５質量部に対して高炉スラグ微粉末混入セメント６〜１１質量部を配合する。６質量部未満では強度が所望値に達しないのでこれ以上とし、１１質量部を越えて加えると富配合に過ぎ、コスト的にもバランスを失するので制限した。
【００１０】
水：４〜６．５質量部
水は、高炉スラグ微粉末混入セメント質量部との関係で定まるもので４〜６．５質量部とする。水セメント比は４０〜８０％が適当である。
【００１１】
細骨材：８質量部以下
細骨材としては５ｍｍ以下の砂等を用いる。また、その一部又は全量を水砕スラグ又は製鋼スラグと代替することができる。水砕スラグは骨材として撹拌部の強度を増進し、剪断抵抗が大きく、また微粉分はポゾラン効果により長期強度の増進に寄与する。前記高炉スラグ微粉末混入セメント６〜１１質量部に対し、８質量部を越えて添加すると杭周固定液の流動性が低下し、また土との均一混和性を阻害するので８質量部を上限とした。下限は撹拌部のもとの地質によって適宜定めることができ、例えば非常に良好な砂質層では０としてもよい。
【００１２】
無水石膏：高炉スラグ微粉末混入セメントに対して５〜１５質量％
無水石膏は撹拌部が硬化するに伴って膨張する特性を付与するもので、高炉スラグ微粉末混入セメントに対して５質量％未満では膨張性が不足であり、１５質量％を越えると却って撹拌部の強度が低下する問題があり、またコストアップとなるので好ましくない。
【００１３】
増粘剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計に対して０．１〜０．３質量％
増粘剤は撹拌部の細骨材、水砕スラグ又は製鋼スラグが分離沈降するのを防止し、混練を容易にする。高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計量に対して０．１質量％未満ではその効果が乏しく、０．３質量％を越えて添加しても、効果が飽和するので、０．１〜０．３質量％とした。増粘剤としてはメチルセルローズを用いるとよい。
【００１４】
減水剤：高炉スラグ微粉末混入セメントと無水石膏の合計に対して３質量％以下
減水剤は粉末を分散させる優れた効果を有し、単位水量を減ずることができる。減水剤を多量に使用しても効果の増進が少なく、３質量％以下の適量とするのがよい。減水剤としては、花王（株）製マイティ−１５０（ＭＴ−１５０）などを用いると好適である。
【００１５】
本発明方法は上述の杭周固定液を用いて地中を撹拌し、地中杭を沈設すべき撹拌部を地中に形成し、この撹拌部内に杭を沈設することを特徴とする地中杭の造成方法である。このとき杭周固定液の注入量は撹拌部の容積に対して２０〜４０容積％とし、流量計を用いて管理する。掘削撹拌のときの掘削シャフトの引き上げ速度は、地盤の緩みや孔壁の崩壊が生じないように１〜３ｍ／分程度の速度で正回転しながら引き上げる。
【００１６】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。表１に示すようにポルトランドセメントを主成分とする杭周固定液Ｎｏ．１及びＮｏ．２と、高炉セメントを主成分とし、石膏、増粘剤、減水剤を添加した杭周固定液Ｎｏ．３及びＮｏ．４を準備した。表中の配合は杭周固定液１ｍ3当りの添加量で表示した。これらの杭周固定液を用いて土砂と混合し、成形物の圧縮強度及び長さの変化を調べた。図１に経過日数と長さの変化の推移を示した。高炉セメントを用いた例では、好ましい長さの変化（膨張）を示している。
【００１７】
この膨張は、地中に撹拌部を形成して杭をその中に沈設して日時が経過し、撹拌部が硬化したとき、杭周の摩擦力、締付力が増大し、杭の支持力が増加することを示している。この膨張は６０００×１０-6までは有効に作用し、これを越えると却って孔壁が弱化するので不利である。表１及び図１の結果から従来のポルトランドセメントによる混合材Ｎｏ．１では収縮が生じ、石膏を加えたＮｏ．２では微弱な膨張が起る。Ｎｏ．３及びＮｏ．４では高炉セメント及び石膏の効果が顕著であり、また、増粘剤、減水剤が施工時に好ましい作用を奏していることが認められる。
【００１８】
次に表２に示す配合の杭周固定液と土砂との撹拌混合体について圧縮強度、長さ変化を調べた。配合の表示は表１と同様である。図２は、杭周固定液Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７の長さ変化を示すものである。Ｎｏ．６の高炉セメントを用いたものが最もすぐれた性能を示している。
【００１９】
次に表３に示す配合の杭周固定液を用いて砂質地層に地表から直径６００ｍｍφ、深さ８ｍの撹拌部を形成した。配合の表示は表１と同様である。深さ４ｍまでは粘性土、その下方はＮ値３０程度の砂層である。撹拌部を撹拌形成した直後に撹拌部の中心に上から塩化ビニルパイプを鉛直に押し込んだ。撹拌部形成後材令２８日経過した後、塩化ビニルパイプを引上げて引抜き、引抜いた塩化ビニルパイプを長さ１ｍごとに切断してその内部のコアの圧縮強度を調べた。その結果を表４に示した。表４中Ｃは表３のＮｏ．９に示す従来の杭周固定液を用いて、撹拌部を形成したもので、地表から２ｍまでは強度の測定ができず、杭底でも１ＭＰａ程度であった。表４中のＢ及びＡはは表３のＮｏ．８に示す本発明の杭周固定液を用いて撹拌部を形成したものでＢはＣと同様の撹拌混合、Ａはさらに撹拌を強化したものである。Ｂでは、杭底で５ＭＰａを越える圧縮強度となっており、さらにＡでは７ＭＰａ程度まで向上しており、本発明の杭周固定液がすぐれた効果を奏することを示している。
【００２０】
【表１】
0003831282.tif 000002
【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
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【００２３】
【表４】
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【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、高強度の撹拌部を形成することができ、杭の支持力向上に寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】膨張率の経時変化を示すグラフである。
【図２】膨張率の経時変化を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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