JPH0629509B2 - 現場造成杭の施工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、建設工事の基礎工として鉄筋コンクリートの
現場造成杭を施工する方法に関する。

〔従来の技術〕

かかる現場造成杭は、周知なごとくオーガスクリュー等
の掘削機を用いて地中に孔を造成し、この孔内に鉄筋カ
ゴを挿入してからコンクリートを打設して鉄筋コンクリ
ート柱体を形成するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような現場造成杭においては、地盤に対する支持力
を良好に保つことが要求され、スライムの処理及びコン
クリート下端と地盤の結合が問題となる。

また、削孔時に孔壁が崩壊すると杭の形状が悪くなり、
信頼性が乏しくなる。

スライムの処理については、種々の方法が従来提案さ
れ、例えばこれを機械的に取出す方法やスライム中にセ
メントミルクを混入してソイルセメントを生成する方法
などがあるが、独自の装置を用いてスライムを取出すの
はきわめて困難なことであり、ソイルセメントにする方
法では通常のコンクリートより強度が低下してしまう。

一方、孔壁崩壊防止として削孔内をベントナイト液で充
填することも行われているが、充分なものではない。

さらに、地盤が軟弱なものであると地盤の沈下に伴って
造成したコンクリート杭自体も引きづられて下がり、杭
としての信頼性を欠くおそれもある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、地盤が軟
弱の場合に孔壁の弛みに応じて安定液マッドケーキ層の
厚さを調整して形成することで孔壁の崩壊を確実に防止
し、またスライムを効果的に除去でき、さらに杭先端の
地盤との結合が良好で、しかも杭側面と地盤との縁を切
って地盤沈下の影響を受けにくい信頼性に富むコンクリ
ート杭が得られる現場造成杭の施工法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、掘削羽根を先端に設
け、途中に練付用ドラムを形成した中空回転軸によるア
ースオーガを使用して、該ドラムで杭孔壁を加圧練付け
しながら孔を形成して先端部が砂や礫層などの支持層に
充分貫入した後、必要に応じて孔底を拡径しながら回転
軸端より孔底にセメントミルクを注入してアースオーガ
の先端で支持層中の砂や礫と十分混練することにより支
持層を改良し、また前記セメントミルクを硬化剤等によ
りゲル化物とし、該ゲル化物の内部に杭孔底付近で発生
するスライムを取り込ませてアースオーガとともにこの
ゲル化物を引上げ、この引上げの際に孔内でゲル化物は
栓状態となるので、残りのスライムも前記ドラム上やゲ
ル化物上に乗せて孔外へと排出し、一方、前記引上げと
同時に孔内に高濃度の安定液を注入してこれで孔内を充
填し、次いで最初の削孔時のドラム径よりも多少小さめ
の径からなるドラムを形成したアースオーガを再度孔内
に挿入し、このドラムで孔壁を加圧練付けて適宜厚さの
安定液マッドケーキ層を形成し、その後孔内に鉄筋カゴ
を建込んだ後、生コンクリートを打設することを要旨と
するものである。

〔作用〕

特許請求の範囲第１項記載の本発明によれば、孔掘削時
に掘削土を孔壁に練付けるので、孔壁が補強されその崩
壊を防止できる。また、孔底に大量発生するスライムは
これをドラムとセメントミルクのゲル化物上に乗せてア
ースオーガを引き上げる時に排除できる。さらに、孔底
に注入されたセメントミルクは支持層の緩みを改良し、
また、孔壁に形成された安定液マッドケーキ層はコンク
リート杭に対しネガティブフリクションカット材として
作用して地盤との縁を切り、地盤が軟弱で沈下があって
もその悪影響を受けないですむ。

なお、安定液マッドケーキ層を形成するためのドラム
は、その径を最初の孔削切時のドラム径よりも多少小さ
めの径として、初期に練付け加圧された壁面にこのマッ
ドケーキ層が孔壁の弛みに応じて必要厚さに調整して形
成できるように配慮した。

なお、セメントミルクのゲル化物は杭孔内で栓状態とな
っており、前記モルタル又はセメントミルクの注入は、
このゲル化物の上昇でその下方が陰圧となりアースオー
ガの引上げ負荷が増大することを防止するとともに、む
しろその注入圧でゲル化物を積極的に押上げ、アースオ
ーガの引上げを助ける役割をなす。

特許請求の範囲第２項記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、アースオーガの先端部や砂や礫層などの支持
層に充分貫入した所定深さの杭孔を掘削したならば、ア
ースオーガの拡大翼を拡げ、この拡大翼で杭孔の底部に
拡径部を形成し、その前又は後に回転軸の中空内部を利
用してその先端からセメントミルクを杭孔底部に所定量
流入すれば、セメントミルクは支持層の砂や礫などと混
練され、掘削により緩んだ支持層を改良する。

なお、この拡径部でセメントミルクのゲル化物は多少球
根状となるが、それ自体比較的柔らかいものなので上方
へ引き上げるには支障がない。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図〜第12図は本発明の現場造成杭の施工法の第１実
施例の各工程を示す断面図で、先に本発明工法で用いる
アースオーガ１について説明する。

該アースオーガ１は、中空回転軸２の先端に、複数の並
列する掘削ビット３を突設したスクリュー状の掘削羽根
４を設け、該軸２の途中の適宜位置に練付用ドラム５を
取付けたものである。さらに、軸２の該ドラム５間に
は、放射状に突出する攪拌羽根６やスクリュー羽根（図
示せず）を設けることもある。

前記ドラム５は、一例として平面において90度の扇形体
が軸２に対称となるように取付けられて形成され、かつ
平面形状とほぼ同一の平面形状を有する蓋を上面に設
け、また該ドラム５の径は扇形体を取替えるなどして必
要に応じて可変できるものとする。

このようなアースオーガ１を用いて、杭孔８の掘削予定
位置へ所定直径の孔を掘削する(第１図)。この場合、掘
削土はスクリュー状の掘削羽根４により上方に運ばれ、
攪拌羽根６等で破砕されて細かくなる。さらにその一部
（掘削土の土質によっても異なるが相当量）は練付用ド
ラム５の外周面で杭孔８の壁に加圧状態でコテ塗りされ
る。

なお、掘削時に回転軸２の先端から適量の水を噴出すれ
ば、掘削を円滑にすることができるとともに掘削土を泥
土化して前記練付けも一層容易にすることができる。

さらに、地盤によっては孔８内にベントナイト液などの
安定液を充填することも考えられる。

このようにして、第２図に示すように前記アースオーガ
１によりその先端部が砂や礫層などの支持層18に十分貫
入する所定深さの杭孔８を掘削したならば、回転軸２の
中空内部を利用してその先端からセメントミルク９を杭
孔底部に所定量流入すると、該セメントミルク９は第３
図に示すように掘削羽根４を包み込むように充填され、
同時にアースオーガ１を回転すれば、掘削羽根４により
セメントミルク９は支持層18の砂や礫などと混練され、
掘削により緩んだ支持層18を改良する。

次いで、又は事前に、必要に応じて適量のセメント硬化
剤を軸２端より注入する。第４図に示すようにアースオ
ーガ１を上下動させ、さらにこれを回転するようにすれ
ば、セメントミルクとセメント硬化剤とは均一に混合さ
れ、硬化剤のセメントミルクへの浸透性もよくなる。

10分程度たつと、第５図に示すように硬化剤によりセメ
ントミルクはゲル化して全体が円筒状の塊りとなるが、
該ゲル化物10はその内部に杭孔底付近で発生するスライ
ムを取込んでしまう。このゲル化物10は、硬化剤を用い
ずに時間の経過をまって形成することもできる。

そして、第６図に示すように泥土状のセメントミルクの
ゲル化物10とともにアースオーガ１を引上げると、残り
のスライムは前記ドラム５上やゲル化物10上に乗って孔
外へと排出される。

この引上げ時にはセメントミルク９′を注入してこれを
杭孔８の底に充填し、またオーガ１の引上げで前記ゲル
化物10が上昇して形成される空間にはオーガ１の軸２端
から高濃度のベントナイト液11又はその他の安定液を圧
入していく。

なお、前記セメントミルクのゲル化物10は杭孔８内で栓
状態となっており、前記ベントナイト液11の注入は、こ
のゲル化物10の上昇でその下方が陰圧となりアースオー
ガ１の引上げ負荷が増大することを防止するとともに、
むしろ該ベントナイト液11の注入圧でゲル化物10を積極
的に押上げ、アースオーガ１が引上げを助ける役割をな
す。

さらに、孔壁は前記のごとくドラム５でならされている
ので、ゲル化物10の引上げは引っかかることなくスムー
ズに行われる。

また、杭孔８の孔底に充填されたセメントミルク９′は
支持層18の地盤改良の作用と上部コンクリートとの嵌合
製を発揮する。

次いで、第７図に示すように一度地上に引上げ前記ゲル
化物10を取除いたアースオーガ１又は同タイプの別のオ
ーガー１を、再度杭孔８内に回転挿入する。この時前記
高濃度のベントナイト液11は、練付用のドラム５の外周
面で杭孔８の壁にコテ塗りされ、壁面に安定液マッドケ
ーキ層12が形成される。

なお、該安定液マッドケーキ層12を形成するためのドラ
ム５は、その径は第１図、第２図での最初の孔削切時の
ドラム径よりも多少小さめの径として、一度初期に練付
け加圧された壁面にこのマッドケーキ層12が孔壁の弛み
に応じて必要厚さに調整して形成できるように配慮し
た。

その後、第８図に示すように杭孔８内を清水16と置換し
て後述の鉄筋カゴ13に安定液が付着するのを防止する。
このようにしてから、第９図に示すように杭孔８内へ鉄
筋カゴ13を建込み、さらに第10図に示すようにトレミー
管14を挿入する。このトレミー管14はプランジャー式の
ものではなく底ぶた方式のものを用いるが、該トレミー
管14の内部に予めセメントミルクや生コンクリートを注
入して充填しておくことにより、清水16内での浮上がり
を防止した。

そして、第11図に示すように前記トレミー管14を用いて
これを引上げながら生コンクリート15を打設する。該生
コンクリート15の打設は、初期においては加圧状態で行
うことにより、前記セメントミルク９′との接合部等で
断層を生じることを防止でき、さらにセメントミルク
９′の一部を生コンクリート15の上端で押し上げること
で、スライムの排除もできる。

また、生コンクリート15の加圧態での打設は、トレミー
管14を用いる他にポンプ打ちにより行うことも可能であ
る。

このようにして、第12図に示すような鉄筋コンクリート
の現場造成杭が形成される。

次に、特許請求の範囲第２項の発明について説明する
と、使用するアースオーガとしては前記第１実施例で説
明したオーガ１の掘削羽根４に拡大翼17を設けたもので
ある。

第13図〜第24図は各工程を示すもので、アースオーガ１
を用いて、杭孔８の掘削予定位置へ練付用ドラム５で杭
孔８の壁に掘削土をコテ塗りしながら所定直径の孔を掘
削する（第13図）。

第14図に示すように前記アースオーガ１によりその先端
部が砂や礫層などの支持層18に充分貫入したする所定深
さの杭孔８を掘削したならば、アースオーガ１を逆方向
に回転させると、第14図に示すように拡大翼17が拡が
り、この拡大翼17で杭孔８の底部に拡径部８ａが形成さ
れる。そして、その前又は後に回転軸２の中空内部を利
用してその先端からセメントミルク９を杭孔底部に所定
量流入すれば、セメントミルク９は支持層の砂や礫など
と混練され、掘削により緩んだ支持層を改良する。

次いで、第16図に示すようにアースオーガ１を上下動
し、さらにこれを回転するようにして、適量のセメント
硬化剤等で第17図に示すようにセメントミルク９をゲル
化して全体が円筒状の塊りとし、第18図に示すようにゲ
ル化物10とともにアースオーガ１を引上げる。なお、前
記拡径部８ａでセメントミルク９のゲル化物10は多少球
根状となるが、それ自体比較的柔らかいものなので上方
へ引上げるには支障ない。

この引上げ時にはセメントミルク９′を注入してこれを
杭孔８の底に充填し、またオーガ１の引上げで前記ゲ化
物10が上昇して形成される空間にはオーガ１の軸２端か
ら高濃度のベントナイト液11を圧入していく。

次いで、第19図に示すように一度地上に引上げ前記ゲル
化物10を取除いたアースオーガ１又は同タイプの別のオ
ーガー１を、再度杭孔８内に回転挿入し、前記高濃度の
ベントナイト液11を、練付用のドラム５の外周面で杭孔
８の壁にコテ塗りして、壁面に安定液マッドケーキ層12
を形成する。

次いで、第20図に示すように杭孔８内を清水16と置換し
てから、第21図に示すように鉄筋カゴ13を建込み、そし
て、第22図、第23図に示すようにトレミー管14を用いて
生コンクリート15を加圧状態で打設する。

生コンクリート15の加圧状態での打設は、トレミー管13
を用いる他にポンプ打ちにより行うことも可能である。

このようにして、第24図に示すような先端が拡径した支
持力の高い鉄筋コンクリートの現場造成杭が形成され
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の現場造成杭の施工法は、地盤
が軟弱の場合に孔壁の弛みに応じて安定液マッドケーキ
層の厚さを調整して形成することで孔壁の崩壊を確実に
防止して形状が良いコンクリート杭が得られ、またスラ
イムを効果的に除去できて支持力の低下を招くこともな
い。さらに、コンクリート杭の外側と地盤とは、高濃度
のベントナイト液によるマッドケーキ層により縁が切れ
ているので、地盤が軟弱で沈下を生じることがあっても
杭はそれに引きづられるなどの悪影響を受けず、孔底に
はセメントミルクを注入して支持層の地盤改良を行うの
で地盤の結合が確実で支持力の大きい信頼性の高い杭が
得られるものである。

しかも、一連の工程を一つのアースオーガで行え、施工
速度の速いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第12図は本発明の現場造成杭の施工法の実施例
で、各工程を示す断面図、第13図〜第24図は本発明の他
の実施例の各工程を示す断面図である。 １……アースオーガ、２……中空回転軸 ３……掘削ビット、４……掘削羽根 ５……練付用ドラム、６……攪拌羽根 ８……杭孔、８ａ……拡径部 ９，９′……セメントミルク、10……ゲル化物 11……高濃度のベントナイト液 12……安定液マッドケーキ層 13……鉄筋カゴ、14……トレミー管 15……生コンクリート 16……清水 17……拡大翼、18……支持層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削羽根を先端に設け、途中に練付用ドラ
   ムを形成した中空回転軸によるアースオーガを使用し
   て、該ドラムで杭孔壁を加圧練付けしながら孔を形成し
   て先端部が砂や礫層などの支持層に充分貫入した後、回
   転軸端より孔底にセメントミルクを注入してアースオー
   ガの先端で支持層中の砂や礫と十分混練することにより
   支持層を改良し、また前記セメントミルクを硬化剤等に
   よりゲル化物とし、該ゲル化物の内部に杭孔底付近で発
   生するスライムを取り込ませてアースオーガとともにこ
   のゲル化物を引上げ、この引上げの際に孔内でゲル化物
   は栓状態となるので、残りのスライムも前記ドラム上や
   ゲル化物上に乗せて孔外へと排出し、一方、前記引上げ
   と同時に孔内に高濃度の安定液を注入してこれで孔内を
   充填し、次いで最初の削孔時のドラム径よりも多少小さ
   めの径からなるドラムを形成したアースオーガを再度孔
   内に挿入し、このドラムで孔壁を加圧練付けて適宜厚さ
   の安定液マッドケーキ層を形成し、その後孔内に鉄筋カ
   ゴを建込んだ後、生コンクリートを打設することを特徴
   とする現場造成杭の施工法。
2. 【請求項２】拡大翼を有する掘削羽根を先端に設け、途
   中に練付用ドラムを形成した中空回転軸によるアースオ
   ーガを使用して、該ドラムで杭孔壁を加圧練付けしなが
   ら孔を形成して先端部が砂や礫層などの支持層に充分貫
   入した後、アースオーガを逆回転させて拡大翼を広げて
   孔底を拡径し、回転軸端より孔底にセメントミルクを注
   入してアースオーガの先端で支持層中の砂や礫と十分混
   練することにより支持層を改良し、また前記セメントミ
   ルクを硬化剤等によりゲル化物とし、該ゲル化物の内部
   に杭孔底付近で発生するスライムを取り込ませてアース
   オーガとともにこのゲル化物を引上げ、この引上げの際
   に孔内でゲル化物は栓状態となるので、残りのスライム
   も前記ドラム上やゲル化物上に乗せて孔外へと排出し、
   一方、前記引上げと同時に孔内に高濃度の安定液を注入
   してこれで孔内を充填し、次いで最初の削孔時のドラム
   径よりも多少小さめの径からなるドラムを形成したアー
   スオーガを再度孔内に挿入し、このドラムで孔壁を加圧
   練付けて適宜厚さの安定液マッドケーキ層を形成し、そ
   の後孔内に鉄筋カゴを建込んだ後、生コンクリートを打
   設することを特徴とする現場造成杭の施工法。
3. 【請求項３】生コンクリートは、トレミー管を用いて加
   圧状態で打設する特許請求の範囲第１項記載の現場造成
   杭の施工法。
4. 【請求項４】生コンクリートは、ポンプ打ちにより加圧
   状態で打設する特許請求の範囲第１項記載の現場造成杭
   の施工法。