合成杭造成用鋼管杭及びそれを用いた合成杭造成方法
【課題】 簡単な構造をもって、１工程で合成杭を能率的に造成することができる合成杭造成用鋼管杭を提供することを課題とする。
【解決手段】 小〜中口径鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を突設すると共に、鋼管杭本体下端部に、上記外部撹拌翼とほぼ同径の掘削径を有する掘削刃を突設し、
上記鋼管杭の下端開口内に、該鋼管杭内を径方向に横切る内部撹拌翼を設け、
上記鋼管杭の下端寄り周壁における上記内部撹拌翼よりも上位に、セメント系固化液噴射口を設けた、
合成杭造成用鋼管杭。
【解決手段】 小〜中口径鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を突設すると共に、鋼管杭本体下端部に、上記外部撹拌翼とほぼ同径の掘削径を有する掘削刃を突設し、
上記鋼管杭の下端開口内に、該鋼管杭内を径方向に横切る内部撹拌翼を設け、
上記鋼管杭の下端寄り周壁における上記内部撹拌翼よりも上位に、セメント系固化液噴射口を設けた、
合成杭造成用鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、小〜中口径鋼管杭とソイルセメントからなる合成杭であって、地震等に備えて十分な水平支持力を有する合成杭造成のための鋼管杭及びそれを用いた合成杭造成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の合成杭造成方法として、内部にセメントミルク供給管を縦通した中空ロッドの下端部に掘削ヘッドを、ロッド外周面にらせん羽根をそれぞれ突設してなる掘削スクリューロッドを回転させて地盤に縦孔を掘削しつつ、スクリューロッド下端からセメントミルクを縦孔内に吐出し、該セメントミルクと掘削土砂とをらせん羽根により撹拌混合してソイルセメントを形成し、所望長のソイルセメント柱を形成したら、掘削スクリューロッドを引き抜き、ついでソイルセメント硬化前に鋼管をソイルセメント柱内部に圧入し、それにより鋼管の内部及び外周にソイルセメント層が密着された合成杭を造成する方法が広く知られている。
【０００３】
しかし、上記の従来方法では、地盤に縦孔を掘削しつつソイルセメント柱を形成する工程と,次に上記ソイルセメント柱内に鋼管を圧入する工程の２工程を行わなければならず,しかもスクリュー掘削機及び鋼管をソイルセメント柱内に圧入するためのバイブロハンマ等の圧入機を現場に用意しなければならないばかりでなく、両機械を圧入場所で設置替えする作業にも手間がかかり、全体として作業能率の低下を招く欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願第１発明は、簡単な構造をもって１工程で合成杭を能率的に造成することができる合成杭造成用鋼管杭を提供することを課題とする。
【０００５】
本願第２発明は、上記第１発明の鋼管杭を用いて、地震等に対して十分な水平支持力を有する合成杭を造成することのできる合成杭造成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題解決の手段として、本願第１発明は、
小〜中口径鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を突設すると共に、鋼管杭本体下端部に、上記外部撹拌翼とほぼ同径の掘削径を有する掘削刃を突設し、
上記鋼管杭の下端開口内に、該鋼管杭内を径方向に横切る内部撹拌翼を設け、
上記鋼管杭の下端寄り周壁における上記内部撹拌翼よりも上位に、セメント系固化液噴射口を設けた、
合成杭造成用鋼管杭を提案する。
【０００７】
又、本願第２発明は、
第１発明の合成杭造成用鋼管杭を使用し、
上記鋼管杭を回転させ,掘削刃により地盤を先行掘削して掘削土砂を鋼管杭外周に搬出しつつ鋼管杭を地盤に圧入すると共に、該鋼管杭内にセメント系固化液を圧入して下端部の噴射口から鋼管杭外周に噴射し、それにより外部撹拌翼により上記掘削土砂とセメント系固化液とを撹拌混合して鋼管杭外周にソイルセメント層を造成し、
かくして鋼管杭の外周にソイルセメント層を、内部にセメント系固化材をそれぞれ結合した合成杭を形成する、
合成杭造成方法を提案する。
【発明の効果】
【０００８】
本願第１発明の合成杭造成用鋼管杭は、鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を、下端部に内部撹拌翼及びセメント固化液噴射口を設けただけの簡単な構造で、安価に提供できるものでありながら、鋼管杭を回転させつつセメント系固化液を噴射させることにより、鋼管杭外周にソイルセメント層を、杭内部にセメント固化材を結合した合成杭を１工程で造成することができるのである。
【０００９】
本願第２発明の合成杭造成方法によれば、鋼管杭の回転圧入とセメント系固化液の噴射により、外部撹拌翼をもって掘削土砂とセメント系固化液を撹拌混合して鋼管杭外周面と原地盤との間にソイルセメントを充填すると共に、鋼管杭内部にセメント系固化材を充填し、それにより鋼管杭、上記ソイルセメント及び上記セメント系固化材の３者を一体的に結合した合成杭を原地盤に強固に固定した状態で造成することができ、かくして地震等に対し強固な水平支持力を発揮すると共に、十分な鉛直支持力をも備えた合成杭を造成できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明における上記「外部撹拌翼」には、鋼管杭本体の母線方向に延長する適宜長の板状又は棒状翼、母線方向に対し適宜傾斜させた板状翼等がある。
【００１１】
又、上記「掘削刃」には、鋼管杭下端部の外部撹拌翼の一部を鋼管杭下端から突出したもの、外部撹拌翼とは別体に突設したもの等がある。
【００１２】
「内部撹拌翼」には、直径方向に延長する１枚板の翼、中心から等角度間隔をあけて半径方向に延長する３枚板又は４枚板の翼等がある。これら内部撹拌翼は鋼管杭内周面に固定され、好ましくはその一部を鋼管杭下端から下方へ突出させる。
【００１３】
さらに、上記「噴射口」は、上記内部撹拌翼の上辺より若干上位において、上記外部撹拌翼の回転方向と反対側の根元に開口させるのがよい。又、噴射口の数は、１個づつ又は上下１対づつを鋼管全周について複数個又は複数対設ける。
【００１４】
なお、本願発明における「小〜中口径鋼管杭」は、通常約７５〜１６５ｍｍ程度の口径のものである。
【実施例】
【００１５】
第１発明の実施例
図１（イ）、（ロ）、（ハ）の鋼管杭（Ａ）は、鋼管杭本体（１）の外周面に、母線方向に延長する長方形板状の外部撹拌翼（２）…を互に９０度間隔をあけた４本の母線上にそれぞれ上下に等間隔をあけてそれぞれ放射状に突設すると共に、隣り合う母線上の撹拌翼（２）…、（２）…とは、互に一方の撹拌翼（２）…が他方の撹拌翼（２）…の上下間隔に対応するように、互に上下位置をずらしてある。
【００１６】
上記の外部撹拌翼のうち鋼管杭本体（１）の下端に位置する撹拌翼（２）…の一部を鋼管杭本体（１）の下端から下方へ突出させ、該突出部を掘削刃（３）…に形成してある。
【００１７】
上記鋼管杭本体（１）の下端開口部内には、該本体（１）内を直径方向に横切る長方形板状の内部撹拌翼（４）を位置させ、その両端部を本体（１）内周面に固定してある。この場合、好ましくは、上記撹拌翼（４）の下辺部を、同図（イ）、（ハ）に示すように鋼管杭本体（１）の下端から若干下方へ突出させてある。
【００１８】
上記のような鋼管杭の下端部周壁に、上記内部撹拌翼（４）の上辺より若干上位であって上記各外部撹拌翼（２）…の回転方向と反対側の根元位置に、本例では上下一対のセメント系固化液噴射口（５）（５）、…をそれぞれ開設してある。
【００１９】
第２発明の実施例
上例の鋼管杭（Ａ）を用いた合成杭造成方法の実施例について次に説明する。
【００２０】
一例として、マストに昇降自在に支持された回転駆動装置に鋼管杭（Ａ）の上端部を回転伝達可能に接続すると共に、鋼管杭上端部に、スイベルジョイントを介してセメント系固化液を鋼管杭内に圧送する装置を装着する。
【００２１】
まず、鋼管杭（Ａ）を回転させ、掘削刃（３）…により地盤を掘削して鋼管杭（Ａ）下端部分を、図２（イ）に示すように噴射口（５）（５）、…が地中に没入する深さまで圧入する。その位置で、セメント系固化液が噴射口（５）（５）、…から鋼管杭（Ａ）外周辺の土砂へ噴射できるように、鋼管杭（Ａ）内への固化液圧入圧力を調整する。
【００２２】
調整後、同図（ロ）のように掘削刃（３）…により鋼管杭（Ａ）よりも大径の縦孔を先掘し、掘削土砂は鋼管杭外周に搬出しつつ、上記縦孔内に鋼管杭を圧入していき、それと共にセメントミルクを噴射口（５）…から鋼管杭周辺に噴射すると、上記掘削土砂が外部撹拌翼（２）…によりセメントミルクと撹拌混合されてソイルセメントに形成される。
【００２３】
上記ソイルセメント形成時に、本例では鋼管杭全長に突設された外部撹拌翼（２）…により土砂とセメントミルクを十分に混合して均質なソイルセメントを形成すると共に、該ソイルセメントを縦孔内周面の原地盤と強固に結合させることとなる。
【００２４】
鋼管杭（Ａ）が所要深さに圧入されたら、鋼管杭（Ａ）内にセメントミルク又はセメントモルタルを充填する。
【００２５】
セメント硬化後は、同図（ハ）のように鋼管杭（Ａ）と、その外周の硬化ソイルセメント層（Ｂ）及び内部のセメント材（Ｃ）とが一体に結合し、しかもソイルセメント層（Ｂ）を介して原地盤（Ｗ）と強固に結合された合成杭（Ｐ）が得られる。
【００２６】
上記鋼管杭（Ａ）を使用すれば、鋼管杭（Ａ）を掘削圧入しつつセメント系固化液を噴射する１工程で合成杭（Ｐ）を地中に造成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（イ）本願第１発明による鋼管杭の一部省略正面図である。 （ロ）（イ）図のＡ−Ａ線拡大断面図である。 （ハ）（ロ）図のＢ−Ｂ線に沿う鋼管杭下端部の断面図である。
【図２】（イ）セメントミルク圧入圧力調整時の鋼管杭の正面図である。 （ロ）掘削圧入時の鋼管杭の一部切欠正面図である。 （ハ）完成時の合成杭の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ 鋼管杭
１ 鋼管杭本体
２ 外部撹拌翼
３ 掘削刃
４ 内部撹拌翼
５ セメント系固化液
Ｐ 合成杭
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、小〜中口径鋼管杭とソイルセメントからなる合成杭であって、地震等に備えて十分な水平支持力を有する合成杭造成のための鋼管杭及びそれを用いた合成杭造成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の合成杭造成方法として、内部にセメントミルク供給管を縦通した中空ロッドの下端部に掘削ヘッドを、ロッド外周面にらせん羽根をそれぞれ突設してなる掘削スクリューロッドを回転させて地盤に縦孔を掘削しつつ、スクリューロッド下端からセメントミルクを縦孔内に吐出し、該セメントミルクと掘削土砂とをらせん羽根により撹拌混合してソイルセメントを形成し、所望長のソイルセメント柱を形成したら、掘削スクリューロッドを引き抜き、ついでソイルセメント硬化前に鋼管をソイルセメント柱内部に圧入し、それにより鋼管の内部及び外周にソイルセメント層が密着された合成杭を造成する方法が広く知られている。
【０００３】
しかし、上記の従来方法では、地盤に縦孔を掘削しつつソイルセメント柱を形成する工程と,次に上記ソイルセメント柱内に鋼管を圧入する工程の２工程を行わなければならず,しかもスクリュー掘削機及び鋼管をソイルセメント柱内に圧入するためのバイブロハンマ等の圧入機を現場に用意しなければならないばかりでなく、両機械を圧入場所で設置替えする作業にも手間がかかり、全体として作業能率の低下を招く欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願第１発明は、簡単な構造をもって１工程で合成杭を能率的に造成することができる合成杭造成用鋼管杭を提供することを課題とする。
【０００５】
本願第２発明は、上記第１発明の鋼管杭を用いて、地震等に対して十分な水平支持力を有する合成杭を造成することのできる合成杭造成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題解決の手段として、本願第１発明は、
小〜中口径鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を突設すると共に、鋼管杭本体下端部に、上記外部撹拌翼とほぼ同径の掘削径を有する掘削刃を突設し、
上記鋼管杭の下端開口内に、該鋼管杭内を径方向に横切る内部撹拌翼を設け、
上記鋼管杭の下端寄り周壁における上記内部撹拌翼よりも上位に、セメント系固化液噴射口を設けた、
合成杭造成用鋼管杭を提案する。
【０００７】
又、本願第２発明は、
第１発明の合成杭造成用鋼管杭を使用し、
上記鋼管杭を回転させ,掘削刃により地盤を先行掘削して掘削土砂を鋼管杭外周に搬出しつつ鋼管杭を地盤に圧入すると共に、該鋼管杭内にセメント系固化液を圧入して下端部の噴射口から鋼管杭外周に噴射し、それにより外部撹拌翼により上記掘削土砂とセメント系固化液とを撹拌混合して鋼管杭外周にソイルセメント層を造成し、
かくして鋼管杭の外周にソイルセメント層を、内部にセメント系固化材をそれぞれ結合した合成杭を形成する、
合成杭造成方法を提案する。
【発明の効果】
【０００８】
本願第１発明の合成杭造成用鋼管杭は、鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を、下端部に内部撹拌翼及びセメント固化液噴射口を設けただけの簡単な構造で、安価に提供できるものでありながら、鋼管杭を回転させつつセメント系固化液を噴射させることにより、鋼管杭外周にソイルセメント層を、杭内部にセメント固化材を結合した合成杭を１工程で造成することができるのである。
【０００９】
本願第２発明の合成杭造成方法によれば、鋼管杭の回転圧入とセメント系固化液の噴射により、外部撹拌翼をもって掘削土砂とセメント系固化液を撹拌混合して鋼管杭外周面と原地盤との間にソイルセメントを充填すると共に、鋼管杭内部にセメント系固化材を充填し、それにより鋼管杭、上記ソイルセメント及び上記セメント系固化材の３者を一体的に結合した合成杭を原地盤に強固に固定した状態で造成することができ、かくして地震等に対し強固な水平支持力を発揮すると共に、十分な鉛直支持力をも備えた合成杭を造成できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明における上記「外部撹拌翼」には、鋼管杭本体の母線方向に延長する適宜長の板状又は棒状翼、母線方向に対し適宜傾斜させた板状翼等がある。
【００１１】
又、上記「掘削刃」には、鋼管杭下端部の外部撹拌翼の一部を鋼管杭下端から突出したもの、外部撹拌翼とは別体に突設したもの等がある。
【００１２】
「内部撹拌翼」には、直径方向に延長する１枚板の翼、中心から等角度間隔をあけて半径方向に延長する３枚板又は４枚板の翼等がある。これら内部撹拌翼は鋼管杭内周面に固定され、好ましくはその一部を鋼管杭下端から下方へ突出させる。
【００１３】
さらに、上記「噴射口」は、上記内部撹拌翼の上辺より若干上位において、上記外部撹拌翼の回転方向と反対側の根元に開口させるのがよい。又、噴射口の数は、１個づつ又は上下１対づつを鋼管全周について複数個又は複数対設ける。
【００１４】
なお、本願発明における「小〜中口径鋼管杭」は、通常約７５〜１６５ｍｍ程度の口径のものである。
【実施例】
【００１５】
第１発明の実施例
図１（イ）、（ロ）、（ハ）の鋼管杭（Ａ）は、鋼管杭本体（１）の外周面に、母線方向に延長する長方形板状の外部撹拌翼（２）…を互に９０度間隔をあけた４本の母線上にそれぞれ上下に等間隔をあけてそれぞれ放射状に突設すると共に、隣り合う母線上の撹拌翼（２）…、（２）…とは、互に一方の撹拌翼（２）…が他方の撹拌翼（２）…の上下間隔に対応するように、互に上下位置をずらしてある。
【００１６】
上記の外部撹拌翼のうち鋼管杭本体（１）の下端に位置する撹拌翼（２）…の一部を鋼管杭本体（１）の下端から下方へ突出させ、該突出部を掘削刃（３）…に形成してある。
【００１７】
上記鋼管杭本体（１）の下端開口部内には、該本体（１）内を直径方向に横切る長方形板状の内部撹拌翼（４）を位置させ、その両端部を本体（１）内周面に固定してある。この場合、好ましくは、上記撹拌翼（４）の下辺部を、同図（イ）、（ハ）に示すように鋼管杭本体（１）の下端から若干下方へ突出させてある。
【００１８】
上記のような鋼管杭の下端部周壁に、上記内部撹拌翼（４）の上辺より若干上位であって上記各外部撹拌翼（２）…の回転方向と反対側の根元位置に、本例では上下一対のセメント系固化液噴射口（５）（５）、…をそれぞれ開設してある。
【００１９】
第２発明の実施例
上例の鋼管杭（Ａ）を用いた合成杭造成方法の実施例について次に説明する。
【００２０】
一例として、マストに昇降自在に支持された回転駆動装置に鋼管杭（Ａ）の上端部を回転伝達可能に接続すると共に、鋼管杭上端部に、スイベルジョイントを介してセメント系固化液を鋼管杭内に圧送する装置を装着する。
【００２１】
まず、鋼管杭（Ａ）を回転させ、掘削刃（３）…により地盤を掘削して鋼管杭（Ａ）下端部分を、図２（イ）に示すように噴射口（５）（５）、…が地中に没入する深さまで圧入する。その位置で、セメント系固化液が噴射口（５）（５）、…から鋼管杭（Ａ）外周辺の土砂へ噴射できるように、鋼管杭（Ａ）内への固化液圧入圧力を調整する。
【００２２】
調整後、同図（ロ）のように掘削刃（３）…により鋼管杭（Ａ）よりも大径の縦孔を先掘し、掘削土砂は鋼管杭外周に搬出しつつ、上記縦孔内に鋼管杭を圧入していき、それと共にセメントミルクを噴射口（５）…から鋼管杭周辺に噴射すると、上記掘削土砂が外部撹拌翼（２）…によりセメントミルクと撹拌混合されてソイルセメントに形成される。
【００２３】
上記ソイルセメント形成時に、本例では鋼管杭全長に突設された外部撹拌翼（２）…により土砂とセメントミルクを十分に混合して均質なソイルセメントを形成すると共に、該ソイルセメントを縦孔内周面の原地盤と強固に結合させることとなる。
【００２４】
鋼管杭（Ａ）が所要深さに圧入されたら、鋼管杭（Ａ）内にセメントミルク又はセメントモルタルを充填する。
【００２５】
セメント硬化後は、同図（ハ）のように鋼管杭（Ａ）と、その外周の硬化ソイルセメント層（Ｂ）及び内部のセメント材（Ｃ）とが一体に結合し、しかもソイルセメント層（Ｂ）を介して原地盤（Ｗ）と強固に結合された合成杭（Ｐ）が得られる。
【００２６】
上記鋼管杭（Ａ）を使用すれば、鋼管杭（Ａ）を掘削圧入しつつセメント系固化液を噴射する１工程で合成杭（Ｐ）を地中に造成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（イ）本願第１発明による鋼管杭の一部省略正面図である。 （ロ）（イ）図のＡ−Ａ線拡大断面図である。 （ハ）（ロ）図のＢ−Ｂ線に沿う鋼管杭下端部の断面図である。
【図２】（イ）セメントミルク圧入圧力調整時の鋼管杭の正面図である。 （ロ）掘削圧入時の鋼管杭の一部切欠正面図である。 （ハ）完成時の合成杭の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ 鋼管杭
１ 鋼管杭本体
２ 外部撹拌翼
３ 掘削刃
４ 内部撹拌翼
５ セメント系固化液
Ｐ 合成杭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小〜中口径鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を突設すると共に、鋼管杭本体下端部に、上記外部撹拌翼とほぼ同径の掘削径を有する掘削刃を突設し、
上記鋼管杭の下端開口内に、該鋼管杭内を径方向に横切る内部撹拌翼を設け、
上記鋼管杭の下端寄り周壁における上記内部撹拌翼よりも上位に、セメント系固化液噴射口を設けた、
合成杭造成用鋼管杭。
【請求項２】
請求項１の合成杭造成用鋼管杭を使用し、
上記鋼管杭を回転させ,掘削刃により地盤を先行掘削して掘削土砂を鋼管杭外周に搬出しつつ鋼管杭を地盤に圧入すると共に、該鋼管杭内にセメント系固化液を圧入して下端部の噴射口から鋼管杭外周に噴射し、それにより外部撹拌翼により上記掘削土砂とセメント系固化液とを撹拌混合して鋼管杭外周にソイルセメント層を造成し、
かくして鋼管杭の外周にソイルセメント層を、内部にセメント系固化材をそれぞれ結合した合成杭を形成する、
合成杭造成方法。
【請求項１】
小〜中口径鋼管杭本体の外周面に外部撹拌翼を突設すると共に、鋼管杭本体下端部に、上記外部撹拌翼とほぼ同径の掘削径を有する掘削刃を突設し、
上記鋼管杭の下端開口内に、該鋼管杭内を径方向に横切る内部撹拌翼を設け、
上記鋼管杭の下端寄り周壁における上記内部撹拌翼よりも上位に、セメント系固化液噴射口を設けた、
合成杭造成用鋼管杭。
【請求項２】
請求項１の合成杭造成用鋼管杭を使用し、
上記鋼管杭を回転させ,掘削刃により地盤を先行掘削して掘削土砂を鋼管杭外周に搬出しつつ鋼管杭を地盤に圧入すると共に、該鋼管杭内にセメント系固化液を圧入して下端部の噴射口から鋼管杭外周に噴射し、それにより外部撹拌翼により上記掘削土砂とセメント系固化液とを撹拌混合して鋼管杭外周にソイルセメント層を造成し、
かくして鋼管杭の外周にソイルセメント層を、内部にセメント系固化材をそれぞれ結合した合成杭を形成する、
合成杭造成方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３０３１８５（Ｐ２００７−３０３１８５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３３４０４（Ｐ２００６−１３３４０４）
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（５０６１６２４９３）有限会社ピーステージ (2)
【出願人】（５９５０８３３８３）株式会社総合地質コンサルタント (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（５０６１６２４９３）有限会社ピーステージ (2)
【出願人】（５９５０８３３８３）株式会社総合地質コンサルタント (2)
【Ｆターム（参考）】
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