JP5932124B1 - Steel pipe pile construction method - Google Patents
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Abstract
【課題】岩盤支持層による支持力及び耐引抜き力が極めて大きく、例えば擁壁の芯柱として使用した場合に、大きな側圧によって擁壁を傾倒させようとする力が働いても持ち上がる懸念はなく、擁壁の倒壊を確実に回避でき、下孔に対してバイブロハンマを用いて効率良く短時間で圧入できる鋼管杭を提供する。【解決手段】鋼管1の下部側の外周面に、鋼管軸線方向Oに対する傾斜角度θが4〜15°の緩螺旋をなす複数本のスパイラルリブ3が形成されてなる鋼管杭P。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a rock support layer having a very large support force and pull-out force. Provided is a steel pipe pile that can surely avoid the collapse of a retaining wall and that can be press-fitted efficiently into a pilot hole in a short time using a vibro hammer. A steel pipe pile P in which a plurality of spiral ribs 3 are formed on the outer peripheral surface of the lower side of the steel pipe 1 to form a gentle spiral having an inclination angle θ with respect to the steel pipe axis direction O of 4 to 15 °. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、少なくとも深部側に岩盤支持層を有する地盤に打ち込むのに好適な鋼管杭の施工方法に関する。 The present invention relates to a steel pipe pile construction method suitable for driving into a ground having a rock support layer at least on the deep side.
近年、海岸部の防波壁や防潮壁、山際や谷間の土止め壁等の擁壁を構築する場合に、例えば図7に示すように、プレキャストコンクリートからなる縦孔h付きの擁壁ブロックB1〜B4を用い、予め擁壁構築線に沿って地盤Gに複数本の鋼管杭Pを突出状態に打ち込んでおき、その鋼管杭Pの地上突出部を擁壁ブロックB1〜B4の縦孔hに挿嵌する形で、クレーンによって該擁壁ブロックB1〜B4を積み重ねて所要高さの擁壁Wとする構築方式が多用されつつある。この構築方式では、先に地盤Gに打ち込んだ鋼管杭Pが上下の擁壁ブロックB1〜B4を貫通する芯柱になると共に、該鋼管杭Pによって擁壁ブロックB1〜B4が自動的に位置決めされるから、非常に作業能率がよく、工期の短縮や施工コストの低減に繋がるという利点がある。なお、地表に接する最下部の擁壁ブロックB1は自立できるように概して図示の如き縦断面L字形や縦断面逆T字形をなし、その上に縦厚板状の擁壁ブロックB2〜B4を複数段に積み上げて壁状にするのが普通である。また、最下部の擁壁ブロックB1における水平部Baにも縦孔hが設けられ、その縦孔hに鋼管杭Pの地上突出部が挿嵌するようになっている。 In recent years, when constructing retaining walls such as coastal breakwaters, tide walls, and retaining walls such as mountainside or valley walls, for example, as shown in FIG. 7, retaining wall block B1 with vertical holes h made of precast concrete. Using ~ B4, a plurality of steel pipe piles P are driven into the ground G in advance along the retaining wall construction line, and the ground protrusions of the steel pipe piles P are placed in the vertical holes h of the retaining wall blocks B1 to B4. A construction method in which the retaining wall blocks B <b> 1 to B <b> 4 are stacked by a crane to form a retaining wall W having a required height is being used frequently. In this construction method, the steel pipe pile P previously driven into the ground G becomes a core column penetrating the upper and lower retaining wall blocks B1 to B4, and the retaining wall blocks B1 to B4 are automatically positioned by the steel pipe pile P. Therefore, there is an advantage that the work efficiency is very good and the construction period is shortened and the construction cost is reduced. In addition, the lowermost retaining wall block B1 in contact with the ground surface is generally formed in an L-shaped longitudinal section or an inverted T-shaped longitudinal section as shown in the figure so that it can stand on its own, and a plurality of longitudinally thick retaining wall blocks B2 to B4 are formed thereon. They are usually stacked in steps to form a wall. Moreover, the vertical hole h is provided also in the horizontal part Ba in the lowermost retaining wall block B1, and the ground protrusion part of the steel pipe pile P is inserted in the vertical hole h.
しかして、このような擁壁Wは、水際では波浪や津波、山際では土砂崩れや背方地盤の側方流動、谷間では土石流や泥流等によって背面側又は正面側から大きな側圧を受けるから、これら側圧による倒壊を阻止する上で鋼管杭Pによる擁壁Wの支持強度が重要となる。ところが、側圧による擁壁Wを傾倒させようとする力は鋼管杭Pを引き抜く方向に作用するから、これによって鋼管杭Pが持ち上がると、その持ち上がり部分の屈曲を伴って擁壁Wが簡単に倒壊する危険性がある。従って、擁壁Wの倒壊防止のためには、該鋼管杭Pが地盤G中で抜出不能に強固に根固めされている必要がある。更に、これら擁壁以外にも、基礎杭に大きな耐引抜き力が要求される構造物として、排煙塔、鉄塔、高層ビル、ハイピア(高橋脚)等の様々なものがあり、これらの基礎に用いる鋼管杭も岩盤支持層に強固に根固めする必要がある。 Such a retaining wall W receives a large lateral pressure from the back side or the front side due to waves and tsunamis at the water's edge, landslides and lateral flow at the back, and debris flow and mud flow at the valleys. In order to prevent the collapse due to the side pressure, the support strength of the retaining wall W by the steel pipe pile P is important. However, since the force to tilt the retaining wall W due to the side pressure acts in the direction of pulling out the steel pipe pile P, when the steel pipe pile P is lifted by this, the retaining wall W easily collapses with bending of the lifted portion. There is a risk of doing. Therefore, in order to prevent the retaining wall W from collapsing, the steel pipe pile P needs to be firmly rooted in the ground G so that it cannot be pulled out. In addition to these retaining walls, there are various structures such as smoke towers, steel towers, high-rise buildings, high piers (high piers), and other structures that require a large pull-out resistance for foundation piles. The steel pipe pile to be used also needs to be firmly rooted in the bedrock support layer.
従来、鋼管杭の根固め工法として、まずプレボーリングとして、ダウンザホールハンマによって地盤深部の岩盤支持層内に達する掘削孔を形成し、その掘削中及び掘削後のハンマ引上げ中のエアブローによってスライム(掘削屑)を地上へ排出し、ハンマ引上げ後の掘削孔内に鋼管杭を建て込み、該鋼管杭の内外にセメントミルクやモルタル等のグラウトを注入して根固めする方法や、同様のプレボーリングで形成した掘削孔に土砂を埋め戻した上で、バイブロハンマを介して鋼管杭を打ち込み、その鋼管杭と掘削孔との間にグラウトを注入して根固めする方法が汎用されている。しかるに、これらの根固め工法では、鋼管杭の耐引抜き力が杭表面及び掘削孔壁面と間に介在するグラウト硬化層との界面の摩擦力に依存するから、振動等でグラウト硬化層に亀裂や割れを生じたり、該硬化層の表面部が脆化(粉粒化)した場合に、耐引抜き力が著しく低下することになる。また、グラウト注入による根固めの際、該グラウトを鋼管杭の全周に均等に行き渡らすことが困難である上、均等に行き渡ったか否かを判定できず、更に掘削孔内に地下水等が滲み出していると、グラウトが分離したり薄まったりして硬く均質な硬化層を形成できず、これらの要因で根固め強度つまり地盤による鋼管杭の支持力が低下するという問題もあった。 Conventionally, as a method for solidifying steel pipe piles, as a pre-boring method, a drill hole reaching the rock support layer in the deep ground is formed by down-the-hole hammer, and slime (drilling waste) is created by air blow during the excavation and lifting of the hammer after excavation. ) To the ground, steel pipe piles are built in the excavation hole after the hammer is pulled up, and grouts such as cement milk and mortar are injected into the inside and outside of the steel pipe piles and formed by the same pre-boring A method has been widely used in which earth and sand are backfilled in the excavated hole, a steel pipe pile is driven through a vibro hammer, and a grout is injected between the steel pipe pile and the excavated hole for consolidation. However, in these consolidation methods, the pull-out force of the steel pipe pile depends on the frictional force at the interface with the grout hardened layer interposed between the pile surface and the wall surface of the excavation hole. When cracking occurs or the surface portion of the hardened layer becomes brittle (granulated), the pull-out resistance is significantly reduced. In addition, it is difficult to spread the grout evenly around the entire circumference of the steel pipe pile when rooting by grout injection, and it is not possible to determine whether the grout has spread evenly. When it is out, the grout is separated or thinned, so that a hard and homogeneous hardened layer cannot be formed, and due to these factors, there is a problem that the solidification strength, that is, the supporting force of the steel pipe pile by the ground is lowered.
一方、プレボーリングを行わずに鋼管杭を地盤に打設する手段として、ダウンザホールハンマによる鋼管杭中堀工法も多用されている。この鋼管杭中堀工法は、非回転に保持された鋼管杭の内側に、アースオーガに垂下連結したダウンザホールハンマを配置し、該鋼管杭の下端から突出した掘削径の拡縮可能なハンマービットの回転打撃によって地盤を削孔しつつ、同時に該鋼管杭を掘削孔内に挿入してゆき、削孔完了後にハンマービットを縮径してダウンザホールハンマを引き上げ、鋼管杭を地中に残すものである。しかるに、この鋼管杭中堀工法では、一般的に掘削孔径を鋼管杭の外径より10〜80mm程度大きく設定することから、掘削孔壁と鋼管杭との間で摩擦力が働かず、根固め材を用いても充分な耐引抜き力が得られない場合があった。 On the other hand, as a means for placing a steel pipe pile on the ground without performing pre-boring, a steel pipe pile intermediate drilling method using a down-the-hole hammer is also frequently used. In this steel pipe pile intermediate drilling method, a down-the-hole hammer suspended from an earth auger is arranged inside a non-rotated steel pipe pile, and a hammer bit that can be expanded and contracted from the lower end of the steel pipe pile is subjected to rotary hammering. While drilling the ground, the steel pipe pile is inserted into the excavation hole at the same time, and after completion of the drilling, the hammer bit is reduced in diameter to raise the down-the-hole hammer and leave the steel pipe pile in the ground. However, in this steel pipe pile intermediate drilling method, since the diameter of the drilling hole is generally set to about 10 to 80 mm larger than the outer diameter of the steel pipe pile, the friction force does not work between the drilling hole wall and the steel pipe pile, and the rooting material In some cases, sufficient pull-out resistance could not be obtained.
そこで、本発明者らは先に、鋼管杭の根固め工法として、先端部外周面に縦方向に沿う支持力増大用リブを周方向一定間隔置きに突設した鋼管杭を用い、地盤の岩盤支持層に該鋼管杭の外径よりも小さい内径の下孔を掘削機によって削孔し、この下孔に該鋼管杭をバイブロハンマによって強制圧入する方法を提案している(特許文献1)。この根固め工法によれば、鋼管杭が岩盤支持層に直接に抱持されて、且つ支持力増大用リブが岩盤に食い込んで係止されるから、該鋼管杭の地盤による支持力が著しく増大し、またグラウト注入が不要になるため、その材料コスト及び施工コストを低減できるという利点がある。 Therefore, the present inventors previously used a steel pipe pile in which ribs for increasing the supporting force along the vertical direction are projected on the outer peripheral surface of the tip portion at regular intervals in the circumferential direction as a steel pipe pile consolidation method. A method has been proposed in which a pilot hole having an inner diameter smaller than the outer diameter of the steel pipe pile is drilled in a support layer by an excavator, and the steel pipe pile is forcibly press-fitted into the lower hole by a vibro hammer (Patent Document 1). According to this solidification method, the steel pipe pile is directly held by the bedrock support layer, and the ribs for increasing the bearing capacity bite into the rock mass and locked, so that the bearing capacity of the steel pipe pile by the ground increases significantly. In addition, since no grout injection is required, there is an advantage that the material cost and construction cost can be reduced.
しかしながら、上記提案に係る根固め工法では、下孔に対して径大の鋼管杭を強制圧入するのに時間がかかり、また根固め強度は大きくなるものの、該鋼管杭に大きな引抜き力が作用した場合、岩盤支持層に食い込んだ各支持力増大用リブが強制圧入過程で生じた掘削孔壁面の縦溝を通過する形で、鋼管杭が持ち上がって該擁壁の倒壊に繋がる可能性があった。 However, in the root consolidation method according to the above proposal, it takes time to force-fit a large-diameter steel pipe pile into the pilot hole, and although the root consolidation strength increases, a large pulling force acts on the steel pipe pile. In some cases, the ribs for increasing the bearing capacity that bite into the bedrock support layer pass through the vertical grooves on the wall surface of the excavation hole generated during the forced press-fitting process, and the steel pipe pile may be lifted up, leading to the collapse of the retaining wall .
本発明は、上述の事情に鑑みて、岩盤支持層による支持力が極めて大きく、例えば擁壁の芯柱として使用した場合に、大きな側圧によって該擁壁を傾倒させようとする力が働いても持ち上がる懸念はなく、極めて大きな耐引抜き力を発揮し、もって該擁壁の倒壊を確実に回避できる上、下孔に対してバイブロハンマを用いて能率良く短時間で圧入できる鋼管杭の施工方法を提供することを目的としている。 In the present invention, in view of the above-described circumstances, the support force by the bedrock support layer is extremely large. For example, when used as a core column of a retaining wall, even if a force is exerted to tilt the retaining wall due to a large lateral pressure. There is no concern about lifting, and it provides an extremely large pull-out force, so that the retaining wall can be reliably prevented from collapsing, and a steel pipe pile construction method that can be press-fitted efficiently and in a short time using a vibro hammer is provided. The purpose is to do.
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項1の発明に係る鋼管杭Pの施工方法は、鋼管1の下部側の外周面に、鋼管軸線方向Oに対する傾斜角度θが4〜15°の緩螺旋をなす複数本のスパイラルリブ3が形成され、且つ各スパイラルリブの下端部に、下端側が先細りで下り勾配のテーパ部31aを形成してなる高硬質チップ31が設けられてなる鋼管杭Pを用い、先ず、少なくとも深部側に岩盤支持層Grを有する地盤Gに対し、該岩盤支持層Gr中に達する掘削孔Hを形成したのち、この掘削孔H内に、前記鋼管杭Pをバイブロハンマ7を介して打撃圧入することにより、該鋼管杭Pを外周面のスパイラルリブ3及びその下端部の先細り下り勾配のテーパ部30aによる誘導作用で自己回転させつつ岩盤支持層Gr内に到達させると共に、各スパイラルリブ3を孔壁岩盤に食い込ませることを特徴としている。
If the means for achieving the above object is shown with reference numerals in the drawings, the construction method of the steel pipe pile P according to the invention of
請求項2の発明は、上記請求項1の鋼管杭Pの施工方法において、鋼管1の下端又は下端近傍から1〜8mまでの長さ範囲Lに前記スパイラルリブ3が設けられてなる構成としている。
Invention of
請求項3の発明は、上記請求項1又は2の鋼管杭Pの施工方法において、4本以上のスパイラルリブ3が鋼管1周方向に等配配置してなる構成としている。
The invention of
請求項4の発明は、上記請求項1〜3の何れかに記載の鋼管杭Pの施工方法において、各スパイラルリブ3の孔壁岩盤に対する食い込み深さdを15〜50mmに設定する構成としている。
Invention of
請求項5の発明は、上記請求項1〜4の何れかに記載の鋼管杭Pの施工方法において、掘削孔径D3を鋼管杭Pの鋼管外径D1+0〜10mmの範囲に設定する構成としている。
Invention of
請求項6の発明は、上記請求項1〜5の何れかに記載の鋼管杭Pの施工方法において、掘削孔Hを先端に掘削ビット5を備えたダウンザホールハンマ4によって掘削すると共に、その掘削中に発生したスライムを除去し、形成した掘削孔Hに土砂類Sを投入し、この土砂類Sで埋まった掘削孔Hに鋼管杭Pの打撃圧入を行う構成としている。
Invention of
次に、本発明の効果について図面を参照して具体的に説明すると、請求項1の発明に係る鋼管杭Pの施工方法によれば、鋼管1の下部側の外周面に、鋼管軸線方向Oに対する傾斜角度θが4〜15°の緩螺旋をなす複数本のスパイラルリブ3が形成され、且つ各スパイラルリブの下端部に、下端側が先細りで下り勾配のテーパ部31aを形成してなる高硬質チップ31が設けられてなる鋼管杭Pを用い、先ず地盤Gに深部側の岩盤支持層Grに達する掘削孔Hを形成し、しかる後に、この掘削孔H内に、前記鋼管杭Pを強力なバイブロハンマ7を介して打撃圧入するのであるから、岩盤強度の高い岩盤支持層Grであっても、鋼管杭Pの外周面のスパイラルリブ3及びその下端部の先細りで下り勾配のテーパ部31aは岩盤支持層Grの孔壁岩盤に食い込み、これらスパイラルリブ3及び先細りで下り勾配のテーパ部31aによる螺旋誘導作用で自己回転しつつ所定深度まで圧入される。そして、打設した鋼管杭Pは、下部側が岩盤支持層Grによって直接に抱持され、該岩盤支持層Gr自体で根固めされた形になるから、岩盤強度に基づく大きな先端支持力が得られ、水平力の負荷や上部構造物による垂直荷重に対して極めて高い抵抗性が発現する上、各スパイラルリブ3が孔壁岩盤に螺旋の道筋を造って食い込むため、回転力が作用しない限りは岩盤支持層Grから抜出し不能となり、極めて大きな耐引抜き力を発揮する。
ここで、スパイラルリブ3の緩螺旋は、鋼管軸線方向Oに対する傾斜角度θが4〜15°の範囲とする。すなわち、該傾斜角度θが4°未満では、鋼管杭Pを岩盤支持層Gr内まで打ち込んだ状態での耐引抜き力が不充分になる。また逆に、該傾斜角度θが15°を超えると、打撃圧入で鋼管杭Pの下部側を岩盤支持層Gr内へ打ち込む際、螺旋誘導作用による自己回転を生じにくく、非回転状態でスパイラルリブ3が孔壁岩盤を削り取って孔径を拡げてしまうために、岩盤支持層Grによる鋼管杭Pの先端支持力及び耐引抜き力が著しく低下することになる。
又、本発明によれば、鋼管杭Pの各スパイラルリブ3の下端部は、下端側が下り勾配のテーパ部31aに形成されているから、岩盤支持層Grの孔壁岩盤に対する該下端側の食い付きが容易で、且つ充分な食い込み深さを確保できる。
しかも、該下り勾配のテーパ部31aは、耐摩耗性の大きい金属材である高硬質チップ31によって形成されているため、岩盤強度の高い岩盤支持層Grであっても充分な耐摩耗性を発揮し、長期にわたって安定して施工することができる。
Next, the effect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. According to the construction method of the steel pipe pile P according to the invention of
Here, the gentle helix of the
Further, according to the present invention, the lower end portion of each
Moreover, since the downwardly tapered portion 31a is formed by the high-
請求項2の発明によれば、鋼管杭Pは、スパイラルリブ3が鋼管1の下端又は下端近傍から特定の長さ範囲Lに設けられているから、岩盤支持層Gr内へ容易に打ち込んで充分な耐引抜き力を確保できる。
According to the second aspect of the present invention, the steel pipe pile P has a
請求項3の発明によれば、鋼管杭Pは、4本以上のスパイラルリブ3が鋼管1周方向に等配配置しているから、岩盤支持層Grの孔壁岩盤に対する食い込みを周方向均等に充分に確保して大きな耐引抜き力を発揮できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、上記施工方法において、鋼管杭Pの各スパイラルリブ3の孔壁岩盤に対する食い込み深さdを特定範囲に設定することから、該鋼管杭Pを岩盤支持層Gr内まで容易に打ち込んで充分な耐引抜き力を付与できる。
According to invention of
請求項5の発明によれば、上記施工方法において、掘削孔径D3を鋼管杭Pの鋼管外径D1に対して特定範囲に設定することから、該鋼管杭Pを岩盤支持層Gr内まで容易に打ち込んで、該鋼管杭Pに大きな先端支持力及び耐引抜き力を付与できる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、上記施工方法において、掘削孔Hを先端に掘削ビット5を備えたダウンザホールハンマ4によって掘削し、その掘削中に発生したスライムを除去し、形成した掘削孔Hに土砂類Sを投入し、この土砂類Sで埋まった掘削孔Hに鋼管杭Pの打撃圧入を行うことから、掘削孔Hの内周壁と鋼管杭Pの鋼管1との僅かな隙間ならびに該鋼管1内が土砂類Sで充填され、もって該鋼管杭Pが揺るぎない打設状態となり、地盤Gによる保持力がより増大する。
According to the invention of
以下に、本発明に係る鋼管杭とその施工方法の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Below, the embodiment of the steel pipe pile concerning the present invention and its construction method is described concretely with reference to drawings.
図1(a)(b)に示す実施形態の鋼管杭Pは、その円筒状の鋼管1の下部側の外周面に、緩螺旋をなす複数本(図では8本)のスパイラルリブ3が周方向に等配して形成されている。各スパイラルリブ3は、下端部を除いて、断面が略正方形の鋼棒30からなり、溶接によって鋼管1の表面に固着されている。そして、該スパイラルリブ3の下端部は、図1(c)(d)で拡大して示すように、鋼棒30とは別体の高硬質チップ31にて構成され、鋼管1の下端に外嵌固着した円環状の補強バンド2上に溶接固着されている。この高硬質チップ31は、例えば超硬合金材や機械構造用炭素鋼材55C,45C等の耐摩耗性の大きい金属材からなり、鋼棒30と同幅であるが、上面を該鋼棒30と面一にするために厚みが補強バンド2の分だけ薄くなると共に、下端側が先細りで且つ下り勾配のテーパ部31aをなしている。
The steel pipe pile P according to the embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) has a plurality of loose ribs (eight in the figure)
ここで、スパイラルリブ3の緩螺旋は、図1(a)で示す鋼管軸線方向Oに対する傾斜角度θが4〜15°の範囲とする。すなわち、該傾斜角度θが4°未満では、後述するように鋼管杭Pを岩盤支持層Gr(図5参照)内まで打ち込んだ状態での耐引抜き力が不充分になる。また逆に、該傾斜角度θが15°を超えると、打撃圧入で鋼管杭Pの下部側を岩盤支持層Gr内へ打ち込む際、螺旋誘導作用による自己回転を生じにくく、非回転状態でスパイラルリブ3が孔壁岩盤を削り取って孔径を拡げてしまうために、岩盤支持層Grによる鋼管杭Pの先端支持力及び耐引抜き力が著しく低下することになる。なお、スパイラルリブ3の上記傾斜角度θは、鋼管杭Pを打ち込む岩盤支持層Grの岩質に応じて4〜15°の範囲内で更に最適範囲に設定すればよく、例えば硬岩では4〜6°程度、中硬岩では4〜10°程度、軟岩では6〜15°程度がそれぞれ好ましい。
Here, the gentle helix of the
鋼管1におけるスパイラルリブ3を形成する長さ範囲L〔図1(a)参照〕は、鋼管1の下端又は下端近傍から1〜8m、最適には3〜6mとするのがよく、これによって鋼管杭Pを比較的少ない圧入抵抗で岩盤支持層Gr内まで容易に打ち込んで大きな支持力及び耐引抜き力を確保できる。しかるに、該長さ範囲Lが短すぎては支持力及び耐引抜き力が不充分となり、逆に長過ぎては岩盤支持層Gr内への鋼管杭Pの打撃圧入に過大な力を要することになる。なお、スパイラルリブ3の螺旋ピッチは2〜8m程度がよい。また、鋼管1における各スパイラルリブ3の螺旋ピッチ数(周回数)は、図1では0.5ピッチ(1/2周回)として例示したが、上記傾斜角度θが4〜15°の範囲で2ピッチ(2周回)以下とするのがよく、多過ぎては圧入抵抗の増大によって施工効率が悪化する。
The length range L (see FIG. 1 (a)) for forming the
また、スパイラルリブ3の鋼管1表面からの高さt〔図1(c)参照〕は、15〜50mmの範囲が好ましく、低過ぎては孔壁岩盤に対するスパイラルリブ3の食い込みが浅くなるため、鋼管杭Pの支持力及び耐引抜き力を充分に確保できず、逆に高過ぎては岩盤支持層Gr内への鋼管杭Pの打撃圧入に過大な力を要することになる。更に、スパイラルリブ3(高硬質チップ31)の下端側のテーパ部31aの勾配角α〔図1(c)参照〕は、45°以下が好ましく、大き過ぎては孔壁岩盤に対する食い付き抵抗が大きくなって鋼管杭Pの打撃圧入に大きな力を要することになる。
Further, the height t of the
なお、スパイラルリブ3としては、図1で例示した断面が略正方形のものに限らず、例えば図2(a)に示す鋼管杭P1のような三角形、図2(b)に示す鋼管杭P2のような円形、更には図示しない長方形や楕円等の様々な断面形状のものを採用できる。また、既述のスパイラルリブ3の下端部は前述のように上位主要部の鋼棒30とは別材の高硬質チップ31からなるものである。
In addition, as the
一方、スパイラルリブ3の本数は、孔壁岩盤に対する食い込み強度面より4本以上であることが望ましいが、鋼管1の外径に応じて、例えば図3の(a)で示す鋼管外径500mm未満の鋼管杭P3では4本、同(b)で示す鋼管外径500〜600mm程度の鋼管杭P4では6本、同(c)で示す鋼管外径700〜1000mm程度の鋼管杭P5では8本、同(d)で示す鋼管外径1100mm以上の鋼管杭P6では12本のように、鋼管外径が大きいほど多くするのがよい。
On the other hand, the number of
次に、上記の鋼管杭Pを用いた本発明の施工方法の一実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。なお、図4及び図5では、模式図として、掘削孔Hの深さ及び鋼管杭Pの長さを短縮した形で図示している。また、図示の地盤Gは、浅部層Gsが砂層、土泥層、転石層、礫層等からなるが、深部側に岩盤支持層Grを有するものである。 Next, an embodiment of the construction method of the present invention using the steel pipe pile P will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5, as schematic diagrams, the depth of the excavation hole H and the length of the steel pipe pile P are illustrated in a shortened form. In the illustrated ground G, the shallow layer Gs is composed of a sand layer, a mud layer, a boulder layer, a gravel layer, etc., but has a rock support layer Gr on the deep side.
この施工方法では、まず図4(a)で示すようにダウンザホールハンマ4をアースオーガ6にて垂直に支持し、同(b)に示すように該ダウンザホールハンマ4を回転させながら先端の掘削ビット5を地盤Gに打撃圧入して削孔ゆくことにより、同(c)に示すように深部の岩盤支持層Gr0内に達する掘削孔Hを穿設すると共に、この削孔過程で生じるスライムを掘削ビット5から噴出するハンマ駆動用圧縮エアの排気によって地上側へ放出させる。そして、所定深度の掘削孔Hを形成後、図4(d)に示すようにダウンザホールハンマ4を回転させながら引き上げてゆき、その引上げ過程でも更にハンマ駆動用圧縮エアの排気によってスライムを地上へ排出し、同(e)に示すように空所化した掘削孔Hからダウンザホールハンマ4を抜出する。
In this construction method, first, the down-the-
なお、形成する掘削孔Hの孔径D3〔図4(e)参照〕は、後述の如く孔壁に各スパイラルリブ3を食い込ませる必要から、図1(b)に示す鋼管杭Pの鋼管1の外径D1以上で、且つ該鋼管杭Pにおける複数本のスパイラルリブ3に対する外接円径D2より小さく設定する。すなわち、D2>D3≧D1であるが、より好ましくはD3=D1+(0〜10mm)とするのがよい。
In addition, since the hole diameter D3 [refer FIG.4 (e)] of the excavation hole H to form needs to make each
かくして形成した掘削孔Hには、鋼管杭Pの打込み前に、図5(a)に示すように、土砂類Sを投入して埋め戻す。この土砂類Sには削孔時に地上側へ排出したスライムも含まれる。次に、図5(b)に示すように、クレーン(図示省略)で吊持したバイブロハンマ7のチャック7aによって鋼管杭Pの上端部を把持し、この鋼管杭Pを埋め戻した掘削孔Hの真上に垂直に配置し、図5(c)に示すように、バイブロハンマ7の駆動によって該鋼管杭Pを掘削孔Hに打撃圧入してゆく。そして、図5(d)に示すように、該鋼管杭Pを掘削孔H内の所定深度(通常は孔底)まで圧入させたのち、バイブロハンマ7のチャック7aを開放し、該バイブロハンマ7を引き上げて鋼管杭Pの打設を完了する。
Before the steel pipe pile P is driven, the excavation hole H thus formed is filled with earth and sand S as shown in FIG. This earth and sand S includes slime discharged to the ground side during drilling. Next, as shown in FIG.5 (b), the upper end part of the steel pipe pile P is hold | gripped with the chuck | zipper 7a of the
上記の鋼管杭Pの圧入過程では、バイブロハンマ7の起振力に基づく高速打撃と該バイブロハンマ7及び鋼管杭Pの自重により、該鋼管杭Pが掘削孔H内に圧入してゆくが、その下端側外周面に複数本のスパイラルリブ3が突設されているため、これらスパイラルリブ3による螺旋誘導作用で鋼管杭Pは自己回転しつつ圧入してゆくことになる。この鋼管杭Pの自己回転は、クレーンの動滑車8とバイブロハンマ7を吊持するフック81とのスイベル連結部における相対回転によって許容される。そして、該鋼管杭Pの下部側が岩盤支持層Gr内に圧入してゆく際には、外周面の各スパイラルリブ3が掘削孔Hの孔壁岩盤に食い込んで螺旋溝を刻設してゆくことになる。また、掘削孔H内を埋めていた土砂類Sは、鋼管1内に入り込むと共に、掘削孔Hの内周壁と鋼管杭Pの鋼管1との僅かな隙間にも充填される。
In the press-fitting process of the steel pipe pile P, the steel pipe pile P is press-fitted into the excavation hole H due to the high-speed impact based on the vibration force of the
岩盤支持層Gr内に達した鋼管杭Pの下部側では、図6(a)(b)に示すように、鋼管1の外周面が掘削孔Hの内周面に近接ないし密接した状態で、各スパイラルリブ3が孔壁岩盤に食い込んでいる。従って、打設した鋼管杭Pは、下部側が岩盤支持層Grによって直接に抱持され、該岩盤支持層Gr自体で根固めされた形になり、岩盤強度に基づく大きな先端支持力が得られ、水平力の負荷や上部構造物による垂直荷重に対して極めて高い抵抗性が発現する上、孔壁岩盤に対して複数本のスパイラルリブ3が周方向均等に螺旋の道筋を造って食い込んでおり、回転力が作用しない限りは岩盤支持層Grから抜出し不能となるから、極めて大きな耐引抜き力を発揮する。一方、打設後の鋼管杭Pは、スパイラルリブ3の螺旋抜出し方向に回転力を加えつつ引き上げることで、地盤Gから容易に引抜き可能である。
On the lower side of the steel pipe pile P that has reached the bedrock support layer Gr, the outer peripheral surface of the
このように岩盤支持層Grに達した鋼管杭Pのスパイラルリブ3が孔壁岩盤に対して螺旋の道筋を造って食い込んでいるか否かは、バイブロハンマ7による打撃圧入中に該鋼管杭Pの回転度合を観察することで確認できる。すなわち、鋼管杭Pの圧入長さ当りの回転量は、スパイラルリブ3のスパイラルピッチから算出できるから、その算出値から設定した許容範囲に実際の観測値が入れば、大きな耐引抜き力を付与できたことになる。
Whether or not the
岩盤支持層Grにおけるスパイラルリブ3の孔壁岩盤への食い込み深さd〔図6(b)参照〕は、該スパイラルリブ3の鋼管1表面からの高さt、ならびに掘削孔Hの内径D3と鋼管1の外径D1との差(D3−D1)によって定まり、d=t−(D3−D1)/2となるが、15〜50mmの範囲が好適である。この食い込み深さdが浅過ぎては、該鋼管杭Pの耐引抜き力が不充分になり、逆に深過ぎては打撃圧入に過大な力を要すると共に施工能率が低下することになる。
The depth d (see FIG. 6 (b)) of the
また、実施形態の施工方法では、先に削孔した掘削孔Hを土砂類Sで埋め戻した上で鋼管杭Pを打撃圧入するから、掘削孔Hの内周壁と鋼管杭Pの鋼管1との僅かな隙間ならびに該鋼管1内が土砂類Sで充填され、該鋼管杭Pは揺るぎない打設状態となって地盤Gによる支持力がより増大するという利点がある。しかるに、本発明の施工方法は、掘削孔Hを埋め戻すことなく、空所のままでバイブロハンマ7による鋼管杭Pの打撃圧入を行う手法も包含する。このように空所の掘削孔Hに鋼管杭Pを打撃圧入する手法でも、該鋼管杭Pは下部側が岩盤支持層Grに直接に保持されることで十分な支持力及び耐引抜き力が得られる。
Further, in the construction method of the embodiment, since the steel pipe pile P is hit and pressed after the excavated hole H drilled previously is backfilled with earth and sand S, the inner peripheral wall of the excavated hole H and the
更に、この施工方法では、鋼管杭Pを岩盤支持層Gr自体で直接に根固めすることで、、根固め材を省略できるから、それだけ材料コストを低減できると共に、品質管理が容易になり、施工能率も向上する上、根固め材による周辺環境の汚染を回避できるという利点がある。ただし、本発明の施工方法においては、掘削孔Hを埋め戻す土砂類Sと共にセメントミルク等のグラウトを注入してもよく、これによって掘削孔Hの内周壁と鋼管杭Pの鋼管1との僅かな隙間を充填する土砂類Sが硬化層となるから、該鋼管杭Pの地盤Gによる保持力を更に増大することができる。
Furthermore, in this construction method, since the steel pipe pile P is directly solidified by the bedrock support layer Gr itself, the solidification material can be omitted, so that the material cost can be reduced and the quality control becomes easy. In addition to improving efficiency, there is an advantage that contamination of the surrounding environment by the root-capping material can be avoided. However, in the construction method of the present invention, a grout such as cement milk may be injected together with the earth and sand S for refilling the excavation hole H, whereby a slight amount of the inner peripheral wall of the excavation hole H and the
なお、図5では打設完了後の鋼管杭Pが頂部のみを地表から突出した形で図示しているが、その突出高さは鋼管杭Pの長さによって任意に設定できる。従って、この鋼管杭Pの複数本を上部側が地上に所定高さで突出する状態で地盤Gの岩盤支持層Gr内に達するまで打ち込んでおき、例えば図8に示すように、その地上突出部を利用して縦孔h付きの擁壁ブロックB1〜B4を複数段に積み重ねて擁壁Wを構築した場合、この擁壁Wに大きな側圧が加わっても、各鋼管杭Pは回転力が作用しないために持ち上がらず、もって鋼管杭Pの持ち上がりを伴う擁壁Wの倒壊が阻止されることになる。しかして、本発明の施工方法によれば、鋼管杭Pが極めて大きな耐引抜き力を発揮するから、擁壁Wに限らず、排煙塔、鉄塔、高層ビル、ハイピア等の基礎杭に大きな耐引抜き力が要求される各種構造物についても、この施工方法を好適に適用できる。 In addition, in FIG. 5, although the steel pipe pile P after completion of placement has been illustrated in a form in which only the top portion protrudes from the ground surface, the protruding height can be arbitrarily set depending on the length of the steel pipe pile P. Therefore, a plurality of the steel pipe piles P are driven until they reach the rock support layer Gr of the ground G with the upper side protruding above the ground at a predetermined height. For example, as shown in FIG. When the retaining wall W is constructed by stacking the retaining wall blocks B1 to B4 with the vertical holes h in a plurality of stages, even if a large lateral pressure is applied to the retaining wall W, each steel pipe pile P does not act on the rotational force. Therefore, it does not lift up, and the collapse of the retaining wall W accompanying the lifting of the steel pipe pile P is prevented. Therefore, according to the construction method of the present invention, the steel pipe pile P exhibits an extremely large pull-out resistance, so that not only the retaining wall W but also a large pile-proof pile such as a smoke tower, steel tower, high-rise building, high pier, etc. This construction method can also be suitably applied to various structures that require a pulling force.
本発明の施工方法で使用するバイブロハンマ7としては、特に制約されないが、硬岩や中硬岩に対する削孔を効率よく行う上で、最大起振力が1000kN以上、最大周波数が2000rpm以上の油圧式超高起振力バイブロハンマが推奨される。このような油圧式超高起振力バイブロハンマの具体例として、オランダ国IEC社製の商品名20RF(最大起振力:1100kN、最大周波数:2300rpm)、同28RF(最大起振力:1600kN、最大周波数:2300rpm)、オランダ国PVE社製の商品名24VM(最大起振力:1400kN、最大周波数:2300rpm)等が挙げられる。
The
1 鋼管
3,3A,3B スパイラルリブ
31a テーパー部
4 ダウンザホールハンマ
5 掘削ビット
7 バイブロハンマ
D1 鋼管外径
D3 掘削孔径
G 地盤
Gr 岩盤支持層
H 掘削孔
L 長さ範囲
O 鋼管軸線方向
P 鋼管杭
S 土砂類
d 食い込み深さ
θ 傾斜角度
t スパイラルリブの鋼管表面からの高さ
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