6981606 岩盤への杭打設工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6981606

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】岩盤への杭打設工法

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/24 20060101AFI20211202BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20211202BHJP

   E02D 5/48 20060101ALI20211202BHJP

   E02D 5/56 20060101ALI20211202BHJP

   E02D 7/18 20060101ALN20211202BHJP

【ＦＩ】

   E02D7/24

   E02D5/28

   E02D5/48

   E02D5/56

   !E02D7/18

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-74143(P2017-74143)

(22)【出願日】2017年4月4日

(65)【公開番号】特開2018-178382(P2018-178382A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219406

【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】397009831

【氏名又は名称】株式会社ガンケン

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】田口 博文

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 洋一

(72)【発明者】

【氏名】稲積 一訓

(72)【発明者】

【氏名】辰見 夕一

(72)【発明者】

【氏名】中島 通宏

【審査官】 柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１７２９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２６６１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６２８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７７２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−００２５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／２０３８５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−２９１５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２４３８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１４８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３９２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１２−０１１９５８１（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特許第５９３２１２４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５７−０２４７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３７０６２０４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ７／２４

Ｅ０２Ｄ ５／２８

Ｅ０２Ｄ ５／４８

Ｅ０２Ｄ ５／５６

Ｅ０２Ｄ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動杭打設機によって、杭の先端を岩盤に打ち付けて岩盤を破砕しつつ、破砕した岩石を、前記杭に隣接配置されている注水パイプの先端ノズルから噴射する水で前記杭の先端領域から排除しながら前記岩盤に前記杭を打ち込む岩盤への杭打設工法において、前記杭の先端部の外周面が他の部位よりも外周側に突出した厚肉の突出部を有するとともに、前記突出部以外の前記杭の少なくとも先端側の外周面の表面にその外周面からの突出量が前記突出部の最大突出量以下の凸部が設けられていて、前記杭が管状であり、前記突出部が、前記杭の最先端部で前記杭の周方向全長に連続する一方の環状突出部と、前記一方の環
状突出部の後端に連接されていて前記杭の周方向全長に連続する他方の環状突出部とで構成され、前記一方の環状突出部の外周面よりも前記他方の環状突出部の外周面が前記杭の外周側に突出している２段構造であり、前記凸部が、前記他方の環状突出部の後端から前記杭の長手方向に延在していて、前記杭を前記岩盤に所定深さ打込んだ後、前記杭と前記岩盤とのすき間にセメントミルクを充填し、このセメントミルクが固化することにより、固化したセメントミルクを介して前記杭を前記岩盤に固定させることを特徴とする岩盤への杭打設工法。

【請求項2】

振動杭打設機によって、杭の先端を岩盤に打ち付けて岩盤を破砕しつつ、破砕した岩石を、前記杭に隣接配置されている注水パイプの先端ノズルから噴射する水で前記杭の先端領域から排除しながら前記岩盤に前記杭を打ち込む岩盤への杭打設工法において、前記杭の先端部の外周面が他の部位よりも外周側に突出した厚肉の突出部を有するとともに、前記突出部以外の前記杭の少なくとも先端側の外周面の表面にその外周面からの突出量が前記突出部の最大突出量以下の凸部が設けられていて、前記杭が管状であり、前記突出部が、前記杭の最先端部で前記杭の周方向全長に連続する環状突出部と、前記環状突出部の外
周面に前記杭の周方向に間隔をあけて配置された複数の離間する突出部とで構成されていて、前記凸部が、それぞれの前記複数の離間する突出部の後端から前記杭の長手方向に延在して、それぞれの前記複数の離間する突出部は、前記凸部が存在する周方向位置にのみ配置されていて、前記杭を前記岩盤に所定深さ打込んだ後、前記杭と前記岩盤とのすき間にセメントミルクを充填し、このセメントミルクが固化することにより、固化したセメントミルクを介して前記杭を前記岩盤に固定させることを特徴とする岩盤への杭打設工法。

【請求項3】

前記杭を前記岩盤に所定深さ打込んだ後、前記杭を前記岩盤よりも上方位置に移動させた状態にして、前記杭を打込むことで前記岩盤に形成されていて、セメントミルクがまだ供給されていない打込み痕に所定量の前記セメントミルクを充填し、次いで前記杭を前記振動杭打設機によって前記所定深さに再度打込む請求項１または２に記載の岩盤への杭打設工法。

【請求項4】

前記突出部の前記最大突出量が６ｍｍ以上３５ｍｍ以下であり、前記凸部の前記突出量が１ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の岩盤への杭打設工法。

【請求項5】

前記凸部が異形鉄筋である請求項１〜４のいずれかに記載の岩盤への杭打設工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、岩盤への杭打設工法に関し、さらに詳しくは、ガンパイル工法により岩盤に打設された杭を、長期に渡り安定的に岩盤に固定することができる岩盤への杭打設工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、岩盤に対して鋼矢板や鋼管矢板などの杭を打設する施工が行われている。この施工において杭をバイブロハンマー等で打設すると杭で破砕された破砕岩が杭の先端と岩盤の間でクッション材となり、打撃エネルギーが岩盤に十分に伝わらない。これに起因して、岩盤を容易に破砕することができず、杭の打設に要する時間が長くなるという問題があった。そこで、打設する杭に、高水圧ポンプに接続された注水パイプを設け、杭によって破砕された岩石を注水パイプの先端ノズルから噴射する噴射水により除去しつつ、杭を岩盤に打ち込むいわゆるガンパイル工法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ガンパイル工法により杭を打設した場合には、打設された杭と岩盤との間には、ある程度のすき間が生じる。このすき間が大きい程、杭と岩盤との摩擦力が小さくなるため、杭を岩盤に対して長期間に渡って安定して固定するには不利になる。現状では、ガンパイル工法によって岩盤に打設された杭は、いわゆる仮設杭として短期的に使用されているので、長期的な安定した固定強度は必要とされていない。

【0004】

しかしながら、ガンパイル工法によって岩盤に打設された杭を、いわゆる本設杭として長期的に使用することができれば、打設した杭を、様々な構造物を構成する一部材として利用できるので有益である。そのためには、ガンパイル工法により打設された杭を岩盤に対して長期的に安定して固定させる工夫が必要になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−１２４５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、ガンパイル工法により岩盤に打設された杭を、長期に渡り安定的に岩盤に固定することができる岩盤への杭打設工法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため本発明の岩盤への杭打設工法は、振動杭打設機によって、杭の先端を岩盤に打ち付けて岩盤を破砕しつつ、破砕した岩石を、前記杭に隣接配置されている注水パイプの先端ノズルから噴射する水で前記杭の先端領域から排除しながら前記岩盤に前記杭を打ち込む岩盤への杭打設工法において、前記杭の先端部の外周面が他の部位よりも外周側に突出した厚肉の突出部を有するとともに、前記突出部以外の前記杭の少なくとも先端側の外周面の表面にその外周面からの突出量が前記突出部の最大突出量以下の凸部が設けられていて、前記杭が管状であり、前記突出部が、前記杭の最先端部で前記杭の
周方向全長に連続する一方の環状突出部と、前記一方の環状突出部の後端に連接されていて前記杭の周方向全長に連続する他方の環状突出部とで構成され、前記一方の環状突出部の外周面よりも前記他方の環状突出部の外周面が前記杭の外周側に突出している２段構造であり、前記凸部が、前記他方の環状突出部の後端から前記杭の長手方向に延在していて、前記杭を前記岩盤に所定深さ打込んだ後、前記杭と前記岩盤とのすき間にセメントミルクを充填し、このセメントミルクが固化することにより、固化したセメントミルクを介して前記杭を前記岩盤に固定させることを特徴とする。
本発明の別の岩盤への杭打設工法は、振動杭打設機によって、杭の先端を岩盤に打ち付けて岩盤を破砕しつつ、破砕した岩石を、前記杭に隣接配置されている注水パイプの先端ノズルから噴射する水で前記杭の先端領域から排除しながら前記岩盤に前記杭を打ち込む岩盤への杭打設工法において、前記杭の先端部の外周面が他の部位よりも外周側に突出した厚肉の突出部を有するとともに、前記突出部以外の前記杭の少なくとも先端側の外周面の表面にその外周面からの突出量が前記突出部の最大突出量以下の凸部が設けられていて、前記杭が管状であり、前記突出部が、前記杭の最先端部で前記杭の周方向全長に連続する環状突出部と、前記環状突出部の外周面に前記杭の周方向に間隔をあけて配置された複数の離間する突出部とで構成されていて、前記凸部が、それぞれの前記複数の離間する突出部の後端から前記杭の長手方向に延在して、それぞれの前記複数の離間する突出部は、前記凸部が存在する周方向位置にのみ配置されていて、前記杭を前記岩盤に所定深さ打込んだ後、前記杭と前記岩盤とのすき間にセメントミルクを充填し、このセメントミルクが固化することにより、固化したセメントミルクを介して前記杭を前記岩盤に固定させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、杭の先端部に外周面が他の部位よりも外周側に突出した突出部を有しているので、打設している杭の外周面と岩盤との摩擦抵抗が小さくなり、杭を円滑に打設することができる。また、打設した杭の外周面と岩盤との間に適度なすき間が確保されるので、このすき間に必要な量のセメントミルクを充填することができる。

【0009】

そして、岩盤に対して所定深さ打ち込んだ杭と岩盤とのすき間に充填したセメントミルクが固化することにより、固化したセメントミルクを介して杭が岩盤に固定される。杭の先端側の外周面に設けられている凸部の突出量は突出部の最大突出量以下なので、杭の打設の際には凸部は突出部に保護されて損傷し難くなっている。そして、この凸部の存在によってセメントミルクと接合する杭の外周面の面積が増大する。そのため、杭を岩盤に一段と強固に固定するに有利になっている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の岩盤への杭打設工法において、杭を岩盤に打ち込んでいる工程を縦断面視で例示する説明図である。

【図2】図１の杭の先端部周辺を拡大して例示する説明図である。

【図3】杭の突出部を拡大して縦断面視で例示する説明図である。

【図4】杭の先端側の外周面を例示する説明図である。

【図5】岩盤に所定深さ打込んだ杭と岩盤とのすき間にセメントミルクを充填する工程を縦断面視で例示する説明図である。

【図6】図５のセメントミルクが固化して、このセメントミルクを介して杭が岩盤に固定されている状態を縦断面視で例示する説明図である。

【図7】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図8】突出部の変形例を示す杭の縦断面図である。

【図9】突出部の別の変形例を示す杭の縦断面図である。

【図10】凸部の変形例を示す杭の正面図である。

【図11】凸部の別の変形例を示す杭の正面図である。

【図12】図１１のＢ−Ｂ断面図である。

【図13】突出部を２段構造にした変形例を杭の右半分の縦断面視で例示する説明図である。

【図14】突出部の別の変形例を杭の右半分の縦断面視で例示する説明図である。

【図15】図１４のＣ−Ｃ断面視で杭を例示する説明図である。

【図16】隅肉溶接の状態を杭の正面視で例示し、図１６（Ａ）は異形鉄筋の長手方向に連続して施工した場合、図１６（Ｂ）は断続的に施工した場合を示す。

【図17】凸部の別の変形例を示す杭の正面図である。

【図18】凸部の別の変形例を示す杭の正面図である。

【図19】岩盤に所定深さ打込んだ杭を上方移動させた状態でセメントミルクを充填する工程を縦断面視で例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の岩盤への杭打設方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0012】

図１、図２に例示する杭２の打設現場は、岩盤Ｒの上に土砂層Ｓが堆積した地盤である。この地盤にガンパイル工法によって杭２を打設するには、バイブロハンマー等の振動杭打設機１が発振する振動を利用する。杭２としては例えば、Ｈ型鋼や鋼矢板など様々なタイプを用いることができるが、この実施形態では鋼管杭を用いている。

【0013】

図３、図４に例示するように、杭２の先端部は外周面が他の部位よりも外周側に所定の突出量ｔ１だけ突出した突出部２ａを有している。突出量ｔ１は一定になっているので、この突出量ｔ１が最大突出量となる。突出部２ａは杭２の周方向に連続した筒状になっている。即ち、本発明では、先端部に他の部位に比して相対的に厚肉の突出部２ａを有する杭２を使用する。この実施形態では、突出部２ａが予め一体的に形成されている杭２を使用している。

【0014】

突出部２ａの最大突出量ｔ１は例えば、６ｍｍ以上３５ｍｍ以下にすることが好ましく、９ｍｍ以上１２ｍｍ以下にすることがより好ましい。この突出部２ａの杭２の長手方向寸法Ｌは、例えば２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が好ましい。

【0015】

突出部２ａは、他の部位に比して高強度および高硬度であることが望ましい。突出部２ａの強度は例えば、引張強さが１０００Ｎ／ｍｍ²以上に設定される。

【0016】

突出部２ａ以外のこの杭２の先端側の外周面の表面には、その表面から外周側に所定の突出量ｔ２だけ突出した凸部２ｂが設けられている。凸部２ｂの突出量ｔ２は突出部２の最大突出量ｔ１以下になっている。突出量ｔ２は１ｍｍ以上で、かつ、最大突出量ｔ１よりも小さいことが好ましい。凸部２ｂの突出量ｔ２が１ｍｍ未満では、杭２の外周面とセメントミルクＣの付着強度を向上させる効果が過小になる。凸部２ｂの突出量ｔ２を最大突出量ｔ１よりも大きくすると、杭２を打設する際に岩盤Ｒに接触したり、打設の際に発生する岩粉が衝突して凸部２ｂが損耗し易くなる。

【0017】

この凸部２ｂは、概ね、杭２が岩盤Ｒに埋設される範囲に配置される。例えば、凸部２ｂを設ける範囲は、杭２の先端から後端に向かって２ｍ〜１０ｍまでの範囲（凸部２ｂを設ける範囲の後端位置を杭２の先端から２ｍ〜１０ｍの位置にする）、或いは、杭２の先端から後端に向かって杭２の外径の１００％〜５００％の長さまでの範囲（凸部２ｂを設ける範囲の後端位置を杭２の先端から杭２の外径の１００％〜５００％の長さの位置にする）。尚、突出部２ａには凸部２ｂを設けない。

【0018】

この実施形態では、凸部２ｂは杭２の外周面で周方向に延在する環状凸部になっていて、複数の環状凸部が杭２の長手方向に間隔をあけて配置されている。それぞれの環状凸部は杭２の長手方向に対して直交した向きに配置されている。

【0019】

杭２には注水パイプ４が着脱自在に隣接配置されている。この実施形態では、注水パイプ４が杭２の内周面に沿って杭２の長手方向に延在している。１本の杭２に対して、単数または複数の注水パイプ４が配置される。注水パイプ４の後端には直接、または別の配管３ａを介して、地盤上に配置された水タンク３が接続される。注水パイプ４の先端は、水タンク３から供給された水Ｗを噴射する先端ノズル４ａになっている。杭２には、打設中の注入パイプ４の振れを抑制するための振れ留め金具が適宜設けられる。先端ノズル４ａは、杭２の先端から突出しない位置に配置される。

【0020】

この杭２を打設するには、クレーン等によって吊り下げられた振動杭打設機１により杭２を保持する。次いで、振動杭打設機１により杭２を振動させながら、杭２の先端を土砂層Ｓに打ち込んでゆく。杭２の先端が土砂層Ｓの範囲内に位置していて、岩盤Ｒまで達していない段階では、先端ノズル４ａから水Ｗを噴射する必要はない。

【0021】

図１、２に例示するように、杭２の先端が岩盤Ｒに達すると、水タンク３に収容されている水Ｗを高圧ポンプによって注水パイプ４に供給して、先端ノズル４ａから噴射させる。即ち、振動杭打設機１により杭２を振動させるとともに、先端ノズル４ａから水Ｗを噴射しながら杭２を岩盤Ｒに打ち込む。即ち、打設している杭２の先端が岩盤Ｒに到達した時点で先端ノズル４ａから水の噴射を開始するとよい。これにより、噴射した水Ｗによって土砂層Ｓを不必要に緩めることがなくなり、かつ、土砂層Ｓと杭２との間に実質的にすき間が形成されなくなるので、後工程で使用するセメントミルクＣの量を抑制するには有利になる。

【0022】

振動する杭２の打撃を受けることにより、杭２の先端に衝突した岩盤Ｒの部分が破砕される。岩盤Ｒが破砕されて発生した岩石Ｒｃは、杭２の先端と岩盤Ｒとの間に存在するが、杭２の先端が打撃の反力により上方移動して岩盤Ｒから離反した際に、先端ノズル４ａから噴射されている水Ｗにより杭２の先端領域から排除される。杭２が続いて岩盤Ｒを打撃する時には杭２の先端と岩盤Ｒとの間には緩衝作用を及ぼす岩石Ｒｃがない状態になる。そのため、杭２による打撃エネルギーが岩石Ｒｃによって減殺されることなく岩盤Ｒに作用して岩盤Ｒを容易に破砕することができる。杭２の打撃による岩盤Ｒの破砕と、先端ノズル４ａから噴射される水Ｗによる岩石Ｒｃの排除を繰り返して、岩盤Ｒへの杭２の打込みを進める。杭２は先端部に相対的に厚肉の突出部２ａを有しているので他の部位に比して、岩盤Ｒに衝突しても変形し難いというメリットがある。

【0023】

杭２を岩盤Ｒに対して所定深さまで打込むと、打ち込んだ杭２と岩盤Ｒとの間には、ある程度のすき間ｇが生じる。このすき間ｇは例えば２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。そこで、図５に例示するように、杭２と岩盤Ｒとのすき間ｇにセメントミルクＣ（セメントと水の混合材）を充填する。すき間ｇに充填する前のセメントミルクＣには、セメントミルクＣを充填する際の流動性に支障が生じない範囲で所定量の増粘材Ｂや膨張材Ｄを予め配合しておくとよい。増粘材Ｂおよび膨張材Ｄの詳細については後述する。尚、土砂層Ｓはその土圧によって締め固まるので、杭２と土砂層Ｓとの間には実質的にすき間は生じない。したがって、杭２には土砂層Ｓが密着して杭２は土砂層Ｓに固定されることになる。

【0024】

セメントミルクＣは、地盤上に配置された収容タンク５から充填用パイプ６を通じてすき間ｇに供給される。一般的には、このすき間ｇには地下水が存在しているが、セメントミルクＣを充填することにより、地下水とセメントミルクＣが置き換わることになる。充填用パイプ６は１本に限らず、複数本にすることもできる。

【0025】

すき間ｇの大部分の範囲にセメントミルクＣを充填した後は、所定時間、養生することによりセメントミルクＣを固化させる。図６、７に例示するように、すき間ｇに介在して固化したセメントミルクＣは、杭２によって削られた岩盤Ｒの表面および杭２の表面（周面）に強固に付着する。固化したセメントミルクＣの一軸圧縮強度は例えば、５Ｎ／ｍｍ²以上にする。

【0026】

本発明では杭２の凸部２ｂを設けているので、凸部２ｂを設けていない場合に比して、セメントミルクＣと接合する杭２の外周面の面積が増大する。それ故、固化したセメントミルクＣを介して杭２を岩盤Ｒに対して一段と強固に固定することができる。即ち、本発明では、凸部２ｂを設けることで、岩盤Ｒと杭２の周面との間の摩擦力（固定力）を大幅に増大させることができる。

【0027】

詳述すると、杭２と岩盤Ｒとの間のすき間ｇにセメントミルクＣを充填した場合、杭の周面とセメントミルクＣとの境界面、セメントミルクＣと岩盤Ｒとの境界面が形成される。セメントミルクＣと岩盤Ｒとの境界面では、岩盤Ｒの凹凸の影響によって互いの付着強度は比較的高くなる。一方、杭２の周面が滑らかであると、セメントミルクＣとの境界面では互いの付着強度は比較的低くなる。

【0028】

ここで、杭２の周面摩擦力度を考えると、杭２の周面が滑らかな仕様では、例えば杭２に引き抜き力を作用させた場合、杭２の周面とセメントミルクＣの付着強度程度に達すると、セメントミルクＣと岩盤Ｒとの境界面に先行して杭の周面とセメントミルクＣとの境界ですべりが発生する。そのため、セメントミルクＣと岩盤Ｒとの付着によって発現される周面摩擦力度よりも低い摩擦力度しか得られない。

【0029】

ところが、本発明では杭２の外周面に凸部２ｂを設けているので、杭２の外周面とセメントミルクＣの付着強度が向上して、セメントミルクＣと岩盤Ｒの付着強度と同等程度にすることが可能になっている。即ち、セメントミルクＣと岩盤Ｒとの付着によって発現される周面摩擦力度と、杭２の周面とセメントミルクＣとの付着によって発現される周面摩擦力度とを同等にすることができるので、岩盤Ｒと杭２の周面との摩擦力の向上にセメントミルクＣが無駄なく効率的に使用されている。

【0030】

しかも、凸部２ｂの突出量ｔ２は突出部２ａの最大突出量ｔ１以下なので、杭２を打設する際には凸部２ｂは突出部２ａに保護されて、岩盤Ｒとの接触や破砕された岩粉との接触によって損傷、摩耗する不具合を防止し易い仕様になっている。そのため、杭２の打設後も凸部２ｂを健全な状態に維持することができる。

【0031】

加えて、杭２は先端部に上述した仕様の突出部２ａを有しているので、杭２と岩盤Ｒとのすき間ｇが適切な大きさになる。このすき間ｇが過小にならないので、打設している杭２の周面に作用する地盤（土砂層Ｓおよび岩盤Ｒ）からの摩擦が低減して円滑に打設することができる。一方、このすき間ｇを過大にしないために突出部２ａの最大突出量ｔ１は、３５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下にする。これにより、打設後の杭２の周面に作用する地盤（土砂層Ｓおよび岩盤Ｒ）からの摩擦支持力が低下することを回避できる。

【0032】

上記のとおり本発明によれば、杭２を長期に渡って安定的に岩盤Ｒに固定することが可能になる。特に、杭２の引抜き抵抗力の大幅な向上が期待できるので、構造物を構成する一部材としてこの杭２を使用しても、十分な耐震性を確保することが可能になる。それ故、ガンパイル工法により打設した杭２を、仮設杭としてだけでなく本設杭として用いることができる。

【0033】

突出部２ａが予め一体的に形成されている杭２を使用すると、突出部２ａが後付けされた杭２よりも、突出部２ａ（杭２）の長期間の安定した耐久性を確保するには有利になる。それ故、本設杭として用いるためには、突出部２ａが予め一体的に形成されている杭２にするとよい。

【0034】

セメントミルクＣに予め配合する増粘材Ｂとしては、例えばベントナイト、セルロースエーテル、炭酸カルシウム等の様々なコンクリート増粘材を用いることができる。膨張材Ｄとしては、例えば、石灰、石膏、ボーキサイトを主成分とする焼成化合物等の様々なコンクリート膨張材を用いることができる。

【0035】

増粘材Ｂを配合することにより、セメントミルクＣ成分中のセメントと水とが分離し難くなる。セメントと水との分離が生じると、岩盤Ｒに対する杭２の固定力が低下するので、増粘材Ｂを配合することにより、杭２の固定力を長期に渡って安定して維持するには有利になる。ただし、増粘材Ｂの配合割合が過大になると、すき間ｇに充填する際のセメントミルクＣの流動性が悪化して、すき間ｇに密に充填させることが困難になる。一方、増粘材Ｂの配合割合が過小であると、期待する分離抵抗性（セメントと水との分離を抑制する作用効果）を発揮することができない。そのため、増粘材Ｂの配合量はセメントミルクＣに含有されるセメントに対して３重量％以上１２重量％以下にすることが好ましく、５重量％以上８重量％以下がより好ましい。

【0036】

セメントミルクＣに膨張材Ｄを配合することで、セメントミルクＣが膨張して周辺に対する圧力が上昇する結果、杭２とセメントミルクＣとの付着性が向上する。相応の効果を期待できる膨張材Ｄの配合量は、セメントミルクＣに含有されるセメントに対して１０重量％程度（例えば５重量％以上１５重量％以下）である。

【0037】

打設した杭２と土砂層Ｓとの間では、十分な摩擦力が確保できるので、両者のすき間にセメントミルクＣを敢えて充填する必要はない。即ち、セメントミルクＣの使用量を抑えつつ、杭２の固定強度を十分に確保するには、実質的に杭２と岩盤Ｒとのすき間ｇのみにセメントミルクＣを充填して固化させればよい。

【0038】

それ故、セメントミルクＣをすき間ｇに充填する際には、岩盤Ｒの深さ位置（範囲）を予め把握しておくとよい。そして、セメントミルクＣの供給量、供給位置を適切に調整してセメントミルクＣをすき間ｇに供給することにより、岩盤Ｒが存在している深さ位置（範囲）のみにセメントミルクＣを充填するとよい。

【0039】

セメントミルクＣは、すき間ｇの上方側から充填することも、すき間ｇの下方側から充填することもできる。すき間ｇの下方側からセメントミルクＣを充填すると、すき間ｇに存在している地下水をすき間ｇから排除してセメントミルクＣを密に充填し易くなる。したがって、例えば、充填用パイプ６をすき間ｇの下端近傍まで延ばした状態にして収容タンク５からセメントミルクＣを供給する。

【0040】

杭２が鋼管杭の場合は、管内周側と管外周側にそれぞれ充填用パイプ６を杭２の長手方向に延在させて、岩盤Ｒの杭２の外周面とのすき間ｇ、岩盤Ｒと杭２の内周面とのすき間ｇにそれぞれ、セメントミルクＣを充填するとよい。これにより、すき間ｇの全体範囲に十分、かつ、迅速にセメントミルクＣを密に充填し易くなる。鋼管杭ではない他のタイプの杭２の場合も、複数本の充填用パイプ６を用いて、複数系統でセメントミルクＣを充填することがより好ましいが、１本の充填用パイプ６を用いてセメントミルクＣを充填することもできる。

【0041】

この実施形態では、突出部２ａは杭２と一体的に形成されているが、図８に例示するように、厚さｔ１のリングを杭２の先端部に溶接等で接合して突出部２ａを設けることもできる。また、図９に例示するように、突出部２は、杭２の外周側だけでなく内周側にも突出した形状にすることもできる。

【0042】

この実施形態では、凸部２ｂとなる環状凸部が杭２の長手方向に対して直交した向きに配置されているが、図１０に例示するように、環状凸部を杭２の長手方向に対して傾斜させた向きに配置することもできる。

【0043】

図１１、図１２に例示する凸部２ｂは、杭２の長手方向に延在する異形鉄筋により形成されている。凸部２ｂとなる複数本の異形鉄筋は、杭２の周方向に等間隔で配置することが好ましい。尚、この等間隔とは完全な等間隔だけを意味するのではなく、若干のずれ（例えば杭２の軸心を中心にした周方向に±３°程度）を許容することを含んでいて、概ね等間隔を意味する。配置する異形鉄筋の数は、杭２の外径の大きさにも依存するが４本以上にして、岩盤ＲとセメントミルクＣとの付着強度に応じて、杭２とセメントミルクＣとの十分な付着強度が確保できる本数にすることが望ましい。

【0044】

図１１、図１２では、異形鉄筋（凸部２ｂ）の突出量ｔ２よりも大きな最大突出量ｔ１の突出部２ａが杭２の周方向全長に連続して形成されている。突出部２ａはその他に図１３に例示するように２段構造にすることができる。図１３では、異形鉄筋（凸部２ｂ）の突出量ｔ２よりも小さな突出量ｔ３の周方向に連続する環状の突出部２ａ₁と、この突出部２ａ₁に連続して杭２の外周面に突出量ｔ２よりも大きな突出量ｔ４の環状の突出部２ａ₂とが設けられている。突出部２ａ₁と突出部２ａ₂とにより突出部２ａが形成されている。したがって、突出部２ａの最大突出量ｔ１（＝ｔ４）は凸部２ｂの突出量ｔ２よりも大きく設定されている。

【0045】

図１４、図１５に例示するように、突出部２ａ₂は、突出部２ａ₁の外周面に設けて異形鉄筋（凸部２ｂ）の存在する位置にのみに配置した構造にすることもできる。この構造では、環状の突出部２ａ₁の外周面に周方向に間隔をあけて突出部２ａ₂が配置される。尚、図１３に例示した突出部２ａ₂も同様に周方向に間隔をあけて配置することができる。

【0046】

凸部２ｂとなる異形鉄筋は例えば、杭２の外周面に隅肉溶接によって取り付ける。図１６（Ａ）に例示するように隅肉溶接部Ｕは、異形鉄筋の長手方向に継ぎ目なく連続させることもできるが、図１６（Ｂ）に例示するように長手方向に間隔をあけた状態にすることもできる。図１６（Ｂ）のように隅肉溶接部Ｕを形成すると、長手方向に隣り合う隅肉溶接部Ｕ（肉盛りされた部分）の間の隅肉溶接していない部分に入り込んだセメントミルクＣと隅肉溶接部Ｕとが係合した状態になる。そのため、隅肉溶接部ＵとセメントミルクＣとのずれ止め効果によって一段と高い付着耐力が期待できる。

【0047】

さらには、隅肉溶接部Ｕは杭２の外周面と異形鉄筋の外周面との接触部分の近傍に形成されるので、杭２を打設する際に、岩盤Ｒとは接触し難い位置に存在することになる。そのため、隅肉溶接部Ｕは、杭２の打設後にも損耗が最小限になり、健全な状態で維持するには有利になっている。

【0048】

異形鉄筋は入手し易いメリットの他に、表面が凹凸になっているのでセメントミルクＣとの接合面積を増大するには益々有利になる。凸部２ｂが杭２の長手方向に延在していると、杭２を打設する際に、土砂層Ｓおよび岩盤Ｒと杭２との摩擦抵抗が増大することを回避できる。また、セメントミルクＣが凸部２ｂに沿って下方に円滑に流動するので、すき間ｇに密実に充填し易くなる。

【0049】

図１７に例示するように凸部２ｂは、杭２の外周面で周方向に螺旋状に延在する螺旋状凸部にすることもできる。凸部２ｂをこの形状にすると、上方から充填したセメントミルクＣを螺旋状凸部に沿って円滑に下方に流動させ易くなる。

【0050】

図１８に例示するように、杭２の長手方向に延在する凸部２ｂと周方向に延在する凸部２ｂとを組み合わせてもよい。または、これら凸部２ｂの少なくとも一方と、杭２の長手方向に対して傾斜して延在する凸部２ｂとを組み合わせてもよい。或いは、杭２の先端部の外周面に巻き付けて網状体を凸部２ｂにすることもできる。

【0051】

セメントミルクＣの充填手順は、図１９に例示する実施形態のようにすることもできる。この実施形態では、杭２を岩盤Ｒに所定深さ打込んだ後、杭２を上方移動させて、岩盤Ｒよりも上方位置に維持する。岩盤Ｒには杭２を所定深さまで打ち込んだことによって筒状のすき間ｇ１が形成されている。

【0052】

この状態で、筒状のすき間ｇ１に所定量のセメントミルクＣを充填する。次いで、杭２を所定深さに再度打込む。セメントミルクＣは杭２に押されて、杭２と岩盤Ｒとのすき間ｇに入り込む。その後、所定時間、養生することによりセメントミルクＣを固化させて図６、図７に例示した状態にする。

【0053】

この実施形態では、岩盤Ｒに杭２が存在しない状態でセメントミルクＣを充填するので迅速に充填を行うことができ、作業時間の短縮が可能になる。また、充填されたセメントミルクＣの中に杭２を押し込むので、杭２と岩盤Ｒとのすき間ｇにセメントミルクＣを密実に充填させるには有利である。

【0054】

上述したそれぞれの実施形態では、岩盤Ｒの上に土砂層Ｓが堆積した地盤に杭２を打設する場合を例にして説明したが、土砂層Ｓが存在せずに岩盤Ｒのみの地盤に杭２を打設することもできる。この場合も、岩盤Ｒに対して杭２を所定深さまで打ち込み、その後、すき間ｇまたはすき間ｇ１にセメントミルクＣを充填して固化させる手順は、上述したそれぞれの実施形態と同様である。

【符号の説明】

【0055】

１ 振動杭打設機
２ 杭
２ａ、２ａ₁、２ａ₂ 突出部
２ｂ 凸部
３ 水タンク
３ａ 配管
４ 注水パイプ
４ａ 先端ノズル
５ 収容タンク
６ 充填用パイプ
Ｂ 増粘材
Ｃ セメントミルク
Ｄ 膨張材
Ｓ 土砂層
Ｒ 岩盤
Ｕ 隅肉溶接部
Ｗ 水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】