專利名稱：樁的中掘沉樁施工方法和基礎(chǔ)樁構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一邊挖掘樁孔一邊埋設(shè)預(yù)制樁的中掘沉樁施工方法和在根據(jù)該施工方法施工的樁孔內(nèi)埋設(shè)預(yù)制樁構(gòu)成的基礎(chǔ)樁構(gòu)造。特別是對(duì)于在地基途中包含較軟弱的地層、由該層不能獲得足夠的支承力的場合特別有效。
背景技術(shù)：
在一般的樁的中掘沉樁施工方法中，在預(yù)制樁的空心部插入形成挖掘頭和排土螺旋的挖掘桿，由突出到預(yù)制樁前端的挖掘桿挖掘地層，同時(shí)沉設(shè)預(yù)制樁。在該場合，挖掘頭的挖掘直徑為比埋設(shè)的預(yù)制樁的內(nèi)徑稍小(小40mm左右)的尺寸(非專利文獻(xiàn)1)。直接將預(yù)制樁壓入到該樁孔內(nèi)，或在樁孔內(nèi)壁與預(yù)制樁的間隙注入水泥漿，壓入預(yù)制樁(例如專利文獻(xiàn)1、5頁從左上起第2～3行)。
另外，在中掘沉樁施工方法中，為了擴(kuò)大根固定部的直徑，增加前端支承力，在挖掘頭形成可擺動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)大挖掘的挖掘刀(專利文獻(xiàn)1)和朝與挖掘桿的軸直交的方向(水平方向)突出的挖掘刀，進(jìn)行擴(kuò)大根固定部的挖掘。
另外，還提出這樣的施工方法，該施工方法為先掘施工方法，在埋設(shè)預(yù)制樁之前用挖掘桿挖掘樁孔的全部，然后埋設(shè)預(yù)制樁；在該方法中，將擴(kuò)刀形成于挖掘桿的中間部，在樁孔的軸部挖掘擴(kuò)徑部(專利文獻(xiàn)2)。但是，該方法不能在軟弱的地層采用，使用范圍受到限制。
另外，在中掘沉樁施工方法中，如上述那樣，挖掘比預(yù)制樁的外徑小的直徑的樁孔，所以，不能使用在先掘施工方法中使用的那樣的在外側(cè)面形成節(jié)等凹凸的預(yù)制樁，專門使用圓筒狀的預(yù)制樁。
另外，作為以減少排土為目的的發(fā)明，公開有專利文獻(xiàn)3～5。
(專利文獻(xiàn)1)日本特開平8-291682號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)日本特開平2-108724號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)日本特開昭57-74534號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)日本特開2002-54135號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5)日本特開2002-81059號(hào)公報(bào)(非專利文獻(xiàn)1)日本《基礎(chǔ)樁的調(diào)查·設(shè)計(jì)和施工》(第2次修訂版)(財(cái))土質(zhì)工學(xué)會(huì)平成5年5月25日初版發(fā)行425～431頁發(fā)明的公開(發(fā)明要解決的問題)(1)在所謂的先掘施工方法中，在預(yù)制樁的埋設(shè)之前，挖掘樁孔的全部，然后，埋設(shè)預(yù)制樁，可由挖掘鼓使樁孔壁變均勻，攪拌和填充水泥漿，但在中掘沉樁施工方法中，一般用挖掘桿排出挖掘土的大部分，從構(gòu)造上考慮難以在挖掘桿安裝攪拌擠壓鼓，所以，不能使樁孔壁變均勻。因此，不能充分地利用預(yù)制樁與樁孔之間的樁周部作為支承力。
另外，在中掘用的挖掘桿中，存在必須通過預(yù)制樁(通常為混凝土系)的空心部這樣的構(gòu)造上的限制，在擴(kuò)徑較容易的場合(專利文獻(xiàn)2)中，必須取空心部通過狀態(tài)(最小直徑)、樁孔軸部挖掘狀態(tài)(中間直徑)、樁孔擴(kuò)底部挖掘狀態(tài)(最大直徑)這樣3個(gè)位置，為復(fù)雜的構(gòu)造，設(shè)計(jì)強(qiáng)度方面受到限制。另外，在通常的挖掘直徑的2級(jí)轉(zhuǎn)換式中，當(dāng)形成擴(kuò)底根固定部時(shí)，根固定部的挖掘直徑高達(dá)樁孔的軸部直徑的1.2倍左右，即使在將帶挖掘刀的擺動(dòng)臂設(shè)于上述挖掘頭的場合，1.5倍也為限度。特別是在使用外徑1000等大直徑的預(yù)制樁的場合，限制到1.2倍左右。
另外，在中掘沉樁施工方法中，一般使預(yù)制樁的前端位于挖掘頭的正上方，一邊沉設(shè)該預(yù)制樁一邊挖掘，所以，不能如上述專利文獻(xiàn)2那樣在挖掘桿的中間部形成擴(kuò)徑刀，挖掘擴(kuò)徑部。
因此，在中掘沉樁施工方法中，為了增大挖掘速度，不得不增大排出挖掘土的排出，結(jié)果從環(huán)境面考慮不理想，施工的土質(zhì)也不受到限制。即，為了改善挖掘土的排出，進(jìn)行了各種改進(jìn)(日本特開平5-3353號(hào)公報(bào)的空氣的噴吹等)。
(2)另外，一般在將擴(kuò)底根固定部形成于砂質(zhì)土、礫質(zhì)土等的地基的中掘沉樁施工方法中，按總支承力Ra＝1/3(RP+Rf) (kN/根)計(jì)算。
其中，RP＝α×Nave×APα支承力常數(shù)(通常250左右)Nave樁前端平均N值A(chǔ)P預(yù)制樁的前端斷面積其中，預(yù)制樁的前端斷面積相當(dāng)于與有助于負(fù)荷產(chǎn)生的剪切力的傳遞的水泥土層的附著面積。
另外，Rf為樁周面摩擦阻力，根據(jù)樁周固定液的使用的有無，使用·在樁周固定液使用時(shí)Rf＝C×Nave×L×(C＝2～3)·在樁周固定液不使用時(shí)Rf＝C×L×(C＝15)的值。
另外，L可考慮樁周面摩擦力的地基的長度樁的周長Nave使用樁周固定液的區(qū)間的平均N值一般來說，在N值低的場合(例如小于等于10)，當(dāng)作為預(yù)制樁使用通常的圓筒樁時(shí)，與利用節(jié)樁等的基礎(chǔ)樁構(gòu)造相比，Rf(樁周面摩擦阻力)變小。
因此，在中掘沉樁施工方法中，為了增加支承力，需要增加RP、Rf中的任一方或雙方。
在本發(fā)明中，為了增大Rf，以改良樁孔的軸部外周部、作為預(yù)制樁的周面整體提高地基強(qiáng)度為目的。這樣，確保和增加預(yù)制樁的周面的整體的摩擦力，增大應(yīng)力傳遞面積，可寬廣而緩和地傳遞應(yīng)力。即，在上述Rf的式子中，增大N或系數(shù)C等。
(3)另外，為了增強(qiáng)RP(前端支承力)，使樁下端部(前端部)的樁外表面變寬，增強(qiáng)與水泥土的附著面積，同時(shí)，形成來自附著面的應(yīng)力可充分傳遞的高固化強(qiáng)度的根固定部。即，在上述式子中，增大α和AP。
另外，本發(fā)明在中掘沉樁施工方法中，當(dāng)進(jìn)行樁孔挖掘時(shí)，以減少從預(yù)制樁的空心部排出到地面的排土為目的。
(4)另外，專利文獻(xiàn)3的發(fā)明公開了一種施工方法，該施工方法將預(yù)先在前端安裝了可旋入到地中而且起到加強(qiáng)效果的配件的鋼管作為外殼旋入到地中，然后在鋼管內(nèi)插入預(yù)制樁(混凝土制)，由該施工方法實(shí)現(xiàn)排土的減少。然而，在該施工方法中，僅是將預(yù)制樁載置于配件，沒有預(yù)制樁與配件的一體性，另外，未考慮使地基與預(yù)制樁間的應(yīng)力的傳遞變得可靠的水泥土層等固化混合層，不能期望發(fā)揮出高支承力。另外，該施工方法必須使用配件，所以，在中掘沉樁施工方法的應(yīng)用一切不能進(jìn)行。
另外，專利文獻(xiàn)4的發(fā)明為先掘施工方法，挖掘出與預(yù)制樁的外徑相等直徑的樁孔，此后埋設(shè)具有螺旋葉片的預(yù)制樁。在公開的該方法中，通過使樁孔的軸部的直徑相對(duì)較小，從而減輕挖掘土的排出量。然而，專利文獻(xiàn)4的發(fā)明當(dāng)旋入螺旋葉片時(shí)，在預(yù)制樁產(chǎn)生大的扭轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)鼗鶊?jiān)固時(shí)，特別是在預(yù)制樁產(chǎn)生巨大的扭轉(zhuǎn)，對(duì)于混凝土制的預(yù)制樁不能實(shí)施。另外，在地層包含柔軟層的場合，由于樁孔直徑小，所以，在樁孔壁與預(yù)制樁的外側(cè)面的間隙難以形成水泥漿等和固化混合層，所以，難以發(fā)揮周邊摩擦力。
另外，在專利文獻(xiàn)5的發(fā)明公開的施工方法中，將具有螺旋葉片和挖掘刀的推進(jìn)頭配合到空心的預(yù)制樁的下端部，用通過預(yù)制樁的回轉(zhuǎn)桿使推進(jìn)頭回轉(zhuǎn)，使預(yù)制樁無回轉(zhuǎn)地貫入。然而，專利文獻(xiàn)5的發(fā)明的埋設(shè)的推進(jìn)頭與預(yù)制樁的一體性不可靠，另外，不能進(jìn)行擴(kuò)大挖掘，所以，不能實(shí)現(xiàn)由使用推進(jìn)頭的有效的支承地基周邊的支承力強(qiáng)化。另外，當(dāng)在中間深度的地層不包含軟層時(shí)，不能在該部分形成固化混合層，不能實(shí)現(xiàn)周邊摩擦力的強(qiáng)化。另外，不能從支承地基回收復(fù)雜構(gòu)造的推進(jìn)頭，需要成本。
(用于解決問題的手段)為了解決上述問題，在本發(fā)明中，挖掘包含樁孔軸部在內(nèi)比過去大的挖掘直徑(相對(duì)預(yù)制樁的樁徑)的樁孔，在該樁孔的挖掘中，至少在設(shè)計(jì)上理想深度范圍的適當(dāng)區(qū)間形成固化混合層，同時(shí)挖掘樁孔。
即，第1發(fā)明的樁的中掘沉樁施工方法使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于在該地基中，在按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍形成固化混合層，在該深度范圍以外的深度范圍進(jìn)行通常的樁孔挖掘。
第2發(fā)明的樁的中掘沉樁施工方法使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于在該地基中，在按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍形成固化混合層，恢復(fù)和強(qiáng)化地基強(qiáng)度，在該深度范圍以外的深度范圍進(jìn)行通常的樁孔挖掘。
第3發(fā)明為權(quán)利要求1或2所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于按比預(yù)制樁的外徑大的直徑形成樁孔，當(dāng)挖掘按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定深度范圍時(shí)，將水泥漿類注入到挖掘土，攪拌混合該挖掘土，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層。
第4發(fā)明在上述第1～第3發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征按大于等于預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑形成樁孔，當(dāng)挖掘按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍時(shí)，將水泥漿類注入到挖掘土，攪拌混合該挖掘土，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層。
另外，第5發(fā)明的樁的中掘沉樁施工方法使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，挖掘地基形成樁孔，同時(shí)，使上述預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑形成樁孔，在上述地基的包含較軟弱的地層的深度區(qū)間，將水泥漿類注入到挖掘土，攪拌混合該挖掘土，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層。
另外，第6發(fā)明的樁的中掘沉樁施工方法使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于使用在中間部沒有排土機(jī)構(gòu)的挖掘桿，按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑一邊切散地基一邊進(jìn)行挖掘，在上述預(yù)制樁的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土，同時(shí)沉設(shè)上述預(yù)制樁。
另外，第7發(fā)明的樁的中掘沉樁施工方法使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑一邊切散地基一邊進(jìn)行挖掘，在上述預(yù)制樁的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土，同時(shí)沉設(shè)上述預(yù)制樁。
另外，第8發(fā)明的樁的中掘沉樁施工方法使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于使用在中間部沒有排土機(jī)構(gòu)的挖掘桿，按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑一邊切散地基一邊對(duì)由設(shè)計(jì)確定的預(yù)定深度范圍進(jìn)行挖掘，在上述預(yù)制樁的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土，或在由設(shè)計(jì)確定的預(yù)定深度范圍形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層，在該深度范圍以外的深度范圍進(jìn)行通常的樁孔挖掘。
另外，第9發(fā)明在上述第1～第8發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征在預(yù)制樁的前端連接前端配件，挖掘頭從該前端配件的前端突出，挖掘地基形成樁孔，上述前端配件在筒狀基部的外側(cè)面的1個(gè)或多個(gè)部位形成支承面，該支承面可朝上方或下方傳遞剪切力，用作前端支承力。
另外，第10發(fā)明在上述第1～第8發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征使用在樁軸部的下端部外側(cè)面形成凹凸部的預(yù)制樁，從該預(yù)制樁的前端突出挖掘頭，挖掘地基形成樁孔，上述預(yù)制樁的凹凸部在上述預(yù)制樁下端部外側(cè)面的1個(gè)或多個(gè)部位形成支承面，該支承面可朝上方或下方傳遞剪切力，用作前端支承力。
另外，第11發(fā)明在上述第1～第8發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征在預(yù)制樁的前端連接前端配件，該前端配件在筒狀基部的外側(cè)面形成橫向的突起，挖掘頭從該前端配件的前端突出，挖掘地基形成樁孔。
另外，第12發(fā)明在上述第1～第8發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征將固化混合層的外徑和樁孔的根固定部的外徑形成為大體相同的外徑。
另外，第13發(fā)明的基礎(chǔ)樁構(gòu)造在樁孔內(nèi)埋設(shè)預(yù)制樁而構(gòu)成；其特征在于上述樁孔恢復(fù)和改良至少按設(shè)計(jì)預(yù)先確定的深度范圍的地基強(qiáng)度地構(gòu)成，上述預(yù)制樁在下端部安裝前端配件，該前端配件在筒狀基部的外側(cè)面的1個(gè)或多個(gè)部位形成支承面，該支承面可朝斜上方或斜下方傳遞剪切力，用作前端支承力。
上述較軟弱的地層在預(yù)制樁預(yù)定埋設(shè)的地基中指這樣的地基，該地基在其1個(gè)樁孔相對(duì)預(yù)先設(shè)想的地基強(qiáng)度僅具有比該設(shè)想的地基強(qiáng)度小的地基強(qiáng)度。例如，在對(duì)于砂質(zhì)土將設(shè)想的地基強(qiáng)度按N值設(shè)為“20”的場合，指具有比其平均N值低得多例如比“5”小的N值，基本上不能考慮作為支承力的地基。在該場合，預(yù)先設(shè)想的地基強(qiáng)度具有對(duì)每1根樁孔設(shè)定的情形或相對(duì)用地整體設(shè)定的情形等。
另外，在上述說明中，水泥漿類在混入到挖掘土進(jìn)行攪拌混合的場合指經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后固化的水泥漿和與水泥漿同等的水硬性材料。
另外，在上述說明中，“由設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍”的意義在于，通常地基由各種地基強(qiáng)度的地層形成，設(shè)定深度范圍時(shí)確定可作為基礎(chǔ)樁構(gòu)造的整體提高強(qiáng)度的范圍。即，具有將軟弱的地層確定為“預(yù)定的深度范圍”的場合，或?qū)⒌鼗鶑?qiáng)度較強(qiáng)的中間層確定為“預(yù)定深度范圍”的場合，適當(dāng)組合軟弱的層設(shè)定為“預(yù)定的深度范圍”的場合，或者與地基強(qiáng)度無關(guān)地將某一深度范圍確定為“預(yù)定的深度范圍”的場合等。
另外，在以上說明中，雖然“按大于等于預(yù)制樁的外徑的1.4倍的直徑挖掘”，但特別是在樁孔的軸部，沒有上限，如為大直徑，則預(yù)制樁的埋設(shè)相應(yīng)較為容易，而且可期待支承力的增加。然而，如為大直徑，則相應(yīng)地需要大的挖掘桿，另外，挖掘速度也變慢，施工效率變差。因此，比較和調(diào)整上述內(nèi)容和基礎(chǔ)樁(預(yù)制樁)的設(shè)置間隔等，通常最好為與可在根固定部獲得高前端支承力的挖掘直徑相同的尺寸即1.4～1.5倍左右。
另外，上述“剪切力的傳遞”在將“安裝了前端配件13的預(yù)制樁”或“在下端部外側(cè)面設(shè)置了凹凸部的預(yù)制樁”埋設(shè)于樁孔內(nèi)的固化了的水泥土層內(nèi)的場合指可朝該水泥土層傳遞剪切力。另外，“可傳遞剪切力的支承面”在將突起(例如環(huán)狀突起)10形成于“前端配件的筒狀基部(鋼管本體)6的外側(cè)面”或“預(yù)制樁的下端部外側(cè)面”的場合，該突起10的下面構(gòu)成可朝下方傳遞剪切力的支承面B，該突起10的上面構(gòu)成可朝上方傳遞剪切力的支承面A(圖4(a))。在該場合，突起10的上下面最好為相對(duì)垂直面多少有些傾斜的面。另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)已知，剪切力的傳遞的方向相對(duì)垂直面傾斜地作用，所以，最好與該傳遞方向成直角地形成。
另外，在為了使突起部較寬而在筒狀基部1的外側(cè)面作為凹部形成上下方向的剪切力作用的支承面的場合，凹部的側(cè)壁面構(gòu)成各支承面A、B(圖4(b))。另外，支承面不限于突起和凹部，也可在筒狀基部6的外側(cè)面形成臺(tái)階，作為具有同樣功能的支承面A和支承面B(圖4(c)(d))，其形狀為任意?？傊?，如在筒狀基部6(在將環(huán)狀突起37形成于預(yù)制樁1的場合，為下部軸部36。圖2(a))的外側(cè)面形成對(duì)剪切力的傳遞有效的某一手段(例如臺(tái)階部等)，用作前端支承力，則可與凹凸的形狀無關(guān)地構(gòu)成支承面。
另外，雖然上述筒狀基部6(或下部軸部36。圖2(a))為了應(yīng)力的傳遞平衡最好形成為圓筒狀，但也可為方筒等任意形狀。
另外，在上述說明中，前端配件13的筒狀基部6的外徑D11如形成為比預(yù)制樁1的外徑D01小的直徑(D11≤D01)，則最好挖掘與預(yù)制樁1的外徑D01相應(yīng)的樁孔。在該場合，在筒狀基部6的上端部形成與預(yù)制樁1的外徑D01相應(yīng)的大直徑部7(圖2(b))。另外，在該場合，也可將形成支承面的環(huán)狀突起10的外徑D13形成為比預(yù)制樁1的外徑D01(即大直徑部7的外徑)小的直徑(D13＜D01)，或者將外徑D13形成為比預(yù)制樁1的外徑D01大的直徑(D01＜D13)。另外，當(dāng)然，也可設(shè)D13＝D01。另外，由于在不使外徑D13比D01大的場合插入預(yù)制樁時(shí)的阻力小，所以，高地基強(qiáng)度(或土質(zhì)的密度)等的地基的施工有效。
另外，也可使筒狀基部6的外徑D11與預(yù)制樁1的外徑D01相等(D01D11)，或者使預(yù)制樁1的外徑D11比預(yù)制樁1的外徑D01大(D01＜D11)。這些尺寸可根據(jù)地基強(qiáng)度和土質(zhì)的密度、基礎(chǔ)樁要求的所需要屈服強(qiáng)度等劃分。
另外，在不使用前端配件13，將細(xì)徑的下部軸部36形成于預(yù)制樁1，將環(huán)狀突起37、37形成于該部的場合(圖2(a))，筒狀基部6的外面與下部的軸部的外面相當(dāng)，成為同樣的構(gòu)成地設(shè)定。
另外，在上述說明中，最好將筒狀基部6的內(nèi)徑D12設(shè)定得大于等于預(yù)制樁1的內(nèi)徑D02。這是因?yàn)榭梢匀菀椎貙⒃摬坎逋ㄍ诰蝾^。
(發(fā)明效果)(1)由于在預(yù)定的區(qū)間形成固化混合層，另外，不排出挖掘土，用預(yù)制樁的外周壁推壓地基，所以，與使用相同直徑的預(yù)制樁的過去的中掘沉樁施工方法相比，可發(fā)揮約2倍的支承力。
另外，在與N值的大小無關(guān)地按大直徑對(duì)適當(dāng)區(qū)間進(jìn)行樁孔挖掘，注入水泥漿類形成固化混合層的場合，由于進(jìn)一步恢復(fù)和加強(qiáng)樁周摩擦力，所以，可確實(shí)地預(yù)見到支承力的增強(qiáng)。
(2)過去的中掘沉樁施工方法存在挖掘土的排出較多這一難點(diǎn)，但在本發(fā)明中，通過切散形成比預(yù)制樁外徑大的直徑(例如約大于等于預(yù)制樁外徑的1.4倍的大直徑)的樁孔，從而特別是不在挖掘桿設(shè)置排土機(jī)構(gòu)即可沉設(shè)預(yù)制樁，所以，可將排土量減少到水泥漿等注入到樁孔內(nèi)的注入物量程度。另外，也可僅在包含較軟弱、不能期待支承力的地層(不好的地層)的深度區(qū)間將水泥漿類注入到挖掘土，經(jīng)攪拌混合形成固化混合層。另外，在按大于等于預(yù)制樁外徑的約1.4倍的直徑挖掘大直徑樁孔的場合，由于形成可獲得高支承力的根固定部，所以，可同時(shí)構(gòu)筑具有更高屈服強(qiáng)度的基礎(chǔ)樁。
(3)由于在挖掘的樁孔內(nèi)形成固化混合層，所以，如固化混合層一體地附著于預(yù)制樁的外周面，則可構(gòu)成在外周具有大直徑的環(huán)狀突起的預(yù)制樁，所以，由鄰接的基礎(chǔ)樁將固化混合層形成于大體相同深度，而且，如可在固化前施工，則可相互連接鄰接的固化混合層，作為相互連接群實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度更大的基礎(chǔ)樁構(gòu)造。
(4)通過將固化混合層的外徑與樁孔的根固定部的直徑形成得大體相同，從而使樁孔挖掘工程變得單純，簡化控制過程，而且，挖掘頭的可靠性也提高。另外，還可容易地實(shí)現(xiàn)能夠使固化混合層外徑大于等于基礎(chǔ)樁外徑的1.5倍的挖掘頭。
另外，在施工地基硬或密度高的場合，即使在挖掘頭多少設(shè)置一些排土機(jī)構(gòu)，形成提高施工速度的構(gòu)成，如組合本實(shí)施方法，則與過去相比可大幅度減少排土量。
(5)另外，最好使用前端配件，但采用在下端部形成凹凸部的混凝土制的預(yù)制樁，可獲得同樣的高支承力。在該場合，將凹凸部形成為與前端配件同樣的構(gòu)成，可采用同樣的施工方法，所以，通過形成與由過去的先掘施工方法埋設(shè)在下端部形成凹凸部的混凝土制的預(yù)制樁的場合同樣的根固定部，從而可獲得高支承力。


圖1(a)示出本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)制樁和挖掘桿，為將預(yù)制樁剖開的放大正面圖，圖1(b)為本發(fā)明的基礎(chǔ)樁構(gòu)造。
圖2為基礎(chǔ)樁構(gòu)造的根固定部的放大正面圖，(a)(b)為本發(fā)明的實(shí)施例。
圖3為說明本發(fā)明的中掘沉樁施工方法的縱斷面圖。
圖4(a)～(d)為說明本發(fā)明的前端配件的支承面和剪切力的傳遞的示意縱斷面圖。
圖5為用于本發(fā)明實(shí)施的另一挖掘頭的正面圖。
圖6為基礎(chǔ)構(gòu)造的根固定部的放大正面圖，示出由先掘施工方法挖掘的比較例。
具體實(shí)施例方式
1.基本實(shí)施形式(1)在埋設(shè)預(yù)制樁1的預(yù)定地基，由插通預(yù)制樁1的空心部2突出的挖掘頭18挖掘樁孔28，在切散地基形成的樁孔28內(nèi)，使預(yù)制樁1下降而沉設(shè)(圖3(a)～(c))。由挖掘頭18挖掘的樁孔28的挖掘直徑大于等于沉設(shè)的預(yù)制樁1的外徑，例如按1.4～1.5倍左右的大直徑從地面25挖掘。在這里，當(dāng)挖掘時(shí)和預(yù)制樁沉設(shè)時(shí)，不排出挖掘土，在挖掘桿的中間部不需要一定設(shè)置過去那樣的排土用的功能(螺旋等)。
當(dāng)挖掘地基強(qiáng)度高的地基或土質(zhì)的密度非常高的地基等時(shí)，在希望提高施工速度的場合，為了減少預(yù)制樁的貫入阻力，在挖掘桿部分地形成通常的螺旋(排土功能)，或形成小直徑的螺旋，多少進(jìn)行一些排土，這也有效。
在這樣的場合，當(dāng)挖掘與預(yù)定改良地基相當(dāng)?shù)牡貙?6A、26B時(shí)，一邊從挖掘頭18向挖掘土內(nèi)注入固化劑，一邊進(jìn)行挖掘和攪拌，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的改良地基，同時(shí)依次沉設(shè)預(yù)制樁1。
在過去的中掘沉樁施工方法中，在預(yù)制樁1的外周隔著厚1～2cm的樁周固定液層，距地基很近，但在本發(fā)明中，固化混合層中形成較厚的固化混合層，固化混合層(外徑)的外周整體與地基接觸。
例如，在預(yù)制樁1的外徑為600mm的場合，固化混合層的外徑成為840～900mm左右，為了確保應(yīng)力傳遞的足夠的厚度，最好固化混合層的厚度(上下方向的長度)從強(qiáng)度考慮大于等于1m。
其中，由于由本發(fā)明的大直徑挖掘適當(dāng)?shù)厍猩⑹蛊渥兯桑?，即使不特別排出挖掘土，也可沉設(shè)在外側(cè)面具有凹凸的混凝土制的預(yù)制樁，所以，可形成基本上沒有排土的基礎(chǔ)樁。當(dāng)然，由于壁厚比混凝土制的預(yù)制樁小的鋼管制的預(yù)制樁容易沉設(shè)，所以，可使用鋼管制的預(yù)制樁。另外，由于存在固化劑等注入量的挖掘土的排出，所以，最好固化混合層盡可能少。
(2)作為固化劑，例如使用高濃度的水泥漿，注入到挖掘土內(nèi)，由挖掘頭18進(jìn)行攪拌混合，形成固化混合層(水泥土層)29A、29B。在該場合，固化混合層(水泥土層)29A、29B的內(nèi)周面與預(yù)制樁1的外周面的附著強(qiáng)度比固化混合層29A、29B的外周面與原地基面的附著強(qiáng)度大為提高應(yīng)力的傳遞性所需要。
附著于該預(yù)制樁1的外周的環(huán)狀的固化混合層29A、29B固化，作為預(yù)制樁的環(huán)狀突起起作用。即，在預(yù)制樁1中，垂直負(fù)荷或拉拔力從固化混合的上下面相對(duì)上下的原地基實(shí)現(xiàn)剪切力的傳遞，增強(qiáng)鉛直支承力、拉拔力(圖1(b)點(diǎn)劃線箭頭圖示。
(3)在不形成固化混合層的層，由于不將固化劑注入到挖掘土，所以，在預(yù)制樁1的外周，切散變松的挖掘土在保持著由沉設(shè)的預(yù)制樁的外周推壓的狀態(tài)下積蓄。即，在固化混合層29A與固化混合層29B之間的層(深度范圍)，在預(yù)制樁的外周側(cè)形成以放射狀受到推壓的挖掘土層。
(4)如以上那樣，如一邊在預(yù)定的深度位置形成固化混合層29A、29B一邊將樁孔28挖掘到預(yù)定深度(圖3(a)～(c))，則隨后形成根固定部。即，在根固定部一邊從挖掘頭18的下端部注入高濃度的水泥漿一邊僅攪拌混合樁孔的下端部，根據(jù)需要朝上方抬起挖掘泥土，將根固定部內(nèi)的挖掘泥土與水泥漿置換，由此等等形成根固定層30(圖3(d)(e))。在根固定層30填充具有基礎(chǔ)強(qiáng)度以上的固化強(qiáng)度的水泥漿。接著，關(guān)閉挖掘頭18，通過預(yù)制樁1的空心部2，拉起到地面25(圖3(f))。
同時(shí)，在由水泥漿充滿(按水泥土狀存在)的樁孔28的根固定部內(nèi)沉設(shè)預(yù)制樁1的前端部，預(yù)制樁1的下面從根固定部的底部空出預(yù)定的長度。如以上那樣，在預(yù)制樁1的埋設(shè)結(jié)束、水泥漿固化發(fā)現(xiàn)后，形成基礎(chǔ)樁構(gòu)造33(圖1(b))。
在該場合，為了根固定部的強(qiáng)化，也可在挖掘頭18的本體部或上部使用設(shè)置了以揚(yáng)土和攪拌為目的的螺旋的挖掘桿(圖中未示出)。這是為了從根固定部盡可能地排除挖掘土，或充分地對(duì)水泥漿和挖掘土進(jìn)行攪拌混合，形成良質(zhì)的根固定層30。
(5)在本發(fā)明的中掘沉樁施工方法中使用的預(yù)制樁1在由形成于根固定部的水泥漿構(gòu)成的根固定層30內(nèi)與根固定層30成為一體，為了發(fā)揮出高的鉛直支承力和拉拔力，最好為帶附著面積大的突起(或節(jié)、螺旋葉片)的預(yù)制樁1。特別是最好形成為在預(yù)制樁1的前端3安裝以帶突起的圓筒形的鋼管本體6為基體的前端配件13的構(gòu)成，以在沉設(shè)預(yù)制樁1時(shí)推入阻力少，可容易地推入，并增大附著表面積。
在采用該中掘沉樁施工方法的場合，也可在使用的預(yù)制樁1的下端部或在前端配件13形成大直徑的突起，例如形成貫入阻力較小的構(gòu)造的大直徑的螺旋葉片等，構(gòu)筑具有更高支承力的基礎(chǔ)樁。
另外，該前端配件13為了由突起獲得大的附著面積，不使圓筒形的鋼管本體6比預(yù)制樁1的外徑大，為了減少推入阻力，突起外徑小于等于預(yù)制樁1的外徑，突起的個(gè)數(shù)為對(duì)應(yīng)于與需要的根固定層30的必要附著面積的片數(shù)，這從所需要支承力的平衡的觀點(diǎn)考慮較適當(dāng)。另外，當(dāng)沉設(shè)預(yù)制樁1時(shí)，為了防止泥土附著于前端配件13的突起面，提高在根固定層30內(nèi)的附著，最好使突起部的外徑比預(yù)制樁1的外徑稍大一些，增加附著面積，或在突起的上下面形成錐狀的傾斜。
另外，通過進(jìn)行防止泥土在突起面的附著的處理，可防止根固定層30固化后的初期沉下。
另外，為了增大屈服強(qiáng)度，需要增大前端配件13的突起的表面積，但從加載時(shí)的剪切力傳遞的有效性和施工實(shí)用性方面考慮，該突起外徑相反需要較小。因此，位于突起的基部的鋼管本體6的外徑形成為盡可能小的直徑，突起的外徑盡可能不產(chǎn)生貫入阻力地按與連接于上部的預(yù)制樁1的外徑大體相同程度的尺寸形成為不太大的尺寸。這是因?yàn)?，?dāng)考慮到從與支承力相關(guān)的突起面產(chǎn)生的剪切力的傳遞時(shí)，必須至少在突起部的外側(cè)面(下面或上面)按所需要尺寸形狀形成比地基強(qiáng)度高的固化強(qiáng)度的水泥土(ソイルセメント)層。
另外，雖然為了確保前端配件13的各部表面與根固定部的根固定層(水泥土層)30的附著強(qiáng)度，增大前端配件13的突起部的表面積地設(shè)計(jì)，但在施工時(shí)，需要防止在突起部表面附著泥土而導(dǎo)致兩者的附著強(qiáng)度下降。特別是在中掘沉樁施工方法中，與如先掘施工方法那樣在填充了水泥土的樁孔內(nèi)沉設(shè)預(yù)制樁1的場合不同，預(yù)制樁1的前端3位于挖掘樁孔28形成水泥土的高度位置(挖掘頭18的位置)的上方附近，所以，需要考慮前端配件13與根固定層30的附著。因此，最好突起部的上下面不為水平，而是為傾斜面，所以，形成為節(jié)形狀，或形成比上部的樁外徑稍大(外徑大)的突起等，進(jìn)行突起前端部的形狀·尺寸的改進(jìn)，使得沉設(shè)時(shí)泥土不卷入到突起的上側(cè)面，從而可實(shí)現(xiàn)可靠和穩(wěn)定的支承力。
(6)另外，在本發(fā)明的中掘沉樁施工方法中使用的挖掘桿15使用挖掘頭18，該挖掘頭18在打開時(shí)可按預(yù)制樁1的外徑的1.4～1.5倍的外徑挖掘樁孔，而且，可通過預(yù)制樁1的空心部2地作為小于等于其內(nèi)徑的外徑關(guān)閉。即，挖掘頭18需要縮徑時(shí)與擴(kuò)徑時(shí)的比大的構(gòu)造。例如，在可連接于桿本體16的頭本體19的兩側(cè)，可自由擺動(dòng)地安裝在前端具有挖掘刀22的挖掘臂21地構(gòu)成(圖1(a))。因此，如使用該挖掘頭18，則預(yù)制樁1的前端配件的突起(或形成于預(yù)制樁的下端部外周的突起)的外徑即使比預(yù)制樁的軸部的外徑大，如為考慮貫入時(shí)的阻力的形狀(例如螺旋葉片等)，則可容易地將預(yù)制樁1貫入埋設(shè)到樁孔28內(nèi)。
另外，在利用較容易實(shí)現(xiàn)大擴(kuò)徑尺寸的擺動(dòng)式挖掘臂的挖掘頭的過去的中掘沉樁施工方法中，需要在樁孔28的軸部的小直徑挖掘(預(yù)制樁的外徑+2cm左右)、樁孔28的擴(kuò)底根固定部的大直徑挖掘(預(yù)制樁的外徑的約1.2倍左右)、挖掘頭18的拉拔時(shí)的縮徑時(shí)(小于等于預(yù)制樁的內(nèi)徑)這樣3個(gè)控制步驟，但在本施工方法中，減少為大直徑挖掘·攪拌時(shí)和挖掘頭18的拉拔這樣2個(gè)控制步驟，所以，可簡化挖掘頭18的構(gòu)造，可增大剛性強(qiáng)度。因此，大直徑挖掘的控制可靠、穩(wěn)定，可靠性提高，同時(shí)，在維修和維護(hù)管理方面也穩(wěn)定化，變得經(jīng)濟(jì)。
在該施工方法中使用的挖掘頭18與過去相比，至少需要預(yù)制樁1的外徑的1.4～1.5倍的挖掘直徑，所以，通過將挖掘單元的控制步驟設(shè)為2個(gè)，從而可由具有挖掘臂21的構(gòu)造使用剛性強(qiáng)度高的構(gòu)造的挖掘頭18實(shí)現(xiàn)。
在挖掘桿15的桿本體16可如過去的中掘用桿那樣省略以排土為主要目的的螺旋。最好突設(shè)具有穩(wěn)定器的功能和攪拌挖掘桿15周邊的挖掘土的功能的構(gòu)件，該穩(wěn)定器的功能用于對(duì)齊樁孔28的芯和預(yù)制樁1的空心部2的芯與挖掘桿15的芯(圖1(a))。
(7)在本施工方法中，根據(jù)土質(zhì)調(diào)節(jié)挖掘直徑的大小(相對(duì)預(yù)制樁1的外徑增減挖掘頭18的挖掘直徑的比例從而進(jìn)行調(diào)節(jié))，可迅速地沉設(shè)預(yù)制樁1，控制預(yù)制樁1的沉設(shè)速度，但為了進(jìn)一步提高地基的挖掘和粉碎性，需要適合于大直徑挖掘的挖掘頭。
例如，也可在筒狀的頭本體19可升降地安裝外筒41，在頭本體19的上端部由銷連接上部臂42的上端，在外筒41的下端部用銷連接下部臂43的下端，由銷連接上部臂42的下端與下部臂43的上端，構(gòu)成挖掘頭18(圖5)。在該場合，由上部臂42、下部臂43構(gòu)成挖掘臂21，在外筒41的下端形成挖掘刀20、20，在下部臂43的下面?zhèn)刃纬赏诰虻?2、22。
在該挖掘頭，使外筒41與頭本體19相對(duì)上下移動(dòng)，使挖掘臂21的上部臂42與下部臂43重合地(接近水平地)擴(kuò)大挖掘直徑，由于驅(qū)動(dòng)范圍較長，所以，與通常的挖掘頭相比，可進(jìn)行與縮徑時(shí)(挖掘臂21的上部臂42和下部臂43配置在縱向的狀態(tài))即預(yù)制樁的外徑相比的比例較大的挖掘，挖掘刀也可形成為多級(jí)，所以，粉碎性能也可控制。因此，在該挖掘頭18中，也可按與預(yù)制樁的樁徑比進(jìn)行大于等于2倍的大直徑挖掘·攪拌，可發(fā)揮出更大的支承力。
另外，也可在挖掘頭18朝上下方向設(shè)置多個(gè)限位構(gòu)件(圖中未示出)，在該場合，可容易地應(yīng)對(duì)不同的挖掘直徑。因此，通過使用該挖掘頭18，可在將1個(gè)挖掘頭18安裝于挖掘機(jī)(挖掘桿15的桿本體16)的狀態(tài)下，形成隨挖掘位置不同而具有不同直徑的樁孔，在該場合，通過調(diào)節(jié)限位構(gòu)件，即可進(jìn)行連續(xù)挖掘。另外，即使在對(duì)1個(gè)樁孔形成具有沿深度方向使直徑不同的軸部的樁孔的場合，調(diào)節(jié)限位構(gòu)件即可容易地改變挖掘直徑，具有不同直徑的固化混合層的基礎(chǔ)樁的構(gòu)筑也變得容易。
(8)如以上那樣，在本發(fā)明中，挖掘成預(yù)制樁1的外徑的1.4～1.5倍左右，在預(yù)定的地基可形成固化混合層，所以，由該高濃度的水泥土構(gòu)成的固化混合層還起到形成于預(yù)制樁1外周的環(huán)狀突起的作用。例如，在外徑800mm的預(yù)制樁的場合，可形成外徑1120～1200mm左右的固化混合層，即，在預(yù)制樁的外周形成突起高度(水平方向的突起距離)160～200mm的環(huán)狀突起。
在該場合，預(yù)制樁1與固化混合層29A、29B一體起作用，所以，可增加預(yù)制樁的外表面積，增加與地基的附著，同時(shí)，在對(duì)預(yù)制樁1作用鉛直負(fù)荷或拉拔力的場合，固化混合層29A、29B的上下面作為應(yīng)力傳遞面起作用，從該上下面向位于軟弱地基的上下的地基有效地傳遞剪切力，增強(qiáng)支承力(圖1(b))。
這樣使地基變松從而降低預(yù)制樁的樁周部的摩擦力，但通過適當(dāng)形成固化混合層等對(duì)下降了的預(yù)制樁的樁周部的摩擦力進(jìn)行恢復(fù)和加強(qiáng)，另外，如充分提高固化混合層29A、29B與預(yù)制樁1的外面的附著地施工，則可獲得由過去的預(yù)制樁1的軸部發(fā)揮的支承力的約2倍左右的支承力。
另外，預(yù)制樁的表面積實(shí)質(zhì)地變寬，預(yù)制樁的應(yīng)力傳遞面積變寬，所以，使向周邊較弱的原地基的傳遞負(fù)荷應(yīng)力度(單位面積的應(yīng)力)減少和緩和，使基礎(chǔ)樁的耐負(fù)荷增加。
另外，在指定的地層的高度位置較寬地挖掘·攪拌其面積，在剛形成固化混合層29A、29B尚未凝結(jié)時(shí)，依次推入預(yù)制樁1，從而使預(yù)制樁1的推入阻力(貫入阻力)變少，可容易地沉設(shè)預(yù)制樁。
另外，如過去的中掘沉樁施工方法那樣，在挖掘桿不需要螺旋形狀的那樣的挖掘土排出機(jī)構(gòu)，可減少總排土量。即，如一邊按比過去大得多的挖掘直徑(例如相對(duì)預(yù)制樁的樁徑大于等于1.4倍)切散地基使其變松一邊進(jìn)行挖掘，沉設(shè)預(yù)制樁，則一邊在預(yù)制樁的外側(cè)面(外周面)對(duì)切散的挖掘土以大體放射狀朝周邊的地基施加推壓力，一邊沉設(shè)預(yù)制樁，構(gòu)筑基礎(chǔ)樁，所以，即使不如過去那樣在挖掘桿設(shè)置排土機(jī)構(gòu)也可沉設(shè)預(yù)制樁。
(9)由先掘施工方法挖掘具有擴(kuò)底根固定部35的樁孔，在填充了比地基強(qiáng)度高的固化強(qiáng)度的水泥土的擴(kuò)底根固定部35內(nèi)埋設(shè)預(yù)制樁1，形成基礎(chǔ)樁構(gòu)造38，該預(yù)制樁1使下部軸部36為細(xì)徑，在包含下部軸部36的下端部形成環(huán)狀突起37、37，在該場合，如可從該環(huán)狀突起37、37的表面充分地傳遞剪切力地構(gòu)筑(圖6)，則與由過去的圓筒狀的預(yù)制樁發(fā)揮的支承力相比，確認(rèn)可獲得約2倍的支承力。在本發(fā)明的基礎(chǔ)樁構(gòu)造33中，按上述那樣的順序埋設(shè)形成使前端配件13固定的預(yù)制樁1或環(huán)狀突起37的預(yù)制樁1(圖2(a)(b)、圖3)，所以，可發(fā)現(xiàn)與由過去的先掘施工方法獲得的該基礎(chǔ)樁構(gòu)造38同等大小的支承力(圖6)。
因此，在本發(fā)明中，通過由中掘沉樁施工方法使得挖掘直徑為比預(yù)制樁的外徑大的直徑(例如大于等于預(yù)制樁的外徑的1.4倍)，從而可整體上減輕排土量，同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高的支承力。
2.具體的實(shí)施形式[1]預(yù)制樁1作為預(yù)制樁1，采用下述形狀·大小的圓筒形混凝土樁。在所需屈服強(qiáng)度大的場合，也可選擇鋼管被覆混凝土樁(SC樁)等(圖1(a)、圖2(b))。
樁外徑D01＝800mm樁厚壁t01＝110mm樁內(nèi)徑D02＝580m樁長L01＝19m[2]前端配件13在外徑D11、內(nèi)徑D12、全長L11的鋼管本體(厚度t11)6的上端部，形成外徑D13的大直徑部7，將大直徑部7形成為與預(yù)制樁1的連接部。大直徑部7將上面8形成為水平平面狀，將下面9形成為直徑逐漸變小的部分圓錐狀的傾斜斜面。連接部的外徑即大直徑部7的外徑D13與應(yīng)連接的預(yù)制樁1的外徑(D01下端部的外徑)大體相同。大直徑部7的寬度(高度)由L13形成。
在鋼管本體6的下端部外側(cè)面突設(shè)外徑D13的圓盤狀(環(huán)狀)的環(huán)狀突起10。環(huán)狀突起10的上面11形成為水平面狀，下面12形成部分圓錐狀的傾斜斜面，傾斜斜面的下端到達(dá)鋼管本體6的下端。環(huán)狀突起10的寬度(高度)按L13形成(圖2(b))。
如以上那樣，構(gòu)成前端配件13(第2圖(b)、第1圖(a))。另外，大直徑部7與環(huán)狀突起10的間隔按L12形成，當(dāng)設(shè)突起部長度為L14(＝(D13-D11)÷2)時(shí)，從支承面的剪切力的傳遞沒有障礙地作用，至少滿足 地形成。
尺寸如以下那樣形成。
·鋼管本體1外徑D11＝610mm·鋼管本體1內(nèi)徑D12＝572mm·鋼管本體1長度L11＝749mm·大直徑部7的寬度L13＝119mm·大直徑部7與環(huán)狀突起10的間隔L12＝430mm
另外，在上述實(shí)施例中，鋼管本體6的內(nèi)徑D12與連接于上部的預(yù)制樁1的內(nèi)徑D02相同，鋼管本體6的厚度t11為15～40mm左右，所以，可設(shè)環(huán)狀突起10的鋼材的節(jié)形狀的外徑D13大于等于上部的預(yù)制樁1的外徑D01，獲得較大的突起面積(與水泥土的附著面積)。因此，僅是使形成的環(huán)狀突起10的數(shù)量增加1個(gè)，即可獲得與由外徑高1級(jí)的預(yù)制樁1所發(fā)揮的支承力同等的支承力。
挖掘桿15在空心的桿本體16的前端部安裝挖掘頭18，構(gòu)成挖掘桿15。挖掘頭18在可連接于桿本體16的頭本體19的兩側(cè)可自由擺動(dòng)地安裝挖掘臂21、21的上端部地構(gòu)成(圖1(a))。頭本體19形成從中間部朝下端部成為尖頭的那樣的扁平部，在扁平部的前端突設(shè)挖掘刀20、20。
挖掘臂21的上端部由回轉(zhuǎn)軸24安裝于頭本體19，中間部朝下方沿頭本體19的扁平部接近頭本體19地彎曲，形成挖掘刀22、22的下端部朝下方與挖掘刀22、22一起朝外側(cè)張開地彎曲。通過形成為這樣的形狀，挖掘臂21、21的回轉(zhuǎn)阻力減少，容易擺動(dòng)，而且挖掘頭18整體緊湊化，容易插通預(yù)制樁的空心部，所以，容易進(jìn)行大直徑挖掘。
在頭本體19安裝限位構(gòu)件23、23，該限位構(gòu)件23、23相應(yīng)于樁孔28的挖掘直徑限制挖掘臂21、21擺動(dòng)的范圍。
另外，在桿本體16省略排土用的螺旋，每隔預(yù)定高度(例如5m)，直徑對(duì)稱地安裝水平板17、17。水平板17、17同時(shí)具有穩(wěn)定器的功能和攪拌挖掘土的功能等，該穩(wěn)定器的功能用于對(duì)齊挖掘桿15的軸與樁孔28的軸或預(yù)制樁1的軸。
在該挖掘頭18中，作動(dòng)狀態(tài)簡化為挖掘頭18的挖掘時(shí)(樁孔軸部挖掘時(shí)、形成固化混合層的挖掘·攪拌時(shí)、根固定部挖掘·攪拌時(shí))和通過預(yù)制樁1的空心部2時(shí)這樣2個(gè)步驟方式。使挖掘臂21擺動(dòng)，成為預(yù)制樁1的外徑的1.5倍(1200mm)左右的外徑，即使挖掘桿15沒有排土機(jī)構(gòu)，也可實(shí)現(xiàn)可靠而且穩(wěn)定的挖掘·攪拌。
中掘沉樁施工方法的說明(1)預(yù)定埋設(shè)預(yù)制樁1的地基(主要部分為砂質(zhì)土)存在從地上25按6.5m～7.5m的厚度1m量、13.5m～14.5m的厚度1m量設(shè)計(jì)上指定的2個(gè)部位的(例如較弱的N值5左右)地層26A、26B(圖1(b)、圖3)。
(2)將前端配件13的大直徑部7的上面8接觸于預(yù)制樁1的前端3(下端板的下面)，用螺栓和焊接等將大直徑部7和下端板一體固定，構(gòu)成帶前端配件13的預(yù)制樁1(圖2(b)、圖1(a))。
(3)在預(yù)定的挖掘位置，將挖掘桿15插通帶前端配件12的預(yù)制樁1的空心部2、前端配件13的空心部6a，使挖掘頭18從前端配件13的前端14突起。
在該狀態(tài)下，鉛直地支承預(yù)制樁1和挖掘桿15，如使挖掘桿15回轉(zhuǎn)，則挖掘臂21在由限位構(gòu)件23限制之前擺動(dòng)，可保持著該擺動(dòng)角度由挖掘刀22、22、頭本體19的挖掘刀20、20挖掘樁孔28。由從前端配件13的前端14突出的挖掘頭18挖掘比預(yù)制樁1的外徑大的樁孔28的軸部。一邊挖掘一邊使挖掘桿15下降，同時(shí)，繼續(xù)使預(yù)制樁1下降(圖3(a))。
(4)在從地上挖掘了6.m左右的部位，在挖掘土中從挖掘頭18注入水泥漿(固化強(qiáng)度20N/mm2左右)，同時(shí)，與挖掘土攪拌混合，在約2m期間，一邊攪拌混合挖掘土與水泥漿一邊進(jìn)行挖掘、壓固，在預(yù)制樁1周圍形成水泥土層29A。水泥土層(固化混合層)的形成在按設(shè)計(jì)上指定的位置進(jìn)行，將包含該地層26A的上下高度作為形成的對(duì)象。當(dāng)注入水泥漿時(shí)，如使挖掘頭18朝上下升降，則良好地受到攪拌，可獲得均質(zhì)的水泥土層。水泥土層(固化混合層)29A為固化強(qiáng)度0.5N/mm2左右。
另外，形成固化混合層的高度位置可根據(jù)事前通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)獲得的N值大體把握，所以，最好在該N值相當(dāng)?shù)母叨任恢眯纬晒袒旌蠈?。即，測定使挖掘中的挖掘桿15回轉(zhuǎn)·升降的螺旋構(gòu)件的電動(dòng)機(jī)的電流值，每隔預(yù)定高度范圍(例如50cm)進(jìn)行積算，計(jì)算出累計(jì)電流值，則可在與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的N值相同的深度進(jìn)行地基強(qiáng)度的比較，示出該累計(jì)電流值的該高度位置成為該應(yīng)改良的地基，所以，通過與上述N值并用，可在正確的深度區(qū)間形成固化混合層。
(5)在形成的水泥土層29A也同樣使預(yù)制樁1下降，繼續(xù)使挖掘桿15下降，由挖掘頭18挖掘樁孔28，同時(shí)使預(yù)制樁1下降。
(6)相應(yīng)于由設(shè)計(jì)指定的地層26B，在距地上13.0m～15.0m的高度也同樣從頭本體19排出水泥漿，與挖掘土攪拌混合，形成水泥土層(固化混合層)29B(圖3(b))。以后同樣，不使用水泥漿地挖掘樁孔28(圖3(c))。
由于這樣一邊改良地基等一邊依次沉設(shè)預(yù)制樁1，所以，水泥土的流出也可阻止，固化混合層29A、29B可確實(shí)地形成。
(7)如挖掘樁孔到作為支承地基(N值30)的預(yù)定深度(約21m)，則在從樁孔底31到高度2m左右期間，在注入水泥漿(固化強(qiáng)度20N/mm2左右)的同時(shí)使挖掘頭18回轉(zhuǎn)升降，一邊攪拌混合挖掘土和水泥漿一邊形成根固定層30(圖3(d)(e))。也可根據(jù)需要從根固定部的底部排出水泥漿，抬起挖掘土，將挖掘土置換成水泥漿。
(8)如已形成比周邊的地基強(qiáng)度高的固化強(qiáng)度20N/mm2左右的根固定層30，則使挖掘桿15反轉(zhuǎn)，關(guān)閉挖掘臂21、21，一時(shí)停止挖掘桿15的回轉(zhuǎn)，使挖掘臂21、21成為沿頭本體19垂下的狀態(tài)(在該狀態(tài)下，挖掘頭18的最大外徑小于等于預(yù)制樁1的內(nèi)徑D02)。接著，使挖掘臂21、21不振擺地使挖掘桿15緩慢回轉(zhuǎn)，一邊攪拌根固定層30一邊將挖掘頭18與挖掘桿15一起插通前端配件13的空心部6a和預(yù)制樁1的空心部2(圖3(f))，拉到地上。
另外，在挖掘頭18的頭本體19，也可在當(dāng)挖掘桿15反轉(zhuǎn)時(shí)挖掘臂21、21擺動(dòng)的一側(cè)安裝限位構(gòu)件(圖中未示出)，在該場合，如一邊反轉(zhuǎn)一邊拉起挖掘頭18，則可不損傷到預(yù)制樁1的空心部2的內(nèi)壁、確實(shí)地回收挖掘頭。
(9)接著，或者在挖掘桿15的提升的同時(shí)使預(yù)制樁1下降(圖3(f))，使前端配件13位于根固定層30內(nèi)，在前端配件13的前端(下端)14和樁孔底31空出預(yù)制樁1的軸部外徑D01左右的距離L20(在這里，設(shè)為約1m。圖2(b))的位置，將帶前端配件13的預(yù)制樁1保持于樁孔28內(nèi)。
在水泥土層29A、29B、根固定層30發(fā)現(xiàn)固化后，構(gòu)筑水泥土層29A、29B和根固定層30與預(yù)制樁1固定而一體形成的基礎(chǔ)樁構(gòu)造33(圖1(b)、圖2(b))。
試驗(yàn)結(jié)果當(dāng)構(gòu)筑本基礎(chǔ)樁構(gòu)造33時(shí)，為與水泥漿注入量相當(dāng)?shù)牧康暮苌俚呐磐亮?，基本上不排出挖掘土，所以，周邊地基?qiáng)度也被壓實(shí)，在載荷試驗(yàn)中，也可獲得高的支承力的9300kN(最大負(fù)荷)。另外，可改善下沉特性的偏差。
另外，與過去的中掘沉樁施工方法進(jìn)行比較，在過去的中掘沉樁施工方法中，不使用本施工方法的前端配件13，使用按與本施工方法的根固定層內(nèi)的前端配件13的外徑600mm相同的直徑從上端到下端形成的混凝土制的預(yù)制樁。使用外徑600mm的預(yù)制樁，同樣地在根固定層內(nèi)固定預(yù)制樁的前端部，在該場合，對(duì)于同一地基，最大負(fù)荷約為3100kN。
其它實(shí)施例(1)在上述實(shí)施例中，使預(yù)制樁1下降的時(shí)刻與過去的中掘沉樁施工方法同樣，為任意。但是，對(duì)于形成的水泥土層29A、29B，最好在該層形成后迅速地設(shè)置預(yù)制樁1。
(2)另外，在上述實(shí)施例中，改良地層26A、26B這樣2個(gè)區(qū)間，形成置換成高濃度的水泥土層29A、29B的固化混合層，但可與N值的大小無關(guān)地在其它區(qū)間也適當(dāng)形成高濃度的水泥土層，增強(qiáng)軸部的支承力(圖中未示出)。另外，在上述實(shí)施例中，僅在N值特別小的區(qū)間形成固化混合層，由較少的處理形成支承力增強(qiáng)效果高的綜合的固化混合層，但根據(jù)施工地基，也可沿樁孔28的整個(gè)深度按小于等于固化強(qiáng)度0.5N/mm2形成固化混合層，在更不好的地基，形成高固化強(qiáng)度的例如1.0N/mm2左右的水泥土層(固化混合層)。
但是，按重新注入到樁孔內(nèi)的水泥漿等的量，從樁孔排出挖掘土，所以，為了減少挖掘土等排出物，最好極力減少水泥漿等的注入。
(3)另外，在上述實(shí)施例中，埋設(shè)在下端固定了前端配件13的預(yù)制樁1，但也可使用不用前端配件13的其它預(yù)制樁1。
作為預(yù)制樁1，在下端部形成比上部軸部34細(xì)的下部軸部36，在上部軸部34與下部軸部36的臺(tái)階部分(邊界部分)、臺(tái)階部分的上方、臺(tái)階部分的下方(下部的軸部的下部)分別形成環(huán)狀突起37、37。在必要屈服強(qiáng)度大的場合，作為連接樁，將下樁作為上述預(yù)制樁，上樁選擇鋼管被覆混凝土(SC樁)等(圖2(a))。上述的上部軸部34為除形成于軸部下端部的下部軸部36外的部分，為包含中間部的軸部。
·樁外徑(軸部)D01＝700mm·樁壁厚t01＝100mm·樁內(nèi)徑D02＝500mm·下部軸部的外徑D11＝600mm·環(huán)狀突起37的外徑D13＝750mm·樁孔的挖掘直徑D21＝1100mm·樁的前端部所處的地基的N值＝30在該場合，環(huán)狀突起37、37的間隔L12和環(huán)狀突起37從下部軸部36凸出的長度L14與上述實(shí)施例的大直徑部7與環(huán)狀突起10的間隔L12同樣地設(shè)定。另外，環(huán)狀突起37具有傾斜上面37a和傾斜下面37b，傾斜下面37b具有與鋼管本體6的大直徑部的下面9和環(huán)狀突起10的下面12同樣的功能地設(shè)定。傾斜上面37a也同樣地形成。
另外，在上述說明中，環(huán)狀突起37的長度L14也可在不從上部軸部34的外面突設(shè)的范圍盡可能確保環(huán)狀突起37的傾斜上下面37a、37b較寬地構(gòu)成，按與上述那樣的關(guān)系L12設(shè)定。
在不使用該前端配件13，使用形成環(huán)狀突起37的預(yù)制樁1通過與上述實(shí)施例同樣的施工形成的基礎(chǔ)樁構(gòu)造33的場合(圖2(a))，進(jìn)行同樣的載荷試驗(yàn)，結(jié)果，可按最大負(fù)荷獲得7492kN的高支承力。用考慮了根固定部內(nèi)的環(huán)狀突起37、環(huán)狀突起10的直徑不同的單位面積的支承力進(jìn)行比較，在使用上述前端配件13的基礎(chǔ)樁構(gòu)造33的場合(圖2(b))為618kN/m2，帶環(huán)狀突起37的預(yù)制樁1的場合(圖2(a))為565kN/m2，可獲得同樣程度的支承力。
另外，該預(yù)制樁1按與上述實(shí)施例的固定前端配件13的預(yù)制樁1同樣的工序埋設(shè)于樁孔28內(nèi)，構(gòu)成基礎(chǔ)樁構(gòu)造33(圖2(a))。在該場合，環(huán)狀突起37的前端外周的外徑最大，所以，土泥容易附著，所以，如由適當(dāng)?shù)姆椒ū桓箔h(huán)狀突起37、37(圖中未示出)，則可在根固定層30內(nèi)發(fā)揮穩(wěn)定的更大的支承力。
在該預(yù)制樁1中，也可代替環(huán)狀突起37，從切斷環(huán)狀突起的不為環(huán)狀的突起或分散配置的突起形成凸部(圖中未示出)。另外，在該預(yù)制樁1，如具有與傾斜上面37a、傾斜下面37b同樣的功能，則也可形成環(huán)狀凹部(圖中未示出)代替環(huán)狀突起(凸部)37。
(4)另外，在上述實(shí)施例中，使用在桿本體16未形成排土用的螺旋的挖掘桿15從減少排土的觀點(diǎn)考慮有利，但也可使用在桿本體16部分地形成排土用螺旋，或者在桿本體16的一部分全部形成外徑比通常小的螺旋的挖掘桿(圖中未示出)。這對(duì)于地基強(qiáng)度高的部分提高挖掘速度優(yōu)先的場合和從根固定部內(nèi)盡可能地排除挖掘土優(yōu)先的場合等有效。
因此，當(dāng)進(jìn)行比上述發(fā)明的樁徑大的直徑的樁孔挖掘時(shí)，在挖掘桿設(shè)置多少一些排土機(jī)構(gòu)，通過控制排土量，可適當(dāng)組合施工速度和排土量(排土處理量)，可進(jìn)行比過去經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)樁施工。
權(quán)利要求
1.一種樁的中掘沉樁施工方法，使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于在該地基中，在按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍形成固化混合層，在該深度范圍以外的深度范圍進(jìn)行通常的樁孔挖掘。
2.一種樁的中掘沉樁施工方法，使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于在該地基中，在按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍形成固化混合層，恢復(fù)和強(qiáng)化地基強(qiáng)度，在該深度范圍以外的深度范圍進(jìn)行通常的樁孔挖掘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于按比預(yù)制樁的外徑大的直徑形成樁孔，當(dāng)挖掘按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定深度范圍時(shí)，將水泥漿類注入到挖掘土，攪拌混合該挖掘土，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于按大于等于預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑形成樁孔，當(dāng)挖掘按設(shè)計(jì)確定的預(yù)定的深度范圍時(shí)，將水泥漿類注入到挖掘土，攪拌混合該挖掘土，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層。
5.一種樁的中掘沉樁施工方法，使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使上述預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑形成樁孔，在上述地基的包含較軟弱的地層的深度區(qū)間，將水泥漿類注入到挖掘土，攪拌混合該挖掘土，形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層。
6.一種樁的中掘沉樁施工方法，使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于使用在中間部沒有排土機(jī)構(gòu)的挖掘桿，按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑一邊切散地基一邊進(jìn)行挖掘，在上述預(yù)制樁的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土，同時(shí)，沉設(shè)上述預(yù)制樁。
7.一種樁的中掘沉樁施工方法，使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑一邊切散地基一邊進(jìn)行挖掘，在上述預(yù)制樁的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土，同時(shí)沉設(shè)上述預(yù)制樁。
8.一種樁的中掘沉樁施工方法，使挖掘桿的挖掘頭從預(yù)制樁的空心部的前端突出，一邊挖掘地基形成樁孔一邊使預(yù)制樁下降，在預(yù)定樁孔內(nèi)埋設(shè)上述預(yù)制樁；其特征在于使用在中間部沒有排土機(jī)構(gòu)的挖掘桿，按大于等于上述預(yù)制樁外徑的1.4倍的直徑一邊切散地基一邊對(duì)由設(shè)計(jì)確定的預(yù)定深度范圍進(jìn)行挖掘，在上述預(yù)制樁的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土，或在由設(shè)計(jì)確定的預(yù)定深度范圍形成預(yù)定固化強(qiáng)度的固化混合層，在該深度范圍以外的深度范圍進(jìn)行通常的樁孔挖掘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于在預(yù)制樁的前端連接前端配件，挖掘頭從該前端配件的前端突出，挖掘地基形成樁孔，上述前端配件在筒狀基部的外側(cè)面的1個(gè)或多個(gè)部位形成支承面，該支承面可朝上方或下方傳遞剪切力，用作前端支承力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于使用在樁軸部的下端部外側(cè)面形成凹凸部的預(yù)制樁，從該預(yù)制樁的前端突出挖掘頭，挖掘地基形成樁孔，上述預(yù)制樁的凹凸部在上述預(yù)制樁下端部外側(cè)面的1個(gè)或多個(gè)部位形成支承面，該支承面可朝上方或下方傳遞剪切力，用作前端支承力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于在預(yù)制樁的前端連接前端配件，該前端配件在筒狀基部的外側(cè)面形成橫向的突起，挖掘頭從該前端配件的前端突出，挖掘地基形成樁孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的樁的中掘沉樁施工方法，其特征在于將固化混合層的外徑和樁孔的根固定部的外徑形成為大體相同的外徑。
13.一種基礎(chǔ)樁構(gòu)造，在樁孔內(nèi)埋設(shè)預(yù)制樁而構(gòu)成；其特征在于上述樁孔將至少按設(shè)計(jì)預(yù)先確定的深度范圍的地基強(qiáng)度恢復(fù)和改良而構(gòu)成，上述預(yù)制樁在下端部安裝前端配件，該前端配件在筒狀基部的外側(cè)面的1個(gè)或多個(gè)部位形成支承面，該支承面可朝斜上方或斜下方傳遞剪切力，用作前端支承力。
全文摘要
在混凝土制的預(yù)制樁1裝填前端配件6，插通沒有排土機(jī)構(gòu)的挖掘桿15，一邊用擺動(dòng)挖掘頭18的挖掘臂21挖掘一邊沉設(shè)預(yù)制樁1(a)。一邊按大于等于預(yù)制樁1外徑的直徑切散地基一邊挖掘，在預(yù)制樁1的外面朝外側(cè)壓固被切散的挖掘土。在設(shè)計(jì)上指定的地層26A、26B中，注入水泥漿進(jìn)行攪拌混合，形成恢復(fù)和改良了地基強(qiáng)度的固化混合層29A、29B(b、c、d)。在樁孔底31側(cè)形成填充了水泥漿的根固定層30(e)。將挖掘頭18提升到地上，使預(yù)制樁1下降，使前端配件13位于根固定層30內(nèi)(f)。與過去的中掘沉樁施工方法相比，可發(fā)揮約2倍的支承力，同時(shí)，可大幅度減輕排土量。
文檔編號(hào)E02D5/62GK1685113SQ03823108
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
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