こんにちは！
建設業界未経験で株式会社エムタッグに入社しました、超初心者！塚田です。
地盤改良について勉強したときに、杭を用いる地盤改良の工法がありました。地盤改良とは別に、杭工事という工事があるみたいです。今回は、この杭工事をテーマにしていきます！
■杭工事とは？
既製杭、場所打ちコンクリート杭を打設する作業全般のことをいいます。杭の支持方法は支持杭と摩擦杭の2種類に分けることができ、杭の種類の選択は、建物の重さと地盤の地耐力や土質によって決定するんだそうです。
支持杭は、建物の重量を支えられる層の地盤（土質）まで打ち込む杭。先端部を地盤に突き刺し、建物の重さを伝えるんだそう。比較的、杭の本数は抑えられるそうですが、支持地盤までが深い場合などは、打ち込み費用が多くかかるようです。
摩擦杭は、地盤（土質）の土層と杭周囲との摩擦力により、建物の重さを支える杭。一般に粘土層で適用されるそうです。摩擦を与えるために、凹凸のある形状をしているんだそう。
■杭工事の工法
杭工事には、既製杭と場所打ちコンクリート杭があります。
既製杭は、あらかじめ工場で製作された杭で、コンクリート製のものと鋼製のものに分けられ、施工方法には打込み工法と埋込み工法と2種類あるんだそうです。近年、杭の大型化などによって、打撃のみでは杭の支持層までの貫入が困難な場合が多くなったことや、市街地における騒音や振動を避けるために、埋込み工法が用いられることがほとんどのようです。
場所打ちコンクリート杭は、あらかじめ地盤を掘削し、削孔された孔内に鉄筋かごを挿入しコンクリートを打設することによって、現場で杭を造り出す工法です。土質による影響が少なく、直径の大きな杭を造ることができるので杭の耐力が大きく、騒音や振動が比較的小さいことから多く用いられる工法なんだそうです。
さらに細かい分類を見ていきます！
＜既製杭＞
- 打込み工法 -
打撃により杭先端を支持層まで到達させる工法で、地盤をゆるめずに耐力を確保しやすいそうですが、打込み時の騒音や振動が問題となりやすく、市街地には適しません。
・打撃工法
既製杭を、杭を打ち込むための機械（ディーゼルハンマーやドロップハンマー）を用いて、打撃して所定の位置及び深さまで打ち込む工法。支持力の確認が容易なんだそう。
・プレボーリング併用打撃工法
アースオーガー（地面に穴を掘るための道具）で一定の深さまで掘削し、杭を建て込んで打撃により支持層に打ち込む工法。
- 埋込み工法 -
所定の位置及び深さまでアースオーガーを用いて先行掘削した穴に既製杭を建て込む工法。掘削により地盤をゆるめてしまうため、杭の支持力が低下するので注意が必要なんだそうです。
・プレボーリング工法
掘削液を注入しながらアースオーガーで地盤を所定の位置まで掘削した後、孔底に根固め液（セメントミルク）を注入する。その後、杭周固定液を注入しながらゆっくり引き上げ、既製杭を建て込むんだそうです。
・中堀工法
筒状の中空の杭を使い、中空部でアースオーガーを回転させながら掘削し、杭を打ち込んでいく工法。最後にセメントミルクを先端部に注入し杭を固定するんだそう。比較的、大口径の杭に向いているそうです。
・回転圧入工法
杭の先端部にオーガーヘッド兼用の金物を取り付け、杭を回転させて圧入していく工法。圧入の補助として杭先端から水などを噴出させるそうです。
＜場所打ちコンクリート杭＞
- アースドリル工法 -
ドリリングバケットを回転させることにより地盤を掘削し、バケット内に収納した土砂をバケットとともに地上に引き上げて排出する。掘削完了後、ドリリングバケットを底ざらいバケットに交換して、スライム処理を行った後、鉄筋かごとトレミー管を建て込みコンクリートを打ち込むんだそうです。掘削壁面の崩壊には注意が必要だそう。
杭工事で最深層部に出る地下水と泥の混じった塊のことをスライムといい、これを取り除くことをスライム処理というそうです。
- オールケーシング工法 -
掘削孔の全長に鋼製の筒（ケーシングチューブ）を設置し、孔壁保護を行う。掘削を開始する前にケーシングチューブを揺動または回転させて押し込み、内部を掘削し、ハンマーグラブで掘進する工法。支持層に達したら、スライム処理を行い、鉄筋かごとトレミー管を建て込みコンクリートを打ち込みます。この工法はほかの工法に比べてボイリングが発生しやすいので注意が必要なんだそうです。ボイリングとは、掘削面との水位差によって地下水と共に、湯が沸騰しているかのように土砂が掘削内部に流出してくる現象のことです。
- リバースサーキュレーション工法 -
水圧で先端のビットを回転させて地盤を掘削し、その土砂を孔内水とともに汲み上げ排出する工法。掘削完了後は、他の工法と同じように、鉄筋かごとトレミー管を建て込みコンクリートを打ち込むんだそう。汲み上げたものはろ過装置を用いて土砂と水を分離し、土砂は基本的には廃棄、水は再利用するそうです。
■既製杭の種類
既製杭は、コンクリート製と鋼製に分けられると書きましたが、さらに詳しい分類があるそうなので、杭の種類について書いていきます！
- PC杭 -
プレストレストコンクリート杭のこと。事前に引張力をかけたピアノ線にコンクリートを入れて硬化させた杭で、せん断力、曲げモーメント（物体を曲げようとする働き）にも強いんだそう。
- RC杭 -
既製杭の代表的な杭。鉄筋コンクリート製の杭のことです。
- SC杭 -
コンクリートを核として周囲に鋼管を巻いた、外殻鋼管付きコンクリート杭。
- PHC杭 -
遠心締固めによって製造された高強度なコンクリート杭。既製杭の中では最も一般的な種類なんだそうです。高強度コンクリートでできていて、高軸方向耐力に優れているそう。
- PRC杭 -
遠心力プレストレスト鉄筋コンクリート杭。PHC杭に鉄筋を配置して高曲げ耐力やせん断耐力を高めた杭だそうです。
- 鋼杭 -
鋼材でできた杭で、敷地が小さい現場によく使用され、高い耐久性と汎用性が特徴。管鋼のものが一般的のようです。搬入を考慮して2m程度の短いものもあるので、運送しやすいが、杭ののべ長さが制限されるんだそう。
■さいごに
杭工事には、さまざまな工法と種類がありました。そのなかから、敷地や地盤の状況などの条件を考え、杭が所定の深さまで正しく安全に設置できるものを選ぶ必要があるんですね。
地盤改良でも杭は用いられますが、今回のテーマである杭工事は、建物の重さを直接支持層まで伝えることを目的としたものでした。地盤改良とは違った杭の役割を知ることができてよかったです。
