(57)【要約】【課題】本発明は、作業性に優れるとともに低コスト化が図られた杭係止装置および杭係止方法を提供する【解決手段】杭３を簪４で係止するためのフランジ１１を備えたリング状部材１１０と、このリング状部材１１０と杭３の外周との間に介装される楔部材１２０とからなり、リング状部材１１０は、円周方向に２分割され、各分割部１１１１，１１２１を切線方向に一体に結合する結合部材の一例としての総ねじＰＣ鋼棒１３を備え、内周面１１０２は杭３長手方向に傾斜した円錐テーパ状の内面を備え、かつ、吊手１２を備え、楔部材１２０は、杭３の外周面３１に接する円筒面１２１１とリング状部材１１０の内周面１１０２に接する円錐テーパ面１２１２を備えた多数個の円弧楔片１２１である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔内に吊り下げた杭の上端部を地上に係止する装置であって、杭を簪上に係止するフランジを備えたリング状部材と、該リング状部材と杭外周との間に介装される楔部材とからなり、
前記リング状部材は、円周方向に複数分割され、各分割部を切線方向に一体に結合する結合部材を備え、内周面は杭長手方向に傾斜した円錐テーパ状の内面を備え、かつ、吊手を備え、
前記楔部材は、杭の外周面に接する円筒面と前記リング状部材の内周面に接する円錐テーパ面を備えた多数個の円弧楔片であることを特徴とする杭係止装置。
【請求項２】
前記楔部材は、ほぼ杭外周面を覆う個数の円弧楔片であり、これらを連結する環状連結体を備えたことを特徴とする請求項１記載の杭係止装置。
【請求項３】
前記環状連結体は、円弧楔片を杭の外周面に密着させる環状スプリングであることを特徴とする請求項２記載の杭係止装置。
【請求項４】
内面が円錐テーパを有するリング状部材を円周方向に複数分割しておき、１個の分割部材の外周面を下にして台木の上に載置し、等しい円錐テーパ面を有する複数の円弧楔片を円錐テーパ面を当接させて該分割部材の内周面上に並べ、該複数の円弧楔片上に杭軸をほぼ水平にして杭の長手方向一端側を載置し、次いで他の分割部材を前記分割部材に結合してリング状部材を形成し、該他の分割部材と前記杭の外周面との間に他の複数の円弧楔片を打ち込み装入するとともに、円弧楔片同士を環状連結体で連結し、前記リング状部材に備えられた吊手を用いて杭を鉛直に吊り上げ、予め地盤を掘削してなる掘削孔内に該杭を吊り下げ、簪上にリング状部材を載置することにより該杭の上端部を地上に係止する杭係止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削孔内に吊り下げた杭の上端部を地上に係止する杭係止装置および、このような杭係止装置を用いた杭係止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中に杭を施工する工法として、杭の外径と同じかやや大きな径の孔を予め掘削し、この掘削孔内に杭を挿入する、いわゆるプレボーリング工法が知られている。
【０００３】
ここで、掘削孔内への杭の挿入にあたっては、掘削孔内に吊り下げた杭の上端部を地上に係止して上杭を接続する必要があり、杭の係止手段として、ワイヤロープを用いて係止する手段や、端板を用いる手段などが、広く用いられている。
【０００４】
ワイヤロープを用いる杭の係止手段は、杭径や杭長に応じた本数・ワイヤ径のワイヤロープを杭に巻き付け、これを簪に引っ掛けて係止する手段である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
また、端板を用いる杭の係止手段は、杭端面に端板をボルトナットで固定し、その端板に台付けワイヤロープを取り付けて杭を吊り込み、簪で係止する手段である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６６２４１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「既製コンクリート杭の施工管理」、社団法人コンクリートパイル建設技術協会、２００６年４月、ｐ．４３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ワイヤロープを用いる杭の係止手段は、杭径・杭長が大きくなるとワイヤロープ径が太く重量が重くなるのでワイヤロープを杭に巻き付ける作業が至難となり熟練作業者を要する。また、人力による締付力が弱くなるため杭に巻き付けたワイヤロープから杭が滑り落ちるおそれがあり、安全性と作業性に劣る。
【０００９】
また、端板を用いる杭の係止手段は、端板に台付けワイヤロープを取り付けて杭を吊り上げたり吊り下げるときに、杭端面に端板を固定するボルトナットに大きな力が作用して、ボルトナットのねじ山が潰れてしまうことが多々発生する。そのため、一般に、この係止手段は使い回しの効かない専用品とされており、大変コスト高である。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、作業性に優れるとともに低コスト化が図られた杭係止装置および杭係止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の杭係止装置は、
掘削孔内に吊り下げた杭の上端部を地上に係止する装置であって、杭を簪上に係止するフランジを備えたリング状部材と、このリング状部材と杭外周との間に介装される楔部材とからなり、
上記リング状部材は、円周方向に複数分割され、各分割部を切線方向に一体に結合する結合部材を備え、内周面は杭長手方向に傾斜した円錐テーパ状の内面を備え、かつ、吊手を備え、
上記楔部材は、杭の外周面に接する円筒面と上記リング状部材の内周面に接する円錐テーパ面を備えた多数個の円弧楔片であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の杭係止装置は、リング状部材と杭外周との間に楔部材を介装することによって杭に取り付けられる装置であるため、作業性に優れている。また、本発明の杭係止装置は、繰り返し利用が可能であるため、経済的であり、低コスト化に大きく寄与する。
【００１３】
ここで、本発明の杭係止装置において、上記楔部材は、ほぼ杭外周面を覆う個数の円弧楔片であり、これらを連結する環状連結体を備えたことが好ましい。
【００１４】
このような好ましい形態によれば、杭係止装置を確実に杭に取り付けることができる。また、このような環状連結体を備えた杭係止装置によれば、杭係止装置の取り外し時に円弧楔片が離散してしまうことが防止されるため、作業性に優れている。
【００１５】
さらに、本発明の杭係止装置のうちの環状連結体を備えた杭係止装置において、その環状連結体は、円弧楔片を杭の外周面に密着させる環状スプリングであることが好ましい。
【００１６】
このような環状スプリングを備えた杭係止装置によれば、杭係止装置の取り外し時に円弧楔片が離散してしまうことが容易に防止されるため、より一層作業性に優れている。
【００１７】
また、上記目的を達成する本発明の杭係止方法は、内面が円錐テーパを有するリング状部材を円周方向に複数分割しておき、１個の分割部材の外周面を下にして台木の上に載置し、等しい円錐テーパ面を有する複数の円弧楔片を円錐テーパ面を当接させてその分割部材の内周面上に並べ、これら複数の円弧楔片上に杭軸をほぼ水平にして杭の長手方向一端側を載置し、次いで他の分割部材を上記分割部材に結合してリング状部材を形成し、この他の分割部材と上記杭の外周面との間に他の複数の円弧楔片を打ち込み装入するとともに、円弧楔片同士を環状連結体で連結し、上記リング状部材に備えられた吊手を用いて杭を鉛直に吊り上げ、予め地盤を掘削してなる掘削孔内にその杭を吊り下げ、簪上にリング状部材を載置することによりその杭の上端部を地上に係止する。
【００１８】
本発明の杭係止方法は、本発明の杭係止装置を用いる方法であるため、作業性に優れるとともに低コスト化が図られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、作業性に優れるとともに低コスト化が図られた杭係止装置および杭係止方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例である杭係止装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す杭係止装置の拡大平面詳細図である。
【図３】図２に示す線Ｂ−Ｂに沿った縦断面図である。
【図４】図２，図３に示すリング状部材を円周方向に２分割してなる第１分割部材の平面図である。
【図５】図４に示す第１分割部材を分割端面側から見た正面図である。
【図６】図２，図３に示す楔部材を構成する円弧楔片の平面図である。
【図７】図６に示す円弧楔片のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】第１分割部材の内周面上に６個の円弧楔片を並べる工程を説明する斜視図である。
【図９】第１分割部材の内周面上に６個の円弧楔片を並べる工程を説明する立面図である。
【図１０】６個の円弧楔片上に杭を載置する工程を説明する立面図である。
【図１１】リング状部材および楔部材を形成する工程を説明する図である。
【図１２】クレーンで杭を吊り上げる工程を説明する正面図である。
【図１３】掘削孔内に杭を吊り下げる工程を説明する正面図である。
【図１４】杭の上端部を地上に係止する工程を説明する正面図である。
【図１５】杭と上杭との継手接続工程を説明する正面図である。
【図１６】杭に取り付けた杭係止装置を取り外す工程を説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施例である杭係止装置１００の概略構成図であって、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す線Ａ−Ａに沿った縦断面図である。また、図２は、図１に示す杭係止装置１００の拡大平面詳細図であり、図３は、図２に示す線Ｂ−Ｂに沿った縦断面図である。尚、図２，図３には簪４の図示が省略されている。また、図４は、図２，図３に示すリング状部材１１０を円周方向に２分割してなる第１分割部材１１１の平面図であり、図５は、図４に示す第１分割部材１１１を分割端面側から見た正面図である。また、図６は、図２，図３に示す楔部材１２０を構成する円弧楔片１２１の平面図であり、図７は、図６に示す円弧楔片１２１のＣ−Ｃ矢視図である。
【００２３】
図１に示す杭係止装置１００は、予め地盤１を掘削してなる掘削孔２内に吊り下げた杭３の上端部を地上に係止する装置である。
【００２４】
この杭係止装置１００は、図２，図３に示すように、杭３の外周を囲繞するリング状部材１１０と、リング状部材１１０と杭３外周との間に介装される楔部材１２０とから構成されている。
【００２５】
リング状部材１１０は、杭３を簪４で係止するためフランジ１１を下部に備えている。また、このリング状部材１１０は、リング状部材１１０の上面１１０１に溶接されて突出した吊手１２を備えている。また、このリング状部材１１０の内周面１１０２は、杭３の長手方向に傾斜した円錐テーパ状に形成されている。また、このリング状部材１１０は、円周方向に２分割される部材であって、第１分割部材１１１および第２分割部材１１２で構成されている。これら第１分割部材１１１および第２分割部材１１２それぞれの分割部１１１１，１１２１は、切線方向に一体に結合する結合部材を備えている。
【００２６】
結合部材としては、例えば総ねじＰＣ鋼棒１３やねじ付異形ＰＣ鋼棒等が用いられ、その本数は杭径を考慮して決定される。例えば、杭径が７００ｍｍ〜９００ｍｍの場合には３本の総ねじＰＣ鋼棒１３を用い、杭径が１０００ｍｍ〜１２００ｍｍの場合には４本の総ねじＰＣ鋼棒１３を用いることが好ましい。
【００２７】
楔部材１２０は、ほぼ杭３の外周面３１を覆う個数（ここでは１２個）の円弧楔片１２１で構成されている。また、これら１２個の円弧楔片１２１それぞれは、杭３の外周面３１に接する円筒面１２１１とリング状部材１１０の内周面１１０２に接する円錐テーパ面１２１２を備えている。そして、各円弧楔片１２１の円筒面１２１１は、滑り止めのための凹凸が形成されているとともに、焼き入れ加工されている。尚、この円筒面１２１１の滑り止め加工は、例えば、凹凸が形成されたシート状物を貼ることによる滑り止め加工であってもよい。また、この楔部材１２０は、これら１２個の円弧楔片１２１を連結して各円弧楔片１２１を杭３の外周面３１に密着させる環状コイルスプリング１２２を備えている。
【００２８】
このように、外周面３１を覆う個数の円弧楔片１２１で楔部材１２０が構成されているため、杭係止装置１００を確実に杭３に取り付けることができる。また、このような環状コイルスプリング１２２を備えているため、杭係止装置の取り外し時に円弧楔片が離散してしまうことが防止される。
【００２９】
尚、ここでは、楔部材１２０が１２個の円弧楔片１２１で構成された例を挙げて説明したが、１２個には限られず、この個数は、例えば杭径や作業取り扱い性を考慮して決定される。例えば、杭径が１２００ｍｍの場合には、１２個の円弧楔片とすると、円弧楔片１個あたりの重量が約３６ｋｇとなり扱い辛いため、円弧楔片１個あたりの重量が約２５ｋｇとなる１６個の円弧楔片とすることが好ましい。
【００３０】
次に、リング状部材１１０の、杭３の長手方向に傾斜した円錐テーパ状に形成されている内周面１１０２のテーパ角θや、楔部材１２０を構成する１２個の円弧楔片１２１それぞれの、リング状部材１１０の内周面１１０２に接する円錐テーパ面１２１２のテーパ角θについて説明する。尚、ここでは、杭径が１２００ｍｍ、杭長が７０ｍの杭を例に挙げて説明する。また、この杭を掘削孔内に吊り下げて上端部を地上に係止したとき、２０ｍが地上に出て、５０ｍが泥水中に入るものとする。
【００３１】
杭径が１２００ｍｍ、杭長が７０ｍの杭の総重量は、（式１）に示すように、８８２．７７ｋＮである。
【００３２】
１２６．１１ｋＮ／１０ｍ×７＝８８２．７７ｋＮ・・・・・（式１）
また、この杭を掘削孔内に吊り下げて上端部を地上に係止したときの、泥水中に５０ｍ入ることを考慮した場合の重量Ｐは、（式２）に示すように、６３２．７７ｋＮである。以下、この重量を７００ｋＮとしてテーパ角θを計算する。
【００３３】
Ｐ＝８８２．７７ｋＮ−５０ｋＮ／１０ｍ×５＝６３２．７７ｋＮ・・・・・（式２）
テーパ角θが１０°の場合は、（式３）に示すように、水平力Ｈが３９７０ｋＮである。
【００３４】
Ｈ＝Ｐ／ｔａｎθ＝７００ｋＮ／０．１７６３＝３９７０ｋＮ・・・・・（式３）
テーパ角θが１５°の場合は、（式４）に示すように、水平力Ｈが２６１２ｋＮである。
【００３５】
Ｈ＝Ｐ／ｔａｎθ＝７００ｋＮ／０．２６７９＝２６１２ｋＮ・・・・・（式４）
テーパ角θが２０°の場合は、（式５）に示すように、水平力Ｈが２６１２ｋＮである。
【００３６】
Ｈ＝Ｐ／ｔａｎθ＝７００ｋＮ／０．３６４＝１９２３ｋＮ・・・・・（式５）
テーパ角θが３０°の場合は、（式６）に示すように、水平力Ｈが１２１２ｋＮである。
【００３７】
Ｈ＝Ｐ／ｔａｎθ＝７００ｋＮ／０．５７７３５＝１２１２ｋＮ・・・・・（式６）
テーパ角θが３５°の場合は、（式７）に示すように、水平力Ｈが１０００ｋＮである。
【００３８】
Ｈ＝Ｐ／ｔａｎθ＝７００ｋＮ／０．７００２＝１０００ｋＮ・・・・・（式７）
上述したように、杭径が１２００ｍｍの場合には４本の総ねじＰＣ鋼棒を用いる。３２ｍｍの径を有する総ねじＰＣ鋼棒１本あたりの引張荷重は、一般に、８６９ｋＮ以上とされている。従って、３２ｍｍの径を有する４本の総ねじＰＣ鋼棒の引張荷重は、３４７６ｋＮ以上である。
【００３９】
従って、テーパ角θの使用限界角度は、１５°〜３５°であり、テーパ角θの最適角度は２０°〜３０°である。
【００４０】
本実施例の杭係止装置１００は、リング状部材１１０と杭３の外周との間に楔部材１２０を介装することによって杭３に取り付けられる装置であるため、作業性に優れている。また、本実施例の杭係止装置１００は、繰り返し利用が可能であるため、経済的であり、低コスト化に大きく寄与する。
【００４１】
次に、図８〜図１６を参照して、掘削孔２内に吊り下げた杭３の上端部を、本実施形態の杭係止装置１００を用いて地上に係止し、その後杭３と上杭６との継手接続作業を行い、継手接続作業の完了後、杭係止装置１００を取り外すといった、本発明の杭係止方法の実施例を含む一連の工程を説明する。
【００４２】
図８は、第１分割部材１１１の内周面１１０２上に６個の円弧楔片１２１を並べる工程を説明する斜視図であり、図９はこの工程を説明する立面図である。
【００４３】
内面が円錐テーパを有するリング状部材１１０を円周方向に２分割しておく。
【００４４】
リング状部材１１０を円周方向に２分割してなる第１分割部材１１１および第２分割部材１１２のうちの第１分割部材１１１を、第１分割部材１１１の外周面１１１２を下にして台木５の上に載置する。ここで、リング状部材１１０の内周面１１０２、即ち第１分割部材１１１および第２分割部材１１２それぞれの内周面１１０２は、上述したように、杭３の長手方向に傾斜した円錐テーパ状に形成されている。
【００４５】
等しい円錐テーパ面１２１２（図７参照）を有する、ほぼ杭３の外周面３１ｎ半周分を覆う個数（ここでは６個）の円弧楔片１２１を、第１分割部材１１１の内周面１１０２に円錐テーパ面１２１２を当接させて、内周面１１０２を覆うように、第１分割部材１１１の内周面１１０２上に並べる。
【００４６】
図１０は、６個の円弧楔片１２１上に杭３を載置する工程を説明する立面図である。
【００４７】
クレーンで杭３を吊り込み、６個の円弧楔片１２１上に、杭軸をほぼ水平にして杭３の長手方向一端側を載置する。
【００４８】
図１１は、リング状部材１１０および楔部材１２０を形成する工程を説明する図であって、図１１（ａ）は立面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す線Ｄ−Ｄに沿った縦断面図である。
【００４９】
次いで、結合部材を用いて第２分割部材１１２を第１分割部材１１１に結合してリング状部材１１０を形成する。具体的には、第１分割部材１１１の分割部１１１１に配設された結合部材の一例としての総ねじＰＣ鋼棒１３と、第２分割部材１１２の分割部１１２１に配設された結合部材の一例としての総ねじＰＣ鋼棒１３とを連結することによって、第１分割部材１１１および第２分割部材１１２それぞれの分割部１１１１，１１２１を切線方向に一体に結合する。
【００５０】
第２分割部材１１２と杭３の外周面３１との間に他の６個の円弧楔片１２１を打ち込み装入して、ほぼ杭３の外周面３１を覆う楔部材１２０を形成する。また、楔部材１２０を構成する円弧楔片１２１同士を環状コイルスプリング１２２で連結する。そして、楔部材１２０を構成する各円弧楔片１２１をハンマで叩き込み、噛み合い度合いを確認する。一般に、杭は厳密には真円ではないが、このように、各円弧楔片１２１をハンマで叩き込むことによって、確実な噛み合いを得ることができる。
【００５１】
図１２は、クレーンで杭３を吊り上げる工程を説明する正面図である。
【００５２】
リング状部材１１０に備えられた吊手１２を用いてクレーンで杭３を鉛直に吊り上げる。
【００５３】
図１３は、掘削孔２内に杭３を吊り下げる工程を説明する正面図である。
【００５４】
予め地盤１を掘削してなる掘削孔２内に杭３を吊り下げる。
【００５５】
図１４は、杭３の上端部を地上に係止する工程を説明する正面図である。
【００５６】
簪４上にリング状部材１１０を載置することにより杭３の上端部を地上に係止する。
【００５７】
図１５は、杭３と上杭６との継手接続工程を説明する正面図である。
【００５８】
次に、杭３と上杭６との継手接続作業を行う。ここで、杭接続のために吊り込んでくる上杭６の吊り装置部についても、上述した本実施形態の杭係止装置１００を使用する。尚、上杭６に杭係止装置１００を取り付ける手順については、上述した杭３に杭係止装置１００を取り付ける手順と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
図１６は、杭３に取り付けた杭係止装置１００を取り外す工程を説明する正面図である。
【００６０】
継手接続作業の完了後、杭３に取り付けた杭係止装置１００を取り外すために、クレーンまたは杭打ちやぐらで杭３を引き上げる。尚、この時の引き上げ量は、杭係止装置１００のリング状部材１１０と簪４とが離間する程度でよい。
【００６１】
次に、杭３に取り付けた杭係止装置１００のリング状部材１１０を下方に向かって軽打し、あるいはそのリング状部材１１０を構成する第１分割部材１１１および第２分割部材１１２それぞれの分割部１１１１，１１２１を結合している総ねじＰＣ鋼棒１３を緩め、リング状部材１１０と楔部材１２０との間の噛み合いを緩める。
【００６２】
次に、杭３に取り付けた杭係止装置１００の円弧楔片１２１を全数抜き取って外し、杭３に取り付けた杭係止装置１００のリング状部材１１０の総ねじＰＣ鋼棒１３を取り外し、杭３に取り付けたリング状部材１１０を２分割して杭３から取り外す。
【符号の説明】
【００６３】
１    地盤
２    掘削孔
３    杭
３１    外周面
４    簪
５    台木
６    上杭
１００    杭係止装置
１１０    リング状部材
１１０１    上面
１１０２    内周面
１１１    第１分割部材
１１２    第２分割部材
１１１１，１１２１    分割部
１１１２    外周面
１１    フランジ
１２    吊手
１３    総ねじＰＣ鋼棒
１２０    楔部材
１２１    円弧楔片
１２１１    円筒面
１２１２    円錐テーパ面
１２２    環状コイルスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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