(57)【要約】【課題】  打設開始から完了まで重機のアダプタ等を交換することなく、地盤レベル以深まで連続して打設することができる杭頭キャップおよび杭打設方法を提供する。住宅等の建物基礎の補強用のリサイクルプラスチック杭の打設等に用いられる。【解決手段】  この杭頭キャップ１は、軸部３と、この軸部３の下端から下方へ延びて杭２の頭部の外周に嵌合する円筒状部４とを有する。軸部３に水平器８，９を埋め込む。軸部３の上端面３ａを凸曲面とし、この上端面に杭芯表示マーク７を施す。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の頭部に被せられ上面に重機により押下げ力が与えられることで杭を地盤に貫入させる治具となる杭頭キャップであって、
この杭頭キャップの杭への被せ状態で立ち姿勢となる軸部と、この軸部の下端から下方へ延びて前記杭の頭部の外周に嵌合する円筒状部とを有し、この円筒状部内に、前記杭の頭部の上面に当たる杭頭上面係合面を有する杭頭キャップ。
【請求項２】
請求項１において、前記軸部に水平器を埋め込んだ杭頭キャップ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記軸部の上端面を軸心部が突出する凸曲面とし、前記軸部の上端面に、杭軸心を表示する杭芯表示マークを施した杭頭キャップ。
【請求項４】
杭の頭部に杭頭キャップを被せ、この杭頭キャップの上面に重機により押下げ力を与えて前記杭を地盤に貫入させる杭打設方法であって、
前記杭頭キャップに、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の杭頭キャップを用いることを特徴とする杭打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、住宅等の建物基礎の補強等に用いられる杭、特に、リサイクルプラスチック杭の打設用の治具となる杭頭キャップ、およびこの杭頭キャップを用いた杭打設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の耐力が不足する場合の基礎補強方法として、支持地盤まで杭を打つ方法がある。上記杭には、例えば鋼管杭が用いられ、布基礎下で長手方向に一定ピッチで並べるなど、多数本打設される。
【０００３】
杭の打設には、例えば図７（Ａ）に示す方法が用いられる。同図の方法では、重機２１の昇降ヘッド２４に、杭２の傾き防止用のキャップ状アダプタ２５を取付け、昇降ヘッド２４を下降させることで杭２を地盤レベルＧＬ以深まで貫入させる。杭２の上方には、複数本の杭２に渡って基礎が構築されるため、杭２は、同図（Ｂ）のように地盤レベルＧＬよりも若干（例えば３００mm程度）深く打設する。打設完了後に、杭２の芯ずれおよび傾斜度を確認する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９３９１５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７４６３９号公報
【特許文献３】特開２００５−１５５２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７（Ａ）の従来の杭打設方法では、地盤にそのまま打設したのでは、キャップ状アダプタ２５が地盤表面に当たって貫入の障害となり、あるいは昇降ヘッド２４の下側ストローク端のため、同図（Ｂ）のように地盤レベルＧＬ以深に打設することができない。そのため、地盤レベルＧＬ程度まで打設した後、アダプタ２５を地盤表面に干渉しない非キャップ形のものに取り替えるか、または予め地盤Ｇに穴や溝を掘る必要があり、施工に手間がかかっていた。なお、打設の最初から非キャップ形のアダプタを用いたのでは、杭２の傾きが生じる。
また、杭２は、許容傾斜度の範囲で打設する必要があるため、打設途中で杭２の傾斜度を確認することが必要である。従来は、この傾斜度確認の度に、施工を中断して水平器を当てる必要があり、これによっても施工に時間がかかっていた。しかも、打設完了後の芯ずれや傾斜度等の測定では、杭２の上端が地盤レベルＧＬから３００mm程度下方に位置する状態で行うことになるため、水平器や他の計測具の配置が困難で、芯ずれや傾斜度の測定が難しい。
【０００６】
なお、従来の地盤補強方法における杭２には、鋼管が使用されるが、建築の分野においても資源の有効利用のためにリサイクルプラスチックを用いることが求められている。そこで、本発明者等は、杭２にリサイクルプラスチックを用いることを試みた。リサイクルプラスチック杭の場合、重機で押し下げ力を与えるときに杭頭部が損傷する恐れがある。そのため、杭頭部の損傷防止も望まれる。
【０００７】
この発明の目的は、打設開始から完了まで重機のアダプタ等を交換することなく、地盤レベル以深まで連続して打設することができる杭頭キャップおよび杭打設方法を提供することである。
この発明の他の目的は、杭打設途中の傾斜の管理を容易にすることである。
この発明のさらに他の目的は、打設完了後の杭頭部の芯ずれの測定を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の杭頭キャップは、杭の頭部に被せられ上面に重機により押下げ力が与えられることで杭を地盤に貫入させる治具となる杭頭キャップであって、この杭頭キャップの杭への被せ状態で立ち姿勢となる軸部と、この軸部の下端から下方へ延びて前記杭の頭部の外周に嵌合する円筒状部とを有し、この円筒状部内に、前記杭の頭部の上面に当たる杭頭上面係合面を有する。
この構成の杭頭キャップによると、重機の昇降ヘッドに取付けられる杭頭保持用アダプタをこの杭頭キャップの軸部に嵌合させて打設することができる。この場合に、杭頭部に被せる円筒状部の上方に軸部があるため、杭頭保持用アダプタの下降を地盤表面程度で止めても、上記軸部の長さ分だけ、杭を地盤面よりも深く打設することができる。そのため、打設開始から完了までアダプタ交換することなく、地盤レベル以深まで連続して打設することができる。
【０００９】
この杭頭キャップにおける前記軸部には水平器を埋め込んでも良い。例えば、上端面や軸部側面の上部に水平器を埋め込んでも良い。
このように杭頭キャップに水平器を埋め込んだ場合、杭に別の水平器を当てることなく、埋め込み状態の水平器を見て杭の傾斜度を測定することができる。そのため、傾斜度の確認のために施工を中断する必要がなく、打設を連続して続行しながら傾斜度を確認することができる。上記水平器は埋め込み設置のため、杭打ちの障害とならない。水平器の設置位置が杭頭キャップの上面である場合は、地盤レベル以深まで深く打設した打設完了状態でも、水平器が見え、傾斜を測定することができる。
【００１０】
この杭頭キャップにおいて、前記軸部の上端面を軸心部が突出する凸曲面とし、前記軸部の上端面に、杭軸心を表示する杭芯表示マークを施してもよい。
このように杭頭キャップの上端面に杭芯表示マークが施されていると、杭の打設完了後に、例えば杭の上面を撮像して画像処理により杭の芯ずれを測定しようとした場合に、杭芯表示マークの画像により杭芯位置を確認することができる。そのため、芯ずれの測定が容易となる。なお、杭は標準品を用いるため、杭芯表示マークがなく、各杭に杭芯表示マークを施すのでは手間と時間がかかる。また、軸部の上端面を軸心部が突出する凸曲面とした場合、重機により振動を加えたときに、重機の杭頭保持用アダプタに対して偏った当たり状態とならず、杭頭キャップに局部当たりによる傷みが生じ難い。
【００１１】
この発明の杭打設方法は、杭の頭部に杭頭キャップを被せ、この杭頭キャップの上面に重機により押下げ力を与えて前記杭を地盤に貫入させる杭打設方法であって、上記杭頭キャップに、この発明の上記いずれかの構成の杭頭キャップを用いることを特徴とする。
この方法によると、この発明の杭頭キャップにつき説明した上記の各効果、例えば、打設開始から完了まで重機のアダプタ等を交換することなく、地盤レベル以深まで連続して打設することができるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の杭頭キャップは、杭の頭部に被せられ上面に重機により押下げ力が与えられることで杭を地盤に貫入させる治具となる杭頭キャップであって、この杭頭キャップの杭への被せ状態で立ち姿勢となる軸部と、この軸部の下端から下方へ延びて前記杭の頭部の外周に嵌合する円筒状部とを有し、この円筒状部内に、前記杭の頭部の上面に当たる杭頭上面係合面を有するため、打設開始から完了まで重機のアダプタ等を交換することなく、地盤レベル以深まで連続して打設することができる。
前記軸部に水平器を埋め込んだ場合は、杭打設途中の傾斜の管理が容易になる。
前記軸部の上端面を軸心部が突出する凸曲面とし、前記軸部の上端面に、杭軸心を表示する杭芯表示マークを施した場合は、打設完了後の杭頭部の芯ずれの測定が容易となり、また打設時に振動を加えても傷み難い。
この発明の杭打設方法は、杭の頭部に杭頭キャップを被せ、この杭頭キャップの上面に重機により押下げ力を与えて杭を地盤に貫入させる杭打設方法であって、上記杭頭キャップに、この発明の上記いずれかの構成の杭頭キャップを用いる方法であるため、打設開始から完了まで重機のアダプタ等を交換することなく、地盤レベル以深まで連続して打設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれこの杭頭キャップの上面図、部分破断正面図、および杭嵌合状態の部分破断正面図である。
【図２】同杭頭キャップを用いた杭打設過程の説明図である。
【図３】同杭頭キャップの上面の拡大図である。
【図４】同杭打設方法による打設完了後の芯ずれを測定する方法の説明図である。
【図５】同芯ずれ測定方法における画像例の説明図である。
【図６】同芯ずれ測定方法における傾斜対応の許容値計算の説明図である。
【図７】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれこの杭頭キャップの上面図、部分破断正面図、および杭嵌合状態の部分破断正面図である。この杭頭キャップ１は、杭２の打設に用いられる。杭２は、住宅等の建物の杭基礎や、布基礎等の直接基礎と杭との複合基礎であるパイルド・ラフト基礎における杭となるものであって、例えばリサイクルプラスチック製とされる。この杭２の寸法は、例えば、直径が６０〜１００mm、長さが９００〜２，４００mmの範囲のものである。杭２は鋼管製やその他の材質のものであっても良い。
【００１５】
この杭頭キャップ１は、軸部３と、この軸部３の下端から下方へ延びて杭２の頭部の外周に嵌合する円筒状部４とを有する。軸部３および円筒状部４は、互いに一体の鋼材等からなる。円筒状部４は、上側に至るに従って順次小径なるように互いに内径を異ならせた複数の杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃを有する段付き円筒状とされている。これら各杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃの内径は、それぞれφ１００，φ８０，φ６０（単位mm）の外径の杭２（２A ，２B ，２C ）に嵌合する寸法である。杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃ間の段差面、および最小径の杭径対応嵌合部４ｃの底面は、それぞれ、対応する径の杭２（２A ，２B ，２C ）の頭部の上面に当たる杭頭上面係合面５ａ，５ｂ，５ｃとされている。
【００１６】
杭頭キャップ１の外周面は、軸部３および円筒状部４に渡り、段差のない円筒面とされている。この軸部３および円筒状部４の外径は、最下段の杭径対応嵌合部４ａの強度が確保される肉厚分だけ、使用対象の杭２のうちの最大径の杭２の外径よりも大きくされる。軸部３の長さは、例えば３００mm程度とされる。
【００１７】
円筒状部４の内面は、ゴム状弾性体からなる緩衝材６により全面が覆われている。緩衝材６となるゴム状弾性体には、硬質ゴム等のゴム材、または樹脂材等が用いられる。緩衝材６は、円筒状部４の内面にコーティングしたものであっても、また成型して円筒状部４の内面に嵌め込み、接着したものであっても良い。これらゴム材や樹脂材は、杭２よりも表面硬度が低いものとする。緩衝材６を設ける場合、各杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃの内径は、緩衝材６を介して各々の対応する杭２が嵌合する内径とされる。なお、図１（Ｃ）は、緩衝材６の図示を省略してある。
【００１８】
軸部３の上端面３ａは、軸心部が突出する凸曲面であり、ゆるやかな球面状、例えばその球面の円弧状断面における弦に対して突出高さが数分の一ないし数十分の一程度の球面状とされる。軸部３の上端面３ａには、杭軸心Ｏを表示する杭芯表示マーク７が施されている。図示の例では、杭芯表示マーク７は、軸部３の上端面３ａの軸心を通る直交する２本の直線７ａ，７ｂからなる十字状マークと、上記２本の直線で４つの区画に分割された対向する２個ずつの区画が同じ色となるように着色された着色部７ｃ，７ｄとからなる。着色部７ｃ，７ｄの色彩は、有彩色であっても、無彩色であっても良い。また、直線７ａ，７ｂは、着色部７ｃ，７ｄとは別に施した線であっても良く、また着色部７ｃ，７ｄの縁として現れる線であっても良い。
【００１９】
軸部３には、上端面３ａおよび外周面の上部に、水平器８，９が埋め込み状態に設けられている。上端面３ａの水平器８は、軸心Ｏから外れ、かつ直線７ａ，７ｂにかからない位置とされている。これら水平器８，９は、杭頭キャップ１の外表面への露出面を透明窓とした密封室内に、一つの気泡８ａ，９ａが生じるように水等の液体を封入したものである。外周面の水平器９の透明窓は、円周方向に並ぶ複数個に分割されている。前記透明窓は透明の樹脂材やガラス等からなる。透明窓の内面は、上端面３ａの水平器８では球面状とされ、軸部３の傾きによって傾斜度に対応する位置に気泡８ａが移動する。外周面の水平器９の透明窓の内面は、軸部３に沿う曲率を有していて、軸部３の傾斜度に応じて気泡９ａが移動する。
【００２０】
次に、この杭頭キャップ１を用いた杭打設方法を説明する。図１（Ｃ）に示すように、杭２の頭部にこの杭頭キャップ１を被せる。このとき、杭２の外径に応じて、対応する杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃに嵌合させる。なお、杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃは段差をもって順に設けられているため、杭頭キャップ１の円筒状部４を杭２に可能なだけ深く被せれば、杭径に対応する杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃに嵌合する。図１（Ｃ）は、上記３種類の径の杭２A 〜２C のうち、中間径の杭２B が嵌合した状態を示し、中間の杭径対応嵌合部４ｂに嵌合している。同図に破線で示すように、最大径の杭２A は下段の杭径対応嵌合部４ａに嵌合し、最小径の杭２C は最上段の杭径対応嵌合部４ｃに嵌合する。
【００２１】
このように杭２に杭頭キャップ１を被せ、図２（Ａ）のように杭打ち機となる重機２１により杭２を地盤Ｇに貫入させる。重機２１は、車輪を有する走行可能な車体２２に、支柱２３を設け、支柱２３に沿って昇降する昇降ヘッド２４を設けたものである。車体２２または支柱２３に、昇降ヘッド２４を昇降させる油圧シリンダ等の昇降駆動源（図示せず）が設けられている。昇降ヘッド２４は、加振装置（図示せず）を有するものであっても良い。この昇降ヘッド２４にはキャップ状アダプタ２５を取付けておく。このキャップ状アダプタ２５を杭頭キャップ１の上端に嵌合させ、昇降ヘッド２４を下降させることにより、杭頭キャップ１を介して杭２を押し下げ、地盤Ｇに圧入により貫入させる。
【００２２】
図２（Ａ）は杭２の打設途中の状態を示し、打設開始時は杭２の下端が地盤Ｇの表面に当たる高さとされる。上記のように打設を行い、図２（Ｂ）のように、杭頭キャップ１の略全体が地盤Ｇに貫入すると、杭打ち作業が完了する。この杭打ち作業の途中で、杭頭キャップ１の外周面の水平器９を見ることにより、杭２の傾斜度を確認する。許容傾斜度を超える場合は、杭２を引き抜いて打設をやり直す。
【００２３】
この施工方法によると、軸部３を有する杭頭キャップ１を用いるため、図２（Ｂ）のように、杭２をその上端が地盤レベルＧＬよりも下方に所定の深さＨ（例えば３００mm）に達するまで貫入させることができる。そのため、打設開始から完了まで重機２２のアダプタ２５の取り替え無しに、地盤レベルＧＬ以深まで連続して打設することができる。杭頭キャップ１は、内径の異なる複数の杭径対応嵌合部４ａ，４ｂ，４ｃを有しているため、様々な外径の杭２A ，２B ，２C に共通して用いることができる。
【００２４】
杭頭キャップ１の軸部上端面３ａはゆるやかな球面状の凸曲面とされているため、重機２２の昇降ヘッド２４に振動を加えても、杭頭キャップ１が傷み難い。また、杭頭キャップ１の円筒状部４の内面には緩衝材６が設けられているため、振動を加えても杭２の頭部が傷み難い。なお、従来の地盤補強方法における杭２には、鋼管が使用されるが、建築の分野においても資源の有効利用のためにリサイクルプラスチックを用いることが求められている。そこで、本発明者等は、杭２にリサイクルプラスチックを用いることを試みた。リサイクルプラスチック杭２の場合、重機で２１押し下げ力を与えるときに杭頭部が損傷する恐れがある。このようなリサイクルプラスチック２においても、上記緩衝材６が設けられていることにより、杭頭部の傷付きが防止される。
【００２５】
また、この杭頭キャップ１は、外周に水平器９が設けられているため、打設中に杭２の傾斜度を確認することができる。そのため専用の水平器を当てる手間が不要で、施工性が向上する。杭２の打設完了状態では、外周面の水平器９は地盤Ｇ下に埋もれるが、上端面３ａの水平器８を見ることで、傾斜度を打設完了状態においても確認することができる。水平器８は、その気泡８ａの位置により、おおよその傾斜度が把握できる。杭頭キャップ１の上端面３ａには杭芯表示マーク７が設けられているため、杭２の目標位置からの芯ずれの測定が容易に行える。
【００２６】
杭２の芯ずれの測定方法の一例を図４〜図６と共に説明する。布基礎の下方等に杭２を打設する場合、図４のように、杭２は、複数本が基礎の通り芯等に沿って並べて打設される。杭頭キャップ１は、杭打ち完了後も、１棟の建物分の全ての杭２の杭打ちが完了するまで杭２に残しておく。これら複数本の杭２の杭頭キャップ１を、カメラ３１で同時に撮像し、パーソナルコンピュータおよびプログラム等で構成される芯ずれ確認手段３２によって画像処理して芯ずれを確認する。この確認後に各杭２の杭頭キャップ１を取り外し、再利用に供する。
【００２７】
図５は、その画像例を示す。杭頭キャップ１の上面には杭芯表示マーク７が設けられているため、杭芯を示す画像処理が容易に行える。画像における表示マーク７の中心と杭打設目標ラインまたは目標位置とのずれを比較して見ることで、芯ずれが確認できる。
【００２８】
ただし、図６に示すように、杭２が傾斜した場合、杭頭キャップ１の長さによって実際の芯ずれ量とは誤差を生じるため、予め余裕を見込んだ芯ずれ許容値Ａを設定する。
例えば、傾斜度が１／５０、杭頭キャップ１で生じる杭頭深さＨ′が地盤レベルＧＬ下に３００mmである場合、杭頭キャップ１の長さによる許容値の余裕長さＢがおよそ６mmとなる。そのため、芯ずれ許容値Ａが１００mmであるとすると、測定される芯ずれ距離の許容値Ａ′は、上記余裕長さの６mmを差し引いた９４mm程度にしておく。
【符号の説明】
【００２９】
１…杭頭キャップ
２…杭
３…軸部
４…円筒状部
４ａ，４ｂ，４ｃ…杭径対応嵌合部
５ａ，５ｂ，５ｃ…杭頭上面係合面
６…緩衝材
７…杭芯表示マーク
８，９…水平器
２１…重機
２４…昇降ヘッド
２５…キャップ状アダプタ
【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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