(57)【要約】【課題】セメントミルクを築造した後埋設孔内に既製杭を埋設する際に、簡易な構成で既製杭を中吊り支持してセメントミルク中への沈下を防止する。【解決手段】上端部に外方に向かって回転用金具１２を取り付けた既製杭１０、前記回転用金具１２と係脱可能な係止溝２４を備えた回転キャップ２０と、回転キャップ２０を回転駆動する掘削機の回転軸３０を有し、回転用金具１２を回転軸３０で回転させて埋設孔４０の周りの地盤を掘削して既製杭１０を埋設位置まで下降し、前記回転用金具１２はその位置で前記既製杭１０を宙吊り状態で支持する。【選択図】          図１
2010189927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にセメントミルクが築造された埋設孔内に埋設する既製杭の埋設装置であって、
前記既製杭の上端部に外方に向かって取り付けられ、前記埋設孔内で前記既製杭を宙吊り支持可能な複数の回転用金具と、
前記回転用金具と係脱可能な係合部を備えた回転キャップと、
回転キャップを回転する駆動手段と、を有し、
前記回転用金具は埋設孔内の埋設位置で前記既製杭を宙吊り支持することを特徴とする既製杭の埋設装置。
【請求項２】
請求項１に記載された既製杭の埋設装置において、
前記回転用金具は、前記回転体と共に回転して埋設孔の周囲地盤を掘削することを特徴とする既製杭の埋設装置。
【請求項３】
請求項１に記載された既製杭の埋設装置において、
前記回転キャップはその周壁に螺旋翼を備えていることを特徴とする既製杭の埋設装置。
【請求項４】
請求項３に記載された既製杭の埋設装置において、
前記螺旋翼の始端は、前記回転キャップと前記回転用金具を係合したとき、前記回転用金具と同じ高さに設定されていることを特徴とする記載された既製杭の埋設装置。
【請求項５】
底部にセメントミルクが築造された埋設孔内に埋設する既製杭の埋設方法であって、
前記既製杭の上端部に外方に向かって取り付けられ前記埋設孔内で前記既製杭を宙吊り支持可能な複数の回転用金具を、回転キャップに係合一体化する工程と、
回転キャップを回転させて前記既製杭を前記埋設孔の埋設位置に配置する工程と、
前記埋設位置で前記支持既製杭により前記既製杭を宙吊り支持する工程と、
を有することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【請求項６】
請求項５に記載された既製杭の埋設方法において、
前記回転用金具が前記回転体と共に回転して埋設孔の周囲地盤を掘削する工程を有することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【請求項７】
請求項５に記載された既製杭の埋設方法において、
回転する前記回転キャップの周壁に設けた螺旋翼で埋設孔の周囲地盤を掘削する工程を有することを特徴とする既製杭の埋設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既製杭の埋設装置及び埋設方法に関し、とくに、プレボーリング工法において埋設孔内に既製杭を埋設する際に、既製杭をセメントミルクが固化するまで中吊り支持するための既製杭支持に特徴を有する既製杭の埋設装置及び埋設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレボーリング工法において既製杭を埋設する場合、地盤を掘削排土して形成した埋設孔の底部を拡大翼でさらに掘削して根固め用の大径の埋設孔を形成し、そこに例えばソイルセメント（コンクリート）等のセメントミルクを築造し、上記埋設孔内に既製杭を挿入して埋設することが行われている。
この既製杭の埋設工程において、築造したセメントミルクの上に既製杭をそのまま設置すると、既製杭が自重でソイルセメント中に沈下する虞がある。そのため、ソイルセメントが固化するまで既製杭が自沈するのを防止する必要があり、そのため、既製杭を宙吊りの状態で支持する装置が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載された既製杭自沈防止装置は、埋設孔内に挿入される既製杭の上端部に放射状に突出した複数の回転用金具を取り付け、その回転用金具を、吊り下げ用のロッドの下端に取り付けられた既製杭キャップの下端に開口した係止溝に回転係止した状態で係合して既製杭を宙吊り状に支持し、根固め用のコンクリートが固化した後、既製杭キャップを係合方向と逆方向に回転させて上記回転用金具を上記係止溝から外す構造となっている。
【０００３】
また、特許文献に記載されたものではないが、図７は従来のプレボーリング工法における既製杭の埋設を説明するために示した既製杭及びその支持機構を概略的に示した側断面図である。
図７に示すように、従来の既製杭の埋設方法では、上端部に図示しない鉄製取付環を介して溶着又はボルト止めした肉厚板状の鉄製の回転用金具１２を設けた既製杭１０を用い、他方、上記埋設孔を掘削した掘削機、例えばアースドリルの回転軸（掘削軸）３０の下端に回転キャップ２０を取り付け、この回転キャップ２０と上記回転用金具１２を着脱自在に係合し、両者を一体化した状態で回転キャップ２０、したがって回転用金具１２、既製杭１０を回転させながら既製杭１０を埋設孔内に挿入する。そして既製杭１０が所定の埋設位置に達したところで回転を停止して、既製杭１０が埋設孔内に築造したセメントミルク中に沈下しないように宙吊り状態に維持する。
その状態でセメントミルク（例えばソイルセメント）が固化するのを待ち、固化したときは上記回転キャップ２０と上記回転用金具１２との係合を外す。
【０００４】
その間、掘削機は既製杭１０を単に既製杭を支持するだけのクレーンとして使用され他の作業は一切できない。また、既製杭を宙吊りの状態で支持する他の手段としてヤットコ既製杭を用いることも考えられるが、ヤットコ既製杭を用意しかつヤットコ既製杭を取り付けるなどの作業が加わる。
そのため、従来の方法及び装置では既製杭の埋設工事に時間、コストが掛かり、したがって施工効率がよくないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平６−３８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、プレボーリング工法における既製杭の埋設時における前記既製杭の吊り下げ維持を、外部設備を用いることなく行うことで、既製杭の埋設コストを低減するとともにその作業効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、底部にセメントミルクが築造された埋設孔内に埋設する既製杭の埋設装置であって、前記既製杭の上端部に外方に向かって取り付けられ、前記埋設孔内で前記既製杭を宙吊り支持可能な複数の回転用金具と、前記回転用金具と係脱可能な係合部を備えた回転キャップと、回転キャップを回転する駆動手段と、を有し、前記回転用金具は埋設孔内の埋設位置で前記既製杭を宙吊り支持することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された既製杭の埋設装置において、前記回転用金具は、前記回転体と共に回転して埋設孔の周囲地盤を掘削することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載された既製杭の埋設装置において、前記回転キャップはその周壁に螺旋翼を備えていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載された既製杭の埋設装置において、前記螺旋翼の始端は、前記回転キャップと前記回転用金具を係合したとき、前記回転用金具と同じ高さに設定されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、底部にセメントミルクが築造された埋設孔内に埋設する既製杭の埋設方法であって、前記既製杭の上端部に外方に向かって取り付けられ前記埋設孔内で前記既製杭を宙吊り支持可能な複数の回転用金具を、回転キャップに係合一体化する工程と、回転キャップを回転させて前記既製杭を前記埋設孔の埋設位置に配置する工程と、前記埋設位置で前記支持既製杭により前記既製杭を宙吊り支持する工程と、を有することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載された既製杭の埋設方法において、前記回転用金具が前記回転体と共に回転して埋設孔の周囲地盤を掘削する工程を有することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５に記載された既製杭の埋設方法において、回転する前記回転キャップの周壁に設けた螺旋翼で埋設孔の周囲地盤を掘削する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
プレボーリング工法において、外部設備を用いることなく、簡易な構成により、根固め用ソイルセメントが投入された埋設孔内に既製杭を宙吊り状態に維持して落下を防止することができる。
したがって、現場での施工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の埋設装置全体（断面）を示す正面図である。
【図２】図１に示す既製杭の上面の斜視図である。
【図３】掘削用回転装置（オーガ駆動機）の回転軸の下端に取り付けた回転キャップの斜視図である。
【図４】既製杭を埋設した状態（断面）を示す図である。
【図５】第２の実施形態の既製杭の埋設装置全体（断面）を示す正面図である。
【図６】図６Ａは、第２の実施形態の回転キャップと既製杭との係合部分を示す斜視図であり、図６Ｂは回転キャップの平面図である。
【図７】従来の既製杭回転挿入装置（断面）を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の既製杭の埋設装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の既製杭の埋設装置全体を示す正面図、図２は既製杭の上面の斜視図、図３は、掘削用回転装置（オーガ駆動機）の回転軸の下端に取り付けた回転キャップの斜視図である。
本実施形態に係る既製杭の埋設装置の基本的な構造は、既に説明した従来の既製杭の埋設装置と同じである。即ち、既製杭１０の上端部に取り付けた既製杭１０の外方に延びる複数の回転用金具１２と、回転用金具１２と着脱自在に係合する回転キャップ２０と、回転キャップ２０を駆動する駆動手段である例えば掘削機の回転軸と、から成っている。この埋設装置を用いて既製杭を埋設するときは、予め掘削された埋設孔４０の底部にセメントミルク（例えばソイルセメント）４２を築造する。他方、既製杭１０の上端面に、回転用金具１２をその半径方向外向きに溶接して一体に連結し、この回転用金具１２を、例えばアースドリルの回転軸（掘削軸）３０の下端に取り付けた回転キャップに着脱自在に係合する。
【００１１】
上記回転用金具１２は、既製杭１０の上端面に取り付けた所定の巾を有する鉄製の取付環１４に溶接されている点では従来のものと同様である。しかし、回転用金具１２は、図２及び図３に示すように、その外端側が従来の回転用金具１２よりも長く、既製杭１０を埋設孔４０内に挿入したとき埋設孔４０の周囲の地盤上に載る長さに形成されており、その点で従来ものと相違し、後述するように、その点に特長を有している。
【００１２】
回転キャップ２０の構造は従来のものと同様であり、図３に示すように、掘削用回転装置の回転軸３０の下端部に任意の手段で着脱自在に取り付けられる。即ち、回転キャップ２０は、既製杭１０の頭部を収容する凹所を形成するよう、上面鉄板２０ａと、上記上面鉄板２０ａの周縁に沿って一体に形成された同様に鉄板で形成された周壁２０ｂとから成っている。また、その周壁２０ｂには、図中、周壁２０ｂの下端部の溝開口部２４ａ、溝開口部２４ａから上方に延びたガイド部２４ｂ、及びガイド部２４ｂに続く水平方向に形成された係止部２４ｃから成る係止溝２４が切り欠き形成されている。この係止溝２４は、既製杭１０に取り付けた上記回転用金具１２と係合可能な巾に形成されている。
したがって、既製杭１０と回転キャップ２０を位置合わせした後、その上端面に取り付けた回転用金具１２を、係止溝２４の上記開口部２４ａからガイド部２４ｂに沿って上記係止溝２４内に導入し、次に、回転軸３０を図３において時計方向に回転することにより、回転用金具１２を係止部２４ｃに導入することができる。
これにより回転用金具１２、したがって既製杭１０と回転キャップ２０が係合一体化する。また、回転軸３０を逆方向（反時計方向）に回転することにより、回転用金具１２と回転キャップ２０との係合を外すことができる。
【００１３】
次に、以上の構成からなる既製杭の埋設装置を用いて、底部側に根固め部を備えかつセメントミルク（ここではソイルセメント）４２を築造した埋設孔４０内に既製杭１０を埋設する手順について説明する。
まず、掘削用回転装置（図示せず）で所望の地盤を掘削排土して埋設孔４０を形成する。次に、掘削した孔に大径の根固め部を形成し、かつ埋設孔４０にセメントミルク４２を注入しつつアースドリルを引き上げていく。
【００１４】
次に、引き上げた掘削機のアースドリルに代えて、その回転軸３０の下端に上記回転キャップ２０を取り付け、回転キャップ２０の下端の係止溝開口部２４aを既製杭１０の上記回転用金具１２に位置合わせする。その後、回転キャップ２０を下降と同時に回転させて、上記回転用金具１２を、溝２４の開口部２４ａ、ガイド部２４ｂを通して係止部２４ｃに係止させて係合一体化する。そこで回転軸３０を回転させると、回転キャップ２０の係止部２０ｃの端部が回転用金具１２に当接して回転用金具１２、したがって既製杭１０を回転させ、その状態で既製杭１０を埋設孔４０内に挿入し下降させる。既製杭１０の上端部に取り付けた回転用金具１２の先端側が埋設孔４０の周囲の地盤に当接すると、埋設孔４０の周りの地盤は回転する回転用金具１２により掘削され、その掘削にしたがって既製杭１０は埋設孔４０内を更に下降する。
【００１５】
既製杭１０が根固め用のソイルセメント４２が築造された埋設孔４０内の所定の位置まで下降すると（図１参照）、回転キャップ２０、したがって回転用金具１２の回転を一旦停止し、次に回転キャップ２０を逆転させて回転用金具１２を係止部２４ｃから外し、続いて回転キャップ２０を引き上げる。
【００１６】
図４は既製杭を埋設した状態（断面）を示す図である。
回転キャップ２０から分離された既製杭１０は、図示のように、回転用金具１２により埋設孔の周りの地盤に支えられて埋設孔４０内の所定の位置（埋設位置）で宙吊り状態に維持され、その後根固め用ソイルセメント４２が固化して地盤中に埋設される。
【００１７】
本実施形態では、回転用金具１２に掘削刃及び既製杭の沈下防止用支持体としての機能を持たせているため、回転用金具１２の強度、長さは周りの地盤の硬さや既製杭の自重により適宜決定する。例えば、回転用金具１２の数を増やす、回転用金具１２を強度の有る材料で形成する、或いは回転用金具１２の形状を強度のある構造、つまり太くする或いは長くするなどが考えられる。ただ、回転用金具１２の強度に関連して、既製杭１０は根固め用ソイルセメント４２内に配置されたときは、その浮力を受けるため、回転用金具１２に作用する負荷重量は、実際の自重よりも遙かに軽減されるのでその辺を考慮してその構造や強度を選択することができる。
回転用金具１２は、既に述べたように上記取付環１４に現場で溶着又はボルト止めにより容易に取付可能である。
【００１８】
以上の実施形態では、回転用金具１２を地盤の掘削刃としての機能を持たせているが、地盤によっては回転用金具１２によっては掘削出来ない或いは掘削困難な場合がある。次に、そのよう場合に適用するための第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態の既製杭の埋設装置全体を示す正面図である。図６Ａは、第２の実施形態の既製杭の埋設装置の回転キャップ２０と既製杭１０の係合部分を示す斜視図であり、図６Ｂは回転キャップ２０の平面図である。
本実施形態に係る回転キャップ２０は、その第１の実施形態の回転キャップ２０と同様、掘削用回転装置の回転軸３０に着脱自在な円板状の上部上面鉄板２０ａと、上記上面鉄板２０ａの周縁に沿って一体に形成された所定の上下方向巾を有する周壁２０ｂとから成り、その周壁には第１に実施形態と同じ係止溝２４が形成されている。
【００１９】
しかし、本実施形態の回転キャップ２０は、第１の実施形態のそれとは相違して、回転キャップ２０の周壁２０ｂに螺旋翼２６が取り付けられている。螺旋翼２６は、図６Ｂに示すように、平面視において回転キャップ２０の周りを上記係止溝２４の位置を避けて少なくとも一周する周方向長さを２分割、３分割又は４分割（回転用金具１２の本数分）し、上下に位置をずらして上記周壁に例えば溶接などにより一体に接合されている。ここで、螺旋翼２６の下側始端は、図５に示すように、係止部２４ｃの上記回転用金具１２の下側案内面と同じレベル（回転キャップ２０の周壁２０ｂの上下方向における位置）に配置されており、かつその巾Ｌ１は、図５に示すように、既製杭１０の上端部に取り付けられた回転用金具１２の既製杭１０から外方に延在する長さＬ２か或いはそれより僅かに長くに形成されているのが好ましい。
【００２０】
第２の実施形態では、このように回転キャップ２０に地盤掘削用の螺旋翼２６を備えているため、地盤が硬く回転用金具１２では掘削し難い場合や回転用金具１２の強度が対象地盤の掘削に適さない場合等において使用することができる。
即ち、既製杭１０を埋設孔４０内に挿入し、既製杭１０を埋設孔４０に宙吊り状態にしてその上端の回転用金具１２が地盤の表面（地面）に当接したとき、回転キャップ２０を回転させると、上記螺旋翼２６が回転し、同時に既製杭１０の上記回転用金具１２は上記螺旋翼２６が破砕した地盤中を回転しながらキャップ２０と共に下降する。
【００２１】
キャップ２０が埋設孔内の所定の位置まで下降したとき、上記回転キャップ２０の回転を停止する。回転キャップ２０の回転を停止すると、上述のように螺旋翼２６はその始端が上記回転用金具１２の係止部２４ｃの下面と同じレベルであるため、回転用金具１２は停止位置で未破砕の硬い地盤で支持される。そのため、既製杭１０が自重でずり落ちることはない。
【００２２】
本実施形態で用いる螺旋翼も、現場で回転キャップ２０の周壁２０ｂに例えば溶接など（場合によってはボルト・ナットなど機械的手段で取り付ける）で取り付けることができる。
したがって、工事現場の地盤に応じて既製杭１０用の回転用金具１２を選択するのと同様に、螺旋翼２６についても、取り付ける回転用金具１２に合わせて、複数の用意した巾のものから適当なものを選択して回転キャップ２０に取り付けることができる。
工事が終了したとき、上記回転用金具１２は既製杭１０と一緒に現場にそのままの状態で残されるが、螺旋翼２６は、回転キャップ２０を引き上げた後、外して何度でも再利用することができる。
【００２３】
なお、回転用金具１２は、その長さや強度により複数種類のものを用意しておけば、工事現場における地盤の状態により、既製杭１０の先端に取り付けるべき回転用金具１２の本数や、長さなどを決めることができる。また、地盤によっては、回転用金具１２による掘削が困難な場合は、回転キャップ２０に螺旋翼２６を溶接などにより容易に取り付けることができる。その場合、螺旋翼２６の巾は、回転用金具１２の長さを考慮して決めることができる。
【００２４】
本実施形態によれば、回転用金具１２及び回転キャップ２０に取り付ける螺旋翼２６は、勿論予め工場などで組み立てておくことはできるが、それだけではなく全て現場で判断しかつ組立可能であるため、現場に適合した回転用金具及び螺旋翼を用いることができる。また、既製杭は外部設備である例えば掘削機やヤットコ既製杭などを用いずに、ソイルセメント４２を築造した拡大根固め部に、回転用金具だけで中吊り状態で支持することができるため、宙吊りのための外部設備を一切必要としない利点又は特長がある。
しかも、回転用金具１２は従来用いていたものと同種のものを、その長さを少し延長するだけでよく、コスト的にみても有利であるだけではなく、既製杭を一度埋設位置にセットすればそのままにして次の作業に移行できるため作業効率が向上する。
【符号の説明】
【００２５】
１０・・・既製杭、１２・・・回転用金具、１４・・・取付環、２０・・・回転キャップ、２０ａ・・・上面鉄板、２０ｂ・・・周壁、２４・・・係止溝、２４ａ・・・開口部、２４ｂ・・・案内部、２４ｃ・・・係止部、２６・・・螺旋翼、３０・・・（掘削機の）回転軸、４０・・・埋設孔。
【図１】
2010189927.tif 000003
【図２】
2010189927.tif 000004
【図３】
2010189927.tif 000005
【図４】
2010189927.tif 000006
【図５】
2010189927.tif 000007
【図６】
2010189927.tif 000008
【図７】
2010189927.tif 000009