(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部又は先端部近傍に翼を有する中空の杭体を、回転させることにより前記翼のねじ作用によって地盤中に貫入することで地盤中に設置する施工方法であって、
前記杭体内にオーガーを挿入して、前記杭体の先端開口部より小さいオーガーヘッドを前記杭体の先端部から突出させ、前記杭体とオーガーに互いに反対方向の回転力を与えて前記杭体を地盤中にねじ込み、該杭体が所定の深さに達したときは、前記オーガーによる掘削を中止し前記杭体のみの貫入にした後、前記オーガーを引上げることを特徴とするねじ込み杭の施工方法。
【請求項２】
オーガーに取付けた土砂止め板により杭体内への土砂の侵入を抑制し、前記オーガーのオーガーヘッドにより掘削軟化した土砂を前記杭体の周面に押出して該杭体の周面摩擦力を上昇させることを特徴とする請求項１記載のねじ込み杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ込み杭の施工方法に係り、さらに詳しくは、鋼管杭やコンクリート杭の如き既成杭の先端部又はその近傍に取付けた翼を利用し、杭体を回転させることにより翼のねじ作用によって地中に貫入するようにしたねじ込み杭の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地上に設置した機械によって回転力を与えることにより、先端部近傍に取付けた翼のねじ作用により鋼管杭を埋設する方法は、従来から種々提案されており、その一部は小径の鋼管杭を対象としたものではあるが実用化されている。以下、本発明に関連すると思われる従来の技術について説明する。
【０００３】
特公平２−６２６４８号公報に記載された鋼管杭の埋設工法は、鋼管製の杭本体の下端に底板を固設し、該底板に掘削刃を設けると共に、杭本体の下端部外周面に杭本体の外径のほぼ２倍強の外径を有する翼幅の大きな杭ネジ込み用の螺旋翼を、ほぼ一巻きにわたり突設した鋼管杭を、軟弱地盤にネジ込むように回転させながら地中に押圧し、下端の掘削刃によって杭本体先端の土砂を掘削軟化させて、杭側面の未掘削土砂中に螺旋翼を食い込ませて、土の耐力を反力として杭体を回転推進しつつ、掘削軟化した土砂を杭側面に押出し圧縮し、無俳土で地中に抗体をネジ込んでゆくようにしたものである（従来技術１）。
【０００４】
また、特開平７−２９２６６６号公報に記載された鋼管杭は、一枚の長さが半巻きで、外径が杭本体の１．５〜３倍程度である一対のラセン翼を、鋼管杭の下端部外周面の同じ高さ位置でラセン方向を同じにして互いに相対的に複数枚不連続に固定したものである（従来技術２）。
【０００５】
さらに、特開昭６１−９８８１８号公報に記載された回転圧入式鋼管杭は、鋼製円筒体の下部に、上下方向に延長する押込用傾斜前面を有する刃を設けると共に、その傾斜前面の下端部から円筒体回転方向の後方に向って斜めに上昇する傾斜ブレードを固定して環状のドリルヘッドを構成し、そのドリルヘッドの上端部に鋼管杭の下端部を取付けたものである（従来技術３）。
【０００６】
また、特開平８−２２６１２４号公報に記載された鋼管杭は、先端近くの外周面に螺旋羽根を備え、先端より上方の鋼管内側に閉塞を促す開孔リブを設けることにより、閉塞された土砂と鋼管で支持底部を形成するようにしたものである（従来技術４）。
【０００７】
これら従来技術１〜４に示す螺旋翼又は傾斜ブレードは、施工に際してねじとして機能し、また、螺旋翼は大きな地盤反力を得るための支持体としての機能も備えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１は鋼管先端が底板で閉塞されているため、比較的大きな先端支持力を確保することができるが、螺旋翼が受ける地盤反力が大きいために、回転貫入に要するトルクが非常に大きくなり、貫入能率が低下する。また、掘削刃により支持層のような硬い地盤が乱されるため、支持層本来の支持力を発揮することができず、先端支持力が低下する。
【０００９】
従来技術２は、底板がある場合は、従来技術１と同じ問題がある。また、底板がない場合でも支持層本来の支持力が発揮されず、先端支持力は低下する。
【００１０】
従来技術３の鋼管杭は、傾斜ブレードの幅が狭いために、施工時のトルクは小さいが推進力が得られない。また、先端開放型であるため、大きな先端支持力を確保できない。
【００１１】
また、従来技術４の鋼管杭は、先端開放によりトルクの低減を行っているが、支持層などの硬い層の手前で先端部が土砂により閉塞してしまうと、支持層貫入時に大きなトルクが必要になる。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためなされたもので、ねじ込み貫入の能率を向上すると共に、回転トルクを大幅に低減して強固な地盤まで杭体をねじ込みにより埋設することができ、併せて翼を利用して大きな地盤支持力を得ることのできるねじ込み杭の施工方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、先端部又は先端部近傍に翼を有する中空の杭体を、回転させることにより前記翼のねじ作用によって地盤中に貫入することで地盤中に設置する施工方法であって、
前記杭体内にオーガーを挿入して、前記杭体の先端開口部より小さいオーガーヘッドを前記杭体の先端部から突出させ、前記杭体とオーガーに互いに反対方向の回転力を与えて前記杭体を地盤中にねじ込み、該杭体が所定の深さに達したときは、前記オーガーによる掘削を中止し前記杭体のみの貫入にした後、前記オーガーを引上げるようにしたものである。
【００１４】
また、上記のねじ込み杭の施工方法において、オーガーに取付けた土砂止め板により杭体内への土砂の侵入を抑制し、前記オーガーのオーガーヘッドにより掘削軟化した土砂を前記杭体の周面に押出して該杭体の周面摩擦力を上昇させるようにした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１を説明するための模式図である。図において、１は鋼管杭、コンクリート杭の如き中空で円形断面の既成杭（以下、杭体という）で、先端部外周又はその近傍には翼１０が設けられている。２０は杭体１内に挿入されたオーガー、３０は地上に設置されたベースマシンで、互に反対方向に回転する２個の回転軸（外軸と内軸）を備えたモータ３１が搭載されている。
【００１７】
杭体１は先端部が開口されており、先端部のやや上方の外周には翼１０が取付けられている。この翼１０は、例えば図３に示すように、中心部に杭体１の外径Ｄとほぼ等しい径Ｄ2 の穴１２を有し、外径Ｄ1 が杭体１の外径Ｄより大きい（例えば、Ｄ1 ＝２Ｄ）ドーナツ状の円形鋼板１１（又は楕円形鋼板）を２分割して形成した平板状の鋼製翼１３ａ，１３ｂを、杭体１の先端部外周又はそれよりやや上方に、始端部と終端部の高さの差（ピッチ）がＰになるように同方向に連続して溶接により取付けて、全体としてほぼ螺旋状の翼１０を構成したものである。
【００１８】
ここに、円形鋼板１１の外径Ｄ1 （したがって、翼１０の外径）は、設計及び施工の経験から、一般に、杭体１の外径Ｄの１．５〜２．５倍程度が望ましく、また、ピッチＰは、杭体１の外径Ｄの０．０５〜０．３０倍程度が望ましい。なお、これらは、以下の例でも同様である。
【００１９】
次に、上記のように構成した本実施の形態の施工方法の一例を図４、図５により説明する。なお、図４、図５にはベースマシン３０は省略してある。
（１）図４（ａ）に示すように、杭体１内に杭体１より若干長いオーガー２０を挿入する。なお、軟弱地盤に杭体１を貫入させる場合は、杭体１を地中に貫入し、先端部が支持層の近傍に達したときに杭体１内にオーガー２０を挿入してもよい。
【００２０】
（２）図６に示すように、杭体１をベースマシン３０に搭載したモータ３１の外軸３２に連結し、オーガー２０を内軸３３に連結する。このとき、オーガー２０の先端部は、図４（ａ）に示すように、杭体１の先端部から突出するが、その突出長は、杭体１の外径Ｄとほぼ等しいかそれ以下であることが望ましい。
【００２１】
（３）モータ３１により、例えば、杭体１を正方向に、オーガー２０を逆方向に回転させる。なお、杭体１とオーガー２０に互いに反対方向の回転力を与える手段としては、図６に示すモータ３１に限定するものではなく、例えば１軸のモータにアダプタを取付けるなど、他の手段を用いてもよい。
これにより、図４（ｂ）に示すように、オーガー２０は杭体１に先行して先端部近傍の地盤を掘削軟化し、杭体１は翼１０のねじ作用により地盤中に貫入される。このとき、杭体１の先端部近傍の土砂は、主として翼１０の作用で翼１０の上方の杭体１の外周部に移動し、一部の土砂はオーガー２０により杭体１内に取り込まれる。
なお、オーガー２０により杭体１内に取り込まれる土砂の量は、杭体１の先端開口部の大きさやオーガー２０の寸法、形状等によって異なるため、これらを調整することにより土砂が杭体１から溢れないようにする。
【００２２】
杭体１の貫入にあたっては、オーガー２０で地盤を翼１０に先行して掘削軟化させるために、杭体１の回転に必要なトルクはオーガー２０を使用しない場合に比べて大幅に減少する。また、杭体１とオーガー２０の回転方向が逆であるため、ベースマシン３０に作用するモータ３１からの反力も、両者のトルクの差による反力になるため、大幅に減少する。
なお、オーガー２０による掘削軟化を必要としないほどの軟弱地盤に杭体１を貫入させるときは、オーガー２０を杭体１の先端部から突出させないで回転を停止しておいてもよい。このようにすれば、杭体１内への土砂の侵入を抑制することができる。
【００２３】
（４）図５（ａ）に示すように、杭体１の先端部が支持層に達したときは、杭体１及びオーガー２０の回転を停止する。なお、打ち止め近くではオーガー２０による掘削を中止し、杭体１のみの貫入にした方が先端支持力は大きく発揮される。
（５）ついで、図５（ｂ）に示すように、杭体１をモータ３１から外し、杭体１を地中に残置した状態でオーガー２０を反対方向に回転させながらモータ３１を上昇させれば、オーガー２０は杭体１から引上げられ、杭体１は地盤中に埋設されて施工は終了する。
【００２４】
本実施の形態に係るねじ込み杭の施工方法は、杭体１内に挿入したオーガー２０により杭先端部近傍の地盤を先行して掘削軟化するため、杭体１を回転するためのトルクを軽減することができ、これにより、杭体１の貫入能率が向上すると共に、オーガー２０やベースマシン３０を小型化することができる。また、杭体１に作用するねじりモーメントが小さいため、肉厚の薄い鋼管杭やコンクリート杭にも適用することができる。さらに、従来ねじ込み式が困難とされていた外径が６００ｍｍを超える大型の杭体にも適用することができる。
【００２５】
また、上記のように杭体１とオーガー２０とは互いに反対方向に回転するために、それぞれのトルクが打ち消し合ってモータ３１からベースマシン３０に作用する反力を低減することができ、そのため、ベースマシン３０を小型化しても安定性を確保することができる。
【００２６】
［実施の形態２］
本実施の形態は、図７に示すように、オーガー２０の先端部より上方に、その外径が杭体１の内径より若干小径で鋼製の土砂止め板２２を設けたものである。本実施の形態によれば、オーガーにより掘削軟化された土砂の杭体１内への侵入が土砂止め板２２により抑止されるため、掘削軟化された土砂が杭体１の外周に移動して杭体１の周辺の地盤を圧縮し、周面摩擦力を上昇させる。また、これにより、杭体１の上部から土砂があふれるおそれがない。なお、杭体１は先端部のトルクが大きいため、周面摩擦が上昇しても杭体１の貫入には特に支障がない。
【００２７】
［参考例］
図８は本発明に関連する参考例の要部の模式図である。
本参考例は、杭体１内に挿入されて先端部から突出したオーガー２０の先端部に、地上からの操作によって拡大できる構造のオーガーヘッド２１を設けたものである。この場合、オーガーヘッド２１の拡大は、杭体１の外径以上で、かつ翼１０の外径以内の範囲であることが望ましい。
【００２８】
本参考例の形態の施工方法も実施の形態１の場合とほぼ同様であるが、オーガーヘッド２１は、オーガー２０を杭体１内に挿入した杭先端部から突出させたのち最初から拡大してもよく、あるいは、オーガー２０の先端部が支持層の近傍に達したときに拡大してもよい。杭体１の埋設が終了したときは、オーガーヘッド２１を縮小して元の状態に戻し、杭体１を地中に残置してオーガー２０を引き上げる。
【００２９】
本参考例においても実施の形態１の場合と同様の効果が得られるが、さらに、オーガー２０により土砂を掘削軟化させる範囲が広くなるため、杭体１を回転するためのトルクをより小さくすることができる。
【００３０】
［実施の形態３］
本実施の形態は、杭体１に設けた翼１０の他の例を示すものである。図９，図１０の例は、図１０に示すように（図１０は説明を容易にするため、杭体１の上下を逆にしてある）、杭体１の先端部を２分割して段差部２ａ，２ｂを設け、一方の段差部２ａの下端部から他方の段差部２ｂの上端部に達するほぼレ字状の取付部３ａを設けると共に、他方の段差部２ｂの下端部から一方の段差部２ａの上端部に達するほぼレ字状の取付部３ｂを設け、図３で説明した鋼製翼１３ａ，１３ｂを、図９に示すように、同じ高さで交差させて取付部３ａ，３ｂに溶接により取付けて翼１０を構成したものである。
【００３１】
上記の段差部３ａ，３ｂの高さはＰ／２である。なお、杭体１の先端部に高さＰの１個の段差部を設けて連続した螺旋状の取付部を形成し、この取付部に鋼製翼１４ａ，１４ｂを連続して取付けて、ほぼ螺旋状の翼１０を構成してもよい。
【００３２】
図１１，図１２の例は、図１２に示すように、中心部に杭体１の外径Ｄとほぼ等しい径Ｄ2 の穴１２を有し、外径Ｄ1 が杭体１の外径Ｄより大きいドーナツ状の円形鋼板１１（又は楕円形鋼板）の一か所を穴１２から外周まで切断し、これをピッチＰの螺旋状に曲げ加工して形成したほぼ一巻の螺旋状翼１４を、溶接等により杭体１の外周に取付けたものである。
なお、杭体１の先端部に高さＰの１個の段差部を設けて連続した螺旋状の取付部を形成し、この取付部に螺旋状翼１４を取付けて螺旋状の翼１０を構成してもよい。
【００３３】
以上、杭体１に設ける翼１０の一例について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、翼の形状・構造、数、取付位置、取付手段等は適宜変更することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、端部又は先端部近傍に翼を有する中空の杭体を、回転させることにより前記翼のねじ作用によって地盤中に貫入することで地盤中に設置する施工方法であって、
前記杭体内にオーガーを挿入して、前記杭体の先端開口部より小さいオーガーヘッドを前記杭体の先端部から突出させ、前記杭体とオーガーに互いに反対方向の回転力を与えて前記杭体を地盤中にねじ込み、該杭体が所定の深さに達したときは、前記オーガーによる掘削を中止し前記杭体のみの貫入にした後、前記オーガーを引上げるようにしたので、ねじ込み杭の貫入効率を向上すると共に回転トルクを大幅に低減することができ、併せて大きな先端支持力を得ることができる。また、杭体とオーガーの回転が反対方向であるため、ベースマシンに偏心やねじれが作用することもない。
【００３５】
上記のねじ込み杭の施工方法において、オーガーに取付けた土砂止め板により杭体内への土砂の侵入を抑制し、オーガーのオーガーヘッドにより掘削軟化した土砂を杭体の周面に押出すようにしたので、杭体の周面摩擦力を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を説明するための模式図である。
【図２】図１の杭体先端部の説明図である。
【図３】図２の鋼製翼の製作過程の説明図である。
【図４】実施の形態１の施工方法の説明図である。
【図５】実施の形態１の施工方法の説明図である。
【図６】実施の形態１のモータと杭体及びオーガーとの連結状態を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２の説明図である。
【図８】本発明に関連する参考例の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３の要部の斜視図である。
【図１０】図９の杭体先端部の説明図である。
【図１１】実施の形態３の他の例の要部の斜視図である。
【図１２】図１１の螺旋状の製作過程の説明図である。
【符号の説明】
１  杭体
２ａ，２ｂ  段差部
３ａ，３ｂ  翼の取付部
１０  翼
１３ａ，１３ｂ  鋼製翼
１４  螺旋状翼
２０  オーガー
２１  オーガーヘッド
２２  土砂止め板
３０  ベースマシン
３１  モータ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003677645.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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