(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に長い木製芯部材と、木製芯部材全体をコンクリートで被覆して外形輪郭が杭形状に形成され、該杭形状の中心軸位置に該木製芯部材の中心軸を略芯合わせした状態で木製芯部材を配置させたコンクリート製被覆部と、を備えたハイブリッド杭を製造するための型枠装置であり、
内部にコンクリートが打設されて所定の杭形状を形成する打設空間を有し、コンクリートが硬化した後に取り外される型枠体と、
型枠体の打設空間内に全体が収容されるように配置される木製芯部材を、該木製芯部材の中心軸と打設空間の中心軸とを略芯合わせした状態で保持する保持装置と、を備えたことを特徴とする型枠装置。
【請求項２】
保持装置は、木製芯部材の長手方向両端又は長手方向に離隔した複数箇所を係止する係止部を有することを特徴とする請求項１記載の型枠装置。
【請求項３】
係止部は、型枠体の長手方向両端に対向配置される１対の型枠端部要素にそれぞれ取り付けられたことを特徴とする請求項２記載の型枠装置。
【請求項４】
係止部は、１対の型枠端部要素から対向内向きに突設され、突出先端部を木製芯部材の両端面の略芯位置に係止させるピン状部材を含むことを特徴とする請求項３記載の型枠装置。
【請求項５】
ピン状部材は、型枠体の打設空間内に進退するようにその長手方向にスライド可能に設けられ、木製芯部材を係止する状態と、型枠体の内部から退避した状態と、を選択的に切り替えられることを特徴とする請求項４記載の型枠装置。
【請求項６】
型枠体は、長手方向を横方向に向けて配置され、
係止部は、型枠体の打設空間内に長手方向を横にして収容される木製芯部材を型枠体の上方から吊支状に係止する吊支装置を含むことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の型枠装置。
【請求項７】
吊支装置は、型枠体の上端側に着脱可能に取り付けられる取付ベース部と、
取付ベース部から懸垂状に下方に伸びて取り付けられ、下端を木製芯部材に突き刺して係止することにより該木製芯部材を芯合わせ位置に保持する懸垂型のピン状部材と、を有することを特徴とする請求項６記載の型枠装置。
【請求項８】
一方に長い木製芯部材を、該木製芯部材全体を収容する大きさで所定の杭形状を形成する打設空間を有する型枠装置の打設空間内に、保持装置を介して木製芯部材と杭形状のそれぞれの中心軸を略芯合わせした状態で保持させる芯保持工程と、
型枠装置の打設空間内に木製芯部材を保持した状態で、該木製芯部材全体を覆うように同打設空間内にコンクリートを打設する打設工程と、
型枠装置に打設したコンクリートが硬化した後に型枠装置を取り外し、木製芯部材全体をコンクリートで被覆して杭形状に形成されたハイブリッド杭を得る脱型工程と、を有することを特徴とするハイブリッド杭の製造方法。
【請求項９】
芯保持工程の前に、木製芯部材の長手方向両端面に所定の深さのピン受穴を形成する穿穴工程を含み、
芯保持工程では、型枠装置の長手方向両端から対向内向きに突出して取り付けられるピン状部材を保持装置とし、該ピン状部材の先端部を木製芯部材の両端に係止させて、該木製芯部材を保持させることを特徴とする請求項８記載のハイブリッド杭の製造方法。
【請求項１０】
芯保持工程では、型枠装置の上方から懸垂し横倒し状態の木製芯部材を吊支状に係止するピン状部材を保持装置とし、該ピン状部材の下端部を木製芯部材に係止して、該木製芯部材を保持させることを特徴とする請求項８又は９記載のハイブリッド杭の製造方法。
【請求項１１】
芯保持工程では、木製芯部材の長手方向両端又は周面の複数位置に係止する複数のピン状部材を保持装置とし、該ピン状部材を介して木製芯部材を型枠装置の打設空間内に互いに芯合わせした位置に保持させ、
打設工程の後に、コンクリートが完全に硬化する前の半凝固状態でピン状部材を離脱させ、充填材を補充して又は所定の位置に振動をかけてコンクリートのピン状部材が離脱した跡の穴を閉鎖する穴閉鎖工程を含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のハイブリッド杭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良等に用いられるハイブリッド杭の型枠装置並びにハイブリッド杭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
擁壁や橋台、護岸等の土木構造物や建造物の構築に際し、建設用地の液状化対策や軟弱地盤の改良を必要とするケースが多々ある。地盤改良方法としては、例えば、置換工法、浅層混合処理工法、深層混合処理工法、載荷工業、脱水工法、杭工法等が知られている。杭工法は、例えば、木杭やコンクリート杭を地盤に打ち込んで地盤を補強する方法である。木杭は、主に松杭が使用されるが、好気性の木材腐朽菌によって腐朽されるのを防止するため、常水位以下に打ち込んで常に水没した状態で維持されることが重要である。しかしながら、地下水位は降水や周囲の環境により変動があることから、その対策としては最近では、木杭に薬液を注入したり塗布したりすることにより防腐処理が行われる。しかしながら、防腐処理を施した木杭は、高価で市場競争力が低く、薬液が地下水へ溶出することにより環境汚染の課題の他、仮に薬液による防腐処理材であっても期間に亘る耐久性を担保できないことから、木杭は仮設構造物等の使用に止まり最近は専ら高強度で耐久性に優れる鉄筋コンクリート杭が使用されている。しかしながら、鉄筋コンクリート杭は中空構造であるため製造設備や製造工程が複雑であること、及び大量の補強鉄筋を必要とするため製造コスト削減対応の課題が残されている。
【０００３】
一方、特許文献１には、木材とソイルセメントとを使用する複合杭の技術が開示されている。特許文献１のソイルセメント複合杭は、木質の棒状心材の長さ方向に所定間隔にバンド状金具が取付けてあり、前記バンド状金具の外面に抵抗翼が突設されており、棒状心材はソイルセメント柱内に埋設して設けられるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のソイルセメント複合杭は、現地発生の粘土や土砂にセメントを配合して得られる有機質物の固形物であることから、多孔質で物理的にも気密性や透水性に劣り、芯材となる木材の防腐機能は欠如し、木質棒状芯材の腐食に伴う品質機能の長期的な信頼性に対する不安及びソイルセメント複合杭の施工現場における複雑な作業工程及び、ここに潜在する人為的ミスや現地発生土の品質の相違等に由来する品質の変動要因やコスト高などで課題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、木製芯部材を被覆するコンクリート製被覆部の厚みを所定の厚さに保持し、木材の防腐、防蟻機能が確保できたことにより低コストでハイブリッド杭を製造できる型枠装置並びにハイブリッド杭の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、一方に長い木製芯部材１２と、木製芯部材１２全体をコンクリートで被覆して外形輪郭が杭形状に形成され、該杭形状の中心軸位置に該木製芯部材１２の中心軸を略芯合わせした状態で木製芯部材１２を配置させたコンクリート製被覆部１４と、を備えたハイブリッド杭１０を製造するための型枠装置であり、内部にコンクリートが打設されて所定の杭形状を形成する打設空間２６を有し、コンクリートが硬化した後に取り外される型枠体２２と、型枠体２２の打設空間２６内に全体が収容されるように配置される木製芯部材１２を、該木製芯部材１２の中心軸ＷＸと打設空間２６の中心軸ＰＸとを略芯合わせした状態で保持する保持装置と、を備えた型枠装置２０から構成される。
【０００８】
また、保持装置２４は、木製芯部材１２の長手方向両端又は長手方向に離隔した複数箇所を係止する係止部３６、４８を有することとしてもよい。
【０００９】
また、係止部３６は、型枠体２２の長手方向両端に対向配置される１対の型枠端部要素（３４）にそれぞれ取り付けられたこととしてもよい。型枠端部要素は、例えば、型枠の長手方向両端部を閉鎖する端部型枠部材３４等からなる。
【００１０】
また、係止部３６は、１対の型枠端部要素から対向内向きに突設され、突出先端部を木製芯部材１２の両端面の略芯位置に係止させるピン状部材３８、３８Ａを含むこととしてもよい。木製芯部材１２の両端面にピン受穴４０を穿穴し、該ピン状部材３８、３８Ａを係合させると、より確実に木製芯部材１２を位置保持できる。
【００１１】
また、ピン状部材３８Ａは、型枠体２２の打設空間２６内に進退するようにその長手方向にスライド可能に設けられ、木製芯部材１２を係止する状態と、型枠体２２の内部から退避した状態と、を選択的に切り替えられることとしてもよい。
【００１２】
また、型枠体２２は、長手方向を横方向に向けて配置され、係止部４８は、型枠体２２の打設空間２６内に長手方向を横にして収容される木製芯部材１２を型枠体２２の上方から吊支状に係止する吊支装置５０を含むこととしてもよい。
【００１３】
また、吊支装置５０は、型枠体２２の上端側に着脱可能に取り付けられる取付ベース部５２と、取付ベース部５２から懸垂状に下方に伸びて取り付けられ、下端を木製芯部材１２に突き刺して係止することにより該木製芯部材１２を芯合わせ位置に保持する懸垂型のピン状部材５４と、を有することとしてもよい。
【００１４】
さらに本発明は、一方に長い木製芯部材１２を、該木製芯部材１２全体を収容する大きさで所定の杭形状を形成する打設空間２６を有する型枠装置２０の打設空間２６内に、保持装置２４を介して木製芯部材１２と杭形状のそれぞれの中心軸を略芯合わせした状態で保持させる芯保持工程Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２と、型枠装置２２の打設空間２６内に木製芯部材１２を保持した状態で、該木製芯部材１２全体を覆うように同打設空間内にコンクリートを打設する打設工程Ｓ１４、Ｓ２４、Ｓ３４、Ｓ４４と、型枠装置２２に打設したコンクリートが硬化した後に型枠装置２０を取り外し、木製芯部材１２全体をコンクリートで被覆して杭形状に形成されたハイブリッド杭を得る脱型工程Ｓ１６、Ｓ２８、Ｓ３８、Ｓ４８と、を有するハイブリッド杭の製造方法から構成される。
【００１５】
また、芯保持工程Ｓ１２、Ｓ２２の前に、木製芯部材の長手方向両端面に所定の深さのピン受穴を形成する穿穴工程Ｓ１０、Ｓ２０を含み、芯保持工程Ｓ１２、Ｓ２４では、型枠装置２０の長手方向両端から対向内向きに突出して取り付けられるピン状部材３８、３８Ａを保持装置２４とし、該ピン状部材３８、３８Ａの先端部を木製芯部材１２の両端に係止させて、該木製芯部材１２を保持させることとしてもよい。
【００１６】
また、芯保持工程Ｓ３４、Ｓ４４では、型枠装置２２の上方から懸垂し横倒し状態の木製芯部材１２を吊支状に係止するピン状部材５４を保持装置２４とし、該ピン状部材５４の下端部を木製芯部材１２に係止して、該木製芯部材１２を保持させることとしてもよい。
【００１７】
また、芯保持工程Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２では、木製芯部材の長手方向両端又は周面の複数位置に係止する複数のピン状部材３８、３８Ａ、５４を保持装置２４とし、該ピン状部材３８、３８Ａ、５４を介して木製芯部材１２を型枠装置２０の打設空間２６内に芯合わせした位置に保持させ、打設工程Ｓ２４、Ｓ３４、Ｓ４４の後に、コンクリートが完全に硬化する前の半凝固状態でピン状部材３８、３８Ａ、５４を離脱させ、充填材を補充して又は所定の位置に振動をかけてコンクリートのピン状部材３８、３８Ａ、５４が離脱した跡の穴を閉鎖する穴閉鎖工程Ｓ２６、Ｓ３６、Ｓ４６を含むこととしてもよい。打設したコンクリートの半凝固状態は、未硬化の状態であって木製芯部材がそれを被覆するコンクリートに対する浮力作用を受けなくなる程度に固まった状態である。穴閉鎖工程Ｓ２６、Ｓ３６、Ｓ４６は、例えば、コンクリートを打設する打設工程後、おおよそ６０分乃至１００分経過後に行われる。
【発明の効果】
【００１８】
ハイブリッド杭によれば、一方に長い木製芯部材と、木製芯部材全体をコンクリートで被覆して外形輪郭が杭形状に形成され、該杭形状の中心軸位置に該木製芯部材の中心軸を略芯合わせした状態で木製芯部材を配置させたコンクリート製被覆部と、を備えたことから、木杭と比較して強度、耐久性が高く、コンクリート杭と比較して軽量で低コストで製造できるハイブリッド杭を、強度のバラつきがなく高い品質を維持して製造でき、長期耐久性を向上し、地盤に打ち込まれる基礎杭として実用性が高い。
【００１９】
また本発明の型枠装置によれば、一方に長い木製芯部材全体をコンクリート製被覆部で被覆して杭形状に形成されたハイブリッド杭を製造するための型枠装置であり、内部にコンクリートが打設されて所定の杭形状を形成する打設空間を有する型枠体と、型枠体の打設空間内に全体が収容されるように配置される木製芯部材を、該木製芯部材の中心軸と打設空間の中心軸とを略芯合わせした状態で保持する保持装置と、を備えたことから、確実に木製芯部材表面を必要とするコンクリート被覆厚に形成することを可能とし、均質なハイブリッド杭を製造でき、強度のバラつきがなく長期耐久性を保持して、実用性が高いハイブリッド杭を簡単に提供できる。
【００２０】
また、保持装置は、木製芯部材の長手方向両端又は長手方向に離隔した複数箇所を係止する係止部を有する構成とすることにより、型枠装置の打設空間から充填の障害となるスペーサーを排除し、コンクリートの充填性能を改善し、水密性に富む緻密な被覆コンクリートが確実に得られることで、耐久的で高品質のハイブリッド杭が製造できる。
【００２１】
また、係止部は、型枠体の長手方向両端に対向配置される１対の型枠端部要素にそれぞれ取り付けられた構成とすることにより、型枠体を組み付ける際に係止部を簡単にセットして、確実かつ円滑に木製芯部材を所定の芯合わせ位置に係止して保持できる。
【００２２】
また、係止部は、１対の型枠端部要素から対向内向きに突設され、突出先端部を木製芯部材の両端面の略芯位置に係止させるピン状部材を含む構成とすることにより、簡単な構成で確実に木製芯部材を所定の位置に保持できる型枠装置を製造できるとともに、木製芯部材を係止させる作業も簡単に短時間で行える。
【００２３】
また、ピン状部材は、型枠体の打設空間内に進退するようにその長手方向にスライド可能に設けられ、木製芯部材を係止する状態と、型枠体の内部から退避した状態と、を選択的に切り替えられる構成とすることにより、木製芯部材を被覆するコンクリートがある程度硬化し完全に硬化する前の時点でピン状部材を離脱させることができ、未硬化の状態でピン状部材を離脱した跡の穴を閉鎖する処理を行うことで被覆コンクリートの一体性を損なうことなく水密性を保持したハイブリット杭を製造できる。
【００２４】
また、型枠体は、長手方向を横方向に向けて配置され、係止部は、型枠体の打設空間内に長手方向を横にして収容される木製芯部材を型枠体の上方から吊支状に係止する吊支装置を含む構成とすることにより、簡単な構成で確実に木製芯部材を所定の位置に保持できる型枠装置を製造できるとともに、木製芯部材を係止させる作業も簡単に短時間で行える。
【００２５】
また、吊支装置は、型枠体の上端側に着脱可能に取り付けられる取付ベース部と、取付ベース部から懸垂状に下方に伸びて取り付けられ、下端を木製芯部材に突き刺して係止することにより該木製芯部材を芯合わせ位置に保持する懸垂型のピン状部材と、を有する構成とすることにより、吊支装置を簡単な構造で具体的に実現できるとともに、木製芯部材を被覆するコンクリートがある程度硬化し完全に硬化する前の時点でピン状部材を離脱させることができ、未硬化の状態でピン状部材を離脱した跡の穴を閉鎖する処理を行うことで被覆コンクリートの一体性を損なうことなく水密性を保持したハイブリット杭を製造できる。
【００２６】
さらに本発明は、一方に長い木製芯部材を、該木製芯部材全体を収容する大きさで所定の杭形状を形成する打設空間を有する型枠装置の打設空間内に、保持装置を介して木製芯部材と杭形状のそれぞれの中心軸を略芯合わせした状態で保持させる芯保持工程と、型枠装置の打設空間内に木製芯部材を保持した状態で、該木製芯部材全体を覆うように同打設空間内にコンクリートを打設する打設工程と、型枠装置に打設したコンクリートが硬化した後に型枠装置を取り外し、木製芯部材全体をコンクリートで被覆して杭形状に形成されたハイブリッド杭を得る脱型工程と、を有することから、確実に木製芯部材表面を必要とするコンクリート被覆厚に形成することを可能とし、均質なハイブリッド杭を製造でき、強度のバラつきがなく長期耐久性を保持して、実用性が高いハイブリッド杭を簡単に提供できる。
【００２７】
また、芯保持工程の前に、木製芯部材の長手方向両端面に所定の深さのピン受穴を形成する穿穴工程を含み、芯保持工程では、型枠装置の長手方向両端から対向内向きに突出して取り付けられるピン状部材を保持装置とし、該ピン状部材の先端部を木製芯部材の両端に係止させて、該木製芯部材を保持させる構成とすることにより、ピン状部材で木製芯部材を確実に係止させることができ、コンクリートを打設する際にコンクリートの流入圧や、木材とコンクリートとの比重の違いが生じても木製芯部材が所定の芯合わせ位置からずれるのを確実に防止して、簡単に高品質のハイブリッド杭を製造できる。
【００２８】
また、芯保持工程では、型枠装置の上方から懸垂し横倒し状態の木製芯部材を吊支状に係止するピン状部材を保持装置とし、該ピン状部材の下端部を木製芯部材に係止して、該木製芯部材を保持させる構成とすることにより、被覆コンクリートが略均等な被覆厚に確保できるように木製芯部材を確実に係止させることができ、木材とコンクリートとの比重の違いが生じても木製芯部材が所定の芯合わせ位置からずれるのを確実に防止して、簡単に高品質のハイブリッド杭を製造できる。
【００２９】
また、芯保持工程では、木製芯部材の長手方向両端又は周面の複数位置に係止する複数のピン状部材を保持装置とし、該ピン状部材を介して木製芯部材を型枠装置の打設空間内に互いに芯合わせした位置に保持させ、打設工程の後に、コンクリートが完全に硬化する前の半凝固状態でピン状部材を離脱させ、充填材を補充して又は所定の位置に振動をかけてコンクリートのピン状部材が離脱した跡の穴を閉鎖する穴閉鎖工程を含む構成とすることにより、木製芯部材を被覆するコンクリートの一体性を損なうことなくピン状部材を離脱した跡の穴を閉鎖することができ、水密性に富む高品質なハイブリッド杭を略均一に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド杭の断面説明図である。
【図２】図１のハイブリッド杭の正面図である。
【図３】図２のハイブリッド杭のＡ−Ａ線断面拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る型枠装置の斜視図である。
【図５】図４の型枠装置の縦断面説明図である。
【図６】図５の型枠装置のＢ−Ｂ線断面拡大図である。
【図７】図１のハイブリッド杭の製造方法の説明図である。
【図８】図１のハイブリッド杭の木製芯部材の他の実施例の説明図である。
【図９】図１のハイブリッド杭で地盤改良する際の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る型枠装置の一部分を省略した拡大断面説明図である。
【図１１】図１０の型枠装置の作用説明図である。
【図１２】図１０の型枠装置を用いたハイブリッド杭の製造方法の説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る型枠装置の斜視説明図である。
【図１４】図１３の型枠装置の縦断面拡大図である。
【図１５】図１３の型枠装置を用いたハイブリッド杭の製造方法の説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る型枠装置及びハイブリッド杭の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下添付図面を参照しつつ本発明の型枠装置並びにハイブリッド杭の製造方法の実施形態について説明する。本発明においてハイブリッド杭は、例えば、地盤に打ち込まれて地盤改良する基礎杭であり、木とコンクリートとの二種類の材質を複合して構成される複合杭である。図１ないし図３は、ハイブリッド杭の一実施形態を示している。図１、図２、図３に示すように、本実施形態において、ハイブリッド杭１０は、木製芯部材１２と、コンクリート製被覆部１４と、を備えている。本実施形態のハイブリッド杭１０は、予め工場で製造されるプレキャストタイプの基礎杭であり、現場へ輸送されて使用される。
【００３２】
図１、図２、図３に示すように、木製芯部材１２は、ハイブリッド杭１０の芯部材であり、杭の長手方向に沿うように一方に長く形成されている。木製芯部材１２は、例えば、伐採した杉を所定の長さ（４ｍ程度）に切断し、表皮を剥いだ剥皮丸太材からなる。木製芯部材１２は例えば、生木から樹皮を剥ぎ取った直材であれば特に外形の整形を不要としてそのまま利用できる。また木製芯部材は木材の含水率が少なくとも６０％以上の木材を利用すると好適であり、乾燥木材の場合には予め湿潤状態に含水したものを用いるとよい。なお、木材の種類や長さ、径の大きさ等は任意に設定してもよい。芯部分を木製としたハイブリッド杭とすることにより、杭を形成するコンクリート量を低減し、杭重量の軽量化、製造コストの低減化を実現できる。
【００３３】
コンクリート製被覆部（以下、単に「被覆部」ともいう）１４は、木製芯部材全体をコンクリートで被覆して形成されるハイブリッド杭１０の外皮部である。被覆部１４は、後述する型枠装置２０に木製芯部材１２を保持した状態でコンクリートを打設して硬化させることによって、外形輪郭が杭形状に形成される。木製芯部材１２をコンクリート製被覆部１４で被覆することにより、強度、耐久性を向上する。被覆部１４は、型枠装置２０を利用して形成されるが、木製芯部材１２からの厚みすなわち被覆コンクリートの厚みが例えば３０ｍｍ以上、より望ましくは４０ｍｍ以上確保して形成されるとよい。よって、被覆部１４の外形すなわちハイブリッド杭１０の大きさを基準とすればコンクリートの被覆厚が確保できる被覆部１４の厚みを考慮して木製芯部材１２の直径を選定したり、木材を切削等して所定の直径に加工するとよい。本実施形態では、被覆部１４の外形形状は、例えば、木製芯部材１２よりも１０％程度長尺とし、一端が先鋭状に形成された形状であり、製造、保管や運搬の際に床や地面等に安定した状態で置いたり積み重ねたりすることができる。被覆部１４は、その杭形状の中心軸位置ＣＸに木製芯部材１２の中心軸ＷＸを略芯合わせした状態で木製芯部材１２を内部に配置させて形成されている。
【００３４】
本実施形態では、後述するように、被覆部１４を型枠装置２０で形成する際には、ピン状部材３８で木製芯部材１２の長手方向両端を係止して所定の位置に保持されるが、型枠装置２０を取り外した後に被覆部１４の長手方向両端部には、型枠装置２０とともに取り外されるピン状部材３８の離脱穴１６が残る。このピン状部材が離脱された後の離脱穴１６には、該穴を閉鎖するようにモルタル等の充填材が充填されて固化されて穴埋め部１８が形成される。これにより、木製芯部材１２が被覆コンクリートによって完全密閉され、木製芯部材は長期的に健全状態でハイブリッド杭として機能する。なお、後述のように被覆部１４の形成時にコンクリートがある程度硬化して完全に硬化する前の状態でピン状部材３８を離脱し、その離脱穴を閉鎖した後にコンクリートを完全硬化させることとしてもよい。
【００３５】
本実施形態のハイブリッド杭１０は、木製芯部材１２の中心軸ＷＸをコンクリート被覆部１４の中心軸ＣＸに略芯合わせしているので、被覆するコンクリート被覆部１４を所定の設計に応じた厚みを有しており、強度にバラつきがなく、長期耐久性を保持できる。図９に示すように、ハイブリッド杭１０は、例えば、建築物等を構築する地盤に複数本を所定間隔で離隔して打ち込まれて、強度及び安定性の高い地盤へと改良する杭基礎工法に利用される。ハイブリッド杭１０を打ち込む際には、重機等で地盤に直接打ち込まれて、又は先にオーガや先行杭等で地盤にあけておいた穴に重機で打ち込まれて、地盤を改良する。なお、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、木製芯部材１２には、例えば、周囲を被覆するコンクリート製被覆部１４の割れを防止したり、杭の強度を向上させるために補強用の鉄筋４２、４４、４６を周囲に取り付けることとしてもよい。図８（ａ）では、木製芯部材１２の周囲に鉄筋４２がらせん状に巻き付けた状態で固定されている。また、図８（ｂ）では、木製芯部材１２の周囲に複数本の鉄筋４４が軸方向に沿って配置されている。なお、鉄筋４４にらせん状鉄筋を交錯しながら該らせん状鉄筋を木製芯部材の周囲に配置させてもよい。図８（ｃ）では、木製芯部材１２から離隔して複数本の鉄筋４６が軸方向に沿って配置され、該鉄筋４６の両端と中間位置から木製芯部材に向けて突出する釘状の脚体４６ａの先端部を木製芯部材１２に打ち込ませて固定されている。この際、鉄筋４６がコンクリート製被覆部１４の中間部位に位置するように脚体の打ち込み深さを設定する。なお、必要に応じて鉄筋４６にらせん状鉄筋を固定してもよい。このハイブリッド杭に鉄筋を用いた態様では、従来周知の鉄筋コンクリート杭と比較して鉄筋量を約５０％以下に節減できる。また、ハイブリッド杭１０の被覆部１４の形成に繊維補強コンクリートを使用してもよく、この場合、鉄筋量をさらに削減しても強度を維持できる。
【００３６】
次に、図４、図５、図６を参照しつつ、本発明の型枠装置の第１の実施形態について説明する。本実施形態では、型枠装置２０は、上述したハイブリッド杭１０を製造するための型枠であり、コンクリートが打設される型枠体２２と、木製芯部材を型枠体２２内に保持する保持装置２４と、を有する。
【００３７】
型枠体２２は、内部にコンクリートを打設して杭形状を形成するための打設空間２６を有する型枠の本体部分である。図４、図５、図６に示すように、本実施形態では、型枠体２２は、例えば、その打設空間２６が木製芯部材１２全体を内部に収容する大きさでかつ一方に長く形成されるとともに、杭先端となる一端側が次第に狭く形成され、さらに、長手方向に直交する断面形状が正八角形状の空間に形成されている。型枠体２２は、例えば、ハイブリッド杭１０を横倒し状態で製造するようになっており、長手方向を横に向けた横長形状で上記杭形状の打設空間２６を形成するように複数の型枠部材（３０〜３４）どうしを組み付け、分解可能に構成されている。型枠体２２は、例えば、床等に設置するための支持部２８と、一方に長く形成された底部型枠部材３０と、底部型枠部材３０の長手方向に沿って両側に組み付けられる２個１対の側部型枠部材３２と、底部型枠部材３０の長手方向両端に組み付けられる２個１対の端部型枠部材３４と、を含む。それらの複数の型枠部材３０〜３４で囲まれた空間が打設空間２６となり、型枠体２２の天面側すなわちハイブリッド杭１０の一つの側面に対応する側が開口３５され、該開口３５からコンクリートが打設される。底部型枠部材３０は、上面側が逆ハ字状に開いた凹部に形成されている。側部型枠部材３２は、高さ中間位置より下部側は互いに平行な縦面で形成され、上部側が三角形状に内向きに突設されており、下端部側を底部型枠部材３０に対して枢支して回動可能に組み付けられている。端部型枠部材３４は、略平板状に形成され、下端部が底部型枠部材３０の長手方向両端部に着脱可能に取り付けられる。型枠装置２０は、側部型枠部材３２と端部型枠部材３４とを組み付けられ八角杭状の打設空間２６を形成した状態で図示しないロック装置でロックされてコンクリート打設される。型枠装置２０は、所定時間養生してコンクリートが硬化した後に、ロック装置が解除されて型枠部材（３０〜３４）が分解されて、内部に形成されたハイブリッド杭が取り出される。なお、型枠体２２は天面側を閉鎖する天部型枠部材を有してもよい。
【００３８】
保持装置２４は、型枠体２２の打設空間２６内に収容される木製芯部材１２を所定の芯合わせ位置に保持する保持手段であり、打設空間２６の中心軸ＰＸ位置に木製芯部材１２の中心軸を略芯合わせした状態で該木製芯部材１２を保持する。これにより、型枠装置２０にコンクリートが打設されて形成される杭形状のコンクリート製被覆体１４の中心軸ＣＸ位置に木製芯部材１２の中心軸ＷＸ位置を略芯合わせしたハイブリッド杭１０を確実に形成することができる。
【００３９】
本実施形態では、保持装置２４は、木製芯部材１２の長手方向両端を係止する係止部３６を有する。係止部３６は、例えば、型枠体２２の端部型枠部材３４にそれぞれ取り付けられたピン状部材３８からなる。ピン状部材３８は、端部型枠部材３４の内壁面において、該型枠部材の組み付け時に形成する打設空間２６の中心軸位置ＰＸに対応する位置から対向内向きに突設されている。ピン状部材３８は、例えば、金属からなり、先端部を先鋭し基部を端部型枠部材３４に固定されている。ピン状部材３８は、その先端部を、予め木製芯部材１２の小口両端面の略芯位置に穿穴させたピン受穴４０に差し込みされて両側から係止し、該木製芯部材１２を打設空間２６内の所定の中心軸位置で宙づり状に架設して支持する。この状態で型枠体２２の木製芯部材１２の周囲と型枠部材３０〜３４の間の打設空間２６内にコンクリートが打設され、養生してコンクリートが硬化した際には、上述のように、ピン状部材３８は固定されている端部型枠部材３４とともに形成されたハイブリッド杭から離脱される。よって、ハイブリッド杭のコンクリート製被覆部１４の両端には離脱穴１６が形成され、後工程で該離脱穴１６を閉鎖するようにモルタルが充填される。なお、保持装置２４は、例えば、上述のようなピン状部材に限らず、木製芯部材の長手方向中間位置の１又は複数個所を係止する構成や、木製芯部材１２を下から固定するものや上から吊支する構成等、その他任意でもよい。また、ピン状部材３８を端部型枠部材３４に対して着脱可能とし、コンクリートが完全に硬化する前に離脱させたり、逆にコンクリート製被覆部１４に埋め殺し状に一体化させることとしてもよい。また、型枠体２２は、横倒し状にハイブリッド杭を製造する構成に限らず、縦長型で形成する構成でもよい。
【００４０】
次に、図７を参照しつつ、本実施形態の型枠装置２０を用いて上述のハイブリッド杭１０を製造する工程を本発明のハイブリッド杭の製造方法の第１の実施形態とともに説明する。図７に示すように、本実施形態において、ハイブリッド杭の製造方法は、上述のようなハイブリッド杭を製造する方法であり、型枠装置２０へ木製芯部材１２を保持させる芯保持工程Ｓ１２と、型枠装置２０へコンクリートを打設する打設工程Ｓ１４と、型枠装置２０を取り外す脱型工程Ｓ１６と、を含む。
【００４１】
本実施形態では、芯保持工程Ｓ１２の前工程として、木製芯部材１２に型枠装置２０の保持装置２４との係合部となるピン受穴４０を形成する穿穴工程Ｓ１０を含む。穿穴工程Ｓ１０では、木製芯部材１２の長手方向両端の各端面の中心位置に、ドリル等の工具でピン状部材３８の径と略同じ大きさで深さが数ｃｍ程度のピン受穴４０を穿穴する。
【００４２】
芯保持工程Ｓ１２では、型枠装置２０の型枠体２２を組み立てて打設空間２６を形成する。この際、その打設空間２６内に木製芯部材１２全体を収容するとともに、保持装置２４のピン状部材３８を該木製芯部材１２の両端のピン受穴４０に差し込んで、木製芯部材１２を渡設状に支持する。この状態では、上述のようにピン状部材３８が打設空間２６の中心軸ＰＸ位置に対応する位置に設けられるとともに、木製芯部材１２の端面の中心位置にピン受穴４０が形成されているので、打設空間２６の中心軸位置ＰＸと木製芯部材１２の中心軸位置ＷＸとを略芯合わせした状態で該木製芯部材１２を確実に保持することができる。
【００４３】
打設工程Ｓ１４では、型枠装置２０において保持装置２４で木製芯部材１２を保持させた状態で、打設空間２６内にコンクリートを打設する。木製芯部材１２の周囲の打設空間２６に型枠体２２の天面側の開口３５からコンクリートを打設し、木製芯部材１２全体を完全に覆うように開口３５部分までコンクリートを入れてコンクリート製被覆部１４を形成する。型枠体２２の天面側のコンクリートを均して仕上げ、養生してコンクリートを硬化させる。
【００４４】
脱型工程Ｓ１６では、打設工程Ｓ１４から所定時間養生してコンクリートが硬化した後に、型枠装置２０を分解して取り外して杭形状に形成されたハイブリッド杭１０を得る。この脱型工程Ｓ１６では、型枠装置２２の端部型枠部材３４を取り外す際に、該端部型枠部材３４とともにピン状部材３８も同時に取り外される。よって、ハイブリッド杭１０のコンクリート製被覆部１４の長手方向両端部には、ピン状部材３８が離脱された跡の離脱穴１６が残る。
【００４５】
本実施形態では、脱型工程Ｓ１６の後に充填工程Ｓ１８を含み、充填工程Ｓ１８は、例えば、モルタル等の充填材をコンクリート製被覆部１４の両端の離脱穴１６内に充填して穴を閉鎖して穴埋め部１８を形成して、ハイブリッド杭１０が完成される。これにより、コンクリート製被覆部１４の端部から内部の木製芯部材１２の端部まで連通する離脱穴１６を栓状に閉鎖して、内部の木製芯部材１２が空気等に触れて劣化するのを良好に防止できる。このようにして、本発明のハイブリッド杭の製造方法では、木製芯部材の中心軸とコンクリート製被覆部の中心軸とを略芯合わせしたハイブリッド杭を簡単に製造することでき、高強度、高耐久性のハイブリッド杭１０を一定の品質を保持して提供することができる。
【００４６】
次に図１０、図１１を参照しつつ本発明の型枠装置の第２の実施形態を説明する。上記した第１実施形態と同一構成、同一部材には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態に係る型枠装置１０−２では、第１の実施形態と略同じ構成であり、型枠体２２と保持装置２４とを備えているが、保持装置２４のピン状部材の構成が上記実施形態とは異なっている。図１０、図１１に示すように、本実施形態では、ピン状部材３８Ａは、端部型枠部材３４に対して着脱自在に取り付けられている。ピン状部材３８Ａは、端部型枠部材３４の貫通孔３４ａを貫通しその長手方向に沿ってスライド可能に設けられ、打設空間２６内に進退自在に設けられている。ピン状部材３８Ａが型枠体２２の打設空間２６内に進出した状態では該ピン状部材３８Ａの先端を該打設空間２６内の芯合わせ位置に配置した木製芯部材１２の端部に係止して該木製芯部材を所定の芯合わせ位置に保持できる。一方、ピン状部材３８Ａが型枠体２２の打設空間２６から退避して離脱させると該ピン状部材による木製芯部材の保持を解除する。
【００４７】
次に図１２を参照しつつ、本実施形態の型枠装置２０を用いて上述のハイブリッド杭１０を製造する工程を本発明のハイブリッド杭の製造方法の第２の実施形態とともに説明する。図１２に示すように、本実施形態において、ハイブリッド杭の製造方法は、第１実施形態同様に、穿穴工程Ｓ２０と、芯保持工程Ｓ２２と、打設工程Ｓ２４と、脱型工程Ｓ２８と、を含む。各工程は上記実施形態と略同じように行われる。本実施形態では、打設工程Ｓ２４と脱型工程Ｓ２８との間に穴閉鎖工程Ｓ２６を含む。穴閉鎖工程Ｓ２６では、まず、打設工程Ｓ２４で打設したコンクリートが完全に硬化する前の半凝固状態でピン状部材３８Ａが離脱される。コンクリートの半凝固状態とは、例えば、コンクリート打設から６０分〜１００分程度経過してコンクリートがある程度硬化し木製芯部材１２が該コンクリートに対して浮力作用を受けなくなる状態といえる。よって、コンクリート打設時とコンクリートの養生固化初期では、保持装置２４のピン状部材３８Ａにより木製芯部材１２を所定の芯合わせ位置に保持し、コンクリートの養生固化後期ではピン状部材を離脱することによりある程度固化した状態のコンクリート自身で木製芯部材が位置保持される。そして穴閉鎖工程Ｓ２６では、ピン状部材３８Ａを離脱した跡の穴付近に微振動を加えながら該穴にモルタルを充填して穴を閉鎖する。これにより、本実施形態では、第１実施形態のようにコンクリートが完全に硬化した後に充填材で離脱穴を閉鎖するよりもコンクリートの一体性がよく、より高い水密性、気密性及び長期耐久性を発揮でき高品質のハイブリッド杭を製造できる。穴閉鎖工程Ｓ２６の後に脱型工程Ｓ２８で型枠が外されるが、この際離脱穴は残っておらず完成されたハイブリッド杭が得られる。
【００４８】
次に図１３、図１４を参照しつつ本発明の型枠装置の第３の実施形態を説明する。上記した実施形態と同一構成、同一部材には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態に係る型枠装置１０−３では、型枠体２２と保持装置２４とを備えているが、保持装置２４の構成が上記実施形態とは異なっている。図１３、図１４に示すように、本実施形態では、保持装置２４は、木製芯部材１２の長手方向に沿って互いに離隔した二箇所を上方から吊支状に係止する係止部４８を有している。すなわち係止部４８は、型枠体２２の打設空間２６内に収容される木製芯部材１２を型枠体２２の上方から吊支状に係止する吊支装置５０を含む。
【００４９】
吊支装置５０は、型枠体２２の側型枠部材３２の上端に着脱可能に取り付けられる取付ベース部５２と、取付ベース部５２から懸垂状に下方に伸びる懸垂型のピン状部材５４と、を有する。取付ベース部５２は、例えば、中間位置を段上がり状に隆起するように金属板を折り曲げて形成されており、両端部をセットボルト６０を介して側型枠部材３２の上端に着脱自在に固定される。なお、型枠体２２の側型枠部材の上端には、セットボルト６０に螺合する雌ねじ部が形成されている。取付ベース部５２の中間位置には、ピン状部材５４が貫通する孔が設けられている。ピン状部材５４は、先端に向けて次第に径が細くなるテーパ状の螺旋ネジからなり、先頭部側には平板状の座金５６が取り付けられている。ピン状部材５４は、例えば、取付ベース部５２の上から孔に挿入され、座金５６を取付ベース部５２に蝶ネジ５８を介して着脱可能に固定される。ピン状部材５４は、その先端を木製芯部材１２の外周面から締め付けて係止し、そのねじ込み深さを調整することにより該木製芯部材１２の中心軸を打設空間２６の中心軸に略芯合わせする位置に調整できる。このように吊支装置５０で木製芯部材１２を所定の芯合わせ位置に保持することで、適切な厚さを確保してコンクリート製被覆部１４を製造することができる。
【００５０】
次に図１５を参照しつつ、本実施形態の型枠装置２０−３を用いて上述のハイブリッド杭１０を製造する工程を本発明のハイブリッド杭の製造方法の第３の実施形態とともに説明する。図１５に示すように、本実施形態において、ハイブリッド杭の製造方法は、第１実施形態同様に、芯保持工程Ｓ３２と、打設工程Ｓ３４と、脱型工程Ｓ３８と、を含む。本実施形態では、前工程Ｓ３０において、横倒しにした状態の木製芯部材１２の上方から吊支装置５０のピン状部材５８を互いに離隔した位置に係止する。そして芯保持工程Ｓ３２では、木製芯部材１２を型枠体２２の打設空間２６に収容し吊支装置５０の取付ベース部５２を型枠体２２に固定し、木製芯部材１２の中心軸ＷＸを打設空間２６の中心軸ＰＸに略芯合わせした状態で保持する。この状態で打設工程Ｓ３４でコンクリートが打設される。
【００５１】
打設工程Ｓ３４の後には穴閉鎖工程Ｓ３６を有しており、穴閉鎖工程Ｓ３６では、まず、打設工程Ｓ３４で打設したコンクリートが完全に硬化する前の半凝固状態で吊支装置５０のピン状部材５４が離脱される。そして穴閉鎖工程Ｓ３６では、ピン状部材５４を離脱した跡の穴付近に微振動を加えながら該穴にモルタルを追加充填して穴を閉鎖する。この際、ピン状部材５４の離脱孔は下向きにテーパ状に形成されるのでモルタルを隙間なく充填しやすい。これにより、コンクリートと穴を閉鎖するモルタルとの一体性がよく、高い水密性、気密性及び長期耐久性を発揮できる高品質のハイブリッド杭を製造できる。穴閉鎖工程Ｓ３６の後に脱型工程Ｓ３８で型枠が取り外され完成されたハイブリッド杭が得られる。
【００５２】
次に図１６を参照しつつ本発明の型枠装置の第４の実施形態を説明する。上記した第１〜第３実施形態と同一構成、同一部材には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態に係る型枠装置１０−４では、図１６（Ｓ４２）に示すように、型枠体２２と保持装置２４とを含み、保持装置２４は、第２実施形態で説明したピン状部材３８Ａと第３実施形態で説明した吊支装置５０とを有している。すなわち、保持装置２４は、木製芯部材１２の両端を係止する第１の係止部３６としてのピン状部材３８Ａと、木製芯部材１２を上端から吊支する第２の係止部４８として吊支装置５０と、を含む構成となっている。
【００５３】
次に図１６を参照しつつ、本実施形態の型枠装置２０−４を用いて上述のハイブリッド杭１０を製造する工程を本発明のハイブリッド杭の製造方法の第４の実施形態とともに説明する。図１６に示すように、本実施形態において、ハイブリッド杭の製造方法は、上記実施形態同様に、芯保持工程Ｓ４２と、打設工程Ｓ４４と、脱型工程Ｓ４８と、を含む。本実施形態では、前工程Ｓ４０において、木製芯部材１２の両端面にピン受穴４０を形成するとともに、横倒しにした状態の木製芯部材１２の上方から吊支装置５０のピン状部材５８を互いに離隔した位置に係止する。そして芯保持工程Ｓ４２では、木製芯部材１２を型枠体２２の打設空間２６に収容し吊支装置５０を型枠体２２に固定するとともに、ピン状部材３８を該木製芯部材１２の両端のピン受穴４０に差し込み木製芯部材１２の中心軸ＷＸを打設空間２６の中心軸ＰＸに芯合わせした状態で保持する。この保持状態で打設工程Ｓ４４でコンクリートが打設される。打設工程Ｓ４４の後の穴閉鎖工程Ｓ４６では、まず、打設工程Ｓ４４で打設したコンクリートが完全に硬化する前の半凝固状態で両端のピン状部材３８Ａ及び吊支装置５０のピン状部材５４が離脱される。そしてピン状部材３８Ａ、５４を離脱した跡の穴付近に微振動を加えながら該穴にモルタルを追加充填して穴を閉鎖する。なお、穴閉鎖工程Ｓ４６では、まず先に型枠装置２０の長手方向両端のピン状部材３８Ａを離脱して微振動を与えながらモルタルを充填して穴を閉鎖し、その後に、吊支装置５０のピン状部材５４を離脱して微振動を加えながらモルタルを充填して穴を閉鎖するとよい。穴閉鎖工程Ｓ４６の後に脱型工程Ｓ４８で型枠が外されハイブリッド杭が完成される。
【００５４】
以上説明した本発明の型枠装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のハイブリッド杭及び型枠装置並びにハイブリッド杭の製造方法は、例えば、土木、建築物を構築する際の地盤改良用の基礎杭として利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    ハイブリッド杭
１２    木製芯部材
１４    コンクリート製被覆部
２０、２０−２、２０−３、２０−４    型枠装置
２２    型枠体
２４    保持装置
２６    打設空間
３４    端部型枠部材
３６    係止部
３８、３８Ａ    ピン状部材
４０    ピン受穴
４８    係止部
５０    吊支装置
５２    取付ベース部
５４    ピン状部材
【要約】
【課題】木製芯部材を被覆するコンクリート製被覆部の厚みを所定の厚さに保持し、強度、耐久性が高く地盤改良に実用できるうえ、低コストで製造できるハイブリッド杭を提供する。
【解決手段】一方に長い木製芯部材１２と、木製芯部材１２全体をコンクリートで被覆して外形輪郭が杭形状に形成され、該杭形状の中心軸位置ＣＸに該木製芯部材１２の中心軸ＷＸを略芯合わせした状態で木製芯部材１２を配置させたコンクリート製被覆部１４と、を備えたことを特徴とするハイブリッド杭１０から構成される。
【選択図】図１【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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