(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管と、この鋼管の先端に着脱可能に取り付けられて先端面に掘削用刃体を有する先端掘削刃とでなり、前記鋼管の先端の内周面に内径側へ突出する突起が設けられると共に、前記先端掘削刃に、前記鋼管が軸回りに定められた掘削回転方向に回転するとき前記突起に当接して前記先端掘削刃を前記鋼管と一体に回転させる回転受け部と、前記鋼管が前記掘削回転方向と逆向きに回転しつつ引き上げるときに前記突起に係止して前記先端掘削刃が前記鋼管に対して軸方向に分離することを規制する分離規制部とが設けられ、
先端掘削刃に、前記鋼管に前記先端掘削刃が取り付けられた状態において前記鋼管の内周面に当接して、前記鋼管に対して前記先端掘削刃を芯出しする円筒状の芯出し部が設けられ、
前記鋼管の下端に、この鋼管の外周面よりも外周側に突出した螺旋状溝形成用刃体が設けられ、
前記分離規制部は前記回転受け部から円周方向に延びてこれら回転受け部と分離規制部とでフック状体を成し、
前記回転受け部は、円周方向を向く両側の側面が斜辺となる台形の断面形状であって、前記両側面が前記鋼管の前記突起の表面に対して傾かずに真っ直ぐに当たる方向を向く、  コンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管を使用する現場打ちコンクリート系杭の築造方法であって、
前記掘削刃取付け鋼管を、前記先端掘削刃が下側となるように支持した状態で、前記回転受け部における前記分離規制部が突出している側と反対側の面に前記突起が当接する方向である掘削回転方向に回転させつつ押し下げることによって、前記先端掘削刃により下方に掘削しながら地盤に挿入する過程と、
前記鋼管内にモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを充填する過程と、  前記鋼管を前記掘削回転方向に回転させつつ引き上げて、前記鋼管から前記先端掘削刃を分離させた後、前記螺旋状溝形成用刃体により前記鋼管の外周の土に螺旋状の溝を形成しながら、前記鋼管のみを地盤から引き抜くことによって、前記鋼管の抜き跡となる杭孔および前記螺旋状の溝に前記鋼管内のモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを流し込む過程と、
を含む現場打ちコンクリート系杭の築造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建物の基礎を支えるために地中に現場打ちで築造されるコンクリート系杭の築造に用いる現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管、および現場打ちコンクリート系杭の築造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な地盤の上に建物を建てる場合、柱状改良工法、小口径鋼管杭を埋設する工法等により地盤を補強することが行われている。柱状改良工法は、地盤に杭孔を掘削しながら、掘削した土に固化材を混入して撹拌することにより、土を固化材で固めた柱状改良杭を築造する工法である。
【０００３】
上記柱状改良工法に代わる工法として、特許文献１に、先端に掘削爪を有する掘削オーガにより地盤に杭孔を掘削し、その杭孔にセメント等からなる水硬性固化材液を充填しつつ、掘削オーガを地盤から引き抜くことにより、水硬性固化材液が固化した置換コラムを築造する工法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、鋼管等からなる筒状のケーシングの下端に掘削刃を有する先端ヘッドを着脱可能に装着し、前記ケーシングおよび先端ヘッドを回転させつつ地中に貫入し、ケーシング内にセメントミルク等を充填し、その後、ケーシングから先端ヘッドを切り離してケーシングのみを地中から引き抜くことにより、コンクリート系杭を築造する工法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０６２５３号公報
【特許文献２】特開２００６−７７３８８号公報
【特許文献３】特開２０１０−５９６０３号公報
【特許文献４】特開２００４−１２４３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の柱状改良工法は、次のような問題がある。
・現場の土と固化材を現場で混合撹拌するため、現場の土質、施工者の違い等により、築造された柱状改良杭の品質にばらつきが生じる。
・固化不良や撹拌不良による強度不足を回避するために、多量の固化材スラリーを注入する必要がある場合があり、環境への負荷が大きい。
・土質によっては、六価クロム等の有害な物質が溶出する可能性がある。事前に六価クロム等が溶出するか否かを試験して、溶出が無いことを確認することは可能であるが、それには費用と期間を要する。
【０００７】
小口径鋼管杭を埋設する工法は、次のような問題がある。
・小口径鋼管杭の先端を比較的硬い地盤（一般的にＮ値＞１０）に支持させる必要があるため、地盤によっては適用できない場合がある。
・小口径鋼管杭の腐食による劣化が懸念される。そのため、予め腐食しろを見込んで設計している。
【０００８】
特許文献１の工法は、現場の土を固化材と混合させないので、従来の柱状改良工法の各問題が生じない。しかし、特許文献１の方法は、掘削オーガを地盤から引き抜くときに杭孔の内周面の一部が崩落して、水硬性固化材液に土が混じり込み、良好な置換コラムが形成されない可能性がある。
【０００９】
特許文献２の工法は、筒状のケーシング内にセメントミルク等を充填した後、ケーシングを地中から引き抜くため、杭孔の内周面が崩落する心配がない。この工法では、ケーシングに対して先端ヘッドが着脱可能に装着され、ケーシングを地中から引き抜く際にケーシングから先端ヘッドが切り離されて、先端ヘッドは杭孔の底に残される。そのため、ケーシングへの先端ヘッドの装着が容易で、かつケーシングから先端ヘッドが確実に分離されることが求められる。
【００１０】
特許文献２には、ケーシングに対する先端ヘッドの着脱構造の具体例が、同文献の段落００３２〜００３６、および図１〜図３に示されている。すなわち、ケーシングの下端内周面に形成された切欠部に、先端ヘッドの本体周壁部に設けられた凸部を挿入・脱出させることで、ケーシングに対して先端ヘッドを着脱する。切欠部に凸部が挿入された状態でケーシングを所定方向に回転させると、切欠部に凸部が係止して、ケーシングに先端ヘッドがつれ回りする。ケーシングの回転を停止しても、切欠部のフック部により凸部が下から受けられるため、ケーシングから先端ヘッドが分離しない。ケーシングを逆方向に回転させると、上記切欠部のフック部から凸部が外れるため、ケーシングから先端ヘッドを分離することが可能となる。
【００１１】
上記例の着脱構造は、ケーシングに先端ヘッドを装着する際、ケーシングと先端ヘッドの軸心を揃え、かつ切欠部と凸部の円周方向位相を揃えた状態で、ケーシングに対して先端ヘッドを軸方向に相対移動させなければならないため、先端ヘッドの装着が面倒である。また、ケーシング内への土の侵入を防ぐために、ケーシングに先端ヘッドを装着した状態において、ケーシングの内周に先端ヘッドの本体周壁部の外周全体が嵌る構成であるので、ケーシングを前記逆方向に回転させても、ケーシングの内周面と先端ヘッドの本体周壁部の外周面との摩擦抵抗によりケーシングに対して先端ヘッドがつれ回りして、切欠部のフック部から凸部が外れなかったり、外れてもケーシングの内周面から先端ヘッドの本体周壁部が抜けなかったりして、先端ヘッドが分離しない可能性がある。先端ヘッドが分離しないと、ケーシング内に充填されたセメントミルク等がケーシングと共に持ち上がってしまう。
【００１２】
この発明の目的は、現場の土の状態に影響されることなく品質の安定した地盤補強用のコンクリート系杭を築造することができ、かつ現場での施工が容易で確実にコンクリート系杭を築造することができる現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管を提供することである。
この発明の他の目的は、現場の土の状態に影響されることなく品質の安定した地盤補強用のコンクリート系杭を築造することができ、かつ現場での施工が容易で確実にコンクリート系杭を築造することができる現場打ちコンクリート系杭の築造方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、地盤に螺旋状溝を形成して節を設けるときに、前記螺旋状溝が崩れ難い現場打ちコンクリート系杭を築造可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管は、鋼管と、この鋼管の先端に着脱可能に取り付けられて先端面に掘削用刃体を有する先端掘削刃とでなり、前記鋼管の先端の内周面に内径側へ突出する突起が設けられると共に、前記先端掘削刃に、前記鋼管が軸回りに定められた掘削回転方向に回転するとき前記突起に当接して前記先端掘削刃を前記鋼管と一体に回転させる回転受け部と、前記鋼管が前記掘削回転方向と逆向きに回転しつつ引き上げるときに前記突起に係止して前記先端掘削刃が前記鋼管に対して軸方向に分離することを規制する分離規制部とが設けられている。
【００１４】
この構成の現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管を使用した現場打ちコンクリート系杭の築造は、以下のように行う。
まず、鋼管の先端に先端掘削刃を取り付けて掘削刃取付け鋼管を準備する。鋼管への先端掘削刃の取付けは、鋼管と先端掘削刃の軸心を揃えた状態で、鋼管内に先端掘削刃の回転受け部および分離規制部を進入させることで行う。鋼管と先端掘削刃の円周方向位置を合わせる必要はない。このため、従来のように、ケーシングと先端ヘッドの軸心を揃え、かつ切欠部と凸部の円周方向位相を揃えた状態で、ケーシングに対して先端ヘッドを軸方向に相対移動させるのに比べて、取付けが容易である。なお、鋼管内に回転受け部および分離規制部を進入させた後、先端掘削刃を円周方向のいずれか一方に回転させて、鋼管の突起に分離規制部を係止させておくと、後で掘削刃取付け鋼管を先端掘削刃が下側となるように支持したときに、鋼管から先端掘削刃が自重で落下することを防げる。
【００１５】
このようにして準備された掘削刃取付け鋼管を、先端掘削刃が下側となるように支持した状態で、定められた掘削回転方向に回転させつつ押し下げることによって、先端掘削刃により下方に掘削しながら地盤に貫入させる。このとき、鋼管の突起に先端掘削刃の回転受け部が当接することで、鋼管の回転が先端掘削刃に伝達される。前記掘削回転方向は、回転により鋼管の突起と先端掘削刃の規制分離部とが互いに係止しない方向である。このため、先端掘削刃の規制分離部は鋼管の突起と係止していないが、先端掘削刃は地盤に押し付けられているため、鋼管から先端掘削刃が軸方向に分離することはない。
【００１６】
次いで、地盤に貫入された掘削刃取付け鋼管の鋼管内にモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを充填する。その後、貫入時と同じ方向に鋼管を回転させつつ引き上げる。鋼管の突起に先端掘削刃の規制分離部が係止していないため、先端掘削刃は鋼管から分離してそのまま地中に残され、鋼管だけが引き抜かれる。鋼管の貫入から引き抜きに至るまで、一貫して突起と分離規制部とが互いに係止しない状態に保たれているため、鋼管から先端掘削刃が確実に分離される。鋼管のみを地盤から引き抜くことによって、鋼管の抜き跡となる杭孔に鋼管内のモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクが流れ込む。モルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクが硬化することで、コンクリート系杭が現場打ちで築造される。
【００１７】
この掘削刃取付け鋼管を使用して現場打ちコンクリート系杭を築造すると、従来の柱状改良工法のように、現場の土と固化材を混合撹拌することがないので、現場の土の状態に影響されることなく、常に品質の安定した地盤補強用のコンクリート系杭を築造することができる。また、土質によって六価クロム等の有害な物質が溶出する心配がない。
【００１８】
掘削刃取付け鋼管を地盤に貫入している途中で、何らかの事情により貫入作業を中止する場合は、正常なコンクリート系杭築造作業で鋼管を引き抜く場合と異なり、貫入時の掘削回転方向とは逆方向に鋼管を回転させながら引き抜く。掘削回転方向と逆方向に鋼管を回転させることで、鋼管の突起に先端掘削刃の分離規制部が係止した状態となり、鋼管と共に先端掘削刃も引き上げられる。これにより、先端掘削刃の再利用が可能となる。
【００１９】
前記先端掘削刃には、前記鋼管に前記先端掘削刃が取り付けられた状態において前記鋼管の内周面に当接して、前記鋼管に対して前記先端掘削刃を芯出しする円筒状の芯出し部が設けられている。
芯出し部が設けられていると、鋼管に対して先端掘削刃を芯出しすることができると共に、芯出し部が鋼管の内周面に当接することで先端掘削刃のガタツキを防止できる。なお、芯出し部を筒状とすると、鋼管と先端掘削刃との隙間を塞ぐ形態となり、鋼管内に土が侵入することを防止でき、良好な現場打ちコンクリート系杭を築造することができる。
【００２０】
前記鋼管の下端には、この鋼管の外周面よりも外周側に突出した螺旋状溝形成用刃体が設けられている。
螺旋状溝形成用刃体が設けられていると、掘削刃取付け鋼管により杭孔を掘削した後、鋼管のみを引き抜くときに、杭孔の外周に螺旋状の溝が形成される。掘削刃取付け鋼管を地盤に貫入する際にも、螺旋状溝形成用刃体により上記螺旋状の溝とは逆向きの螺旋状の溝が形成されるが、この逆向きの螺旋状の溝は鋼管を引き抜くときに壊され、代わりに前記螺旋状の溝が形成される。掘削刃取付け鋼管を地盤に貫入するときに、杭孔の周囲の土が鋼管によって周囲に押しやられて地盤が締め固められているため、鋼管の引き抜き時に螺旋状溝を形成すると、形成された螺旋状溝が崩れ難い。
このように、杭孔の外周に螺旋状の溝が形成されることにより、鋼管内に充填されたモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクが、杭孔だけでなく螺旋状の溝にもモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクが流し込まれて、螺旋状の節付きコンクリート系杭が築造される。コンクリート系杭が螺旋状の節付きであると、杭周面のせん断抵抗が大きい。そのため、コンクリート系杭の杭周面抵抗力がより一層大きくとれる。杭周面抵抗力が大きいと、以下の利点がある。
・杭径を小さくすることが可能となり、材料費の削減を図ることができる。
・コンクリート系杭の材料が少なくて済み、環境負荷を低減することができる。
・杭先端をＮ値が比較的小さな地盤に支持させることができるため、杭長を短くすることができる。
前記分離規制部は前記回転受け部から円周方向に延びてこれら回転受け部と分離規制部とでフック状体を成し、
前記回転受け部は、円周方向を向く両側の側面が斜辺となる台形の断面形状であって、前記両側面が前記鋼管の前記突起の表面に対して傾かずに真っ直ぐに当たる方向を向く。
【００２２】
この発明の現場打ちコンクリート系杭の築造方法は、前記掘削刃取付け鋼管を、前記先端掘削刃が下側となるように支持した状態で、前記回転受け部における前記分離規制部が突出している側と反対側の面に前記突起が当接する方向である掘削回転方向に回転させつつ押し下げることによって、前記先端掘削刃により下方に掘削しながら地盤に挿入する過程と、前記鋼管内にモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを充填する過程と、前記鋼管を前記掘削回転方向に回転させつつ引き上げて、前記鋼管から前記先端掘削刃を分離させた後、前記螺旋状溝形成用刃体により前記鋼管の外周の土に螺旋状の溝を形成しながら、前記鋼管のみを地盤から引き抜くことによって、前記鋼管の抜き跡となる杭孔および前記螺旋状の溝に前記鋼管内のモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを流し込む過程とを含む。
このように、鋼管の引き抜き時に螺旋状溝を形成すると、掘削刃取付け鋼管を地盤に貫入するときに、杭孔の周囲の土が鋼管によって周囲に押しやられて地盤が締め固められているため、形成された螺旋状溝が崩れ難い。この現場打ちコンクリート系杭の築造方法の場合、鋼管の抜き跡となる杭孔に加えて、螺旋状溝形成用刃体により形成される螺旋状の溝にもモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクが流れ込み、節付きのコンクリート系杭が現場打ちで築造される。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の節付き現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管は、鋼管と、この鋼管の先端に着脱可能に取り付けられて先端面に掘削用刃体を有する先端掘削刃とでなり、前記鋼管の先端の内周面に内径側へ突出する突起が設けられると共に、前記先端掘削刃に、前記鋼管が軸回りに定められた掘削回転方向に回転するとき前記突起に当接して前記先端掘削刃を前記鋼管と一体に回転させる回転受け部と、前記鋼管が前記掘削回転方向と逆向きに回転しつつ引き上げるときに前記突起に係止して前記先端掘削刃が前記鋼管に対して軸方向に分離することを規制する分離規制部とが設けられ、先端掘削刃に、前記鋼管に前記先端掘削刃が取り付けられた状態において前記鋼管の内周面に当接して、前記鋼管に対して前記先端掘削刃を芯出しする円筒状の芯出し部が設けられ、前記鋼管の下端に、この鋼管の外周面よりも外周側に突出した螺旋状溝形成用刃体が設けられ、前記分離規制部は前記回転受け部から円周方向に延びてこれら回転受け部と分離規制部とでフック状体を成し、前記回転受け部は、円周方向を向く両側の側面が斜辺となる台形の断面形状であって、前記両側面が前記鋼管の前記突起の表面に対して傾かずに真っ直ぐに当たる方向を向くため、現場の土の状態に影響されることなく品質の安定した地盤補強用のコンクリート系杭を築造することができ、かつ現場での施工が容易で確実にコンクリート系杭を築造することができる。
【００２５】
この発明の現場打ちコンクリート系杭の築造方法は、前記掘削刃取付け鋼管を、前記先端掘削刃が下側となるように支持した状態で、前記回転受け部における前記分離規制部が突出している側と反対側の面に前記突起が当接する方向である掘削回転方向に回転させつつ押し下げることによって、前記先端掘削刃により下方に掘削しながら地盤に挿入する過程と、前記鋼管内にモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを充填する過程と、前記鋼管を前記掘削回転方向に回転させつつ引き上げて、前記鋼管から前記先端掘削刃を分離させた後、前記螺旋状溝形成用刃体により前記鋼管の外周の土に螺旋状の溝を形成しながら、前記鋼管のみを地盤から引き抜くことによって、前記鋼管の抜き跡となる杭孔および前記螺旋状の溝に前記鋼管内のモルタルまたは生コンクリートまたはセメントミルクを流し込む過程とを含むため、現場の土の状態に影響されることなく品質の安定した地盤補強用の節付きコンクリート系杭を築造することができ、かつコンクリート系杭の節となる地盤の螺旋状溝が崩れ難く、現場での施工が容易で確実に節付きコンクリート系杭を築造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管の正面図である。
【図２】（Ａ）は同掘削刃取付け鋼管の鋼管の先端部の断面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図３】（Ａ）は同掘削刃取付け鋼管の先端掘削刃の平面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその底面図である。
【図４】同先端掘削刃の斜視図である。
【図５】（Ａ）は同掘削刃取付け鋼管の鋼管と先端掘削刃の取付部の一状態を示す水平断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のＶＢ−ＶＢ断面図である。
【図６】（Ａ）は同掘削刃取付け鋼管の鋼管と先端掘削刃の取付部の異なる状態を示す水平断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のVIＢ−VIＢ断面図である。
【図７】図１ないし図６に示す掘削刃取付け鋼管を用いて行う現場打ちコンクリート系杭の築造方法の各過程の説明図である。
【図８】同掘削刃取付け鋼管を地盤に回転貫入するときの初期段階の各過程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明の一実施形態にかかる現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管について図面と共に説明する。図１に示すように、この掘削刃取付け鋼管１は、鋼管１０と、この鋼管１０の先端（図１では下端）に着脱可能に取り付けられる先端掘削刃２０とでなる。
【００２８】
図２に示すように、鋼管１０の先端には、この鋼管１０の外周面よりも外周側に突出した複数個（例えば２個）または１個の螺旋状溝形成用刃体１１が設けられている。螺旋状溝形成用刃１１は、例えば円柱状である。鋼管１０の先端内周面の円周方向複数箇所（例えば２箇所）には、内径側へ突出するブロック状の突起１３が設けられている。このブロック状の突起１３の円周方向両側面Ｆ１，Ｆ２は、鋼管１０の軸心Ｏ１と平行である。図示の例では、ブロック状の突起１３の軸方向位置は、前記螺旋状溝形成用刃体１１とほぼ同じとされている。
【００２９】
図３、図４に示すように、先端掘削刃２０は、全体が鋳造または鍛造による鋼製の一体成形品からなる。先端掘削刃２０は、外径寸法が鋼管１０とほぼ同じで、反先端側に鋼管１０の先端部に嵌り込み可能な円筒状の芯出し部２１ａが形成された掘削刃本体２１を有する。芯出し部２１ａの高さは、例えば１ｃｍ程度である。鋼管１０の先端部に芯出し部２１ａが嵌り込んだ状態では、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）のように、鋼管１０の先端面１４が掘削刃本体２１の芯出し部２１ａに隣接する段面２１ｂに当接する。このように、鋼管１０の中に先端掘削刃２０の芯出し部２１ａが入り込んで連結されることで、鋼管１０に対して先端掘削刃２０が芯出しされると共に、鋼管１０と先端掘削刃２０との間の隙間が塞がれる。
【００３０】
図３（Ｂ），（Ｃ）において、掘削刃本体２１の先端面は円すい状面２１ｃとされ、この円すい状面２１ｃに２条の掘削用刃体２２が設けられている。２条の掘削用刃体２２は、それぞれ先端掘削刃２０の軸心Ｏ２を通る直径線Ｌを挟む両側に隣接して同直径線Ｌと平行に設けられている。詳しくは、一方の掘削用刃体２２は、直径線方向の一方の外周側の位置から、軸心Ｏ２を越えて、軸心Ｏ２ともう一方の外周側の位置との間の中間位置まで延びている。もう一方の掘削用刃体２２は、直径線方向のもう一方の外周側の位置から、軸心Ｏ２を越えて、軸心Ｏ２と前記一方の外周側の位置との間の中間位置まで延びている。
【００３１】
各掘削用刃体２２の直径線方向外周側端は、先端側に突出した外刃部２２ａとされ、他端は外刃部２２ａよりも先端側に突出した内刃部２２ｂとされている。外刃部２２ａの直径線方向外側面２２ａａおよび内刃部２２ｂの直径線方向外側面２２ｂａは、いずれも軸心Ｏ２に沿う面である。よって、外刃部２２ａおよび内刃部２２ｂの先端は正面視で鋭角に形成され、地中に食い込み易くなっている。各掘削用刃体２２は、直径線Ｌと直交する方向に一定の幅を有し、直径線Ｌと直交する方向のどの箇所でも掘削刃本体２０に対する高さは同じである。
【００３２】
また、図３（Ａ），（Ｂ）、図４に示すように、掘削刃本体２１には、前記芯出し部２１ａよりも反先端側に突出した複数（例えば２つ）のフック状体２３が設けられている。フック状体２３は、掘削刃本体２１の芯出し部２１ａよりも内周側の位置から芯出し部２１ａよりも反先端側へ延びる回転受け部２３ａと、この回転受け部２３ａの反先端側端から円周方向に屈曲した分離規制部２３ｂとからなる。分離規制部２３ｂの屈曲方向は、後で説明する鋼管１０の掘削回転方向（Ａ方向）の逆方向である。
【００３３】
前記回転受け部２３ａの円周方向両側面Ｆ３，Ｆ４は、鋼管１０に先端掘削刃２０を取り付けた状態において前記突起１３の円周方向両側面Ｆ１，Ｆ２にそれぞれ対向する面であって、先端掘削刃２０の軸心Ｏ２と平行である。回転受け部２３ａの断面形状は、内径面を上辺とし、前記側面Ｆ３，Ｆ４をそれぞれ斜辺とする台形である。また、分離規制部２３ｂの先端側の面は係止面Ｆ５であって、この係止面Ｆ５は、鋼管１０に先端掘削刃２０を取り付けた状態において鋼管２０の前記突起１３の反先端側の面に対向する。回転受け部２３ａの側面Ｆ４と係止面５は、互いに鈍角を成す。両面Ｆ４，Ｆ５の成す角度は例えば９５°（軸心Ｏ２と垂直な面に対する係止面５の仰角が５°）程度とする。
【００３４】
図５、図６は、鋼管１０と先端掘削刃２０の取付部のそれぞれ異なる状態を示す断面図である。鋼管１０への先端掘削刃２０の取付けは、次のように行う。すなわち、鋼管１０の先端側に先端掘削刃２０を配置し、かつ鋼管１０と先端掘削刃２０の各軸心Ｏ１，Ｏ２を揃えた状態で、鋼管１０内に先端掘削刃２０のフック状体２３を進入させることで行う。鋼管１０と先端掘削刃２０の円周方向位置を合わせる必要はない。このため、従来のように、ケーシングと先端ヘッドの軸心を揃え、かつ切欠部と凸部の円周方向位相を揃えた状態で、ケーシングに対して先端ヘッドを軸方向に相対移動させるのに比べて、取付けが容易である。なお、鋼管１０内にフック状体２３を進入させた後、位置固定状態の鋼管１０に対して先端掘削刃２０を軸心Ｏ２回りに回転させ、図６のように、鋼管１０の突起１３に分離規制部２３ｂを係止させておくと、後で掘削刃取付け鋼管１を先端掘削刃２０が下側となるように支持したときに、鋼管１０から先端掘削刃２０が自重で落下することを防げる。
【００３５】
この構成の現場打ちコンクリート系杭築造用の掘削刃取付け鋼管１を使用した現場打ちコンクリート系杭の築造方法を、図７、図８と共に説明する。
【００３６】
まず、図７（Ａ）のように、自走可能な作業車両２等に搭載された回転機構付きの杭打ち装置３に、掘削刃取付け鋼管１を先端掘削刃２０が下側となるように支持させる。掘削刃取付け鋼管１の鋼管１０は、上端を杭打ち装置３の昇降ヘッド４に固定して取付けておいても良い。その場合、現場打ちコンクリート系杭を築造するごとに、杭打ち装置３により吊り上げた状態の鋼管１０の先端に、前記取付け作業により先端掘削刃２０を取り付ける。
【００３７】
次いで、図７（Ｂ）のように、鋼管１０を定められた掘削回転方向（Ａ方向）に回転させつつ押し下げることによって、先端掘削刃２０により下方に掘削しながら地盤３０に貫入させて杭孔３１を形成する。このとき、図５のように、鋼管１０の突起１３の側面Ｆ１が先端掘削刃２０の回転受け部２３ａの側面Ｆ３に当接することで、鋼管１０の回転が先端掘削刃２０に伝達される。突起１３の側面Ｆ１および回転受け部２３ａの側面Ｆ３はそれぞれが鋼管１０および先端掘削刃２０の回転軸心Ｏ１，Ｏ２と平行であるため、鋼管１０の回転が先端掘削刃２０に円滑に伝達される。先端掘削刃２０の規制分離部２３ｂは鋼管１０の突起１３と係止していないが、先端掘削刃２０は地盤３０に押し付けられているため、鋼管１０から先端掘削刃２０が軸方向に分離することはない。また、先端掘削刃２０に芯出し部２１ａが設けられているため、鋼管１０に対して先端掘削刃２０を芯出しすることができると共に、芯出し部２１ａが鋼管１０の内周面に当接することで先端掘削刃２０のガタツキを防止できる。芯出し部２１ａは円筒状であるため、鋼管１０と先端掘削刃２０との隙間が塞がれ、鋼管１０内に土が入り込まない。
【００３８】
各掘削用刃体２２により地盤３０を掘削する際、図８（Ａ），（Ｂ）のように、先に内刃部２２ｂが地盤３０に食い込み、その後で、図８（Ｃ）のように、外刃部２２ａが地盤３０に食い込む。このように先端掘削刃２０の軸心Ｏ２に近い内刃部２２ｂが先に地盤３０に食い込むため、掘削刃取付け鋼管１の先端部を側方に振れ動かす力が小さい。外刃部２２ａが地盤３０に食い込むときに、掘削刃取付け鋼管１の先端部を側方に振れ動かす力が作用するが、内刃部２２ｂの軸心Ｏ２に沿う直径線方向外側面２２ｂａが地盤３０の掘削済み周面Ｈ１と水平方向においてしっかりと係合し、この係合作用によって、掘削刃取付け鋼管１の先端部の振れ動きが防がれる。また、外刃部２２ａの直径線方向外側面２２ａａも軸心Ｏ２に沿う面であるので、図８（Ｄ）のように、外刃面２２ａが一旦地盤３０に食い込んでしまえば、外刃部２２ａの直径線方向外側面２２ａａが掘削済み周面Ｈ２と係合して、掘削刃取付け鋼管１の先端部が側方に振れ動くのが防がれる。こうして、掘削刃取付け鋼管１の回転貫入初期段階において、掘削刃取付け鋼管１の先端部が側方に振れ動くことが防がれ、掘削刃取付け鋼管１を安定して地盤３０に貫入させることができる。
【００３９】
また、この実施形態では、掘削刃本体２１の先端面が円すい状面２１ｃとされているため、掘削された土が円すい状面２１ｃに沿って先端掘削刃２０の外周側へ案内される。これにより、掘削刃取付け鋼管１が回転貫入により地盤３０にスムーズに貫入されてゆく。しかも、掘削用刃体２２で掘削された土が先端掘削刃２０の外周側へ案内されることで、掘削刃付き鋼管１の外周側の土が掘削刃付き鋼管１の外周部で密に圧縮されて、地盤３０が締め固められる。
【００４０】
次いで、図７（Ｃ）にように、地盤３０に貫入された掘削刃取付け鋼管１の鋼管２０内に、セメントミルクＳを充填する。セメントミルクＳの代わりに、モルタルまたは生コンクリートを充填しても良い。
【００４１】
セメントミルクＳの充填が完了したら、貫入時と同じ掘削回転方向（Ａ方向）に鋼管１０を回転させつつ引き抜く。鋼管１０の突起１３に先端掘削刃２０の規制分離部２３ｂが係止していないため、先端掘削刃２０は鋼管１０から分離してそのまま杭孔３１の底に残され、鋼管１０だけが引き抜かれる。鋼管１０の貫入から引き抜きに至るまで、一貫して突起１３と分離規制部２３ｂとが互いに係止しない状態に保たれているため、鋼管１０から先端掘削刃２０が確実に分離される。
【００４２】
鋼管１０のみを引き抜くときに、鋼管１０の外周に設けられている螺旋状溝形成用刃体１１により、杭孔３１の外周に螺旋状の溝３２が形成される。掘削刃取付け鋼管１を地盤３０に貫入する際にも、螺旋状溝形成用刃体１１により上記螺旋状の溝３２とは逆向きの螺旋状の溝が形成されるが、この逆向きの螺旋状の溝は鋼管１０を引き抜くときに壊され、代わりに前記螺旋状の溝３２が形成される。掘削刃取付け鋼管１の貫入時に、掘削刃取付け鋼管１の体積分の土が周囲に押しやられて地盤３０が締め固められているため、鋼管１０の引き抜き時に螺旋状溝３２を形成すると、形成された螺旋状溝３２が崩れ難い。
【００４３】
図７（Ｄ）のように、鋼管１０のみを地盤３０から引き抜くことによって、鋼管１０内のセメントミルクＳが、鋼管１０の抜き跡である杭孔３１および螺旋状の溝３２に流れ込む。杭孔３１内のセメントミルクＳを、バイブレーター等を用いて締め固めても良い。鋼管１０を完全に引き抜いたなら、セメントミルクＳの杭頭部Ｓａを平滑に均す。これにより施工が完了する。セメントミルクＳが硬化することで、節付きの現場打ちコンクリート系杭３３となる。
【００４４】
この現場打ちコンクリート系杭３３は、円柱状の杭本体の外周に螺旋状の節を有し、この螺旋状の節が地盤３０に食い込んでいる。また、掘削刃取付け鋼管１の貫入時に地盤３０が締め固められるため、杭周面のせん断抵抗が大きい。
【００４５】
現場打ちコンクリート系杭３３の杭周面抵抗力が大きいと、以下の利点がある。
・杭径を小さくすることが可能となり、材料費の削減を図ることができる。
・現場打ちコンクリート系杭３３の材料が少なくて済み、環境負荷を低減することができる。
・杭先端をＮ値が比較的小さな地盤に支持させることができるため、杭長を短くすることができる。
【００４６】
この掘削刃取付け鋼管１を使用した現場打ちコンクリート系杭の築造方法は、従来の柱状改良工法のように、現場の土と固化材を混合撹拌することがないので、現場の土の状態に影響されることなく、常に品質の安定した地盤補強用のコンクリート系杭を築造することができる。また、土質によって六価クロム等の有害な物質が溶出する心配がない。さらに、杭孔の周囲の土が鋼管によって周囲に押しやられて地盤が締め固められるため、コンクリート系杭の杭周面抵抗力が大きくとれる。
【００４７】
掘削刃取付け鋼管１を地盤３０に貫入している途中で、何らかの事情により貫入作業を中止する場合は、正常なコンクリート系杭築造作業で鋼管１０を引き抜く場合と異なり、反掘削回転方向（反Ａ方向）に鋼管１０を回転させながら引き抜く。掘削回転方向と逆方向に鋼管１０を回転させることで、鋼管１０の突起１３に先端掘削刃２０の分離規制部２３ｂが係止した状態となり、鋼管１０と共に先端掘削刃２０も引き上げられる。これにより、先端掘削刃２０の再利用が可能となる。なお、逆回転時には、図６のように鋼管１０の突起１３の側面Ｆ２に先端掘削刃２０の回転受け部２３ａの側面Ｆ４が当接した状態となる。
【００４８】
まとめると、この掘削刃取付け鋼管１は、鋼管１０の先端に上記構成の先端掘削刃２０を着脱可能に取り付けたことにより、以下の効果が得られる。
・先端掘削刃２０により、所定の杭径を確保することができる。
・先端掘削刃２０により、先端支持力を確保できる。
・鋼管１０と先端掘削刃２０の円周方向位置を合わせることなく、鋼管１０に対して先端掘削刃２０をスムーズに脱着することができる。
・鋼管１０の先端に嵌め込まれる芯出し部２１ａを先端掘削刃２０に設けたことにより、回転貫入時における鋼管１０内への土の侵入を防止できる。
・上記芯出し部２１ａを設けたことにより、鋼管１０に対して先端掘削刃２０を安定して取り付けることができる。
・回転貫入時と逆向きに掘削刃取付け鋼管１を回転させることで、鋼管１０と共に先端掘削刃２０を引き上げて、先端掘削刃２０を回収することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…掘削刃取付け鋼管
１０…鋼管
１１…螺旋状溝形成用刃体
１３…突起
２０…先端掘削刃
２１ａ…芯出し部
２２…掘削用刃体
２３…フック状体
２３ａ…回転受け部
２３ｂ…分離規制部
３０…地盤
３１…杭孔
３２…螺旋状の溝
３３…現場打ちコンクリート系杭
Ｓ…セメントミルク
【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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