(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤上面に配置した回転圧入装置に杭を建て込んでセットする第１の工程と、
前記第１の工程の後に、クレーンその他の揚重機により前記回転圧入装置の一端を片吊りし、同他端を地盤上面に接したままにすることにより当該回転圧入装置を傾けて下の地盤上面との間に前記片吊り側の高さが大な空間を形成する第２の工程と、
前記第２の工程の後に、前記回転圧入装置の下方に、前記空間を利用して前記回転圧入装置を搭載する傾斜面を形成する第３の工程と、
前記第３の工程の後に、前記回転圧入装置の前記片吊りを解除して当該回転圧入装置を前記傾斜面上に吊り下ろして、前記回転圧入装置とこれにセットされた前記杭とを所定角度に傾斜させた状態に位置決めする第４の工程と、
前記第４の工程の後に、前記回転圧入装置を作動させて前記杭を斜杭として地盤に回転圧入する第５の工程と
を含み、
前記第３の工程は、
前記回転圧入装置の片吊り側から、当該回転圧入装置の下側の地盤に傾斜した底面をもつ縦断面三角形の穴を掘削した上に前記底面を養生し、この養生された底面を前記傾斜面とすることを特徴とする斜杭施工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の斜杭施工方法において、前記傾斜面の水平面に対する傾斜角度をθとし、前記縦断面三角形のうちの水平辺の長さを、地中に構築する予定のフーチングの下面に相当する深度における、施工予定の斜杭の杭心位置Ａから、前記穴の前記傾斜面が低くなる方向にｈ・ｔａｎθの距離で、前記水平辺上にある基準点Ｂを中心として、Ｗ／ｃｏｓθ又はこれより大とすることを特徴とする斜杭施工方法。
但し、
ｈ：地盤上面からフーチング下面までの深度
Ｗ：回転圧入装置の前後方向の長さ寸法
【請求項３】
請求項２に記載の斜杭施工方法において、杭として中空で下端が開放されたものを用い、その中空部分に、照射光が杭の軸方向下方を向くレーザーセンサを設置し、前記基準点Ｂと前記杭心位置Ａとを結ぶ線が通過する前記傾斜面上の位置Ｃにある目印を前記レーザーセンサで照射して、少なくとも斜杭の位置を検出しつつ斜杭を地盤に回転圧入することを特徴とする斜杭施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中杭を傾斜した状態で地盤に回転圧入する施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の地中杭でフーチングを支持する場合には、フーチングの端部付近を支持する地中杭は下部がフーチング中心から遠ざかる方向に全体を傾斜させて地盤に圧入することがある。そのためには、地盤上にあるときの杭を傾斜させた状態にし、この角度を維持したまま回転圧入装置で杭を地盤に回転圧入することが行なわれる。また、回転圧入装置は、一般に杭を地盤に垂直に圧入するようになっていて、杭を傾斜させて圧入する構造にはなっていない。このため、前記のように杭を傾斜させたまま圧入するためには、回転圧入装置自体も傾斜させることにより杭を前記のように傾斜させる必要がある。
【０００３】
そのための特許文献１に記載の方法は、まず、回転圧入装置を下から支持する架台の上面を予め傾斜させて傾斜架台とし、この傾斜架台を、上面を同様に傾斜させた支持部材上に搭載することにより、前記傾斜架台の上面を水平とする。この上面が水平となった傾斜架台に回転圧入装置を水平に設置し、この回転圧入装置に杭を垂直にセットする。この状態では回転圧入装置は水平で杭は垂直になっており、その後に前記傾斜架台をクレーンなどで吊り上げて、その下の支持部材を撤去することにより、回転圧入装置と杭を傾斜させるようになっている。傾斜架台の中央部には杭を上下に挿通させる挿通孔が開口されており、この挿通孔を経由して杭は地盤へと圧入される。
【０００４】
また、特許文献２には、回転圧入装置を下から支持する架台本体の下面の４隅に伸縮式のジャッキを備えることにより架台本体の傾斜角を調整可能にして傾斜架台とする方法が記載されている。この傾斜架台は、１台の回転圧入装置を支持する１台の傾斜架台の中に杭を上下に挿通させる挿通孔を設け、その挿通孔の周囲となる位置に４台の前記ジャッキを設けたものである。そして、この傾斜架台の上に回転圧入装置を設置して杭を把持した後に前記ジャッキを伸縮調整し、回転圧入装置と杭を所定角度に傾斜した状態で杭を地盤に圧入するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】第３７３７４２１号特許掲載公報
【特許文献２】第４０８４６７７号特許掲載公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２のいずれの方法でも、回転圧入装置を搭載する傾斜架台は、杭を挿通孔に通す必要がある。このため、杭径によっては挿通孔の径を変えた複数種類の傾斜架台を準備したうえで、その中から杭径に適合した傾斜架台を使用するか、いずれの杭径でも通せるように最大径の挿通孔のある傾斜架台を使用する必要があった。そこで、複数の傾斜架台を準備するのは経済的ではないし、最大径の挿通孔のある傾斜架台は強度を確保するために大型になるから、小径の杭を使用するときには使い勝手がよくないという不具合がある。
【０００７】
また。特許文献１の方法では、傾斜架台を支持部材上に設置する工程や、傾斜架台を片吊りして下の支持部材を撤去する工程が必要になって施工工程が多く全体に複雑になるという不具合がある。
そこで、この発明は、複数種類の傾斜架台を準備する必要がなく、また挿通孔を最大径にした傾斜架台を用いることもなく、さらに工程を短縮した斜杭施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様の斜杭施工方法は、地盤上面に配置した回転圧入装置に杭を建て込んでセットする第１の工程と、前記第１の工程の後に、クレーンその他の揚重機により前記回転圧入装置の一端を片吊りし、同他端を地盤上面に接したままにすることにより当該回転圧入装置を傾けて下の地盤上面との間に前記片吊り側の高さが大な空間を形成する第２の工程と、前記第２の工程の後に、前記回転圧入装置の下方に、前記空間を利用して前記回転圧入装置を搭載する傾斜面を形成する第３の工程と、前記第３の工程の後に、前記回転圧入装置の前記片吊りを解除して当該回転圧入装置を前記傾斜面上に吊り下ろして、前記回転圧入装置とこれにセットされた前記杭とを所定角度に傾斜させた状態に位置決めする第４の工程と、前記第４の工程の後に、前記回転圧入装置を作動させて前記杭を斜杭として地盤に回転圧入する第５の工程とを含むことを特徴とするものである。
【０００９】
また第二の態様の斜杭施工方法は、前記第一の態様における前記第３の工程として、前端が薄く且つ後端が厚く形成されて側面視で楔形をなし底面に対する傾斜角が相互に同一の架台単体を一対用い、これら一対の架台単体を、それぞれ、前記回転圧入装置の片吊り側から、両架台単体間に斜杭の寸法に対応した斜杭通過部を開けて、前記前端側から同一の方向に向けて前記回転圧入装置の下側の地盤上面に挿入して、両架台単体の上面により前記傾斜面を形成することを特徴とするものである。ここでは、回転圧入装置を支持する傾斜架台を分割して一対の架台単体から構成している。このため、両架台単体の間隔を杭の径に対応して設定することができるから、一対の架台単体により各種の杭径に対応することができる。
【００１０】
また、第三の態様の斜杭施工方法は、前記第一の態様における前記第３の工程として、前記回転圧入装置の片吊り側から、当該回転圧入装置の下側の地盤に傾斜した底面をもつ縦断面三角形の穴を掘削した上に前記底面を養生し、この養生された底面を前記傾斜面とすることを特徴とするものである。ここでは、縦断面三角形の穴を掘削して、その底面により傾斜面を形成するに際して、杭径に対応した大きさの間をおいてその両側に回転圧入装置を搭載する一方の面と他方の面をそれぞれ敷き鉄板などを敷設するなどして養生することにより形成する。そこで、この態様では、穴の底面により前記傾斜面を形成するから、杭が通る部分を間においてその両側に前記傾斜面を形成すればよいため、杭径に対応した形状と面積の穴を掘削すればよいので、各種の杭径に対応して前記斜面を形成することができる。
【００１１】
また、第四の態様の斜杭施工方法は、前記第二の態様において、前記地盤上の架台単体の前記底面に対する上面の傾斜角度及び斜杭の垂線に対する傾斜角度をθとし、前記架台単体の底面の前後長を、地中に構築する予定のフーチングの下面に相当する深度における、施工予定の斜杭の杭心位置Ａから、前記架台単体の前端方向にｈ・ｔａｎθの距離で地盤上面にある基準点Ｂを中心として、Ｗ／ｃｏｓθ又はこれより大とすることを特徴とするものである。
但し、
ｈ：地盤上面からフーチング下面までの深度
Ｗ：回転圧入装置の前後方向の長さ寸法
【００１２】
また、第五の態様の斜杭施工方法は、前記第三の態様において、前記傾斜面の水平面に対する傾斜角度をθとし、前記縦断面三角形のうちの水平辺の長さを、地中に構築する予定のフーチングの下面に相当する深度における、施工予定の斜杭の杭心位置Ａから、前記穴の前記傾斜面が低くなる方向にｈ・ｔａｎθの距離で、前記水平辺上にある基準点Ｂを中心として、Ｗ／ｃｏｓθ又はこれより大とすることを特徴とするものである。
但し、
ｈ：地盤上面からフーチング下面までの深度
Ｗ：回転圧入装置の前後方向の長さ寸法
【００１３】
また、第六の態様の斜杭施工方法は、前記第四の態様において、杭として中空で下端が開放されたものを用い、その中空部分に、照射光が杭の軸方向下方を向くレーザーセンサを設置し、前記基準点Ｂにある目印を前記レーザーセンサで照射して、少なくとも斜杭の位置を検出しつつ斜杭を地盤に回転圧入することを特徴とするものである。
また、第七の形態の斜杭施工方法は、前記第五の形態において、杭として中空で下端が開放されたものを用い、その中空部分に、照射光が杭の軸方向下方を向くレーザーセンサを設置し、前記基準点Ｂと前記杭心位置Ａとを結ぶ線が通過する前記傾斜面上の位置Ｃにある目印を前記レーザーセンサで照射して、少なくとも斜杭の位置を検出しつつ斜杭を地盤に回転圧入することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、施工する杭径に合わせて複数種類の傾斜架台を準備する必要がなく、また杭の挿通孔を最大径にした傾斜架台を用いることも必要がない。さらにこの発明によれば、杭の回転圧入装置を支持する傾斜面のある架台又は底面をさらに下から支持して杭を垂直に且つ回転圧入装置を水平に保つ部材を使用しないから、この部材の挿入や撤去の工程が不要になって、全体として工程を短縮し且つ使用備品を減少させた斜杭施工方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す説明図。
【図２】第１の実施形態の杭と回転圧入装置と一対の架台単体と地盤との関係を示す説明図。
【図３】第１の実施形態において回転圧入装置の下に架台単体を挿入する手順を示す説明図。
【図４】この発明の第２の実施形態を示す説明図。
【図５】第２の実施形態において回転圧入装置の下にこれを支持する傾斜面を形成する手順を示す説明図。
【図６】この発明の第３の実施形態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の各実施形態において使用される杭１としてはいずれも鋼管からなる杭が用いられる。図１には、この発明の斜杭施工方法の第１の実施形態により施工された斜杭１と、この斜杭１を地盤３に回転圧入させるための回転圧入装置５と、この回転圧入装置５を地盤３上面に傾斜させて支持する傾斜架台７とが図示されている。また、図１（ａ）は地盤の縦断面図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）の左側から見た縦断面図であり、図１（ｃ）は同図（ａ）の斜杭先端の斜視図である。
【００１７】
図１では、すでに回転圧入された斜杭１が実線で示され、追って構築予定のフーチング９が破線で示されている。また破線で示される斜杭１は、実線の位置まで圧入される前の斜杭である。なお、実線で示される斜杭１を図示位置にまで回転圧入するために実線の斜杭１の上に接続されるヤットコも破線で示される斜杭１と同じ位置になる。また図１の斜杭１は先端に後述する翼１ａが固着されている。
【００１８】
図１において符号Ｄは斜杭１の中心線（及びその延長線）であり、この斜杭１は垂線に対する傾斜角度θをもって傾斜している。この斜杭１の杭頭における杭心位置Ａにおいて、追って構築されるフーチング９の下面を支持するようになっている。また符号Ｂは、杭１の中心線Ｄと地盤３の水平な上面との交点からなる基準点を示している。
傾斜架台７は、底面とその上に形成され底面に対して傾斜した上面とを有するとともに前端が薄く且つ後端が厚く形成され、上面の傾斜角を前記斜杭１の傾斜角度と同じθにして側面視で楔形をなしている。
前記杭心位置Ａと基準点Ｂとの関係は、杭心位置Ａから、前記傾斜架台７の前端方向にｈ・ｔａｎθの距離で地盤上面にある点を基準点Ｂとしている。ここでｈは、地盤３上面からフーチング９下面までの深度をいう。
【００１９】
また、傾斜架台７の底面の前後長（図１（ａ）において左右方向の長さ）を、前記杭心位置Ａを中心として、Ｗ／ｃｏｓθとする。またこれより大とすることも可能である。ここでＷは、回転圧入装置５の前後方向の長さ寸法をいう。傾斜架台７が回転圧入装置５を支持するものであるから上記の寸法になる。
図２は、前記傾斜架台７について詳細に説明するためのものであり、前記傾斜架台７を、一対の架台単体７１、７１により構成している。両架台単体７１は、底面とその上に形成され底面に対して傾斜した上面とを有し、前端７ａが薄く且つ後端７ｂが厚く形成されて楔形をなしており、さらに上面の傾斜角θを相互に同一にして、相互に同一寸法で同一形状をなしている。見方を変えれば、傾斜架台７は一対の架台単体７１、７１に分割されていると見ることもできる。
【００２０】
各架台単体７１、７１は相互に独立した物体であり、相互に同一方向を向いて平行に配置され、両架台単体７１、７１間に斜杭通過部７ｃが形成される。この斜杭通過部７ｃの上方を経て両架台単体７１、７１上面に回転圧入装置５が跨架されている。ここで、図２（ａ）に比して図２（ｂ）に示されるように斜杭１の径が大きい場合には、両架台単体７１、７１の間隔を大にして斜杭通過部７ｃを拡大すれば足りる。
【００２１】
図３は、上記の架台単体７１、７１からなる傾斜架台７を用いて回転圧入装置５を地盤３上に傾斜させて設置する手順を示すものである。まず、図３（ａ）に示すように、水平に且つ養生した地盤３の上面に回転圧入装置５を水平に設置したうえ、クレーンその他の揚重機により、回転圧入装置５に杭１を垂直に吊り込みセットする。セットされた杭１は回転圧入装置５に保持された状態になる。これがこの発明の第１の工程に相当する。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示すように、揚重機により回転圧入装置５の一端を片吊りし、反対側の端部を地盤３上面に接したままにして傾斜状態にし、回転圧入装置５とその下の地盤３上面との間に側面から見て片吊り側の高さが大となる三角形の空間１０を形成する。このとき杭１も回転圧入装置５と一体に傾斜する。これがこの発明の第２の工程に相当する。このときの前記空間１０の高さが大となる側の端を回転圧入装置５の後端といい、その反対側を同前端という。
【００２３】
その後に、図３（ｃ）に示すように、前記空間１０に傾斜架台７を挿入する。これが第３の工程である。傾斜架台７の前記挿入は、一対の架台単体７１、７１を、杭１の径に応じた幅の斜杭通過部７ｃ（図２参照）を間において、前記空間１０に挿入して行なう。前記架台単体７１、７１の挿入は、回転圧入装置５の後端側から架台単体７１、７１の各前端７ａを先にして空間１０内に挿入される。その結果、回転圧入装置５の前端の下側に架台単体７１の前端７ａが位置し、圧入装置５の後端の下側に架台単体７１の後端７ｂが位置する。斜杭通過部７ｃは、この実施形態の杭１のように翼１ａを備えたものを使用する場合には、この翼１ａの径を考慮してその寸法を設定するものとする。
【００２４】
この架台単体７１、７１の挿入は、片吊り側の高さが大な方向から行い、回転圧入装置５の下面の前後方向全体の下側に架台単体７１、７１が入り込む位置まで行なう。この架台単体７１、７１の挿入により、傾斜架台７の上面に、回転圧入装置５を搭載する傾斜面１１が形成される。これがこの発明の第３の工程に相当する。
【００２５】
次いで、回転圧入装置５の前記片吊りを解除して、同回転圧入装置５を傾斜架台７上の傾斜面１１に吊り下ろす。これにより、回転圧入装置５は地盤３の上面に対して角度θで傾斜し、杭１は垂線に対して角度θで傾斜してその中心線が基準点Ｂ（図１参照）を通過する斜杭１となる。これがこの発明の第４の工程に相当する。
この状態から、回転圧入装置５を駆動させて斜杭１を回転させつつ地盤３に圧入する。斜杭１の先端が地盤３の支持層に至るまでは、斜杭１は後端（上端）に新たな杭を継ぎ足しながら圧入される。ここで、斜杭１は図１（ａ）に示されるように前記基準点Ｂと杭心位置Ａとを通る中心線Ｄに一致した位置と角度で圧入される。これがこの発明の第５の工程に相当する。
【００２６】
この斜杭１と他の杭との圧入が終了すると、回転圧入装置５や傾斜架台７は撤去されて、地盤３はフーチング９を構築するために掘削される。この掘削は、少なくとも杭心位置Ａのレベル（深さｈ）までは行なわれて、斜杭１や他の杭の上部が露出される。そして、各杭の上部はフーチング９と一体をなす部分より上が撤去されたうえ、図１（ａ）に示されるフーチング９の領域に鉄筋コンクリート等によってフーチング９が斜杭１その他の杭に一体になって構築される。このフーチングが建物、橋梁その他の構築物の基礎をなす。
【００２７】
図１に示された斜杭１には、同図（ｃ），（ｄ）に示されたように半円形（同図（ｃ））または中央が開放されて穴１ｃのある半ドーナツ形（同図（ｄ））の２つの翼１ａが相互に逆方向に角度を傾斜させて固定され、各翼１ａには回転方向の縁に刃１ｂが形成されていて、斜杭１の回転により翼１ａがスクリューのように地盤に食い込んで、地盤への貫入を容易になるようにしてある。また、これらの翼１ａにより斜杭１の軸方向の断面積が拡大されるから、杭としての軸方向の支持力も増大している。
【００２８】
図４、図５は第２の実施形態を示す図である。前記した第１の実施形態では、第３の工程において、回転圧入装置５を搭載する傾斜面１１を傾斜架台７の上面により形成したが、この第２の実施形態では、その傾斜面１１を地盤３に直接形成するものである。また、図４における斜杭１、地盤３、回転圧入装置５とその寸法Ｗ、フーチング９、杭心位置Ａ、基準点Ｂ、中心線Ｄ、深度ｈ、角度θについては前記第１の実施形態と同一である。
【００２９】
図４には、回転圧入装置５を地盤３上面に傾斜させて支持する傾斜面１１が、地盤３を掘削して形成されている。つまり、回転圧入装置５の下側の地盤３に傾斜した底面をもつ縦断面三角形の穴１３を掘削した上に前記底面を養生し、この養生された底面により前記傾斜面１１を形成している。図４における符号Ｃは、基準点Ｂと杭心位置Ａとを結ぶ線が通過する前記傾斜面１１上の位置を示している。
図５は傾斜面１１を形成する手順を示す図である。まず図５（ａ）に示すように、水平に且つ養生した地盤３の上面に回転圧入装置５を水平に設置したうえ、クレーンその他の揚重機により、回転圧入装置５に杭１を垂直に吊り込みセットする。セットされた杭１は回転圧入装置５に保持された状態になる。これまでは前記第１の実施形態と同一である。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、揚重機により回転圧入装置５の一端を片吊りし、反対側の端部を地盤３上面に接したままにして傾斜状態にする。一方の端部を地盤３に接したままにすることにより回転圧入装置５と杭１は挙動が安定した状態になる。次に、図５（ｃ）に示すように、回転圧入装置５の下側の地盤３に、傾斜した底面をもつ縦断面三角形の穴１３を、前記片吊りにより回転圧入装置５の下側にできた空間を利用して掘削した上に、前記底面を斜杭１が通過する部分を除いて鉄板の敷設などの養生をし、この養生された底面により角度θの前記傾斜面１１を形成する。ここで、回転圧入装置５の前後方向（図４における左右方向）の長さ寸法Ｗとすると、前記穴１３の前記三角形のうちの水平辺の長さ（図４における左右方向の長さ）をＷ／ｃｏｓθ又はこれより大とする。
【００３１】
次に、図５（ｄ）に示すように、前記傾斜面１１上に回転圧入装置５を吊り下ろす。これにより、地盤３に回転圧入装置５が水平面に対して角度θの傾斜をもって設置され、その回転圧入装置５にセットされた斜杭１は垂線に対して角度θの傾斜をしていることになる。この状態で、回転圧入装置５を駆動して斜杭１を地盤３に回転させつつ圧入し、前記図４の状態にする。他の動作については前記第１の実施形態と同じである。
【００３２】
図６は第３の実施形態を示す図であり、前記第１の実施形態において、斜杭１を中空で下端が開放されたものを用い、その中空部分の内部に、照射光が斜杭１の軸方向（中心線Ｄ方向）下方を向くレーザーセンサ１５を設置する。そして、前記基準点Ｂに設けた目印をこのレーザーセンサ１５で照射することにより、斜杭１の位置と傾斜角度θとを検出しつつ斜杭１を地盤に向けて降下させるものである。この実施形態で、斜杭１として前記の翼１ａのあるものを用いるときには、レーザービームが通るように、翼１ａのうち、斜杭１の中心に穴１ｃのある図１（ｄ）に記載のものを用いる。
【００３３】
この第３の実施形態はレーザーセンサ１５を備えた斜杭１を前記第１の実施形態に適用したものであるが、このレーザーセンサ１５つきの斜杭１を前記第２の実施形態に適用して第４の実施形態とすることもできる。つまり、図４における位置Ｃに設けた目印をレーザーセンサ１５で照射して、斜杭１の位置と傾斜角度θとを検出しつつ斜杭１を地盤に向けて降下させることもできる。なお、これらレーザーセンサ１５を用いる第３及び第４の実施形態において、検出するのは斜杭１の位置のみであってもよい。
以上の各実施形態は斜杭１として先端に翼１ａを設けた杭を使用したが、翼１ａの有無に関わりなくこの発明を適用できることは勿論である。また、以上の各実施形態では斜杭１として鋼管杭を用いたが、この発明に用いられる杭としては他の杭も可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    斜杭
３    地盤
５    回転圧入装置
７    傾斜架台
７ａ  前端
７ｂ  後端
７ｃ  斜杭通過部
７１  架台単体
９    フーチング
１０    空間
１１    傾斜面
１３    穴
１５    レーザーセンサ
【図１】
0005953856.tif 000002
【図２】
0005953856.tif 000003
【図３】
0005953856.tif 000004
【図４】
0005953856.tif 000005
【図５】
0005953856.tif 000006
【図６】
0005953856.tif 000007