(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の本体部と、該本体部の周面上に立設され、螺旋形状に沿って延在する羽根部材と、を有する先端部材と、
前記本体部の軸方向後端側に設けられ、前記本体部の前記軸方向後端側を密閉する平坦な円盤状の蓋部材と、
前記蓋部材の軸方向後端側面の中心付近部分に一端が固着され、そこから前記本体部の軸方向に沿って伸びる棒状部材と、
前記蓋部材の軸方向先端側面に対して接触または固着し、前記本体部の軸方向先端側から突出する平板状の掘削刃と、を有する杭であって、
前記軸方向と垂直な方向における前記棒状部材の断面積が、同方向における前記本体部の断面積よりも小であり、
前記蓋部材の外径は、前記羽根部材の内径と略等しく、
前記蓋部材の外周部分はその全周において、前記本体部の前記軸方向後端と前記軸方向に重なり、
前記蓋部材の外径は、前記本体部の前記軸方向後端の外径と等しい、杭。
【請求項２】
前記本体部の断面積に対する前記棒状部材の断面積の比は、０．００５〜０．７９の範囲内である、請求項１に記載の杭。
【請求項３】
前記軸方向と垂直な前記本体部の断面形状の半径に対する、該本体部の周面から前記羽根部材の外周縁までの距離の比は、０．４８〜２．６１の範囲内である、請求項１または請求項２に記載の杭。
【請求項４】
前記本体部の内部において前記蓋部材の軸方向先端側面に固着し、該蓋部材を補強する補強部材を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の杭。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の杭を地中に設置する杭の設置方法であって、
前記本体部に対して筒状のガイドを係合させるステップと、
前記ガイドを回転させることにより前記杭を回転させ、該杭を地中に進入させるステップと、を有する杭の設置方法。
【請求項６】
前記進入させるステップにより形成された孔の内部空間に対して、充填材を投入するステップを、更に有する請求項５に記載の杭の設置方法。
【請求項７】
前記進入させるステップにより形成された孔の内部空間において、コンクリート構造物を構築するステップを、更に有する請求項５または請求項６に記載の杭の設置方法。
【請求項８】
前記進入させるステップの後、前記ガイドを逆の方向に回転させながら引き抜くステップを更に有し、
前記ガイドはその周面上に螺旋状の羽根部材を備える、請求項５〜７のいずれか一項に記載の杭の設置方法。
【請求項９】
前記本体部に対して筒状のガイドを係合させるステップは、前記杭と前記ガイドとを横倒しにした状態で、前記棒状部材を前記ガイドに挿入し、前記本体部と前記ガイドを係合させる、請求項５〜８のいずれか一項に記載の杭の設置方法。
【請求項１０】
前記本体部に対して筒状のガイドを係合させるステップの後に、前記ガイドの端部を回転機械に取り付けるステップを更に含む請求項５〜９のいずれか一項に記載の杭の設置方法。
【請求項１１】
前記本体部に対して筒状のガイドを係合させるステップの後に、係合した前記杭と前記ガイドとを略鉛直状態となるように持ち上げるステップを更に含む請求項５〜１０のいずれか一項に記載の杭の設置方法。
【請求項１２】
係合した前記杭と前記ガイドとを略鉛直状態となるように持ち上げるステップは、前記杭と前記ガイドとを持ち上げたときの高さが前記杭の高さと略等しい、ことを特徴とする請求項１１に記載の杭の設置方法。
【請求項１３】
前記進入させるステップの後、前記ガイドを逆の方向に回転させることで前記本体部と前記ガイドの係合を解消するステップと、
次に前記杭を地中に残置しつつ、前記ガイドのみを鉛直上方へ引き抜くステップと、を更に含む請求項５〜７、９〜１２のいずれか一項に記載の杭の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は杭および杭の設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に埋設される杭の先端付近の周面に螺旋状の羽根部材を取り付け、地上に設置した施工機械により杭に回転力を与えることで、羽根部材による推進力を得て、これにより杭の埋設を容易とするねじ込み杭工法が広く用いられてきた。このような工法に用いられるねじ込み杭の例として、特許文献１のものがある。特許文献１の螺旋羽根付き杭は、螺旋羽根を有する先端部材と、円筒状の鋼管とを、嵌合部および楔状部材により結合して形成される。
【０００３】
螺旋羽根を有する杭先端部材を場所打ち杭の構築に用いた例として、特許文献２のものがある。特許文献２に記載の技術は、棒の先端部に杭孔形成用のシューを装着し、該棒の押圧力によって地中の所定の深さに圧入させながら形成される杭孔内に材料を充填させた後、該シューを棒先端部から分離させて杭孔内に残置させると共に、前記棒を引き抜きながら往復動させることにより、充填材料を杭孔内の下方から順次突き固めて地中杭を形成させる地中杭の成形方法である。即ち、円錐形のシューを用いて杭孔を形成するものであり、円錐形シューの円錐状側面にスクリューを形成し、これにより地盤への進入を容易とした例が紹介されている（特許文献２の図２（Ｃ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７４６７号公報
【特許文献２】特許第３１４４７６７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に記載のものは、杭の先端部材と円筒状の鋼管とが同径であることから、鋼管の材料費が高くなるという問題があった。一方、特許文献２に記載のものは、円錐状側面にスクリューを形成することから、シューの形状が複雑となり、製造に要するコストが増大するという問題があった。
そこで、本発明は、杭の製造コストを低減することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、本発明の第１の局面は次のように規定される。
即ち、柱状の本体部を有する先端部材と、
本体部の軸方向後端側面の中心付近部分から、該本体部の軸方向に伸びる棒状部材と、を有する杭であって、
軸方向と垂直な方向における棒状部材の断面積が、同方向における本体部の断面積よりも小である杭である。
【発明の効果】
【０００７】
第１の局面に規定の杭によれば、先端部材の本体部の軸方向後端側面の中心付近部分から軸方向に伸びる棒状部材の断面積を、先端部材の本体部の断面積よりも小さくすることにより、特許文献１の鋼管と比べて材料の使用量を削減できるため、杭の製造コストを低減することができる。この場合、棒状部材の摩擦抵抗力が低下する可能性はあるものの、その低下分を先端部材の周面にて補完するように先端部材の直径を設定すれば良い。即ち、先端部材は柱状の本体部を有することから、その周面において、摩擦抵抗力を発揮することができる。先端部材の本体部の形状としては、円筒状、多角柱状（四角柱状、八角柱状など、あるいは、断面がＨ型など）その他、任意である。
【０００８】
本発明の第２の局面によれば、上記杭において、軸方向と垂直な方向における先端部材の本体部の断面積は軸方向において一定であり、該本体部の断面積に対する棒状部材の断面積の比は、０．００５〜０．７９の範囲内である。こうすることにより、上記したコスト低減効果を効果的に発揮しつつ、杭全体として軸方向支持力を有効に発揮することができる。
本発明の第３の局面によれば、上記杭において、軸方向と垂直な方向における本体部の断面積は軸方向において変化し、該本体部の最大の断面積に対する、棒状部材の断面積の比は、０．００５〜０．７９の範囲内である。こうすることにより、上記したコスト低減効果を効果的に発揮しつつ、杭全体として軸方向支持力を有効に発揮することができる。
本発明の第４の局面によれば、上記杭において、先端部材は、本体部の周面上に立設され、螺旋形状に沿って延在する羽根部材を有する。そのため、上述した特許文献２のように円錐状側面にスクリューを形成する場合と比べ先端部材の製造が容易であり、結果として杭全体の製造コストを低減することができる。
【０００９】
本発明の第５の局面によれば、上記杭において、本体部の先端側は円形状に形成され、該円形状の半径に対する、該本体部の周面から羽根部材の外周縁までの距離の比は、０．４８〜２．６１の範囲内である。
先端部材の本体部の単位面積当たりの軸方向支持力は、羽根部材の単位面積当たりの軸方向支持力の約２倍と見積もられている。そのため、上記寸法比とすることにより、羽根部材による推進力を十分に発揮させられる一方で、先端部材の本体部による軸方向支持力を効果的に発揮させることができる。
本発明の第６の局面によれば、上記杭は、本体部の軸方向先端側に設けられた平板状の掘削刃を更に有する。このような構成によれば、杭の回転による地中への杭の埋入をより効率的に行うことができる。
【００１０】
本発明の第７の局面によれば、上記杭は、先端部材の、棒状部材側に設置される蓋部材を更に備え、掘削刃は、蓋部材の、棒状部材とは反対側の面に対して接触または固着する。このような構成によれば、蓋部材の曲げ耐力を向上させることができ、もって、蓋部材の変形を抑制することができる。あるいは、本発明の第８の局面のように、上記杭は、先端部材の、棒状部材側に設置される蓋部材と、蓋部材の、棒状部材とは反対側の面に固着し、該蓋部材を補強する補強部材と、を更に備えるものとしてもよく、このような構成によっても第７の局面と同様の効果を奏することができる。
【００１１】
本発明の第９の局面によれば、上記杭を地中に設置する杭の設置方法であって、
本体部に対して筒状のガイドを係合させるステップと、
ガイドを回転させることにより杭を回転させ、該杭を地中に進入させるステップと、を有する杭の設置方法である。
このような方法によれば、筒状のガイドを用いることで、効率良く、かつ安定的に、杭を地中に埋入させることができる。ガイドの形状として、円筒形、多角筒状（四角柱状、八角柱状など）その他、任意である。
【００１２】
本発明の第１０の局面によれば、上記杭の設置方法は、進入させるステップにより形成された孔の内部空間に対して、充填材を投入するステップを、更に有する。これによれば、杭周囲の土壌の改良を行うことができる。
【００１３】
本発明の第１１の局面によれば、上記杭の設置方法は、進入させるステップにより形成された孔の内部空間において、コンクリート構造物を構築するステップを、更に有する。これによれば、棒状部材を芯とする場所打ち杭を構築することができる。
【００１４】
本発明の第１２の局面によれば、上記杭の設置方法は、進入させるステップの後、ガイドを逆の方向に回転させながら引き抜くステップを更に有し、ガイドはその周面上に螺旋状の羽根部材を備える。このような構成により、孔内部の掘削土や充填材をガイドの羽根部材により締め固めつつ、ガイドを引き抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１−Ａ】図１−Ａは、本発明の第１実施形態に係る杭を概略的に表す正面図である。
【図１−Ｂ】図１−Ｂは、図１−Ａに示す杭を、矢印ＩＢの方向に見た右側面図である。
【図１−Ｃ】図１−Ｃは、図１−Ａに示す杭を、矢印ＩＣの方向に見た左側面図である。
【図１−Ｄ】図１−Ｄは、図１−Ａに示す杭を、矢印ＩＤの方向に見た上面図である。
【図１−Ｅ】図１−Ｅは、図１−Ａに示す杭を、矢印ＩＥの方向に見た下面図である。
【図１−Ｆ】図１−Ｆは、図１−Ｂに示す杭を、矢印ＩＦの方向に見た背面図である。
【図１−Ｇ】図１−Ｇは、図１−Ｅに示す杭を、一点鎖線ＩＧ−ＩＧに沿って表す部分断面図である。
【図１−Ｈ】図１−Ｈは、図１−Ｅに示す杭を、一点鎖線ＩＨ−ＩＨに沿って表す部分断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る杭の施工例を示す概略図である。
【図３−Ａ】図３−Ａは、本発明の第２実施形態に係る杭を概略的に表す正面図である。
【図３−Ｂ】図３−Ｂは、図３−Ａに示す杭を、矢印ＩＩＩＢの方向に見た右側面図である。
【図３−Ｃ】図３−Ｃは、図３−Ａに示す杭を、矢印ＩＩＩＣの方向に見た左側面図である。
【図３−Ｄ】図３−Ｄは、図３−Ａに示す杭を、矢印ＩＩＩＤの方向に見た上面図である。
【図３−Ｅ】図３−Ｅは、図３−Ａに示す杭を、矢印ＩＩＩＥの方向に見た下面図である。
【図３−Ｆ】図３−Ｆは、図３−Ｂに示す杭を、矢印ＩＩＩＦの方向に見た背面図である。
【図４−Ａ】図４−Ａは、第２実施形態に係る杭に対してガイドを係合する方法を示す説明図である。
【図４−Ｂ】図４−Ｂは、図４−Ａの杭に対してガイドを係合した状態を表す説明図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る杭の施工例を示す概略図である。
【図６−Ａ】図６−Ａは、本発明の第３実施形態に係る杭を概略的に表す正面図である。
【図６−Ｂ】図６−Ｂは、図６−Ａに示す杭を、矢印ＶＩＢの方向に見た右側面図である。
【図６−Ｃ】図６−Ｃは、図６−Ａに示す杭を、矢印ＶＩＣの方向に見た左側面図である。
【図６−Ｄ】図６−Ｄは、図６−Ａに示す杭を、矢印ＶＩＤの方向に見た上面図である。
【図６−Ｅ】図６−Ｅは、図６−Ａに示す杭を、矢印ＶＩＥの方向に見た下面図である。
【図６−Ｆ】図６−Ｆは、図６−Ｂに示す杭を、矢印ＶＩＦの方向に見た背面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る杭を用いた他の施工例を表す概略図である。
【図８】図８は、第４実施形態に係るガイドを表す概略図である。
【図９】図９は、本発明の第５実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第６実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第７実施形態に係るガイドを表す概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の第８実施形態に係るガイドを表す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の第９実施形態に係るガイドを表す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１０実施形態に係る杭およびガイドを表す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１１実施形態に係る杭およびガイドを表す概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１２実施形態に係る杭およびガイドを表す概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１３実施形態に係る杭およびガイドを表す概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１４実施形態に係る杭およびガイドを表す概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１５実施形態に係る杭およびガイドを表す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の杭の施工方法の一例において、杭の周囲に形成された空間へ固化材を充填する方法を示す概略図である。
【図２１−Ａ】図２１−Ａは、本発明の第１６実施形態に係る杭の部分断面図である。
【図２１−Ｂ】図２１−Ｂは、第１６実施形態に係る杭の別の部分断面図である。
【図２２−Ａ】図２２−Ａは、本発明の第１７実施形態に係る杭の部分断面図である。
【図２２−Ｂ】図２２−Ｂは、第１７実施形態に係る杭の別の部分断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第１８実施形態に係る杭の部分断面図である。
【図２４−Ａ】図２４−Ａは、本発明の第１９実施形態に係る杭の下面図である。
【図２４−Ｂ】図２４−Ｂは、図２４−Ａの杭を、一点鎖線ＸＸＩＶＢ−ＸＸＩＶＢに沿って表す部分断面図である。
【図２４−Ｃ】図２４−Ｃは、図２４−Ａの杭を、一点鎖線ＸＸＩＶＣ−ＸＸＩＶＣに沿って表す部分断面図である。
【図２５】図２５は、本発明の第２０実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図２６】図２６は、本発明の第２１実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図２７】図２７は、本発明の第２２実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図２８】図２８は、本発明の第２３実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図２９】図２９は、本発明の第２４実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図３０】図３０は、本発明の第２５実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図３１】図３１は、本発明の変形例に係る杭を概略的に表す図である。
【図３２】図３２は、図３１の杭の棒状部材、掘削刃、突起部を一体的に構成したものを概略的に表す図である。
【図３３】図３３は、本発明の第２６実施形態に係る杭を概略的に表す図である。
【図３４】図３４は、第２６実施形態に係るガイドを概略的に表す図である。
【図３５】図３５は、図３４のガイドを図３３の杭に装着する方法を説明する図である。
【図３６】図３６は、第２６実施形態のガイドと杭を施工機に取り付ける方法を説明する図である。
【図３７】図３７は、第２６実施形態に係る保持具を概略的に示す斜視図である。
【図３８】図３８は、第２６実施形態のガイドと杭を保持具に取り付ける方法を説明する図である。
【図３９】図３９は、第２６実施形態に係る杭の施工例を示す概略図である。
【図４０】図４０は、本発明の第２７実施形態に係る杭を示す概略図であり、図４０（Ａ）は斜視図、図４０（Ｂ）は杭の棒状部材の上端を示す平面図である。
【図４１Ａ】図４１Ａは、第２７実施形態に係る保持具を示す正面図である。
【図４１Ｂ】図４１Ｂは、図４１Ａの保持具を、矢印ＸＸＸＸＩＢの方向に見た下面図である。
【図４１Ｃ】図４１Ｃは、図４１Ａの保持具を概略的に示す斜視図である。
【図４２】図４２は、第２７実施形態に係る杭とガイドを保持具に取り付ける方法を説明するための説明図である。
【図４３】図４３は、第２７実施形態に係る施工例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
最初に図１−Ａ〜図１−Ｈを参照し、本発明の第１実施形態に係る杭１０を説明する。本実施形態に係る杭１０は鋼製であり、図１−Ａ〜図１−Ｆの６面図に示すように、先端部材２０と、棒状部材３０とからなる。先端部材２０は、円筒状の本体部２１と、本体部２１の周面上に立設され、螺旋形状に沿って延在する羽根部材２２とを有する。羽根部材２２の下端は切刃として作用する。先端部材２０は更に、軸方向後端側に円盤状の蓋部材２３と、先端側に板状の掘削刃２４を有する。なお、本実施形態においては羽根部材２２を連続的なものとしたが、本発明はこれに限らず、途中で切り込みを有する形状や、分割部分を有する不連続な形状としても良い。
【００１７】
棒状部材３０は、先端部材２０の蓋部材２３の中心付近部分に接続され、先端部材２０の本体部２１の軸方向に延伸している。なお、本実施形態において棒状部材３０の断面形状を円形としたが、本発明はこれに限らず、四角形等の多角形や楕円形など任意である。
上記構成において、本体部２１の軸方向と垂直な方向における棒状部材３０の断面積（図１−Ｄにおいて、π×ｘ２）が、本体部２１の断面積（同図において、π×ｙ２）よりも小となっている。本発明において棒状部材３０の断面積、および、本体部２１の断面積という場合、棒状部材３０および本体部２１が中空であるか中実であるかに関わらず、それらの外縁が画定する内側の領域の面積をいうものとする。
【００１８】
図１−Ｇは、下面図である図１−Ｅに示す杭１０を一点鎖線ＩＧ−ＩＧに沿って表す部分断面図である。図１−Ｈは、図１−Ｅに示す杭１０を、一点鎖線ＩＨ−ＩＨに沿って表す部分断面図である。図示するように、本体部２１の下端部付近の内周面に対して、略三角形板状の掘削刃２４が固着している。掘削刃２４の形状は略三角形板状に限らず、略台形状とするなど、任意の形状とすることができる。
【００１９】
次に、図２を参照して、本実施形態の杭１０を地中に埋設する方法について説明する。最初に、図２（Ａ）に示すように、杭設置面に杭１０の先端（先端部材２０）を突き当て、適した施工機械または器具（図示略）を用いて杭１０、特に棒状部材３０に対して回転力（上から見た場合、時計回りの回転力）を与える。こうすることで、羽根部材２２による推進力を得て、掘削刃２４と羽根部材２２の切刃により地表を掘削し、更に地中へと掘削を行う。図２（Ｂ）は掘削途中の状態を模式的に表している。図中、記号Ｖによって示すように地中に孔が形成され、孔内部には掘削土（砂礫）が存在する状態となる。図２（Ｃ）は、杭１０を設置する予定深さまで孔を形成し終わった状態を示す。この後、適した機械・器具により、空間Ｖ内部の掘削土を含む杭１０周辺の地盤を締め固める。こうして、図２（Ｄ）のように杭１０の埋設が完了する。
【００２０】
上述した様に、本実施形態の杭１０においては、棒状部材３０の断面積が、本体部２１の断面積よりも小となっている。このように、棒状部材３０の径を小さくすることにより、杭全体を一定の径とする従来の杭と比較して杭の製造コストを低減することができる利点がある。棒状部材３０の径が小さくなったことで、その周面における摩擦抵抗力が低下する可能性はあるが、先端部材２０の本体部２１の径を大きくすることで、その周面による摩擦抵抗力を増加させることができ、杭１０全体として必要な摩擦抵抗力を発揮することができる。
【００２１】
特に、先端部材２０の本体部２１の断面積に対する棒状部材３０の断面積の比を０．００５〜０．７９の範囲内とすることにより、上記したコスト低減効果等を効果的に発揮しつつ、杭１０全体として軸方向支持力を有効に発揮することができる。
また、本体部２１の先端部分の円形状の半径（図１−Ｅ中のａ）（本実施形態においては、本体部２１の軸方向と垂直な断面の半径に同じ）に対する、本体部２１の周面から羽根部材２２の外周縁までの距離（図１−Ｅ中のｂ）の比を、０．４８〜２．６１の範囲内とすることが好ましい。先端部材２０の本体部２１の単位面積当たりの軸方向支持力は、羽根部材２２の単位面積当たりの軸方向支持力の約２倍と見積もられている。そのため、上記寸法比とすることにより、羽根部材２２による推進力を十分に発揮させられる一方で、先端部材２０の本体部２１による軸方向支持力を効果的に発揮させることができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、図３−Ａ〜図３−Ｆを参照して、本発明の第２実施形態に係る杭１０を説明する。第２実施形態の杭１０は、先端部材２０の本体部２１の蓋部材２３近傍の周面上に設けられた突起部２５を有する点でのみ、第１実施形態の杭１０と異なる。図示するように、本体部２１の周面上において互いに反対側となるように、一対の突起部２５が備えられている。
【００２３】
次に、図４−Ａ、図４−Ｂ、図５を参照して、本実施形態に係る杭１０を地中に埋設する方法を説明する。
図４−Ａ、図４−Ｂに示すように、本実施形態の杭１０は、突起部２５を介して円筒状のガイド４０と係合できるようになっている。即ち、円筒状の本体部４１からなるガイド４０は、その先端側端部から軸方向に延び更に垂直に屈曲して周方向に延びるように形成された切欠き４２を有する。ガイド４０と杭１０とを係合させるためには、まず図４−Ａに示すように、切欠き４２の軸方向に延びる部分に対して、突出部２５を挿入する。次に、図４−Ｂに示すように、ガイド４０を周方向に相対回転させることで、突出部２５を、切欠き４２の周方向に延びる部分に係合させる。
【００２４】
このように杭１０とガイド４０とを係合させた状態で、杭１０の地中への埋設を開始する。即ち、図５（Ａ）に示すように、係合状態の杭１０の先端を地表に突き当て、ガイド４０に回転力を与える。そうすると、回転力が突起部２５を介して杭１０に伝達され、羽根部材２２による推進力を得て、掘削刃２４と羽根部材２２の切刃により地表を掘削し、更に地中へと掘削を行う。図５（Ｂ）は掘削途中の状態を模式的に表している。図５（Ｃ）に示すように、杭１０が設置予定深さまで達すると、ガイド４０をやや逆回転させ、上方向へ引き抜くことで切欠き４２と突起部２５との係合を解除し、更に地上へとガイド４０を完全に引き抜く。この後、適した機械・器具により、空間Ｖ内部の掘削土を含む杭１０周辺の地盤を締め固める。こうして、図５（Ｄ）のように杭１０の埋設が完了する。
このような方法によれば、円筒状のガイド４０を用いることで、効率良く、かつ安定的に、杭１０を地中に埋設することができる。
なお、本体部２１の周面上に一対の突起部２５を備えるものに限らず、３つ以上の突起部２５を備えるものであっても良い。
本実施形態に係る杭１０においても、先端部材２０の本体部２１と棒状部材３０の断面積比や、本体部２１と羽根部材２４の寸法比を第１実施形態と同様に設定することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
（第３実施形態）
次に、図６−Ａ〜図６−Ｆを参照して、本発明の第３実施形態に係る杭１０を説明する。
本実施形態に係る杭１０は、先端部材２０の本体部２１の先端側に掘削刃を有していない点でのみ、第１実施形態に係る杭１０と異なる。このような構成であっても、先端部材２０の本体部２１と棒状部材３０の断面積比や、本体部２１と羽根部材２４の寸法比を第１実施形態と同様に設定することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
（変形例）
上記した各実施形態に係る杭１０の施工方法は、上記した施工方法に何ら限定されない。例えば、図２（Ｄ）や図５（Ｄ）で示したように、単に杭１０周辺の地盤を締め固めることに代えて、孔Ｖに対してコンクリートや鉱さい等の充填材を投入して地盤の改良を行ったり、あるいは、セメントミルクを注入して、場所打ち杭を構築したりすることも可能である。あるいは、図７に示すように、孔Ｖから掘削土を一旦排出して、孔Ｖ内に鉄筋５０を敷設し、コンクリートを打設することにより、場所打ち鉄筋コンクリート杭とすることも可能である。
【００２７】
（第４実施形態）
上述した第２実施形態のガイド４０に代えて、図８に示す本発明の第４実施形態に係るガイド４０を用いても良い。図８に示すガイド４０は、その周面上に螺旋形状のガイド羽根４３を有している。このガイド羽根４３により、ガイド４０に付与された回転力を、軸方向への推進力に変換することができる。更に、杭１０が予定深さまで到達し、ガイド４０と杭１０の係合を解除した後、ガイド４０を逆回転させながら上方向へ引き抜くことにより、孔Ｖ内部の掘削土や充填材を、ガイド羽根４３により締め固めつつ、ガイド４０を引き抜くことができ、作業効率が向上する。更には、杭設置作業終了後、ガイド４０を逆回転させて引き上げる際に、切欠き４２からセメントミルクを棒状部材３０の周囲に注入したり、ガイド４０の上部から直接セメントミルクを注入し、バイブレータを用いて攪拌するなどの方法を用いることもできる。
【００２８】
（第５実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第５実施形態に係る杭１１０を説明する。図９（Ａ）は杭１１０を概略的に表した正面図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の杭１１０を矢印ＩＸＢ方向に見た側面図、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）の杭１１０を矢印ＩＸＣの方向に見た上面図、図９（Ｄ）は、図９（Ａ）の杭１１０を矢印ＩＸＤの方向に見た下面図である。本実施形態に係る杭１１０は、螺旋状の羽根部材を備えない点でのみ、第２実施形態に係る杭１０（図３−Ａ参照）と異なる。即ち、本実施形態に係る杭１１０は図９に示すように、先端部材１２０と、棒状部材１３０とからなる。先端部材１２０は円筒状の本体部１２１と、軸方向後端側に円盤状の蓋部材１２３と、先端側に板状の掘削刃１２４を有する。杭１１０は更に先端部材１２０の本体部１２１の蓋部材１２３近傍の周面上に設けられた突起部１２５を有する。
このような構成の杭１１０であっても、図８に示すガイド羽根４３付きのガイド４０を用いることで、ねじ込み杭工法により地中に埋設することができる。
本実施形態に係る杭１１０においても、先端部材１２０の本体部１２１と棒状部材１３０の断面積比を第１実施形態と同様に設定することで、杭１１０の製造コスト低減の効果を得ることができる。
【００２９】
（第６実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第６実施形態に係る杭２１０を説明する。図１０（Ａ）は杭２１０を概略的に表した正面図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の杭２１０を矢印ＸＢ方向に見た上面図、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）の杭２１０を矢印ＸＣの方向に見た下面図である。本実施形態に係る杭２１０は、第４実施形態に係る杭１１０の掘削刃１２４および突起部１２５を備えないものである。このような構成の杭２１０は、圧入工法、打ち込み工法または埋め込み工法等によって地中に設置することができる。
本実施形態に係る杭２１０においても、先端部材２２０の本体部２２１と棒状部材２３０の断面積比を第１実施形態と同様に設定することで、杭２１０の製造コスト低減の効果を得ることができる。
【００３０】
（第７実施形態）
図１１は、本発明の第７実施形態に係るガイド４０を表す概略図である。図示するように、本実施形態のガイド４０は、複数段の羽根部材４３を有する。また、羽根部材４３が複数個所で分割されているものとしても良い。
【００３１】
（第８実施形態）
図１２は、本発明の第８実施形態に係るガイド４０を表す概略図である。図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）中のガイド４０を、矢印ＸＩＩＢの方向に見た部分断面図である。本実施形態に係るガイド４０は、本体部４１の軸方向の一部が、内側部分４４と外側部分４５の同軸二重円筒構造となっている。即ち、本体部４１の軸方向の一部の径を小さくすることで内側部分４４とし、その周囲に外側部分４５を遊嵌している。内側部分４４の外周面には軸方向に延びるレール４６が形成され、外側部分４５の内周面には、レール４６と緩く係合する軸方向溝４７が形成されている。このような構造により、内側部分４４と外側部分４５とが軸方向に所定距離だけ相対移動できるようになっている。そして、羽根部材４３は、外側部分４５の外周面にのみ定着されている。これにより、羽根部材４３は、ガイド４０の本体部４１に形成された切欠き４２に対して、軸方向に相対移動することができる。
【００３２】
図８に示す第４実施形態のガイド４０を用いる場合、杭１０の埋設が完了した時点で、ガイド４０を周方向に回転させることは比較的容易である一方、周囲の地盤と羽根部材４３との干渉により、ガイド４０を軸方向へ移動させることが困難または不可能な場合がある。そうすると、突起部２５と切欠き部４２の係合を解除することができず、ガイド４０を更に逆回転させて地中から抜き出すことができない。このような場合であっても、第８実施形態のガイド４０であれば、羽根部材４３及び外側部分４５と相対的に、ガイド４０の本体部４１を軸方向上向きに移動させることができる。そのため、杭１０の埋設が完了した時点で、ガイド４０全体をやや逆回転させ、その後、外側部分４５と羽根部材４３に対して本体部４１を軸方向上向きに移動させることで、突起部２５と切欠き４２との係合を容易に解除することができる。
【００３３】
（第９実施形態）
図１３は、本発明の第９実施形態に係るガイドを表す概略図である。図１３（Ａ）は正面図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）中のガイド４０を、矢印ＸＩＩＩＢの方向に見た部分断面図である。本実施形態に係るガイド４０は、第８実施形態のものと異なり、外側部分４５を有さず、羽根部材４３の内周側に軸方向溝４７を直接有している。これにより、羽根部材４３と内側部分４４とが遊嵌され、軸方向に相対移動可能となっている。結果として、第８実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
（第１０実施形態）
図１４は、本発明の第１０実施形態に係る杭１０およびガイド４０を表す概略図である。図１４（Ａ）は杭１０とガイド４０の係合状態を示す図、図１４（Ｂ）は杭１０の正面図、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）中のガイド４０を、矢印ＸＩＶＣの方向に見た部分断面図である。本発明の杭１０とガイド４０との係合方法は、第２実施形態のものに何ら限定されない。例えば、図１４に示すものにおいては、ガイド４０の先端側内周面上に、複数（図では３つ）の直方体状のガイド突起部４８が設けられており、杭１０の先端部材２０の蓋部材２３上には複数のかぎ状の係止部材２６が設けられている。そして、杭１０の上部側からガイド４０を同軸状に配置して嵌め合わせ、上部から見て時計回りにガイド４０を杭１０に対して回転させることで、複数のガイド突起部４８と複数の係止部材２６とが係合するようになっている。
【００３５】
（第１１実施形態）
図１５は、本発明の第１１実施形態に係る杭１０およびガイド４０を表す概略図である。図１５に示す例ではガイド４０の先端に蓋がされており、その蓋に複数の矩形のキー穴１１３と、中心に丸い穴１１５が穿設されている。
他方、蓋部材２３の上面には、棒状部材３０を中心にしてキー穴１１３の数に相当する数のキー１１９が設けられている。棒状部材３０を穴１１５へ挿入し、キー１１９をそれぞれ矩形のキー穴１１３へ挿着することにより、蓋部材２３とガイド４０とが組付けられる。
ガイド４０による掘削作業が完了したら、ガイド４０を引き抜きながら、セメント材料を注入することができる。セメント材料の注入は、矩形のキー穴１１３を介して行える。セメント材料注入専用の穴を設けてもよい。
【００３６】
（第１２実施形態）
図１６は、本発明の第１２実施形態に係る杭１０およびガイド４０を表す概略図である。図１６の例では、ガイド４０側に複数のキー１２９を設け、キー１２９の数に相当する数のキー穴１３３を蓋部材２３側に設けている。
【００３７】
（第１３実施形態）
図１７は、本発明の第１３実施形態に係る杭１０およびガイド４０を表す概略図である。図１７の例では、蓋部材２３において複数のキー１３９と棒状部材３０とが連設されており、それに応じて、ガイド４０側の穴１４５の形状が調整されている。
【００３８】
（第１４実施形態）
図１８は、本発明の第１４実施形態に係る杭１０およびガイド４０を表す概略図である。図１８の例では、蓋部材２３上に、薄型矩形のキー１４９に重ねて棒状部材３０が立設されている。他方、ガイド４０側には、キー１４９に対応した穴１５５が形成されている。この穴１５５へ棒状部材３０も通される。
キー１４９が穴１５５から外れた段階で、棒状部材と穴１５５の周縁との間に隙間ができるので、そこからセメント材料を容易に注入できる。
【００３９】
（第１５実施形態）
図１９は、本発明の第１５実施形態に係る杭１０およびガイド４０を表す概略図である。図１９の例では、蓋部材２３に丸穴形状のキー穴１５３を設ける。このキー穴１５３は蓋部材２３の軸を中心として、等距離かつ同じ角度（この例では９０度）をあけて設けられている。
他方、ガイド４０の先端側には、キー穴１５３に対向する位置に、４つの円柱状のキー１５６が配設されている。
ガイドの先端のキー１５６が蓋部材のキー穴１５３へ抜き差しされる。ここに、４つのキー穴１５３が蓋部材２３の軸を中心として均等に分配されているので、各キー穴に対してキー１５６をそれぞれ挿入する際、両者の位置合わせが容易である。
【００４０】
なお、上記各実施形態において、杭の先端部材の本体部の形状を円筒状としたが、これに限定されず、多角柱状（四角柱状、八角柱状など、あるいは、断面がＨ型など）その他、任意である。また、先端部材は鋼製のものに限らず、本体部や羽根部材がコンクリート製（鉄筋コンクリート製、プレストレストコンクリート製を含む）のものも採用することができる。先端部材の本体部をコンクリート製とする場合、例えば、先端部材の内部に内部鉄筋を配筋し、内部鉄筋と溶接等により接合した金属板部材を、先端部材の上部側面の中心部付近に設置し、金属板部材と棒状部材とを溶接により接合しても良い。または、開口端を有する円筒状金属部材を、当該開口端が先端部材の上面中心部付近に開口するように先端部材のコンクリートに埋め込み、棒状部材を当該開口端から円筒状金属部材に挿入し、棒状部材と円筒状金属部材の縁とを溶接により接合しても良い。このように棒状部材とコンクリート製先端部材の接合の方法は任意である。また、コンクリート製の先端部材が、ガイドとの係合のための突起部を有する場合には、当該突起部は金属製とすることが強度の点から好ましく、更に、突起部を上述した金属板部材や円筒状金属部材と一体化することが好ましい。更に、杭の先端部材をプラスチック製や、木製とすることも可能である。
【００４１】
また、本体部の軸方向に垂直な断面の面積が軸方向に一定であるものに限らず、軸方向に変化するものであっても良い。その場合、本体部の最大の断面積に対する棒状部材の断面積の比を、０．００５〜０．７９の範囲内とすることが、本発明の上述した効果を奏するためには好ましい。
また、ガイドの形状についても、先に説明した円筒状のものに限定されず、多角筒状（四角柱状、八角柱状など）その他、任意である。
棒状部材をコンクリート製（鉄筋コンクリート製、プレストレストコンクリート製含む）としても良い。
【００４２】
図２０は、本発明の杭の施工方法の一例として、地盤に打設された杭１０（特に棒状部材３０）の周囲の地盤をガイド４０を用いて改良する様子（柱状改良の様子）を示す。ガイド４０は、図示しない杭打設機により回転かつ上下動される。図に示す通り、ガイド４０の回転および上下動により地盤が除去され、杭１０の棒状部材３０を中心として空間が水平方向に均等に形成されている。
【００４３】
杭１０の棒状部材３０の周囲から地盤を除去した後、ガイド４０上部側から固化材を注入し、ガイド４０の下端側から固化材を吐出させて空間を充填する。ガイド４０を回転かつ上下させることより、固化材の撹拌、均一化を図る。これにより、棒状部材３０の周囲に補強層が形成される。
上記において、固化材撹拌時のガイド４０の回転方向は、地盤除去時の回転方向と逆方向であることが好ましいが、撹拌を促進させるために、ガイド４０の回転方向を作業途中に切り替えることもできる。本例において、棒状部材３０の周辺の地盤を除去せずに、セメントミルクと地盤とを撹拌混合することで、杭１０（特に棒状部材３０）周辺の地盤改良を行うものとしても良い。
【００４４】
（第１６実施形態）
次に、図２１−Ａおよび図２１−Ｂを参照して、本発明の第１６実施形態に係る杭１０について説明する。図２１−Ａ、図２１−Ｂは、第１実施形態の杭１０の部分断面図である図１−Ｇ、図１−Ｈにそれぞれ対応する、第１６実施形態の杭１０の部分断面図である。図示するように、本実施形態においては、掘削刃２４が、本体部２１の内周面上、本体部２１の先端部付近から後端部付近にまで至る長さ方向の全域に延び、掘削刃２４は、蓋部材２３の内面に対して、固着している。このような構成とすることで、蓋部材２３の補強を図ることができる。つまり、蓋部材２３の曲げ耐力を向上することができる。結果として、蓋部材２３の変形を抑制することができる。掘削刃２４は、本体部２１の内周面に対し、本体部２１の先端部付近から後端部付近にまで至る長さ方向の全域において固着していてもよく、部分的に固着していてもよい。掘削刃２４が蓋部材２３の内面に対して固着する構成に代えて、単に接触する構成としてもよい。
【００４５】
（第１７実施形態）
次に、図２２−Ａおよび図２２−Ｂを参照して、本発明の第１７実施形態に係る杭１０について説明する。第１７実施形態は第１６実施形態の変形例であり、図２２−Ａ、図２２−Ｂは、図２１−Ａ、図２１−Ｂにそれぞれ対応する部分断面図である。第１６実施形態の杭１０においては、掘削刃２４を延長して蓋部材２３に対して接触または固着させることにより、蓋部材２３の補強を図った。これに対して、本実施形態の杭１０においては、掘削刃２４とは別体の鋼板である補強部材２４１を蓋部材２３の内面に対して固着させる。こうして蓋部材２３の補強を図る。なお、補強部材２４１は鋼板に限定されず、形鋼や鋼管の鋼材としてもよく、それらの場合には、補強部材２４１の長手方向の側面を蓋部材２３の内面に対して固着させることが好ましい。
【００４６】
（第１８実施形態）
次に、図２３を参照して、本発明の第１８実施形態に係る杭１０について説明する。本実施形態の杭１０は、第１実施形態に係る杭１０の本体部２１の内部にコンクリートやモルタルまたは樹脂といった固化材２４２を充填し、固化させたものである。図２３は、第１実施形態の図１−Ｈに対応する部分断面図である。固化材２４２は本体部２１の内周面および蓋部材２３の内面に固着した状態で固化している。このような固化材２４２を備えることによっても、蓋部材２３の補強を図ることができる。
【００４７】
（第１９実施形態）
次に、図２４−Ａ、図２４−Ｂ、図２４−Ｃを参照して、本発明の第１９実施形態に係る杭１０について説明する。本実施形態の杭１０は、図２２−Ａ、図２２−Ｂに示す第１７実施形態の杭１０に対して、交差補強部材２４３を追加したものである。図示するように、交差補強部材２４３は、補強部材２４１と略直交するように設置されている。交差補強部材２４３は、蓋部材２３の内面に対して固着している。例えば、交差補強部材２４３は２つの部分からなり、補強部材２４１の両側を挟んで一直線になるように設置される。交差補強部材２４３と補強部材２４１とが固着していてもよい。
このように、補強部材２４１に加えて、交差補強部材２４３を備えることにより、蓋部材２３の曲げ耐力を更に向上させることができる。
【００４８】
（第２０〜２５実施形態）
本発明に係る杭１０の先端部材２０の本体部２１の直径に対する羽根部材２２の直径を比（以下、軸翼比と呼ぶ）は、施工条件や要求性能等に応じて様々に設定することができる。
例として、本体部２１の直径が比較的小さい（直径例：８９．１ｍｍ）杭１０の場合において、軸翼比が比較的小さい杭１０の６面図を図２５に示し（第２０実施形態、軸翼比例：１．６８）、軸翼比が中程度の杭１０の６面図を図２６に示し（第２１実施形態、軸翼比例：２．４２）、軸翼比が比較的大きい杭１０の６面図を図２７に示した（第２２実施形態、軸翼比例：３．１８）。別の例として、本体部２１の直径が比較的大きい（直径例：１６５．２ｍｍ）杭１０の場合であって、軸翼比が比較的小さい杭１０の６面図を図２８に示し（第２３実施形態、軸翼比例：１．４８）、軸翼比が中程度の杭１０の６面図を図２９に示し（第２４実施形態、軸翼比例：２．１０）、軸翼比が比較的大きい杭１０の６面図を図３０に示した（第２５実施形態、軸翼比例：２．７２）。図２５〜３０のそれぞれにおいて、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は左側面図、（Ｄ）は上面図、（Ｅ）は下面図、（Ｆ）は背面図を表す。
【００４９】
（別の変形例）
次に、図３１、図３２を参照して、本発明の別の変形例について説明する。図３１に示す杭１１０は、図９に示す第５実施形態の変形例である。図３１（Ａ）は杭１１０を概略的に表した正面図、図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）の杭１１０を矢印ＸＸＸＩＢ方向に見た側面図、図３１（Ｃ）は、図３１（Ａ）の杭１１０を矢印ＸＸＸＩＣの方向に見た上面図、図３１（Ｄ）は、図３１（Ａ）の杭１１０を矢印ＸＸＸＩＤの方向に見た下面図である。本変形例の先端部材１２０はコンクリート製（鉄筋コンクリート製、プレストレストコンクリート製を含む）の本体部１２１を有し、蓋部材を有さない。
【００５０】
上述した通り、ガイドとの係合のための突起部１２５は、金属製とすることが強度の点から好ましい。そこで、本例においては、図３２に示すように、棒状部材１３０、掘削刃１２４、突起部１２５を、一体的な金属部材として構成している。図３２（Ａ）は該一体的な金属部材の正面図、図３２（Ｂ）は、図３２（Ａ）の一体的な金属部材を矢印ＸＸＸＩＩＢの方向に見た側面図である。図３２に示す棒状部材１３０および掘削刃１２４の一部の周囲にコンクリート等からなる本体部１２１を円柱状に形成することにより、図３１の杭１１０を作成することができる。
棒状部材１３０、掘削刃１２４、突起部１２５の一体的な金属部材を作成する方法は任意であるが、一例として、まず掘削刃１２４および突起部１２５を一体的な平板状金属部材として作成し、次に棒状部材１３０と溶接することが考えられる。
【００５１】
上記の各実施形態、各実施例および変形例において、杭１０の各部材は溶接や接着等により互いに固着し一体化されるものとしてもよく、あるいは、固着による一体化に代えて、それら各部材の一部または全部をモールディングや鋳造等の手段により一体的に成形するものとしてもよい。
【００５２】
（第２６実施形態）
次に、図３３〜図３９を参照して、本発明の第２６実施形態を説明する。図３３は、本発明の第２６実施形態に係る杭を概略的に表す図であり、図３３（Ａ）は杭１０の正面図、図３３（Ｂ）は図３３（Ａ）の杭１０を矢印ＸＸＸＩＩＩＢの方向に見た側面図、図３３（Ｃ）は図３３（Ｂ）の杭１０を矢印ＸＸＸＩＩＩＣの方向に見た背面図である。本実施形態に係る杭１０は、図３３に示すように、蓋部材２３の上面に、かぎ状の係止部材２７を有する。図示例では係止部材２７は、回転軸を中心とした点対称の位置に２つ設けられているが、これに限らず、１つまたは３つ以上の係止部材２７を備えるものとして良い。各係止部材２７は、蓋部材２３の上面から立設される垂直部２７１と、垂直部２７１の上端から水平方向に延びる水平部２７２とを有する。これにより、係止部材２７は、杭１０の逆回転方向に開口を有する。
【００５３】
図３４に本実施形態に係るガイド４０を示す。図３４は、本発明の第２６実施形態に係るガイドを概略的に表す図であり、図３４（Ａ）はガイド４０の正面図、図３４（Ｂ）は図３４（Ａ）のガイド４０の側面図、図３４（Ｃ）は図３４（Ａ）のガイド４０を矢印ＸＸＸＩＶＣの方向に見た上面図、図３４（Ｄ）は図３４（Ａ）のガイド４０を矢印ＸＸＸＩＶＤの方向に見た下面図である。本実施形態のガイド４０の長さは、杭１０の棒状部材３０と略等しく、棒状部材３０を挿入できる程度の内径を有する。また、ガイド４０は筒状のガイド本体部４００と、施工時の下端側のガイド本体部４００外周面から突出するガイド下部突起部４８１と、上端付近のガイド本体部４００外周面から突出するガイド上部突起部４８２とからなる。ガイド下部突起部４８１の個数と位置は、杭１０の係止部材２７の個数と位置に対応し、本実施形態においては、２つのガイド下部突起部４８１が、ガイド４０のガイド本体部４００外周面の反対側にそれぞれ設けられる。
【００５４】
次に、ガイド４０を用いて杭１０を地中に設置する方法を説明する。最初に、ガイド４０を杭１０に装着する本実施形態に係る方法を図３５により説明する。図３５（Ａ）に示すように、本実施形態においては、まず杭１０とガイド４０とを横倒しの状態として、次に、図３５（Ｂ）に示すように、杭１０をガイド４０に挿入する。更に、図３５（Ｃ）のようにガイド４０の施工時下端側が杭１０の蓋部材２３に接するまで挿入し、その状態で、ガイド４０を正回転させることにより、図３５（Ｄ）に示すように、各ガイド下部突起部４８１を、対応する各係止部材２７に対して、その開口側から係合させる。
【００５５】
次に、図３６に示すように、建柱車タイプ等の施工機に対して、挿入状態の杭１０およびガイド４０を取り付ける。具体的には、図３６（Ａ）に示すように、ガイド４０の上端部付近にワイヤを掛け、当該ワイヤを施工機のクレーン（つり上げ装置）により引っ張り上げる。これにより、施工機のクレーン先端付近に取り付けた回転機械および保持具２００に対して、ガイド４０の上端部を接近させる。更に、図３６（Ｂ）に示すように、ガイド４０の上端部を保持具２００に対して取り付ける。これにより、杭１０を挿入した状態のガイド４０が、保持具２００を介してクレーンによって鉛直に懸垂保持される。このとき、杭１０は、杭１０の係止部材２７と、ガイド４０のガイド下部突起部４８１との係合を介して、保持される。
【００５６】
図３７は保持具２００の斜視図である。図示するように、保持具２００は、円筒形状のカバー２０１を有し、該円筒形状の一端側にヘッド部２０２が蓋状に形成されている。カバー２０１とは反対側のヘッド部２０２の面上に、角柱状のコネクタ２０３が設けられる。コネクタ２０３には、回転機械への接続のためのボルト穴２０３ａが設けられている。カバー２０１側のヘッド部２０２の面上に、円柱状の心棒２０４が設けられる。上記構成において、カバー２０１、コネクタ２０３、心棒２０４は同心状に設けられる。
【００５７】
カバー２０１には、軸方向に伸びる軸方向開口２０５と、周方向に延びる周方向開口２０６が設けられる。軸方向開口２０５は、心棒２０４側のカバー２０１の軸方向端面に開口する。周方向開口２０６は、軸方向開口２０５に対して、周方向に開口する。軸方向開口２０５と周方向開口２０６は、ガイド４０のガイド上部突起部４８２の個数と位置に対応して設けられる。本実施形態においては、各一対のガイド上部突起部４８２、軸方向開口２０５、周方向開口２０６がそれぞれ、回転軸を中心とする点対称の位置に設けられているが、本発明はこれに限られず、例えば、各３組以上としても良い。
【００５８】
図３８は、図３６（Ｂ）のように、ガイド４０の上端部を保持具２００に対して取り付ける方法を説明する図である。図３８（Ａ）に示すように、保持具２００は、施工機のクレーン先端に取り付けられた回転機械に対して、コネクタ２０３を介してボルト止めされている。ガイド４０の上端部が保持具２００に接近した段階で、保持具２００のカバー２０１内周に対してガイド４０の外周を挿入するとともに、保持具２００の心棒２０４を杭１０の棒状部材３０の内周に対して挿入する。その際、図３８（Ａ）のように、各ガイド上部突起部４８２を、カバー２０１の対応する軸方向開口２０５に進入させる。
【００５９】
図３８（Ｂ）のようにガイド４０の上端がヘッド部２０２に到達した段階で、ガイド４０および杭１０を、保持具２００に対して一体的に正回転させる。回転機械の駆動により、保持具２００をガイド４０および杭１０に対して逆回転させてもよい。これにより、図３８（Ｃ）に示すように、各ガイド上部突起部４８２は、対応する周方向開口２０６に進入する。このような図３６（Ｂ）および図３８（Ｃ）に示す状態とすれば、クレーンを持ち上げることによって、挿入状態の杭１０およびガイド４０を一体的に持ち上げ、杭１０の設置場所へ移動させることが可能となる。
【００６０】
次に、図３９を参照して、杭１０を地中に設置する方法を説明する。図３９では施工機の図示を省略した。図３６（Ｂ）の状態から、杭１０の設置場所地表上で回転機械を正回転させると、保持具２００がガイド４０に対して正回転方向に相対回転する。これにより、図３９（Ａ）に示すように、ガイド上部突起部４８２が、軸方向開口２０５の、逆回転方向側の縁部（以下、正回転駆動縁部２０５ａと称する）に接することとなる。更に保持具２００が回転駆動されることで、駆動縁部２０５ａは、ガイド上部突起部４８２を正回転方向に回転駆動する。すると、その回転力が、ガイド４０およびガイド下部突起部４８１を介して杭１０の係止部材２７に伝達され、これにより、杭１０も正回転方向に回転駆動される。
【００６１】
図３９（Ｂ）のように回転機械による正回転を継続することで杭１０がその設置予定深さまで到達すると、回転機械の回転を停止し、回転機械を逆転させる。そうすることで、図３９（Ｃ）に示すように、保持具２００はガイド４０に対して逆回転方向に相対回転する。その結果、ガイド上部突起部４８２は駆動縁部２０５ａを離れ、周方向開口２０６の、正回転方向の縁部（以下、逆回転駆動縁部２０６ａと称する）に当接する。更に回転機械による逆回転を継続することで、逆回転駆動縁部２０６ａがガイド上部突起部４８２を逆回転方向に回転駆動することとなる。すると、ガイド４０が逆回転方向に回転することで、ガイド下部突起部４８１と係止部材２７との係合状態が解消する、つまり、ガイド下部突起部４８１が係止部材２７から逆回転方向へ外れることとなる。
【００６２】
この状態で再びクレーンを持ち上げることで、保持具２００を介してガイド４０を持ち上げることができる。そのとき、ガイド４０と杭１０との係合状態が解消されているので、杭１０を設置場所に残置したまま、ガイド４０のみを引き上げ（図３９（Ｄ））、地表にまで抜き去ることができる。
【００６３】
このような杭１０の設置方法においては、上述した通り、最初に、杭１０およびガイド４０を横倒しにした状態で杭１０をガイド４０に挿入し、次に、挿入状態の杭１０およびガイド４０を垂直に立てて、施工機のクレーン先端の回転機械に対して取り付ける。そのため、従来行われていたような、クレーン先端の回転機械に対して最初にガイドを取付けた後、垂直に立てた杭の上方にまでガイドをクレーンで持ち上げて、上方からガイドを杭に被せる施工方法に比べて、クレーンを持ち上げる高さが約２分の１となる。すなわち、クレーンを持ち上げる高さは、従来技術においては杭とガイドの合計の高さ以上の高さが必要であったが、本実施形態の方法においては、杭のみの高さと略同一の高さへと減じられることとなる。これにより、施工時に要する高さ方向の空間が削減でき、施工が容易となり、施工の安全性が大幅に向上する。
【００６４】
図３６の施工機として建柱機タイプのものを示したが、これは例示に過ぎず、クローラタイプ、パワーショベルタイプ、クレーン車タイプなど、本発明が適用できる限りどのような機械を用いてもよい。
また、係止部材２７の形状は上述のかぎ状に限らず、同様の機能を奏し得る限り、どのような形状としても良い。また、図３５の施工例においては、杭１０をガイド４０に挿入する際、杭１０およびガイド４０を横倒しとしたが、これは必須の要件ではなく、例えば、両者を縦または斜めにした状態で挿入し、その後、挿入状態の杭１０とガイド４０を保持具２００に取り付けても良い。特に杭１０およびガイド４０が比較的短い場合には、両者を縦にした状態で挿入し、その後、挿入状態の杭１０とガイド４０を保持具２００に取り付けても良い。
【００６５】
（第２７実施形態）
次に、図４０〜図４３を参照して、本発明の第２７実施形態を説明する。図４０（Ａ）は本実施形態に係る杭１０の斜視図、図４０（Ｂ）は棒状部材３０の上面図である。図４０に示すように、本実施形態の杭１０は、棒状部材３０の上端部内周面から周方向内側へ突出する係合突起３１を有する。
図４１Ａ〜図４１Ｃに、本実施形態に係る保持具２００を示す。図４１Ａは正面図、図４１Ｂは下面図、図４１Ｃは斜視図である。本実施形態の保持具２００は、周方向開口として、第１周方向開口２０７と第２周方向開口２０８を有する点で、第２６実施形態の保持具２００と異なる。また、後に述べるように、心棒２０４の形状も異なっている。
【００６６】
第１周方向開口２０７と第２周方向開口２０８はいずれも軸方向開口２０５から正回転方向へ広がる開口であり、第２周方向開口２０８と比して第１周方向開口２０７はヘッド部２０２により近い。
心棒２０４は、ヘッド部２０２側の大径部２５０と、反ヘッド部２０２側の小径部２６０とからなる。大径部２５０の最大径アは小径部２６０の径イより大きく（図４１Ｂ参照）、棒状部材３０の内径より小さい。大径部２５０の最大径アと小径部２６０の径イは、棒状部材３０をガイド４０に挿入したときに、係合突起３１が小径部２６０とは干渉せず、大径部２５０の最大径アの部分とは干渉するように設定されている。大径部２５０の外周には、軸方向に伸び、反ヘッド部２０２側に開口する軸方向溝２５１と、軸方向溝２５１から正回転方向に伸びる周方向溝２５２とが形成されている。大径部２５０の軸方向溝２５１は、カバー２０１の１つの軸方向開口２０５の径方向内側に形成されている。棒状部材３０をガイド４０に挿入したときに、係合突起３１は、軸方向溝２５１および周方向溝２５２部分において大径部２５０とは干渉しない。
【００６７】
次に、図４２および図４３を参照して、本実施形態の杭１０およびガイド４０を保持具２００に対して取り付ける方法を説明する。
図３５の方法と同様に本実施形態の杭１０をガイド４０に挿入し、ガイド下部突起部４８１を係止部材２７に係合したとき、杭１０の棒状部材３０およびガイド４０の上端部を上方向から観察すると、図４２（Ａ）のようになる。すなわち、ガイド４０の一方のガイド上部突起部４８２の位置に対応する棒状部材３０の内周面上の位置に係合突起３１が位置することとなる。この状態で、図３６と同様に杭１０およびガイド４０を保持具２００に取り付ける際、図４２（Ｂ）に示すように、ガイド上部突起部４８２をカバー２０１の軸方向開口２０５に進入させ、棒状部材３０の係合突起３１を、心棒２０４の大径部２５０の軸方向溝２５１に進入させる。そして、図４２（Ｃ）のようにガイド４０の上端がヘッド部２０２に到達すると、杭１０およびガイド４０を正回転方向に回転させるか、または保持具２００を逆回転方向に回転させることにより、図４２（Ｄ）に示すようにガイド上部突起部４８２をカバー２０１の第１周方向開口２０７に進入させる。このとき、図４２（Ｅ）に示すように、係合突起３１は、心棒２０４の大径部２５０の周方向溝２５２内へ進入する。図４２（Ｅ）は心棒２０４と係合突起３１の相対的な位置関係を示す説明図である。
【００６８】
図４２（Ｄ）および図４２（Ｅ）に示す状態とすれば、クレーンを持ち上げることで、挿入状態の杭１０およびガイド４０を一体的に持ち上げ、杭１０の設置場所上へ運搬することが可能となる。第２６実施形態においては、保持具２００はガイド４０のガイド上部突起部４８２のみを周方向開口２０６の下縁で持ち上げるのみであったが、本実施形態においては、ガイド４０のガイド上部突起部４８２を第１周方向開口２０７の下縁で持ち上げると同時に、棒状部材３０の係合突起３１を心棒２０４の周方向溝２５２の下縁で持ち上げるため、ガイド４０のみならず杭１０をも直接持ち上げることになるため、より安定的に持ち上げ、運搬することができる。また、杭１０およびガイド４０の持ち上げおよび運搬時に、ガイド下部突起部４８１が係止部材２７に対して上向きに付加する力を低減することができる。
【００６９】
挿入状態の杭１０およびガイド４０を杭１０の設置予定場所の地表上に垂直に保持した後、図３９で説明したのと同様に、回転機械によりガイド４０に対して正回転方向の回転力を加えることで、杭１０は地中への進入を開始する。すなわち、回転機械からの回転力は、保持具２００の軸方向開口２０５の逆回転方向側の縁部（以下、正回転駆動縁部２０５ａと称する）から、ガイド上部突起部４８２に加えられる（図４３の（Ａ−１）参照）。すると、その回転力が、ガイド４０およびガイド下部突起部４８１を介して杭１０の係止部材２７に伝達され、これにより、杭１０も正回転方向に回転駆動される。本実施形態においては、回転機械からの回転力が、保持具２００の心棒２０４の大径部２５０の軸方向溝２５１の逆回転方向側の縁部２５１ａから杭１０の棒状部材３０の係合突起３１に対しても加えられ、もって、上記回転力が、ガイド４０を介して伝達されるのと並行して、杭１０に対して直接付加されるようにしても良い（図４３の（Ｂ−１）参照）。
【００７０】
次に、杭１０が設置予定深さまで到達した後、杭１０を残置してガイド４０のみを地表まで引き抜く方法について、図４３を参照して説明する。回転機械がガイド４０および杭１０を回転駆動しているときは、上述の通り、図４３の（Ａ−１）に示すように、保持具２００の正回転駆動縁部２０５ａがガイド上部突起部４８２に対して正回転方向の回転力を付加する。そのときの心棒２０４の大径部２５０と、棒状部材３０の係合突起３１の相対的位置関係を、同図の（Ｂ−１）に概略的に示す。そして、杭１０が設置予定深さまで到達すると、保持具２００を逆回転させることで、同図の（Ａ−２）に示すように、保持具２００の第１周方向開口２０７の正回転方向の縁部（以下、逆回転駆動縁部２０７ａと称する）が、ガイド上部突起部４８２に接するようにする。そのとき、同図の（Ｂ−２）に示すように、心棒２０４の大径部２５０の周方向溝２５２の正回転方向縁部が、棒状部材３０の係合突起３１に接する。
【００７１】
この状態で更に逆回転方向へガイド４０と杭１０を一体回転させることで、ガイド下部突起部４８１と係止部材２７との係合状態を解消する。すなわち、ガイド下部突起部４８１を係止部材２７から逆回転方向へ外す。次に、保持具２００を正回転方向へやや回転させることで、図４３の（Ａ−１）および（Ｂ−１）に示す状態となるようにする。このとき、保持具２００の回転量は、ガイド下部突起部４８１と係止部材２７が係合しない程度のものとする。
この状態でクレーンを持ち上げることで、保持具２００とガイド４０との相対的位置関係を図４３の（Ａ−３）に示すようにする。すなわち、ガイド上部突起部４８２が、保持具２００の軸方向開口２０５を通って、第２周方向開口２０８と水平方向に隣り合う位置まで来るようにする。そのとき、棒状部材３０の係合突起３１は、図４３の（Ｂ−３）に示すように、心棒２０４の大径部２５０の軸方向溝２５１を通って大径部２５０を脱出し、小径部２６０と面するようになる。
【００７２】
次に、保持具２００を逆回転方向へ回転させることで、図４３の（Ａ−４）に示すように、ガイド上部突起部４８２を保持具２００の第２周方向開口２０８へ進入させる。次に、クレーンを持ち上げることで、保持具２００の第２周方向開口２０８の下縁がガイド上部突起部４８２を持ち上げ、これによりガイド４０を持ち上げることができる。このとき、同図の（Ｂ−４）に示すように、棒状部材３０の係合突起３１は、心棒２０４の大径部２５０を既に脱出しているため、心棒２０４が上昇しても、棒状部材３０の係合突起３１を持ち上げることはない。また、このとき、ガイド下部突起部４８１と係止部材２７は係合状態となっていない。よって、保持具２００によりガイド４０を持ち上げても、杭１０には持ち上げる力が及ばない。そのため、杭１０のみを地中の設置位置に残置したまま、ガイド４０のみを地表まで持ち上げることができる。以上により、第２６実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７３】
上記各実施形態、各実施例及び変形例の各特徴は、可能な限り互いに組み合わせて実施しても良く、そのような組み合わせも本発明の範囲に含まれる。
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０、１１０、２１０  杭
２０、１２０、２２０  先端部材
２１、１２１、２２１  本体部
２２  羽根部材
２３、１２３、２２３  蓋部材
２４、１２４  掘削刃
２５、１２５  突起部
２６、２７  係止部材
３０、１３０、２３０  棒状部材
３１  係合突起
４０  ガイド
４１、４００  ガイド本体部
４３  ガイド羽根
４４  内側部材
４５  外側部材
４６  レール
４７  軸方向溝
４８  ガイド突起部
５０  鉄筋
１１３、１３３、１５３  キー穴
１１５、１４５、１５５  穴
１１９、１２９、１３９、１４９、１５６  キー
２００  保持具
２４１  補強部材
２４２  固化材
２４３  交差補強部材
４８１  ガイド下部突起部
４８２  ガイド上部突起部
【図１−Ａ】
0005965933.tif 000002
【図１−Ｂ】
0005965933.tif 000003
【図１−Ｃ】
0005965933.tif 000004
【図１−Ｄ】
0005965933.tif 000005
【図１−Ｅ】
0005965933.tif 000006
【図１−Ｆ】
0005965933.tif 000007
【図１−Ｇ】
0005965933.tif 000008
【図１−Ｈ】
0005965933.tif 000009
【図２】
0005965933.tif 000010
【図３−Ａ】
0005965933.tif 000011
【図３−Ｂ】
0005965933.tif 000012
【図３−Ｃ】
0005965933.tif 000013
【図３−Ｄ】
0005965933.tif 000014
【図３−Ｅ】
0005965933.tif 000015
【図３−Ｆ】
0005965933.tif 000016
【図４−Ａ】
0005965933.tif 000017
【図４−Ｂ】
0005965933.tif 000018
【図５】
0005965933.tif 000019
【図６−Ａ】
0005965933.tif 000020
【図６−Ｂ】
0005965933.tif 000021
【図６−Ｃ】
0005965933.tif 000022
【図６−Ｄ】
0005965933.tif 000023
【図６−Ｅ】
0005965933.tif 000024
【図６−Ｆ】
0005965933.tif 000025
【図７】
0005965933.tif 000026
【図８】
0005965933.tif 000027
【図９】
0005965933.tif 000028
【図１０】
0005965933.tif 000029
【図１１】
0005965933.tif 000030
【図１２】
0005965933.tif 000031
【図１３】
0005965933.tif 000032
【図１４】
0005965933.tif 000033
【図１５】
0005965933.tif 000034
【図１６】
0005965933.tif 000035
【図１７】
0005965933.tif 000036
【図１８】
0005965933.tif 000037
【図１９】
0005965933.tif 000038
【図２０】
0005965933.tif 000039
【図２１−Ａ】
0005965933.tif 000040
【図２１−Ｂ】
0005965933.tif 000041
【図２２−Ａ】
0005965933.tif 000042
【図２２−Ｂ】
0005965933.tif 000043
【図２３】
0005965933.tif 000044
【図２４−Ａ】
0005965933.tif 000045
【図２４−Ｂ】
0005965933.tif 000046
【図２４−Ｃ】
0005965933.tif 000047
【図２５】
0005965933.tif 000048
【図２６】
0005965933.tif 000049
【図２７】
0005965933.tif 000050
【図２８】
0005965933.tif 000051
【図２９】
0005965933.tif 000052
【図３０】
0005965933.tif 000053
【図３１】
0005965933.tif 000054
【図３２】
0005965933.tif 000055
【図３３】
0005965933.tif 000056
【図３４】
0005965933.tif 000057
【図３５】
0005965933.tif 000058
【図３６】
0005965933.tif 000059
【図３７】
0005965933.tif 000060
【図３８】
0005965933.tif 000061
【図３９】
0005965933.tif 000062
【図４０】
0005965933.tif 000063
【図４１Ａ】
0005965933.tif 000064
【図４１Ｂ】
0005965933.tif 000065
【図４１Ｃ】
0005965933.tif 000066
【図４２】
0005965933.tif 000067
【図４３】
0005965933.tif 000068