(57)【要約】【課題】  泥水処理が不要でかつ水平抵抗力を十分備え、施工性、経済性に優れた拡頭杭及び該拡頭杭の施工方法を得る。【解決手段】  既成杭１の頭部に現場施工にて構築された拡頭部３を有する。拡頭杭の施工方法において、既成杭１の径よりも大きい内径のケーシングを拡頭部に相当する深度まで地中に沈設してケーシング内の土砂を取り出す工程と、土砂を取り出した空間に既成杭を挿入し、該空間の下方の地中に貫入する工程と、前記ケーシングによって出来た空間にコンクリートを打設して杭頭部を施工する工程と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既成杭の頭部に現場施工にて構築された拡頭部を有することを特徴とする拡頭杭。
【請求項２】
既成杭は無排土杭であることを特徴とする請求項１記載の拡頭杭。
【請求項３】
拡頭杭の施工方法において、既成杭の径よりも大きい内径のケーシングを拡頭部に相当する深度まで地中に沈設してケーシング内の土砂を取り出す工程と、土砂を取り出した空間に既成杭を挿入して該空間の下方の地中に貫入する工程と、前記ケーシングによって出来た空間にコンクリートを打設して杭頭部を施工する工程と、を備えたことを特徴とする拡頭杭の施工方法。
【請求項４】
既成杭は無排土杭であることを特徴とする請求項３記載の拡頭杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駅舎の改築などの低空頭、狭隘地における基礎杭あるいは橋脚基礎として好適な拡頭杭及び該拡頭杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駅舎の改築などの低空頭、狭隘地における基礎杭として現状ではＢＨ工法、ＴＢＨ工法と呼ばれる場所打ち杭が使われることが多い。また、深礎杭が使用されることもある。
ＢＨ（Boring Hole）工法とは、強力な動力をもつボーリングマシンを使用し、ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを回転させ、ノーケーシングで掘削する工法である。
掘削には安定液を使用し、これをグラウトポンプでビット先端に送り込み、掘削された土砂を上昇水流によって孔口に運び、サンドポンプで排出する。掘削終了後はスライム処理を行い、場所打ちコンクリート杭の造成あるいは既製杭の立て込みを行う（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、ＴＢＨ工法とは、ＢＨ工法が正循環であるのに対して、「逆循環（リバースサーキュレーション）」で大口径ボーリングを可能にした工法である。従来のリバース工法に加え、トップドライブ方式を採用した本工法は、狭小、低空間での施工条件下で大口径掘削でも迅速・容易に施工することができる。
深礎工法は、人力施工を基本とし、他の場所打ち杭工法と異なり作業者が孔内に入り人力で掘削する工法である。そのため、土質、地下水位などの地盤条件を検討し、十分な強度と剛性を持った山留めを設置し孔壁保護を行い、作業者の安全確保を考慮した計画施工が必要である。
【０００４】
また、橋脚基礎としては、オールケーシング工法（ベノト工法）やアースドリル工法による場所打ち杭や鋼管杭やＰＨＣ杭が使われ、一つの柱を複数本の杭により支持することが多い。
オールケーシング工法とは、先端に掘削ビット(カッター)を設けたケーシングチューブと呼ばれる筒を回転させながら地中構造物や岩盤を掘削する工法である。
また、アースドリル工法とは、ドリリングバケットを回転させて地盤を切削し、バケット内部に納められた土質を地上に排土し、所定の深度まで達しましたら、鉄筋かごを孔内に建て込み、トレミー管を孔内の孔底まで挿入し、生コンクリートを打設する工法である。
【特許文献１】特開昭６２−２５３８１７号公報（第２図）
【特許文献２】特開２００１−２５４３５５号公報（[０００２]〜[０００４]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（１）低空間・狭隘地における課題
ＢＨ工法、ＴＢＨ工法の場合、泥水処理のため配管およびプラントが必要であり、特に、駅舎内の工事の場合、泥水処理配管等を線路の下に通す必要があり、大規模な仮設工事が必要となる。また、孔壁の崩壊の懸念があり、施工速度が遅いという問題もある。
深礎工法の場合、人力による作業となるので非常に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
泥水処理、排土を少なくするため既製杭（特に鋼管杭）を使用することもできるが、この場合、水平抵抗力を確保するために複数本必要となる。もっとも、水平抵抗力を確保するために拡頭にすることも可能であるが、施工能力及び拡頭部と一般部との接合構造上の問題から拡頭部をあまり大きくすることができず、結局複数本必要になる。杭が複数本必要になると施工性、経済性が悪くなる。
この点、ＢＨ工法及びＴＢＨ工法は杭径を大きくできるので、柱の下に１本の杭で対応できる。しかし、前述のように泥水処理にコストがかかり、結局、施工性、経済性がよくない。
【０００７】
（２）橋脚基礎における課題
鉄道において既設線路を高架化する場合、既設線に近接して橋脚を構築する必要が出てくる。鉄道の場合、近接工事による地盤変形が線路に与えることを懸念して、オールケーシング工法が多く使われる。しかし、オールケーシング工法はコストがかかるという問題がある。
また、建設コスト削減のため、できるだけ１柱１基礎とする方がよいが、上記（１）で述べたのと同様に、場所打ち杭、既製杭それぞれ理由は異なるものの施工性、経済性がよくない。
【０００８】
以上のように、従来技術の問題点は、（１）場所打ち杭を使用する場合、泥水処理が必要となることから施工性、経済性が悪く、（２）既製杭を使用する場合、施工能力から杭径が場所打ち杭より小さくなり、水平力に抵抗するには複数本必要となることから施工性、経済性が悪いということである。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、泥水処理が不要でかつ水平抵抗力を十分備え、施工性、経済性に優れた拡頭杭及び該拡頭杭の施工方法を得る目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のように、従来例の問題点は、（１）場所打ち杭を使用する場合は泥水処理が必要となること、（２）既製杭を使用する場合は施工能力から杭径が場所打ち杭より小さくなり、水平力に抵抗するには複数本となること、であった。
かかる問題点を解決するために鋭意検討した結果、以下の理由から既製杭をベースとすべきとの考えに至った。杭先端部に大型の翼や根固め球根を有する高支持力型の既製杭であれば、場所打ち杭と同等の鉛直支持力となる杭径は約２分の１程度で済み、杭径が小さくなることで排土量を抑えることができ、泥水処理も不要となる。特に既製杭の中でも無排土杭を用いれば完全無排土での施工が可能になる。
【００１１】
他方、既製杭の場合、たとえ拡頭型にしても施工能力等の関係から拡径にも限界があり、水平抵抗力の弱さから杭本数が増えてしまうという点については、水平力の抵抗に寄与率が大きい杭頭部のみ現場施工として場所打ち杭と同等の杭径とすればよいとの着想を得た。
つまり、杭のベースとなる下杭は既製杭を用い、拡頭部となる上杭は場所打ち杭と同様の現場施工とすることにより、前記２つの課題が解決できるとの考えに至った。
場所打ち杭と既製杭とはその業界が異なるものであり、それぞれ場所打ち杭は場所打ち杭として、また、既製杭は既製杭としてそれぞれ改良・改善はなされてきたものの、両者を結合して考えるという発想は全く無かったところ、本発明者は従来の既成概念に捉われることなく場所打ち杭と既製杭を結合するという斬新な発想により、本発明を完成したものである。
【００１２】
（１）本発明に係る拡頭杭は、既成杭の頭部に現場施工にて構築された拡頭部を有することを特徴とするものである。
【００１３】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて既成杭は無排土杭であることを特徴とするものである。
【００１４】
（３）本発明に係る拡頭杭の施工方法は、既成杭の径よりも大きい内径のケーシングを拡頭部に相当する深度まで地中に沈設してケーシング内の土砂を取り出す工程と、土砂を取り出した空間に既成杭を挿入し、該空間の下方の地中に貫入する工程と、前記ケーシングによって出来た空間にコンクリートを打設して杭頭部を施工する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて既成杭は無排土杭であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては既製杭をベースとしたことにより、準備工事や仮設工事を削減し、排土量の削減が可能となる。特に既製杭として無排土杭を用いた場合には杭施工時の地盤の緩みを最小限とすることができる。
しかも、既製杭の弱点である拡頭部の拡径を大きくできない点については、拡頭部を現場施工としたことにより、任意の径の拡頭部を構築でき、必要な水平抵抗力を備えた拡頭杭が実現できる。
以上の結果、施工性と経済性に優れた拡頭杭及びその施工方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の説明図であり、拡頭杭を地盤２中に構築した状態を示している。本実施の形態に係る拡頭杭は、図１に示すように、既製杭１の頭部に現場施工にて構築された拡頭部３を有するものである。
既製杭１としては、図１に示すような、杭先端に掘削羽根５を有する回転貫入杭を用いてもよいし、あるいは、打ち込み杭、中掘り杭、中掘り根固め杭、ソイルセメント合成鋼管杭等であってもよい。
もっとも、回転貫入杭や打ち込み杭のような無排土杭を使用した場合には、場所打ち杭で必要な泥水処理や埋め込み杭で必要な残土処理が不要となり、施工性が優れたものとなる。特に無排土杭の中でも回転貫入杭を用いれば、杭頭部を施工する回転圧入装置と杭を回転貫入する装置を兼用することができ、１台の施工装置で施工することも可能となる。
【００１８】
拡頭部３は、既製杭１を地中に設置した後に、現場にて施工されるものであり、必要な水平抵抗力に見合った径に構築される。
拡頭部３の態様としては、図１に示されるように、既製杭１の上端部に鉄筋籠５の下端側を挿入して、これにコンクリート７を打設して構築された鉄筋コンクリート構造のものがある。
拡頭部３の他の態様としては、図２に示されるように、鉄筋籠５に加えて既製杭１との重畳部分及び上部構との接続部分にスパイラル筋９を配置して、これにコンクリート７を打設するようにしてもよい。
スパイラル筋９は既製杭１及び上部構である柱との接続部の補強材、及び拡頭部３のせん断補強材として機能する。
【００１９】
また、図３に示すように、鉄筋籠５に加えて既製杭１との重畳部分及び上部構との接続部分にのみ鋼管１１を挿入して、これにコンクリート７を打設するようにしてもよい。
さらに、図４に示すように、鉄筋籠５に加えて拡頭部３の全長に亘る鋼管１３を挿入してもよい。この鋼管１３は拡頭部３を構築する際の地中掘削に用いるケーシングをそのまま利用したものでもよい。
また、図４に示した鋼管１３に代えて図５に示すような内面リブ付き鋼管１５を用いてもよい。内面リブ付き鋼管１５を用いることで鉄筋籠を省略することができる。内面リブ付き鋼管１５を、拡頭部３の構築時に用いる地中掘削に用いるケーシングとした場合には、極めて施工性が向上する。
なお、既製杭１の上端部には、図３〜図５に示されるように、ずれ止め部材１６を設置して、既製杭１と拡頭部３との接続を強固にするのが好ましい。
【００２０】
次に、上記のような構成の拡頭杭の施工方法を図６に基づいて説明する。
図６（ａ）に示すように、地盤１７にケーシング１９を揺動（回転）・押込みながらケーシング内の土砂をハンマーグラブ２１によって掘削・排土しながら、拡頭部に相当する深さまで掘削する。このときケーシングはその深さによって順次連結しながら沈設する。
次に、図６（ｂ）に示すように、回転貫入杭１を前記図６（ａ）で施工した孔２３内に挿入し、全旋回機を用いて回転貫入杭１を所定の深さまで回転貫入させる。この場合、圧入力が必要となる場合もあるが、その場合、ケーシング１９を反力にとることも可能である。例えば、全旋回機を用いて回転貫入杭を回転貫入させる場合、全旋回機の下部チャックや挟み込み装置を利用することでケーシング１９に反力をとることができる。
なお、杭上端部は孔２３の孔底から所定の長さだけ延出させておき、この部分で拡頭部との接続を行うようにする。
【００２１】
次に、図６（ｃ）に示すように、孔２３内に鉄筋籠５を建て込み、トレミー管によってコンクリートを打設し、コンクリートの打設に伴ってケーシング１９及びトレミー管を引き抜くようにする。
その後、図６（ｄ）に示すように、コンクリート７を孔２３の上面まで打設して施工を完了する。
【００２２】
なお、上記の施工方法は拡頭部が図１に示した鉄筋籠５にコンクリートを打設してなる鉄筋コンクリートによって構成される場合であるが、図２〜図５に示したものの場合には以下のようにすればよい。
図２に示した既製杭１との重畳部分及び上部構との接続部分にスパイラル筋９を配置する場合は、図６（ｃ）に示した鉄筋籠５を設置するときに鉄筋籠５と同時にスパイラル筋９を配置するようにすればよい。
また、図３に示したものの場合も同様に鉄筋籠５を設置するときに鉄筋籠５に加えて既製杭１との重畳部分及び上部構との接続部分に鋼管１１を挿入するようにすればよい。
【００２３】
さらに、図４、図５に示したように、鉄筋籠５に加えて拡頭部３の全長に亘る鋼管１３、リブ付き鋼管１５を挿入する場合には、ケーシング１９を鋼管１３と兼用するようにすればよい。このようにすることで、コンクリート打設時にケーシングの引き抜きが不要となり、施工性が向上する。
【００２４】
以上のように、本実施の形態に示した拡頭杭においては、既製杭１の頭部に現場施工にて構築された拡頭部３を有する構成としたので、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、既製杭１をベースとしたことにより、準備工事や仮設工事を削減し、排土量の削減が可能となる。特に、本実施の形態では無排土の回転貫入杭を用いたので、泥水処理や排土処理が不要となり、施工性が極めてよい。
また、拡頭部３を全ケーシング工法による現場施工により大断面の鉄筋コンクリート構造としたので、水平力に十分抵抗できる断面を確保でき、杭本数を場所打ち杭と同等にできることから、経済性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の拡頭部の説明図である（その１）。
【図３】本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の拡頭部の説明図である（その２）。
【図４】本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の拡頭部の説明図である（その３）。
【図５】本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の拡頭部の説明図である（その４）。
【図６】本発明の一実施の形態に係る拡頭杭の施工方法の説明図である。
【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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