(57)【要約】      （修正有）【課題】工場で製造し、現場に搬入するコンクリート杭の積重ねに便利で、地盤改良工事にてボーリング孔に貫入する際、芯ズレを防ぎ、その直角度を容易に保持できるコンクリート杭を提供する。【解決手段】コンクリート杭１１の断面形状は、所定直径の真円形から一対の対向する弓形を切り欠いた小判形状とされている。弓形の弦の長さは直径の２０〜４０％とする。コンクリート杭１１の材質は、例えば普通ポルトランドセメントを使用した通常の配合に係わるコンクリートを用いる。コンクリート杭１１は、地盤に形成された真円形のボーリング孔に挿入・埋設される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が真円形から一対の対向する弓形を切り欠いた小判形状のコンクリート製円柱体からなるコンクリート杭。
【請求項２】
上記コンクリート杭の下端部は先細り形状に形成された請求項１に記載のコンクリート杭。
【請求項３】
住宅家屋などの建造物の地盤改良工事にてコンクリート杭を地盤中に埋設し基礎杭とするコンクリート杭の施工方法であって、
地盤の所定位置に、埋設するコンクリート杭とほぼ同一径の真円形のボーリング孔を穿設し、
このボーリング孔に、請求項１または請求項２に記載された断面が小判形のコンクリート杭を貫入するコンクリート杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は家屋などの建造物の地盤の改良などに使用されるいわゆる小判形断面のコンクリート製の円柱体からなるコンクリート杭およびコンクリート杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅を建てる際、地盤が柔らかく、地盤沈下の恐れがある場合、工場製コンクリート杭を打ち込むコンクリート杭工法が知られている。
従来、特許文献１の０００２段落に記載するように、コンクリート杭としては外径が一定のストレート杭が知られている。このコンクリート杭の断面は真円形状である。このコンクリート杭は、軟弱な地盤に建造物を構築する際、地盤に深く杭を打ち込んで建造物を支える基礎杭として使用される。
コンクリート杭工法の杭はその製法により以下に分類される。第１に、遠心力を使用し、材料を型枠に押し付けて成型する遠心成型である。第２に、ＰＣ鋼材を引っ張っておいて、製品杭に圧縮力を持たせるプレキャスト・プレストレストである。第３に、工場で製造する通常の鉄筋コンクリート製品、プレキャストである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンクリート杭工法は、他工法と比較して基本的に品質が安定しており、コストも高くなく、適用条件が整えば優れた工法である。しかしながら、その工法に使用する地盤補強材であるコンクリート杭製品は、以下の問題点を抱えている。
遠心成型にて製造する場合、専用設備が必要で、基本的に大口径の杭となり、住宅向けは少ない。また、断面真円形状のコンクリート杭であるため、先行孔の径と一致している場合、貫入時に孔内でエアー圧が高まり、孔内壁を崩す恐れがある。
プレキャスト・プレストレストによる製品杭では鉄筋量が少なくて済み、コストも安くなるが、専用設備が必要となる。また、ＰＣ鋼材を引っ張るので製造時にやや危険が伴う。さらに養生期間が長く、大量生産に不向きである。
プレキャスト製品は、一般的なコンクリート製品工場で製造可能であるが、生コンクリートを型枠に流し込んで成型するため、その形状に制約がある。
以上のことから、コスト・品質に優れたコンクリート杭工法を普及させるには、プレキャストコンクリート製品による工法が必要となる。
しかしながら、この場合、コンクリート杭の製造では型枠にコンクリートを流し込むことが必要であり、必ずコンクリート打ち込み面が必要となり、その結果、杭の断面を多角形（正六角形など）とすることが一般的になってしまうという問題点があった。
多角形断面のコンクリート杭に対して、オーガードリルによる先行孔は真円形状となるため、貫入時には隙間が必ずできてしまい、コンクリート杭の芯ずれが生じ、または杭の直角度（地表面に対する直角度）が保てなくなり、工法の品質が不安定となり、ひいては施工不良が発生するおそれがあった。
【０００５】
そこで、発明者は鋭意研究の結果、コンクリート杭の断面を多角形から小判形に変更すると、上記問題点を全て解消できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００６】
この発明の目的は、積み重ねての保存、搬送が容易で、現場作業が容易となる工場製のコンクリート杭およびその施工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】
請求項１に記載の発明は、断面が真円形から一対の対向する弓形を切り欠いた小判形状のコンクリート製円柱体からなるコンクリート杭である。
換言すると、コンクリート杭の断面形状は、真円形の断面にあって、その円周方向で直径を中心とした線対称位置（１８０°離間した位置）において、この真円形から一対の弓形を除去した小判形状である。よって、この断面は対向する一対の弦（直線）と対向する一対の曲線（真円の一部である弧）とを連続した線で描かれる。
したがって、コンクリート製の円柱杭は、長さ方向に延びる一対の凸曲面と、同じく長さ方向に延びる一対の平坦面（切り欠き面）とで、その杭側面（外周面）が形成されている。また、コンクリート杭の両端面であるその平面および底面は、その断面と同一形状とすることができる。なお、コンクリート杭の内部の鉄筋はその用途（強度）に応じて配設されることとなる。
さらに、これらの一対の切り欠き面（平坦面）における弦の長さは、その断面での縦横比が極端に大きくならない程度とする。例えば、直径２００ｍｍのコンクリート杭の場合で５０〜７５ｍｍ程度とすることができる。コンクリート杭としての圧縮に対する強度、曲げに対する強度を確保するとともに、後述の作用を発揮するためである。なお、コンクリート杭の直径は２００〜６００ｍｍとする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、上記コンクリート杭の下端部は先細り形状に形成された請求項１に記載のコンクリート杭である。
コンクリート杭は所定の長さに形成されるが、その長さ方向の一端部については略円錐台形状とする。この円錐台部分の長さは任意であり、その先細り部の角度についても任意である。この先細りの下端部にあってもその対向する一対の平面部分と一対の曲面部分とで構成されている（完全な円錐台形状ではない）。先細り部によりボーリング孔の底面への圧入がより容易となる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、住宅家屋などの建造物の地盤改良工事にてコンクリート杭を地盤中に埋設し基礎杭とするコンクリート杭の施工方法であって、地盤の所定位置に、埋設するコンクリート杭とほぼ同一径の真円形のボーリング孔を穿設し、このボーリング孔に、請求項１または請求項２に記載された断面が小判形のコンクリート杭を貫入するコンクリート杭の施工方法である。
この場合、地盤改良では、複数のコンクリート杭を垂直に埋設するが、これら複数本の杭は所定エリア平面内で所定の位置に配設する場合、各コンクリート杭の切り欠き面の向きをランダムに配置することができる。このランダム配置により、埋設されたコンクリート杭群に対していずれの横方向の外力が作用した場合にも安定した耐力を発揮することができる。
この施工方法によれば、住宅家屋などの建造物の地盤改良工事にて所定位置に貫入されるコンクリート杭が、断面が小判形であるため、その貫入に際して円弧面が孔内壁のガイドとなることから、芯ズレを防止でき、直角度の保持が容易で、かつ弓形の空隙からのエア抜きにより貫入作業の進行がスムーズとなる。
つまり、コンクリート杭の長さ方向に延びる面であって、一対の平坦に切り欠いた面による効果は以下の通りである。
工場から現場までの搬送や、保存に際して、一対の平坦面による安定した積み重ねが可能となる。
また、円弧状面により、多角形柱の杭に比較すると、ボーリング孔への貫入の際芯ずれが極めて少なく貫入の際の角度を地表面に対して直角度を確保しやすい。
さらに、断面が真円形のコンクリート杭に比較して、この小判形断面のコンクリート杭ではそのボーリング孔への貫入時に、杭の貫入（下降）により押圧された孔内の空気が、カット面（一対の平坦な切欠き面）とボーリング孔内壁との隙間から抜けて貫入が容易となる。
また、このコンクリート杭の製造方法については以下の通りである。
上開きで、杭を横に寝かせた状態とする型枠に対して、この上面の注入部（切り欠き部）から鉄筋籠を配置した型枠内部にコンクリートを流し込む。例えば所定配合に係る普通ポルトランドセメント、骨材を水で混合したものを流し込む。
脱型枠は、型枠の側面部を左右に開いた後に製品であるコンクリート杭を上方向へ吊り上げることによる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、工場で製造し、現場に搬入するコンクリート杭についてその積み重ねての格納、運搬に便利である。平坦な切り欠き面同士を接することで安定した積み重ねができるからである。また、地盤改良工事の現場においてボーリング孔（掘削孔）に貫入する際、円弧面がガイドとなり、芯ズレを防ぐことが容易であり、かつ地表面に対しての直角度を保持することも容易に行うことができる。また、切り欠き部から孔内の空気が抜けることで、貫入作業が正確にかつスムースに行うことができ、工事時間の短縮につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）この発明の実施例１に係るコンクリート杭の平坦面を上に向けた状態を示す斜視図である。（Ｂ）同じく実施例１に係るコンクリート杭の湾曲面を上に向けた状態を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）この発明の実施例１に係るコンクリート杭の正面図である。（Ｂ）この発明の実施例１に係るコンクリート杭の左側面図である。
【図３】（Ａ）この発明の実施例１に係るコンクリート杭のＡ−Ａ線断面図である。（Ｂ）この発明の実施例１に係るコンクリート杭の平面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るコンクリート杭を施工した状態でのコンクリート基礎との関係を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）この発明の実施例２に係るコンクリート杭の平坦面を上に向けた状態を示す斜視図である。（Ｂ）同じく実施例２に係るコンクリート杭の湾曲面を上に向けた状態を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施例２に係るコンクリート杭の正面図である。
【図７】この発明の実施例２に係るコンクリート杭の平面図である。
【図８】（Ａ）この発明の実施例２に係るコンクリート杭の左側面図である。（Ｂ）同じく実施例２に係るコンクリート杭の右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係るコンクリート杭の一実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図４は、実施例１に係る、工場において型枠を使用して製造されたコンクリート杭を示す。この場合のコンクリート杭の材質は例えば普通ポルトランドセメントを使用した通常の配合に係るコンクリートを用いることができる。コンクリート内部には鉄筋を含むが、含まない場合でも本発明は成立する。例えばプレストレストコンクリート杭の外面形状に以下の特徴を持たせることができる。
図１〜図３に示すように、この実施例に係るコンクリート杭１１は、住宅家屋などの建造物の地盤改良工事に基礎杭として用いられるコンクリート杭である。
コンクリート杭１１は、所定の長さを有して、その長さ方向においてその断面形状が同一の略円柱体で形成されている。コンクリート杭１１の断面形状は、所定直径の真円形から一対の対向する弓形を切り欠いた小判形状とされている。弓形の弦の長さは直径の２０〜４０％とする。杭の断面係数の低下による耐圧縮強度の大幅な減少を防ぐものである。
すなわち、図２（Ｂ），図３（Ａ）に示すように、この小判形断面は、一対の対向する、真円の湾曲線１２Ａ，１２Ｂと、一対の対向する、真円の弦に相当する直線１３Ａ，１３Ｂとで囲まれた形状とされている。したがって、コンクリート杭１１の側面には、一対の対向する凸曲面部２２Ａ，２２Ｂと、一対の対向する平坦面部２３Ａ，２３Ｂとで構成されている。平坦面部２３Ａ，２３Ｂは同一形状同一面積の矩形面で構成されており、またこれらは平行面を形成している。同様に一対の凸曲面部２２Ａ，２２Ｂは、後述する先行孔（オーガー孔）に貫入する際の孔内壁面に密着したガイド面として機能する。
コンクリート製円柱体からなるコンクリート杭１１の長さ方向の両端面は上述のように小判形状で形成されており、これらの両端面はその杭の長さ方向の軸線に対して直交する面として形成されている。
【００１４】
さらに、このコンクリート杭１１は、家屋の地盤改良工事に用いられるが、この場合地盤に形成された真円形のボーリング孔とほぼ同一径の直径を有することとなる。換言すれば、コンクリート杭１１の直径（断面が真円とした場合の直径）とほぼ同じ直径の孔を杭の長さと同じ深さにオーガードリル等によりボーリングするものである。
図４を用いて、建造物の地盤についてこの地盤が軟弱である場合の改良工事を説明する。すなわち、地盤改良施工機（杭打機）を用いて軟弱地盤について所定のコンクリ−ト基礎１５（住宅基礎の立ち上がり部またはスラブ部）の直下となる地盤に複数本のコンクリート杭１１をバランス良く配置して埋設する。まず、杭打ち機のオーガードリルにより地盤の該当位置に先行堀りを行い、地盤中の支持層（例えば岩盤）の何層か上の層までボーリング孔（例えばφ２２０ｍｍの真円形の孔）を開ける。次に、杭打ち機で小判形のコンクリート杭１１を引き上げてさらに杭上端部を杭打ち機の圧入用キャップに引き込む。杭打ち機はコンクリート杭１１をつり上げた状態で先行堀したボーリング孔まで移動し、この孔に直径２００ｍｍのコンクリート杭１１をその下端から落とし込む。このとき、真円の孔に対してほぼ同じ径の小判形杭１１が落とし込まれるため、また、その際に切り欠いた平坦な側面が目印となり、その芯ズレは防止される。そして、コンクリート杭１１の直角度（水平面に対して垂直）を出し、杭打ち機により貫入を行う。この直角度の設定についても平坦な側面部分が基準となる。また、貫入に際して杭打ち機は所定の圧入力を出して設計深度（深さ）まで杭を押し込む。これにより施工が完了する。なお、杭頭処理が必要な場合は、これを実行する。また、貫入に際して杭側面に一対の凸曲面と一対の平坦面とを形成してあるため、この平坦面と孔内壁との間に空隙が形成され、この空隙より空気の排出が行われ、また、凸曲面がガイド面となり、芯ずれがなく、地表面に対しての直角度を容易に確保した状態での杭の貫入作業をスムーズに（円滑に）行うことができる。
他のポイントにおいても上記操作を繰り返すこととなり、全ての杭打ちが完了したところで、コンクリート基礎１５の施工が行われる。すなわち、複数本の杭打ちが完了した後、その上端面を砂利で所定深さだけ覆い、その上にコンクリートを流し込み、さらにコンクリート基礎１５を設置する。なお、コンクリート基礎１５は布基礎の場合を図示したが、ベタ基礎の場合では、杭は基礎の立ち上がり部だけでなくスラブ部の所定位置にも平面的にバランスさせて配置することができる。
【００１５】
次に、その断面形状が、真円形の円周方向で直径を中心とした線対称位置においてこの真円形から一対の弓形を除去した小判形状としたコンクリート製円柱体からなるコンクリート杭の製造方法については以下の通りである。
上開きで、杭を横に寝かせた状態とする型枠（平面形状は長方形）に対して、この上面の注入部（切り欠き部）から鉄筋籠を配置した型枠内部にコンクリートを流し込む。例えば所定の配合割合で、普通ポルトランドセメント、骨材を水で混合したものを型枠内に流し込む。この場合、型枠の上下面は水平となり、側面は湾曲面で構成されている。
所定時間経過後における脱型枠は、型枠の側面部を左右に開いた後に製品を上方向へ吊り上げることで容易に行うことができる。
【００１６】
以上説明してきたように、この発明に係るコンクリート杭１１にあっては、その長さ方向に延びる面であって、一対の平坦に切り欠いた面による効果は以下の通りである。
一対の平坦面（杭側面の一部）による安定した積み重ねが可能となる。真円形断面の従来の杭では、その積み重ねや、単体の平面上の設置においても回転防止の対策が必要となる。
また、多角形柱の杭に比較すると、ボーリング孔への貫入の際芯ずれが少なく貫入の際の角度を地表面に対して直角度を確保しやすい。平坦な切り欠き面が対向位置に一対配置され、かつ一対の凸曲面を有することにより、孔中心に杭軸線をセットしやすい。とともに、杭の直角度を確保・認識することが容易である。
さらに、断面が真円形のコンクリート杭に比較して、この小判形断面のコンクリート杭１１ではそのボーリング孔への貫入時にカット面（一対の平坦な切り欠き面）からエアが抜けて貫入が容易となる。
【実施例２】
【００１７】
図５〜図８はこの発明の実施例２に係るコンクリート杭を示す。
このコンクリート杭３１は、実施例１の場合と同じく住宅家屋などの建造物の地盤改良にて基礎杭として用いられ、その断面が真円形から一対の対向する弓形を切り欠いたいわゆる断面小判形状のコンクリート製円柱体からなる。このコンクリート杭３１の下端部３２は先細り形状（略円錐台形状）に形成されている。
地盤改良工事では、コンクリート杭３１の直径とほぼ同じ直径の真円形のボーリング孔を形成した後、この真円形のボーリング孔にコンクリート杭３１を下端部３２から落とし込み、貫入することで基礎杭とする。
【００１８】
コンクリート杭３１はいわゆるペン型であって本体部３３と先端部３２とからなる。すなわち、コンクリート杭３１は、断面が小判形の円柱体である本体部３３と、これと一体で同一軸の円錐台形状の先細り部３２とから構成されている。先細り部３２の先細り角度は任意であり。その長さも任意とするが、本体部３３の長さに比較してかなり短い。なお、本体部３３の構造は実施例１のそれと同等であり、断面小判形で所定長さの略円柱体（棒状体）で内部に鉄筋を有している。その側面は上下面が平坦面で形成され、上下の平坦面同士を連続する一対の曲面は断面が真円柱の側面と同じ曲率で湾曲している。平坦面を３３Ａ，凸状の湾曲面を３３Ｂとする。
これに対して、先端の先細り部３２においても平坦にカットされた傾斜面３２Ａが対向位置に一対、一対の曲面３２Ｂが対向して配置・形成されている。平坦面３２Ａ，３３Ａ同士は連続して形成され、同じく曲面３２Ｂ，３３Ｂ同士も連続して形成されている。
【００１９】
以上の構成に係る実施例２に係るコンクリート杭３１にあっては、実施例１のコンクリート杭と同じく地盤改良での基礎杭として用いられるが、ボーリング孔に貫入する場合、先端（吊り下げられて下端）の先細り部３２が下側に小径で尖っているため、貫入がより容易となる。また、側面の一対の平坦部による芯ズレ防止、直角度の保持効果は、実施例１の場合と同じである。その他の作用効果についてもほぼ同様であり、煩を避けるため、詳細記載は略している。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明に係るコンクリート杭は地盤改良工事に用いられる基礎杭として有用である。
【符号の説明】
【００２１】
１１  コンクリート杭、
３１  コンクリート杭（ペン型）。
【図１】
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【図２】
2018040142.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月19日(2017.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場で製造され、住宅家屋などの建造物の地盤改良工事において地盤中に埋設されて基礎杭となるコンクリート杭であって、
地盤の所定位置に穿設された断面が真円形のボーリング孔に埋設される、
その断面が真円形から一対の対向する弓形を切り欠いた小判形状のコンクリート製円柱体からなるコンクリート杭。
【請求項２】
上記コンクリート杭の下端部は先細り形状に形成された請求項１に記載のコンクリート杭。
【請求項３】
住宅家屋などの建造物の地盤改良工事にてコンクリート杭を地盤中に埋設し基礎杭とするコンクリート杭の施工方法であって、
地盤の所定位置に、埋設するコンクリート杭とほぼ同一径の真円形のボーリング孔を穿設し、
このボーリング孔に、請求項１または請求項２に記載された断面が小判形のコンクリート杭を貫入するコンクリート杭の施工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、工場で製造され、住宅家屋などの建造物の地盤改良工事において地盤中に埋設されて基礎杭となるコンクリート杭であって、地盤の所定位置に穿設された断面が真円形のボーリング孔に埋設される、その断面が真円形から一対の対向する弓形を切り欠いた小判形状のコンクリート製円柱体からなるコンクリート杭である。
換言すると、コンクリート杭の断面形状は、真円形の断面にあって、その円周方向で直径を中心とした線対称位置（１８０°離間した位置）において、この真円形から一対の弓形を除去した小判形状である。よって、この断面は対向する一対の弦（直線）と対向する一対の曲線（真円の一部である弧）とを連続した線で描かれる。
したがって、コンクリート製の円柱杭は、長さ方向に延びる一対の凸曲面と、同じく長さ方向に延びる一対の平坦面（切り欠き面）とで、その杭側面（外周面）が形成されている。また、コンクリート杭の両端面であるその平面および底面は、その断面と同一形状とすることができる。なお、コンクリート杭の内部の鉄筋はその用途（強度）に応じて配設されることとなる。
さらに、これらの一対の切り欠き面（平坦面）における弦の長さは、その断面での縦横比が極端に大きくならない程度とする。例えば、直径２００ｍｍのコンクリート杭の場合で５０〜７５ｍｍ程度とすることができる。コンクリート杭としての圧縮に対する強度、曲げに対する強度を確保するとともに、後述の作用を発揮するためである。なお、コンクリート杭の直径は２００〜６００ｍｍとする。