(57)【要約】      （修正有）【課題】基礎杭の杭頭部を確実に補強することが出来る、基礎杭の構築方法を提供する。【解決手段】円環板３０を取り付けた基礎杭の下杭１１を頭部が地表に残るように地盤に貫入させる工程と、底板２１の中心穴２２を挿通させて、下杭１１の頭部に外管２０を被せる工程と、外管２０を地盤に貫入させ、次いで地表に残った外管２０の頭部に第１雇い杭９０を連結して外管２０の頭部が地盤中に位置するように外管２０を所定深度まで貫入させる工程と、下杭１１の頭部に上杭１２を連結して基礎杭を地盤に貫入させ、次いで上杭１２の頭部に第２雇い杭を着脱可能に連結して上杭１２の頭部が空間部に位置し、下杭１１の下端部が地盤に達するように基礎杭を更に所定深度まで貫入させる工程と、外管２０の内周と上杭１２の外周との間の空間部に流動性固化材を充填し、すべり止め部材１４を該流動性固化材中に埋めて補強体を形成する工程と、を備える。【選択図】図１
2018135719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の断面を有する基礎杭の上部に該基礎杭の軸方向長さよりも短く且つ該基礎杭の外径よりも大きい内径の外管を設置し、次いで前記基礎杭の外周と前記外管の内周との間に形成された空間部に流動性固化材を充填して補強体を形成し、水平抵抗力を増強する、基礎杭の構築方法であって、
前記基礎杭は、下端部が地盤の支持層に達する下杭と、前記外管とで前記空間部を形成する上杭との複数本の杭部材から構成され、前記空間部内に位置する前記上杭の外周にずれ止め部材が固着され、
前記外管の下端部には、前記上杭の前記ずれ止め部材が固着された部分が通過できる内径の中心穴を有する底板が固着され、
以下の工程、
前記下杭を頭部が地表に残るように地盤に貫入させる工程と、
前記下杭を地盤に貫入させる前或いは後に、前記下杭に沿って摺動可能で前記底板の前記中心穴と前記基礎杭との間から前記外管内に土砂が侵入するのを防止する土砂侵入防止部材を、前記下杭の頭部に挿通させる工程と、
前記土砂侵入防止部材を取り付けた前記下杭の頭部に前記底板の中心穴を挿通させて、前記下杭の頭部に前記外管を被せる工程と、
前記外管を前記土砂侵入防止部材と共に該土砂侵入防止部材によって土砂の侵入を防止しつつ前記外管の頭部が地表に残るように前記下杭に沿って地盤に貫入させ、次いで地表に残った前記外管の頭部に第１雇い杭を着脱可能に連結して前記外管の頭部が地盤中に位置するように前記外管を前記土砂侵入防止部材と共に該土砂侵入防止部材によって土砂の侵入を防止しつつ更に前記下杭に沿って所定深度まで地盤に貫入させる工程と、
前記下杭の頭部に前記上杭を連結して前記基礎杭を地盤に貫入させ、次いで前記上杭の頭部に第２雇い杭を着脱可能に連結し、前記上杭の前記ずれ止め部材が前記空間部に位置し、前記下杭の下端部が地盤の支持層に達するように前記基礎杭を更に所定深度まで地盤に貫入させる工程と、
前記外管の内周と前記上杭の外周との間に形成された前記空間部に前記流動性固化材を充填し、前記ずれ止め部材を前記流動性固化材中に埋めて前記補強体を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、基礎杭の構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基礎杭の構築方法において、
前記基礎杭と杭打機との連結及び前記外管と杭打機との連結の双方に適用出来る連結部材であって、前記基礎杭の頭部と着脱自在に連結する第１筒状連結部と前記外管の頭部と着脱自在に連結する第２筒状連結とを備え、第１筒状連結部の軸方向長さを第２筒状連結部よりも長く形成した、前記連結部材を、前記基礎杭を地盤に貫入させる工程と前記外管を地盤に貫入させる工程に使用することを特徴とする基礎杭の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部構造物の基礎となる基礎杭の杭頭部を補強した基礎杭の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
阪神淡路大震災や東日本大震災では、大きな地震力を受けて建築物等の基礎杭が損傷して建築物等が倒壊したり傾いたりするなどの事故が発生した。各種機関の調査によると、これらの事故の大部分は杭頭部の損傷により生じたことが判明している。杭頭部（杭上端付近及び杭頭とフーチングの接合部を含む）の強度が不足していたり、設計で想定した以上の地震力を受けていたりしたことが原因とされている。
【０００３】
一方、近年各種杭工法の開発がなされ、従来よりも大きな鉛直支持力を持つ杭工法が多数開発されている。ところが、杭に作用する鉛直荷重にほぼ比例して水平荷重も増大するため、設計上杭頭部の大きな曲げモーメントに対応できないことがある。その結果、基礎杭が有する大きな鉛直支持力を有効に活用できない場合がある。特に杭頭付近の地盤が軟弱な場合は、この傾向が強いことが判明している。
【０００４】
以上の問題を解決するために、杭頭部の補強技術について種々の提案がされている。その代表例として、外面に突起を設けた鋼管杭を所定深さまで貫入させた後、フランジまたは掘削刃を下端に付けた外管を被せて所定位置まで回転貫入させるものが知られている（特許文献１参照）。前記突起は、鋼管杭周囲の地盤を攪乱して軟化させ、外管の地盤への貫入を容易にする。また、前記フランジを取付けるタイプでは、フランジが土砂の侵入を防止し、その結果生じた空間にモルタル等を注入することが示されている。また、鋼管杭を地中に打ち込んだ後、外管を挿入して打ち込み、両者の間にグラウトを注入するものが知られている（特許文献２参照）。特許文献２の図１には、外管の下端を曲げて鋼管杭外径まで縮径して、土砂の侵入を防止する方法が示されている。
【０００５】
両者とも、鋼管杭の頭部に外管を配置して杭頭部を二重管構造にし、その間にモルタルやグラウトを充填するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０３７２号公報
【特許文献１】特開２０１０−２４８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前者、後者に共通する解決すべき課題は五つある。第一の課題は、雇い杭（通称「やっとこ」）である。通常、鋼管杭頭部の高さは施工地盤面より下方（例えば２ｍ下）に設定されるため、鋼管杭の貫入にも、外管の貫入にも雇い杭が必要となる。通常、鋼管杭用の雇い杭の外径は杭打機の都合から鋼管杭と同じとするが、鋼管杭頭部と接続するために、例えば、図９に示すように、雇い杭１００の下端部に鋼管杭径よりも径が大きい筒部１０１が固着されている。筒部１０１の内面に加工された溝部１０２に鋼管杭外面の頭部付近に固着された金具が嵌合して両者は接続され、雇い杭から鋼管杭に回転力や押込み力が伝達される。
【０００８】
ところで、鋼管杭の貫入直後に雇い杭を撤去してしまうと、外管下端のフランジや縮径部を鋼管杭頭部に挿通させることができなくなる。このため、外管貫入まであるいはモルタルやグラウトを充填するまで、鋼管杭用の雇い杭は鋼管杭を接続したままにしなければならない。ところが、雇い杭の外面に上述した筒部１０１のような突起物があると、フランジや縮径部の内径よりも大きいため、外管はこの部分を通過できず、外管を貫入させることが出来ない。この点について、前者の特開２００９−３０３７２号公報には、その段落番号００１３に「杭頭部の位置が地表よりも深い場合、杭の貫入に雇い杭（いわゆる「やっとこ」）を使用することになるが、外管を同じ深さに沈めるにはこの雇い杭を地中に残しておいて外管には別の雇い杭を使用してもよい」旨の記載があるが、杭の貫入に使用する雇い杭について、その具体的な構成が何ら開示されていない。また、後者の特開２０１０−２４８８１１号公報についても、その段落番号００１０に「二重管式杭頭構造の施工は、まず鋼管杭１１を地中に打ち込み、次に鋼管杭１１の頭部に外管１２を挿入して打ち込む」旨の記載があるが、同じく鋼管杭の貫入に使用する雇い杭について、その具体的な構成が開示されていない。すなわち、前者、後者共に、外管を、雇い杭を介して鋼管杭頭部に挿通させることについて、具体的な言及がなく、どのようにして外管を鋼管杭頭部に挿通させて貫入させるのか不明である。
【０００９】
第二の課題は、仮に、外管を、雇い杭を介して鋼管杭頭部に挿通させることが出来たとしても、鋼管杭外面に泥土が付着することである。外管のフランジあるいは縮径部の内径を鋼管杭の外径より僅かに大きく設定すれば、鋼管杭外面に付着する泥土の大部分は除去されて、鋼管杭外面と外管内面との間にモルタルやグラウトを充填するための空間が確保できるはずである。しかし、実際には、本発明者らが実施した現場試験では、たとえ外管のフランジあるいは縮径部の内径と鋼管杭の外径との間の径差が1ｍｍであっても泥土がその僅かな隙間から侵入して鋼管杭外面に付着することが分かっている。外管の回転貫入時には排土なしで貫入するため、その空間分の体積の土砂を圧縮し、外管下端付近の土砂に非常に高い圧力が発生する。その結果、わずかな隙間からでも泥土は空間内に侵入し、鋼管杭の外面に付着する。本発明者らの試験によると、２ｍｍから５ｍｍ程度の厚さの泥土が螺旋状に付着することが分かっている。この泥土が付着したまま空間にモルタルやグラウトを充填しても、鋼管杭との間の摩擦力が大幅に減少するため、杭頭補強効果は低下せざるをえない。
【００１０】
第三の課題は、二重管補強部の鋼管杭にずれ止め機構がないため、二重管部に鉛直力や曲げモーメントが作用したとき、鋼管杭と充填物（モルタル、グラウト、コンクリートなど）の境界でずれが発生し、両者の合成作用が損なわれる。その結果二重管部の強度や剛性が低下することである。
【００１１】
第四の課題は、前者の二重管式杭頭構造の構築方法であるが、支持層位置が予定深度よりも浅い場合に対応できないことである。鋼管杭の外管下端深度に相当する位置に、あらかじめ地盤を軟化させる目的や外管下端の位置決め材として、突起が設けられているが、支持層位置が予定深度よりも浅い場合、突起の位置も浅くもなり、外管を所定深度まで設置することができなくなり、二重管部の長さが短くなってしまう。これは杭として致命的欠陥になる。
【００１２】
第五の課題は、杭打機と杭及び外管を連結するための連結部材である。これについては前者、後者共に触れていないが、従来通り二つの連結部材を交換しながら二重管構造の杭を施工するのは大変面倒な作業となり、施工作業効率が低下する。
【００１３】
本発明は、基礎杭及び外管を地盤に貫入させて、基礎杭の杭頭部を確実に補強することが出来る上に、地盤の支持層位置が予定深度よりも浅い場合にも対応でき、杭打機を使用しての施工作業効率が低下しない、基礎杭の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の基礎杭の構築方法は、円筒状の断面を有する基礎杭の上部に該基礎杭の軸方向長さよりも短く且つ該基礎杭の外径よりも大きい内径の外管を設置し、次いで前記基礎杭の外周と前記外管の内周との間に形成された空間部に流動性固化材を充填して補強体を形成し、水平抵抗力を増強する、基礎杭の構築方法であって、前記基礎杭は、下端部が地盤の支持層に達する下杭と、前記外管とで前記空間部を形成する上杭との複数本の杭部材から構成され、前記空間部内に位置する前記上杭の外周にずれ止め部材が固着され、前記外管の下端部には、前記上杭の前記ずれ止め部材が固着された部分が通過できる内径の中心穴を有する底板が固着され、以下の工程、前記下杭を頭部が地表に残るように地盤に貫入させる工程と、前記下杭を地盤に貫入させる前或いは後に、前記下杭に沿って摺動可能で前記底板の前記中心穴と前記基礎杭との間から前記外管内に土砂が侵入するのを防止する土砂侵入防止部材を、前記下杭の頭部に挿通させる工程と、前記土砂侵入防止部材を取り付けた前記下杭の頭部に前記底板の中心穴を挿通させて、前記下杭の頭部に前記外管を被せる工程と、前記外管を前記土砂侵入防止部材と共に該土砂侵入防止部材によって土砂の侵入を防止しつつ前記外管の頭部が地表に残るように前記下杭に沿って地盤に貫入させ、次いで地表に残った前記外管の頭部に第１雇い杭を着脱可能に連結して前記外管の頭部が地盤中に位置するように前記外管を前記土砂侵入防止部材と共に該土砂侵入防止部材によって土砂の侵入を防止しつつ更に前記下杭に沿って所定深度まで地盤に貫入させる工程と、前記下杭の頭部に前記上杭を連結して前記基礎杭を地盤に貫入させ、次いで前記上杭の頭部に第２雇い杭を着脱可能に連結し、前記上杭の前記ずれ止め部材が前記空間部に位置し、前記下杭の下端部が地盤の支持層に達するように前記基礎杭を更に所定深度まで地盤に貫入させる工程と、前記外管の内周と前記上杭の外周との間に形成された前記空間部に前記流動性固化材を充填し、前記ずれ止め部材を前記流動性固化材中に埋めて前記補強体を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の基礎杭の構築方法は、前記基礎杭と杭打機との連結及び前記外管と杭打機との連結の双方に適用出来る連結部材であって、前記基礎杭の頭部と着脱自在に連結する第１筒状連結部と前記外管の頭部と着脱自在に連結する第２筒状連結とを備え、第１筒状連結部の軸方向長さを第２筒状連結部よりも長く形成した、前記連結部材を、前記基礎杭を地盤に貫入させる工程と前記外管を地盤に貫入させる工程に使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の本発明によれば、基礎杭の上杭を地盤に貫入させる前に先行して外管を地盤に貫入させるため、上杭の貫入作業に、例えば図９に示すように円筒状連結部１０１のような突起物がある、従来一般に使用されている雇い杭１００を採用することができる（第一の課題の解決）。また、外管をその底板及び土砂侵入防止部材と共に該底板及び該土砂侵入防止部材の協働によって土砂の侵入を防止しつつ地盤に貫入させているので、外管内に土砂が侵入せず、確実に空間部を確保することができ、また外管を地盤に貫入させた後に外管内の空間から上杭を貫入させるため、上杭の補強予定区間（補強体内に埋設される部分）の周面に泥土が付着しない（第二の課題の解決）。また、上杭の補強予定区間にずれ止め部材が固着されているため、基礎杭と補強体の合成効果を確実に期待できる（第三の課題の解決）。また、地盤の支持層が予定深度よりも浅い場合も深い場合の何れの場合にも対応できる（第四の課題の解決）。すなわち、外管の底板の中心穴はずれ止め部材を固着した部分の上杭が通ることができる内径で、また土砂侵入防止部材は下杭に沿って摺動可能であるため、支持層が予定深度よりも深い場合には、ずれ止め部材の下方の個所を中心穴に通過させて、足りない長さ分を上杭の上端に継ぎ足すことにより対応でき、また支持層深度が予定よりも浅いことが危惧される場合には、あらかじめずれ止め部材を補強予定区間よりも深い位置まで固着しておくことにより対応できる。
【００１７】
また、請求項２に記載の本発明によれば、一つの連結部材で二重管構造の杭を施工できるため、すなわち基礎杭の地盤への貫入の際と外管の地盤への貫入の際に、杭打機と基礎杭を連結する連結部材と外管を連結する連結部材を交換する手間が省け、施工作業効率が向上し、施工時間の大きな時間短縮が見込まれる（第五の課題の解決）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の基礎杭の構築方法の一実施例を示し、（ａ）は予め土砂侵入防止部材（円環板）を装着した基礎杭を下杭の頭部が地表に残るように地盤に貫入させる工程の説明図、（ｂ）は地表に残った下杭の頭部に外管の下端部に設けた底板の中心穴を通して外管を被せる工程の説明図、（ｃ）は杭打機により外管をその頭部が地表に残るように地盤に貫入させる工程の説明図、（ｄ）は地表に残った外管の頭部に第１雇い杭を連結して外管を地盤に貫入する工程の説明図、（ｅ）は外管を更に地盤に所定深さまで（外管の頭部が地盤中に位置するまで）貫入させ、次いで下杭の頭部にずれ止め部材を固着した上杭を連結する工程の説明図である。
【図２】図１に続く後の工程を示し、（ａ）は下杭の頭部に上杭を連結した基礎杭を地盤に貫入させる途中の工程の説明図、（ｂ）は上杭の頭部に第２雇い杭を連結して基礎杭を更に所定の深さまで（上杭が外管内に位置し、下杭の下端部が支持層に達するまで）地盤に貫入させる工程の説明図、（ｃ）は外管内面と上杭外面との間の空間部に流動性固化材の充填（コンクリートの打設）を開始する工程の説明図、（ｄ）は外管内面と上杭外面との間の空間部に流動性固化材の充填（コンクリートの打設）が完了した工程の説明図、（ｅ）は外管の頭部から第１雇い杭を撤去し、上杭の頭部から第２雇い杭を撤去する工程の説明図である。
【図３】図１、図２の構築方法に使用される基礎杭の一例を示し、（ａ）は下杭の側面図、（ｂ）は上杭の側面図である。
【図４】図１の構築方法に使用される外管の一例を示し、（ａ）は外管の平面図、（ｂ）は同縦断面図である。
【図５】図１、図２の構築方法に使用される土砂侵入防止部材（円環板）の平面図である。
【図６】図１、図２の構築方法に使用される同芯保持材の平面図である。
【図７】図１、図２の構築方法に使用される、杭打機と基礎杭、外管とを連結する連結部材の一例を示す、基礎杭に連結した状態の側面図である。
【図８】図１、図２に示す構築方法により構築された基礎杭の杭頭構造（二重管式杭頭構造）の一部省略した縦断面図である。
【図９】は従来及び図１、図２の構築方法等にも使用される雇い杭の部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１（ａ）乃至（ｅ）及び図２（ａ）乃至（ｅ）に示す本実施例の基礎杭の構築方法で構築される基礎杭の杭頭構造（二重管式杭頭構造）は、図８に示すように、円筒状の断面を有する基礎杭１０、外管２０、底板２１、及び基礎杭１０の上部（上杭１２）と外管２０との間の空間部４０に打設された流動性固化材としてのコンクリートからなる補強体５０を備える。
【００２０】
前記基礎杭１０は、円筒状の断面を有する複数本の単管を施工現場で連結して地盤の支持層までの深さに合わせて所定の長さに構成される。基礎杭１０は、下から杭頭にかけて下杭、中杭、上杭と呼ぶ。杭長が短い場合、中杭が不要なので、便宜上中杭を下杭と合わせて下杭と呼ぶ。本実施例では、基礎杭１０は下杭１１（図３（ａ）参照）と上杭１２（図３（ｂ）参照）とを連結して構成される。なお、基礎杭１０の杭材料としては、円筒状断面を有する鋼管杭や既成コンクリート杭が適用される。また、施工方法としては、回転貫入方式、中堀方式、プレボーリング方式のいずれでもよい。
【００２１】
前記下杭１１は、図３（ａ）に示すように、その上端近くに、杭打機から基礎杭に回転力や押込み力等の貫入力を伝達するための貫入力伝達部材１５ａが固着されている。
【００２２】
前記上杭１２には、図３（ｂ）に示すように、その外周に前記補強体５０に食い込んで基礎杭１０の杭頭部を補強体５０に強固に付着させるずれ止め部材１４が予め固着されている。このずれ止め部材１４は、基礎杭１０が鋼管杭の場合は、鉄筋や丸鋼等を環状またはスパイラル状に成形したものを上杭外周面に溶接で固着してもよいし、既成コンクリート杭の場合は、コンクリートで節状に突出させて形成したものでもよい。ずれ止め部材１４は、二重管（外管２０と基礎杭１０の杭頭部）による補強予定範囲の下方の一部分に取り付けられる。ずれ止め部材１４を補強予定範囲全体にわたり取り付けてもよいが、ずれ止め効果に大きな差異がみられない場合があり、コスト低減を図るため一部分に取り付けている。なお、地盤の支持層の深さが予定していた深さよりも浅い場合があることを考慮し、ずれ止め部材１４は補強予定範囲よりも深い位置まで延長して取り付けられる。ずれ止め部材１４は補強体５０に食い込んでずれ止めの機能を果たすものであればその形状等は問わない。上杭１２の上端近くには貫入力伝達部材１５ａと同様の貫入力伝達部材１５ｂが固着されている。上杭１２は、図２（ｄ）、（ｅ）、図８に示すように、前記外管２０との間の前記空間部４０に打設されたコンクリートに埋め込まれて、基礎杭１０、コンクリート（補強体５０）、及び外管２０の３者が一体化され、高い剛性と曲げ強度をもつて補強される。杭工事終了後には、上杭１２（基礎杭１０の杭頭部）の上にフーチング６０が築造され、上杭１２と接合される。
【００２３】
前記外管２０は、その内径が基礎杭１０の外径よりも大きく、且つその軸方向長さが前記基礎杭１０の上杭１２の長さよりも短く形成される。外管２０の実際の寸法は設計計算により決定されるが、その内径は基礎杭１０の外径の１．５倍〜２．５倍程度に設定される。外管２０の下端部には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、底板２１が溶接等で固着される。底板２１の中心穴２２の内径は前記ずれ止め部材１４の外径よりも若干大きく設定され、中心穴２２に上杭１２のずれ止め部材１４が何ら支障なく通ることが出来るようにしてある。中心穴２２の内周縁には、下杭１１の貫入力伝達部材１５ａを挿通させるための切欠き２３が形成される。外管２０の底板２１は、空間部４０内への土砂の侵入を防止する機能をもつ。外管２０の上端近くには、杭打機から外管２０に回転力や押込み力等の貫入力を伝達するための貫入力伝達部材２４が固着される。外管２０の底板２１寄りの内周面には、必要に応じてずれ止め部材２５が溶接等で固着される。このずれ止め部材２５は、基礎杭１０が鋼管杭の場合の前記ずれ止め部材１４と同様に鉄筋や丸鋼等を環状またはスパイラル状に成形したもので、補強体５０に食い込んで外管２０が補強体５０に対して軸方向に移動するのを防止する。ずれ止め部材２５は、補強体５０に食い込んでずれ止めの機能を果たすものであればその形状等は問わない。ずれ止め部材２５は、杭体に作用する軸力をコンクリートや外管２０に確実に伝達させるためのもので、必要に応じて設ける。
【００２４】
前記底板２１の前記中心穴２２と前記基礎杭１０との間から前記外管２０内に土砂が侵入するのを防止する土砂侵入防止部材としての、円環板３０は、図５に示すように、その中心穴３１の内径が前記基礎杭１０（下杭１１）の外径より僅かに大きく形成される。中心穴３１の内径と下杭１１の外径との径差はできるだけ少ないことが望ましいが、両者の製作寸法精度を考慮して、１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定される。円環板３０は、下杭１１に中心穴３１を介して下杭１１の外周に対して軸線方向及び周方向に摺動可能に取り付けられる。円環板３０は、前記外管２０を地盤に貫入させる際に外管２０の底板２１（図４（ａ）、（ｂ）参照）に密着し、底板２１と協働して、施工中土砂が外管２０の内部（コンクリート打設空間になる空間部４０内）に侵入するのを防止する。
【００２５】
前記基礎杭１０（下杭１１、上杭１２）及び前記外管２０は杭打機により地盤に貫入されるが、このとき基礎杭１０と杭打機との連結及び外管２０と杭打機との連結に連結部材（通称「キャップ」）７０（図７参照）が使用される。連結部材７０は、基礎杭１０と外管２０の２種の径の双方に対応できるように構成される。すなわち、図７に示すように、円盤状の基部７１の下面に２種の径の、基礎杭用の第１円筒状連結部７２と外管用の第２円筒状連結部７３が同心円状に設けられる。第１、第２円筒状連結部７２，７３には溝加工部７２ａ，７３ａが施してあり、この溝加工部７２ａ，７３ａに基礎杭１０や外管２０の頭部に付けた貫入力伝達部材１５ａ、１５ｂ、２４が嵌合して連結される。第１円筒状連結部７２の軸方向の長さは第２筒状連結部７３よりも長く設定される。このため、作業員は連結状態（貫入力伝達部材１５ａ、１５ｂ、２４が溝加工部７２ａ，７３ａの所定位置に嵌り込んでいること）を目視で確認することができる。連結部材７０により、基礎杭１０と杭打機との連結用と、外管２０と杭打機との連結用の、２種類のキャップを使用しなくても済み、キャップの交換作業を省くことができ、施工作業効率を向上させることが可能となる。
【００２６】
上杭１２には、その上部（杭頭部近く）に上杭１２と外管２０を同芯状に保持するための同芯保持材８０が装着される（図１（ｅ）乃至図２（ｅ）参照）。この同芯保持材８０は、図６に示すように、上杭１２の外周に嵌挿される内環状部８１と外管２０の内周に軸線方向及び周方向に摺動可能に嵌挿される外環状部８２と、これら内環状部８１と外環状部８２とを連結する放射状に延びる連結部８３とを備える。基礎杭１０の地盤への貫入に伴って上杭１２が外管２０内に進入する際、同芯保持材８０は上杭１２が外管２０に対して芯ずれしないように上杭１２を拘束する。同芯保持材８０は基礎杭１０と外管２０の中心がずれやすい条件の場合に取り付けるものであり、必須ではない。
【００２７】
次に、本実施例の基礎杭の構築方法について、図１（ａ）乃至（ｅ）及び図２（ａ）乃至（ｅ）を参照して説明する。先ず、図１（ａ）を参照して基礎杭１０の貫入工程について説明する。この貫入工程前に予め下杭１１の上部に円環板３０の中心穴３１を挿通させて円環板３０を取り付けておく。また、杭打機に連結部材７０を取り付けておき、連結部材７０の第１円筒状連結部７２（図７参照）に下杭１１の頭部を連結し、これにより下杭１１を杭打機に連結する。杭打機に搭載されたモータ（図示せず）により下杭１１を地盤にその頭部が地表に残る位置まで貫入させる。
【００２８】
なお、円環板３０は、貫入工程前ではなく、貫入工程終了後、次の工程（図１（ｂ）参照）に移行する前に、地表に残った下杭１１の頭部に円環板３０の中心穴３１を挿通させて取り付けるようにしてもよい。また、中杭建てこみ時に円環板３０の取り付けを行ってもよい。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）を参照して下杭１１に外管２０を被せる工程を説明する。外管２０の底板２１の中心穴２２を地表に残った下杭１１の頭部に挿通させて下杭１１に外管２０を被せる。円環板３０は、外管２０の底板２１の下に位置し、底板２１と重なり合う。
【００３０】
次いで、図１（ｃ）、（ｄ）を参照して外管２０をその頭部が地表に残るように地盤に貫入させ、地表に残った頭部に第１雇い杭９０を連結する工程を説明する。先ず、図１（ｃ）に示すように、連結部材７０の第２円筒状連結部７３（図７参照）を外管２０の頭部に連結し、杭打機に搭載されたモータ（図示せず）により外管２０を下杭１１に沿って地盤に貫入させる。外管２０を地盤に貫入させる過程で、円環板３０は、地盤からの反力を受けて外管２０の下端部の底板２１に密着しながら下杭１１に沿って下降する。ここで円環板３０の中心穴３１の内径は下杭１１の外径よりも僅かに大きく設定されているので、土砂が底板２１の中心穴２２と下杭１１との間の隙間を通って外管２０内に侵入するのを防止する。次いで、図１（ｄ）に示すように、外管２０を更にその頭部が地表に残る位置まで地盤に貫入させた後に外管２０の頭部から円筒状連結部７３を外し、外管２０と同径で且つ軸方向の長さが外管２０よりも短い鋼管製の第１雇い杭９０を外管２０の頭部に連結し、第２円筒状連結部７３に第１雇い杭９０の頭部を連結する。
【００３１】
次いで、図１（ｅ）を参照して第１雇杭９０を介して外管２０を更に地盤に所定深さまで貫入させ、次いで下杭１１の頭部に、ずれ止め部材１４を固着した上杭１２を建込む（連結する）工程を説明する。杭打機のモータから第１雇い杭９０を介して外管２０に貫入力を伝え、下杭１１に沿って外管２０をその頭部が地盤中に沈むまで（地盤の所定深さに達するまで）貫入させる。この時も円環板３０は地盤からの反力を受けて底板２１に密着しながら下杭１１に沿って下降し、底板２１の中心穴２２と下杭１１との間の隙間から土砂が外管２０内に侵入するのを防止する。本発明を適用する地盤は軟弱地盤であることが多いため、杭打機で若干押込み力を付加することで外管２０は地盤に貫入する。貫入し難い場合は、外管２０の下端外面に掘削刃、羽根等を取付けてもよい。外管２０を地盤の所定深さまで貫入させたとき、第１雇い杭９０は、その頭部が地表付近に残り（地盤上に突出した状態で）、土留めの役割を果たし、周囲の土砂が外管２０内に落下するのを防ぐ。このため、第１雇い杭９０はコンクリートの打設が完了するまで外管２０の頭部から取り外さない。外管２０を地盤の所定深さまで貫入することにより、基礎杭１０の外周面と外管２０の内周面との間に空間が形成されるが、外管２０内周面に泥土が付着することはない。ただ、外管２０は土砂を地上に排出しないで貫入するため、外管２０の下端部付近の土砂には高い圧力が発生し、円環板３０の中心穴３１と下杭１１との間の僅かな隙間から土砂が侵入して、下杭１１の外周面に泥土が薄く（厚さ２ｍｍ〜５ｍｍ程度）付着することがある。下杭１１はその頭部が第１雇い杭９０の頭部から突出した状態にある。下杭１１の頭部を連結部材７０の第１円筒状連結部７２から取り外し、この下杭１１の頭部に上杭１２の下端部を溶接等で固着して接続する。
【００３２】
次いで、図２（ａ）を参照して基礎杭１０を地盤に貫入させる工程を説明する。先ず、上杭１２の頭部を連結部材７０の第１円筒状連結部７２に取り付ける。次いで、この第１円筒状連結部７２を介して上杭１２を杭打機に連結して、杭打機で基礎杭１０を地盤の途中まで貫入させる。この時、下杭１１が下降するものの、円環板３０は地盤からの反力を受けて外管２０の底板２１に密着したまま移動しない。下杭１１は円環板３０の中心穴３１に摺接しつつ地盤中を下降する。
【００３３】
次いで、図２（ｂ）を参照して基礎杭１０を更に所定の深さまで地盤に貫入させる工程を説明する。この工程では、例えば、図９に示すような従来と同じ構成の、上杭１２と同じ外径を有する第２雇い杭１００を使用する。先ず、上杭１２の頭部を第１円筒状連結部７２から取り外し、第２雇い杭１００の下端部に設けた円筒状連結部１０１を上杭１２の頭部に連結する。次いで、第２雇い杭１００の頭部を第１円筒状連結部７２に取り付け、この第１円筒状連結部７２を介して第２雇い杭１００を杭打機に連結する。次いで、第２雇い杭１００を介して基礎杭１０を更に地盤の所定深度（上杭１２のずれ止め部材１４が外管２０内に位置し、下杭１１の下端部が支持地盤に達する）まで貫入させる。上杭１２の補強予定区間（図３（ｂ）参照）は、地盤中ではなく、外管２０の空間部内を下降するため、その外周面に泥土が付着することはない。上杭１２が外管２０の空間部内を下降する際、上杭１２に取り付けた同芯保持材８０が外管２０の内周面を摺動して上杭１２の外管２０に対する芯ずれを防止し、同芯状態を保持する。上杭１２にその補強予定区間よりも下側にずれ止め部材１４が付いている場合、ずれ止め部材１４は何ら支障なく底板２１の中心穴２２を通過することができる。このため、支持層が予定深度よりも深い場合でも施工することができる。なお、この場合、上杭１２の頭部に継ぎ足し管を接続する。基礎杭１０の貫入に伴って下杭１１の下端部が支持地盤に達する過程で、底板２１に密着していた円環板３０は、下杭１１の上端近くに固着した貫入力伝達部材１５ａに押されて底板２１から離れ、下杭１１と共に下降する。しかし、外管２０の貫入時とは異なり、外管２０は既に地盤中にあり、外管２０の下端部を含む周囲の土砂が外管２０により押し固められているため、底板２１の中心穴２２と上杭１２との間の隙間から土砂が外管２０内に侵入するおそれは殆ど生じない。
【００３４】
次いで、図２（ｃ）、（ｄ）を参照してコンクリートの打設工程を説明する。上杭１２の外周と外管２０の内周との間に形成された空間部４０にコンクリートを打設する。上杭１２に取り付けた同芯保持材８０はコンクリート中に埋め込まれる。コンクリートを打設する際、第１雇い杭９０と外管２０とが土留めの役割を果たすため、コンクリートに周囲の土砂が混じることはない。コンクリートの打設後、コンクリートを養生すると補強体５０が形成されるが、この補強体５０にはずれ止め部材１４，２５が食い込んでいるため、上杭１２、補強体５０及び外管２０の３者が強固に一体化される。なお、杭１本毎にコンクリートを打設するのが面倒であるならば、複数の杭をまとめてコンクリート打設をしてもよい。
【００３５】
次いで、図２（ｅ）を参照して第１雇い杭９０と第２雇い杭１００を取り外す工程を説明する。空間部４０へのコンクリートの打設が終了し、補強体５０が形成されたら第１雇い杭９０を外管２０の頭部から取り外し、また第２雇い杭１００を上杭１２の頭部から取り外す。第１雇い杭９０、第２雇い杭１００の撤去により基礎杭１０の施工は終了する。なお、第２雇い杭１００は、コンクリート打設前に取り外すこともある。
【００３６】
杭工事終了後、図８に示すように、基礎杭１０の杭頭部（上杭１２の頭部）にフーチング６０が築造され、基礎杭１０の杭頭部（上杭１２の頭部）と接合される。
【００３７】
本実施例の基礎杭の構築方法によれば、基礎杭１０の上杭１２を貫入させる前に先行して外管２０を地盤に貫入させるため、上杭１２の貫入作業に、例えば図９に示すような従来一般に使用されているものと同じ構成の、下端部に筒状連結部１０１を有する第２雇い杭１００を採用することができる。また、円環板３０と底板２１を使用しており、特に外管２０の下端部の外側に位置する円環板３０の中心穴３１はその内径が基礎杭１０（下杭１１）の外径よりも僅かに大きく設定してあり、外管２０を地盤に貫入させる過程で円環板３０が外管２０の下端部の底板２１に密着するので、下杭１１と底板２１の中心穴２２との間の隙間から外管２０内に土砂が侵入せず、確実に空間部を確保することができる。また、外管２０の空間部に上杭１２を貫入させるため、上杭１２の補強予定区間（コンクリート中に埋め込まれる部分）には泥土は付着しない。また、上杭１２の外周にずれ止め部材１４が固着されているため、基礎杭１０、外管２０と補強体５０との合成効果が確実に期待できる。さらに、杭の支持層が予定深度よりも浅い場合と深い場合の双方に対応することができる。すなわち、底板２１はその中心穴２２の内径がずれ止め部材１４が固着された上杭１２の部分の外径よりも大きく設定され、また円環板３０は下杭１１と共に移動できるので（図２（ｂ）参照）、支持層が予定深度よりも深い場合には、底板２１にずれ止め部材１４の下方の個所を通過させて、足りない長さ分（ずれ止め付き）を上杭１２の上端に継ぎ足すことにより対応でき、また支持層深度が予定よりも浅いことが危惧される場合には、予めずれ止め部材１４を補強予定区間よりも深い位置まで固着しておくことにより対応できる。
【００３８】
また、連結部材７０を一旦杭打機に取付けたら、第１円筒状連結部７２に下杭１１、上杭１２、第２雇い杭１００の頭部を着脱したり、第２円筒状連結部７３に外管２０、第１雇い杭９０の頭部を着脱したりするだけでよく、施工作業中、連結部材７０の交換のために連結部材７０を杭打機から取り外さなくても済み、連結部材７０を交換する手間が省けて施工作業効率が向上し、施工時間の大幅な時間短縮が見込まれる。
【００３９】
さらに、外管２０の地盤への貫入は無排土で行われ、外管２０の周囲の土砂は横方向、下方向に圧縮され、密度が上がり、地盤の水平抵抗が増加する。
【００４０】
本発明の基礎杭の構築方法は、基礎杭１０を回転させて地盤に貫入させる回転貫入施工法を採用した上記実施例に限定されるものではない。基礎杭１０を地盤に貫入させるのに回転貫入施工法の他に、例えば中堀工法、プレボーリング工法、圧入工法等を採用してもよく、これらの何れかの施工方法に限定されるものではない。
【００４１】
また、下杭１１の貫入工程（図１（ａ）参照）前に土砂侵入防止部材としての円環板３０を予め下杭１１の上部に取り付けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば貫入工程終了後、次の工程（図１（ｂ）参照）に移行する前に、地表に残った下杭１１の頭部に円環板３０の中心穴３１を挿通させて円環板３０を取り付けるようにしてもよい。また、中杭建てこみ時に円環板３０の取り付けを行ってもよい。要は、外管２０を取り付ける前に円環板３０を基礎杭１０に取り付けるようにすればよい。また、土砂侵入防止部材として中心穴３１を有する円環板３０を使用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、外管２０を地盤に貫入させる際に外管２０内に土砂が侵入するのを防止するものであればその形状等は問わない。
【００４２】
また、上杭１２の外周面に線状鋼材を円環状又はスパイラル状に巻き付けてずれ止め部材１４を固着した場合を示したが、これに限定されず、例えば複数の鋼製リングを上杭１２の軸線方向に適宜間隔をあけて固着してもよい。また、ずれ止め部材１４は補強体５０に食い込むものであればその形状等は問わない。
【００４３】
また、外管２０の内周面にずれ止め部材２５を設けた場合や上杭１２に同芯保持材８０を取り付けた場合を示したが、これらずれ止め部材２５、同芯保持材８０は必ずしも必要としない場合がある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、杭頭部付近の地盤が軟弱な個所に基礎杭を構築する場合に適用される。
【符号の説明】
【００４５】
１０            基礎杭
１１            下杭
１２            上杭
１４            ずれ止め部材
１５ａ、１５ｂ  貫入力伝達部材
２０            外管
２１            底板
２２            中心穴
２４            貫入力伝達部材
２５            ずれ止め部材
３０            円環板（土砂侵入防止部材）
３１            中心穴
４０            空間部
５０            補強体
６０            フーチング
７０            連結部材
７２，７３      円筒状連結部
８０            同芯保持材
９０            第１雇い杭
１００          第２雇い杭
【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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【図９】
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