(57)【要約】      （修正有）【課題】回転貫入杭の周壁に設けたグラウト材吐出孔が土砂により閉塞されるのを防止することである。【解決手段】回転させながら地盤に貫入される回転貫入杭であり、先端に羽根３１aを備え、周壁にグラウト材吐出孔３１cを複数備えた外管３１と、外管の内部に配設され、外管内面との間に筒状の隙間部が形成されるように配置された内管３２と、隙間部の下端を閉塞するように外管と内管の下端を連結する蓋部３３とを備えている。この回転貫入杭を地盤に回転貫入しても、隙間部は蓋部により閉塞されているから土砂が該隙間部に侵入せず、グラウト材吐出孔が土砂により塞がらず、したがって、隙間部にグラウト材を加圧注入することによりグラウト材吐出孔よりグラウト材を吐き出して回転貫入杭の全長に渡って均一なグラウト柱体を形成し、支持力を向上することができる。【選択図】図１
2011026910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転させながら地盤に貫入される回転貫入杭において、
先端に羽根を備え、周壁にグラウト材吐出孔を複数備えた外管と、
前記外管の内部に配設され、該外管内面との間に筒状の隙間部が形成されるように配置された内管と、
前記隙間部の下端を閉塞するように前記外管と内管の下端を連結する蓋部と、
を備えたことを特徴とする回転貫入杭。
【請求項２】
前記内管と外管を同心状に維持するセンタライザーを内管の周面に有する、
ことを特徴とする請求項１記載の回転貫入杭。
【請求項３】
前記蓋部に前記隙間部と連通する孔を１以上設け、かつ各孔を覆うカバー部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の回転貫入杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転させながら地盤に貫入される回転貫入式の鋼管杭（回転貫入杭）に係り、特に、貫入時に地盤の土砂によりグラウト材吐出孔が閉塞されるのを防止し、杭先端部近傍へのグラウトを可能とする回転貫入杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を改良する目的で該地盤中に回転貫入される鋼管杭がある。かかる鋼管杭は、他の削孔手段によらずに鋼管杭自体を回転貫入する形で地盤に打ち込まれる回転貫入杭であり、比較的安価で小型のボーリングマシンで簡便に地盤に打設でき、騒音や排土が少ないというメリットがある。図１２（a）は本出願人により提案済みの回転貫入杭の説明図であり、(b)〜(d)は分解図である(特許文献１参照)。この回転貫入杭１０は中空で、例えば全長3000〜6000mm、直径114.3mm、厚さ4.5mmの鋼管杭であり、下部定着長部１１と上部自由長部１２と上部羽根部１３に分離できるようになっている。
【０００３】
下部定着長部１１は2000〜5000mmの長さを備え、その先端には螺旋状の下部羽根部１１aが形成され、下部定着長部１１の外周には第１のピッチで円形の節突起１１ｂが形成され、かつ、下部定着長部１１の周壁には第２のピッチで逆止弁機構付きグラウト材吐出孔１１ｃが形成され、下部定着長部１１の他端部には上部自由長部１２と接続するためのネジ構成の継ぎ手１１ｄ(図１２(b)参照)が形成されている。
上部自由長部１２は1000mm程の長さを備え、その下部先端には下部定着長部１１と接続するためのネジ構成の継ぎ手１２ａ(図１２(d)参照)が形成されている。上部羽根部１３は、図１２(c)に示すように、上部羽根１３ａと継ぎ手部１３ｂを備え、継ぎ手部１３ｂを介して下部定着長部１１と上部自由長部１２間が接続される。なお、上部羽根１３ａは必ずしも必要ではない。
【０００４】
回転貫入杭１０を地盤に回転貫入後、あるいは地盤に回転貫入しながらグラウト材を加圧注入すると、下部羽根１１ａが緩ませた地盤にグラウト材が複数のグラウト材吐出孔１１ｃより排出し、理想的には図１３に示すように均一なグラウト柱体１５が形成され、これによって確実な支持力が得られる。すなわち、杭貫入によって、杭周囲の地盤を均一に攪拌した状態で、グラウトを行い、その均一なグラウトとの付着によって大きな荷重伝達性能を得ることが可能となる。
【０００５】
しかし、実際は回転貫入杭１０の先端側のグラウト材吐出孔１１ｃが土砂により閉塞され、先端周辺地盤へのグラウトが不十分になる。すなわち、回転貫入杭は、前述のように無排土、あるいは排土が少ないことをメリットとしており、掘削土砂は地上に殆ど排出されない。また、回転力によって地中に貫入させるための抵抗が少ないほど望ましい。このように貫入抵抗が少なく、排土が少ない回転貫入杭１０では、杭体自身が掘削した地盤の土砂１６が図１４の点線で示すように下部定着長部１１の鋼管内部に入り込み、鋼管先端側の周壁に形成したグラウト材吐出孔１１ｃを閉塞する。この結果、管外へのグラウト深度が定まらず、特に、鋼管下端部近傍では侵入土砂が圧密され、回転貫入杭１０の先端部にグラウト材が注入されない領域が形成され、所要の先端支持力、すなわち、押し込み支持力や引き抜き支持力が確保できなくなる。
【０００６】
従来技術として鋼管内部に土砂が侵入しないようにしたねじ込み式鋼管杭がある(特許文献２参照)。このねじ込み式鋼管杭は、上部鋼管と下部鋼管を備え、下部鋼管の地中方向への推進力を利用して上部鋼管を完全に埋設しない深度まで地中に貫入し、以後、下部鋼管のみを貫入し、貫入後、上部鋼管内にコンクリート等の固化材を打設して該上部鋼管とその内部に突出している下部鋼管の間を一体に固定する。この従来技術よれば、上部鋼管の貫入時、土砂が管外横方向に圧縮するような構造になっており、土砂が上部鋼管内に侵入せず、コンクリート打設時に上部鋼管内の清掃が不要になる。しかし、従来技術は、下部鋼管内部に土砂が侵入しないようにするものではない。
【０００７】
また、特許文献２は別の実施例として、オーガーヘッドを下部鋼管に挿通して先端より突出させて掘削すると共に、オーガーヘッドに設けた吐き出し口よりグラウト材を吐出させる技術を開示する。この従来技術によれば、下部鋼管の下端部から地盤にグラウト材を吐き出すことが可能であるが、グラウト材を下部鋼管周囲に回り込ませて所定の定着長を得ることはできない。所定の定着長を得るためには、鋼管の周壁にグラウト材吐出孔を設ける必要があるが、上記の従来技術はこのグラウト材吐出孔が土砂により閉塞されるのを防止するものではない。また、従来技術では、下部鋼管の打設とオーガーによる掘削の両方を同時に行う必要があり、施工が煩雑になる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５７１１３号公報
【特許文献２】特開２００７−７７８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上から、本発明の目的は、回転貫入杭の周壁に設けたグラウト材吐出孔が土砂により閉塞されるのを防止することである。
本発明の別の目的は、回転貫入杭の先端からもグラウト材を吐き出させるようにし、これにより十分な押し込み支持力や引き抜き支持力を確保できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、回転させながら地盤に貫入される回転貫入杭であり、先端に羽根を備え、周壁にグラウト材吐出孔を複数備えた外管と、前記外管の内部に配設され、該外管内面との間に筒状の隙間部が形成されるように配置された内管と、前記隙間部の下端を閉塞するように前記外管と内管の下端を連結する蓋部とを備えている。
本発明の回転貫入杭は、更に、前記内管と外管を同心状に維持するセンタライザーを内管の周面に有している。又、本発明の回転貫入杭は、前記蓋部に前記隙間部と連通する孔を１以上設け、かつ各孔を覆うカバー部材を設けている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外管の内部に内管を配設すると共に、外管内面と内管外面との間に筒状の隙間部が形成されるように該内管を配置し、前記隙間部の下端を閉塞するように前記外管と内管の下端を連結するようにしたから、回転貫入時に土砂が筒状の隙間部に入り込むのが防止され、回転貫入杭の周壁に設けたグラウト材吐出孔が土砂により閉塞されるのを防止でき、これにより回転貫入杭の周囲地盤へ均一にグラウトを行なうことができ、しかも、先端部近傍へ確実にグラウトを行なうことができ、所要の押し込み支持力や引き抜き支持力を確保することができる。
本発明によれば、センタライザーにより内管と外管を同心状に維持するようにしたから、隙間部を一定に維持することができ、グラウト材吐出孔よりグラウト材を均一に吐出することができる。これにより、均一なグラウト柱体を形成でき、確実な支持力を得ることが可能となる。
本発明によれば、前記蓋部に前記隙間部と連通する孔を１以上設け、かつ各孔を覆うカバー部材を設けたから、回転貫入杭の先端からもグラウト材を吐き出させることが可能となり、これにより十分な押し込み支持力や引き抜き支持力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例の回転貫入杭の外観図及び断面図である。
【図２】回転貫入杭の先端部の拡大断面図及び下面図である。
【図３】下杭の分解図である。
【図４】下杭の組み付け説明図である。
【図５】回転貫入杭を地盤に施工した状態を示す説明図である。
【図６】回転式削孔機を用いて回転貫入杭を地盤に回転貫入する説明図である。
【図７】回転貫入杭の施工説明図である。
【図８】第２実施例の回転貫入杭の説明図である。
【図９】第３実施例の回転貫入杭の説明図である。
【図１０】防護用鉄板の説明図である。
【図１１】第３実施例の回転貫入杭の施工状態図である。
【図１２】提案済みの回転貫入杭の説明図である。
【図１３】図１２の回転貫入杭の理想的な施工状態説明図である。
【図１４】図１２の回転貫入杭の実際の施工状態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（Ａ）第１実施例
図１は第１実施例の回転貫入杭の外観図(図１(a))及び断面図(図１(b))であり、図２は回転貫入杭の先端部の拡大断面図(図２（a）)及び下面図(図２(b))、図３は下杭の分解図である。
回転貫入杭２０は、下杭２１と上杭２２を備え、これら杭はネジ結合により接続される。下杭２１は、外管３１と内管３２と蓋部３３を備えている。蓋部３３は図２に示すように外管内面と内管外面との間に形成された筒状の隙間部３４の下端を閉塞するもので、内管３２と一体に形成されている。
外管３１の先端には螺旋状の羽根部３１aが形成され、外周には長手方向に第１のピッチで円形の節突起３１ｂが形成され、かつ、第２のピッチで逆止弁機構付きグラウト材吐出孔３１ｃが形成され、外管３１の他端部には上杭２１と接続するためのネジ構成の継ぎ手３１ｄ(図３参照)が形成されている。羽根部３１aは外管３１の先端を外側に張り出すようにして塑性加工し、その張り出し部に切り込みを入れて螺旋状に曲げ加工を施して形成されている。節突起３１ｂは、地盤と杭の荷重伝達性能を向上する目的で設けられたもので、ビード溶接加工により形成されている。
内管３２は外管３１の内部に、外管内面と内管外面との間に筒状の隙間部３４が形成されるように配置され（図２、図３参照）、上端周面部の４箇所に内管３２と外管３１を同心状に維持するための鉄筋性のスペーサー（センタライザー）３２aが取り付けられている。内管３２の下端部にはボス状の底蓋が蓋部３３(図２参照)として形成され、蓋部３３は、前述のように外管と内管の間に形成される筒状の隙間部３４の下端を閉塞するようになっており、外管３１と蓋部３３の間は全周溶接されて一体化されている。
【００１４】
上杭２２は、中空状の単管となっており、外周には下杭２１と同様に長手方向に第１のピッチで円形の節突起３１ｂが形成され、かつ、第２のピッチで逆止弁機構付きグラウト材吐出孔３１ｃが形成され、下端部には下杭２１の外管３１と接続するためのネジ構成の継ぎ手３１eが形成され、又、上端部に削孔機(オーガー)を取り付けるためのネジ構成の継ぎ手３１f が形成されている。
【００１５】
下杭２１は、図３に示すように外管３１の下端部より内管３２を挿入し、挿入完了後、内管３２の底蓋(蓋部)３３と外管３１間を全周溶接して一体化して形成される。図４（a）は挿入完了直前の状況を示す斜視図であり、図４（b）は溶接完了後の状態を説明するための一部破断図で、掘削により発生した土砂は内管３２の土砂取り込み口３２bより該内管中空部に点線矢印に示すように取り込まれるようになっている。又、隙間部３４に加圧注入されたグラウト材はグラウト材吐出孔３１ｃから周辺地盤に吐き出される。
【００１６】
図５は回転貫入杭２０を地盤に施工した状態を示す説明図で、（a）は回転貫入を完了した後の状態を示しており、内管３２の中空部に点線矢印に示すように羽根３１aの掘削により発生した土砂SNDが取り込まれている。注目すべきは、グラウト材吐出孔３１ｃが土砂により閉塞されていない点である。かかる状態において、隙間部３４にグラウト材GRMを加圧注入すると、(b)に示すように、グラウト材は全グラウト材吐出孔３１ｃから周辺地盤に吐き出される。この結果、回転貫入杭２０の先端部近傍まで確実にグラウトを行なうことができ、所要の押し込み支持力や引き抜き支持力を確保することが可能となる。
【００１７】
図６は回転式削孔機を用いて回転貫入杭を地盤に回転貫入する説明図で、地盤への回転貫入が完了した状態を示している。回転貫入杭２０の地盤への回転貫入は、最初、下杭２１を削孔機４１に取り付けて所定深度まで回転貫入し、しかる後、上杭２２を下杭２１に接続し、該上杭を削孔機４１に取り付けて回転貫入することにより行なわれる。
図７は回転貫入杭の施工説明図である。まず、下杭２１を削孔機４１に取り付けて所定深度まで回転貫入する(図７(a))。しかる後、上杭２２を下杭２１に接続し、該上杭を削孔機４１に取り付けて回転貫入することにより回転貫入杭２０を地盤へ貫入する（図７(b))。回転貫入杭２０の貫入が終了すれば、図７(c)に示すように上杭２２の口元をバルブ４２で塞いでグラウト注入装置４３よりグラウトを加圧注入する。この加圧注入により、羽根３１ａが緩ませた地盤にグラウト材が複数のグラウト材吐出孔３１ｃより排出し、回転貫入杭２０の全長にわたって均一なグラウト柱体が形成され、これによって確実な支持力が得られる。
【００１８】
以上は第１実施例の回転貫入杭２０を施工する例であるが、同様に第２〜第３実施例の回転貫入杭を施工することができる。
また、第１実施例の回転貫入杭２０として、下杭と上杭を有する構成を示したが、回転貫入杭の貫入深度により上杭は必ずしも必要ではない。
第１実施例では、内管３２の下端にボス状の蓋部３４を一体に形成したが、内管３２とは別体にドーナツ状蓋部を設け、溶接により外管と内管に取り付けて隙間部３４の下端を閉塞するように構成することもできる。
【００１９】
（Ｂ）第２実施例
第１実施例では、外管３１と蓋部３３の間を全周溶接して一体化している。しかし、外管３１の底面は羽根３１aを形成した関係上平坦でなく、又、溶接面積も小さく、強力に一体化されているわけではない。一方、施工時、羽根３１aの掘削により発生した土砂は土砂取り込み口３２bより内管３２の中空部に点線矢印(図２参照)に示すように取り込まれ、その際、内管３２を持ち上げる力が発生する。この内管持ち上げ力により、内管と一体に形成された蓋部３３が外管３１から離脱し、そこから隙間部３４に土砂が入り込み、グラウト材吐出孔３１ｃを閉塞する可能性が生じる。
【００２０】
第２実施例の回転貫入杭は内管３２の持ち上がりを防止する機構を備えてたものである。
図８は第２実施例の回転貫入杭の説明図であり、(a)は回転貫入杭の下部近傍の側面図、(b)は回転貫入杭の下部近傍の断面図、(c)は回転貫入杭の下面図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例と異なる点は、下杭２１の下端側に固定用ボルト５１を設けて外管３１と内管３２間を一体に固定した点である。すなわち、外管３１と内管３２にボルト５１aを貫通させ、ナット５１b で締め付けることにより外管３１と内管３２間を固定する。
第２実施例によれば、外管３１と内管３２間を固定ボルトで一体に固定したから、内管３２に持ち上げる力が発生しても蓋部３３が外管３１から離脱することがなくなる。
【００２１】
（Ｃ）第３実施例
第１実施例では外管３１の周壁に形成したグラウト材吐出孔３１ｃからグラウト材を地盤に吐き出して回転貫入杭の全長にわたって均一なグラウト柱体を形成して支持力を確保しているが、第３実施例は、回転貫入杭の先端部からもグラウト材を吐き出させるようにして支持力を更にアップする。
図９は第３実施例の回転貫入杭の説明図であり、(a)は回転貫入杭の下部近傍の側面図、(b)は回転貫入杭の下部近傍の断面図、(c)は回転貫入杭の下面図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例と異なる点は、(1) 蓋部３３の円周方向に例えば９０度間隔で隙間部３４に貫通する４個の注入孔６１a〜６１dを設けた点、(2) 注入孔６１ａ〜６１dを覆うように厚さ2mm程の防護用鉄板６２a〜６２dを溶接により蓋部３３に取り付けた点、である。注入孔６１a〜６１dは、隙間部３４に加圧注入されたグラウト材を回転貫入杭の先端部からも地盤に注入するためのもの、防護用鉄板６２a〜６２dは、回転貫入時に土砂が注入孔６１a〜６１dを介して隙間部３４に侵入するのを防止するためのものである。なお、注入孔は４個が好ましいが、４個に限る必要ななく１以上であれば良い。
【００２２】
図１０は防護用鉄板の説明図であり、（a）は平面図、（b）は左側面図である。防護用鉄板６２a〜６２dは、舌状の鉄板６３の一部端部６３aを下方に折り曲げ、かつ一部６３bに切り込みを入れて下方に折り曲げて形成され、各折り曲げ部６３a、６３bを蓋部３３に全面溶接することにより取り付けられる。折り曲げ量は、防護用鉄板を蓋部３３に取り付けたとき２mm程の溝ができるように決定する。
第３実施例の回転貫入杭によれば、回転貫入時、羽根３１aの掘削により発生した土砂は防護用鉄板６２a〜６２dによりブロックされて隙間部３４に侵入しない。一方、回転貫入完了後にグラウト材を加圧注入すると、グラウト材は第１実施例と同様に全グラウト材吐出孔３１ｃから地盤に吐き出されると共に、注入孔６１a〜６１dから先端地盤に吐き出され、これにより図１１に示すように回転貫入杭の全面を囲むように均一なグラウト柱体７１が形成され、より強固な支持力を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
２０  回転貫入杭
２１  下杭
２２  上杭
３１  外管
３１a  羽根部
３１b  節突起
３１c  逆止弁機構付きグラウト材吐出孔
３１e  ネジ構成の継ぎ手
３２  内管
３３  蓋部
３４  外管内面と内管外面との間に形成された筒状の隙間部
【図１】
2011026910.tif 000003
【図２】
2011026910.tif 000004
【図３】
2011026910.tif 000005
【図４】
2011026910.tif 000006
【図５】
2011026910.tif 000007
【図６】
2011026910.tif 000008
【図７】
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【図８】
2011026910.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011026910.tif 000013
【図１２】
2011026910.tif 000014
【図１３】
2011026910.tif 000015
【図１４】
2011026910.tif 000016