(57)【要約】【課題】従来と比較し、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることが可能な場所打ちコンクリート杭の構築方法を提供する。【解決手段】杭用の掘削機を用いて地盤の所定の深度まで軸部２の掘削孔１０を先行掘削して形成し、軸部２の掘削孔１０よりも小径の軸部用の拡底用掘削機５を軸部２の掘削孔１０の先端部に挿入し、且つ、軸部２の掘削孔１０の内部に配設した偏心位置決め保持手段８によって拡底用削孔機５に接続したロッド４及び／又は拡底用掘削機５のガイド部を所定量偏心させた状態で回転可能に保持させ、先行掘削して形成した軸部２の掘削孔１０の先端部の孔壁を拡底用掘削機５で拡底掘削して拡底部３の掘削孔１１を形成する。【選択図】図１
2019183496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の軸部と、該軸部の先端部を拡張してなる略円錐台状の拡底部を備えた場所打ちコンクリート杭を構築する方法であって、
杭用の掘削機を用いて地盤の所定の深度まで前記軸部の掘削孔を先行掘削して形成し、
前記軸部の掘削孔よりも小径の軸部用の拡底用掘削機を前記軸部の掘削孔の先端部に挿入し、且つ、前記軸部の掘削孔の内部に配設した偏心位置決め保持手段によって前記拡底用削孔機に接続したロッド及び／又は前記拡底用掘削機のガイド部を、前記ロッド及び前記拡底用掘削機の中心軸を前記軸部の中心軸に対して所定量偏心させた状態で前記ロッド及び前記拡底用掘削機の中心軸周りに回転可能に保持させ、
先行掘削して形成した前記軸部の掘削孔の先端部の孔壁を前記拡底用掘削機で拡底掘削して前記拡底部の掘削孔を形成し、
前記軸部と前記拡底部の掘削孔にコンクリートを打設することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【請求項２】
請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の構築方法において、
前記拡底用掘削機の先端部に、前記拡底用掘削機の中心軸と同軸で掘削刃よりも下方に突出する位置決め凸部であるスタビライザーを設け、
前記スタビライザーを掘削孔の底面の地盤に突き刺すようにして拡底掘削することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場所打ちコンクリート杭の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超高層ビルなど重量の大きい建物では、杭基礎として場所打ちコンクリート拡底杭が多用されている。
【０００３】
場所打ちコンクリート拡底杭（場所打ちコンクリート杭）は、略一定の径の軸部と、軸部の先端部側を必要な支持力に合わせて拡底してなる略円錐台状の拡底部とを備えて構築され、杭先端部に拡底部を設けることで支持耐力を大幅に向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
場所打ちコンクリート拡底杭を構築する際には、例えば、掘削機を用いて地表面から略一定の径の掘削孔を所定の深度まで安定液を充填しつつ掘削形成する。次に、ロッドの先端に接続した拡底用掘削機（拡底バケットなどの拡底機）を挿入して掘削孔の先端部に配置した段階で、拡底用掘削機を拡張させつつロッドを中心軸周りに回転させて孔壁部分の地盤を掘削し、掘削孔の先端部を拡底する。そして、拡底した掘削孔に鉄筋籠を建て込むとともにトレミー管を用いて安定液と置換するようにコンクリートを打設し、必要に応じて杭頭部側を埋め戻したり、杭頭基礎を構築するなどし、場所打ちコンクリート拡底杭の施工が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６０７９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記のように構築される場所打ちコンクリート拡底杭１は、図６（ａ）に示すように、各種工法ごとにその大きさが異なるが、現状では軸径（軸部２の径）が最大約３ｍ、拡底径（拡底部３の径）が最大４．８ｍ〜５．５ｍである。
【０００７】
一方、超高層ビルなど非常に大きな柱軸力を受ける杭では、最大拡底径でも支持力が不足する場合があり、支持力の不足を補うために、例えば図６（ｂ）に示すように、拡底部３を複数形成するなどの対策工法が提案、実用化されている。
【０００８】
しかしながら、拡底部３を２つ以上形成する場合には、その分硬質な支持層Ｇ１を掘削して杭長を長くする必要があり、工費、工程に与える影響が非常に大きい。このため、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることを可能にする手法が強く望まれている。
【０００９】
上記事情に鑑み、本発明は、従来と比較し、より効率的且つ効果的に支持耐力を向上させることが可能な場所打ちコンクリート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】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法は、円柱状の軸部と、該軸部の先端部を拡張してなる略円錐台状の拡底部を備えた場所打ちコンクリート杭を構築する方法であって、杭用の掘削機を用いて地盤の所定の深度まで前記軸部の掘削孔を先行掘削して形成し、前記軸部の掘削孔よりも小径の軸部用の拡底用掘削機を前記軸部の掘削孔の先端部に挿入し、且つ、前記軸部の掘削孔の内部に配設した偏心位置決め保持手段によって前記拡底用削孔機に接続したロッド及び／又は前記拡底用掘削機のガイド部を、前記ロッド及び前記拡底用掘削機の中心軸を前記軸部の中心軸に対して所定量偏心させた状態で前記ロッド及び前記拡底用掘削機の中心軸周りに回転可能に保持させ、先行掘削して形成した前記軸部の掘削孔の先端部の孔壁を前記拡底用掘削機で拡底掘削して前記拡底部の掘削孔を形成し、前記軸部と前記拡底部の掘削孔にコンクリートを打設することを特徴とする。
【００１２】
本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法においては、前記拡底用掘削機の先端部に、前記拡底用掘削機の中心軸と同軸で掘削刃よりも下方に突出する位置決め凸部であるスタビライザーを設け、前記スタビライザーを掘削孔の底面の地盤に突き刺すようにして拡底掘削することが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法においては、超高層ビルなど非常に大きな柱軸力を好適に支持できる高支持耐力の場所打ちコンクリート拡底杭を、効率的且つ効果的に構築することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法を示す図である。
【図２】従来の拡底掘削機を用いて拡底部を形成した場合を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る場所打ちコンクリート杭を示す図であり、３箇所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の場所打ちコンクリート杭を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る場所打ちコンクリート杭を示す図であり、４箇所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の場所打ちコンクリート杭を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法の変更例を示す図である。
【図６】従来の場所打ちコンクリート杭（拡底杭）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法について説明する。
【００１６】
本実施形態の場所打ちコンクリート杭の構築方法では、従来と同様、アースドリルなどの掘削機を用いて地表面から所定の深度まで安定液を充填しつつ掘削し、場所打ちコンクリート杭１’の略一定の径の円柱状の軸部２の掘削孔１０を形成する（図１参照）。次に、ロッド４の下端に接続した拡底用掘削機（拡底バケットなどの拡底機）５を軸部２の掘削孔１０に挿入して先端部に配置し、拡底用掘削機５を拡張しつつ中心軸Ｏ１周りに回転させて先端部の掘削孔１０の孔壁部分を拡底掘削し、先端部に略円錐台状の拡底部３の掘削孔１１を形成する。そして、掘削孔１０、１１にトレミー管を用いて安定液と置換するようにコンクリートを打設し場所打ちコンクリート杭１’を構築する。なお、掘削孔１０、１１内に鉄筋篭を挿入したり、必要に応じて杭頭部側を埋め戻したり、杭頭基礎を構築するなどし、場所打ちコンクリート拡底杭の施工が完了する。
【００１７】
ここで、従来周知の通り、拡底用掘削機５は、図２に示すように、例えばφ２．１〜３．０ｍなど、ある範囲の径の軸部２に対応して拡底部３（軸部２の掘削孔１０に対応して拡底部３の掘削孔１１）を形成できるようになっている。
【００１８】
本実施形態の場所打ちコンクリート杭の構築方法では、この拡底用掘削機５がある範囲の径の軸部２に対応して拡底部３を形成できることを利用する。
【００１９】
具体的に、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の構築方法では、図１に示すように、掘削機（軸部大径用拡底機）５によって例えば３．０ｍなどの大きな軸径で軸部２の掘削孔１０を先行掘削し、次に、例えば、最大拡底径が２．１ｍなどの拡底用掘削機（軸部小径用拡底機）５を用い、軸部２の中心軸Ｏ１に対して拡底用掘削機５（ロッド４）の中心軸Ｏ２を偏心させて、先行掘削して形成した軸部２の掘削孔１０の先端部の孔壁を拡底掘削する。また、複数箇所の偏心位置に拡底用掘削機５を配置して拡底掘削を行い、拡底部３の掘削孔１１を形成する。
【００２０】
また、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の構築方法では、このとき、偏心位置決め保持手段の偏心拡底掘削用ガイド８を使用する。
【００２１】
図１に示すように、偏心拡底掘削用ガイド８は、鋼製であり、軸部２の掘削孔１０の径よりもわずかに小さな直径を有し、側面が軸部２の掘削孔１０の孔壁面に当接あるいは近接して沿うように円環状に形成された外環保持部８ａと、外環保持部８ａの中心軸Ｏ３に対して所定の量ずれた偏心位置に上下方向に貫通形成され、拡底用掘削機５に接続されたロッド４を挿通するとともにロッド４及び拡底用掘削機５を中心軸Ｏ２周りに回転可能に保持するロッド保持部８ｂとを備えて形成されている。
【００２２】
そして、軸部２の掘削孔１０を形成した段階で、ロッド保持部８ｂにロッド４を挿通し、ロッド４に接続した拡底用掘削機５を軸部２の掘削孔１０の先端部に配置するとともに、偏心拡底掘削用ガイド８を軸部２の掘削孔１０の所定位置に挿入配置する。
【００２３】
この状態で、拡底用掘削機５を拡張しつつ中心軸Ｏ２周りに回転させて先端部の掘削孔１０の孔壁を拡底掘削すると、拡底用掘削機５が偏心拡底掘削用ガイド８によってその偏心位置で保持され、好適に拡底掘削を行うことができる。
【００２４】
また、図１（ａ）に示すように一箇所の偏心位置で拡底掘削を行った後、図１（ｂ）に示すように偏心拡底掘削用ガイド８を軸部２の中心軸Ｏ１周りに所定量回動させて設置し、他の偏心位置で拡底用掘削機５を保持して拡底掘削を行う。
【００２５】
これにより、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の構築方法によれば、図３や図４に示すように、拡底用掘削機５の最大拡底径を超えた場所打ちコンクリート杭（拡底杭）１’、すなわち、高支持耐力の場所打ちコンクリート杭１’を構築することが可能になる。例えば、軸部大径用拡底機５を用いて従来通りに拡底部３を形成した場合の杭底面積に対し、本実施形態の場所打ちコンクリート杭の構築方法においては１．３倍以上の杭底面積の拡底部３を形成、構築することが可能である。
【００２６】
ここで、図３は３箇所か所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の場所打ちコンクリート杭１’、図４は４箇所の偏心位置で拡底掘削を行った場合の場所打ちコンクリート杭１’の形状をそれぞれ示している。
【００２７】
図３、図４に示すように、上記のように構築した本実施形態の場所打ちコンクリート杭１’は、その拡底部（杭底面１ａ）が平断面視で軸部２の中心軸Ｏ１を中心とした円形外面から径方向外側に突出する凸円弧部（凸円弧面）６を備えた形で構築される。これにより、拡底部３が円弧凹凸状の外面によって従来の円錐台形状の拡底部３よりも鉛直部分の面の摩擦耐力を向上させることができ、この点からも、高支持耐力の拡底杭を実現することが可能になる。
【００２８】
一方、従来、アースドリルなどの掘削機によって形成した杭の底面は、中心軸Ｏ１から径方向外側に向かうに従い漸次上方に傾斜するすり鉢状になる。このため、例えば、支持層Ｇ１が砂礫などの場合には、拡底用掘削機（軸部小径用拡底機）５の中心軸Ｏ２を偏心させた状態で後行掘削する際に杭の底面に当接する掘削機５の底部が安定せず、底面地盤が崩壊したり、拡底用掘削機５が軸部２の中心軸Ｏ１側に滑って芯ずれが生じ、小口径の拡底用掘削機５で拡底部３の掘削孔１１を拡張形成できなくなることも考えられる。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、図１に示すように、拡底用掘削機５の底部に、中心軸Ｏ１と同軸で底面から下方に突出し、掘削孔１０の底面に突き当たって突き刺さるなどし拡底用掘削機５を安定させるための位置決め凸部であるスタビライザー７を設ける。また、スタビライザー７は、拡底用掘削機５の底部の掘削刃よりも下方に突出するように形成されている。なお、本実施形態のスタビライザー７はその突出方向先端部がテーパー状、尖った形で形成されている。また、ドリルやオーガー状にして下方地盤に突き刺さりやすくしても良い。
【００３０】
これにより、先行掘削した掘削孔１０の底面がすり鉢状に形成されていたり、砂礫などの崩れやすい地盤Ｇであっても、後行掘削によって拡底部３の掘削を行う際に、軸部２の掘削孔１０の中心軸Ｏ１から偏心した位置の底面にスタビライザー７が突き刺さるなどして拡底用掘削機５が安定し、この状態で拡底用掘削機５が中心軸Ｏ２周りに回転して掘削孔１０の孔壁を拡底掘削することができる。すなわち、偏心位置に配置した拡底用掘削機５が芯ずれすることなく拡底掘削を行うことができ、確実で好適に拡底用掘削機５の最大拡底径を超えた場所打ちコンクリート杭（拡底杭）１’を構築することが可能になる。
【００３１】
ここで、本実施形態では、偏心位置決め保持手段の偏心拡底掘削用ガイド８が掘削ロッド４を偏心位置で回転可能に保持するものとして説明を行ったが、偏心位置決め保持手段の偏心拡底掘削用ガイド９が拡底用掘削機５を偏心位置で回転可能に保持するように構成されていてもよい。
【００３２】
例えば、図５に示すように、偏心拡底掘削用ガイド９を構成してもよい。
この偏心拡底掘削用ガイド９は、鋼管（外環保持部）や、鋼管（外環保持部）９ａと鉄筋９ｂを用いるなどして軸部２の掘削孔１０に挿入可能で且つ掘削孔１０内で保持可能な略円筒状、略円筒籠状に形成されている。そして、掘削孔１０の地表開口部から軸部２の掘削孔１０の所定深度まで挿入した状態で保持されるとともに、拡底用掘削機５のガイド部５ａを挿通して鉛直方向に進退自在に且つ横方向に略変位不能に保持するガイド保持部９ｃが鋼管９ａによって中心軸Ｏ１に対して所定量偏心した偏心位置に設けられている。なお、重量に支障がなければ鋼管（外部保持部）９ａで偏心拡底掘削用ガイド９を構成してもよい。
【００３３】
この場合には、杭用の掘削機で軸部２の掘削孔１０を先行掘削した後に、軸部２の掘削孔１０に偏心拡底掘削用ガイド９を挿入設置し、偏心拡底掘削用ガイド９のガイド保持部９ｃを通して拡底用掘削機５を軸部２の掘削孔１０の先端部に配置する。このように配置することにより、偏心拡底掘削用ガイド９のガイド保持部９ｃに拡底用掘削機５のガイド部５ａが保持されるようにする。
【００３４】
この状態で、拡底用掘削機５を拡張しつつ中心軸Ｏ２周りに回転させて先端部の掘削孔１０の孔壁を掘削すると、拡底用掘削機５が偏心拡底掘削用ガイド９によってその偏心位置で保持され、好適に拡底掘削を行うことができる。
【００３５】
また、一箇所の偏心位置で拡底掘削を行った後、偏心拡底掘削用ガイド９を軸部２の中心軸Ｏ１周りに所定量回動させれば、他の偏心位置で拡底用掘削機５を確実に保持して拡底掘削を行うことができる。
【００３６】
これにより、順次複数箇所の偏心位置にガイド保持部９ｃを位置合わせしながら拡底掘削を行うことによって、所定形状の大きな拡底部３を備えた場所打ちコンクリート杭１’を形成することが可能になる。
【００３７】
よって、拡底用掘削機５を偏心位置で保持する偏心拡底掘削用ガイド９を用いる場合であっても、上記のロッド４を保持する偏心拡底掘削用ガイド８と同様に、機械の最大拡底径よりも大きく、高支持耐力の拡底杭１’を構築、実現することが可能になる。
【００３８】
以上、本発明に係る場所打ちコンクリート杭の構築方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３９】
例えば、予め、杭底部直下の地盤全体やスタビライザーが突き当たる部分の地盤（偏心位置の杭底部直下の地盤）を、深層地盤改良工法などを用いて地盤改良しておいてもよい。この場合には、後行掘削によって拡底部の掘削を行う際に、さらに拡底用掘削機を安定した状態にして掘削孔の孔壁を拡底掘削することができ、より確実で好適に拡底用掘削機の最大拡底径を超えた拡底杭を構築することが可能になる。なお、この地盤改良部は、例えば、杭支持力の３倍以上の一軸圧縮強度となるように形成する。
【符号の説明】
【００４０】
１    従来の場所打ちコンクリート杭（拡底杭）
１’  場所打ちコンクリート杭（拡底杭）
２    軸部
３    拡底部
４    ロッド
５    拡底用掘削機
６    凸円弧部
７    スタビライザー（位置決め凸部）
８    偏心拡底掘削用ガイド
８ａ  外環保持部
８ｂ  ロッド保持部
９    偏心拡底掘削用ガイド
９ａ  鋼管（外環保持部）
９ｂ  鉄筋
９ｃ  ガイド保持部
１０  軸部の掘削孔
１１  拡底部の掘削孔
Ｇ    地盤
Ｇ１  支持層
【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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