(57)【要約】【課題】  傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができ、優れた支持力と引抜抵抗力を有し、しかも杭の打ち込みの際における拡開片の拡開を防止できる杭を提供する。【解決手段】  本発明の杭は、管状に形成された金属製の管体１１と、管体１１の下端から上方に向って設けられる複数のスリット１２と、スリット１２間に位置する拡開片２２と、拡開片２２に設けられ、管体１１内において管体１１の軸方向に向って突出する金属製の受け部２３と、を有する拡開部２１と、を備え、管体１１内に通じる管体１１の下端側の開口部４２を遮蔽する遮蔽部４１が拡開部２１に設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状に形成された金属製の管体と、
前記管体の下端から上方に向って設けられる複数のスリットと、
前記スリット間に位置する拡開片と、前記拡開片に設けられ、前記管体内において前記管体の軸方向に向って突出する金属製の受け部と、を有する拡開部と、を備え、
前記管体内に通じる前記管体の下端側の開口部を遮蔽する遮蔽部が前記拡開部に設けられていることを特徴とする杭。
【請求項２】
前記遮蔽部が前記開口部の一部を覆うことを特徴とする請求項１記載の杭。
【請求項３】
前記遮蔽部が前記受け部に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の杭。
【請求項４】
前記受け部と前記遮蔽部が一体の板状部材からなり、前記遮蔽部が前記受け部に対し屈曲していることを特徴とする請求項１、２または３記載の杭。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の杭を用いる杭の施工方法であって、
杭を地盤の所定の深さに打ち込む打ち込み工程と、
前記管体内にピンを打ち込んで、前記拡開片を拡開させる拡開工程と、
前記拡開片の拡開により生じた前記地盤内の空隙に前記管体内を通じて充填材を充填する充填工程と、
を備えることを特徴とする杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎として用いられる杭および杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー政策等の見直しにより、メガソーラの計画または建設が増加している。メガソーラを設置するには、広大な土地が必要であるところ、旧炭鉱等の傾斜地における建設も計画されている。
【０００３】
メガソーラの架台は、一般的にコンクリートや杭などの基礎に固定される。例えば、特許文献１には、太陽電池アレイの架台用基礎構造であって、先端にかえしを有する矢じり部を設けた杭を所定の深さまで地中に打ち込み、該杭の後部に、該杭の径より大きい径の支持部を設けて該支持部を埋設し、この支持部に前記架台を保持する支柱を設けたものが開示されている。
【０００４】
しかしながら、傾斜地等のように平坦ではない場所においては、コンクリート基礎を形成することは困難であり、施工の手間やコストも掛かるという問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献１記載の架台用基礎構造は、支持力に懸念があり、メガソーラ等の大規模な構造物を設置する場合には、杭や支持部の径を大きくしたり、杭を打ち込む深さを深くしたりする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３３３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題に対し、本願の発明者の一部は、特願２０１２−２２６９１２において、傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができ、しかも優れた支持力と引抜抵抗力を有する杭を提供している。上記出願の発明の杭の一つは、管状に形成された金属製の管体の下端から上方に向って複数のスリットを形成し、そのスリット間に位置する拡開片に、管体内において前記管体の軸方向に向って突出する金属製の受け部を備えている。
【０００８】
本発明者は、特願２０１２−２２６９１２の発明に対し、さらに鋭意研究開発を進めた結果、杭の打ち込みの際に管体の下端側開口部から管体内に侵入する土砂の量を低減すれば、杭を打ち込む地盤が固い場合であっても、杭が所定の深さに打ち込まれるまで拡開片の拡開を防止できることを見出した。
【０００９】
本発明は、傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができ、優れた支持力と引抜抵抗力を有し、しかも杭の打ち込みの際における拡開片の拡開を防止できる杭およびその杭の施工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】
本発明の杭は、管状に形成された金属製の管体と、管体の下端から上方に向って設けられる複数のスリットと、スリット間に位置する拡開片および拡開片に設けられ、管体内において管体の軸方向に向って突出する金属製の受け部と、を有する拡開部と、を備え、管体内に通じる管体の下端側の開口部を遮蔽する遮蔽部が拡開部に設けられている。
【００１１】
ここで、遮蔽部は管体の下端側の開口部の一部を覆うことが好ましい。また、遮蔽部は受け部に設けられていることが好ましい。また、受け部と遮蔽部は一体の板状部材からなり、遮蔽部を受け部に対し屈曲して形成することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の杭の施工方法は、本発明の杭を用いる杭の施工方法であって、杭を地盤の所定の深さに打ち込む打ち込み工程と、管体内にピンを打ち込んで、拡開片を拡開させる拡開工程と、拡開片の拡開により生じた地盤内の空隙に管体内を通じて充填材を充填する充填工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の杭は、杭を打ち込んで、管体にピンを挿入して拡開片を拡開させるので、傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができるとともに、優れた支持力と引抜抵抗力を有する。
本発明の杭によると、開口部を遮蔽する遮蔽部を設けたことにより、管体内に流入する土砂の量を減じることができるので、地盤が固い場合であっても杭の打ち込み中に拡開片が拡開することを防止することができる。
【００１４】
本発明の杭の施工方法によると、傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができる。
また、本発明の杭の施工方法によると、杭の拡開工程の後に、拡開片の拡開により生じた空隙に管体内を通じて充填材を充填する充填工程を行うことにより、拡開片の拡開の際に地盤内に生じた空隙に充填材が充填されるので、固い地盤において杭を拡開した際に空隙部が発生しても杭の支持力の低下や拡開片が閉じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の杭の実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の杭の実施形態を示す底面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は杭の他の実施形態を示す底面図である。
【図４】杭の下端側を示す図２のＡ−Ａ線端面図である。
【図５】受け部の拡開片への取り付け方を示す杭の下端側の正面図である。
【図６】受け部および遮蔽部を示す展開図である。
【図７】ピンを示す正面図である。
【図８】本発明の杭の施工方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の杭の施工状況を示す模式図であって、（ａ）は杭の打ち込み工程を示し、（ｂ）および（ｃ）は、拡開片の拡開工程を示す。
【図１０】本発明の杭の施工状況を示す模式図であって、（ａ）は管体の上端の開口部から充填材を入れる状況を示し、（ｂ）は空隙に充填材を充填した状況を示す。
【図１１】本発明の杭の使用状況を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の杭について説明する。図１および図２は、本発明の杭の一実施形態を示す。本発明の杭は、管状に形成された金属製の管体１１と、管体１１の下端から上方に向って設けられる複数のスリット１２と、を備えている。また、拡開部２１として、スリット１２間に位置する拡開片２２と、拡開片２２に設けられ、管体１１の軸方向に向って突出する受け部２３と、を備えている。さらに、管体１１内に通じる管体１１の下端側の開口部４２を覆う遮蔽部４１が拡開部２１に設けられている。
【００１７】
管体１１は、横断面の形状が略円形の中空の鋼管からなる。管体１１の上端には、必要に応じて延長用の管を接続するためのフランジ１５や構造物設置用の平板１７などが設けられる。
なお、管体１１の横断面の形状は、多角形など他の形状であってもよい。また、管体の素材も鋼以外の素材であってもよい。
【００１８】
管体１１には、その下端から上方に向かうスリット１２が管体１１の周りに複数設けられている。スリット１２の数は、拡開片２２の数に対応する。本実施形態では、スリット１２が４つ設けられている。
【００１９】
拡開部２１のうち拡開片２２は、管体１１へのスリット１２の形成に伴い形成される部分であり、スリット１２間に位置する。本実施形態では、拡開片２２が４つ設けられている。拡開片２２の枚数は、特に限定されるものではないが、３〜６枚とすることが好ましい。拡開片２２の枚数は、拡開片２２の拡開のし易さや杭の引き抜き効力の観点から、管体１１の径が大きいものほど、多くすることが好ましい。
【００２０】
拡開部２１のうち受け部２３は、拡開片２２に設けられるものであり、鋼製であって、管体１１内において管体１１の軸方向に向って突出している。ここで、受け部２３は、管体１１の軸を超えない範囲において突出している。また、受け部２３は、管体１１の下端から下方（外側）に向って延出している。なお、受け部２３は、全ての拡開片２２に設ける必要はなく、一部の拡開片２２に設けてあればよい。
【００２１】
受け部２３は、本実施形態では、板状の部材であって、図４に示すように、上部２４（上面）、下部２５（下面）および軸側の側部２６（側面）が傾斜している。また、受け部２３は、その板面２７を管体１１の軸方向と略平行になるようにし、かつ、拡開片２２の内側の幅方向中央部から管体１１の軸方向に向って突出している。
【００２２】
受け部２３のうち下部２５は、管体１１の内面から管体１１の軸方向に向かって下方に傾斜している。その傾斜角度αは、５〜７０°の範囲であることが好ましく、さらには１０〜６０°の範囲であることがより好ましい。
このように、受け部２３を管体１１の下端から下方に向って延出させ、かつ、受け部２３の下部２５を傾斜させると、杭の貫入抵抗を低減させることができる。
【００２３】
受け部２３のうち、その上部２４は、下部２５と同様に、管体１１の内面から管体１１の軸方向に向かって下方に傾斜している。その傾斜角度βは、５〜９０°の範囲とすることが好ましい。受け部２３は、上部２４の傾斜角度βが大きいものほど、拡開片２２を拡開させる際に、拡開角度が大きくなる。なお、受け部２３の上部２４は、傾斜しないもの（β＝９０°）であってもよい。
【００２４】
また、受け部２３の側部のうち、軸側の側部２６も、管体１１の内面から管体１１の軸方向に向かって下方に傾斜させてもよい。その傾斜角度θは、０〜８５°の範囲とすることが好ましい。なお、軸側の側部２６は、傾斜しないもの（θ＝０°）であってもよい。
【００２５】
このように受け部２３の上部２４および軸側の側部２６のうち少なくとも一つを傾斜させると、管体１１内にピン５１を挿入して拡開片２２を拡開させる際に、ピン５１を受け部２３に押し込み易くなるので、拡開片２２が拡開しやすくなる。また、受け部２３の上部２４または軸側の側部２６の傾斜角度を変更することにより、拡開片２２の拡開角度を調整することができる。
【００２６】
受け部２３の拡開片２２への取付については、例えば、図５に示すように、拡開片２２に受け部２３を差し込むための切り込み１３を設ける。そして、受け部２３の一部が管体１１の外側に突出するように受け部２３を切り込み１３に差し込み、受け部２３を拡開片２２に溶接する。
なお、受け部２３は、図３（ａ）に示すように、受け部２３の一部を管体１１の外側に突出させずに、拡開片２２の内側に直接取り付けてもよい。
【００２７】
上記の構成により、管体１１の下端側には、前記管体１１内に通じ、かつ、隣り合う受け部２３と管体１１の内周とにより区切られる複数の開口部４２が設けられる。なお、各受け部２３に囲まれる開口部については、本実施形態では、上記複数の開口部４２に比べて、開口面積が小さく、打設の際にこの開口部からの土砂の流入は少ないので、開口部としては扱っていない。ただし、この開口部からの土砂の流入が無視できない場合には、開口として扱うことが好ましい。
【００２８】
遮蔽部４１は、上記開口部４２を遮蔽するものであり、本実施形態では、鋼製の板体であって、その板面が略扇形状ものを用いている。遮蔽部４１は、その板面が受け部２３の板面２７に対して傾斜した状態で受け部２３の板面２７に取り付けられている。また、遮蔽部４１は、その板面が受け部２３の下部２５の傾斜と略平行となるように受け部２３の板面２７に取り付けられている。また、遮蔽部４１は、図２に示すように、平面視によると、一の開口部４２の一部を遮蔽するようになっている。
【００２９】
なお、遮蔽部４１は、受け部２３の下部２５（下面）に取り付けるものであってもよいし、受け部２３ではなく拡開片２２に取り付けるものであってもよく、拡開部２１であればどこに取り付けてもよい。
また、遮蔽部４１は、図３（ｂ）に示すように、受け部２３の両側の板面２７に取り付けるものであってもよい。また、遮蔽部４１は、複数の開口部４２の全部を遮蔽するものであってもよいし、複数の開口部４２のうちの一部を遮蔽するものであってもよい。このうち、一つの遮蔽部４１で複数の開口部４２を覆う場合には、遮蔽部４１は、拡開片２２の拡開の観点からは、複数の拡開部２１にまたがって取り付けるより、一つの拡開部２１に取り付けるほうが好ましい。すなわち、一の遮蔽部４１は、一の拡開部２１に取り付けることが好ましい。また、遮蔽部４１は、上記のように一の開口部４２の一部を遮蔽してもよいし、図３（ｃ）に示すように、一の開口部４２の全部を遮蔽するものであってもよい。
【００３０】
遮蔽部４１の受け部２３への取り付けについては、溶接など特に限定されるものではないが、図６に示すように、受け部２３と遮蔽部４１を鋼製の板状部材で一体的に形成し、遮蔽部４１を受け部２３に対して折り曲げて形成してもよい。このように遮蔽部４１を形成すると、遮蔽部４１の剛性が高くなり、また遮蔽部４１を受け部２３に溶接して取り付ける場合などに比べてコストを抑えることができる。
【００３１】
上記の杭は、ピン５１を管体１１の上端から管体１１内に挿入し、そのピン５１を下方に向って押し込むと、受け部２３がピン５１に押されて拡開片２２が外側に向って拡開する。
ピン５１は、管体１１内に挿入可能な棒状のものであり、金属により形成されている。ピン５１は、図７に示すように、ピンの先端部５２を先細りの形状とすると、上記受け部２３の上部２４または軸側の側部２６の傾斜とあいまって、ピン５１を管体１１内に挿入した場合に、ピンの先端部５２が各受け部２３に当接しやすくなり、拡開片２２を拡開させやすくなる。
【００３２】
次に、本発明の杭の施工方法について説明する。図８は、杭の施工に関するフローチャートを示し、図９は、本発明の杭の施工状況を示す。
本発明の杭の施工方法は、まず、杭を地盤の所定の深さに打ち込む杭の打ち込み工程Ｓ１が行われる（図９（ａ）参照）。ここで杭の打ち込みは、重機等を用いて杭を地盤の所定の深さまで打ち込んでもよいし、あらかじめ重機等により杭を挿入する孔を掘ってから、杭を孔に挿入するものであってもよい。
【００３３】
杭の打ち込み工程が完了した後、重機等を用いてピン５１を管体１１の上端から管体１１内に挿入し、管体１１の下方に押し込み拡開片２２を拡開させる拡開工程Ｓ２が行われる（図９（ｂ）（ｃ）参照）。ピン５１を管体１１の下方に押し込んでいくと、受け部２３がピンの先端部５２に押されて拡開片２２が外側に向って拡開する。そして、拡開片２２が拡開した後、ピン５１を管体１１から引き抜く。
【００３４】
ここで、杭を打ち込む地盤が固く、拡開片２２が拡開する際に地盤内に空隙部６１が生じるような場合には、拡開工程の後、図１０（ａ）に示すように、管体１１の上端から充填材６２を管体１１内に入れる充填工程Ｓ３を行ってもよい。充填材６２としては、土砂、砂利、コンクリート、モルタル、セメント等を用いることができる。このようすると、図１０（ｂ）に示すように空隙内に充填材６２が充填されるので、空隙部６１の発生による杭の支持力の低下や拡開片２２が閉じることを防止することができる。
【００３５】
上記の工程が完了した後、架台等の構造物７１が杭に固定される。固定は、図１１に示すように、例えば、管体１１の上端に構造物設置用の平板１７等を設けて、その平板１７等に架台等の構造物７１を固定する。
【００３６】
以上に示した本発明の杭は、以下の効果を有する。
本発明の杭は、杭を打ち込んで、管体１１にピンを挿入して拡開片２２を拡開させるので、傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができるとともに、優れた支持力と引抜抵抗力を有する。
また、特願２０１２−２２６９１２の杭によると、管体１１の下端において管体１１内に通じる開口部４２が存在するため、固い地盤に杭を直接打ち込む場合には、杭を所定の深さに打ち込むまでに、管体１１内に土砂が流入し、拡開片２２が途中で拡開する可能性があったが、本発明の杭は、開口部４２を遮蔽する遮蔽部４１を設けたことにより、管体１１内に流入する土砂の量を減じることができるので、杭の打ち込み中に拡開片２２が拡開することを防止することができる。
【００３７】
また、遮蔽部４１が拡開部２１に設けられているので、拡開片２２が拡開する際には、遮蔽部４１も拡開片２２とともに移動するので、杭の支持力や引抜耐力が向上する。
【００３８】
また、一の遮蔽部４１を一の拡開部２１に取り付けること、言い換えれば遮蔽部４１を複数の拡開部２１にまたがって取り付けないことにより、拡開片２２が拡開する際に、遮蔽部４１が拡開片２２の拡開を阻害しないので、拡開片２２を十分に拡開させることができる。
【００３９】
また、遮蔽部４１により一の開口部４２の一部を覆うようにすると、拡開片２２を拡開する際に、土の抵抗が作用し、かつ、土を外側に押し出す遮蔽部４１の面積が小さくなるので、拡開片２２を十分に拡開させることができる。また、管体１１内に土砂が適度に流入し、拡開片２２を拡開した際に生じる地盤内の空隙が、流入した土砂で充填されるので、杭の支持力や引抜効力が向上する。
【００４０】
また、遮蔽部４１を受け部２３に取り付けると、受け部２３が土からの抵抗に対して十分な耐力を有していることにより、遮蔽部４１の取り付け部分の破損を防止することができる。
【００４１】
また、遮蔽部４１が受け部２３と一体の板状部材からなり、遮蔽部４１を受け部２３に対して折り曲げて形成すると、遮蔽部４１の剛性が高くなり、また遮蔽部４１を受け部２３に溶接して取り付ける場合などに比べ、コストを抑えることができる。
【００４２】
本発明の杭の施工方法は、杭を打ち込んで、管体１１にピンを挿入して拡開片２２を拡開させるだけなので、傾斜地であっても容易かつ短時間に施工することができる。
また、本発明の杭の施工方法は、杭の拡開工程の後に、拡開片２２の拡開により生じた地盤内の空隙に管体１１内を通じて充填材を充填する充填工程を行うことにより、拡開片２２の拡開の際に地盤内に生じた空隙に充填材６２が充填されるので、空隙部６１の発生による杭の支持力の低下や拡開片２２が閉じることを防止することができる。
【００４３】
本発明の杭において、各構成は上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において変更可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１１    管体
１２    スリット
１３    切り込み
１５    フランジ
１７    平板
２１    拡開部
２２    拡開片
２３    受け部
２４    上部
２５    下部
２６    側部（管体の軸側）
２７    板面
４１    遮蔽部
４２    開口部
５１    ピン
５２    先端部
６１    空隙部
６２    充填材
７１    構造物
【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】
2015068089.tif 000009
【図８】
2015068089.tif 000010
【図９】
2015068089.tif 000011
【図１０】
2015068089.tif 000012
【図１１】
2015068089.tif 000013