(57)【要約】【課題】  杭外周から外方に突出した無溶接接合部を有する杭を地中に沈設する場合に、無溶接接合部に作用する沈設抵抗によって杭が高止まりすることがある。【解決手段】  上杭２０ａと下杭２０ｂとを結合する内リング３０、外リング４０からなる無溶接接合部５０の下方に、土圧を外方に拡散させる抑制部材（治具）１０を装着し、無溶接接合部に生ずる沈設抵抗を減殺しながら杭を沈下させる。抑制部材（治具）１０は杭の外周に外嵌するリング状の治具で矢印６１で示すように土圧を外方に拡散させ杭の沈設抵抗を増大させない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭外周から外方に突出した無溶接接合部を有する杭を地中に沈設するに当り、前記無溶接接合部の下方に、土圧を外方に拡散させる抑制部材を装着し、前記無溶接接合部に生ずる沈設抵抗を減殺しながら杭を沈下させることを特徴とする無溶接接合杭の高止り防止方法。
【請求項２】
杭外周に外嵌し、外周は上方が大径の斜面を備え、最大外径が杭の無溶接接合部の最大径と同等又はより大きい寸法を有し、杭外周に固定する固定手段を備えたことを特徴とする無溶接接合杭の高止り防止冶具。
【請求項３】
前記冶具の材質が金属又はゴムであることを特徴とする請求項２記載の無溶接接合杭の高止り防止冶具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無溶接接合杭の高止り防止方法及び冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の杭の継手構造は、溶接接合であった。このような溶接接合は、溶接技術者を必要とし、その作業は天候に支配され、また溶接強度は作業者の技能によるところが多く信頼性に欠ける点がある、また、溶接時間の割合も大変大きい。
【０００３】
これを解決するために、杭の無溶接継手構造がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この技術は、杭の突き合わせ端部の近傍の外径に環状溝を設け、この溝に２つ割りの内リングを係合させ、その外径に円筒テーパで内リングを締めつける外リングを外嵌したものである。この継手構造は、外径３００〜１２００ｍｍの杭に適用することができ、組立が簡単で現場溶接を必要とせず、また継手の寸法や精度を規格化して一定品質のものを容易に製造することができる等の利点を有する。
【０００５】
しかし、このような杭の無溶接継手構造は多くの利点を有するが、一方、外リングが、杭の外径より大きい外径を有し、杭の外方に突出しているので、プレボーリング工法又は中掘り工法によって杭を地中に埋設又は沈設させるときに沈設抵抗を発生させ、杭の沈設途中で所望深さまでの沈設が妨げられ、杭の高止まりを生ずる問題がある。
【特許文献１】実開平３−８３２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、無溶接継手構造を有する杭は、沈設工程中に沈設抵抗が増大し、高止まりを生ずる問題があった。高止まりした杭は廃棄することとなり、その近くに別の杭打ちを行う必要があり、多大な損失となる。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決した無溶接接合部を有する杭の高止り防止方法及びその冶具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする。すなわち、本発明は、杭外周から外方に突出した無溶接接合部を有する杭を地中に沈設するに当り、前記無溶接接合部の下方に、土圧を外方に拡散させる抑制部材を装着し、前記無溶接接合部に生ずる沈設抵抗を減殺しながら杭を沈下させることを特徴とする無溶接接合杭の高止り防止方法である。
【０００９】
上記本発明方法を好適に実施することができる本発明の冶具（土圧を外方に拡散させる抑制部材）は杭外周に外嵌し、外周は上方が大径の斜面を備え、最大外径が杭の無溶接接合部の最大径と同等か又はより大きい寸法を有する冶具であって、杭外周に固定する固定手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記冶具の材質は問わないが、金属又はゴムとすれば、強度が大きく製作が容易で取付も簡単となるので好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、杭外周から外方に突出した無溶接接合部を有する杭を地中に沈設する場合に、従来しばしば生じていた杭の高止まりの問題を解消することができ、杭施工工程や経済性の面で無駄を省くことができ、寄与するところが大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明が対象としている杭の無溶接接合部の構造は、外リングの直径が杭の外径より大きいものである。このため、杭を地中に沈下させるときに外リングが、掘削孔壁と接触することによる抵抗及び孔壁の削落等による土圧によって、杭の沈設抵抗が生ずる。本発明はこの土圧による杭の沈設抵抗を減殺し杭の高止まりを防止するものである。
【００１３】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
まず、従来の問題点について図４を参照して説明する。
【００１５】
図４は杭の沈設工程において生ずる無溶接接合部における沈設抵抗を説明する模式図であって、右半分は中掘り工法、左半分はプレボーリング工法を示す杭の断面図である。但し、杭内オーガドリル８０は左半分にも描いてあるが、これは中掘り工法用のものであって、プレボーリング工法では用いない。
【００１６】
図４に示すように、上杭２０ａの端板２１ａと下杭２０ｂの端板２１ｂとを、円周方向複数分割した内リング３０を外嵌して一体化させ、内リング３０の外径にテーパリングである外リング４０を外嵌し、これを杭軸方向にシフトし、テーパによって内リング３０を締付け固定し、無溶接接合部５０が形成されている。この無溶接接合部５０では外リング４０の外径が杭２０ａ，２０ｂの外径より大きい。
【００１７】
図４の右半分に示す中掘り工法では、オーガドリル８０によって杭底の地層を掘削しながら矢印５１で示すように杭を地中に進入させる。このとき、杭外周の土砂が外リング４０の周囲に圧密固着して杭外周に強固な土塊７０を形成する。従って、杭の沈設抵抗が増大する。この沈設抵抗によって、オーガドリル８０を用いる杭の円滑な沈設が阻害され、沈設不能に至ることがある。所望深さまで沈設できなかった杭は高止りし、廃棄せざるを得ず、近接部に別の杭を沈設施工しなければならない。
【００１８】
図４の左半分に示すプレボーリング工法では、先ず杭外径より大きい掘削孔壁７２を有する孔をボーリングにより地中に掘削し、その孔内に泥水７３等を充満させて掘削孔壁72の崩落を防止し、杭２０ａ，２０ｂを無溶接接合部により結合して矢印５２で示すようにこの掘削孔中に挿入沈下させる。このとき、掘削孔壁７２の一部が崩落７４を生ずると、矢印７５で示すように、この崩落土砂（特に礫など）が、孔壁と無溶接接合部との間に土塊７６を形成し、杭の円滑な沈下を妨げ、杭の高止りを生ずる。
【００１９】
図１はこのような従来技術を改善した本発明の実施例を示すもので、無溶接接合部を有する杭に高止り防止冶具１０を取付けた図で、杭沈設時の杭周土圧の作用を説明する杭の部分断面図である。
【００２０】
上杭２０ａと下杭２０ｂは、無溶接接合部５０によって接合されている。無溶接接合部５０は、上杭２０ａの端板２１ａと下杭２０ｂの端板２１ｂとを抱えるように取付けられた円周複数分割の内リング３０と、これに外嵌する外リング４０とを備えている。内リング３０の外径面は円錐テーパ状になっており、外リング４０はこのテーパに外嵌する円錐テーパ状の内径を有している。外リング４０を杭軸方向にシフトするとテーパの作用によって分割されている内リング３０が締めつけられる。内リング３０は上杭２０ａの端板２１ａと下杭２０ｂの端板２１ｂとを抱き込み、上杭２０ａと下杭２０ｂとを強固に連結する。
【００２１】
この無溶接接合部５０の下側に下杭２０ｂに外嵌するリング状の冶具１０が取付けられている。冶具１０は、オーガドリル８０により杭底の地盤を掘削しながら杭を地中に沈下させるとき、杭外周の土砂６０を矢印６１で示すように誘導し、土圧を外方に拡散させる抑制部材である。
【００２２】
図２は冶具１０の一実施例の側面図、図３はその平面図を示している。図２には図３のＡ−Ａ矢視断面を示してある。この治具１０は、例えば図２，図３に示すように、リング状をなし、その内径面１４は杭の外径に外嵌し、外径面１３は外リング４０の外径と等しいか又はこれより大きい。底面１２と外径面１３との間に上方に向って拡大する傾斜面１１を外面に有する。この傾斜面１１は土圧を外方に拡散させる傾斜面であって、例えば円錐面又は円錐面に近似するテーパ曲面をなしている。
【００２３】
治具１０の上面１５は、杭に装着したとき、内リング３０の下端に当接する。傾斜面１１は鉛直面に対して角度θをなす円錐面又は曲面であって、角度θは土砂の内部摩擦角と同等程度がよく３０°〜４０°とすればよい。
【００２４】
治具１０を杭外周に固定する固定部材１６は、例えばねじボルト等を用いるとよい。図３では２個の固定部材１６を示しているが、治具１０の規模等に応じ適切な個数を用いるとよい。
【００２５】
次に、無溶接接合部を有する杭に本発明の手段を適用した、高止り防止方法の実施例について説明する。
【００２６】
実施例に用いた使用杭は、次の通りである。
【００２７】
（１）杭種：ＰＨＣパイルＡ，Ｂ，Ｃ種
（２）規格：杭径φ７００ｍｍ，肉厚ｔ＝１００ｍｍ
杭径φ８００ｍｍ，肉厚ｔ＝１１０ｍｍ
（３）杭材リスト：杭径、杭長及び杭本数は次の通りである。
【００２８】
杭径φ７００ｍｍ：杭種Ｃ+Ａ+Ａ+Ａ、杭長４３ｍ（９＋１１＋１１＋１２）、８本
杭径φ８００ｍｍ：杭種Ｂ+Ａ+Ａ+Ａ、杭長４３ｍ（９＋１１＋１１＋１２）、５本
杭径φ８００ｍｍ：杭種Ｂ+Ａ+Ａ+Ａ、杭長４１ｍ（９＋１０＋１０＋１２）、２０本
杭は中掘り拡大根固め工法によって施工した。中掘り工法では、杭の先端形状を、開放形とし、下杭先端部外周面に周面摩擦力をカットするフリクションカッタを取付けて杭を沈設した。フリクションカッタは、杭径φ７００ｍｍの杭では厚みｔ＝１２ｍｍ，高さＨ＝２００ｍｍとし、杭径φ８００ｍｍの杭では厚みｔ＝２４ｍｍ，高さＨ＝２００ｍｍとした。
【００２９】
杭の設計支持力は長期許容支持力として、杭径φ７００ｍｍの杭では１，９００ｋＮ／本とし、杭径φ８００ｍｍの杭では２，４００ｋＮ／本とした。
【００３０】
中、上杭を図１に示すように、無溶接接合工法で接続した後、杭打ち機の反力と圧縮空気によってリフトアップされた土砂を杭の中空部より排出し、杭を所定深度まで沈設した。無溶接接合工法を用いて接合した杭は、外リングの外径が杭外周より大きくなるため、長尺杭の場合、砂礫土および硬質粘性土中を沈設する時に、無溶接接合金具の周囲に土砂が堆積し、圧密土となり杭の沈設途中で沈設が不能となる。よって、所定深度まで到達できず、高止り状況が発生する。
【００３１】
実施例では、無溶接接合金具に土砂が堆積しないように、図２，３に示すような外周にテーパ形状を有するリング状の冶具１０をすべての無溶接接合金具の下側に取り付けて杭の沈設を行った。これにより無溶接接合部に土砂が堆積、固化するのを排除し、杭の高止り発生を最小限に抑えることができた。上記リング状の冶具１０としては、ゴム輪と鋼製バンドの２種類を用いた。実施例の冶具１０は、例えば８００ｍｍφの杭に対して、外径８５２ｍｍφ、リング軸方向厚３８ｍｍ、内径８０２ｍｍφ（鋼製）、７９５ｍｍφ（ゴム輪）とし、テーパは頂角７４°の円錐台形とした。ゴムは硬度６５の硬質ゴムを用いた。
【００３２】
実施例を適用した地層の支持層は玉石混り砂礫層で、地下４４ｍ以深に泥岩層があり、その泥岩層に杭下端を２．０ｍ以上貫入させた。又、泥岩層上部には玉石（１００ｍｍ〜２００ｍｍ）が多数存在した。
【００３３】
表１は本発明の治具を装着しない従来例の杭の状況を示すもので、表２は本発明の実施例の施工状況を示すものである。
【００３４】
【表１】
2008069597.tif 000003
【００３５】
【表２】
2008069597.tif 000004
【００３６】
比較例では高止りが発生した杭は約５０％であったが、冶具１０を取り付けた本発明の実施例では中杭及び上杭で沈設が容易で、高止り発生率は約２０％となり、著しく改善された。
【００３７】
杭沈設時の状況を観察すると、実施例では杭外周から空気の漏れも無く、又杭打機のオペレータは無理な反力をかけずに沈設することができた。本発明の冶具１０を取付けた実施例では、杭中空部での土砂排出効果が増大したことが明らかであった。
【００３８】
上記実施例ではすべての無溶接接合部の下側に治具１０を装着したが、地層の状況等によってはすべての無溶接接合部の下側に冶具を装着する必要はなく、実情に応じて杭の下端側の無溶接接合部に装着して対応すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例の無溶接接合部を有する杭に高止り防止冶具を取付けた図で、杭沈設時の杭周土圧の作用を説明する杭の部分断面図である。
【図２】高止り防止冶具の一実施例の側面図である。
【図３】高止り防止冶具の一実施例の平面図である。
【図４】従来の杭沈設時の杭周土圧の作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    治具（土圧を拡散させる抑制部材）
１１    傾斜面
１２    底面
１３    外径面
１４    内径面
１５    上面
１６    固定部材
２０ａ，２０ｂ    杭
２１ａ，２１ｂ    端板
３０    内リング
４０    外リング
５０    無溶接接合部
５１，５２    矢印
６０    土砂
７０    土塊
７１    空隙部
７２    掘削孔壁
７３    泥水
７４    孔壁崩落
７５    矢印
７６    土塊
８０    オーガドリル
【図１】
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【図２】
2008069597.tif 000006
【図３】
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【図４】
2008069597.tif 000008