(57)【要約】【目的】回転圧入式でありながら引き抜きに対する周面摩擦抵抗と押し込みに対する先端支持力の大きな回転圧入杭を提供する。【構成】回転させながら地盤に圧入される回転圧入杭１０であり、先端に螺旋状の下部羽根１１ａを設けた鋼管抗本体の周壁にグラウト材吐出孔１１ｃを複数個散在して有し、かつ、鋼管抗本体の長さ方向所定ピッチ毎に節突起１１ｂを有し、更に、鋼管杭本体における定着長部１１の上端に下部羽根より大径の上部羽根１３を有している。【選択図】図１
2008057113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転させながら地盤に圧入される回転圧入杭において、
先端に螺旋状の下部羽根を設けた鋼管抗本体の周壁に、グラウト材吐出孔を該鋼管抗本体の長さ方向に複数個散在して有し、かつ、
前記鋼管抗本体の長さ方向所定ピッチ毎に節突起を有する、
ことを特徴とする回転圧入杭。
【請求項２】
前記鋼管杭本体における定着長部の上端に前記下部羽根より大径の上部羽根を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の回転圧入杭。
【請求項３】
前記下部羽根と前記上部羽根との間に第３の羽根を１段以上有する、
ことを特徴とする請求項２記載の回転圧入杭。
【請求項４】
前記下部羽根より上側の鋼管本体を被覆する袋体を有する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の回転圧入杭。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の回転圧入杭の施工方法において、
回転圧入杭を回転圧入して地中に打設し、
該回転圧入杭の鋼管本体内にグラウト材を加圧注入し、
前記グラウト材吐出孔よりグラウト材を排出して定着長部を形成する、
ことを特徴とする回転圧入杭の施工方法。
【請求項６】
請求項１乃至４記載の回転圧入杭の施工方法において、
回転圧入杭を回転圧入して地中に打設しながら、該回転圧入杭の鋼管本体内にグラウト材を加圧注入し、
グラウト材吐出孔よりグラウト材を排出して定着長部を形成する、
ことを特徴とする回転圧入杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転圧入杭及びその施工方法に係わり、特に、回転させながら地盤に圧入される回転圧入杭及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を改良する目的で該地盤中に回転圧入される鋼管杭がある（特許文献１及び特許文献２参照）。かかる従来技術の鋼管杭は、他の削孔手段によらずに鋼管杭自体を回転圧入する形で地盤に打ち込まれる回転圧入杭である。この種の杭は、比較的安価で小型のボーリングマシン（打撃を伴わないスピンドルタイプのボーリングマシン等）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。しかし、反面、貫入抵抗が小さいため支持力が限定され、特に周面摩擦抵抗がないため引き抜きに対する支持力について大きな値を期待することができない。
一方、二重管堀りをしてグラウト注入を行なうような大口径杭は、引き抜きに対する周面摩擦抵抗と押し込みに対する先端支持力の両方が確保され、大きな支持力があり、地盤を強固に支持することができる。しかし、かかる大口径杭では、専用の大型削孔機械が必要となり、騒音や排土の問題があり、また狭隘な箇所には施工不可能となる問題がある。
【特許文献１】特公平２−６２６４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上からは、本発明の目的は、回転圧入式でありながら引き抜きに対する周面摩擦抵抗と押し込みに対する先端支持力の大きな鋼管杭、すなわち回転圧入杭を提供することである。
本発明の別の目的は、防錆処理が施された表面ツルツルの鋼管でも確実に押し込み支持力と引き抜き支持力を確保できるようにすることである。
本発明の別の目的は、先端から鋼管内に土砂が入り込んでも、グラウトを注入可能にすることである。
本発明の別の目的は、定着長全体をグラウトすることによって、周面摩擦力を増大させ、これによって地盤の支持層に到達しない短い杭でも支持力を大きくすることである。
本発明の別の目的は、施工性（杭の貫入性）は従来型の回転圧入杭と遜色ないまま、引き抜きや押し込みに対する大きな支持力を発揮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】
【０００４】
本発明は回転させながら地盤に圧入される回転圧入杭であり、先端に螺旋状の下部羽根を設けた鋼管抗本体の周壁に、グラウト材吐出孔を該鋼管抗本体の長さ方向に複数個散在して有すると共に、前記鋼管抗本体の長さ方向所定ピッチ毎に節突起を備えている。
本発明の回転圧入杭は、前記鋼管杭本体における定着長部の上端に前記下部羽根より大径の上部羽根を備えている。
本発明の回転圧入杭は、更に、前記下部羽根と前記上部羽根との間に第３の羽根を１段以上備えている。
本発明の回転圧入杭は、更に、前記下部羽根より上側の鋼管本体を被覆する袋体を供えている。
本発明の第１の施工方法は、前記回転圧入杭を回転圧入して地中に打設するステップ、該回転圧入杭の鋼管本体内にグラウト材を加圧注入するステップ、前記グラウト材吐出孔よりグラウト材を排出して定着長部を形成するステップを有している。
本発明の第２の施工方法は、前記回転圧入杭を回転圧入して地中に打設しながら、該回転圧入杭の鋼管本体内にグラウト材を加圧注入するステップ、グラウト材吐出孔よりグラウト材を排出して定着長部を形成するステップを有している。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、小型の機器で回転圧入杭を施工することができ、しかもグラウトが可能であるため、グラウトによる地盤改良効果を最大限に発現させることができる。なお、従来の回転圧入杭では下部羽根によって地盤を乱してしまうので周辺地盤の緩みを引き起こし、その影響を受けて、1本当たりの杭支持力が小さいが、本発明はグラウトを前提としているため、むしろ、杭の周面のある領域に限って下部羽根が緩ませた地盤にグラウト材を注入することによって、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。すなわち、本発明は地盤を下部羽根で緩ませることによるデメリットをメリットに転換するものである。
本発明によれば、節突起によりグラウト付着性能と荷重伝達性能を確保できるので、防錆処理が施された表面ツルツルの鋼管でも確実に地盤支持力の増大を図ることができ、しかも、鋼管周辺の地盤にグラウト材が入るため、鋼管に対する防食効果を発揮できる。
また、本発明によれば、グラウトは杭先端からではなく鋼管杭本体の周壁に設けた逆止弁機構付きグラウト材吐出孔から行なうので、鋼管先端部の閉塞に影響されずに注入できる。また、鋼管下端からグラウト材を吐出させて先端支持力をアップさせるのではなく、定着長部全体をグラウトすることによって周面摩擦力を増大させるもので、これにより、地盤の支持層に到達しない短い杭でも効果を発現できる。すなわち、本発明によれば、回転圧入式でありながらグラウトすることにより押し込み支持力と引き抜き支持力の大きな鋼管杭、すなわち回転圧入杭を提供できる。
【０００６】
本発明によれば、下部羽根部より大きい径の上部羽根部を鋼管杭本体の定着長部の上端に設けたから、施工時上部羽根部の下側の地盤を圧密することになり、特に自由長部との境界域で大きな押し込み支持力を発揮することができる。また、上部羽根による地盤の圧密により上部側へのグラウトの逸失を抑止することができる。
本発明によれば、前記下部羽根と前記上部羽根との間に第３の羽根を１段以上設けたから、より大きな杭支持力を得ることができる。
本発明によれば、下部羽根より上側の鋼管杭本体を袋体（パッカー）で被覆するようにしたから、グラウトを鋼管杭本体から直接地盤に注入しないで袋体の内部に注入して膨らませる形で造成体を地中に形成するため、地盤性状にかかわりなく確実且つ均一な杭ができる。また、本発明によれば、地盤に亀裂や緩い部分があってもグラウトが逃げていってしまうことはなく、しかも、袋体からグラウトの水分が出るのでグラウト強度を上げることができる。また、パッカーを用いたグラウト注入が可能となるため長さ方向に任意の領域に定着長部を形成することができる。
本発明によれば、上部自由長部接続後、回転圧入しながらグラウトを行なうことができ、作業性の向上と、より確実な改良効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（Ａ）第１実施例
図１は第１実施例の回転圧入杭の正面図である。回転圧入杭１０は、中空で全長3000〜6000mm、直径114.3mm、厚さ4.5mmの鋼管杭であり、図２(a)~(d)に示すように、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。
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（図では500mm）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（図では600mm）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２（ｂ）参照)が形成されている。
【０００８】
図３（Ａ）は下部羽根部１１ａ（図１のＡ部分）の拡大図、図３（Ｂ）は図１のＢ矢視図である。下部羽根部１１ａは図３（Ａ）に示すように鋼管杭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（特開2005-68987号公報参照）。下部羽根部１１ａの直径は図３（Ｂ）より204mmであり、鋼管本体の２倍程度の大きさとなっている。
図４は節突起１１ｂ周辺（図１のＣ部分）における鋼管杭の長手方向の一部破断図である。節突起１１ｂはビード溶接加工により形成される。図５は逆止弁機構付きグラウト材吐出孔１１ｃ周辺（図１のＤ部分）における鋼管杭の長手方向の一部破断図である。逆止弁機構付きグラウト材吐出孔１１ｃはバルブ加工により形成され、吐出孔11c‐1、逆止弁11c‐2で構成され、グラウトの加圧注入時に逆止弁11c‐2が開いてグラウトが吐き出されるようになっている。
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２(ｄ)参照)が形成されている。上部羽根部１３は、図２（ｃ）に示すように、上部羽根１３ａと継ぎ手部（ジョイントカプラ）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。上部羽根１３ａの外形は下部羽根１１ａの1.5倍程度、下部羽根部の外径は鋼管本体の２倍程度が望ましい。
鋼管杭本体（回転圧入杭）１０は標準的に防錆処理されたものを用いる。防錆処理された鋼管はグラウト材との付着が小さいが、節突起１１ｂによって地盤と杭の荷重伝達性能が大幅に向上する。
【０００９】
第１実施例の回転圧入杭１０を地盤に回転圧入後、あるいは地盤に回転圧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、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。すなわち、杭圧入によって、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。この際、グラウトの不測部位への逸失等が起こらない。
また、回転圧入杭１０を打設する際、杭の先端から鋼管内に土砂が入り込むが、グラウト材は杭先端からではなく鋼管杭本体の周壁に設けた逆止弁機構付きグラウト材吐出孔１１ｃから行なうので、鋼管先端部の閉塞に影響されずに注入することができる。すなわち、本発明の回転圧入杭１０は鋼管下端からグラウト材を吐出させて先端支持力をアップさせるのではなく、定着長部全体をグラウトすることによって、周面摩擦力を増大させて支持力をアップするもので、これによって地盤の支持層に到達しない短い杭でも支持力をアップすることができる。つまり、施工性（杭の貫入性）は従来型の回転圧入杭と遜色ないまま、引き抜きや押し込みに対する大きな支持力を発揮できる。
【００１０】
図６は回転圧入杭１０を地盤に施工した状態を示す説明図であり、下部羽根部１１ａと上部羽根部１３間で均一なグラウト柱体３１が形成されて定着長領域となり、上部羽根部１３と地表間はさほど定着に寄与せず自由長領域となる。上部羽根部１３から最初の節突起までの領域は圧密領域である。下部羽根部１１ａより大きい径の上部羽根部１３を鋼管杭本体の下部定着長部１１の上端に設けた結果、施工時に該上部羽根部１３の下側の地盤を圧密し、上部自由長部１２との境界域で大きな押し込み支持力を発揮する。また、上部羽根部１３による地盤の圧密により上部側へのグラウト材の逸失を抑止することができる。
【００１１】
（Ｂ）第２実施例
第１実施例の回転圧入杭は上部羽根部１３を備えているが、この上部羽根部１３は圧密領域を形成して支持力をアップする上で必要であるが地盤によっては必ずしも必要ではない。
図７は第２実施例の回転圧入杭を地盤に施工した状態を示す説明図である。第２実施例の回転圧入杭は第１実施例の回転圧入杭から上部羽根部１３を削除したもので、その他の点では同じであり、同一部分には同一符号を付している。
第２実施例によれば、第１実施例と圧密領域が形成される効果を除けば同等の効果を奏することができる。また、第２実施例によれば、先端羽根だけなので経済的であり、杭長が短い場合には上部自由長部１２を省略して接続作業を不要にでき、施工性を向上することができる。
【００１２】
（Ｃ）第３実施例
第３実施例の回転圧入杭は下部羽根部１１ａと上部羽根部１３との間に第３の羽根を１段以上備えたもので、より大きな杭支持力が得られる。
図８は第３実施例の回転圧入杭を地盤に施工した状態を示す図であり、下部羽根部１１ａと上部羽根部１３との間に複数の中間羽根部４１が設けられている。中間羽根部４１を除いた他の構成は第１実施例と同一であり、同一部分には同一符号を付している。
多段羽根タイプの第３実施例によれば、第１実施例の効果に加えて、更に、上から下に順に圧密するのでより杭支持力が向上するという効果が発生する。
【００１３】
（Ｄ）第４実施例
第４実施例の回転圧入杭は下部羽根より上側の鋼管杭本体の一部を被覆する袋体（パッカー）を備えた実施例である。
図９は第４実施例の回転圧入杭の説明図であり、第１実施例の下部羽根部１１ａから上部羽根部１３までの鋼管杭本体の一部（下部定着長部）を袋体５１で被覆した構成を備えている。袋体は織物、不織物、編物、などの脱水性があるものにより作成することが望ましい。
第４実施例の回転圧入杭１０を地盤に回転圧入後にグラウト材を加圧注入すると、該グラウト材が複数のグラウト材吐出孔１１ｃより袋体５１に注入される。この結果、図１０に示すように注入されたグラウト材により袋体５１が膨らむ形で造成体が地中に形成されるため、地盤性状にかかわりなく確実且つ均一な杭ができる。また、地盤に亀裂や緩い部分があってもグラウトが逃げていってしまうことはない。さらに、袋体からグラウトの水分が出るのでグラウト強度も上がる。すなわち、第４実施例よれば、直接地盤に注入するより袋内への注入によって一層確実にグラウト柱状体を形成することが可能となる。
なお、図９は第１実施例の回転圧入杭を袋体５１で被覆した例であるが、図７の第２実施例の回転圧入杭を袋体５１で被覆するように構成することもできる。この場合には、下部羽根部１１ａから下部定着長部１１の上端部までを袋体５１で被覆するようにする。
【００１４】
（Ｅ）第１の施工方法
図１１〜図１３は本発明の第１の施工方法説明図であり、小型の回転式削孔機械６１を用いて第１実施例の回転圧入杭１０を施工する例である。第１実施例の回転圧入杭１０は図２で説明したように、下部定着長部１１と上部自由長部１２と上部羽根部１３を組み立てて構成される。
まず、図１１（Ａ）に示すように回転式削孔機械６１に下部定着長部１１を把持させて所定ストロークづつ回転圧入する。図１１（Ｂ）に示すように下部定着長部１１の圧入が終了すれば、図１１（Ｃ）に示すように回転式削孔機械６１の下部定着長部１１の把持を解除する。ついで、図１２（Ａ）に示すように下部定着長部１１の上端部に上部羽根部１３を接続する。以後、図１２（Ｂ）に示すように回転式削孔機械６１により把持された上部自由長部１２を上部羽根部１３の継ぎ手により下部定着長部１１に接続し、接続完了後、回転圧入杭１０を所定ストロークづつ回転圧入する。そして、図１３（Ａ）に示すように回転圧入杭１０の圧入が終了すれば、図１３（Ｂ）に示すように上部自由長部１２の口元をバルブ６２で塞いでグラウト注入装置７１よりグラウトを加圧注入する。この加圧注入により、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、図６に示すように均一なグラウト柱体３１が形成され、これによって確実な支持力が得られる。
以上は第１実施例の回転圧入杭１０を施工する例であるが、同様に第２〜第４実施例の回転圧入杭を施工することができる。
【００１５】
（Ｆ）第２の施工方法
図１４〜図１６は本発明の第２の施工方法説明図であり、大型の回転式削孔機械８１を用いて第１実施例の回転圧入杭１０を一気に施工する例である。第１実施例の回転圧入杭１０は図２で説明したように、下部定着長部１１と上部自由長部１２と上部羽根部１３の３つの部品を組み立てて構成されるが、第２の施工方法では下部定着長部１１と上部羽根付きの上部自由長部１２を準備する。
まず、図１４（Ａ）に示すように大型回転式削孔機械８１に下部定着長部１１を把持させて一気に回転圧入する。図１４（Ｂ）に示すように下部定着長部１１の圧入が終了すれば、図１５（Ａ）に示すように回転式削孔機械８１の回転押し付け部８１ａを上方に移動させ、ついで、図１５（Ｂ）に示すように上部羽根付きの上部自由長部１２を下部定着長部１１に接続する。ついで、図１６（Ａ）に示すように回転式削孔機械８１の回転押し付け部８１ａで上部自由長部１２を押し付けながら回転させて回転圧入杭１０を一気に回転圧入する。回転圧入杭１０の圧入が終了すれば、図１６（Ｂ）に示すように上部自由長部１２の口元をバルブ６２で塞いでグラウト注入装置７１よりグラウトを加圧注入する。この加圧注入により、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、図６に示すように均一なグラウト柱体３１が形成され、これによって確実な支持力が得られる。
以上は第１実施例の回転圧入杭１０を施工する例であるが、同様に第２〜第４実施例の回転圧入杭を施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施例の回転圧入杭の正面図である。
【図２】第１実施例の回転圧入杭の組み立て説明図である。
【図３】下部羽根部の説明図である。
【図４】節突起の説明図である。
【図５】逆止弁機構付きグラウト材吐出孔の説明図である。
【図６】回転圧入杭を地盤に施工した状態を示す説明図である。
【図７】第２実施例の回転圧入杭を地盤に施工した状態を示す説明図である。
【図８】第３実施例の回転圧入杭を地盤に施工した状態を示す説明図である。
【図９】第４実施例の回転圧入杭の説明図である。
【図１０】グラウト材により第４実施例の袋体が膨らんだ状態の説明図である。
【図１１】本発明の第１の施工方法説明図（その１）である。
【図１２】本発明の第１の施工方法説明図（その２）である。
【図１３】本発明の第１の施工方法説明図（その３）である。
【図１４】本発明の第２の施工方法説明図（その１）である。
【図１５】本発明の第２の施工方法説明図（その２）である。
【図１６】本発明の第２の施工方法説明図（その３）である。
【符号の説明】
【００１７】
１１  下部定着長部
１２  上部自由長部
１３  上部羽根部
１１ａ  下部羽根部
１１ｂ  節突起
１１ｃ  逆止弁機構付きグラウト材吐出孔
【図１】
2008057113.tif 000003
【図２】
2008057113.tif 000004
【図３】
2008057113.tif 000005
【図４】
2008057113.tif 000006
【図５】
2008057113.tif 000007
【図６】
2008057113.tif 000008
【図７】
2008057113.tif 000009
【図８】
2008057113.tif 000010
【図９】
2008057113.tif 000011
【図１０】
2008057113.tif 000012
【図１１】
2008057113.tif 000013
【図１２】
2008057113.tif 000014
【図１３】
2008057113.tif 000015
【図１４】
2008057113.tif 000016
【図１５】
2008057113.tif 000017
【図１６】
2008057113.tif 000018