(57)【要約】【課題】本発明は管杭が元々所有する管杭孔に挿入されたドライブシャフトにより、掘削抵抗が最も加わる管杭下端付近に回転駆動力を直接的に与え、従来例における管杭の上端と下端間における捻れの原因を払拭し、管杭を健全に埋設する。【解決手段】管杭６の回転により地盤２５に縦穴２８を自己掘削しつつ該縦穴２８に管杭６を埋設する管杭６の埋設工法において、上記管杭６上端から管杭孔１５内にドライブシャフト１７を挿入し、該ドライブシャフト１７の上端付近にモーター２６による回転力を与えて同シャフト１７を回転し、該ドライブシャフト１７の下端付近を管杭孔１５の下端付近において管杭６と係脱可に係合し、該係合を介して上記ドライブシャフト１７の回転力を管杭６の下端付近に付与し上記縦穴２８を自己掘削する管杭６の埋設工法。【選択図】　　　　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管杭の回転により地盤に縦穴を自己掘削しつつ該縦穴に管杭を埋設し管杭基礎を形成する管杭の埋設工法において、上記管杭上端から管杭孔内にドライブシャフトを挿入し、該ドライブシャフトの上端付近に回転力を与えて同シャフトを回転し、該ドライブシャフトの下端付近を管杭孔の下端付近において管杭と係脱可に係合し、該係合を介して上記ドライブシャフトの回転力を管杭の下端付近に付与し上記縦穴を自己掘削することを特徴とする管杭の埋設工法。
【請求項２】
管杭の回転により地盤に縦穴を自己掘削しつつ該縦穴に管杭を埋設し管杭基礎を形成する管杭の埋設装置において、管杭上端から管杭孔内に挿入されるドライブシャフトを備え、該ドライブシャフトの少なくとも下端付近に回転伝達継手を設け、他方上記管杭孔の下端付近に上記管杭と一体なる回転伝達継手を設け、該管杭の回転伝達継手に上記ドライブシャフトの回転伝達継手を係合し、該回転伝達継手による係合を介してドライブシャフトの回転力を管杭の下端付近に付与し上記縦穴を自己掘削することを特徴とする管杭の埋設装置。
【請求項３】
上記ドライブシャフトを角柱体にて形成して同シャフト下端付近の角柱体部分で上記回転伝達継手を構成し、他方上記管杭の回転伝達継手を角筒体にて形成し、該角筒体内に上記角柱体部分を挿入して係合を図り上記回転力を付与する構成としたことを特徴とする請求項２記載の管杭の埋設装置。
【請求項４】
上記ドライブシャフトに管杭上端から管杭孔内に挿入される円板を備え、該円板を管杭孔内面にて規制し、上記ドライブシャフトの芯出しを図る構成としたことを特徴とする請求項２記載の管杭の埋設装置。
【請求項５】
上記ドライブシャフトの上端を上記管杭孔の上端から上方へ突出し、該突出部にモーターを結合し回転力を与える構成としたことを特徴とする請求項２記載の管杭の埋設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管杭基礎を形成するコンクリート管杭又は鋼管杭から成る管杭の埋設工法と同埋設装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交通標識、案内板、街路灯等の支柱を立設する場合、或いは建造物等を構築する際の基礎工法として、掘削機によって地盤に縦穴を掘削し、該縦穴内にコンクリート管杭又は鋼管杭を挿入し、該管杭孔内に中込砕石や中込モルタルを投入して管杭孔内に支柱を立て込んだり建造物を構築する管杭埋設工法が広く実施されている。
【０００３】
他方特公平２−６２６４８号等に示すように、鋼管杭の下端に掘削刃を設けて置き、該鋼管杭を地盤に立設して回転させることにより上記掘削刃で地盤に縦穴を自己掘削しつつ埋設し、地盤改良を図る工法が知られており、この自己掘削杭を用いて地盤中に埋設した管杭孔内に中込砕石や中込モルタルを投入して支柱を立設したり、建造物を構築する基礎工法が実施可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら上記事前に縦穴を掘削し、これにコンクリート管杭又は鋼管杭を挿入する基礎工法は、縦穴掘削に際し多量の残土が排出される欠点を有し、更には事前に掘削した縦穴内に土砂が崩れ落ちて管杭の挿入に支障を来し、軟弱地盤には実施し難い問題を有している。加えて縦穴と管杭間に遊びを生じ、基礎耐力を減殺する問題を有している。又工事時間を多く要しコストが高くつく問題を有している。
【０００５】
他方鋼管杭の下端に掘削刃を溶接等にて取り付けて置き、この掘削刃にて縦穴を自己掘削しつつ埋設を図る基礎工法においては、図１に示すように、モーター１の駆動軸２と一体のキャップ３を鋼管杭４の上端に被嵌してキー結合５し、該キャップ３を介してモーター１の回転力を鋼管杭４の上端に与えて同鋼管杭４を回転せしめ、上記掘削刃で縦穴を自己掘削する方法を採っているが、この方法では鋼管杭４の上端周面に強力な回転力が加わるのに対し、鋼管杭４下端にはこれに抗する大きな掘削抵抗が働き、このため鋼管杭４上端と下端間に捻れが発生し、鋼管杭４の変形、亀裂等の損傷、縦穴の芯ずれ等を招来する問題を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を適切に解決する、コンクリート管杭又は鋼管杭から成る管杭の埋設工法と同埋設装置を提供するものである。
【０００７】
本発明に係る管杭の埋設工法は上記管杭が有する管杭孔を利用し、該管杭孔内に上端からドライブシャフトを挿入し、該ドライブシャフトの上端付近にモーター等による回転力を与えて同シャフトを管杭孔内で回転せしめるようにする。
【０００８】
そして該ドライブシャフトの下端付近を管杭孔の下端付近において管杭と係脱可に係合し、該係合を介して上記ドライブシャフトの回転力を管杭の下端付近に付与し、上記縦穴を自己掘削する工法を採る。
【０００９】
上記工法に使用される埋設装置は上記管杭の上端から管杭孔内に挿入されるドライブシャフトを備え、該ドライブシャフトの下端付近に回転伝達継手を設け、他方上記管杭孔の下端付近に上記管杭と一体なる回転伝達継手を設け、該両回転伝達継手を相互に係合し、該回転伝達継手による係合を介してドライブシャフトの回転力を管杭の下端付近に付与し、上記縦穴を自己掘削する構成を有する。
【００１０】
上記管杭の埋設工法と同埋設装置においては、管杭が元々所有する管杭孔に挿入されたドライブシャフトにより、掘削抵抗が最も加わる管杭下端付近に回転駆動力が直接的に与えられ、前記管杭の上端と下端間における捻れの原因を払拭し、管杭を健全に埋設することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図２乃至図８に基づき説明する。
【００１２】
前記の通り本発明は管杭基礎を形成する管杭の埋設工法と同埋設装置に係り、コンクリート管杭と鋼管杭等を対象とする。
【００１３】
図７，図８は代表例としてコンクリート管から成る管杭６を示しており、図２，図３，図７に示す通り、該管杭６の下端（先端）に掘削刃７を取り付ける。該掘削刃７は尖鋭な先端を有する角錐体から成る中空構造の穂先部８を有し、角錐体の各角縁にて掘削縁１２を形成している。
【００１４】
上記穂先部８は図示の通り、基部から先端に向け延在する三角形の尾根部３１を周方向に複数並列して有し、各尾根部３１間に三角形の谷部３２を形成しており、尾根部３１の稜線（上記角縁に相当）にて掘削縁１２を形成している。
【００１５】
上記三角形の谷部３２は穂先部８の回転時に掘削土を尾根部３１の斜面（谷部３２の斜面）に沿い外周方向へ押し出す機能を持ち、管杭６の推進を円滑にする。
【００１６】
更に上記穂先部８の基端にキャップ部９を一体且つ同心に連設し、穂先部８の外周面からキャップ部９の外周面に亘り螺旋フィン１０を一体に設け、該螺旋フィン１０の始端（穂先部８の先端側端部）にすくい刃１１を一体に設けた構造を有している。
【００１７】
更に上記キャップ部９の底板１３の中心部、即ち穂先部８の基端開口面を閉鎖するように一体に取り付けた底板１３の中心部に軸線上へ立ち上がる角筒体１４を一体に取り付け、上記掘削刃７をキャップ部９を以って管杭６の下端外周面に一体に嵌装し、上記角筒体１４を管杭孔１５の軸線上において同孔１５の下端内に立ち上げる。この角筒体１４は回転伝達継手を構成している。
【００１８】
上記角筒体１４の筒孔は貫通孔であり、上端は管杭６の管杭孔１５内に開口し、下端は底板１３を貫いて穂先部８の空洞内に開口している。
【００１９】
上記掘削刃７は底板１３の周縁部を管杭６の下端面に当接し、同所においてボルト１６止めし管杭６と一体にする。又管杭６が鋼管杭である場合には、上記掘削刃７を管杭６の下端に溶接等にて一体に取り付けることができる。
【００２０】
他方図４，図５に示すドライブシャフト１７は角柱体にて形成し、該角柱体の上端側と下端側に等径の円板１８，１９を一体に取り付け、該上部円板１８から上方へ角柱体の上端部を突出し、該突出せる上端柱体部分２０にてモーター継手を形成すると共に、下部円板１９から下方へ角柱体の下端部を突出し、該突出せる下端柱体部分２１にて回転伝達継手を形成する。
【００２１】
又ドライブシャフト１７を円柱体にし、上部円板１８から上方へドライブシャフト１７の上端部を突出し、該突出せる上端柱体部分２０にてモーター継手を形成すると共に、下部円板１９から下方へドライブシャフト１７の下端部を突出し、該突出せる下端柱体部分２１にて回転伝達継手を形成する。
【００２２】
上記管杭６は円筒柱体であり、同管杭孔１５は円筒孔であり、図７に示すように、上記ドライブシャフト１７は上記管杭６の上端から上記管杭孔１５内へ挿入し、軸線上に延在せしめる。
【００２３】
そして上記ドライブシャフト１７の挿入により下端柱体部分２０（回転伝達継手）を上記角筒体１４（回転伝達継手）内に挿入し、ドライブシャフト１７と管杭６とを一体回転可能に連結する。即ち角柱体から成る下端柱体部分２０と角筒体１４の嵌合により、軸線方向への挿脱は可能であるが、回転方向には係合し一体回転継手を形成する。
【００２４】
上記回転伝達継手は角柱体と角筒体の嵌合によって回転の伝達を図る構造としているが、上記ドライブシャフト１７を円柱体にて形成し、該ドライブシャフト１７の下端付近を管杭６の下端付近に係合してドライブシャフト１７の回転力を管杭６に伝達する継手構造であれば、その他の凹と凸との係合等の雌雄係合構造を採用することができる。例えば図示の角筒体１４を用いずに、ドライブシャフト１７の下端（下端角柱体部分）を底板１３の中心に空けた角孔内に挿入して回転伝達継手を構成することができる。
【００２５】
上記回転伝達継手は軸線方向には挿脱が可能で、該軸線を中心とする回転方向に対しては回り止め継手を構成する。
【００２６】
上記ドライブシャフト１７の下部円板１９は同シャフト１７の挿入に伴い管杭孔１５内に挿入されて管杭孔１５の下端付近において上記角筒体１４の上端面に当接し、同シャフト１７の挿入深さを設定する。
【００２７】
又ドライブシャフト１７の上部円板１８は同シャフト１７の挿入に伴い管杭孔１５内に挿入されて管杭孔１５の上端の開口面付近、好ましくは同開口面と同レベルにおいて管杭孔１５内に挿入される。
【００２８】
上記上下円板１８，１９は互いに等径であり、管杭孔１５に対しては等径又は僅かに小径にする。よって上下円板１８，１９を管杭孔１５の内周面にて規制し、ドライブシャフト１７の芯出しを図る。
【００２９】
又上記管杭６の上端に管杭孔１５を閉鎖する、図６Ａ，Ｂに示すキャップ２２を被嵌し、該キャップ２２の底板を管杭６の上端面に当接し、同所においてフック２３付きのボルト２４にて一体に取り付ける。上記フック２３は管杭６をクレーンによって吊り上げる手段である。
【００３０】
上記キャップ２２の中心部には上記ドライブシャフト１７（角柱体）を貫挿するシャフト貫挿孔２９を設け、該貫挿孔２９を通し同シャフト１７の上端柱体部分２０を上方へ突出せしめる。
【００３１】
又上記キャップ２２の内面に上部円板１８を当接してドライブシャフト１７の上方への移動を阻止する。他方下部円板１９にてドライブシャフト１７の下方への移動を阻止する。即ち上下円板１８，１９はドライブシャフト１７の軸線上における上下移動を阻止するストッパーを形成する。
【００３２】
而して図８Ａ，Ｂに示すように、上記管杭６をクレーンで吊り上げつつ地盤２５に対し垂直に立設し、ドライブシャフト１７の上端から突出する柱体部分２０にクレーンで吊り上げたモーター２６の駆動軸２７を連結ピン３０等にて着脱可に連結し、該モーター２６の駆動によりドライブシャフト１７の上端に回転力を与える。
【００３３】
上記回転力は管杭６の下端付近に与えられ、管杭６を回転させつつ掘削刃７により縦穴２８を自己掘削しつつ、該掘削した縦穴２８内に管杭６を埋設する。該管杭６の埋設後、ボルト２４を解除して上記モーター２６とキャップ２２とドライブシャフト１７を一体に抜去する。
【００３４】
上記埋設管杭６は支柱の基礎杭又は建造物の基礎杭として機能する。埋設管杭６の管杭孔１５内には中込材、代表例として中込砕石や中込コンクリート（モルタルを含む）や中込土等を充填し、基礎杭としての強度を付加する。
【００３５】
上記管杭６にて自己が埋設される縦穴２８を自己掘削する工法は、掘削土を螺旋フィン１０にて上方へ押し上げつつ、管杭６外周面により縦穴２８内周面に押し付け縦穴強度を強化し、掘削土を残土として過度に排出しない。
【００３６】
上記実施形態は管杭６の回転により地盤２５に縦穴２８を自己掘削しつつ、該縦穴２８に管杭６を埋設し管杭基礎を形成する管杭６の埋設工法において、上記管杭６上端から管杭孔１５内にドライブシャフト１７を挿入し、該ドライブシャフト１７の上端付近にモーター２６等による回転力を与えて同シャフト１７を回転し、該ドライブシャフト１７の下端付近を管杭孔１５の下端付近において管杭６と係脱可に係合し、該係合を介して上記ドライブシャフト１７の回転力を管杭６の下端付近に付与し上記縦穴２８を自己掘削する管杭６の埋設工法を開示している。
【００３７】
又上記実施形態は管杭６の回転により地盤２５に縦穴２８を自己掘削しつつ該縦穴２８に管杭６を埋設し管杭基礎を形成する管杭６の埋設装置において、管杭６上端から管杭孔１５内に挿入されるドライブシャフト１７を備え、該ドライブシャフト１７の少なくとも下端付近に回転伝達継手を設け、他方上記管杭孔１５の下端付近に上記管杭６と一体なる回転伝達継手を設け、該管杭６の回転伝達継手に上記ドライブシャフト１７の回転伝達継手を係合し、該回転伝達継手による係合を介してドライブシャフト１７の回転力を管杭６の下端付近に付与し上記縦穴２８を自己掘削する管杭６の埋設装置を開示している。
【００３８】
上記管杭６と管杭孔１５とドライブシャフト１７の「下端付近」、又は「上端付近」の用語は末端部を含む意味である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、管杭が元々所有する管杭孔に挿入されたドライブシャフトにより、掘削抵抗が最も加わる管杭下端付近に回転駆動力が直接的に与えられ、従来例における管杭の上端と下端間における捻れの原因を払拭し、管杭を健全に埋設することができる。又短時間で管杭の埋設が可能であり、基礎工事全体のコストダウンを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の鋼管杭を回転しつつ縦穴を自己掘削し埋設する埋設工法における、鋼管杭に対する回転力付与手段を示す側面図。
【図２】本発明の管杭の埋設工法と同埋設装置を形成する掘削刃の側面図。
【図３】上記掘削刃の平面図。
【図４】本発明の管杭の埋設工法と同埋設装置を形成するドライブシャフトの側面図。
【図５】上記ドライブシャフトの平面図。
【図６】Ａは管杭の上端に被嵌するキャップの平面図、Ｂは同断面図。
【図７】管杭の管杭孔内にドライブシャフトを挿入し組立てた状態を示す断面図。
【図８】Ａ，Ｂは上記管杭により該管杭自身を埋設する縦穴を掘削する状態を説明する断面図。
【符号の説明】
６…管杭、７…掘削刃、８…穂先部、９…キャップ部、１０…螺旋フィン、１１…すくい刃、１２…掘削縁、１３…キャップ部の底板、１４…角筒体、１５…管杭孔、１６…ボルト、１７…ドライブシャフト、１８…上部円板、１９…下部円板、２０…上端柱体部分、２１…下端柱体部分、２２…キャップ、２３…フック、２４…ボルト、２５…地盤、２６…モーター、２７…駆動軸、２８…縦穴、２９…シャフト貫通孔、３０…連結ピン、３１…尾根部、３２…谷部
【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】
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【図８】
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