(57)【要約】【目的】安価であるにも拘らず、鋼管杭に高い支持力を確保可能とする。【構成】鋼管杭１２とは別体の、摩擦力増強外形を持った異形杭１４を、その鋼管杭の先頭に一体的に連結するとともに、少なくとも緯方向に膨張可能なパッカー１８をその鋼管杭の一部周りに一体的に配することによりなる鋼管杭体１０を、地盤２８に形成された杭孔３０内にその異形杭から挿入配置する。そして、鋼管杭１２の一部周りに配したパッカー１８を、その内部への注入材１６の注入に伴ったその緯方向への膨張のもとで、杭孔３０周面に圧接、圧着させ、このパッカーの膨張により杭孔底部側に閉鎖規定された定着長部Ｌ１内に、固結材を、鋼管杭外部に配した注入ホースによる加圧注入のもとで充填し固結させるものとしている。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に形成した杭孔内に鋼管杭を挿入配置し、杭孔内に充填した固結材の固結のもとで、この鋼管杭を地盤中に埋設する鋼管杭埋設工法であり、
鋼管杭とは別体の、摩擦力増強外形を持った異形杭を、その鋼管杭の先頭に一体的に連結するとともに、少なくとも緯方向に膨張可能なパッカーをその鋼管杭の一部周りに一体的に配することによりなる鋼管杭体を、地盤に形成された杭孔内にその異形杭から挿入配置し、
鋼管杭の一部周りに配したパッカーを、その内部への注入材の注入に伴ったその緯方向への膨張のもとで、杭孔周面に圧接、圧着させるとともに、このパッカーの膨張により杭孔底部側に閉鎖規定された定着長部内に、固結材を、鋼管杭外部に配した注入ホースによる加圧注入のもとで充填し固結させる鋼管杭埋設工法。
【請求項２】
中空の鋼管杭と；
鋼管杭とは異なる摩擦力増強外形を有して形成され、鋼管杭の先頭にその同軸上で一体的に連結された異形杭と；
鋼管杭の一部周りに一体的に配設され、その内部への注入材の注入のもとで、少なくとも緯方向に膨張されるパッカーと；
パッカーよりその先頭側に排出口を配して、鋼管杭の外部に配設された注入ホースと；
を備えた鋼管杭体。
【請求項３】
鋼管杭と異形杭とが、一対のねじ式ジョイントにより一体的に連結される請求項２記載の鋼管杭体。
【請求項４】
異形杭が、複数の小径鉄筋を円筒鋼材の周面で長さ方向に沿わせて固着した異形鋼杭である請求項２または３記載の鋼管杭体。
【請求項５】
異形杭が、単数のロッド先端に略円板状のストッパプレートを一体的に有してなる異形ロッド杭である請求項２または３記載の鋼管杭体。
【請求項６】
異形杭が、離間並置された複数のロッド先端に単一の略円板状のストッパプレートを一体的に配してなる異形ロッド杭である請求項２または３記載の鋼管杭体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤の杭孔に挿入配置した鋼管杭を、杭孔に充填された固結材の固結により埋設する鋼管杭埋設工法、およびその鋼管杭体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建造物の基礎工事等に使用される既製杭の一種としての鋼管杭を、地盤の杭孔内に埋設し定着させる工法としては、杭孔内に充填した固結材、たとえばセメントミルク等のグラウト材を鋼管杭周りで一体的に固結させるものが一般的に知られている。
【０００３】
ところで、この種の鋼管杭に作用する荷重には、主に押し込み荷重、水平荷重、および引き抜き荷重があげられ、これらの荷重に対する支持力は、鋼管杭周りに付着する固結材の付着力に主に依存されている。しかしながら、一般的な鋼管杭の外周面は滑らかであり、そこに生じる摩擦力は小さいため、鋼管杭周りで固結材を単純に固結させただけでは、鋼管杭に対する固結材の付着力、つまり鋼管杭に対する支持力が十分には確保できない。
【０００４】
そこで、通常は、この鋼管杭周面に摩擦力を増強させるための加工を施し、これによる固結材の付着力増強のもとで、地盤中における支持力強化がはかられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鋼管杭に対する、固結材の付着力増強加工としては、たとえば、複数本の鉄筋を離間位置で円周方向に巻装して固着させたもの、あるいは１本の鉄筋をスパイラル状に巻装して固着させたもの等が知られている。しかしながら、このような円周方向での溶接作業は複雑になりやすく、作業能率も悪いことから、この加工自体でのコストの上昇が避けられない。
【０００６】
また、公知の工法においては、杭孔のほぼ全長に渡って固結材を充填させ、これを鋼管杭の全長周りで固結させることによって鋼管杭における水平支持力を得ている。しかしながら、このような構成においては、鋼管杭の全長に付着力増強加工を施す必要があるため、高価な鋼管杭の使用量が増えることから、この点からも、そのコストの増大化が伴われる。
【０００７】
この発明は、安価であるにも拘らず、鋼管杭に高い支持力を確保可能とする鋼管杭埋設工法、およびそれに適した鋼管杭体の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、この発明の請求項１に係る鋼管杭埋設工法によれば、鋼管杭とは別体の、摩擦力増強外形を持った異形杭を、その鋼管杭の先頭に一体的に連結するとともに、少なくとも緯方向に膨張可能なパッカーをその鋼管杭の一部周りに一体的に配することによりなる鋼管杭体を、地盤に形成された杭孔内にその異形杭から挿入配置している。そして、鋼管杭の一部周りに配したパッカーを、その内部への注入材の注入に伴ったその緯方向への膨張のもとで、杭孔周面に圧接、圧着させ、このパッカーの膨張により杭孔底部側に閉鎖規定された定着長部内に、固結材を、鋼管杭外部に配した注入ホースによる加圧注入のもとで充填し固結させるものとしている。
【０００９】
また、この発明の請求項２に係る鋼管杭体は、中空の鋼管杭と、鋼管杭とは異なる摩擦力増強外形を有して形成され、鋼管杭の先頭にその同軸上で一体的に連結された異形杭と、鋼管杭の一部周りに一体的に配設され、その内部への注入材の注入のもとで、少なくとも緯方向に膨張されるパッカーと、パッカーよりその先頭側に排出口を配して、鋼管杭の外部に配設された注入ホースとを備えている。
【００１０】
そして、この発明の請求項３においては、鋼管杭と異形杭とが、一対のねじ式ジョイントにより一体的に連結されるものとして具体化されている。
【００１１】
また、この発明の請求項４においては、異形杭が、複数の小径鉄筋を円筒鋼材の周面で長さ方向に沿わせて固着した異形鋼杭として具体化されている。
【００１２】
さらに、この発明の請求項５においては、異形杭が、単数のロッド先端に略円板状のストッパプレートを一体的に有してなる異形ロッド杭として具体化されるとともに、この発明の請求項６においては、異形杭が、離間並置された複数のロッド先端に単一の略円板状のストッパプレートを一体的に配してなる異形ロッド杭として具体化されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１、図２に示すように、この発明に係る鋼管杭体１０においては、鋼管杭１２の先頭に、この鋼管杭の断面外形と異なる、摩擦力増強外形を持った異形杭１４が一体的に連結されるとともに、注入材１６の注入のもとでその緯方向に膨張されるパッカー１８が、鋼管杭の一部周りに一体的に配されている。
【００１５】
この鋼管杭体１０において使用される鋼管杭１２は、従来と同様の中空の鋼管であり、たとえば、その各端にねじ式ジョイント２０、つまりおねじ２０−１、およびめねじ２０−２がそれぞれ設けられている。そして、この鋼管杭１２の先頭に、摩擦力増強外形、たとえば非円形の断面外形を有した異形杭１４が、ねじ式ジョイント２０を介して一体的に連結されている。
【００１６】
この異形杭１４は、たとえば、鋼管杭１２とほぼ同径の円筒鋼材２２の周面に複数、たとえば８本等の小径鉄筋２４をその長さ方向に沿わせて固着した異形鋼杭として形成され、その上端のおねじ２０−１を介して、鋼管杭１２の先頭で、その同軸上に配置、連結されている。
【００１７】
なお、この異形杭１４をなす円筒鋼材２２としては、たとえば、いずれかの端末の閉鎖された有底筒体を利用することが望ましく、この実施の形態においては、先端、つまり図中下端に底部を有するものとして、この円筒鋼材を具体化するものとする。
【００１８】
そして、たとえば、略ドーナツ状の袋体としてなるパッカー１８が、鋼管杭１２の一部周り、たとえば先頭寄りの部分に、貼着等のもとで一体的に環装されている。
【００１９】
このパッカー１８は、少なくとも緯方向、つまり直径方向に膨張可能な織布からなる布パッカーとしてなり、その袋体内部に先端を挿入配置した注入管２６による、その内部への注入材１６、たとえばセメントミルク等のグラウト材の注入、およびその固化より、その緯方向、つまりは直径方向への膨張が可能となっている。
【００２０】
図１を見るとわかるように、この発明の鋼管杭埋設工法は、このように組み立てられた鋼管杭体１０を、地盤２８に形成した所要径、および所要深度の杭孔３０の内部に挿入配置することにより行われる。
【００２１】
地盤２８に対する杭孔３０の掘削形成自体はこの発明の趣旨でなく、また、従来と同様の、削孔機による、たとえば二重管削孔によるもの等であれば足りるため、この杭孔の掘削工程に対する詳細な説明は、ここでは省略する。
【００２２】
そして、この発明においては、上述の鋼管杭体１０を、地盤の杭孔３０内に、その異形杭１４から挿入配置し、その挿入後、鋼管杭周りのパッカー１８に、注入管２６を介して注入材１６を注入して、このパッカーを、その緯方向への膨張のもとで杭孔周面に圧接、圧着させる。
【００２３】
なお、このパッカー１８内ヘの注入材１６の注入は、所定の圧力を伴った加圧注入であるため、杭孔周面へのその圧接、圧着は確実に行われる。そして、このパッカー１８が十分な可撓性を持った織布からなる袋体であるため、杭孔周面の凹凸に応じた面変形により、その密着度は十分に高く維持される。
【００２４】
図１を見るとわかるように、この構成においては、このパッカー１８の膨張により、杭孔３０の、このパッカーからの底部領域が、上端の閉塞された定着長部Ｌ１として閉鎖規定される。そして、この発明においては、この定着長部Ｌ１内に、鋼管杭１２の外部に配した注入ホース３２によって、固結材３４をその加圧注入のもとで充填し、その固結のもとで、異形杭１４の周りを含むこの閉鎖の定着長部内に、固結材の固結体３４を形成する（図２参照）。
【００２５】
なお、ここで使用する固結材としては、セメントミルク等のグラウト材が例示でき、これによる固結体は、通常、コンクリート幹体と称される。
【００２６】
上記のように、この発明の鋼管杭埋設工法は、鋼管杭１２の先頭に異形杭１４を配した鋼管杭体１０を、杭孔３０内に挿入配置するものであるため、杭孔内で固結形成された固結体（コンクリート幹体）３４との摩擦力は確実に増強される。そして、この発明においては、この異形杭１４の外面形状による摩擦力増強に加え、この異形杭周りに、固結材（グラウト材）を所定の高圧力のもとで加圧注入するため、この異形杭に対する固結材、つまり固結体３４の付着強度は確実に強化されたものとなる。さらに、この固結材の加圧注入により、杭孔３０の周面に対する固結体３４の付着力も確実に強化されるため、この発明によれば、地盤２８に対する鋼管杭体１０、ひいては鋼管杭１２の支持力が確実に強化されたものとなる。
【００２７】
そして、この固結材の加圧注入によりなる固結体３４は、容易な変形を生じないものであるため、鋼管杭１２からの荷重がこの固結体に集中的に作用しても、それを確実に地盤に伝達させる機能を十分に維持することが可能となる。従って、この発明によれば、高い支持力を持つ鋼管杭１２の埋設が確実に行える。
【００２８】
また、この発明においては、パッカー１８により閉鎖規定した定着長部Ｌ１内に固結材を加圧注入しているにすぎないため、その上部、つまり杭孔３０の開口側に位置する鋼管杭１２の周面に、摩擦力増強加工を施す必要がなくなる。つまり、鋼管杭１２に対する付加加工は何等必要とせず、この鋼管杭としては通常の鋼管が使用できるため、高価な鋼管杭の使用量が確実に低減できる。
【００２９】
そして、この実施の形態において例示した異形杭１４は、円筒鋼材２２の周面に複数の小径鉄筋２４をその長さ方向に沿わせて固着したものであるため、その加工自体が容易、かつ安価に行える。
【００３０】
従って、この発明によれば、安価であるにも拘らず、鋼管杭１２における高い支持力が十分に確保可能となる。
【００３１】
さらに、この発明においては、鋼管杭１２の一部周りにパッカー１８を一体的に配し、これを膨張のもとで杭孔３０の周面に圧接、圧着させているため、この部分においても、その支持力は一層高く確保できる。そして、このパッカー１８が杭孔３０のほぼ中央に鋼管杭体１０、つまりは鋼管杭１２を保持するセンタライザ機能、あるいはスペーサ機能を有するため、その位置決め効果により、その施工の確実性も一層向上される。
【００３２】
そして、この発明の鋼管杭体１０によれば、上記鋼管杭埋設工法が適切に遂行でき、そのコスト低減、および支持力強化に十分に寄与することが容易に可能となる。
【００３３】
なお、この実施の形態においては、パッカー１８により閉塞規定した定着長部Ｌ１内のみに固結材を加圧注入しているが、必要等に応じて、このパッカーの上部に規定された、いわゆる自由長部周りにも、固結材を充填してもよい。
【００３４】
このような構成によれば、水平荷重に対する支持力強化が一層確実となることから、定着長部Ｌ１の地層が信頼度の低いものであった場合等において、特に有効となる。
【００３５】
また、ここでは、鋼管杭１２の１ヶ所にパッカー１８を配する構成を例示しているが、これに限定されず、鋼管周りの複数箇所に、このパッカーを配する構成としてもよい。
【００３６】
なお、この実施の形態においては、鋼管杭１２を単体とした場合の鋼管杭体１０を具体化しているが、杭孔３０の深度に合わせて鋼管杭を継ぎ足すことは可能である。
【００３７】
ここで、上述したこの発明の実施の形態においては、異形杭１４として、円筒鋼材２２の周面に複数の小径鉄筋２４を配してなる異形鋼杭が具体化されているが、異形杭はその断面外形を鋼管杭１２の断面外形と異なる、固結材の付着力の大きな周面形状、あるいは外面形状としたものであれば足りるため、これに限定されず、たとえば、図３（Ａ）に示すような、単数のロッド３４の先端に略円板状のストッパプレート３６を一体的に組み合わせてなる異形ロッド杭１１４、および図３（Ｂ）に示すような、離間並置された複数、たとえば４本のロッド３８の先端に単一の略円板状のストッパプレート４０を一体的に組み合わせてなる異形ロッド杭２１４等を、鋼管杭１２の先頭に連結される異形杭として利用してもよい。
【００３８】
このような構成においても、この異形杭１１４，２１４に対する固結材、つまりは固結体３４の付着力の増強は確実に得られるため、上記実施の形態と同様の効果は、これらにおいても十分に確保可能となる。
【００３９】
なお、この発明の実施の形態においては、鋼管杭１２と異形杭１４とを、ねじ式ジョイント２０により一体的に連結するものとして具体化しているが、鋼管杭、異形杭管を一体的に連結すれば足りるため、これに限定されず、他の構成のジョイント、あるいは溶接等のもとで、これらを相互に連結してもよい。
【００４０】
しかしながら、鋼管杭１２と異形杭１４との連結にねじ式ジョイント２０を用いれば、その連結が容易となり、その作業自体が簡略化できる。そして、ねじ式ジョイント２０であれば、鋼管杭１２の継ぎ足しにも利用できるため、その汎用性がはかられる。
【００４１】
上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明を何等限定するものでなく、この発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に包含されることはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
上記のように、この発明に係る鋼管杭埋設工法によれば、鋼管杭の先頭に異形杭を配した鋼管杭体を杭孔内に挿入配置するものであるため、その内部に固結形成された固結体との摩擦力は確実に増強され、また、この異形杭の外面形状による摩擦力増強に加え、この異形杭周りに、固結体を所定の高圧力のもとで加圧注入するため、この異形杭に対する固結材、つまり固結体の付着強度は確実に強化されたものとなる。さらに、この固結材の加圧注入により、杭孔の周面に対する固結体の付着力も確実に強化されるため、この発明によれば、地盤に対する鋼管杭体、ひいては鋼管杭の支持力が確実に強化されたものとなる。
【００４３】
そして、この固結材の加圧注入によりなる固結体は、容易な変形を生じないものであるため、鋼管杭からの荷重がこの固結体に集中的に作用しても、それを確実に地盤に伝達させる機能を十分に維持することが可能となる。従って、この発明によれば、高い支持力を持つ鋼管杭の埋設が確実に行える。
【００４４】
また、この発明においては、パッカーにより閉鎖規定した定着長部内に固結材を加圧注入しているにすぎないため、鋼管杭に対する付加加工は何等必要としない。つまり、この鋼管杭としては通常の鋼管が使用でき、高価な鋼管杭の使用量が確実に低減できる。
【００４５】
従って、この発明によれば、安価であるにも拘らず、鋼管杭における高い支持力が十分に確保可能となる。
【００４６】
さらに、この発明においては、鋼管杭の一部周りにパッカーを一体的に配し、これを膨張のもとで杭孔の周面に圧接、圧着させているため、この部分においても、その支持力は一層高く確保できる。そして、このパッカーが杭孔のほぼ中央に鋼管杭体、つまりは鋼管杭を保持するセンタライザ機能、あるいはスペーサ機能を有するため、その位置決め効果により、その施工の確実性も一層向上される。
【００４７】
そして、この発明の鋼管杭体によれば、上記鋼管杭埋設工法が適切に遂行でき、そのコスト低減、および支持力強化に十分に寄与することが容易に可能となる。
【００４８】
また、異形杭を、円筒鋼材の周面に複数の小径鉄筋をその長さ方向に沿わせて固着したもの、あるいは単数、または複数のロッドの先端に略円板状のストッパプレートを一体的に組み合わせてなる異形ロッド杭とすれば、その加工自体が容易、かつ安価に行えるため、施工コストの低減化が一層はかられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る鋼管杭埋設工法を示す、概略の縦断面図である。
【図２】この発明に係る鋼管杭体の、一部破断の概略斜視図である。
【図３】異形杭の変形例を示す、一部破断の各概略斜視図である。
【符号の説明】
１０　鋼管杭体
１２　鋼管杭
１４　異形杭
１８　パッカー
２０　ねじ式ジョイント
３０　杭孔
３４　固結体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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