(57)【要約】【課題】建設残土を杭体内に装入して残土処理を容易にすると共に、大きな先端支持力が得られるねじ込み杭の施工方法及びねじ込み杭を得ること。【解決手段】少なくとも先端部又はその近傍に翼１０を有する中空の杭体２を翼１０のねじ作用により地中に打設したのち、杭体２内に建設残土２３を装入する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体を前記翼のねじ作用により地中に打設中又は打設したのち、該杭体内に建設残土を装入することを特徴とするねじ込み杭の施工方法。
【請求項２】
少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体内に建設残土を装入し、該杭体を前記翼のねじ作用により地中に打設することを特徴とするねじ込み杭の施工方法。
【請求項３】
杭体内に装入した建設残土を締め固めることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ込み杭の施工方法。
【請求項４】
杭体内に装入される建設残土又は杭体内に装入された建設残土と硬化性流動物とを混合することを特徴とする請求項１又は２記載のねじ込み杭の施工方法。
【請求項５】
少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体と、該杭体内にあらかじめ装入された建設残土、又は該杭体を地中に打設中若しくは打設したのち該杭体内に装入される建設残土又は前記杭体内に装入された建設残土と、硬化性流動物を混合した混合物とによって構成したことを特徴とするねじ込み杭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ込み杭の施工方法及びねじ込み杭に係り、さらに詳しくは、鋼管杭やコンクリート杭の如き既成杭の先端部又はその近傍に取付けた翼を利用し、杭体を回転させることにより翼のねじ作用によって地中に貫入するようにしたねじ込み杭の施工方法及びねじ込み杭に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地上に設置した機械によって回転力を与えることにより、先端部近傍に取付けた翼のねじ作用により鋼管杭を埋設する方法は、従来から種々提案されており、その一部は小径の鋼管杭を対象としたものではあるが実用化されている。以下、本発明に関連すると思われる従来の技術について説明する。
【０００３】
特開昭６１−９８８１８号公報に記載された回転圧入式鋼管杭は、鋼製円筒体の下部に、上下方向に延長する押込用傾斜前面を有する刃を設けると共に、その傾斜前面の下端部から円筒体回転方向の後方に向って斜めに上昇する傾斜ブレードを固定して環状のドリルヘッドを構成し、そのドリルヘッドの上端部に鋼管杭の下端部を取付けたものである（従来技術１）。
【０００４】
また、特開平８−２２６１２４号公報には、鋼管杭の先端近くの外周面に螺旋状の羽根を設けるとともに、先端より上方の鋼管内側に土砂の閉塞を促す開孔リブを設けて有孔筒状部を形成した杭とその埋設方法が記載されている。この技術は施工時に鋼管内に土砂が入ることを許すことによりトルク低減を図るとともに、有孔筒状部に土砂を閉塞して支持底部を形成させ先端支持力の確保を図るようにしたものである（従来技術２）。
そして、これら従来技術１，２に示す傾斜ブレード又は螺旋状の羽根は、いずれも施工に際して鋼管杭を地盤に貫入するねじとして機能し、また、螺旋状の羽根は埋設後、大きな地盤反力を得るための支持体としての機能を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１の鋼管杭は、鋼製円筒体の先端部に蓋がなく開口されているため、大きな地盤支持力を得ることができない。また、傾斜ブレードの幅が狭く、鋼製円筒体の先端部の内外に僅かに突出している構造のため、傾斜ブレードを大きな地盤支持力の支持体として期待することはできない。
【０００６】
また、従来技術２の鋼管杭は、先端開放にすることにより回転トルクの低減と貫入能率の向上を図り、有孔筒状部を設けて支持層部の土砂を有孔筒状部に滞留させることにより閉塞効果を得て大きな先端支持力を得ようとするものである。しかしながら、開孔リブの内径が大きいため、大径の鋼管杭になると先端閉塞効果が期待できず、大きな地盤支持力を得ることができない。また、鋼管杭の先端近くの外周面に大きな螺旋状の羽根を取付けているため、羽根による曲げの影響で厚い板厚の鋼管が必要である。
さらに、従来技術１，２の鋼管杭は、いずれもねじ込み施工により杭体内に先端開口部から土砂が侵入して充満しており、鋼管杭の打設後に地中梁やフーチング設置のために掘削した残土の処理が面倒で、多くの手間とコストがかかる。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、建設残土を杭体内に装入して残土処理を容易にすると共に、大きな先端支持力が得られるねじ込み杭の施工方法及びねじ込み杭を得ることを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体を前記翼のねじ作用により地中に打設中又は打設したのち、該杭体内に建設残土を装入するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体内に建設残土を装入し、該杭体を前記翼のねじ作用により地中に打設するようにしたものである。
【００１０】
また、上記の杭体内に装入した建設残土を締め固め、又は杭体内に装入される建設残土又は杭体内に装入された建設残土と硬化性流動物を混合した。
【００１１】
また、本発明に係るねじ込み杭は、少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体と、該杭体内にあらかじめ装入された建設残土、又は該杭体を地中に打設中若しくは打設したのち該杭体内に装入される建設残土又は杭体内に装入された建設残土と、硬化性流動物を混合した混合物とによって構成したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るねじ込み杭の模式図である。図において、１はねじ込み杭、２はねじ込み杭１を構成する鋼管杭やコンクリート杭の如き中空で円形断面の既成杭（以下、杭体という）、１０は杭体２の先端部に取付けられ、そのねじ作用により杭体２を地中に貫入する翼、２３は杭体２内に装入された建設残土である。
【００１３】
図２はねじ込み杭１の先端部の構造を示す斜視図である。杭体２の先端部には、図３に示すように（なお、図３では説明を容易にするために、杭体２の上下を逆にしてある）、これを２分割した段差部３ａ，３ｂが設けられており、一方の段差部３ａの下端部から他方の段差部３ｂの上端部に至るほぼレ字状の取付部４ａを設けると共に、他方の段差部３ｂの下端部から一方の段差部３ａの上端部に至るほぼレ字状の取付部４ｂが設けられている。
【００１４】
翼１０は、図４に示すように、杭体２の直径Ｄ１より大きい直径Ｄ２（例えば、Ｄ２＝２Ｄ１）の円形鋼板１１（又は楕円形鋼板）を２分割して、平板状で半円状の鋼製翼１２ａ，１２ｂを形成し、この鋼製翼１２ａ，１２ｂを、図２に示すように、杭体２の先端部に設けた取付部４ａ，４ｂに溶接により取付けたもので、これにより、鋼製翼１２ａ，１２ｂが同じ高さで交差して取付けられた翼１０が構成される。
なお、鋼製翼１２ａ，１２ｂを交差して取付部４ａ，４ｂに取付けたことにより、両者の間に若干のすき間が生じるが、これは小さいのでそのままにしてもよく、あるいは、閉塞板などにより閉塞してもよが、閉塞することにより、翼１０の剛性をさらに向上させることができる。
【００１５】
上記の杭体先端部に設けた段差部３ａ，３ｂの高さｈは、（０．１〜０．６Ｄ１）／２（但し、Ｄ１は杭体２の外径）程度が望ましく、また、翼１０の外径Ｄ２は、杭体２の外径Ｄ１の１．５〜２．５倍程度が望ましい（以下の実施の形態においても同様とする）。
【００１６】
上記のようなねじ込み式鋼管杭を施工するには、図５に示すように、地上に設置したベースマシン３０に搭載されたモータ３１に杭体２の杭頭部を連結する。そして、モータ３１により杭体２に回転力を与えて圧下すれば、杭体２は翼１０のねじ作用により地盤２０中に貫入される。なお、必要に応じて杭体２を継杭する。
【００１７】
杭体２が所定の深さまで貫入されたときは、図６（ａ）に示すように、モータ３１を杭体２から外し、ベースマシン３０を移動する。
ついで、図６（ｂ）に示すように、埋設された杭体２の周辺の地盤２０を掘削して穴２１を設け、この穴２１内に地中梁等２４を設置する。このとき、穴２１の周辺の地上には掘削した土砂２２が堆積する。地中梁等２４の設置が終ったときは、土砂２２により穴２１を埋戻すが、全量を埋戻すことは困難なため、杭体１の周辺には埋め残した残土２３（以下、建設残土という）が発生する。
次に、この建設残土２３を、図６（ｃ）に示すように、杭体２内に装入する。このとき、建設残土２３はその全部又は大部分が杭体２内に装入され、残ったとしてもその量は少ない。
【００１８】
上記のように、本発明においては、建設残土２３を杭体２内に装入するようにしたので、建設残土２３を大幅に減らすことができ、これにより、事後の残土処理の手間が低減し、建設コストを下げることができる。また、翼１０を平板状の鋼製板１２ａ，１２ｂで構成したので、製作及び杭体２への取付けが容易である。
【００１９】
［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２の説明図である。本実施の形態は、杭体２内に装入した建設残土２３をハンマー２５等で締め固めるようにしたもので、これにより杭体２内の建設残土２３を圧縮し、より多くの建設残土２３を杭体２内に装入するようにしたものである。
【００２０】
［実施の形態３］
図８は本発明の実施の形態３の説明図である。本実施の形態は、図８（ａ）に示すように、地上において建設残土２３に、セメントミルクや地盤固化用薬液などの硬化性流動物を混合し、この混合物２６を杭体２内に装入して固化させるようにしたものである。
【００２１】
また、図８（ｂ）は、杭体２内に硬化性流動物を噴出させる注入管２７を挿入し、杭体２内に建設残土２３を装入すると共に、注入管２７の先端部から硬化性流動物を噴出させながら徐々に引上げて両者を混合し、杭体２内で固化させるようにしたものである。なお、硬化性流動物の噴出口は、先端部及び先端部近傍の周壁に設けてもよい。
本実施の形態は、建設残土２３と硬化性流動物との混合物を杭体２内で固化させるようにしたので、建設残土２３を減らすと共に、杭体２の剛性を高めることができる。
【００２２】
［実施の形態４］
本実施の形態は、杭体２に設けた翼１０の他の例を示すものである。
実施の形態１では、杭体２の先端部にレ字状の取付部４ａ，４ｂを設け、この取付部４ａ，４ｂに平板状で半円状の鋼製翼１２ａ，１２ｂを、同じ高さで交差して取付けて翼１０を構成した場合を示したが、本実施の形態の第１の例は、図９に示すように、杭体２の先端部よりやや上方の外周に翼１０を設けたものである。
【００２３】
この翼１０は、図１０に示すように、中心部に杭体２の外径Ｄ１とほぼ等しい径の穴１３を有し、外径Ｄ２が杭体２の外径Ｄ１より大きい（例えば、Ｄ２＝２Ｄ１）ドーナツ状の円形鋼板１１を２分割して平板状の鋼製翼１４ａ，１４ｂを形成し、この鋼製翼１４ａ，１４ｂを、杭体２の先端部よりやや上方の外周に、同じ高さで交差して溶接により取付けたものである。６は杭体２の先端開口部を閉塞する閉塞板である。
なお、交差する鋼製翼１４ａ，１４ｂの上下の高さｈは、実施の形態１の杭体先端部に設けた段差部３ａ，３ｂの高さｈと同様に、杭体２の外径Ｄ１の（０．１〜０．６）／２程度が望ましい。
【００２４】
図１１は本実施の形態の第２の例の斜視図である。本例は、図１０に示す鋼製翼１４ａ，１４ｂを、杭体２の先端部よりやや上方の外周に、連続してほぼ螺旋状をなすように溶接により取付けて翼１０を構成したものである。この場合、翼１０の始端部と終端部の高さｈ１（螺旋ピッチ）は、杭体２の外径Ｄ１の０．１〜０．６程度が望ましい。
【００２５】
図１２は本実施の形態の第３の例の斜視図である。本例においては、杭体２の先端部に、図１３に示すように（図１３は説明を容易にするために、杭体２の上下を逆にしてある）、段差部３を設けてこの段差部３の下端部から１周して上端部に達するほぼレ字状で螺旋状の取付部４を形成した。
【００２６】
そして、この取付部４に実施の形態１で説明した平板状で半円状の鋼製翼１２ａ，１２ｂを連続して取付けて、ほぼ螺旋状の翼１０を構成したものである。なお、杭体２の先端部に設けた段差部３の高さｈ１は、杭体２の外径Ｄ１の０．１〜０．６程度が望ましい。また、杭体２の先端部には、鋼製翼１２ａ，１２ｂの間に僅かなすき間が形成されるが、このすき間は小さいのでそのままにしておいてもよく、あるいは閉塞板などで閉塞してもよいが、閉塞することにより、翼１０の剛性をさらに向上させることができる。
【００２７】
図１４は本実施の形態の第４の例の斜視図である。本例は前記第３の例の杭体２の先端部に設けられた螺旋状の取付部４（図１３）に、螺旋状翼１７を取付けたものである。
この螺旋状翼１７は、図１５に示すように、杭体２の外径Ｄ１より大きい外径Ｄ２（例えば、Ｄ２＝２Ｄ１）の円形鋼板１５の中心部に小孔１６を設け、この小孔１６から外周部までの１か所を切断して、杭体１の先端部に設けた取付部４に対応した形状に曲げ加工して螺旋状翼１７を形成し、この螺旋状翼１７を杭体２の先端部に設けた取付部４に溶接により取付けて翼１０を構成したものである。なお、杭体２の先端部に設けた段差部３の高さｈ１は、杭体２の外径Ｄ１の０．１〜０．６程度が望ましい。また、杭体２の先端部には、小孔１６及び曲げ加工した螺旋状翼１７により若干のすき間が生じるが、これは小さいのでそのままにしてもよく、あるいは閉塞板などにより閉塞してもよいが、閉塞することにより、翼１０の剛性をさらに向上させることができる。
【００２８】
図１６は本実施の形態の第５の例の斜視図である。本実施の形態は、図１７に示すように、杭体２の外径Ｄ１より大きい外径Ｄ２で、中心部に杭体２の外径Ｄ１とほぼ等しい径の穴１８を有するドーナツ状の円形鋼板１５を、穴１８から外周部まで１か所を切断して、ピッチｈ１（１周した始端部と終端部間の高さ）で螺旋状に曲げ加工して螺旋状翼１７を形成し、この螺旋状翼１７を、杭体２の先端部よりやや上方の外周面に溶接により取付けて、螺旋状の翼１０を構成したものである。なお、上記のピッチｈ１は、杭体２の外径Ｄ１の０．１〜０．６程度が望ましい。
なお、上記の説明は、翼１０の一例を示すもので、本発明はこれに限定するものではなく、他の構造の翼を設けてもよい。
【００２９】
［実施の形態５］
図１８は実施の形態５の斜視図である。本実施の形態は、実施の形態４の図１２、図１３に示したねじ込み杭１の上方の杭体２の外周面に、実施の形態４の図９と同様に鋼製翼１４ａ，１４ｂを同じ高さで交差して取付けて上段翼１０ａを構成したものである。この翼１０及び上段翼１０ａは図示のもので限定するものではなく、適宜の構造とすることができる。
また、翼１０，１０ａも２段に限定するものではなく、３段以上設けてもよい。
本実施の形態によれば、ねじ込み杭の貫入力を増大することができる。
【００３０】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、図示しないが、例えば、次のような実施の形態がある。
上記の説明では、主として杭体２の先端部又は先端部近傍の外周に２個の半円状の鋼製翼１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂを取付けて翼１０を構成し、あるいは１個の螺旋状翼１７により翼１０を構成した場合を示したが、杭体２の先端部に３個又はそれ以上のレ字状の取付部を設け、この取付部又は外周に円形鋼板を３分割又はそれ以上に分割した扇形状の鋼製翼を取付けるようにしてもよく、あるいは螺旋状翼１７を複数に分割して杭体２の先端部又は外周に螺旋状に取付けてもよい。
また、各実施の形態では、翼１０を構成する複数の鋼製翼の内角の総和が３６０°の場合を示したが、これらの内角の総和が３２０°〜４００°の範囲になるように構成してもよい。
【００３１】
上記の各実施の形態では、杭体を地中に打設したのちこの杭体内に建設残土を装入する場合について説明したが、本発明は、さらに、あらかじめ建設残土が装入された杭体を地中に打設してもよく、あるいは、地中に打設中に杭体内に建設残土を装入してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体を翼のねじ作用により地中に打設したのち、この杭体内に建設残土を装入するようにしたので、建設残土を大幅に減らすことができ、これにより事後の残土処理の手間が減り、建設コストを低減することができる。
【００３３】
また、本発明に係るねじ込み杭の施工方法は、少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体内に建設残土を装入し、この杭体を翼のねじ作用により地中に打設するようにしたので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、上記の杭体内に装入した建設残土をハンマー等で締め固めるようにしたので、より多くの建設残土を杭体内に装入することができる。
さらに、杭体内に装入される建設残土又は杭体内に装入された建設残土と硬化性流動物とを混合して杭体内で固化させるようにしたので、建設残土を減らすことができると共に、杭体の剛性を高めることができる。
【００３５】
また、本発明に係るねじ込み杭は、少なくとも先端部又はその近傍に翼を有する中空の杭体と、この杭体内にあらかじめ装入された建設残土、又は杭体を地中に打設中若しくは打設したのち杭体内に装入される建設残土、又は杭体内に装入された建設残土と、硬化性流動物を混合した混合物とによって構成したので、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のねじ込み杭の模式図である。
【図２】図１のねじ込み杭の先端部の斜視図である。
【図３】図２の杭体の先端部の斜視図である。
【図４】図２の翼の製作説明図である。
【図５】ねじ込み杭の施工説明図である。
【図６】実施の形態１のねじ込み杭の施工方法の説明図である。
【図７】実施の形態２のねじ込み杭の施工方法の説明図である。
【図８】実施の形態３のねじ込み杭の施工方法の説明図である。
【図９】実施の形態４の第１の例の斜視図である。
【図１０】図９の翼の製作説明図である。
【図１１】実施の形態４の第２の例の斜視図である。
【図１２】実施の形態４の第３の例の斜視図である。
【図１３】図１２の杭体先端部の斜視図である。
【図１４】実施の形態４の第４の例の斜視図である。
【図１５】図１４の翼の製作説明図である。
【図１６】実施の形態４の第５の例の斜視図である。
【図１７】図１６の翼の製作説明図である。
【図１８】実施の形態５の斜視図である。
【符号の説明】
１　ねじ込み杭
２　杭体
４，４ａ，４ｂ　翼の取付部
１０　翼
１０ａ　上段翼
１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ　鋼製翼
１７　螺旋状翼
２３　建設残土
２６　建設残土と硬化性流動物との混合物
３０　ベースマシン
３１　モータ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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