(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端近傍に螺旋翼を備えたケーシングを用いて無排土で場所打ち杭を構築する場所打ち杭の構築方法であって、
前記ケーシングの先端を塞ぐと共に前記ケーシングの下端部に着脱可能に設置された底板を、保持部材によってケーシングに保持した状態で前記ケーシングを地盤に回転貫入する回転貫入工程と、
前記ケーシング内に鉄筋籠を挿入すると共に、前記鉄筋籠の下端部によって前記保持部材による前記底板の前記ケーシングへの保持を断ち切る鉄筋籠挿入工程と、
前記鉄筋籠が挿入された前記ケーシング内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングを引抜くケーシング引抜き工程とを備えたことを特徴とする場所打ち杭の構築方法。
【請求項２】
前記底板はその外径が前記ケーシングの内径よりも大きく設定されると共にケーシングの内周面に係止して回り止めとなる係止部を有していることを特徴とする請求項１記載の場所打ち杭の構築方法。
【請求項３】
前記保持部材はチェーンによって構成され、前記底板はその上面に立設され前記保持部材によって保持される保持部を有し、
前記ケーシングの内部を横切るように張設されたチェーンによって前記保持部が保持される構成とされ、
前記鉄筋籠挿入工程は前記鉄筋籠の下端部で、前記張設されたチェーンを切断するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の場所打ち杭の構築方法。
【請求項４】
前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、該内筒に生じる軸方向のひずみを計測するひずみ計と、該ひずみ計によって前記内筒に生ずるひずみを計測し、該ひずみに基づいて、前記底板に生ずる貫入抵抗Ｐｐを演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の場所打ち杭の構築方法。
【請求項５】
前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、前記本体の上端部の周面に設けられて本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第１ひずみ計と、前記本体における翼部の近傍上部周面に設けられて前記本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第２ひずみ計と、前記内筒の周面に設けられて内筒の軸方向のひずみを計測する第３ひずみ計と、前記第１ひずみ計の計測値に基づいて押し込み力Ｐｏを演算し、前記第２ひずみ計の計測値に基づいて翼の推進力Ｐｗを演算し、前記第３ひずみ計の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐｐを演算し、これらＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの値を用いて、前記本体に生ずる周面摩擦力Ｐｆを、Ｐｆ＝Ｐｗ−Ｐｐ＋Ｐｏとして演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐ及びＰｆに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の場所打ち杭の構築方法。
【請求項６】
押し込み力Ｐｏを、第１ひずみ計の計測値に代えて本体を地盤に押し込むジャッキの元圧を計測して該計測値に基づいて演算するようにしたことを特徴とする請求項５記載の場所打ち杭の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場所打ち杭の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無排土での場所打ち杭の構築方法として、特許文献１には、「翼が傾斜して取付けられた短管からなる鋼管杭、及び連結手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可能かつ軸方向に着脱可能に連結されたケーシングからなる翼付き鋼管部材を地中にねじ込んで埋設する工程と、前記翼付き鋼管部材内に鉄筋又はコンクリート柱を建込む工程と、前記鉄筋又はコンクリート杭が建込まれた翼付き鋼管部材内にコンクリート又は固化剤を打設又は注入する工程と、前記コンクリート等の打設中又は打設後にケーシングを引抜く工程とにより構成したことを特徴とする場所打ち杭の施工方法。」が提案されている（特許文献１の請求項３参照）。
【０００３】
また、無排土の杭の構築方法の他の例として、特許文献２には「先端近傍の外周に沿って螺旋羽根を設けた鋼管の先端に、該鋼管に対して上方への移動と回動とを拘束して、掘削刃を備えた底板を装着し、該鋼管内に該底板への荷重伝達軸を挿入し、該荷重伝達軸により該底板を係止して該底板の該荷重伝達軸からの離脱を防止し、次いで該鋼管に回転力を付与して該鋼管を該底板と該荷重伝達軸の下降を伴って支持層まで沈降させて後、該底板への該荷重伝達軸による係止を解除し、該荷重伝達軸により該底板に押圧力を付与し、次いで該荷重伝達軸を引き上げて後、該鋼管内に鋼製芯材を降下させてコンクリートを打設し、ケーシングとして使用した該鋼管を撤去することを特徴とする」場所打ち杭の構築方法が提案されている（特許文献２の請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４０７８号公報
【特許文献２】特開平０９−２４２０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の発明では、ケーシングの先端に取り付けられた傾斜翼を有する鋼管杭が地中に残されることになるので、施工の都度新たな鋼管杭が必要となり、コスト増となるという問題がある。
また、特許文献２に開示の発明においては、螺旋翼を備えた鋼管に底板を装着し、該底板を荷重伝達軸で保持した状態で鋼管を回転貫入させるようにしている。このように、鋼管の回転貫入時に底板が離脱するのを防ぐために、荷重伝達軸を鋼管に挿入した状態で回転貫入させねばならず、施工性が悪いという問題がある。
さらに、特許文献２では、鋼管を所定深さまで回転貫入させた後、荷重伝達軸を引上げ、鋼製芯材を挿入するという２つの工程が必要とされ、この意味でも施工性が悪いという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、施工性に優れると共に施工の度に新たに必要となる部材のコストを低減できる場所打ち杭の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る場所打ち杭の構築方法は、先端近傍に螺旋翼を備えたケーシングを用いて無排土で場所打ち杭を構築する場所打ち杭の構築方法であって、
前記ケーシングの先端を塞ぐと共に前記ケーシングの下端部に着脱可能に設置された底板を、保持部材によってケーシングに保持した状態で前記ケーシングを地盤に回転貫入する回転貫入工程と、前記ケーシング内に鉄筋籠を挿入すると共に、前記鉄筋籠の下端部によって前記保持部材による前記底板の前記ケーシングへの保持を断ち切る鉄筋籠挿入工程と、前記鉄筋籠が挿入された前記ケーシング内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングを引抜くケーシング引抜き工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記底板はその外径が前記ケーシングの内径よりも大きく設定されると共にケーシングの内周面に係止して回り止めとなる係止部を有していることを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記保持部材はチェーンによって構成され、前記底板はその上面に立設され前記保持部材によって保持される保持部を有し、前記ケーシングの内部を横切るように張設されたチェーンによって前記保持部が保持される構成とされ、前記鉄筋籠挿入工程は前記鉄筋籠の下端部で、前記張設されたチェーンを切断するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、該内筒に生じる軸方向のひずみを計測するひずみ計と、該ひずみ計によって前記内筒に生ずるひずみを計測し、該ひずみに基づいて、前記底板に生ずる貫入抵抗Ｐｐを演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とするものである。
【００１１】
（５）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、前記本体の上端部の周面に設けられて本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第１ひずみ計と、前記本体における翼部の近傍上部周面に設けられて前記本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第２ひずみ計と、前記内筒の周面に設けられて内筒の軸方向のひずみを計測する第３ひずみ計と、前記第１ひずみ計の計測値に基づいて押し込み力Ｐｏを演算し、前記第２ひずみ計の計測値に基づいて翼の推進力Ｐｗを演算し、前記第３ひずみ計の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐｐを演算し、これらＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの値を用いて、前記本体に生ずる周面摩擦力Ｐｆを、Ｐｆ＝Ｐｗ−Ｐｐ＋Ｐｏとして演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐ及びＰｆに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とするものである。
【００１２】
（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、押し込み力Ｐｏを、第１ひずみ計の計測値に代えて本体を地盤に押し込むジャッキの元圧を計測して該計測値に基づいて演算するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、ケーシングの先端を塞ぐと共に前記ケーシングの下端部に着脱可能に設置された底板を、保持部材によってケーシングに保持した状態で前記ケーシングを地盤に回転貫入する回転貫入工程と、前記ケーシング内に鉄筋籠を挿入すると共に、前記鉄筋籠の下端部によって前記保持部材による前記底板の前記ケーシングへの保持を断ち切る鉄筋籠挿入工程と、前記鉄筋籠が挿入された前記ケーシング内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングを引抜くケーシング引抜き工程とを備えたことにより、施工中に底板を別部材で支持する必要がないので施工性に優れ、また底板のケーシングへの保持の断ち切りを鉄筋籠挿入工程において行うようにしているので、工程が少なく、この意味でも施工性に優れる。さらには、地中に残されるのが、底板のみであり、コスト増を抑制できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る場所打ち杭の構築方法の説明図である。
【図２】図１に示した場所打ち杭の構築方法に用いるケーシングの説明図である。
【図３】図２に示したケーシングに設置される底板及び保持部材の説明図である。
【図４】図３に示した底板の平面図である。
【図５】本実施の形態の場所打ち杭の構築方法における鉄筋籠挿入工程の説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の一工程である杭の支持力確認方法に用いる杭の鉛直支持力確認装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る場所打ち杭の構築方法に用いる一部の部材について、図２〜図４に基づいて説明する。
本実施の形態の杭の構築方法に用いる部材として、下端部近傍に螺旋翼１を備えた鋼製のケーシング３（図２参照）と、ケーシング３の下端を塞ぐ底板５と、底板５をケーシング３側に保持する保持部材７（図３、４参照）とがある。
以下、各部材を詳細に説明する。
【００１６】
＜ケーシング＞
ケーシング３は、先端近傍に螺旋翼１が溶接された鋼管によって形成されており、その外径は例えば、φ400mm〜φ600mmである。また、ケーシング３の上端には、回転力を伝達するための突部６が設けられている。
ケーシング３の先端には底板５が、ケーシング３の回転貫入中、ケーシング３から離脱しないように保持される。
また、ケーシング３の先端の内面側には、底板５と係止して底板５の回転を防止する係止部３ａが設けられている。
さらに、ケーシング３の先端より少し上方の内面側に、保持部材７が取り付けられる取付部３ｂが対向して設けられている。
【００１７】
＜底板＞
底板５はケーシング３の下端部に保持されており、ケーシング３の回転貫入中は土砂がケーシング３内に侵入するのを防止する。
底板５は、その外径がケーシング３の内径よりも大きく設定された円板状の底部５ａと、底部５ａの上面側に円環状に設けられた円環部５ｂと、底部５ａの中央に立設された柱状の保持部５ｃを備えている（図３参照）。
底部５ａの外径がケーシング３の内径よりも大きく設定されているので、図３に示すように、底板５の保持状態においてケーシング３の端部が底部５ａの上面に載置される。このため、回転貫入時には底部５ａが土圧によってケーシング３に押し付けられるので、底板５をケーシング３へ保持するための保持力が弱くてよい構造となっている。
円環部５ｂの両端は連続しておらず隙間が形成されており、この隙間がケーシング３の係止部３ａが挿入されて係止する係止溝９となっている（図４参照）。
保持部５ｃの上端部には保持部材７が挿通される挿通孔１１が設けられている。
【００１８】
＜保持部材＞
保持部材７は底板５をケーシング３に保持するためのものであり、本実施の形態では、図３に示すように、チェーンによって構成されている。
保持部材７は保持部５ｃに設けられた挿通孔１１に挿通され、その両端はケーシング３の取付部３ｂに連結されている。
【００１９】
保持部材７によって底板５は吊下げられた状態でケーシング３に保持され、保持部材７と取付部３ｂとの連結を切り離すことで、底板５のケーシング３への保持を断ち切ることができる。
そのため、保持部材７は底板５を吊下げ状態で保持できる強度を有すると共に、取付部３ｂとの連結状態を切り離し可能なものである必要がある。つまり、底板５の重量を支持できるが、後述する鉄筋籠１３の荷重によって切断あるいは連結の切り離しができるものであればよい。
この点、本実施の形態では保持部材７をチェーンで構成しているので、このような条件を満たすことが容易である。
また、保持部材７の他の態様としてワイヤーや棒材のようなものであってもその径を適宜設定することでチェーンの場合と同様に上記の条件を満たすことができる。
【００２０】
以上のような、ケーシング３、底板５及び保持部材７を用いて場所打ち杭を施工する方法を説明する。場所打ち杭の構築方法は、回転貫入工程と、鉄筋籠挿入工程と、コンクリート打設工程と、ケーシング引抜工程とを備えている。
以下、各工程を詳細に説明する。
【００２１】
＜回転貫入工程＞
回転貫入工程（図１（ａ））は、先端に底板５を保持した状態（図３参照）でケーシング３を地盤に回転貫入して、支持層のある所定深さまで貫入させる工程である。回転貫入中は、底板５が保持部材７によってケーシング３に保持され、また係止溝９に係止部３ａが挿入されて回転が防止されているので、回転貫入時の回転方向の動きや、上下動によっても底板５がケーシング３から外れることはない。したがって、土砂がケーシング３内に侵入することはない。
このように、ケーシング３を回転貫入させることで、無排土で地盤に貫入させることができる。
【００２２】
＜鉄筋籠挿入工程＞
鉄筋籠挿入工程（図１（ｂ）（ｃ））は、先端が支持層まで貫入されたケーシング３内に鉄筋籠１３を挿入すると共に、鉄筋籠１３の下端部によって保持部材７を切断して底板５のケーシング３への保持を断ち切る工程である。
鉄筋籠１３をケーシング３内に挿入して、鉄筋籠１３の下端部が保持部材７に当接し、さらに鉄筋籠１３を下降させると、図５に示すように、保持部材７の取付部３ｂへの連結を切り離される。保持部材７が取付部３ｂから切り離されることで、底板５とケーシング３は分離可能となる。
このとき、保持部材７をチェーンで構成しているので、図５に示すように、両側の取付部３ｂとの連結が共に切り離されるようにでき、切り離されたチェーンが鉄筋籠１３の内部に収納されるため、ケーシング３を引抜くときに邪魔にならない。
【００２３】
＜コンクリート打設工程＞
コンクリート打設工程（図１（ｄ））は、鉄筋籠１３が挿入されたケーシング３内に、コンクリート１５を打設する工程である。
【００２４】
＜ケーシング引抜工程＞
ケーシング引抜工程（図１（ｅ）参照）は、コンクリート１５が固化する前にケーシング３を回転貫入時の回転方向と逆方向に回転させながら地中から引抜く工程である。
ケーシング３を引く抜いた状態で、コンクリート１５を固化させることで、場所打ち杭１７が完成する（図１（ｆ）参照）。
【００２５】
以上のように、本実施の形態の場所打ち杭の構築方法によれば、場所打ち杭１７を簡易に施工することができる。また、ケーシング３の回転貫入中に特許文献２のように底板を荷重伝達軸で支持することなく保持できるので、施工性に優れる。
さらに、底板５のケーシング３への保持を断ち切る作業を鉄筋挿入工程と兼用しているので、工程が少なくてよく、この意味でも施工性に優れる。
【００２６】
［実施の形態２］
コンクリートを現場で硬化させて杭を構築する場所打ち杭の場合、コンクリートの硬化後でなければ鉛直支持力を確認するための載荷試験ができず、杭の打設後おおよそ１ヵ月後でないと載荷試験ができないという問題がある。
そのため、施工後に実施した載荷試験において鉛直支持力不足が判明した場合は、当初の計画よりも杭の本数を増やす、いわゆる増し杭などによる対応しか取れないという問題もある。
【００２７】
以上のような事情から、場所打ち杭を施工する前に杭を施工した場合の杭の鉛直支持力を確認したいという要請がある。
そこで、本実施の形態は、実施の形態１で説明した回転貫入工程の前に杭の鉛直支持力を確認する工程を備えた場所打ち杭の構築方法を提供するものである。
【００２８】
本実施の形態に係る場所打ち杭の構築方法は、実施の形態１の回転貫入工程に先だって、場所打ち杭を施工した際の杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有するものである。
まず、鉛直支持力確認方法に用いる杭の鉛直支持力確認装置１９について図６に基づいて説明する。
杭の鉛直支持力確認装置１９の基本的な形状は鋼管杭と同様であり、鋼管からなる本体２１と、本体２１の先端部に設けられた螺旋状の翼部２３と、本体２１の先端部に該先端部から１〜２cm下方側に離れた位置に本体２１の先端開口を塞ぐように設けられた底板２５と、先端が底板２５の上面側に固定され、他端が本体２１の内周面に設けられた円環板２７に固定された鋼管からなる内筒２９とを備えている。
【００２９】
また、杭の鉛直支持力確認装置１９は、本体２１の上端部の周面に設けられて本体２１の当該部位の軸方向のひずみを計測する第１ひずみ計３１と、本体２１における翼部２３の近傍上部内周面に設けられて本体２１の当該部位の軸方向のひずみを計測する第２ひずみ計３３と、内筒２９の内周面に設けられて内筒２９の軸方向のひずみを計測する第３ひずみ計３５とを備えている。
さらに、第１ひずみ計３１の計測値に基づいて押し込み力Ｐｏを演算し、第２ひずみ計３３の計測値に基づいて翼の推進力Ｐｗを演算し、第３ひずみ計３５の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐｐを演算し、これらＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの値を用いて、本体２１に生ずる周面摩擦力Ｐｆを演算する演算装置３７を備えている。
なお、杭の鉛直支持力確認装置１９は、図６に示すように、演算装置３７の演算結果を表示する表示部３９を備えるのが望ましい。
以下、各構成について説明する。
【００３０】
＜本体＞
本体２１は、外径が例えばφ400mm〜φ600mmの鋼管からなる。本体２１の先端近傍に翼部２３が溶接されており、翼部２３の推進力によって本体２１が地中に回転貫入される。
本体２１の上端部の外周面には、図示しない突起が設けられ、該突起に回転力が付与される。
【００３１】
＜翼部＞
翼部２３は、本体２１に推進力を与えるものであり、例えば螺旋翼によって構成されている。
【００３２】
＜底板＞
底板２５は、本体２１の先端開口を閉塞し、本体２１が回転貫入する際に土砂が本体２１内に入るのを防止する機能を有する。
該機能を発揮するためには、底板２５の面積は本体２１の先端開口と同等又は若干大きくすればよいが、底板２５は、先端支持力を演算するための地盤反力を受けるという機能も有しているので、これらの機能を発揮するという観点から、底板２５は本体２１の先端開口と同等にするのが望ましい。
【００３３】
＜内筒＞
内筒２９は、本体２１と同じ材質の鋼管からなり、底板２５を本体２１の先端部に該先端部から１〜２cm下方側に離れた位置に支持するものである。内筒２９の下端側に底板２５が固定され、内筒２９の上端は本体２１の内周面に設けられた円環板２７に固定されている。
なお、内筒２９の上端側は、円環板２７に固定しなくとも、本体２１の内周面に連結するように設けられた支持板に固定するようにしてもよい。
【００３４】
＜ひずみ計＞
第１ひずみ計３１は、本体２１の上端部の内周面に設けられて本体２１の当該部位の軸方向のひずみを計測する。
本体２１の上端部には、本体２１を地盤に貫入させるための押しこみ力が付与され、この押し込み力に起因して生ずる軸方向のひずみを計測することで、押し込み力を求めることができる。
なお、本例において、第１ひずみ計３１は本体２１の周方向１８０°離れた位置で、かつ軸方向が同じ位置に１個づつ設置（１対設置）しており、このような配置にすることで曲げひずみをキャンセルして軸方向ひずみを正確に計測することができる。
なお、ひずみ計は一般に断線することも考えられるので２対以上設けるようにしてもよい。
また、本例では、第１ひずみ計３１を本体２１の内周面に設けているが、本体２１の外周面に設けるようにしてもよい。外周面に設ける場合には、外力によって破損しないように保護すればよい。また、第１ひずみ計３１を外周面に設けたとしても、配線は本体２１の内側を通すため、配線を通すための孔を本体３に設ける必要がある。この場合、孔の位置は第１ひずみ計３１の設置位置から遠ざけるようにする。
以上のような、ひずみ計の設置位置、設置個数に関しては、後述の第２ひずみ計３３、第３ひずみ計３５でも同様である。
【００３５】
第２ひずみ計３３は、本体２１における翼部２３の近傍上部の内周面に設けられて本体２１の当該部位の軸方向のひずみを計測する。第２ひずみ計３３の本体２１における軸方向の位置は、翼部２３と円環板２７の間であって、両者の中間位置付近が好ましい。両者の中間位置にすることで、両端部の影響を少なくできる。
本体２１が回転貫入する際に翼部２３が回転すると、土が翼部２３によって掬い上げられ、掬い上げた土は翼上面に沿って上方へ押し上げられる。そして、押し上げられた土は次第に締め固まり、この土の反力によって翼部２３に推進力が生ずる。このとき、本体２１における翼部２３の近傍上部には翼部２３を介して下方への引張力が作用するので、該引張力によって本体２１の当該部位に生ずるひずみを計測することで、翼部２３の推進力を求めることができる。
【００３６】
第３ひずみ計３５は、内筒２９の内周面に設けられて内筒２９の軸方向のひずみを計測する。第３ひずみ計３５の内筒２９における軸方向の位置は、底板２５と円環板２７の間であって、両者の中間位置付近が好ましい。両者の中間位置にすることで、両端部の影響を少なくできる。
本体２１が回転貫入する際に底板２５には地盤反力が作用し、該地盤反力によって内筒２９は圧縮力を受ける。したがって、内筒２９に生ずるひずみを計測することで、地盤反力を求めることができる。
【００３７】
＜演算装置＞
演算装置３７は、第１ひずみ計３１の計測値に基づいて押し込み力Ｐｏを演算し、第２ひずみ計３３の計測値に基づいて翼の推進力Ｐｗを演算し、第３ひずみ計３５の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐｐを演算し、これらＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの値を用いて、本体２１に生ずる周面摩擦力Ｐｆを演算する。
なお、演算装置３７におけるＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの演算方法の詳細は、後述の鉛直支持力確認工程の説明において詳述する。
【００３８】
＜表示部＞
表示部３９は、演算装置３７の演算結果を表示するものである。表示部３９を設けることで、本体２１が回転貫入している際に、本体２１の推進途中の任意の深度における杭の鉛直支持力を確認できる。
【００３９】
次に、上記のように構成された杭の鉛直支持力確認装置１９を用いて、杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程について説明する。
杭の鉛直支持力確認装置１９を、確認対象とする地盤上に立設して回転させ、翼部２３に推進力を生じさせて地中にねじ込む。
回転貫入している間、各ひずみ計は測定値を出力するので、これを記録するようにする。
この杭の鉛直支持力確認装置１９が地中にねじ込まれるときの鉛直方向の力の釣り合いを式で表すと下式（１）となる。
Ｐｗ＋Ｐｏ≧Ｐｐ＋Ｐｆ・・・（１）
ここで、
Ｐｗは、翼が回転することにより掬い上げた土を翼上面に沿って上方へ押し上げることにより次第に締め固まった土の反力から翼部２３に生じる推進力
Ｐｆは本体２１と地盤の摩擦抵抗
Ｐｐは底板２５に生じる地盤の貫入抵抗
Ｐｏは本体２１に加えられる押しこみ力である。
【００４０】
一般の杭と同様にＰｐ、Ｐｆは接している土の強度や深さに応じて大きさが決まる。
また、Ｐｗも接している土の強度や深さに応じて大きさが変わりながら杭の鉛直支持力確認装置１９を地中に引き込む働きをする。翼部２３の推進力は、底板２５が接する地盤の上載圧を減少させて底板２５の貫入抵抗を減少させる働きもする。
これらの結果、杭の鉛直支持力確認装置１９は主として翼部２３の推進力のみで杭が地中へ貫入して行くが、貫入抵抗のＰｐとＰｆが、翼推進力Ｐｗより大きいと貫入できなくなり、不足分をＰｏとして付加する。
【００４１】
上記のことから、杭の鉛直支持力確認装置１９を回転貫入中にＰｗ、Ｐｐ、Ｐｏの値を求めることによって、最終的に施工される杭が地盤から受ける鉛直支持力を事前に確認することができる。
前述したように、本体２１に加えられる押しこみ力Ｐｏは、本体２１の軸力として第１ひずみ計３１の計測値を用いて求めることができる。
また、翼部２３の推進力Ｐｗは、第２ひずみ計３３の計測値を用いて求めることができる。
また、地盤の貫入抵抗Ｐｐは、内筒２９の軸力として第３ひずみ計３５の計測値を用いて求めることができる。
さらに、本体２１と地盤の摩擦抵抗Ｐｆは、（１）式の不等号を等号した式を変形して、Ｐｆ＝Ｐｗ−Ｐｐ＋Ｐｏより求めることができる。
【００４２】
ここで、Ｐｗ、Ｐｐ、Ｐｏ及びＰｆの求め方について説明する。
本体２１を構成する鋼管の外径：Ｄ１、厚み：ｔ１と、内筒２９を構成する鋼管の外径：Ｄ２、厚みｔ２とする。
本体２１を構成する鋼管の断面積Ａ１は、：Ａ１＝πＤ１２／４−π(Ｄ１−２ｔ１)２／４＝πｔ１(Ｄ１−ｔ１)となる。
また、内筒２９を構成する鋼管の断面積Ａ２は、：Ａ２＝πＤ２２／４−π(Ｄ２−２ｔ２)２／４＝πｔ２(Ｄ２−ｔ２)となる。
【００４３】
第１ひずみ計３１の計測値をε０、第２ひずみ計３３の計測値をεｗ、第３ひずみ計３５の計測値をεｐとし、本体２１及び内筒２９を構成する鋼管のヤング率をＥとすると、本体２１における第１ひずみ計３１が取り付けられた部位の軸方向応力σ０は、σ０＝Ｅ・ε０、また本体２１における第２ひずみ計３３が取り付けられた部位の軸方向応力σｗはσｗ＝Ｅ・εｗ、さらに、内筒２９における第３ひずみ計３５が取り付けられた部位の軸方向応力σｐは、σｐ＝Ｅ・εｐとなる。
【００４４】
そして、これらσ０、σｗ、σｐを用いて、本体２１に加えられる押し込み力Ｐ０は、Ｐ０＝σ０・Ａ１、土の反力から翼部２３に生じる推進力Ｐｗは、Ｐｗ＝σｗ・Ａ１、底板２５に生じる地盤の貫入抵抗Ｐｐは、Ｐｐ＝σｐ・Ａ２としても求めることができる。
また、前述したように、本体２１と地盤の摩擦抵抗Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｐｗ−Ｐｐ＋Ｐｏより求めることができる。
【００４５】
地盤から決まる杭の鉛直支持力は一般的に「先端支持力」＋「周面摩擦力」で表される。
先端支持力は、貫入抵抗Ｐｐとして求められ、また周面摩擦力は、上記の摩擦抵抗Ｐｆとして求められる。
したがって、本実施の形態の杭の鉛直支持力確認装置１９を地中にねじ込むことで、適宜、貫入抵抗Ｐｐと摩擦抵抗Ｐｆが得られ、これによって、所定の深さにおける杭の鉛直支持力を確認することができる。
【００４６】
なお、先端支持力は、杭径の二乗に比例し、周面摩擦力は、杭径に比例するが、上述のように、杭の鉛直支持力は一般的に「先端支持力」＋「周面摩擦力」で表されるため、「先端支持力」と「周面摩擦力」のそれぞれを個別に求めることができなければ、換言すれば「先端支持力」と「周面摩擦力」の配分が分からなければ、杭径が変わった際の鉛直支持力を求めることができない。
この点、本実施の形態の杭の鉛直支持力確認装置１９では、先端支持力と周面摩擦力をそれぞれ個別に求めることができ、かつ、Ｐ０、Ｐｗ、Ｐｐを、それぞれ単位面積あたりの荷重に換算することができるので、計測されたＰ０、Ｐｗ、Ｐｐの値から打設深度が同じで杭径の異なる杭における「鉛直支持力」を算出することができる。
【００４７】
したがって、杭の鉛直支持力確認装置１９における本体２１の径を、計画された本施工で予定されている杭径と同一にすることができない場合であっても、計測値から本施工の杭径の場合での「周面摩擦力」と「先端支持力」を個別に算出することができる。
これによって例えば、期待していた鉛直支持力が当初の予定杭径では確保できないことが判明した場合に本施工用の杭径を太くした場合の「周面摩擦力」と「先端支持力」を算出したり、あるいは期待していた以上の過剰の鉛直支持力が見込めることが判明した場合には本施工用の杭径を細くした場合の「周面摩擦力」と「先端支持力」を算出したりして、本施工前に過不足の無い適切な杭設計を行うことも出来る。
このように、ＰｐとＰｆを個別に導出できることにより、予定杭径で不足が無いかの検証に加え、打設深度が同じ場合で、杭径を違えた場合の鉛直支持力も確認することが可能となる。
また、現場ごとに杭径をあわせた新たな杭の鉛直支持力確認装置１９を作るのは非効率であるため、以前に製作・使用した近い径の杭の鉛直支持力確認装置１９を使いまわすことも出来る。
【００４８】
なお、上記の説明では、杭の鉛直支持力として、周面摩擦力と先端支持力との両方を考慮して杭の鉛直支持力を確認することにしているが、得られた値のうちの先端支持力だけで杭の設計を考えてもよい。（この場合、周面摩擦には期待しないことを意味する。）
また、上記の説明では、Ｐｏをひずみ計で計測する例を示したが、Ｐｏをジャッキ元圧の計測値に基づいて求めるようにしてもよい。
【００４９】
本実施の形態に係る杭の鉛直支持力確認装置１９の実際の運用方法について説明する。
(1)回転貫入前にひずみゲージのゼロ点を取る。
(2)杭の鉛直支持力確認装置１９を地中に回転貫入。その間、演算装置３７は常に計測値を出力し、表示部３９に表示させたり、記録をしたりする。
(3)杭の鉛直支持力確認装置１９を予定深さまで回転貫入させる。なお、予定深さ到達前に期待鉛直支持力が確認できた場合にも、予定深さまでは進めるのが好ましい。
逆に、予定深さに到達しても期待鉛直支持力に達しない場合であっても、予定深さまで回転貫入した時点で完了とする。
(4)杭の鉛直支持力確認装置１９を逆回転して地中から回収する。
(5)計測値に基づいて、杭の施工本数、杭径等を決定する。
【００５０】
なお、上記の説明では、予定深さまで回転貫入させた時点で完了するようにしたが、期待する鉛直支持力が得られるまで、計測値をモニターしながら更に回転貫入を進めるようにしてもよい。
【００５１】
以上のように、本実施の形態によれば、場所打ち杭を施工する前に期待できる杭の支持力を確認できるので、場所打ち杭の施工後に杭本数を増やす等の対応が不要となり、施工性に優れる。
【符号の説明】
【００５２】
１  螺旋翼
３  ケーシング
３ａ  係止部
３ｂ  取付部
５  底板
５ａ  底部
５ｂ  円環部
５ｃ  保持部
６  突部
７  保持部材
９  係止溝
１１  挿通孔
１３  鉄筋籠
１５  コンクリート
１７  場所打ち杭
１９  鉛直支持力確認装置
２１  本体
２３  翼部
２５  底板
２７  円環板
２９  内筒
３１  第１ひずみ計
３３  第２ひずみ計
３５  第３ひずみ計
３７  演算装置
３９  表示部
【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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