(57)【要約】【課題】  杭の内部に充填する充填材を軽量化するとともに、容易な施工方法で安定した品質を発揮できる杭の内部充填工法を提供する。【解決手段】  建築物を支持するための鋼管杭１を地盤に打設し、セメント、瓦粉砕物、石膏ボード粉砕物、及び残土を含有する充填材を鋼管杭１の内部に挿入可能な棒状に固化してなる棒状充填材４を、鋼管杭１の内部に挿入し、前記充填材の粉体からなる粉状充填材５を、棒状充填材４が挿入された鋼管杭１の内部の隙間に充填し、該鋼管杭１の内部に注水して粉状充填材５を固化する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物を支持するための中空杭を地盤に打設し、セメント、建築廃材、及び土を含有する充填材を前記杭の内部に挿入可能な棒状に固化してなる棒状充填材を、前記杭の内部に挿入し、前記充填材の粉体からなる粉状充填材を、前記棒状充填材が挿入された杭の内部の隙間に充填し、該杭の内部に注水して前記粉状充填材を固化することを特徴とする杭の内部充填工法。
【請求項２】
建築物を支持するための中空杭に周面に貫通孔を適宜穿ち、該中空杭を地盤に打設し、セメント、建築廃材、及び土を含有する充填材を前記杭の内部に挿入可能な棒状に固化してなる棒状充填材を、前記杭の内部に挿入し、前記充填材の粉体からなる粉状充填材を、前記棒状充填材が挿入された杭の内部の隙間に充填し、自然放置により地盤から前記貫通孔を通じて杭の内部に浸水させて前記粉状充填材を固化することを特徴とする杭の内部充填工法。
【請求項３】
前記充填材の建築廃材として瓦粉砕物又は石膏ボード粉砕物の一方又は双方を、充填材の土として建設現場から発生した残土を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の杭の内部充填工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物を支持するために地盤に打設された中空杭の内部に軽量な充填材を簡易に充填する工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等において建築物の支持力を高めるために基礎杭を打設することがあり、住宅等の中低層建造物が建築される宅地においては、鋼管杭やコンクリート杭のような既製の中空状の杭が用いられる。該杭を打設する際には、杭打ち機を用いて鋼管杭を回転させながら地盤に圧入する。例えば図７に示すように、クレーン９０のブーム９１に昇降タワー９２が垂直方向に設けられ、該昇降タワー９２に油圧回転軸９３が昇降可能に設けられてなり、該油圧回転軸９３に鋼管杭１を取り付けて回転させながら油圧回転軸９３を降下させることにより、鋼管杭９４が地盤に打設される。
【０００３】
一般に、既製の中空状の杭を地盤に打設した場合には、その内部にコンクリートが充填される。例えば前記鋼管杭９４であれば、図８に示すように、鋼管杭９４の内部にコンクリート９５を流し込んで充填し、所定期間養生して固化する。これにより、コンクリート９５が鋼管杭９４を補強して座屈等を防止するとともに、鋼管杭９４の内部に雨水等が侵入して錆びることを防止できる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４０９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１３８５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記鋼管杭９４のような既製の中空杭の支持力は、鋼管杭９４の周面と地盤との摩擦による支持力と鋼管杭９４の先端の支持力との和から鋼管杭９４自体の重量を差し引いたものとなる。したがって、鋼管杭９４の内部にコンクリート９５を充填することにより鋼管杭９４の重量に該コンクリート９５の自重が加わるので、該コンクリート９５の自重分だけ鋼管杭９４の支持力が低下するという弊害がある。
【０００６】
また、鋼管杭９４の内部へのコンクリート９５の充填は、骨材、セメント、及び水の混練物を鋼管杭９４の内部に充填して固化することにより行われるが、打設した鋼管杭９４の内部に該混練物を地上から流し込むと、鋼管杭９４の内部に充填された混練物に気泡が生じ易く、固化したコンクリート９５に空洞が生じることがある。また、混練物の養生期間中に、混練物の各成分の重量の差により骨材が杭の内部深くに沈み込み、鋼管杭９４の内部の下側には骨材が多く上側には少ないというムラが生じる。その結果、該混練物が固化したコンクリート９５にもムラが生じて補強効果や防錆効果を十分に発揮できないおそれがあり、鋼管杭９４の品質が不安定になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、杭の内部に充填する充填材を軽量化するとともに、容易な施工方法で安定した品質を発揮できる杭の内部充填工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】
【０００８】
本発明に係る杭の内部充填工法は、建築物を支持するための中空杭を地盤に打設し、セメント、建築廃材、及び土を含有する充填材を前記杭の内部に挿入可能な棒状に固化してなる棒状充填材を、前記杭の内部に挿入し、前記充填材の粉体からなる粉状充填材を、前記棒状充填材が挿入された杭の内部の隙間に充填し、該杭の内部に注水して前記粉状充填材を固化することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る杭の内部充填工法は、建築物を支持するための中空杭に周面に貫通孔を適宜穿ち、該中空杭を地盤に打設し、セメント、建築廃材、及び土を含有する充填材を前記杭の内部に挿入可能な棒状に固化してなる棒状充填材を、前記杭の内部に挿入し、前記充填材の粉体からなる粉状充填材を、前記棒状充填材が挿入された杭の内部の隙間に充填し、自然放置により地盤から前記貫通孔を通じて杭の内部に浸水させて前記粉状充填材を固化することを特徴とする。
【００１０】
また、前記充填材の建築廃材として瓦粉砕物又は石膏ボード粉砕物の一方又は双方を、充填材の土として建築現場から発生した残土を用いることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る杭の内部充填工法よれば、セメント、建築廃材、及び土を含有する充填材を用いることとしたので、従来のコンクリートより充填材を軽量化して、杭の支持力低下を抑制することができるとともに、建築廃材を有効利用することができる。また、充填材を予め棒状に固化した棒状充填材として杭の内部に挿入し、その隙間に粉状充填材を充填するので、施工が容易になるとともに充填材にムラが生じず、杭の品質を安定できる。
【００１２】
また、本発明に係る杭の内部充填工法によれば、中空杭に予め貫通孔を穿っておき、杭と棒状充填材との隙間に充填した粉状充填材を、前記貫通孔を通じて杭の内部に侵入した水で固化するので、中空杭の内部に注水する作業が不要となり、施工が一層容易になるとともに注水により現場を乱すこともない。
【００１３】
また、前記充填材の建築廃材として瓦粉砕物又は石膏ボード粉砕物を用いることにより、充填材を効果的に軽量化することができ、また、充填材の土として建築現場から発生した残土を用いることにより、残土を廃棄する必要がなくなり建築コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る杭の内部充填工法について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、住宅等の建築物を支持するために地盤に打設される鋼管杭の構造を示すものである。図に示すように、本鋼管杭１は、円筒状の鋼管杭１Ａ，１Ｂが同軸線上に継合されてなり、先端側の鋼管杭１Ａの先端部分には螺旋翼２が突設されるとともに、先端開口部が蓋３により封止されている。このような鋼管杭１は、まず、鋼管杭１Ａが、杭打ち機を用いて地盤の所定位置に回転圧入され、次いで、該鋼管杭１Ａの基端側に鋼管杭１Ｂが溶接により又は継手を介して継合され、さらに回転圧入されることにより地盤に打設される。なお、本鋼管杭１は本発明に係る杭の内部充填工法が施工される中空杭の一例であり、鋼管杭の継合構造や打設方法等は本実施の形態で示すものに限定されず、また、本発明はコンクリート杭等の他の既製の中空杭にも利用できることは勿論である。
【００１５】
本杭の内部充填工法では、前記鋼管杭１Ａを地盤に打設した後に充填材の充填を行う。図２に示すように、打設された鋼管杭１Ａの内部は中空となっている。なお、鋼管杭１Ａに前記蓋３を設けない場合には、鋼管杭１Ａの内部に掘削土がある程度侵入するが、内部空間の大半は中空となる。この鋼管杭１Ａの内部に、図３に示すように、棒状充填材４を挿入する。該棒状充填材４は、セメント、建築廃材、及び土を含有する充填材に水を加えて混練し、型枠を用いて所望の棒状に固化したものである。
【００１６】
建築廃材は、住宅の解体により廃棄物となるものであり、具体的には瓦や煉瓦、石膏ボード、プラスチック材等であるが、本充填材としては、これらのうちコンクリートの骨材として用いられる砂利等より軽量のものを使用し、重量や解体による排出量、地盤中での変質等を鑑みれば、瓦又は石膏ボードが好適である。瓦は、例えば最大径３０mm程度に粉砕して粗骨材として使用し、石膏ボードは粉状に粉砕して細骨材として使用する。このような建築廃材は、解体現場から工場等へ集めて粉砕し、該粉砕物を施工現場へ搬入するが、同じ施工現場で解体後に新築する場合には、施工現場に粉砕機を搬入して現場で粉砕してもよい。
【００１７】
また、充填材の土としては、建築現場から発生した残土を用いることが好適である。例えば、住宅基礎の施工の際には地盤を掘削するが、掘削された土砂は埋め戻しに必要な分以外は残土として廃棄する。このような残土を使用することにより、残土を廃棄する必要がなくなり住宅等の建築コストを低減することができる。
【００１８】
本充填材に含有される各成分の含有比は、セメント及び石膏ボード粉砕物が１重量部、瓦粉砕物が４重量部、残土が３重量部であり、これに水を２重量部加えて混練する。計算上、粗骨材，細骨材，セメント，及び水からなる従来のコンクリートの単位立方当たりの重量が約２３００kgであるのに対し、本充填材を固化したものの単位立方当たりの重量は約１３００〜１６００kgであり、３〜４割程度の軽量化が可能となる。
【００１９】
このような充填材を棒状に固化することにより棒状充填材４を得るが、該棒状充填材４は、型枠を用いて鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に挿入可能な大きさに整えて固化する。棒状充填材４の横断面形状は、角形でも円形でもよく、例えばパレット状の筐体を適宜仕切ってなる型枠を用いれば角形のものが、円筒状の型枠を用いれば円形のものが得られる。本棒状充填材４の横断面形状は角形であり、図４に示すように、その対角線を鋼管杭１Ａ，１Ｂの内径より若干小さくして鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部へ挿入して軸線方向に積まれるようにすることにより、鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に挿入可能であって該内部空間の大半を占めるようになっている。また、棒状充填材４の長さは、鋼管杭１Ａ，１Ｂの内径や長さ、挿入作業の効率を考慮して適宜設定し、例えば鋼管杭１Ａ，１Ｂの長さが６ｍ程度であれば、６０〜１００cm程度の長さとすることが好適である。このように形成した棒状充填材４を、前記鋼管杭１Ａの基端側開口から内部に順次挿入し、鋼管杭１Ａの内部の長さ方向に渡って棒状充填材４を積み上げる。
【００２０】
前記棒状充填材４は角形であり、鋼管杭１Ａの内部に挿入し易いようにその対角線を鋼管杭１Ａの内径より小さくしているので、図４に示すように、棒状充填材４の周囲には隙間がある。該隙間に、図５に示すように、前記充填材であって水を加える前の粉状のものである粉状充填材５を充填する。充填材を、加水して混練することなく粉状のまま充填することにより空洞が生じず、また、前記隙間のような狭い空間では粗骨材となる瓦粉砕物の自由度が小さいので、粉状充填材５において瓦粉砕物と他の成分とに重量差があっても瓦粉砕物は沈み込み難い。また、鋼管杭１Ａの内部空間の大半は棒状充填材４で占められているので、粉状充填材５に若干の充填ムラが生じても、内部空間全体としては充填材の固化状態にムラは生じ難い。
【００２１】
鋼管杭１Ａの内部に粉状充填材５を充填した後、該粉状充填材５を固化すべく鋼管杭１Ａの基端側開口から注水する。その後、鋼管杭１Ａの基端に鋼管杭１Ｂを継合する。該継合は周知且つ任意の方法であり、例えば鋼管杭１Ａと鋼管杭１Ｂの端部を溶接することにより、又は鞘管のような継手を用いて行う。鋼管杭１Ｂを継合した後、再び、杭打ち機により鋼管杭１Ａ，１Ｂを地盤に回転圧入し、前述と同様に、地盤に打設された鋼管杭１Ｂの内部にも充填材の充填を行う。このようにして各鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に充填材を充填して注水した後、所定期間養生して粉状充填材５を固化する。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る杭の内部充填工法によれば、セメント、瓦粉砕物、石膏ボード粉砕物、及び残土を含有する充填材を用いることとしたので、従来のコンクリートより充填材を軽量化して、鋼管杭１の支持力低下を抑制することができるとともに、瓦や石膏ボード等の建築廃材を有効利用することができる。また、充填材を予め棒状に固化した棒状充填材４として鋼管杭１の内部に挿入し、その隙間に粉状充填材５を充填するので、施工が容易で作業効率が向上するとともに、固化した充填材にムラや空洞が生じず、鋼管杭１の強度や支持力等の品質を安定できる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、各鋼管杭１Ａ，１Ｂを打設する毎に棒状充填材４及び粉状充填材５を充填して注水することとしたが、鋼管杭１Ａ及び鋼管杭１Ｂを打設した後に棒状充填材４及び粉状充填材５の充填及び注水を一度に行うこととしてもよい。
【００２４】
以下、前記実施の形態の変形例について説明する。
本変形例に係る杭の内部充填工法では、前記鋼管杭１の周面に貫通孔６を予め穿設する。該貫通孔６は、地盤中から鋼管杭１の内部へ水を侵入させるためのものであり、例えば、鋼管杭１Ａ，１Ｂの周面に所定間隔で穿設したり、鋼管杭１Ａと鋼管杭１Ｂの継合部分に隙間を設けて貫通孔６とすることができる。貫通孔６の大きさは特に限定されるものではないが、鋼管杭１Ａ，１Ｂや継合部分の強度が著しく損なわれない程度の円孔やスリットとする。
【００２５】
前記貫通孔６を穿設した鋼管杭１Ａ，１Ｂを、前記実施の形態と同様に、杭打ち機を用いて地盤に夫々打設して、鋼管杭１Ａ，１Ｂの打設毎に、鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に予め固化した前記棒状充填材４を挿入し、該棒状充填材４の周囲の隙間に充填する。この際、鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部への注水は行わない。このようにして鋼管杭１の打設及び充填材の充填を終えた後、自然放置することにより、図６に示すように、降雨等による地盤中の水が前記貫通孔６を通じて鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に浸水し、該水により粉状充填材５が固化される。
【００２６】
このように、本変形例によれば、前記実施の形態と同様の効果を奏することができ、さらに、鋼管杭１Ａ，１Ｂに予め貫通孔６を穿設しておき、鋼管杭１Ａ，１Ｂと棒状充填材４との隙間に充填した粉状充填材５を、貫通孔６を通じて鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に侵入した水で固化するので、粉状充填材５を鋼管杭１Ａ，１Ｂの内部に充填した後に注水する作業が不要となり、施工が一層容易になるとともに、注水の際に地盤が泥化等して現場を乱すこともない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る杭の内部充填工法は、住宅等を建築する地盤に中空杭を打設して地盤の支持力を高める基礎工法において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋼管杭１の構成を示す概略図である。
【図２】鋼管杭１Ａを打設した状態を示す断面図である。
【図３】棒状充填材４を挿入した状態を示す断面図である。
【図４】鋼管杭１Ａに挿入された状態の棒状充填材４を示す平面図である。
【図５】粉状充填材５を充填した状態を示す断面図である。
【図６】変形例に係る鋼管杭１の構成を示す断面図である。
【図７】杭打ち機の一例を示す概略図である。
【図８】従来の鋼管杭９４の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１Ａ，１Ｂ  鋼管杭（中空杭）
４  棒状充填材
５  粉状充填材
６  貫通孔
【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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