(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側圧がかかる状態で用いられる杭であって、
張力部材が、その両端部を杭本体に固定された状態で前記杭本体の上下方向に沿って掛け渡され、かつ、前記張力部材の両端部の間で該張力部材が前記側圧の方向とほぼ逆方向に向かって押されるようにして前記張力部材に張力を与える張力付与手段が前記杭本体に取り付けられており、
前記張力部材と前記張力付与手段とが前記杭本体に取り付けられた状態で地盤に埋設されることを特徴とする杭。
【請求項２】
請求項１記載の杭において、
前記杭本体が内部に中空部を有するものとされ、前記張力部材が前記杭本体の中空部内に配置されていることを特徴とする杭。
【請求項３】
請求項１記載または請求項２記載の杭を設置するための杭の施工方法であって、
前記杭本体に、前記張力部材と、前記張力付与手段とを取り付けた状態で前記杭本体を地盤に埋設し、
次いで、前記張力付与手段により前記張力部材に張力を与えることを特徴とする杭の施工方法。
【請求項４】
請求項３記載の杭の施工方法において、
前記張力付与手段は、前記張力部材を押すための駆動手段と、前記駆動手段に押されることにより、前記張力部材にかけられた張力を保持する保持手段とを備えることを特徴とする杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土留めに使用される杭および該杭の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、地盤を掘削する際には、周りの地盤が崩れないように、例えば矢板（杭）からなる矢板壁を土留壁とし、掘削する部分の周囲を土留壁で囲んでいた。しかし、掘削を進めていくにつれ矢板壁にかかる土圧（側圧）が大きなものとなるので、土圧対策を行う必要があった。
【０００３】
従来、土圧対策としては、例えば、山留め支保工や、アンカー式土留め工などが知られていた。
山留め支保工では、図６に示すように、地中に圧入した鋼管矢板２００に対して、腹起し２０１を取り付けるとともに切梁２０２が突っ張った状態で対向する鋼管矢板２００まで掛け渡されていたので、土圧により鋼管杭２００が変位することを防止することができる。
一方、アンカー式土留め工では、図7に示すように、開削外周にアンカー２０３を設け、該アンカー２０３と鋼管矢板２００とをタイロッド２０４を介して接続し、さらにタイロッド２０４を締め付け緊張した状態にさせるので、土圧により鋼管矢板２００が変位することを防止できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような土圧対策を行うことは、切梁２０２や腹起し２０１、あるいはアンカー２０３やタイロッド２０４の施工を行う必要があり、それに伴って施工時間や施工コストがかかってしまっていた。
また、山留め支保工においては、開削内部に切梁２０２や腹起し２０１が設置されるために、開削内部で作業を行う際には、これらが邪魔となり作業効率が低下する虞があった。
一方、アンカー式土留め工においては、開削外周にアンカー２０３を設ける場所が必要であり、開削外周に余地のない掘削現場であってはこの工法が用いられないといった問題点があった。
【０００５】
本発明の課題は、場所を取らなくても土圧による変位を防止でき、さらに施工時間を短縮し、コストを低減できる杭および該杭の施工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、例えば、図１に示すように
側圧がかかる状態で用いられる杭（鋼管杭１）であって、
張力部材３が、その両端部を杭本体２に固定された状態で前記杭本体の上下方向に沿って掛け渡され、かつ、前記張力部材の両端部の間で該張力部材が前記側圧の方向とほぼ逆方向に向かって押されるようにして前記張力部材に張力を与える張力付与手段１０が前記杭本体に取り付けられており、
前記張力部材と前記張力付与手段とが前記杭本体に取り付けられた状態で地盤に埋設されることを特徴としている。
【０００７】
この請求項１記載の発明によれば、張力部材は、その両端部が杭本体に固定された状態で前記杭本体の上下方向に沿って掛け渡されており、この張力部材の両端部の間で該張力部材が前記側圧の方向とほぼ逆方向に向かって押されるようにして前記張力部材に張力がかけられているので、張力部材の両端部は互いに張力が加えられた部分に向かって引っ張られ、これに伴い杭本体の偏心位置には圧縮力が加わることとなる。そして、この圧縮力により、杭の上端部には側圧の方向とほぼ逆方向に向かう力が働くので、大きな側圧がかかっても杭本体の変位を防止することができる。
【０００８】
なお、張力部材は、ワイヤ等の線状材でも、タイロッド、シャフトなどのような棒状材でも張力を与えることができるものならば何でもよい。
【０００９】
また、杭本体と張力部材が一体となっているので、杭本体を埋設し張力部材に張力をかけるだけで、側圧による杭の変位を防止することができる。すなわち、従来の山留め支保工や、アンカー式土留め工などのように、杭本体の埋設後に、他の部材（切梁２０２、腹起し２０１、あるいはアンカー２０３、タイロッド２０４）を施工する必要もないので、施工時間を短縮できるとともに、コストも削減することができる。
さらに、埋設後には、杭本体とともに張力部材が地盤内部に埋まることとなるので、変位対策用の場所を予め設けなくとも、杭本体の変位を防止することができる。また、開削内部で作業を行うときでも張力部材は邪魔とならず、作業を効率よく行うことができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、例えば、図４に示すように、
請求項１記載の杭において、
前記杭本体が内部に中空部を有するものとされ、前記張力部材が前記杭の中空部内に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
この請求項２記載の発明によれば、張力部材が杭本体内部の中空部に配置されているので、杭本体の外側部に変位対策用の部材等を取り付けなくとも、杭本体の変位を防止することができる。従って、従来と同様に杭の埋設をスムーズに行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、例えば、図２に示すように、
請求項１記載または請求項２記載の杭を設置するための杭の施工方法であって、
前記杭本体に、前記張力部材と、前記張力付与手段とを取り付けた状態で前記杭本体を地盤に埋設し、
次いで、前記張力付与手段により前記張力部材に張力を与えることを特徴としている。
【００１３】
この請求項３記載の発明によれば、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、例えば、図２に示すように、
請求項３記載の杭の施工方法において、
前記張力付与手段は、前記張力部材を押すための駆動手段（ジャッキ２０）と、前記駆動手段に押されることにより、前記張力部材にかけられた張力を保持する保持手段（テンショナー３０）とを備えることを特徴としている。
【００１５】
この請求項４記載の発明によれば、張力付与手段が、前記張力部材を押すための駆動手段と、前記駆動手段に押されることにより、前記張力部材にかけられた張力を保持する保持手段とを備えているので、杭を埋設した後、駆動手段が張力部材を押し、保持手段が張力部材にかけられた張力を保持する状態となっていれば、駆動手段は張力部材を押し続けなくともよい。すなわち、保持手段が張力部材にかけられた張力を保持していれば、駆動手段を取り外すことも可能となり、該駆動手段を繰り返し使用することができる。従って、埋設する杭の全てに予め駆動手段を設ける必要もなくなり、コストを削減することができる。
【００１６】
駆動手段としては、張力部材を押し該張力部材に対して張力を与えるものであれば如何なるものでもよく、例えば、気体や液体を圧縮させ、その膨張する力を利用して加圧するもの（ジャッキ、シリンダ）などが挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、この発明の第１の実施の形態について、図１〜図４の図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本発明の構成は、土留めに用いられ連続した時に壁になる杭（矢板）ならば如何なるものでも適用できるが、この第１の実施の形態では、鋼管杭（鋼管矢板）に適用した場合について説明する。
【００１９】
鋼管杭１は、図１に示すように、杭本体２と、該杭本体２の上下方向に沿うように掛け渡された張力部材３（例えばワイヤ）と、該張力部材３に張力を与える張力付与部（張力付与手段）１０とを備えている。
【００２０】
杭本体２は、上下面が開口した円筒状であり、その内部が中空となっている。この杭本体２の外側面の上部には、張力部材３の一端部が固定される固定部４が設けられており、該固定部４の下方には、張力部材３の他端部が固定される固定部５が設けられている。これら固定部４、５の両者の間隔は、張力部材３よりも多少短くなるように設定されている。そして、杭本体２には、固定部４、５のほぼ中間となる位置に開口部６（図２）が設けられている。
【００２１】
張力付与部１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、杭本体２の内部に取り付けられており、張力部材３を押すためのジャッキ（駆動手段）２０と、該ジャッキ２０に押されることにより張力部材３に張力をかけるとともに、この張力を保持する棒状のテンショナー（保持手段）３０とから構成されている。
【００２２】
ジャッキ２０は、油圧式のものであり、内部に油を有するジャッキ本体２１と、該ジャッキ本体２１に保持され油圧の変化に伴って前後動するロッド２２とを備えている。そして、このジャッキ２０は、杭本体２の開口部６と対向するように、杭本体２の内側面に着脱可能に取り付けられている。
【００２３】
テンショナー３０は、本体部３１と、該本体部３１の後部に設けられる戻り止め部３２，３２とから構成されている。そしてテンショナー３０は、その先端が開口部６を介して杭本体２の外部に突出するように、ジャッキ２０の先方に配置されている。
【００２４】
本体部３１は、先端に張力部材３が固定されており、ジャッキ２０の伸長に基づいて、杭本体２の外方に向かって張力部材３を押し進め、該張力部材３に張力を与えていく。
戻り止め部３２，３２は、後方に向かうにつれ外方に拡がる形状で、外面がテーパとなって、本体部３１の側面から突出しており、力が加わることで本体部３１内部に没入し、この力が除かれると再び突出するものである。つまり、テンショナー３０がジャッキ２０によって押され、開口部６から杭本体２の外方に向かって移動すると、戻り止め部３２，３２は開口部６で杭本体２の側壁と接触し、その後、さらにテンショナー３０が杭本体２の外方に向かって移動すると、戻り止め部３２，３２には杭本体２の側壁によって押され徐々に本体部３１内部に没入していく。そして戻り止め部３２，３２が開口部６を通りすぎると、該戻り止め部３２，３２にかかる力は除かれ再び戻り止め部３２，３２が突出し、テンショナー３０の後方への移動を規制することになる。（図２（ｂ））なお、戻り止め部を、本体部から斜めに後方に向かって延出する板ばね状の部材とし、これを本体部に取り付けてもよい。
【００２５】
鋼管杭１の施工方法について、法面を掘削する場合を例示して説明する。
【００２６】
この鋼管杭１は、既設の鋼管杭から反力を取って鋼管杭の圧入及び引抜きを行う周知の杭圧入引抜機（図示省略）によって圧入される。
【００２７】
先ず、鋼管杭１は、張力付与部１０が縮んだ状態（図２（ａ））で杭圧入引抜機に取り付けられる。このとき、鋼管杭１は、掘削されない地盤側に張力部材３が向くように配置される。そして、図３の（ａ）に示すように、杭圧入引抜機が鋼管杭１に対して圧入する方向（矢印Ａ）に力をかけ、鋼管杭１の圧入を開始する。
【００２８】
その後、鋼管杭１の圧入が終了し、地盤中に埋設されると、図３（ｂ）に示すように、張力付与部１０を伸長させる。この伸長に伴って張力部材３は伸長方向（矢印Ｂ）に向かって押し出され、張力がかけられる。そして、張力付与部１０のテンショナー３０が、戻り止め部３２，３２によって、後方への移動を規制されると、張力部材３は張力がかけられた状態で保持されることとなる。このような状態となると、張力付与部１０のジャッキ２０は杭本体２から取り外されて、これ以降圧入される鋼管杭に取り付けられる。
【００２９】
張力部材３に張力がかけられ、その状態が保持されていると、図３（ｃ）に示すように、張力部材３の両端部には、張力付与部１０によって押された部分に向かう力（矢印Ｃ、Ｄ）が発生し、これに伴い杭本体２には、張力付与部１０の伸長方向とは逆方向に向かう力（矢印Ｅ）が、張力付与部１０を介して発生する。これにより鋼管杭１の偏心位置には圧縮力が発生し、この圧縮力によって、鋼管杭１の上端部には掘削されない地盤に向かう力（矢印Ｆ）が発生する。
このような手順で各鋼管杭を施工し、掘削する場所（法面）を囲むまで繰り返す。
【００３０】
掘削する場所が複数の鋼管杭によって囲まれると、地盤の掘削が開始される。掘削中には、図３（ｄ）に示すように、鋼管杭１に対して土圧（側圧）がかかることとなる。（矢印Ｇ）しかし、鋼管杭１の上端部には、上記のように張力部材３と張力付与部１０によって、予め土圧の方向とほぼ逆方向に向かう力（矢印Ｆ）が働いているので、土圧による鋼管杭１の変位を防止できる。
【００３１】
以上のように第１の実施の形態によれば、鋼管杭１が、杭本体２と張力部材３とを一体に備えているので、鋼管杭１を埋設しさえすれば、埋設後に張力部材３に張力をかけるだけで、土圧による鋼管杭１の変位を防止することができる。すなわち、従来の山留め支保工や、アンカー式土留め工などのように、杭の埋設後に、他の部材（切梁２０２、腹起し２０１、あるいはアンカー２０３、タイロッド２０４）を施工する必要もないので、施工時間を短縮できるとともに、コストも削減することができる。
さらに、埋設後には、杭本体２とともに張力部材３が地盤内部に埋まるので、開削内部で作業を行う際にも邪魔とならず、また変位対策用の場所を予め設けておく必要もない。
【００３２】
また、張力付与部１０が、ジャッキ２０とテンショナー３０とによって構成されているので、鋼管杭１を埋設した後、テンショナー３０が張力部材３にかけられた張力を保持する状態となっていれば、ジャッキ２０を取り外すことも可能となり、該ジャッキ２０を繰り返し使用することができる。従って、埋設する鋼管杭の全てにジャッキを予め設ける必要もなくなり、コストを削減することができる。
なお、戻り止め部３２を用いなくとも、ジャッキ２０の油圧をかけつづけることで、張力部材３にかかる張力を直接ジャッキ２０が保持するようにしてもよい。
【００３３】
なお、張力部材３の下端部の固定位置は、掘削終了後に、低い方の地盤位置よりも下方となるのが好ましいが、上でもよい。
また、固定部４、５は、予め杭本体２の所定の位置に固定されていてもよいし、両者の位置を適宜変更できるように着脱可能としていてもよい。例えば、着脱可能とした場合は、予め設定された掘削深さに対して、施工現場で適切な間隔に調整することができる。
また、本実施の形態では固定部４、５によって杭本体２に張力部材３を固定していたが、直接杭本体に張力部材を取り付けるようにしてもよい。例えば、杭本体に開口部を設け、該開口部を利用して張力部材を杭本体に取り付けるようにしてもよく、さらに上下方向に連続して複数の開口部を設けることで、着脱可能な固定部を用いなくとも、張力部材の固定位置を調節できる。
また、本実施の形態では、固定部４、５の両者の間隔は、張力部材３の長さによって設定される構成となっているが、これとは逆に両固定部の間隔によって、張力部材の長さが設定される構成であってもよい。
【００３４】
［第２の実施の形態］
本発明を適用した第２の実施の形態の鋼管杭１００を図４（ａ）、（ｂ）により説明する。
第２の実施の形態特有の部分以外は、上記第１の実施の形態における場合と同様である。そして、第２の実施の形態において、前述の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
この第２の実施の形態では、図４（ａ）に示すように、固定部４、５が、杭本体２内部（中空部）の内面上端部付近に対向するように設けられており、さらに、固定部５の下方には滑車１０１が設けられている。張力部材３は、杭本体２の内部で滑車１０１を介して該杭本体２の上下方向に沿うように掛け渡された状態で、両端部を固定部４、５に固定されている。
【００３６】
この鋼管杭１００を圧入する際には、掘削されない地盤側に向かってジャッキ２０が伸長するように、鋼管杭１００を配置する。そして、杭圧入引抜機により鋼管杭１００が圧入され、地盤中に埋設されると、図４（ｂ）に示すように、ジャッキ２０のロッド２２を伸長させて、張力部材３を押し該張力部材３に張力をかける。そして、この張力をかけた状態を保持するように、ジャッキ２０はロッド２２に油圧をかけつづける。つまり、ジャッキ２０が駆動手段と保持手段の機能を兼ね備えている。
【００３７】
張力部材３に張力がかけられ、その状態が保持されていると、張力部材３の固定部４側の端部には、ジャッキ２０によって押された部分に向かう力（矢印Ｈ）が発生する。これに伴い、鋼管杭１００の上端部には、掘削されない地盤に向かう力（矢印Ｉ）が発生する。つまり、第１の実施の形態と同様に、この鋼管杭１００に掘削による土圧（側圧）がかかったとしても、鋼管杭１００の上端部には、上記のように張力部材３とジャッキ２０とによって、予め土圧の方向とほぼ逆方向に向かう力（矢印Ｉ）が働いているので、土圧による鋼管杭１の変位を防止できる。
【００３８】
以上のように、この第２の実施の形態によれば、張力部材３が、杭本体２の内部に取り付けられ、該張力部材３の張力により土圧による変位を防止しているので、杭本体２の外側部に変位対策用の部材等を取り付けなくとも、鋼管杭１００の変位を防止できる。従って、従来と同様に鋼管杭１００の埋設をスムーズに行うことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、張力部材３の両端部は杭本体の上部付近にて固定されていたが、杭本体内部で張力部材が杭本体の上下方向に沿って掛け渡されるように両端部が杭本体に固定されているのであれば、如何様な場所に固定されていてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、ジャッキ２０が伸長することで、杭本体２の上端部に側圧とは逆方向の力がかかる構成としていたが、ジャッキ２０が短縮することで、杭本体２の上端部に側圧と逆方向の力がかかる構成としてもよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、ジャッキ２０のロッド２２が伸長した状態で、その先端を、杭本体２の内部で上下方向に沿って掛け渡された張力部材３に固定されている構成にすると、このジャッキ２０が短縮することによって、図４（ｄ）に示すように、張力部材３には張力が加えられ、杭本体２の上端部には側圧と逆方向の力がかかることとなる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
本発明を適用した第３の実施の形態の張力付与部１１を図５により説明する。
第３の実施の形態特有の部分以外は、上記第１の実施の形態における場合と同様である。そして、第３の実施の形態において、前述の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
第１の実施の形態では、張力付与部１０の伸長長さは調節できない構成となっているが、この第３の実施の形態では、張力付与部１１の伸長長さを調節できる構成としている。
【００４３】
張力付与部１１は、図４に示すように、張力部材を押すためのジャッキ２０，２０と、このジャッキ２０，２０の先端に固定され、該ジャッキ２０，２０の伸長に伴ってロッド４０を押す補助部材１２と、張力部材にかけられた張力を保持するロッド４０とから構成されている。
ロッド４０は、その本体部４１に、ロッド４０の後方への移動を規制する戻り止め部４２，…が複数、伸長方向に沿って多段に設けられている。そして、ロッド４０には、補助部材１２が、戻り止め部４２，…によって伸長方向への移動を規制されるように取り付けられている。
【００４４】
以下に張力付与部１１の動作を説明する。
【００４５】
ジャッキ２０，２０が伸長し始めると、ロッド４０は、補助部材１２を介して押され、杭本体２の外方に向かって移動を開始する。そして、最も先端にある戻り止め部４２，４２が開口部６を過ぎると、ロッド４０の後方への移動は規制される。これに基づき、ジャッキ２０、２０は短縮を開始し、調節板１２を後方へと移動させる。このとき、調節板１２は、該調節板１２の後方にある戻り止め部４２，４２を本体部４１に没入させながら後方へと移動し、戻り止め部４２，４２を過ぎると該戻り止め部４２、４２によって前方への移動が規制される。そして、ジャッキ２０，２０が再び伸長すると、ロッド４０は、補助部材１２を介して、押し進められる。
つまり、ジャッキ２０，２０が伸縮を繰り返すことで、ロッド４０は、杭本体２の外方に向かって多段式に伸長し、張力部材かける張力を調節することができる。
【００４６】
以上のように、この第３の実施の形態によれば、ロッド４０は、その本体部４１に、ロッド４０の後方への移動を規制する戻り止め部４２，…を複数、伸長方向に沿って多段に設けているので、張力付与部１１の伸長長さを調節できる。したがって、張力部材を張り替えなくとも、最も適した張力を張力部材に与えることができる。また戻り止め部４２，…によって、その状態を保持することができる。
また、このような構成であると、ストロークの短いジャッキであっても、ロッドを杭本体外部へ長く突出させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、張力部材の両端部は互いに張力が加えられた部分に向かって引っ張られ、これに伴い杭の偏心位置には圧縮力が加わることとなる。そして、この圧縮力により、杭の上端部には側圧の方向とほぼ逆方向に向かう力が働くので、側圧がかかった状態になっても杭を倒れ難くくすることができる。
また、掘削後であっても、杭の上端部には側圧の方向とほぼ逆方向に向かう力が加わり続けているので、側圧による杭の変位を抑えることができる。
また、杭を埋設し張力部材に張力をかけるだけで、側圧による杭の変位を防止することができる。すなわち、杭の埋設後に、他の部材を施工する必要もないので、施工時間を短縮できるとともに、コストも削減することができる。
さらに、埋設後には、杭とともに張力部材が地盤内部に埋まるので、開削内部で作業を行う際にも邪魔とならず、また変位対策用の場所を予め設けておく必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態の鋼管杭を示す正面図である。
【図２】図１の鋼管杭に備わる張力付与手段を示す正面図である。
【図３】図1の鋼管杭の施工方法を示す施工図である。
【図４】本発明を適用した第２の実施の形態の鋼管杭を示す断面図である。
【図５】本発明を適用した第３の実施の形態の張力付与手段を示す正面図である。
【図６】従来の杭の施工状態を示す断面図である。
【図７】従来の杭の施工状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１      鋼管杭（杭）
２      杭本体
３      張力部材
１０      張力付与部（張力付与手段）
２０      ジャッキ（駆動手段）
３０      テンショナー（保持手段）
【図１】
0004593015.tif 000002
【図２】
0004593015.tif 000003
【図３】
0004593015.tif 000004
【図４】
0004593015.tif 000005
【図５】
0004593015.tif 000006
【図６】
0004593015.tif 000007
【図７】
0004593015.tif 000008