(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空パイルと、この中空パイルの下端部に回転自在に嵌合して設けられる推進ヘッドと、中空パイルの中空部に挿入して推進ヘッドを回転させる回転ロッドからなり、中空パイルは、その下端部の中空部に突出して結合用補助筋が設けられ、また、推進ヘッドは、中空パイルの下端面を支持するとともに、該下端面に対し滑動しながら回転可能な底板を有する円筒体の外周にほぼ一巻きにわたりらせん翼が突設され、底板にはその中心部に、回転ロッドとの係合孔が設けられているとともに、底板の下面には掘削刃が突設され、底板の上面には、中空パイルの中空部の径より小径で、回転ロッドの挿通可能な径とした凹凸のある内筒が突設されており、また、円筒体と内筒との間の底板上には、滑動性の良好なパイルを載置する中敷板が設けられており、また、回転ロッドは、中空パイルより長く形成した回転ロッドの下端部に、上記係合孔と係脱自在とした係合片が設けられていることを特徴とする、杭の埋設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、中空パイルを低騒音、低振動及び無排土で能率よく埋設する工法及びこれに使用する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既製の杭を低騒音、低振動で地中に埋設するには、あらかじめ埋設孔を掘削し、この孔内にパイルを挿入するようにしたプレボーリング工法や、パイルの中空部内にアースオーガを挿入して地盤を掘削しながら、パイル中空部を通じて土砂を排土してパイルを埋設するようにした中掘工法が用いられている。しかし、これらいずれの工法でも、多量の掘削土砂が排出するため、地盤をゆるめ、杭の周面摩擦力が減少するとともに、排土を処理するための廃棄場所確保の問題や多額の運搬費を要するという問題をかかえている。
【０００３】
また、上記工法に代って、外周にらせん翼を設けたパイルを用い、これをネジ込むようにした工法もあるが、しかし、この工法では、パイルを回転しながら地中に押し込んで行くので、パイルと土との摩擦力が大きく、短尺物では可能であるとしても、通常長さのパイルや長大なパイルでは、土の摩擦力によってパイル頭部に付与される回転力はパイル下端まで伝達されにくく、パイルに捩りモーメントが大きく作用してパイルが損傷したり切断するというおそれが生じることになる。
【０００４】
そこで、埋設する中空パイルの下端部に、らせん翼と掘削刃を設けた推進ヘッドを、回動自在に設けて、パイル中空部に挿入した回転ヘッドによって回転させ、パイルを非回転として地中に押し込むことによって、無排土でかつパイルに捩りモーメントの発生するおそれがなく、長尺物の埋設を可能とした、工法が開発された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この開発された工法では、上部よりの荷重を支持するには十分な耐力を発揮できるが、逆に、地震や風圧等によってパイルに引き抜き力が働く場合は、パイルの周面摩擦力及び杭の自重や基礎（フーチング）の自重に頼っているため、引抜き抵抗力においては不十分であるという問題を有している。
【０００６】
本発明は、推進ヘッドを用いてパイルを埋設する上記工法の問題点を解決するためになされたもので、推進ヘッドを用いてパイルを埋設した後、セメントミルクや生コンクリート等により推進ヘッドとパイルとを一体化させることにより、推進ヘッドに突設したらせん翼の抵抗を引き抜き抵抗力としても利用できるようにした、中空パイルを低騒音、低振動及び無排土で埋設でき、上部荷重の支持及び引き抜き抵抗力を十分に得ることのできる工法及びそれに使用する装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための、本発明の構成について、添付の図面を参照して説明すると、請求項１の杭の埋設装置は、中空パイルと、この中空パイルの下端部に回転自在に嵌合して設けられる推進ヘッドと、中空パイルの中空部に挿入して推進ヘッドを回転させる回転ロッドからなり、中空パイルは、その下端部の中空部に突出して結合用補助筋が設けられ、また、推進ヘッドは、中空パイルの下端面を支持するとともに、該下端面に対し滑動しながら回転可能な底板を有する円筒体の外周にほぼ一巻きにわたりらせん翼が突設され、底板にはその中心部に、回転ロッドとの係合孔が設けられているとともに、底板の下面には掘削刃が突設され、底板の上面には、中空パイルの中空部の径より小径で、回転ロッドの挿通可能な径とした凹凸のある内筒が突設されており、また、円筒体と内筒との間の底板上には、滑動性の良好なパイルを載置する中敷板が設けられており、また、回転ロッドは、中空パイルより長く形成した回転ロッドの下端部に、上記係合孔と係脱自在とした係合片が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１〜図４は、本発明工法で使用される埋設装置の一実施態様を示し、図5、図６は、本発明工法の一実施態様を工程を追って示したものである。
【００１０】
本発明工法において使用する埋設装置は、埋設するコンクリート製の中空パイル（以下パイルという）１と、このパイル１の下端部に回転自在に嵌合される推進ヘッド10と、推進ヘッド10を回転させる回転ロッド20を備えている。
【００１１】
パイル１は、図１、図２に示すように、その上端と下端に端板２，３が設けられているとともに、この端板２，３と結合して、コンクリート部分の外周を所要の長さにわたり囲む補強板４が設けられている。また、図示を略したが、パイル１のコンクリート中には、端板２，３に両端を結合した軸鉄筋とスパイラル筋が埋設されている。そして、本発明で使用するパイル１には、その下端部のコンクリート中に、端板３に結合して、所要長さの複数の取付筋５が円周方向に間隔をおいて立設され、それら取付筋５はリング筋６で結合され、そのリング筋６には、パイル１の中空部８内に突出する結合用補助筋７が結合されている。
【００１２】
推進ヘッド10は、図１、図３に示すように、パイル１の下端部に回転自在に外嵌できる程度の径に形成された円筒体11の外周に、ネジ込み用のらせん翼12がほぼ一巻きにわたり突設され、円筒体11の下端には、中心部に、後述する回転ロッド20と係合する平面ほぼ長方形等の係合孔14が貫通して形成された底板13が設けられ、底板13の下面には、翼板15が突設され、その翼板15に複数本の掘削刃16が突設されているとともに、翼板15の中心部には、係合孔14に続く切欠凹部17が設けられている。そして、底板13の上面には、係合孔14より大径でパイル１の中空部８の径より小径とした、縞鋼板等による凹凸の形成されている内筒18が立設されている。さらに、円筒体11と内筒18との間の底板13上には、滑動性の良好な中敷板19が敷設されるようになっている。
【００１３】
回転ロッド20は図１、図４に示すように、有底の中空管でパイル１より十分長く形成されたロッド21の下端部に、上記係合孔14に係合される、係合孔14とほぼ同形とした係合片22が設けられている。また、その上端部は、図示を略したオーガー駆動装置に結合できるようになっている。
【００１４】
本発明の工法は、上記の埋設装置を使用して行われる。まず、図５(イ)に示すように、地盤Ａ上に推進ヘッド10を載置するとともに、パイル１及びこのパイル１内に挿入した回転ロッド20を吊り降し、図５(ロ)、図１に示すように、パイル１の下部を推進ヘッド10の円筒体11と内筒18との間に嵌め入れて、パイル１を中敷板19上に載置するとともに、回転ロッド20の下端部にある係合片22を底板13の係合孔に嵌合して直立させ、パイル１の上端部を杭打ヤグラの吊持装置（図示を略す）に結合させ、回転ロッド20の上端部をオーガー駆動装置（図示を略す）に結合させる。
【００１５】
その状態でオーガー駆動装置を起動させて回転ロッド20を回転させれば、その回転力は推進ヘッド10に伝達され、その先端にある掘削刃１によって地盤が掘削されながら、らせん翼12の地中へのネジ込みによる推進作用で、推進ヘッド10は地中に貫入して行くことになる。その際、パイル１は非回転で推進ヘッド10とともに地中に貫入されて行く。この場合、掘削刃１により掘削、流動化した土砂は、推進ヘッド10の貫入につれて推進ヘッド10の外周方向に押しやられ、周辺地盤へと圧密されて行くことになる。
【００１６】
この貫入施工においては、推進ヘッド10の貫入に合せてパイル１が推進ヘッド10から離脱しないように、パイル１の重量をある程度かけた状態にしてやれば、らせん翼12による推進効果が良好となるが、重量をかける程度が大きくなると、パイル１の下端面と推進ヘッド10との摩擦が大となって、多くの回転動力を要することになる。
【００１７】
パイル１の貫入は、図５(ハ)のように、推進ヘッド10が支持層Ｂに充分貫入されるまで行われるが、その貫入深さがパイル１の長さより深い場合は、従来の施工におけると同様に、パイル１の継ぎ足し及び回転ロッド20の継ぎ足しを行う。また、貫入施工の終わりの段階では、従来の施工におけると同様に、パイル１の上端にヤットコ杭（図示を略す）を取り付けて貫入を進め、パイル１の上端を所定位置に合致させる。そして、貫入を終えた後は、ヤットコ杭の接続を解くとともに、吊持装置よりパイル１の結合を解除し、ついで、図5（ハ）に示すように、推進ヘッド10から回転ロッド20を離脱させて引き上げる。
【００１８】
その後は、図５(ニ)、図６に示すように、パイル１の中空部８内にセメントミルクやモルタルあるいは生コンクリート（以下モルタル類という）25を注入（投入）し、それにより、モルタル類25は推進パイル10の凹凸のある内筒18内及び凹凸のある内筒18と補助筋７の突出したパイル１との間隙にも充填され、パイル１と推進ヘッド10はモルタル類25を介して一体的に強固に結合されることになる。その結果、パイル１に引き抜き力が作用した場合でも、パイル１の周面摩擦力に加え、推進ヘッド10のらせん翼12の抵抗で、引き抜き抵抗力が大巾に増大されることになる。
【００１９】
なお、回転ロッド20を、その先端部に噴出孔を設けたものとしておき、回転ロッド20を引き上げる際、噴出孔よりセメントミルクやモルタルを注入してやることもできる。また、パイル１の貫入中に、必要に応じて、水、空気、セメントミルク等を適宜注入してやることができる。水や空気を注入すれば、貫入時の摩擦抵抗が軽減され、貫入の促進が図れ、特に長尺杭の貫入において効果的である。また、パイル１が貫入途中で硬い地層や粘性の高い地層に当ったときに注入することも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の杭の埋設装置では、中空パイルの下端部にらせん翼と掘削刃を設けた推進ヘッドを嵌め合せ、推進ヘッドを回転させてパイルを非回転で貫入するようにしたので、推進ヘッドによる掘削と進行によって、パイルを地中に低騒音、低振動、無排土で埋設することができる。そして、パイルには回転を付与せず推進ヘッドのネジ込みにより貫入させるようにしたので、パイルへは捩りモーメントが作用せず、パイルを損傷するおそれがなくなり、長大なパイルの埋設も容易に能率よく行なうことができる。また、残土の搬出処理の手間が省かれ、パイルの施工が経済的に行えることになる。
【００２１】
そして、埋設されたパイルは、推進ヘッドと充填したモルタル類によって一体的に結合され、しかも、パイルの下部内には結合用補助筋が突設されているとともに、推進ヘッドには凹凸のある内筒を立設しているので、パイルと推進ヘッドとのモルタル類による結合力は優れたものとなる。したがって、パイルに引き抜き力が働いた場合でも、推進ヘッドを用いた貫入施工により周辺摩擦力が大であることに加え、推進ヘッドの螺旋翼による抵抗により、大きな引抜き抵抗力が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】杭埋設装置の一実施態様を示す半部截断正面図である。
【図２】中空パイルの一実施態様を示したもので、(イ)は半部截断正面図、(ロ)は平断面図である。
【図３】  推進ヘッドの一実施態様を示したもので、(イ)は側断正面図、(ロ)は平面図である。
【図４】回転ロッドの一実施態様を示したもので、(イ)は正面図、(ロ)は平面図である。
【図５】  (イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)は、本発明工法の一実施態様を工程順に示したものである。
【図６】中空パイルと推進ヘッドとのコンクリート類による結合状態を示した半部截断正面図である。
【符号の説明】
１  中空パイル
端板
５  取付筋
６  リング筋
７  結合用補助筋
８  中空部
10  推進ヘッド
11  円筒体
12  らせん翼
13  底板
14  係合孔
15  翼板
16  掘削刃
18  内筒
20  回転ロッド
【図１】
21  ロッド
22  係合片
25  モルタル類
【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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