(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の基礎を支えるために地盤に打ち込まれあるいは埋め込まれる杭の杭頭高さを調整する杭頭高調整ユニットであって、少なくとも、
前記杭の杭頭の外径よりも大きな内径に形成された筒状の第１ジョイントと、この第１ジョイントの内側または外側に装着可能な外径または内径に形成された筒状の第２ジョイントとを有しており、
前記第１ジョイントには、前記杭頭の上端面に係止する杭頭係止部が設けられており、
前記各ジョイントのうち内側に配置されるジョイントの横断面形状における外周線上の２点を直線で結ぶ最大距離が、外側に配置されるジョイントの横断面形状における内周線上の２点を直線で結ぶ最小距離よりも大きい関係にあり、かつ、前記第２ジョイントを前記第１ジョイントに対して周方向に回転させたときに外側面と内側面との間で生じる摩擦抵抗によって前記第２ジョイントを所定高さで固定することを特徴とする杭頭高調整ユニット。
【請求項２】
前記第１ジョイントおよび前記第２ジョイントは、それぞれ横断面形状が楕円状に形成されており、内側に配置されるジョイントの長軸外径が、外側に配置されるジョイントの短軸内径よりも大きい関係にあることを特徴とする請求項１に記載の杭頭高調整ユニット。
【請求項３】
建物の基礎を支えるために地盤に打ち込まれあるいは埋め込まれた杭の杭頭高さを調整する杭頭高調整方法であって、
杭頭の中空部に充填材の落下を防止する充填材保持部材を装填するステップと、
杭頭の外径よりも大きな内径に形成された筒状の第１ジョイントを杭頭係止部によって前記杭頭の上端面に係止させて前記杭頭の外周面に装着するステップと、
前記第１ジョイントの内径よりも小さな外径に形成された筒状の第２ジョイントを前記第１ジョイントの内側に挿入し、前記第１ジョイントの内周側面あるいは前記第２ジョイントの外周側面に突出形成された第２ジョイント保持部によって第２ジョイントを所定高さで保持させるステップと、
前記杭頭の中空部内、前記第１ジョイント内および前記第２ジョイント内に充填材を充填するステップと
を行う杭頭高さ調整方法。
【請求項４】
建物の基礎を支えるために地盤に打ち込まれあるいは埋め込まれた杭の杭頭高さを調整する杭頭高調整方法であって、
杭頭の中空部に充填材の落下を防止する充填材保持部材を装填するステップと、
杭頭の外径よりも大きな内径に形成された筒状の第１ジョイントを杭頭係止部によって前記杭頭の上端面に係止させて前記杭頭の外周面に装着するステップと、
前記第１ジョイントの外径よりも大きな内径に形成された筒状の第２ジョイントを前記第１ジョイントの外側に嵌め込んで、前記第１ジョイントの外周側面あるいは前記第２ジョイントの内周側面に突出形成された第２ジョイント保持部によって第２ジョイントを所定高さで保持させるステップと、
前記杭頭の中空部内、前記第１ジョイント内および前記第２ジョイント内に充填材を充填するステップと
を行う杭頭高さ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の基礎を支えるために地盤に打ち込まれ、あるいは埋め込まれる杭の杭頭中空部にコンクリート等の充填材を充填したり、不足した杭頭の高さを調整するのに好適な杭頭中空部充填ユニットおよび杭頭高調整ユニットならびに杭頭高調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の住宅は、コンクリート支柱杭（パイル）の誕生により建築技術が進歩し、併せて土地不足問題が生じていることから、軟弱な地盤や地震時に液状化のおそれがある地盤であっても宅地としての開発が進行されようになっている。そのような軟弱地盤や液状化のおそれがある地盤では、堅い安定地層までコンクリート支柱杭が圧入機等によって打ち込まれ、その支柱杭の杭頭を住宅基礎コンクリートに接合させることによって安定基礎を築くようになっている。
【０００３】
ところで、コンクリート支柱杭を打ち込む安定地層は、地層面が一定の高さに形成されているとは限らず、特に地殻変動が繰り返された日本では、傾斜面や段差面が存在している。このため、打ち込んだコンクリート支柱杭の杭頭高さにはバラツキが生じてしまうことが多い。もちろん、コンクリート支柱杭の施工前には、地質調査を行って土層の構成を判定するようになっているが、数十ｃｍから１ｍ程度の誤差は生じてしまう。したがって、通常、コンクリート支柱杭を施工した後には、それらの杭頭高さを調整する処理が施されていた。
【０００４】
前述した杭頭高さの誤差には、所定レベルに対して高い場合と低い場合とがある。杭頭が所定レベルより高い場合には、所定レベルに切り揃えられる。この杭頭の切断方法は、手はつりによるほか各種提案されており、油圧ジャッキにより破砕する外圧方式や回転刃によるダイヤモンドカッター方式などがある。また、鋼管杭を切断する場合には、ガス切断や地表面下で内側から切断可能なディスクカッター切断方式、プラズマ切断方式などがある。
【０００５】
例えば、特開平９−４１３７８号公報には、既設杭の切断方法および切断装置が記載されている。この発明は、コンクリート杭に誘導子を固定して高周波電流を供給し、被加熱部分を局部的に脆弱化させて捻り切るようになっている。これにより、地中に打ち込まれた杭を切断する際の作業性を向上し、杭の撤去作業の簡略化および作業コストの低減を図ることができるというものである。
【０００６】
一方、杭頭が所定レベルより低い場合には、住宅の基礎コンクリートを下げる方法、同種の杭を接合する方法、内径が杭径より一回り大きな鋼管を杭にかぶせてコンクリートを充填し、鋼管コンクリート柱として補強する方法等がある。しかし、杭頭高さが所定レベルより低い場合であっても、一般に、杭頭高さを追加する方法が講じられることが少ない。これは杭頭高さを追加するのに簡便な方法や適当な道具が提案されておらず、また強度の低下を不安視するためと思われる。むしろ、杭頭高さを加えるよりも、その短かった杭を引き抜いて、長い杭を打ち直す選択が取られることが多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の支柱杭の杭頭高さの調整方法においては、杭頭高さが所定レベルよりも高くて切断する場合に、切断時に発生する騒音や粉塵等が環境公害として問題になっていた。また、外圧を加えて破砕する方法では、支柱杭自体を損傷したり、ひびを入れてしまうことがあり、強度低下に至るおそれがあった。さらに、切断処理あるいは破砕処理した後の残材は産業廃棄物となるため、この産業廃棄物の処理に手間とコストがかかるという問題もあった。
【０００８】
一方、杭頭高さが所定レベルより低い場合には、杭頭高さを追加補充するのに適切な方法や安全性が確立されていなかった。例えば、中空部を有する支柱杭のときに追加するコンクリートが中空部内に次々と落下してしまうという問題があった。また、支柱杭が短かったことでその支柱杭を引き抜いて長い杭を打ち直すことは当然に二度手間となってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、杭頭の中空部内の形状に合わせて変形して容易かつ確実に充填材を中空部下に落下するのを防止するとともに、杭頭高さを簡単かつ低コストで追加調整することができるため、従来行われていた杭頭の切断や破砕による騒音公害や粉塵公害、産業廃棄物の問題を解消することができるし、杭の強度や寿命等の品質管理を容易に行うことができる杭頭中空部充填ユニットおよび杭頭高調整ユニットならびに杭頭高調整方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の杭頭中空部充填ユニットの特徴は、少なくとも充填材を受け止める充填材保持部材を備えており、この充填材保持部材は、杭頭の中空部の外郭線に対して内側に位置する内側領域部と、前記中空部の外郭線に対して外側に位置する外側領域部とから構成され、前記内側領域部は、前記外側領域部と一体または別体に形成されているとともに、前記中空部内に挿入されたときに前記杭の軸方向に投影される面積が前記中空部の横断面積の８割以上となるように形成されており、前記外側領域部は、弾性部材により形成されており、前記中空部内に挿入されたときにその中空部の形状に合わせて弾性変形し、前記中空部内壁との接触により生じる摩擦抵抗が前記中空部内に充填される充填材の落下力以上の大きさになる弾性力を備えている点にある。
【００１１】
そして、このような構成を採用したことにより、充填材保持部材の内側領域部が、中空部の横断面積を８割以上塞ぐため、前記内側領域部からコンクリート等の充填材がこぼれ落ちるのを十分に防止することができる。また、外側領域部が弾性変形するため、中空部の形状に合わせて変形できて適用範囲が広く、中空部内壁との接触により適当な摩擦抵抗を生じるため充填材の重量により落下するのを阻止することができる。したがって、杭頭の中空部に適量の充填材を充填させることができる。
【００１２】
また、前記外側領域部は、放射線状に延出されていることが好ましい。これにより中空部内壁に対してバランスよく接触して均等に摩擦抵抗が生じるため、安定的に配置できるし、充填材保持部材を中空部内に挿入しやすい。
【００１３】
また、本発明の杭頭中空部充填ユニットの一形態は、前記充填材を受け止める充填材保持部材として、複数の断面略矩形状の板状弾性部材を平面状に重ねて略断面重心で周方向に展開可能に結合してなり、前記各板状弾性部材の縦長さは前記中空部の内径より大きく形成され、その横幅は各板状弾性部材を周方向に展開して中空部に挿入されたときに前記杭の軸方向に投影された面積が前記中空部の横断面積の８割以上となる大きさに形成されており、さらに、各板状弾性部材は、前記中空部内に挿入された際にその中空部の形状に合わせて弾性変形し、前記中空部内壁との接触により生じる摩擦抵抗が前記中空部内に充填される充填材の落下力以上の大きさになる弾性力を備えている。
【００１４】
これによれば、充填材保持部材を使用しないときには各板状弾性部材を１枚に重ねてコンパクトに収容運搬することができるし、使用する際には各板状弾性部材を展開して中空部断面を８割以上塞いで充填材がこぼれ落ちないようにし、かつ、各板状弾性部材が弾性変形して中空部内壁との接触によって充填材の重量等に対抗する摩擦抵抗を生じさせることができる。
【００１５】
さらに、前記板状弾性部材は、厚さが約０．２ｍｍ〜０．６ｍｍのブリキ板により構成されていることが好ましい。ブリキ板は安くて入手し易い素材であるし、厚さが０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度であれば適度な弾性力や反発力を備え、中空部内へ挿入するのが容易になるし、充填材の保持力を十分発揮できる。
【００１６】
また、前記ブリキ板は、縦長さが約１３０ｍｍ〜２７０ｍｍ、横幅が約１０ｍｍ〜５０ｍｍとされた５枚から構成されていることが望ましい。これによれば、一般的な住宅用コンクリート支柱杭として実用的な形状である。つまり、一般的な住宅用コンクリート支柱杭の中空部径にほぼ適合するし、その中空部内で適度に湾曲変形して中空部横断面を確実に塞ぎ、充填材の重量にも十分耐える摩擦抵抗を生じさせられる。
【００１７】
また、本発明の杭頭中空部充填ユニットの一形態は、充填材保持部材を杭頭の中空部内において安定的に吊設するための吊設部材であって、長尺状の吊設本体を有し、この吊設本体の一端部には前記充填材保持部材を取り付けるための取着部が形成され、他端部には前記杭頭の上端面に係止させる係止部が形成されている吊設部材をさらに備えている。このような構成によれば、吊設部材が、その取着部によって充填材保持部材を保持しつつ、係止部によって杭頭の上端面に係止されるため、前記充填材保持部材を所定の位置で確実に保持することができるし、充填材の重量に対する補助の役割、さらには追加した杭頭部分を強化するのに利用することもできる。
【００１８】
さらに、本発明の杭頭中空部充填ユニットの一形態は、前記吊設部材を針金や鉄筋などの任意の位置で折り曲げ可能な素材により略直線状に形成するとともに、その吊設部材の一端部を予め折り曲げて取着部として形成し、前記充填材保持部材の略断面重心に前記吊設部材が挿通される挿通穴を形成し、この挿通穴に前記吊設本体を挿通させて前記取着部に前記充填材保持部材を取り付けた状態で前記吊設部材を内部に収容しつつその端面で前記充填材保持部材を前記杭頭の中空部に押し込む押込パイプをさらに備えるようにしてもよい。これによれば、使用時に吊設部材を充填材保持部材に取り付ければよいため、充填材保持部材と吊設部材とを別個に運搬できて便利であるし、また、押込パイプを使用すれば吊設部材を針金などの購入容易な細線であっても利用できるためコスト低減を図ることができる。
【００１９】
また、前記押込パイプには、長手方向に対して直角方向に延出され、前記杭頭の中空部の内径より大きな外径を備えた押込調整部材が、前記押込パイプの長手方向に移動自在に取り付けられていることが好ましい。これによれば、充填材保持部材の押し込み量を任意に調整し、予め設定することができるため、充填材の充填量の管理や作業効率の向上を図ることができる。
【００２０】
また、本発明の杭頭高調整ユニットは、少なくとも、杭の杭頭の外径よりも大きな内径に形成された筒状の第１ジョイントと、この第１ジョイントの内径よりも小さな外径に形成された筒状の第２ジョイントとを有しており、前記第１ジョイントには、前記杭頭の上端面に係止する杭頭係止部が設けられており、前記第１ジョイントの内周側面および前記第２ジョイントの外周側面の少なくとも一方には、前記第２ジョイントが前記第１ジョイントの内側に収容されたときに、他方のジョイントの一端面に当接して第２ジョイントを所定高さで保持する第２ジョイント保持部が形成されている。これによれば、第１ジョイントを杭頭の外周に嵌めて杭頭係止部により杭頭上端面に係止し、この第１ジョイントの内側に第２ジョイントを収容して第２ジョイント保持部により所定高さで保持される。また、複数のジョイントを組み合わせるだけでいくらでも高さを増加できるし、多数のジョイントを収容したり運搬する場合であっても、重ねて収容できる構成であるため、各ジョイントをコンパクトに収納し運搬することができてたいへん便利である。
【００２１】
さらに、本発明の杭頭高調整ユニットの一形態は、前記第１ジョイントおよび前記第２ジョイントをほぼ同一の長さに形成し、前記第１ジョイントの長手方向の略中間位置であって内周側面の全周にわたってフランジ状に延出された係止兼保持部を形成し、この係止兼保持部によって前記杭頭係止部および前記第２ジョイント保持部の両機能を兼ねさせるようにすることが好ましい。これによれば、絞り加工等により杭頭係止部および第２ジョイント保持部を一度で形成できるし、各ジョイント自体の曲げ強度や圧縮強度を高めることができる。
【００２２】
また、第２ジョイントを第１ジョイントの外側に嵌め込むような径を有する筒状に形成してもよい。この場合、第１ジョイントの外周側面および第２ジョイントの内周側面の少なくとも一方に、第２ジョイント保持部が形成されようようになる。
【００２３】
さらに、本発明の杭頭高調整ユニットの一形態は、第１ジョイントおよび第２ジョイントのうち内側に配置されるジョイントの横断面形状における外周線上の２点を直線で結ぶ最大距離が、外側に配置されるジョイントの横断面形状における内周線上の２点を直線で結ぶ最小距離よりも大きい関係にあり、かつ、前記第２ジョイントを前記第１ジョイントに対して周方向に回転させたときに外側面と内側面との間で生じる摩擦抵抗によって前記第２ジョイントを所定高さで固定するようになっている。たとえば、第１ジョイントおよび第２ジョイントは、それぞれ横断面形状が楕円状に形成されており、内側に配置されるジョイントの長軸外径が、外側に配置されるジョイントの短軸内径よりも大きい関係にある場合である。このような形状であれば、第２ジョイントを適当な高さに持ち上げて回転させるだけで、杭頭を所望の高さに微調整することができる。
【００２４】
また、本発明の杭頭高調整ユニットは、前述した杭頭中空部充填ユニットを備えていることが望ましい。これによれば、所望範囲で中空部を確実に塞ぎつつ、杭頭高さを追加調整することができる。
【００２５】
さらに、本発明の杭頭高調整ユニットの一態様は、杭頭の中空部に挿入された充填材保持部材の上面に立てられる長尺状の定着用棒材を備えていることが望ましい。これによれば、定着用棒材によってコンクリート等の充填材が定着しやすくなるし、追加した杭頭部分を強化することができる。
【００２６】
また、本発明の杭頭高調整方法の一態様は、杭頭の中空部に充填材の落下を防止する充填材保持部材を装填するステップと、杭頭の外径よりも大きな内径に形成された筒状の第１ジョイントを杭頭係止部によって前記杭頭の上端面に係止させて前記杭頭の外周面に装着するステップと、前記第１ジョイントの内径よりも小さな外径に形成された筒状の第２ジョイントを前記第１ジョイントの内側に挿入し、前記第１ジョイントの内周側面あるいは前記第２ジョイントの外周側面に突出形成された第２ジョイント保持部によって第２ジョイントを所定高さで保持させるステップと、前記杭頭の中空部内、前記第１ジョイント内および前記第２ジョイント内に充填材を充填するステップとを行うようになっている。
【００２７】
あるいは、本発明の杭頭高調整方法の一形態は、杭頭の中空部に充填材の落下を防止する充填材保持部材を装填するステップと、杭頭の外径よりも大きな内径に形成された筒状の第１ジョイントを杭頭係止部によって前記杭頭の上端面に係止させて前記杭頭の外周面に装着するステップと、前記第１ジョイントの外径よりも大きな内径に形成された筒状の第２ジョイントを前記第１ジョイントの外側に嵌め込んで、前記第１ジョイントの外周側面あるいは前記第２ジョイントの内周側面に突出形成された第２ジョイント保持部によって第２ジョイントを所定高さで保持させるステップと、前記杭頭の中空部内、前記第１ジョイント内および前記第２ジョイント内に充填材を充填するステップとを行うようにしてもよい。
【００２８】
そして、これらの方法によれば、充填材が中空部下に落下するのを防止しつつ、杭頭高さを簡単かつ低コストで調整することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る杭頭中空部充填ユニットおよび杭頭高調整ユニットならびに杭頭高調整方法の実施形態の一例を図面を用いて説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態の杭頭高調整ユニット１および杭頭中空部充填ユニット２を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態で示す杭頭高調整ユニット１は、大きく分けると杭頭中空部充填ユニット２と複数のジョイント３，４とから構成されている。まず、本実施形態の杭頭中空部充填ユニット２について説明する。
【００３１】
本実施形態の杭頭中空部充填ユニット２は、建物の基礎を支えるために地盤に打ち込まれあるいは埋め込まれる支柱杭５の杭頭５ａにおける中空部６内に挿入配置され、その中空部６内に充填されるコンクリート等の充填材７を所定位置で留めるようになっている。そして、杭頭中空部充填ユニット２は、少なくとも杭頭５ａの中空部６内で充填材７を受け止める充填材保持部材８を有している。図２に示すように、充填材保持部材８は、中空部６に投影すると、その中空部６の外郭線６ａに対して内側に位置する内側領域部８ａと、前記中空部６の外郭線６ａに対して外側に位置する外側領域部８ｂとから構成されている。内側領域部８ａは、中空部６の断面を完全に塞ぐ必要はなく、コンクリート等の充填材７を適度に落下させないように塞げればよい。例えば、面積比較で中空横断面積の８割以上を塞ぐことができれば問題はない。
【００３２】
また、内側領域部８ａと外側領域部８ｂとは、同素材で一体的に形成してもよいし、別素材で別体に形成してもよい。ただし、少なくとも外側領域部８ｂは、弾性部材により形成されており、中空部６内に挿入されたときにその中空部６の形状に合わせて弾性変形するようになっている。そして、その外側領域部８ｂは、弾性変形して中空部６の内壁との接触により生じる摩擦抵抗が前記中空部６内に充填される充填材７の落下力以上の大きさになる弾性力を備えている。充填材７の落下力は、様々な要因が考えられるが、主に充填材７の重量と、その充填材７の粘性により中空部６の内壁に生じる粘性力とを考慮すればよい。より大雑把に捉えれば、外側領域部８ｂの弾性力により生じる摩擦抵抗は、コンクリート等の充填材７の重量を基準にしてこれを保持できれば十分である。
【００３３】
また、充填材保持部材８の外側領域部８ｂは、図２に示すように、放射線状に延出されていることが好ましい。これは、通常、中空部６は横断面が円形状に形成されているため、中空部６の大きさに合わせて弾性変形しやすく、また中空部６の内壁に対して均等に圧力がかけられてバランス良く保持できるからである。
【００３４】
ここで、本実施形態の杭頭中空部充填ユニット２について、より具体的な実施例を説明する。図３および図４に示すように、本実施例の杭頭中空部充填ユニット２は、充填材７を受け止める充填材保持部材８と、この充填材保持部材８を杭頭５ａの中空部６内において安定的に吊設するための吊設部材９と、前記充填材保持部材８を前記杭頭５ａの中空部６に押し込む押込パイプ１０とから構成されている。
【００３５】
充填材保持部材８は、図３に示すように、５枚の断面略矩形状のブリキ板からなる板状弾性部材１１を平面状に重ねて、略断面重心で周方向に展開可能に結合ピン１２によって結合されている。この結合ピン１２には、その中心軸線上に挿通穴１３が形成されており、吊設部材９が挿通されるようになっている。また、板状弾性部材１１の縦長さは、杭頭５ａの中空部６の内径より大きく形成されており、その横幅は当該各板状弾性部材１１を周方向に展開して中空部６に挿入されたときに前記支柱杭５の軸方向に投影された面積が前記中空部６の横断面積の約８割以上となる大きさに形成されている。約８割としたのは、コンクリート等の充填材７が各板状弾性部材１１から洩れて落ちない程度の面積にするためである。
【００３６】
本実施形態では、住宅用コンクリート支柱杭５に適用することに鑑み、一般に、その中空部６の直径が１００ｍｍであることから、前記板状弾性部材１１は、厚さが約０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、縦長さが１３０ｍｍ〜２７０ｍｍ、横幅が約１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で形成される。より好ましくは、厚さが約０．２ｍｍの寸法とされ、縦長さが１５０ｍｍ〜２５０ｍｍ、最適値としては約１５０ｍｍの寸法とされ、横幅が約２０ｍｍ〜４５ｍｍ、最適値としては２０ｍｍの寸法にそれぞれ形成される。
【００３７】
かかる寸法や素材、枚数は、任意に設定してよいが、ブリキ板の物理的性質に基づいて、中空部６への挿入し易さ、中空部６を塞ぐ面積、中空部６内での安定性、充填材７を保持する摩擦抵抗、および材料コストを考えると、上記のような寸法と素材と枚数がより適当である。
【００３８】
また、吊設部材９は、前記充填材保持部材８を杭頭５ａの中空部６内において安定的に吊設するためのものであり、長尺状の吊設本体９ａを有し、この吊設本体９ａの一端部には前記充填材保持部材８に取り付ける取着部９ｂが形成され、他端部には前記杭頭５ａの上端面に係止させる係止部９ｃが形成されている。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態における吊設部材９の吊設本体９ａは、針金や鉄筋などの任意の位置で折り曲げ可能な素材により略直線状に形成されている。そして、その吊設部材９の一端部は、予めＬ字状やループ状あるいは鈎状に折り曲げられて取着部９ｂとして形成されている。また、吊設本体９ａの他端部は、使用前ではそのまま直線状に形成されており、吊設本体９ａを充填材保持部材８の挿通穴１３に通して杭頭５ａの中空部６内に挿入された後に、鈎状に折り曲げられて杭頭５ａの上端面に係止されるようになっている。
【００４０】
また、押込パイプ１０は、充填材保持部材８の上面を押圧して杭頭５ａの中空部６に押し込むためのものである。すなわち、図４に示すように、押込パイプ１０は、長尺円筒状に形成されており、その内径は吊設本体９ａが貫通できる大きさに形成されている。そして、押込パイプ１０は、充填材保持部材８を取着部９ｂに取り付けた吊設本体９ａを孔に収容し、一端面で前記充填材保持部材８の結合ピン１２の周辺を押して前記杭頭５ａの中空部６に押し込むようになっている。前記押込パイプ１０の押し込み側の一端面は、充填材保持部材８との当接面積を大きくするために、フランジ状に外側へ拡幅されている。さらに、押込パイプ１０には、図示しないが、押込調整板が長手方向に移動自在に取り付けられている。この押込調整板は、押込パイプ１０の長手方向に対して直角方向に延出され、その外径が杭頭５ａの中空部６の内径よりも大きく形成されている。押込調整板を押込パイプ１０の所定位置に設定しておけば、常に、充填材保持部材８の押し込み量を一定にすることができる。これにより、充填するコンクリート量を調整できるため支柱杭５の強度管理もし易くなる。なお、押込パイプ１０の外周面に長手方向に沿って目盛を付するようにしてもよい。
【００４１】
なお、図４（Ｅ）および図４（Ｄ）に示すように、杭頭中空部充填ユニット２として、杭頭５ａの中空部６に挿入された充填材保持部材８の上面に立てられる長尺状の定着用棒材１４を備えるようにしてもよい。本実施形態では、３本の定着用鉄筋１４を用いる。充填するコンクリートが定着しやすいし、より大きな強度を確保するためである。
【００４２】
つぎに、本実施形態の杭頭高調整ユニット１を構成する複数のジョイントについて説明する。図１および図５に示すように、本実施形態では、第１ジョイント３と第２ジョイント４とから構成されている。第１ジョイント３は、杭頭５ａの外側に固定されるものであり、第２ジョイント４は前記第１ジョイント３の内側または外側に配置され、杭頭高さをさらに高くするものである。本実施形態では、第２ジョイント４は、第１ジョイント３の内側に収容される場合について説明する。
【００４３】
第１ジョイント３は、支柱杭５の杭頭５ａの外径よりも大きな内径を有する筒状に形成されており、第２ジョイント４は、前記第１ジョイント３の内径よりも小さな外径を有する筒状に形成されている。
【００４４】
また、第１ジョイント３には、長手方向の略中間位置であって内周側面の全周にわたってフランジ状に延出された係止兼保持部１５が形成されている。そして、第１ジョイント３が杭頭５ａに被せられた際に、係止兼保持部１５の下面側が、杭頭５ａの上端面に係止されることにより、前記第１ジョイント３は杭頭５ａに安定的に配置される。また、第２ジョイント４が第１ジョイント３の内側に収容された際に、係止兼保持部１５の上面側が、前記第２ジョイント４の下端面に当接することにより、前記第２ジョイント４をその高さ以下に落ちないように保持する。なお、前記係止兼保持部１５は、簡易な絞り加工により形成でき、ジョイント自体の強化も図ることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１ジョイント３に係止兼保持部１５を形成して、杭頭５ａの上端面との係止と、第２ジョイント４の保持とを兼用させているが、もちろんそれらの機能を別々に形成してもよい。例えば、第１ジョイント３の内側の所定位置に、フランジ状あるいは突起状の杭頭係止部（図示せず）を設け、一方、その杭頭係止部よりも上方位置に、別途、フランジ状あるいは突起状の第２ジョイント保持部（図示せず）を形成するようにしてもよい。なお、前記第２ジョイント保持部は、第２ジョイント４の外周面に形成して、その下面側が第１ジョイント３の上端面に当接するようにしてもよい。
【００４６】
また、第１ジョイント３に対する第２ジョイント４の配置高さは、下限位置として前述した係止兼保持部１５あるいは第２ジョイント保持部により、設定されるようになっているが、さらにその配置高さを微調整できるように工夫されている。
【００４７】
すなわち、第２ジョイント４の横断面形状における外周線上の２点を直線で結ぶ最大距離Ｄが、第１ジョイント３の横断面形状における内周線上の２点を直線で結ぶ最小距離ｄよりも大きく形成されており、前記第２ジョイント４を前記第１ジョイント３に対して周方向に回転させたときに、前記第１ジョイント３の内側面と前記第２ジョイント４の外側面との間で摩擦抵抗が生じ、前記第２ジョイント４をその位置で固定できるようになっている。
【００４８】
例えば、図６に示すように、第１ジョイント３および第２ジョイント４の横断面形状が楕円状に形成されており、内側に配置される第２ジョイント４の長軸外径Ｄが、外側に配置される第１ジョイント３の短軸内径ｄよりも大きい関係になっている。これにより、図６（Ｂ）に示すように、第１ジョイント３と第２ジョイント４との間に接触面ができて摩擦抵抗によって固定することができる。なお、第１ジョイント３および第２ジョイント４の横断面形状は、もちろん円形や楕円形に限る必要はなく、杭頭５ａの高さを調整できるものであれば適宜形状変更してよい。例えば、半径方向に凹凸が生じていたり、波線により囲む形状に形成してもよい。
【００４９】
なお、前述した本実施形態では、第２ジョイント４を第１ジョイント３の内側に収容する大きさに形成しているが、これを第１ジョイント３の外側に装着する大きさに形成してもよい。もちろん、第２ジョイント４の肉厚は拡幅しすぎない程度に形成される。この場合、杭頭係止部を第１ジョイント３の内周面に形成するとともに、第２ジョイント保持部を第１ジョイント３の外周側面あるいは第２ジョイント４の内周側面に形成するようになる。
【００５０】
ところで、図７に示すように、第１ジョイント３を支柱杭５の継ぎ金具として使用することも可能である。この場合、第１ジョイント３に形成された係止兼保持部１５は、下面側を下杭の上端面に当接させ、上面側を上杭の下端面に当接させて支持するようになっている。
【００５１】
つぎに、本実施形態における杭頭高調整ユニット１の各構成の作用について図４および図５を参照しつつ説明する。
【００５２】
まず、杭頭中空部充填ユニット２の作用について説明すると、図４（Ｂ）に示すように、５枚のブリキ板からなる充填材保持部材８の結合ピン１２に吊設部材９を挿通して取着部９ｂにて前記充填材保持部材８を保持させる。つづいて図４（Ｃ）および図４（Ｄ）に示すように、押込パイプ１０に吊設部材９の吊設本体９ａを貫通させて、その一端面にて前記充填材保持部材８をコンクリート支柱杭５の中空部６内に押し込む。充填材保持部材８は、ブリキ板を中空部６の形状に合わせて湾曲するように弾性変形し、その端面を中空部６の内壁に擦りながら挿入される。
【００５３】
そして、図４（Ｅ）に示すように、押込調整板等により充填材保持部材８を所定位置まで押し込むと、押込パイプ１０を抜き取り、吊設本体９ａを杭頭５ａの上端面に沿って折り曲げられることにより係止部９ｃが形成され、前記充填材保持部材８が落下しないように係止する。その後、図４（Ｆ）に示すように、充填材保持部材８の上に３本の定着用鉄筋１４を配置し、図４（Ｇ）に示すように、中空部６内にコンクリートを充填する。このとき、充填材保持部材８は、板状弾性部材１１たるブリキ板の弾性力により中空部６の内壁との間で摩擦抵抗を生じさせ、充填されたコンクリートを下方に落下させないように保持する。
【００５４】
つづいて、図５に示すように、第１ジョイント３および第２ジョイント４を配置する。なお、杭頭高さを調整する場合、第１ジョイント３および第２ジョイント４を配置した後に、中空部６内に充填材７たるコンクリートを充填するようにしてもよい。
【００５５】
図５（Ａ）に示すように、コンクリート支柱杭５の杭頭５ａに第１ジョイント３を被せる。このとき、第１ジョイント３に形成した係止兼保持部１５が、杭頭５ａの上端面に係止し、第１ジョイント３を固定する。つづいて図５（Ｂ）に示すように、第２ジョイント４を第１ジョイント３内に収容する。このとき、第２ジョイント４の下端面が前記係止兼保持部１５の上面側に当接して止まる。そして、図５（Ｃ）に示すように、第２ジョイント４を所定高さまで持ち上げて周方向に回転させる。これにより、第２ジョイント４の長軸方向の外周面が第１ジョイント３の短軸方向の内周面に接触し、摩擦抵抗により第１ジョイント３と第２ジョイント４とを固定する。そして、第１ジョイント３および第２ジョイント４内にコンクリートを充填すると、所定高さが追加された杭頭５ａを完成させられる。
【００５６】
つぎに、本実施形態の杭頭高調整方法について図８を参照しつつ説明する。
【００５７】
まず、オーガースクリュー１６を用いて地盤に支柱杭５を打ち込みあるいは埋め込むための孔を掘る（図８（Ａ））。つづいて、ヤットコ１７を使用して地盤に掘った孔にコンクリート支柱杭５を圧入し、安定地層まで打ち込む（図８（Ｂ）〜（Ｄ））。安定地層まで打ち込んだら、杭頭高さ位置を考慮しつつ杭頭５ａが現れるまで根掘りする（図８（Ｅ））。
【００５８】
そして、前述した図４および図５に示すように、杭頭５ａの中空部６に充填材７の落下を防止するための充填材保持部材８を吊設部材９および押込パイプ１０を使用して装填する。つづいて、第１ジョイント３を杭頭係止部あるいは係止兼保持部１５によって杭頭５ａの上端面に係止させて前記杭頭５ａの外周面に装着する。さらに、第２ジョイント４を第１ジョイント３の内側に挿入し、前記第１ジョイント３の内周側面あるいは前記第２ジョイント４の外周側面に突出形成された第２ジョイント保持部もしくは前述した係止兼保持部１５によって第２ジョイント４を保持させる。さらに、第２ジョイント４を所定高さまで持ち上げて周方向に回転させて固定する。その後、充填材保持部材８の上に定着用鉄筋１４を配置し、杭頭５ａの中空部６内、第１ジョイント３内および第２ジョイント４内にコンクリート等の充填材７を充填し、杭頭高さを追加するジョイント施工が完了する（図８（Ｆ））。
【００５９】
その後、所定の杭頭高さ位置まで土を埋め戻し（図８（Ｇ））、その杭頭５ａと基礎コンクリートとを接合することにより、住宅の基礎施工が完成する（図８（Ｈ））。
【００６０】
以上のような本実施形態によれば、充填材保持部材８が杭頭５ａの中空部６内の形状に合わせて自在に変形し、容易かつ確実にコンクリート等の充填材７を中空部６下に落下するのを防止することができる。
【００６１】
また、第１ジョイント３および第２ジョイント４を組み合わせて杭頭高さを簡単かつ低コストで追加調整することができるため、従来行われていた杭頭５ａの切断や破砕による騒音公害や粉塵公害、産業廃棄物の問題を解消することができる。
【００６２】
つぎに、本実施形態により杭頭高さの追加処理を施工したコンクリート支柱杭５が、どの程度の強度を備えているか確認するために曲げ試験および軸方向の圧縮強度試験を行った。
【００６３】
試験杭は、外径２００ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚さ５０ｍｍ、長さ２ｍの中空コンクリート杭を準備した。そして、本実施形態の杭頭高調整ユニット１を用いて杭頭高さを追加した。第１ジョイント３および第２ジョイント４の高さはそれぞれ３００ｍｍであり、ほぼ中間部分に係止兼保持部１５が形成されている。また、使用した生コンクリートの設計基準強度は２１Ｎ／ｍｍ２である。なお、養生方法は１７時間の蒸気養生を行った。また、製品化する際に、定着用鉄筋１４の必要性の有無および強度への影響度を確かめるために、定着用鉄筋１４の本数や径を異ならせた試験杭を準備した。各試験杭は、定着用鉄筋１４を使用しない試験杭Ａ、直径１３ｍｍの定着用鉄筋１４を１本使用した試験杭Ｂ、直径１３ｍｍの定着用鉄筋１４を３本使用した試験杭Ｃ、および直径１０ｍｍの定着用鉄筋１４を３本使用した試験杭Ｄである。
【００６４】
一方、曲げ試験機は、株式会社篠崎製のアムスラー式曲げ試験機を使用した。また、圧縮試験機は、株式会社森試験機製作所製のアムスラー式の圧縮試験機を使用した。
【００６５】
図９は、曲げ試験および軸方向圧縮強度試験の結果を示す。日本工業規格（ＪＩＳ）によると規定荷重を満足すれば支柱杭５として合格するものと規定されている。図９に示すように、試験杭Ａ〜試験杭Ｄの総ての試験杭は、規定荷重９．６ｋＮの負荷に対して異常がなく、軸方向荷重５００ｋＮの負荷に対しても異常がなかった。特に、定着用鉄筋１４を使用しない試験杭Ａの場合であっても、破壊荷重が１８．５ｋＮとなり、規定荷重のほぼ２倍という結果となった。
【００６６】
したがって、前述した試験結果により、本実施形態の杭頭高調整ユニット１を使用して杭頭高さを調整したコンクリート支柱杭５は、十分実用化に供することができることがわかった。また、定着用鉄筋１４の本数や径を適当に調整することにより、強度調整ができるため、支柱杭５の強度や寿命等の品質管理を容易に行うことができる。
【００６７】
さらに、充填材保持部材８の外側領域部８ｂは、放射線状に延出されているため、中空部６の内壁に対してバランスよく接触して均等に摩擦抵抗が生じて安定的に配置できるし、中空部６内に挿入しやすい。
【００６８】
また、充填材保持部材８として、所定の寸法に形成した５枚のブリキ板により構成しているため、使用しないときには各ブリキ板を１枚に重ねてコンパクトに収容運搬することができるし、使用時には適度な弾性力や反発力を備え、中空部６内へ挿入するのが容易になるし、充填材７の保持力も十分発揮できる。
【００６９】
さらに、吊設部材９により、充填材保持部材８を所定の位置で確実に保持することができるし、充填材７の重量に対する補助の役割、さらには追加した杭頭５ａ部分を強化することができる。
【００７０】
さらにまた、押込パイプ１０に押込調整部材を取り付ければ、充填材保持部材８の押し込み量を任意に調整し、予め設定することができるため、充填材７の充填量の管理や作業効率の向上を図ることができる。
【００７１】
また、第１ジョイント３および第２ジョイント４にフランジ状に延出する係止兼保持部１５を形成することにより、絞り加工等により杭頭係止部および第２ジョイント保持部を一度で形成できるし、各ジョイント自体の曲げ強度や圧縮強度を高めることができる。
【００７２】
なお、本発明の本実施形態の各構成は前述したものに限るものではなく、適宜変更することができる。
例えば、本実施形態の板状弾性部材１１の一例として、前述したような弾性力の適正や素材の安さ等の観点からブリキ板を使用しているが、これに限るものではなく、板状弾性部材１１としての作用効果を発揮できる素材であれば、他の素材を適用してもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、杭頭の中空部内の形状に合わせて変形して容易かつ確実に充填材を中空部下に落下するのを防止できる。また、杭頭高さを簡単かつ低コストで任意に調整することができるため、従来行われていた杭頭の切断や破砕による騒音公害や粉塵公害、産業廃棄物の問題を解消することができる。さらに、杭の強度や寿命等の品質管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る杭頭高調整ユニットの実施形態の一例を示す模式図
【図２】  本発明に係る杭頭中空部充填ユニットの実施形態における充填材保持部材を示す模式図
【図３】  本実施形態の杭頭中空部充填ユニットにおける充填材保持部材の一実施例を示す平面図であって、（Ａ）は５枚のブリキ板を１枚に重ねて収容した状態を示す図であり、（Ｂ）は展開途中を示す図であり、（Ｃ）は展開を完了して使用可能な状態を示す図である
【図４】  本実施形態の杭頭中空部充填ユニットを杭頭の中空部内に配置する手順を示す斜視図であり、（Ａ）はコンクリート支柱杭の杭頭部分を示す図、（Ｂ）および（Ｃ）は挿入準備状態を示す図、（Ｄ）は押込パイプにより充填材保持部材を押し込んでいる状態を示す図、（Ｅ）は充填材保持部材の配置が完了した図、（Ｆ）は定着用鉄筋を配置した図、（Ｇ）は中空部内にコンクリートを充填した図である
【図５】  本実施形態の杭頭高調整ユニットを装着する手順を示す斜視図であり、（Ａ）は杭頭中空部充填ユニットの配置後に第１ジョイントを装着する図、（Ｂ）は第１ジョイントを装着後に第２ジョイントを装着する図、（Ｃ）は第２ジョイントを回転させて固定する図である
【図６】  本実施形態の杭頭高調整ユニットにおける第１ジョイントおよび第２ジョイントの横断面形状を示す平面図
【図７】  本実施形態における第１ジョイントを支柱杭の継ぎ金具として使用する場合の例を示す斜視図
【図８】  本発明に係る杭頭高調整方法の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）はオーガースクリューによる掘孔を示す図、（Ｂ）は支柱杭の圧入を示す図、（Ｃ）はヤットコを使用した杭の圧入を示す図、（Ｄ）は圧入が完了した図、（Ｅ）は根掘りを示す図、（Ｆ）は本実施形態の杭頭高調整ユニットを装着した状態を示す図、（Ｇ）は杭頭高さ位置まで埋め戻した図、（Ｈ）は杭頭と基礎コンクリートとを接合した状態を示す図である
【図９】  本実施形態の杭頭高調整ユニットにより杭頭を高くした支柱杭の曲げ試験および軸方向圧縮試験の結果を示す表
【符号の説明】
１  杭頭高調整ユニット
２  杭頭中空部充填ユニット
３  第１ジョイント
４  第２ジョイント
５  支柱杭
５ａ  杭頭
６  中空部
６ａ  中空部の外郭線
７  充填材
８  充填材保持部材
８ａ  内側領域部
８ｂ  外側領域部
９  吊設部材
９ａ  吊設本体
９ｂ  取着部
９ｃ  係止部
１０  押込パイプ
１１  板状弾性部材
１２  結合ピン
１３  挿通穴
１４  定着用棒材（鉄筋）
１５  係止兼保持部
１６  オーガースクリュー
１７  ヤットコ
【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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