(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空杭の杭頭部内に挿入される本体下部と、本体下部の上面に位置し杭頭上面に着座される杭頭接触板と、本体下部と連結され杭頭接触板との間に所定の通路を形成している本体上部とを具備する杭頭処理装置であって、前記本体下部の外径は、前記中空杭の内周との間に、ソイルセメントが流通できる程度の狭い間隙が生じる外径であり、前記本体下部の下端近傍から前記杭頭部内壁面に向けて、水又は空気を噴出させる噴出手段を有することを特徴とする杭頭処理装置。
【請求項２】
前記杭頭接触板の下面に緩衝材が設けられ、且つ、前記本体上部に重錘が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭処理装置。
【請求項３】
前記杭頭接触板は、前記中空杭の頭部に設けられる嵌合部材に嵌合せしめる嵌合手段を有し、且つ、前記本体上部に回転圧入用の回転手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の杭頭処理装置を用いて杭頭の処理を行う方法であって、掘削孔に所定の充填液を注入して土壌と撹拌しソイルセメント柱を形成した後、この掘削孔内に、中空杭の杭頭部内へ前記本体下部を挿入した状態で所定深度まで杭を沈設すると共に、もしくは沈設した後、前記噴出手段より前記杭頭部内壁面に向けて水又は空気を噴出させる付着物除去工程を有することを特徴とする杭頭処理方法。
【請求項５】
前記付着物除去工程の後に、前記本体下部を杭頭より引き抜き、杭頭上面をキャップ材で覆うことを特徴とする請求項４に記載の杭頭処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は既製杭の沈設工において、フーチングと杭頭部とを結合するために行う、杭頭内部の処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
既製のコンクリート杭の施工では、プレボーリング工法が多く実施されている。そして、沈設された既製杭の頭部とフーチングを結合する際は、杭頭の中空部に杭頭結合用の鉄筋カゴを挿入し、そこにコンクリートを打設して鉄筋カゴを杭に固定し、この鉄筋カゴを介してフーチングと杭を連結する方法が一般的に行われている。
【０００３】
ところで、スクリューオーガーで排土しながら杭孔を形成し、セメントミルクを注入した後、杭を沈設するセメントミルク工法においては、セメントミルク量を抑えてコストダウンを図るために先端閉塞杭を使用するので、杭の沈設にあたって杭中空部内にセメントミルクが侵入（流入）することはない。
【０００４】
一方、排土量を抑える目的で、杭孔を掘削する際に、杭孔の土壌に固化剤等の充填剤を撹拌してソイルセメント柱を形成し、このソイルセメント柱に杭を沈設する工法においては、先端開放杭を使用して杭中空部内へソイルセメントを侵入させて排土量を抑えることが行われている。
【０００５】
そこで、杭中空部内にソイルセメントが侵入する施工では、杭頭部内に侵入し、固化したソイルセメントを杭頭から所要の深さまで除去した後、鉄筋カゴの挿入とコンクリートの打設を行うようにしている。
【０００６】
しかし、杭頭部内に浸入し固化したソイルセメントの除去は非常に困難で、機械を導入して掘削するなど、多くの労力と時間を要するばかりでなく、除去が不十分な場合は杭に鉄筋カゴが固定できなくなる等の問題があった。
【０００７】
このような問題に対処するため、杭頭部内壁へ所定長さの段ボール紙を仮着し、その内側に入ったソイルセメントの硬化後、前記硬化物を取出す方法が提案されている（特開平７−１８９２４３号）。
【０００８】
また他の発明として杭頭部の必要空間と同一大きさの栓体を設置し、該栓体を除去する方法が提案されている（特開平９−３２４４２３号）。
【０００９】
更に他の発明として、杭頭部の必要空間と同一大きさの栓体を充填する杭頭充填材が提案されている（特開平１０−１８４００３号）。
【００１０】
【発明により解決しようとする課題】
前述のように、杭頭部内へ鉄筋カゴを挿入し、更にコンクリートを打設して、鉄筋コンクリートとした際に、杭頭部と、鉄筋カゴを含む鉄筋コンクリートとを一体的に連結する為には、杭頭部内壁にソイルセメントその他の付着物がないことが望ましい。
【００１１】
しかしながら、前記従来の各発明においては、段ボール紙や栓体の装着状態が悪いと、杭頭部内壁にソイルセメントが付着してしまう。このため、かかる付着物を除去する工程が必要となり、この除去が不十分であると構造的に問題である。
【００１２】
また、上記の栓体等を使用する方法では、実際には、栓体の取り出しが面倒でその作業に多くの時間と労力を要するとともに、栓体は価格が高くしかも使い捨てとなるので、施工コストが高くなると共に、産業廃棄物の増大を招くといった問題もあった。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、特に、杭頭部内のソイルセメントの面倒な除去作業を行うことなく、鉄筋カゴが挿入できるようにした杭頭処理の新規な技術を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために成された本発明の構成は、以下の通りである。
【００１５】
すなわち、本発明は、中空杭の杭頭部内に挿入される本体下部と、本体下部の上面に位置し杭頭上面に着座される杭頭接触板と、本体下部と連結され杭頭接触板との間に所定の通路を形成している本体上部とを具備する杭頭処理装置であって、前記本体下部の外径は、前記中空杭の内周との間に、ソイルセメントが流通できる程度の狭い間隙が生じる外径であり、前記本体下部の下端近傍から前記杭頭部内壁面に向けて、水又は空気を噴出させる噴出手段を有することを特徴とする杭頭処理装置である。
【００１６】
上記本発明の杭頭処理装置においては、前記杭頭接触板の下面に緩衝材が設けられ、且つ、前記本体上部に重錘が設けられていること、あるいは、前記杭頭接触板は、前記中空杭の頭部に設けられる嵌合部材に嵌合せしめる嵌合手段を有し、且つ、前記本体上部に回転圧入用の回転手段が設けられていること、が好ましい。
【００１７】
また、本発明は、上記本発明の杭頭処理装置を用いて杭頭の処理を行う方法であって、掘削孔に所定の充填液を注入して土壌と撹拌しソイルセメント柱を形成した後、この掘削孔内に、中空杭の杭頭部内へ前記本体下部を挿入した状態で所定深度まで杭を沈設すると共に、もしくは沈設した後、前記噴出手段より前記杭頭部内壁面に向けて水又は空気を噴出させる付着物除去工程を有することを特徴とする杭頭処理方法である。
【００１８】
上記本発明の杭頭処理方法においては、前記付着物除去工程の後に、前記本体下部を杭頭より引き抜き、杭頭上面をキャップ材で覆うこと、が好ましい。
【００１９】
本発明によれば、中空杭の杭頭部内に挿入された本体下部から杭頭部内壁面に向かって水又は空気を噴出させることにより、杭頭中空部内に付着したソイルセメント等を除去することができ、面倒なこれらの除去作業を行うことなく、鉄筋カゴを挿入できる穴を形成することのできるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜設計変更し得るものである。
【００２１】
図１は、本発明の杭頭処理装置の一構成例を示したものである。
【００２２】
本例の杭頭処理装置１０は、基本的な構成として、中空杭の杭頭部内に挿入される本体下部１１と、杭頭上面に着座される杭頭接触板１３と、本体下部１１と連結され杭頭接触板１３との間に所定の通路（排出口）１７を形成している本体上部１２と、本体下部１１より杭頭部内壁面に向かって水又は空気を噴出させる噴出手段を有している。
【００２３】
本例における噴出手段は、注入管１４、注入口１５および噴出口１６によって構成されており、本体上部１２に取付けた注入管１４は、本体下部１１の内面中空部を通して噴出口１６に接続してある。したがって、この噴出手段は、注入口１５から水または圧縮空気を送り込み、噴出口１６から噴出させることにより、杭頭部内面に付着したソイルセメント等を除去することができる。
【００２４】
また、本発明の杭頭処理方法は、杭孔を掘削する際に、杭孔の土壌に固化剤等の充填剤を撹拌してソイルセメント柱を形成し、このソイルセメント柱に杭を沈設する工法を対象として行われる。かかる工法においては、施工の仕様により、杭頭を施工基盤（ＧＬ）より下方に位置させる場合と、杭頭を施工基盤より少し上方に位置させる場合とがある。
【００２５】
図５(ａ)〜(ｄ)は、図１に示したような本発明の杭頭処理装置を用い、杭頭を施工基盤より下方に位置させる場合における本発明による杭頭処理方法の施工の態様を順次示したものである。
【００２６】
以下、本発明の一実施形態例の詳細をこれらの図面を参照して説明する。
【００２７】
既製杭の沈設工においては、先ず、図５（ａ）に示すように、杭孔の土壌に固化剤等の充填剤を撹拌してソイルセメント（ソイルセメント柱）１０２が形成された掘削孔内に、中空杭（既製杭）１０１を建て込み、杭頭が地上に見える位置で本発明の杭頭処理装置１０をセットする。具体的には、本体下部１１を杭中空部に挿入し、杭頭上面に杭頭接触板１３を着座させる。
【００２８】
本体下部１１は、これを杭頭部に挿入した際、その中空杭１０１の内周との間に、ソイルセメントが流通できる程度の狭い間隙が生じる外径とし、また、その長さは、後述の鉄筋カゴ１０６（図５（ｄ）参照）を挿入するに足る十分な長さである。
【００２９】
本体下部１１の外径は、具体的には中空杭１０１の内径よりも５〜１０ｃｍ程度小さくなっており、本体下部１１を杭中空部に挿入すると、中空杭１０１の内壁面との隙間をソイルセメント１０２が上昇して、杭頭接触板１３と本体上部１２との隙間（即ち、通路１７）から矢印のように排出される。このため、本体下部１１の挿入作業を簡単に行うことができる。特に、本例の杭頭処理装置１０の本体下部１１の下端には、先細り形状の案内板１８が設けられているため、この挿入作業を極めて簡単に行うことができる。
【００３０】
また、杭頭処理装置１０の本体下部１１を杭中空部に挿入する際、予め設置した控え芯（逃げ芯）と本体上部１２の外面との距離を測定し、ズレがあれば、装置１０を前後左右に動かすことによって、杭芯合わせを容易に行うこともできる。
【００３１】
次に、図５（ｂ）に示すように、中空杭１０１の杭頭部内へ本体下部１１を挿入した状態で所定深度まで中空杭１０１を沈設する。
【００３２】
本発明においては、この中空杭１０１を沈設する際、もしくは沈設した後、前記噴出手段より杭頭部内壁面に向かって水又は空気を噴出させる付着物除去工程を行う。
【００３３】
具体的には、例えば杭頭処理装置１０が装着された中空杭１０１を沈設する際に、注入口１５から水を送り込み、噴出口１６から杭頭部内壁面に向けて噴出させ、この後さらに水を噴出させながら噴出口１６が中空杭１０１の上端部近傍に達するまで杭頭処理装置１０を持ち上げ、この後再度図５（ｂ）の状態まで杭頭処理装置１０を降下させる。これにより、杭頭部内壁面に付着したソイルセメント等が剥離され、杭頭処理装置１０の降下に伴って通路１７より排出することができる。尚、杭頭処理装置全体を持ち上げる際には、本体上部１２に取り付けられている吊り環１９にワイヤー等を接続して行うことができる。
【００３４】
本発明においては、上記杭頭処理装置１０の上げ下げを複数回行うこともできる。また、特に最後の杭頭処理装置１０の下降時には、水に代えて圧縮空気を噴出口１６より噴出させることにより、杭頭中空部に残留する水を最小限に抑えると共に、杭頭部内面に付着したソイルセメント等をより効率良く通路１７より排出することができるため、好ましい。。
【００３５】
上記の付着物除去工程において使用する水および圧縮空気は、既製杭１０１の内径や本体下部１１の外径にもよるが、水の場合であれば例えば１×１０6〜２×１０6Ｐａ（Ｇａｕｇｅ）程度の圧力で毎分１５０〜３００リットル程度供給するのが好ましく、圧縮空気の場合であれば例えば５×１０5〜１×１０6Ｐａ（Ｇａｕｇｅ）程度の圧力で毎分３〜１０ｍ3程度供給するのが好ましい。
【００３６】
本例のように杭頭を施工基盤（ＧＬ）より下方に位置させる場合には、図５（ｃ）に示すように、中空杭１０１から杭頭処理装置１０を引き上げた後、杭頭部にパイルキャップ（キャップ材）１０４を被せることが好ましい。これにより、次工程における地表面の掘削時に鉄筋カゴの建込穴１０３に掘削土が侵入するのを防止することができ、建込穴１０３を良好な状態に保持することができる。尚、このパイルキャップ１０４の装着は、地表から投入して簡単に行うことができる。
【００３７】
このパイルキャップ１０４としては、この上に土砂が落下した場合にも変形しないものが用いられ、例えばブリキ等の金属製や樹脂製のもの等を用いることができる。
【００３８】
次に、図５（ｄ）に示すように、ソイルセメント１０２が硬化した後、地表部を掘削して杭頭を露出させ、パイルキャップ１０４を回収し、必要に応じて捨てコンクリート１０５を打設すると共に、建込穴１０３に鉄筋カゴ１０６を配設する。この後は、所定の配筋を行った後、コンクリートを打設して鉄筋カゴ１０６と既製杭１０１を結合し、既製杭１０１を鉄筋カゴ１０６を介してフーチング（不図示）と一体的に施工する。
【００３９】
このように、本発明によれば、既製杭（中空杭）１０１の杭頭部内に挿入された本体下部１１から杭頭部内壁面に向かって水又は空気を噴出させることにより、杭頭中空部内に付着したソイルセメント等を極めて効率良くほぼ完全に除去することができる。従って、これにより形成された建込穴１０３は極めて良好な状態となっており、面倒なソイルセメント等の除去作業を行うことなく、鉄筋カゴを挿入することができると共に、既製杭１０１とフーチングは一体性の高い構造とすることができる。
【００４０】
次に、本発明の杭頭処理装置の別の形態例を説明する。図２及び図３は、本発明の杭頭処理装置の別の構成例を示したものである。
【００４１】
図２に示した杭頭処理装置２０は、杭頭接触板１３の下面に緩衝材２１を設け、且つ、本体上部１２の中空部に重錘２２を挿入してある点を除けば、図１に示した杭頭処理装置１０と基本的な構成は同じである。
【００４２】
この杭頭処理装置２０を用いた場合には、前述した中空杭１０１の杭頭部内へ本体下部１１を挿入した状態で所定深度まで中空杭１０１を沈設する際（図５（ｂ）参照）、重錘２２の上部に取り付けられている吊り環２３にワイヤー等を接続し、重錘２２を持ち上げて落下させることで簡単に行うことができる。尚、杭頭処理装置全体を持ち上げる際には、本体上部１２に取り付けられている吊り環２４にワイヤー等を接続して行うことができる。
【００４３】
図３に示した杭頭処理装置３０は、杭頭接触板１３に中空杭の頭部に固定して設けられる嵌合部材に嵌合せしめる嵌合手段３１を有し、且つ、本体上部１２に回転圧入用の六角フランジからなる回転手段３２が設けられている点を除けば、図１に示した杭頭処理装置１０と基本的な構成は同じである。
【００４４】
この嵌合手段３１は、杭頭部を収容できるキャップ状のものであり、所定形状の嵌合用切欠部３１ａが形成されているものである。中空杭の頭部との嵌合は具体的には、例えば図４（ａ）に示すような嵌合部材４１が頭部に固定された中空杭４０に対して、図４（ｂ）に示すように、嵌合手段３１の嵌合用切欠部３１ａ内に嵌合部材４１を収容させて行う。そして、本体上部１２に設けられている六角フランジからなる回転手段３２をオーガーマシンに連結して所定方向に回転させることにより、上下動を行うことができる。
【００４５】
尚、図２及び図３に示した杭頭処理装置では、本体下部１１の周囲に複数の板状のスペーサ１１ａを所定の間隔で設け、これらのスペーサ１１ａの間にそれぞれ噴出口１６を設けている。このような構成によれば、中空杭内に本体下部１１が偏心した状態で挿入されたとしても、中空杭の内周との間にソイルセメントが流通できる間隙を確実に形成することができると共に、各噴出口１６から確実に水および空気を噴出させることができ、杭頭中空部内に付着した周辺固定液をより一層効率良く除去することができる。
【００４６】
また、以上説明した杭頭処理装置では、本体下部１１の下端近傍にのみ噴出口１６を設けているが、例えば本体下部１１の中間部にも噴出口１６を設けた場合には、噴出口１６から水又は空気を噴出させながら杭頭処理装置の上げ下げを行う際に、そのストロークを短くすることができる。さらに、噴出口１６から噴射される水又は空気の向きが所望の方向（例えば杭頭部内面に斜め上向き若しくは斜め下向き）になるように、噴出口１６の構造を適宜設計することもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、既製杭（中空杭）の杭頭部内に挿入された本体下部から杭頭部内壁面に向かって水又は空気を噴出させることにより、杭頭中空部内に付着したソイルセメント等を極めて効率良くほぼ完全に除去することができるため、面倒なソイルセメント等の除去作業を行うことなく、建込穴に鉄筋カゴを挿入することができると共に、既製杭とフーチングは一体性の高い構造を容易に実現することができる。
【００４８】
また、従来用いられていた栓体等は反復して使用することができず、使い捨てとなるので、施工コストが高くなると共に、産業廃棄物の増大を招いていたが、本発明によればこのような産業廃棄物が発生せず、環境にも優しくコスト的にも有利な工法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の杭頭処理装置の一構成例を示した図である。
【図２】本発明の杭頭処理装置の別の構成例を示した図である。
【図３】本発明の杭頭処理装置の別の構成例を示した図である。
【図４】図３の杭頭処理装置の嵌合手段を説明するための図である。
【図５】図１の杭頭処理装置を用い、杭頭を施工基盤より下方に位置させる場合における本発明による杭頭処理方法の施工の態様を順次示した図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０  杭頭処理装置
１１  本体下部
１１ａ  スペーサ
１２  本体上部
１３  杭頭接触板
１４  注入管
１５  注入口
１６  噴出口
１７  通路
１８  案内板
１９  本体上部に取り付けられた吊り環
２１  緩衝部材
２２  重錘
２３  重錘に取り付けられた吊り環
２４  本体上部に取り付けられた吊り環
３１  嵌合手段
３１ａ  嵌合用切欠部
３２  回転手段
４０  中空杭
４１  嵌合部材
１０１  既製杭（中空杭）
１０２  ソイルセメント（ソイルセメント柱）
１０３  建込穴
１０４  パイルキャップ１０４
１０５  捨てコンクリート
１０６  鉄筋カゴ
【図１】
0003911121.tif 000002
【図２】
0003911121.tif 000003
【図３】
0003911121.tif 000004
【図４】
0003911121.tif 000005
【図５】
0003911121.tif 000006