(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部上端から所定距離の内周位置に杭中空部の内径よりも小さい径の穴を持つ環状板が、その外周部分を杭体に埋め込んで固定されていることを特徴とする中空既製コンクリート杭。
【請求項２】
前記環状板は、杭体の成形前に杭体内部に配置される鉄筋かごに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の中空既製コンクリート杭。
【請求項３】
杭頭部上端から所定距離の内周位置に杭中空部の内径よりも小さい内径の穴を持つ環状板が、その外周部分を杭体に埋め込んで固定された中空既製コンクリート杭の内部に、上端部に蓋体を有し杭頭部内周との間に環状空間を形成する管体を挿入して、その下端部が前記環状板に支持されてその穴と連通するとともに前記蓋体によって管体と杭頭部上端との間が閉塞されるように設置したうえ、
該中空既製コンクリート杭を硬化性材料で満たされた杭孔に建て込み、建て込みによって中空既製コンクリート杭内部に流入する硬化性材料を前記管体を通して外部に排出することを特徴とする硬化性材料が流入する杭頭部に空間を形成する方法。
【請求項４】
中空既製コンクリート杭を硬化性材料で満たされた杭孔に建て込んだ際に、前記中空既製コンクリート杭内部に流入する硬化性材料を外部に排出しつつ、杭頭部内に配筋用の空間を形成するための空間形成具であって、
前記中空既製コンクリート杭の杭頭部上端から所定距離の内周位置に外周部分を杭体に埋め込んで固定され、杭中空部の内径よりも小さい径の穴を持つ環状板と、
前記中空既製コンクリート杭内部に挿入されて杭頭部内周との間に環状空間を形成する管体であって、上端部に杭頭部上端との間を閉塞するための蓋体が設けられ、かつ下端部が前記環状板に支持されてその穴と連通する管体と
を備えてなる空間形成具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中空既製コンクリート杭、硬化性材料が流入する杭頭部に空間を形成する方法及びこれに用いる空間形成具に関し、さらに詳細には、プレボーリング工法による既製杭の施工中、杭内部に流入する硬化性材料を外部に排出しつつ、杭頭部内に配筋のための空間を形成する技術に適用される中空既製コンクリート杭、空間形成方法及び空間形成具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既製杭の施工方法の１つとして、予め掘削した杭孔に既製杭を建て込むプレボーリング工法が知られている。このプレボーリング工法においては、一般に、杭孔に建て込まれた既製杭はセメントミルク等の充填液で地盤と一体化される。
【０００３】
プレボーリング工法に属する工法として、オーガーによる杭孔の掘削時に、杭孔内の土砂にセメント系の硬化材を注入し、混合攪拌してソイルセメントを作成し、これを充填材料とする工法が開発されている。この工法によれば、掘削による排土量が少なく、産業廃棄物の発生を抑えることができるという利点がある。このような、ソイルセメントで満たされた杭孔に建て込まれる既製杭には、通常、杭の建て込み及び定着をし易くし、また排土量を減らすために先端開放杭が使用される。
【０００４】
先端開放杭の場合は、杭孔への建て込みにより杭内部にソイルセメントが流入し、杭内部がソイルセメントで満たされるので、その溢出量は少ない。しかしながら、先端開放杭の場合も、別な問題が生じる。それは、杭頭処理、すなわち杭内部が硬化したソイルセメントで充填された状態にあるため、構造物基礎と連結する配筋のための空間を杭頭部内に形成しなければならないという問題である。
【０００５】
従来、杭頭部に配筋のための空間を形成する技術は、いくつか提案されている。例えば、特開平１１−１９２３号には筒体の外周に筒状袋体あるいは上下２つの環状袋体を装着し、袋体を膨張させて杭頭部内周に密着させる技術が開示されている。この技術によれば、杭の建て込みにより杭内部に流入する硬化性材料を筒体を通して外部に排出し、硬化性材料の硬化後は袋体を撤去し、さらに筒体内部に詰まった硬化性材料を筒体とともに除去することにより、杭頭部に空間が形成される。また、筒体に詰まった硬化性材料の除去をし易くするために、筒体を鉄筋で作るという技術が、特開平２０００−５４３７３号に開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術においては、いずれも膨張性の袋体に流体を供給することによって筒体と杭内周との間を閉塞している。このため、袋体に流体を供給するための設備を要し、施工時には流体を供給して袋体を膨張させるという時間のかかる事前準備工程が必要となる。したがって、袋体の撤去にも同様に手間を要することになる。また、空間を形成する形成具自体も製作費用が安価であるとは言い難い。
【０００７】
このような、膨張性袋体の問題を解決するために、この出願人は特願２０００−２３０７７０号において、「中空既製杭を硬化性材料で満たされた杭孔に建て込んだ際に、前記中空既製杭内部に流入する硬化性材料を外部に排出しつつ、杭頭内部に配筋をするための空間を形成するための空間形成具であって、下端に中空既製杭内周との間を閉塞するための非膨張性の環状閉塞部材が設けられた内管と、上端に杭頭上端との間を閉塞するための蓋体が設けられ、かつ前記内管に嵌合される外管との２重管で構成されることを特徴とする空間形成具」を提案した。しかしながら、同空間形成具においても次のような難点が見出された。
【０００８】
すなわち、杭の建て込み時には硬化性材料（ソイルセメント）が杭中空部内に上昇して流入するが、それによって装置の下部に大きな圧力が加わる。特に、粘性の大きい地盤であるとスムーズに管内にソイルセメントが流入せず、装置下部で詰まったようになることもあり、この場合は一層大きな上昇圧が装置下部に加わる。このような現象は礫層地盤の場合にも発生し、その結果として、装置が下から押されて杭頭上へ飛び出してしまうことがある。
【０００９】
環状閉塞部材は杭内周に密着してその摩擦により２重管を杭内周に定着させる機能と、２重管と杭内周との間の空間にソイルセメントが流入するのを防止する機能とを併せ持っている。この環状閉塞部材にもソイルセメントの大きな上昇圧力が作用し、環状閉塞部材が圧力に耐えきれずに破壊してソイルセメントが空間内に流入してしまうことがある。
【００１０】
さらに、杭を吊り上げた時に、他の杭や重機にぶつかるなどして杭に衝撃振動が加わることがあり、このような衝撃振動により環状閉塞部材の摩擦が切れ、内管がずれ落ちてしまうことがある。また、杭の建て込み時に、その鉛直度を修正する場合や杭の入りが悪い場合に、杭をいったん持ち上げることがあるが、その際に装置下部までソイルセメントが入っていると、杭の上昇に伴ってソイルセメントが下降することから装置に対する吸引効果が発生し、それによって装置がずれ落ちてしまうこともある。他方、コンクリート杭の場合は、通常遠心成形法によって成形されるので、内周が真円にはなっておらず、また平滑面ではなく凹凸が存在することから、環状閉塞部材の密着性を高めるのは限度がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、装置を杭内周の定位置に保持することができ、かつ形成すべき空間に硬化性材料が流入するのを確実に防止することができる中空既製コンクリート杭、空間形成方法及び空間形成具を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、杭頭部上端から所定距離の内周位置に杭中空部の内径よりも小さい径の穴を持つ環状板が、その外周部分を杭体に埋め込んで固定されていることを特徴とする中空既製コンクリート杭にある。
【００１３】
また、この発明は、杭頭部上端から所定距離の内周位置に杭中空部の内径よりも小さい内径の穴を持つ環状板が、その外周部分を杭体に埋め込んで固定された中空既製コンクリート杭の内部に、上端部に蓋体を有し杭頭部内周との間に環状空間を形成する管体を挿入して、その下端部が前記環状板に支持されてその穴と連通するとともに前記蓋体によって管体と杭頭部上端との間が閉塞されるように設置したうえ、
該中空既製コンクリート杭を硬化性材料で満たされた杭孔に建て込み、建て込みによって中空既製コンクリート杭内部に流入する硬化性材料を前記管体を通して外部に排出することを特徴とする硬化性材料が流入する杭頭部に空間を形成する方法にある。
【００１４】
【００１５】
さらに、この発明は、中空既製コンクリート杭を硬化性材料で満たされた杭孔に建て込んだ際に、前記中空既製コンクリート杭内部に流入する硬化性材料を外部に排出しつつ、杭頭部内に配筋用の空間を形成するための空間形成具であって、
前記中空既製コンクリート杭の杭頭部上端から所定距離の内周位置に外周部分を杭体に埋め込んで固定され、杭中空部の内径よりも小さい径の穴を持つ環状板と、
前記中空既製コンクリート杭内部に挿入されて杭頭部内周との間に環状空間を形成する管体であって、上端部に杭頭部上端との間を閉塞するための蓋体が設けられ、かつ下端部が前記環状板に支持されてその穴と連通する管体と
を備えてなる空間形成具にある。
【００１６】
より具体的には、前記環状板は、杭体の成形前に杭体内部に配置される鉄筋かごに取り付けられる。
【００１７】
この発明によれば、硬化性材料を排出する管体は、杭頭部内周に固定された環状板に支持される。このため、硬化性材料の上昇圧力は、環状板によって受け止められることとなり、管体には大きな上昇圧力は作用しないので、管体は環状板上の定位置に保持される。しかも、この環状板は管体の下端部と杭頭部内周との間を閉塞する機能を持つので、環状空間への硬化性材料の流入が確実に防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は空間形成のために使用される中空既製杭の杭頭部を示す軸方向断面図である。例えばＰＨＣ杭などの中空既製杭１は、杭頭部の上端に金属製（鋼製）の端板２を有し、端板２から所定距離（杭径をＤとした場合1.5 〜 2Ｄの距離）を置いた内周位置に環状板３が固定されている。この環状板３の中央部に開設した穴４の径は中空既製杭１の内径よりも小さく、したがって環状板３は中空既製杭１の内周から半径方向に突出するように固定されている。環状板３としては、鋼板等の金属板を用いることが堅牢性があって好適であるが、プラスチック板、木板であってもよい。また、厚さは素材や予想される圧力によって異なるが、例えば鋼板の場合は 1.5mm 程度であり、外径は確実に杭体に食い込む大きさが必要である。
【００１９】
環状板３は中空既製杭１の製造に伴って、その外周部分が杭体に埋め込まれる。図２は、中空既製杭の製造過程を示す軸方向断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。中空既製杭は通常遠心成形によって製造されるが、その杭体内部に配置される鉄筋かご５（図２参照）は、複数本のＰＣ筋６を主筋とし、その外周にらせん筋７を配置して円筒状に製作されたものである。
【００２０】
環状板３は円筒状に配置されたＰＣ筋６の内方に配置され、結束線８によりＰＣ筋６に固定される。このため、環状板３の外周部分には結束線８を通すための複数の孔９が設けられている。環状板３が取り付けられた鉄筋かご５は、通常の製法と同様に型枠内に配置され、コンクリートを打設して成形し、脱型後養生してＰＣ杭が製造される。図４に示すように、環状板３の外周にＰＣ筋６を受け入れる切欠き１０を設けるようにしてもよい。このようにすると、環状板３の取付位置決め、結束線８による固定作業が容易になる。
【００２１】
この発明による空間形成具は、上記環状板３に加え、図５に示す管体１１と、蓋体１２とを主たる構成要素としている。管体１１は金属管、硬質プラスチック等のソイルセメントの圧力に耐えうるものからなっている。蓋体１２は管体１１の外周に着脱自在に嵌合される外管１３に一体に取り付けられている。管体１１の下端にはゴム等からなるパッキン１５が設けられている。
【００２２】
図６は、管体１１を中空既製杭１の内部に挿入設置した状態を示す軸方向断面図である。管体１１はその下端部が環状板３の穴４と連通するように、環状板３上に載置される。この状態でパッキン１５が環状板３に密着し、環状板３との間の隙間が消失する。他方、蓋体１２は端板２と杭体内周との間に形成される段部１６上に載置され、この蓋体１２により杭頭部上端との間が閉塞される。このようにして、管体１１と杭頭部内周との間には環状空間１８が形成される。なお、後述するように、既製杭１は回転させながら杭孔に建て込まれるが、これに使用する回転金具１７を管体１１の上端に係合させ、杭建て込み時における管体１１の上昇を防止する。
【００２３】
図８は、上記空間形成具を使用した杭施工方法を示す断面図である。中空既製杭１が建て込まれる杭孔２０は、硬化性材料、すなわち掘削土砂とセメントミルクとを混合攪拌してなるソイルセメント２１で満たされている。硬化性材料はソイルセメントではなく、セメントミルクの場合もある。
【００２４】
図６及び図７に示したようにして管体１１を挿入設置した中空既製杭１は、回転金具１７を介して回転させながら杭孔２１に建て込まれる。建て込みに伴って、図８（ａ）に示すように、中空既製杭１の内部にソイルセメント２１が上昇して流入し、このソイルセメント２１は管体１１の内部を通って上昇し、外部に排出される。この時、ソイルセメント２１の上昇圧力は、環状板３によって受け止められるので、管体１１には大きな上昇圧力は作用せず、管体１１は環状板３上の定位置に保持される。しかも、この環状板３は管体１１の下端部と杭頭部内周との間を閉塞する機能を持つので、環状空間１８へのソイルセメント２１の流入が確実に防止される。なお、ソイルセメント２１が管体１１内に流入することにより、管体１１にはソイルセメント２１との粘性摩擦による上昇力が作用するが、管体１１の上端は図６，図７に示したように回転金具１７によって押さえられているので、管体１１が上昇することはない。
【００２５】
次に、ソイルセメント２１の硬化後、図８（ｂ）に示すように、杭頭部周囲の根伐り２２を行い、蓋体１２を抜き取る。そして、環状空間１８に、図８（ｃ）に示すように、構造物基礎と中空既製杭１とを結合するための鉄筋かご２３を挿入配置する。管体１１とその内部に詰まっているコア状硬化ソイルセメント２４は除去してもよいが、除去しない場合はその手間、処理が省けるし、また杭頭部内空間に打設するコンクリートの省量化を図ることができる。なお、この場合、蓋体１２は再利用することができる。
【００２６】
図９は別の実施形態を示す断面図である。この実施形態では、環状板３の内周に筒状部２５を設け、この筒状部２５の外周（又は内周）にねじ２６により管体１１を嵌合固定するようにしたものである。筒状部２５は予め環状板３と一体に形成してもよいし、別部品として後で環状板３に取り付けたものでもよい。
【００２７】
図１０は、さらに別の実施形態を示す断面図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線断面図である。この実施形態では管体１１の下端に半径方向に突出する複数の突起２７が設けられている。他方、環状板３の内周には突起２７が通過可能な切欠き２８が設けられている。また管体１１の下端部外周にはフランジプレート２９が設けられ、その下面にゴム等からなるパッキン３０が設けられている。管体１１は突起２７が切欠き２８を通過することにより穴４に嵌合し、管体１１を適宜回転させることにより突起２７が環状板３の下面に係合して固定される。この状態でパッキン３０が環状板３に密着する。
【００２８】
図１２は、さらに別の実施形態を示す断面図である。この実施の形態では、管体１１の下端に外縁が内側に向けて湾曲した環状ゴム３１が設けられている。管体１１の下端部外周にフランジプレート２９及びパッキン３０が設けられている点は図１０，図１１に示した実施形態と同様である。管体１１は、環状ゴム３１を縮径させながら穴４を通過し、通過後に環状ゴム３１が元の形状に戻ることにより環状板３の下面に係合して固定される。
【００２９】
上記図９〜図１２に示した各実施形態によれば、いずれも管体１１が環状板３に固定されるので、ソイルセメントの流入によって管体１１が上昇することはなく、したがって管体１１の上端を回転金具１７によって押さえる必要はない。
【００３０】
上記各実施の形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施の形態ではストレート杭が示されているが、杭外周に複数の節部を有する節杭であってもよい。また、ＰＨＣ杭に限らず、ＲＣ杭、ＰＣ杭、ＳＣ杭の場合でも、この発明を適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、硬化性材料を排出する管体は、杭頭部内周に固定された環状板に支持されるので、硬化性材料の上昇圧力は、環状板によって受け止められることとなり、管体には大きな上昇圧力は作用しない。したがって、管体は環状板上の定位置に確実に保持される。しかも、この環状板は管体の下端部と杭頭部内周との間を閉塞する機能を持つので、環状空間への硬化性材料の流入が確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  空間形成のために使用される、この発明による中空既製杭の杭頭部を示す軸方向断面図である。
【図２】  コンクリート杭の製造過程を示す軸方向断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】  環状板の別の実施形態を示す図である。
【図５】  この発明による空間形成具を構成する管体を示す斜視図である。
【図６】  同管体を杭頭部内周に設置した状態を示す軸方向断面図である。
【図７】  同状態の平面図である。
【図８】  杭施工に伴う空間形成方法を示す断面図である。
【図９】  別の実施形態を示す断面図である。
【図１０】  さらに別の実施形態を示す断面図である。
【図１１】  図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】  さらに別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：中空既製杭
２：端板
３：環状板
４：穴
１１：管体
１２：蓋体
１３：外管
１５：パッキン
１６：段部
１７：回転金具
１８：環状空間
２０：杭孔
２１：ソイルセメント
【図１】
0003919459.tif 000002
【図２】
0003919459.tif 000003
【図３】
0003919459.tif 000004
【図４】
0003919459.tif 000005
【図５】
0003919459.tif 000006
【図６】
0003919459.tif 000007
【図７】
0003919459.tif 000008
【図８】
0003919459.tif 000009
【図９】
0003919459.tif 000010
【図１０】
0003919459.tif 000011
【図１１】
0003919459.tif 000012
【図１２】
0003919459.tif 000013