(57)【要約】【課題】高い周面摩擦力によって高い支持力および高い引き抜き耐力を発揮することができ、安価かつ容易に製造することができる上、製造時に水和熱に起因した内部応力によるひび割れが発生しにくい実用的なコンクリート杭を提供する。【解決手段】コンクリート杭１は、四角柱状に形成されており、外周の対向する２面に、長手方向に沿って複数の突条３，３・・が形成されている。それらの突条３，３・・は、水平断面コ字状のものであり、２つの側面がテーパ状になっている。また、コンクリート杭１の内部には、４本の鉄筋４，４・・を、所定の間隔で四角形状のリング体５，５・・に溶接させてなる補強構造物６が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の建設工事や地盤改良工事に使用する長尺状のコンクリート杭であって、
四角柱状に形成されており、外周面の内の少なくとも一つの面に、長手方向に沿って複数の突条が形成されていることを特徴とするコンクリート杭。
【請求項２】
前記複数の突条が、外周面の互いに向かい合う２面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート杭。
【請求項３】
前記突条同士の間に形成される凹溝の深さと、突条同士の間隔との比が０．２〜０．５の範囲内に調整されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリート杭。
【請求項４】
前記突条が、台形状のものであること特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の建造物の施工に用いられるコンクリート製の杭（コンクリート杭）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な地盤において建造物を建造する場合には、杭基礎と謂われる長尺な杭を地中に立て込み、その杭基礎の上に建造物の土台を設置する工法が採用される。当該杭基礎は、底面に作用する垂直支持力および側面と地盤との間に働く周面摩擦力によって建造物の荷重を支える機能を奏する。そのような杭基礎としては、コンクリート（セメント、モルタル等）製のもの（所謂、コンクリート杭）や鋼管製のもの（所謂、鋼管杭）が利用されるが、一般にコンクリート杭の方が安価であるため、広く用いられている。
【０００３】
従来のコンクリート杭としては、一般的には、円柱状のものが広範に利用されている。また、特許文献１の如く、中空な円柱状のものも知られており、その製造方法としては、鉄筋籠を配置した鋼製で円筒形の型枠内にコンクリートを投入し、その型枠を高速で回転させ、遠心力によりコンクリートを外側へ飛ばせて鉄筋籠を覆わせる所謂、遠心成形法が採用される。さらに、中空円柱状のコンクリート杭の中には、特許文献２の如く、外周面に水平リブを周設することによって周面摩擦力の向上を図ったものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３７９８２号公報
【特許文献２】特開２０００−１８６３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の如き中空な円柱状のコンクリート杭は、製造時に、鉄筋籠を配置した鋼製で円筒形の型枠を回転させる装置が必要であるため、安価かつ容易に製造することが困難である。また、特許文献２の如き外周面に水平リブを周設したコンクリート杭は、製造時に、水平リブ形成用の凹部を設けた特殊な型枠を利用しなければならないため、安価かつ容易に製造することができないし、硬い地盤に立て込む場合には、水平リブが損傷し易い、という不具合もある。また、円柱状のコンクリート杭は、製造時に、セメントの硬化過程における水和反応によって生ずる熱（水和熱）を逃がしにくいため、水和熱に起因した内部応力によって、ひび割れが発生してしまう虞れもある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来のコンクリート杭が有する問題点を解消し、高い周面摩擦力によって高い支持力および高い引き抜き耐力を発揮することができる上、安価かつ容易に製造することが可能で、製造時に水和熱に起因した内部応力によるひび割れが発生しにくい実用的なコンクリート杭を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、建物の建設工事や地盤改良工事に使用する長尺状のコンクリート杭であって、四角柱状に形成されており、外周面の内の少なくとも一つの面に、長手方向に沿って複数の突条が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の突条が、外周面の互いに向かい合う２面に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した発明において、前記突条同士の間に形成される凹溝の深さと、突条同士の間隔との比が０．２〜０．５の範囲内に調整されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれかに記載した発明において、前記突条が、台形状のものであること特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載のコンクリート杭は、同一体積・同一高さで円柱状のコンクリート柱に比べて外周面の面積が大きく、高い周面摩擦力を発現させることができるため、建造物の鉛直柱に使用した場合に、高い支持力および高い引き抜き耐力を発現させることができる。また、同一体積・同一高さで円柱状のコンクリート柱に比べて、外周から中心部までの距離を短くすることができるので、セメントの水和反応による熱を外部に拡散させ易く、内部応力の発生によるひび割れを防止することができる。さらに、大掛かりな装置を用いることなく、安価かつ容易に製造することができる。加えて、周面に形成された突条によって、地盤中に立て込んむ際に、傾斜させることなく、真直ぐに立て込むことができる。
【００１２】
請求項２に記載のコンクリート杭は、複数の突条が外周面の互いに向かい合う２面に形成されているため、地盤中へ立て込む際に鉛直方向からずれてしまう事態を非常に効果的に防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載のコンクリート杭は、突条同士の間に形成される凹溝の深さと、突条同士の間隔との比が０．２〜０．５の範囲内に調整されているため、地盤中へ立て込む際に鉛直方向からずれてしまう事態を高い精度で防止することができるとともに、地盤中へ立て込む際に突条が破損してしまう事態を効果的に防止することができる。
【００１４】
請求項４に記載のコンクリート杭は、突条が台形状のものであるため、製造時に型枠をばらして取り外し易い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コンクリート杭の正面図（ａ）および水平断面図（ｂ）である。
【図２】コンクリート杭の製造に用いる型枠の正面図（ａ）および水平断面図（ｂ）である。
【図３】コンクリート杭を利用した施工例（太陽光発電モジュール設置用架台）を示す説明図（斜視図）である。
【図４】コンクリート杭の変更例の正面図（ａ）および水平断面図（ｂ）である。
【図５】コンクリート杭の変更例を示す説明図（水平断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜コンクリート杭の構造＞
以下、本発明に係るコンクリート杭の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るコンクリート杭を示したものであり、コンクリート杭１は、コンクリートによって前後幅２００ｍｍ×左右幅２００ｍｍで長さ約２，６００ｍｍの長尺な四角柱状に形成されている。
【００１７】
当該コンクリート杭１の前後一対の対向する面には、それぞれ、３個の突条３，３・・が、ベース面から外側へ突出するように設けられている。各突条３，３・・は、左右の２つの側面が、それぞれ、表面の法線に対して約３０度傾斜したテーパ状になっているため、水平断面が台形状になっている。
【００１８】
そして、それらの突条３，３・・を設けたことによって、コンクリート杭１の前後一対の対向する面には、それぞれ、先端から基端まで至る２本の長尺な凹溝（縦溝）２，２、および、先端から基端まで至る凹部（半溝部）１５，１５が、左右対称に位置するように形成された状態になっている。各凹溝２，２は、同一の形状であり、左右対称で、外側から中側（奥側）にかけて次第に幅狭になっており、外側の幅が約３０ｍｍで、中側の幅が約１６ｍｍになっている。また、各凹溝２，２は、約１３ｍｍの深さを有しており、凹溝２，２同士の間隔は、約６２ｍｍになっている。また、各凹部１５，１５は、各凹溝２，２の一部と同一の形状であり、外側の幅が約２４ｍｍで、中側の幅が約１６ｍｍになっている。また、各凹部１５，１５は、各凹溝２，２と同様に、約１３ｍｍの深さを有している。そして、突条３，３・・および凹溝２，２の形成部分においては、突条３，３同士の間に形成される凹溝２の深さ（１３ｍｍ）と、突条３，３同士の間隔（すなわち、凹溝２の外側の幅＝３０ｍｍ）との比が約０．４３に調整された状態になっている。
【００１９】
当該コンクリート杭１は、長手方向に沿って配置された長尺状の４本の鉄筋４，４・・を所定の間隔（約２００ｍｍ間隔）で四角形状のリング体５，５・・に溶接させてなる補強構造物６を配置させた型枠内にセメント（あるいはモルタル等）を流し込んで固化させることによって形成されている。なお、鉄筋４，４・・は、直径約１０ｍｍの所謂、異形鉄筋である。また、リング体５，５・・も、鉄筋４，４・・と同様の直径約１０ｍｍの異形鉄筋であり、縦×横＝１３０ｍｍ×１７０ｍｍの幅広な四角形状となるように折り曲げ加工されている。
【００２０】
図２は、コンクリート杭１の製造用の型枠を示したものであり、型枠１０は、鋼板（所謂、平綱）製で長尺な底板１１と、左右の２枚の鋼板（所謂、各綱）製で長尺な側板１２，１２とを鉛直断面がコ字状になるように金具１３，１３・・で組み付けたものである。そして、左右の側板１２，１２の内面には、縦溝を形成するための帯状突起１４，１４が内側に突出するように設けられている。
【００２１】
コンクリート杭１を製造する際には、上記した型枠１０内に、一定の高さ（約２０ｍｍ）となるように少量のセメント（あるいはモルタル等）を流し込んで、当該セメントを一旦固化させる。しかる後に、その固化したセメントの上に、予め鉄筋４，４・・とリング体５，５とを溶接してなる補強構造物６を載置し、その状態で、型枠１０内にセメント（あるいはモルタル等）を流し込み、固化するまで十分に養生させる。そして、型枠１０内のセメント（あるいはモルタル等）が十分に固化した後には、金具１３，１３・・の結束を解除して、底板１１、側板１２，１２をばらして取り外すことによって、コンクリート杭１の製造を完了する。なお、コンクリート杭１の形成材料として、早強性のセメントあるいはレジンモルタルを使用した場合には、形成材料と補強構造物６との早期一体化が図られ、製造期間の短縮，早期使用が可能となる。
【００２２】
なお、上記の如く形成されるコンクリート杭１においては、補強構造物６のリング体５，５・・が、略長方形状に折り曲げ形成されているため、リング体５，５・・の長方形の短辺と前後面（凹溝２，２の内側）との間隔、および、リング体５，５・・の長方形の長辺と左右面との間隔が、略同一の長さ（約２０ｍｍ）となるように内蔵されている。また、リング体５，５・・の両端際の部分が、断面の中心（対角線の交点）を向いた状態になっている。
【００２３】
＜コンクリート杭を用いた施工例＞
以下、本発明に係るコンクリート杭１を、太陽光発電モジュールを設置するための架台に用いた一施工例について説明する。図３は、本発明に係るコンクリート杭１を鉛直柱として用いた架台（１ユニット）を示したものであり、当該架台２１においては、前後の支柱としてコンクリート杭１，１・・が使用されている。そして、それらのコンクリート杭１，１・・の上に、金属（鋼鉄）製の梁材および母屋材等を組み付けることによって架台２１が建造されている。
【００２４】
架台２１の建造時には、最初に、コンクリート杭１，１・・を所定の配置で地盤中に立て込む必要があるが、そのようにコンクリート杭１，１・・を立て込む際には、地盤中にコンクリート杭１，１・・を打ち込む方法や、地盤に円柱状の縦穴を掘削し、その縦穴にコンクリート杭１を挿入させた後に、隙間を現状土で埋め戻し、当該コンクリート杭１の上部が地表上に露出した状態となるように立て込む方法等を採用することが可能である。
【００２５】
また、掘削混合装置等の機械を利用して、地盤を掘削して所定の径で所定の深さの円柱状の縦穴を形成するとともに、その縦穴内で、掘削した現状土とセメント含有水（たとえば、セメント固化材と水との混合物）とを混練してセメント混合土からなる柱状体（セメント含有柱状体）を生成し、そのセメント含有柱状体内に、コンクリート杭１を立て込んだ後に、そのコンクリート杭１ごとセメント含有柱状体を固化させることによって、コンクリート杭１の上部が地表上に露出した状態となるように立て込む方法（所謂、柱状体形成法）を採用することも可能である。
【００２６】
加えて、上記のようにコンクリート杭１を地盤中に立て込む際には、コンクリート杭１に設けられた突条３，３・・が前後に位置するように、コンクリート杭１を立て込む。上記した柱状体形成法を利用する場合に、そのように突条３，３・・が前後に位置するように立て込むと、コンクリート杭１の上部の前後方向の位置ずれが防止され、金属（鋼鉄）製の梁材および母屋材等の組み付け作業が行い易くなる。
【００２７】
＜コンクリート杭の効果＞
コンクリート杭１は、上記の如く、四角柱状に形成されており、外周面に、長手方向に沿って複数の突条３，３・・が形成されており、同一体積・同一高さで円柱状のコンクリート柱に比べて、外周面の面積が大きく、高い周面摩擦力を発現させることができるため、建造物の鉛直柱に使用した場合に、高い支持力および高い引き抜き耐力を発現させることができる。また、同一体積・同一高さで円柱状のコンクリート柱に比べて、外周から中心部までの距離を短くすることができるので、セメントの水和反応による熱を外部に拡散させ易く、内部応力の発生によるひび割れを防止することができる。さらに、大掛かりな装置を用いることなく、安価かつ容易に製造することができる。加えて、突条３，３・・によって、地盤中に立て込んむ際に、傾斜させることなく、真直ぐに立て込むことができる。
【００２８】
また、コンクリート杭１は、突条３，３・・が外周面の互いに向かい合う２面に形成されているため、地盤中へ立て込む際に鉛直方向からずれてしまう事態を非常に効果的に防止することができる。
【００２９】
さらに、コンクリート杭１は、突条３，３同士の間に形成される凹溝２の深さと、突条３，３同士の間隔との比が０．２〜０．５の範囲内に調整されているため、地盤中へ立て込む際に鉛直方向からずれてしまう事態を高い精度で防止することができるとともに、地盤中へ立て込む際に突条３，３が破損してしまう事態を効果的に防止することができる。
【００３０】
加えて、コンクリート杭１は、各突条３，３・・が台形状のものであり、各突条３，３・・の側面がベース面の法線に対して所定範囲内の角度（１０°〜４５°）で傾斜した状態になっているため、製造時に型枠をばらして取り外し易い上、型枠をばらす際に表面が荒れにくい。
【００３１】
＜コンクリート杭の変更例＞
本発明に係るコンクリート杭の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、突条、凹溝、補強構造物（鉄筋、リング体）等の材質、形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【００３２】
たとえば、コンクリート杭の周面に設ける突条（凹溝）は、上記実施形態の如く、同一幅で同一高さのものに限定されず、幅や高さが異なるものでも良い。図４は、周面に設ける突条（凹溝）の形状を異ならせたコンクリート杭を示したものであり、コンクリート杭１’の前後一対の対向する面には、それぞれ、先端から基端まで至る２本の長尺な凹溝（縦溝）２’，２’が左右対称に位置するように形成されている。各凹溝２’，２’は、同一の形状であり、左右対称で、外側から中側（奥側）にかけて次第に幅狭になっており、外側の幅が約３１ｍｍで、中側の幅が約１６ｍｍになっている。また、各凹溝２’，２’は、約１３ｍｍの深さを有しており、凹溝２’，２’同士の間隔は、約２４．５ｍｍになっている。そして、それらの凹溝２’，２’を設けたことによって、同一幅（約３１ｍｍ）で同一高さ（約１３ｍｍ）の３つの突条３’，３’・・が形成された状態になっている。各突条３’，３’・・は、水平断面コ字状であり、左右の２つの側面が、表面の法線に対して約２０度傾斜したテーパ状になっているため、外観が台形状になっている。また、各突条３’，３’・・の形成部分においては、突条３’，３’同士の間に形成される凹溝２’の深さ（１３ｍｍ）と、突条３’，３’同士の間隔（すなわち、凹溝２’の外側の幅＝３１ｍｍ）との比が約０．４２に調整された状態になっている。加えて、コンクリート杭１’の長手方向の４つの稜線は、他の周面に対して約４５度傾斜するように面取りされた状態になっている。
【００３３】
一方、図５（ａ），（ｂ）は、突条の高さを異ならせたコンクリート杭の一例を示したものである。コンクリート杭３１の対向する２面には、一つの側面当たりに３つの突条３２ａ，３２ｂ・・が設けられており、中央に位置した突条３２ａの高さがδだけ他の突条３２ｂ，３２ｂよりも高くなっている。また、コンクリート杭３１'もコンクリート杭３１と同様に、対向する２面に、一つの側面当たりに３つの突条３２ａ，３２ｂ・・が設けられており、中央に位置した突条３２ａの高さがδだけ他の突条３２ｂ，３２ｂよりも高くなっている。そのような構成を採用することによって、コンクリート杭３１（あるいはコンクリート杭３１’）を地盤中へ立て込む際に鉛直方向からずれてしまう事態をより高い精度で防止することが可能となる。
【００３４】
また、コンクリート杭は、上記実施形態の如く、一つの側面当たりに３つの突条を設けたものに限定されず、一つの側面当たりに２つの突条を設けたものや、図５（ｃ），（ｄ）の如く、一つの側面当たりに４つ以上の突条４２，４２・・あるいは突条４２’，４２’・・を設けたもの等に変更することも可能である。さらに、コンクリート杭は、上記実施形態の如く、対向する２つの側面に複数の突条を設けたものに限定されず、一つの側面のみに複数の突条を設けたものや、図５（ｅ），（ｆ）の如く、すべての側面に複数の突条３，３・・あるいは突条３’，３’・・を設けたもの等に変更することも可能である。加えて、コンクリート杭は、上記実施形態の如く、先端から基端まで至る一繋がりの突条を側面に設けたものに限定されず、所定の長さの突条を側面に長手方向に沿って点在させたたもの等に変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係るコンクリート杭は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、各種の建造物（たとえば、太陽電池モジュール設置用架台）を施工するための部材として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１，１’，３１，３１’，４１，４１’，５１，５１’・・コンクリート杭
２，２’・・凹溝
３，３’，３２ａ，３２ａ’，３２ｂ，３２ｂ’，４２，４２’・・突条
４・・鉄筋
５・・リング体
６・・補強構造物
【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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