(57)【要約】      （修正有）【課題】コストが小さく、小型の施工機で杭を打ち込むことができ、十分な耐性を備えた基礎杭を施工することができる基礎杭の施工方法を提供する。【解決手段】最初に貫入工程として、外周面にスパイラル羽根１７が形成されている円筒状のケーシングパイプ８にオーガロッド７を挿入した状態にて、これらを一体的に回転させて地盤に貫入させる。次にケーシングパイプ８を地盤に残してオーガロッド７を引き抜く。このときオーガロッド７の先端からセメントミルクを注入する。あるいはオーガロッド７の引き抜き後にケーシングパイプ８にセメントミルクを注入する。ケーシングパイプ８に杭を挿入して打ち込む。最後にケーシングパイプ８を逆回転させて地盤から引き抜く。セメントミルクが固化して杭と一体化したら基礎杭が得られる。【選択図】図１
2017002675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガロッドと、外周面にスパイラル羽根が形成されている円筒状のケーシングパイプとを使用して、地盤に杭を打ち込んで基礎杭を施工する施工方法であって、
前記施工方法は、前記ケーシングパイプ内に前記オーガロッドを挿入した状態で、前記ケーシングパイプと前記オーガロッドとを一体的に回転させて地盤に貫入させる貫入工程と、
前記ケーシングパイプを地盤に残して前記オーガロッドを引き抜くオーガロッド引き抜き工程と、
前記ケーシングパイプ内にセメントミルク等の水硬化性充?材を注入する水硬化性充?材注入工程と、
前記ケーシングパイプに杭を挿入して打ち込む杭打ち工程と、
前記ケーシングパイプを逆回転させて地盤から引き抜くケーシングパイプ引き抜き工程とからなることを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の施工方法において、前記水硬化性充?材は前記オーガロッドの先端から注入するようにして、実質的に前記オーガロッド引き抜き工程と前記水硬化性充?材注入工程とを同時に実施することを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項３】
請求項１に記載の施工方法において、前記水硬化性充?材注入工程は前記杭打ち工程の後に実施することを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の施工方法において、前記ケーシングパイプ引き抜き工程と並行して、あるいは前記ケーシングパイプ引き抜き工程後、前記水硬化性充?材を補充的に注入する水硬化性充?材補充工程を実施することを特徴とする基礎杭の施工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の施工方法において、前記杭打ち工程は、杭打ち機の自重を利用して前記杭を圧入するようにして実施することを特徴とする基礎杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の基礎となる基礎杭の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
住宅等の建築物は地盤に設けられた基礎の上に建築されている。基礎には色々な種類があるが、地盤に打ち込まれた杭を基礎とするいわゆる基礎杭は、地盤が軟弱であっても十分な耐性を備えた基礎を構築することができ優れている。基礎杭には、地盤にオーガ等によりボーリング孔を明けてこのボーリング孔にコンクリートを流し込んで形成するいわゆる場所打ちコンクリート杭もあるが、住宅等の比較的小規模な建築物においては、木杭、コンクリート杭、鋼杭等の、工場において製造された杭を地盤に打ち込む、いわゆる既製杭から構成することが多い。このような既製杭は、オーガスクリュを取付けたオーガ駆動装置を施工機にセットし、オーガ駆動装置によりオーガスクリュを回転して地盤に杭孔を穿孔し、この杭孔に打ち込むようにしている。なお杭の打ち込みにおいては打ち込み前に根固め液としてセメントミルクを注入する工法も実施されることがある。この工法ではオーガスクリュによって地盤に杭孔を穿孔したらオーガスクリュの先端部から所定量のセメントミルクを注入し、その後オーガスクリュを地盤から抜く。このセメントミルクが注入された杭孔に杭を打ち込む。そうするとセメントミルクが凝固して杭が根固めされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４０７８７号公報
【０００４】
ところで施工機によって杭を打ち込むとき、地盤から受ける反力によって施工機は浮き上がり力を受けて不安定になる。そこで施工機の所定の部材を既に打ち込まれている他の数本の杭に接続して、これらの杭の引き抜き抵抗を利用して施工機の浮き上がりを防止しながら新たな杭を打ち込む、いわゆる圧入工法も周知である。特許文献１には、この圧入工法の原理を応用した杭打ちの施工方法が記載されている。特許文献１に記載の施工方法においては所定のケーシングパイプを使用する。このケーシングパイプは、オーガスクリュが内部に収納される鋼管からなり、その外周面には螺旋状の反力羽根が形成されている。特許文献１に記載の施工方法は次のように実施する。まず、ケーシングパイプの内部にオーガスクリュを挿入し、所定のロック機構によってこれらをロックする。このように一体的にされたケーシングパイプとオーガスクリュとをオーガ駆動装置に取付けて施工機にセットする。オーガ駆動装置を駆動してケーシングパイプとオーガスクリュとによって地盤を掘採し、ケーシングパイプの最上部だけが地上に出ている状態にする。ロック機構を解除してケーシングパイプからオーガスクリュを抜く。そうすると地盤中にケーシングパイプが残された状態になる。ケーシングパイプに杭を挿入する。この杭を施工機によって打ち込むが、このときに施工機の所定の部材をケーシングパイプの最上部に固定する。ケーシングパイプは反力羽根によって地盤から大きな引き抜き抵抗を受けるので、この引き抜き抵抗を利用して施工機の浮き上がりを防止しつつ、杭を地盤に所定深さ打ち込む。杭の打ち込みが完了したらケーシングパイプを逆回転させて地盤から引き抜く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の工法のようにオーガスクリュにより杭孔を穿孔して杭を打ち込むようにしても、あるいはセメントミルクを注入してその後に杭を打ち込んで杭を根固めするようにしても、さらには特許文献１に記載の施工方法のようにして杭を打ち込んでも、それぞれ適切に地盤に杭を打ち込むことができ優れてはいる。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。すなわちこれらの方法では、いずれも杭を打ち込むとき、杭の先端が安定した硬い地盤に達するまで打ち込まなければならない点に問題が見受けられる。杭は地中に打ち込まれると単体では沈下し難いが、柱状に形成されているので必ずしも摩擦抵抗は十分とは言えず、重量のある建築物に対して十分な耐力を確保できない。従って杭はその先端が安定した硬い地盤に達するまで打ち込まれなければならない。しかしながら、施工場所によって安定した硬い地盤は深い場合があり、このような場合には杭を深く打ち込むために大型の施工機が必要になってしまう。すなわちコストが嵩む。また施工場所によってはスペースを要する大型の施工機を利用できない場合もあり、このような場合には杭打ちが困難になってしまう。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、小型の施工機によっても杭を打ち込むことができ、従ってコストが小さく、十分な耐性を備えた基礎杭を施工することができる基礎杭の施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、地盤に杭を打ち込んで基礎杭を施工する施工方法として構成される。最初に貫入工程として、外周面にスパイラル羽根が形成されている円筒状のケーシングパイプにオーガロッドを挿入した状態でケーシングパイプとオーガロッドとを一体的に回転させて地盤に貫入させる。次にケーシングパイプを地盤に残してオーガロッドを引き抜く。地盤に残ったケーシングパイプ内にセメントミルクを注入する。セメントミルクはオーガロッドを引き抜くとき、その先端から注入してもよい。ケーシングパイプに杭を挿入してこれを打ち込む。最後にケーシングパイプを逆回転させて地盤から引き抜く。セメントミルクが固化して杭と一体化したら基礎杭が完成する。
【０００８】
すなわち請求項１に記載の発明は、オーガロッドと、外周面にスパイラル羽根が形成されている円筒状のケーシングパイプとを使用して、地盤に杭を打ち込んで基礎杭を施工する施工方法であって、前記施工方法は、前記ケーシングパイプ内に前記オーガロッドを挿入した状態で、前記ケーシングパイプと前記オーガロッドとを一体的に回転させて地盤に貫入させる貫入工程と、前記ケーシングパイプを地盤に残して前記オーガロッドを引き抜くオーガロッド引き抜き工程と、前記ケーシングパイプ内にセメントミルク等の水硬化性充?材を注入する水硬化性充?材注入工程と、前記ケーシングパイプに杭を挿入して打ち込む杭打ち工程と、前記ケーシングパイプを逆回転させて地盤から引き抜くケーシングパイプ引き抜き工程とからなることを特徴とする基礎杭の施工方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の施工方法において、前記水硬化性充?材は前記オーガロッドの先端から注入するようにして、実質的に前記オーガロッド引き抜き工程と前記水硬化性充?材注入工程とを同時に実施することを特徴とする基礎杭の施工方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の施工方法において、前記水硬化性充?材注入工程は前記杭打ち工程の後に実施することを特徴とする基礎杭の施工方法として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の施工方法において、前記ケーシングパイプ引き抜き工程と並行して、あるいは前記ケーシングパイプ引き抜き工程後、前記水硬化性充?材を補充的に注入する水硬化性充?材補充工程を実施することを特徴とする基礎杭の施工方法として構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの項に記載の施工方法において、前記杭打ち工程は、施工機の自重を利用して前記杭を圧入するようにして実施することを特徴とする基礎杭の施工方法として構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明は、オーガロッドと、外周面にスパイラル羽根が形成されている円筒状のケーシングパイプとを使用して、地盤に杭を打ち込んで基礎杭を施工する施工方法であって、施工方法は、ケーシングパイプ内にオーガロッドを挿入した状態で、ケーシングパイプとオーガロッドとを一体的に回転させて地盤に貫入させる貫入工程と、ケーシングパイプを地盤に残してオーガロッドを引き抜くオーガロッド引き抜き工程と、ケーシングパイプ内にセメントミルク等の水硬化性充?材を注入する水硬化性充?材注入工程と、ケーシングパイプに杭を挿入して打ち込む杭打ち工程と、ケーシングパイプを逆回転させて地盤から引き抜くケーシングパイプ引き抜き工程とから構成されている。この水硬化性充?材注入工程において注入された水硬化性充?材はケーシングパイプ引き抜き工程によって形成された隙間、つまりケーシングパイプが地盤で占めていた空間に流動する。ケーシングパイプ引き抜き工程では逆回転させてケーシングパイプを引き抜くので、地盤中にスパイラル羽根の形状が維持された状態で引き抜かれ、このような空間に水硬化性充?材が流動することになる。水硬化性充?材はやがて打ち込まれた杭と一体的に凝固するが、そうすると凝固した水硬化性充?材、すなわち硬化体は所定太さの円柱状になると共にその外周面にスパイラル羽根が形成されることになる。これによって、杭には所定の範囲において円柱部を備えると共に外周面にスパイラル羽根が形成される。このような基礎杭には、地盤との間に次のような抵抗力が作用する。すなわち、杭の先端部近傍における杭と地盤との摩擦力と、杭先端における耐力と、そして外周面にスパイラル羽根が形成された円柱状の硬化体の摩擦力である。硬化体の摩擦力は、地盤中においてスパイラル羽根が周面抵抗となって非常に大きく、これによって大きな抵抗力が得られる。このような複数の抵抗力によって基礎杭は安定することになり、杭の先端が安定した硬い地盤に到達していない場合であっても基礎杭は大きな鉛直支持力を備えることが保証され、比較的重量のある建築物であっても安定的に支持できることになる。本発明の施工方法においては、杭打ち工程において杭を必ずしも深く打ち込む必要がなく、小型の施工機であっても施工が可能であるという効果が得られる。他の発明によると、水硬化性充?材はオーガロッドの先端から注入するようにして、実質的にオーガロッド引き抜き工程と水硬化性充?材注入工程とを同時に実施するように構成されている。そうすると効率よく施工することができる。また他の発明によると、ケーシングパイプ引き抜き工程と並行して、あるいはケーシングパイプ引き抜き工程後、水硬化性充?材を補充的に注入する水硬化性充?材補充工程を実施ように構成されている。ケーシングパイプを地盤から引き抜くと、水硬化性充?材の液位が低下するが、これを補充できる。これによって品質の高い基礎杭が得られる。さらに他の発明によると、杭打ち工程は、杭を打ち込む施工機の自重を利用して杭を圧入するようにして実施する。そうすると杭打ち工程において騒音や振動の問題が発生し難く周囲環境に与える影響が少ないという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る施工機を示す図で、その（ア）は施工機の正面図、その（イ）はケーシングパイプの斜視図、その（ウ）はオーガロッドの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基礎杭の施工方法を模式的に示す図で、その（ア）〜（エ）は各工程におけるケーシングパイプとオーガロッドと杭の正面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る基礎杭の施工方法を模式的に示す図で、その（ア）〜（エ）は各工程におけるケーシングパイプとオーガロッドと杭の正面断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るケーシングパイプとオーガロッドの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る施工機１は、図１の（ア）に示されているように、比較的小型の施工機からなる。すなわち自走する車両２と、この車両２に設けられているリーダ４と、このリーダ４にガイドされてスライドするオーガ駆動装置５等から構成されている。リーダ４は図１には簡略的にしか示されていないが、車両２に設けられている所定の部材により３点支持されるようになっており、精度良くかつ安定的に垂直に立てられている。従ってオーガ駆動装置５も精度良くかつ安定的に鉛直上下方向にスライドすることになる。
【００１２】
本実施の形態においては地盤を掘削する掘削体は、いわゆるオーガロッド７だけではなく、このオーガロッド７とケーシングパイプ８とから構成されている。オーガロッド７は掘削ロッドとも呼ぶこともでき、従来周知のように構成されている。すなわち、図１の（ウ）に示されているように所定のロッド体１０から構成され、ロッド体１０の先端部にはビット１２、１２が設けられ、地盤を容易に掘削できるようになっている。本実施の形態においてオーガロッド７には、その上部に係合孔１３が形成されている。これによって次に説明するケーシングパイプ８と一体的にロックできるようにするための孔であるが、他の手段によってオーガロッド７とケーシングパイプ８とを一体的に固定できれば、係合孔１３は必須ではない。
【００１３】
本実施の形態に係るケーシングパイプ８を説明する。ケーシングパイプ８は、鋼管製からなり、所定長さの円筒体１５とこの円筒体１５の外周面に形成されているスパイラル羽根１７とから構成されている。円筒体１５の内径はオーガロッド７の外径よりわずかに大きくなっており、オーガロッド７がスムーズに挿入できるようになっている。ケーシングパイプ８のスパイラル羽根１７は本実施の形態においては１重螺旋からなる。ケーシングパイプ８の先端部にはビット１８、１８が設けられ地盤を容易に掘削できるようになっている。本実施の形態においては、このようなケーシングパイプ８の上部には環状の枠２０が固着され、該枠２０の部分に係合孔２１が明けられている。従ってケーシングパイプ８にオーガロッド７を挿入し、それぞれの係合孔１３、２１を整合させた状態で、図に示されていないロックピンを挿入するとケーシングパイプ８とオーガロッド７とは一体的にロックされることになる。
【００１４】
本実施の形態に係る基礎杭の施工方法について説明する。基礎杭を施工する場所に施工機１を搬入し、リーダ４を垂直に立てる。ケーシングパイプ８にオーガロッド７を挿入し、これらを一体的に固定してオーガ駆動装置５に取付ける。この状態が図２の（ア）に示されている。ケーシングパイプ８とオーガロッド７は垂直に支持された状態になっている。オーガ駆動装置５を駆動し下方にゆっくりとスライドする。すなわち貫入工程を実施する。そうするとケーシングパイプ８とオーガロッド７とは一体的に回転し、ケーシングパイプ８のスパイラル羽根１７が地盤に噛み合いながら全体として滑らかに貫入する。図２の（イ）に示されているように、ケーシングパイプ８とオーガロッド７とが地盤に十分貫入し、ケーシングパイプ８の最上部が地上に残った状態になったら貫入工程を終了する。ケーシングパイプ８とオーガロッド７のロック状態を解除し、図２の（ウ）に示されているようにオーガ駆動装置５を上方にスライドさせてオーガロッド７を引き抜く。すなわちオーガロッド引き抜き工程を実施する。オーガロッド引き抜き工程が完了すると、ケーシングパイプ８は地盤に貫入していると共に、ケーシングパイプ８内にはほとんど土砂は無い状態になっている。
【００１５】
図２の（エ）に示されているように、ケーシングパイプ８内に水硬化性充?材２６を注入する、水硬化性充?材注入工程を実施する。水硬化性充?材２６は、セメントミルク、モルタル等のセメントを材料とする水硬化性硬化体が主として利用されるが、高炉スラグを材料とする水硬化性硬化体も利用できる。この工程において水硬化性充?材２６は所定の量だけ充填する。なお、本実施の形態においては水硬化性充?材注入工程は、オーガロッド引き抜き工程の完了後に実施するようにしているが、これらは並行して実施することも可能である。すなわちオーガロッド７の先端から水硬化性充?材２６を放出できるようにすれば、オーガロッド７を引き抜きながら水硬化性充?材２５をケーシングパイプ８内に充?できる。
【００１６】
次に、図３の（ア）に示されているように、オーガ駆動装置５に圧入シャフト２５を取付けて、木杭、コンクリート杭、鋼杭等の既製の杭２４をこの圧入シャフト２５に取付ける。オーガ駆動装置５をスライドさせて杭２４をケーシングパイプ８内に挿入する。そして図３の（イ）に示されているように、圧入シャフト２５を駆動して施工機１の自重により杭２４を圧入する。このようにして杭打ち工程を実施し、所定の深さまで杭２４を打ち込む。本実施の形態においては、杭２４の直径はケーシングパイプ８の内径よりわずかに小さい。従って杭２４は芯がズレること無く、精度良く鉛直に打ち込まれることになる。杭打ち工程が完了したら、ケーシングパイプ引き抜き工程を実施する。すなわち図３の（ウ）に示されているように圧入シャフト２５の先端をケーシングパイプ８にロックする。そしてオーガ駆動装置５を駆動してケーシングパイプ８を逆回転させながら引き抜く。ケーシングパイプ８を回転させてこれを引き抜くとき、１回転させる間にスパイラル羽根１７の１ピッチ分だけケーシングパイプ８が上方に移動するように引き抜き速度を調整する。そうすると、地盤に形成されているスパイラル羽根１７の螺旋痕が崩れない。ケーシングパイプ８が引き抜かれると、水硬化性充?材２６が流動して地盤に形成されている螺旋痕に充?される。水硬化性充?材２６は先に注入されているので、地盤に形成される空隙に速やかに充填されて水硬化性充?材２６に地盤の土砂が混入することを防止できる。ケーシングパイプ８の引き抜きが進行すると、水硬化性充?材２６の液位が低下するので必要に応じて水硬化性充?材を補充する水硬化性充?材補充工程を実施する。ケーシングパイプ８が完全に引き抜かれた状態が図３の（エ）に示されている。水硬化性充?材２６が固化して杭２４と一体化すると、外周面にスパイラル羽根が形成された硬化体を備えた基礎杭が得られる。すなわち鉛直支持力に優れた基礎杭が得られる。
【００１７】
本実施の形態に係る基礎杭の施工方法は色々な変形が可能である。例えば、使用するケーシングパイプ８とオーガロッド７とを変形することが可能である。図４には第２の実施の形態に係るケーシングパイプ８’とオーガロッド７’とが示されているが、この実施の形態においてオーガロッド７’にはその外周面にスパイラル羽根１１が設けられている。スパイラル羽根１１は二重螺旋、つまり二重フライトになっている。ケーシングパイプ８’はこのようなオーガロッド７’が入れられるように若干内径が大きい。この実施の形態に係るケーシングパイプ８’は、スパイラル羽根１７’が中央から下端部にかけて設けられ、上端部近傍には設けられていない。このようなケーシングパイプ８’とオーガロッド７’によっても本実施の形態に係る基礎杭の施工方法を実施することができる。なお、スパイラル羽根１７’はケーシングパイプ８’の先端部にのみ設けてもよいし、形状も色々変形でき、例えば二重フライトであってもよい。またケーシングパイプ８’においてビット１８、１８、…は必須ではなく、これらの無いケーシングパイプ８’であっても実施が可能である。
【００１８】
本実施の形態に係る基礎杭の施工方法は、他の変形も可能である。例えば、本実施の形態における施工機１ではオーガロッド７はオーガ駆動装置５から着脱自在になっているが、必ずしも着脱自在になっている必要はない。杭打ち工程においてオーガロッド７が杭の打ち込みに支障がなければよく、例えばオーガロッド７がオーガ駆動装置５を貫通してオーガ駆動装置５より上方に退避するようにすれば、問題なく杭打ちが可能である。また本実施の形態において杭打ち工程では圧入シャフト２５を使用してその先端に杭２４を取付けるようにしているが、オーガロッド７の先端に杭２４を取付けてもよい、この場合には圧入シャフト２５は不要になる。また工程を入れ替えることも可能である。本実施の形態においては、杭打ち工程はケーシングパイプ８内に水硬化性充?材が注入された後で実施しているが、杭打ち工程を実施した後に水硬化性充?材を注入する水硬化性充?材注入工程を実施してもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１      施工機                  ２      車両
４      リーダ                  ５      オーガ駆動装置
７      オーガロッド            ８      ケーシングパイプ
１０      ロッド体              １１      スパイラル羽根
１２      ビット                １３      係合孔
１５      円筒体                １７      スパイラル羽根
１８      ビット                ２１      係合孔
２４      杭                    ２５      圧入シャフト
２６      水硬化性充?材
【図１】
2017002675.tif 000003
【図２】
2017002675.tif 000004
【図３】
2017002675.tif 000005
【図４】
2017002675.tif 000006