(57)【要約】【課題】  本発明は、杭頭部の施工不良に対処するために杭頭部のコンクリートの流動性を促進するために振動を与えると共に、杭頭部の保護を可能にする杭頭振動装置及びそれを用いた杭頭処理方法を提供する。【解決手段】  本発明の杭頭振動装置１は、杭頭部２ａに形成された余盛り部に挿入される複数の振動棒５１及びこれらの複数の振動棒５１が延出されると共にコンクリート杭２の余盛り部の上部を閉塞する杭頭プレート５２からなる振動ユニット５と、前記杭頭プレート５２に対して振動を付与する振動手段４１、前記杭頭プレート５２を着脱自在に吸着するための吸着手段４２、前記振動手段４１及び前記吸着手段４２を収納し、吊下手段６にて吊下されるハウジング４３からなる吊下ユニット４とによって構成される。また、本発明は、この杭頭振動装置１を使用した杭頭処理方法である。【選択図】  図２
2017110366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部に形成された余盛り部に挿入される複数の振動棒及びこれらの複数の振動棒が延出されると共にコンクリート杭の余盛り部の上部を閉塞する杭頭プレートからなる振動ユニットと、
前記杭頭プレートに対して振動を付与する振動手段、前記杭頭プレートを着脱自在に吸着するための吸着手段、前記振動手段及び前記吸着手段を収納し、吊下手段にて吊下されるハウジングからなる吊下ユニットとによって構成されることを特徴とする杭頭振動装置。
【請求項２】
前記吊下手段は、前記ハウジングに固定される第1のコネクタ部と、吊下用ワイヤーに固定される第２のコネクタ部と、前記第1のコネクタ部及び第２のコネクタ部とを連結する連結部とによって構成されることを特徴とする請求項１記載の杭頭振動装置。
【請求項３】
前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部とは所定の間隔を空けて配置され、その隙間には防振ゴムが配されることを特徴とする請求項２記載の杭頭振動装置。
【請求項４】
前記第２のコネクタ部には、前記吊下ユニットを径方向に支持する支持手段が設けられることを特徴とする請求項２又は３記載の杭頭振動装置。
【請求項５】
所定の位置に所定の幅、所定の深さにケーシングを回転貫入させ、前記ケーシング内部の採掘を行って杭孔を形成し、前記ケーシング内に鉄筋籠を建て込んだ後に、生コンクリート打設し、その後ケーシングを引き抜いて、コンクリート杭の打設を完了した後に、
コンクリート杭の杭頭部に形成された余盛り部に、請求項１〜４のいずれか１つに記載の杭頭振動装置を、該杭頭振動装置の振動棒が前記余盛り部に挿通されるように設置すること、
前記振動手段によって前記杭頭プレートを介して前記振動棒を振動させて、杭頭部のコンクリートを振動締固めさせること、
前記杭頭振動装置の吊下ユニットの吸着手段を解除して、前記振動ユニットを前記余盛り部に残すこと、
前記コンクリート杭の周辺を掘削して、杭頭部を露出すること、
前記杭頭部から前記振動ユニットを撤去すること、
前記杭頭部を処理して鉄筋籠の主筋を露出させることからなる杭頭処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート杭におけるコンクリートの締固めと、杭頭処理を簡易に且つ確実に行うことのできる杭頭振動装置と、それを用いた杭頭処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００９−１５５８０７号公報）は、鉄筋籠に杭頭処理用のキャップを装着し、それを打設穴に建て込むまでの一連の作業をスピードアップして、早期にコンクリート打設に着手できるようにした場所打ち杭における鉄筋籠の建て込み工法を開示する。また、この特許文献１には、垂直な主筋に水平なフープ筋を組み合わせてなる鉄筋籠を建て込んだ打設穴にコンクリートを打設する際に、生コンクリートが穴の底の方から上昇してくるときに、上層部に挺水や土砂を巻き込んでしまい、杭上部のコンクリートの品質が低下するため、従来では、杭の設計高さ以上に生コンクリートを打設する「余盛り」を行い、コンクリートの養生がすんだ後に、余盛りの部分をはつって品質低下部分を除去し、同時に鉄筋籠の主筋を露出させるという手法があることが開示されている。
【０００３】
特許文献２（特開２０１４−２２７６７５号公報）は、好適に杭頭の余盛りコンクリートの解体除去を行うことができ、作業効力も高い杭頭処理方法を提供することを目的とするものであり、この方法は、杭の現場造成の際、地上に露出した杭頭のコンクリートの側面から内側へ非火薬破砕剤を線状に装薬するとともに、前記非火薬破砕剤の上方のコンクリートに破砕薬の装薬を行う工程と、前記非火薬破砕剤の発破により前記コンクリートを上下に分断した後、前記破砕剤の発破により、分断された上方のコンクリートの破砕を行う工程とを具備するものである。
【０００４】
特許文献３（特開２００９−１３３０８１号公報）は、バイブレータの設置作業を簡易迅速に行うことが可能な振動締固め装置を提供するもので、この振動締固め装置は、場所打ちコンクリート杭のコンクリートに対して振動締固めを行うもので、吊り装置に吊設される架台部と、この架台部の下方に延びるガイド部と、このガイド部に保持されるバイブレータとを備えるものである。
【０００５】
特許文献４（特開２０１１−１３７３１８号公報）は、場所打ち杭築造において、コンクリート打設後引き抜かれるケーシングの背後に生じる厚み分の空間を埋めて侵入する地盤に対抗して、コンクリートを鉄筋籠の網目を通して被り部に圧入させ、設計杭径を確保し得る場所打ち杭築造方法と装置を提供するもので、掘削した杭孔に所定の高さのコンクリート打設後、重錘体とその下方に伸びるバイブレータとでなる装置を用意し、ケーシングの引き上げ開始前にコンクリート表面に装置を載置して重錘体の荷重重量により鉄筋籠を通してコンクリートを被り部に圧入させ、ケーシング引き上げ開始と共にバイブレータを稼働して流動性を高めたコンクリートを、ケーシング背後に生じる空間を埋めて親友する地盤に対抗させ、コンクリートの設計杭径を確保するものである。
【０００６】
特許文献５（特開２０１４−１９０１２８号公報）は、鉄筋籠の内側のコンクリートも流動させて、ケーシング裏の隙間部にコンクリートを充填できる装置を提供するものであり、このため、この装置は、水平桁と吊り材とバイブレータとによって構成されるもので、水平桁はケーシングの上端に略水平に架設するための長尺材であり、かつバイブレータを吊り支持する水平桁であり、吊り材は、直接、間接に水平桁とバイブレータを連結する鉛直の吊り材であり、水平桁をケーシングの上端に架設した場合に、吊り材の下端のバイブレータは、ケーシングの下端付近に位置するように構成されるものである。
【０００７】
特許文献６（特開２０１５-１３４９８７号公報）は、特許文献５と同様に、鉄筋籠の内側のコンクリートも流動させて、ケーシング裏の隙間部にコンクリートを充填できる装置を提供するものであり、このため、この装置は、係合部と吊り材とバイブレータとによって構成されるもので、係合部はケーシングの上端に係合する部材であり、吊り材はバイブレータを吊り下げて支持する長尺材であり、鉄筋籠の内側のコンクリートも流動させて、ケーシング裏の隙間部にコンクリートを充填できる装置を提供するものであり、このため、この装置は、水平桁と吊り材とバイブレータとによって構成されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５５８０７号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２７６７５号公報
【特許文献３】特開２００９−１３３０８１号公報
【特許文献４】特開２０１１−１３７３１８号公報
【特許文献５】特開２０１４−１９０１２８号公報
【特許文献６】特開２０１５−１３４９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、大型工作物の場合、基礎杭設置場所に打設穴を掘削して鉄筋籠を建て込み、この打設穴にコンクリートを打設して規則医を形成する場所打ち（現場打ち）の工法が採用される。この場合、鉄筋籠を建て込んだ打設穴にコンクリートを打設すると、生コンクリートが穴の底の方から上昇してくるとき、上層部に泥水や土砂を巻き込んでしまい、杭上部のコンクリートの品質が低下するため、杭の設計高さ以上の生コンクリートを打設して余盛りを行い、コンクリートの養生がすんだ後に、余盛りの部分を排除して品質の低下した部分を除去し、同時に鉄筋の主筋を露出させるという手法を行っている。
【００１０】
また、場所打ちコンクリート杭の施工では、削孔の内壁部分、特に表層部の内壁部分の崩壊を阻止するため、ケーシングとして鋼管を設置する。このケーシングは、コンクリートの打設後には不要であるから、コンクリートが固化する前に引き抜いて再利用する。その場合にケーシングの外面と地盤との間に隙間があると、ケーシングを引き抜いた際にその隙間にまだ固まらないコンクリートが流入する。この流動現象が全体的に生じれば良いが、削孔内に打設したコンクリートは時間が経過するに従い流動性が低下し、鉄筋籠の内部のコンクリートは、移動しにくくなっているため、鉄筋籠の外側にある流動性を維持しているまだ固まらないコンクリートだけが隙間に流入し、この結果として、外側のコンクリートだけが大きく下がった形状のコンクリート杭となる可能性があり、また杭頭部の余盛り不足や杭断面欠損など、施工不良が発生することも予想される。
【００１１】
こうした杭頭部の施工不良に対処する方法としては、コンクリートの打設後に上方からバイブレータを挿入して杭頭部のコンクリートに振動を与えることが考えられるが、この場合、孔内上方にある安定液や余盛り部の不健全なコンクリートを下部の健全な部分に巻き込むなどして、杭頭部のコンクリートの品質を劣化させてしまうという可能性がある。また、余盛り部を排除し、主筋を露出させるための掘削作業時に主筋（鉄筋棒）が変形する可能性もある。
【００１２】
以上のことから、本発明は、杭頭部の施工不良に対処するために杭頭部のコンクリートの流動性を促進するために振動を与えると共に、杭頭部の保護を可能にする杭頭振動装置及びそれを用いた杭頭処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明に係る杭頭振動装置は、杭頭部に形成された余盛り部に挿入される複数の振動棒及びこれらの複数の振動棒が延出されると共にコンクリート杭の余盛り部の上部を閉塞する杭頭プレートからなる振動ユニットと、前記杭頭プレートに対して振動を付与する振動手段、前記杭頭プレートを着脱自在に吸着するための吸着手段、前記振動手段及び前記吸着手段を収納し、吊下手段にて吊下されるハウジングからなる吊下ユニットとによって構成されることにある。尚、吸着手段は、電磁石であることが望ましい。
【００１４】
これによって、本発明に係る杭頭振動装置は、振動する振動ユニットと、振動ユニットに振動を付与する吊下ユニットとを別体とすると共に、吊下ユニットの振動手段によって杭頭部に振動を与えて振動締固めができると共に、吸着手段によって振動ユニットを吊下ユニットから離脱させて杭頭部上面に振動ユニットを残した状態にすることができるので、杭頭部の露出掘削の工事中において、杭頭部上部を杭頭プレートによって保護できるものである。
【００１５】
また、前記吊下手段は、前記ハウジングに固定される第1のコネクタ部と、吊下用ワイヤーに固定される第２のコネクタ部と、前記第1のコネクタ部及び第２のコネクタ部とを連結する連結部とによって構成されることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部とは所定の間隔を空けて配置され、その隙間には防振ゴムが配されることが望ましい。
【００１７】
さらにまた、前記第２のコネクタ部には、前記吊下ユニットを径方向に支持する支持手段が設けられることが望ましい。この支持手段としては、油圧ジャッキであることが望ましいが、水圧、空圧にて作動するものでも良く、さらに電動であっても良いものである。
【００１８】
また、振動手段は、モータ式のバイブレータ（振動モータ）、電磁式バイブレータ、圧電式バイブレータであることが望ましい。
【００１９】
また、本発明に係る杭頭処理方法は、所定の位置に所定の幅、所定の深さにケーシングを回転貫入させ、前記ケーシング内部の採掘を行って杭孔を形成し、前記ケーシング内に鉄筋籠を建て込んだ後に、生コンクリート打設し、その後ケーシングを引き抜いて、コンクリート杭の打設を完了した後に、コンクリート杭の杭頭部に形成された余盛り部に、上述した杭頭振動装置を、該杭頭振動装置の振動棒が前記余盛り部に挿通されるように設置すること、前記振動手段によって前記振動プレートを振動させ、前記杭頭プレートを介して前記振動棒を振動させて、杭頭部のコンクリートを振動締固めさせること、前記杭頭振動装置の吊下ユニットの吸着手段を解除して、前記振動ユニットを前記余盛り部に残すこと、前記コンクリート杭の周辺を掘削して、杭頭部を露出すること、前記杭頭部から前記振動ユニットを撤去すること、前記杭頭部を処理して鉄筋籠の主筋を露出させることからなることを特徴とするものである。
【００２０】
以上のように、本発明に係る杭頭処理方法では、杭頭部に振動を与えるための振動棒を具備する振動ユニットを、コンクリート杭の杭頭部に配置して振動させて、コンクリートの振動締固めを行うことができるものである。その後、吸着手段を解除することによって振動ユニットを杭頭部に残すことができ、これによって、杭頭周辺部の掘削作業中においても、振動ユニットの杭頭プレートによって杭頭部の上部を保護することが可能となるものである。その後、振動ユニットを取り外して、杭頭部の処理を行い、鉄筋籠の主筋を露出されてコンクリート杭の打設作業が完了するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、杭頭部のコンクリートを振動させることができるため、杭コンクリートの流動性を促進することができると共に、杭頭部のコンクリートの締固めを達成することができるものである。また、振動ユニットを杭頭部に残すことができるため、コンクリート打設後の不純物の混入を防止することができると共に、掘削作業時の鉄筋棒の変形を防止することもできるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る杭頭振動装置の使用状態の一例を示した説明図である。
【図２】本発明に係る杭頭振動装置の概略構成図である。
【図３】本発明の吊下ユニットの一例を示した説明図で、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその側面断面図を示したものである。
【図４】本発明の吊下ユニットの別の例を示した説明図で、（ａ）はその平面断面図、（ｂ）はその側面断面図を示したものである。
【図５】本発明の振動ユニットの一例を示した説明図で、（ａ）は、その平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図６】本発明の振動ユニットの別の例を示した説明図で、（ａ）は、その平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る杭頭振動装置の概略構成図である。
【図８】本発明に係る杭頭処理方法を説明した説明図であり、（ａ）は杭頭振動装置を杭頭部に装着した状態を示した説明図であり、（ｂ）は吊下ユニットを振動ユニットから離脱させた状態を示した説明図であり、（ｃ）は、振動ユニットを杭頭部に装着させ、杭頭部周辺部を掘削した状態を示した説明図であり、（ｄ）は振動ユニットを杭頭部から離脱させた状態を示した説明図であり、（ｅ）は鉄筋籠の主筋を露出させて基礎杭の形成作業が完了した状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
大型工作物の基礎杭が場所打ち杭である場合、その場所に定規底板を杭芯の周囲に設置し、そこに全周回転掘削機を据え付ける。そして、所定の径及び所定の長さのケーシングを回転圧入し、ケーシング内部の掘削作業を行う。この作業を繰り返すことによって所定の深さの杭孔を形成する。そして、この杭孔に、鉄筋籠を建て込み、さらに生コンクリートを送り込むためのトレミー管を建て込み、前記ケーシング内に生コンクリートを充填する。ケーシング内に生コンクリートを充填した後、ケーシング及びトレミー管を引き上げ、生コンクリートを充填する作業を繰り返し、最終的に地上まで生コンクリートが充填された時点で、完全にケーシング及びトレミー管を引き抜き、生コンクリートの打設が完了し、最後に全周回転掘削機を撤去して、基礎杭の１次作業が完了するものである。
【実施例】
【００２４】
本発明に係る杭頭振動装置１は、例えば図１に示すように、内部に鉄筋籠３が配置された上述した１次作業が完了したコンクリート杭２の上部である杭頭部２ａに装着されるもので、吊下ユニット４と、振動ユニット５とによって構成される。
【００２５】
特に、前記杭頭振動装置１は、図１及び図２に示すように、杭頭部２ａに形成された余盛り部に挿入される複数の振動棒５１及びこれらの複数の振動棒５１が延出されると共にコンクリート杭の余盛り部の上部を閉塞する杭頭プレート５２からなる振動ユニット５と、前記杭頭プレート５２に対して振動を付与する複数の振動装置である振動モータ４１、前記杭頭プレート５２を着脱自在に吸着するための吸着装置である電磁石４２、前記振動モータ４１段及び前記電磁石４２を収納し、吊下手段としてのワイヤーへの吊下機構６にて吊下されるハウジング４３からなる吊下ユニット４とによって構成されるものである。
【００２６】
前記吊下ユニット４の一例として、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すものは、ディスク状の底板４４の中心に電磁石４２が配置され、この電磁石４２の周囲に３つの振動モータ４１が均等に配置され、これらが前記底板４４に固定されるハウジング４３に収納されるものである。
【００２７】
前記吊下ユニット４の別の例として、例えば図４（ａ），（ｂ）に示すものは、ディスク状の底板４４の中心に電磁石４２が配置され、この電磁石４２の周囲に４つの振動モータ４１が均等に配置され、これらが前記底板４４に固定されるハウジング４３に収納されているものである。
【００２８】
前記振動ユニット５の一例として、図５（ａ），（ｂ）で示すものは、前記吊下ユニット４の底板４４に電磁石４３の力で接着する杭頭プレート５２と、この杭頭プレート５２から下方に延出する複数本（この例では３本）の振動棒５１とによって構成される。また、振動棒５１は、振動棒５１の杭頭部２ａへの侵入及び引き出しが容易なように先端に向けて幅が狭くなるように形成される。さらに、前記杭頭プレート５２には、杭頭プレート５２を補強するために補強凸条５３が形成されるものである。
【００２９】
前記振動ユニット５の別の例として、図６（ａ），（ｂ）で示すものは、前記吊下ユニット４の底板４４に電磁石４３の力で接着する杭頭プレート５２と、この杭頭プレート５２から下方に延出する複数本（この例では４本）の振動棒５１とによって構成される。また、振動棒５１は、振動棒５１の杭頭部２ａへの挿入及び引き出しが容易なように先端に向けて幅が狭くなるように形成される。さらに、前記杭頭プレート５２には、杭頭プレート５２を補強するために補強凸条５３が形成されるものである。
【００３０】
図７で示される例では、杭頭振動装置１の吊下機構６は、前記ハウジング４３に固定される第1のコネクタ部６１と、吊下用ワイヤーに固定される第２のコネクタ部６２と、前記第1のコネクタ部６１及び第２のコネクタ部６２とを連結する連結部６３とによって構成される。また、前記第１のコネクタ部６１と前記第２のコネクタ部６２とは所定の間隔を空けて配置され、その隙間には防振ゴム６４が配される。さらに、前記第２のコネクタ部６２には、前記吊下ユニット５を径方向に支持する支持機構として油圧ジャッキ７が設けられ、前記第２のコネクタ部６２を外周ケーシング８に対して固定するものである。これによって、杭頭振動装置２を外周ケーシング８に対して固定でき、前記鉄筋籠３の主筋３０の内側に確実に振動棒５１を挿入することができるものである。
【００３１】
以上の構造の杭頭振動装置１において、電磁石４２によって振動ユニット５が吸着された吊下ユニット４が、クレーン等によって吊下されて、図１に示す位置から、前記振動ユニット５の振動棒５１が杭頭部２ａに挿入されるように、１次作業が完了したコンクリート杭２の上部に、図８（ａ）で示されるように載置される。そして、前記振動モータ４１を駆動させることによって余盛りされた杭頭部２ａのコンクリートの流動性を向上させ、振動締固めを実施するものである。
【００３２】
そして、図８（ｂ）に示すように、電磁石４２への通電を停止することによって、振動ユニット５と吊下ユニット４との吸着を解除し、振動ユニット５を杭頭部２ａに残したまま吊下ユニット４をつり上げて離脱させるものである。これによって、杭頭部２ａの上部を杭頭プレート５２によって保護できるものである。
【００３３】
そして、図８（ｃ）で示すように、鉄筋籠３の周囲の地面１０を、鉄筋籠３の周囲に床付けするために、掘削するものである。そして、図８（ｄ）で示すように、床部１１が形成された後、杭頭部２ａから振動ユニット５を引き上げる。そして、杭頭部２ａの余盛りを排除し、主筋３０を露出するように杭頭処理を行うものである。
【００３４】
以上のように、本発明の杭頭処理方法によれば、杭頭部２ａのコンクリートに振動棒５１を介して振動を付与することによって、コンクリートの流動性を向上させることができるので、コンクリートの締固めを実行できるものである。さらに、床付けを形成するための掘削作業中に、振動プレート５の杭頭プレート５２によって杭頭部２ａを保護できるため、鉄筋籠３の主筋３０の変形を防止できるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  杭頭振動装置
２  コンクリート杭
２ａ  杭頭部
３  鉄筋籠
４  吊下ユニット
５  振動ユニット
６  吊下機構
７  油圧ジャッキ
８  外周ケーシング
１０  地面
１１  床付け部
４１  振動モータ
４２  電磁石
４３  ハウジング
４４  底板
５１  振動棒
５２  杭頭プレート
５３  補強凸条
６１  第１のコネクタ部
６２  第２のコネクタ部
６３  連結部
６４  防振ゴム
【図１】
2017110366.tif 000003
【図２】
2017110366.tif 000004
【図３】
2017110366.tif 000005
【図４】
2017110366.tif 000006
【図５】
2017110366.tif 000007
【図６】
2017110366.tif 000008
【図７】
2017110366.tif 000009
【図８】
2017110366.tif 000010