(57)【要約】【課題】地盤等の施工条件に合わせて鋼管杭における閉塞状態を制御することができ、しかも施工性と支持力性能との向上をバランスよく達成できる。【解決手段】鋼管杭１の内側において最下段の第１閉塞板１１Ａよりも下方に振動ロッド２のロッド先端２ａを位置させ、振動ロッド２を振動させながら鋼管杭１を回転圧入する工程と、振動ロッド２が予め設定さえたロッド最深目標深度Ｐ２に到達する前に、支持層Ｇ１における鋼管杭１の杭到達目標深度Ｐ１に到達させる工程と、振動ロッド２がロッド最深目標深度Ｐ２に到達した後に、振動ロッド２を振動させながら引き上げつつ鋼管杭１を回転圧入する工程と、を有する回転圧入鋼管杭の施工方法を提供する。【選択図】図７
2017227112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管本体と、先端部に管径方向の内側に向けて突出するとともに杭軸方向に直交する鋼管断面において前記鋼管本体の開口面積を縮小する閉塞板と、を有する鋼管杭を地盤に回転圧入させる回転圧入鋼管杭の施工方法であって、
前記鋼管杭の内側において前記閉塞板よりも下方に振動ロッドの先端を位置させ、前記振動ロッドを振動させながら前記鋼管杭を回転圧入する第１工程と、
前記振動ロッドの先端が位置する領域を変更する深度をなす予め設定されたロッド先端調整深度に前記鋼管杭が到達した後に、前記振動ロッドを前記閉塞板の上方へ引き上げ、振動させながら前記鋼管杭を回転圧入する第２工程と、
を有することを特徴とする回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項２】
前記閉塞板は、杭軸方向に間隔をあけて複数段で設けられており、
前記第１工程において、複数段の前記閉塞板のうち最下段の閉塞板よりも下方に前記振動ロッドの先端を位置させ、前記振動ロッドを振動させながら前記鋼管杭を回転圧入し、
前記第２工程において、前記振動ロッドを当該振動ロッドの直上にある閉塞板の上方へ引き上げ、前記振動ロッドを振動させながら前記鋼管杭を回転圧入し、
前記第２工程が繰り返し行われることを特徴とする請求項１に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項３】
複数段の前記閉塞板は、それぞれの前記開口面積が杭先端側から杭頭側に向かうに従って小さくなることを特徴とする請求項２に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項４】
杭軸方向に隣り合う前記閉塞板同士の間隔は、杭先端側の閉塞板の張出し長よりも大きい寸法であることを特徴とする請求項２及び３に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項５】
前記閉塞板は、管径方向の内側の内周端が外側の外周端よりも杭先端側または杭頭側に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項６】
前記閉塞板は、一層以上の肉盛溶接により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項７】
前記鋼管杭には、杭先端から上方に向けて杭径の２倍の長さの範囲において、前記鋼管本体の周面及び前記閉塞板のうち少なくとも一部に防振材が貼着されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【請求項８】
前記防振材は、前記閉塞板に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回転圧入鋼管杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転圧入鋼管杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管杭の打設方法として、打撃やバイブロハンマにより地盤に鋼管杭を貫入させる方法があるが、騒音や振動が大きいことから市街地で適用しにくい欠点がある。そのため、低騒音で、かつ低振動で鋼管杭を打設する方法として、回転圧入工法が一般的に知られている。このような回転圧入工法では、低地盤振動・低騒音により鋼管杭を地盤に貫入することができ、市街地などによる施工条件に好適である。ところが、施工性と支持力性能については相反的な関係にあり、貫入抵抗が小さい場合には支持力は小さくなり、貫入抵抗が大きい場合には所定の到達目標深度まで貫入することができずに高止まりとなってしまい、より出力の大きな重機が必要となっていた。
【０００３】
そこで、上述したような施工性と支持力性能とを両立させる方法として、例えば特許文献１に示されるように、杭先端部に取り付けた螺旋羽根により推進力を得て施工性を向上させるとともに、鋼管内に設置した閉塞促進用の突起により閉塞効果を高めて支持力を得ることを可能とした鋼管杭を用いた施工方法が知られている。この場合には、少ない根入れにより従来と同等の支持力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７８３０６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のような閉塞促進用の突起を備えた回転圧入鋼管杭の施工方法では、例えば軟弱な中間層が厚い地盤の場合において、支持層に達する前に多量の土砂が管内に流入すると、突起によって閉塞するおそれがある。その場合、杭先端面は閉端状態になって断面積が増えるので、施工性が低下する。また、同じ敷地内であっても地盤強度がばらつくことがあり、貫入地点によって閉塞状態が異なる可能性もある。
そのため、閉塞を促進することはできても、その閉塞状態を施工条件に対応させて制御することができないことから、例えば中間層の厚い地盤では適用が困難になる等、適用範囲が限定されるという問題があり、その点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地盤等の施工条件に合わせて鋼管杭における閉塞状態を制御することができ、しかも施工性と支持力性能との向上をバランスよく達成できる回転圧入鋼管杭の施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、管本体と、先端部に管径方向の内側に向けて突出するとともに杭軸方向に直交する鋼管断面において前記鋼管本体の開口面積を縮小する閉塞板と、を有する鋼管杭を地盤に回転圧入させる回転圧入鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭の内側において前記閉塞板よりも下方に振動ロッドの先端を位置させ、前記振動ロッドを振動させながら前記鋼管杭を回転圧入する第１工程と、前記振動ロッドの先端が位置する領域を変更する深度をなす予め設定されたロッド先端調整深度に前記鋼管杭が到達した後に、前記振動ロッドを前記閉塞板の上方へ引き上げ、振動させながら前記鋼管杭を回転圧入する第２工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明では、鋼管杭における閉塞板よりも下方の領域に振動ロッドのロッド先端を配置して、その領域の土砂をロッド先端で振動させることで緩めながら鋼管杭を回転圧入することができる。そのため、管内に流入する土砂による閉塞を抑制し、鋼管杭の貫入抵抗を低減させて圧入速度を増大させることが可能となるので、施工性の向上を図ることができる。さらに、振動ロッドを振動させながら閉塞板よりも上方に引き上げると、鋼管杭の下端開口から流入した土砂は、閉塞板よりも下方の領域において振動ロッドによって緩められることがなくなるため、閉塞板によって押えられて圧密された状態となり、鋼管杭内の土砂の支持力を高めることができる。つまり、鋼管杭がロッド先端調整深度に達した後に振動ロッドを引き上げることで、ロッド先端が引き抜かれた範囲の土砂が圧密された密領域（閉塞状態）となり、鋼管杭が杭到達目標深度に達した時点で鋼管杭の下端から所定の高さの領域の土砂を密実化させることができる。
このように本発明では、鋼管杭の回転圧入時に振動ロッドを用い、閉塞板に対するロッド先端の位置を変えることで、鋼管杭の閉塞状態を制御することができ、条件に応じた施工を行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法では、閉塞板の下方領域の土砂が振動ロッドの振動により緩んだ状態になり、鋼管杭の閉塞が抑制されるので、鋼管杭の圧入力を小さく抑えることができ、回転圧入を行うための装置の小型化が可能となり、施工コストの低減を図ることができる。また、装置の小型化によって施工スペースを縮減することができ、狭隘地での施工も可能になる。
さらに、本発明では、鋼管杭の圧入に加え、振動ロッドによる振動を付与する構成であるが、振動する振動ロッドが鋼管杭内に位置し、鋼管杭の内部の地盤のみに振動を与えることから、回転圧入工法が従来有する低地盤振動・低騒音の効果を維持しつつ、貫入抵抗を小さくして施工性を向上させ、従来と同等の支持力を得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、前記閉塞板は、杭軸方向に間隔をあけて複数段で設けられており、前記第１工程において、複数段の前記閉塞板のうち最下段の閉塞板よりも下方に前記振動ロッドの先端を位置させ、前記振動ロッドを振動させながら前記鋼管杭を回転圧入し、前記第２工程において、前記振動ロッドを当該振動ロッドの直上にある閉塞板の上方へ引き上げ、前記振動ロッドを振動させながら前記鋼管杭を回転圧入し、前記第２工程が繰り返し行われることが好ましい。
【００１１】
この場合には、複数段の閉塞板を設けることで、上述した鋼管杭の閉塞状態を段階的に制御することができ、鋼管杭の回転圧入による施工をより精度よく行うことができる。つまり、複数の閉塞板の上下に隣り合う閉塞板同士の間の領域のうち下方の領域から上方の領域に段階的にロッド先端が位置するように引き上げるとともに、鋼管杭を貫入させるようにすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、複数段の前記閉塞板は、それぞれの前記開口面積が杭先端側から杭頭側に向かうに従って小さくなることを特徴としてもよい。
【００１３】
この場合、杭先端側の閉塞板は、杭頭側の閉塞板よりも開口面積が大きいのでその開口内を鋼管杭の内側の土砂の通過量が多く、杭頭側の閉塞板ほど開口面積が小さいので土砂の通過量が少なくなる。そのため、杭頭側の閉塞板より下方の領域において、閉塞板同士の間の領域にも土砂を確実に進入させることができ、かつこの土砂を密実化させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、杭軸方向に隣り合う前記閉塞板同士の間隔は、杭先端側の閉塞板の張出し長よりも大きい寸法であることが好ましい。
【００１５】
この場合、杭軸方向に隣り合う前記閉塞板同士の間隔が、杭先端側の閉塞板の張出し長さよりも長くすることで、隅角部まで土砂が到達し充填され、その充填率を向上させることができる。そのため、隣り合う閉塞板同士の間隔が杭先端側の閉塞板の張出し長さよりも短い場合のように、隅角部にまで土砂が到達しにくく充填率が低下することを防止することができ、鋼管杭の内部に密実部が形成されて支持力を維持することができる。
【００１６】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、前記閉塞板は、管径方向の内側の内周端が外側の外周端よりも杭先端側または杭頭側に向けて傾斜していることが好ましい。
【００１７】
本発明では、閉塞板における径方向内側の内端を杭先端側に向けて傾斜させる場合において、隅角部に位置する土砂をより密実化させることができる。
また、閉塞板における径方向内側の内端を杭頭側に向けて傾斜させる場合において、閉塞板による貫入抵抗を小さくすることができる。
【００１８】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、前記閉塞板は、一層以上の肉盛溶接により形成されていることを特徴としてもよい。
【００１９】
この場合には、鋼管本体の真円度に関わらず、溶接の調整で比較的簡易に閉塞板を製作することができ、鋼板を用いる際に必要であった鋼管円周に沿わせるための折り曲げ作業や溶接脚長の管理が不要になる利点がある。また、本発明の場合には、鋼管本体を製造した後工程により肉盛溶接を行うことができるので作業手間が少なくなり、閉塞板の突出長が短い場合にはとくに効率的である。
さらに、閉塞板を鋼管本体の軸方向に対して傾斜させて成形する場合には、鋼板等では３次元的に複雑な折り曲げ加工をする必要があるが、肉盛溶接では当て板の角度や形状を調整するだけで済み、効率的かつ容易に対応することができる。
さらにまた、溶接速度や層数を調整することで溶接の肉盛量を変化させることが可能であるため、管径方向の内側に向けて突出する長さを鋼管本体の円周方向で変化させることが容易になる利点がある。
【００２０】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、前記鋼管杭には、杭先端から上方に向けて杭径の２倍の長さの範囲において、前記鋼管本体の周面及び前記閉塞板のうち少なくとも一部に防振材が貼着されていることが好ましい。
【００２１】
この場合には、振動ロッドのロッド先端の振動によって閉塞板が振動することを抑制することができる。これにより、閉塞板の振動に伴う閉塞板の直下に流入する土砂が密実化する（液状化する）ことを防止することができる。とくに、杭先端から上方に向けて杭径の２倍の範囲において管内閉塞が卓越することから、この範囲における鋼管杭の周面及び閉塞板のうち少なくとも一部に防振材を設けることが効果的である。
【００２２】
また、本発明に係る回転圧入鋼管杭の施工方法は、前記防振材は、前記閉塞板に設けられていることが好ましい。
【００２３】
本発明では、閉塞板自体に生じる振動を防振材により抑えることができ、上述した閉塞板の振動に伴う閉塞板の直下に流入する土砂が密実化する（液状化する）ことをより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の回転圧入鋼管杭の施工方法によれば、地盤等の施工条件に合わせて鋼管杭における閉塞状態を制御することができ、しかも施工性と支持力性能との向上をバランスよく達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による鋼管杭の施工方法を示す一部破断した側面図である。
【図２】鋼管杭の下部の構成を示す破断斜視図である。
【図３】鋼管杭の下部の構成を示す縦断面図である。
【図４】鋼管杭の杭軸方向に直交する水平断面図である。
【図５】変形例による閉塞板を示す水平断面図であって、図４に対応する図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、鋼管杭の施工手順を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図６（ｃ）に続く鋼管杭の施工手順を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、変形例による鋼管杭の施工パターンを示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態による閉塞板の構成を示す縦断面図である。
【図１０】第３の実施の形態による閉塞板の構成を示す縦断面図である。
【図１１】第３の実施の形態による閉塞板の作用を説明するための縦断面図であって、（ａ）は閉塞板同士の間隔が長い場合の図、（ｂ）は閉塞板同士の間隔が短い場合の図である。
【図１２】第４の実施の形態による閉塞板の構成を示す縦断面図である。
【図１３】第４の実施の形態による閉塞板の構成を示す縦断面図である。
【図１４】第５の実施の形態による防振材を有する鋼管杭の構成を示す縦断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、第６の実施の形態による閉塞板の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態による回転圧入鋼管杭の施工方法について、図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態による回転圧入鋼管杭の施工方法は、鋼管杭１（回転圧入鋼管杭）を回転圧入装置１０を用いて圧入する施工において、この施工時に鋼管杭１内に振動ロッド２を挿入し、振動ロッド２を加振装置２０によって振動させながら鋼管杭１を支持層Ｇ１に貫入するまで圧入する方法である。
ここで、図１の符号Ｇ０は地盤における軟弱層を示し、符号Ｇ１は中間層Ｇ０の下層に位置する支持層を示している。また、鋼管杭１及び振動ロッド２において、それぞれの下端を杭先端１ａ、ロッド先端２ａという。
【００２８】
回転圧入装置１０は、鋼管杭１を外周側から把持するチャック部（不図示）を備え、このチャック部で把持した鋼管杭１を杭軸Ｏを中心にして回転させ、かつ下方に向けて押圧する機能を有している。
【００２９】
加振装置２０は、例えば鋼矢板の打設等に使用される周知のバイブロハンマ等を採用することができ、図示しないクレーンによって吊り下げられるとともに、振動ロッド２のロッド上端２ｂを把持して上下方向に振動可能となっている。振動ロッド２は、円錐形状をなすロッド先端２ａを有し、例えば外径１００ｍｍの鋼製管状のものが使用され、鋼管杭１の圧入時において鋼管杭１の杭軸Ｏ方向からみて鋼管杭１の略中心部に配置されている。
【００３０】
鋼管杭１は、例えば直径１０００ｍｍの鋼管（鋼管本体）からなり、溶接により接合され同軸線上に複数本が継ぎ足された状態で地中に打設される。
図２乃至図４に示すように、鋼管杭１には、杭先端１ａに管径方向の内側に向けて突出するとともに開口部１１ａの投影面積を縮小する一対の閉塞板１１（１１Ａ、１１Ｂ）が設けられている。閉塞板１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ周方向の全周にわたって延びるリング形状をなし、互いに杭軸Ｏ方向に間隔をあけて設けられている。
閉塞板１１Ａ、１１Ｂが設けられる位置は、図３に示すように、上限値は鋼管杭１の杭先端１ａから鋼管杭１の外径寸法Ｄの２倍（２Ｄ）だけ離れた位置までの範囲Ｌに設けられる。この場合、杭先端１ａから２倍の範囲において管内閉塞が卓越することから、閉塞板１１の下方の領域の土砂を効果的に閉塞させることができる。
【００３１】
一対の閉塞板１１Ａ、１１Ｂの張出し長ｒは、杭軸Ｏ方向に対して垂直になっており、それぞれの閉塞板１１Ａ、１１Ｂで同形状をなし管径方向の張出し長ｒが同じ長さ寸法に設定されている。なお、閉塞板１１Ａ、１１Ｂの張出し長ｒは、振動ロッド２が挿通可能な大きさの開口部１１ａを閉塞板１１に確保できる寸法に設定されている。そして、図３に示すように、杭軸Ｏ方向に隣り合う閉塞板１１Ａ、１１Ｂ同士の間隔Ｈは、閉塞板１１Ａ、１１Ｂの張出し長ｒよりも大きい寸法となっている。
なお、閉塞板１１Ａ、１１Ｂは、一体ものであることに制限されず、図５に示すように、周方向に複数（４つ）に分割され、周方向端部１１ｃ同士を溶接部Ｗによって接合されていてもよい。分割は１／２（半円）であってもかまわない。このように周方向に分割することで、鋼管杭１の内周面に閉塞板１１を溶接する作業を容易に行うことができる。
【００３２】
ここで、杭到達目標深度Ｐ１は、支持層Ｇ１の深度や土質条件によって設定され、支持層Ｇ１において鋼管杭１の杭先端１ａを到達させる深度を意味する。ロッド最深目標深度Ｐ２は、鋼管杭１の圧入中に振動ロッド２が到達する最も深い深度を意味する。また、ロッド先端調整深度Ｐ３は、振動ロッド２の先端（ロッド先端２ａ）が位置する領域を変更する杭先端１ａの深度とし、所定の深度を予め設定しておく。
なお、図１〜図３に示す鋼管杭１の内側において、最下段に位置する第１閉塞板１１Ａより下方の領域を第１領域Ｔ１といい、第１閉塞板１１Ａと第２閉塞板との間の領域を第２領域Ｔ２といい、第２閉塞板１１Ｂよりも上の所定領域を第３領域Ｔ３という。
【００３３】
次に、上述した鋼管杭１の施工方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態による施工方法では、図１に示すように、先ず回転圧入装置１０を鋼管杭１の打設位置となる地盤上に設置し、最初に打設する鋼管杭１をセットする。続いて、振動ロッド２を装着した加振装置２０をクレーンによって吊り下げ、振動ロッド２のロッド先端２ａが鋼管杭１の杭先端１ａに対して所定の位置になるように鋼管杭１の内側に挿入することにより圧入準備が完了となる。具体的には、杭先端１ａと最下段の第１閉塞板１１Ａとの間の第１領域Ｔ１にロッド先端２ａを位置させる。
【００３４】
次に、図６（ａ）に示すように、鋼管杭１の回転圧入を開始し、同時に鋼管杭１内で振動ロッド２に振動を付与して地盤に貫入させる。このとき鋼管杭１内に取り込まれる土砂（符号Ｇａ）は、振動ロッド２の振動により全体的に乱されて緩んだ状態となるため、鋼管杭１の貫入抵抗は小さくなる。
【００３５】
次に、図６（ｂ）に示すように、杭先端１ａが杭到達目標深度Ｐ１（図７（ｃ））に近づいたとき、例えば、その距離（杭到達目標深度Ｐ１から杭先端１ａまでの距離Ｌ１）として杭先端１ａから図３に示す鋼管杭１の外径寸法Ｄの２倍（２Ｄ）だけ離れた距離（杭径が１ｍであれば２ｍの距離）になったときに、振動ロッド２を引き上げ、ロッド先端２ａを１段目の第１閉塞板１１Ａと２段目の第２閉塞板１１Ｂとの間の第２領域Ｔ２に位置させる。
この場合、ロッド先端調整深度Ｐ３ａは、振動ロッド２の先端位置を第１領域Ｔ１から第２領域Ｔ２へ移動させるとき杭先端１ａの深度で、杭到達目標深度Ｐ１から鋼管杭１の外径寸法Ｄの２倍だけ上方の位置となる。
【００３６】
ここで、図６（ａ）〜（ｃ）、及び図７（ａ）〜（ｃ）において、符号Ｑ１の実線は鋼管杭１の杭先端１ａの中心位置の動線を示し、符号Ｑ２の破線はロッド先端２ａの動線を示している。つまり、図６（ｂ）において、ロッド先端２ａの位置が第１領域Ｔ１から第２領域Ｔ２に引き上げられている動線が示されている。
【００３７】
続いて、図６（ｃ）に示すように、振動ロッド２を振動させた状態で、鋼管杭１を再び貫入させる。このとき、第２領域Ｔ２の土砂が振動ロッド２の振動により緩んだ状態になるため、振動ロッド２の振動による貫入抵抗の低減効果は１段目の第１閉塞板１１Ａより上方でとくに有効になる。一方、第１閉塞板１１Ａの直下の部分（図６（ｃ）の三角形を示す密領域Ｍａ）では、第１閉塞板１１Ａが振動ロッド２の振動の効果を妨げる役割を果たし、鋼管杭１の貫入に伴って新たな土砂が取り込まれることで密実化されて強度が高まる。
ここで、図６（ｃ）において、ドットの濃い部分が土砂密度の高い密領域Ｍａを示し、ドットの薄い部分が緩んだ状態の土砂Ｇａを示している。密領域Ｍａは、第１閉塞板１１Ａの内周端をなす開口部１１ａから杭先端１ａへ向かう仮想傾斜面によって囲まれる領域である。
【００３８】
なお、このときの鋼管杭１の貫入長は、杭先端１ａから第１閉塞板１１Ａまでの長さよりも長くする。これにより、第１領域Ｔ１に取り込まれる土砂Ｇａの充填率を高めることができる。
そして、貫入抵抗はやや高まるが、第１閉塞板１１Ａの開口部１１ａを通じて土砂Ｇａが上方に流れて乱れた状態を維持するため完全に閉塞される状態には至ることがないため、完全に閉塞してしまう従来技術と比べて貫入抵抗は小さくなる。
【００３９】
次に、図７（ａ）に示すように、振動ロッド２を第２領域Ｔ２から引き上げ、ロッド先端２ａが２段目の第２閉塞板１１Ｂの上方の領域（第３領域Ｔ３）に位置した状態にする。
この場合、ロッド先端調整深度Ｐ３ｂは、振動ロッド２の先端位置を第２領域Ｔ２から第３領域Ｔ３へ移動させるときの杭先端１ａの深度で、杭到達目標深度Ｐ１から鋼管杭１の外径寸法Ｄの２倍だけ浅い位置から、上記貫入長だけ深い位置となる。なお、上述した図６（ｂ）に示すロッド先端調整深度Ｐ３ａと図７（ａ）に示すロッド先端調整深度Ｐ３ｂは、場合によっては同じ深度であてもかまわない。
【００４０】
その後、図７（ｂ）に示すように、振動ロッド２を振動させた状態で、鋼管杭１を支持層Ｇ１に貫入させ、さらに図７（ｃ）に示す杭到達目標深度Ｐ１まで到達させる。このとき、第３領域Ｔ３の土砂Ｇａが振動ロッド２の振動により緩んだ状態になるため、振動ロッド２の振動による貫入抵抗の低減効果は２段目の第２閉塞板１１Ｂより上方でとくに有効になる。
一方、第２領域Ｔ２における第２閉塞板１１Ｂの直下では、第２閉塞板１１Ｂが振動ロッド２の振動の効果を妨げる役割を果たし、鋼管杭１の貫入に伴って新たな土砂が取り込まれることで密実化した密領域Ｍａとなり強度が高まる。この工程における鋼管杭１の貫入長は、第１閉塞板１１Ａと第２閉塞板１１Ｂとの間の間隔よりも長くする。これにより、第２領域Ｔ２に取り込まれる土砂Ｇａの充填率を高めることができる。
第２閉塞板１１Ｂの開口部１１ｂからは土砂が上方に流れて乱れた状態を維持するため完全に閉塞される状態には至ることがないため、完全に閉塞してしまう従来技術と比べて貫入抵抗は小さくなる。
【００４１】
次に、図７（ｃ）に示すように、鋼管杭１を杭到達目標深度Ｐ１まで到達した後で、ロッド最深目標深度Ｐ２となった振動ロッド２を振動させた状態のまま振動ロッド２を完全に引き抜くことで１本の鋼管杭１の施工が完了となる。施工完了後において、圧入した鋼管杭１の下部の領域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が密実化した密領域Ｍａとなり、それ以外には緩んだ土砂Ｇａが存在する。この緩い土砂Ｇａには第２閉塞板１１Ｂより上方の土砂が上載荷重として作用することから拘束状態になる。拘束状態にある土砂の強度は高まるので、鋼管杭１の下部全体が閉塞された状態になり、従来と同等以上の支持力を発揮することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、最終段階で杭到達目標深度Ｐ１に到達する前に振動ロッド２を完全に引き抜き、回転圧入単独で一定深度貫入することもある。これにより、上記の緩い土砂の領域に新たに土砂を取り込み密な状態にし、閉塞させることができ、より効果的な方法となる。
なお、鋼管杭１の閉塞効率（閉塞のし易さ）は杭径に依存することが知られており、ここでは閉塞板１１の開口部１１ａが杭径に相当するため、閉塞板１１の無い通常の鋼管杭を閉塞させる場合よりも効率的に閉塞させることができる。
【００４３】
また、通常の鋼管杭では鋼管杭の内周面と接触する土砂の摩擦力によって、管内閉塞が生じる。一方、本実施の形態の閉塞板１１Ａ、１１Ｂには支圧作用（土砂を深さ方向に押え付ける）も働くため、より強固な閉塞状態を形成できる。例えば、特開２００４−２７８３０６号公報と同等の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、締め固めの施工管理方法としては、地盤の締め固めの分野で一般的に利用されている手法（例えば、非特許文献「土の締固め」、地盤工学・実務シリーズ３０、公益社団法人地盤工学会）を用い、振動ロッド２の応答加速度を測定して、その周波数分布が所定の状態になったときに所定の締め固め強度となったものと判断する方法などを採用することができる。
【００４５】
以上説明した回転圧入鋼管杭の施工方法によれば、図１及び図２に示すように、鋼管杭１における閉塞板１１よりも下方の第１領域Ｔ１に振動ロッド２のロッド先端２ａを配置して、その領域の土砂をロッド先端２ａで振動させることで緩めながら鋼管杭１を回転圧入することができる。そのため、管内に流入する土砂による閉塞を抑制し、鋼管杭１の貫入抵抗を低減させる、圧入速度を増大させることが可能となるので、施工性の向上を図ることができる。
【００４６】
さらに、図６及び図７に示すように、振動ロッド２を振動させながら閉塞板１１Ａ、１１Ｂよりも上方に引き上げると、鋼管杭１の下端開口から流入した土砂は、閉塞板１１Ａ、１１Ｂよりも下方の領域において振動ロッド２によって緩められることがなくなるため、閉塞板１１によって押えられて圧密された状態となり、鋼管杭１内の土砂の支持力を高めることができる。つまり、鋼管杭１の杭到達目標深度Ｐ１よりも浅い所定位置で振動ロッド２を引き上げることで、ロッド先端２ａが引き抜かれた位置の土砂Ｇａが圧密された密領域Ｍａ、すなわち閉塞状態となり、鋼管杭１が杭到達目標深度Ｐ１に達した時点で鋼管杭１の杭先端１ａから所定の高さの領域の土砂を密実化させることができる（図７（ｃ）参照）。
このように本実施の形態では、鋼管杭１の回転圧入時に振動ロッド２を用い、閉塞板１１に対するロッド先端２ａの位置を変えることで、鋼管杭１の閉塞状態を制御することができ、条件に応じた施工を行うことができる。
【００４７】
また、本実施の形態による回転圧入鋼管杭の施工方法では、閉塞板１１の下方領域の土砂が振動ロッド２の振動により緩んだ状態になり、鋼管杭１の閉塞が抑制されるので、鋼管杭１の圧入力を小さく抑えることができ、回転圧入を行うための装置の小型化が可能となり、施工コストの低減を図ることができる。
また、装置の小型化によって施工スペースを縮減することができ、狭隘地での施工も可能になる。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、鋼管杭１の圧入に加え、振動ロッド２による振動を付与する構成であるが、振動する振動ロッド２が鋼管杭１内に位置し、鋼管杭１の内部の地盤のみに振動を与えることから、回転圧入工法が従来有する低地盤振動・低騒音の効果を維持しつつ、貫入抵抗を小さくして施工性を向上させ、従来と同等の支持力を得ることができる。
【００４９】
また、本実施の形態による回転圧入鋼管杭の施工方法では、支持層Ｇ１における鋼管杭１の杭到達目標深度Ｐ１に到達する前に、振動ロッド２を段階的に引き抜くことから、鋼管杭１の先端から振動ロッド２を引抜いた範囲ではロッド先端２ａが無い状態となり、鋼管杭１の内側に進入する土砂を緩めずに済むことから、硬い支持層Ｇ１の地盤によって効果的に密実な状態を形成することができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、上下方向に２段の閉塞板１１Ａ，１１Ｂを設けることで、上述した鋼管杭１の閉塞状態を段階的に制御することができ、鋼管杭１の回転圧入による施工をより精度よく行うことができる。
つまり、２段の閉塞板１１Ａ、１１Ｂの上下に隣り合う閉塞板１１Ａ、１１Ｂ同士の間の領域のうち下方の領域から上方の領域に段階的にロッド先端２ａが位置するように引き抜くとともに、鋼管杭１を貫入させるようにすることができる。
【００５１】
なお、振動ロッド２のロッド先端２ａと支持層Ｇ１や杭到達目標深度Ｐ１との位置関係、及び振動ロッド２の引き抜きのタイミングは、上述した施工方法に限定されることはなく、例えば図８（ａ）〜（ｃ）に示すような他の施工パターン（第１変形例〜第３変形例）がある。
図８（ａ）〜（ｃ）は、鋼管杭１の杭先端１ａの中心を示す動線Ｑ１と、ロッド先端２ａの動線Ｑ２との関係を模式的に示した図である。
【００５２】
図８（ａ）に示す第１変形例による施工パターンは、上述した図６（ｂ）から図７（ｂ）に示すように、１回、或いは複数回（図８（ａ）では２回）、振動ロッド２を部分的に引き抜く部分引抜き工程を有し、このような部分引抜き工程の後に、鋼管杭１の杭先端１ａが杭到達目標深度Ｐ１に到達する前に、振動ロッド２を完全に引き抜き、鋼管杭１のみ圧入させて杭到達目標深度Ｐ１に到達する方法である。
この第１変形例では、鋼管杭１が支持層Ｇ１に到達した後においても、鋼管杭１内に進入する硬い支持層Ｇ１の土砂の上方部分を部分的に振動ロッド２の振動により緩めることができ、支持層Ｇ１の貫入開始時において鋼管杭１が閉塞することを抑制でき、かつ振動ロッド２を完全に引き抜いた後には、鋼管杭１の圧入に伴って杭先端１ａから流入した土砂によって閉塞が進行し、杭到達目標深度Ｐ１に到達させることで高い支持力を得ることができる。
【００５３】
また、図８（ｂ）に示す第２変形例による施工パターンは、上述した第１変形例における施工パターンのような部分引抜き工程を実施せずに、鋼管杭１の杭先端１ａが杭到達目標深度Ｐ１に到達した後に、振動ロッド２を鋼管杭１の内側から完全に引き抜く施工方法である。
この第２変形例では、振動ロッド２のロッド先端２ａが最下段の閉塞板より下方に位置しているので、鋼管杭１が支持層Ｇ１に到達した後においても、鋼管杭１内に進入する硬い支持層Ｇ１の土砂全体を振動ロッド２の振動により緩めることで、貫入抵抗を低減し、杭到達目標深度Ｐ１まで確実に鋼管杭１を到達させることができる。
【００５４】
さらに、図８（ｃ）に示す第３変形例による施工パターンは、上述した第２変形例による施工パターンにおいて、鋼管杭１の杭先端１ａが杭到達目標深度Ｐ１に到達する前に、振動ロッド２を鋼管杭１の内側から完全に引き抜く施工方法である。
この第３変形例の場合には、振動ロッド２のロッド先端２ａが最下段の閉塞板より下方に位置しているので、鋼管杭１が支持層Ｇ１に到達した後においても、鋼管杭１内に進入する硬い支持層Ｇ１の土砂全体を振動ロッド２の振動により緩めることで、貫入抵抗を低減し、かつ振動ロッド２を完全に引き抜いた後には、鋼管杭１の圧入に伴って杭先端１ａから流入した土砂によって閉塞が進行し、杭到達目標深度Ｐ１に到達させることで高い支持力を得ることができる。
【００５５】
上述のように本実施の形態による回転圧入鋼管杭の施工方法では、地盤等の施工条件に合わせて鋼管杭１における閉塞状態を制御することができ、しかも施工性と支持力性能との向上をバランスよく達成することができる。
【００５６】
次に、本発明の回転圧入鋼管杭の施工方法による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００５７】
（第２の実施の形態）
上述した第１の実施の形態では、閉塞板１１（１１Ａ、１１Ｂ）を２段設けた構成としているが、閉塞板１１の数量（段数）は適宜設定することができる。
例えば、図９（ａ）に示す第２の実施の形態による鋼管杭１Ａは、３段の閉塞板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを設ける構成となっている。また、図９（ｂ）に示す鋼管杭１Ｂは、１段の閉塞板１１Ａのみを設ける構成となっている。
要は、鋼管杭の先端部分において、管径方向の内側に向けて突出するとともに開口部１１ａの投影面積を縮小する閉塞板１１が設けられていれば良いのである。好ましくは、閉塞板１１が鋼管杭１の杭先端１ａから鋼管杭１の外径寸法Ｄの２倍（２Ｄ）だけ離れた位置までの範囲Ｌに設けられていればよい。
【００５８】
（第３の実施の形態）
また、上述した第１の実施の形態では、複数の閉塞板１１Ａ、１１Ｂの張出し長ｒが同じであり、閉塞板１１Ａ、１１Ｂの位置の開口面積も同一であるが、これに限定されることはない。すなわち、図１０に示す第３の実施の形態による鋼管杭２Ｄ１Ｃでは、複数（３段）設けられる閉塞板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが杭先端１ａ側の第１閉塞板１１Ａから杭頭側の第３閉塞板１１Ｃに向かうに従って開口部１１ａが小さく、つまり杭頭側の第３閉塞板１１Ｃに向かうに従って開口面積が小さくなる構成となっている。
【００５９】
第３の実施の形態による鋼管杭１Ｃでは、杭先端１ａ側の第１閉塞板１１Ａは、杭頭側の第３閉塞板１１Ｃよりも開口面積が大きいのでその開口部１１ａ内を鋼管杭１の内側の土砂の通過量が多く、杭頭側の第３閉塞板１１Ｃほど開口面積が小さいので土砂の通過量が少なくなる。そのため、杭頭側の第３閉塞板１１Ｃより下方の領域において、閉塞板１１同士の間の領域にも土砂を確実に進入させることができ、かつこの土砂を密実化させることが可能となる。
【００６０】
なお、第３の実施の形態の鋼管杭１Ｃは、図１０に示すように、上下方向に隣り合う閉塞板１１同士の間隔Ｈが杭先端１ａ側の閉塞板１１（ここでは第１閉塞板１１Ａ）の張出し長ｒよりも大きい寸法となっている。
この場合、図１１（ａ）に示すように、隅角部まで土砂が到達し充填され、その充填率を向上させることができる。そのため、隣り合う閉塞板１１同士の間隔が杭先端１ａ側の閉塞板１１の張出し長さよりも短い場合（図１１（ｂ）参照）のように、隅角部にまで土砂が到達しにくく充填率が低下することを防止することができ、鋼管杭１の内部に密実部が形成されて支持力を維持することができる。
【００６１】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態による鋼管杭１Ｄは、図１２に示すように、閉塞板１１が管径方向の内側の内周端（開口部１１ａ）が外側の外周端１１ｄよりも杭先端１ａ側に向けて所定の傾斜角度で傾斜する構成となっている。この場合、隅角部に位置する土砂（密領域Ｍａ）をより密実化させることができる。
また、鋼管杭１Ｅは、図１３に示すように、閉塞板１１における管径方向の内側の内周端（開口部１１ａ）を杭頭側に向けて所定の傾斜角度で傾斜させた構成となっている。この場合には、閉塞板１１による貫入抵抗を小さくすることができる。
なお、鋼管杭１Ｄ、１Ｅの場合も、閉塞板１１の傾斜角度は、任意に設定することが可能である。
【００６２】
（第５の実施の形態）
次に、図１４に示す第５の実施の形態の鋼管杭１Ｆは、杭先端１ａから上方に向けて杭径の２倍の範囲において、閉塞板１１Ａ、１１Ｂの上面１１ｂに防振材１２が貼着された構成になっている。
この場合には、振動ロッド１のロッド先端２ａの振動によって閉塞板１１自体に生じる振動を防振材１２によって抑制することができる。これにより、閉塞板１１の振動に伴う閉塞板１１の直下に流入する土砂が液状化することをより確実に防止することができる。
【００６３】
なお、防振材１２は、閉塞板１１の上面１１ｂに貼着されることに制限されることはなく、杭先端１ａから上方に向けて杭径の２倍の範囲における、鋼管杭１の周面及び閉塞板１１のうち少なくとも一部に防振材１２が貼着されていればよい。
とくに、杭先端１ａから上方に向けて杭径の２倍の範囲において管内閉塞が卓越することから、この範囲における鋼管杭１の周面及び閉塞板１１のうち少なくとも一部に防振材１２を設けるようにすることが効果的である。
【００６４】
（第６の実施の形態）
次に、図１５（ａ）〜（ｃ）に示す第６の実施の形態は、閉塞板１３を一層以上の肉盛溶接ビードＢを形成することにより形成したものである。この肉盛溶接ビードＢは、閉塞板１３の設置位置において、肉盛溶接ビードＢが閉塞板１３の鋼管本体１Ａの内周面からの突出長と同等の長さになるように、一層以上（図では２層）の肉盛溶接ビードＢ１、Ｂ２、…を管径方向の内側に突出させることにより施工されている。具体的な施工方法としては、先ず図１５（ａ）に示すように、鋼管本体１Ａの内周面における閉塞板１３の設置位置を挟んだ両側に着脱自在な当て板１４を互いに平行に配置し、先ず当て板１４に沿って溶接トーチを移動させる肉盛溶接によって一層目の肉盛溶接ビードＢ１を設ける。次いで、図１５（ｂ）に示すように、肉盛溶接を行うことにより一層目の肉盛溶接ビードＢ１の上（内周側）に重ねるようにして二層目の肉盛溶接ビードＢ２を設ける。その後、図１５（ｃ）に示すように、当て板１４を取り外すことで、二層の肉盛溶接ビードＢ１、Ｂ２からなる閉塞板１３が形成される。
このときの溶接方法は、自動溶接トーチを用いて機械的に実施してもよいし、溶接工（溶接作業員）が手動により実施してもよい。また、当て板１４は、一般的な水冷鋼板（水冷式鋼板）が用いられるが、セラミックス製のものを採用することも可能である。
【００６５】
本第６の実施の形態では、肉盛溶接による閉塞板１３の製作において、鋼管本体１Ａの真円度に関わらず、溶接の調整で比較的簡易に閉塞板１３を製作することができ、鋼板を用いる際に必要であった鋼管円周に沿わせるための折り曲げ作業や溶接脚長の管理が不要になる利点がある。
また、本第６の実施の形態のように肉盛溶接により閉塞板１３を設ける場合には、鋼管本体１Ａを製造した後工程により肉盛溶接を行うことができるので作業手間が少なくなり、閉塞板１３の突出長が短い場合にはとくに効率的である。
さらに、閉塞板１３を鋼管本体１Ａの軸方向に対して傾斜させて成形する場合には、鋼板等では３次元的に複雑な折り曲げ加工をする必要があるが、肉盛溶接では当て板１４の角度や形状を調整するだけで済み、効率的かつ容易に対応することができる。
さらにまた、溶接速度や層数を調整することで溶接の肉盛量を変化させることが可能であるため、管径方向の内側に向けて突出する長さを鋼管本体１Ａの円周方向で変化させることが容易になる利点がある。
【００６６】
以上、本発明による回転圧入鋼管杭の施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６７】
例えば、本実施の形態では、振動ロッド２がロッド最深目標深度Ｐ２に到達した後に、振動ロッド２を振動させながら、第１領域Ｔ１、第２領域Ｔ２、及び第３領域Ｔ３の順で段階的に引き上げつつ鋼管杭１を回転圧入する方法としているが、このような段階的に引き上げることに制限されることはない。例えば、振動ロッド２を上げ下げを繰り返しながら引き上げる方法であってもよい。要は、振動ロッド２がロッド最深目標深度Ｐ２に到達した後において、その振動ロッド２のロッド先端２ａが当該ロッド最深目標深度Ｐ２の位置よりも上方に位置させる方法であれば良いのである。
【００６８】
また、加振装置として、鋼管杭頭部の内面に収め、油圧などで鋼管杭に押圧される構成であってもよい。この場合には、加振装置が鋼管杭の内部に収まることから、鋼管杭が防音の役目を果たし、加振装置から生じる騒音を小さくできる。
【００６９】
なお、鋼管杭１、振動ロッド２の長さ、径寸法などの構成についても適宜設定することができる。
【００７０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  鋼管杭（回転圧入鋼管杭）
１ａ  杭先端
２  振動ロッド
２ａ  ロッド先端
１０  回転圧入装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１３  閉塞板
１１ａ  開口部
２０  加振装置
Ｐ１  杭到達目標深度
Ｐ２  ロッド最深目標深度
Ｐ３  ロッド先端調整深度
Ｇ０  軟弱層
Ｇ１  支持層
Ｇａ  土砂
Ｍａ  密領域
Ｔ１  第１領域
Ｔ２  第２領域
Ｔ３  第３領域
【図１】
2017227112.tif 000003
【図２】
2017227112.tif 000004
【図３】
2017227112.tif 000005
【図４】
2017227112.tif 000006
【図５】
2017227112.tif 000007
【図６】
2017227112.tif 000008
【図７】
2017227112.tif 000009
【図８】
2017227112.tif 000010
【図９】
2017227112.tif 000011
【図１０】
2017227112.tif 000012
【図１１】
2017227112.tif 000013
【図１２】
2017227112.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017227112.tif 000017