(57)【要約】【課題】道路上の付属構造物用柱を支持する基礎構造であって、従来の工法における振動や騒音の発生を防止すると共に、省スペースで施工することができ、また抵抗板や補助杭を設けなくても風圧荷重による付属構造物用柱の回転を防止することができる鋼管単杭の施工方法を提供する。【解決手段】道路上の付属構造物用柱（上部柱２）に使用する鋼管単杭１の施工方法において、鋼管単杭１の傾斜角度を管理しながら鋼管単杭１を回転貫入工法により地中に斜め方向に埋設するものである。また、地中に斜め方向に埋設された鋼管単杭１の頭部の外周にキャップ式ベース３に設けられたキャップ部４を被せた後、流動性を有する早強性充填材を鋼管単杭１とキャップ部４との隙間に充填して一体化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上の付属構造物用柱に使用する鋼管単杭の施工方法において、鋼管単杭の傾斜角度を管理しながら鋼管単杭を回転貫入工法により地中に斜め方向に埋設することを特徴とする斜め設置による鋼管単杭の施工方法。
【請求項２】
道路上の付属構造物用柱に使用する鋼管単杭の施工方法において、地中に斜め方向に埋設された鋼管単杭の頭部の外周にキャップ式ベースに設けられたキャップ部を被せた後、流動性を有する早強性充填材を鋼管単杭とキャップ部との隙間に充填して一体化することを特徴とする斜め設置による鋼管単杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路上の付属構造物用柱の基礎構造として使用する鋼管単杭を地中に対して斜め方向に埋設する斜め設置による鋼管単杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、道路上には標識、照明、信号等が設けられているが、標識等が大型になるほど風圧を受けやすく、反復する風圧、または強大な風圧によって地中に埋設された基礎構造が支柱ごと回転するという不都合が生じていた。そのため、従来から基礎構造に何らかの回転防止機能を付加することにより、そのような不都合を防止することが行われている。
【０００３】
そこで、従来の技術を参照すると、特許文献１の「打設方式ポール基礎」は、大型道路標識用ポールに加わる回転を防止するためになされたものである。その構成は、Ｈ型鋼の上辺に方形プレートを固着し、このプレートの下面よりねじれ止め板と補助板とを固着すると共に、Ｈ型鋼の両側に下端部を斜傾切欠した単一枚の平板による大型拡大面の抵抗板を固着したものである。
【０００４】
ところが、このような構造は、回り止めのための平板状の大型拡大抵抗板をＨ型鋼に固着してあるため、打込み施工が必要となり、バイブロ式杭打機等のように大型の打込み装置を必要とするうえ、大きな振動や騒音が発生するという問題があった。また、埋設物が抵抗板の幅内に存在すると、施工ができなくなるという不都合があった。
【０００５】
また、特許文献２の「支柱鋼管の風圧横回転防止構造」は、照明灯等の支柱鋼管の風圧による横回転を防止するものである。その構造は、地中に埋設される丸形鋼管の横位置に補助杭を埋設すると共に、丸形鋼管と補助杭とを回転防止板により結合したものである。
【０００６】
ところが、この構造は、上記のように補助杭を並設して埋設するため、大きな設置スペースが必要であり、埋設物の輻輳する現場では施工が困難であった。
【特許文献１】実開平３−１３３４２号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２６４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、道路上の付属構造物用柱を支持する基礎構造であって、騒音や振動のない回転貫入工法を用いることにより、騒音や振動が発生せず、また抵抗板や補助杭を設けなくても風圧荷重による付属構造物用柱の回転を防止することができる鋼管単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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１の斜め設置による鋼管単杭の施工方法は、道路上の付属構造物用柱に使用する鋼管単杭の施工方法において、鋼管単杭の傾斜角度を管理しながら鋼管単杭を回転貫入工法により地中に斜め方向に埋設することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２の斜め設置による鋼管単杭の施工方法は、道路上の付属構造物用柱に使用する鋼管単杭の施工方法において、地中に斜め方向に埋設された鋼管単杭の頭部の外周にキャップ式ベースに設けられたキャップ部を被せた後、流動性を有する早強性充填材を鋼管単杭とキャップ部との隙間に充填して一体化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の施工方法は、鋼管単杭を回転貫入工法により地中に斜め方向に設置することができ、道路上の付属構造物用柱の基礎として使用した鋼管単杭の風圧荷重による回転力を減少させることが可能となる。即ち、鋼管単杭の中心軸線が風荷重の中心点側に来るように斜めに設置することにより、設計の風圧荷重に対して回転モーメントを低減させることができるため、本発明によれば、従来の回転防止の為の抵抗板や補助杭等を使用せずに済み、その為、材料と加工費を低減することができ、埋設物の間に鋼管単杭が入るスペースさえあれば、埋設物が輻輳する場合でも、埋設物を回避しやすく、省スペースで施工することが可能である。
【００１１】
また、鋼管単杭にキャップ式ベースを付けない状態で回転貫入工法により鋼管単杭を単独で地中に回転挿入することができるため、キャップ式ベースを回転するための施工スペースが不要となる。さらに、鋼管単杭を回転挿入した後、鋼管単杭の頭部の外周にキャップ式ベースのキャップ部を被せ、鋼管単杭とキャップ部との隙間に流動性を有する早強性充填材を注入することにより、鋼管単杭とキャップ式ベースとをガタのない状態で一体化することができるため、キャップ式ベースのベース部を地面に対して水平にセットする作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の施工方法において、鋼管単杭１は、図１又は図２（ａ）（図１の部分拡大図）に示すように、道路上の付属構造物用柱を支持するために使用するものである。道路上の付属構造物用柱とは、道路の縁部や角部に設けられる標識２ａ、照明２ｂ、信号２ｃ又はその組合せに係るものを支持する構造用柱であり、本実施例では上部柱２としてある。
【００１４】
また、本発明の斜め設置による鋼管単杭１の施工方法は、図２（ａ）又は図４（ａ）に示すように、傾斜計等を利用して目視により、或いは傾斜計システム等の計器により、鋼管単杭１の傾斜角θを管理しながら回転貫入工法により地中に斜め方向に埋設するようにしたものである。回転貫入工法としては、例えば、穴掘建柱車等を用いて、鋼管単杭１を地中に回転挿入することができるため、路上での作業範囲が比較的小さく、機動性に富み、打設工法に比べて施工時の騒音と振動を低減することが可能となる。
【００１５】
また、本実施例において、鋼管単杭１の傾斜角θとしては、鋼管単杭１の中心軸線１CLが上部柱２の中心軸線２CLに対して５〜２０度の範囲で傾斜するのが望ましい。この傾斜角θは、下記の試験結果によるものである。
【００１６】
即ち、室内砂箱試験において、縮尺1／２．５の鋼管単杭１を用い、この鋼管単杭１を傾斜角θが5〜２０度の範囲で試験した結果、設計の風圧荷重に対して回転モーメントが低減することを確認している。また、屋外の砂地盤における試験において、実物大で、鋼管単杭１の傾斜角θが１３度で試験を行い、穴掘建柱車で施工方法を検証した結果、風圧荷重の中心点で鋼管単杭１の上部柱２を回転する方向に引張ると、後述する計算通りに回転モーメントが低減することを確認している。
【００１７】
本発明のように鋼管単杭１を地中に斜め方向に埋設した場合に、回転モーメントが低減する考え方は次の通りである。即ち、図３において、鋼管単杭１の中心軸線１CLが風圧荷重Fの中心点側に来るように傾斜して施工する場合、腕の長さL２（風圧荷重Fの中心点から鋼管単杭１の中心軸線１CLに下ろした腕の長さ）が腕の長さL１（風圧荷重Fの中心点から上部柱２の中心軸線２CLに下ろした腕の長さ）より小さくなり、鋼管単杭１の中心軸線１CLに対する回転モーメント（F×L２）が上部柱２の中心軸線２CLに対する回転モーメント（鋼管単杭１を鉛直に施工した場合の鋼管杭１の中心軸線１CLに対する回転モーメントF×L１）より小さくなる。
即ち、L２＜L１より  F×L２＜F×L１が成立する。
【００１８】
次に、具体的に計算式で示す。付属構造物用柱（上部柱２）において、風圧荷重Fの中心点の高さLと腕の長さL１は既存値として与えられる。また、傾斜角θは施工時に設定するので、既存値である。
上図の関係より、tanφ＝L１／L、tan（θ−φ）＝L２／Ｘ１、tanθ＝Ｘ２／L２、
COSθ＝Ｌ／（Ｘ１＋Ｘ２）
これより、L２／tan（θ−φ）＋L２tanθ＝Ｌ／cosθ
よって、L２＝（Ｌ／cosθ）／（tanθ＋１／tan（θ−φ））…式(1)
例えば、L＝７m、L１＝１．５m、θ＝１３度の場合、腕の長さL２は０．１１mとなり、腕の長さL１の約８％となり、鋼管単杭１を傾けた場合の回転モーメントF×L２は、鋼管単杭１が鉛直の場合の回転モーメントF×L１の約８％になるため、回転モーメントが大幅に低減することになる。
【００１９】
実際の施工においては、使用する上部柱２毎に前段の式(1)により、最適する傾斜角を計算し、施工時の傾斜角及びその許容誤差範囲を決めて、傾斜角を管理しながら施工する。
【実施例２】
【００２０】
本実施例の施工方法は、図４〜図６に示すように、上記実施例により地中に斜め方向に埋設された鋼管単杭１の頭部の外周にキャップ式ベース３に設けられたキャップ部４を被せた後、注入口６から流動性を有する早強性充填材を鋼管単杭１とキャップ部４との隙間に充填して一体化するようにしたものである。
【００２１】
また、キャップ式ベース３は鋼管単杭１とは別体に構成され、鋼管単杭１の頭部の外周に嵌合するキャップ部４とベース部５とを有する構成とされている。キャップ部４は鋼管単杭１の外周形状に倣って形成され、その外周にはキャップ部４を鋼管単杭１の頭部の外周に嵌合した際、キャップ部４と鋼管単杭１との間の生じた隙間に流動性を有する早強性充填材を充填するための注入口６が設けられている。本実施例において、注入口６はキャップ部４の外周から内周に貫通した注入管７を設けることにより形成している。
【００２２】
また、図６（ｂ）に示すキャップ式ベース３において、キャップ部４の中心軸線４CLはベース部５に対して直角ではなく、キャップ部４の中心軸線４CLとベース部５の中心から直角に下ろした垂線５CLとの成す角が、鋼管単杭１の傾斜角θと同等の角度を有して形成されている。さらに、上記の鋼管単杭１の上端から所定長さだけ下がった位置の外周にベースプレート受け用リング８を設け、該リング８の離間した箇所に切欠き８ａ、８
ｂを形成する一方、キャップ式ベース３のキャップ部４の外周にベース部５を支持する複数の接合リブ９、９…が固設されている。ただし、複数の接合リブ９、９…のうち、隣接する２枚の接合リブ９ａ、９ｂはキャップ部４の下端から下方へ突出した突出部９ｃ、９ｄを有するものとする。
【００２３】
上記の構成において、鋼管単杭１の側部に通線窓１１（図６（ｂ）参照）が設けられていない場合は、図５（ｂ）に示すように、鋼管単杭１の頭部にキャップ式ベース３のキャップ部４を被せ、上記の２枚の接合リブ９ａ、９ｂの下方の突出部９ｃ、９ｄを鋼管単杭１のベースプレート受け用リング８の切欠き８ａ、８ｂに噛み合わせることにより、鋼管単杭１に被せたキャップ式ベース３の回転を防止し得る構造とすることができる。また、キャップ部４の下端をベースプレート受け用リング８に当接することによって、キャップ式ベース３の下移動を防止することが可能となる。
【００２４】
なお、上記の構成において、接合リブ９ａ、９ｂの先端を少し内側に突出した構造にし、ベースプレート受け用リング８の外周全体に凹凸を付けた構造にして、叩き入れて抜けないようにすることにより、鋼管単杭１の上下移動と回転を防止する構造にしてもよい。
【００２５】
また、図６（ｂ）、(ｃ)に示すように、鋼管単杭１の側面に通線窓１１が設けられている場合は、鋼管単杭１の補強用として通線窓１１の両側部近傍に補強リブ１０ａ、１０ｂを固設し、これらの補強リブ１０ａ、１０ｂ間にキャップ式ベース３の接合リブ９ａ、９ｂを入れて係合状態にすることにより、鋼管単杭１の補強とキャップ式ベース３の回転防止機能を兼ねることが可能となる。なお、図６（ａ）は鋼管単杭１にキャップ式ベース３のキャップ部４を固設した状態の上面図であり、ベース部５の１２ａはボルト用穴を示すものである。
【００２６】
上記の構成による鋼管単杭１とキャップ式ベース３とを用いて施工を行うには、図４（ａ）に示すように、鋼管単杭１にキャップ式ベース３を取付けない状態で、アースオーガー装置又は穴掘建柱車等による回転貫入工法を用いて該鋼管単杭１を回転挿入し、鋼管単杭１の頭部が立堀穴の上部に露出した状態にした後、図４(ｂ)に示すようにキャップ式ベース３をフック１５等で吊り下げて鋼管単杭１の頭部の外周にキャップ部４を被せる。
【００２７】
このとき、図４(ｃ)に示すように、鋼管単杭１の側部に通線窓１１が設けられている場合は、図６(ｃ)に示すように補強リブ１０ａ、１０ｂ間に接合リブ９ａ、９ｂを入れて係合状態にするとよい。また、鋼管単杭１の側部に通線窓１１が設けられていない場合は、図５（ｂ）に示すように、２枚の接合リブ９ａ、９ｂの下方の突出部９ｃ、９ｄを鋼管単杭１のベースプレート受け用リング８の切欠き８ａ、８ｂに噛み合わせる。
【００２８】
ついで、図４(ｃ)に示すように、注入口６から鋼管単杭１とキャップ部４との隙間に早強性充填材（１６は充填材容器）を注入することにより、図４（ｄ）に示すように、鋼管単杭１とキャップ式ベース３をガタツキの無い状態で一体化することができる。その後、
図１に示すようにキャップ式ベース３のベース部５に上部柱２のベースプレート１４を接合してボルト１２とナット１３で結合する。
【００２９】
上記の早強性充填材としては、例えば、セメント系充填材、或いはアクリル系・エボキシ系・ポリウレタン系・シリコーン系等の樹脂系充填材、或いは合成ゴム系充填材を用いることができ、このような流動性のある早強性充填材を使用することによって、現場での作業性がよく、施工が簡単となる。また、このような充填材の充填により、鋼管単杭１とキャップ式ベース３のキャップ部４との隙間のガタツキを無くして一体化することができ、水平力の伝達は硬化した充填材と鋼壁を介して行なうことが可能となる。
【００３０】
なお、上記の構成においては、図２（ｂ）に示すように、上部柱２（図２（ａ）参照）との接続に使用するプレート１８が鋼管１７と一体化していると、該プレートの回転半径が大きいため、広い施工スペースを必要とし、施工するための掘削部分を広くとる必要が生じ、且つ鋼管１７を回転して図２(ｃ)に示すようにプレート１８を水平にしなければならない。本発明による施工法は、図２(ａ)に示すように、鋼管単杭１とキャップ式ベース３とが別体に構成され、上記のように、鋼管単杭１にキャップ式ベース３を取付けない状態で回転貫入工法により鋼管単杭１を地中に回転挿入した後、鋼管単杭１の頭部の外周にキャップ式ベース３のキャップ部４を被せる施工法であるため、回転による施工スペースを小さくすることができ、ベース部５を地面に水平に設けることが容易であり、このベース部５の上部に上部柱２のベースプレート１４をボルト１２とナット１３で接続して、上部柱２を地面に対して垂直に立設することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の斜め設置による鋼管単杭の施工方法は、標識、照明、信号又はその組合せ等に係る道路上の付属構造物用柱を支持する基礎構造であって、鋼管単杭を回転貫入工法を用いることにより傾斜角度を管理しながら地中に斜めに配置する工法によって、大きな騒音や振動が発生せず、また抵抗板や補助杭を設けなくても、風圧荷重による付属構造物用柱の回転を防止することができ、また埋設物を回避しやすく、省スペースで施工することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１（実施例２にも共通）に係る鋼管単杭に上部柱を固設した状態を示す側面図である。
【図２】(ａ)は本発明の実施例１（実施例２にも共通）に係る鋼管単杭に上部柱を固設した状態を示す部分側面図であり、(ｂ)は比較例として鋼管とプレートとが一体に結合され、プレート面が傾いている状態を示す側面図であり、(ｃ)は図２（ｂ）で鋼管を回転してプレート面を水平にした状態を示す側面図である。
【図３】本発明の実施例１（実施例２にも共通）に係る鋼管単杭に上部柱を固設した状態における回転モーメントを説明するための図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例１（実施例２にも共通）の施工方法を示す工程図である。
【図５】(ａ)は本発明の実施例２に係る鋼管単杭にキャップ式ベースを被せる前の状態を示す斜視図であり、(ｂ)は鋼管単杭にキャップ式ベースを被せた状態を示す斜視図である。
【図６】(ａ)は本発明の実施例２に係る鋼管単杭にキャップ式ベースを被せた状態を示す上面図であり、（ｂ）は本発明の実施例２に係る鋼管単杭にキャップ式ベースを固設する前の状態を示す部分側面図であり、(ｃ)は鋼管単杭にキャップ式ベースを被せた状態を示す部分側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  鋼管単杭
２  上部柱
２ａ  標識
２ｂ  照明
２ｃ  信号
３  キャップ式ベース
４  キャップ部
５  ベース部
６  注入口
７  注入管
８  ベースプレート受け用リング
８ａ、８ｂ  切欠き
９  接合リブ
９ａ、９ｂ  突出部を有する接合リブ
９ｃ、９ｄ  突出部
１０ａ、１０ｂ  補強リブ
１１  通線窓
１２  ボルト
１２ａ  ボルト用穴
１３  ナット
１４  ベースプレート
１５  フック
１６  充填材容器
１７  鋼管
１８  プレート
θ  鋼管単杭の傾斜角
L１  腕の長さ
L２  腕の長さ
１CL  鋼管単杭の中心軸線
２CL  上部柱の中心軸線
４CL  キャップ部の中心軸線
５CL  ベース部に対して直角に下ろした垂線
【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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【図６】
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