回転埋設杭、その埋設施工法及び地中埋設構造物浮上抑制装置

【課題】施工が容易で且つ確実に地中埋設構造物、地上構造物などの浮上や沈下を抑制することが可能な、回転埋設杭、その埋設施工法及び地中埋設構造物浮上抑制装置を提供することを目的とする。
【解決手段】菅状の杭本体１０と、杭本体１０の下端部側周面に設けられた略１巻の螺旋翼１１と、螺旋翼１１の周方向に沿って等間隔に配置され、螺旋翼１１の周縁から杭本体１０の径方向に突出可能な２枚の補助掘削刃１２とを備える。補助掘削刃１２は、杭本体１０を一方向に回転（正転）させて地中に埋設する方向に移動（推進）させる際に螺旋翼１１の周縁に押し付けられ、また杭本体１０を他方向に回転（逆転）させて地中から抜き出す方向に移動させる際に螺旋翼１１の周縁から杭本体１０の径方向に突出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマンホールなどの地中埋設構造物が地盤液状化現象によって浮き上がるのを防止するためのアンカーや軟弱地盤上の建物、地上構造物が沈下するのを防止するための支持杭などとして使用可能な回転埋設杭、その埋設施工法及び地中埋設構造物浮上抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンホールなどの地中埋設構造物が地盤液状化現象によって浮き上がるのを抑制するための地中埋設構造物浮上抑制装置の一つが、本発明者等によって提案されている（特許文献１参照）。これによれば、円筒体の周面に螺旋翼を設けた翼付きアンカーを下端部に固定した一対の構造物固定用シャフトを、マンホールを挟むようにマンホールの直径方向両端部付近の地盤中に回転推進させて埋設する。マンホールの頂部にはリング状固定補助具を取り付ける。そして、各構造物固定用シャフトの上端部を、リング状固定補助具の直径方向両端部にそれぞれ固定する。
【０００３】
上記地中埋設構造物浮上抑制装置によれば、各翼付きアンカーがそれぞれ地盤中に食い込んでいるため、仮に地震により地盤液状化現象が生じても地中埋設構造物の浮上を確実に抑制することできる。
【０００４】
上記地中埋設構造物浮上抑制装置以外に、例えばマンホールの底部に開口部を開け、この開口部から地盤の非液状化層に達する穴を掘削し、この掘削穴にグラウトを注入し、アンカー引張材を挿入し、アンカー引張材の下端をグラウトが注入された非液状化層に定着させ、開口部から突出したアンカー引張材の上端をマンホールの底部に固定するものが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６９５５７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前者の場合では、構造物固定用シャフトを、マンホールの直径方向両端部付近の地盤中に回転推進させて埋設することから、マンホールの周囲に配管が多数埋設されているような箇所ではこれら配管を避けて施工しなければならず、施工が困難な場合がある。
【０００７】
後者の場合では、マンホールの底部に開けた開口部から掘削穴にアンカー引張材を挿入するため、マンホールの周囲に配管が多数埋設されているような箇所でもマンホールの底部下にこれら配管が延びていない限り、マンホール周囲の配管に邪魔されることなく施工することができる反面、単にアンカー引張材の下端をグラウトが注入された非液状化層に定着させているだけであるため、地震による地盤液状化現象でマンホールの浮上を確実に抑制することが困難である。また、同様の理由でマンホールの沈下を確実に抑制することも困難である。
【０００８】
本発明は施工が容易で且つ確実に地中埋設構造物、地上構造物などの浮上や沈下を抑制することが可能な、回転埋設杭、その埋設施工法及び地中埋設構造物浮上抑制装置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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の回転埋設杭は、下端底部に掘削刃を設けた管状の杭本体と、前記杭本体の下端部側周面に設けられた螺旋翼と、前記螺旋翼の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置され、前記螺旋翼の周縁から前記杭本体の径方向に突出可能な複数の補助掘削刃を有し、前記補助掘削刃の各々は、前記螺旋翼の面部に回動可能に取り付けられた支持片の端部に、前記杭本体の軸線方向に延びるよう固定され、前記杭本体を一方向に回転させて地中に埋設する方向に移動させる際に、前記補助掘削刃は前記杭本体の径方向に突出せず、前記杭本体を他方向に回転させて地中から抜き出す方向に移動させる際に、前記補助掘削刃は前記杭本体の径方向に突出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の回転埋設杭の埋設施工法は、回転埋設杭が、管状の杭本体と、前記杭本体の下端部側周面に設けられた螺旋翼と、螺旋翼の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置され、螺旋翼の周縁から杭本体の径方向に突出可能な複数の補助掘削刃と、杭本体の下端底部に設けられたグラウト噴出穴と、を有し、補助掘削刃の各々は、螺旋翼の面部に回動可能に取り付けられた支持片の端部に、前記杭本体の軸線方向に延びるよう固定され、杭本体を一方向に回転させて地中に埋設する方向に移動させる際に、補助掘削刃は杭本体の径方向に突出せず、杭本体を他方向に回転させて地中から抜き出す方向に移動させる際に、補助掘削刃は杭本体の径方向に突出するように構成され、
前記杭本体の内部にグラウト注入パイプを装着し、その先端部を前記グラウト噴出穴に連結する準備工程と、
前記杭本体を一方向に回転させて前記螺旋翼の推進力により地中に移動させ、前記杭本体の下端底部が地中の所定位置（例えば杭本体の下端底部が埋設される所定深度から１メートル乃至２メートル手前の位置）に到着した時点で前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体の下端底部を所定深度まで移動させる回転埋設工程と、
前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体を前記一方向と反対の他方向に回転させて前記所定深度から前記所定位置まで引き上げ、この引き上げの際、前記各補助掘削刃を前記螺旋翼の周縁から前記杭本体の径方向に突出させて前記螺旋翼の周囲の土砂をさらに掘削する回転後退工程と、
前記所定位置と前記所定深度との間で前記回転埋設工程と前記回転後退工程とを交互に繰り返して前記螺旋翼と前記補助掘削刃によって掘削され、掘り起こされた土砂と前記グラウトとを混合攪拌し、この混合攪拌を前記杭本体の自重で前記杭本体の下端底部が地中の前記所定深度に降下するまで繰り返す混合攪拌工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の回転埋設杭を地中に埋設する埋設施工法は、回転埋設杭が、下端底部に掘削刃を設けた管状の杭本体と、前記杭本体の下端部側周面に設けられた螺旋翼と、前記杭本体の下端底部に設けられ、グラウトを地中に噴出するグラウト噴出穴と、を有し、
前記杭本体の内部にグラウト注入パイプを装着し、その先端部を前記グラウト噴出穴に連結する準備工程と、
前記杭本体を一方向に回転させて前記螺旋翼の推進力により地中に移動させ、前記杭本体の下端底部が地中の所定位置（例えば杭本体の下端底部が埋設される所定深度から１メートル乃至２メートル手前の位置）に到着した時点で前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体の下端底部を所定深度まで移動させる回転埋設工程と、
前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体を前記一方向と反対の他方向に回転させて前記所定深度から前記所定位置まで引き上げる回転後退工程と、
前記所定位置と前記所定深度との間で前記回転埋設工程と前記回転後退工程とを交互に繰り返して前記螺旋翼によって掘削され、掘り起こされた土砂と前記グラウトとを混合攪拌し、この混合攪拌を前記杭本体の自重で前記杭本体の下端底部が地中の前記所定深度に降下するまで繰り返す混合攪拌工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の地中埋設構造物浮上抑制装置は、地中埋設構造物を地中に埋設したアンカーを使用してその浮上を抑制する、地中埋設構造物浮上抑制装置であって、請求項３に記載の埋設施工法によって地中埋設構造物の底部下で埋設された回転埋設杭を前記アンカーとして使用し、前記アンカーの上端部を連結部材により地中埋設構造物の底部に連結することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の地中埋設構造物浮上抑制装置は、地中埋設構造物を地中に埋設したアンカーを使用してその浮上を抑制する、地中埋設構造物浮上抑制装置であって、請求項４に記載の埋設施工法によって地中埋設構造物の底部下で埋設された回転埋設杭を前記アンカーとして使用し、前記アンカーの上端部を連結部材により地中埋設構造物の底部に連結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば施工が容易で且つ確実に地中埋設構造物、地上構造物の浮上や沈下を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の回転埋設杭の一実施例を示す一部省略し且つ要部を斜視図で表現した側面図である。
【図２】図１に示す回転埋設杭の螺旋翼に設けられた補助掘削刃が閉じた状態を示す部分拡大斜視図である。
【図３】図１に示す回転埋設杭の螺旋翼に設けられた補助掘削刃が開いた状態を示す部分拡大斜視図である。
【図４】補助掘削刃とそれを螺旋翼に取り付ける支持片を示す図で、（ａ）は補助掘削刃と支持片の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同斜視図である。
【図５】本発明の回転埋設杭の他の実施例を示す一部省略し且つ要部を斜視図で表現した側面図である。
【図６】本発明の回転埋設杭のさらに別の実施例を示す一部省略し且つ要部を斜視図で表現した側面図である。
【図７】本発明の回転埋設杭の埋設施工法の一実施例を示す説明図である。
【図８】本発明の回転埋設杭の埋設施工法の他の実施例を示す説明図である。
【図９】本発明の地中埋設構造物浮上抑制装置の一実施例を示す一部切断し且つ要部を斜視図で表現した側面図である。
【図１０】図９に示す地中埋設構造物浮上抑制装置のアンカー部分の要部拡大斜視図である。
【図１１】図９に示す地中埋設構造物浮上抑制装置のアンカー本体上端部と地中埋設構造物底部との連結構造の変形例を示す一部切断した部分拡大側面図である。
【図１２】図１１に示す連結構造の変形例を示す一部切断した部分拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の回転埋設杭の一実施例を示す。
【００１７】
本実施例の回転埋設杭は、菅状の杭本体１０と、杭本体１０の下端部側周面に設けられた略１巻の螺旋翼１１と、螺旋翼１１の周方向に沿って等間隔に配置され、螺旋翼１１の周縁から杭本体１０の径方向に突出可能な２枚の補助掘削刃１２とを備える。
【００１８】
杭本体１０は鋼管製で、開口したその下端底部に底板１３が固定され、この底板１３に先端掘削刃１４が取り付けられ、またグラウト噴出口１５が設けられる。施工時に、杭本体１０内にグラウト注入パイプ６０が装着される。そして、グラウト注入パイプ６０の先端部（図示せず）がグラウト噴出口１５に連結される。グラウト注入パイプ６０から送られたグラウト（セメント粉と水とを所定の割合で混合してスラリー状にしたいわゆるセメントミルク、モルタルなど）がグラウト噴出口１５から地盤中の掘削された土砂に噴出される。
【００１９】
螺旋翼１１は杭本体１０の外径の２倍乃至３倍の外径を有している。杭本体１０をオーガー（回転押し込み装置）により一方向（正転）させると、螺旋翼１１が地中にねじ込まれて回転推進し、周囲の土砂を掘削し圧縮しながら杭本体１０を地中に推進させる。
【００２０】
補助掘削刃１２は、螺旋翼１１の面部に回動可能に取り付けられた支持片１６の外端部に杭本体１０の軸線方向に延びるよう固定されている。詳しくは、螺旋翼１１の周縁寄りの箇所で螺旋翼１１の表面と裏面を挟み且つ内端部がピン１７を介して螺旋翼１１に回動可能に取り付けられた一対の支持片１６（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）の外端部に、補助掘削刃１２が杭本体１０の軸線方向に延びるよう固定（溶接）されている。
【００２１】
補助掘削刃１２は、杭本体１０を一方向に回転（正転）させて地中に埋設する方向に移動（推進）させる際に螺旋翼１１の周りの土砂によってピン１７を支点として回動し、螺旋翼１１の周縁に押し付けられる。すなわち、補助掘削刃１２は杭本体１０を地中に推進させる際に螺旋翼１１から杭本体１０の径方向に突出せず、その収容位置に止まる（図２参照）。
【００２２】
また、補助掘削刃１２は、杭本体１０を一方向とは反対の他方向に回転（逆転）させて地中から抜き出す方向に移動させる際に螺旋翼１１の周りの土砂に押されてピン１７を支点として前回とは反対の方向に回動し、螺旋翼１１の周縁から杭本体１０の径方向に突出する（図３参照）。これにより、補助掘削刃１２は螺旋翼１０によって掘削出来ない螺旋翼１０の周囲にある土砂を更に掘削することができる。
【００２３】
なお、補助掘削刃１２は２枚ではなく、１枚又は３枚以上であってもよい。
【００２４】
杭本体１０を地中の所定箇所で正転と逆転を繰り返して上下往復移動させると、その箇所の掘削領域をそれ以外の箇所（螺旋翼１１のみで掘削される箇所）に比して拡大することが可能となる。
【００２５】
螺旋翼１１の径を大きくして掘削領域を拡大することは可能であるが、掘削抵抗が必然的に大きくなり、掘削効率が低下するのが避けられない。本実施例では螺旋翼１１の径を大きくすることなく掘削領域を拡大することが可能で、掘削抵抗にしても螺旋翼１１によって既に掘削された箇所から補助掘削刃１２によって更に掘削するので螺旋翼１１の径を大きくして掘削する場合に比して小さくて済む。掘削領域の土砂とグラウトを混合して攪拌することにより、地中に、グラウトによって硬化された土砂の円柱状の層５０、５０ａ（図７、図８参照）を形成することが出来る。この円柱状の層５０、５０ａは、杭本体１０の先端支持力及び抗引抜力を倍増する。
【００２６】
本実施例の回転埋設杭は、先端支持力の増強と抗引抜力の強化を図ることができ、マンホールなどの地中埋設構造物や建物、地上構造物などのアンカーあるいは支持杭として使用することによりこれら構造物の沈下・浮上を確実に抑制することが出来る。
【００２７】
図５、図６は回転埋設杭の他の実施例を示す。
【００２８】
図５に示す回転埋設杭は、杭本体１０の螺旋翼１１の上方位置（例えば螺旋翼１１から５００ｍｍ以内で、回転埋設杭を地中に埋設した後に図７、図８に示す円柱状の層５０、５０ａ内に位置する箇所）に第２の螺旋翼１８ａを設けて構成される。第２の螺旋翼１８ａの外径は、螺旋翼１１よりも大きく（１．４倍程度）、補助掘削刃１２を展開させたときと略同じに設定されている。図５中、他の部分については図１に示す回転埋設杭と同じ構成なので、同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図６に示す回転埋設杭は、杭本体１０の螺旋翼１１の上方の２箇所（例えば螺旋翼１１から２５０ｍｍの箇所と５００ｍｍの箇所）に混合攪拌羽根１８ｂをそれぞれ設けて構成される。これら混合攪拌羽根１８ｂは、螺旋翼１１、補助掘削刃１２と共に土砂とグラウトを混合して攪拌するのに使用される。図６中、他の部分については図１に示す回転埋設杭と同じ構成なので、同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図５、図６に示す回転埋設杭についても上述した本実施例の回転埋設杭（図１など）と同様に、先端支持力の増強と抗引抜力の強化を図ることができ、マンホールなどの地中埋設構造物や建物、地上構造物などのアンカーあるいは支持杭として使用することによりこれら構造物の沈下・浮上を確実に抑制することが出来る上に、第２の螺旋翼１８ａ、混合攪拌羽根１８ｂで掘削された土砂とグラウトとの混合攪拌を効率よく行うことが出来る。
【００３１】
図７は本発明の埋設施工法の一実施例を示す。本実施例によれば図１に示す回転埋設杭を使用している。
【００３２】
先ず杭本体１０の内部にグラウト注入パイプ６０を装着し、その先端部（図示せず）をグラウト噴出穴１５に連結し、また杭本体１０の上端部（頂部）にオーガー（回転押し込み装置図示せず）を連結して、埋設箇所に杭本体１０を起立させる（準備工程）。
【００３３】
次いで、オーガー（図示せず）により杭本体１０を一方向に回転（正転）させて先端掘削刃１４を埋設箇所の地面に突きさし、螺旋翼１１を地面に食い込ませると、螺旋翼１１の推進力により杭本体１０が地中に移動（推進）する。この際、補助掘削刃１２は、螺旋翼１１の周りの土砂によってピン１７を支点として回動し、螺旋翼１１の周縁に押し付けられる。そして、杭本体１０の下端底部が地中の所定位置、例えば杭本体１０の下端底部が埋設される所定深度から１メートル乃至２メートル手前の位置に到着した時点でグラウト噴出口１５からグラウト、例えばセメントミルクを噴出させつつ杭本体１０の下端底部を所定深度まで移動させる（回転埋設工程）。
【００３４】
次いで、グラウト噴出口１５からセメントミルクを噴出させつつオーガー（図示せず）により杭本体１０を前回とは反対の他方向に回転（逆転）させて所定深度から所定位置まで引き上げる。この引き上げの際、各補助掘削刃１２が螺旋翼１１の周囲の土砂に押し出され、この結果、ピン１７を支点として支持片１６が回動し、各補助掘削刃１２が螺旋翼１１の周縁から杭本体１０の径方向に突出して、螺旋翼１１の周囲の土をさらに掘削する（回転後退工程）。
【００３５】
次いで、杭本体１０の正転と逆転を繰り返して、所定位置と所定深度との間で杭本体１０を上下往復移動させ（回転埋設工程と回転後退工程とを交互に繰り返し）、螺旋翼１１と補助掘削刃１２によって掘削され、掘り起こされた土砂とセメントミルクとを螺旋翼１１と補助掘削刃１２で混合攪拌する。図５に示す回転埋設杭を使用した場合には、第２の螺旋翼１８ａも土砂とセメントミルクを混合攪拌する。図６に示す回転埋設杭を使用した場合には、混合攪拌羽根１８ｂも土砂とセメントミルクを混合攪拌する。これを複数回、例えば４回乃至５回ほど行う。この後、杭本体１０の回転を停止して、杭本体１０の上端部からオーガー（回転押し込み装置）を外す。杭本体１０の自重で杭本体１０の下端底部が地中の所定深度まで降下するか否かをチェックする。混合攪拌が十分でない場合（杭本体１０の自重で杭本体１０の下端底部が地中の所定深度に降下しない場合）には杭本体１０の上端部を再度オーガー（回転押し込み装置）に連結し、杭本体１０の正転と逆転を繰り返す（混合攪拌工程）。
【００３６】
杭本体１０の自重で杭本体１０の下端底部が地中の所定深度まで降下したらセメントミルクが硬化するのを待つ（セメントミルク硬化工程）。所定時間経過後、地中にセメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層５０が形成される。
【００３７】
本実施例の埋設施工法によれば、セメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層５０は、螺旋翼１１から一対の補助掘削刃１２を展開した（螺旋翼１１の周縁から一対の補助掘削刃１２を突出させた）際における補助掘削刃１２間の距離に相当する直径を有しており、円柱状の層５０を有さない螺旋翼１１のみによって得られる杭本体１０の支持力及び抗引抜力を倍増させることが可能である。また、円柱状の層５０は、所定位置と所定深度との間の距離に相当する高さを有しており、杭本体１０に押し下げ力や引き抜き力が繰り返し作用しても杭本体１０を強固に支持することが可能である。さらに、先端支持力及び抗引抜力を大きくするのに螺旋翼１１の直径を拡大させる必要がないことから、埋設施工効率を低下させるおそれがない。
【００３８】
上述した図７に示す本実施例の埋設施工法は、マンホールなどの地中埋設構造物あるいは地上に構築される建物、地上構造物の浮上・沈下抑制のためのアンカー、支持杭などの埋設施工に適用することができ、アンカー、支持杭などの先端支持力、抗引抜力を増強してマンホールなどの地中埋設構造物、地上に構築される建物、地上構造物などの浮上や沈下を確実に抑制することが可能である。
【００３９】
図８は本発明の埋設施工法の他の実施例を示す。本実施例によれば図６に示す回転埋設杭から補助掘削刃１２、支持片１６及びピン１７を省略した回転埋設杭を使用している。
【００４０】
図７に示す実施例の場合と同様に、先ず杭本体１０の内部にグラウト注入パイプ６０を装着し、その先端部をグラウト噴出穴１５に連結し、また杭本体１０の上端部（頂部）にオーガー（回転押し込み装置）を連結して、埋設箇所に杭本体１０を起立させる（準備工程）。
【００４１】
次いで、杭本体１０を一方向に回転（正転）させて先端掘削刃１４を埋設箇所の地面に突きさし、螺旋翼１１を地面に食い込ませると、螺旋翼１１の推進力により地中に移動する。そして、杭本体１０の下端底部が地中の所定位置、例えば杭本体１０の下端底部が埋設される所定深度から１メートル乃至２メートル手前の位置に到着した時点でグラウト噴出口１５からグラウト、例えばセメントミルクを噴出させつつ杭本体１０の下端底部を所定深度まで移動させる（回転埋設工程）。この際、混合攪拌羽根１８ｂは螺旋翼１１によって掘削された土砂とセメントミルクとを混合攪拌する。
【００４２】
次いで、グラウト噴出口１５からセメントミルクを噴出させつつ杭本体１０を前回とは反対の他方向に回転（逆転）させて所定深度から所定位置まで引き上げる。この引き上げの際には、図７の実施例とは異なり、螺旋翼１１の周囲の土をさらに掘削することはないが、混合攪拌羽根１８ｂが螺旋翼１１によって掘削された土砂とセメントミルクとを混合攪拌する（回転後退工程）。
【００４３】
次いで、杭本体１０の正転と逆転を繰り返して、所定位置と所定深度との間で杭本体１０を上下往復移動させ（回転埋設工程と回転後退工程とを交互に繰り返し）、螺旋翼１１によって掘削され、掘り起こされた土砂とセメントミルクとを螺旋翼１１と混合攪拌羽根１８ｂで混合攪拌する。これを複数回、例えば４回乃至５回ほど行う。この後、図７の実施例と同様に、杭本体１０の回転を停止して、杭本体１０の上端部からオーガー（回転押し込み装置）を外し、杭本体１０の自重で杭本体１０の下端底部が地中の所定深度まで降下するか否かをチェックする（混合攪拌工程）。
【００４４】
杭本体１０の自重で杭本体１０の下端底部が地中の所定深度まで降下したらセメントミルクが硬化するのを待つ（セメントミルク硬化工程）。所定時間経過後、地中にセメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層５０ａが形成される。
【００４５】
本実施例の埋設施工法によれば、セメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層５０ａは、螺旋翼１１に相当する直径を有し且つ所定位置と所定深度との間の距離に相当する高さを有しており、円柱状の層５０ａを有さない螺旋翼１１のみの場合に比して大きな支持力と摩擦抵抗力が得られる。また、杭本体１０に押し下げ力や引き抜き力が繰り返し作用しても杭本体１０を強固に支持することが可能である。さらに、埋設施工効率を低下させるおそれがない。
【００４６】
上述した図８に示す他の実施例の埋設施工法も、図７に示す埋設施工法と同様に、マンホールなどの地中埋設構造物あるいは地上に構築される建物、地上構造物の浮上・沈下抑制のためのアンカー、支持杭などの埋設施工に適用することができ、アンカー、支持杭などの先端支持力、抗引抜力を増強してマンホールなどの地中埋設構造物、地上に構築される建物、地上構造物などの浮上や沈下を確実に抑制することが可能である。
【００４７】
図９及び図１０は本発明の地中埋設構造物浮上抑制装置の一実施例を示す。
【００４８】
本実施例では地中埋設構造物としてマンホール２０に適用した場合を示している。本実施例の浮上抑制装置は、マンホール２０の底部下の地中に埋設されるアンカー３０と、アンカー３０をマンホール２０の底部に連結する連結部材４０を備える。なお、本発明の地中埋設構造物浮上抑制装置はマンホール以外の地中埋設構造物にも適用出来る。
【００４９】
アンカー３０として図５に示す回転埋設杭を使用し、アンカー３０は図７に示す埋設施工法により地中に埋設される。
【００５０】
アンカー３０は、図５に示す回転埋設杭と同様に、鋼管製のアンカー本体３０ａと、アンカー本体３０ａの下端部側周面に設けられた螺旋翼３１と、螺旋翼３１の周方向に沿って等間隔で配置され、螺旋翼３１の周縁からアンカー本体３０ａの径方向に突出可能な２枚の補助掘削刃３２とを備える。
【００５１】
アンカー本体３０ａの下端底部に底板３３が固定され、この底板３３に先端掘削刃３４が取り付けられ、またグラウト噴出口３５が設けられる。
【００５２】
補助掘削刃３２は、螺旋翼３１の面部に回動可能に取り付けられた支持片３６の外端部にアンカー本体３０ａの軸線方向に延びるよう固定されている。詳しくは、螺旋翼３１の周縁寄りの箇所で螺旋翼３１の表面と裏面を挟み且つ内端部がピン３７を介して螺旋翼３１に回動可能に取り付けられた一対の支持片３６（図１０参照）の外端部に、補助掘削刃３２が杭本体１０の軸線方向に延びるよう固定（溶接）されている。
【００５３】
補助掘削刃３２は、アンカー本体３０ａを地中に推進させる際に螺旋翼３１からアンカー本体３０ａの径方向に突出せず、その収容位置に止まる。また、補助掘削刃３２は、アンカー本体３０ａを他方向に回転（逆転）させて地中から抜き出す方向に移動させる際に螺旋翼３１の周縁からアンカー本体３０ａの径方向に突出する。
【００５４】
アンカー本体３０ａの螺旋翼３１の上方位置に第２の螺旋翼３８が設けられる。第２の螺旋翼３８の外径は、螺旋翼３１よりも大きく、補助掘削刃３２を展開させたときと略同じに設定されている。
【００５５】
アンカー３０（アンカー本体３０ａ）は、図７に示す埋設施工法と同様の施工法によりマンホール２０の底部下の地中に埋設される。この際に形成された、セメントミルクで硬化された土砂の円柱状の層５０ｂ（図１０参照）よってアンカー３０（アンカー本体３０ａ）は、引き抜き力に抗して地中に保持される。アンカー３０の埋設後、オーガー（回転押し込み装置）を外し、またグラウト注入パイプを外す。
【００５６】
連結部材４０は、アンカー本体３０ａの上端部が貫通する穴４１を有した方形状の鋼板４２と、穴４１から突き出たアンカー本体３０ａの頂部に固定される固定板４３とを備える。マンホール２０の底部には施工時に開口部２１が開けられており、この開口部２１を介してマンホール２０内に突き出たアンカー本体３０ａの上端部が鋼板４２の穴４１を貫通する。
【００５７】
アンカー本体３０ａの頂部に固定板４３を溶接などにより固定し、また固定板４３を鋼板４２に溶接などで固定した後、開口部２１を塞ぎ、鋼板４２と固定板４３とを覆うようにマンホール２０の底部にモルタル４４が打設される。
【００５８】
本実施例の地中埋設構造物浮上抑制装置によれば、マンホール２０の底部下（マンホール２０の略真下）の地中にアンカー３０を埋設するようにしてあるので、マンホール２０の周囲に配管などが埋設されていてもマンホール２０の真下に配管が延びていない限りこれら配管に邪魔されることがなく、施工が容易に行える。また、アンカー３０（アンカー本体３０ａ）は、セメントミルクで硬化された土砂の円柱状の層５０ｂ（図１０参照）によって引き抜き力に抗して地中に保持されるので、地盤液状化現象によってマンホール２０が浮き上がるのを確実に抑制することが出来る。また、マンホール２０の沈下も確実に抑制することが出来る。
【００５９】
図１１は図９に示す地中埋設構造物浮上抑制装置の連結部材４０の変形例を示す。
【００６０】
本変形例によれば、アンカー本体３０ａの上端部に連結ネジ軸４５をナットあるいは溶接などで固定している。この連結ネジ軸４５はマンホール２０の底部に開けた開口部２１からマンホール２０内に配置した方形状の鋼板４６の穴（図示せず）を貫通する。穴を貫通した連結ネジ軸４５の上端部にワッシャ４７を嵌め、ナット４８を螺合して鋼板４６に固定することにより、アンカー本体３０ａの上端部をマンホール２０の底部に連結する。この連結後、開口部２１を塞ぎ、鋼板４６、ワッシャ４７及びナット４８を覆うようにマンホール２０の底部にモルタル４９が打設される。
【００６１】
図１２は図１１に示す連結部材４０の変形例を示す。
【００６２】
本変形例によれば、ナット４８を鋼板４６ａの表面側で連結ネジ軸４５に螺合させる代わりに、予めナット４８を鋼板４６ａの裏面に溶接などで固定しておき、鋼板４６ａ自体を回して連結ネジ軸４５にナット４８を螺合させる。
【００６３】
なお、図示しないが、請求項６に記載の本発明の地中埋設構造物浮上抑制装置の一実施例として、例えば図８に示す埋設施工法によりマンホールの底部下の地中に埋設される回転埋設杭１０をアンカーとして使用する。この場合でもアンカーの上端部は、図９、図１１あるいは図１２に示す連結部材４０によってマンホールの底部に連結される。
【００６４】
この場合も、マンホールの底部下（マンホールの略真下）の地中にアンカーを埋設するようにしてあるので、マンホールの周囲に配管などが埋設されていてもマンホールの真下に配管が延びていない限りこれら配管に邪魔されることがなく、施工が容易に行える。また、アンカー（アンカー本体）は、セメントミルクで硬化された土砂の円柱状の層によって引き抜き力に抗して地中に保持されるので、地盤液状化現象によってマンホールが浮き上がるのを確実に抑制することが出来る。また、マンホールの沈下も確実に抑制することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の回転埋設杭やその埋設施工法は、マンホールなどの地中埋設構造物や建物、地上構造物の浮上や沈下を抑制するのに適用される。
【符号の説明】
【００６６】
１０杭本体
１１螺旋翼
１２補助掘削刃
１３底板
１４先端掘削刃
１５グラウト噴出口
１６支持片
１７ピン
１８ａ螺旋翼
１８ｂ混合攪拌羽根
２０マンホール（地中埋設構造物）
３０アンカー
４０連結部材
５０セメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層
５０ａセメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層
５０ｂセメントミルクによって硬化された土砂の円柱状の層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端底部に掘削刃を設けた管状の杭本体と、
前記杭本体の下端部側周面に設けられた螺旋翼と、
前記螺旋翼の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置され、前記螺旋翼の周縁から前記杭本体の径方向に突出可能な複数の補助掘削刃と、を有し、
前記補助掘削刃の各々は、前記螺旋翼の面部に回動可能に取り付けられた支持片の端部に、前記杭本体の軸線方向に延びるよう固定され、
前記杭本体を一方向に回転させて地中に埋設する方向に移動させる際に、前記補助掘削刃は前記杭本体の径方向に突出せず、
前記杭本体を他方向に回転させて地中から抜き出す方向に移動させる際に、前記補助掘削刃は前記杭本体の径方向に突出することを特徴とする回転埋設杭。
【請求項２】
請求項１記載の回転埋設杭において、
前記杭本体の下端底部にグラウト注入パイプからのグラウトを地中に噴出するグラウト噴出穴を設けたことを特徴とする回転埋設杭。
【請求項３】
回転埋設杭を地中に埋設する埋設施工法であって、
前記回転埋設杭は、下端底部に掘削刃を設けた管状の杭本体と、前記杭本体の下端部側周面に設けられた螺旋翼と、前記螺旋翼の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置され、前記螺旋翼の周縁から前記杭本体の径方向に突出可能な複数の補助掘削刃と、前記杭本体の下端底部に設けられたグラウト噴出穴と、を有し、前記補助掘削刃の各々は、前記螺旋翼の面部に回動可能に取り付けられた支持片の端部に、前記杭本体の軸線方向に延びるよう固定され、前記杭本体を一方向に回転させて地中に埋設する方向に移動させる際に、前記補助掘削刃は前記杭本体の径方向に突出せず、前記杭本体を他方向に回転させて地中から抜き出す方向に移動させる際に、前記補助掘削刃は前記杭本体の径方向に突出するように構成され、
前記杭本体の内部にグラウト注入パイプを装着し、その先端部を前記グラウト噴出穴に連結する準備工程と、
前記杭本体を一方向に回転させて前記螺旋翼の推進力により地中に移動させ、前記杭本体の下端底部が地中の所定位置に到着した時点で前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体の下端底部を所定深度まで移動させる回転埋設工程と、
前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体を前記一方向と反対の他方向に回転させて前記所定深度から前記所定距離位置まで引き上げ、この引き上げの際、前記各補助掘削刃を前記螺旋翼の周縁から前記杭本体の径方向に突出させて前記螺旋翼の周囲の土をさらに掘削する回転後退工程と、
前記所定位置と前記所定深度との間で前記回転埋設工程と前記回転後退工程とを交互に繰り返して前記螺旋翼と前記補助掘削刃によって掘削され、掘り起こされた土砂と前記グラウトとを混合攪拌し、この混合攪拌を前記杭本体の自重で前記杭本体の下端底部が地中の前記所定深度に降下するまで繰り返す混合攪拌工程と、を有することを特徴とする埋設施工法。
【請求項４】
回転埋設杭を地中に埋設する埋設施工法であって、
前記回転埋設杭は、下端底部に掘削刃を設けた管状の杭本体と、前記杭本体の下端部側周面に設けられた螺旋翼と、前記杭本体の下端底部に設けられ、グラウトを地中に噴出するグラウト噴出穴と、を有し、
前記杭本体の内部にグラウト注入パイプを装着し、その先端部を前記グラウト噴出穴に連結する準備工程と、
前記杭本体を一方向に回転させて前記螺旋翼の推進力により地中に移動させ、前記杭本体の下端底部が地中の所定位置に到着した時点で前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体の下端底部を所定深度まで移動させる回転埋設工程と、
前記グラウト噴出口からグラウトを噴出させつつ前記杭本体を前記一方向と反対の他方向に回転させて前記所定深度から前記所定距離位置まで引き上げる回転後退工程と、
前記所定位置と前記所定深度との間で前記回転埋設工程と前記回転後退工程とを交互に繰り返して前記螺旋翼によって掘削され、掘り起こされた土砂と前記グラウトとを混合攪拌し、この混合攪拌を前記杭本体の自重で前記杭本体の下端底部が地中の前記所定深度に降下するまで繰り返す混合攪拌工程と、を有することを特徴とする埋設施工法。
【請求項５】
地中埋設構造物を地中に埋設したアンカーを使用してその浮上を抑制する、地中埋設構造物浮上抑制装置であって、
請求項３に記載の埋設施工法によって地中埋設構造物の底部下で埋設された回転埋設杭を前記アンカーとして使用し、
前記アンカーの上端部を連結部材により地中埋設構造物の底部に連結することを特徴とする地中埋設構造物浮上抑制装置。
【請求項６】
地中埋設構造物を地中に埋設したアンカーを使用してその浮上を抑制する、地中埋設構造物浮上抑制装置であって、
請求項４に記載の埋設施工法によって地中埋設構造物の底部下で埋設された回転埋設杭を前記アンカーとして使用し、
前記アンカーの上端部を連結部材により地中埋設構造物の底部に連結することを特徴とする地中埋設構造物浮上抑制装置。

【図１】