場所打ち杭の施工方法及び施工装置
【課題】 施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、特に杭頭部において生じ易い断面欠損を防止して、設計寸法を確保することが可能な場所打ち杭の施工方法及び施工装置を提供する。
【解決手段】 地盤７に対して回転させながら該地盤７中に圧入した管状ケーシング１の内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリート３を打設しながら管状ケーシング１を引き抜くことにより、地盤７中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、打設されたコンクリート３が規定の高さに達した時に、コンクリート３の上面をエアコンプレッサ９で生成された圧縮空気により加圧して、コンクリート３の自重と圧縮空気の圧力とを管状ケーシング１外周の周辺地盤７の圧力に対抗させるようにする。
【解決手段】 地盤７に対して回転させながら該地盤７中に圧入した管状ケーシング１の内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリート３を打設しながら管状ケーシング１を引き抜くことにより、地盤７中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、打設されたコンクリート３が規定の高さに達した時に、コンクリート３の上面をエアコンプレッサ９で生成された圧縮空気により加圧して、コンクリート３の自重と圧縮空気の圧力とを管状ケーシング１外周の周辺地盤７の圧力に対抗させるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、場所打ち杭の施工方法及び施工装置に関し、特に杭頭部において生じ易い杭の断面欠損を防止して、設計寸法を確保することができるようにした場所打ち杭の施工方法及び施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木、建築工事において、場所打ち杭等の地中構造物を施工するのに使用される建設機械として、管状ケーシングを回転させながら地盤中に圧入して縦孔を掘削する縦孔掘削用の掘削装置が、従来から一般的に使用されている。この掘削装置によって地盤中に圧入された管状ケーシングは、その内部の地盤の掘削が完了して、そこに鉄筋カゴが設置されると、次いで、コンクリートが打設されるのと同時に引き抜かれて、その跡に、当該コンクリートが充満、固化して成る場所打ち杭が形成される。
【０００３】
この管状ケーシングは、掘削先端部のファーストケーシングと、掘削される縦孔の深さに応じて該ファーストケーシングに順次継ぎ足される複数の継ぎケーシングとにより構成されている。これらの継ぎケーシングは、管状ケーシングが引き抜かれる時、逆の手順により順次取り外される。ファーストケーシングの先端には、地盤を掘削する工具をなす掘削ビットが取り付けられている。
【０００４】
ここで、従来の場所打ち杭の施工方法及び施工装置について、図３及び図４を参照しながら、さらに詳細に説明する。
図３は、従来の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、管状ケーシング０１内にコンクリート０３を打設しながら、通常、チュービングマシンと呼ばれる掘削装置０２を使用して、当該管状ケーシング０１を引き抜いている状態を示す図、図４は、図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【０００５】
これらの図において、０４は主鉄筋、０５はフープ鉄筋、０６は管状ケーシング０１の掘削先端部のファーストケーシングの先端に取り付けられた掘削ビット、０７は管状ケーシング０１外周を取り囲む周辺地盤をそれぞれ示す。主鉄筋０４とフープ鉄筋０５とにより、鉄筋カゴが形成されている。なお、この従来の場所打ち杭の施工方法及び施工装置については、日熊工機株式会社発行の「大口径岩盤削孔に威力を発揮する スーパートップ工法」と題するパンフレット（平成８年１１月、特許文献１）に詳しく紹介されている。
【０００６】
このような従来の場所打ち杭の施工装置においては、管状ケーシング０１内に図示されないトレミー管を利用して最終コンクリート０３を打設後、該トレミー管を上下運動させて、コンクリート０３の流動性が良くなるようにする。次いで、このトレミー管を撤去し、管状ケーシング０１の上端部にワイヤーの一端を取り付け、ワイヤーの他端をクレーンロックに固定してから、掘削装置０２により管状ケーシング０１を上方に引き抜く。管状ケーシング０１を引き抜いた跡には、打設コンクリート０３が充満、固化して成る場所打ち杭が形成されている。
【０００７】
ところで、このような従来の場所打ち杭の施工装置にあっては、管状ケーシング０１を引き抜く時、周辺地盤０７の圧力により、場所打ち杭の杭径が縮小するという問題点があった。すなわち、管状ケーシング０１を上方に引き抜く時、管状ケーシング０１内の打設コンクリート０３（この部分のコンクリートは、通常、「余盛りコンクリート」と呼ばれている。）の自重のみが管状ケーシング０１を取り囲む周辺地盤の圧力（土圧）に対する抵抗となり、この地盤が軟弱土や砂利層から成る時、打設コンクリート０３の自重（余盛りコンクリート圧）より土圧が大きくなっていると、削孔内に軟弱土が入り込み、管状ケーシング０１から抜け出た直後の打設コンクリート０３（この部分の打設コンクリート０３は、図３において、杭頭処理位置の下方近傍にある打設コンクリート０３に相当している。）を圧して、そこに杭径不足の現象を生じ、そこの設計寸法が確保されずに、断面欠損を生ずるといった問題点があった。ここで、この土圧は、地盤固有の圧力と、掘削装置０２の重量と、掘削装置０２による管状ケーシング０１の引抜き力の反力との和から成っている。このような現象は、特に地面に近い杭頭部において生じ易く、鉄筋コンクリート杭形成上の大きな問題点となっていた。
【０００８】
このような現象は、また、余盛りコンクリートのアーチング現象により、一層進行することになる。この余盛りコンクリートのアーチング現象は、余盛りコンクリートの流動性が阻害されることにより発生するが、余盛りコンクリートの流動性の阻害要因としては、余盛りコンクリートと管状ケーシング０１との内部摩擦、余盛りコンクリートが鉄筋カゴ（特にダブル鉄筋カゴ）を通過する時の流動抵抗、余盛りコンクリート中の粗骨材（砕石等）の存在等が考えられる。
【０００９】
このような問題点に対処するために、従来は、杭頭部付近まで地盤改良するか、良質土との置換を行うことにより、コンクリート杭の断面欠損を防止する工法が採られていた。しかしながら、このような工法の採用は、煩雑な作業となり、工期を遅らせて、コストアップを招来することになる。
【特許文献１】日熊工機株式会社発行のパンフレット「大口径岩盤削孔に威力を発揮するスーパートップ工法」（平成８年１１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願の発明は、従来の場所打ち杭の施工方法及び施工装置が有する前記のような問題点を解決して、施工地盤が軟弱地盤であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、特に杭頭部において生じ易い断面欠損を防止して、設計寸法を確保することが可能な場所打ち杭の施工方法及び施工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記のような課題は、本願の各請求項に記載された次のような発明により解決される。 すなわち、その請求項１に記載された発明は、地盤に対して回転させながら該地盤中に圧入した管状ケーシングの内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリートを打設しながら前記管状ケーシングを引き抜くことにより、該地盤中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、打設された前記コンクリートが規定の高さに達した時に、前記コンクリートの上面を圧縮空気により加圧して、前記コンクリートの自重と前記圧縮空気の圧力とを前記管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにしたことを特徴とする場所打ち杭の施工方法である。
【００１２】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、コンクリートを打設しながら管状ケーシングを引き抜く過程で、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、地盤中に圧入した管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗して打設コンクリートの自重と圧縮空気の圧力とを同時に作用させることができる。この結果、地上に設置された掘削装置の重量や、該掘削装置が管状ケーシングを引き抜く時に地盤に加える引抜き反力により圧力を増した周辺軟弱地盤が、削孔内に入り込み、そこの部分の打設コンクリートを圧して杭径不足の現象を生じさせるといったことがなくなり、施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、断面欠損のない、設計寸法が確保された、コンクリート杭から成る場所打ち杭を、短い工期で、安価に形成することができる。
【００１３】
また、その請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の場所打ち杭の施工方法において、前記コンクリートの打設に先立って、前記管状ケーシングの内部に鉄筋カゴが設置されることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、この構成により、そのコンクリート杭をより強度の高い鉄筋コンクリート杭とすることができる。
【００１５】
さらに、その請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の場所打ち杭の施工方法を実施するために使用される場所打ち杭の施工装置において、前記管状ケーシングの頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップと、前記キャップに設けられた通気口を介して、前記管状ケーシングと前記キャップと打設された前記コンクリートとにより囲まれた密閉空間に前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、が備えられていることを特徴とする場所打ち杭の施工装置である。
【００１６】
請求項３に記載された発明は、前記のように構成されているので、コンクリートを打設しながら管状ケーシングを引き抜く過程で、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、その圧縮空気供給手段を作動させて、キャップに設けられた通気口を介し、管状ケーシングとキャップと打設されたコンクリートとにより囲まれた密閉空間に圧縮空気を供給するようにすれば、打設されたコンクリートの上面を該圧縮空気により加圧して、該コンクリートの自重と該圧縮空気の圧力とを管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにすることができる。これにより、請求項１又は２に記載の発明（場所打ち杭の施工方法）が奏する前記のような効果を奏することができる場所打ち杭の施工装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
前記のとおり、本願の発明の場所打ち杭の施工方法及び施工装置によれば、コンクリートを打設しながら管状ケーシングを引き抜く過程で、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、地盤中に圧入した管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗して打設コンクリートの自重と圧縮空気の圧力とを同時に作用させることができ、この結果、地上に設置された掘削装置の重量や該掘削装置が管状ケーシングを引き抜く時に地盤に加える引抜き反力により圧力を増した周辺軟弱地盤が削孔内に入り込み、そこの部分の打設コンクリートを圧して杭径不足の現象を生じさせるといったことがなくなり、施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、断面欠損のない、設計寸法が確保された、強度の高い鉄筋コンクリート杭から成る場所打ち杭を、短い工期で、安価に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
地盤に対して回転させながら該地盤中に圧入した管状ケーシングの内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリートを打設しながら該管状ケーシングを引き抜くことにより、該地盤中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、該コンクリートの上面を圧縮空気により加圧して、該コンクリートの自重と該圧縮空気の圧力とを、該管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにする。
【００１９】
このために、その場所打ち杭の施工装置に、管状ケーシングの頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップと、該キャップに設けられた通気口を介して、該管状ケーシングと該キャップと打設された前記コンクリートとにより囲まれた密閉空間に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段とを具備せしめる。
【実施例】
【００２０】
次に、本願の発明の一実施例について説明する。
図１は、本実施例の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、管状ケーシング内にコンクリートを打設しながら、掘削装置を使用して当該管状ケーシングを引き抜いている状態を示す図、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００２１】
本実施例の場所打ち杭の施工装置は、施工現場で直に鉄筋コンクリート製の杭を構築する装置であって、その構成は、あらまし、図１に図示されるように、施工現場の地盤７中に圧入される管状ケーシング１と、管状ケーシング１を地盤７に対して回転させながら該地盤７中に圧入するとともに、管状ケーシング１を該地盤７から引き抜く掘削装置（チュービングマシン）２と、地盤７中に圧入された管状ケーシング１内の地盤を掘削して排土する、クローラクレーン車等に備えられる図示されないハンマグラブと、掘削・排土後、管状ケーシング１内にコンクリート３を打設するのに使用される、コンクリートミキサー車等に備えられる図示されないトレミー管と、管状ケーシング１の頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップ８と、キャップ８に設けられた通気孔１１を介して、管状ケーシング１と該キャップ８と打設されたコンクリート３とにより囲まれた密閉空間Ｓに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段とから成っている。
【００２２】
キャップ８は、下方に向けて開口する有蓋円筒形状をなし、後述するように、最後のコンクリート３が打設されて、打設されたコンクリート３が規定の高さに達した時に、管状ケーシング１の頂部開口に取り付けられるが、通常は、同頂部開口から取り外されている。圧縮空気供給手段は、エアコンプレッサ９とエアホース１０とを備えていて、エアホース１０のエア吐出口は、キャップ８の通気孔１１に接続されている。
【００２３】
また、管状ケーシング１は、詳細には図示されないが、従来のものと同様に、掘削先端部のファーストケーシングと、掘削される縦孔の深さに応じて該ファーストケーシングに順次継ぎ足される複数の継ぎケーシングとにより構成されており、これらの継ぎケーシングは、管状ケーシング１が引き抜かれる時、逆の手順により順次取り外される。ファーストケーシングの先端には、地盤７を掘削する工具をなす掘削ビット６が複数個取り付けられている。
【００２４】
このようにして構成される本実施例の場所打ち杭の施工装置においては、掘削装置２により管状ケーシング１を地盤７に対して回転させながら該地盤７中に所定長（所定深さ）圧入して後、図示されないハンマグラブにより管状ケーシング１の内部の地盤を掘削し、排土する。そして、この作業を複数回繰り返すことにより、所要深さ、所要径の削孔（縦孔）１２を形成する。次いで、その削孔１２内に鉄筋カゴを設置し、この鉄筋カゴをくるみ込むようにして図示されないトレミー管によりコンクリート３を打設する。そして、コンクリート３を打設しながら、掘削装置２により管状ケーシング１を引き抜く作業を続け、最後のコンクリート３を打設して、トレミー管を撤去し、管状ケーシング１を引き抜くと、その跡には、打設されたコンクリート３が削孔内に充満、固化して成るコンクリート杭が形成されている。
【００２５】
鉄筋カゴは、従来のものと同様に、縦方向に伸びる主鉄筋４と周方向に伸びるフープ鉄筋５とが組み合わせられて、円筒状に形成されたものであり、その円筒径の異なる複数個が同心状に配置されて用いられている。なお、この鉄筋カゴは、１個のみ用いられる場合もある。
【００２６】
ここで、本実施例の場所打ち杭の施工装置においては、最後のコンクリート３を打設して、打設されたコンクリート３が規定の高さに達すると、トレミー管を撤去し、管状ケーシング１の頂部開口にキャップ８を取り付ける。次いで、圧縮空気供給手段を作動させて、エアコンプレッサ９で生成された所定の高圧力の圧縮空気を、エアホース１０、キャップ８の通気孔１１を介して密閉空間Ｓに供給する。このようにして密閉空間Ｓに供給された圧縮空気は、打設コンクリート３の上面を加圧するが、この圧縮空気の圧力と打設コンクリート３の自重とは、両者合わさって管状ケーシング１外周の周辺地盤７の圧力（土圧）に対抗することになる。
【００２７】
この時、周辺地盤７が特に軟弱土や砂利層から成る軟弱地盤であると、周辺地盤７は、地上に設置された掘削装置２の重量や、該掘削装置２が管状ケーシング１を引き抜く時に地盤７に加える引抜き反力を受けて、その内部圧力を増している。このようにして内部圧力を増した周辺地盤７は、最後のコンクリート３の打設後に管状ケーシング１を引き抜く時、打設コンクリート３の該管状ケーシング１から抜け出た部分（この部分の打設コンクリート３は、図１において、杭頭処理位置の下方近傍にある打設コンクリート３に相当している。）を圧して、この部分を縮径するように作用する（図１の矢印Ｆ参照）。すなわち、この部分の設計杭の直径φを縮減するように作用する。しかしながら、前記のとおり、打設コンクリート３の上面を加圧する圧縮空気の圧力と打設コンクリート３の自重とが、両者合わさって管状ケーシング１外周の周辺地盤７の圧力に対抗するから、周辺地盤７が打設コンクリート３のこの部分を縮径させようとする作用を阻むことができる。
【００２８】
この結果、管状ケーシング１の周辺軟弱地盤７が削孔１２内に入り込み、そこの部分の打設コンクリート３を圧して杭径不足の現象を生じさせるといったことがなくなり、施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、断面欠損のない、設計寸法が確保された、強度の高い鉄筋コンクリート杭から成る場所打ち杭を、短い工期で、安価に形成することが可能になる。
【００２９】
ここで、前記した、「打設されたコンクリート３が規定の高さに達した時」の「規定の高さ」が、どのような高さであり得るかについて説明しておく。
この「規定の高さ」とは、打設されたコンクリート３がある高さに達して、その高さに見合うように管状ケーシング１が掘削装置２により所定高さまで引き抜かれた時に、軟弱地盤７が初めて打設コンクリート３の管状ケーシング１から抜け出た部分に遭遇・接触することになるような高さであり、通常は、この高さは、地面に近いところにある。したがって、杭径不足の現象が生じ易いのも、地面に近い杭頭部の部分である。
【００３０】
しかしながら、軟弱地盤７がきわめて軟弱な地盤である場合には、その「規定の高さ」が、地面から遠いところにある場合もあり得る。このような場合には、密閉空間Ｓの容積が大きくなって、大量の圧縮空気を要することになるが、これを避けるために、キャップ８として、凹状に窪んだ深皿形状のキャップを使用するのが望ましい。このようにすれば、必要な圧縮空気量を節約することができる。
【００３１】
なお、本願の発明は、以上の実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施例の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、管状ケーシング内にコンクリートを打設しながら、掘削装置を使用して当該管状ケーシングを引き抜いている状態を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】従来の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、図１と同様の状態を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…管状ケーシング、２…掘削装置（チュービングマシン）、３…（打設）コンクリート、４…主鉄筋、５…フープ鉄筋、６…掘削ビット、７…地盤、８…キャップ、９…エアコンプレッサ、１０…エアホース、１１…通気孔、１２…削孔（縦孔）、Ｓ…密閉空間。
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、場所打ち杭の施工方法及び施工装置に関し、特に杭頭部において生じ易い杭の断面欠損を防止して、設計寸法を確保することができるようにした場所打ち杭の施工方法及び施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木、建築工事において、場所打ち杭等の地中構造物を施工するのに使用される建設機械として、管状ケーシングを回転させながら地盤中に圧入して縦孔を掘削する縦孔掘削用の掘削装置が、従来から一般的に使用されている。この掘削装置によって地盤中に圧入された管状ケーシングは、その内部の地盤の掘削が完了して、そこに鉄筋カゴが設置されると、次いで、コンクリートが打設されるのと同時に引き抜かれて、その跡に、当該コンクリートが充満、固化して成る場所打ち杭が形成される。
【０００３】
この管状ケーシングは、掘削先端部のファーストケーシングと、掘削される縦孔の深さに応じて該ファーストケーシングに順次継ぎ足される複数の継ぎケーシングとにより構成されている。これらの継ぎケーシングは、管状ケーシングが引き抜かれる時、逆の手順により順次取り外される。ファーストケーシングの先端には、地盤を掘削する工具をなす掘削ビットが取り付けられている。
【０００４】
ここで、従来の場所打ち杭の施工方法及び施工装置について、図３及び図４を参照しながら、さらに詳細に説明する。
図３は、従来の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、管状ケーシング０１内にコンクリート０３を打設しながら、通常、チュービングマシンと呼ばれる掘削装置０２を使用して、当該管状ケーシング０１を引き抜いている状態を示す図、図４は、図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【０００５】
これらの図において、０４は主鉄筋、０５はフープ鉄筋、０６は管状ケーシング０１の掘削先端部のファーストケーシングの先端に取り付けられた掘削ビット、０７は管状ケーシング０１外周を取り囲む周辺地盤をそれぞれ示す。主鉄筋０４とフープ鉄筋０５とにより、鉄筋カゴが形成されている。なお、この従来の場所打ち杭の施工方法及び施工装置については、日熊工機株式会社発行の「大口径岩盤削孔に威力を発揮する スーパートップ工法」と題するパンフレット（平成８年１１月、特許文献１）に詳しく紹介されている。
【０００６】
このような従来の場所打ち杭の施工装置においては、管状ケーシング０１内に図示されないトレミー管を利用して最終コンクリート０３を打設後、該トレミー管を上下運動させて、コンクリート０３の流動性が良くなるようにする。次いで、このトレミー管を撤去し、管状ケーシング０１の上端部にワイヤーの一端を取り付け、ワイヤーの他端をクレーンロックに固定してから、掘削装置０２により管状ケーシング０１を上方に引き抜く。管状ケーシング０１を引き抜いた跡には、打設コンクリート０３が充満、固化して成る場所打ち杭が形成されている。
【０００７】
ところで、このような従来の場所打ち杭の施工装置にあっては、管状ケーシング０１を引き抜く時、周辺地盤０７の圧力により、場所打ち杭の杭径が縮小するという問題点があった。すなわち、管状ケーシング０１を上方に引き抜く時、管状ケーシング０１内の打設コンクリート０３（この部分のコンクリートは、通常、「余盛りコンクリート」と呼ばれている。）の自重のみが管状ケーシング０１を取り囲む周辺地盤の圧力（土圧）に対する抵抗となり、この地盤が軟弱土や砂利層から成る時、打設コンクリート０３の自重（余盛りコンクリート圧）より土圧が大きくなっていると、削孔内に軟弱土が入り込み、管状ケーシング０１から抜け出た直後の打設コンクリート０３（この部分の打設コンクリート０３は、図３において、杭頭処理位置の下方近傍にある打設コンクリート０３に相当している。）を圧して、そこに杭径不足の現象を生じ、そこの設計寸法が確保されずに、断面欠損を生ずるといった問題点があった。ここで、この土圧は、地盤固有の圧力と、掘削装置０２の重量と、掘削装置０２による管状ケーシング０１の引抜き力の反力との和から成っている。このような現象は、特に地面に近い杭頭部において生じ易く、鉄筋コンクリート杭形成上の大きな問題点となっていた。
【０００８】
このような現象は、また、余盛りコンクリートのアーチング現象により、一層進行することになる。この余盛りコンクリートのアーチング現象は、余盛りコンクリートの流動性が阻害されることにより発生するが、余盛りコンクリートの流動性の阻害要因としては、余盛りコンクリートと管状ケーシング０１との内部摩擦、余盛りコンクリートが鉄筋カゴ（特にダブル鉄筋カゴ）を通過する時の流動抵抗、余盛りコンクリート中の粗骨材（砕石等）の存在等が考えられる。
【０００９】
このような問題点に対処するために、従来は、杭頭部付近まで地盤改良するか、良質土との置換を行うことにより、コンクリート杭の断面欠損を防止する工法が採られていた。しかしながら、このような工法の採用は、煩雑な作業となり、工期を遅らせて、コストアップを招来することになる。
【特許文献１】日熊工機株式会社発行のパンフレット「大口径岩盤削孔に威力を発揮するスーパートップ工法」（平成８年１１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願の発明は、従来の場所打ち杭の施工方法及び施工装置が有する前記のような問題点を解決して、施工地盤が軟弱地盤であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、特に杭頭部において生じ易い断面欠損を防止して、設計寸法を確保することが可能な場所打ち杭の施工方法及び施工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記のような課題は、本願の各請求項に記載された次のような発明により解決される。 すなわち、その請求項１に記載された発明は、地盤に対して回転させながら該地盤中に圧入した管状ケーシングの内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリートを打設しながら前記管状ケーシングを引き抜くことにより、該地盤中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、打設された前記コンクリートが規定の高さに達した時に、前記コンクリートの上面を圧縮空気により加圧して、前記コンクリートの自重と前記圧縮空気の圧力とを前記管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにしたことを特徴とする場所打ち杭の施工方法である。
【００１２】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、コンクリートを打設しながら管状ケーシングを引き抜く過程で、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、地盤中に圧入した管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗して打設コンクリートの自重と圧縮空気の圧力とを同時に作用させることができる。この結果、地上に設置された掘削装置の重量や、該掘削装置が管状ケーシングを引き抜く時に地盤に加える引抜き反力により圧力を増した周辺軟弱地盤が、削孔内に入り込み、そこの部分の打設コンクリートを圧して杭径不足の現象を生じさせるといったことがなくなり、施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、断面欠損のない、設計寸法が確保された、コンクリート杭から成る場所打ち杭を、短い工期で、安価に形成することができる。
【００１３】
また、その請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の場所打ち杭の施工方法において、前記コンクリートの打設に先立って、前記管状ケーシングの内部に鉄筋カゴが設置されることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、この構成により、そのコンクリート杭をより強度の高い鉄筋コンクリート杭とすることができる。
【００１５】
さらに、その請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の場所打ち杭の施工方法を実施するために使用される場所打ち杭の施工装置において、前記管状ケーシングの頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップと、前記キャップに設けられた通気口を介して、前記管状ケーシングと前記キャップと打設された前記コンクリートとにより囲まれた密閉空間に前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、が備えられていることを特徴とする場所打ち杭の施工装置である。
【００１６】
請求項３に記載された発明は、前記のように構成されているので、コンクリートを打設しながら管状ケーシングを引き抜く過程で、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、その圧縮空気供給手段を作動させて、キャップに設けられた通気口を介し、管状ケーシングとキャップと打設されたコンクリートとにより囲まれた密閉空間に圧縮空気を供給するようにすれば、打設されたコンクリートの上面を該圧縮空気により加圧して、該コンクリートの自重と該圧縮空気の圧力とを管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにすることができる。これにより、請求項１又は２に記載の発明（場所打ち杭の施工方法）が奏する前記のような効果を奏することができる場所打ち杭の施工装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
前記のとおり、本願の発明の場所打ち杭の施工方法及び施工装置によれば、コンクリートを打設しながら管状ケーシングを引き抜く過程で、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、地盤中に圧入した管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗して打設コンクリートの自重と圧縮空気の圧力とを同時に作用させることができ、この結果、地上に設置された掘削装置の重量や該掘削装置が管状ケーシングを引き抜く時に地盤に加える引抜き反力により圧力を増した周辺軟弱地盤が削孔内に入り込み、そこの部分の打設コンクリートを圧して杭径不足の現象を生じさせるといったことがなくなり、施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、断面欠損のない、設計寸法が確保された、強度の高い鉄筋コンクリート杭から成る場所打ち杭を、短い工期で、安価に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
地盤に対して回転させながら該地盤中に圧入した管状ケーシングの内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリートを打設しながら該管状ケーシングを引き抜くことにより、該地盤中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、打設されたコンクリートが規定の高さに達した時に、該コンクリートの上面を圧縮空気により加圧して、該コンクリートの自重と該圧縮空気の圧力とを、該管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにする。
【００１９】
このために、その場所打ち杭の施工装置に、管状ケーシングの頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップと、該キャップに設けられた通気口を介して、該管状ケーシングと該キャップと打設された前記コンクリートとにより囲まれた密閉空間に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段とを具備せしめる。
【実施例】
【００２０】
次に、本願の発明の一実施例について説明する。
図１は、本実施例の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、管状ケーシング内にコンクリートを打設しながら、掘削装置を使用して当該管状ケーシングを引き抜いている状態を示す図、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００２１】
本実施例の場所打ち杭の施工装置は、施工現場で直に鉄筋コンクリート製の杭を構築する装置であって、その構成は、あらまし、図１に図示されるように、施工現場の地盤７中に圧入される管状ケーシング１と、管状ケーシング１を地盤７に対して回転させながら該地盤７中に圧入するとともに、管状ケーシング１を該地盤７から引き抜く掘削装置（チュービングマシン）２と、地盤７中に圧入された管状ケーシング１内の地盤を掘削して排土する、クローラクレーン車等に備えられる図示されないハンマグラブと、掘削・排土後、管状ケーシング１内にコンクリート３を打設するのに使用される、コンクリートミキサー車等に備えられる図示されないトレミー管と、管状ケーシング１の頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップ８と、キャップ８に設けられた通気孔１１を介して、管状ケーシング１と該キャップ８と打設されたコンクリート３とにより囲まれた密閉空間Ｓに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段とから成っている。
【００２２】
キャップ８は、下方に向けて開口する有蓋円筒形状をなし、後述するように、最後のコンクリート３が打設されて、打設されたコンクリート３が規定の高さに達した時に、管状ケーシング１の頂部開口に取り付けられるが、通常は、同頂部開口から取り外されている。圧縮空気供給手段は、エアコンプレッサ９とエアホース１０とを備えていて、エアホース１０のエア吐出口は、キャップ８の通気孔１１に接続されている。
【００２３】
また、管状ケーシング１は、詳細には図示されないが、従来のものと同様に、掘削先端部のファーストケーシングと、掘削される縦孔の深さに応じて該ファーストケーシングに順次継ぎ足される複数の継ぎケーシングとにより構成されており、これらの継ぎケーシングは、管状ケーシング１が引き抜かれる時、逆の手順により順次取り外される。ファーストケーシングの先端には、地盤７を掘削する工具をなす掘削ビット６が複数個取り付けられている。
【００２４】
このようにして構成される本実施例の場所打ち杭の施工装置においては、掘削装置２により管状ケーシング１を地盤７に対して回転させながら該地盤７中に所定長（所定深さ）圧入して後、図示されないハンマグラブにより管状ケーシング１の内部の地盤を掘削し、排土する。そして、この作業を複数回繰り返すことにより、所要深さ、所要径の削孔（縦孔）１２を形成する。次いで、その削孔１２内に鉄筋カゴを設置し、この鉄筋カゴをくるみ込むようにして図示されないトレミー管によりコンクリート３を打設する。そして、コンクリート３を打設しながら、掘削装置２により管状ケーシング１を引き抜く作業を続け、最後のコンクリート３を打設して、トレミー管を撤去し、管状ケーシング１を引き抜くと、その跡には、打設されたコンクリート３が削孔内に充満、固化して成るコンクリート杭が形成されている。
【００２５】
鉄筋カゴは、従来のものと同様に、縦方向に伸びる主鉄筋４と周方向に伸びるフープ鉄筋５とが組み合わせられて、円筒状に形成されたものであり、その円筒径の異なる複数個が同心状に配置されて用いられている。なお、この鉄筋カゴは、１個のみ用いられる場合もある。
【００２６】
ここで、本実施例の場所打ち杭の施工装置においては、最後のコンクリート３を打設して、打設されたコンクリート３が規定の高さに達すると、トレミー管を撤去し、管状ケーシング１の頂部開口にキャップ８を取り付ける。次いで、圧縮空気供給手段を作動させて、エアコンプレッサ９で生成された所定の高圧力の圧縮空気を、エアホース１０、キャップ８の通気孔１１を介して密閉空間Ｓに供給する。このようにして密閉空間Ｓに供給された圧縮空気は、打設コンクリート３の上面を加圧するが、この圧縮空気の圧力と打設コンクリート３の自重とは、両者合わさって管状ケーシング１外周の周辺地盤７の圧力（土圧）に対抗することになる。
【００２７】
この時、周辺地盤７が特に軟弱土や砂利層から成る軟弱地盤であると、周辺地盤７は、地上に設置された掘削装置２の重量や、該掘削装置２が管状ケーシング１を引き抜く時に地盤７に加える引抜き反力を受けて、その内部圧力を増している。このようにして内部圧力を増した周辺地盤７は、最後のコンクリート３の打設後に管状ケーシング１を引き抜く時、打設コンクリート３の該管状ケーシング１から抜け出た部分（この部分の打設コンクリート３は、図１において、杭頭処理位置の下方近傍にある打設コンクリート３に相当している。）を圧して、この部分を縮径するように作用する（図１の矢印Ｆ参照）。すなわち、この部分の設計杭の直径φを縮減するように作用する。しかしながら、前記のとおり、打設コンクリート３の上面を加圧する圧縮空気の圧力と打設コンクリート３の自重とが、両者合わさって管状ケーシング１外周の周辺地盤７の圧力に対抗するから、周辺地盤７が打設コンクリート３のこの部分を縮径させようとする作用を阻むことができる。
【００２８】
この結果、管状ケーシング１の周辺軟弱地盤７が削孔１２内に入り込み、そこの部分の打設コンクリート３を圧して杭径不足の現象を生じさせるといったことがなくなり、施工地盤が軟弱であっても、地盤改良や良質土との置換を行うことなく、断面欠損のない、設計寸法が確保された、強度の高い鉄筋コンクリート杭から成る場所打ち杭を、短い工期で、安価に形成することが可能になる。
【００２９】
ここで、前記した、「打設されたコンクリート３が規定の高さに達した時」の「規定の高さ」が、どのような高さであり得るかについて説明しておく。
この「規定の高さ」とは、打設されたコンクリート３がある高さに達して、その高さに見合うように管状ケーシング１が掘削装置２により所定高さまで引き抜かれた時に、軟弱地盤７が初めて打設コンクリート３の管状ケーシング１から抜け出た部分に遭遇・接触することになるような高さであり、通常は、この高さは、地面に近いところにある。したがって、杭径不足の現象が生じ易いのも、地面に近い杭頭部の部分である。
【００３０】
しかしながら、軟弱地盤７がきわめて軟弱な地盤である場合には、その「規定の高さ」が、地面から遠いところにある場合もあり得る。このような場合には、密閉空間Ｓの容積が大きくなって、大量の圧縮空気を要することになるが、これを避けるために、キャップ８として、凹状に窪んだ深皿形状のキャップを使用するのが望ましい。このようにすれば、必要な圧縮空気量を節約することができる。
【００３１】
なお、本願の発明は、以上の実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施例の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、管状ケーシング内にコンクリートを打設しながら、掘削装置を使用して当該管状ケーシングを引き抜いている状態を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】従来の場所打ち杭の施工装置を示す概略断面図であって、図１と同様の状態を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…管状ケーシング、２…掘削装置（チュービングマシン）、３…（打設）コンクリート、４…主鉄筋、５…フープ鉄筋、６…掘削ビット、７…地盤、８…キャップ、９…エアコンプレッサ、１０…エアホース、１１…通気孔、１２…削孔（縦孔）、Ｓ…密閉空間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に対して回転させながら該地盤中に圧入した管状ケーシングの内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリートを打設しながら前記管状ケーシングを引き抜くことにより、該地盤中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、
打設された前記コンクリートが規定の高さに達した時に、前記コンクリートの上面を圧縮空気により加圧して、前記コンクリートの自重と前記圧縮空気の圧力とを前記管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにした
ことを特徴とする場所打ち杭の施工方法。
【請求項２】
前記コンクリートの打設に先立って、前記管状ケーシングの内部に鉄筋カゴが設置されることを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭の施工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の場所打ち杭の施工方法を実施するために使用される場所打ち杭の施工装置において、
前記管状ケーシングの頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップと、
前記キャップに設けられた通気口を介して、前記管状ケーシングと前記キャップと打設された前記コンクリートとにより囲まれた密閉空間に前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
が備えられている
ことを特徴とする場所打ち杭の施工装置。
【請求項１】
地盤に対して回転させながら該地盤中に圧入した管状ケーシングの内部を掘削し、排土した後、そこにコンクリートを打設しながら前記管状ケーシングを引き抜くことにより、該地盤中にコンクリート杭を構築するようにした場所打ち杭の施工方法において、
打設された前記コンクリートが規定の高さに達した時に、前記コンクリートの上面を圧縮空気により加圧して、前記コンクリートの自重と前記圧縮空気の圧力とを前記管状ケーシング外周の周辺地盤の圧力に対抗させるようにした
ことを特徴とする場所打ち杭の施工方法。
【請求項２】
前記コンクリートの打設に先立って、前記管状ケーシングの内部に鉄筋カゴが設置されることを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭の施工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の場所打ち杭の施工方法を実施するために使用される場所打ち杭の施工装置において、
前記管状ケーシングの頂部開口を着脱自在に塞ぐキャップと、
前記キャップに設けられた通気口を介して、前記管状ケーシングと前記キャップと打設された前記コンクリートとにより囲まれた密閉空間に前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
が備えられている
ことを特徴とする場所打ち杭の施工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１７５０１２（Ｐ２００８−１７５０１２Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０８９９（Ｐ２００７−１０８９９）
【出願日】平成１９年１月２０日（２００７．１．２０）
【出願人】（５０７０２２６１７）木田重機興業有限会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２０日（２００７．１．２０）
【出願人】（５０７０２２６１７）木田重機興業有限会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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