既製杭の施工方法及び基礎支持構造
【課題】既に構築された基礎の下側において省スペースで既製杭を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法を実現することが可能な既製杭の施工方法、並びにその既製杭による基礎支持構造を提供する。
【解決手段】既製杭１の施工方法は、基礎８の下側の地盤を掘削して作業空間７０を形成する第１工程と、作業空間７０において、基礎８に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を鉛直方向７５へ連結し、ジャッキ９を駆動することにより、既製杭１を回転させながら地盤に打ち込む第２工程と、ジャッキ９及び上記直動回転変換機構１０を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭１の上端と基礎８とを連結する第３工程と、作業空間７０を埋め戻す第４工程とを含む。
【解決手段】既製杭１の施工方法は、基礎８の下側の地盤を掘削して作業空間７０を形成する第１工程と、作業空間７０において、基礎８に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を鉛直方向７５へ連結し、ジャッキ９を駆動することにより、既製杭１を回転させながら地盤に打ち込む第２工程と、ジャッキ９及び上記直動回転変換機構１０を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭１の上端と基礎８とを連結する第３工程と、作業空間７０を埋め戻す第４工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎の下側に打設される既製杭の施工方法、並びに当該既製杭により支持される基礎の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋などの建物は、地盤に構築された基礎に支持されている。建物が軟弱な地盤に建築されると、建物及び基礎の重量によって、基礎の一部或いは全部が沈下することがある。このように、建物を建築した後に基礎が沈下することは、不同沈下と呼ばれている。不同沈下により基礎の一部が地盤に沈下して建物が傾倒すると、その建物を水平に修復しなければならない。
【０００３】
従来より、不同沈下した建物の修復方法として、基礎と建物の間にジャッキなどを介在させて、そのジャッキにより、建物を基礎に対して不同沈下した分だけ持ち上げる方法がある。また、基礎とともに建物をジャッキなどにより持ち上げる方法がある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、不同沈下した基礎の下側を掘削して杭を新たに打ち込む方法がある（特許文献２の段落「０００７」など）。この杭の打ち込みは、上側に基礎及び建物が存在するので、杭と基礎との間にジャッキを介在させ、基礎及び建物の荷重を反力として行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２８５９１号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ジャッキなどにより建物又は基礎を持ち上げる方法では、不同沈下が更に進行すれば、再び修復する必要が生じる。しかし、不同沈下が終わったか否かを正確に判断することは難しく、また、建物が傾いていれば、不同沈下が終わっているか否かにかかわらず、建物の傾きを修復する必要がある。
【０００７】
これに対し、新たに杭を打ち込んで基礎を支持する方法では、その杭により基礎が支持されるので、修復した建物が再び傾くことがない。しかし、既に構築された基礎の下側において、建物及び基礎の荷重を反力として杭を打ち込むので、杭の打ち込む力が建物及び基礎の荷重に依存するという欠点がある。例えば、総荷重が５０ｔ程度の住宅の場合、杭を打ち込むための反力として利用できる荷重は８ｔ程度である。そして、杭を支持地盤まで打ち込む際に、石などの障害物によって杭の打ち込みが阻まれると、その障害物を砕いて或いは押しやって更に杭を打ち込むための力を得ることが、住宅の荷重のみからでは不十分となり、その結果、杭を支持地盤まで打ち込むことができないことがある。支持地盤に到達しない杭によって基礎を支持させると、不同沈下が更に進行することにより、建物が再び傾くおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、既に構築された基礎の下側において省スペースで既製杭を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法を実現することが可能な既製杭の施工方法、並びにその既製杭による基礎支持構造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】
(1) 本発明にかかる既製杭の施工方法は、基礎の下側の地盤を掘削して作業空間を形成する第１工程と、上記作業空間において、上記基礎に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭を鉛直方向へ連結し、当該ジャッキを駆動することにより、当該既製杭を回転させながら地盤に打ち込む第２工程と、上記ジャッキ及び上記直動回転変換機構を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭の上端と上記基礎とを連結する第３工程と、上記作業空間を埋め戻す第４工程と、を含む。
【００１０】
本既製杭の施工方法は、既に構築された建物を支持する基礎に対して使用される。第１工程では、既製杭により支持すべき基礎の下側の地盤を掘削する。これにより、基礎の下側において、作業者が以下の第２工程及び第３工程を実施するための作業空間が形成される。第２工程では、基礎の下面に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭が鉛直方向に連結される。そして、ジャッキを駆動すると、ジャッキの伸長に伴って基礎及び建物の荷重が直動回転変換機構により回転押し込み力として既製杭に伝達される。これにより、既製杭が回転されながら地盤に押し込まれる。既製杭を回転させることにより、既製杭の周面と地盤とが縁切りされ、既製杭を打ち込みやすくなる。また、既製杭の先端に翼が設けられていれば、その翼の回転によって鉛直方向の推進力を既製杭に付与することもできる。さらに、既製杭を若干逆回転させてから再び打ち込むことにより、地盤中の障害物を押しやることが可能となる。
【００１１】
第２工程において、所定の深さまで既製杭を地盤へ打ち込んだ後、第３工程が行われる。第３工程では、ジャッキと既製杭との間に設けた直動回転変換機構を取り外す。そして、その既製杭の上端と基礎とを連結する。この連結は、例えば後述されるような固定金具を用いて行うことができる。基礎又は建物が傾斜していれば、第３工程において、その傾斜を修復してもよい。これにより、基礎及び建物を水平として、その基礎が既製杭に支持される。そして、第４工程において、作業空間を埋め戻す。また、必要に応じて、基礎の周囲にコンクリートを打設してもよい。
【００１２】
(2) 上記直動回転変換機構として、延出方向に進行する螺旋溝が外周に形成され、その延出方向の一端に上記既製杭との連結部を有するスパイラル部材と、上記ジャッキと連結される第１連結部と、上記スパイラル部材が連結される第２連結部とが連結方向を軸として相互に回転自在なジョイントと、上記延出方向を鉛直方向として上記螺旋溝と係合して上記スパイラル部材を所定位置に支持し、かつ当該スパイラル部材を螺旋溝に沿って回転させながら鉛直方向へ進退可能とする支持部材と、を用いてもよい。
【００１３】
スパイラル部材を、支持部材によって作業空間内の所定の高さ位置に支持する。スパイラル部材の上端には、ジョイントを介してジャッキと連結する。スパイラル部材の下端には、打ち込むべき既製杭と連結する。ジャッキを駆動すると、ジャッキの伸長に伴ってジョイント及びスパイラル部材が下方へ移動する。スパイラル部材が支持部材に対して進退すると、スパイラル部材の螺旋溝と支持部材との係合によって、螺旋溝に沿ってスパイラル部材１１が回転する。このスパイラル部材の回転及び移動が既製杭に伝達されて、既製杭が回転されながら地盤に打ち込まれる。また、ジョイントにより、スパイラル部材の回転に伴ってジャッキが回転することがない。これにより、作業空間内において簡易且つ省スペースで、直動回転変換機構を実現することができる。
【００１４】
(3) 上記第２工程において、所定の長さの既製杭を継ぎ足しながら地盤へ打ち込んでもよい。
【００１５】
作業空間内へ既製杭を持ち込むには、その既製杭の長さが作業空間の高さより短くなければならない。一方、既製杭を到達させるべき支持地盤の深さは、作業空間の高さに比べて深いことが多い。したがって、既製杭を支持地盤に到達させるには、作業空間内へ持ち込み可能な長さの既製杭を複数本継ぎ足して地盤へ打ち込むことが好ましい。
【００１６】
(4) 上記第２工程において、上記ジャッキを１往復駆動する毎に、（ジャッキの往復駆動回数）×（ジャッキのストローク）に対応する長さの仮杭に交換しながら、当該仮杭を既に打ち込まれた既製杭に仮継ぎして上記ジャッキを駆動し、継ぎ足すべく既製杭の長さに対応させて上記ジャッキを複数回駆動した後に、上記仮杭に代えて既製杭を継ぎ足してもよい。
【００１７】
ジャッキのストロークは、継ぎ足して使用される１本の既製杭の長さに対して短いことが多い。仮に、１本の既製杭の長さをジャッキのストローク程度にすれば、継ぎ足し作業が多くなって作業が煩雑である。一方、１回のジャッキの往復駆動に対して、そのストローク以上に既製杭を地盤へ打ち込むことはできない。したがって、ジャッキを１往復駆動すると、ジャッキの１ストローク分の長さの仮杭を既製杭の上端に仮継ぎする。つづいて、ジャッキを１往復駆動すると、ジャッキの２ストローク分の長さの仮杭を、前述した仮杭に代えて既製杭の上端に仮継ぎする。そして、これを繰り返してジャッキを複数回往復駆動する。ジャッキを往復駆動する回数は、既製杭の長さに対応する。つまり、既製杭の長さをジャッキのストロークで除した数だけ、ジャッキを往復駆動する。すると、打ち込まれた既製杭の上端とジャッキとの間に、１本の既製杭の長さの空間ができるので、仮杭に代えて既製杭を継ぎ足すことができる。また、仮杭は、次の既製杭を継ぎ足すまで再度使用することができる。
【００１８】
(5) 上記第３工程において、既製杭の上端部と遊嵌する筒体と、当該筒体の上端に接続された平板とを有する杭頭部材を、当該平板を上記基礎の下面に対して平行として既製杭の上端部に連結し、当該平板と上記基礎の下面とを固定金具を用いて連結してもよい。
【００１９】
地盤に打ち込まれた既製杭は、その軸方向が鉛直方向に必ずしも一致しない。したがって、杭頭部材の筒体を既製杭の上端に遊嵌させて、その筒体の上面にある平板を基礎の下面に対して平行となるように位置決めする。その位置で、杭頭部材を既製杭に対して固定する。これにより、杭頭部材の平板と基礎の下面とが平行となるので、これらを固定金具により簡易且つ確実に連結することができる。
【００２０】
(6) 本発明は、前述された方法により地盤に打設された既製杭に、建物の基礎が支持される基礎支持構造として捉えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基礎の下面に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭が鉛直方向に連結されて、ジャッキの駆動による基礎及び建物の荷重が直動回転変換機構によって回転押し込み力として既製杭に伝達されるので、既製杭を地盤に打ち込みやすくなる。これにより、限られた荷重を有効活用して既製杭を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る既製杭１を示す斜視図である。図２は、作業空間７０における既製杭１の施工方法を説明するための模式図である。図３は、スパイラル部材１１の構成を示す斜視図である。図４は、ジョイント１２の内部構成を示す縦断面図である。図５は、杭頭部材５０及び固定金具５１を組み付けた状態を示す模式図である。図６は、図５におけるVI−VI断面図である。図７から図９は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。図１０は、既製杭１の軸方向７４が鉛直方向７５に対して傾斜した状態を示す模式図である。図１１は、本実施形態の変形例にかかる拘束部材４８を示す斜視図である。なお、図２では、既製杭１の杭先部材３が省略されている。また、図７から図９では、基礎８や支持部材１３の一部、杭先部材３が省略されている。
【００２４】
本実施形態において説明される既製杭の施工方法は、次の各工程を含む。
（１）基礎８の下側の地盤を掘削して作業空間７０を形成する第１工程
（２）作業空間７０において、基礎８に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を鉛直方向７５へ連結し、ジャッキ９を駆動することにより、既製杭１を回転させながら地盤に打ち込む第２工程
（３）ジャッキ９及び直動回転変換機構１０を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭１の上端と基礎８とを連結する第３工程
（４）作業空間７０を埋め戻す第４工程
この既製杭の施工方法は、ジャッキ９の駆動による基礎８及び建物の荷重を、直動回転変換機構１０によって回転押し込み力として既製杭１に伝達することを特徴とする。
【００２５】
以下に、本施工方法において用いられる各部材について詳細な説明がされる。
【００２６】
［既製杭１］
図１に示されるように、既製杭１は、杭本体２の先端部分に杭先部材３が設けられてなる。杭本体２は、所定の長さを有し、施工現場において必要な長さに継合される。杭本体２と杭先部材３とは別個の部材として構成されており、施工現場において容易に取り付け可能である。
【００２７】
杭本体２は、軸線７４方向（図１における上下方向）と直交する断面外形が正方形の鋼管である。杭本体２の軸線方向の長さは、特に限定されるものではないが、例えば住宅の基礎を支持するために既製杭１を用いる場合には、数メートルから２０メートル程度のものが利用される。杭本体２は、１本当たりが例えば数メートル程度の長さであって、数本の杭本体２が、上下端を当接させて溶接されることにより同軸線上に継合される。杭本体２の外形寸法や肉厚等も、特に限定されるものではなく、例えば住宅の基礎を支持するために既製杭１を用いる場合には、１辺が１０センチメートルから数十センチメートル程度、肉厚が数ミリメートル程度のものが利用される。また、杭本体２として、汎用目的で市販されている角パイプ（鋼管）を用いるとコストや調達の容易から好適である。
【００２８】
杭先部材３は、杭本体２の先端に外嵌される筒体５と、筒体５の外周に設けられた螺旋翼６と、筒体５の先端に設けられた掘削爪７とを具備する。杭本体２の先端部分に杭先部材３の筒体５が外嵌されて、ボルトによる固定とカシメによる変形とにより、杭本体２に固定されている。これにより、杭本体２の先端部分に、杭先部材３の螺旋翼６が略水平方向に突出した形状の既製杭１が得られる。
【００２９】
なお、杭本体２の断面外形は必ずしも正方形に限定されず、他の多角形や円形であってもよいが、既製杭１の施工の際に、杭本体２の周囲に付着する土が少なく、地盤への貫入に対する抵抗が小さくなることから、断面外形が多角形であることが好ましい。また、杭先部材３は任意の構成であるが、杭先部材３を設けることにより、既製杭１を回転貫入する際の推進力が得られるので好ましい。
【００３０】
［直動回転変換機構１０］
図２に示されるように、直動回転変換機構１０は、スパイラル部材１１と、ジョイント１２と、支持部材１３とを主要構成とする。直動回転変換機構１０は、基礎８の下面に連結されたジャッキ９の直線運動を、直線運動及び回転運動として既製杭１に伝達するものである。ジャッキ９の下側にはジョイント１２を介してスパイラル部材１１が連結され、そのスパイラル部材１１の下側に既製杭１が連結されている。これらの連結は、ほぼ鉛直方向７５（図２における上下方向）に沿っている。そして、スパイラル部材１１は、支持部材１３により所定の高さ位置に支持され、かつ鉛直方向７５へ進退可能である。
【００３１】
図３に示されるように、スパイラル部材１１は、螺旋溝２１，２２を有するスパイラル部２０と、スパイラル部２０の上下端にそれぞれ設けられた連結部２３，２４とを主要な構成とする。スパイラル部２０は、一定幅の帯状の鋼板を、その長さ方向を軸方向として捻ることにより形成されている。これにより、鋼板の表裏面側に螺旋溝２１，２２がそれぞれ形成されている。この螺旋溝２１，２２は、鋼板の長さ方向に４５°の角度で螺旋を形成しながら進行する。図３においてスパイラル部２０の上下方向が、本発明において延出方向と称される。各螺旋溝２１，２２は、鋼板の両端に囲まれることによって一定幅の溝となっている。各螺旋溝２１，２２の開口はスパイラル部２０の外周側に露出されている。この各螺旋溝２１，２２に、後述される拘束棒４３，４４が外周側からそれぞれ嵌入される。なお、各螺旋溝２１，２２が延出方向に対して捻れる角度は４５°に限定されず、実施態様に応じた好適な角度が設定されることは言うまでもない。
【００３２】
スパイラル部２０の上端には連結部２３が設けられている。連結部２３は、ジョイント１２との連結を確保するための部材であり、本実施態様では円盤形状の鋼板が用いられている。この円盤の表裏面が延出方向と直交するように配置され、溶接によってスパイラル部２０の上端に固定されて連結部２３が構成されている。
【００３３】
スパイラル部２０の下端には連結部２４が設けられている。連結部２４は、既製杭１との連結を確保するための部材であり、本実施態様では円盤形状の鋼板及び角形の鋼管が用いられている。円盤は、連結部２３と同様に、その表裏面が延出方向と直交するように配置されて、溶接によってスパイラル部２０の下端に固定されている。その円盤の下側に、スパイラル部２０の延出方向と軸方向とを合致させて、鋼管が溶接によって固定されている。この鋼管は、既製杭１の杭本体２の上端に嵌入される嵌入部２５である。嵌入部２５は、杭本体２と同様の断面外形であって、杭本体２の内空に嵌め込み可能な外形寸法である。嵌入部２５が杭本体２に嵌め入れられると、互いの嵌め合いによって嵌入部２５から杭本体２へ回転運動が伝達される。一方、杭本体２の上端は、連結部２４の円盤と当接する。この当接によって、スパイラル部材１１から杭本体２へ下方向の押し込み力（直線運動）が伝達される。
【００３４】
図４に示されるように、ジョイント３０は、ジョイント本体３１と、２枚の連結板３２，３３と、鉄球２９とを主要な構成とする。ジョイント本体３１は、断面形状が円形の鋼管であって、その軸方向の中央に、鋼管の内空を塞ぐ仕切板３４が設けられている。ジョイント本体３１は、ジャッキ９のベースプレート及びスパイラル部材１１の連結部２３が、仕切板３４付近まで挿入可能であり、かつジャッキ９及び連結部２３が軸方向からズレなければ、その大きさや形状などは特に限定されない。仕切板３４は、ジョイント本体３１を構成する鋼管の内空に合致した円盤であり、その中央にボルト３５が挿通される孔３７が厚み方向に貫通されている。また、仕切板３４には、複数の孔３８が相互に独立して厚み方向に貫通されている。この孔３８には、鉄球２９がそれぞれ１つずつ嵌め込まれる。孔３８に嵌め込まれた各鉄球２９は、その一部が仕切板３４から上下方向に突出する。
【００３５】
孔３８に鉄球２９が配置された仕切板３４を上下方向から挟み込むように２枚の連結板３２，３３が配置されている。２枚の連結板３２，３３は、いずれも径方向の寸法が仕切板３４より若干短い円盤形状である。本実施形態では、連結板３２が仕切板３４の上側に配置されてジャッキ９と連結され、連結板３２が仕切板３４の下側に配置されてスパイラル部材１１と連結される。したがって、連結板３２が、本発明における第１連結部に相当し、連結板３３が本発明における第２連結部に相当する。
【００３６】
連結板３２，３３の中央には、ボルト３５が挿通される孔３９，４０がそれぞれ厚み方向に貫通されている。各連結板３２，３３の孔３９，４０及び仕切板３４の孔３７にボルト３５が挿通され、そのボルト３５にナット３６が螺合されることによって、連結板３２，３３が、仕切板３４に対して固定される。この固定状態において、連結板３２，３３は、ボルト３５を軸として回転自在である。ボルト３５の軸方向が、本発明における連結方向に相当する。また、仕切板３４の孔３８に嵌め込まれた各鉄球２９は、その上下において連結板３２，３３とそれぞれ接触し、滑らかに回転することが可能である。この鉄球２９の回転によって、連結板３２，３３が相互に滑らかに回転する。
【００３７】
図２に示されるように、支持部材１３は、基礎８の下面と掘削された地盤との間に立設される２本の支柱４１，４２と、支柱４１，４２間に架設された２本の拘束棒４３，４４（図３参照）とを主要な構成とする。なお、図２においては、２本の拘束棒４３，４４が紙面に垂直な方向へ並べて配置されているため、拘束棒４４が現れていない。
【００３８】
２本の支柱４１，４２は、ベースプレート４５上に所定の間隔を隔てられて鉛直方向７５へ立設されている。ベースプレート４５は、掘削された地盤に敷かれた平板形状の鋼板であり、図２には現れていないが、既製杭１が挿通可能な孔が厚み方向に貫通されている。この孔を挟み込むように２本の支柱４１，４２が隔てられている。各支柱４１，４２の高さは、掘削された地盤から基礎８の下面までの高さと同等であるが、若干の高さ調整を可能とすべくジャッキベース４６，４７が、各支柱４１，４２の下端側に設けられている。
【００３９】
図２には詳細に現れていないが、各支柱４１，４２の所定の高さ位置には、２本の拘束棒４３，４４を水平方向に平行に並べた状態で（図３参照）挿通可能な孔が形成されている。この孔の高さは、スパイラル部材１１が配置される高さに対応しているが、必要に応じて高さ変更を可能とすべく、各支柱４１，４２に複数の孔が鉛直方向７５に所定間隔で形成されていてもよい。
【００４０】
２本の拘束棒４３，４４は、鉛直方向７５に沿って配置されたスパイラル部材１１の螺旋溝２１，２２に対して水平方向に嵌め入れることが可能な太さを有する円柱形状の棒材である。各拘束棒４３，４４の長さは、２本の支柱４１，４２の離間距離より長い。各拘束棒４３，４４は、その両端が各支柱４１，４２の孔にそれぞれ挿通される。拘束棒４３，４４の各両端部には雄ネジが形成されており、この雄ネジにナットが螺合されることによって、拘束棒４３，４４の各両端が支柱４１，４２に締結される。これにより、図２及び図３に示されるように、２本の拘束棒４３，４４が水平方向に並べられて所定の高さに配置される。
【００４１】
２本の拘束棒４３，４４の離間距離は、スパイラル部材１１の螺旋溝２１，２２に対応して定められている。詳細には、図３に示されるように、２本の拘束棒４３，４４は、螺旋溝２１，２２にそれぞれ嵌め入れられて係合される。これにより、スパイラル部材１１は２本の拘束棒４３，４４に挟み込まれて支持される。この状態において、スパイラル部材１１は、積極的に外力が付与されない限り静止する。ジャッキ９による押し込み力のように、スパイラル部材１１に鉛直方向下側へ積極的な外力が付与されると、スパイラル部材１１は、２本の拘束棒４３，４４の間を下側へ移動する。この移動に際して、スパイラル部材１１は、螺旋溝２１，２２に嵌入された拘束棒４３，４４によって、螺旋溝２１，２２に沿って回転する。このようにして、拘束棒４３，４４によって所定の高さに支持されたスパイラル部材１１が、螺旋溝２１，２２に沿って回転しながら鉛直方向７５へ進退可能である。
【００４２】
［ジャッキ９］
ジャッキ９は、油圧ジャッキや、機械式ジャッキなどの公知のジャッキを用いることができるが、ポンプ分離型の油圧ジャッキが好適である。このようなジャッキの構成は当業者に周知であるので、ここでは詳細な説明が省略される。
【００４３】
［杭頭部材５０］
図５に示されるように、地盤に打ち込まれた既製杭１は、杭頭部材５０及び固定金具５１によって、基礎８と連結される。杭頭部材５０は、筒体５２及び平板５３を主要な構成とする。筒体５２は、その断面形状が、既製杭１の杭本体２の外形より十分に大きい円形の鋼管である。具体的には、筒体５２の内径は、杭本体２の正方形の外形における対角の寸法より大きい。したがって、図６に示されるように、筒体５２が杭本体２の上端部に対して外嵌された状態において、杭本体２は、その外周面が筒体５２の内周面と接触しない配置を採りうる。筒体５２の上端には、平板５３が溶接固定されている。平板５３は、筒体５２の断面外形より大きな矩形の平板である。この平板５３が、その周縁が鍔として筒体５２から突出するように配置されて、筒体５２と連結されている。また、平板５３の上面と筒体５２の軸方向とは直交している。平板５３には、厚み方向に貫通する一対の孔が形成されており、その孔に対応してナット５７が固定されている。
【００４４】
筒体５２には、その外周面から突出し、かつ軸方向に沿って延びる一対の支持部材５４が設けられている。この支持部材５４の各上端は、平板５３と連結されている。支持部材５４により、筒体５２から突出する平板５３の周縁が下方から支持されている。
【００４５】
杭頭部材５０は、杭本体２の上端部に設けられた円盤５５に担持されている。図６に示されるように、円盤５５は、その径が筒体５２の径より大きい円盤であり、その中央に矩形の孔５６が厚み方向に貫通されている。孔５６は、杭本体２の断面外形より若干大きい正方形である。つまり、孔５６に杭本体２が挿通された状態において、孔５６には若干の遊びが存在する。この遊びは、後述されるように、軸方向が傾斜した杭本体２を孔５６に挿通させた状態において、円盤５５の上面を水平面にできる程度に設けられる。そうすると、杭本体２の軸方向と筒体５２の軸方向とが合致しないが、前述されたように、筒体５２の断面形状は杭本体２の外形より十分に大きいので、このような軸方向のズレを許容した状態で、筒体５２が杭本体２の上端部に外嵌される。このような筒体５２と杭本体２の上端部との嵌め合いが、本発明において遊嵌と称される。
【００４６】
固定金具５１は、平板５３のナット５７に螺合される棒材５８と、棒材５８に外嵌される筒体５９と、筒体５９の上端に連結された平板６０と、棒材５８に螺合されるナット６１とを主要な構成とする。棒材５８は、外周に雄ネジが形成された円柱形状であり、その雄ネジがナット５７に螺合される。これにより、棒材５８が平板５３に対して垂直に起立される。この棒材５８に、別のナット６１が螺合され、さらに筒体５９が外嵌される。筒体５９は、棒材５８に外嵌された状態で棒材５８の長さ方向へスライド可能である。筒体５９の下端がナット６１と当接することにより、筒体５９は、棒材５８に対して所定の高さに支持される。筒体５９の上端には平板６０が連結されている。平板６０の上面と筒体５９の軸方向とは直交している。したがって、筒体５９が棒材５８に外嵌されると、杭頭部材５０の平板５３と平板６０とが平行に配置される。そして、棒材５８に対するナット６１の螺合位置が変更されることによって、平板６０の高さが調整される。
【００４７】
以下に、本既製杭の施工方法について詳細な説明がされる。本既製杭の施工方法は、既に構築された建物を支持する基礎８に対して使用される。建物は、例えば住宅などであるが、本発明において建物は特に限定されるものではない。また、基礎８の構成も特に限定されない。
【００４８】
［第１工程］
第１工程では、既製杭１により支持すべき基礎８の下側の地盤を掘削して作業空間７０を形成する。作業空間７０は、その内部において作業者が作業を行う空間である。この作業空間７０の深さは、既製杭１の１本の杭本体２の長さより深い。つまり、作業空間７０の深さは、杭本体２を鉛直方向７５に立てて、さらに前述されたジャッキ９及び直動回転変換機構１０などを連結するに十分な深さであればよい。また、作業空間７０は、基礎８の全体に対して一度にすべてを形成する必要はなく、１本の既製杭１を打ち込むに必要な作業空間７０が形成されればよい。もちろん、複数本の既製杭１を打ち込むに十分な作業空間７０を形成してもよいことは言うまでもない。
【００４９】
［第２工程］
第２工程では、基礎８の下面に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を鉛直方向７５に順次連結し、既製杭１を地盤へ回転貫入する。この連結において、先ず、ジャッキ９を基礎８の下面に固定する。図２に示されるように、基礎８の下面に平板形状の固定金具７１をモルタル７２により固定し、この固定金具７１と、ジャッキ９の上端に連結された平板７３とを連結する。図２には詳細に現れていないが、基礎８の下面にホールインアンカーなどの後打ち色のアンカーボルトを施工し、このアンカーボルトを用いて固定金具７１を固定すると共に、固定金具７１と基礎８の下面との間にモルタル７２を介在させる。固定金具７１には、ジャッキ９に固定された平板７３を締結可能なボルトを予め設けておく。そして、モルタル７２が固結して固定金具７１に基礎８に固定された後、固定金具７１のボルト及びナットを用いて平板７３を締結し、ジャッキ９を基礎８に吊り下げ固定する。
【００５０】
図２に示されるように、作業空間７０において支持部材１３を組み付ける。詳細には、作業空間７０内の地盤にベースプレート４５を敷き、その上に支柱４１，４２を立設する。そして、ジャッキベース４６，４７により支柱４１，４２の高さを調整して、支柱４１，４２の上端を固定金具７１と当接させて、支柱４１，４２を固定する。この支柱４１，４２に対して、２本の拘束棒４３，４４を水平方向に所定の間隔で連結する。拘束棒４３，４４の組み付けに際して、２本の拘束棒４３，４４のうちいずれか１本を支柱４１，４２に連結した後、スパイラル部材１１を所定の高さ位置に配置し、そのスパイラル部材１１のスパイラル部２０を挟み込むようにして残りの１本を支柱４１，４２に連結する。これにより、２本の拘束棒４３，４４に挟み込まれてスパイラル部材１１が所定の高さ位置に支持される。
【００５１】
スパイラル部材１１の上端は、ジョイント１２を介してジャッキ９のベースと連結する。スパイラル部材１１の連結板３２及びジャッキ９とジョイント１２とは、ボルトなどの公知の固定具を用いて連結すればよい。また、ジャッキ９、ジョイント１２、及びスパイラル部材１１が、予め溶接により連結されていてもよい。一方、スパイラル部材１１の下端は、既製杭１と連結される。前述されたようにスパイラル部材１１の下端に設けられた嵌入部２５（図３参照）を既製杭１の杭本体２の上端に嵌入することにより連結がなされる。この連結は、溶接などが用いられず嵌め合いによりなされる。既製杭１の先端は、ベースプレート４５の孔を通じて地盤に若干突き刺しておく。
【００５２】
基礎８の下面に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を順次連結した後、ジャッキ９を動作させる。図７（Ａ）に示されるように、ジャッキ９がロッドを１ストローク分伸長させると、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力が、ジョイント１２を介してスパイラル部材１１へ伝達される。スパイラル部材１１は、押し込み力によって鉛直下方へ移動する。前述されたように、スパイラル部材１１の螺旋溝２１，２２には拘束棒４３，４４が係合しているので、スパイラル部材１１は鉛直下方へ移動しながら、螺旋溝２１，２２に沿って鉛直方向７５を軸方向として回転する。このスパイラル部材１１の回転及び移動が既製杭１に伝達されて、既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。また、ジョイント１２によって、スパイラル部材１１の回転がジャッキ９へ伝達されないので、ジャッキ９が回転して位置ズレ等を起こすことがない。既製杭１が回転されることにより、既製杭１の周面と地盤とが縁切りされ、既製杭１を打ち込みやすくなる。また、既製杭１の先端に設けられた杭先部材３の螺旋翼６の回転によって鉛直方向７５の推進力が既製杭１に付与される。
【００５３】
ジャッキ９を１ストローク分伸長させて既製杭１を地盤へ所定量だけ打ち込んだ後、ジャッキ９のロッドを収縮させる。これに伴って、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動する。既製杭１は、その杭本体２の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。なお、スパイラル部材１１が上方へ移動する際にも螺旋溝２１，２２に沿って回転（打ち込みの際とは逆方向の回転）し、スパイラル部材１１の連結部２４が杭本体２から離脱する前に、その回転が杭本体２へ若干伝達されるが、そのような回転の伝達は僅かであるので既製杭１が地盤から引き抜かれることはない。
【００５４】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、図７（Ｂ）に示されるように、杭本体２の上端に仮杭８１を継ぎ足す。仮杭８１は、後に取り去るものなので、杭本体２との継合は、押し込み力及び回転が伝達されれば十分であり、例えば正方形同士の嵌め合いなどによる簡易な構造が採用される。仮杭８１の鉛直方向７５の長さＬ１は、ジャッキ９の１ストロークＬ０とほぼ同じである。つまり、ジャッキ９を１往復駆動させると既製杭１が１ストロークＬ０分だけ地盤へ打ち込まれるので、それに相当する長さＬ１の仮杭８１を杭本体２へ継ぎ足す。
【００５５】
ジャッキ９の１ストロークＬ０は、継ぎ足して使用される１本の杭本体２の長さに対して短い。仮に、１本の杭本体２の長さをジャッキ９の１ストロークＬ０程度にすれば、継ぎ足し作業が多くなって作業が煩雑である。一方、１回のジャッキ９の往復駆動に対して、そのストロークＬ０以上に既製杭１を地盤へ打ち込むことはできない。したがって、ジャッキ９を１往復駆動すると、ジャッキ９の１ストロークＬ０分の長さＬ１の仮杭８１を杭本体２の上端に仮継ぎするのである。
【００５６】
ジャッキ９を再び駆動させると、図８（Ａ）に示されるように、前述と同様に、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力によって、スパイラル部材１１が回転しながら鉛直下方へ移動し、仮杭８１と共に既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。その後、ジャッキ９のロッドを収縮させると、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動し、既製杭１は、仮杭８１の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。
【００５７】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、図８（Ｂ）に示されるように、杭本体２の上端から仮杭８１を取り去り、代わって仮杭８２を杭本体２の上端に継ぎ足す。仮杭８２も後に取り去るものなので、この継合も簡易な構造が採用される。仮杭８２の鉛直方向７５の長さＬ２は、ジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ２倍である。つまり、ジャッキ９を２往復駆動させると既製杭１が２ストローク（Ｌ０×２）分だけ地盤へ打ち込まれるので、それに相当する長さＬ２の仮杭８２を杭本体２へ継ぎ足す。
【００５８】
ジャッキ９を再び駆動させると、図９（Ａ）に示されるように、前述と同様に、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力によって、スパイラル部材１１が回転しながら鉛直下方へ移動し、仮杭８２と共に既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。その後、ジャッキ９のロッドを収縮させると、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動し、既製杭１は、仮杭８２の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。
【００５９】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、図９（Ｂ）に示されるように、杭本体２の上端から仮杭８２を取り去り、代わって仮杭８３を杭本体２の上端に継ぎ足す。仮杭８３も後に取り去るものなので、この継合も簡易な構造が採用される。仮杭８３の鉛直方向７５の長さＬ３は、ジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ３倍である。つまり、ジャッキ９を３往復駆動させると既製杭１が３ストローク（Ｌ０×３）分だけ地盤へ打ち込まれるので、それに相当する長さＬ３の仮杭８３を杭本体２へ継ぎ足す。
【００６０】
ジャッキ９を再び駆動させると、前述と同様に、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力によって、スパイラル部材１１が回転しながら鉛直下方へ移動し、仮杭８３と共に既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。その後、ジャッキ９のロッドを収縮させると、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動し、既製杭１は、仮杭８３の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。
【００６１】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、杭本体２の上端から仮杭８３を取り去り、代わって別の杭本体２の上端に継ぎ足す。この継合は溶接などを用いて強固に行われる。本実施形態では、１本の杭本体２の長さは、ジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ４倍である。つまり、ジャッキ９を４往復駆動させると既製杭１が４ストローク（Ｌ０×４）分だけ地盤へ打ち込まれるので、打ち込まれた既製杭１の上端とジャッキ直動回転変換機構１０との間に、１本の杭本体２の長さの空間が生ずるので、仮杭８３に代えて新たな杭本体２を継ぎ足す。この継合は、溶接などを用いて強固に行われる。また、各仮杭８１〜８３は、次の新たな杭本体２を継ぎ足すまで再度使用する。
【００６２】
なお、本実施形態では、１本の杭本体２の長さがジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ４倍としたが、杭本体２の長さとジャッキ９のストロークとの関係は、本実施形態に限定されず、例えば、１本の杭本体２の長さがジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ３倍や５倍などであってもよいことは言うまでもない。
【００６３】
これを繰り返して、複数本の杭本体２を継ぎ足しながら既製杭１を地盤へ打ち込む。これにより、作業空間７０へ持ち込んで作業が可能な長さの杭本体２を用いて、所望の支持地盤まで既製杭１を打ち込むことができる。
【００６４】
第２工程において、所定の深さまで既製杭１を地盤へ打ち込んだ後、第３工程が行われる。第３工程では、ジャッキ９及び直動回転変換機構１０を取り外して、既製杭１の上端と基礎８とを連結する。この連結は、前述されたように、杭頭部材５０及び固定金具５１を用いて行う。詳細には、ジャッキ９及び直動回転変換機構１０を取り外し、基礎８の下面と既製杭１の上端との間に空間を設ける。そして、図５に示されるように、既製杭１の杭本体２に円盤５５及び円盤６２を外嵌する。円盤６２は円盤５５と同様の構成なので、ここでは詳細な説明は省略される。円盤６２は、地盤に敷き込むようにして、杭本体２の外周面と溶接固定する。この円盤６２によって、杭本体２への押し込み力に対する反力が増加される。
【００６５】
円盤５５は、その上面が水平となるようにして、杭本体２の外周面と溶接固定する。また、円盤５５から杭本体２の上端までの距離は、杭頭部材５０の筒体５２の長さより短くする。ここで、図１０に示されるように、地盤に打ち込まれた既製杭１は、その軸方向７４が鉛直方向７５に必ずしも一致しないことがあり得る。一方、基礎８の下面は水平である。仮に、不同沈下によって基礎８又は建物が傾斜していれば、本施工の際に、その傾斜を修復するので、基礎８の下面は水平となる。このような場合に、既製杭１と基礎８との連結部分に隙間などが生じやすく、その結果、連結部分の破断などが生じるおそれがある。これに対し、円盤５５を水平に配置して、その円盤５５に杭頭部材５０を支持させることにより、後述されるように、杭頭部材５０の平板６０と基礎８の下面とを平行にして、隙間のない連結を確保することができる。
【００６６】
図６に示されるように、杭頭部材５０の筒体５２は、杭本体２の外形に対して十分に大きいので、図１０に示されるように、筒体５２へ杭本体２を斜めに挿入することができる。つまり、筒体５２が杭本体２の上端に遊嵌されることにより、杭本体２の軸方向の傾斜を許容して、平板６０の上面が水平となるように杭頭部材５０を位置決めすることができる。そして、杭頭部材５０に固定金具５１を装着する。この装着状態において、棒材５８に対して筒体５９が比較的下方に位置しており、筒体５９の上端に固定された平板６０も比較的下方に位置している。つづいて、杭頭部材５０の平板５３上にジャッキ１４を載置する。このジャッキ１４は、前述されたジャッキ９と同様のものである。
【００６７】
ジャッキ１４を駆動させてロッドを伸長させると、固定金具５１の筒体５２及び平板５３と共に基礎８及び建物が持ち上がる。既製杭１の先端が支持地盤に到達しており、さらに円盤６２が設けられることにより、基礎８及び建物の荷重を既製杭１が支持できる。不同沈下した基礎８及び建物を持ち上げて水平とした後、固定金具５１の棒材５８に螺合されたナット６１の位置を調整して、筒体５２及び平板５３を所定の高さに固定する。これにより、杭頭部材５０の平板５３、固定金具５１の平板６０、及び基礎８の下面がすべて水平となって相互に平行となるので、既製杭１と基礎８とを隙間なく確実に連結することができる。また、杭頭部材５０の筒体５２と杭本体２の上端との隙間に無収縮モルタルを充填して、この隙間を埋める。
【００６８】
第４工程では、作業空間７０を埋め戻す。この埋め戻しの際に、杭頭部材５０の周囲にコンクリートを打設して、既製杭１と基礎８とをより強固に連結する。
【００６９】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、基礎８の下面に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１が鉛直方向７５に連結されて、ジャッキ９を駆動することによって、基礎８及び建物の荷重が直動回転変換機構１０によって回転及び押し込み力として既製杭１に伝達されるので、既製杭１を地盤に打ち込みやすくなる。これにより、限られた荷重を有効活用して既製杭１を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法が実現される。
【００７０】
また、直動回転変換機構１０として、スパイラル部材１１、ジョイント１２、及び支持部材１３を用い、ジャッキ９のロッドの伸長に伴ってスパイラル部材１１が回転しながら下方へ移動し、これによって既製杭が地盤へ回転貫入されるので、作業空間７０内において簡易且つ省スペースで直動回転変換機構１０が実現される。
【００７１】
また、第２工程において、所定の長さの杭本体２を継ぎ足しながら地盤へ打ち込むので、作業空間７０を過大にすることなく、所望の支持地盤まで既製杭を打ち込むことができる。
【００７２】
また、第２工程において、ジャッキ９を１往復駆動する毎に、（ジャッキ９の往復駆動回数）×（ジャッキ９のストロークＬ０）に対応する長さの仮杭８１〜８３を順次用いることとしたので、ジャッキ９のストロークＬ０より長さが長い杭本体２の継ぎ足し作業の工数を少なくできる。
【００７３】
また、第３工程において、杭頭部材５０及び固定金具５１を用いて既製杭１を基礎８と連結するので、軸方向７４が鉛直方向７５に一致しない既製杭１を簡易且つ確実に基礎８に連結することができる。
【００７４】
［変形例］
なお、上記実施形態では、直動回転変換機構１０において、スパイラル部材１１が拘束棒４３，４４と係合することにより、ジャッキ９の押し込み力を回転及び押し込み力として既製杭１に伝達することとしたが、拘束棒４３，４４に代えて、図１１に示される拘束部材４８を用いてもよい。拘束部材４８は、スパイラル部材１１より幅広の立方体形状であり、その厚み方向に貫通溝４９が形成されている。貫通溝４９は、スパイラル部材１１のスパイラル部２０の厚み及び幅に対応した細長形状であり、拘束部材４８の厚み方向へ螺旋形状に捻れている。図１１には詳細に現れていないが、貫通溝４９の螺旋形状のレジれは、スパイラル部２０の螺旋形状と合致する。したがって、拘束部材４８を支持部材１３の一部として固定し、その貫通溝４９にスパイラル部材１１を進退させると、スパイラル部材１１が貫通溝４９に案内されて回転する。このような拘束部材４８を用いても、前述と同様の作用効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る既製杭１を示す斜視図である。
【図２】図２は、作業空間７０における既製杭１の施工方法を説明するための模式図である。
【図３】図３は、スパイラル部材１１の構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、ジョイント１２の内部構成を示す縦断面図である。
【図５】図５は、杭頭部材５０及び固定金具５１を組み付けた状態を示す模式図である。
【図６】図６は、図５におけるVI−VI断面図である。
【図７】図７は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。
【図８】図８は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。
【図９】図９は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、既製杭１の軸方向７４が鉛直方向７５に対して傾斜した状態を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本実施形態の変形例にかかる拘束部材４８を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・既製杭
２・・・杭本体（既製杭）
８・・・基礎
９・・・ジャッキ
１０・・・直動回転変換機構
１１・・・スパイラル部材
１２・・・ジョイント
１３・・・支持部材
２１，２２・・・螺旋溝
２３，２４・・・連結部
３２・・・連結板（第１連結部）
３３・・・連結板（第２連結部）
５０・・・杭頭部材
５１・・・固定金具
５２・・・筒体
５３・・・平板
７０・・・作業空間
８１〜８３・・・仮杭
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎の下側に打設される既製杭の施工方法、並びに当該既製杭により支持される基礎の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋などの建物は、地盤に構築された基礎に支持されている。建物が軟弱な地盤に建築されると、建物及び基礎の重量によって、基礎の一部或いは全部が沈下することがある。このように、建物を建築した後に基礎が沈下することは、不同沈下と呼ばれている。不同沈下により基礎の一部が地盤に沈下して建物が傾倒すると、その建物を水平に修復しなければならない。
【０００３】
従来より、不同沈下した建物の修復方法として、基礎と建物の間にジャッキなどを介在させて、そのジャッキにより、建物を基礎に対して不同沈下した分だけ持ち上げる方法がある。また、基礎とともに建物をジャッキなどにより持ち上げる方法がある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、不同沈下した基礎の下側を掘削して杭を新たに打ち込む方法がある（特許文献２の段落「０００７」など）。この杭の打ち込みは、上側に基礎及び建物が存在するので、杭と基礎との間にジャッキを介在させ、基礎及び建物の荷重を反力として行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２８５９１号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ジャッキなどにより建物又は基礎を持ち上げる方法では、不同沈下が更に進行すれば、再び修復する必要が生じる。しかし、不同沈下が終わったか否かを正確に判断することは難しく、また、建物が傾いていれば、不同沈下が終わっているか否かにかかわらず、建物の傾きを修復する必要がある。
【０００７】
これに対し、新たに杭を打ち込んで基礎を支持する方法では、その杭により基礎が支持されるので、修復した建物が再び傾くことがない。しかし、既に構築された基礎の下側において、建物及び基礎の荷重を反力として杭を打ち込むので、杭の打ち込む力が建物及び基礎の荷重に依存するという欠点がある。例えば、総荷重が５０ｔ程度の住宅の場合、杭を打ち込むための反力として利用できる荷重は８ｔ程度である。そして、杭を支持地盤まで打ち込む際に、石などの障害物によって杭の打ち込みが阻まれると、その障害物を砕いて或いは押しやって更に杭を打ち込むための力を得ることが、住宅の荷重のみからでは不十分となり、その結果、杭を支持地盤まで打ち込むことができないことがある。支持地盤に到達しない杭によって基礎を支持させると、不同沈下が更に進行することにより、建物が再び傾くおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、既に構築された基礎の下側において省スペースで既製杭を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法を実現することが可能な既製杭の施工方法、並びにその既製杭による基礎支持構造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】
(1) 本発明にかかる既製杭の施工方法は、基礎の下側の地盤を掘削して作業空間を形成する第１工程と、上記作業空間において、上記基礎に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭を鉛直方向へ連結し、当該ジャッキを駆動することにより、当該既製杭を回転させながら地盤に打ち込む第２工程と、上記ジャッキ及び上記直動回転変換機構を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭の上端と上記基礎とを連結する第３工程と、上記作業空間を埋め戻す第４工程と、を含む。
【００１０】
本既製杭の施工方法は、既に構築された建物を支持する基礎に対して使用される。第１工程では、既製杭により支持すべき基礎の下側の地盤を掘削する。これにより、基礎の下側において、作業者が以下の第２工程及び第３工程を実施するための作業空間が形成される。第２工程では、基礎の下面に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭が鉛直方向に連結される。そして、ジャッキを駆動すると、ジャッキの伸長に伴って基礎及び建物の荷重が直動回転変換機構により回転押し込み力として既製杭に伝達される。これにより、既製杭が回転されながら地盤に押し込まれる。既製杭を回転させることにより、既製杭の周面と地盤とが縁切りされ、既製杭を打ち込みやすくなる。また、既製杭の先端に翼が設けられていれば、その翼の回転によって鉛直方向の推進力を既製杭に付与することもできる。さらに、既製杭を若干逆回転させてから再び打ち込むことにより、地盤中の障害物を押しやることが可能となる。
【００１１】
第２工程において、所定の深さまで既製杭を地盤へ打ち込んだ後、第３工程が行われる。第３工程では、ジャッキと既製杭との間に設けた直動回転変換機構を取り外す。そして、その既製杭の上端と基礎とを連結する。この連結は、例えば後述されるような固定金具を用いて行うことができる。基礎又は建物が傾斜していれば、第３工程において、その傾斜を修復してもよい。これにより、基礎及び建物を水平として、その基礎が既製杭に支持される。そして、第４工程において、作業空間を埋め戻す。また、必要に応じて、基礎の周囲にコンクリートを打設してもよい。
【００１２】
(2) 上記直動回転変換機構として、延出方向に進行する螺旋溝が外周に形成され、その延出方向の一端に上記既製杭との連結部を有するスパイラル部材と、上記ジャッキと連結される第１連結部と、上記スパイラル部材が連結される第２連結部とが連結方向を軸として相互に回転自在なジョイントと、上記延出方向を鉛直方向として上記螺旋溝と係合して上記スパイラル部材を所定位置に支持し、かつ当該スパイラル部材を螺旋溝に沿って回転させながら鉛直方向へ進退可能とする支持部材と、を用いてもよい。
【００１３】
スパイラル部材を、支持部材によって作業空間内の所定の高さ位置に支持する。スパイラル部材の上端には、ジョイントを介してジャッキと連結する。スパイラル部材の下端には、打ち込むべき既製杭と連結する。ジャッキを駆動すると、ジャッキの伸長に伴ってジョイント及びスパイラル部材が下方へ移動する。スパイラル部材が支持部材に対して進退すると、スパイラル部材の螺旋溝と支持部材との係合によって、螺旋溝に沿ってスパイラル部材１１が回転する。このスパイラル部材の回転及び移動が既製杭に伝達されて、既製杭が回転されながら地盤に打ち込まれる。また、ジョイントにより、スパイラル部材の回転に伴ってジャッキが回転することがない。これにより、作業空間内において簡易且つ省スペースで、直動回転変換機構を実現することができる。
【００１４】
(3) 上記第２工程において、所定の長さの既製杭を継ぎ足しながら地盤へ打ち込んでもよい。
【００１５】
作業空間内へ既製杭を持ち込むには、その既製杭の長さが作業空間の高さより短くなければならない。一方、既製杭を到達させるべき支持地盤の深さは、作業空間の高さに比べて深いことが多い。したがって、既製杭を支持地盤に到達させるには、作業空間内へ持ち込み可能な長さの既製杭を複数本継ぎ足して地盤へ打ち込むことが好ましい。
【００１６】
(4) 上記第２工程において、上記ジャッキを１往復駆動する毎に、（ジャッキの往復駆動回数）×（ジャッキのストローク）に対応する長さの仮杭に交換しながら、当該仮杭を既に打ち込まれた既製杭に仮継ぎして上記ジャッキを駆動し、継ぎ足すべく既製杭の長さに対応させて上記ジャッキを複数回駆動した後に、上記仮杭に代えて既製杭を継ぎ足してもよい。
【００１７】
ジャッキのストロークは、継ぎ足して使用される１本の既製杭の長さに対して短いことが多い。仮に、１本の既製杭の長さをジャッキのストローク程度にすれば、継ぎ足し作業が多くなって作業が煩雑である。一方、１回のジャッキの往復駆動に対して、そのストローク以上に既製杭を地盤へ打ち込むことはできない。したがって、ジャッキを１往復駆動すると、ジャッキの１ストローク分の長さの仮杭を既製杭の上端に仮継ぎする。つづいて、ジャッキを１往復駆動すると、ジャッキの２ストローク分の長さの仮杭を、前述した仮杭に代えて既製杭の上端に仮継ぎする。そして、これを繰り返してジャッキを複数回往復駆動する。ジャッキを往復駆動する回数は、既製杭の長さに対応する。つまり、既製杭の長さをジャッキのストロークで除した数だけ、ジャッキを往復駆動する。すると、打ち込まれた既製杭の上端とジャッキとの間に、１本の既製杭の長さの空間ができるので、仮杭に代えて既製杭を継ぎ足すことができる。また、仮杭は、次の既製杭を継ぎ足すまで再度使用することができる。
【００１８】
(5) 上記第３工程において、既製杭の上端部と遊嵌する筒体と、当該筒体の上端に接続された平板とを有する杭頭部材を、当該平板を上記基礎の下面に対して平行として既製杭の上端部に連結し、当該平板と上記基礎の下面とを固定金具を用いて連結してもよい。
【００１９】
地盤に打ち込まれた既製杭は、その軸方向が鉛直方向に必ずしも一致しない。したがって、杭頭部材の筒体を既製杭の上端に遊嵌させて、その筒体の上面にある平板を基礎の下面に対して平行となるように位置決めする。その位置で、杭頭部材を既製杭に対して固定する。これにより、杭頭部材の平板と基礎の下面とが平行となるので、これらを固定金具により簡易且つ確実に連結することができる。
【００２０】
(6) 本発明は、前述された方法により地盤に打設された既製杭に、建物の基礎が支持される基礎支持構造として捉えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基礎の下面に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭が鉛直方向に連結されて、ジャッキの駆動による基礎及び建物の荷重が直動回転変換機構によって回転押し込み力として既製杭に伝達されるので、既製杭を地盤に打ち込みやすくなる。これにより、限られた荷重を有効活用して既製杭を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る既製杭１を示す斜視図である。図２は、作業空間７０における既製杭１の施工方法を説明するための模式図である。図３は、スパイラル部材１１の構成を示す斜視図である。図４は、ジョイント１２の内部構成を示す縦断面図である。図５は、杭頭部材５０及び固定金具５１を組み付けた状態を示す模式図である。図６は、図５におけるVI−VI断面図である。図７から図９は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。図１０は、既製杭１の軸方向７４が鉛直方向７５に対して傾斜した状態を示す模式図である。図１１は、本実施形態の変形例にかかる拘束部材４８を示す斜視図である。なお、図２では、既製杭１の杭先部材３が省略されている。また、図７から図９では、基礎８や支持部材１３の一部、杭先部材３が省略されている。
【００２４】
本実施形態において説明される既製杭の施工方法は、次の各工程を含む。
（１）基礎８の下側の地盤を掘削して作業空間７０を形成する第１工程
（２）作業空間７０において、基礎８に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を鉛直方向７５へ連結し、ジャッキ９を駆動することにより、既製杭１を回転させながら地盤に打ち込む第２工程
（３）ジャッキ９及び直動回転変換機構１０を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭１の上端と基礎８とを連結する第３工程
（４）作業空間７０を埋め戻す第４工程
この既製杭の施工方法は、ジャッキ９の駆動による基礎８及び建物の荷重を、直動回転変換機構１０によって回転押し込み力として既製杭１に伝達することを特徴とする。
【００２５】
以下に、本施工方法において用いられる各部材について詳細な説明がされる。
【００２６】
［既製杭１］
図１に示されるように、既製杭１は、杭本体２の先端部分に杭先部材３が設けられてなる。杭本体２は、所定の長さを有し、施工現場において必要な長さに継合される。杭本体２と杭先部材３とは別個の部材として構成されており、施工現場において容易に取り付け可能である。
【００２７】
杭本体２は、軸線７４方向（図１における上下方向）と直交する断面外形が正方形の鋼管である。杭本体２の軸線方向の長さは、特に限定されるものではないが、例えば住宅の基礎を支持するために既製杭１を用いる場合には、数メートルから２０メートル程度のものが利用される。杭本体２は、１本当たりが例えば数メートル程度の長さであって、数本の杭本体２が、上下端を当接させて溶接されることにより同軸線上に継合される。杭本体２の外形寸法や肉厚等も、特に限定されるものではなく、例えば住宅の基礎を支持するために既製杭１を用いる場合には、１辺が１０センチメートルから数十センチメートル程度、肉厚が数ミリメートル程度のものが利用される。また、杭本体２として、汎用目的で市販されている角パイプ（鋼管）を用いるとコストや調達の容易から好適である。
【００２８】
杭先部材３は、杭本体２の先端に外嵌される筒体５と、筒体５の外周に設けられた螺旋翼６と、筒体５の先端に設けられた掘削爪７とを具備する。杭本体２の先端部分に杭先部材３の筒体５が外嵌されて、ボルトによる固定とカシメによる変形とにより、杭本体２に固定されている。これにより、杭本体２の先端部分に、杭先部材３の螺旋翼６が略水平方向に突出した形状の既製杭１が得られる。
【００２９】
なお、杭本体２の断面外形は必ずしも正方形に限定されず、他の多角形や円形であってもよいが、既製杭１の施工の際に、杭本体２の周囲に付着する土が少なく、地盤への貫入に対する抵抗が小さくなることから、断面外形が多角形であることが好ましい。また、杭先部材３は任意の構成であるが、杭先部材３を設けることにより、既製杭１を回転貫入する際の推進力が得られるので好ましい。
【００３０】
［直動回転変換機構１０］
図２に示されるように、直動回転変換機構１０は、スパイラル部材１１と、ジョイント１２と、支持部材１３とを主要構成とする。直動回転変換機構１０は、基礎８の下面に連結されたジャッキ９の直線運動を、直線運動及び回転運動として既製杭１に伝達するものである。ジャッキ９の下側にはジョイント１２を介してスパイラル部材１１が連結され、そのスパイラル部材１１の下側に既製杭１が連結されている。これらの連結は、ほぼ鉛直方向７５（図２における上下方向）に沿っている。そして、スパイラル部材１１は、支持部材１３により所定の高さ位置に支持され、かつ鉛直方向７５へ進退可能である。
【００３１】
図３に示されるように、スパイラル部材１１は、螺旋溝２１，２２を有するスパイラル部２０と、スパイラル部２０の上下端にそれぞれ設けられた連結部２３，２４とを主要な構成とする。スパイラル部２０は、一定幅の帯状の鋼板を、その長さ方向を軸方向として捻ることにより形成されている。これにより、鋼板の表裏面側に螺旋溝２１，２２がそれぞれ形成されている。この螺旋溝２１，２２は、鋼板の長さ方向に４５°の角度で螺旋を形成しながら進行する。図３においてスパイラル部２０の上下方向が、本発明において延出方向と称される。各螺旋溝２１，２２は、鋼板の両端に囲まれることによって一定幅の溝となっている。各螺旋溝２１，２２の開口はスパイラル部２０の外周側に露出されている。この各螺旋溝２１，２２に、後述される拘束棒４３，４４が外周側からそれぞれ嵌入される。なお、各螺旋溝２１，２２が延出方向に対して捻れる角度は４５°に限定されず、実施態様に応じた好適な角度が設定されることは言うまでもない。
【００３２】
スパイラル部２０の上端には連結部２３が設けられている。連結部２３は、ジョイント１２との連結を確保するための部材であり、本実施態様では円盤形状の鋼板が用いられている。この円盤の表裏面が延出方向と直交するように配置され、溶接によってスパイラル部２０の上端に固定されて連結部２３が構成されている。
【００３３】
スパイラル部２０の下端には連結部２４が設けられている。連結部２４は、既製杭１との連結を確保するための部材であり、本実施態様では円盤形状の鋼板及び角形の鋼管が用いられている。円盤は、連結部２３と同様に、その表裏面が延出方向と直交するように配置されて、溶接によってスパイラル部２０の下端に固定されている。その円盤の下側に、スパイラル部２０の延出方向と軸方向とを合致させて、鋼管が溶接によって固定されている。この鋼管は、既製杭１の杭本体２の上端に嵌入される嵌入部２５である。嵌入部２５は、杭本体２と同様の断面外形であって、杭本体２の内空に嵌め込み可能な外形寸法である。嵌入部２５が杭本体２に嵌め入れられると、互いの嵌め合いによって嵌入部２５から杭本体２へ回転運動が伝達される。一方、杭本体２の上端は、連結部２４の円盤と当接する。この当接によって、スパイラル部材１１から杭本体２へ下方向の押し込み力（直線運動）が伝達される。
【００３４】
図４に示されるように、ジョイント３０は、ジョイント本体３１と、２枚の連結板３２，３３と、鉄球２９とを主要な構成とする。ジョイント本体３１は、断面形状が円形の鋼管であって、その軸方向の中央に、鋼管の内空を塞ぐ仕切板３４が設けられている。ジョイント本体３１は、ジャッキ９のベースプレート及びスパイラル部材１１の連結部２３が、仕切板３４付近まで挿入可能であり、かつジャッキ９及び連結部２３が軸方向からズレなければ、その大きさや形状などは特に限定されない。仕切板３４は、ジョイント本体３１を構成する鋼管の内空に合致した円盤であり、その中央にボルト３５が挿通される孔３７が厚み方向に貫通されている。また、仕切板３４には、複数の孔３８が相互に独立して厚み方向に貫通されている。この孔３８には、鉄球２９がそれぞれ１つずつ嵌め込まれる。孔３８に嵌め込まれた各鉄球２９は、その一部が仕切板３４から上下方向に突出する。
【００３５】
孔３８に鉄球２９が配置された仕切板３４を上下方向から挟み込むように２枚の連結板３２，３３が配置されている。２枚の連結板３２，３３は、いずれも径方向の寸法が仕切板３４より若干短い円盤形状である。本実施形態では、連結板３２が仕切板３４の上側に配置されてジャッキ９と連結され、連結板３２が仕切板３４の下側に配置されてスパイラル部材１１と連結される。したがって、連結板３２が、本発明における第１連結部に相当し、連結板３３が本発明における第２連結部に相当する。
【００３６】
連結板３２，３３の中央には、ボルト３５が挿通される孔３９，４０がそれぞれ厚み方向に貫通されている。各連結板３２，３３の孔３９，４０及び仕切板３４の孔３７にボルト３５が挿通され、そのボルト３５にナット３６が螺合されることによって、連結板３２，３３が、仕切板３４に対して固定される。この固定状態において、連結板３２，３３は、ボルト３５を軸として回転自在である。ボルト３５の軸方向が、本発明における連結方向に相当する。また、仕切板３４の孔３８に嵌め込まれた各鉄球２９は、その上下において連結板３２，３３とそれぞれ接触し、滑らかに回転することが可能である。この鉄球２９の回転によって、連結板３２，３３が相互に滑らかに回転する。
【００３７】
図２に示されるように、支持部材１３は、基礎８の下面と掘削された地盤との間に立設される２本の支柱４１，４２と、支柱４１，４２間に架設された２本の拘束棒４３，４４（図３参照）とを主要な構成とする。なお、図２においては、２本の拘束棒４３，４４が紙面に垂直な方向へ並べて配置されているため、拘束棒４４が現れていない。
【００３８】
２本の支柱４１，４２は、ベースプレート４５上に所定の間隔を隔てられて鉛直方向７５へ立設されている。ベースプレート４５は、掘削された地盤に敷かれた平板形状の鋼板であり、図２には現れていないが、既製杭１が挿通可能な孔が厚み方向に貫通されている。この孔を挟み込むように２本の支柱４１，４２が隔てられている。各支柱４１，４２の高さは、掘削された地盤から基礎８の下面までの高さと同等であるが、若干の高さ調整を可能とすべくジャッキベース４６，４７が、各支柱４１，４２の下端側に設けられている。
【００３９】
図２には詳細に現れていないが、各支柱４１，４２の所定の高さ位置には、２本の拘束棒４３，４４を水平方向に平行に並べた状態で（図３参照）挿通可能な孔が形成されている。この孔の高さは、スパイラル部材１１が配置される高さに対応しているが、必要に応じて高さ変更を可能とすべく、各支柱４１，４２に複数の孔が鉛直方向７５に所定間隔で形成されていてもよい。
【００４０】
２本の拘束棒４３，４４は、鉛直方向７５に沿って配置されたスパイラル部材１１の螺旋溝２１，２２に対して水平方向に嵌め入れることが可能な太さを有する円柱形状の棒材である。各拘束棒４３，４４の長さは、２本の支柱４１，４２の離間距離より長い。各拘束棒４３，４４は、その両端が各支柱４１，４２の孔にそれぞれ挿通される。拘束棒４３，４４の各両端部には雄ネジが形成されており、この雄ネジにナットが螺合されることによって、拘束棒４３，４４の各両端が支柱４１，４２に締結される。これにより、図２及び図３に示されるように、２本の拘束棒４３，４４が水平方向に並べられて所定の高さに配置される。
【００４１】
２本の拘束棒４３，４４の離間距離は、スパイラル部材１１の螺旋溝２１，２２に対応して定められている。詳細には、図３に示されるように、２本の拘束棒４３，４４は、螺旋溝２１，２２にそれぞれ嵌め入れられて係合される。これにより、スパイラル部材１１は２本の拘束棒４３，４４に挟み込まれて支持される。この状態において、スパイラル部材１１は、積極的に外力が付与されない限り静止する。ジャッキ９による押し込み力のように、スパイラル部材１１に鉛直方向下側へ積極的な外力が付与されると、スパイラル部材１１は、２本の拘束棒４３，４４の間を下側へ移動する。この移動に際して、スパイラル部材１１は、螺旋溝２１，２２に嵌入された拘束棒４３，４４によって、螺旋溝２１，２２に沿って回転する。このようにして、拘束棒４３，４４によって所定の高さに支持されたスパイラル部材１１が、螺旋溝２１，２２に沿って回転しながら鉛直方向７５へ進退可能である。
【００４２】
［ジャッキ９］
ジャッキ９は、油圧ジャッキや、機械式ジャッキなどの公知のジャッキを用いることができるが、ポンプ分離型の油圧ジャッキが好適である。このようなジャッキの構成は当業者に周知であるので、ここでは詳細な説明が省略される。
【００４３】
［杭頭部材５０］
図５に示されるように、地盤に打ち込まれた既製杭１は、杭頭部材５０及び固定金具５１によって、基礎８と連結される。杭頭部材５０は、筒体５２及び平板５３を主要な構成とする。筒体５２は、その断面形状が、既製杭１の杭本体２の外形より十分に大きい円形の鋼管である。具体的には、筒体５２の内径は、杭本体２の正方形の外形における対角の寸法より大きい。したがって、図６に示されるように、筒体５２が杭本体２の上端部に対して外嵌された状態において、杭本体２は、その外周面が筒体５２の内周面と接触しない配置を採りうる。筒体５２の上端には、平板５３が溶接固定されている。平板５３は、筒体５２の断面外形より大きな矩形の平板である。この平板５３が、その周縁が鍔として筒体５２から突出するように配置されて、筒体５２と連結されている。また、平板５３の上面と筒体５２の軸方向とは直交している。平板５３には、厚み方向に貫通する一対の孔が形成されており、その孔に対応してナット５７が固定されている。
【００４４】
筒体５２には、その外周面から突出し、かつ軸方向に沿って延びる一対の支持部材５４が設けられている。この支持部材５４の各上端は、平板５３と連結されている。支持部材５４により、筒体５２から突出する平板５３の周縁が下方から支持されている。
【００４５】
杭頭部材５０は、杭本体２の上端部に設けられた円盤５５に担持されている。図６に示されるように、円盤５５は、その径が筒体５２の径より大きい円盤であり、その中央に矩形の孔５６が厚み方向に貫通されている。孔５６は、杭本体２の断面外形より若干大きい正方形である。つまり、孔５６に杭本体２が挿通された状態において、孔５６には若干の遊びが存在する。この遊びは、後述されるように、軸方向が傾斜した杭本体２を孔５６に挿通させた状態において、円盤５５の上面を水平面にできる程度に設けられる。そうすると、杭本体２の軸方向と筒体５２の軸方向とが合致しないが、前述されたように、筒体５２の断面形状は杭本体２の外形より十分に大きいので、このような軸方向のズレを許容した状態で、筒体５２が杭本体２の上端部に外嵌される。このような筒体５２と杭本体２の上端部との嵌め合いが、本発明において遊嵌と称される。
【００４６】
固定金具５１は、平板５３のナット５７に螺合される棒材５８と、棒材５８に外嵌される筒体５９と、筒体５９の上端に連結された平板６０と、棒材５８に螺合されるナット６１とを主要な構成とする。棒材５８は、外周に雄ネジが形成された円柱形状であり、その雄ネジがナット５７に螺合される。これにより、棒材５８が平板５３に対して垂直に起立される。この棒材５８に、別のナット６１が螺合され、さらに筒体５９が外嵌される。筒体５９は、棒材５８に外嵌された状態で棒材５８の長さ方向へスライド可能である。筒体５９の下端がナット６１と当接することにより、筒体５９は、棒材５８に対して所定の高さに支持される。筒体５９の上端には平板６０が連結されている。平板６０の上面と筒体５９の軸方向とは直交している。したがって、筒体５９が棒材５８に外嵌されると、杭頭部材５０の平板５３と平板６０とが平行に配置される。そして、棒材５８に対するナット６１の螺合位置が変更されることによって、平板６０の高さが調整される。
【００４７】
以下に、本既製杭の施工方法について詳細な説明がされる。本既製杭の施工方法は、既に構築された建物を支持する基礎８に対して使用される。建物は、例えば住宅などであるが、本発明において建物は特に限定されるものではない。また、基礎８の構成も特に限定されない。
【００４８】
［第１工程］
第１工程では、既製杭１により支持すべき基礎８の下側の地盤を掘削して作業空間７０を形成する。作業空間７０は、その内部において作業者が作業を行う空間である。この作業空間７０の深さは、既製杭１の１本の杭本体２の長さより深い。つまり、作業空間７０の深さは、杭本体２を鉛直方向７５に立てて、さらに前述されたジャッキ９及び直動回転変換機構１０などを連結するに十分な深さであればよい。また、作業空間７０は、基礎８の全体に対して一度にすべてを形成する必要はなく、１本の既製杭１を打ち込むに必要な作業空間７０が形成されればよい。もちろん、複数本の既製杭１を打ち込むに十分な作業空間７０を形成してもよいことは言うまでもない。
【００４９】
［第２工程］
第２工程では、基礎８の下面に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を鉛直方向７５に順次連結し、既製杭１を地盤へ回転貫入する。この連結において、先ず、ジャッキ９を基礎８の下面に固定する。図２に示されるように、基礎８の下面に平板形状の固定金具７１をモルタル７２により固定し、この固定金具７１と、ジャッキ９の上端に連結された平板７３とを連結する。図２には詳細に現れていないが、基礎８の下面にホールインアンカーなどの後打ち色のアンカーボルトを施工し、このアンカーボルトを用いて固定金具７１を固定すると共に、固定金具７１と基礎８の下面との間にモルタル７２を介在させる。固定金具７１には、ジャッキ９に固定された平板７３を締結可能なボルトを予め設けておく。そして、モルタル７２が固結して固定金具７１に基礎８に固定された後、固定金具７１のボルト及びナットを用いて平板７３を締結し、ジャッキ９を基礎８に吊り下げ固定する。
【００５０】
図２に示されるように、作業空間７０において支持部材１３を組み付ける。詳細には、作業空間７０内の地盤にベースプレート４５を敷き、その上に支柱４１，４２を立設する。そして、ジャッキベース４６，４７により支柱４１，４２の高さを調整して、支柱４１，４２の上端を固定金具７１と当接させて、支柱４１，４２を固定する。この支柱４１，４２に対して、２本の拘束棒４３，４４を水平方向に所定の間隔で連結する。拘束棒４３，４４の組み付けに際して、２本の拘束棒４３，４４のうちいずれか１本を支柱４１，４２に連結した後、スパイラル部材１１を所定の高さ位置に配置し、そのスパイラル部材１１のスパイラル部２０を挟み込むようにして残りの１本を支柱４１，４２に連結する。これにより、２本の拘束棒４３，４４に挟み込まれてスパイラル部材１１が所定の高さ位置に支持される。
【００５１】
スパイラル部材１１の上端は、ジョイント１２を介してジャッキ９のベースと連結する。スパイラル部材１１の連結板３２及びジャッキ９とジョイント１２とは、ボルトなどの公知の固定具を用いて連結すればよい。また、ジャッキ９、ジョイント１２、及びスパイラル部材１１が、予め溶接により連結されていてもよい。一方、スパイラル部材１１の下端は、既製杭１と連結される。前述されたようにスパイラル部材１１の下端に設けられた嵌入部２５（図３参照）を既製杭１の杭本体２の上端に嵌入することにより連結がなされる。この連結は、溶接などが用いられず嵌め合いによりなされる。既製杭１の先端は、ベースプレート４５の孔を通じて地盤に若干突き刺しておく。
【００５２】
基礎８の下面に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１を順次連結した後、ジャッキ９を動作させる。図７（Ａ）に示されるように、ジャッキ９がロッドを１ストローク分伸長させると、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力が、ジョイント１２を介してスパイラル部材１１へ伝達される。スパイラル部材１１は、押し込み力によって鉛直下方へ移動する。前述されたように、スパイラル部材１１の螺旋溝２１，２２には拘束棒４３，４４が係合しているので、スパイラル部材１１は鉛直下方へ移動しながら、螺旋溝２１，２２に沿って鉛直方向７５を軸方向として回転する。このスパイラル部材１１の回転及び移動が既製杭１に伝達されて、既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。また、ジョイント１２によって、スパイラル部材１１の回転がジャッキ９へ伝達されないので、ジャッキ９が回転して位置ズレ等を起こすことがない。既製杭１が回転されることにより、既製杭１の周面と地盤とが縁切りされ、既製杭１を打ち込みやすくなる。また、既製杭１の先端に設けられた杭先部材３の螺旋翼６の回転によって鉛直方向７５の推進力が既製杭１に付与される。
【００５３】
ジャッキ９を１ストローク分伸長させて既製杭１を地盤へ所定量だけ打ち込んだ後、ジャッキ９のロッドを収縮させる。これに伴って、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動する。既製杭１は、その杭本体２の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。なお、スパイラル部材１１が上方へ移動する際にも螺旋溝２１，２２に沿って回転（打ち込みの際とは逆方向の回転）し、スパイラル部材１１の連結部２４が杭本体２から離脱する前に、その回転が杭本体２へ若干伝達されるが、そのような回転の伝達は僅かであるので既製杭１が地盤から引き抜かれることはない。
【００５４】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、図７（Ｂ）に示されるように、杭本体２の上端に仮杭８１を継ぎ足す。仮杭８１は、後に取り去るものなので、杭本体２との継合は、押し込み力及び回転が伝達されれば十分であり、例えば正方形同士の嵌め合いなどによる簡易な構造が採用される。仮杭８１の鉛直方向７５の長さＬ１は、ジャッキ９の１ストロークＬ０とほぼ同じである。つまり、ジャッキ９を１往復駆動させると既製杭１が１ストロークＬ０分だけ地盤へ打ち込まれるので、それに相当する長さＬ１の仮杭８１を杭本体２へ継ぎ足す。
【００５５】
ジャッキ９の１ストロークＬ０は、継ぎ足して使用される１本の杭本体２の長さに対して短い。仮に、１本の杭本体２の長さをジャッキ９の１ストロークＬ０程度にすれば、継ぎ足し作業が多くなって作業が煩雑である。一方、１回のジャッキ９の往復駆動に対して、そのストロークＬ０以上に既製杭１を地盤へ打ち込むことはできない。したがって、ジャッキ９を１往復駆動すると、ジャッキ９の１ストロークＬ０分の長さＬ１の仮杭８１を杭本体２の上端に仮継ぎするのである。
【００５６】
ジャッキ９を再び駆動させると、図８（Ａ）に示されるように、前述と同様に、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力によって、スパイラル部材１１が回転しながら鉛直下方へ移動し、仮杭８１と共に既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。その後、ジャッキ９のロッドを収縮させると、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動し、既製杭１は、仮杭８１の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。
【００５７】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、図８（Ｂ）に示されるように、杭本体２の上端から仮杭８１を取り去り、代わって仮杭８２を杭本体２の上端に継ぎ足す。仮杭８２も後に取り去るものなので、この継合も簡易な構造が採用される。仮杭８２の鉛直方向７５の長さＬ２は、ジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ２倍である。つまり、ジャッキ９を２往復駆動させると既製杭１が２ストローク（Ｌ０×２）分だけ地盤へ打ち込まれるので、それに相当する長さＬ２の仮杭８２を杭本体２へ継ぎ足す。
【００５８】
ジャッキ９を再び駆動させると、図９（Ａ）に示されるように、前述と同様に、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力によって、スパイラル部材１１が回転しながら鉛直下方へ移動し、仮杭８２と共に既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。その後、ジャッキ９のロッドを収縮させると、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動し、既製杭１は、仮杭８２の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。
【００５９】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、図９（Ｂ）に示されるように、杭本体２の上端から仮杭８２を取り去り、代わって仮杭８３を杭本体２の上端に継ぎ足す。仮杭８３も後に取り去るものなので、この継合も簡易な構造が採用される。仮杭８３の鉛直方向７５の長さＬ３は、ジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ３倍である。つまり、ジャッキ９を３往復駆動させると既製杭１が３ストローク（Ｌ０×３）分だけ地盤へ打ち込まれるので、それに相当する長さＬ３の仮杭８３を杭本体２へ継ぎ足す。
【００６０】
ジャッキ９を再び駆動させると、前述と同様に、基礎８及び建築物の荷重が反力となって、ジャッキ９から鉛直下方向へ押し込み力が発生する。この押し込み力によって、スパイラル部材１１が回転しながら鉛直下方へ移動し、仮杭８３と共に既製杭１が回転されながら地盤に打ち込まれる。その後、ジャッキ９のロッドを収縮させると、ジョイント１２及びスパイラル部材１１が鉛直上方へ移動し、既製杭１は、仮杭８３の上端からスパイラル部材１１の連結部２４が離脱して、地盤に打ち込まれた状態に維持される。
【００６１】
ジャッキ９のロッドを収縮した後、杭本体２の上端から仮杭８３を取り去り、代わって別の杭本体２の上端に継ぎ足す。この継合は溶接などを用いて強固に行われる。本実施形態では、１本の杭本体２の長さは、ジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ４倍である。つまり、ジャッキ９を４往復駆動させると既製杭１が４ストローク（Ｌ０×４）分だけ地盤へ打ち込まれるので、打ち込まれた既製杭１の上端とジャッキ直動回転変換機構１０との間に、１本の杭本体２の長さの空間が生ずるので、仮杭８３に代えて新たな杭本体２を継ぎ足す。この継合は、溶接などを用いて強固に行われる。また、各仮杭８１〜８３は、次の新たな杭本体２を継ぎ足すまで再度使用する。
【００６２】
なお、本実施形態では、１本の杭本体２の長さがジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ４倍としたが、杭本体２の長さとジャッキ９のストロークとの関係は、本実施形態に限定されず、例えば、１本の杭本体２の長さがジャッキ９の１ストロークＬ０のほぼ３倍や５倍などであってもよいことは言うまでもない。
【００６３】
これを繰り返して、複数本の杭本体２を継ぎ足しながら既製杭１を地盤へ打ち込む。これにより、作業空間７０へ持ち込んで作業が可能な長さの杭本体２を用いて、所望の支持地盤まで既製杭１を打ち込むことができる。
【００６４】
第２工程において、所定の深さまで既製杭１を地盤へ打ち込んだ後、第３工程が行われる。第３工程では、ジャッキ９及び直動回転変換機構１０を取り外して、既製杭１の上端と基礎８とを連結する。この連結は、前述されたように、杭頭部材５０及び固定金具５１を用いて行う。詳細には、ジャッキ９及び直動回転変換機構１０を取り外し、基礎８の下面と既製杭１の上端との間に空間を設ける。そして、図５に示されるように、既製杭１の杭本体２に円盤５５及び円盤６２を外嵌する。円盤６２は円盤５５と同様の構成なので、ここでは詳細な説明は省略される。円盤６２は、地盤に敷き込むようにして、杭本体２の外周面と溶接固定する。この円盤６２によって、杭本体２への押し込み力に対する反力が増加される。
【００６５】
円盤５５は、その上面が水平となるようにして、杭本体２の外周面と溶接固定する。また、円盤５５から杭本体２の上端までの距離は、杭頭部材５０の筒体５２の長さより短くする。ここで、図１０に示されるように、地盤に打ち込まれた既製杭１は、その軸方向７４が鉛直方向７５に必ずしも一致しないことがあり得る。一方、基礎８の下面は水平である。仮に、不同沈下によって基礎８又は建物が傾斜していれば、本施工の際に、その傾斜を修復するので、基礎８の下面は水平となる。このような場合に、既製杭１と基礎８との連結部分に隙間などが生じやすく、その結果、連結部分の破断などが生じるおそれがある。これに対し、円盤５５を水平に配置して、その円盤５５に杭頭部材５０を支持させることにより、後述されるように、杭頭部材５０の平板６０と基礎８の下面とを平行にして、隙間のない連結を確保することができる。
【００６６】
図６に示されるように、杭頭部材５０の筒体５２は、杭本体２の外形に対して十分に大きいので、図１０に示されるように、筒体５２へ杭本体２を斜めに挿入することができる。つまり、筒体５２が杭本体２の上端に遊嵌されることにより、杭本体２の軸方向の傾斜を許容して、平板６０の上面が水平となるように杭頭部材５０を位置決めすることができる。そして、杭頭部材５０に固定金具５１を装着する。この装着状態において、棒材５８に対して筒体５９が比較的下方に位置しており、筒体５９の上端に固定された平板６０も比較的下方に位置している。つづいて、杭頭部材５０の平板５３上にジャッキ１４を載置する。このジャッキ１４は、前述されたジャッキ９と同様のものである。
【００６７】
ジャッキ１４を駆動させてロッドを伸長させると、固定金具５１の筒体５２及び平板５３と共に基礎８及び建物が持ち上がる。既製杭１の先端が支持地盤に到達しており、さらに円盤６２が設けられることにより、基礎８及び建物の荷重を既製杭１が支持できる。不同沈下した基礎８及び建物を持ち上げて水平とした後、固定金具５１の棒材５８に螺合されたナット６１の位置を調整して、筒体５２及び平板５３を所定の高さに固定する。これにより、杭頭部材５０の平板５３、固定金具５１の平板６０、及び基礎８の下面がすべて水平となって相互に平行となるので、既製杭１と基礎８とを隙間なく確実に連結することができる。また、杭頭部材５０の筒体５２と杭本体２の上端との隙間に無収縮モルタルを充填して、この隙間を埋める。
【００６８】
第４工程では、作業空間７０を埋め戻す。この埋め戻しの際に、杭頭部材５０の周囲にコンクリートを打設して、既製杭１と基礎８とをより強固に連結する。
【００６９】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、基礎８の下面に、ジャッキ９、直動回転変換機構１０、及び既製杭１が鉛直方向７５に連結されて、ジャッキ９を駆動することによって、基礎８及び建物の荷重が直動回転変換機構１０によって回転及び押し込み力として既製杭１に伝達されるので、既製杭１を地盤に打ち込みやすくなる。これにより、限られた荷重を有効活用して既製杭１を支持地盤まで打ち込むことができ、不同沈下に対して、長期的な信頼性の高い修復方法が実現される。
【００７０】
また、直動回転変換機構１０として、スパイラル部材１１、ジョイント１２、及び支持部材１３を用い、ジャッキ９のロッドの伸長に伴ってスパイラル部材１１が回転しながら下方へ移動し、これによって既製杭が地盤へ回転貫入されるので、作業空間７０内において簡易且つ省スペースで直動回転変換機構１０が実現される。
【００７１】
また、第２工程において、所定の長さの杭本体２を継ぎ足しながら地盤へ打ち込むので、作業空間７０を過大にすることなく、所望の支持地盤まで既製杭を打ち込むことができる。
【００７２】
また、第２工程において、ジャッキ９を１往復駆動する毎に、（ジャッキ９の往復駆動回数）×（ジャッキ９のストロークＬ０）に対応する長さの仮杭８１〜８３を順次用いることとしたので、ジャッキ９のストロークＬ０より長さが長い杭本体２の継ぎ足し作業の工数を少なくできる。
【００７３】
また、第３工程において、杭頭部材５０及び固定金具５１を用いて既製杭１を基礎８と連結するので、軸方向７４が鉛直方向７５に一致しない既製杭１を簡易且つ確実に基礎８に連結することができる。
【００７４】
［変形例］
なお、上記実施形態では、直動回転変換機構１０において、スパイラル部材１１が拘束棒４３，４４と係合することにより、ジャッキ９の押し込み力を回転及び押し込み力として既製杭１に伝達することとしたが、拘束棒４３，４４に代えて、図１１に示される拘束部材４８を用いてもよい。拘束部材４８は、スパイラル部材１１より幅広の立方体形状であり、その厚み方向に貫通溝４９が形成されている。貫通溝４９は、スパイラル部材１１のスパイラル部２０の厚み及び幅に対応した細長形状であり、拘束部材４８の厚み方向へ螺旋形状に捻れている。図１１には詳細に現れていないが、貫通溝４９の螺旋形状のレジれは、スパイラル部２０の螺旋形状と合致する。したがって、拘束部材４８を支持部材１３の一部として固定し、その貫通溝４９にスパイラル部材１１を進退させると、スパイラル部材１１が貫通溝４９に案内されて回転する。このような拘束部材４８を用いても、前述と同様の作用効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る既製杭１を示す斜視図である。
【図２】図２は、作業空間７０における既製杭１の施工方法を説明するための模式図である。
【図３】図３は、スパイラル部材１１の構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、ジョイント１２の内部構成を示す縦断面図である。
【図５】図５は、杭頭部材５０及び固定金具５１を組み付けた状態を示す模式図である。
【図６】図６は、図５におけるVI−VI断面図である。
【図７】図７は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。
【図８】図８は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。
【図９】図９は、既製杭の施工方法における各工程を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、既製杭１の軸方向７４が鉛直方向７５に対して傾斜した状態を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本実施形態の変形例にかかる拘束部材４８を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・既製杭
２・・・杭本体（既製杭）
８・・・基礎
９・・・ジャッキ
１０・・・直動回転変換機構
１１・・・スパイラル部材
１２・・・ジョイント
１３・・・支持部材
２１，２２・・・螺旋溝
２３，２４・・・連結部
３２・・・連結板（第１連結部）
３３・・・連結板（第２連結部）
５０・・・杭頭部材
５１・・・固定金具
５２・・・筒体
５３・・・平板
７０・・・作業空間
８１〜８３・・・仮杭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎の下側の地盤を掘削して作業空間を形成する第１工程と、
上記作業空間において、上記基礎に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭を鉛直方向へ連結し、当該ジャッキを駆動することにより、当該既製杭を回転させながら地盤に打ち込む第２工程と、
上記ジャッキ及び上記直動回転変換機構を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭の上端と上記基礎とを連結する第３工程と、
上記作業空間を埋め戻す第４工程と、を含む既製杭の施工方法。
【請求項２】
上記直動回転変換機構として、
延出方向に進行する螺旋溝が外周に形成され、その延出方向の一端に上記既製杭との連結部を有するスパイラル部材と、
上記ジャッキと連結される第１連結部と、上記スパイラル部材が連結される第２連結部とが連結方向を軸として相互に回転自在なジョイントと、
上記延出方向を鉛直方向として上記螺旋溝と係合して上記スパイラル部材を所定位置に支持し、かつ当該スパイラル部材を螺旋溝に沿って回転させながら鉛直方向へ進退可能とする支持部材と、を用いる請求項１に記載の既製杭の施工方法。
【請求項３】
上記第２工程において、所定の長さの既製杭を継ぎ足しながら地盤へ打ち込む請求項１又は２に記載の既製杭の施工方法。
【請求項４】
上記第２工程において、
上記ジャッキを１ストローク分だけ往復駆動する毎に、（ジャッキの往復駆動回数）×（ジャッキのストローク）に対応する長さの仮杭に交換しながら、当該仮杭を既に打ち込まれた既製杭に仮継ぎして上記ジャッキを駆動し、
継ぎ足すべく既製杭の長さに対応させて上記ジャッキを複数回駆動した後に、上記仮杭に代えて既製杭を継ぎ足す請求項３に記載の既製杭の施工方法。
【請求項５】
上記第３工程において、
既製杭の上端部と遊嵌する筒体と、当該筒体の上端に接続された平板とを有する杭頭部材を、当該平板を上記基礎の下面に対して平行として既製杭の上端部に連結し、当該平板と上記基礎の下面とを固定金具を用いて連結する請求項１から４のいずれかに記載の既製杭の施工方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの方法により地盤に打設された既製杭に、建物の基礎が支持される基礎支持構造。
【請求項１】
基礎の下側の地盤を掘削して作業空間を形成する第１工程と、
上記作業空間において、上記基礎に、ジャッキ、直動回転変換機構、及び既製杭を鉛直方向へ連結し、当該ジャッキを駆動することにより、当該既製杭を回転させながら地盤に打ち込む第２工程と、
上記ジャッキ及び上記直動回転変換機構を取り外し、地盤に打ち込まれた既製杭の上端と上記基礎とを連結する第３工程と、
上記作業空間を埋め戻す第４工程と、を含む既製杭の施工方法。
【請求項２】
上記直動回転変換機構として、
延出方向に進行する螺旋溝が外周に形成され、その延出方向の一端に上記既製杭との連結部を有するスパイラル部材と、
上記ジャッキと連結される第１連結部と、上記スパイラル部材が連結される第２連結部とが連結方向を軸として相互に回転自在なジョイントと、
上記延出方向を鉛直方向として上記螺旋溝と係合して上記スパイラル部材を所定位置に支持し、かつ当該スパイラル部材を螺旋溝に沿って回転させながら鉛直方向へ進退可能とする支持部材と、を用いる請求項１に記載の既製杭の施工方法。
【請求項３】
上記第２工程において、所定の長さの既製杭を継ぎ足しながら地盤へ打ち込む請求項１又は２に記載の既製杭の施工方法。
【請求項４】
上記第２工程において、
上記ジャッキを１ストローク分だけ往復駆動する毎に、（ジャッキの往復駆動回数）×（ジャッキのストローク）に対応する長さの仮杭に交換しながら、当該仮杭を既に打ち込まれた既製杭に仮継ぎして上記ジャッキを駆動し、
継ぎ足すべく既製杭の長さに対応させて上記ジャッキを複数回駆動した後に、上記仮杭に代えて既製杭を継ぎ足す請求項３に記載の既製杭の施工方法。
【請求項５】
上記第３工程において、
既製杭の上端部と遊嵌する筒体と、当該筒体の上端に接続された平板とを有する杭頭部材を、当該平板を上記基礎の下面に対して平行として既製杭の上端部に連結し、当該平板と上記基礎の下面とを固定金具を用いて連結する請求項１から４のいずれかに記載の既製杭の施工方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの方法により地盤に打設された既製杭に、建物の基礎が支持される基礎支持構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１３６１５（Ｐ２００９−１３６１５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７４４７１（Ｐ２００７−１７４４７１）
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（３０５０４４２３５）株式会社ＷＡＳＣ基礎地盤研究所 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（３０５０４４２３５）株式会社ＷＡＳＣ基礎地盤研究所 (9)
【Ｆターム（参考）】
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