既製杭の施工方法及び座屈防止治具
【課題】 コスト低減及び施工効率の向上が可能な既製杭の施工方法及び座屈防止治具を提供する。
【解決手段】 先端部に一対の翼状板２が結合された中空形状の鋼管杭１の施工作業において、鋼管杭１の内部に挿入される袋体４と、袋体４内へ流体６を供給する流体注入手段８とを備えた座屈防止冶具を用い、鋼管杭１を施工する際は、鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入するとともに、袋体４内に流体６を注入して袋体４を膨張させ、この膨張させた袋体４によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧する。
【解決手段】 先端部に一対の翼状板２が結合された中空形状の鋼管杭１の施工作業において、鋼管杭１の内部に挿入される袋体４と、袋体４内へ流体６を供給する流体注入手段８とを備えた座屈防止冶具を用い、鋼管杭１を施工する際は、鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入するとともに、袋体４内に流体６を注入して袋体４を膨張させ、この膨張させた袋体４によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭等の中空形状に形成された既製杭を地中に貫入する既製杭の施工方法及び座屈防止治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、低振動、低騒音、無排土で施工可能な杭の施工方法として、鋼管杭等、中空形状に形成された杭に対し、地上に設置した施工機械を用いて回転力を与えつつ、この杭を地中に貫入して埋設する杭の施工方法が用いられている。このような杭の施工方法としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１に記載された杭の施工方法に用いられる杭は、円筒形状の杭と、掘削刃が設けられ杭の下端面に固設されている底板と、杭の外径の約２倍の外径を有し杭の下端側外周面に結合される螺旋翼とから形成されている。この杭の施工方法は、比較的軟弱な地盤に対して、杭に回転力を与えながら地中に押圧することにより、杭の下方に位置する土砂を掘削刃によって軟化させつつ、杭外周面の未掘削土砂中に螺旋翼を食い込ませ、土砂の有する耐力を反力として、杭を地中へ推進させることにより、杭を地中に貫入して埋設するものである。このような杭の施工方法であれば、杭の下方で軟化した土砂を杭外周面に押し出しながら掘削するため、地中の土砂を地上へ排土することなく杭を埋設することが可能である。また、杭下端側外周面に結合された螺旋翼によって、杭の施工が容易となるとともに、施工後の杭は、螺旋翼の面積に応じた大きな先端支持力を得ることが可能である。
【０００４】
また、特許文献２に記載された杭の施工方法に用いられる杭は、円筒形状の杭と、杭の内部に設けられたスクリュー状の閉塞板とから形成されている。この杭の施工方法は、杭を閉塞板の推進方向に回転させつつ地中へ圧入し、杭の下端が地盤の支持層付近に達した後は、杭を反転させつつ地中へ圧入することにより、杭の下端内部に圧密土を形成しつつ杭を地中に貫入して埋設するものである。このような杭の施工方法であれば、杭の下端内部に形成された圧密土によって杭の先端閉塞効果が促進されるため、施工後の杭の有する先端支持力が増加する。
【０００５】
また、地上に設置した施工機械を用いて杭に回転力を与えつつ地中に埋設される杭としては、上述した杭の施工方法に用いられる杭の他にも、例えば特許文献３に記載された杭がある。この杭は、円筒形状の鋼管によって形成された複数の単管を、それぞれの軸方向に沿って組み合わせて形成されており、各単管の内部には少なくとも一つの補強部材が溶接等によって設置されている。このような杭であれば、杭に生じる座屈長さが補強部材によって短縮されるため、杭の有する座屈耐力を向上させることが可能となり、杭の貫入時に生じる座屈を防止することが可能となる。
【特許文献１】特公平０２−６２６４８号公報
【特許文献２】特許２５１６４７５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された杭の施工方法では、杭の下端に底板が固設されているため、杭の下方で軟化して杭外周面に押し出された土砂により作用する土圧によって、杭に座屈が生じるおそれがある。このため、杭に生じる座屈を防止するために、杭の板厚を構造物の支持に必要な板厚よりも増加させる必要があり、杭の製造コストが増加してしまう。
【０００７】
また、特許文献２に記載された杭の施工方法では、杭の内部のみにスクリュー状の閉塞板が設けられているため、杭に回転力を与えても、杭を地中へ貫入するために必要な推進力を得ることが困難である。特に、杭の内部に土砂が入り、杭の内部が閉塞状態となった後は、閉塞板が土砂に埋まっているために杭の推進力を得る方法が無くなってしまい、固い地盤への杭の貫入が困難となる。
【０００８】
また、特許文献３に記載した杭では、補強部材を溶接等によって杭の内部に設置しているため、補強部材の設置作業が困難となり、杭の製造コストが増加してしまうという問題がある。
ここで、杭の貫入時に作用する土圧は、貫入時に杭を上下させる等、杭の外周面にある土砂を軟化させつつ移動させることにより、ある程度低減することが可能である。しかし、杭の貫入時に杭を上下させると、杭の施工作業が長期化してしまう。また、杭を上下させることによって土砂が軟化する度合は、施工機械を操作するオペレータの熟練度による影響が大きいため不確実である。さらに、杭の外周面にある土砂を軟化させても、地盤によっては土砂の軟化状態が短時間で回復してしまう場合もある。また、杭の貫入時に杭を上下させると、杭の外周面にある土砂が地上へ排出されてしまうため、無排土での杭の施工作業を行うことができない。さらに、杭の貫入時に杭を上下させる方法では、杭周面の地盤を乱してしまい、周面摩擦が低下してしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、貫入時に杭に作用する土圧、トルク、押込み力や引き抜き力等の外力によって生じる座屈を防止することが可能であり、杭の貫入性能及び施工後の杭の先端支持力の向上が可能な杭の施工方法及び座屈防止治具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】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、中空形状の既製杭を地中に埋設する既製杭の施工方法であって、
前記既製杭の内周面を外径方向に押圧しながら、前記既製杭を地中へ貫入することを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の内周面を外径方向に押圧することにより、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって生じる座屈を防止しながら、既製杭を地中へ貫入することが可能となる。
ここで、既製杭とは場所打ち杭以外の杭を示すものであり、例えば、鋼管杭、ＲＣ杭、ＰＣ杭、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭等である。
【００１１】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、先端部又は外周に翼状板を有する前記既製杭を回転し、前記翼状板のねじ作用により前記既製杭を地中に貫入することを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の先端部又は外周に結合された翼状板によって、既製杭の地中への推進力が向上し、既製杭の地盤への貫入性能及び施工後の既製杭が有する先端支持力が向上する。
【００１２】
次に、請求項３に記載した発明は、中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに内部に流体を注入することにより膨張する袋体と、前記袋体の内部に流体を注入する流体注入手段と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の内部に挿入した袋体の内部に流体を注入して袋体を膨張させ、膨張した袋体の有する流体圧によって、既製杭の内周面を外径方向に押圧することにより、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって生じる座屈を防止することが可能となる。
【００１３】
次に、請求項４に記載した発明は、中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに既製杭の内周面と対向する押圧部と、前記既製杭の径方向に伸縮することにより前記押圧部を既製杭の径方向に移動させる伸縮部と、前記伸縮部を伸縮させる駆動部と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の内部において、伸縮部を既製杭の径方向に伸縮して押圧部を既製杭の径方向に移動させることによって、既製杭の内周面を外径方向に押圧することにより、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって生じる座屈を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって既製杭に生じる座屈を防止することにより、既製杭の板厚を適切な厚さとするとともに、既製杭の貫入性能及び施工後の既製杭が有する先端支持力を向上させることが可能となるため、コスト低減及び施工効率の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１を参照して本発明の第一の実施形態の構成を説明する。なお、本実施形態では、既製杭として鋼管杭を用いた場合について説明する。
図１に示すように、本実施形態の鋼管杭１は、円筒形状の鋼管によって形成されており、鋼管杭１の先端部には、一対の翼状板２が結合されている。
【００１６】
一対の翼状板２は、それぞれ平板状の鋼板によって半円形に形成されており、鋼管杭１の軸方向から見て円が形成されるように組み合わせられるとともに、鋼管杭１の先端側開口部を閉塞するように、鋼管杭１の先端部に結合されている。一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径は、鋼管杭１の外径の１．５〜３倍程度となっている。また、一対の翼状板２はともに、鋼管杭１の中心軸に対して所定の傾斜をなすように結合されており、一対の翼状板２同士は、互いの中心部付近のみ結合されている。
【００１７】
このような鋼管杭１を施工する際は、鋼管杭１の貫入時に作用する土圧等によって鋼管杭１に生じる座屈を防止するために、座屈防止治具を用いて施工作業を行う。以下、座屈防止治具の構成を説明する。
座屈防止冶具は、鋼管杭１の内部に挿入される袋体４と、袋体４の内部へ流体６を注入する流体注入手段８とを備えている。
【００１８】
袋体４はゴム等の弾性材料を一体成形して形成されており、内部に流体６を注入して膨張しても破損することのない強度を有している。また、袋体４は鋼管杭１の内部において、内部に流体６を注入して膨張した際に、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に押圧するように配置されている。ここで、鋼管杭１の内周面のうち、膨張した袋体４によって鋼管杭１の内周面から外径方向に押圧される位置は、鋼管杭１の板厚や地盤の状態によって変化するが、通常は鋼管杭１の先端から４〜５ｍ上方である。流体６としては、例えば空気や水を用いる。
【００１９】
流体注入手段８は、例えばポンプによって形成されており、袋体４の内部へ注入する流体６の量を調節することにより、膨張した袋体４の有する流体圧を所定の圧力に調節する。ここで、所定の圧力は、鋼管杭１の板厚や地盤の状態等によって変化するが、通常は０．５〜１．５ＭＰａ程度の圧力とする。また、流体注入手段８は、流体６の吐出口を有しており、流体６の吐出口は袋体４の内部と連通している。
【００２０】
次に、本実施形態の作用・効果等を説明する。
本実施形態の鋼管杭１の施工作業は、以下に示す手順によって行われる。
まず、ベースマシン等によって、鋼管杭１を地面に対して直立に支持するとともに、一対の翼状板２の底面をそれぞれ地面に接触させる。そして、鋼管杭１に対し、オーガモータや全周回転機等によって回転力を与えるとともに、必要に応じて押込み力負荷装置によって鉛直方向下向きの押圧力を与えることによって、鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入する。
【００２１】
また、鋼管杭１の貫入を行うとともに、流体注入手段８によって袋体４の内部に流体６を注入して袋体４を膨張させる。そして、膨張した袋体４によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で均一に押圧する。このとき、流体注入手段８は、流体６の注入量を調節することにより、膨張した袋体４の有する流体圧を所定の圧力に調節する。
【００２２】
鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入すると、一対の翼状板２によって、鋼管杭１の下方に位置する土砂が軟化して鋼管杭１の外周側に押し出され、この土砂によって、鋼管杭１の外周面に土圧が作用する。このとき、鋼管杭１の内周面は、内部に流体６を注入して膨張した袋体４によって、鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧されているため、鋼管杭１に生じる座屈は防止されている。
【００２３】
鋼管杭１を所定の深度まで貫入して鋼管杭１の埋設を終了し、袋体４を膨張させた状態で所定の時間が経過した後、袋体４の内部に注入されている流体６を排出する。ここで、所定の時間とは、鋼管杭１の外周面に作用する土圧が低下する時間である。なお、鋼管杭１の外周面に作用する土圧が低下する主な要因としては、例えば、地中に含まれる間隙水が消散することによる間隙水圧の低下がある。袋体４の内部から流体６を排出する際は、例えば袋体４の下方に開閉自在な排出孔を設け、この排出孔から流体６を排出してもよい。また、流体注入手段８を、吐出口及び吸入口を有する構成とするとともに、吐出口及び吸入口と袋体４の内部とを連通させることにより、袋体４の内部に注入した流体６を吸入口から流体注入手段８へ戻す構成としてもよい。
【００２４】
袋体４の内部に注入されている流体６を排出した後、袋体４を鋼管杭１の内部から回収して地上に取り出し、鋼管杭１の施工作業を終了する。
したがって、本実施形態の鋼管杭１の施工方法によれば、鋼管杭１を地中に貫入する際に、内部に流体６を注入して膨張させた袋体４によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧するため、鋼管杭１に生じる座屈が防止される。このため、鋼管杭１の板厚を必要以上に増加させる必要がなく、鋼管杭１の製造コストを低下させることが可能となる。
【００２５】
また、鋼管杭１の先端部に結合した一対の翼状板２によって、鋼管杭１の地中への推進力が向上するため、鋼管杭１の有する地盤への貫入性能が向上して、固い地盤への鋼管杭１の施工が容易となる。また、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径を、鋼管杭１の外径の１．５〜３倍程度としたため、施工後の鋼管杭１は高い先端支持力を有することとなる。
【００２６】
さらに、鋼管杭１の施工後は、袋体４の内部から流体６を排出し、その袋体４を鋼管杭１の内部から回収して地上に取り出すため、袋体４を再利用することが可能となり、作業コストの低減が可能となる。
また、袋体４を回収した後の鋼管杭１の内部には、例えば建設現場の残土等、環境に悪影響を与えない廃棄物を投入することが可能であるため、残土等の搬送作業や処理作業を省略することが可能となり、作業コストの低減及び作業効率の向上が可能となる。また、鋼管杭１の内部に廃棄物等を投入する代わりに、例えばコンクリートを打設すると、鋼管杭１の剛性が向上する。
【００２７】
また、膨張した袋体４よって、鋼管杭１の内周面を外径方向に所定の圧力で押圧することにより、鋼管杭１の剛性が増加する結果、鋼管杭１の施工時に鋼管杭１に対して作用する、トルクや押込み力、引き抜き力等の外力によって、鋼管杭１に損傷が生じることを防止することが可能となる。
また、鋼管杭１を所定の深度まで貫入し、袋体４を膨張させた状態で所定の時間が経過した後に、袋体４の内部に注入されている流体６を排出するため、この所定の時間を、例えば、全体の作業工程において次に施工する鋼管杭１の施工準備等、他の作業を行う時間とすることにより、全体の作業工程に支障をきたすことなく施工作業を行うことが可能となるため、施工効率が向上する。
【００２８】
なお、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、袋体４を、一体成形した弾性材料によって形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、袋体４の内部に円環状の鋼材を配置して袋体４を形成してもよい。この場合、袋体４の強度が向上して袋体４が再利用可能となる回数が増加し、コストの低減が可能となる。
【００２９】
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、鋼管杭１の埋設が終了し、袋体４を膨張させた状態で所定の時間が経過した後に、袋体４の内部に注入されている流体６を排出し、袋体４を鋼管杭１の内部から回収したが、これに限定されるものではない。すなわち、袋体４を再利用しない場合、内部に流体６を注入して膨張させた状態のままで、袋体４を鋼管杭１の内部に残置してもよく、内部に注入されている流体６を排出した袋体４を、鋼管杭１の内部に残置してもよい。また、流体６として、例えば硬化前のコンクリート等の所定時間経過後に硬化する流体を用い、流体６として用いたコンクリートが硬化した後は、この硬化したコンクリートによって鋼管杭１の剛性を向上させる構成としてもよい。
【００３０】
さらに、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、袋体４を、鋼管杭１の内部において一箇所にのみ配置したが、これに限定されるものではなく、袋体４を複数個用いて、鋼管杭１の内部の複数個所に袋体４を配置する構成としてもよい。
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、鋼管杭１の貫入を行うとともに、流体注入手段８によって袋体４の内部に流体６を注入して袋体４を膨張させたが、これに限定されるものではなく、例えば土圧等の外力が鋼管杭１に大きく作用し始める深度において、袋体４を膨張させてもよい。
【００３１】
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、鋼管杭１を円筒形状の鋼管によって形成したが、これに限定されるものではなく、中空形状であれば、例えば径方向の断面が多角形の鋼管によって鋼管杭１を形成してもよい。
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端側開口部を一対の翼状板２によって閉塞したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１の先端を開口端としてもよい。この場合、例えば鋼管杭１の内部に円板等を配置することにより、鋼管杭１の内部における土の上昇を防止して、袋体４の配置及び回収を容易にすることが好適である。
【００３２】
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、一対の翼状板２をともに平板状に形成したが、これに限定されるものではない。すなわち、鋼管杭１の地中への推進力が向上する形状であれば、例えば螺旋状であってもよい。
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端部に一対の翼状板２を結合することによって鋼管杭１の先端側開口部を閉塞したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１の先端を閉塞する閉塞部材と、翼状板２とを別体で構成してもよい。この場合、翼状板２を結合する位置は鋼管杭１の先端部に限定されず、鋼管杭１の外周において任意の位置に翼状板２を結合することが可能となる。また、鋼管杭１の外周に翼状板２を結合することにより、翼状板２を結合した位置における鋼管杭１の剛性が向上する。
【００３３】
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径を、鋼管杭１の外径の１．５〜３倍程度としたが、これに限定されるものではない。なお、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径が大きくなると、鋼管杭１の下方で軟化する土砂の量が増えるため、鋼管杭１の外周面に作用する土圧が低下する。このため、例えば、地盤の状態が均一な場所における鋼管杭１の施工作業であれば、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径の大きさに応じて、所定の圧力を変化させてもよい。
【００３４】
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端部のみに一対の翼状板２を結合したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１の先端部に一対の翼状板２を結合するとともに、鋼管杭１の外周の任意の位置に、鋼管杭１の地中への推進力が向上する形状の翼状板２を結合する構成としてもよい。
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端部に一対の翼状板２を結合したが、これに限定されるものではなく、翼状板２を有していない構成としてもよい。
【００３５】
また、本実施形態の座屈防止治具は、鋼管杭１に対し、回転力を与えるとともに鉛直方向下向きの押圧力を与えることによって、鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入する鋼管杭１の施工方法に用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、鋼管杭１に対して回転力を与えずに鉛直方向下向きの押圧力を与えることによって、鋼管杭１を先端側から地中に貫入する既製杭の施工方法（打撃工法）や、予め所定の深さまで掘削した後、鋼管杭１を埋設する施工方法（先掘り工法）、鋼管杭１の中空部を掘削しながら鋼管杭１を埋設する施工方法（中掘り工法）等に用いても良い。
【００３６】
次に、図２を参照して本発明の第二の実施形態の構成を説明する。なお、上述した第一の実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明する。
図２に示すように、本実施形態の鋼管杭１は、上述した第一の実施形態と、座屈防止冶具の構成が異なっている。すなわち、第一の実施形態における座屈防止冶具が、袋体４及び流体注入手段８を備えている代わりに、本実施形態における座屈防止冶具は、押圧部１０と、伸縮部１２及び駆動部１４を備えている。
【００３７】
押圧部１０は、鋼管杭１の内部に挿入され、鋼管杭１の内周面に対応した形状に湾曲した鋼板によって形成されており、鋼管杭１の内周面と対向する面には、ゴム等の弾性材料が設けられている。また、押圧部１０の鋼管杭１の内周面と対向する面は、鋼管杭１の内部において、鋼管杭１の内周面を押圧するように配置されている。
【００３８】
伸縮部１２は、鋼管杭１の径方向に伸縮する機構を有しており、先端部には押圧部１０が連結されており、基端部は駆動部１４に連結されている。また、伸縮部１２は、一つの駆動部１４に複数連結されており、各伸縮部１２は、それぞれ異なる方向に伸縮する。なお、本実施形態では、伸縮部１２が四つの場合を例にして説明しているが、伸縮部１２の数はこれに限定されるものではない。また、一つの駆動部１４に一つの伸縮部１２を連結した構成としてもよい。
駆動部１４は、油圧アクチュエータ等の機械的手段によって形成されており、伸縮部１２を鋼管杭１の径方向に伸縮させる。また、駆動部１４は、押圧部１０による鋼管杭１の内周面への押圧力が所定の圧力となるように、伸縮部１２の伸縮量を調節する。
その他の構成は、上述した第一の実施形態と同様である。
【００３９】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態の作用・効果等を説明する。なお、座屈防止治具の作用・効果を除くその他の作用・効果は、上述した第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の鋼管杭１の施工作業は、以下に示す手順によって行われる。
第一の実施形態と同様の手順によって鋼管杭１の貫入を行うとともに、図３に示すように、伸縮部１２を鋼管杭１の外径方向に伸張させる。なお、図３は、伸縮部１２を鋼管杭１の外径方向に伸張させ、押圧部１０の鋼管杭１の内周面と対向する面によって、鋼管杭１の内周面を外径方向に押圧した状態を、鋼管杭１の下端側から見た図である。
【００４０】
このとき、駆動部１４によって、押圧部１０による鋼管杭１の内周面への押圧力が所定の圧力となるように、伸縮部１２の伸縮量を調節する。そして、押圧部１０によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧する。
鋼管杭１を下端側から地中にねじ込みつつ貫入すると、一対の翼状板２によって、鋼管杭１の下方に位置する土砂が軟化して鋼管杭１の外周側に押し出され、この土砂によって、鋼管杭１の外周面に土圧が作用する。このとき、鋼管杭１の内周面は、押圧部１０の鋼管杭１の内周面と対向する面によって、鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧されているため、鋼管杭１に生じる座屈は防止されている。
【００４１】
鋼管杭１を所定の深度まで貫入して鋼管杭１の埋設を終了し、伸縮部１２が伸張した状態で所定の時間が経過した後、図４に示すように、伸縮部１２を鋼管杭１の中心軸方向に収縮させて、押圧部１０を鋼管杭１の内周面から離す。なお、図４は、伸縮部１２を鋼管杭１の中心軸方向に収縮させた状態を、鋼管杭１の下端側から見た図である。
伸縮部１２を収縮させた後、押圧部１０と、伸縮部１２及び駆動部１４を鋼管杭１の内部から回収して地上へ取り出し、鋼管杭１の施工作業を終了する。
【００４２】
したがって、本実施形態の鋼管杭１の施工方法によれば、鋼管杭１を地中に貫入する際に、押圧部１０によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧するため、鋼管杭１に生じる座屈が防止される。このため、鋼管杭１の板厚を、鋼管杭１を施工するために必要以上に増加させる必要がなく、鋼管杭１の製造コストを低下させることが可能となる。
また、鋼管杭１の施工後は、伸縮部１２を収縮させ、押圧部１０と、伸縮部１２及び駆動部１４を鋼管杭１の内部から回収するため、これらを備えた座屈防止治具を再利用することが可能となり、作業コストの低減が可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、伸縮部１２を鋼管杭１の外径方向に伸張させることにより、鋼管杭１の内周面を、押圧部１０によって所定の圧力で押圧する構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、鋼管杭１の内周面を機械的手段によって所定の圧力で押圧する構成であればよく、例えば、パンタグラフのような構成のものであってもよい。
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、座屈防止治具を、押圧部１０を一段のみ備える構成としたが、これに限定されるものではなく、押圧部１０を、鋼管杭１の深度方向に複数断又は連続的に設けてもよい。
その他の作用・効果は、上述した第一の実施形態と同様である。
【実施例】
【００４４】
図５に、地盤のＮ値と深さとの関係を示す。図５中に示されているように、Ｎ値は、地盤の深さが１６ｍとなる辺りから急激に上昇し、地盤の深さが２０ｍとなる辺りまで大きな値であり、地盤の深さが２２ｍとなる辺りから低下する。このように、地盤の深さが１６ｍ〜２２ｍとなる辺りのＮ値が大きな範囲においては、既製杭に座屈が生じる可能性が高い。ここで、急激に上昇したＮ値の地盤の深さは、既製杭の先端から約４〜５ｍ程度上方の位置であるため、この位置において既製杭の内周面を既製杭の外径方向に所定の圧力で押圧するように、座屈防止冶具を配置することが、既製杭に生じる座屈を防止するために好適であることが確認された。
【００４５】
ここで、図６（ａ）に示す本発明例では、鋼管杭１の内部において、急激に上昇したＮ値の地盤の位置、すなわち、鋼管杭１の内周面のうち、鋼管杭１に座屈が生じる可能性が高い位置の内周面を押圧するように、袋体４が配置されている。そして、内部に流体６を注入して膨張した袋体４によって、鋼管杭１の内周面のうち、鋼管杭１に座屈が生じる可能性が高い位置の内周面を、鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧している。したがって、鋼管杭１の板厚を増加させることなく、鋼管杭１に生じる座屈を防止することが可能となっている。
【００４６】
また、図６（ｂ）に示す従来例では、鋼管杭１の板厚を増加させることにより、鋼管杭１に生じる座屈を防止している。
ここで、図５に示すような状態の地盤において、構造物を支持するために必要な鋼管杭１の板厚は１４ｍｍである。そして、従来例では、鋼管杭１の板厚を１８ｍｍに増加することにより鋼管杭１に生じる座屈を防止しているが、本発明例では、鋼管杭１の板厚を１４ｍｍとしたままで鋼管杭１に生じる座屈を防止している。したがって、本発明例では、鋼管杭１の板厚を増加させることなく鋼管杭１に生じる座屈を防止することが可能であり、鋼管杭１の製造コストを低減可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の構成を示す図である。
【図５】地盤のＮ値と深さとの関係を示す図である。
【図６】本発明例と従来例との比較図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 鋼管杭
２ 翼状板
４ 袋体
６ 流体
８ 流体注入手段
１０ 押圧部
１２ 伸縮部
１４ 駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭等の中空形状に形成された既製杭を地中に貫入する既製杭の施工方法及び座屈防止治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、低振動、低騒音、無排土で施工可能な杭の施工方法として、鋼管杭等、中空形状に形成された杭に対し、地上に設置した施工機械を用いて回転力を与えつつ、この杭を地中に貫入して埋設する杭の施工方法が用いられている。このような杭の施工方法としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１に記載された杭の施工方法に用いられる杭は、円筒形状の杭と、掘削刃が設けられ杭の下端面に固設されている底板と、杭の外径の約２倍の外径を有し杭の下端側外周面に結合される螺旋翼とから形成されている。この杭の施工方法は、比較的軟弱な地盤に対して、杭に回転力を与えながら地中に押圧することにより、杭の下方に位置する土砂を掘削刃によって軟化させつつ、杭外周面の未掘削土砂中に螺旋翼を食い込ませ、土砂の有する耐力を反力として、杭を地中へ推進させることにより、杭を地中に貫入して埋設するものである。このような杭の施工方法であれば、杭の下方で軟化した土砂を杭外周面に押し出しながら掘削するため、地中の土砂を地上へ排土することなく杭を埋設することが可能である。また、杭下端側外周面に結合された螺旋翼によって、杭の施工が容易となるとともに、施工後の杭は、螺旋翼の面積に応じた大きな先端支持力を得ることが可能である。
【０００４】
また、特許文献２に記載された杭の施工方法に用いられる杭は、円筒形状の杭と、杭の内部に設けられたスクリュー状の閉塞板とから形成されている。この杭の施工方法は、杭を閉塞板の推進方向に回転させつつ地中へ圧入し、杭の下端が地盤の支持層付近に達した後は、杭を反転させつつ地中へ圧入することにより、杭の下端内部に圧密土を形成しつつ杭を地中に貫入して埋設するものである。このような杭の施工方法であれば、杭の下端内部に形成された圧密土によって杭の先端閉塞効果が促進されるため、施工後の杭の有する先端支持力が増加する。
【０００５】
また、地上に設置した施工機械を用いて杭に回転力を与えつつ地中に埋設される杭としては、上述した杭の施工方法に用いられる杭の他にも、例えば特許文献３に記載された杭がある。この杭は、円筒形状の鋼管によって形成された複数の単管を、それぞれの軸方向に沿って組み合わせて形成されており、各単管の内部には少なくとも一つの補強部材が溶接等によって設置されている。このような杭であれば、杭に生じる座屈長さが補強部材によって短縮されるため、杭の有する座屈耐力を向上させることが可能となり、杭の貫入時に生じる座屈を防止することが可能となる。
【特許文献１】特公平０２−６２６４８号公報
【特許文献２】特許２５１６４７５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された杭の施工方法では、杭の下端に底板が固設されているため、杭の下方で軟化して杭外周面に押し出された土砂により作用する土圧によって、杭に座屈が生じるおそれがある。このため、杭に生じる座屈を防止するために、杭の板厚を構造物の支持に必要な板厚よりも増加させる必要があり、杭の製造コストが増加してしまう。
【０００７】
また、特許文献２に記載された杭の施工方法では、杭の内部のみにスクリュー状の閉塞板が設けられているため、杭に回転力を与えても、杭を地中へ貫入するために必要な推進力を得ることが困難である。特に、杭の内部に土砂が入り、杭の内部が閉塞状態となった後は、閉塞板が土砂に埋まっているために杭の推進力を得る方法が無くなってしまい、固い地盤への杭の貫入が困難となる。
【０００８】
また、特許文献３に記載した杭では、補強部材を溶接等によって杭の内部に設置しているため、補強部材の設置作業が困難となり、杭の製造コストが増加してしまうという問題がある。
ここで、杭の貫入時に作用する土圧は、貫入時に杭を上下させる等、杭の外周面にある土砂を軟化させつつ移動させることにより、ある程度低減することが可能である。しかし、杭の貫入時に杭を上下させると、杭の施工作業が長期化してしまう。また、杭を上下させることによって土砂が軟化する度合は、施工機械を操作するオペレータの熟練度による影響が大きいため不確実である。さらに、杭の外周面にある土砂を軟化させても、地盤によっては土砂の軟化状態が短時間で回復してしまう場合もある。また、杭の貫入時に杭を上下させると、杭の外周面にある土砂が地上へ排出されてしまうため、無排土での杭の施工作業を行うことができない。さらに、杭の貫入時に杭を上下させる方法では、杭周面の地盤を乱してしまい、周面摩擦が低下してしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、貫入時に杭に作用する土圧、トルク、押込み力や引き抜き力等の外力によって生じる座屈を防止することが可能であり、杭の貫入性能及び施工後の杭の先端支持力の向上が可能な杭の施工方法及び座屈防止治具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】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、中空形状の既製杭を地中に埋設する既製杭の施工方法であって、
前記既製杭の内周面を外径方向に押圧しながら、前記既製杭を地中へ貫入することを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の内周面を外径方向に押圧することにより、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって生じる座屈を防止しながら、既製杭を地中へ貫入することが可能となる。
ここで、既製杭とは場所打ち杭以外の杭を示すものであり、例えば、鋼管杭、ＲＣ杭、ＰＣ杭、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭等である。
【００１１】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、先端部又は外周に翼状板を有する前記既製杭を回転し、前記翼状板のねじ作用により前記既製杭を地中に貫入することを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の先端部又は外周に結合された翼状板によって、既製杭の地中への推進力が向上し、既製杭の地盤への貫入性能及び施工後の既製杭が有する先端支持力が向上する。
【００１２】
次に、請求項３に記載した発明は、中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに内部に流体を注入することにより膨張する袋体と、前記袋体の内部に流体を注入する流体注入手段と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の内部に挿入した袋体の内部に流体を注入して袋体を膨張させ、膨張した袋体の有する流体圧によって、既製杭の内周面を外径方向に押圧することにより、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって生じる座屈を防止することが可能となる。
【００１３】
次に、請求項４に記載した発明は、中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに既製杭の内周面と対向する押圧部と、前記既製杭の径方向に伸縮することにより前記押圧部を既製杭の径方向に移動させる伸縮部と、前記伸縮部を伸縮させる駆動部と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、既製杭の内部において、伸縮部を既製杭の径方向に伸縮して押圧部を既製杭の径方向に移動させることによって、既製杭の内周面を外径方向に押圧することにより、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって生じる座屈を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、既製杭の貫入時に作用する土圧等によって既製杭に生じる座屈を防止することにより、既製杭の板厚を適切な厚さとするとともに、既製杭の貫入性能及び施工後の既製杭が有する先端支持力を向上させることが可能となるため、コスト低減及び施工効率の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１を参照して本発明の第一の実施形態の構成を説明する。なお、本実施形態では、既製杭として鋼管杭を用いた場合について説明する。
図１に示すように、本実施形態の鋼管杭１は、円筒形状の鋼管によって形成されており、鋼管杭１の先端部には、一対の翼状板２が結合されている。
【００１６】
一対の翼状板２は、それぞれ平板状の鋼板によって半円形に形成されており、鋼管杭１の軸方向から見て円が形成されるように組み合わせられるとともに、鋼管杭１の先端側開口部を閉塞するように、鋼管杭１の先端部に結合されている。一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径は、鋼管杭１の外径の１．５〜３倍程度となっている。また、一対の翼状板２はともに、鋼管杭１の中心軸に対して所定の傾斜をなすように結合されており、一対の翼状板２同士は、互いの中心部付近のみ結合されている。
【００１７】
このような鋼管杭１を施工する際は、鋼管杭１の貫入時に作用する土圧等によって鋼管杭１に生じる座屈を防止するために、座屈防止治具を用いて施工作業を行う。以下、座屈防止治具の構成を説明する。
座屈防止冶具は、鋼管杭１の内部に挿入される袋体４と、袋体４の内部へ流体６を注入する流体注入手段８とを備えている。
【００１８】
袋体４はゴム等の弾性材料を一体成形して形成されており、内部に流体６を注入して膨張しても破損することのない強度を有している。また、袋体４は鋼管杭１の内部において、内部に流体６を注入して膨張した際に、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に押圧するように配置されている。ここで、鋼管杭１の内周面のうち、膨張した袋体４によって鋼管杭１の内周面から外径方向に押圧される位置は、鋼管杭１の板厚や地盤の状態によって変化するが、通常は鋼管杭１の先端から４〜５ｍ上方である。流体６としては、例えば空気や水を用いる。
【００１９】
流体注入手段８は、例えばポンプによって形成されており、袋体４の内部へ注入する流体６の量を調節することにより、膨張した袋体４の有する流体圧を所定の圧力に調節する。ここで、所定の圧力は、鋼管杭１の板厚や地盤の状態等によって変化するが、通常は０．５〜１．５ＭＰａ程度の圧力とする。また、流体注入手段８は、流体６の吐出口を有しており、流体６の吐出口は袋体４の内部と連通している。
【００２０】
次に、本実施形態の作用・効果等を説明する。
本実施形態の鋼管杭１の施工作業は、以下に示す手順によって行われる。
まず、ベースマシン等によって、鋼管杭１を地面に対して直立に支持するとともに、一対の翼状板２の底面をそれぞれ地面に接触させる。そして、鋼管杭１に対し、オーガモータや全周回転機等によって回転力を与えるとともに、必要に応じて押込み力負荷装置によって鉛直方向下向きの押圧力を与えることによって、鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入する。
【００２１】
また、鋼管杭１の貫入を行うとともに、流体注入手段８によって袋体４の内部に流体６を注入して袋体４を膨張させる。そして、膨張した袋体４によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で均一に押圧する。このとき、流体注入手段８は、流体６の注入量を調節することにより、膨張した袋体４の有する流体圧を所定の圧力に調節する。
【００２２】
鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入すると、一対の翼状板２によって、鋼管杭１の下方に位置する土砂が軟化して鋼管杭１の外周側に押し出され、この土砂によって、鋼管杭１の外周面に土圧が作用する。このとき、鋼管杭１の内周面は、内部に流体６を注入して膨張した袋体４によって、鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧されているため、鋼管杭１に生じる座屈は防止されている。
【００２３】
鋼管杭１を所定の深度まで貫入して鋼管杭１の埋設を終了し、袋体４を膨張させた状態で所定の時間が経過した後、袋体４の内部に注入されている流体６を排出する。ここで、所定の時間とは、鋼管杭１の外周面に作用する土圧が低下する時間である。なお、鋼管杭１の外周面に作用する土圧が低下する主な要因としては、例えば、地中に含まれる間隙水が消散することによる間隙水圧の低下がある。袋体４の内部から流体６を排出する際は、例えば袋体４の下方に開閉自在な排出孔を設け、この排出孔から流体６を排出してもよい。また、流体注入手段８を、吐出口及び吸入口を有する構成とするとともに、吐出口及び吸入口と袋体４の内部とを連通させることにより、袋体４の内部に注入した流体６を吸入口から流体注入手段８へ戻す構成としてもよい。
【００２４】
袋体４の内部に注入されている流体６を排出した後、袋体４を鋼管杭１の内部から回収して地上に取り出し、鋼管杭１の施工作業を終了する。
したがって、本実施形態の鋼管杭１の施工方法によれば、鋼管杭１を地中に貫入する際に、内部に流体６を注入して膨張させた袋体４によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧するため、鋼管杭１に生じる座屈が防止される。このため、鋼管杭１の板厚を必要以上に増加させる必要がなく、鋼管杭１の製造コストを低下させることが可能となる。
【００２５】
また、鋼管杭１の先端部に結合した一対の翼状板２によって、鋼管杭１の地中への推進力が向上するため、鋼管杭１の有する地盤への貫入性能が向上して、固い地盤への鋼管杭１の施工が容易となる。また、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径を、鋼管杭１の外径の１．５〜３倍程度としたため、施工後の鋼管杭１は高い先端支持力を有することとなる。
【００２６】
さらに、鋼管杭１の施工後は、袋体４の内部から流体６を排出し、その袋体４を鋼管杭１の内部から回収して地上に取り出すため、袋体４を再利用することが可能となり、作業コストの低減が可能となる。
また、袋体４を回収した後の鋼管杭１の内部には、例えば建設現場の残土等、環境に悪影響を与えない廃棄物を投入することが可能であるため、残土等の搬送作業や処理作業を省略することが可能となり、作業コストの低減及び作業効率の向上が可能となる。また、鋼管杭１の内部に廃棄物等を投入する代わりに、例えばコンクリートを打設すると、鋼管杭１の剛性が向上する。
【００２７】
また、膨張した袋体４よって、鋼管杭１の内周面を外径方向に所定の圧力で押圧することにより、鋼管杭１の剛性が増加する結果、鋼管杭１の施工時に鋼管杭１に対して作用する、トルクや押込み力、引き抜き力等の外力によって、鋼管杭１に損傷が生じることを防止することが可能となる。
また、鋼管杭１を所定の深度まで貫入し、袋体４を膨張させた状態で所定の時間が経過した後に、袋体４の内部に注入されている流体６を排出するため、この所定の時間を、例えば、全体の作業工程において次に施工する鋼管杭１の施工準備等、他の作業を行う時間とすることにより、全体の作業工程に支障をきたすことなく施工作業を行うことが可能となるため、施工効率が向上する。
【００２８】
なお、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、袋体４を、一体成形した弾性材料によって形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、袋体４の内部に円環状の鋼材を配置して袋体４を形成してもよい。この場合、袋体４の強度が向上して袋体４が再利用可能となる回数が増加し、コストの低減が可能となる。
【００２９】
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、鋼管杭１の埋設が終了し、袋体４を膨張させた状態で所定の時間が経過した後に、袋体４の内部に注入されている流体６を排出し、袋体４を鋼管杭１の内部から回収したが、これに限定されるものではない。すなわち、袋体４を再利用しない場合、内部に流体６を注入して膨張させた状態のままで、袋体４を鋼管杭１の内部に残置してもよく、内部に注入されている流体６を排出した袋体４を、鋼管杭１の内部に残置してもよい。また、流体６として、例えば硬化前のコンクリート等の所定時間経過後に硬化する流体を用い、流体６として用いたコンクリートが硬化した後は、この硬化したコンクリートによって鋼管杭１の剛性を向上させる構成としてもよい。
【００３０】
さらに、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、袋体４を、鋼管杭１の内部において一箇所にのみ配置したが、これに限定されるものではなく、袋体４を複数個用いて、鋼管杭１の内部の複数個所に袋体４を配置する構成としてもよい。
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、鋼管杭１の貫入を行うとともに、流体注入手段８によって袋体４の内部に流体６を注入して袋体４を膨張させたが、これに限定されるものではなく、例えば土圧等の外力が鋼管杭１に大きく作用し始める深度において、袋体４を膨張させてもよい。
【００３１】
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、鋼管杭１を円筒形状の鋼管によって形成したが、これに限定されるものではなく、中空形状であれば、例えば径方向の断面が多角形の鋼管によって鋼管杭１を形成してもよい。
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端側開口部を一対の翼状板２によって閉塞したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１の先端を開口端としてもよい。この場合、例えば鋼管杭１の内部に円板等を配置することにより、鋼管杭１の内部における土の上昇を防止して、袋体４の配置及び回収を容易にすることが好適である。
【００３２】
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、一対の翼状板２をともに平板状に形成したが、これに限定されるものではない。すなわち、鋼管杭１の地中への推進力が向上する形状であれば、例えば螺旋状であってもよい。
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端部に一対の翼状板２を結合することによって鋼管杭１の先端側開口部を閉塞したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１の先端を閉塞する閉塞部材と、翼状板２とを別体で構成してもよい。この場合、翼状板２を結合する位置は鋼管杭１の先端部に限定されず、鋼管杭１の外周において任意の位置に翼状板２を結合することが可能となる。また、鋼管杭１の外周に翼状板２を結合することにより、翼状板２を結合した位置における鋼管杭１の剛性が向上する。
【００３３】
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径を、鋼管杭１の外径の１．５〜３倍程度としたが、これに限定されるものではない。なお、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径が大きくなると、鋼管杭１の下方で軟化する土砂の量が増えるため、鋼管杭１の外周面に作用する土圧が低下する。このため、例えば、地盤の状態が均一な場所における鋼管杭１の施工作業であれば、一対の翼状板２を組み合わせて形成した円の外径の大きさに応じて、所定の圧力を変化させてもよい。
【００３４】
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端部のみに一対の翼状板２を結合したが、これに限定されるものではなく、鋼管杭１の先端部に一対の翼状板２を結合するとともに、鋼管杭１の外周の任意の位置に、鋼管杭１の地中への推進力が向上する形状の翼状板２を結合する構成としてもよい。
また、本実施形態で用いた鋼管杭１では、鋼管杭１の先端部に一対の翼状板２を結合したが、これに限定されるものではなく、翼状板２を有していない構成としてもよい。
【００３５】
また、本実施形態の座屈防止治具は、鋼管杭１に対し、回転力を与えるとともに鉛直方向下向きの押圧力を与えることによって、鋼管杭１を先端側から地中にねじ込みつつ貫入する鋼管杭１の施工方法に用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、鋼管杭１に対して回転力を与えずに鉛直方向下向きの押圧力を与えることによって、鋼管杭１を先端側から地中に貫入する既製杭の施工方法（打撃工法）や、予め所定の深さまで掘削した後、鋼管杭１を埋設する施工方法（先掘り工法）、鋼管杭１の中空部を掘削しながら鋼管杭１を埋設する施工方法（中掘り工法）等に用いても良い。
【００３６】
次に、図２を参照して本発明の第二の実施形態の構成を説明する。なお、上述した第一の実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明する。
図２に示すように、本実施形態の鋼管杭１は、上述した第一の実施形態と、座屈防止冶具の構成が異なっている。すなわち、第一の実施形態における座屈防止冶具が、袋体４及び流体注入手段８を備えている代わりに、本実施形態における座屈防止冶具は、押圧部１０と、伸縮部１２及び駆動部１４を備えている。
【００３７】
押圧部１０は、鋼管杭１の内部に挿入され、鋼管杭１の内周面に対応した形状に湾曲した鋼板によって形成されており、鋼管杭１の内周面と対向する面には、ゴム等の弾性材料が設けられている。また、押圧部１０の鋼管杭１の内周面と対向する面は、鋼管杭１の内部において、鋼管杭１の内周面を押圧するように配置されている。
【００３８】
伸縮部１２は、鋼管杭１の径方向に伸縮する機構を有しており、先端部には押圧部１０が連結されており、基端部は駆動部１４に連結されている。また、伸縮部１２は、一つの駆動部１４に複数連結されており、各伸縮部１２は、それぞれ異なる方向に伸縮する。なお、本実施形態では、伸縮部１２が四つの場合を例にして説明しているが、伸縮部１２の数はこれに限定されるものではない。また、一つの駆動部１４に一つの伸縮部１２を連結した構成としてもよい。
駆動部１４は、油圧アクチュエータ等の機械的手段によって形成されており、伸縮部１２を鋼管杭１の径方向に伸縮させる。また、駆動部１４は、押圧部１０による鋼管杭１の内周面への押圧力が所定の圧力となるように、伸縮部１２の伸縮量を調節する。
その他の構成は、上述した第一の実施形態と同様である。
【００３９】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態の作用・効果等を説明する。なお、座屈防止治具の作用・効果を除くその他の作用・効果は、上述した第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の鋼管杭１の施工作業は、以下に示す手順によって行われる。
第一の実施形態と同様の手順によって鋼管杭１の貫入を行うとともに、図３に示すように、伸縮部１２を鋼管杭１の外径方向に伸張させる。なお、図３は、伸縮部１２を鋼管杭１の外径方向に伸張させ、押圧部１０の鋼管杭１の内周面と対向する面によって、鋼管杭１の内周面を外径方向に押圧した状態を、鋼管杭１の下端側から見た図である。
【００４０】
このとき、駆動部１４によって、押圧部１０による鋼管杭１の内周面への押圧力が所定の圧力となるように、伸縮部１２の伸縮量を調節する。そして、押圧部１０によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧する。
鋼管杭１を下端側から地中にねじ込みつつ貫入すると、一対の翼状板２によって、鋼管杭１の下方に位置する土砂が軟化して鋼管杭１の外周側に押し出され、この土砂によって、鋼管杭１の外周面に土圧が作用する。このとき、鋼管杭１の内周面は、押圧部１０の鋼管杭１の内周面と対向する面によって、鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧されているため、鋼管杭１に生じる座屈は防止されている。
【００４１】
鋼管杭１を所定の深度まで貫入して鋼管杭１の埋設を終了し、伸縮部１２が伸張した状態で所定の時間が経過した後、図４に示すように、伸縮部１２を鋼管杭１の中心軸方向に収縮させて、押圧部１０を鋼管杭１の内周面から離す。なお、図４は、伸縮部１２を鋼管杭１の中心軸方向に収縮させた状態を、鋼管杭１の下端側から見た図である。
伸縮部１２を収縮させた後、押圧部１０と、伸縮部１２及び駆動部１４を鋼管杭１の内部から回収して地上へ取り出し、鋼管杭１の施工作業を終了する。
【００４２】
したがって、本実施形態の鋼管杭１の施工方法によれば、鋼管杭１を地中に貫入する際に、押圧部１０によって、鋼管杭１の内周面を鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧するため、鋼管杭１に生じる座屈が防止される。このため、鋼管杭１の板厚を、鋼管杭１を施工するために必要以上に増加させる必要がなく、鋼管杭１の製造コストを低下させることが可能となる。
また、鋼管杭１の施工後は、伸縮部１２を収縮させ、押圧部１０と、伸縮部１２及び駆動部１４を鋼管杭１の内部から回収するため、これらを備えた座屈防止治具を再利用することが可能となり、作業コストの低減が可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、伸縮部１２を鋼管杭１の外径方向に伸張させることにより、鋼管杭１の内周面を、押圧部１０によって所定の圧力で押圧する構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、鋼管杭１の内周面を機械的手段によって所定の圧力で押圧する構成であればよく、例えば、パンタグラフのような構成のものであってもよい。
また、本実施形態の鋼管杭１の施工方法では、座屈防止治具を、押圧部１０を一段のみ備える構成としたが、これに限定されるものではなく、押圧部１０を、鋼管杭１の深度方向に複数断又は連続的に設けてもよい。
その他の作用・効果は、上述した第一の実施形態と同様である。
【実施例】
【００４４】
図５に、地盤のＮ値と深さとの関係を示す。図５中に示されているように、Ｎ値は、地盤の深さが１６ｍとなる辺りから急激に上昇し、地盤の深さが２０ｍとなる辺りまで大きな値であり、地盤の深さが２２ｍとなる辺りから低下する。このように、地盤の深さが１６ｍ〜２２ｍとなる辺りのＮ値が大きな範囲においては、既製杭に座屈が生じる可能性が高い。ここで、急激に上昇したＮ値の地盤の深さは、既製杭の先端から約４〜５ｍ程度上方の位置であるため、この位置において既製杭の内周面を既製杭の外径方向に所定の圧力で押圧するように、座屈防止冶具を配置することが、既製杭に生じる座屈を防止するために好適であることが確認された。
【００４５】
ここで、図６（ａ）に示す本発明例では、鋼管杭１の内部において、急激に上昇したＮ値の地盤の位置、すなわち、鋼管杭１の内周面のうち、鋼管杭１に座屈が生じる可能性が高い位置の内周面を押圧するように、袋体４が配置されている。そして、内部に流体６を注入して膨張した袋体４によって、鋼管杭１の内周面のうち、鋼管杭１に座屈が生じる可能性が高い位置の内周面を、鋼管杭１の外径方向に所定の圧力で押圧している。したがって、鋼管杭１の板厚を増加させることなく、鋼管杭１に生じる座屈を防止することが可能となっている。
【００４６】
また、図６（ｂ）に示す従来例では、鋼管杭１の板厚を増加させることにより、鋼管杭１に生じる座屈を防止している。
ここで、図５に示すような状態の地盤において、構造物を支持するために必要な鋼管杭１の板厚は１４ｍｍである。そして、従来例では、鋼管杭１の板厚を１８ｍｍに増加することにより鋼管杭１に生じる座屈を防止しているが、本発明例では、鋼管杭１の板厚を１４ｍｍとしたままで鋼管杭１に生じる座屈を防止している。したがって、本発明例では、鋼管杭１の板厚を増加させることなく鋼管杭１に生じる座屈を防止することが可能であり、鋼管杭１の製造コストを低減可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の構成を示す図である。
【図５】地盤のＮ値と深さとの関係を示す図である。
【図６】本発明例と従来例との比較図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 鋼管杭
２ 翼状板
４ 袋体
６ 流体
８ 流体注入手段
１０ 押圧部
１２ 伸縮部
１４ 駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状の既製杭を地中に埋設する既製杭の施工方法であって、
前記既製杭の内周面を外径方向に押圧しながら、前記既製杭を地中へ貫入することを特徴とする既製杭の施工方法。
【請求項２】
先端部又は外周に翼状板を有する前記既製杭を回転し、前記翼状板のねじ作用により前記既製杭を地中に貫入することを特徴とする請求項１に記載した既製杭の施工方法。
【請求項３】
中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに内部に流体を注入することにより膨張する袋体と、前記袋体の内部に流体を注入する流体注入手段と、を備えたことを特徴とする座屈防止冶具。
【請求項４】
中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに既製杭の内周面と対向する押圧部と、前記既製杭の径方向に伸縮することにより前記押圧部を既製杭の径方向に移動させる伸縮部と、前記伸縮部を伸縮させる駆動部と、を備えたことを特徴とする座屈防止冶具。
【請求項１】
中空形状の既製杭を地中に埋設する既製杭の施工方法であって、
前記既製杭の内周面を外径方向に押圧しながら、前記既製杭を地中へ貫入することを特徴とする既製杭の施工方法。
【請求項２】
先端部又は外周に翼状板を有する前記既製杭を回転し、前記翼状板のねじ作用により前記既製杭を地中に貫入することを特徴とする請求項１に記載した既製杭の施工方法。
【請求項３】
中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに内部に流体を注入することにより膨張する袋体と、前記袋体の内部に流体を注入する流体注入手段と、を備えたことを特徴とする座屈防止冶具。
【請求項４】
中空形状の既製杭の内部に挿入され、前記既製杭の内周面を外径方向に押圧する座屈防止冶具であって、
前記既製杭の内部に挿入されるとともに既製杭の内周面と対向する押圧部と、前記既製杭の径方向に伸縮することにより前記押圧部を既製杭の径方向に移動させる伸縮部と、前記伸縮部を伸縮させる駆動部と、を備えたことを特徴とする座屈防止冶具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１７７１０３（Ｐ２００６−１７７１０３Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７３６０４（Ｐ２００４−３７３６０４）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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