杭の回転圧入方法と同方法に用いる回転圧入杭

【課題】
今までは回転圧入が困難とされていた木杭やコンクリート杭等の捩れに弱い材質からなる杭でも回転圧入工法により埋設でき、しかも杭を確実に固定できる杭の回転圧入方法と同方法に用いる回転圧入杭を提供できるようにした。
【解決手段】
杭２先端に先端刃部材１を設け、杭２の外周に回転圧入に耐え得る管材たるさや管３を被せて同さや管３と前記先端刃部材１とを連結し、杭２を回転圧入する際、さや管３を介して先端刃部材１を回転させて杭２を連結して所要の深さまで回転圧入し、同所要の深さに到達したらさや管３と先端刃部材１との連結を解除して同さや管３を地中より抜き取り、次いでさや管３の抜き取り後に生じる杭２と土砂との空間９に所定の埋め戻し材を充填して杭２を安定させる構成とした杭の回転圧入方法と、同方法に用いる回転圧入杭で構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物や土木構造物の基礎支持に用いられる杭を回転圧入により埋設する回転圧入工法に関し、より詳しくは、今までは回転圧入が困難とされていた捩れに弱い材質からなる杭を、回転圧入により埋設できるようにした杭の回転圧入方法と同方法に用いる回転圧入杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、建築物や土木構造物の基礎支持に用いられる杭の埋設は回転圧入工法による施工が多い。この工法は振動や騒音の発生を少なくでき、しかも排土処理の必要がない回転圧入によって杭を埋設するというものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この回転圧入工法は、地盤に立てた回転圧入用の杭に鉛直方向の荷重を掛けながら回転させて地盤に圧入していく工法であり、十分な支持力が得られる深さまで複数の杭を順次連結しながら圧入していくものである。
【０００４】
そして、回転圧入工法に用いる杭は、地盤に立てた杭に鉛直方向の荷重を掛けながら回転させて地盤に圧入していくので、この回転圧入工法用の杭は捩れに強い鋼管で構成していることが多い。
【０００５】
このため、回転圧入工法には捩れに弱い材質からなる例えば木杭やコンクリート杭を用いることができず、したがって、木杭やコンクリート杭でも対応可能な地盤であっても、これら木杭やコンクリート杭を使用することができなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３９０１７号公報（第１〜７頁、図１〜９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、今までは回転圧入が困難とされていた木杭やコンクリート杭等の捩れに弱い材質からなる杭でも回転圧入工法により埋設でき、しかも杭を確実に固定できる杭の回転圧入方法と同方法に用いる回転圧入杭を提供できるようにした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係る杭の回転圧入方法は、杭先端に先端刃部材を設け、杭の外周に回転圧入に耐え得る管材を被せて同管材と前記先端刃部材とを連結し、杭を回転圧入する際、管材を介して先端刃部材を回転させて杭を連結して所要の深さまで回転圧入し、同所要の深さに到達したら管材と先端刃部材との連結を解除して同管材を地中より抜き取り、次いで管材の抜き取り後に生じる杭と土砂との空間に所定の埋め戻し材を充填して杭を安定させるようにしたものとしてある。
【０００９】
また前記杭に管状の杭を用い、回転圧入の後で同杭内に所定の充填材を充填するものとしてある。
【００１０】
そして、同施工方法に用いる回転圧入杭は、杭下端部に先端刃部材を設け、かつ同杭の外周に回転圧入に耐え得る管材を被設してなり、また管材を、同管材の軸を中心に時計方向もしくは反時計方向に回転させることにより先端刃部材と連結もしくは連結の解除をできるように構成したものとしてある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る杭の回転圧入方法によれば、杭を回転圧入する際の力を、杭の外周に被せた管材を介して杭の先端に取り付けている先端刃部材に伝達するようにして、杭本体には回転圧入する際の力が直接作用しないようにしているので、これにより、今までは回転圧入が困難とされていた木杭やコンクリート杭等の捩れに弱い材質からなる杭でも回転圧入工法により埋設することができる。
【００１２】
また、杭が所要の深さ（必要とされる杭の支持力が得られる深さ）に到達したら同杭の外周に被せている管材を地中より引き抜くことができるようにしていて、そして管材の抜き取り後に生じる杭と土砂との空間に所定の埋め戻し材たるセメントミルクを充填するようにしているので、したがって、杭がセメントミルクで確実に固定されて左右へのぐらつきや下方への沈み込みを大に抑止できるため杭を安定して埋設できる。
【００１３】
また上述のように、杭が所要の深さに到達したら同杭の外周に被せている管材を地中より引き抜くことができるようにしていることから管材を再利用することができて経済的で、また省資源化を期せることから環境に優しいという効果を有する。
【００１４】
そして、本発明に係る杭の回転圧入方法により、木杭やコンクリート杭の他にも塩化ビニルや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やポリプロピレン（ＰＰ）等からなる樹脂管やテールボイド管（紙管）も使用できて、したがって地盤に対応する杭の選定範囲が広がるので、経済的でまた省資源化を期せることから環境に優しいという効果を有する。
【００１５】
また上述の塩化ビニルや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やポリプロピレン（ＰＰ）等からなる樹脂管やテールボイド管（紙管）を使用した際、必要に応じて圧入したこれらの杭内部をセメントミルクで充填することによりこれら杭の剛性を大にできて、木杭やコンクリー杭と同程度の支持力も得ることができる。また、杭内部に鉄筋を挿入した後、セメントミルクで充填し杭の剛性をさらに強くする場合ある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る杭の回転圧入方法を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
本回転圧入方法は、図１に示すように、先端刃部材１を取り付けた杭２の外周に、杭２の後端側より回転圧入に耐え得る管材たるさや管３（図１０参照）を被せていき、図２に示すように、先端刃部材１の嵌合突起５をさや管３の切り欠き４内の奥まで案内し、さや管３を図２中の矢印方向に回して嵌合突起５を嵌合溝４ａに案内し、さや管３と先端刃部材１とを連結する。
またさや管３は、先端刃部材に有するフランジ６で保持している。
【００１８】
次いで、図３に示すように、さや管３に鉛直方向の荷重を掛けながら先端刃部材１を回転（図３中においては時計回り）させながら、さや管３およびさや管３内に収容されている杭２を地中の所要の深さまで回転圧入する。
図３中では、さや管３に鉛直方向の荷重を掛けて回転圧入する回転圧入手段の図示は省略している。
【００１９】
また、杭２およびさや管３は、これら複数の杭２およびさや管３を順次連結しながら地中の必要とされる杭の支持力が得られる深さの支持層まで圧入していく場合があり、図中に示す符号８は、さや管３の接続用連結部材を示していて、図中では示していないが、ボルト、ナットにより接続できるようにしている。
【００２０】
そして、杭２およびさや管３が所要の深さまで回転圧入できたら、さや管３を回転圧入の際に回転させた方向と反対方向（反時計回り）に回転させ、先端刃部材１の嵌合突起５とさや管３の嵌合溝４ａとの係合を解除して嵌合突起５を切り欠き４内に位置させ、図４に示すように、杭２に被せていたさや管３を地中より抜き取る。
【００２１】
次いで、図５に示すように、さや管３の抜き取り後に生じる杭２と地中の土砂との空間９に埋め戻し材たるセメントミルク１０を充填し、杭２と地中の土砂との空間９をこのセメントミルク１０で固定するようにしている。
【００２２】
空間９に充填しているセメントミルク１０は、この空間９に接する土中に浸透するので、セメントミルク１０の固化後は、杭２および先端刃部材１をしっかりと固定できる。
【００２３】
そして、図６に示すように、管状の杭２’の場合は、さや管３の抜き取り後に生じる管状の杭２’と地中の土砂との空間９に埋め戻し材たるセメントミルク１０を充填し、管状の杭２’と地中の土砂との空間９をこのセメントミルク１０で固定し、さらに必要に応じて、管状の杭２’における上方の開口２ａよりこの管状の杭２’の内部空間に充填材たるセメントミルク１０を充填する場合がある。
【００２４】
空間９に充填しているセメントミルク１０は、この空間９に接する土中にも浸透して固化後し、また、管状の杭２’の内部空間に充填材しているセメントミルク１０は、管状の杭２’の内で固化後するので、管状の杭２’および先端刃部材１をしっかりと固定できる。
【００２５】
また、前述する充填材は、セメントミルクの他にもコンクリート、砂、土、石等や、これらのものを組み合わせたものを用いる場合もある。
【００２６】
そして、本発明に係る杭の回転圧入方法に用いる杭の構成を説明する。
杭は、杭の先端にセットする先端刃部材１、杭の本体（杭２、管状の杭２’）、杭の本体に被せて先端刃部材１と連結するさや管３より構成している。
【００２７】
図７は、先端刃部材１の一例を示していて、図７（ａ）は、図９（ａ）に示す内部に空間のない木やコンクリート等から形成している杭（杭２）にセットするものを示し、図７（ｂ）は、図９（ｂ）に示す内部に空間を有する塩化ビニル等の樹脂や紙等から形成している杭（杭２’）にセットするものを示し、そして図７（ｃ）は、図９（ａ）に示す内部に空間のない木やコンクリート等から形成している杭（杭２）と図９（ｂ）に示す内部に空間を有する塩化ビニル等の樹脂や紙等から形成している杭（杭２’）の両方にセットできるようにしたものを示している。
【００２８】
そして、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示している先端刃部材１は、本体から放射状に突出する刃７を備えたストレート型の先端刃部材を示している。そして図８（ａ）に示すように、先端刃部材１を、本体に円盤状の刃７を備えた拡底型の先端刃部材を、また図８（ｂ）に示すように、先端刃部材１を、本体に螺旋状の刃７を備えた拡底型の先端刃部材を設ける場合もある。
【００２９】
次に、先端刃部材１と杭（杭２、杭２’）とのセット方法を説明する。
本セット方法は一例を示すものであって、したがって他のセット方法により先端刃部材１と杭（杭２、杭２’）をセットする場合もある。
【００３０】
先端刃部材１と内部に空間のない木材からなる杭２（木杭）をセットする場合は、図１１（ａ）に示すように、先端刃部材１の上方に有する開口１ａより杭２（木杭）を挿入して、杭２（木杭）の端部に形成している切り欠き２ｂと先端刃部材１に形成している突起１２とを歯合させ、図１１（ｂ）に示すようにセットする。
また杭２（木杭）は、先端刃部材に有する杭受け１１で保持している。
【００３１】
先端刃部材１と杭２（木杭）との接続は、図中には示していないが、杭２（木杭）は先端刃部材１の開口１ａより圧入したり、また、先端刃部材１の開口１ａより挿入した杭２（木杭）を、先端刃部材１の外部よりこの先端刃部材１を介してボルト等によって固定する場合もある。
【００３２】
また、先端刃部材１と内部に空間のないコンクリートからなる杭２（コンクリート杭）をセットする場合は、図１２（ａ）に示すように、先端刃部材１の上方に有する開口１ａより端部に連結部材１７を取り付けた杭２（コンクリート杭）を挿入して、杭２（コンクリート杭）の端部に取り付けている連結部材１７に形成している切り欠き１７ａと先端刃部材１に形成している突起１２とを歯合させ、図１２（ｂ）に示すようにセットする。
また杭２（コンクリート杭）は、先端刃部材に有する杭受け１１で保持している。
【００３３】
そして、図１２（ｂ）に示している符号１８は、鋼製の先端刃部材１と連結部材１７とを溶接した溶接部であり、この先端刃部材１と連結部材１７との溶接は必要に応じて行う場合がある。
【００３４】
また、先端刃部材１と内部に空間を有する塩化ビニル等の樹脂や紙材からなる管状の杭２’（管状杭）をセットする場合は、図１３（ａ）に示すように、先端刃部材１の上方に有する開口１ａより管状の杭２’（管状杭）を挿入して、管状の杭２’（管状杭）の端部に形成している通孔２ｃの開口と先端刃部材１に形成している通孔１３の開口とをそれぞれ合わせ、図１３（ｂ）に示すように、これら通孔（２ｃ、１３）にボルト１５を通してボルト１５とナット１６により、この図１３（ｂ）に示すようにセットする。
また杭２’（管状杭）は、先端刃部材に有する杭受け１１で保持している。
【００３５】
そして、上述する杭２、管状の杭２’に、施工時の杭の曲がりを防止するため図１４（ａ）に示す補強バンド２０を装着する場合がある。
図１４（ｂ）に示した補強バンド２０の装着例は、補強バンド２０を固定ねじ２１によって杭２（木杭）に装着しているものである。
【００３６】
次に、複数の杭（杭２、杭２’）を連結する際の連結方法を説明する。
本連結方法は一例を示すものであって、したがって他の連結方法により複数の杭（杭２、杭２’）を連結する場合もある。
【００３７】
内部に空間のない杭２を複数連結する場合は、図１５（ａ）に示すように、それぞれの杭２の端部に形成している嵌合溝２ｄに対応するよう形成した連結部材１９を介して図１５（ｂ）に示すように連結させる。
【００３８】
そして、上述のように連結部材１９を用いて連結するのではなく、図１６（ａ）に示すように、それぞれの杭２の端部を一対の切り欠き２ｅ、２ｅに形成してこれら切り欠き２ｅ、２ｅを係合させ、図１６（ｂ）に示すように連結する場合もある。
【００３９】
内部に空間を有する管状の杭２’を複数連結する場合は、図１７（ａ）に示すように、それぞれの管状の杭２’の開口２ａ部に嵌合する部分を有する連結部材２２を介して図１７（ｂ）に示すように連結させる。
【００４０】
また、上述する杭２、管状の杭２’を連結する際に、連結部を、例えば接着剤やボルト等によって固定する場合もある。
【００４１】
図１８に示した回転圧入杭は、先端刃部材１に設けた通孔たる水口１４より同先端刃部材１の内部および先端刃部材１に接続している管状の杭２’の内部を介して地上に排水できるようにしているものである。
【００４２】
そして、図１９に示すように、さや管３に鉛直方向の荷重を掛けながら先端刃部材１を回転（図１９においては時計回り）させ、さや管３およびさや管３内に収容されている杭２’を地中の支持層まで回転圧入する際に、地中の水２４を、先端刃部材１に設けた水口１４より同先端刃部材１の内部および先端刃部材１に接続している管状の杭２’の内部を介して地上に排水できるようにしている。
【００４３】
また、この図１９では管状の杭２’の連結部分は見えてはいないが、図１７（ａ）に示すように、管状の杭２’を連結するための連結部材２２は内部に通孔２３を有するので、地中の水２４を、先端刃部材１に設けた水口１４より同先端刃部材１の内部および先端刃部材１に接続している管状の杭２’の内部を介して地上に排水でき、埋設後の杭を支持杭のみならずウェルポイント工法に応用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る回転圧入杭の一例を示す斜視図。
【図２】さや管と先端刃部材とを連結した状態を示す斜視図。
【図３】杭の施工工程を示す斜視図。
【図４】杭の施工工程を示す斜視図。
【図５】杭の施工工程を示す斜視図。
【図６】杭の施工工程を示す斜視図。
【図７】先端刃部材の一例を示す一部切り欠き斜視図。
【図８】先端刃部材の一例を示す一部切り欠き斜視図。
【図９】杭の一例を示す斜視図。
【図１０】さや管の一例を示す斜視図。
【図１１】先端刃部材と杭のセット方法の一例を示す一部切り欠き斜視図。
【図１２】先端刃部材と杭のセット方法の一例を示す一部切り欠き斜視図。
【図１３】先端刃部材と杭のセット方法の一例を示す一部切り欠き斜視図。
【図１４】杭に装着する補強バンドの一例を示す斜視図。
【図１５】杭の連結方法の一例を示す斜視図。
【図１６】杭の連結方法の一例を示す斜視図。
【図１７】杭の連結方法の一例を示す斜視図。
【図１８】他形態の回転圧入杭の一例を示す斜視図。
【図１９】図１８に示した杭の施工工程を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１先端刃部材
１ａ開口
２杭
２’菅状の杭
２ａ通孔
２ｂ切り欠き
２ｃ通孔
２ｄ嵌合溝
２ｅ切り欠き
３さや管
４切り欠き
４ａ嵌合溝
５嵌合突起
６フランジ
７刃
８ジョイント
９空間
１０セメントミルク
１１杭受け
１２突起
１３通孔
１４水口
１５ボルト
１６ナット
１７連結部材
１７ａ切り欠き
１８溶接部
１９連結部材
２０補強バンド
２１固定ねじ
２２連結部材
２３通孔
２４水

【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭先端に先端刃部材を設け、杭の外周に回転圧入に耐え得る管材を被せて同管材と前記先端刃部材とを連結し、杭を回転圧入する際、管材を介して先端刃部材を回転させて杭を連結して所要の深さまで回転圧入し、同所要の深さに到達したら管材と先端刃部材との連結を解除して同管材を地中より抜き取り、次いで管材の抜き取り後に生じる杭と土砂との空間に所定の埋め戻し材を充填して杭を安定させる構成とした杭の回転圧入方法。
【請求項２】
前記杭に管状の杭を用い、回転圧入の後で同杭内に所定の充填材を充填する請求項１に記載の杭の回転圧入方法。
【請求項３】
杭下端部に先端刃部材を設け、かつ同杭の外周に回転圧入に耐え得る管材を被設してなり、また管材を、同管材の軸を中心に時計方向もしくは反時計方向に回転させることにより先端刃部材と連結もしくは連結の解除をできるように構成してなる回転圧入杭。

【図１】