杭打工法
【課題】埋め込み杭を建て込むための孔をＮ値の大きな地盤まで掘削することなく必要な先端支持力を得ることのできる杭打工法を提供する。
【解決手段】オーガ２５で地面を所定の深さまで掘削して孔５０を形成する削孔工程と、孔５０にセメントミルク５１を流し込む注入工程と、セメントミルク５１の流し込まれた孔５０に杭１０を挿入する杭挿入工程と、杭１０の地上端にスプリングハンマ２６を設置する設置工程と、セメントミルク５１が流動性を有する状態のときに、モンケン２７を所定の高さからスプリングハンマ２６に落下させて杭１０に載荷重を加えると同時に杭１０の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、計測された杭１０の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行する。
【解決手段】オーガ２５で地面を所定の深さまで掘削して孔５０を形成する削孔工程と、孔５０にセメントミルク５１を流し込む注入工程と、セメントミルク５１の流し込まれた孔５０に杭１０を挿入する杭挿入工程と、杭１０の地上端にスプリングハンマ２６を設置する設置工程と、セメントミルク５１が流動性を有する状態のときに、モンケン２７を所定の高さからスプリングハンマ２６に落下させて杭１０に載荷重を加えると同時に杭１０の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、計測された杭１０の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は杭打工法に関し、特に埋め込み杭の先端支持力に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば埋立地や盛り土した軟弱地盤の土地に建造物を建てる場合には、コンクリート基礎の形状に沿って所定の間隔で地中に杭を建て込む作業を行なってからコンクリート基礎を施工している。
【０００３】
ここで、杭打工法の一つとして、コンクリート杭や鋼杭を地中にハンマで打設する打撃工法が知られている。この打撃工法は、打設時に振動や騒音が発生するために近隣に建物があるところでは施工できず、杭重量も重いために運搬に手間がかかる。
【０００４】
杭打工法のもう一つとして、オーガ先行セメントミルク根固め工法（根固め工法）が知られている。この根固め工法は、先ずオーガによりスクリューで地中に孔を掘削してからセメントミルクを注入した後、その孔に杭を挿入するものである。
【０００５】
根固め工法は、無振動・無騒音で施工ができるために前述した打撃工法における問題がなくなるのみならず、既設構造物に接近して施工ができる、地層の適合範囲が広い、組立・解体が簡便なために機動性・経済性に優れている、段差地や急傾斜でも施工できる、オーガ先端よりセメントミルクを吐出し地盤を復元することができる、など他の様々なメリットを有している。
【０００６】
なお、オーガ先行セメントミルク根固め工法としては、例えば特開２００５−２８２１４９号公報に記載の技術が知られている。
【０００７】
ここで、地中に建て込まれた杭には、建造物を支持して不同沈下等を防止するために、所定の支持力が要求される。支持力は、底盤面の真下の土によって支えられる先端支持力と、杭周面で地盤の摩擦力および粘着力によって支えられる周面摩擦力との２つに分けることができる。先端支持力については、事前に行う地盤調査で得られるＮ値と杭先端面積と所定の支持力係数（工法に応じて規定された係数）とを乗じた値で評価している。そして、現場において、杭の載荷試験を行って実際の支持力を求め、これが要求値を満たしているかを検証することは稀である。
【０００８】
なお、Ｎ値とは、６３．５ｋｇのハンマ（おもり）を７５ｃｍの高さから自由落下させて、サンプラを土中に３０ｃｍ貫入させるのに要する打撃回数であり、一般に１ｍ毎に測定される。
【０００９】
さて、根固め工法などによる埋め込み杭では、オーガによりスクリューで掘削した孔に杭を挿入しているために、地中に杭を打設する打撃工法などによる打ち込み杭のように底盤面の真下の土が押し固められないので、前述した支持力係数は打撃工法よりも小さな値（例えば打撃工法などの打ち込み杭では３００であるのに対して、根固め工法などの埋め込み杭では１５０）に設定される。
【００１０】
そのため、従来において、根固め工法において必要な先端支持力を得るためには、使用する杭によりその先端面積が決まれば、あとはＮ値を大きくするしかなかった。つまり、地中のより深い強固な地盤まで達する孔をオーガで掘削するしかなかった。
【特許文献１】特開２００５−２８２１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の技術では、Ｎ値の大きな強固な地盤まで掘削するために、掘削そのもののコストが嵩むのみならず、掘削に伴う土砂や泥水が大量に発生してその処理をするためのコストも嵩む。
【００１２】
また、孔の深さが深くなり、この孔に杭を挿入することになるので、杭の長さが長くなって杭自体のコストおよび杭の取り扱い（運搬等）に要するコストも高くなる。
【００１３】
そこで、本発明は、埋め込み杭を建て込むための孔をＮ値の大きな地盤まで掘削することなく必要な先端支持力を得ることのできる杭打工法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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の杭打工法は、削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、孔に杭を挿入する杭挿入工程と、杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、載荷物を所定の高さからスプリングハンマに落下させて杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、計測された杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の杭打工法は、削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、孔に硬化材を流し込む注入工程と、硬化材の流し込まれた孔に杭を挿入する杭挿入工程と、杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、硬化材が流動性を有する状態のときに、載荷物を所定の高さからスプリングハンマに落下させて杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、計測された杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行することを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい形態において、載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマにおける載荷物の落下部分に、当該載荷物による落下衝撃を緩和する緩衝材を敷設することを特徴とする。
【００１７】
本発明のさらに好ましい形態において、杭は、Ｈ形鋼からなる杭本体と、杭本体の一方端に取り付けられて杭本体の断面を包絡する鋼板とを備え、杭挿入工程では、鋼板の取り付けられた端部が地中端となるようにして杭を孔に挿入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、杭に鉛直方向から載荷重を加えることにより杭の地中端に位置する地盤が押し固められるので、杭の先端支持力が増加する。そして、このような先端支持力を増加させる作業と先端支持力を計測する作業とを同時に行いながら、目的の先端支持力となるまで杭に載荷重を加えている。これにより、埋め込み杭を建て込むための孔をＮ値の大きな地盤まで掘削しなくても、必要な先端支持力を得ることが可能になり、且つ、杭打作業と同時に先端支持力が計測されるため、より安全な杭の提供が可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、Ｎ値の大きな強固な深い地盤まで掘削する必要がなくなるために、掘削コストや掘削に伴う土砂や泥水の処理コストを抑制することが可能になる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、杭を建て込むための孔の深さが浅くてよいので、孔に挿入される杭の長さも短くてすみ、杭自体のコストおよび杭の取り扱いコストを抑制することが可能になる。
【００２２】
載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマにおける載荷物の落下部分に、当該載荷物による落下衝撃を緩和する緩衝材を敷設することにより、載荷物がスプリングハンマに落下した時の打撃音が大幅に小さくなり、また、周辺地盤に与える振動も最低限まで収めることができるので、騒音や振動に伴う作業の制約が緩和される。
【００２３】
Ｈ形鋼の杭本体の一方端に杭本体の断面を包絡する鋼板を備えた杭を用い、杭挿入工程では、鋼板の取り付けられた端部が地中端となるようにして杭を孔に挿入することにより、杭の先端支持力を決定する一要素である杭先端面積が拡がるので、より大きな先端支持力を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態である杭打工法で用いられる杭を示す斜視図、図２は図１の杭を建て込むための杭打装置を示す概略図、図３は図２の杭打装置に取り付けられたスプリングハンマを示す側面図、図４は図３のスプリングハンマの一部を破断してその内部構造を示す断面図、図５は本発明の一実施の形態である杭打工法における杭の先端支持力を計測する計測装置を示す説明図、図６は本発明の一実施の形態である杭打工法による杭打のプロセスを順を追って示す説明図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態の杭打工法で用いられる杭１０は、径方向の断面がＨ形を呈するＨ形鋼からなる杭本体１０ａと、杭本体１０ａの一方端に取り付けられて杭本体１０ａの断面を包絡する鋼板１０ｂとからなる。
【００２７】
杭本体１０ａは、相互に平行に配置された長板状の２枚のフランジ１０ａ−１，１０ａ−１と、長辺部がこれらのフランジ１０ａ−１，１０ａ−１の長手方向中央部において９０°の角度を持って接続されて２枚のフランジ１０ａ−１，１０ａ−１を連結する長板状のウエブ１０ａ−２とを有している。また、鋼板１０ｂは、円板状の形状となっており、ウエブ１０ａ−２を挟んだ２カ所には、貫通孔１０ｂ−１がドリルにより穿設されている。なお、図１において、一方の貫通孔１０ｂ−１はウエブ１０ａ−２に隠れているために、図示されていない。
【００２８】
本実施の形態では、以上の構造を有する杭１０が、鋼板１０ｂの取り付けられた端部が地中端となるようにして孔に挿入される。なお、詳細は後述する。
【００２９】
ここで、本実施の形態では鋼板１０ｂは円板状であるが、杭本体１０ａの断面を包絡している限り、様々な形状とすることができる。また、鋼板１０ｂの貫通孔１０ｂ−１は設けられていなくてもよい。また、鋼板１０ｂそのものについても必須ではなく、鋼板１０ｂの取り付けられていないＨ形鋼であってもよい。さらに、杭はＨ形鋼に限定されるものではなく、Ｌ形鋼などＨ形以外の断面形状を有する鋼材、あるいは鋼管など、様々な形状のものを適用することができる。
【００３０】
さて、図２に示すように、図１の杭を建て込むための杭打装置である揚重機２０は、シャーシ２１ａ上に運転席２１ｂが設けられて自動車としての機能を有し、揚重機２０自体を自走可能とする本体部２１を備えている。この本体部２１の四隅には、ロッド２２ａが下方に向けて伸縮可能となったアウトリガー２２が横方向に伸縮可能に取り付けられている。そして、作業時にはロッド２２ａを伸張させてタイヤ２１ｃを地面から浮かせ、４本のロッド２２ａで本体部２１を支持することにより、本体部２１の姿勢を安定化させている。
【００３１】
シャーシ２１ａ上には、任意の角度に傾斜固定可能なクレーン２３が設けられている。そして、このクレーン２３の上端からは、リーダ２４が回転可能に垂下して取り付けられている。
【００３２】
リーダ２４には、その径方向の相互に対向する位置にガイドレール２４ａ，２４ｂがリーダ２４の全高にわたって設けられている。一方のガイドレール２４ａには、オーガスクリュー２５ａを備えたオーガ（削孔手段）２５が基台２９を介して上下動可能に組み付けられている。そして、本体部２１の内部に設置したウインチ（図示せず）から繰出されるオーガ吊込みワイヤ（図示せず）を、リーダ２４の上端部に設けたワイヤシープ２８に掛け渡したうえ下方に延ばして、その末端でオーガ２５を鉛直方向に支持している。
【００３３】
基台２９の内部には、減速機付きのオーガモータ２９ａが組込まれており、その出力軸に前述したオーガ２５が連結されている。オーガ２５の内部には、硬化材であるセメントミルクを給送するためのセメントミルク給送路（図示せず）が軸方向に沿って形成されている。セメントミルク給送路の上端は、セメントミルク供給装置から伸びる圧送ホースがホース継手（いずれも図示せず）を介して接続されている。また、セメントミルク給送路の下端は、セメントミルク（硬化材）が吐出される吐出口となっており、掘削が終了してオーガ２５を孔から引き上げるときに、これと同時に吐出口からセメントミルクを孔内に充填していくことにより、孔壁の崩落を防止している。
【００３４】
他方のガイドレール２４ｂには、下方にスプリングハンマ２６が、上方にこのスプリングハンマ２６を打撃するモンケン（載荷物）２７が、作業時において現地で組み付けられている。
【００３５】
スプリングハンマ２６は、図３および図４に示すように、上方に向けて開口された円筒状の下部保護カバー２６ａを備えた下部筐体２６ｂと、下方に向けて開口されて下部保護カバー２６ａと隙間を持って嵌り合う円筒状の上部保護カバー２６ｃを備えた上部筐体２６ｄとを有している。そして、下部保護カバー２６ａと上部保護カバー２６ｃとで構成される内部空間には、後述するモンケン２７の打撃時における衝撃を吸収する例えば７本のスプリング２６ｆが、上端を上部筐体２６ｄに、下端を下部筐体２６ｂにそれぞれ固定されて設けられている。なお、内部空間には、スプリング２６ｆの作動を減衰させるダンパをさらに設けてもよい。
【００３６】
下部筐体２６ｂの側方には、ガイドレール２４ｂに上下動自在に嵌め込まれるレールカバー２６ｅが固定されている。また、下部筐体２６ｂの下方には、モンケン２７打撃時の杭頭部の荷重を測定するロードセル３０が保護カバー２６ａ，２６ｃと同軸上に配置されて杭１０上に位置している。
【００３７】
また、上部筐体２６ｄには吊りフック２６ｇが固定されている。作業時には、ワイヤ（図示せず）の先端を吊りフック２６ｇに引っ掛けてクレーン２３でスプリングハンマ２６を持ち上げ、これを目的の杭１０上に載置する。
【００３８】
そして、上部筐体２６ｄの上面のモンケン２７の落下部分に位置する箇所には、モンケン２７のスプリングハンマ２６に対する落下衝撃を緩和する、例えば天然ゴム製の緩衝材３１が載置されている。なお、緩衝材３１の材料としては、天然ゴムに限定されるものではなく、モンケン２７の落下衝撃を緩和し得るものであれば、種々のものを適用することができる。また、本発明において、緩衝材３１の載置は省略してもよい。
【００３９】
なお、モンケン２７は、前述のようにスプリングハンマ２６の上方に位置するようにしてガイドレール２４ｂに上下動自在（自由落下可能）に嵌め込まれている。そして、このモンケン２７も、ワイヤ（図示せず）に引っ掛けてクレーン２３で所定の高さ（例えば緩衝材３１のから２ｍの高さ）まで持ち上げ、これを目的の杭１０上に載置されたスプリングハンマ２６上に落下させる。
【００４０】
このように、本実施の形態では、孔に挿入された杭１０の地上端にスプリングハンマ２６を設置し、モンケン２７をスプリングハンマ２６に落下させて杭１０に載荷重を加えるとともに杭１０の先端支持力を計測するのであるが、次に、杭１０の先端支持力を計測する計測装置４０について、図５を用いて説明する。
【００４１】
ここで、杭１０の先端支持力を計測する方法としては、静的載荷法、衝撃載荷法、急速載荷法がある。杭１０を所定の力で押す静的載荷法は計測所要時間が長い（３０分〜２時間を複数サイクル）ことから計測結果を得るまでに時間がかかる。また、杭１０に直接載荷重を加える衝撃載荷法は、計測所要時間は短い（５ｍｓｅｃ）ものの、波動理論による高度な解析が要求されることから、やはり計測結果を得るまでに時間がかかる。
【００４２】
急速載荷法の一つであるスタナミックは、ジェット燃料を短時間燃焼させて、重りの加速度を反力として杭に動的な載荷を行うもので、計測所要時間は短く（１００ｍｓｅｃ）、解析時間も短い（数分程度）ことから、直ちに計測結果を得られる。しかしながら、杭に載荷重を与えるためのコストが高く（１回当り数百万円）、したがって複数回にわたって杭に載荷重を与えるとなると、極めて高コストになり経済性が悪化する。
【００４３】
これに対して、モンケン２７をスプリングハンマ２６に落下させる本願の急速載荷法では、スタナミックの利点（計測所要時間および解析時間が短いという利点）はそのまま維持しつつ、モンケン２７を落下させることによる載荷であるため、極めて低コスト（本発明者の試算では、１回当り数万円から数十万円）で先端支持力を計測することができる。
【００４４】
さて、その計測装置４０は、図５において、前述したような杭頭部の荷重を計測するロードセル３０と、杭１０に取り付けられてモンケン２７打撃時の杭１０の加速度を計測する加速度計３２と、同じく杭１０に取り付けられてモンケン２７打撃時の杭１０の歪み度を計測する歪みゲージ３３と、モンケン２７打撃時の杭１０の変位量を光学的に計測する変位計３４と、ロードセル３０、加速度計３２、歪みゲージ３３および変位計３４の計測値がインターフェース３５を介して入力され、これらの計測値に基づいて杭１０の先端支持力を算出するコンピュータ装置３６とからなる。
【００４５】
なお、杭１０の先端支持力は、非線形ダンピング法（修正除荷点法）などの確立された方法により静的な荷重−杭沈下関係を求めることにより、算出することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態における杭打工法について、図６を用いて説明する。なお、本願の工法は、オーガ２５で地中に孔５０を掘削してからセメントミルク５１を注入した後、その孔５０に杭１０を挿入するオーガ先行セメントミルク根固め工法であり、この工法により建て込まれる杭１０は埋め込み杭となる。
【００４７】
まず最初に、削孔工程として、オーガ２５で地面を所定の深さまで掘削し、杭１０を建て込むための孔５０を形成する（図６（ａ））。このとき、岩質によっては適度の打撃やエアなどを加えながら掘削するのがよい。
【００４８】
次に、注入工程として、掘削した孔５０にセメントミルク５１を流し込む（図６（ｂ））。すなわち、掘削が終了してオーガ２５を孔５０から引き上げるのと同時にオーガ２５先端の吐出口からセメントミルク５１を孔内に充填する。これにより、孔壁の崩落が防止され、掘削した孔５０全体にセメントミルク５１が充填される。なお、自立しない土質の場合には、オーガ２５で掘削しながらセメントミルク５１を注入することができる。
【００４９】
次に、杭挿入工程として、オーガ２５を孔位置から除去し、セメントミルク５１の流し込まれた孔５０に杭１０を挿入する（図６（ｃ））。ここで、本実施の形態では、前述のように、Ｈ形鋼の杭本体１０ａの一方端に杭本体１０ａの断面を包絡する鋼板１０ｂを備えた杭１０を用いているので、この杭挿入工程では、鋼板１０ｂの取り付けられた端部が地中端となるようにして杭１０を孔５０に挿入する。
【００５０】
続いて、設置工程として、リーダ２４を１８０°回転させ、杭１０の地上端に、前述した要領でスプリングハンマ２６を設置する（図６（ｄ））。このとき、杭１０とスプリングハンマ２６との間にはロードセル３０を配置し、杭１０には、加速度計３２および歪みゲージ３３を取り付ける。また、変位計３４を所定の位置にセットする。
【００５１】
そして、載荷・計測工程として、注入したセメントミルク５１が流動性を有する状態のときに（つまり、硬化しないうちに）、載荷物であるモンケン２７を所定の高さからスプリングハンマ２６に落下させて杭１０に載荷重を加え、これと同時に計測装置（図５参照）によって杭１０の先端支持力を計測する（図６（ｅ））。なお、前述のように、モンケン２７をスプリングハンマ２６に落下させる本願の急速載荷法では、計測所要時間および解析時間が短いために、現場において直ちに計測結果である先端支持力が得られる。
【００５２】
この載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマ２６におけるモンケン２７の落下部分に、モンケン２７による落下衝撃を緩和する緩衝材３１を敷設し、打撃音および振動を吸収するようにすることが望ましい。
【００５３】
さて、載荷・計測工程で杭１０の先端支持力が計測されたならば、計測された杭１０の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行する。
【００５４】
すなわち、杭に鉛直方向からモンケン２７により載荷重を加えることにより杭１０の地中端に位置する地盤が押し固められ、目的とする先端支持力になる。そして、モンケン２７で打撃したときの杭１０の先端支持力の値は、作業現場において即座に得られる。
【００５５】
したがって、杭１０の先端支持力を増加させる作業と杭１０の先端支持力を計測する作業とを同時に行いながら、目的の先端支持力となるまで杭１０に載荷重を加えることができる。これにより、オーガ先行セメントミルク根固め工法による埋め込み杭において、杭１０を建て込むための孔５０をＮ値の大きな地盤まで掘削しなくても、必要な先端支持力を得ることが可能になる。
【００５６】
なお、本発明者の検証によれば、Ｎ値が１０〜２０程度の砂地盤において本願の杭打工法を用いることにより、目的とする先端支持力を得ることができた。そして、得られた先端支持力から支持力係数を求めると３００程度であった。このことにより、本願工法を適用することにより、埋め込み杭でありながら、打ち込み杭と同程度の先端支持力を確認することができた。
【００５７】
そして、このようにＮ値の大きな強固な深い地盤までオーガ２５で掘削する必要がなくなるために、掘削コストや掘削に伴う土砂や泥水の処理コストを抑制することが可能になる。
【００５８】
さらに、杭１０を建て込むための孔５０の深さが浅くてよいので、孔５０に挿入される杭１０の長さも短くてすみ、杭自体のコストおよび杭の取り扱いコストを抑制することが可能になる。
【００５９】
なお、本実施の形態のように、載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマ２６におけるモンケン２７の落下部分に緩衝材３１を敷設すれば、モンケン２７がスプリングハンマ２６に落下した時の打撃音が大幅に小さくなり、また、周辺地盤に与える振動も最低限まで収めることができるので、騒音や振動に伴う作業の制約が緩和される。このとき、緩衝材３１の厚さが薄いと、騒音や振動は大きくなるもののスプリングハンマ２６には大きな荷重がかかるために先端支持力の測定可能範囲が拡大するので、緩衝材３１の厚さは作業環境に応じて適宜設定するのがよい。
【００６０】
さらに、本実施の形態のように、Ｈ形鋼の杭本体１０ａの一方端に杭本体１０ａの断面を包絡する鋼板１０ｂを備えた杭１０を用い、杭挿入工程で、鋼板１０ｂの取り付けられた端部が地中端となるようにして杭１０を孔５０に挿入するようにすれば、杭１０の先端支持力を決定する一要素である杭先端面積が拡がるので、より大きな先端支持力を得ることが可能になる。
【００６１】
なお、鋼板１０ｂには貫通孔１０ｂ−１が穿設されているので、杭１０をセメントミルク５１の注入された孔５０に挿入する際に、セメントミルク５１が貫通孔１０ｂ−１から上部に流れることになる。これにより、鋼板１０ｂで孔５０の底面を直接支持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の杭打工法は、オーガ先行セメントミルク根固め工法にのみ限定的に適用されるものではなく、広く埋め込み杭全般に適用可能である。
【００６３】
すなわち、セメントミルクなどの硬化材を使用しない場合には、本発明の杭打工法は、オーガなどの削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する工程（削孔工程）と、掘削した孔に杭を挿入する工程（杭挿入工程）と、杭の地上端にスプリングハンマを設置する工程（設置工程）と、モンケンなどの載荷物を所定の高さからスプリングハンマに落下させて杭に載荷重を加えると同時にこの杭の先端支持力を計測する工程（載荷・計測工程）とで構成され、計測された杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行することになる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態である杭打工法で用いられる杭を示す斜視図である。
【図２】図１の杭を建て込むための杭打装置を示す概略図である。
【図３】図２の杭打装置に取り付けられたスプリングハンマを示す側面図である。
【図４】図３のスプリングハンマの一部を破断してその内部構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である杭打工法における杭の先端支持力を計測する計測装置を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態である杭打工法による杭打のプロセスを順を追って示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 杭
１０ａ 杭本体
１０ａ−１ フランジ
１０ａ−２ ウエブ
１０ｂ 鋼板
１０ｂ−１ 貫通孔
２０ 揚重機
２１ 本体部
２１ａ シャーシ
２１ｂ 運転席
２１ｃ タイヤ
２２ アウトリガー
２２ａ ロッド
２３ クレーン
２４ リーダ
２４ａ，２４ｂ ガイドレール
２５ オーガ（削孔手段）
２５ａ オーガスクリュー
２６ スプリングハンマ
２６ａ 下部保護カバー
２６ｂ 下部筐体
２６ｃ 上部保護カバー
２６ｄ 上部筐体
２６ｅ レールカバー
２６ｆ スプリング
２６ｇ フック
２７ モンケン（載荷物）
２８ ワイヤシープ
２９ 基台
２９ａ オーガモータ
３０ ロードセル
３１ 緩衝材
３２ 加速度計
３３ ゲージ
３４ 変位計
３５ インターフェース
３６ コンピュータ装置
４０ 計測装置
５０ 孔
５１ セメントミルク（硬化材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は杭打工法に関し、特に埋め込み杭の先端支持力に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば埋立地や盛り土した軟弱地盤の土地に建造物を建てる場合には、コンクリート基礎の形状に沿って所定の間隔で地中に杭を建て込む作業を行なってからコンクリート基礎を施工している。
【０００３】
ここで、杭打工法の一つとして、コンクリート杭や鋼杭を地中にハンマで打設する打撃工法が知られている。この打撃工法は、打設時に振動や騒音が発生するために近隣に建物があるところでは施工できず、杭重量も重いために運搬に手間がかかる。
【０００４】
杭打工法のもう一つとして、オーガ先行セメントミルク根固め工法（根固め工法）が知られている。この根固め工法は、先ずオーガによりスクリューで地中に孔を掘削してからセメントミルクを注入した後、その孔に杭を挿入するものである。
【０００５】
根固め工法は、無振動・無騒音で施工ができるために前述した打撃工法における問題がなくなるのみならず、既設構造物に接近して施工ができる、地層の適合範囲が広い、組立・解体が簡便なために機動性・経済性に優れている、段差地や急傾斜でも施工できる、オーガ先端よりセメントミルクを吐出し地盤を復元することができる、など他の様々なメリットを有している。
【０００６】
なお、オーガ先行セメントミルク根固め工法としては、例えば特開２００５−２８２１４９号公報に記載の技術が知られている。
【０００７】
ここで、地中に建て込まれた杭には、建造物を支持して不同沈下等を防止するために、所定の支持力が要求される。支持力は、底盤面の真下の土によって支えられる先端支持力と、杭周面で地盤の摩擦力および粘着力によって支えられる周面摩擦力との２つに分けることができる。先端支持力については、事前に行う地盤調査で得られるＮ値と杭先端面積と所定の支持力係数（工法に応じて規定された係数）とを乗じた値で評価している。そして、現場において、杭の載荷試験を行って実際の支持力を求め、これが要求値を満たしているかを検証することは稀である。
【０００８】
なお、Ｎ値とは、６３．５ｋｇのハンマ（おもり）を７５ｃｍの高さから自由落下させて、サンプラを土中に３０ｃｍ貫入させるのに要する打撃回数であり、一般に１ｍ毎に測定される。
【０００９】
さて、根固め工法などによる埋め込み杭では、オーガによりスクリューで掘削した孔に杭を挿入しているために、地中に杭を打設する打撃工法などによる打ち込み杭のように底盤面の真下の土が押し固められないので、前述した支持力係数は打撃工法よりも小さな値（例えば打撃工法などの打ち込み杭では３００であるのに対して、根固め工法などの埋め込み杭では１５０）に設定される。
【００１０】
そのため、従来において、根固め工法において必要な先端支持力を得るためには、使用する杭によりその先端面積が決まれば、あとはＮ値を大きくするしかなかった。つまり、地中のより深い強固な地盤まで達する孔をオーガで掘削するしかなかった。
【特許文献１】特開２００５−２８２１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の技術では、Ｎ値の大きな強固な地盤まで掘削するために、掘削そのもののコストが嵩むのみならず、掘削に伴う土砂や泥水が大量に発生してその処理をするためのコストも嵩む。
【００１２】
また、孔の深さが深くなり、この孔に杭を挿入することになるので、杭の長さが長くなって杭自体のコストおよび杭の取り扱い（運搬等）に要するコストも高くなる。
【００１３】
そこで、本発明は、埋め込み杭を建て込むための孔をＮ値の大きな地盤まで掘削することなく必要な先端支持力を得ることのできる杭打工法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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の杭打工法は、削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、孔に杭を挿入する杭挿入工程と、杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、載荷物を所定の高さからスプリングハンマに落下させて杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、計測された杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の杭打工法は、削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、孔に硬化材を流し込む注入工程と、硬化材の流し込まれた孔に杭を挿入する杭挿入工程と、杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、硬化材が流動性を有する状態のときに、載荷物を所定の高さからスプリングハンマに落下させて杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、計測された杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行することを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい形態において、載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマにおける載荷物の落下部分に、当該載荷物による落下衝撃を緩和する緩衝材を敷設することを特徴とする。
【００１７】
本発明のさらに好ましい形態において、杭は、Ｈ形鋼からなる杭本体と、杭本体の一方端に取り付けられて杭本体の断面を包絡する鋼板とを備え、杭挿入工程では、鋼板の取り付けられた端部が地中端となるようにして杭を孔に挿入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、杭に鉛直方向から載荷重を加えることにより杭の地中端に位置する地盤が押し固められるので、杭の先端支持力が増加する。そして、このような先端支持力を増加させる作業と先端支持力を計測する作業とを同時に行いながら、目的の先端支持力となるまで杭に載荷重を加えている。これにより、埋め込み杭を建て込むための孔をＮ値の大きな地盤まで掘削しなくても、必要な先端支持力を得ることが可能になり、且つ、杭打作業と同時に先端支持力が計測されるため、より安全な杭の提供が可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、Ｎ値の大きな強固な深い地盤まで掘削する必要がなくなるために、掘削コストや掘削に伴う土砂や泥水の処理コストを抑制することが可能になる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、杭を建て込むための孔の深さが浅くてよいので、孔に挿入される杭の長さも短くてすみ、杭自体のコストおよび杭の取り扱いコストを抑制することが可能になる。
【００２２】
載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマにおける載荷物の落下部分に、当該載荷物による落下衝撃を緩和する緩衝材を敷設することにより、載荷物がスプリングハンマに落下した時の打撃音が大幅に小さくなり、また、周辺地盤に与える振動も最低限まで収めることができるので、騒音や振動に伴う作業の制約が緩和される。
【００２３】
Ｈ形鋼の杭本体の一方端に杭本体の断面を包絡する鋼板を備えた杭を用い、杭挿入工程では、鋼板の取り付けられた端部が地中端となるようにして杭を孔に挿入することにより、杭の先端支持力を決定する一要素である杭先端面積が拡がるので、より大きな先端支持力を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態である杭打工法で用いられる杭を示す斜視図、図２は図１の杭を建て込むための杭打装置を示す概略図、図３は図２の杭打装置に取り付けられたスプリングハンマを示す側面図、図４は図３のスプリングハンマの一部を破断してその内部構造を示す断面図、図５は本発明の一実施の形態である杭打工法における杭の先端支持力を計測する計測装置を示す説明図、図６は本発明の一実施の形態である杭打工法による杭打のプロセスを順を追って示す説明図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態の杭打工法で用いられる杭１０は、径方向の断面がＨ形を呈するＨ形鋼からなる杭本体１０ａと、杭本体１０ａの一方端に取り付けられて杭本体１０ａの断面を包絡する鋼板１０ｂとからなる。
【００２７】
杭本体１０ａは、相互に平行に配置された長板状の２枚のフランジ１０ａ−１，１０ａ−１と、長辺部がこれらのフランジ１０ａ−１，１０ａ−１の長手方向中央部において９０°の角度を持って接続されて２枚のフランジ１０ａ−１，１０ａ−１を連結する長板状のウエブ１０ａ−２とを有している。また、鋼板１０ｂは、円板状の形状となっており、ウエブ１０ａ−２を挟んだ２カ所には、貫通孔１０ｂ−１がドリルにより穿設されている。なお、図１において、一方の貫通孔１０ｂ−１はウエブ１０ａ−２に隠れているために、図示されていない。
【００２８】
本実施の形態では、以上の構造を有する杭１０が、鋼板１０ｂの取り付けられた端部が地中端となるようにして孔に挿入される。なお、詳細は後述する。
【００２９】
ここで、本実施の形態では鋼板１０ｂは円板状であるが、杭本体１０ａの断面を包絡している限り、様々な形状とすることができる。また、鋼板１０ｂの貫通孔１０ｂ−１は設けられていなくてもよい。また、鋼板１０ｂそのものについても必須ではなく、鋼板１０ｂの取り付けられていないＨ形鋼であってもよい。さらに、杭はＨ形鋼に限定されるものではなく、Ｌ形鋼などＨ形以外の断面形状を有する鋼材、あるいは鋼管など、様々な形状のものを適用することができる。
【００３０】
さて、図２に示すように、図１の杭を建て込むための杭打装置である揚重機２０は、シャーシ２１ａ上に運転席２１ｂが設けられて自動車としての機能を有し、揚重機２０自体を自走可能とする本体部２１を備えている。この本体部２１の四隅には、ロッド２２ａが下方に向けて伸縮可能となったアウトリガー２２が横方向に伸縮可能に取り付けられている。そして、作業時にはロッド２２ａを伸張させてタイヤ２１ｃを地面から浮かせ、４本のロッド２２ａで本体部２１を支持することにより、本体部２１の姿勢を安定化させている。
【００３１】
シャーシ２１ａ上には、任意の角度に傾斜固定可能なクレーン２３が設けられている。そして、このクレーン２３の上端からは、リーダ２４が回転可能に垂下して取り付けられている。
【００３２】
リーダ２４には、その径方向の相互に対向する位置にガイドレール２４ａ，２４ｂがリーダ２４の全高にわたって設けられている。一方のガイドレール２４ａには、オーガスクリュー２５ａを備えたオーガ（削孔手段）２５が基台２９を介して上下動可能に組み付けられている。そして、本体部２１の内部に設置したウインチ（図示せず）から繰出されるオーガ吊込みワイヤ（図示せず）を、リーダ２４の上端部に設けたワイヤシープ２８に掛け渡したうえ下方に延ばして、その末端でオーガ２５を鉛直方向に支持している。
【００３３】
基台２９の内部には、減速機付きのオーガモータ２９ａが組込まれており、その出力軸に前述したオーガ２５が連結されている。オーガ２５の内部には、硬化材であるセメントミルクを給送するためのセメントミルク給送路（図示せず）が軸方向に沿って形成されている。セメントミルク給送路の上端は、セメントミルク供給装置から伸びる圧送ホースがホース継手（いずれも図示せず）を介して接続されている。また、セメントミルク給送路の下端は、セメントミルク（硬化材）が吐出される吐出口となっており、掘削が終了してオーガ２５を孔から引き上げるときに、これと同時に吐出口からセメントミルクを孔内に充填していくことにより、孔壁の崩落を防止している。
【００３４】
他方のガイドレール２４ｂには、下方にスプリングハンマ２６が、上方にこのスプリングハンマ２６を打撃するモンケン（載荷物）２７が、作業時において現地で組み付けられている。
【００３５】
スプリングハンマ２６は、図３および図４に示すように、上方に向けて開口された円筒状の下部保護カバー２６ａを備えた下部筐体２６ｂと、下方に向けて開口されて下部保護カバー２６ａと隙間を持って嵌り合う円筒状の上部保護カバー２６ｃを備えた上部筐体２６ｄとを有している。そして、下部保護カバー２６ａと上部保護カバー２６ｃとで構成される内部空間には、後述するモンケン２７の打撃時における衝撃を吸収する例えば７本のスプリング２６ｆが、上端を上部筐体２６ｄに、下端を下部筐体２６ｂにそれぞれ固定されて設けられている。なお、内部空間には、スプリング２６ｆの作動を減衰させるダンパをさらに設けてもよい。
【００３６】
下部筐体２６ｂの側方には、ガイドレール２４ｂに上下動自在に嵌め込まれるレールカバー２６ｅが固定されている。また、下部筐体２６ｂの下方には、モンケン２７打撃時の杭頭部の荷重を測定するロードセル３０が保護カバー２６ａ，２６ｃと同軸上に配置されて杭１０上に位置している。
【００３７】
また、上部筐体２６ｄには吊りフック２６ｇが固定されている。作業時には、ワイヤ（図示せず）の先端を吊りフック２６ｇに引っ掛けてクレーン２３でスプリングハンマ２６を持ち上げ、これを目的の杭１０上に載置する。
【００３８】
そして、上部筐体２６ｄの上面のモンケン２７の落下部分に位置する箇所には、モンケン２７のスプリングハンマ２６に対する落下衝撃を緩和する、例えば天然ゴム製の緩衝材３１が載置されている。なお、緩衝材３１の材料としては、天然ゴムに限定されるものではなく、モンケン２７の落下衝撃を緩和し得るものであれば、種々のものを適用することができる。また、本発明において、緩衝材３１の載置は省略してもよい。
【００３９】
なお、モンケン２７は、前述のようにスプリングハンマ２６の上方に位置するようにしてガイドレール２４ｂに上下動自在（自由落下可能）に嵌め込まれている。そして、このモンケン２７も、ワイヤ（図示せず）に引っ掛けてクレーン２３で所定の高さ（例えば緩衝材３１のから２ｍの高さ）まで持ち上げ、これを目的の杭１０上に載置されたスプリングハンマ２６上に落下させる。
【００４０】
このように、本実施の形態では、孔に挿入された杭１０の地上端にスプリングハンマ２６を設置し、モンケン２７をスプリングハンマ２６に落下させて杭１０に載荷重を加えるとともに杭１０の先端支持力を計測するのであるが、次に、杭１０の先端支持力を計測する計測装置４０について、図５を用いて説明する。
【００４１】
ここで、杭１０の先端支持力を計測する方法としては、静的載荷法、衝撃載荷法、急速載荷法がある。杭１０を所定の力で押す静的載荷法は計測所要時間が長い（３０分〜２時間を複数サイクル）ことから計測結果を得るまでに時間がかかる。また、杭１０に直接載荷重を加える衝撃載荷法は、計測所要時間は短い（５ｍｓｅｃ）ものの、波動理論による高度な解析が要求されることから、やはり計測結果を得るまでに時間がかかる。
【００４２】
急速載荷法の一つであるスタナミックは、ジェット燃料を短時間燃焼させて、重りの加速度を反力として杭に動的な載荷を行うもので、計測所要時間は短く（１００ｍｓｅｃ）、解析時間も短い（数分程度）ことから、直ちに計測結果を得られる。しかしながら、杭に載荷重を与えるためのコストが高く（１回当り数百万円）、したがって複数回にわたって杭に載荷重を与えるとなると、極めて高コストになり経済性が悪化する。
【００４３】
これに対して、モンケン２７をスプリングハンマ２６に落下させる本願の急速載荷法では、スタナミックの利点（計測所要時間および解析時間が短いという利点）はそのまま維持しつつ、モンケン２７を落下させることによる載荷であるため、極めて低コスト（本発明者の試算では、１回当り数万円から数十万円）で先端支持力を計測することができる。
【００４４】
さて、その計測装置４０は、図５において、前述したような杭頭部の荷重を計測するロードセル３０と、杭１０に取り付けられてモンケン２７打撃時の杭１０の加速度を計測する加速度計３２と、同じく杭１０に取り付けられてモンケン２７打撃時の杭１０の歪み度を計測する歪みゲージ３３と、モンケン２７打撃時の杭１０の変位量を光学的に計測する変位計３４と、ロードセル３０、加速度計３２、歪みゲージ３３および変位計３４の計測値がインターフェース３５を介して入力され、これらの計測値に基づいて杭１０の先端支持力を算出するコンピュータ装置３６とからなる。
【００４５】
なお、杭１０の先端支持力は、非線形ダンピング法（修正除荷点法）などの確立された方法により静的な荷重−杭沈下関係を求めることにより、算出することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態における杭打工法について、図６を用いて説明する。なお、本願の工法は、オーガ２５で地中に孔５０を掘削してからセメントミルク５１を注入した後、その孔５０に杭１０を挿入するオーガ先行セメントミルク根固め工法であり、この工法により建て込まれる杭１０は埋め込み杭となる。
【００４７】
まず最初に、削孔工程として、オーガ２５で地面を所定の深さまで掘削し、杭１０を建て込むための孔５０を形成する（図６（ａ））。このとき、岩質によっては適度の打撃やエアなどを加えながら掘削するのがよい。
【００４８】
次に、注入工程として、掘削した孔５０にセメントミルク５１を流し込む（図６（ｂ））。すなわち、掘削が終了してオーガ２５を孔５０から引き上げるのと同時にオーガ２５先端の吐出口からセメントミルク５１を孔内に充填する。これにより、孔壁の崩落が防止され、掘削した孔５０全体にセメントミルク５１が充填される。なお、自立しない土質の場合には、オーガ２５で掘削しながらセメントミルク５１を注入することができる。
【００４９】
次に、杭挿入工程として、オーガ２５を孔位置から除去し、セメントミルク５１の流し込まれた孔５０に杭１０を挿入する（図６（ｃ））。ここで、本実施の形態では、前述のように、Ｈ形鋼の杭本体１０ａの一方端に杭本体１０ａの断面を包絡する鋼板１０ｂを備えた杭１０を用いているので、この杭挿入工程では、鋼板１０ｂの取り付けられた端部が地中端となるようにして杭１０を孔５０に挿入する。
【００５０】
続いて、設置工程として、リーダ２４を１８０°回転させ、杭１０の地上端に、前述した要領でスプリングハンマ２６を設置する（図６（ｄ））。このとき、杭１０とスプリングハンマ２６との間にはロードセル３０を配置し、杭１０には、加速度計３２および歪みゲージ３３を取り付ける。また、変位計３４を所定の位置にセットする。
【００５１】
そして、載荷・計測工程として、注入したセメントミルク５１が流動性を有する状態のときに（つまり、硬化しないうちに）、載荷物であるモンケン２７を所定の高さからスプリングハンマ２６に落下させて杭１０に載荷重を加え、これと同時に計測装置（図５参照）によって杭１０の先端支持力を計測する（図６（ｅ））。なお、前述のように、モンケン２７をスプリングハンマ２６に落下させる本願の急速載荷法では、計測所要時間および解析時間が短いために、現場において直ちに計測結果である先端支持力が得られる。
【００５２】
この載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマ２６におけるモンケン２７の落下部分に、モンケン２７による落下衝撃を緩和する緩衝材３１を敷設し、打撃音および振動を吸収するようにすることが望ましい。
【００５３】
さて、載荷・計測工程で杭１０の先端支持力が計測されたならば、計測された杭１０の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行する。
【００５４】
すなわち、杭に鉛直方向からモンケン２７により載荷重を加えることにより杭１０の地中端に位置する地盤が押し固められ、目的とする先端支持力になる。そして、モンケン２７で打撃したときの杭１０の先端支持力の値は、作業現場において即座に得られる。
【００５５】
したがって、杭１０の先端支持力を増加させる作業と杭１０の先端支持力を計測する作業とを同時に行いながら、目的の先端支持力となるまで杭１０に載荷重を加えることができる。これにより、オーガ先行セメントミルク根固め工法による埋め込み杭において、杭１０を建て込むための孔５０をＮ値の大きな地盤まで掘削しなくても、必要な先端支持力を得ることが可能になる。
【００５６】
なお、本発明者の検証によれば、Ｎ値が１０〜２０程度の砂地盤において本願の杭打工法を用いることにより、目的とする先端支持力を得ることができた。そして、得られた先端支持力から支持力係数を求めると３００程度であった。このことにより、本願工法を適用することにより、埋め込み杭でありながら、打ち込み杭と同程度の先端支持力を確認することができた。
【００５７】
そして、このようにＮ値の大きな強固な深い地盤までオーガ２５で掘削する必要がなくなるために、掘削コストや掘削に伴う土砂や泥水の処理コストを抑制することが可能になる。
【００５８】
さらに、杭１０を建て込むための孔５０の深さが浅くてよいので、孔５０に挿入される杭１０の長さも短くてすみ、杭自体のコストおよび杭の取り扱いコストを抑制することが可能になる。
【００５９】
なお、本実施の形態のように、載荷・計測工程の実行に先立って、スプリングハンマ２６におけるモンケン２７の落下部分に緩衝材３１を敷設すれば、モンケン２７がスプリングハンマ２６に落下した時の打撃音が大幅に小さくなり、また、周辺地盤に与える振動も最低限まで収めることができるので、騒音や振動に伴う作業の制約が緩和される。このとき、緩衝材３１の厚さが薄いと、騒音や振動は大きくなるもののスプリングハンマ２６には大きな荷重がかかるために先端支持力の測定可能範囲が拡大するので、緩衝材３１の厚さは作業環境に応じて適宜設定するのがよい。
【００６０】
さらに、本実施の形態のように、Ｈ形鋼の杭本体１０ａの一方端に杭本体１０ａの断面を包絡する鋼板１０ｂを備えた杭１０を用い、杭挿入工程で、鋼板１０ｂの取り付けられた端部が地中端となるようにして杭１０を孔５０に挿入するようにすれば、杭１０の先端支持力を決定する一要素である杭先端面積が拡がるので、より大きな先端支持力を得ることが可能になる。
【００６１】
なお、鋼板１０ｂには貫通孔１０ｂ−１が穿設されているので、杭１０をセメントミルク５１の注入された孔５０に挿入する際に、セメントミルク５１が貫通孔１０ｂ−１から上部に流れることになる。これにより、鋼板１０ｂで孔５０の底面を直接支持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の杭打工法は、オーガ先行セメントミルク根固め工法にのみ限定的に適用されるものではなく、広く埋め込み杭全般に適用可能である。
【００６３】
すなわち、セメントミルクなどの硬化材を使用しない場合には、本発明の杭打工法は、オーガなどの削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する工程（削孔工程）と、掘削した孔に杭を挿入する工程（杭挿入工程）と、杭の地上端にスプリングハンマを設置する工程（設置工程）と、モンケンなどの載荷物を所定の高さからスプリングハンマに落下させて杭に載荷重を加えると同時にこの杭の先端支持力を計測する工程（載荷・計測工程）とで構成され、計測された杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで載荷・計測工程を繰り返し実行することになる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態である杭打工法で用いられる杭を示す斜視図である。
【図２】図１の杭を建て込むための杭打装置を示す概略図である。
【図３】図２の杭打装置に取り付けられたスプリングハンマを示す側面図である。
【図４】図３のスプリングハンマの一部を破断してその内部構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である杭打工法における杭の先端支持力を計測する計測装置を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態である杭打工法による杭打のプロセスを順を追って示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 杭
１０ａ 杭本体
１０ａ−１ フランジ
１０ａ−２ ウエブ
１０ｂ 鋼板
１０ｂ−１ 貫通孔
２０ 揚重機
２１ 本体部
２１ａ シャーシ
２１ｂ 運転席
２１ｃ タイヤ
２２ アウトリガー
２２ａ ロッド
２３ クレーン
２４ リーダ
２４ａ，２４ｂ ガイドレール
２５ オーガ（削孔手段）
２５ａ オーガスクリュー
２６ スプリングハンマ
２６ａ 下部保護カバー
２６ｂ 下部筐体
２６ｃ 上部保護カバー
２６ｄ 上部筐体
２６ｅ レールカバー
２６ｆ スプリング
２６ｇ フック
２７ モンケン（載荷物）
２８ ワイヤシープ
２９ 基台
２９ａ オーガモータ
３０ ロードセル
３１ 緩衝材
３２ 加速度計
３３ ゲージ
３４ 変位計
３５ インターフェース
３６ コンピュータ装置
４０ 計測装置
５０ 孔
５１ セメントミルク（硬化材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、
前記孔に杭を挿入する杭挿入工程と、
前記杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、
載荷物を所定の高さから前記スプリングハンマに落下させて前記杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、
計測された前記杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで前記載荷・計測工程を繰り返し実行する、
ことを特徴とする杭打工法。
【請求項２】
削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、
前記孔に硬化材を流し込む注入工程と、
前記硬化材の流し込まれた前記孔に杭を挿入する杭挿入工程と、
前記杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、
前記硬化材が流動性を有する状態のときに、載荷物を所定の高さから前記スプリングハンマに落下させて前記杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、
計測された前記杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで前記載荷・計測工程を繰り返し実行する、
ことを特徴とする杭打工法。
【請求項３】
前記載荷・計測工程の実行に先立って、前記スプリングハンマにおける前記載荷物の落下部分に、当該載荷物による落下衝撃を緩和する緩衝材を敷設する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の杭打工法。
【請求項４】
前記杭は、Ｈ形鋼からなる杭本体と、前記杭本体の一方端に取り付けられて前記杭本体の断面を包絡する鋼板とを備え、
前記杭挿入工程では、前記鋼板の取り付けられた端部が地中端となるようにして前記杭を前記孔に挿入する、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の杭打工法。
【請求項１】
削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、
前記孔に杭を挿入する杭挿入工程と、
前記杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、
載荷物を所定の高さから前記スプリングハンマに落下させて前記杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、
計測された前記杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで前記載荷・計測工程を繰り返し実行する、
ことを特徴とする杭打工法。
【請求項２】
削孔手段で地面を所定の深さまで掘削して孔を形成する削孔工程と、
前記孔に硬化材を流し込む注入工程と、
前記硬化材の流し込まれた前記孔に杭を挿入する杭挿入工程と、
前記杭の地上端にスプリングハンマを設置する設置工程と、
前記硬化材が流動性を有する状態のときに、載荷物を所定の高さから前記スプリングハンマに落下させて前記杭に載荷重を加えると同時に当該杭の先端支持力を計測する載荷・計測工程とを備え、
計測された前記杭の先端支持力が目的とする先端支持力となるまで前記載荷・計測工程を繰り返し実行する、
ことを特徴とする杭打工法。
【請求項３】
前記載荷・計測工程の実行に先立って、前記スプリングハンマにおける前記載荷物の落下部分に、当該載荷物による落下衝撃を緩和する緩衝材を敷設する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の杭打工法。
【請求項４】
前記杭は、Ｈ形鋼からなる杭本体と、前記杭本体の一方端に取り付けられて前記杭本体の断面を包絡する鋼板とを備え、
前記杭挿入工程では、前記鋼板の取り付けられた端部が地中端となるようにして前記杭を前記孔に挿入する、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の杭打工法。
【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２００７−２３９３６９（Ｐ２００７−２３９３６９Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６５５７７（Ｐ２００６−６５５７７）
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【特許番号】特許第３８２９９９０号（Ｐ３８２９９９０）
【特許公報発行日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（３９３０２２５０６）丸紅建材リース株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【特許番号】特許第３８２９９９０号（Ｐ３８２９９９０）
【特許公報発行日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（３９３０２２５０６）丸紅建材リース株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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