JP6796922B2 - 拡張型鋼管杭圧入構造及び杭状補強体作成方法並びにそれに用いる圧入治具 - Google Patents

Description

本発明は、拡張型鋼管杭を地盤に圧入する拡張型鋼管杭圧入構造及び杭状補強体作成方法並びにそれに用いる圧入治具に関するものである。

従来用いられていたこの種の拡張型鋼管杭圧入構造としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構造では、高圧注水装置の高圧流体注入治具を拡張型鋼管杭の杭頭に取り付けるスペースを確保するため、杭頭が地上に残る程度に拡張型鋼管杭を地盤に圧入している。

特開２０１４−９５２５２号公報

例えば住宅等の建築物の基礎は、その底盤が地盤面より低い位置に形成されることが多い。このため、上記したような従来構造を採った場合、図４に示すような杭状補強体作成方法を行う必要が生じる。図４は、従来の杭状補強体作成方法を示す説明図である。図４に示すように、従来方法では、拡張型鋼管杭２を拡張させた後に杭頭レベルを設計値に合わせるため拡張型鋼管杭２の周囲の土を掘削し（ステップＳ４０）、拡張型鋼管杭２を所定深度で切断して除去する（ステップＳ４１）。その後に、根切りを行うとともに、拡張型鋼管杭の上部に基礎６を形成する（ステップＳ４２）。

このような従来方法では、杭頭レベルを設計値に合わせるために拡張型鋼管杭の周囲の土を掘削しているので、掘削土の処理が必要となり、作業者の負担が増大している。掘削土を掘削孔の周囲に単に放置した場合、掘削土が掘削孔に崩れ落ち、掘削を改めて行う必要が生じることもある。また、拡張型鋼管杭の切断は容易ではなく、作業者の負担が増大している。これらの作業者の負担は、杭頭レベルが低いほど、また杭の本数が多いほど増大する。

拡張型鋼管杭の切断及び除去を不要とするために、杭頭が地中に位置するまで拡張型鋼管杭を圧入する方法も考えられるが、単純にこの方法を適用した場合、高圧流体注入治具を杭頭に取り付けるスペースを確保することが難しくなる。高圧流体注入治具を杭頭に取り付けるスペースを確保するために拡張型鋼管杭の周囲の土を掘削することも考えられるが、やはり掘削土の処理が必要となり、作業者の負担が増大する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高圧流体注入治具を拡張型鋼管杭の杭頭に取り付けるスペースを確保しつつ、作業者の負担を低減できる拡張型鋼管杭圧入構造及び杭状補強体作成方法並びにそれに用いる圧入治具を提供することである。

本発明に係る拡張型鋼管杭圧入構造は、地盤に形成された凹部と、凹部内に杭頭が位置するように地盤に圧入された拡張型鋼管杭と、凹部内の杭頭に取り付けられた高圧流体注入治具とを備え、凹部は、凹部の内周壁と杭頭との間に、杭頭に高圧流体注入治具を取り付けるスペースを確保するための空隙を有するように設けられており、凹部の内周壁は、圧密又は締め固められた土により構成されている。

本発明に係る杭状補強体作成方法は、先細り形状の圧入治具を地盤に圧入した後に圧入治具を地盤から除去し、地盤に凹部を形成する工程と、凹部内に杭頭が位置するように地盤に拡張型鋼管杭を圧入する工程と、凹部内の杭頭に高圧流体注入治具を取り付ける工程とを含み、凹部は、凹部の内周壁と杭頭との間に、杭頭に高圧流体注入治具を取り付けるスペースを確保するための空隙を有するように設けられており、凹部の内周壁は、圧密又は締め固められた土により構成されている。

本発明に係る圧入治具は、地盤に拡張型鋼管杭を圧入するための圧入治具であって、小径面及び先細り状のテーパ外周面を有する円錐台形状の円錐台部と、円錐台部の大径面から円錐台部と同軸に延在された円柱形状の円柱部とを備え、小径面には、拡張型鋼管杭の杭頭が挿通可能な挿通孔が設けられており、挿通孔は円柱部の内部まで延在されており、円柱部の内部には挿通孔の終端面が設けられており、挿通孔に杭頭が挿通された状態で、拡張型鋼管杭とともに地盤に圧入されて、圧密又は締め固められた土により構成された内周壁を有するとともに杭頭が内部に位置する凹部を地盤に形成するように構成されている。

本発明の拡張型鋼管杭圧入構造によれば、凹部は凹部の内周壁と杭頭との間に空隙を有するように設けられており、凹部の内周壁は圧密又は締め固められた土により構成されているので、高圧流体注入治具を拡張型鋼管杭の杭頭に取り付けるスペースを確保しつつ、作業者の負担を低減できる。

本発明の実施の形態による拡張型鋼管杭圧入構造を示す説明図である。 図１の凹部を形成するための圧入治具を示す正面図である。 本発明の実施の形態による杭状補強体作成方法を示す説明図である。 従来の杭状補強体作成方法を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態による拡張型鋼管杭圧入構造を示す説明図である。本実施の形態の拡張型鋼管杭圧入構造は、例えば住宅等の建築物の杭状補強体を作成する際の途中段階の構造である。図において、拡張型鋼管杭圧入構造には、凹部１と拡張型鋼管杭２とが含まれている。凹部１は、地盤３に形成された窪み又は穴である。拡張型鋼管杭２は、凹部１内に杭頭２ａが位置するように地盤３に圧入されている。ここでいう圧入とは、静荷重及び動荷重の少なくとも一方からなる圧力を拡張型鋼管杭２に加えて拡張型鋼管杭２を地盤３に押し入れることを意味する。静荷重のみで拡張型鋼管杭２を地盤３に押し入れることもでき、静荷重を拡張型鋼管杭２に加えつつ、打撃による動荷重を拡張型鋼管杭２に加えて、拡張型鋼管杭２を地盤３に押し入れることもできる。

後に説明するように、凹部１は、地盤３に圧入された圧入治具４（図２参照）が除去されることにより地盤３に形成される。すなわち、凹部１は、圧入治具４が地盤３に圧入された際に、圧入治具４の圧入位置の土が周囲に押しのけられることで形成されており、凹部１の内周壁１ａは、圧密又は締め固められた土により構成されている。換言すると、凹部１は掘削により形成されるものではなく、凹部１の形成により掘削土は生じない。このため、従来必要とされていた掘削土の処理が不要とされ、作業者の負担が低減される。

凹部１は、凹部１の内周壁１ａと杭頭２ａとの間に空隙１ｂを有するように設けられている。この空隙１ｂは、拡張型鋼管杭２の杭頭２ａに高圧流体注入治具５（図３参照）を取り付けるためのスペースを確保するためのものである。高圧流体注入治具５の形状にも依るが、空隙１ｂは杭頭２ａの周囲全体に確保されていることが好ましい。

拡張型鋼管杭２は、拡張溝２ｂを有している。拡張溝２ｂは、内方に窪むように拡張型鋼管杭２の周壁が変形されることで形成されている。拡張型鋼管杭２の杭頭２ａには、開口部２ｃが設けられている。開口部２ｃを通して拡張型鋼管杭２の内部に圧力流体が注入されることで、拡張溝２ｂが拡げられ、拡張型鋼管杭２が径方向に拡張される。圧力流体としては、例えば高圧水等を用いることができる。

後に説明するように、拡張型鋼管杭２の杭頭２ａの上には、鉄筋コンクリート等により構成される基礎が形成される。拡張型鋼管杭２の杭頭２ａが凹部１内に配置されているので、すなわち拡張型鋼管杭２の杭頭２ａが地盤面より低い位置に配置されているので、基礎の底盤が地盤面より低い位置に形成される場合であっても、拡張型鋼管杭２を切断及び除去する必要はなく、作業者の負担が低減される。

次に、図２は、図１の凹部１を形成するための圧入治具４を示す正面図である。図において、圧入治具４は、円錐台形状（頂部が欠落した円錐形状）の円錐台部４０、円柱形状の円柱部４１及び棒状の軸部４２が一体に設けられたものである。

円錐台部４０の小径面４０ａは、圧入治具４の先端を構成している。すなわち、圧入治具４は、円錐台部４０の小径面４０ａを先端として地盤３に圧入される。円錐台部４０の外周面は、先細り状のテーパ外周面４０ｂを構成している。

小径面４０ａには、円錐台部４０と同軸に延在された挿通孔４３が設けられている。挿通孔４３は、円錐台部４０の大径面４０ｃを超えて円柱部４１の内部まで延在されている。挿通孔４３は、拡張型鋼管杭２の杭頭２ａよりも大きな直径を有しており、拡張型鋼管杭２の杭頭２ａが挿通可能とされている。

円柱部４１は、円錐台部４０の大径面４０ｃから圧入治具４の後端側に向けて延在されており、円錐台部４０と同軸に配置されている。円柱部４１の外周面４１ａは、円錐台部４０及び円柱部４１の中心軸と平行に延在されている。

軸部４２は、円柱部４１の後端４１ｂから延出されている。軸部４２の後端には、取付孔４２ａが設けられている。取付孔４２ａは、圧入治具４を地盤３に圧入する際に例えば延長ロッド等が接続可能とされている。なお、取付孔４２ａ及び延長ロッドは例えば螺合等により接続可能とされている。延長ロッドには、先行掘削ロッド等の圧入治具４とは異なる治具も取り付けることができる。

次に、図３は、本発明の実施の形態による杭状補強体作成方法を示す説明図である。まず、圧入治具４の挿通孔４３に拡張型鋼管杭２の杭頭２ａを挿通した後に、拡張型鋼管杭２を地盤３に圧入するとともに（ステップＳ３０）、圧入治具４を拡張型鋼管杭２とともに地盤３に圧入する（ステップＳ３１）。

その次に、圧入治具４を地盤３から除去し、地盤３に凹部１を形成する（ステップＳ３２）。この段階の圧入構造が図１の構造に相当する。凹部１が形成された後、凹部１内の杭頭２ａに高圧流体注入治具５を取り付けるとともに、杭頭２ａの開口部２ｃを通して拡張型鋼管杭２の内部に圧力流体を注入することで、拡張溝２ｂを拡げて拡張型鋼管杭２を径方向に拡張させる（ステップＳ３３）。

その次に、杭頭２ａから高圧流体注入治具５を取り外し（ステップＳ３４）、根切りを行うとともに杭頭２ａの上に基礎６を形成する（ステップＳ３５）。

このような拡張型鋼管杭圧入構造及び杭状補強体作成方法では、凹部１は凹部１の内周壁１ａと杭頭２ａとの間に空隙１ｂを有するように設けられており、凹部１の内周壁１ａは圧密又は締め固められた土により構成されているので、高圧流体注入治具５を拡張型鋼管杭２の杭頭２ａに取り付けるスペースを確保しつつ、作業者の負担を低減できる。すなわち、凹部１の形成のために掘削土が生じないので、従来必要とされていた掘削土の処理を不要とすることができ、作業者の負担が低減できる。また、掘削土が凹部１に崩れ落ちるということを回避でき、作業者の負担が低減できる。さらに、拡張型鋼管杭２の切断及び除去を不要とすることができ、作業者の負担が低減できる。

また、圧入治具４の先端には、杭頭２ａが挿通可能な挿通孔４３が設けられており、挿通孔４３に杭頭２ａを挿通した状態で、拡張型鋼管杭２とともに圧入治具４を地盤に圧入するので、拡張型鋼管杭２の圧入工程と凹部１の形成工程とを同時に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

さらに、圧入治具４には、圧入治具４の先端を構成する小径面４０ａと先細り状のテーパ外周面４０ｂとを有する円錐台形状の円錐台部４０が設けられているので、圧入治具４の圧入に必要とされる力を少なくしつつ、より確実に凹部１の内周壁１ａを圧密又は締め固められた土により構成させることができる。

さらにまた、圧入治具４には、円錐台部４０の大径面４０ｃから圧入治具４の後端側に向けて円錐台部４０と同軸に延在された円柱形状の円柱部４１がさらに設けられているので、円錐台部４０が地盤３に食い込む際に円錐台部４０の上方の内周壁１ａを円柱部４１の外周面４１ａにより支持することができ、より確実に凹部１を形成できる。

なお、実施の形態では、拡張型鋼管杭２とともに圧入治具４を地盤に圧入し、拡張型鋼管杭２の圧入工程と凹部１の形成工程とを同時に行うように説明しているが、地盤に凹部を形成した後に拡張型鋼管杭を圧入してもよい。

また、圧入治具４として図２に示す形状を示しているが、圧入治具の形状は図２の形状に限定されず、例えば砲弾形状若しくは多角錐形状またはそれらの頂部が欠落した形状等の他の先細り形状としてもよい。

１ 凹部
１ａ 内周壁
１ｂ 空隙
２ 拡張型鋼管杭
２ａ 杭頭
３ 地盤
４ 圧入治具
４０ 円錐台部
４０ａ 小径面
４０ｂ テーパ外周面
４０ｃ 大径面
４１ 円柱部
４３ 挿通孔
５ 高圧流体注入治具
６ 基礎

Claims (6)

1. 地盤に形成された凹部と、
   前記凹部内に杭頭が位置するように前記地盤に圧入された拡張型鋼管杭と、
   前記凹部内の前記杭頭に取り付けられた高圧流体注入治具と
   を備え、
   前記凹部は、前記凹部の内周壁と前記杭頭との間に、前記杭頭に前記高圧流体注入治具を取り付けるスペースを確保するための空隙を有するように設けられており、
   前記凹部の内周壁は、圧密又は締め固められた土により構成されている
   ことを特徴とする拡張型鋼管杭圧入構造。
2. 先細り形状の圧入治具を地盤に圧入した後に前記圧入治具を前記地盤から除去し、前記地盤に凹部を形成する工程と、
   前記凹部内に杭頭が位置するように前記地盤に拡張型鋼管杭を圧入する工程と、
   前記凹部内の前記杭頭に高圧流体注入治具を取り付ける工程と
   を含み、
   前記凹部は、前記凹部の内周壁と前記杭頭との間に、前記杭頭に前記高圧流体注入治具を取り付けるスペースを確保するための空隙を有するように設けられており、
   前記凹部の内周壁は、圧密又は締め固められた土により構成されている
   ことを特徴とする杭状補強体作成方法。
3. 前記圧入治具の先端には、前記杭頭が挿通可能な挿通孔が設けられており、
   前記挿通孔に前記杭頭を挿通した状態で、前記拡張型鋼管杭とともに前記圧入治具を地盤に圧入する
   ことを特徴とする請求項２記載の杭状補強体作成方法。
4. 前記圧入治具には、前記圧入治具の先端を構成する小径面と先細り状のテーパ外周面とを有する円錐台形状の円錐台部が設けられている
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の杭状補強体作成方法。
5. 前記圧入治具には、前記円錐台部の大径面から圧入治具の後端側に向けて前記円錐台部と同軸に延在された円柱形状の円柱部がさらに設けられている
   ことを特徴とする請求項４記載の杭状補強体作成方法。
6. 地盤に拡張型鋼管杭を圧入するための圧入治具であって、
   小径面及び先細り状のテーパ外周面を有する円錐台形状の円錐台部と、
   前記円錐台部の大径面から前記円錐台部と同軸に延在された円柱形状の円柱部と
   を備え、
   前記小径面には、前記拡張型鋼管杭の杭頭が挿通可能な挿通孔が設けられており、前記挿通孔は前記円柱部の内部まで延在されており、前記円柱部の内部には前記挿通孔の終端面が設けられており、
   前記挿通孔に前記杭頭が挿通された状態で、前記拡張型鋼管杭とともに前記地盤に圧入されて、圧密又は締め固められた土により構成された内周壁を有するとともに前記杭頭が内部に位置する凹部を前記地盤に形成するように構成されている
   ことを特徴とする圧入治具。

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