JP2002363981A - 先行先端支持体を有する基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適正な断面を有する支持本体と、十分な先端
支持力を有する先端支持体とを備えた回転貫入式の基礎
構造を提供する。 【解決手段】 先端翼１２を有する先端軸部１１を、脱
着機構３０を介して切り離し可能に上部軸部２０の下端
に取り付けて地盤内に回転貫入させて所定深度に到達さ
せる。脱着機構３０で上部軸部２０を切り離して上部軸
部２０のみを引き上げ、支持地盤位置に先行先端支持体
１０として残置させた先端軸部１１の上部に、上部軸部
２０を引き上げて形成された空孔２内に設けた支持本体
の下端を継いで先行先端支持体１０と支持本体とを一体
基礎とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は先行先端支持体を有
する基礎構造に係り、特に先行先端支持体をあらかじめ
地中の支持地盤まで回転貫入させて埋設し、その先行先
端支持体に支持本体を連結するようにした先行先端支持
体を有する基礎構造に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
鋼管杭等の既製杭の先端にスクリュー状の先端翼を取り
付け、この既製杭に所定の回転推進力を付与し、先端翼
のネジ作用を利用して既製杭を埋設する回転貫入杭及び
その打設方法が知られている。この種の回転貫入杭によ
れば、無排土、無騒音、無振動の杭施工が可能となる。
また先端翼の投影面積が杭径より大きいため、この先端
翼が先端支持力を負担する先端拡径杭構造となるため、
杭設計上の効果も期待できる。

【０００３】ところが、この回転貫入杭では地上から杭
頭部に所定の回転トルクを作用させてねじ込む機構であ
るため、地盤状態によっては杭設計から定まる杭断面以
上の断面積や肉厚の鋼管等を必要とする場合がある。特
に大きな径の杭を打設する場合には一層不経済となるこ
とが知られている。

【０００４】また、従来の既製杭の先端支持効果を高め
た杭構造が要望されており、この場合、前述のように、
回転貫入杭の先端翼を有する先端支持機構の構造がきわ
めて有効であることが確認されている。しかし、この先
端支持機構は回転貫入杭の一部であるため、同様の構造
を備えた独立した先端支持体を埋設することを実現した
い。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有す
る問題点を解消し、先端翼を備えた先行先端支持体を回
転貫入杭機構で埋設し、その後、先行先端支持体を支持
地盤位置に残置し、その先行先端支持体に所定の支持構
造を接続して全体基礎構造とした先行先端支持体を有す
る基礎構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、先端翼を有する先端軸部を、脱着機構を
介して切り離し可能に上部軸部の下端に取り付けて地盤
内に回転貫入させて所定深度に到達させ、前記脱着機構
で前記上部軸部を切り離して上部軸部のみを引き上げ、
支持地盤位置に先行先端支持体として残置させた前記先
端軸部の上部に、前記上部軸部を引き上げて形成された
空孔内に設けた支持本体の下端を継いで前記先行先端支
持体と支持本体とを一体基礎としたことを特徴とする。

【０００６】前記支持本体は、具体的には既製埋込杭、
場所打ちコンクリート杭、グラウンドアンカー引張材と
することが好ましい。

【０００７】また、前記先端軸部と同形の中間軸部を、
前記先端軸部と上部軸部との間に複数段配置し、前記先
端支持体に加えて前記中間軸部を地盤内の所定深さ位置
に残置し、前記支持本体の中間支持体を設けることが好
ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の先行先端支持体を
有する基礎構造の一実施の形態について、添付図面を参
照して説明する。図１（ａ）には螺旋状の先端翼１２が
取り付けられ支持地盤位置に残置されて先行先端支持体
として機能する先端軸部と、この先端軸部１１と同径を
なし先端翼１２と同一形状の上部翼２１を備えた上部軸
部２０とが一体的に連結された先端埋設体が示されてい
る。先端軸部１１は外周面にスクリュー状をなす鋼製の
先端翼１２が固着された先端閉塞構造の短鋼管からな
る。この鋼管は杭の設計上、必要な先端支持力を負担可
能な断面を確保できる外径及び翼外径に設計されてい
る。先端翼１２の翼体形状としては図示したように、１
枚の螺旋翼としたり、複数枚の翼を螺旋状に配設しても
よい。この場合、軸部のねじ込み推力及び方向支持性を
考慮して所定リード角を設定することが好ましい。先端
軸部１１には同径の上部軸部２０が脱着機構（図示せ
ず）を介して連結されている。上部軸部２０には先端翼
１２と同形状の上部翼２１が取り付けられている。上部
軸部２０の長さは先端軸部１１が支持地盤に到達し、所
定の根入れまで埋め込まれた際に、その上端が所定量だ
け地表面から突出するように設定されている。

【０００９】上部軸部２０と先端軸部１１とで構成され
た先端埋設体１は、図１（ａ）に示したように、上部軸
部２０と先端軸部１１とが埋設時に脱着機構を介して一
体的に連結され、図示しない公知の杭打設装置のタワー
のリーダーにセットされた状態で、時計回りの回転推力
が付与され、地盤内に圧入される。この時先端埋設体１
は無排土機構により埋設されるため、この先端埋設体１
の周辺地盤の締め固めが起こり、周辺地盤の強度が増大
する。さらにこの先端軸部１１が支持地盤に到達した段
階で上部軸部２０と先端軸部１１とは、後述する脱着機
構の動作によって切り離される。先端軸部１１と上部軸
部２０との切り離し後、図１（ｂ）に示したように、上
部軸部２０を反時計回りに回転しながら引き上げること
により、先端軸部１１のみが先行先端支持体１０として
支持地盤位置に残置され、上部軸部２０が引き上げられ
た部分には上部軸部２０にほぼ等しい容積の空孔２が形
成され、この部分に後述する既製杭等の各種の支持本体
が設けられる。なお、上部軸部２０の引き上げの際、上
部翼２１が孔壁３を攪乱するので、孔壁３の崩壊防止の
ために、空孔２内をベントナイト等の安定液や、硬化速
度を制御したセメントミルク等で満たすことが好まし
い。

【００１０】次に、空孔２（図１）の孔底部に残置され
た先行先端支持体１０上に据え付けられ、空孔内に設け
られた支持本体について、図２を参照して説明する。図
２（ａ）は支持本体として鋼管杭５が先行先端支持体１
０の上端に連結された状態を示している。この鋼管杭５
は基礎杭として求められている所定の設計断面及び肉厚
のものを採用すればよい。なお、鋼管杭５のほかプレス
トレストコンクリート（ＰＣ）杭、高強度プレストレス
トコンクリート（ＰＨＣ）杭等も同様に適用なことはい
うまでもない。図２（ｂ）は節杭形状のコンクリート杭
６を支持本体として用いた例を示している。この節６ａ
の外径を上部翼２１で乱された孔壁部分の範囲としたの
で、杭頭を軽打するだけで杭全体を地盤内に埋設するこ
とができる。この既製杭５，６の打設手順については図
１０で詳述する。図２（ｃ）は先行先端支持体１０をア
ンカー体としたグラウンドアンカー（地盤アンカー）引
張材７とした例を示している。アンカー引張材７として
のＰＣ鋼線、鋼棒はあらかじめ上部軸部２０内に挿通し
ておき、下端を先行先端支持体１０に連結しておけばよ
い。また上部軸部２０を引き上げた後に安定液内にＰＣ
鋼線等を沈降させて先行先端支持体１０の定着部に連結
してもよい。この場合、連結機構にはＰＣ鋼線の下端が
先行先端支持体１０位置に到達した段階で連結治具同士
が確実に締結できるワンタッチ機構を採用することが好
ましい。図２（ｄ）は安定液で満たされた空孔２内に鉄
筋かご８を埋設し、トレミー管（図示せず）を用いてコ
ンクリートを打設して造成した場所打ちコンクリート杭
９の例を示している。このコンクリート打設では、杭底
部に先行先端支持体１０が位置しているので、孔底部処
理を行わなくても先端支持力が確実に得られる。

【００１１】図３は先端軸部１１を埋設用のキャニスタ
ー４０（缶容器）として利用した例を示した斜視図であ
る。図３（ａ）は先端軸部１１内に空洞４１を設け、全
体を高い密閉性を有する筒状のキャニスター４０として
仕上げ、この先端軸部１１と上部軸部２０とを連結して
先端埋設体１としたものである。このキャニスター４０
内に、対象地盤内に埋設処分可能な廃棄物、たとえば固
化、不溶化あるいは還元処理済みの重金属廃棄物、有機
塩素系化合物、低レベル放射性廃棄物等を収容し、地盤
の所定深さまで埋設させ、上部軸部２０を引き上げた後
の空孔２を埋め戻すことでキャニスター４０を地中埋設
することができる。また、空洞４１に貯留した土壌浄化
処理用薬剤を、周辺地盤に一定量ずつ供給可能な装置
（図示せず）をキャニスター４０に設け、このキャニス
ター４０を土壌汚染地域の地盤内に埋設設置し、汚染地
盤の浄化を行うような適用例もある。

【００１２】図４〜図９を参照して先端埋設体１を構成
する各部構成について説明する。図４（ａ）は先端軸部
１１と上部軸部２０とに固着された先端翼１２、上部翼
２１の翼体部分を示している。翼体は１枚の円環状の板
材を所定のリード角が確保されるように螺旋状に軸部外
周面に固着して製作するが、略三日月状等の翼体ピース
を複数枚用いて１組の翼体部分を構成するようにしても
よい。図４（ｂ）は上部軸部２０の上部翼２１の大きさ
を先端軸部１１の先端翼１２より小さくした例を示して
いる。同図に示した構成にすることにより、上部軸部２
０の引き上げ時の孔壁３の乱れを抑えることができる。
また、必要な先端支持力に応じて先端翼１２の外径を大
きくできることはいうまでもない。

【００１３】図５〜図７は先端軸部１１と上部軸部２０
との脱着機構３０の各種例を示している。図５，図６に
例示したように、先端埋設体１は地上からの時計回りの
回転力と下方向への押し込み力とにより地盤内に埋設さ
れるが、先端軸部１１が支持地盤に到達したら、上部軸
部２０を切り離す必要がある。このときの両者の脱着機
構３０としては、図５に示したネジタイプと、図６，図
７に示したメカニカルタイプとに大別できる。

【００１４】図５に示した脱着機構３０では、先端軸部
１１上端に雄ねじ部３１を形成し、上部軸部２０下端の
雌ねじ部３２と螺合させるようになっている。このネジ
部での螺合は先端埋設体１としての全体を埋設する際に
回転に伴う締め付け力が作用した場合にも緩い螺合が実
現する程度のネジ山形状からなっている。このため、切
り離し時に、上部軸部２０を反時計回りに回転すれば両
者の螺合は容易に解け、先端軸部１１が支持地盤位置に
残置された状態で上部軸部２０のみを引き上げることが
できる。図５（ｂ）は、簡易な構造の脱着機構３０とし
て、先端軸部１１の外周面に鋼材を加工してネジ山３３
を形成するとともに、このネジ山３３に螺合する筒状カ
バー３４を上部軸部２０の下端に固着した例を示してい
る。このネジ連結では先端埋設体１の埋設時の回転推力
に抵抗できないので、先端埋設体１は、アースオーガー
等を用いてあらかじめ掘削された孔内に埋設することが
好ましい。

【００１５】図６（ａ）は、上部軸部２０内に組み込ん
だラッチ機構により両者の連結及び切り離しを行う脱着
機構３０の内部構成例を示している。同図に示したラッ
チ機構はバネ３５で係止方向に付勢されたラッチ爪３６
を先端軸部１１の係止開口１３に係止することで両者を
連結でき、またラッチ爪３６に取り付けられた解除リン
ク３７を操作ワイヤＷ等で地上から操作することでラッ
チ爪３６を矢印方向に回動させて、その係止を解除する
ことができる。このラッチ解除は遠隔操作される電磁バ
ルブ等の動作によっても実現することができる。なお、
このラッチ爪３６が先端軸部１１の回転トルクを負担す
るので、図６（ｂ）に示したように、先端軸部１１の全
周に４〜６箇所を配設することが好ましい。

【００１６】図７（ａ）は、上部軸部２０下端から伸縮
自在な複動機構のラム３９を有する油圧ジャッキ３８を
先端軸部１１内に配備し、ラム３９の伸縮切替によって
先端軸部１１と上部軸部２０との連結及び切り離しを行
う例を示している。油圧ジャッキ３８の動作により伸長
したラム３９は先端軸部１１の内面に形成された凹所１
４に係合され、先端軸部１１は上部軸部２０に連結され
る。また、地上の圧源での油圧操作により油圧ジャッキ
３８を動作させ、対象となるラム３９を縮退させること
で、先端軸部１１の切り離しが行える。本例においても
先端軸部１１の回転トルクを負担するために、図７
（ｂ）に示したように、ラム３９を全周に６箇所配設し
ている。なお、図７ではラム３９の伸縮動作を説明する
ために、伸長、縮退状態を同時に表示している。

【００１７】図８各図は、孔底に残置された先行先端支
持体１０としての先端軸部１１に杭体等の支持本体の下
端を載置するための構造を示している。図８（ａ）には
上端に杭下端収容座１５が形成された先端軸部１１と、
杭下端収容座１５にはめ込まれた既製杭５の下端の一部
が示されている。同図に示したように、既製杭５の下端
には所定のテーパ５ａが形成されており、安定液で満た
された空孔２内に既製杭５を沈設し先端が杭下端収容座
１５に接する深さになると、収容座１５の溝内に案内さ
れはめ込まれる。図８（ｂ）には既製杭５の内径に一致
する凸状ガイド１６が上端に形成された先端軸部１１が
示されている。この場合も既製杭５の下端に凸状ガイド
１６に案内できるためのテーパ５ａが形成されている。
図８（ｃ）にはアンカーケーブル７が定着された先行先
端支持体１０としての先端軸部１１が示されている。こ
の定着部１７ではあらかじめ先端軸部１１の上端にケー
ブル端がスイベルを介して定着され、この状態で先端埋
設体１の埋設が行われるようになっているが、アンカー
ケーブル７を後工程で先端軸部１１に定着させることも
できる。

【００１８】図９（ａ）は先端軸部１１Ａと複数段の中
間軸部１１Ｂとを直列に連結した先端埋設体１を示した
変形例を示している。この先端埋設体１では、各中間軸
部１１Ｂ間の切り離しのための脱着機構３０の作動タイ
ミングを個々に調整できる。このため、先端軸部１１Ａ
を残置してそれより上側の中間軸部１１Ｂと上端軸部２
０とを引き上げ、地盤内の所定深さに達した所で次段の
中間軸部１１Ｂを切り離し、中間軸部１１Ｂを地盤内の
中間位置に残置することができる。そして最終的に各中
間軸部１１Ｂの中空部を貫通可能な直径の既製杭５を、
各中間軸部１１Ｂを貫通するように埋設することで節杭
機能を有する杭を施工できる。

【００１９】次に、先行先端支持体１０の上部に連結す
る支持構造としての既製杭、場所打ち杭の施工手順につ
いて図１０，図１１の各図を参照して説明する。図１０
（ａ）〜（ｃ）は、先端埋設体１の埋設状態を示してい
る。各図に示したように先端埋設体１は地上の図示しな
い公知の杭打設装置を利用して回転押し込み力を付与さ
れ、地盤内へ埋設される。先端軸部１１が支持地盤（図
示せず）に到達し、所定の根入れが確保された状態で上
部軸部２０に反時計回りの回転力を付与し、脱着機構３
０部分で上部軸部２０を先端軸部１１から切り離す（図
１０（ｄ））。上部軸部２０は切り離された後、引き続
き反時計回りの回転力を付与することでその全体を地盤
内から引き上げることができる。このとき上部軸部２０
の引き上げに伴って現れる空孔２の孔壁３の崩壊を防止
するために、ベントナイト液等の安定液を空孔２内に満
たすことが好ましい（図１０（ｅ）〜（ｆ））。さらに
鋼管杭等の既製杭５を空孔２内に沈設し、杭下端を先行
先端支持体１０上に支持させる（図１０（ｇ）〜
（ｉ））。なお、図１０（ｊ）には杭周辺に充填された
固化材４５が固化して杭の周面摩擦が増大した状態が示
されている。

【００２０】ここで、既製杭５の沈設と、上部軸部２０
の引き上げ工程とを入れ替えた施工手順について説明す
る。上部軸部２０を中空管とし、先端軸部１１を支持地
盤に到達させた後に、この上部軸部２０内に既製杭５を
建て込む。既製杭５の下端を先端支持体１０としての先
端軸部１０上に固定した後に、上部軸部２０の引き上げ
を行うこともできる。このとき上部軸部２０内を安定液
で満たしておくことにより周辺地盤の土砂を遮断した状
態でのオールケーシング工法と同様の施工状況とするこ
とができる。その後、上部軸部２０の引き上げを行うと
ともに杭周辺をセメントミルク等の固化材で充填して支
持構造を完成させることができる。上部軸部２０を設置
した状態で、支持本体としての既製杭５に代えて場所打
ちコンクリート杭、アンカー引張材を同様に施工するこ
ともできる。その後上部軸部２０の引き上げを行うこと
により孔壁の崩壊を最小限にすることができる。

【００２１】図１１各図は孔底部に先行先端支持体１０
が位置するように施工された場所打ちコンクリート杭９
の施工手順を示している。図１１（ａ）〜（ｃ）は先端
埋設体１の埋設から引き上げ工程を示しており、図１０
（ａ）〜（ｆ）と同一工程を簡略化して示している。次
いで場所打ちコンクリート杭用の鉄筋かご８を、図示し
ないクレーン等の揚重機によって地上から吊り込んで安
定液で満たされた空孔２内に沈設する（図１１（ｄ），
（ｅ））。トレミー管Ｔを孔内に設置してコンクリート
を打設する（図１１（ｆ），（ｇ））。以上の手順によ
り孔底部に先行先端支持体１０を有する場所打ちコンク
リート杭を造成することができる。

【００２２】なお、以上に述べたように先行先端支持体
１０は、その上に連結される主として各種杭基礎として
の支持本体を先端支持するように適用されるが、地盤ア
ンカーのアンカーケーブルの引張定着端、地表残土を空
孔内に投入して撹拌混合して固化させた地盤改良コラム
等の地盤改良体、地下埋設貯蔵容器本体等、多用な構造
体として機能させることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
先端埋設体によって先行先端支持体をあらかじめ埋設
し、さらに空孔を利用して所望の支持本体を実現するこ
とができ、この結果、より効率的な地盤支持構造を提供
することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による先行先端支持体を有する基礎構造
の一実施の形態としての施工態様を示した全体斜視図。

【図２】本発明の先行先端支持体を有する基礎構造の各
種例を示した概略全体図。

【図３】基礎構造を貯蔵容器構造として適用した変形例
を示した概略斜視図。

【図４】先行先端支持体としての先端軸部及び上部軸部
に形成された翼体の形状の例を示した部分斜視図。

【図５】先端軸部及び上部軸部の脱着機構の例（ネジ機
構）を示した部分断面図。

【図６】先端軸部及び上部軸部の脱着機構の例（ラッチ
機構）を示した部分断面図。

【図７】先端軸部及び上部軸部の脱着機構の例（油圧機
構）を示した部分断面図。

【図８】先行先端支持体としての上部支持構造の支持状
態を示した部分断面図。

【図９】先端軸部、中間軸部及び上部軸部とを直列に連
結して、中間軸部を地盤内の所定位置に残置するように
した杭基礎構造の例を示した正面図。

【図１０】先行先端支持体上に既製鋼管杭を埋設した例
の施工手順を示した作業フロー説明図。

【図１１】先行先端支持体上に場所打ちコンクリート杭
を造成した例の施工手順を示した作業フロー説明図。

【符号の説明】

１ 先端埋設体 ２ 空孔 ３ 孔壁 ５ 既製杭 ７ グラウンドアンカー引張材 １０ 先行先端支持体 １１，１１Ａ 先端軸部 １１Ｂ 中間軸部 １２ 先端翼 ２０ 上部軸部 ２１ 上部翼 ３０ 脱着機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０２Ｄ 7/22 Ｅ０２Ｄ 7/22 (72)発明者 田村 昌仁 茨城県つくば市立原１番地 独立行政法人 建築研究所内 Ｆターム(参考） 2D041 BA13 CA05 DA03 DB02 DB07 FA14 GA01 GC02 2D050 AA03 AA06 AA16 CA06 CB02 CB23

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端翼を有する先端軸部を、脱着機構を介
   して切り離し可能に上部軸部の下端に取り付けて地盤内
   に回転貫入させて所定深度に到達させ、前記脱着機構で
   前記上部軸部を切り離して上部軸部のみを引き上げ、支
   持地盤位置に先行先端支持体として残置させた前記先端
   軸部の上部に、前記上部軸部を引き上げて形成された空
   孔内に設けた支持本体の下端を継いで前記先行先端支持
   体と支持本体とを一体基礎としたことを特徴とする先行
   先端支持体を有する基礎構造。
2. 【請求項２】前記支持本体は、既製埋込杭であることを
   特徴とする請求項１に記載の先行先端支持体を有する基
   礎構造。
3. 【請求項３】前記支持本体は、場所打ちコンクリート杭
   であることを特徴とする請求項１に記載の先行先端支持
   体を有する基礎構造。
4. 【請求項４】前記支持本体は、グラウンドアンカー引張
   材であることを特徴とする請求項１に記載の先行先端支
   持体を有する基礎構造。
5. 【請求項５】前記先端軸部と同形の中間軸部を、前記先
   端軸部と上部軸部との間に複数段配置し、前記先端支持
   体に加えて前記中間軸部を地盤内の所定深さ位置に残置
   し、前記支持本体の中間支持体を設けたことを特徴とす
   る請求項１に記載の先行先端支持体を有する基礎構造。