JP2013151850A - フィン付き鋼管杭を設置する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可能な限り小さい径の鋼管杭を採用したフィン付き鋼管杭をフィン付きケーシングを用いて設置するための方法を提供する。
【解決手段】ケーシング本体と、ケーシング本体の所定の位置に固定された第１のフィンと、ケーシング本体の底面に着脱可能に係合された第２のフィンと、第２のフィンをケーシング本体に係合するための少なくとも１つのフック機構とを備えるケーシングを回転圧入するステップ（ａ）と、鋼管杭をケーシング本体の地上側端部の開口から挿入し、第２のフィンの突出部に差し込むステップ（ｂ）と、フック機構を解除して、第２のフィンをケーシング本体から解放するステップ（ｃ）と、第２のフィンと鋼管杭を残置したまま、ケーシング本体を引き抜くステップ（ｄ）と、ステップ（ｄ）の過程において、ケーシング本体と鋼管杭の間の空間に土砂を埋戻すステップ（ｅ）とを備える方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤の支持力を改良するフィン付き鋼管杭を設置する方法に関する。

建物を建造する際に地盤中に設けられる基礎としては、ベタ基礎、布基礎、杭基礎など種々のものがある。これらは、建物の種類、地盤の状況、必要な費用などの諸条件に適したものが選択されるが、軟弱な表層土の厚みが相対的に深い箇所については、杭基礎が採用されることが多い。そして、杭基礎に用いられる杭としては鋼管杭やコンクリート杭があり、その設置方法としては、前者では回転圧入工法、後者では現場打設工法が用いられる例が多い。

これらのうち、鋼管杭の回転圧入工法においては、施工中は回転による圧入を容易にし、施工後は地盤の支持力を高めるため、鋼管杭の地盤側端部にフィン（翼）を装着することが有効な手段として知られている。これは、施工中は回転モータの回転力がフィンによる推進力となること、施工後は地盤の支持力を鋼管杭の本体のみならずフィンにも受けることによる。結果として、工期の短縮や杭の数を減ずることができ、コストの低減化にとって有用な手段となっている。

しかし、昨今の経済情勢においては、金属価格の高騰から、鋼管杭による杭基礎に要するコストのさらなる低減化が社会的な要請となっている。このことは、去る３月１１日に発生した東日本大震災を契機として、一層拍車がかかるものと思われる。

そこで、施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、鋼管杭として可能な限り細いものを採用してコストの低減化を図ることが考えられる。しかし、回転圧入工法においては、地盤からの反力を受けるため、一定以下の径の鋼管杭を使用すると、地盤の状況によっては、回転モータによる回転力と地盤からの反力によりひずみを生じ、最悪の場合には、ねじ切れてしまうことがある。このような状況を解決するため、フィンと径の細い鋼管杭を別個に地盤中に貫入して、フィン付き鋼管杭とする方法が考えられる。

ここで、杭基礎の大部分をコンクリート杭とする方法については、例えば、特許第３４５８１１６号（特許文献１）において、図１１に示すように、短管外径の１．５〜３倍程度の大きさを有する翼が傾斜して取付けられた短管からなる鋼管杭、及び連結手段により前記鋼管杭にトルクの伝達可能かつ軸方向に着脱可能に連結されたケーシングからなる翼付き鋼管部材を地中にねじ込んで埋設する工程と、前記翼付き鋼管部材内に鉄筋を建込む工程と、前記鉄筋が建込まれた翼付き鋼管部材内にコンクリート又は固化剤を打設又は注入する工程と、前記コンクリート等の打設中又は打設後にケーシングを引抜く工程と、該ケーシングの引抜きに際してその下端部を杭頭部の水平抵抗に寄与する部分に保持し、その上部を切断する工程とを備えたことを特徴とする場所打ち杭の施工方法が開示されている。

また、特開２００６−０５７４０４号公報（特許文献２）において、図１２に示すように、筒状の本体の外周面に外方に拡がる翼体を設けてなり、且つ、筒状のケーシングにより地中に埋め込まれる基礎杭用の先端ヘッドであって、本体に設けられ且つケーシングに設けられた被係止部と係脱可能な係止部を備え、係止部及び被係止部の係止によって、ケーシング及び先端ヘッドをつれ回りさせつつ地中に埋め込めることができると共に、係止部及び被係止部の係止解除によって、先端ヘッドを地中の所定深さ位置に残したままケーシングを地中より引き抜くことができ、引き抜いたケーシングの中にコンクリートを打設する基礎杭が開示されている。

特許第３４５８１１６号 特開２００６−０５７４０４号公報

しかしながら、前述のとおり、特許第３４５８１１６号（特許文献１）及び特開２００６−０５７４０４号公報（特許文献２）ともに、地盤中に残置された短いフィン付き鋼管杭又は先端を有しているものの、杭全体としては現場打設するコンクリート杭を設置する方法であって、完全なフィン付き鋼管杭を設置する方法とすることはできないという問題がある。

従って、本発明は、施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、可能な限り小さい径の鋼管杭を採用したフィン付き鋼管杭を設置できる方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、以下の方法を提供する。
（１）地盤の支持力を改良するフィン付き鋼管杭を設置するための方法であって、中空の管であるケーシング本体と、ケーシング本体の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィンと、ケーシング本体の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィンと、第２のフィンをケーシング本体に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構とを備えるケーシングを地盤中に回転圧入するステップ（ａ）と、所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭をケーシング本体の地上側端部の開口から挿入し、第２のフィンに当接するまで、第２のフィンのケーシング本体側の面の中央に突設されケーシング本体の内部に貫入された突出部に差し込むステップ（ｂ）と、フック機構を解除することにより、第２のフィンをケーシング本体から解放するステップ（ｃ）と、第２のフィンとそれに当接した鋼管杭を残置したまま、ケーシング本体を逆回転させつつ引き抜くステップ（ｄ）と、ステップ（ｄ）の過程において、ケーシング本体と鋼管杭の間の空間に土砂を埋戻すステップ（ｅ）とを備える方法を提供する。

（２）さらに、本発明は、ステップ（ａ）において、第１のフィンがケーシング本体の地盤側端部の外周に固定されている（１）に記載の方法を提供する。

（３）さらに、本発明は、ステップ（ａ）において、第１のフィンがケーシング本体の地盤側端部の底面に固定されており、ケーシング本体の開口のうち中央の所定の範囲に対応する貫通口を有する（１）に記載の方法を提供する。

（４）さらに、本発明は、ステップ（ｃ）において、フック機構が、第１のフィンの表面下部に取付けられた基体部と、基体部の先端に設けられ第２のフィンを係合する爪部とを備えており、ケーシング本体が逆回転することにより、爪部が第２のフィンから離脱する（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の方法を提供する。

（５）さらに、本発明は、ステップ（ｃ）において、フック機構が、垂直方向に回動可能であってケーシング本体の内部の支点に軸支された第１の腕部と、第１の腕部の外側の端部に関節結合されケーシング本体の外側に延伸する第２の腕部と、第２の腕部の先端に設けられ第２のフィンを係合する爪部とを備えており、鋼管杭が突出部に差し込まれる過程で突出部の近傍に位置決めされた第１の腕部をその円周部によって押し込むことにより、第２の腕部が持ち上がり、爪部が第２のフィンから離脱する（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の方法を提供する。

（６）さらに、本発明は、地盤の支持力を改良するフィン付き鋼管杭を設置するための方法であって、中空の管であるケーシング本体と、ケーシング本体の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィンと、ケーシング本体の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィンと、第１の端部が第１のフィンに蝶番を介して回動可能に軸支され、反対側の第２の端部の先端が第２のフィンよりも下方に位置するように配置された第３のフィンと、第２のフィンをケーシング本体に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構とを備えるケーシングを地盤中に回転圧入するステップ（ｆ）と、所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭をケーシング本体の地上側端部の開口から挿入し、第２のフィンに当接するまで、第２のフィンのケーシング本体側の面の中央に突設されケーシング本体の内部に貫入された突出部に差し込み、突出部に設けられた係止部に鋼管杭を嵌合させるステップ（ｇ）と、フック機構を解除することにより第２のフィンをケーシング本体から解放し、第２のフィンとそれに当接した鋼管杭を残置したまま、ケーシング本体を逆回転させつつ引き抜くステップ（ｈ）と、ステップ（ｈ）の過程において、ケーシング本体と鋼管杭の間の空間に土砂を埋戻すステップ（ｉ）とを備える方法を提供する。

（７）さらに、本発明は、ステップ（ｆ）において、第１のフィンがケーシング本体の地盤側端部の外周に固定されている（６）に記載の方法を提供する。

（８）さらに、本発明は、ステップ（ｆ）において、第２のフィンがその下面に縦板を有する（６）又は（７）に記載の方法を提供する。

（９）さらに、本発明は、ステップ（ｆ）において、第３のフィンが複数設けられ、第１のフィンが螺旋形状を有し第３のフィンの少なくとも１つに当接する（６）ないし（８）のいずれか１つに記載の方法を提供する。

（１０）さらに、本発明は、ステップ（ｈ）において、フック機構が、第２のフィンの所定の位置に水平方向に延伸させた延伸部と、延伸部を係合するため第３のフィンの所定の位置に設けられた凸部を備えており、ケーシングが逆回転することにより延伸部と凸部が離脱する（６）ないし（９）のいずれか１つに記載の方法を提供する。

（１１）さらに、本発明は、所定の角度に設定された遠位端部を有する脚部を備えるケーシングを地盤中に挿入し、残置された第２のフィンの下面に遠位端部を差し込んで回転させることにより、第２のフィンを地上に回収するステップ（ｊ）を備える（１）又は（６）に記載の方法を提供する。

（１２）さらに、本発明は、ステップ（ｃ）において、鋼管杭の地上側端面にケーシング本体の内部を介して確認棒を備え、確認棒が、鋼管杭が第２のフィンから離脱してケーシング本体の逆回転に伴い回転すると、鋼管杭に合わせて回転する（１）に記載の方法を提供する。

（１３）さらに、本発明は、ステップ（ｈ）において、鋼管杭の地上側端面にケーシング本体の内部を介して確認棒を備え、確認棒が、鋼管杭が第２のフィンから離脱してケーシング本体の逆回転に伴い回転すると、鋼管杭に合わせて回転する（６）に記載の方法を提供する。

本発明によれば、施工後の所定の支持力を得られる範囲内で、可能な限り小さい径の鋼管杭を採用したフィン付き鋼管杭を設置できる方法を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に用いるケーシングの正面図である。（ａ）はフック機構が第１のフィンの表面下部に設けられている第一例を、（ｂ）はフック機構がケーシング本体の内部から外部へ延在して設けられている第二例を示す。 本発明の第一の実施形態に用いるケーシングの先端の拡大斜視図である。（ａ）及び（ｂ）はフック機構が第１のフィンの表面下部に設けられている第一例を、（ｃ）及び（ｄ）はフック機構がケーシング本体の内部から外部へ延在して設けられている第二例を示す。（ａ）及び（ｃ）はそれぞれのフック機構が解除される前の状態、（ｂ）及び（ｄ）はそれぞれのフック機構が解除された後の状態を示す図である。 本発明の第一の実施形態に係るケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する方法を示す断面図である。（ａ）がケーシングを所定の位置まで回転圧入した状態を示す図、（ｂ）がケーシングを逆回転させて引き抜いている状態を示す図である。 本発明の第二の実施形態に用いるケーシングの正面図である。 本発明の第三の実施形態に係るケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する方法を示す概念図であって、（ａ）が掘削中の状態を示す図、（ｂ）がケーシングを逆回転させて引き抜いている状態を示す図である。 本発明の第三の実施形態に係る第２のフィンの斜視図である。 本発明の第四の実施形態に係るケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する方法を示す概念図であって、掘削中の状態を示す図 本発明の第五の実施形態に係るケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する方法を示す概念図であって、掘削中の状態を示す図 本発明の第六の実施形態に係るケーシングを用いて第２のフィンを引き抜いている状態を示す図 本発明の第四ないし六の実施形態に係る第２のフィンの斜視図である。 従来技術の一例を示す図である。 従来技術の他の例を示す図である。

（第一の実施形態）
図１及び図２に示すように、第一の実施形態に係るケーシング１は、中空の管であるケーシング本体２と、ケーシング本体２の地盤側端部の外周に固定して取り付けられた第１のフィン３と、ケーシング本体の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィン４と、第２のフィン４をケーシング本体２に着脱可能に係合するための少なくとも1つのフック機構５とから構成されている。フック機構５の詳細は後述するが、図１（ａ）並びに図２（ａ）及び（ｂ）は、フック機構５が第１のフィン３の表面下部に設けられている第一例を、図１（ｂ）並びに図２（ｃ）及び（ｄ）は、フック機構５がケーシング本体２の内部から外部に延在して設けられている第二例を示している。なお、図１（ａ）並びに図２（ａ）及び（ｂ）では、煩雑さを避けるためフック機構５を可視できる手前側のみを図示しているが、反対側の第１のフィン３にも同様のフック機構５を対に設けている。

ここでは、ケーシング本体２は円筒形状をなしているが、中空の筒状をなしている限り、ケーシング本体２の横断面は円形には限定されない。例えば、丸角の正方形などであってもよい。また、ケーシング本体２を形成する材質は、金属製（例えば、鋼製）や塩化ビニル製であってもよい。塩化ビニル製のケーシング本体２の強度は、例えば鋼管からなるケーシング本体２の強度よりも若干低いが、工事現場の地盤の状況などに適応したものを選択すればよい。

第１のフィン３は、ケーシング本体２の地盤側端部の外周に２葉の略扇形状の翼状部３１，３２が所定の角度をもってケーシング本体２を中心として対称的に配置されている。第１のフィン３の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、１葉の環形状のものを螺旋に設けてもよい。さらに、上下に複数の段にわたって設けてもよい。また、第１のフィン３を形成する材質は、金属製（例えば、鋼製）や塩化ビニル製などであってもよく、ケーシング本体２の材質を勘案して適切なものを選択すればよい。

第２のフィン４は、ケーシング本体２の地盤側端部の底面に当接してその開口を覆う略正方形をなす中央部４１と、中央部４１の４つの辺の各々から外側に延びる４個の翼状部４２とから構成されている。中央部４１のケーシング本体側の面の中央には略三角形の突出部４３が突設されている。後述するように、突出部４３は、小さい径の鋼管杭６をケーシング本体２の中に挿入する際のガイドとなるものである。

４個の翼状部４２の各々は中央部４１に対して交互に上方及び下方に曲折されているが、やや詳しく説明すると、第１の翼状部４２ａは中央部４１に対して上方に、第１の翼状部４２ａに隣接する第２の翼状部４２ｂは中央部４１に対して下方に、第２の翼状部４２ｂに対向する第３の翼状部４２ｃは中央部４１に対して上方に、第３の翼状部４２ｃに対向する第４の翼状部４２ｄは中央部４１に対して下方に、それぞれ曲折されている。換言すると、対角線上に位置する翼状部４２が同じ方向に、すなわち、第１及び第３の翼状部４２ａ、４２ｃはともに中央部４１に対して上方に、第２及び第４の翼状部４２ｂ、４２ｄはともに中央部４１に対して下方に、それぞれ曲折されている。

発明者が行った実験によれば、翼状部４２が中央部４１に対して曲折する角度は１５度乃至４５度の範囲内にあることが好ましく、１５度乃至３０度の範囲内にあることがより好ましい。なお、第２のフィン４の形状はここで述べた形状に限定されるものではなく、例えば、中央部４１は正方形でなくても、ケーシング本体２の開口を覆うことができれば、任意の形状で差し支えない。翼状部４２についても、長方形を斜めに曲折した形状でなくても、扇形状や環形状であってもよく、翼状部の枚数も適宜とすることができる。また、第２のフィン４を形成する材質は、金属製（例えば、鋼製）や塩化ビニル製などであってもよく、ケーシング本体２の材質を勘案して適切なものを選択すればよい。

フック機構５は、ケーシング本体２と第２のフィン４を着脱可能に係合するためのものであって、前述したとおり、ここでは２つの例を記載している。すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）は、フック機構５が第１のフィン３の表面下部に設けられている第一例を、図２（ｃ）及び（ｄ）は、フック機構５がケーシング本体２の内部から外部に延在して設けられている第二例を示している。

第一例は、フック機構５が、第１のフィン３の表面下部に取付けられた基体部５５と、基体部５５の先端に設けられ第２のフィン４を係合する爪部５６とから構成されている。ケーシング１が回転圧入工法によって地盤中に回転圧入する際には、その正回転によって爪部５６は自動的に第２のフィン４に係合し、ケーシング１が地上に引き抜かれるため逆回転する際には、爪部５６は自動的に第２のフィン４から離脱する。

これに対し、第二例は、ケーシング本体２の内部の支点５４に垂直方向に回動可能に軸支された第１の腕部５１と、第１の腕部の外側の端部５１ａに関節結合されケーシング本体の外側に延伸する第２の腕部５２と、第２の腕部の先端に設けられ第２のフィンを係合する爪部５３とから構成されている。ケーシング１を回転圧入工法によって地盤中に回転圧入する際、及び、何らかの理由により中途でケーシング１を逆回転させて引き抜く際には、このフック機構５によって係合された第２のフィン４はケーシング本体２とともに同一方向に回転することとなる。

第二例では、第１の腕部５１の内側の端部５１ｂは、小さい径の鋼管杭６が第２のフィン４の中央部４１に突設された突出部４３にガイドされた際に、鋼管杭６の円周部が接触するように位置決めされている。従って、ケーシング１が地盤中の所定の位置に達し、鋼管杭６がケーシング本体２の中空部分に挿入されると、鋼管杭６の円周部が第１の腕部５１の内側の端部５１ｂを押し込むことにより、第２の腕部５２が持ち上がり、爪部５３が第２のフィン４から離脱することとなる。

ここでは、第一例及び第二例いずれの場合もフック機構５が２つある例を示しているが、地盤の状況、第２のフィン４の形状などを勘案して、フック機構５を１つ又は３つ以上としてもよい。

次に、本実施形態に係るフィン付きケーシング１を用いてフィン付き鋼管杭を設置し、地盤を改良する工法を説明する。

先ず、ケーシング本体２の地盤側端部の外周に第１のフィン３を固定したケーシング１を用意する。固定にあたっては、ケーシング本体２及び第１のフィン３の材料に応じ、溶接等の方法を適宜に選択できる。

次いで、ケーシング本体２の地盤側端部の底面に第２のフィン４をその中央部４１がケーシング本体２の開口を覆うように当接させる。そして、フック機構５の爪部５３を第２のフィン４の翼状部４２に係合させる。

次に、重機Ａ（図示せず）に搭載された回転圧入装置Ｂ（図示せず）にケーシング１の杭頭部を連結する。ここまでが、準備行為である。

以上の構成及び準備行為を踏まえて、以下の方法により、フィン付きケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する。図３を参照しつつ、フック機構５が第二例の場合について説明する。中空の管であるケーシング本体２と、ケーシング本体２の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィン３と、ケーシング本体２の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィン４と、第２のフィン４をケーシング本体２に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構５とを備えるケーシング１を地盤中に回転圧入する（ステップ（ａ））。ねじ込みに際しては、第２のフィン４の中央部４１によってケーシング本体２の地盤側端部の底面は覆われているため、土砂はケーシング本体２の中空部分にほとんど侵入することはない。

次いで、所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭６をケーシング本体２の地上側端部の開口から挿入し、第２のフィン４に当接するまで、第２のフィン４のケーシング本体側の面の中央に突設されケーシング本体の内部に貫入された突出部４３に差し込む（ステップ（ｂ））。このときの状態を図３（ａ）に示す。鋼管杭としては、ケーシングの中に挿入できる径を有し、施工後の強度を保てるものであれば特に限定はないが、例えば、単管パイプを好適な一例として使用することができる。そして、ステップ（ｂ）の過程において、鋼管杭６がフック機構５を解除することにより、第２のフィン４をケーシング本体２から解放する（ステップ（ｃ））。

次に、第２のフィン４とそれに当接した鋼管杭６を残置したまま、ケーシング本体２を逆回転させつつ引き抜く（ステップ（ｄ））。ステップ（ｄ）の過程において、ケーシング本体２と鋼管杭６の間の空間に土砂を埋戻す（ステップ（ｅ））。このときの状態を図３（ｂ）に示す。引抜いたケーシング１は再使用することができる。

ここで、フック機構５が解除されるプロセスは次のとおりである。鋼管杭６が、突出部４３に差し込まれる過程で、突出部４３の近傍に位置決めされた第１の腕部５１の内側の端部５１ｂをその円周部によって押し込むことにより、第２の腕部５２が持ち上がり、爪部５３が第２のフィン４から離脱する。

図３では、フック機構５が前述した第二例の場合を図示したが、第一例の場合も、前述したフック機構５と第２のフィン４との係合及び離脱に係る具体的構成を除き、ケーシング１を回転圧入及び引き抜いている状態は同様である。すなわち、フック機構５が第一例の場合にあっては、ケーシング本体２が逆回転することにより爪部５６は第２のフィン４から自動的に離脱してフック機構５が解除されることにより、第２のフィン４をケーシング本体２から解放する（ステップ（ｃ））。

これにより、地中に残置された第２のフィン４とそれに当接した小さい径の鋼管杭６は、フィン付き鋼管杭として作用することとなる。

（第二の実施形態）
上述の第一の実施形態において、第１のフィン３を、ケーシング本体２の地盤側端部の底面に固定されており、ケーシング本体２の開口のうち中央の所定の範囲に対応する貫通口３３を有する第１のフィン３’としたこと以外は、第一の実施形態と同じである。以下に、第一の実施形態と異なる点のみを説明する。

この形態では、第１のフィン３’を現場でケーシング本体２に固定できる。例えば、図４に示すように、ケーシング本体２の地盤側端部の底面にボルト２１を取り付けておき、ボルト２１を貫通させる孔３４を予め設けてある第１のフィン３’をボルト２１に貫通させ、反対側をナット２２で締め付けることにより固定することができる。

ボルト２１に対するナット２２の締め付けは、溶接と比較して、作業としてははるかに容易であり、かつ、より短い時間で行うことが可能である。本願発明に係るケーシング１そのものは鋼管杭として地盤中に残置されるものではなく、原則として何回も使用可能なものであり、現場あたり必要となるその本数は鋼管杭よりも少なくて済む。しかし、多くのケーシングが必要となるような工事現場であるときには、外周にあらかじめフィンが固定されたケーシングよりも、本実施形態ではケーシング本体２と第１のフィン３’をそれぞれ別個に運搬できることから、運搬効率の向上を図ることができる。

第１のフィン３’に設けられた貫通口３３は、第２のフィン４の突出部４３をケーシング本体２の中空部分へ挿入するのに妨げとならないようにするため設けられているものである。

第１のフィン３’の形状は所望のものとすることができ、特に限定されない。例えば、上述の第２のフィン４と同じ形状のものであっても差し支えない。また、第１のフィン３’をケーシング本体２に固定する手段も、回転圧入する際や逆回転させて引き抜く際にケーシング本体２から脱落しない手段であれば、特に限定されることはなく、上述のボルト・ナットによる締め付けのほか、適切なオス・メスを設けて嵌合させてもよい。

（第三の実施形態）
次に第三の実施形態について説明する。第三の実施形態は、上述の第一の実施形態において、第２のフィン４を略長方形の平板である第２のフィン４’とし、さらに第１のフィン３に蝶番７１を介して回動可能に軸支された第３のフィン７を配置したものである。以下に、第一の実施形態と異なる点のみを説明する。

この形態では、第３のフィン７が第２のフィン４’に代えて又は加えてその他のフィンと協調して土を掘削していくものである。すなわち、図５（ａ）に示すように、第３のフィン７は、その第１の端部７ａが蝶番７１を介して回動可能に第１のフィン３に取り付けられており、反対側の第２の端部７ｂの先端が第２のフィン４’よりも下方に位置するように配置されている。後述するように、第２のフィン４’は第３のフィン７に係合されており、ケーシング１が回転すると、第３のフィン７に押されて第２のフィン４’も一緒に回転する。第３のフィン７の取付け角度は掘削する場所の地質条件などを考慮して設定することができるが、水平方向に対し概ね６０度の設定が好適である。第３のフィン７の所定の位置には、第２のフィン４’を係合するための凸部７２が設けられており、この形態のフック機構を構成している。

図５（ｂ）は、ケーシング１を逆回転させて引抜いている状態を示している。逆回転することによって第２のフィン４’は第３のフィン７から離脱し、挿入された鋼管杭６とともに土中に残留する。引抜いていく状態では、蝶番７１が回動可能なことにより第３のフィン７はほぼ水平位置をとる。この際、第１のフィン３は鋼管杭６の周辺の土を下方に締め固める働きをする。ここで、ケーシング１の上部に螺旋８を設けて、ケーシング１の上方にある土を下方に移動させてもよい。

第２のフィン４’は、図６に示すように、その中央部４４に突出部４５を有している。突出部４５はケーシング１の開口内に挿入されるが、本形態の突出部４５は、小さい径の鋼管杭６がケーシング１に上方から差し込まれた際に、鋼管杭６を係止するための逆Ｌ字型の係止部４５ａが設けられている。鋼管杭６として、その内部の所定の位置に内径方向に跨るピンが設けられているものを用いれば、当該ピンをこの係止部４５ａに嵌合させることができる。当該ピンを設けている鋼管杭６は図示されていないが、一般的に知られているものを使用すればよい。この嵌合により、所定の深度まで掘削した後、鋼管杭６をケーシング１内に挿入させ、鋼管杭６を土中に残留させたままケーシング１を掘削時とは逆回転させて引抜く際、逆Ｌ字の横辺の延長方向と同じ方向に逆回転させることにより、鋼管杭６は突出部４５から外れることはない。

また、第２のフィン４’には、所定の方向に延伸部４６が設けられている。この延伸部４６を第３のフィン７の凸部７２に係合させることにより、第２のフィン４’はケーシング１から脱落せずに一緒に回転していく。図６では、底面側の短辺方向に棒状のものを差し渡して延伸部４６を設けているが、その形成方法はこれに限るものではない。例えば、第２のフィン４’の一部を一体成型して同様の延伸部４６を設けてもよい。また、図６では、延伸部４６に水平方向に対し傾きを設けているが、これは、逆回転させたときに延伸部４６が第３のフィン７の凸部７２から外れやすくするためである。傾きを設けなくても外れるが、掘削対象の地質状況などに応じて設定すればよい。

（第四の実施形態）
次に第四の実施形態について説明する。第四の実施形態は、図７及び図１０に示すように、上述の第三の実施形態において、略長方形の平板である第２のフィン４’の下面の長手方向に、第２のフィン４’との交差状態を略Ｔ字状となるようにして縦板４７を配置したものである。以下に、第三の実施形態と異なる点のみを説明する。

この形態でも、第三の実施形態と同じように、第３のフィン７が第２のフィン４’に代えて又は加えてその他のフィンと協調して土を掘削していくのであるが、掘削する地層の土質によっては第２のフィン４’が撓んでしまうことがある。すなわち、第２のフィン４’の短辺周辺が土の圧力に負けて塑性変形し、めくれ上がるような状態を呈することがある。そのようになると、第２のフィン４’の短辺によって土を掻くことが困難となり、掘削効率に悪影響を与えるばかりでなく、掘削終了後の第２のフィン４’による支持力にもマイナスの要因となる。

そこで、図７及び図１０に示すように、第２のフィン４’の撓みを防止又は抑制するため、その下面の長手方向に、第２のフィン４’との交差状態を略Ｔ字状となるようにして縦板４７を配置したものである。図７では、縦板４７は、第２のフィン４’の長手方向の中心線に沿って２つの短辺に接するように配置されている。その形状は略長方形であり、第２のフィン４’に接する上部端面の中央部は切欠けとなっており、第２のフィン４’の延伸部４６を跨いでいる。図１０に縦板４７を配置した第２のフィン４’の斜視図を示した。

縦板４７の上部端面を第２のフィン４’の下面に固定する手段としては溶接が好適であるが、実施にあたっては溶接に限る必要はなく、例えば縦板４７をフランジ付きのものとし、フランジを第２のフィン４’にボルトによって取り付けてもよい。また、縦板４７の形状や数量はそれぞれ略長方形や１枚に限るものではなく、第２のフィン４’の撓みを防止するに十分な形状や数量を掘削現場の状況に応じて適宜選択することができる。さらに、ここでは、第２のフィン４’の延伸部４６を跨ぐために縦板４７の上部端面に切欠けを設けているが、延伸部４６が第２のフィン４’と一体成形され、その下面に張出していないような場合には、縦板に切欠けを設ける必要はない。

（第五の実施形態）
次に第五の実施形態について説明する。第五の実施形態は、図８に示すように、上述の第四の実施形態において、複数の別々の螺旋片で構成されている第１のフィン３を１枚の連続する螺旋形状のフィン３３とし、その下部端を複数ある第３のフィン７の少なくとも１つに当接して配置したものである。以下に、第四の実施形態と異なる点のみを説明する。

この形態でも、第四の実施形態と同じように、第３のフィン７が第２のフィン４’に代えて又は加えてその他のフィンと協調して土を掘削していくのであるが、掘削する地層の土質によっては掘削の速度が低下することがある。

そこで、図８に示すように、地層の土質に応じて第１のフィン３３と第３のフィン７との協調を促進させるため、第１のフィン３３を第四の実施形態に比して大きな１枚の連続する螺旋形状としたものである。このように構成することにより、第四の実施形態では相対的に困難な掘削現場であっても、第１のフィン３３の螺旋形状によってケーシング本体２を下端方向へ押し込む力が強化され、ひいては第３のフィン７の掘削力も強化されることとなる。第１のフィン３３の最終的な大きさや螺旋の角度などは掘削現場の状況に対し適宜対応することができるが、大きさはケーシング本体２を一周する程度、その螺旋角度は４０°ないし５０°が好ましい。

以上の構成を踏まえて、以下の方法により、フィン付きケーシングを用いてフィン付き鋼管杭を設置する。図５を参照しつつ、説明する。中空の管であるケーシング本体２と、ケーシング本体２の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィン３と、ケーシング本体２の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィン４’と、第１の端部が第１のフィン３に蝶番７１を介して回動可能に軸支され、反対側の第２の端部の先端が第２のフィン４’よりも下方に位置するように配置された第３のフィン７と、第２のフィン４’をケーシング本体２に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構とを備えるケーシングを地盤中に回転圧入する（ステップ（ｆ））。ねじ込みに際しては、第２のフィン４’の中央部４４によってケーシング本体２の地盤側端部の底面は覆われているため、土砂はケーシング本体２の中空部分にほとんど侵入することはない。

次いで、所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭６をケーシング本体２の地上側端部の開口から挿入し、第２のフィン４’に当接するまで、第２のフィン４’のケーシング本体２側の面の中央に突設されケーシング本体２の内部に貫入された突出部４５に差し込み、突出部４５に設けられた係止部４５ａに鋼管杭６を嵌合させる（ステップ（ｇ））。鋼管杭６としては、ケーシングの中に挿入できる径を有し、施工後の強度を保てるものであれば特に限定はないが、例えば、単管パイプを好適な一例として使用することができる。

次に、フック機構を解除することにより第２のフィン４’を前記ケーシング本体２から解放し、第２のフィン４’とそれに当接した鋼管杭６を残置したまま、ケーシング本体２を逆回転させつつ引き抜く（ステップ（ｈ））。ステップ（ｈ）の過程において、ケーシング本体２と鋼管杭６の間の空間に土砂を埋戻す（ステップ（ｉ））。この際、第３のフィン７は、フック機構が解除されることにより、蝶番７１の働きによってほぼ水平の位置をとる。

フック機構が解除されるプロセスは次のとおりである。フック機構が、第２のフィン４’の所定の位置に水平方向に延伸させた延伸部４６と、延伸部４６を係合するため第３のフィン７の所定の位置に設けられた凸部７２を備えており、ケーシングが逆回転することにより延伸部４６と凸部７２が離脱する。

これにより、地中に残置された第２のフィン４’とそれに当接した小さい径の鋼管杭６は、フィン付き鋼管杭として作用することとなる。

（第六の実施形態）
地中に残置された第２のフィン４’は、前述のとおり、建物等の基礎として支持力を提供するものであるが、地盤の状況の変化に伴い設置場所を変更したり、不要となったものを再利用するなどのため、回収の必要が生じることがある。このような場合、図９に示すように、地中の第２のフィン４’の下面に差し込めるように構成した遠位端部９２を有する脚部９１を備えたケーシング本体９を活用することができる。第２のフィン４’は地上と鋼管杭６を介して地上と繋がっており、ケーシング本体９をこの鋼管杭６に被せるように地中に回転しながら挿入し、脚部９１の遠位端部９２が第２のフィン４’の下面に差し込まれた後も引き続き回転を加えることにより、第２のフィン４’を回収することができる。

図９では、第三ないし第五の実施形態に採用している第２のフィン４’を回収するためのものとして図示しているが、第六の実施形態は第一及び第二の実施形態に採用している第２のフィン４を回収するためにも適用できることはもちろんである。すなわち、第一及び第二の実施形態に係るステップ（ｅ）又は第三ないし第五の実施形態に係るステップ（ｉ）の次に、第六の実施形態に係るケーシング本体９を用いた第２のフィン４又は４’を回収するステップ（ｊ）を行うことができる。

（第七の実施形態）
以上述べた第一ないし第六の実施形態では、第２のフィン４又は４’とともに鋼管杭６が地中に残置されることにより、基礎地盤が改良されることとなる。ところで、このためには、ケーシング本体２を逆回転させて地中から引き抜く際に、例えば、異物の混入などの理由により鋼管杭６が第２のフィン４又は４’から離脱してしまい、ケーシング本体２とともに地上に回収されてしまうような事態は避けねばならない。地盤改良の意味がなく、また第２のフィン４又は４’も無駄になってしまうからである。鋼管杭６が第２のフィン４又は４’から離脱していないことを確認するためには、例えばその内部にＣＣＤカメラを挿入して確認することなどが考えられるが、そのコストや手間を考えると、工事現場でそのような手段を採用することは現実的でない。

そこで、例えば図２(ｂ)及び（ｄ）に模式的に図示したように、鋼管杭６の地上側端面に確認棒６１をケーシング本体２の内部を介して載置し、鋼管杭６が第２のフィン４又は４’から離脱してケーシング本体２の逆回転に伴い回転すると確認棒６１も合わせて回転するようにすれば、地上にいる作業員が鋼管杭６と第２のフィン４又は４’との離脱の有無を容易に視認できることとなる。確認棒６１が回転していないときは、鋼管杭６も回転しておらず第２のフィン４又は４’から離脱していないと判定することができる。このようにすれば、図３（ｂ）に示したように、鋼管杭６の地上側端面と地盤の表面とがほぼ面一な関係にあるためケーシング本体２に遮られて視認できない鋼管杭６の動きを確認棒６１を通じて確認でき、ケーシング本体２が引き抜かれた後に鋼管杭６も回収されてしまっていたことが判明するような事態を予め避けることができる。確認棒６１は、鋼管杭６と同じ材質や径のものを採用することができるが、それに限定される必要はなく、鋼管杭６に同調して回転するように構成されたものであればよい。確認棒６１の頭部には、作業員が視認しやすいように、例えば色違い及び／又は大きさ・形状違いのキャップ６１ａを被せればより好ましい。なお、ここでは図２(ｂ)及び（ｄ）のみに確認棒６１を図示して説明したが、前述のとおり、確認棒６１はすべての実施形態に適用できることは当然である。

本発明に係るケーシングは、建物、特に、一般家屋や比較的小規模の建築物の基礎地盤を改良するため、小さい径のフィン付き鋼管杭の設置に利用することができる。ひいては、低廉なコストで安全な住環境を提供することができる。

１ ケーシング
２ 第一ないし第五の実施形態に係るケーシング本体
３ 第一及び第三の実施形態に係る第１のフィン
３１，３２ 第１のフィン３の翼状部
３’ 第二の実施形態に係る第１のフィン
３３ 第四及び第五の実施形態に係る第１のフィン
３３ 第１のフィン３’の貫通口
４ 第一及び第二の実施形態に係る第２のフィン
４１ 第２のフィン４の中央部
４２ 第２のフィン４の翼状部
４３ 第２のフィン４の突出部
４’ 第三の実施形態に係る第２のフィン
４４ 第２のフィン４’の中央部
４５ 第２のフィン４’の突出部
４６ 第２のフィン４’の延伸部
４７ 縦板
５ 第一及び第二の実施形態に係るフック機構
５１ フック機構５（第二例）の第１の腕部
５１ａ フック機構５（第二例）の第１の腕部の外側の端部
５１ｂ フック機構５（第二例）の第１の腕部の内側の端部
５２ フック機構５（第二例）の第２の腕部
５３ フック機構５（第二例）の爪部
５４ フック機構５（第二例）の支点
５５ フック機構５（第一例）の基体部
５６ フック機構５（第一例）の爪部
６ 小さい径の鋼管杭
６１ 確認棒
６１ａ キャップ
７ 第３のフィン
７１ 第３のフィン７の蝶番
７２ 第３のフィン７の凸部
８ 螺旋
９ 第六の実施形態に係るケーシング本体
９１ ケーシング本体９の脚部
９２ 脚部９１の遠位端部
Ａ 重機
Ｂ 回転圧入装置

Claims (13)

1. 地盤の支持力を改良するフィン付き鋼管杭を設置するための方法であって、
   中空の管であるケーシング本体と、前記ケーシング本体の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィンと、前記ケーシング本体の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィンと、前記第２のフィンを前記ケーシング本体に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構とを備えるケーシングを地盤中に回転圧入するステップ（ａ）と、
   所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭を前記ケーシング本体の地上側端部の開口から挿入し、前記第２のフィンに当接するまで、前記第２のフィンの前記ケーシング本体側の面の中央に突設され前記ケーシング本体の内部に貫入された突出部に差し込むステップ（ｂ）と、
   前記フック機構を解除することにより、前記第２のフィンを前記ケーシング本体から解放するステップ（ｃ）と、
   前記第２のフィンとそれに当接した前記鋼管杭を残置したまま、前記ケーシング本体を逆回転させつつ引き抜くステップ（ｄ）と、
   前記ステップ（ｄ）の過程において、前記ケーシング本体と前記鋼管杭の間の空間に土砂を埋戻すステップ（ｅ）とを備える方法。
2. 前記ステップ（ａ）において、前記第１のフィンが前記ケーシング本体の地盤側端部の外周に固定されている請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ（ａ）において、前記第１のフィンが前記ケーシング本体の地盤側端部の底面に固定されており、前記ケーシング本体の開口のうち中央の所定の範囲に対応する貫通口を有する請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップ（ｃ）において、前記フック機構が、前記第１のフィンの表面下部に取付けられた基体部と、前記基体部の先端に設けられ前記第２のフィンを係合する爪部とを備えており、前記ケーシング本体が逆回転することにより、前記爪部が前記第２のフィンから離脱する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ステップ（ｃ）において、前記フック機構が、垂直方向に回動可能であって前記ケーシング本体の内部の支点に軸支された第１の腕部と、前記第１の腕部の外側の端部に関節結合され前記ケーシング本体の外側に延伸する第２の腕部と、前記第２の腕部の先端に設けられ前記第２のフィンを係合する爪部とを備えており、前記鋼管杭が前記突出部に差し込まれる過程で前記突出部の近傍に位置決めされた前記第１の腕部をその円周部によって押し込むことにより、前記第２の腕部が持ち上がり、前記爪部が前記第２のフィンから離脱する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
6. 地盤の支持力を改良するフィン付き鋼管杭を設置するための方法であって、
   中空の管であるケーシング本体と、前記ケーシング本体の地盤側端部の所定の位置に固定された第１のフィンと、前記ケーシング本体の地盤側端部の底面にその開口を覆うように着脱可能に係合された第２のフィンと、第１の端部が前記第１のフィンに蝶番を介して回動可能に軸支され、反対側の第２の端部の先端が前記第２のフィンよりも下方に位置するように配置された第３のフィンと、前記第２のフィンを前記ケーシング本体に着脱可能に係合するための少なくとも１つのフック機構とを備えるケーシングを地盤中に回転圧入するステップ（ｆ）と、
   所定の位置に達して回転圧入を止めた後、鋼管杭を前記ケーシング本体の地上側端部の開口から挿入し、前記第２のフィンに当接するまで、前記第２のフィンの前記ケーシング本体側の面の中央に突設され前記ケーシング本体の内部に貫入された突出部に差し込み、突出部に設けられた係止部に鋼管杭を嵌合させるステップ（ｇ）と、
   前記フック機構を解除することにより前記第２のフィンを前記ケーシング本体から解放し、前記第２のフィンとそれに当接した前記鋼管杭を残置したまま、前記ケーシング本体を逆回転させつつ引き抜くステップ（ｈ）と、
   前記ステップ（ｈ）の過程において、前記ケーシング本体と前記鋼管杭の間の空間に土砂を埋戻すステップ（ｉ）とを備える方法。
7. 前記ステップ（ｆ）において、前記第１のフィンが前記ケーシング本体の地盤側端部の外周に固定されている請求項６に記載の方法。
8. 前記ステップ（ｆ）において、前記第２のフィンがその下面に縦板を有する請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記ステップ（ｆ）において、前記第３のフィンが複数設けられ、前記第１のフィンが螺旋形状を有し前記第３のフィンの少なくとも１つに当接する請求項６ないし８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記ステップ（ｈ）において、前記フック機構が、前記第２のフィンの所定の位置に水平方向に延伸させた延伸部と、前記延伸部を係合するため前記第３のフィンの所定の位置に設けられた凸部を備えており、前記ケーシングが逆回転することにより前記延伸部と前記凸部が離脱する請求項６ないし９のいずれか１項に記載の方法。
11. さらに、所定の角度に設定された遠位端部を有する脚部を備えるケーシングを地盤中に挿入し、残置された前記第２のフィンの下面に前記遠位端部を差し込んで回転させることにより、前記第２のフィンを地上に回収するステップ（ｊ）を備える請求項１又は６に記載の方法。
12. 前記ステップ（ｃ）において、前記鋼管杭の地上側端面に前記ケーシング本体の内部を介して確認棒を備え、前記確認棒が、前記鋼管杭が前記第２のフィンから離脱して前記ケーシング本体の逆回転に伴い回転すると、前記鋼管杭に合わせて回転する請求項１に記載の方法。
13. 前記ステップ（ｈ）において、前記鋼管杭の地上側端面に前記ケーシング本体の内部を介して確認棒を備え、前記確認棒が、前記鋼管杭が前記第２のフィンから離脱して前記ケーシング本体の逆回転に伴い回転すると、前記鋼管杭に合わせて回転する請求項６に記載の方法。
    

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