JP2014152487A

JP2014152487A - 場所打ちコンクリート杭の施工方法及び杭施工用ケーシング

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Publication number: JP2014152487A
Application number: JP2013022022A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sato; 克彦佐藤
Original assignee: Travers Corp
Current assignee: Travers Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: JP5753205B2

Abstract

【課題】杭本体の外周に杭軸方向にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を効率的かつ容易に施工する節付き場所打ちコンクリート杭の施工方法を提供する。
【解決手段】ケーシング本体１の先端に拡大羽根３と底蓋４を備えた杭施工用ケーシングＡを回転させながら地盤に所定深さまで圧入する。ケーシング本体１内にコンクリートｅを投入した後、杭施工用ケーシングＡを逆回転させながら徐々に引き抜く。同時に、ケーシング本体１および拡大羽根３によって形成された柱状の空洞部ｆおよびスパイラル状の空洞部ｆ内にケーシング本体１内のコンクリートｅを充填する。
【選択図】図７

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の施工方法および杭施工用ケーシングに関し、杭本体の外周に杭本体の軸方向にスパイラル状に連続する節部と杭本体より径が大きくかつ厚い拡大節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に施工することができる。

従来、地中に場所打ちコンクリートによって基礎杭を造成する方法として、杭本体の外周に複数の節部を付設して杭周囲の地盤との摩擦力を増大させて杭の支持力を確保するようにした節付き場所打ちコンクリート杭の施工方法が知られている。

例えば、特許文献１には、スクリュー翼片間に土圧抵抗によって拡径する拡大刃を備えたスクリューオーガーによって、孔壁に任意の間隔で複数の拡径部を有する杭孔を削孔した後、当該杭孔内にモルタル若しくはコンクリートを打設することにより複数の節部を有するモルタル若しくはセメントミルクの柱状体を形成し、当該未硬化モルタル柱体内に節付き既製杭を挿入すると共に前記モルタル柱体の節部と節付既製杭の節部とを対応させて節付き場所打ちコンクリート杭を造成する方法が記載されている。

また、特許文献２には杭打設用の掘削孔内に薄肉円筒管を捨型枠として建て込み、当該薄肉円筒管内に専用の成形機を挿入し、当該成形機によって薄肉円筒管にコルゲート加工と節部の加工を行なった後、薄肉円筒管内にコンクリートを打設して薄肉円筒管とコンクリートとからなる節付き場所打ちコンクリート杭の施工方法が開示されている。

特公昭60-35489号公報特開2000-1849号公報特公昭60-26887号公報

しかし、いずれの施工方法も専用の機械を使用し、また、杭孔の掘削、節部となる拡径部の形成、さらにコンクリートの打設等の各種作業が、独立した工程で行うため施工性が劣る等の課題があった。

また、柱状に連続する杭本体の外周にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き杭を場所打ちコンクリートによって効率的に施工する方法はあまり知られていない。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に施工できるようにした場所打ちコンクリート杭の施工方法および杭施工用ケーシングを提供することを目的とするものである。

本発明は、ケーシング本体の下端部に一体に取り付けられた拡大羽根と脱着自在に取り付けられた底蓋を備えた杭施工用ケーシングを用いて、柱状の杭本体の外周にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を効率的かつ容易に施工できるようにした場所打ちコンクリート杭の施工方法および杭施工用ケーシングの発明である。

また、杭本体の先端部や中間部などの、杭本体の軸方向の任意の位置に杭本体より径が大きくかつ厚い拡大節部を容易に施工できるようにした場所打ちコンクリート杭の施工方法および杭施工用ケーシングの発明である。

本発明によれば、杭施工用ケーシングを回転させながら地盤に所定深さまで圧入(貫入)し、当該杭施工用ケーシングのケーシング本体内にコンクリートを投入した後、前記杭施工用ケーシングを逆回転させながら徐々に引き抜き、同時に、前記杭施工用ケーシングを引く抜くことによりケーシング本体および拡大羽根によって形成された柱状の空洞部とスパイラル状の空洞部内に、前記ケーシング本体内のコンクリートがケーシング本体の下端部より流出して空洞部内に充填され、かつ空洞部内で固化することにより柱状の杭本体の外周にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に形成することができる。

また、杭施工用ケーシングを無回転(回転させない状態)で所定量引き抜くことにより、ケーシング本体の下方にケーシング本体および拡大羽根によって空洞部を形成し、同時に、当該空洞部内にケーシング本体内のコンクリートが流出して固化することにより杭本体の先端部や中間部などの杭本体の軸方向の任意の位置に杭本体より径が大きくかつ厚い拡大節部を容易に形成することができる。

この場合、杭施工用ケーシングを拡大羽根の羽根部の設置間隔Ｌの整数倍を無回転で引き抜くことにより、杭施工用ケーシングを逆回転させながら引き抜く際、拡大羽根の羽根部は杭施工用ケーシングの圧入時に拡大羽根の羽根部によって形成されたスパイラル状の空洞部を通過する。

これにより、柱状の空洞部の周囲にスパイラル状に連続する空洞部を確実に形成することができる。これらの動作は杭施工用ケーシングの圧入速度と引き抜き速度および回転速度を管理することにより容易に達成することができる。

また、杭施工用ケーシングの圧入速度および引き抜き速度および杭施工用ケーシングの回転速度は、地盤の状況、ケーシング本体(特に拡大羽根)の径、拡大羽根の羽根部の間隔Ｌ(図２参照)などを参酌して決定することができる。例えば、拡大羽根の間隔Ｌを160ｍｍ〜170ｍｍ程度とし、毎分約１ｍ程度貫入させるとすると、杭施工用ケーシングは毎分約６回転程度回転させればよい。

また、杭施工用ケーシングは簡単な構造とすることができ、特にケーシング本体には鋼管などを利用することができる。また、振れ止めを介してケーシング本体の下端部を支持し、杭施工用ケーシングの圧入(貫入)速度および引抜き速度と杭施工用ケーシングの回転速度を一定に保持することで、拡大羽根の羽根部が圧入時と引き抜き時に同じ位置を回転しながら昇降することにより柱状の空洞部の周囲にスパイラル状の空洞部を確実に形成することができ、これによりケーシング本体の下端部から流出するコンクリートがスパイラル状の空洞部内に確実に充填されるため、杭本体の外周に一定間隔で連続するスパイラル状の節部を容易に形成することができる。

なお、杭施工用ケーシングは、杭施工用ケーシングを鉛直に支持するリーダーと、杭施工用ケーシングを回転させながら地盤に圧入するオーガーモーター等を備えた建設重機に設置し、オーガーモーターがリーダーに沿って昇降する速度とオーガーモーターの回転速度を管理することにより、杭施工用ケーシングの圧入速度および引抜き速度と回転速度を容易にコントロールすることができる。

また、杭施工用ケーシングの圧入速度および引抜き速度と回転速度は、地盤の状況や杭施工用ケーシングの径などの条件に応じて設定すればよい。さらに、杭施工用ケーシングの横振れ等は振れ止めによって防止することができる。

なお、オーガーモーターは、リーダー内の上端部と下端部にそれぞれ設置された上下スプロケット間にベルト状に架け渡されたチェーンに取り付けられ、当該チェーンが上下スプロケット間を駆動モータによって旋回することによりリーダーに沿って昇降することができる（図省略）。

本発明によれば、杭本体の外周に杭本体の軸方向にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に施工することができる。

また、杭本体の外周に杭軸方向にスパイラル状に連続する節部と共に、節杭本体の先端部や中間部などの杭本体の軸方向の任意の位置に杭本体より径が大きくかつ厚い拡大節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に施工することができる。

建設重機のリーダーに添え付けて設置された杭施工用ケーシングを示す側面図である。杭施工用ケーシングおよびその下端部を支持する振れ止めを示す斜視図である。杭施工用ケーシングの一部を示す斜視図である。拡大羽根の変形例を示し、図４(a)は杭施工用ケーシングの下端部を示す斜視図、図４(b)はケーシング本体と拡大羽根を示す斜視図、図４(c)は拡大羽根を示す斜視図である。図５(a)は、先端部と中間部に拡大節部を備え、その間にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を示す斜視図、図５(b)は先端部に拡大節部を備え、その上方にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を示す斜視図である。図６(a)〜(c)は、節付き場所打ちコンクリート杭の施工手順を示す説明図である。図７(a)〜(c)は、節付き場所打ちコンクリート杭の施工手順を示す説明図である。図８(a)〜(c)は、節付き場所打ちコンクリート杭の施工手順を示す説明図である。完成した節付き場所打ちコンクリート杭の側面図である。

図１〜図４は、本発明の節付き場所打ちコンクリート杭の施工に用いられる杭施工用ケーシングを示し、杭施工用ケーシングＡは鋼管などからなるケーシング本体１の下端部に拡大羽根２と底蓋３をそれぞれ取り付けることにより構成されている。

拡大羽根２は、ケーシング本体１の下端部外周にケーシング本体１の管軸方向に一周半から二周程度スパイラル状に連続して形成されている。

底蓋３はケーシング本体１の外径とほぼ同径に形成され、ケーシング本体１の下端部に粘着テープで接着する等の方法により、ケーシング本体１内に投入されるコンクリート(後述する)の重みによって簡単に脱落するように取り付けられている。

なお、拡大羽根２は、例えば図４に図示するようにその一部（以下「拡大羽根４」）をケーシング本体１とは別に形成し、ケーシング本体１の下端部に脱着自在に取り付けられるようにしてもよい。

この場合の拡大羽根４は、ケーシング本体１の下端部に装着(被せる)可能なキャップ部４ａとキャップ部４ａの外周にスパイラル状に形成された拡大羽根部４ｂとから一体に形成されている。また、キャップ部４ａの底部は底蓋４ｃをなし、底蓋４ｃの上にフラットバー４ｄがキャップ部４ａの直径方向に溶接されている。

このように形成された拡大羽根４は、ケーシング本体１の下端部に装着され、かつフラットバー４ｄをケーシング本体１の下端部に形成された切欠き溝１ａに嵌合することにより脱着自在に取り付けられている。

またこれにより、拡大羽根４はケーシング本体１および拡大羽根２と共に回転し、かつケーシング本体１内に投入されるコンクリート(後述する)の重みによって容易に脱落するようになっている。

このように拡大羽根部４ｂの径の異なるものを複数用意し、地盤などの状況に応じて任意に選んで用いることにより、最適径の節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を容易に形成することができる。

符号５は、杭施工用ケーシングＡを用いて杭を施工するための建設重機であり、杭施工用ケーシングＡを鉛直に支持するリーダー６、杭施工用ケーシングＡを回転させながら地盤中に圧入するオーガーモーター７およびオーガーモーター７の回転力を杭施工用ケーシングＡに伝えるヤットコ（連結冶具）８を備え、さらに杭施工用ケーシングＡの横振れを防止する振れ止め９を備えている。

特に振れ止め９は、リーダー６の下端部に水平に取り付けられ、杭施工用ケーシングＡのケーシング本体１を回転自在に把持して杭施工用ケーシングＡの横振れを防止する。

詳述すると、振れ止め９は、半円形に形成された一対の把持部９ａ,９ａから構成され、把持部９ａ,９ａはリーダー６側(固定側)を支点に先端側(自由端側)が水平方向に左右に開閉するようになっている。

また、把持部９ａ,９ａの先端部に把持部９ａ,９ａを閉じた状態で固定する固定ピン１０が脱着自在に取り付けられている。なお、把持部９ａ,９ａは、先端側(自由端側)を支点にリーダー６側(固定側)が左右に開閉するようになっていてもよい。

このような構成において、ヤットコ８を介してケーシング本体１の上端部をオーガーモーター７に接続し、触れ止め９を介してケーシング本体１の下端部をリーダー６に支持させた後、オーガーモーター７を作動(回転)させリーダー６に沿って下降させると、杭施工用ケーシングＡはヤットコ８を介して回転し、同時に振れ止め９にガイドされ、リーダー６に沿って回転しながら徐々に下降することにより地盤に圧入される。

なお、オーガーモーター７は、リーダー６内の上端部と下端部にそれぞれ設置された上下スプロケット間にベルト状に架け渡されたチェーンとチェーンを回転させる駆動モータによって昇降する（図省略）。

また、オーガーモーター７を逆回転させリーダー６に沿って上昇させると、杭施工用ケーシングＡは地盤から徐々に引き抜かれる。

その際、杭施工用ケーシングＡの圧入(貫入)速度と引き抜き速度、および回転速度を一定に維持することにより、拡大羽根部２の羽根部２ｂ,２ｂは圧入時と貫入時共に地盤中の同じ位置を昇降する。

これにより、地盤中に鉛直方向に連続する柱状の空洞部(杭孔)と当該柱状の空洞部の周囲にスパイラル状に連続する空洞部を確実に形成することができる。また、これらの速度はオーガーモーター７の昇降速度と回転速度を調整することにより容易にコントロールすることができる。

さらに、杭施工用ケーシングＡを無回転(回転させない状態)の状態でオーガーモーター７をリーター６に沿わせて上昇させると、杭施工用ケーシングＡはオーガーモーター７と共に鉛直に上昇する。

以上説明した杭施工用ケーシングＡによれば、例えば図５(a),(b)に図示するような節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に施工することができる。

図５(a)は、柱状に連続する杭本体ａの先端部と中間部に所定の厚さに形成された拡大節部ｂ,ｂを備え、当該拡大節部ｂ,ｂ間にスパイラル状に連続して形成された節部ｃを備えた節付き場所打ちコンクリート杭を示したものである。

また、図５(b)は、杭本体ａの先端部に所定の厚さに形成された拡大節部ｂを備え、これより上方にスパイラル状に連続して形成された節部ｃを備えた節付き場所打ちコンクリート杭を示したものである。

次に、本発明の杭施工用ケーシングＡを用いて節付き場所打ちコンクリート杭を施工する施工手順について説明する（図６〜９参照）。

(1) 最初に、節付き場所打ちコンクリート杭を施工する地点に杭施工用ケーシングＡを建設重機５に設置して鉛直に立て付ける。この場合、杭施工用ケーシングＡは、建設重機５のリーダー６に沿わせて杭の施工地点に鉛直に立て付ける。そして、ケーシング本体１の上端部をオーガーモーター７にヤットコ(連結冶具)８を介して接続し、下端部を振れ止め９を介してリーダー６に支持する(図１,図６(a)参照)。

(2) 次に、オーガーモーター７を作動(回転)させて杭施工用ケーシングＡを回転させながら地盤に圧入する(図１,図６(b)参照)。なお、ケーシング本体１の下端部は底蓋４によって塞がれていることにより、杭施工用ケーシングＡを地盤に圧入する間中、土がケーシング本体１内に入り込むことはない。

(3) 次に、杭施工用ケーシングＡを所定の深さまで圧入したら、ケーシング本体１の上端部をオーガーモーター７から一時切り離す。そして、ケーシング本体１内に必要に応じて補強筋ｄ配筋し、続いてコンクリートｅを投入する(図１,図６(c)参照)。

なお、補強筋ｄはかご状に組み立てられたものを配筋することにより配筋作業を効率的に行うことができる。また、コンクリートｅには流動性の高いコンクリートまたはモルタルを用いることによりコンクリートの充填性がよくなり望ましい。

(4) 次に、ケーシング本体１の上端部をオーガーモーター７にヤットコ８を介して再び接続し、杭施工用ケーシングＡを無回転(回転させない状態)でオーガーモーター７を上昇させることにより杭施工用ケーシングＡを所定量引抜く。

杭施工用ケーシングＡを所定量引き抜くと、杭施工用ケーシング直下の地盤中に所定量の柱状の空洞部ｆが形成される(図１,図７(a)参照)。

なお、杭施工用ケーシングＡを拡大羽根２の羽根部２ｂ,２ｂの設置間隔Ｌの整数倍引き抜くことにより、杭施工用ケーシングＡをさらに逆回転させながら引き抜く際、拡大羽根２の羽根部２ｂ,２ｂは杭施工用ケーシングＡの圧入時に拡大羽根２の羽根部２ｂ,２ｂによって形成されたスパイラル状のむ空洞部ｆを通過する。

これにより、柱状の空洞部ｆの周囲にスパイラル状に連続する空洞部ｆを確実に形成することができる。なお、これらのことは、杭施工用ケーシングＡの圧入速度と引き抜き速度および回転速度を管理することにより容易に達成することができる。

また、杭施工用ケーシングＡを所定量引き抜くと同時に、杭施工用ケーシングＡの下端部に取り付けられていた底蓋３がケーシング本体１内のコンクリートｅの重みによって空洞部ｆの底に脱落し、施工される節付き場所打ちコンクリート杭先端の補強材となる(図１,図７(b)参照)。

さらに、ケーシング本体１内のコンクリートｅがケーシング本体１の下端部から空洞部ｆ内に流出して空洞部ｆ内に充填され、かつ空洞部ｆ内で固化することにより杭本体ａより径が大きくかつ厚い拡大節部（拡底部）ｂが形成される(図１,図７(c)参照)。

この場合、拡大羽根２の上側部分の土が拡大羽根２によって一部上方にかき上げられることにより、空洞部ｆはケーシング本体１の外径より大きい内径に形成される。これにより、空洞部ｆ内に形成される拡大節部ｂは杭本体ａの外径より大きい径に形成することができる。

(5) 次に、杭施工用ケーシングＡを逆回転させながら徐々に引き抜く。そうすると、ケーシング本体１直下の下方にケーシング本体１の軸方向に連続する柱状の空洞部ｆが上方に連続して形成される。また、空洞部ｆの周囲にスパイラル状に連続する空洞部ｆが上方に向かってスパイラル状に連続して形成される。

そして、これらの空洞部ｆ内にケーシング本体１内のコンクリートｅがケンシング本体１の下端部から流出して空洞部ｆに充填され、かつ空洞部ｆ内で一体に固化する。これにより杭本体ａとスパイラル状の節部ｃが連続して一体に形成される(図７(c)参照)。

(6) 次に、オーガーモーター７を停止して杭施工用ケーシングＡの回転を一時停止し、前記(4)で説明した要領で杭施工用ケーシングＡを無回転(回転させない状態)で所定量引抜く。そうすると杭施工用ケーシング直下の地盤中に空洞部ｆが形成される(図１,図８(a)参照)。

同時にケーシング本体１内のコンクリートｅがケーシング本体１の下端部から空洞部ｆ内に流出して空洞部ｆ内に充填され、かつ空洞部ｆ内で固化することにより節部ｂがスパイラル状の節部ｃと連続して形成される(図１,図８(b)参照)。これにより杭本体ａの中間部に杭本体ａより径が大きくかつスパイラル状の節部ｃより厚い節部ｂが形成される。

以下、同様にして(5)の工程と(6)の工程を交互に連続して行うことにより節付き場所打ちコンクリートの全長を効率的かつ容易に施工することができる(図８(c),図９参照)。

本発明は、柱状の杭本体の外周に杭本体の軸方向にスパイラル状に連続する節部と杭軸方向の任意の位置に拡大節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭をきわめて効率的かつ容易に施工することができる。

Ａ杭施工用ケーシング
１ケーシング本体
２拡大羽根
３底蓋
４拡大羽根
５建設重機
６リーダー
７オーガーモーター
８ヤットコ（連結冶具）
９振れ止め
９ａ把持部
１０固定ピン

Claims

ケーシング本体の下端部に一体に取り付けられた拡大羽根と脱着自在に取り付けられた底蓋を備えた杭施工用ケーシングを用いて、柱状の杭本体の外周にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を施工する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、前記杭施工用ケーシングを回転させながら地盤に圧入し、かつ当該杭施工用ケーシングのケーシング本体内にコンクリートを投入した後、前記杭施工用ケーシングを逆回転させながら徐々に引き抜くと同時に、前記ケーシング本体および拡大羽根によって形成された柱状空洞部およびスパイラル状空洞部内に前記ケーシング本体内のコンクリートを充填することにより柱状の杭本体とスパイラル状の節部を一体に形成することを特徴とする節付き場所打ちコンクリート杭の施工方法。
請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、前記杭施工用ケーシングを無回転で所定量引き抜いてケーシング本体の下方にケーシング本体および拡大羽根によって空洞部を形成し、同時に当該空洞部内にケーシング本体内のコンクリートを充填することにより杭本体の外周に拡大節部を形成することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。
請求項２記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法において、杭施工用ケーシングを拡大羽根の拡大羽根部の間隔の整数倍を無回転で引き抜くことを特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。
柱状の杭本体の外周に杭軸方向にスパイラル状に連続する節部を備えた節付き場所打ちコンクリート杭を施工するための杭施工用ケーシングにおいて、ケーシング本体と、当該ケーシング本体の下端部に一体に取り付けられた拡大羽根と、脱着自在に取り付けられた底蓋とから構成され、引抜きと同時にケーシング本体および拡大羽根によって形成された空洞部にコンクリートが充填されるように構成されてなることを特徴とする杭施工用ケーシング。