JP2017078293A

JP2017078293A - 場所打ち杭の構築方法

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Publication number: JP2017078293A
Application number: JP2015206642A
Authority: JP
Inventors: 俊彦南部; Toshihiko Nanbu; 隆棚邉; Takashi Tanabe
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: JP6436051B2

Abstract

【課題】施工性に優れると共に施工の度に新たに必要となる部材のコストを低減できる場所打ち杭の構築方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る場所打ち杭の構築方法は、ケーシング３の先端を塞ぐと共にケーシング３の下端部に着脱可能に設置された底板５を保持した状態でケーシング３を地盤に回転貫入する回転貫入工程と、ケーシング３内に鉄筋籠２３を挿入する鉄筋籠挿入工程と、鉄筋籠２３が挿入されたケーシング３内にコンクリート２５を打設するコンクリート打設工程と、打設されたコンクリート２５が固化する前にケーシング３の上端側からケーシング３内のコンクリート２５を下方に押圧してコンクリートの先端の底板５をケーシング３から分離させる底板分離工程と、打設されたコンクリート２５が固化する前にケーシング３を引抜くケーシング引抜き工程とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、場所打ち杭の構築方法に関する。

無排土での場所打ち杭の構築方法として、特許文献１には、「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又はコンクリート柱を建込む工程と、前記鉄筋又はコンクリート杭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により構成したことを特徴とする場所打ち杭の施工方法。」が提案されている（特許文献１の請求項３参照）。

また、無排土の杭の構築方法の他の例として、特許文献２には「先端近傍の外周に沿って螺旋羽根を設けた鋼管の先端に、該鋼管に対して上方への移動と回動とを拘束して、掘削刃を備えた底板を装着し、該鋼管内に該底板への荷重伝達軸を挿入し、該荷重伝達軸により該底板を係止して該底板の該荷重伝達軸からの離脱を防止し、次いで該鋼管に回転力を付与して該鋼管を該底板と該荷重伝達軸の下降を伴って支持層まで沈降させて後、該底板への該荷重伝達軸による係止を解除し、該荷重伝達軸により該底板に押圧力を付与し、次いで該荷重伝達軸を引き上げて後、該鋼管内に鋼製芯材を降下させてコンクリートを打設し、ケーシングとして使用した該鋼管を撤去することを特徴とする」場所打ち杭の構築方法が提案されている（特許文献２の請求項１参照）。

特開２００３−１８４０７８号公報特開平０９−２４２０６８号公報

特許文献１に開示の発明では、ケーシングの先端に取り付けられた傾斜翼を有する鋼管杭が地中に残されることになるので、施工の都度新たな鋼管杭が必要となり、コスト増となるという問題がある。
また、特許文献２に開示の発明においては、螺旋翼を備えた鋼管に底板を装着し、該底板を荷重伝達軸で保持した状態で鋼管を回転貫入させるようにしている。このように、鋼管の回転貫入時に底板が離脱するのを防ぐために、荷重伝達軸を鋼管に挿入した状態で回転貫入させねばならず、施工性が悪いという問題がある。
さらに、特許文献２では、鋼管を所定深さまで回転貫入させた後、荷重伝達軸を引上げ、鋼製芯材を挿入するという工程が必要とされ、この意味でも施工性が悪いという問題がある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、施工性に優れると共に施工の度に新たに必要となる部材のコストを低減できる場所打ち杭の構築方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る場所打ち杭の構築方法は、先端近傍に螺旋翼を備えたケーシングを用いて無排土で場所打ち杭を構築する場所打ち杭の構築方法であって、
前記ケーシングの先端を塞ぐと共に前記ケーシングの下端部に着脱可能に設置された底板を保持した状態で前記ケーシングを地盤に回転貫入する回転貫入工程と、
前記ケーシング内に鉄筋籠を挿入する鉄筋籠挿入工程と、
前記鉄筋籠が挿入された前記ケーシング内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングの上端側から該ケーシング内のコンクリートを下方に押圧してコンクリートの先端の底板をケーシングから分離させる底板分離工程と、
前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングを引抜くケーシング引抜き工程とを備えたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記底板は前記ケーシングに保持構造によって保持されており、
該保持構造は、ケーシングの外周又は内周の少なくとも２箇所に設けられて水平方向の貫通孔を有する係止部と、前記底板の上面側の周縁の少なくとも２箇所に設けられて水平方向の貫通孔を有する係止片と、前記係止部と前記係止片が回転方向で当接するように配置した状態で前記係止部と前記係止片の両方の貫通孔に挿通されたピンとを備えてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、該内筒に生じる軸方向のひずみを計測するひずみ計と、該ひずみ計によって前記内筒に生ずるひずみを計測し、該ひずみに基づいて、前記底板に生ずる貫入抵抗Ｐｐを演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、前記本体の上端部の周面に設けられて本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第１ひずみ計と、前記本体における翼部の近傍上部周面に設けられて前記本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第２ひずみ計と、前記内筒の周面に設けられて内筒の軸方向のひずみを計測する第３ひずみ計と、前記第１ひずみ計の計測値に基づいて押し込み力Ｐｏを演算し、前記第２ひずみ計の計測値に基づいて翼の推進力Ｐｗを演算し、前記第３ひずみ計の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐｐを演算し、これらＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの値を用いて、前記本体に生ずる周面摩擦力Ｐｆを、Ｐｆ＝Ｐｗ−Ｐｐ＋Ｐｏとして演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐ及びＰｆに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とするものである。

（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、押し込み力Ｐｏを、第１ひずみ計の計測値に代えて本体を地盤に押し込むジャッキの元圧を計測して該計測値に基づいて演算するようにしたことを特徴とするものである。

本発明においては、ケーシングの先端を塞ぐと共に前記ケーシングの下端部に着脱可能に設置された底板を保持した状態で前記ケーシングを地盤に回転貫入する回転貫入工程と、
前記ケーシング内に鉄筋籠を挿入する鉄筋籠挿入工程と、前記鉄筋籠が挿入された前記ケーシング内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングの上端側から該ケーシング内のコンクリートを下方に押圧してコンクリートの先端の底板をケーシングから分離させる底板分離工程と、前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングを引抜くケーシング引抜き工程とを備えたことにより、施工中に先端閉塞具を別部材で支持する必要がないので施工性に優れ、底板のケーシングへの保持を断ち切る作業がコンクリートの押し込みで行うことができるので、施工が簡単であり、この意味でも施工性に優れる。さらには、地中に残されるのが、底板のみであり、コスト増を抑制できるという効果もある。

本発明の一実施の形態に係る場所打ち杭の構築方法の説明図である。図１に示した場所打ち杭の構築方法に用いるケーシングの説明図である。図２に示した部材の一つであるケーシングの一部拡大図であり、中心線の左半分を断面で示し、右半分を側面図で示している。図３の矢視Ａ−Ａ線に沿う断面図である。図３の丸で囲んだＡ部を拡大すると共に分解して示す図である。図４の丸で囲んだＢ部を拡大すると共に分解して示す図である。底板の保持構造の他の態様の説明図である。図７の丸で囲んだＣ部を拡大すると共に分解して示す図である。本発明の他の実施の形態の一工程である杭の支持力確認方法に用いる杭の鉛直支持力確認装置の説明図である。

［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る場所打ち杭の構築方法に用いる一部の部材について、図２〜図８に基づいて説明する。
本実施の形態の杭の構築方法に用いる部材として、下端部近傍に螺旋翼１を備えた鋼製のケーシング３（図２参照）と、ケーシング３の下端を塞ぐ底板５と、底板５をケーシング３側に保持する底板５の保持構造９（図３、４参照）とがある。
以下、各部材を詳細に説明する。

＜ケーシング＞
ケーシング３は、先端近傍に螺旋翼１が溶接された鋼管によって形成されており、その外径は例えば、φ400mm〜φ600mmである。また、ケーシング３の上端には、回転力を伝達するための突部７が設けられている。
ケーシング３の先端には底板５が、ケーシング３の回転貫入中、ケーシング３から離脱しないように保持される。

＜底板＞
底板５はケーシング３の下端部に保持されており、ケーシング３の回転貫入中は土砂がケーシング３内に侵入するのを防止する。
底板５は、その外径がケーシング３の内径よりも大きく設定された円板によって形成されている。
底板５の外径がケーシング３の内径よりも大きく設定されているので、図４に示すように、底板５のケーシング３への保持状態においてケーシング３の端部が底板５の上面に載置される。このため、回転貫入時には底板５が土圧によってケーシング３に押し付けられるので、底板５をケーシング３へ保持するための保持力が弱くてよい構造となっている。
ている。
また、底板５は、後述する底板分離工程において、ケーシング内のコンクリートを下方に押圧した際に下方の地盤を押圧して先端支持力を得る機能も有する。

＜底板の保持構造＞
底板５の保持構造９は、図４〜図６に示すように、ケーシング３の下端部の外周に形成した矩形状でかつ貫通孔１１を有する係止部１３を、底板５に形成した２枚の係止片１５（貫通孔１７あり）の隙間に挿入し、係止片１５と係止部１３にピン１９を挿入することで、ケーシング３と底板５を連結するというものである。
この保持構造９をより詳細に説明する。

ケーシング３の下端部の外周には、周方向４箇所に矩形状の係止部１３が設けられている（図４参照）。そして、係止部１３には水平方向の貫通孔１１が形成されている（図５参照）。
他方、底板５における係止部１３に対応する位置には、係止部１３が挿入可能な隙間を形成するように係止片１５が２枚設置されており、係止片１５にも貫通孔１７が形成されている（図４、図５、図６参照）。
ケーシング３の係止部１３を底板５の係止片１５の隙間に挿入して、係止部１３の貫通孔１１と係止片１５の貫通孔１７にピン１９を挿入することで、ケーシング３と底板５をピン１９によって連結している。

上記のように構成された、ケーシング３と底板５の保持構造９の作用を説明する。底板５がケーシング３に保持された状態で、ケーシング３を地盤に回転貫入する際に、ケーシング３を回転すると、ケーシング３に設けた係止部１３が底板５の係止片１５に当接するので、両者は離れることなく共に回転して両者が分離することはない。
また、ケーシング３が下方に移動するときは、底板５がケーシング３の先端に押し付けられるので、底板５がケーシング３から分離することはない。さらに、回転貫入中には、ケーシング３を上下方向に移動させることもあるが、その際、上方向に移動させたときに、底板５がケーシング３と離れようとする力が作用するが、その動きはピン１９によって規制され、両者が分離することはない。しかも、ケーシング３が上方向に移動する際、底板５とケーシング３が離れようとする力は小さいので、ピン１９はこの小さい力に抵抗できる程度の強度であれば足りる。
以上のように、ケーシング３と底板５とを上記のような保持構造９で保持するようにしたので、ケーシング３の回転貫入の際に、特許文献２の例のようにケーシング３の内部に荷重伝達軸を挿入して底板５を保持しなくても、両者を離れることがない構造になっている。
しかも、ケーシング３と底板５を繋ぐピン１９は弱い力で破壊するので、ケーシング３と底板５を容易に分離させることもできる。

なお、上記の例では係止部１３をケーシング３に設け、係止片１５を底板５側に設けたが、図７、図８に示すように、係止部１３を底板５に設けて係止片１５をケーシング３側に設けるようにしてもよい。
また、ケーシング３側に設ける係止部１３あるいは係止片１５はケーシング３の外周面ではなく、内周面に設けるようにしてもよい。

以上のような、ケーシング３、底板５及び保持構造９を用いて場所打ち杭を施工する方法を説明する。場所打ち杭の構築方法は、回転貫入工程と、鉄筋籠挿入工程と、コンクリート打設工程と、底板分離工程と、ケーシング引抜工程とを備えている。
以下、各工程を詳細に説明する。

＜回転貫入工程＞
回転貫入工程（図１（ａ））は、先端に底板５を保持した状態（図３参照）でケーシング３を地盤に回転貫入して、支持層のある所定深さまで貫入させる工程である。回転貫入中は、底板５が保持構造９によってケーシング３に保持されているので、回転貫入時の回転方向の動きや、上下動によっても底板５がケーシング３から外れることはない。したがって、土砂がケーシング３内に侵入することはない。
このように、ケーシング３を回転貫入させることで、無排土で地盤に貫入させることができる。

＜鉄筋籠挿入工程＞
鉄筋籠挿入工程（図１（ｂ））は、先端が支持層まで貫入されたケーシング３内に鉄筋籠２３を挿入する工程である。

＜コンクリート打設工程＞
コンクリート打設工程（図１（ｃ））は、鉄筋籠１３が挿入されたケーシング３内に、コンクリート２５を打設する工程である。

＜底板分離工程＞
底板分離工程（図１（ｄ））は、打設されたコンクリート２５が固化する前にケーシング３の上端側からケーシング３内のコンクリート２５を下方に押圧してコンクリートの先端の底板５をケーシング３から分離させる工程である。
具体的には、図１（ｄ）に示すように、ケーシング３の上部にケーシング３の内径とほぼ同径のピストン部材２６を配置して、ピストン部材２６をジャッキ２７によって下方に押圧することで、ケーシング３内のコンクリート２５を押し込むようにする。これによって、非圧縮性流体であるコンクリート２５が底板５を押し下げることで、底板５とケーシング３下端を連結していたピン１９を破壊あるいは変形させ、底板５とケーシング３のピン１９による連結を切離す。

＜ケーシング引抜工程＞
ケーシング引抜工程（図１（ｅ）参照）は、コンクリート２５が固化する前にケーシング３を回転貫入時の回転方向と逆方向に回転させながら地中から引抜く工程である。
ケーシング３を引く抜いた状態で、コンクリート２５を固化させることで、場所打ち杭２９が完成する（図１（ｆ）参照）。

以上のように、本実施の形態の場所打ち杭の構築方法によれば、場所打ち杭２９を簡易に施工することができる。また、ケーシング３の回転貫入中に特許文献２のように底板を荷重伝達軸で支持することなく保持できるので、施工性に優れる。
さらに、底板５のケーシング３への保持を断ち切る作業がコンクリート２５の押し込みで行うことができるので、施工が簡単であり、この意味でも施工性に優れる。

［実施の形態２］
コンクリートを現場で硬化させて杭を構築する場所打ち杭の場合、コンクリートの硬化後でなければ鉛直支持力を確認するための載荷試験ができず、杭の打設後おおよそ１ヵ月後でないと載荷試験ができないという問題がある。
そのため、施工後に実施した載荷試験において鉛直支持力不足が判明した場合は、当初の計画よりも杭の本数を増やす、いわゆる増し杭などによる対応しか取れないという問題もある。

以上のような事情から、場所打ち杭を施工する前に杭を施工した場合の杭の鉛直支持力を確認したいという要請がある。
そこで、本実施の形態は、実施の形態１で説明した回転貫入工程の前に杭の鉛直支持力を確認する工程を備えた場所打ち杭の構築方法を提供するものである。

本実施の形態に係る場所打ち杭の構築方法は、実施の形態１の回転貫入工程に先だって、場所打ち杭を施工した際の杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有するものである。
まず、鉛直支持力確認方法に用いる杭の鉛直支持力確認装置３１について図９に基づいて説明する。
杭の鉛直支持力確認装置３１の基本的な形状は鋼管杭と同様であり、鋼管からなる本体３３と、本体３３の先端部に設けられた螺旋状の翼部３５と、本体３３の先端部に該先端部から１〜２cm下方側に離れた位置に本体３３の先端開口を塞ぐように設けられた底板３７と、先端が底板３７の上面側に固定され、他端が本体３３の内周面に設けられた円環板３９に固定された鋼管からなる内筒４１とを備えている。

また、杭の鉛直支持力確認装置３１は、本体３３の上端部の周面に設けられて本体３３の当該部位の軸方向のひずみを計測する第１ひずみ計４３と、本体３３における翼部３５の近傍上部内周面に設けられて本体３３の当該部位の軸方向のひずみを計測する第２ひずみ計４５と、内筒４１の内周面に設けられて内筒４１の軸方向のひずみを計測する第３ひずみ計４７とを備えている。
さらに、第１ひずみ計４３の計測値に基づいて押し込み力Ｐ_ｏを演算し、第２ひずみ計４５の計測値に基づいて翼の推進力Ｐ_ｗを演算し、第３ひずみ計４７の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐ_ｐを演算し、これらＰ_ｏ、Ｐ_ｗ、Ｐ_ｐの値を用いて、本体３３に生ずる周面摩擦力Ｐ_ｆを演算する演算装置４９を備えている。
なお、杭の鉛直支持力確認装置３１は、図９に示すように、演算装置４９の演算結果を表示する表示部５１を備えるのが望ましい。
以下、各構成について説明する。

＜本体＞
本体３３は、外径が例えばφ400mm〜φ600mmの鋼管からなる。本体３３の先端近傍に翼部３５が溶接されており、翼部３５の推進力によって本体３３が地中に回転貫入される。
本体３３の上端部の外周面には、図示しない突起が設けられ、該突起に回転力が付与される。

＜翼部＞
翼部３５は、本体３３に推進力を与えるものであり、例えば螺旋翼によって構成されている。

＜底板＞
底板３７は、本体３３の先端開口を閉塞し、本体３３が回転貫入する際に土砂が本体３３内に入るのを防止する機能を有する。
該機能を発揮するためには、底板３７の面積は本体３３の先端開口と同等又は若干大きくすればよいが、底板３７は、先端支持力を演算するための地盤反力を受けるという機能も有しているので、これらの機能を発揮するという観点から、底板３７は本体３３の先端開口と同等にするのが望ましい。

＜内筒＞
内筒４１は、本体３３と同じ材質の鋼管からなり、底板３７を本体３３の先端部に該先端部から１〜２cm下方側に離れた位置に支持するものである。内筒４１の下端側に底板３７が固定され、内筒４１の上端は本体３３の内周面に設けられた円環板３９に固定されている。
なお、内筒４１の上端側は、円環板３９に固定しなくとも、本体３３の内周面に連結するように設けられた支持板に固定するようにしてもよい。

＜ひずみ計＞
第１ひずみ計４３は、本体３３の上端部の内周面に設けられて本体３３の当該部位の軸方向のひずみを計測する。
本体３３の上端部には、本体３３を地盤に貫入させるための押しこみ力が付与され、この押し込み力に起因して生ずる軸方向のひずみを計測することで、押し込み力を求めることができる。
なお、本例において、第１ひずみ計４３は本体３３の周方向１８０°離れた位置で、かつ軸方向が同じ位置に１個づつ設置（１対設置）しており、このような配置にすることで曲げひずみをキャンセルして軸方向ひずみを正確に計測することができる。
なお、ひずみ計は一般に断線することも考えられるので２対以上設けるようにしてもよい。
また、本例では、第１ひずみ計４３を本体３３の内周面に設けているが、本体３３の外周面に設けるようにしてもよい。外周面に設ける場合には、外力によって破損しないように保護すればよい。また、第１ひずみ計４３を外周面に設けたとしても、配線は本体３３の内側を通すため、配線を通すための孔を本体３に設ける必要がある。この場合、孔の位置は第１ひずみ計４３の設置位置から遠ざけるようにする。
以上のような、ひずみ計の設置位置、設置個数に関しては、後述の第２ひずみ計４５、第３ひずみ計４７でも同様である。

第２ひずみ計４５は、本体３３における翼部３５の近傍上部の内周面に設けられて本体３３の当該部位の軸方向のひずみを計測する。第２ひずみ計４５の本体３３における軸方向の位置は、翼部３５と円環板３９の間であって、両者の中間位置付近が好ましい。両者の中間位置にすることで、両端部の影響を少なくできる。
本体３３が回転貫入する際に翼部３５が回転すると、土が翼部３５によって掬い上げられ、掬い上げた土は翼上面に沿って上方へ押し上げられる。そして、押し上げられた土は次第に締め固まり、この土の反力によって翼部３５に推進力が生ずる。このとき、本体３３における翼部３５の近傍上部には翼部３５を介して下方への引張力が作用するので、該引張力によって本体３３の当該部位に生ずるひずみを計測することで、翼部３５の推進力を求めることができる。

第３ひずみ計４７は、内筒４１の内周面に設けられて内筒４１の軸方向のひずみを計測する。第３ひずみ計４７の内筒４１における軸方向の位置は、底板３７と円環板３９の間であって、両者の中間位置付近が好ましい。両者の中間位置にすることで、両端部の影響を少なくできる。
本体３３が回転貫入する際に底板３７には地盤反力が作用し、該地盤反力によって内筒４１は圧縮力を受ける。したがって、内筒４１に生ずるひずみを計測することで、地盤反力を求めることができる。

＜演算装置＞
演算装置４９は、第１ひずみ計４３の計測値に基づいて押し込み力Ｐ_ｏを演算し、第２ひずみ計４５の計測値に基づいて翼の推進力Ｐ_ｗを演算し、第３ひずみ計４７の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐ_ｐを演算し、これらＰ_ｏ、Ｐ_ｗ、Ｐ_ｐの値を用いて、本体３３に生ずる周面摩擦力Ｐ_ｆを演算する。
なお、演算装置４９におけるＰ_ｏ、Ｐ_ｗ、Ｐ_ｐの演算方法の詳細は、後述の鉛直支持力確認工程の説明において詳述する。

＜表示部＞
表示部５１は、演算装置４９の演算結果を表示するものである。表示部５１を設けることで、本体３３が回転貫入している際に、本体３３の推進途中の任意の深度における杭の鉛直支持力を確認できる。

次に、上記のように構成された杭の鉛直支持力確認装置３１を用いて、杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程について説明する。
杭の鉛直支持力確認装置３１を、確認対象とする地盤上に立設して回転させ、翼部３５に推進力を生じさせて地中にねじ込む。
回転貫入している間、各ひずみ計は測定値を出力するので、これを記録するようにする。
この杭の鉛直支持力確認装置３１が地中にねじ込まれるときの鉛直方向の力の釣り合いを式で表すと下式（１）となる。
Ｐ_ｗ＋Ｐ_ｏ≧Ｐ_ｐ＋Ｐ_ｆ・・・（１）
ここで、
Ｐ_ｗは、翼が回転することにより掬い上げた土を翼上面に沿って上方へ押し上げることにより次第に締め固まった土の反力から翼部３５に生じる推進力
Ｐ_ｆは本体３３と地盤の摩擦抵抗
Ｐ_ｐは底板３７に生じる地盤の貫入抵抗
Ｐ_ｏは本体３３に加えられる押しこみ力である。

一般の杭と同様にＰ_ｐ、Ｐ_ｆは接している土の強度や深さに応じて大きさが決まる。
また、Ｐ_ｗも接している土の強度や深さに応じて大きさが変わりながら杭の鉛直支持力確認装置３１を地中に引き込む働きをする。翼部３５の推進力は、底板３７が接する地盤の上載圧を減少させて底板３７の貫入抵抗を減少させる働きもする。
これらの結果、杭の鉛直支持力確認装置３１は主として翼部３５の推進力のみで杭が地中へ貫入して行くが、貫入抵抗のＰ_ｐとＰ_ｆが、翼推進力Ｐ_ｗより大きいと貫入できなくなり、不足分をＰ_ｏとして付加する。

上記のことから、杭の鉛直支持力確認装置３１を回転貫入中にＰ_ｗ、Ｐ_ｐ、Ｐ_ｏの値を求めることによって、最終的に施工される杭が地盤から受ける鉛直支持力を事前に確認することができる。
前述したように、本体３３に加えられる押しこみ力Ｐ_ｏは、本体３３の軸力として第１ひずみ計４３の計測値を用いて求めることができる。
また、翼部３５の推進力Ｐ_ｗは、第２ひずみ計４５の計測値を用いて求めることができる。
また、地盤の貫入抵抗Ｐ_ｐは、内筒４１の軸力として第３ひずみ計４７の計測値を用いて求めることができる。
さらに、本体３３と地盤の摩擦抵抗Ｐ_ｆは、（１）式の不等号を等号した式を変形して、Ｐ_ｆ＝Ｐ_ｗ−Ｐ_ｐ＋Ｐ_ｏより求めることができる。

ここで、Ｐ_ｗ、Ｐ_ｐ、Ｐ_ｏ及びＰ_ｆの求め方について説明する。
本体３３を構成する鋼管の外径：Ｄ_１、厚み：ｔ_１と、内筒４１を構成する鋼管の外径：Ｄ_２、厚みｔ_２とする。
本体３３を構成する鋼管の断面積Ａ_１は、：Ａ_１＝πＤ_１ ^２／４−π(Ｄ_１−２ｔ_１)^２／４＝πｔ_１(Ｄ_１−ｔ_１)となる。
また、内筒４１を構成する鋼管の断面積Ａ_２は、：Ａ_２＝πＤ_２ ^２／４−π(Ｄ_２−２ｔ_２)^２／４＝πｔ_２(Ｄ_２−ｔ_２)となる。

第１ひずみ計４３の計測値をε_０、第２ひずみ計４５の計測値をε_ｗ、第３ひずみ計４７の計測値をε_ｐとし、本体３３及び内筒４１を構成する鋼管のヤング率をＥとすると、本体３３における第１ひずみ計４３が取り付けられた部位の軸方向応力σ_０は、σ_０＝Ｅ・ε_０、また本体３３における第２ひずみ計４５が取り付けられた部位の軸方向応力σ_ｗはσ_ｗ＝Ｅ・ε_ｗ、さらに、内筒４１における第３ひずみ計４７が取り付けられた部位の軸方向応力σ_ｐは、σ_ｐ＝Ｅ・ε_ｐとなる。

そして、これらσ_０、σ_ｗ、σ_ｐを用いて、本体３３に加えられる押し込み力Ｐ_０は、Ｐ_０＝σ_０・Ａ_１、土の反力から翼部３５に生じる推進力Ｐ_ｗは、Ｐ_ｗ＝σ_ｗ・Ａ_１、底板３７に生じる地盤の貫入抵抗Ｐ_ｐは、Ｐ_ｐ＝σ_ｐ・Ａ_２としても求めることができる。
また、前述したように、本体３３と地盤の摩擦抵抗Ｐ_ｆは、Ｐ_ｆ＝Ｐ_ｗ−Ｐ_ｐ＋Ｐ_ｏより求めることができる。

地盤から決まる杭の鉛直支持力は一般的に「先端支持力」＋「周面摩擦力」で表される。
先端支持力は、貫入抵抗Ｐ_ｐとして求められ、また周面摩擦力は、上記の摩擦抵抗Ｐ_ｆとして求められる。
したがって、本実施の形態の杭の鉛直支持力確認装置３１を地中にねじ込むことで、適宜、貫入抵抗Ｐ_ｐと摩擦抵抗Ｐ_ｆが得られ、これによって、所定の深さにおける杭の鉛直支持力を確認することができる。

なお、先端支持力は、杭径の二乗に比例し、周面摩擦力は、杭径に比例するが、上述のように、杭の鉛直支持力は一般的に「先端支持力」＋「周面摩擦力」で表されるため、「先端支持力」と「周面摩擦力」のそれぞれを個別に求めることができなければ、換言すれば「先端支持力」と「周面摩擦力」の配分が分からなければ、杭径が変わった際の鉛直支持力を求めることができない。
この点、本実施の形態の杭の鉛直支持力確認装置３１では、先端支持力と周面摩擦力をそれぞれ個別に求めることができ、かつ、Ｐ_０、Ｐ_ｗ、Ｐ_ｐを、それぞれ単位面積あたりの荷重に換算することができるので、計測されたＰ_０、Ｐ_ｗ、Ｐ_ｐの値から打設深度が同じで杭径の異なる杭における「鉛直支持力」を算出することができる。

したがって、杭の鉛直支持力確認装置３１における本体３３の径を、計画された本施工で予定されている杭径と同一にすることができない場合であっても、計測値から本施工の杭径の場合での「周面摩擦力」と「先端支持力」を個別に算出することができる。
これによって例えば、期待していた鉛直支持力が当初の予定杭径では確保できないことが判明した場合に本施工用の杭径を太くした場合の「周面摩擦力」と「先端支持力」を算出したり、あるいは期待していた以上の過剰の鉛直支持力が見込めることが判明した場合には本施工用の杭径を細くした場合の「周面摩擦力」と「先端支持力」を算出したりして、本施工前に過不足の無い適切な杭設計を行うことも出来る。
このように、Ｐ_ｐとＰ_ｆを個別に導出できることにより、予定杭径で不足が無いかの検証に加え、打設深度が同じ場合で、杭径を違えた場合の鉛直支持力も確認することが可能となる。
また、現場ごとに杭径をあわせた新たな杭の鉛直支持力確認装置３１を作るのは非効率であるため、以前に製作・使用した近い径の杭の鉛直支持力確認装置３１を使いまわすことも出来る。

なお、上記の説明では、杭の鉛直支持力として、周面摩擦力と先端支持力との両方を考慮して杭の鉛直支持力を確認することにしているが、得られた値のうちの先端支持力だけで杭の設計を考えてもよい。（この場合、周面摩擦には期待しないことを意味する。）
また、上記の説明では、Ｐ_ｏをひずみ計で計測する例を示したが、Ｐ_ｏをジャッキ元圧の計測値に基づいて求めるようにしてもよい。

本実施の形態に係る杭の鉛直支持力確認装置３１の実際の運用方法について説明する。
(1)回転貫入前にひずみゲージのゼロ点を取る。
(2)杭の鉛直支持力確認装置３１を地中に回転貫入。その間、演算装置４９は常に計測値を出力し、表示部５１に表示させたり、記録をしたりする。
(3)杭の鉛直支持力確認装置３１を予定深さまで回転貫入させる。なお、予定深さ到達前に期待鉛直支持力が確認できた場合にも、予定深さまでは進めるのが好ましい。
逆に、予定深さに到達しても期待鉛直支持力に達しない場合であっても、予定深さまで回転貫入した時点で完了とする。
(4)杭の鉛直支持力確認装置３１を逆回転して地中から回収する。
(5)計測値に基づいて、杭の施工本数、杭径等を決定する。

なお、上記の説明では、予定深さまで回転貫入させた時点で完了するようにしたが、期待する鉛直支持力が得られるまで、計測値をモニターしながら更に回転貫入を進めるようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、場所打ち杭を施工する前に期待できる杭の支持力を確認できるので、場所打ち杭の施工後に杭本数を増やす等の対応が不要となり、施工性に優れる。

１螺旋翼
３ケーシング
５底板
７突部
９保持構造
１１貫通孔（係止部）
１３係止部
１５係止片
１７貫通孔（係止片）
１９ピン
２３鉄筋籠
２５コンクリート
２６ピストン部材
２７ジャッキ
２９場所打ち杭
３１鉛直支持力確認装置
３３本体
３５翼部
３７底板
３９円環板
４１内筒
４３第１ひずみ計
４５第２ひずみ計
４７第３ひずみ計
４９演算装置
５１表示部

Claims

先端近傍に螺旋翼を備えたケーシングを用いて無排土で場所打ち杭を構築する場所打ち杭の構築方法であって、
前記ケーシングの先端を塞ぐと共に前記ケーシングの下端部に着脱可能に設置された底板を保持した状態で前記ケーシングを地盤に回転貫入する回転貫入工程と、
前記ケーシング内に鉄筋籠を挿入する鉄筋籠挿入工程と、
前記鉄筋籠が挿入された前記ケーシング内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングの上端側から該ケーシング内のコンクリートを下方に押圧してコンクリートの先端の底板をケーシングから分離させる底板分離工程と、
前記打設されたコンクリートが固化する前に前記ケーシングを引抜くケーシング引抜き工程とを備えたことを特徴とする場所打ち杭の構築方法。
前記底板は前記ケーシングに保持構造によって保持されており、
該保持構造は、ケーシングの外周又は内周の少なくとも２箇所に設けられて水平方向の貫通孔を有する係止部と、前記底板の上面側の周縁の少なくとも２箇所に設けられて水平方向の貫通孔を有する係止片と、前記係止部と前記係止片が回転方向で当接するように配置した状態で前記係止部と前記係止片の両方の貫通孔に挿通されたピンとを備えてなることを特徴とする請求項１記載の場所打ち杭の構築方法。
前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、該内筒に生じる軸方向のひずみを計測するひずみ計と、該ひずみ計によって前記内筒に生ずるひずみを計測し、該ひずみに基づいて、前記底板に生ずる貫入抵抗Ｐｐを演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とする請求項１又は２記載の場所打ち杭の構築方法。
前記回転貫入工程の前に場所打ち杭の鉛直支持力を確認する鉛直支持力確認工程を有し、
該鉛直支持力確認工程は、
鋼管からなる本体と、該本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、前記本体の先端部に該先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた支持板に固定された鋼管からなる内筒と、前記本体の上端部の周面に設けられて本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第１ひずみ計と、前記本体における翼部の近傍上部周面に設けられて前記本体の当該部位の軸方向のひずみを計測する第２ひずみ計と、前記内筒の周面に設けられて内筒の軸方向のひずみを計測する第３ひずみ計と、前記第１ひずみ計の計測値に基づいて押し込み力Ｐｏを演算し、前記第２ひずみ計の計測値に基づいて翼の推進力Ｐｗを演算し、前記第３ひずみ計の計測値に基づいて貫入抵抗Ｐｐを演算し、これらＰｏ、Ｐｗ、Ｐｐの値を用いて、前記本体に生ずる周面摩擦力Ｐｆを、Ｐｆ＝Ｐｗ−Ｐｐ＋Ｐｏとして演算する演算装置とを有する杭の鉛直支持力確認装置を用いて、
計測対象とする地盤に前記鉛直支持力確認装置をねじ込みながら、前記演算装置によって演算される貫入抵抗Ｐｐ及びＰｆに基づいて杭の鉛直支持力を確認することを特徴とする請求項１又は２記載の場所打ち杭の構築方法。
押し込み力Ｐｏを、第１ひずみ計の計測値に代えて本体を地盤に押し込むジャッキの元圧を計測して該計測値に基づいて演算するようにしたことを特徴とする請求項４記載の場所打ち杭の構築方法。