JP3931298B2 - 中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法 - Google Patents
中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソイルセメント合成鋼管杭工法や既製中空管杭のプレボーリング工法等における中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６はソイルセメント合成鋼管杭の一例を示す断面図で、中空管杭として鋼管杭１００の例で示してある。符号１０２は地盤、１０３はソイルセメント部、１０４は根固め部を示す。
このようなソイルセメント合成鋼管杭の施工方法には、鋼管杭同時埋設方法（中掘り工法）およびプレボーリング方法の二方式がある。既製コンクリート杭のプレボーリング工法はソイルセメント合成鋼管杭のプレボーリングの方法と異なるが、工程的には両者は類似の工法であるといえる。
【０００３】
従来の鋼管杭同時埋設方法（中掘り工法）を、図１８乃至図２３について説明すると、まずオーガーを地上で準備する。
図１８はソイルセメント合成鋼管杭の造成に使用するオーガーを示す正面図である。同図において、オーガー２０は、オーガー軸２１と、軸先端に装着された掘削翼２２、２３と、この上段に回転自在に遊嵌された共回り防止翼２５と、さらにこの上段に固着された攪拌翼２４とから構成されている。
【０００４】
掘削翼２３及び攪拌翼２４は、オーガー軸２１に固着された支持部材２８、２９に枢軸２６とシャーピン２７とで拡開状態で取り付けられており、共回り防止翼２５は、オーガー軸２１に回転自在に遊嵌された支持部材３０に枢軸２６とシャーピン２７とで拡開状態で取り付けられている。
【０００５】
掘削翼２２、２３にはビット２２ａ、２３ａが固着され、掘削翼２２は鋼管杭１００の内径より小径であり、攪拌翼２４の外径は掘削翼２３の外径と略同一で、かつ鋼管杭１００の外径より大径である。共回り防止翼２５の外径は掘削翼２３より大径に形成され、掘削中は掘削翼２２、２３で掘削された削孔壁から外側の原地盤中に食い込み、掘削翼２２、２３と攪拌翼２４とが回転しても共回り防止翼２５は回転しないようになっている。
【０００６】
図１８においては共回り防止翼２５の上段に攪拌翼２４が設けられているが、攪拌翼２４と共回り防止翼２５の位置を入れ替えてもよいし、攪拌翼２４を多段に設けてもよい。
前記共回り防止翼２５は、掘削翼２２、２３で掘削されて生じた大きな土塊を破砕するもので、掘削翼２２、２３や攪拌翼２４と共に回転している大きな土塊が、回転していない共回り防止翼２５に当たり、掘削翼２２、２３や攪拌翼２４との間で剪断されて破砕され、固化材と地盤との均一な混練を可能にする。
【０００７】
なお、図１８では図示を省略したが、オーガー軸２１にはスタビライザが設けられ、鋼管杭１００の内において軸芯を維持したり、芯振れ及びオーガー軸の屈曲を防止するようになっている。
【０００８】
そこで先ず、地上で前記のようなオーガー２０を図１９に示すように鋼管杭１００にセットする。このセットは、鋼管杭１００の下端より前記掘削翼２２、２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５を先行した状態でオーガー軸２１を鋼管杭１００内に挿入して行なわれる。
【０００９】
次に、図示しない作業機でオーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、図１９、図２０に示すようにオーガー２０と鋼管杭１００をそれぞれ互いに逆方向または同一方向に回転させつつ、同時にオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤中を掘削翼２２、２３で削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は、共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混合される。
なお、オーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、オーガー２０と鋼管杭１００に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００１０】
次に、図２１に示すように所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この場合、オーガー２０は給進させないが、回転させた方がよい。この工程を根固め工程と称す。
【００１１】
前記根固め工程は、図２１に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００１２】
なお、この場合、所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで吐出した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、オーガー２０を削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ回転・給進して所定深度まで到達し、次に固化材を吐出せずオーガー２０を回転させつつ根固め部１０４の距離だけオーガー２０を上下させて再攪拌を行なうこともできる。
【００１３】
次に、図２２に示すように鋼管杭１００上端を地上のクランプ装置（図示せず）で固定し、オーガー２０を地上へ引き揚げる。この場合、引き揚げる途中で攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３が順次鋼管杭１００の下端に当たってシャーピン２７が順次剪断されるので、攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３は、これらを枢支する枢軸２６を軸として下方に折り畳まれて鋼管杭１００内を上昇する。
【００１４】
次に、図２３に示すように鋼管杭１００を回転させながら給進させ、固化後の圧縮強度が大きな固化材が注入された根固め部１０４内に挿入する。次にオーガー２０を地上へ引き揚げる。このオーガー２０の引き揚げは、攪拌翼２４、共回り防止翼２５及び掘削翼２３を縮閉した後、引続きオーガー２０を地上に引き揚げ、次に図２３に示すように鋼管杭１００を削孔底部の根固め部１０４に沈設してもよい。
【００１５】
図２４は従来のプレボーリング方法を示す断面図で、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）と工程順に示してあり、前記鋼管杭同時埋設方法と同一構成要素には同一符号が付してある。
まず、地上で図２４（Ａ）に示すようなオーガー２０を用意する。このオーガー２０は、オーガー軸２１と、軸先端に固着された掘削翼２２、２３とこの上段に回転自在に遊嵌された共回り防止翼２５と、さらにこの上段に固着された攪拌翼２４とから構成されている。掘削翼２２、２３にはビット２２ａ、２３ａが固着され、掘削翼２３と攪拌翼２４の外径は略同一である。共回り防止翼２５の外径は掘削翼２３、攪拌翼２４より大径に形成され、掘削中は掘削翼２２、２３で掘削された削孔壁から外側の原地盤中に食い込み、掘削翼２２、２３と攪拌翼２４とが回転しても共回り防止翼２５は回転しないようになっている。
本例は、掘削翼２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５が、前記図１８乃至図２３に示すオーガー２０のような枢軸２６及びシャーピン２７の構成を具備しないものであって、他は前記図１８乃至図２３に示すオーガー２０と同一であるので同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１６】
次に、図示しない作業機で前記オーガー２０のオーガー軸２１の上端を把持し、図２４（Ｂ）に示すようにオーガー２０を回転させつつ、同時にオーガー軸２１の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤中を掘削翼２２、２３で削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は、共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混練される。
なお、オーガー軸２１の上端を把持し、オーガー２０に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００１７】
次に、所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて、図２４（Ｃ）に示すように削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この工程を根固め工程と称す。
【００１８】
前記根固め工程は、図２４（Ｃ）に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００１９】
次に、オーガー２０を回転させながら地上に引き揚げると、図２４（Ｄ）に示すようなソイルセメント部１０３と根固め部１０４によるソイルセメントコラム柱体が造成される。このオーガー２０の引き揚げ時に、スラリー状の固化材は、吐出する場合と停止する場合とがあり、また、オーガー２０は回転させた方が攪拌が良好となるので好ましい。
【００２０】
次に、図２４（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように前記造成されたソイルセメントコラム柱体中に、上方から鋼管杭１００を回転させながら、鋼管杭１００の先端部が根固め部１０４に位置するまで挿入して、図２４（Ｅ）に示すようなソイルセメント合成鋼管杭が造成される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のソイルセメント合成鋼管杭の施工方法では、中空管杭の芯ズレが発生しやすい不都合がある。従来の施工方法においても、オーガー２０のオーガー軸２１にスタビライザを設け芯ズレの防止を図っているが、ソイルセメントコラム柱体径が杭径より大きく、かつスタビライザと鋼管杭の内壁面との間には多少のクリアランスがあるためにどうしても芯ズレが発生する恐れがあった。
【００２２】
また、一般に、既製杭の杭芯ズレは貫入初期の時点で発生することが多い。中空管杭（例えば、鋼管杭）の中掘り工法では、オーガー２０の先端部が地盤１０２中に貫入する初期に地盤１０２の抵抗や玉石等により芯ズレを発生しやすい。芯ズレが発生すると杭１００とオーガー２０を一度地上へ引き上げてから、再度杭芯を合わせて最初から施工を始めなければならず、時間的なロスが発生する。もしこのやり直し作業を省いてそのまま杭の施工を続けると、杭が大きく傾斜したり、杭芯ズレが大きくなり許容値を外れてしまうことになる。
【００２３】
プレボーリング工法では既製杭の外径よりも大きな径の掘削孔を削孔するため、図２４（Ｄ）から（Ｅ）に示すような既製杭を削孔中へ沈設するときに杭芯ズレが発生しやすい。また、プレボーリング孔自体の芯ズレは中掘り工法と同様に発生する。
【００２４】
前述のように、従来技術では中掘り工法もプレボーリング工法も、中空管杭が所定の位置から偏芯する、いわゆる杭芯ズレを起こすという課題があった。
本発明は、このような点に鑑みソイルセメント合成中空管杭の施工における中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法を提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の中空管机の芯ズレ防止装置は、請求項１に記載したように、施工する中空管杭よりも大きな内径を有し地盤に設置するガイド鋼管１と下記の構成を有する回転支承２とより成り、回転支承２は、ガイド鋼管１の外面に位置することになる垂直方向の基板６と、該基板に水平方向に延出して固設された上部側の軸受板７と、基板６との間に前記ガイド鋼管１の肉厚より大きい間隔をとって前記上部側の軸受板７に固設して基板６と平行に垂下された支持板８と、前記支持板８に前記上部側の軸受板７と所定の間隔をとって前記上部側の軸受板７と平行に固設された下部側の軸受板９と、前記上部側の軸受板７と下部側の軸受板９の間でガイド鋼管１の軸心と平行に架設された軸５に回転自在に取り付けられたガイドローラ２ａとから成り、前記ガイド鋼管１の外面に位置することになる垂直方向の基板６と前記上部側の軸受板７に固設して基板６と平行に 垂下された支持板８の間に前記鋼管１の上端を嵌入させることにより前記ガイドローラ２ａがガイド鋼管１の内面に位置するように回転支承２が着脱自在とされていることを特徴とする。
また、請求項１記載の中空管杭の芯ズレ防止装置において回転支承２が着脱自在とされるためには、請求項２に記載したように、前記基板６にボルト１０を螺入可能になっておいり、基板６と支持板８の間にガイド鋼管１の上端を嵌入させた後、このボルト１０を締め付けることによって、ガイド鋼管１上端部に回転支承２が着脱自在とされていることが更に好ましい。
また、請求項１または請求項２に記載の中空管杭の芯ズレ防止装置は、請求項３に記載したように、ガイド鋼管１に少なくとも３個の回転支承２を装着することが好ましい。
なお、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の中空菅杭の芯ズレ防止装置は、請求項４に記載したように、前記ガイド鋼管の外側面に貫入係止板を少なくとも２個突設したことを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明の中空管杭の芯ズレ防止施工方法は、請求項５に記載したように、杭芯位置にガイド鋼管の中心位置がほぼ一致するようにして、ガイド鋼管を所定深さだけ地盤中に貫入させ、ガイド鋼管上端部に設置した少なくとも３個の請求項１または請求項２に記載の回転支承を使用して、回転支承のガイドローラが杭の外面に接するようにして、中空管杭を沈設することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。図１は本発明に使用するガイド鋼管の斜視図、図２は本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の斜視図、図３は本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である。
【００２８】
本発明に係る中空管杭の芯ズレ防止装置は、図１に示すようなガイド鋼管１と、図２及び図３に示すような回転支承２とで構成される。本例では回転支承２としてガイドローラ２ａで示ししている。
ガイド鋼管１は、内径が中空管杭１００の外径とガイドローラ（回転支承）２の内面側突出幅の２倍を合計した長さに略等しい径とし、その外面には貫入止めストッパーとして貫入係止板３が２個突設されている。この貫入係止板３は、ガイド鋼管１を図６に示すように地盤１０２に貫入したとき地盤１０２の表面（施工盤を設けたときは施工盤）で係止するストッパーであり、これによりガイド鋼管１の貫入深度が決定される。貫入係止板３の取付け位置としては、ガイド鋼管１下端から貫入係止板３までの長さは１ｍから５ｍが基準となる。１ｍよりも短いと杭が偏芯しようとするときの抵抗力が不足することになるし、５ｍよりも長いと偏芯の抵抗力は長さと比例的には増加せず、貫入作業と引き抜き作業の手間が増えるだけである。好ましくは１ｍから３ｍである。
【００２９】
また、ガイド鋼管１の下端部は、貫入しやすいよう肉厚内面側を削っておくとよい。さらに、貫入係止板３からガイド鋼管１上端までの間に、係止・回転用の突起４を２個突設する。この突起４は、オーガモータ（図示せず）に取り付けた図５に示すようなキャップ１３によりガイド鋼管１を係止して回転・貫入あるいは回転・引き抜きを行なうものである。
【００３０】
図５は前記キャップの一例を示す斜視図である。キャップ１３は、キャップ体１４とオーガモータへの連結部１５とで構成される。キャップ体１４の内径はガイド鋼管１の外径より稍々大きく形成され、そのキャップ体１４の側壁１６には前記ガイド鋼管１の突起４に対応する位置に鍵状の切欠１７が設けられている。そしてキャップ１３はキャップ体１４のこの切欠１７を前記ガイド鋼管１の突起４に合わせてガイド鋼管１の上端に嵌合すると切欠１７に突起４が挿入するので、そこでキャップ１３を回転すると突起４は横方向の切欠１７ａの奥に位置するようになる。従って、このキャップ１３の連結部１５をオーガモータに取り付けることによってガイド鋼管１を係止して回転・貫入あるいは回転・引き抜きを行なうことができる。
【００３１】
また、回転支承２は、図２および図３に示すようにガイド鋼管１の上端部に着脱自在に装着する。回転支承２の軸５は、ガイド鋼管１の軸心と平行し、該軸５の回りを回転するガイドローラ２ａを少なくとも１個取り付ける。回転支承２は少なくとも３個を着脱自在にガイド鋼管１の上端部に装着する。杭の外径が大きくなると回転支承２の取付け個数を増やした方が精度が向上する。通常は４乃至８個がよい。
【００３２】
回転支承２を、図２および図３を用いて説明する。垂直方向の基板６に固設した軸受板７を水平方向に延出する。この軸受板７には、基板６と前記ガイド鋼管１の肉厚より大きい間隔をとって基板６と平行に支持板８を垂下し、この支持板８に前記軸受板７と所定の間隔をとって軸受板７と平行に軸受板９を固設する。前記軸受板７と９の間には、軸５をガイド鋼管１の軸心と平行に架設すると共に、この軸５にガイドローラ２ａを回転自在に取り付ける。前記基板６にはボルト１０が螺入されており、基板６と支持板８の間にガイド鋼管１の上端を嵌入させた後、このボルト１０を締め付けることによって、ガイド鋼管１上端部に着脱自在となる。ガイドローラ２ａの材質としては、樹脂もしくは硬質ゴムを例示することができる。
なお、図１乃至図３において符号１１及び１２は吊持用のフック孔及びフックである。
【００３３】
図４は本発明の他の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である。本例はガイドローラ２ａが縦長の場合であって、他は前記実施の形態と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
次に前記のような中空管杭の芯ズレ防止装置を使用しての中空管杭の芯ズレ防止施工方法を説明する。最初に鋼管杭同時埋設方法を図６乃至図１４について説明する。
【００３５】
まず、オーガモータに取り付けたガイド鋼管チャック、例えば図５に示すようなキャップによりガイド鋼管１を把持し、該ガイド鋼管１の中心を杭芯位置に合わせて、図示しない施工機で回転させながら、地盤１０２中に押し込む。ストッパーとしての貫入係止板３が施工盤に到達すると、そこでガイド鋼管１の貫入を停止する。このとき、ガイド鋼管１の鉛直性を留意する。図６は地盤１０２中にガイド鋼管１が装着された状態を示す。
【００３６】
次に図７および図８に示すように回転支承２をガイド鋼管１上端部に差し込むようにセットし、ボルト１０を締め付けることによりガイド鋼管１に取り付ける。回転支承２の装着時期は、最初からガイド鋼管１上端部に装着していてもよいし、ガイド鋼管１を地盤中に貫入設置し中空管杭をガイド鋼管１に挿入してから杭芯を合わせるように装着してもよい。
【００３７】
次に図９に示すように鋼管杭１００の下端よりオーガー２０の掘削翼２２、２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５を先行した状態でオーガー軸２１を鋼管杭１００内に挿入し、回転支承２のガイドローラ２ａで形成する平面を鉛直に貫くようにガイド鋼管１中に鋼管杭１００を挿入し、次に図示しない作業機でオーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、図１０および図１１に示すようにオーガー２０と鋼管杭１００をそれぞれ互に逆方向または同一方向に回転させつつ、同時にオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤１０２中を削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混合される。
【００３８】
なお、オーガー２０は、前記図１８に示すものと同じであるので、同一符号で説明し、詳細な説明は省略する。
また、オーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、オーガー２０と鋼管杭１００に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００３９】
次に、図１１に示すように所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この場合、オーガー２０は給進させないが、回転させた方がよい。この工程を根固め工程と称す。
【００４０】
前記根固め工程は、図１１に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００４１】
なお、この場合、所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで吐出した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、オーガー２０を削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ回転・給進して所定深度まで到達し、次に固化材を吐出せずオーガー２０を回転させつつ根固め部１０４の距離だけオーガー２０を上下させて再攪拌を行なうこともできる。
【００４２】
次に、図１２に示すように鋼管杭１００上端を地上のクランプ装置（図示せず）で固定し、オーガー２０を地上へ引き揚げる。この場合、引き揚げる途中で攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３が順次鋼管杭１００の下端に当たってシャーピン２７が順次剪断されるので、攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３は、これらを枢支する枢軸２６を軸として下方に折り畳まれて鋼管杭１００内を上昇する。
【００４３】
次に、図１３に示すように鋼管杭１００を回転させながら給進させ、固化後の圧縮強度が大きな固化材が注入された根固め部１０４内に挿入する。次にオーガー２０を地上へ引き揚げる。このオーガー２０の引き揚げは、攪拌翼２４、共回り防止翼２５及び掘削翼２３を縮閉した後、引続きオーガー２０を地上に引き揚げ、次に図１３に示すように鋼管杭１００を削孔底部の根固め部１０４に沈設してもよい。
【００４４】
最後に図１４に示すようにガイド鋼管１および回転支承２を取り除くことによってソイルセメント合成鋼管杭が完成する。
【００４５】
しかして、前記ソイルセメント柱を築造しながらの鋼管杭１００の沈設施工では、ガイド鋼管１に設けられた回転支承２に支承されて沈設（挿入）されるので鋼管杭が偏芯しようとするとガイド鋼管が抵抗するため芯ズレを起こすことなく精度よく施工される。なお、鋼管杭１００は、図１７に示すような下端部外周面に拡翼１０１が設けられた鋼管杭であってもよく、この拡翼１０１は根固め部１０４中に位置するようにする。
【００４６】
次にプレボーリング工法における施工方法を図１５について説明する。図１５は（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）と工程順に示してあり、前記施工方法と同一構成要素には同一符号が付してある。
まず、地上で図１５（Ａ）に示すようなオーガー２０を用意する。このオーガー２０は、オーガー軸２１と、軸先端に固着された掘削翼２２、２３とこの上段に回転自在に遊嵌された共回り防止翼２５と、さらにこの上段に固着された攪拌翼２４とから構成されている。掘削翼２２、２３にはビット２２ａ、２３ａが固着され、掘削翼２３と攪拌翼２４の外径は略同一である。共回り防止翼２５の外径は掘削翼２３、攪拌翼２４より大径に形成され、掘削中は掘削翼２２、２３で掘削された削孔壁から外側の原地盤中に食い込み、掘削翼２２、２３と攪拌翼２４とが回転しても共回り防止翼２５は回転しないようになっている。
本例は、掘削翼２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５が、図１８に示すオーガー２０のような枢軸２６及びシャーピン２７の構成を具備しないものであって、他は前記図１８に示すオーガー２０と同一であるので同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、攪拌混合装置はこの他の従来公知の通常に使用されているものを用いてもよい。
【００４７】
次に、図示しない作業機で前記オーガー２０のオーガー軸２１の上端を把持し、図１５（Ｂ）に示すようにオーガー２０を回転させつつ、同時にオーガー軸２１の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤中を掘削翼２２、２３で削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は、共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混練される。
なお、オーガー軸２１の上端を把持し、オーガー２０に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００４８】
次に、所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて、図１５（Ｃ）に示すように削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この工程を根固め工程と称す。
【００４９】
前記根固め工程は、図１５（Ｃ）に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００５０】
次に、オーガー２０を回転させながら地上に引き揚げると、ソイルセメント部１０３と根固め部１０４によるソイルセメントコラム柱体が造成されるから、このソイルセメントコラム柱体の上端側に、ソイルセメントが固化する前に図１５（Ｄ）に示すようにガイド鋼管１を貫入して装着する。その装着したガイド鋼管１の上端部には前記同様に回転支承２をボルト１０を介して取り付ける。この回転支承２は予めガイド鋼管１に取り付けてから地盤中に貫入して装着してもよい。
また、本例ではソイルセメントコラム柱体を造成した後にガイド鋼管１及び回転支承２を装着したが、これは図１５（Ａ）に示す最初の時点でガイド鋼管１を装着してからオーガー２０でソイルセメントコラム柱体を造成してもよい。いずれにしてもガイド鋼管１は、中心を杭芯位置に合わせて地盤中に押し込み装着する。
【００５１】
次に図１５（Ｄ）（Ｅ）に示すように回転支承２のガイドローラ２ａで形成する平面を鉛直に貫くように鋼管杭１００を挿入しながら杭１００の沈設施工を行なう。鋼管杭１００が偏芯しようとしても回転するガイドローラ２ａを介してガイド鋼管１が抵抗するため杭１００は偏芯することなく、地盤中に貫入していく。また、回転支承２のガイドローラ２ａが鋼管杭１００の回転と共に回転するため、鋼管杭１００の貫入の妨げとなることがない。
【００５２】
鋼管杭１００の沈設施工が完了したら、図１５（Ｅ）に示すように回転支承２を装着したガイド鋼管１を回収して杭１００の施工を完了する。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、本発明に係る中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法によれば、次のような効果を奏する。
（１）施工機本体のオーガモータを利用して、ガイド鋼管を容易に地盤中に貫入させることができる。
【００５４】
（２）ストッパーとしての貫入係止板により確実にガイド鋼管を所定長さだけ地盤中に貫入することができる。
【００５５】
（３）ガイド鋼管に装着した少なくとも３個の回転支承が鋼管杭に接するようにして鋼管杭を沈設施工すれば、回転支承にガイドされ、ガイド鋼管の抵抗力により、鋼管杭の施工時の偏芯を防止することができる。
【００５６】
（４）本発明によれば、鋼管杭同時埋設方法でも後埋設（プレボーリング工法）の施工方法でも鋼管杭の偏芯を防ぐことができる。特に、プレボーリング工法では、スタビライザもないため、偏芯を防ぐものとして効果が高いものである。
【００５７】
（５）回転支承を着脱可能にしているため、装置のメンテナンスが容易となるとともに、回転支承に汎用性があるため、外径の異なる杭にも適用でき、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に使用するガイド鋼管の斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の斜視図である。
【図３】 本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である
【図４】 本発明の他の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である
【図５】 チャックとしてのキャップを示す斜視図である。
【図６】 本発明の施工順序を示す断面図である。
【図７】 本発明の次の施工順序を示す断面図である。
【図８】 図７の状態の平面図である。
【図９】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１０】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１１】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１２】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１３】 本発明のさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図１４】 本発明のまたさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図１５】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、本発明の他の施工方法を工程順に示す断面図である。
【図１６】 ソイルセメント合成鋼管杭の断面図である。
【図１７】 拡翼付鋼管杭を使用してのソイルセメント合成鋼管杭の断面図である。
【図１８】 オーガーの正面図である。
【図１９】 従来例の施工順序を示す正面図である。
【図２０】 従来例の次の施工順序を示す断面図である。
【図２１】 従来例のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図２２】 従来例のさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図２３】 従来例のまたさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図２４】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、他の従来例の施工方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１ ガイド鋼管
２ 回転支承
２ａ ガイドローラ
３ 貫入係止板
４ 突起
５ 軸
６ 基板
７、９ 軸受板
８ 支持板
１０ ボルト
２０ オーガー
１００ 鋼管杭
１０２ 地盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソイルセメント合成鋼管杭工法や既製中空管杭のプレボーリング工法等における中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６はソイルセメント合成鋼管杭の一例を示す断面図で、中空管杭として鋼管杭１００の例で示してある。符号１０２は地盤、１０３はソイルセメント部、１０４は根固め部を示す。
このようなソイルセメント合成鋼管杭の施工方法には、鋼管杭同時埋設方法（中掘り工法）およびプレボーリング方法の二方式がある。既製コンクリート杭のプレボーリング工法はソイルセメント合成鋼管杭のプレボーリングの方法と異なるが、工程的には両者は類似の工法であるといえる。
【０００３】
従来の鋼管杭同時埋設方法（中掘り工法）を、図１８乃至図２３について説明すると、まずオーガーを地上で準備する。
図１８はソイルセメント合成鋼管杭の造成に使用するオーガーを示す正面図である。同図において、オーガー２０は、オーガー軸２１と、軸先端に装着された掘削翼２２、２３と、この上段に回転自在に遊嵌された共回り防止翼２５と、さらにこの上段に固着された攪拌翼２４とから構成されている。
【０００４】
掘削翼２３及び攪拌翼２４は、オーガー軸２１に固着された支持部材２８、２９に枢軸２６とシャーピン２７とで拡開状態で取り付けられており、共回り防止翼２５は、オーガー軸２１に回転自在に遊嵌された支持部材３０に枢軸２６とシャーピン２７とで拡開状態で取り付けられている。
【０００５】
掘削翼２２、２３にはビット２２ａ、２３ａが固着され、掘削翼２２は鋼管杭１００の内径より小径であり、攪拌翼２４の外径は掘削翼２３の外径と略同一で、かつ鋼管杭１００の外径より大径である。共回り防止翼２５の外径は掘削翼２３より大径に形成され、掘削中は掘削翼２２、２３で掘削された削孔壁から外側の原地盤中に食い込み、掘削翼２２、２３と攪拌翼２４とが回転しても共回り防止翼２５は回転しないようになっている。
【０００６】
図１８においては共回り防止翼２５の上段に攪拌翼２４が設けられているが、攪拌翼２４と共回り防止翼２５の位置を入れ替えてもよいし、攪拌翼２４を多段に設けてもよい。
前記共回り防止翼２５は、掘削翼２２、２３で掘削されて生じた大きな土塊を破砕するもので、掘削翼２２、２３や攪拌翼２４と共に回転している大きな土塊が、回転していない共回り防止翼２５に当たり、掘削翼２２、２３や攪拌翼２４との間で剪断されて破砕され、固化材と地盤との均一な混練を可能にする。
【０００７】
なお、図１８では図示を省略したが、オーガー軸２１にはスタビライザが設けられ、鋼管杭１００の内において軸芯を維持したり、芯振れ及びオーガー軸の屈曲を防止するようになっている。
【０００８】
そこで先ず、地上で前記のようなオーガー２０を図１９に示すように鋼管杭１００にセットする。このセットは、鋼管杭１００の下端より前記掘削翼２２、２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５を先行した状態でオーガー軸２１を鋼管杭１００内に挿入して行なわれる。
【０００９】
次に、図示しない作業機でオーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、図１９、図２０に示すようにオーガー２０と鋼管杭１００をそれぞれ互いに逆方向または同一方向に回転させつつ、同時にオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤中を掘削翼２２、２３で削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は、共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混合される。
なお、オーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、オーガー２０と鋼管杭１００に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００１０】
次に、図２１に示すように所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この場合、オーガー２０は給進させないが、回転させた方がよい。この工程を根固め工程と称す。
【００１１】
前記根固め工程は、図２１に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００１２】
なお、この場合、所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで吐出した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、オーガー２０を削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ回転・給進して所定深度まで到達し、次に固化材を吐出せずオーガー２０を回転させつつ根固め部１０４の距離だけオーガー２０を上下させて再攪拌を行なうこともできる。
【００１３】
次に、図２２に示すように鋼管杭１００上端を地上のクランプ装置（図示せず）で固定し、オーガー２０を地上へ引き揚げる。この場合、引き揚げる途中で攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３が順次鋼管杭１００の下端に当たってシャーピン２７が順次剪断されるので、攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３は、これらを枢支する枢軸２６を軸として下方に折り畳まれて鋼管杭１００内を上昇する。
【００１４】
次に、図２３に示すように鋼管杭１００を回転させながら給進させ、固化後の圧縮強度が大きな固化材が注入された根固め部１０４内に挿入する。次にオーガー２０を地上へ引き揚げる。このオーガー２０の引き揚げは、攪拌翼２４、共回り防止翼２５及び掘削翼２３を縮閉した後、引続きオーガー２０を地上に引き揚げ、次に図２３に示すように鋼管杭１００を削孔底部の根固め部１０４に沈設してもよい。
【００１５】
図２４は従来のプレボーリング方法を示す断面図で、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）と工程順に示してあり、前記鋼管杭同時埋設方法と同一構成要素には同一符号が付してある。
まず、地上で図２４（Ａ）に示すようなオーガー２０を用意する。このオーガー２０は、オーガー軸２１と、軸先端に固着された掘削翼２２、２３とこの上段に回転自在に遊嵌された共回り防止翼２５と、さらにこの上段に固着された攪拌翼２４とから構成されている。掘削翼２２、２３にはビット２２ａ、２３ａが固着され、掘削翼２３と攪拌翼２４の外径は略同一である。共回り防止翼２５の外径は掘削翼２３、攪拌翼２４より大径に形成され、掘削中は掘削翼２２、２３で掘削された削孔壁から外側の原地盤中に食い込み、掘削翼２２、２３と攪拌翼２４とが回転しても共回り防止翼２５は回転しないようになっている。
本例は、掘削翼２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５が、前記図１８乃至図２３に示すオーガー２０のような枢軸２６及びシャーピン２７の構成を具備しないものであって、他は前記図１８乃至図２３に示すオーガー２０と同一であるので同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１６】
次に、図示しない作業機で前記オーガー２０のオーガー軸２１の上端を把持し、図２４（Ｂ）に示すようにオーガー２０を回転させつつ、同時にオーガー軸２１の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤中を掘削翼２２、２３で削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は、共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混練される。
なお、オーガー軸２１の上端を把持し、オーガー２０に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００１７】
次に、所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて、図２４（Ｃ）に示すように削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この工程を根固め工程と称す。
【００１８】
前記根固め工程は、図２４（Ｃ）に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００１９】
次に、オーガー２０を回転させながら地上に引き揚げると、図２４（Ｄ）に示すようなソイルセメント部１０３と根固め部１０４によるソイルセメントコラム柱体が造成される。このオーガー２０の引き揚げ時に、スラリー状の固化材は、吐出する場合と停止する場合とがあり、また、オーガー２０は回転させた方が攪拌が良好となるので好ましい。
【００２０】
次に、図２４（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように前記造成されたソイルセメントコラム柱体中に、上方から鋼管杭１００を回転させながら、鋼管杭１００の先端部が根固め部１０４に位置するまで挿入して、図２４（Ｅ）に示すようなソイルセメント合成鋼管杭が造成される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のソイルセメント合成鋼管杭の施工方法では、中空管杭の芯ズレが発生しやすい不都合がある。従来の施工方法においても、オーガー２０のオーガー軸２１にスタビライザを設け芯ズレの防止を図っているが、ソイルセメントコラム柱体径が杭径より大きく、かつスタビライザと鋼管杭の内壁面との間には多少のクリアランスがあるためにどうしても芯ズレが発生する恐れがあった。
【００２２】
また、一般に、既製杭の杭芯ズレは貫入初期の時点で発生することが多い。中空管杭（例えば、鋼管杭）の中掘り工法では、オーガー２０の先端部が地盤１０２中に貫入する初期に地盤１０２の抵抗や玉石等により芯ズレを発生しやすい。芯ズレが発生すると杭１００とオーガー２０を一度地上へ引き上げてから、再度杭芯を合わせて最初から施工を始めなければならず、時間的なロスが発生する。もしこのやり直し作業を省いてそのまま杭の施工を続けると、杭が大きく傾斜したり、杭芯ズレが大きくなり許容値を外れてしまうことになる。
【００２３】
プレボーリング工法では既製杭の外径よりも大きな径の掘削孔を削孔するため、図２４（Ｄ）から（Ｅ）に示すような既製杭を削孔中へ沈設するときに杭芯ズレが発生しやすい。また、プレボーリング孔自体の芯ズレは中掘り工法と同様に発生する。
【００２４】
前述のように、従来技術では中掘り工法もプレボーリング工法も、中空管杭が所定の位置から偏芯する、いわゆる杭芯ズレを起こすという課題があった。
本発明は、このような点に鑑みソイルセメント合成中空管杭の施工における中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法を提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の中空管机の芯ズレ防止装置は、請求項１に記載したように、施工する中空管杭よりも大きな内径を有し地盤に設置するガイド鋼管１と下記の構成を有する回転支承２とより成り、回転支承２は、ガイド鋼管１の外面に位置することになる垂直方向の基板６と、該基板に水平方向に延出して固設された上部側の軸受板７と、基板６との間に前記ガイド鋼管１の肉厚より大きい間隔をとって前記上部側の軸受板７に固設して基板６と平行に垂下された支持板８と、前記支持板８に前記上部側の軸受板７と所定の間隔をとって前記上部側の軸受板７と平行に固設された下部側の軸受板９と、前記上部側の軸受板７と下部側の軸受板９の間でガイド鋼管１の軸心と平行に架設された軸５に回転自在に取り付けられたガイドローラ２ａとから成り、前記ガイド鋼管１の外面に位置することになる垂直方向の基板６と前記上部側の軸受板７に固設して基板６と平行に 垂下された支持板８の間に前記鋼管１の上端を嵌入させることにより前記ガイドローラ２ａがガイド鋼管１の内面に位置するように回転支承２が着脱自在とされていることを特徴とする。
また、請求項１記載の中空管杭の芯ズレ防止装置において回転支承２が着脱自在とされるためには、請求項２に記載したように、前記基板６にボルト１０を螺入可能になっておいり、基板６と支持板８の間にガイド鋼管１の上端を嵌入させた後、このボルト１０を締め付けることによって、ガイド鋼管１上端部に回転支承２が着脱自在とされていることが更に好ましい。
また、請求項１または請求項２に記載の中空管杭の芯ズレ防止装置は、請求項３に記載したように、ガイド鋼管１に少なくとも３個の回転支承２を装着することが好ましい。
なお、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の中空菅杭の芯ズレ防止装置は、請求項４に記載したように、前記ガイド鋼管の外側面に貫入係止板を少なくとも２個突設したことを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明の中空管杭の芯ズレ防止施工方法は、請求項５に記載したように、杭芯位置にガイド鋼管の中心位置がほぼ一致するようにして、ガイド鋼管を所定深さだけ地盤中に貫入させ、ガイド鋼管上端部に設置した少なくとも３個の請求項１または請求項２に記載の回転支承を使用して、回転支承のガイドローラが杭の外面に接するようにして、中空管杭を沈設することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。図１は本発明に使用するガイド鋼管の斜視図、図２は本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の斜視図、図３は本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である。
【００２８】
本発明に係る中空管杭の芯ズレ防止装置は、図１に示すようなガイド鋼管１と、図２及び図３に示すような回転支承２とで構成される。本例では回転支承２としてガイドローラ２ａで示ししている。
ガイド鋼管１は、内径が中空管杭１００の外径とガイドローラ（回転支承）２の内面側突出幅の２倍を合計した長さに略等しい径とし、その外面には貫入止めストッパーとして貫入係止板３が２個突設されている。この貫入係止板３は、ガイド鋼管１を図６に示すように地盤１０２に貫入したとき地盤１０２の表面（施工盤を設けたときは施工盤）で係止するストッパーであり、これによりガイド鋼管１の貫入深度が決定される。貫入係止板３の取付け位置としては、ガイド鋼管１下端から貫入係止板３までの長さは１ｍから５ｍが基準となる。１ｍよりも短いと杭が偏芯しようとするときの抵抗力が不足することになるし、５ｍよりも長いと偏芯の抵抗力は長さと比例的には増加せず、貫入作業と引き抜き作業の手間が増えるだけである。好ましくは１ｍから３ｍである。
【００２９】
また、ガイド鋼管１の下端部は、貫入しやすいよう肉厚内面側を削っておくとよい。さらに、貫入係止板３からガイド鋼管１上端までの間に、係止・回転用の突起４を２個突設する。この突起４は、オーガモータ（図示せず）に取り付けた図５に示すようなキャップ１３によりガイド鋼管１を係止して回転・貫入あるいは回転・引き抜きを行なうものである。
【００３０】
図５は前記キャップの一例を示す斜視図である。キャップ１３は、キャップ体１４とオーガモータへの連結部１５とで構成される。キャップ体１４の内径はガイド鋼管１の外径より稍々大きく形成され、そのキャップ体１４の側壁１６には前記ガイド鋼管１の突起４に対応する位置に鍵状の切欠１７が設けられている。そしてキャップ１３はキャップ体１４のこの切欠１７を前記ガイド鋼管１の突起４に合わせてガイド鋼管１の上端に嵌合すると切欠１７に突起４が挿入するので、そこでキャップ１３を回転すると突起４は横方向の切欠１７ａの奥に位置するようになる。従って、このキャップ１３の連結部１５をオーガモータに取り付けることによってガイド鋼管１を係止して回転・貫入あるいは回転・引き抜きを行なうことができる。
【００３１】
また、回転支承２は、図２および図３に示すようにガイド鋼管１の上端部に着脱自在に装着する。回転支承２の軸５は、ガイド鋼管１の軸心と平行し、該軸５の回りを回転するガイドローラ２ａを少なくとも１個取り付ける。回転支承２は少なくとも３個を着脱自在にガイド鋼管１の上端部に装着する。杭の外径が大きくなると回転支承２の取付け個数を増やした方が精度が向上する。通常は４乃至８個がよい。
【００３２】
回転支承２を、図２および図３を用いて説明する。垂直方向の基板６に固設した軸受板７を水平方向に延出する。この軸受板７には、基板６と前記ガイド鋼管１の肉厚より大きい間隔をとって基板６と平行に支持板８を垂下し、この支持板８に前記軸受板７と所定の間隔をとって軸受板７と平行に軸受板９を固設する。前記軸受板７と９の間には、軸５をガイド鋼管１の軸心と平行に架設すると共に、この軸５にガイドローラ２ａを回転自在に取り付ける。前記基板６にはボルト１０が螺入されており、基板６と支持板８の間にガイド鋼管１の上端を嵌入させた後、このボルト１０を締め付けることによって、ガイド鋼管１上端部に着脱自在となる。ガイドローラ２ａの材質としては、樹脂もしくは硬質ゴムを例示することができる。
なお、図１乃至図３において符号１１及び１２は吊持用のフック孔及びフックである。
【００３３】
図４は本発明の他の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である。本例はガイドローラ２ａが縦長の場合であって、他は前記実施の形態と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
次に前記のような中空管杭の芯ズレ防止装置を使用しての中空管杭の芯ズレ防止施工方法を説明する。最初に鋼管杭同時埋設方法を図６乃至図１４について説明する。
【００３５】
まず、オーガモータに取り付けたガイド鋼管チャック、例えば図５に示すようなキャップによりガイド鋼管１を把持し、該ガイド鋼管１の中心を杭芯位置に合わせて、図示しない施工機で回転させながら、地盤１０２中に押し込む。ストッパーとしての貫入係止板３が施工盤に到達すると、そこでガイド鋼管１の貫入を停止する。このとき、ガイド鋼管１の鉛直性を留意する。図６は地盤１０２中にガイド鋼管１が装着された状態を示す。
【００３６】
次に図７および図８に示すように回転支承２をガイド鋼管１上端部に差し込むようにセットし、ボルト１０を締め付けることによりガイド鋼管１に取り付ける。回転支承２の装着時期は、最初からガイド鋼管１上端部に装着していてもよいし、ガイド鋼管１を地盤中に貫入設置し中空管杭をガイド鋼管１に挿入してから杭芯を合わせるように装着してもよい。
【００３７】
次に図９に示すように鋼管杭１００の下端よりオーガー２０の掘削翼２２、２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５を先行した状態でオーガー軸２１を鋼管杭１００内に挿入し、回転支承２のガイドローラ２ａで形成する平面を鉛直に貫くようにガイド鋼管１中に鋼管杭１００を挿入し、次に図示しない作業機でオーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、図１０および図１１に示すようにオーガー２０と鋼管杭１００をそれぞれ互に逆方向または同一方向に回転させつつ、同時にオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤１０２中を削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混合される。
【００３８】
なお、オーガー２０は、前記図１８に示すものと同じであるので、同一符号で説明し、詳細な説明は省略する。
また、オーガー軸２１と鋼管杭１００のそれぞれの上端を把持し、オーガー２０と鋼管杭１００に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００３９】
次に、図１１に示すように所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この場合、オーガー２０は給進させないが、回転させた方がよい。この工程を根固め工程と称す。
【００４０】
前記根固め工程は、図１１に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００４１】
なお、この場合、所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで吐出した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、オーガー２０を削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ回転・給進して所定深度まで到達し、次に固化材を吐出せずオーガー２０を回転させつつ根固め部１０４の距離だけオーガー２０を上下させて再攪拌を行なうこともできる。
【００４２】
次に、図１２に示すように鋼管杭１００上端を地上のクランプ装置（図示せず）で固定し、オーガー２０を地上へ引き揚げる。この場合、引き揚げる途中で攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３が順次鋼管杭１００の下端に当たってシャーピン２７が順次剪断されるので、攪拌翼２４、共回り防止翼２５、掘削翼２３は、これらを枢支する枢軸２６を軸として下方に折り畳まれて鋼管杭１００内を上昇する。
【００４３】
次に、図１３に示すように鋼管杭１００を回転させながら給進させ、固化後の圧縮強度が大きな固化材が注入された根固め部１０４内に挿入する。次にオーガー２０を地上へ引き揚げる。このオーガー２０の引き揚げは、攪拌翼２４、共回り防止翼２５及び掘削翼２３を縮閉した後、引続きオーガー２０を地上に引き揚げ、次に図１３に示すように鋼管杭１００を削孔底部の根固め部１０４に沈設してもよい。
【００４４】
最後に図１４に示すようにガイド鋼管１および回転支承２を取り除くことによってソイルセメント合成鋼管杭が完成する。
【００４５】
しかして、前記ソイルセメント柱を築造しながらの鋼管杭１００の沈設施工では、ガイド鋼管１に設けられた回転支承２に支承されて沈設（挿入）されるので鋼管杭が偏芯しようとするとガイド鋼管が抵抗するため芯ズレを起こすことなく精度よく施工される。なお、鋼管杭１００は、図１７に示すような下端部外周面に拡翼１０１が設けられた鋼管杭であってもよく、この拡翼１０１は根固め部１０４中に位置するようにする。
【００４６】
次にプレボーリング工法における施工方法を図１５について説明する。図１５は（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）と工程順に示してあり、前記施工方法と同一構成要素には同一符号が付してある。
まず、地上で図１５（Ａ）に示すようなオーガー２０を用意する。このオーガー２０は、オーガー軸２１と、軸先端に固着された掘削翼２２、２３とこの上段に回転自在に遊嵌された共回り防止翼２５と、さらにこの上段に固着された攪拌翼２４とから構成されている。掘削翼２２、２３にはビット２２ａ、２３ａが固着され、掘削翼２３と攪拌翼２４の外径は略同一である。共回り防止翼２５の外径は掘削翼２３、攪拌翼２４より大径に形成され、掘削中は掘削翼２２、２３で掘削された削孔壁から外側の原地盤中に食い込み、掘削翼２２、２３と攪拌翼２４とが回転しても共回り防止翼２５は回転しないようになっている。
本例は、掘削翼２３、攪拌翼２４及び共回り防止翼２５が、図１８に示すオーガー２０のような枢軸２６及びシャーピン２７の構成を具備しないものであって、他は前記図１８に示すオーガー２０と同一であるので同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、攪拌混合装置はこの他の従来公知の通常に使用されているものを用いてもよい。
【００４７】
次に、図示しない作業機で前記オーガー２０のオーガー軸２１の上端を把持し、図１５（Ｂ）に示すようにオーガー２０を回転させつつ、同時にオーガー軸２１の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出し、地盤中を掘削翼２２、２３で削孔する。掘削翼２２、２３で掘削された地盤の土塊は、共回り防止翼２５で破砕され、攪拌翼２４で攪拌されつつ、吐出口３１から吐出する固化材と混練される。
なお、オーガー軸２１の上端を把持し、オーガー２０に回転力及び給進力を与え、回転させつつオーガー軸２１先端の吐出口３１からスラリー状の固化材を吐出させて削孔させる前記作業機（図示せず）は、公知であるので説明は省略する。
【００４８】
次に、所定深度まで削孔し、掘削翼２２先端が所定深度に到達した時点で、固化材の吐出を固化後の圧縮強度がそれまで注入した固化材より大きいスラリー状固化材に切り替えて、図１５（Ｃ）に示すように削孔底部をその固化材で充満して根固め部１０４を形成する。この工程を根固め工程と称す。
【００４９】
前記根固め工程は、図１５（Ｃ）に示された所定深度よりも削孔底部の根固め部１０４の距離だけ浅い地盤の深度まで削孔した後、それまで注入した固化材よりも固化後の圧縮強度が大きな固化材に切り替え、前記削孔底部の根固め部１０４の距離だけ固化材を吐出しつつ所定深度まで削孔して形成してもよい。
【００５０】
次に、オーガー２０を回転させながら地上に引き揚げると、ソイルセメント部１０３と根固め部１０４によるソイルセメントコラム柱体が造成されるから、このソイルセメントコラム柱体の上端側に、ソイルセメントが固化する前に図１５（Ｄ）に示すようにガイド鋼管１を貫入して装着する。その装着したガイド鋼管１の上端部には前記同様に回転支承２をボルト１０を介して取り付ける。この回転支承２は予めガイド鋼管１に取り付けてから地盤中に貫入して装着してもよい。
また、本例ではソイルセメントコラム柱体を造成した後にガイド鋼管１及び回転支承２を装着したが、これは図１５（Ａ）に示す最初の時点でガイド鋼管１を装着してからオーガー２０でソイルセメントコラム柱体を造成してもよい。いずれにしてもガイド鋼管１は、中心を杭芯位置に合わせて地盤中に押し込み装着する。
【００５１】
次に図１５（Ｄ）（Ｅ）に示すように回転支承２のガイドローラ２ａで形成する平面を鉛直に貫くように鋼管杭１００を挿入しながら杭１００の沈設施工を行なう。鋼管杭１００が偏芯しようとしても回転するガイドローラ２ａを介してガイド鋼管１が抵抗するため杭１００は偏芯することなく、地盤中に貫入していく。また、回転支承２のガイドローラ２ａが鋼管杭１００の回転と共に回転するため、鋼管杭１００の貫入の妨げとなることがない。
【００５２】
鋼管杭１００の沈設施工が完了したら、図１５（Ｅ）に示すように回転支承２を装着したガイド鋼管１を回収して杭１００の施工を完了する。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、本発明に係る中空管杭の芯ズレ防止装置および中空管杭の芯ズレ防止施工方法によれば、次のような効果を奏する。
（１）施工機本体のオーガモータを利用して、ガイド鋼管を容易に地盤中に貫入させることができる。
【００５４】
（２）ストッパーとしての貫入係止板により確実にガイド鋼管を所定長さだけ地盤中に貫入することができる。
【００５５】
（３）ガイド鋼管に装着した少なくとも３個の回転支承が鋼管杭に接するようにして鋼管杭を沈設施工すれば、回転支承にガイドされ、ガイド鋼管の抵抗力により、鋼管杭の施工時の偏芯を防止することができる。
【００５６】
（４）本発明によれば、鋼管杭同時埋設方法でも後埋設（プレボーリング工法）の施工方法でも鋼管杭の偏芯を防ぐことができる。特に、プレボーリング工法では、スタビライザもないため、偏芯を防ぐものとして効果が高いものである。
【００５７】
（５）回転支承を着脱可能にしているため、装置のメンテナンスが容易となるとともに、回転支承に汎用性があるため、外径の異なる杭にも適用でき、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に使用するガイド鋼管の斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の斜視図である。
【図３】 本発明の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である
【図４】 本発明の他の実施の形態を示す芯ズレ防止装置の断面図である
【図５】 チャックとしてのキャップを示す斜視図である。
【図６】 本発明の施工順序を示す断面図である。
【図７】 本発明の次の施工順序を示す断面図である。
【図８】 図７の状態の平面図である。
【図９】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１０】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１１】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１２】 本発明のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図１３】 本発明のさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図１４】 本発明のまたさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図１５】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、本発明の他の施工方法を工程順に示す断面図である。
【図１６】 ソイルセメント合成鋼管杭の断面図である。
【図１７】 拡翼付鋼管杭を使用してのソイルセメント合成鋼管杭の断面図である。
【図１８】 オーガーの正面図である。
【図１９】 従来例の施工順序を示す正面図である。
【図２０】 従来例の次の施工順序を示す断面図である。
【図２１】 従来例のまた次の施工順序を示す断面図である。
【図２２】 従来例のさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図２３】 従来例のまたさらに次の施工順序を示す断面図である。
【図２４】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、他の従来例の施工方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１ ガイド鋼管
２ 回転支承
２ａ ガイドローラ
３ 貫入係止板
４ 突起
５ 軸
６ 基板
７、９ 軸受板
８ 支持板
１０ ボルト
２０ オーガー
１００ 鋼管杭
１０２ 地盤
Claims (5)
- 施工する中空管杭よりも大きな内径を有し地盤に設置するガイド鋼管１と下記の構成を有する回転支承２とより成り、回転支承２は、ガイド鋼管１の外面に位置することになる垂直方向の基板６と、該基板６に水平方向に延出して固設された上部側の軸受板７と、
基板６の間に前記ガイド鋼管１の肉厚より大きい間隔をとって前記上部側の軸受板７に固設して基板６と平行に垂下された支持板８と、
前記支持板８に前記上部側の軸受板７と所定の間隔をとって前記上部側の軸受板７と平行に固設された下部側の軸受板９と、
前記上部側の軸受板７と下部側の軸受板９の間でガイド鋼管１の軸心と平行に架設された軸５に回転自在に取り付けられたガイドローラ２ａとから成り、
前記ガイド鋼管１の外面に位置することになる垂直方向の基板６と前記上部側の軸受板７に固設して基板６と平行に垂下された支持板８の間に前記鋼管１の上端を嵌入させることにより前記ガイドローラ２ａがガイド鋼管１の内面に位置するように回転支承２が着脱自在とされていることを特徴とする中空管杭の芯ズレ防止装置。 - 前記基板６にボルト１０を螺入可能になっており、基板６と支持板８の間にガイド鋼管１の上端を嵌入させた後、このボルト１０を締め付けることによって、ガイド鋼管１上端部に回転支承２が着脱自在とされていることを特徴とする請求項１記載の中空管杭の芯ズレ防止装置。
- ガイド鋼管１に少なくとも３個の回転支承２を装着することを特徴とする請求項１または請求項２記載の中空管杭の芯ズレ防止装置。
- 前記ガイド鋼管１の外側面に貫入係止板を少なくとも２個突設したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の中空管杭の芯ズレ防止装置。
- 杭芯位置にガイド鋼管の中心位置がほぼ一致するようにして、ガイド鋼管を所定深さだけ地盤中に貫入させ、ガイド鋼管上端部に設置した少なくとも３個の請求項１または請求項２に記載の回転支承２を使用して、回転支承２のガイドローラ２ａが杭の外面に接するようにして中空管杭を沈設することを特徴とする中空管杭の芯ズレ防止施工方法。
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