JP4005871B2 - 摩擦アンカー杭及びその打設方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦アンカー杭及びその打設方法に関し、さらに詳しくは、護岸工事、あるいは道路工事、又は建築、構造体の基礎工事に利用する摩擦アンカー杭に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の土木工事用杭には様々なものがある。例えば、円筒形で先端が円錐状になっているもの、三角形、四角形又は単に柱材下部に横棒を取り付けたものなど又コンクリート材で形成されるパイル等様々な機構の土木工事用杭がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の土木工事用杭は様々な形状、大きさ等を有するものであった。これらは、主としてコンクリートパイル、鉄材、鋼管等によって形成されている。土木工事用杭は斜めに打ち込んだり又垂直に打ち込み利用するものである。
しかし、従来の土木工事用杭は、地盤が軟弱な場合には杭を打っても杭自体が安定せず、揺らいだり、または抜けてしまったりするという欠点があった。また、打設後においても地震等による振動により、土木工事用杭は容易に不安定になるものであった。そのため、土木工事の作業上、しばしば土木工事用杭の安定性を確認する必要があり、不都合なものである。
そこで、この発明は従来の土木工事用杭における欠点や不都合を改善し、土中において安定した状態を保持できる土木工事用杭を提供しようとするものである。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、軟弱な地盤でも安定し、揺らいだりせず、または抜けない、土中にしっかりと固定される摩擦アンカー杭を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、中空状の杭本体の側面に螺合した状態で収納された複数のアンカー部材を備えて構成され、アンカー部材を回転させることにより杭本体の外側に突出させ、これにより土中に強固に固定可能としたことを特徴とする摩擦アンカー杭を提供する。
【０００６】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の摩擦アンカー杭において、アンカー部材は、杭本体の側面に穿設された開口部に配設されるネジ切りワッシャと、ネジ切りワッシャに螺合すると共に、突出方向への動きを規制するストッパを有するアンカーパイプと、そして、アンカーパイプに設けられ、外部駆動源からの動力を受けて該アンカーパイプを回転させるための動力受部とを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の摩擦アンカー杭において、アンカー部材は、杭本体の側面の異なる高さ位置に配設されると共に、隣り合うアンカー部材は少なくとも互いに略直交するように配設されていることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦アンカー杭において、アンカーパイプは、外部駆動源からの動力によりネジ切りワッシャから杭本体の内部側に離脱可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦アンカー杭において、杭本体の下部には土掘削金刃と杭本体内への土の侵入を阻止するプレートが設けられると共に、杭本体の側部には少なくとも２箇所に土掘削スクリュウが配設されていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の摩擦アンカー杭を地中に打設する工程と、動力源からの動力により回転する回転係合部を備えた回転機構を中空状の杭本体の内部に挿入し、回転係合部を動力受部と係合することによりアンカーパイプを回転させて順次土中に突出させ、アンカーパイプが土中の障害物により突出させることができない場合には回転機構により該アンカーパイプを杭本体の内部側に離脱させる工程とを含み構成されることを特徴とする摩擦アンカー杭の打設方法を提供する。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載の摩擦アンカー杭の打設方法において、回転係合部はセンサにより動力受部と係合する位置合わせが行なわれることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る摩擦アンカー杭について図示された実施の形態を参照しつつ詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明に係る摩擦アンカー杭においてアンカーパイプが杭本体に収納されている状態の斜視図であり、図１（ｂ）はアンカーパイプが杭本体から突出した状態の斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１（ａ）、（ｂ）に示す摩擦アンカー杭の断面図である。図３（ａ）は、図１（ａ）においてアンカー部材の断面図であり、図３（ｂ）は、図１（ｂ）においてアンカー部材の断面図である。図４はアンカーパイプの第１の実施形態の斜視図であり、図５はアンカーパイプの第２の実施形態の斜視図である。
【００１３】
図示された摩擦アンカー杭１は、杭本体２と、アンカー部材３と、プレート４と、そして土掘削金刃５とを含んで構成されている。
杭本体２は、略円筒形状を有し、中空部２１と、そして２つの土掘削スクリュウ２８とを含んで構成されている。すなわち、杭本体２は、摩擦アンカー杭１の主柱をなし、長手方向に中空の中空部２１が形成されている。また、杭本体２の側面には、アンカー部材３を取り付ける開口部が４つ配設されている。但し、開口部の数は、取り付けされるアンカー部材３の数に応じて適宜調節される。図１に示した杭本体２は断面円形となっているが、杭本体２は断面円形でも、断面正多角形でも良い。なお、杭本体２は、鋼管により作製されることが好ましい。
【００１４】
杭本体２の側面には、土掘削スクリュウ２８が、杭本体２の上部側と下部側の２ヶ所に配設されている。上部側の土掘削スクリュウ２８は一重に巻かれた状態であるが、下部の土掘削スクリュウ２８は二重に巻かれた状態である。
摩擦アンカー杭を打設する時に、下部側の土掘削スクリュウ２８が土をもみ、上部側の土掘削スクリュウ２８が土を排出する。土掘削スクリュウ２８は、少なくとも２つ杭本体２に配設されることが好ましいが、図示した一実施形態は土掘削スクリュウ２８が杭本体２に巻かれる数を制限するものではない。また、杭本体２表面から土掘削スクリュウ２８先端までの長さは、４０ｍｍ程度とすることが相応しく、土掘削スクリュウ２８のスクリュウの角度は１０度〜１５度の範囲にあることが好ましい。土掘削スクリュウ２８は、鋼により作製されることが好ましく、杭本体２と土掘削スクリュウ２８とは溶接により接合されている。但し、土掘削スクリュウ２８が、杭本体２と一体成型されることを妨げるものではない。
【００１５】
アンカー部材３は、アンカーパイプ３１と、そしてネジ切りワッシャ３４とを含んで構成される。そして、アンカーパイプ３１は、動力受部３３を含んで構成されている。アンカーパイプ３１は、中空の管状形状を有し、外周部にはネジ山が切ってあり、雄ネジ３１ａになっている。アンカーパイプ３１の端部には、動力受部３３が配設されている。
アンカーパイプ３１は、ネジ切りワッシャ３４と螺合することで杭本体２に取り付けられる。ネジ切りワッシャ３４は、アンカーパイプ３１と対をなして取り扱われる。ネジ切りワッシャ３４は円筒形状をなしていて、内部は中空になっており、その内周面には雌ネジ３４ａが設けられている。そして、このネジ切りワッシャ３４の雌ネジ３４ａは、アンカーパイプ３１の雄ネジ３１ａと螺合しており外部からの回転力を動力受部３３に加えることで、アンカーパイプ３１は回転し、雄ネジ３１ａと雌ネジ３４ａは深く、又は浅く螺合するようになっている。
【００１６】
アンカー部材３は、機械構造用炭素鋼管等の鋼管により作製されることが好ましい。アンカーパイプ３１と、ストッパ３２と、そして動力受部３３はそれぞれ個別に作製され、それぞれが溶接・接着等により接合されても良い。
【００１７】
アンカー部材３は、杭本体２の側面の開口部に取り付けられる。まず、アンカーパイプ３１と螺合しているネジ切りワッシャ３４は、開口部に嵌合される。その後、アンカーパイプ３１と螺合しているネジ切りワッシャ３４と、開口部の境目は溶接、接着等の接合技術により、接合される。これにより、杭本体２の側面にネジ切りワッシャ３４はしっかりと固定され、杭本体２の側面にアンカー部材３は取り付けられる。
アンカーパイプ３１は、杭本体２の内部側端部にストッパ３２を備えている。図２及び図３に示したようにストッパ３２が杭本体２の中空部２１内に位置するように、アンカーパイプ３１は杭本体２に取り付けされる。アンカーパイプ３１にストッパ３２が備わっているので、雄ネジ３１ａと雌ネジ３４ａが深く螺合してアンカーパイプ３１が外側方向に突出しても、ストッパ３２がネジ切りワッシャ３４に当接して進路が妨害され、アンカーパイプ３１は杭本体２の外部に脱落することが防止される。
【００１８】
図４及び図５に示すように、アンカーパイプ３１の動力受部３３は、アンカーパイプ３１の端面から突出して形成されている。図４において動力受部３３はスプラケットの形状になっていて、図５においては断面六角形状をなしている。しかし、動力受部３３の形状は、断面長方形や断面多角形でも良く、回転係合部を備えた回転機構と係合する形状であれば足り、アンカーパイプ３１へ回転力を伝える役割を担う。
なお、アンカー部材３の先端３１ｂ、すなわちアンカーパイプ３１の先端３１ｂは土中に食い込むように杭本体２から突出されることを目的として使用されるので、この先端３１ｂは鋭い刃になっていても良い。
【００１９】
なお、杭本体２へのアンカー部材３の取り付け方法として、杭本体２の開口部に、まずアンカー部材３の内、ネジ切りワッシャ３４のみを接合し、その後、杭本体２の中空部２１からアンカー部材３の内、アンカーパイプ３１を挿入して、雄ネジ３１ａと雌ネジ３４ａを螺合させ、アンカー部材３を杭本体２に取り付けることも可能である。
【００２０】
アンカー部材３は、杭本体２に１つ以上、複数個、取り付けるが出来る。杭本体２に取り付けられるアンカー部材３の数及び位置は、適宜調整されるものである。図１及び図２に示した実施例では、摩擦アンカー杭を土中の四方に固定すべく、アンカー部材３は杭本体２の側面に異なる高さ位置に、且つ互いに隣り合う開口部は略直交するように穿設されている。
【００２１】
杭本体２の中空部２１の底部側はプレート４により閉じられ、プレート４の先端には土掘削金刃５が設けられる。プレート４によって、中空部２１内に土が入らず、中空部２１の空間が保持される。
土掘削金刃５は、土中に摩擦アンカー杭１を埋め込む際に先端となる部分である。そのため、土掘削金刃５の先端は鋭く、円錐形又は多角錐形をしていることが好ましい。また、土掘削金刃５はドリル形状を有していても良い。土掘削金刃５は、摩擦アンカー杭１を土中に埋め込む際の強度に耐えられ、土中に摩擦アンカー杭１が侵入する役目を果たせば良い。
プレート４や土掘削金刃５は、土や水を内部に浸透させない材料、例えば鋼板により作製されることが好ましい。
【００２２】
次に、係る摩擦アンカー杭１の打設方法について、図６を参照しつつ詳細に説明する。図６（ａ）は摩擦アンカー杭１を土８０中に圧入した状態であり、図６（ｂ）は摩擦アンカー杭１からアンカーパイプ３１を土８０中に突出させた状態である。
まず、摩擦アンカー杭１には、アンカーパイプ３１が杭本体２から突出しないようにアンカー部材３が取り付けられている。摩擦アンカー杭１を、打設したい場所に立て、図示しない回転圧入機械により、摩擦アンカー杭１を回転させながら、土８０中に打設する。回転させる方向は、杭本体２側面に配設された土掘削スクリュウ２８の方向と合わせる。摩擦アンカー杭１に回転圧入力を加えると土掘削金刃５が土８０を掘り始め、さらに下部側の土掘削スクリュウ２８が土８０をもみ、且つ上部側の土掘削スクリュウ２８は土８０を地上に排出しながら土８０中に圧入する。摩擦アンカー杭１を所望の深さまで圧入した後、摩擦アンカー杭１上部の中空部２１からアンカーパイプ３１を回転させるための回転機構、例えば図７に示す回転機構７を挿入する。
【００２３】
図７に示した回転機構７は、回転係合部７０と、センサ７１と、ロッド７２と、制御部７３と、ロッド７２に連結部７４を介して接続されている支持装置７５を含んで構成されている。支持装置７５をまず地面に設置して、回転係合部７０を中空部２１の真上に配置させる。制御部７３からの指示により連動する、連結部７４端部、すなわちロッド７２及び／又は支持装置７５に備わっている上下移動装置により、回転係合部７０を中空部２１に挿入させる。外部動力源７６からの動力により回転する回転係合部７０とアンカーパイプ３１の動力受部３３を係合させる。回転係合部７０は、チェーン等により構成される無限軌道の端部に位置して設けられていて、容易に動力受部３３に係合・取り外し可能とされている。回転係合部７０により、動力受部３３を介して、アンカーパイプ３１を回転させる。この回転により、杭本体２の側面から突出せず、中空部２１内に収まるように螺合されていたアンカーパイプ３１の雄ネジ３１ａは、ネジ切りワッシャ３４の雌ネジ３４ａと深く螺合する。これにより、アンカー部材３のアンカーパイプ３１が杭本体２から、突出する。杭本体２から突出したアンカーパイプ３１は、摩擦アンカー杭１が埋め込まれた土８０中に食い込む。この結果、突出したアンカーパイプ３１により、摩擦アンカー杭１は土８０中に根を張った状態となり、摩擦アンカー杭１は土８０中に強固に固定される。なお、アンカーパイプ３１は高位置側、すなわち地面側から下側に位置する順番に、順次杭本体２から突出させる。最後に、中空部２１にコンクリート等を流し込むか、又は中空部２１に蓋を設置するなどして、摩擦アンカー杭１の中空部２１を閉じて打設は終了する。
【００２４】
一方、土８０中に圧入した摩擦アンカー杭１のアンカー部材３の直ぐ外側が、土８０ではなく、図６のようにアンカーパイプ３１の突出を阻むほどの大きさの石８０ａであった場合等には、アンカーパイプ３１を杭本体２から突出させることが出来ない。そのため、アンカーパイプ３１は取り外される。これは、上部のアンカーパイプ３１が中空部２１にあると、下側のアンカーパイプ３１を回転させるための回転係合部７０をさらに下側に移動させることが困難となるからである。回転機構７の回転係合部７０により、動力受部３３を介して、アンカーパイプ３１を杭本体２から突出させるのとは、逆に回転させる。この結果、アンカーパイプ３１は杭本体２から取り除かれる。取り除かれたアンカーパイプ３１は、中空部２１から外部に取り除いても、また中空部２１に落下させても良い。図６（ｂ）では、アンカーパイプ３１が中空部２１に落下され、アンカーパイプ３１はプレート４上に放置されている。
【００２５】
さらに、上記回転機構７には、杭本体２の中空部２１内での深さ等の位置を検出するセンサ７１が設けられている。このため、アンカーパイプ３１の杭本体２からの突出作業が自動で行われる。このセンサ７１により、回転係合部７０は動力受部３３と係合する位置合わせが的確に行なわれ、順次、上部のアンカー部材３から下部のアンカー部材３の処理が行える。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る摩擦アンカー杭において、請求項１に記載の発明によれば、土中に圧入された杭本体からアンカーパイプが突出するので、土とアンカーパイプとの摩擦等の力により、軟弱な地盤に杭を打っても杭自体が安定し、土中に強固に摩擦アンカー杭が固定することができるという効果がある。そのため、摩擦アンカー杭を土中に打設後に、地震等が起こっても、摩擦アンカー杭は揺らぐことが無い。
また、請求項２に記載の発明によれば、アンカーパイプとネジ切りワッシャが螺合するので、外部からの動力を受けてアンカーパイプを回転させ、アンカーパイプを杭本体から突出することができるという効果がある。また、アンカーパイプにはストッパがあるため、杭本体からアンカーパイプが外部に脱落することを防ぐ効果を有する。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、アンカー部材は杭本体の４方向、及び様々な高さ位置に設置可能で、アンカーパイプは相互に補い合い、摩擦アンカー杭を土中に強固に固定する効果を有する。
請求項４に記載の発明によれば、上部に位置するアンカーパイプが摩擦アンカー杭の外部の石等の障害物により突出できない時に、アンカーパイプを取り除くことが出来るので、下部に位置するアンカーパイプの突出作業が容易に行えるようなる効果がある。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、摩擦アンカー杭を土中に圧入する時に、回転力により抵抗を少なく、摩擦アンカー杭を圧入することが出来る効果を有する。請求項６に記載の発明によれば、外部回転動力を用いて、アンカーパイプを回転でき、作業中で必要に応じて、アンカーパイプを杭本体から突出させたり、離脱させたりすることが出来る自由度が増す効果を有する。
請求項７に記載の発明によれば、センサにより回転係合部と動力受部の位置合わせが行えるので、摩擦アンカー杭からアンカーパイプを突出させる作業がより容易に行えるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る摩擦アンカー杭においてアンカーパイプが杭本体に収納されている状態の斜視図であり、図１（ｂ）はアンカーパイプが杭本体から突出した状態の斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）に示す摩擦アンカー杭の断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）に示す摩擦アンカー杭の断面図である。
【図３】（ａ）は、図１（ａ）においてアンカー部材の断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）においてアンカー部材の断面図である。
【図４】アンカーパイプの第１の実施形態の斜視図である。
【図５】アンカーパイプの第２の実施形態の斜視図である。
【図６】本発明に係る摩擦アンカー杭の適用例の模式図であり、（ａ）は摩擦アンカー杭を土中に圧入した状態であり、（ｂ）は摩擦アンカー杭からアンカーパイプを土中に突出させた状態である。
【図７】（ａ）は回転機構の側面図であり、（ｂ）は回転機構の斜視図である。
【符号の説明】
１ 摩擦アンカー杭
２ 杭本体
３ アンカー部材
４ プレート
５ 土掘削金刃
７ 回転機構
２１ 中空部
２８ 土掘削スクリュウ
３１ アンカーパイプ
３１ａ 雄ネジ
３１ｂ 先端
３２ ストッパ
３３ 動力受部
３４ ネジ切りワッシャ
３４ａ 雌ネジ
７０ 回転係合部
７１ センサ
７２ ロッド
７３ 制御部
７４ 連結部
７５ 支持装置
７６ 外部動力源
８０ 土
８０ａ 石

Claims (7)

1. 中空状の杭本体の側面に螺合した状態で収納された複数のアンカー部材を備えて構成され、
   前記アンカー部材を回転させることにより前記杭本体外側に突出させ、これにより土中に強固に固定可能としたことを特徴とする摩擦アンカー杭。
2. 請求項１に記載の摩擦アンカー杭において、
   前記アンカー部材は、
   前記杭本体の側面に穿設された開口部に配設されるネジ切りワッシャと、
   前記ネジ切りワッシャに螺合すると共に、突出方向への動きを規制するストッパを有するアンカーパイプと、そして、
   前記アンカーパイプに設けられ、外部駆動源からの動力を受けて該アンカーパイプを回転させるための動力受部と、
   を備えて構成されていることを特徴とする摩擦アンカー杭。
3. 請求項１又は２に記載の摩擦アンカー杭において、
   前記アンカー部材は、前記杭本体の側面の異なる高さ位置に配設されると共に、隣り合うアンカー部材は少なくとも互いに略直交するように配設されていることを特徴とする摩擦アンカー杭。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦アンカー杭において、
   前記アンカーパイプは、前記外部駆動源からの動力により前記ネジ切りワッシャから前記杭本体の内部側に離脱可能とされていることを特徴とする摩擦アンカー杭。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦アンカー杭において、
   前記杭本体の下部には土掘削金刃と該杭本体内への土の侵入を阻止するプレートが設けられると共に、該杭本体の側部には少なくとも２箇所に土掘削スクリュウが配設されていることを特徴とする摩擦アンカー杭。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の摩擦アンカー杭を地中に打設する工程と、
   動力源からの動力により回転する回転係合部を備えた回転機構を中空状の前記杭本体の内部に挿入し、前記回転係合部を前記動力受部と係合することにより前記アンカーパイプを回転させて順次土中に突出させ、前記アンカーパイプが土中の障害物により突出させることができない場合には前記回転機構により該アンカーパイプを杭本体の内部側に離脱させる工程と、
   を含み構成されることを特徴とする摩擦アンカー杭の打設方法。
7. 請求項６に記載の摩擦アンカー杭の打設方法において、
   前記回転係合部はセンサにより前記動力受部と係合する位置合わせが行なわれることを特徴とする摩擦アンカー杭の打設方法。

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