JP4549901B2 - 場所打ちコンクリート杭の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭の構築方法に関するものである。

従来、図７に示すような、杭の底部となる部分に軸部２よりも拡大させた拡底部３が設けられる場所打ちコンクリート杭としての拡底杭１が知られている（特許文献１など参照）。

この拡底杭１は、地面８にスタンドパイプ７を建て込み、その内側を掘削機によって掘削して軸部２となる部分を形成し、その下方に軸部２の直径を徐々に広げて拡底部３となる部分を形成する。ここで、この拡底部３は、直径が下方に向けて徐々に広がる截頭円錐状の拡幅傾斜部３ａとその下方に設けられる円筒状の垂直部３ｂとによって構成される。

また、この掘削をおこなう際には、掘削孔内に泥水などの安定液６を注入し、安定液６の液圧によって孔壁の崩壊を防止する。そして、掘削されて安定液６中を浮遊する土砂やスライムは、時間の経過とともに掘削孔の底面に沈降し堆積物４となる。

この堆積物４はコンクリートを打設する前に、底浚いバケット５によって除去される。この底浚いバケット５は、円筒形のバケット胴体の下面が円錐状に形成されており、その下面に開閉蓋の付いたスリット５ａが設けられており、底浚いバケット５に接続されたシャフト５ｂを回転させると、スリット５ａから堆積物４が取り込まれてバケット胴体内に蓄積される。そして、スリット５ａの蓋を閉じた状態で底浚いバケット５を引き上げると堆積物４が除去されることになる。
特開２００４−２６３５６１号公報

しかしながら、前記した底浚いバケット５では、軸部２よりも拡幅された部分に堆積する堆積物４を除去することが難しいという問題がある。

一方、堆積物４が拡底部３の底面に堆積したままでコンクリートを打設すると、堆積物４とコンクリートが混合されて充分に強度が発現されなかったり、堆積物４の上に拡底部３が構築されることになったりして、拡底杭１として必要な支持力が確保できないおそれがある。

そこで、本発明は、掘削孔の底面に沈降する堆積物を容易に除去でき、品質の高い杭を構築できる場所打ちコンクリート杭の構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法は、杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭の構築方法において、前記軸部となる部分を掘削した後にその下方の前記拡底部となる部分に前記軸部の直径を下方に向けて徐々に広げた拡幅部を形成し、該拡幅部の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面と直径が前記軸部の直径以下の凹部とを形成し、前記凹部に沈降した堆積物を除去した後に掘削孔内にコンクリートを打設することを特徴とする。

また、上記発明において、前記凹部は、直径が下方にいくに従って段階的に小さくなる複数の円筒部と該円筒部間を接続する傾斜面とによって構成され、それらの最も下方に形成された円筒部に沈降した堆積物を除去することを特徴とする。

さらに、前記傾斜面は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度が４５度以上９０度未満とすることが望ましい。

このように構成された本発明の場所打ちコンクリート杭の構築方法は、拡底部に設ける拡幅部の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面と直径が前記軸部の直径以下の凹部とが形成されるので、堆積物の大部分は前記凹部に堆積することになる。

そして、この凹部の直径は前記軸部の直径以下なので、上方から吊下げた底浚いバケットやサンドポンプなどで容易に集められた堆積物を除去することができる。

このため、打設されるコンクリートが堆積物と混合して劣化したり、杭の底面が支持地盤に着床せずに支持力が低下したりすることがなく、品質の高い杭を構築することができる。

また、凹部の側面と地盤との周面摩擦抵抗が支持力として加算されるので、杭の支持力を高めることができる。

さらに、凹部を直径が段階的に小さくなる複数の円筒部によって構成することで、より狭い範囲に堆積物を集約させて除去を容易にできる上に、地盤と接触する周面積が増加することと、杭先端のクサビ効果によって支持力をさらに増加させることができる。

また、前記傾斜面の傾斜角度を４５度以上にすることで、堆積物が傾斜面上にほとんど堆積できなくなって崩落して前記凹部に集められるので、堆積物を容易に取り除くことができる。

そして、バケット掘削機は、バケット胴体の上面に拡幅方向に展開自在な切削刃が設けられ、その切削刃の下面が傾斜切削面になっているものが使用できる。

このため、前記拡幅部と凹部を接続する前記傾斜面を所望する角度に容易に形成することができる。

また、前記傾斜面に下面の傾斜角度を合わせた切削刃を設けた底浚いバケットによって堆積物の除去をおこなえば、傾斜面上のわずかな堆積物もきれいに除去することができる。

以下、本発明を説明するための実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の場所打ちコンクリート杭１０を構築する際に形成される掘削孔１０ａの構成を示したものである。

この場所打ちコンクリート杭１０は、軸部１１と杭の底部に設けられる拡底部１２とによって主に構成される。この場所打ちコンクリート杭１０は、地盤に掘削された掘削孔１０ａに、図５に示すように鉄筋籠１０ｂを挿入し、コンクリート１０ｃを打設することによって構築される。

また、この軸部１１は、建造物（図示せず）と拡底部１２を繋ぐ円柱状の部分で、建造物から作用する荷重を拡底部１２に伝達する機能を有する。このような軸部１１は、例えば直径700mm〜2500mmの大きさで構築される。

さらに、拡底部１２は、支持層に設けられる部分で、場所打ちコンクリート杭１０に作用する荷重を支持層に伝達する機能を有している。

この拡底部１２は、図１に示すように拡幅部１３とその下方に設けられる傾斜面１４と更にその下方に設けられる凹部１５とによって主に構成される。

そして、この拡幅部１３は、軸部１１の直径を下方に向けて徐々に広げて截頭円錐状に形成される拡幅傾斜部１３ａと、その下端から垂直下方に掘削される円筒状の垂直部１３ｂとから構成される。

この拡幅傾斜部１３ａは、例えば垂直方向から末広がり方向に１２度以下の角度で傾斜させて下端の直径が1200mm〜4100mmとなるように形成し、垂直部１３ｂの高さは500mm程度とする。なお、この垂直部１３ｂが不要な場合は省略することができる。

また、拡幅部１３の下方に設けられる傾斜面１４は、拡幅部１３よりも直径が徐々に狭まる方向に傾斜する斜面である。この傾斜面１４の傾斜角度は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度Ａが４５度以上９０度未満であることが好ましい。

さらに、凹部１５は、傾斜面１４の下方に設けられる窪みであって、例えば円筒状に形成される。この凹部１５は、例えば円筒部１５ａの高さが500mm〜1000mmとなるように掘削される。

ここで、拡幅部１３の下端と傾斜面１４の上端、傾斜面１４の下端と凹部１５の上端は連続しており、これらの間に堆積物４が堆積し易い平坦部が設けられることはない。

図２には、拡幅部１３を掘削するための拡幅掘削機１６の構成を示した。

この拡幅掘削機１６は、軸部１１の直径よりも僅かに小さい円筒状の胴体部１６ａと、その胴体部１６ａから拡幅方向に展開可能な拡幅翼部１６ｂ，１６ｂと、胴体部１６ａを回転させるシャフト１６ｃと、胴体部１６ａの下面及び拡幅翼部１６ｂの側面に設けられる掘削刃１６ｄ，１６ｅと、垂直部１３ｂを掘削するための展開自在の下部拡幅翼１６ｆ，１６ｆとによって構成される。

また、図３には傾斜面１４と凹部１５を掘削するためのバケット掘削機１７の構成を示した。

このバケット掘削機１７は、シャフト１７ｅの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体１７ａと、その下面に設けられる開閉自在の底蓋１７ｂと、底蓋１７ｂに取り付けられる掘削刃１７ｃと、バケット胴体１７ａの上面に拡幅方向に展開自在に設けられる切削刃１８，１８とによって主に構成される。

このバケット胴体１７ａの外周には、サイドカッタ１７ｄ，１７ｄが設けられ、サイドカッタ１７ｄ，１７ｄの側端面間の距離が凹部１５の円筒部１５ａの掘削径となる。

また、底蓋１７ｂは、円錐形状に形成されており、掘削刃１７ｃで掘削した土砂を底蓋１７ｂに設けられたスリット（図示せず）からバケット胴体１７ａ内に取り込んで掘削土砂を除去する。

また、切削刃１８は、回動軸部１８ａを中心に展開自在に取り付けられた略台形状の板体で、その側面には伸縮ジャッキ１８ｂの先端が固定されており、伸縮ジャッキ１８ｂを伸縮させることによって、拡幅方向に展開させたり、バケット胴体１７ａ上に格納させたりすることができる。

この切削刃１８の下面は、バケット胴体１７ａの上面に対して上方に傾斜した傾斜角度Ｂの傾斜切削面１８ｃで、この傾斜角度Ｂによって傾斜面１４が成形される。

また、図４には堆積物４を除去するための底浚いバケット１９の構成を示した。

この底浚いバケット１９は、シャフト１９ｄの先端に取り付けられる円筒状のバケット胴体１９ａと、その下面に設けられる開閉自在の底蓋１９ｂと、底蓋１９ｂに設けられる土砂取込口１９ｃと、バケット胴体１９ａの上面に拡幅方向に展開自在に設けられる切削刃１８０，１８０とによって主に構成される。

この切削刃１８０には、前記したバケット掘削機１７に取り付けられた切削刃１８と同様の構成のものが使用できる。なお、底浚いバケット１９に取り付けられる切削刃１８０の切削能力は、バケット掘削機１７に取り付けられるときよりも低いものであってもよい。

そして、この底蓋１９ｂは円錐形状に形成されており、シャフト１９ｄを回転させると切削刃１８０によって傾斜面１４上の堆積物が凹部１５に落とされ、底蓋１９ｂに設けられた土砂取込口１９ｃからバケット胴体１９ａ内に取り込まれて除去される。

次に、本実施の形態の場所打ちコンクリート杭１０の構築方法について説明するとともにその作用について説明する。

まず、図２に示した拡幅掘削機１６の拡幅翼部１６ｂ，１６ｂを閉じた状態で軸部１１の掘削をおこなう。

さらに、拡幅部１３を形成する深さの地盤に対しても、まず軸部１１と同じ直径の掘削孔を掘削する。そして、一旦、軸部１１の下端まで胴体部１６ａを引き上げ、拡幅翼部１６ｂ，１６ｂを開きながらシャフト１６ｃを介して胴体部１６ａを回転させることによって拡幅部１３の上部を形成する（図２参照）。

さらに、胴体部１６ａを降下させると共に拡幅翼部１６ｂ，１６ｂを徐々に拡幅方向に広げていくと、軸部１１の直径を下方に向けて徐々に広げた截頭円錐形状の拡幅傾斜部１３ａが形成される。

そして、胴体部１６ａの下部に設けられた下部拡幅翼１６ｆ，１６ｆを拡幅方向に展開させることによって、垂直部１３ｂの掘削をおこなう。

このようにして拡幅部１３の掘削が終了した後に、拡幅掘削機１６を地上まで引き上げ、代わりに図３に示すバケット掘削機１７を掘削底まで降ろす。

このバケット掘削機１７を降ろす際には、切削刃１８，１８をバケット胴体１７ａの上方に格納させることで、切削刃１８，１８が障害になって軸部１１を通過できなかったり、軸部１１の孔壁を崩壊させたりすることを防ぐことができる。

そして、底蓋１７ｂに取り付けられた掘削刃１７ｃとサイドカッタ１７ｄ，１７ｄとによって掘削をおこない、バケット胴体１７が地盤に埋没する深さに達するあたりで伸縮ジャッキ１８ｂ，１８ｂを伸長して切削刃１８，１８を拡幅方向に展開させる。

このように所定の傾斜角度Ｂに成形された切削刃１８によって地盤を切削することによって、所望する傾斜角度の傾斜面１４を容易に形成することができる。

また、傾斜面１４が形成された後もさらに凹部１５を深く掘り下げる場合は、伸縮ジャッキ１８ｂ，１８ｂを縮めて切削刃１８，１８をバケット胴体１７ａ上に格納し、掘削刃１７ｃとサイドカッタ１７ｄ，１７ｄによる掘削を続け、凹部１５を構成する円筒部１５ａと円錐部１５ｂを形成する。

このように地盤を掘削する際には、泥水などの安定液６を掘削孔１０ａに充填して、その液圧によって孔壁の崩壊を防止しているため、掘削後の掘削孔１０ａは安定液６によって満たされた状態となっている。

そして、この安定液６の中には、掘削した土砂や安定液６が劣化したスライムなどが浮遊しており、時間が経つにつれて図１に示すように掘削底に沈降して堆積物４が形成される。

この堆積物４を除去するために、図４に示すように底浚いバケット１９を掘削底まで降下させ、シャフト１９ｄを介してバケット胴体１９ａを回転させることによって、底浚いバケット１９の底面の土砂取込口１９ｃから堆積物４を取り込むことができる。

また、切削刃１８０を拡幅方向に展開させた状態でこのシャフト１９ｄを回転させると、傾斜面１４上の堆積物が凹部１５に掻き落とされて、土砂取込口１９ｃからバケット胴体１９ａ内に取り込まれる。

このようにして凹部１５及び傾斜面１４に堆積した堆積物４を底浚いバケット１９によって一旦きれいに除去する。そして、図５に示すように鉄筋籠１０ｂを掘削孔１０ａに沈設し、コンクリート１０ｃを打設する直前に、底浚いバケット１９による堆積物４の除去後に掘削底に沈降した堆積物４を鉄筋籠１０ｂの内側から挿入したサンドポンプ（図示せず）やエアリフト（図示せず）などによって吸い上げて除去する。

この除去作業によって凹部１５の堆積物４のほとんどが除去されるので、その直後にコンクリート１０ｃを打設すれば高品質の場所打ちコンクリート杭１０を構築することができる。

このように本実施の形態によれば、堆積物４を凹部１５に集めることができるので、容易に堆積物４を除去することができる。特に、鉄筋籠１０ｂを建て込んだ後のサンドポンプのような小型の装置しか挿入できない場合であっても、堆積物４が狭い範囲に集められているため、コンクリートを打設する直前まで堆積物４の除去をおこなうことができる。

さらに、傾斜面１４の傾斜角度を堆積物４が自立できないような４５度以上の角度にすることで、拡幅部１３の範囲内に堆積物４が形成されることを防ぐことができる。

このように、堆積物４が掘削孔１０ａの底面からきれいに除去されれば、その後に打設されるコンクリート１０ｃを高品質に保つことができる上に、支持層に確実に杭底を着床させることができ、所望する杭の支持力を確保することができる。

また、図５に示すように、円筒部１５ａの周面と地盤を密着させることができるので、円筒部１５ａの周面摩擦力を加算して支持力を増加させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

図６は、実施例の場所打ちコンクリート杭２０を構築する際に形成される掘削孔２０ａの構成を示した図である。

この場所打ちコンクリート杭２０は、軸部２１と杭の底部に設けられる拡底部２２とによって構成される。また、この拡底部２２は、拡幅部２３とその下方に設けられる傾斜面２４と更にその下方に設けられる凹部２５とによって構成される。

そして、この凹部２５は、傾斜面２４の下方に設けられる窪みであって、２箇所の円筒部（第一円筒部２５ａ、第二円筒部２５ｂ）とその間を接続する傾斜面２５ｃとによって構成される。

ここで、第一円筒部２５ａの直径は軸部２１の直径以下に形成され、第二円筒部２５ｂの直径は第一円筒部２５ａの直径以下に形成されており、その間を接続する傾斜面２５ｃは直径が徐々に狭まる方向に傾斜する斜面となっている。

例えば、第一円筒部２５ａを500mm〜1000mmの高さに形成し、傾斜面２５ｃ及び第二円筒部２５ｂを合わせた高さを500mm〜1000mmに形成する。

この傾斜面２５ｃの傾斜角度は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度Ｃが４５度以上９０度未満であることが好ましい。このような傾斜角度Ｃに傾斜面２５ｃを成形しておくことで、堆積物４は傾斜面２５ｃに堆積することなく第二円筒部２５ｂに集められる。

このように円筒部２５ａ，２５ｂを複数設ける場合は、下方に形成されるものほど直径が小さくなるため、より狭い範囲に堆積物４を集めることができ、鉄筋籠１０ｂを建て込んだ後であってもサンドポンプなどで容易に堆積物４を除去することができる。

また、凹部２５に円筒部２５ａ，２５ｂを複数設けて支持層の深部にまで杭の底部を延伸させることで、凹部２５が地盤と接触する面積を増やすことができる上に杭先端のクサビ効果が加わることによって、場所打ちコンクリート杭２０の支持力を増加させることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、凹部２５の円筒部２５ａ，２５ｂが二段の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３段以上の円筒部を有する凹部を形成することもでき。

また、上記においては円筒部１５ａ，２５ａ，２５ｂの側面が垂直に形成されたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、側面が傾斜していてもよい。

さらに、前記した実施の形態では、切削刃１８０，１８０を備えた底浚いバケット１９を使用して堆積物４の除去をおこなったが、これに限定されるものではなく、従来から使用されている底浚いバケット５によって堆積物４を除去することもできる。

実施の形態の場所打ちコンクリート杭の掘削孔の構成を説明する説明図である。 場所打ちコンクリート杭の拡幅部の掘削方法を説明する説明図である。 場所打ちコンクリート杭の傾斜面の形成に使用するバケット掘削機を説明する説明図である。 場所打ちコンクリート杭の堆積物の除去に使用する底浚いバケットを説明する説明図である。 場所打ちコンクリート杭の構成を説明する断面図である。 本発明の実施例の場所打ちコンクリート杭の掘削孔の構成を説明する説明図である。 従来例の拡底杭の構築方法を説明する説明図である。

符号の説明

１０，２０ 場所打ちコンクリート杭
１０ａ 掘削孔
１０ｃ コンクリート
１１，２１ 軸部
１２，２２ 拡底部
１３，２３ 拡幅部
１４，２４ 傾斜面
１５，２５ 凹部
１５ａ 円筒部
２５ａ 第一円筒部
２５ｂ 第二円筒部
２５ｃ 傾斜面
１７ バケット掘削機
１７ａ バケット胴体
１７ｂ 底蓋
１７ｃ 掘削刃
１８，１８０ 切削刃
１８ａ，１８０ａ 回動軸部
１８ｂ，１８０ｂ 伸縮ジャッキ
１８ｃ，１８０ｃ 傾斜切削面
１９ 底浚いバケット
１９ａ バケット胴体
１９ｂ 底蓋
１９ｃ 土砂取込口
Ａ，Ｂ，Ｃ 傾斜角度

Claims (2)

1. 杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭の構築方法において、
   前記軸部となる部分を掘削した後にその下方の前記拡底部となる部分に前記軸部の直径を下方に向けて徐々に広げた拡幅部を形成し、該拡幅部の下方にその直径が徐々に狭まる方向の傾斜面と直径が前記軸部の直径以下の凹部とを形成するものであって、前記凹部は、直径が下方にいくに従って段階的に小さくなる複数の円筒部と該円筒部間を接続する傾斜面とによって構成され、それらの最も下方に形成された円筒部に沈降した堆積物を除去した後に掘削孔内にコンクリートを打設することを特徴とする場所打ちコンクリート杭の構築方法。
2. 前記傾斜面は、水平方向に対してその下方に傾く傾斜角度が４５度以上９０度未満であることを特徴とする請求項１に記載の場所打ちコンクリート杭の構築方法。

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