JP4790453B2 - 構築用基礎材 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の基礎を構築する構築用基礎材の改良に関する。

従来の構築用基礎材として特許文献１に記載の技術がある。これは、先端若しくは先端近くから複数の軸方向の切り溝を入れて、「く」字形座屈を可能にした小巾の複数の舌状片を切り出したスリーブと、該スリーブを貫通して先端に前記の舌状片を座屈するヘッドを設けたロッドと、前記スリーブの後端に先端を分離自由に接続して前記ロッドの外周を引き抜き可能に覆う保護パイプとからなる構築材において、スリーブ先端を前記ヘッドに対応させると共に、保護パイプの先端に後端を対応させた第１スリーブと、第１スリーブの外周に２重に嵌めて第１スリーブの各舌状片を切り溝に臨ませ、かつ前記ヘッドに先端を対応させると共に保護パイプの先端に対して後端を第１スリーブより小さい間隔で対応させた第２スリーブとからなることを特徴とするものである。
特許第２１０１９２０号

しかしながら、従来技術では、径の異なる２つのスリーブを同軸上に配置するため、それぞれのスリーブの厚さに自由度が少なく、スリーブの厚さが薄くなり、スリーブが座屈して、「く」字形に折れ曲がる場合にスリーブの剛性が不足して、固い地盤の場合には所望の形状に広がらないという課題が考えられる。

本発明は、スリーブの剛性不足を解決する構築用基礎材を提供することを目的とするものである。

本発明の構築用基礎材は、棒状の第１座屈材と、この第１座屈材を同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第１プレートと、前記一対の第１プレートの一方に固定され、メネジが形成されたメネジ部材と、からなる第１座屈部材と、棒状の第２座屈材と、この第２座屈材は前記第１座屈材が配置された半径と略同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第２プレートとからなり、この第２プレートの前記第２座屈材の固定位置間に、外周側に開口し、前記第１座屈材が移動可能に設置される溝を設け、前記第１座屈部材における前記一対の第１プレートの間隔より軸方向長さが所定長さ短い第２座屈部材と、前記第１、第２座屈部材を貫通し、その外周部に前記メネジ部材と螺合するオネジを設けたロッドとを備え、前記第１、第２座屈材は、前記第１プレートまたは第２プレートに固定された状態で外周側に座屈するように形成され、前記第１座屈材は、前記第１プレートの他方の軸方向移動を規制し、前記ロッドを前記第１プレートの一方から他方方向に移動することで座屈し、前記第２座屈材は、前記第１座屈材の座屈によって前記第１プレートが前記第２プレートと接触した状態で、前記ロッドを更に移動させることによって座屈することを特徴とする。

本発明の構築用基礎材は、同一半径状に第１、第２座屈材を配列することにより、各座屈材の断面積を大きくし、剛性を確保することができる。これにより、地山内において所定の「く」の字状の座屈形状とすることができる。また、第１座屈部材と第２座屈部材の軸方向長さを異ならせたので、第１座屈材の座屈開始時期より第２座屈材の座屈開始時期を遅らせることで、第１、第２座屈材を同時に座屈させる場合に比して、座屈に必要な荷重を低減することができる。

本発明の構築用基礎材１について、図１に示す構成図と図２に示す断面図とを用いて説明する。

構築用基礎材１は、有底中空円筒状のロッド２と、このロッドと同軸上に配置される１次座屈部材８と第２座屈部材１２とから構成される。

ロッド２は、その底部側外周部に所定長さのオネジ２ａが形成され、またその開口側端部にロッドを回転させるためのナット６が固定される。またロッド２の壁部を径方向に貫通する貫通孔２ｂが所定の位置に形成され、ロッド２内に外部から供給される高圧空気あるいはグラウトをこの貫通孔２ｂから第１、第２座屈部材８、１２近傍へ供給する。オネジ２ａの長さは、第１、第２座屈部材８、１２が座屈した後に、ロッド２を回転して貫通孔２ｂを第１、第２座屈材９、１３に対して所定位置に移動するために必要となる長さである（図２（３）、（４）参照）。また、貫通孔２ｂは、複数個設け、その配置は、高圧空気あるいはグラウトの供給が効率的となるように軸方向に所定長さオフセットし、かつ、軸方向から見て等間隔に配置されることが好ましい。

第１座屈部材８は、所定本数の棒状の第１座屈材９と、この第１座屈材９を同一半径上に所定間隔に複数設置するための一対の第１プレート１０と、一方のプレートに固定され、ロッド２のオネジ２ａに螺合するナット３とから構成され、第１座屈材９が設置された一対の第１プレート１０の中心をロッド２が貫通し、ナット３がオネジ２ａに螺合することにより、ロッド２の軸方向の移動に伴い第１座屈部材８が軸方向の移動する。なお、第１座屈材９は、例えば、丸断面や四角断面の鋼材で、十分な剛性を確保することのできる材料、形状とすればよい。

図３は、第１座屈材９が設置される第１プレート１０の形状を示す構成図である。第１プレート１０は円板状に形成され、その中央部にロッド２が貫通する貫通孔１０ａが形成される。またプレートには、第１座屈材９を同一半径上に所定間隔で複数設置するための貫通孔１０ｂが形成される（図では７２°間隔）。第１座屈材９の両端部にそれぞれ第１プレート１０が設置され、溶接等により第１プレート１０と第１座屈材９とが固定される。

図２に戻り、第１座屈材９は一対のプレート１０に取り付けられた状態から軸方向に挟持される荷重が負荷された場合に、第１座屈材９の略中央部から外径方向に座屈するように所定位置に切欠き１１ａ、１１ｂが設けられる。図では、略中央部内側に１箇所（切欠き１１ａ）、第１プレート１０近傍の外側にそれぞれ１箇所（切欠き１１ｂ）の計３箇所に形成する。このように切欠き１１ａ、１１ｂを形成することで、第１座屈材９がその中央部から「く」の字状に外側に座屈する。さらに、第１座屈材９は、直線状に形成しても良いが、端部近傍の所定位置（切欠き１１ｂの位置）から曲折して、一対の第１プレート１０に固定された状態で、端部から中央部にかけて徐々に外側に凸状となるような形状（例えば、１°程度の傾きで形成される）とすることで、座屈形態が「く」の字状となるように座屈を促進する形状として構成してもよい。

第２座屈部材１２は、所定本数の棒状の第２座屈材１３と、この第２座屈材１３を同一半径上に所定間隔で設置するための一対の第２プレート１４とから構成される。なお、第２座屈材１３は、例えば、丸断面や四角断面の鋼材で、十分な剛性を確保することのできる材料、形状とすればよい。

図４は、この第２プレート１４の形状を示す構成図である。第２プレート１４は円板状に形成され、その中央部にロッド２が貫通する貫通孔１４ａを形成する。また第２プレート１４には、第２座屈材１３が所定間隔で設置されるための貫通孔１４ｂが形成される（図では７２°間隔）。第２座屈材１３の両端部にそれぞれ第２プレート１４が設置され、溶接等により第２プレート１４と第２座屈材１３とが固定される。ここで、第２座屈材１３の形状は、前述した第１座屈部材８の第１座屈材９と同様の技術的思想に基づいた形状を有する。

なお、第２座屈部材１２の軸方向の長さは、第１座屈部材８に対して所定長さ短く形成される（図２においては、２Ｌだけ短く形成される）。

さらに第２プレート１４には径方向外周側に開口する溝１４ｃが、貫通孔１４ｂ間に所定間隔で形成される（図では７２°間隔）。溝１４ｃには第１座屈部材８の第１座屈材９が軸方向に移動可能に配置され、溝１４ｃが径方向外周側に開口することにより、第１座屈材９が座屈により外径方向に変形することを妨げない。そして、図４に示すように、第１、第２座屈材９、１３を同一半径上に設置することにより、第１、第２座屈材９、１３の断面積を大きく設定することができる。座屈材の座屈荷重に対する剛性の自由度を高めることができるが、これに限らず、少なくとも互いの第１、第２座屈材９、１３が径方向に重なり合わないように設置すればよい。

図２に戻り、第１座屈部材８の一方の第１プレート１０に固定されたナット３は、ロッド２のオネジ２ａと螺合し、他方の第１プレート１０は、ロッド２に対して移動可能に設置される。また、第２座屈部材１２は、ロッド２に対して軸方向の移動可能に設置される。

このような状態から、第１座屈部材８のナット６側のプレート１０を固定する治具５を設置して第１、第２座屈部材８、１２に座屈荷重を負荷した場合の第１、第２座屈部材８、１２の座屈モードについて図２を用いて説明する。

図２（１）は、構築用基礎材１に座屈荷重を負荷するための治具５を取り付けた状態を示す。この状態から図示しない、特開昭６３‐２４１２９１号公報、特開昭６３‐３１５７２７号公報等に開示する引抜装置を用いて、治具５により１つのプレート１０を固定し、ロッド２を図中右方向に引っ張り、荷重を第１座屈材９に負荷する。この荷重により、まず第１座屈部材８の第１座屈材９の座屈が生じる。なお、第１座屈材９に軸方向の荷重を負荷する場合に、ナット６を軸方向に引っ張るようにする。ロッド２に固定したナット６を回転させるとロッド２のオネジ２ａとナット３との間で相対回転が生じ、座屈材９に荷重が負荷されない。

ロッド２の移動量が、第１座屈部材８と第２座屈部材１２との軸方向の差である２Ｌとなると、図２（２）に示すように第１座屈部材８の第１プレート１０と第２座屈部材１２の第２プレート１４とが接触し、第２座屈部材１２の座屈部材１３に荷重の負荷が開始される。この時点では既に第１の座屈部材８の第１座屈材９は座屈しており、座屈のために必要な荷重は低下している。したがって、第１、第２座屈部材８、１２を座屈させる荷重は、第１、第２座屈部材８、１２を同時に座屈させる場合に比して低下させることができる。

さらにロッド２を引き続け、図２（３）に示すように、第１座屈部材８の軸方向の長さが所定長さＸになるところで荷重の負荷を中止する。ここまでの工程で、第１、第２座屈部材８、１２は、所定の「く」の字状の座屈状態に達することになる。第１、第２座屈材９、１３は略同一半径状に配置されるため、その断面積を大きく設定でき、地山の抵抗に抗して第１、第２座屈材９、１３の座屈形状は所定の「く」の字状となることができる
図２（４）では、第１、第２座屈部材８、１２の座屈形状を変化することなく、高圧空気の噴射口としての貫通孔２ｂを第１、第２座屈部材８、１２の略中央の所定位置に配置するように、ナット６を回転させ、ロッド２を左（地山）方向に戻す。ナット６を回転させることにより、ロッド２を介して第１、第２座屈部材８、１２が回転しようとするが、地山により回転を制限されるため、ロッド２のオネジ２ａと第１プレート１０のナット３との相対回転が生じ、ロッド２のみが軸方向へ移動し、貫通孔２ｂが所定位置に移動する。

図５は、構築用基礎材１の地山への施工工程を説明するための図である。

まず図５（１）に示すように構築用基礎材１を地山内に設置するための設置穴１６を所定位置の地山に掘削する。続く図５（２）に示す工程で、設置穴１６内に構築用基礎材１を配設して、図５（３）に示す工程で図２で説明したように第１、第２座屈部材８、１２に荷重を負荷して、第１座屈材９、１３を所定形状まで座屈させる。

図５（４）に示す工程では、第１、第２座屈部材８、１２を所定形状に座屈させた後、高圧空気の噴出口である貫通孔２ｂを所定位置に設置するためにロッド２を移動する。そして、貫通孔２ｂを所定位置に配置後、図示しない高圧空気供給源からの高圧空気を中空のロッド２内を通じて貫通孔２ｂから地山に向けて噴出させ、座屈した「く」の字状の第１、第２座屈材９、１３近傍の土砂を除去する。そして図５（５）の工程で、土砂を除去した部分に貫通孔２ｂからグラウトを充填して構築用基礎材１の施工を完了する。

図６は、構築用基礎材１の座屈形状を規定するためのストッパー２０の構成を示す断面図である。

ストッパー２０は、第１、第２座屈部材８、１２の座屈形状、すなわち軸方向の変位量を規制するために第１、第２座屈材９、１３の内側で、一対の第２プレート１４間に設置される円筒状の部材である。ストッパー２０は、ロッド２と同軸に配置される。ストッパー２０の軸方向長さは、第１、第２座屈部材８、１２の座屈形状（軸方向変位量）に応じて設定され、短くなるほど変位量は大きくなり、第１、第２座屈材９、１３が外側に張り出す形状となる。ストッパー２０が、一対の第１、第２プレート１０、１４に挟持されることで、第１、第２座屈材９、１３がそれ以上座屈しないように規制される。

ストッパー２０の使用法としては、例えば構築用基礎材設置後にグラウト充填を実施しない場合に用いる。グラウト充填しない、例えば仮設用の構築用基礎材１にストッパー２０を用いる場合に、あらかじめストッパー２０を構築用基礎材１に設けておき、座屈が所定以上進まないようにしておけば、構築用基礎材１の座屈形状を確実に維持することができるとともに、撤去時にはロッド２を回転して第１、第２座屈部材８、１２を伸ばすことで容易に地山から撤去することができる。

したがって、本発明は、棒状の第１座屈材を同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第１プレートと、前記一対の第１プレートの一方に固定されたメネジ部材と、からなる第１座屈部材と、棒状の第２座屈材と、この第２座屈材は前記第１座屈材が配置された半径と略同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第２プレートとからなり、この第２プレートの前記第２座屈材の固定位置間に、外周側に開口し、前記第１座屈材が移動可能に設置される溝を設け、前記第１座屈部材より軸方向長さが所定長さ短い第２座屈部材と、前記第１、第２座屈部材を貫通し、その外周部に前記メネジ部材と螺合するオネジを設けたロッドとを備え、前記第１、第２座屈材は、前記第１プレートまたは第２プレートに固定された状態で外周側に座屈するように形成され、前記第１座屈部材の前記第１プレートの他方の軸方向移動を規制し、前記ロッドを前記第１プレートの一方から他方方向に移動して前記第１座屈部材、第２座屈部材の順に座屈するようにしたことを特徴とする。

このため、第１、第２座屈材の断面積を従来技術より大きく設定することができ、地山内において所定の「く」の字状の座屈形状とすることができる。また、第１座屈部材と第２座屈部材の軸方向長さを異ならせたので、第１座屈材の座屈開始時期より第２座屈材の座屈開始時期を遅らせることで、第１、第２座屈材を同時に座屈させる場合に比して、座屈に必要な荷重を低減することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

本発明の構築用基礎材の構成図、（ａ）座屈前、（ｂ）座屈後。 構築用基礎材の断面図。 第１座屈部材のプレートの構成図。 第２座屈部材のプレートの構成図。 構築用基礎材の地山への設置方法を説明する図。 構築用基礎材のストッパー形状を説明する断面図。

符号の説明

１：構築用基礎材
２：ロッド
２ａ：オネジ
２ｂ：貫通孔
３：ナット
５：治具
６：ナット
８：第１座屈部材
９：第１座屈材
１０：プレート
１１ａ、１１ｂ：切欠き
１２：第２座屈部材
１３：第２座屈材
１４：プレート
１４ａ：貫通孔
１４ｂ：貫通孔
１４ｃ：溝
１５ａ、１５ｂ：切欠き
２０：ストッパー

Claims (9)

1. 棒状の第１座屈材と、この第１座屈材を同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第１プレートと、前記一対の第１プレートの一方に固定され、メネジが形成されたメネジ部材と、からなる第１座屈部材と、
   棒状の第２座屈材と、この第２座屈材は前記第１座屈材が配置された半径と略同一半径上に複数配置し、その両端部を固定する一対の第２プレートとからなり、この第２プレートの前記第２座屈材の固定位置間に、外周側に開口し、前記第１座屈材が移動可能に設置される溝を設け、前記第１座屈部材における前記一対の第１プレートの間隔より軸方向長さが所定長さ短い第２座屈部材と、
   前記第１、第２座屈部材を貫通し、その外周部に前記メネジ部材と螺合するオネジを設けたロッドとを備え、
   前記第１、第２座屈材は、前記第１プレートまたは第２プレートに固定された状態で外周側に座屈するように形成され、
   前記第１座屈材は、前記第１プレートの他方の軸方向移動を規制し、前記ロッドを前記第１プレートの一方から他方方向に移動することで座屈し、
   前記第２座屈材は、前記第１座屈材の座屈によって前記第１プレートが前記第２プレートと接触した状態で、前記ロッドを更に移動させることによって座屈することを特徴とする構築用基礎材。
2. 前記ロッドは、有底中空状に形成され、壁部を径方向に貫通する貫通孔が設けられ、この貫通孔は、座屈した前記第１、第２座屈材に面して形成されることを特徴とする請求項１に記載の構築用基礎材。
3. 前記ロッドの貫通孔から空気を噴出して、座屈した前記第１、第２座屈材近傍の土砂を除去することを特徴とする請求項２に記載の構築用基礎材。
4. 前記第１、第２座屈材近傍の土砂を除去した部分に前記貫通孔からグラウトを充填することを特徴とする請求項３に記載の構築用基礎材。
5. 前記第１、第２座屈材は、その両端を前記第１プレートまたは第２プレートに固定された状態で、その略中央部内側に切欠きを設けるとともに、その両端部近傍の外側に切欠きを設け、外周側に「く」の字状に座屈するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の構築用基礎材。
6. 前記第１、第２座屈材は、その両端を前記第１プレートまたは第２プレートに固定された状態で、中央部が外側に凸状となるように形成されることを特徴とする請求項１または５に記載の構築用基礎材。
7. 前記第１座屈材と前記第２座屈材は、同一半径上に交互に所定間隔で配置されることを特徴とする請求項１、５、６のいずれか一つに記載の構築用基礎材。
8. 前記第１、第２プレートの軸方向移動を規制するストッパーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の構築用基礎材。
9. 前記ストッパーは、前記ロッドと同軸に、かつ前記第２プレート間に配置される円筒状の部材であることを特徴とする請求項８に記載の構築用基礎材。