JP5333404B2 - 斜杭貫入用架台、および該架台を用いた斜杭埋設方法 - Google Patents

Description

本発明は、土木、建築用の基礎部材である杭を、地盤に傾斜した姿勢で埋設する際に用いる斜杭貫入用架台および、該架台を用いた斜杭埋設方法に関する。

土木や建築の分野において、構造物の基礎として地盤に杭を埋設することが行われている。杭の種類や杭の埋設方法にはいくつもの種類があるが、例えばその中には、管状である鋼管杭を回転させながら地盤に貫入する回転貫入鋼管杭工法がある。鋼管杭には、杭の本体である鋼管の先端部に所定の形状に形成された先端翼が取り付けられる。そして鋼管杭を回転させることにより地盤中で先端翼に推進力が発生し、地盤深くへ鋼管杭を貫入させていくことができる。

鋼管杭は地盤の深さ方向を長手方向として埋設されるのが基本であり、鉛直である他、鋼管杭に傾斜をつけて埋設させることもある。鉛直に埋設する杭を直杭、傾斜をつけて埋設する杭を斜杭と呼ぶこともある。斜杭は地震時等で生じる水平方向の変位を効果的に抑制することができ、耐震構造物の基礎として採用される場合がある。

杭の埋設は、該杭を把持、回転および地盤に押し込む（貫入させる）機能を有する貫入装置を地面に設置して行われる。従って、斜杭を埋設する際には、何らかの手段により貫入装置を所定の角度に傾けて地面に設置する必要がある。例えば特許文献１には、貫入装置の下に、互い違いに重ねたくさびを配置し、その一方を撤去することで貫入装置を傾斜させる技術が開示されている。すなわちくさびの傾斜を利用して貫入装置を傾けるというものである。特許文献２には、貫入装置の脚部のそれぞれに伸縮式ジャッキ（合計４台）を設置し、その伸縮量を調整することで貫入装置を傾斜させる技術が開示されている。

特許第３７３７４２１号公報 特許第４０８４６７７号公報

ところが、特許文献１に記載のようなくさび形状の架台を用いると、傾斜角度ごとにくさびを準備する必要があった。また、その設置に際しても、設置のためだけに１つ多くのくさびと、これを引き抜くための重機を配置する必要がある等の問題があった。
また、特許文献２に記載の架台では、伸縮式ジャッキが４台必要であり、架台の製作費用が大きくなる傾向にあった。また、４台のジャッキを個別に伸縮させるための油圧装置を別途用意する必要があり、費用や手間が大きかった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、任意の傾斜角度に対応するとともに、構造が簡易で貫入装置の設置も容易である斜杭貫入用架台を提供することを課題とする。また、当該架台を用いた斜杭埋設方法を提供する。

以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面で示した参照符号を合わせて付記するが本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、杭（１）を地盤に貫入する貫入装置（５）を、杭が地面に対して傾斜する姿勢で支持する斜杭貫入用架台（１０）であって、対向する一対の面を少なくとも１つ具備するブロック状の部材で、該対向する一対の面間を杭が貫通可能に孔（１２）が設けられた基台（１１）と、基台の一対の面の一方からその一部を突没させるとともに、基台を支持可能に設けられた角度調整手段（２０）と、を有し、一対の面の一方の面と他方の面とのなす角は０度より大きい、斜杭貫入用架台である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の斜杭貫入用架台（１０）において、基台（１１）の一対の面のうち、角度調整手段（２０）が突没する面とは異なる側の面には、突起状のストッパー（１４）が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、杭（１）を地盤に貫入する貫入装置（５）を、杭が地面に対して傾斜する姿勢で支持する斜杭貫入用架台（５０）であって、対向する一対の面を少なくとも１つ具備する板状の部材で、該対向する一対の面間を杭が貫通可能に孔（５１ａ）が設けられた基板（５１）と、基板の一対の面の一方からその一部を突没させるとともに、基板を支持可能に設けられた角度調整手段（２０）と、杭が貫通可能な孔が設けられた板状の部材で、一方の板面と他方の板面とのなす角が０度より大きい所定の角度とされ、基板の一対の面の他方の面に載置される少なくとも１枚の傾斜体（５４、５５、５６）と、を有し、基板の面のうち角度調整手段が突没する面と、最も外側に配置された傾斜体の面とのなす角は０度より大きい、斜杭貫入用架台である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の斜杭貫入用架台（５０）において、最も外側に配置された傾斜体（５６）の面に突起状のストッパーが設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の斜杭貫入用架台（１０、５０）において、角度調整手段（２０）は球座を有する受け板を具備することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の斜杭貫入用架台（１０、５０）を地面に設置する過程と、角度調整手段（２０）により貫入装置（５）が載置される面を地面に対して平行にする過程と、貫入装置を斜杭貫入用架台上に載置して、杭（１）を貫入装置に建て込む過程と、角度調整手段により杭の傾斜角度を調整する過程と、を含む、斜杭埋設方法である。

本発明により、斜杭の埋設において、任意の傾斜角度に対応するとともに、構造が簡易で、貫入装置の設置も容易とすることができる。

第一実施形態にかかる斜杭貫入用架台により斜杭が埋設される前の一場面を模式的に表した図である。 斜杭貫入用架台の平面図（図２（ａ））および正面図（図２（ｂ））である。 斜杭貫入用架台の基台の角度を変更した場面を説明する図である。 杭の埋設方法を説明する図で、図４（ａ）は基台が地面に対して平行とされた場面、図４（ｂ）は貫入装置が載置された場面を表している。 第二実施形態にかかる斜杭貫入用架台の平面図（図５（ａ））、および正面図（図５（ｂ））である。

本発明の上記した作用および利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、第一実施形態にかかる斜杭貫入用架台１０の上に位置合わせ板８を介して貫入装置５が設置され、ここに鋼管杭１が把持されている一場面を模式的に表わした図である。図１は、鋼管杭１を鉛直方向に対して角度θ傾けて地盤に貫入する例である。また、図１では必要に応じて部材を透視して示している。
貫入装置５は、鋼管杭１を把持、回転および地盤に押し込む（貫入させる）機能を有する装置である。また、位置合わせ板８は、貫入装置５をここに乗せることにより貫入装置５の位置合わせがなされるように構成された板状の部材である。
鋼管杭１は概ね次のように地盤に貫入される。すなわち、鋼管杭１は本体である杭本体２、およびその下端に配置される先端翼３を備えている。鋼管杭１は、傾けられるべき角度（θ）に傾けられた貫入装置５に把持される。貫入装置５に把持された鋼管杭１は、貫入装置５により回転力および押込力を与えられて地盤中に貫入される。このとき貫入装置５は、斜杭貫入用架台１０の上に設置されることで、所定角度θに傾けられている。以下、詳しく斜杭貫入用架台１０について説明する。

図２には斜杭貫入用架台１０の平面図（図２（ａ））、および正面図（図２（ｂ））を示した。平面図は図１の紙面上から見た図、正面図は図１の方向から見た図である。図２（ｂ）は一部破断してその内部構造を表している。

斜杭貫入用架台１０は、基台１１、および角度調整手段２０を備えている。
基台１１は斜杭貫入用架台１０の基礎となる６面体のブロック状で、貫入装置５が載置される部材である。基台１１は図１および図２（ｂ）からわかるように、６面体のうち、貫入装置５が載置される面と、これと反対側の面とが角度θを有している。この角度θは斜杭貫入用架台１０で杭を傾けることができる最大の角度である。傾斜角度の調整については後で説明する。
ここで、基台は少なくとも１対の対向する面を有する部材であればよく、この面がなす角が所定の角度θをなしていればよい。

基台１１には、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）からわかるように、その上記傾斜する面間を貫通する円形の孔１２が設けられている。孔１２は、斜杭の埋設をする場合であっても、その内側を鋼管杭１が貫通することができる十分な大きさを有している。

ただし、孔１２は必ずしも円形である必要はなく、楕円や多角形であってもよい。斜杭を地盤に貫入する際には、基台１１の傾斜方向により広いスペースが必要となるので、当該傾斜方向を長軸とする楕円としてもよい。

また、基台１１を地面に載置したときに下面となる面側で、該下面を水平にしたときに低い側となる端部には下面側から上面側に向けて貫通しない孔１３、１３が設けられている。ここには後述するように角度調整手段２０、２０が配置される。

さらに基台１１には、孔１３、１３が設けられた面とは反対側の面、すなわち貫入装置５が載置される側の面のうち、低い側となる端部にはストッパー１４が設けられてもよい。ストッパー１４は、基台１１の面から突出するように具備され、位置合わせ板８が滑ることを防止するように、該位置合わせ板８を受け止めることができるように構成されている。

角度調整手段２０は、孔１３内に配置され、伸縮可能に構成された機器である。角度調整手段２０は、伸縮する方向の一端は孔１３の開口側に、他端は孔１３の底（天井）に接して配置される。このような角度調整手段２０によって、基台１１を地面に対して任意の傾斜角度に保持することができる。
このように高さを変更することができる角度調整手段としては、機械式や油圧式の伸縮ジャッキを挙げることができる。その際、基台１１の傾斜角度が変化してもジャッキの端部が孔１３の底（天井）に常に適切に接触するように、例えばジャッキの端部には球面が形成されており、これに対して球座を有して傾動可能である受け板が取り付けられていることが好ましい。

本実施形態では基台１１に２つの孔１３、１３を設け、ここに角度調整手段２０、２０を配置したがこれに限定されることはない。例えば２つの孔１３、１３の代わりにこれを結ぶように溝を形成してここに１つ、又は２以上の角度調整手段を配置してもよい。

以上のような斜杭貫入用架台１０によれば、基台１１の上面を地面に対して任意の傾斜角度に保持することができるとともに、その構造は簡易である。ここで、斜杭貫入用架台１０に備えられる上記した各構成部材は、貫入装置５を支えることができる十分な強度を有している。

斜杭貫入用架台１０は、図１に示したようにその下面を地面に沿って設置して上面を地面に対して角度θとすることができるが、その他、地面に対してθより小さい角度で任意の角度θ２とすることができる。図３に例を示した。すなわち、角度調整手段２０を所定の伸長状態で保持すれば基台１１の上面の角度を地面に対してθ２とすることができる。このθ２は斜杭の傾斜角度となる。また、θ２を０、すなわち水平とすることもでき、後述するように杭を把持する方法ではθ２＝０である状態を用いる。

次に、斜杭貫入用架台１０を例に、これを用いた斜杭埋設方法について説明する。図４に説明図を示した。
斜杭貫入用架台１０を鋼管杭１を貫入すべき位置に基づいて地面に設置する。その際、図４（ａ）に示したように、角度調整手段２０により基台１１の上面がθ２＝０、すなわち上面が地面と平行となるように調整しておく。

次に、図４（ｂ）に示したように、位置合わせ板８および貫入装置５を斜杭貫入用架台１０に載置し、貫入装置５に杭１を把持させる。そして、角度調整手段２０を縮め、図１に示した姿勢となるように斜杭貫入用架台１０、杭１を傾斜させる。
以上のような設置が完了したあと、貫入装置５を作動させ、斜杭の貫入を開始する。

このように、斜杭貫入用架台１０を用いた斜杭埋設方法により、容易に、かつ精度よく貫入装置５を傾斜させて斜杭の埋設をおこなうことが可能となる。ここで、傾斜させた斜杭貫入用架台にクレーン等で鉛直に吊るした杭を設置することは困難をともなう。また、杭を把持させた貫入装置をクレーンで吊るして傾斜させた斜杭貫入用架台に設置することはより安全性の高い作業を考慮した場合には回避されるべきである。
かかる観点から本発明の斜杭貫入用架台１０およびこれにより可能となる上記斜杭埋設方法によればいずれの問題も解決することができる。

図５は第二実施形態にかかる斜杭貫入用架台５０を説明するための図で、図２に相当する図である。斜杭貫入用架台５０は、斜杭貫入用架台１０の基台１１に代わって、基板５１、および複数の傾斜体５４、５５、５６を備えている。
基板５１は斜杭貫入用架台５０の基礎となる板状の部材である。基板５１は、図５（ｂ）からわかるように、その一方の面とこれと反対側の他方の面とが０度以上であるθ３の角度を成している。また、基板５１には、その厚さ方向に貫通する円形の孔５１ａが設けられている。孔５１ａは、斜杭の埋設をする場合であっても、その内側を鋼管杭１が貫通することができる十分な大きさを有している。

さらに、基板５１の一方の面側の端部には係合部材５２が設けられている。係合部材５２は、基板５１の面から突出するように具備される部材である。すなわち、係合部材５２は、図５（ｂ）からわかるように後述する傾斜体５４、５５、５６を突き当てて位置決め、およびストッパーの機能を有するように構成されている。
ここで、図５（ａ）からわかるように、係合部材５２のうち孔５１ａ側の面（図５（ａ）では孔５６ａが現れる側の面）は、平面視で若干の凹みを有するように凹部５２ａが形成されている。これにより、傾斜体５４、５５、５６を係合部材５２の長手方向（図５（ａ）の紙面上下方向）についても位置決め、およびストッパーの機能を有することができる。

また、基板５１を地面に載置したときに下面となる面側で、係合部材５２の裏面側となる端部には下面側から上面側に向けて貫通しない孔５３、５３が設けられている。ここには上記した角度調整手段２０、２０が配置される。

傾斜体５４、５５、５６は、斜杭貫入用架台５０の角度を調整する板状の部材である。傾斜体５４、５５、５６は、図５（ｂ）からわかるように、それぞれその一方の面とこれと反対側の他方の面とがθ４、θ５、θ６の角度を成している。これらθ４、θ５、θ６は０度より大きい角度とされ、同じ角度でもよいし、異なる角度でもよい。最終的に斜杭貫入用架台５０の上面と下面との成す角が所望の角度となるように組み合わされる。
また、傾斜体５４、５５、５６には、その厚さ方向に貫通する円形の孔５４ａ、５５ａ、５６ａが設けられている。孔５４ａ、５５ａ、５６ａは、斜杭の埋設をする場合であっても、その内側を鋼管杭１が貫通することができる十分な大きさを有している。

ここで、図５（ａ）からわかるように（図５（ａ）では傾斜体５６のみが表れている。）、傾斜体５４、５５、５６のうち、上記した係合部材５２に突き当てられる端部は、凹部５２ａに対応する凸状の凸部５４ｂ、５５ｂ、５６ｂとされている。これにより傾斜体５４、５５、５６を凹部５２ａに適切に係合させることができる。

ここで、係合部材５２は、これを上方に突出させることにより、位置合わせ板８のストッパーとして機能させてもよい。すなわち、斜杭貫入用架台５０に傾斜があっても、位置合わせ板８が滑ることを防止するように、該位置合わせ板８を受け止めることができる。
または、一番上に配置されている傾斜体（図５では傾斜体５６）の上面にストッパーを別途設けてもよい。

斜杭貫入用架台５０の上記した各構成部材は、次のように組み合わせられる。すなわち、基板５１上に必要に応じて傾斜体５４、５５、５６が載せられる。このとき、傾斜体の選択はθ３〜θ６の和が所望の角度となるようにおこなわれる。従って、傾斜角度の変更に対しては、傾斜体の追加、除去、又は変更により対応することができ、さまざまな傾斜角度にすることができる。

斜杭貫入用架台５０によれば、斜杭貫入用架台１０の傾斜角の限界値θが固定されているのに対し、傾斜体の変更により傾斜角の限界値を大きくとることも可能である。従って傾斜角の自由度を高めることができる。

このとき、傾斜体５４、５５、５６は、係合部材５２、および係合部材５２の凹部５２ａに係合するので、その位置が強固に固定され、位置ずれ等を起こすことが防止されている。従って、安定した斜杭貫入用架台５０とすることができる。

また、斜杭貫入用架台５０に備えられる上記した各構成部材は、貫入装置５を支えることができる十分な強度を有している。

以上説明した斜杭貫入用架台５０の基板５１、傾斜体５４、５５、５６に設けられた孔５１ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａは、必ずしも円形である必要はなく、楕円や多角形であってもよい。斜杭を地盤に貫入する際には、係合部材５２と、孔５１ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａとの方向（図５（ａ）の紙面左右方向）により広いスペースが必要となる。従って、孔５１ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａは、基板５１、傾斜体５４、５５、５６のそれぞれの傾斜面に沿った方向を長軸とする楕円としてもよい。

また、本実施形態では基板５１に係合部材５２を設け、これに傾斜体５４、５５、５６を係合するという態様により位置決め及び移動の抑制をおこなった。しかしながらそのための態様はこれに限定されるものではない。例えば、基台及び傾斜体に位置決め用の貫通孔を設け、この孔を合わせることにより位置決めをする態様を挙げることができる。そしてこの孔にボルト等を通して、傾斜体が移動することを禁止することもできる。

さらに、基板５１及び傾斜体５４、５５、５６のそれぞれは、１枚物であってもよいし、例えば運搬のしやすさ等を考慮して２以上に分割されていてもよい。

斜杭貫入用架台５０による傾斜角の調整、および斜杭埋設方法は上記した斜杭貫入架台１０によるものと同様であり、斜杭貫入架台１０と同様の効果も奏する。

また、上記した斜杭貫入用架台１０、５０において、基台１１、又は基板５１と地面との間に板状の部材を配置してもよい。これにより、地盤が軟らかいときにも、角度調整部材２０及び基台１１、基板５１を安定して設置させることができる。また、基台１１、基板５１を傾斜させたときには図４（ａ）にＡで示したように、基台１１、基板５１と地面との接触面積が狭くなる。そこで、当該Ａで示した部位における滑りを防止するため、ここにストッパーを設けてもよい。

以上の説明は、鋼管杭を回転して貫入する例について説明したが、杭は鋼管杭に限定されるものではなく、また回転して貫入することにも限定されることはない。すなわち、斜杭貫入用架台は、鋼管杭、回転貫入式以外の斜杭貫入用の架台としても適用できる。

１ 鋼管杭
２ 杭本体
３ 先端翼
５ 貫入装置
８ 位置合わせ板
１０ 斜杭貫入用架台
１１ 基台
２０ 角度調整手段
５０ 斜杭貫入用架台

Claims (6)

1. 杭を地盤に貫入する貫入装置を、前記杭が地面に対して傾斜する姿勢で支持する斜杭貫入用架台であって、
   対向する一対の面を少なくとも１つ具備するブロック状の部材で、該対向する一対の面間を前記杭が貫通可能に孔が設けられた基台と、
   前記基台の一対の面の一方からその一部を突没させるとともに、前記基台を支持可能に設けられた角度調整手段と、を有し、
   前記一対の面の一方の面と他方の面とのなす角は０度より大きい、
   斜杭貫入用架台。
2. 前記基台の前記一対の面のうち、前記角度調整手段が突没する面とは異なる側の面には、突起状のストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の斜杭貫入用架台。
3. 杭を地盤に貫入する貫入装置を、前記杭が地面に対して傾斜する姿勢で支持する斜杭貫入用架台であって、
   対向する一対の面を少なくとも１つ具備する板状の部材で、該対向する一対の面間を前記杭が貫通可能に孔が設けられた基板と、
   前記基板の一対の面の一方からその一部を突没させるとともに、前記基板を支持可能に設けられた角度調整手段と、
   前記杭が貫通可能な孔が設けられた板状の部材で、一方の板面と他方の板面とのなす角が０度より大きい所定の角度とされ、前記基板の前記一対の面の他方の面に載置される少なくとも１枚の傾斜体と、を有し、
   前記基板の面のうち前記角度調整手段が突没する面と、最も外側に配置された前記傾斜体の面とのなす角は０度より大きい、
   斜杭貫入用架台。
4. 最も外側に配置された前記傾斜体の面に突起状のストッパーが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の斜杭貫入用架台。
5. 前記角度調整手段は球座を有する受け板を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の斜杭貫入用架台。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の斜杭貫入用架台を地面に設置する過程と、
   前記角度調整手段により前記貫入装置が載置される面を地面に対して平行にする過程と、
   前記貫入装置を前記斜杭貫入用架台上に載置して、前記杭を前記貫入装置に建て込む過程と、
   前記角度調整手段により前記杭の傾斜角度を調整する過程と、を含む、斜杭埋設方法。

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