JP6207114B1 - アンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上下鋼管杭と継手鍔部とを確実に当接させて鋼管杭の圧入を行うことのできるアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法を提供する。【解決手段】穴１２の地盤に圧入した下鋼管杭１４ａの外周に支持部２６を取り外し自在に取り付ける工程と、下鋼管杭１４ａの端部に継手２０の下側の嵌合筒部２４を挿入するようにして継手を装着する工程と、継手２０の上側の嵌合筒部２４が接続すべき上鋼管杭１４ｂの端部に挿入されるようにして上鋼管杭１４ｂを継手２０を介して下鋼管杭１４ａに仮接続する工程と、上鋼管杭１４ｂの上端にジャッキ１６を配置する工程と、支持部２６と、建造物１０の底部もしくはジャッキ１６の頭部との間に亘って抗張材３４を取り付ける工程と、ジャッキ１６を伸長させることによって、上鋼管杭１４ｂを下鋼管杭１４ａ方向に移動して、上鋼管杭１４ｂおよび下鋼管杭１４ａの端部を継手２０の鍔部２２に密着させる工程を含む、アンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法。【選択図】図１３

Description

本発明は下鋼管杭と上鋼管杭とを継手を介して確実に接続することのできるアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法に関する。

地震などで傾いた建造物の基礎の下方に穴を掘り、該穴内の地盤に、鋼管杭を、継手を介して複数本順次つなぎ合せて下方の支持層に到達するまで圧入し、次いで前記鋼管杭の上端に固定ベースを取り付けて、前記鋼管杭と前記固定ベースにより建造物を水平に支持し、次いで前記穴に土を埋め戻すアンダーピニング工法が知られている。

上記継手には種々の種類のものがあるが、特許文献１（特許第６０９５１８９号公報）に示される継手は、両端側が上下の鋼管杭内に圧入される嵌合筒部となっていて、中央部に鍔部を有するものとなっている。
上記継手を用いて鋼管杭を穴の地盤に圧入するのは次の工程で行われる。
１．傾いた建造物の下方に掘った穴の地盤に、下鋼管杭を上部が露出した状態になるまで圧入する。
２．下鋼管杭に継手の下側の嵌合筒部を挿入するようにして、継手を下鋼管杭に装着する。
３．継手の上側の嵌合筒部が接続すべき上鋼管杭に挿入されるようにして、上鋼管杭を継手上に載せる（下鋼管杭上に継手を介して上鋼管杭を仮接続する）。
５．上鋼管杭の上端と建造物の底部との間にジャッキを配置する。
６．ジャッキを伸長させる。これにより、下鋼管杭が完全に穴地盤内に埋没するまで打ち込まれ、さらに上鋼管杭もその上部が継手で接合可能となる長さを露出された状態となるまで穴の地盤に圧入される。
７．この上鋼管杭を下鋼管杭として、上記工程を繰り返し、最下端の鋼管杭が下方の硬い支持層に到達するまで、鋼管杭の圧入作業を行う。

特許第６０９５１８９号公報

上記継手を用いれば、従来のように、溶接によって上下鋼管杭を接続するのに比して、安全かつ効率よく鋼管杭の接続が行える。
しかしながら、上記継手を用いる方法にも次のような課題があることが判明した。
すなわち、上記継手は、接続する鋼管杭の鉛直性を確保するために、継手と鋼管杭との嵌合強度を高める必要から、継手の嵌合筒部外径が鋼管杭の内径より僅かに大径とされており、相応の圧入力（軸力）を加えて鋼管杭を地盤中に圧入するようにしている。

ところで、特に２〜３本までの鋼管杭を地盤に圧入する、作業開始当初は、地盤中への鋼管杭の圧入長が短いことから、地盤から得られる摩擦などの抵抗力（反力）が小さい。したがって、鋼管杭の地盤中への圧入そのものは相応の圧入力を加えることによって容易に圧入可能である。しかしながら、上記のように地盤からの反力が小さいことから、継手の両嵌合筒部が、上下鋼管杭内に完全に埋没するまで圧入される状態とならず、両鋼管杭端部と継手の鍔部との間に隙間が生じたまま鋼管杭が地盤中に圧入されてしまうことがある。

上記隙間は、将来地震動などの影響で埋まり、構造物の不同沈下の原因にもなりかねない。
下鋼管杭の外周に抵抗板のようなものを取り付けることによって、地盤からある程度の反力を得ることも考えられるが、軟弱な地盤の場合には、十分な反力が得られず、抵抗板そのものも地盤中にめり込んでしまうという事態が生じる。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、地盤の反力を必要とせずに、上下鋼管杭と継手鍔部とを確実に当接させて鋼管杭の圧入を行うことのできるアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法は、傾いた建造物の基礎の下方に穴を掘り、該穴の地盤に、接続すべき両鋼管杭内に圧入可能な嵌合筒部、および該嵌合筒部の中央部外周に外方に突出する鍔部を有する継手を介して、鋼管杭を、複数本順次つなぎ合せつつ下方の支持層に到達するまで圧入し、鋼管杭と建造物の基礎下面との間にジャッキを介在させ、ジャッキにより建造物を水平にジャッキアップし、次いで前記鋼管杭の上端に固定ベースを取り付けて、前記鋼管杭と前記固定ベースにより建造物を水平に支持するアンダーピニング工法において、前記穴の地盤に上部が露出するようにして圧入した下鋼管杭の外周に支持部を取り外し自在に取り付ける工程と、前記下鋼管杭の端部に前記継手の下側の前記嵌合筒部を挿入するようにして前記継手を前記下鋼管杭に装着する工程と、該継手の上側の前記嵌合筒部が接続すべき上鋼管杭の端部に挿入されるようにして前記上鋼管杭を前記継手を介して前記下鋼管杭に仮接続する工程と、前記上鋼管杭の上端にジャッキを配置する工程と、前記支持部と前記ジャッキの頭部との間に亘って抗張材を取り付ける工程と、前記ジャッキを伸長させることによって、前記上鋼管杭を前記下鋼管杭方向に移動して、前記両嵌合筒部を前記下鋼管杭および前記上鋼管杭の両鋼管杭内に圧入し、前記上鋼管杭および前記下鋼管杭の端部を前記継手の前記鍔部に密着させる工程と、前記支持部を前記下鋼管杭から取り外す工程と、前記ジャッキにより、前記上鋼管杭が、その上部が継手で接合可能となる長さを地盤から露出するようにして地盤に圧入する工程を含み、前記地盤に圧入した上鋼管杭を下鋼管杭として、上記工程を繰り返して、鋼管杭を、複数本順次つなぎ合せつつ下方の支持層に到達するまで圧入することを特徴とする。

前記継手に、前記両嵌合筒部が、先端側が小径にすぼまる小径部に形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭の内径よりも若干大径の大径に形成されている継手を用いることができる。
また、前記支持部に、一端側において互いに回動自在に連結され、前記下鋼管杭を両側から挟み込み可能な、半円状をなす２つの把持部材と、該両把持部材の他端側を固定する固定具を有する支持部を用いることができる。

前記抗張材にチェーンを用いることができる。
あるいは前記抗張材にＰＣ鋼線を用いることができる。

本発明によれば、抗張材により、支持部と係止部との間の距離を規制し、ジャッキを伸長させるようにしたので、地盤からの反力を必要とせず、上鋼管杭を下鋼管杭に対して接近方向に押圧でき、継手の両嵌合筒部が上下鋼管杭の端部内に圧入され、上下鋼管杭の端部を鍔部に密着させることができる。したがって、軟弱な地盤であっても、上下鋼管杭を継手の鍔部に密着させた状態で確実に接続でき、信頼性の高い鋼管杭が施工でき、地震動等による不同沈下を防止できる。

建造物基礎の下方に穴を掘った状態を示す説明図である。 鋼管杭を接続しつつ圧入して支持層にまで到達させた状態を示す説明図である。 継手の断面である。 継手の斜視図である。 下鋼管杭を地盤に圧入した状態を示す説明図である。 下鋼管杭に継手を介して上鋼管杭を仮接続した状態の説明図である。 下鋼管杭に支持部を取り付けた状態を示す説明図である。 支持部と係止部との間に抗張材を取り付けた状態を示す説明図である。 ジャッキを伸長させている状態を示す説明図である。 支持部を緩め（取り外し）、抗張材を下鋼管杭から外した状態の説明図である。 上鋼管杭を圧入する状態の説明図である。 支持部の説明図である。 抗張材にチェーンを用いた状態の説明図である。 抗張材にＰＣ鋼線を用いた状態の説明図である。 チャック装置の一例を示す断面図である。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１、図２はアンダーピニング工法の概略を示す説明図である。
アンダーピニング工法そのものは公知の工法でよいが、以下一般的なアンダーピニング工法を簡単に説明する。
アンダーピニング工法は、まず、図１に示すように、傾いた建造物１０の下方に所要深さおよび広さの穴１２を掘り、該穴１２の地盤に、鋼管杭１４を、継手２０を用いて複数本順次つなぎ合せつつ、ジャッキ装置１６により下方の支持層１８に到達するまで圧入し（図２）、次いで鋼管杭１４の上端に固定ベース（図示せず）を取り付け、ジャッキ装置１６を取り外し、鋼管杭１４と固定ベースにより建造物１０を水平に支持し、次いで適宜型枠（図示せず）を用いて穴１２に土を埋め戻すと共に、鋼管杭１４の上部と固定ベースとをモルタルで固定するものである。

図３は本実施の形態におけるアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法に用いる継手２０の一例を示す断面図、図４はその斜視図である。
継手２０は、中央部に位置して外方に突出する鍔部２２と、該鍔部２２の両側に円筒状に突出し、接続すべき鋼管杭１４内に圧入可能な嵌合筒部２４、２４を有する。両嵌合筒部２４、２４は、先端側が小径にすぼまる小径部２４ａに形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭１４の内径よりも若干大径の大径部２４ｂに形成されている。
大径部２４ｂには、透孔２５もしくは凹部（図示せず）が形成されている。

上記のように、継手２０の嵌合筒部２４の外径は、鋼管杭１４の内径よりも若干大きいものとなるから、継手２０の嵌合筒部２４を鋼管杭１４内に圧入可能となり、継手２０の両側に強固に鋼管杭１４を接続可能となる。
本実施の形態の場合、嵌合筒部２４の大径部２４ｂに、透孔２５を設けている。これにより、嵌合筒部２４を鋼管杭１４内に圧入しようとする際、嵌合筒部２４が、透孔２５を潰すように変形して、縮径し、これにより継手２０が鋼管杭１４内に圧入可能となった。しかも嵌合筒部２４が弾性的に縮径することから、その反力によって、継手２０と嵌合筒部２４とが強固に密着し、その接続は強固なものとなる。

次に図５〜図１１により、本実施の形態に係るアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法の工程を説明する。
まず、図５に示すように、建造物基礎１０の下方に掘った穴１２の地盤に下鋼管杭１４ａを上部が露出する状態となるように打ち込む。この場合、ハンマー等で叩くか、あるいは建造物基礎１０との間にジャッキを配置し、ジャッキによって押圧して、下鋼管杭１４ａを地盤中に圧入するようにするとよい。

次いで、継手２０を、下側の小径部２４ａが下鋼管杭１４ａの上端開口部に進入するように下鋼管杭１４ａに装着する。次にハンマー等によって継手２０を下鋼管杭１４ａに打ち込むようにする（軽く打ち込むだけでも良い）。次いで接続すべき上鋼管杭１４ｂを、その下端開口部に継手２０の上側の小径部２４ａが進入するように、継手２０上に載せる。ハンマー等により上鋼管杭１４ｂを殴打して、上鋼管杭１４ｂ下端に継手２０の上側の嵌合筒部２４が中途部まで進入するようにするとよい。
このようにして上鋼管杭１４ｂを継手２０を介して下鋼管杭１４ａに仮接続する（以上図６）。

次に、図７に示すように、穴１２の地盤に上部が露出するようにして圧入された下鋼管杭１４ａの上部外周に支持部２６を取り外し自在に取り付ける（図７）。
図１２に支持部２６の一例を示す。
支持部２６は、一端側において互いに回動自在に連結され、下鋼管杭１４ａを両側から挟み込み可能な、半円状をなす２つの把持部材２６ａ、２６ａと、両把持部材２６ａ、２６ａの他端側を固定するボルト２８ａ・ナット２８ｂ等の固定具２８とで構成することができる。把持部材２６ａ、２６ａには、後記するＰＣ鋼線を取付けるためのチャック装置装着用のクレビス２６ｃ、あるいはチェーン取付け用のフック部２６ｄが設けられている。

ボルト・ナット２８で、把持部材２６ａ、２６ａの他端側を接近するように締め付けることによって、両把持部材２６ａ、２６ａによって下鋼管杭１４ａ外周を強固に挟み込むことができる。これにより、支持部２６が下鋼管杭１４ａに強固に固定される。把持部材２６ａ、２６ａの内壁面にくさび部材２６ｂを取り付けておくと、より強固に下鋼管杭１４ａを挟み込むことができる。
なお、上鋼管杭１４ｂを継手２０を介して下鋼管杭１４ａに仮接続する工程と、下鋼管杭１４ａに支持部２６を取り付ける工程とを前後逆にしてもよい。

次に、図８に示すように、上鋼管杭１４ｂの上端にジャッキ１６を配置する。
ジャッキ１６は、上鋼管杭１４ｂの上端に橋渡し状に配置した支圧板３０上に載置するようにするとよい。ジャッキ１６上には係止部（係止板）３２を配置する。
そして、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、支持部２６と係止部３２とに亘って抗張材３４を取り付ける。図示の例では、２本の抗張材３４を取り付けたが、抗張材３４は３本以上の複数本であってもよい。抗張材３４には、チェーンやワイヤ（ＰＣ鋼線等の線材を含む）を用いることができる。チェーン３４の場合、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、支持部２６に設けたフック２６ｄと係止部３２に設けたフック３２ａとの間にチェーン３４を掛け渡すようにするとよい。
抗張材３４にチェーンを用いた場合には、フック２６ｄやフック３２ａに掛けるリング部を変更することによって、容易にチェーンの長さ調節ができる。

図１４Ａ、図１４Ｂは、抗張材３４としてＰＣ鋼線（φ４ｍｍ）を用いた場合を示す。ＰＣ鋼線３４の場合には、ＰＣ鋼線３４の両端部を、図１５に示すようなチャック装置３６を用いて、それぞれ支持部２６、係止部３２に固定することができる。
チャック装置３６は、くさびケース３７内に、ＰＣ鋼線３４を挟む複数のくさび片３８が配置された公知の装置となっており、ＰＣ鋼線３４に張力が掛かると摩擦力によってくさび片３８が締まり、ＰＣ鋼線３４を保持するようになっている。３９はネジ部材である。ＰＣ鋼線の端部をチャック装置３６に挿入するだけで、容易にＰＣ鋼線をチャック装置３６に装着できる。また、図１４Ｃに示すように係止部（係止板）３２に切欠き溝３２ｂを設けておくことによって、チャック装置３６をＰＣ鋼線を挿入したまま容易に係止部３２に装着したり、外したりできる。抗張材３４にＰＣ鋼線を用いる場合には、素材強度が高く、細径のものを用いることができ、さらに、チャック装置３６をスライドさせることで、容易に長さ調節をすることができる。

上記のように、支持部２６と係止部３２との間に抗張材３４を取り付けた後（図８、図１３、図１４）、ジャッキ１６のピストンを油圧により伸長させる。すると、抗張材３４が伸びきった後は、上鋼管杭１４ｂが下鋼管杭１４ａ方向に押圧され、継手２０の両嵌合筒部２４が、下鋼管杭１４ａ、上鋼管杭１４ｂ内に圧入され、上下鋼管杭１４ａ、１４ｂの端部が継手２０の鍔部２２に密着し、両者間に隙間がなくなる（図９）。

次いで図１０に示すように、ジャッキ１６を緩めて、抗張材３４を外し、さらに支持部２６のボルト・ナットを緩め、把持部材２６ａ、２６ａによる下鋼管杭１４ａの把持を緩める（支持部２６が下鋼管杭１４ａから取り外された状態となる）。次いで、図１１に示すように、ジャッキ１６と建造物１０との間に介在物４０を配置し、ジャッキ１６を油圧により伸長させることで、上鋼管杭１４ｂをその上部が継手で接合可能となる長さを露出する程度に地盤に圧入することができる（図１）。
そして、上鋼管杭１４ｂを下鋼管杭１４ａとして、図５〜図１１の工程を順次繰り返すことによって、鋼管杭１４を下方の硬い地盤に当接するまで打ち込むことができる。

以上のように本実施の形態では、抗張材３４により、支持部２６と係止部３２との間の距離を規制し、ジャッキ１６を伸長させるようにしたので、地盤からの反力を必要とせず、上鋼管杭１４ｂを下鋼管杭１４ａに対して接近方向に押圧でき、継手２０の両嵌合筒部２４が上下鋼管杭の端部内に圧入され、上下鋼管杭の端部を鍔部２２に密着させることができる。
すなわち、軟弱な地盤であっても、上下鋼管杭を継手２０の鍔部２２に密着させた状態で確実に接続でき、信頼性の高い鋼管杭が施工でき、地震動等による不同沈下を防止できる。

上記実施の形態では、抗張材３４を、支持部２６と係止部３２との間に取り付けるようにしたが、抗張材３４を、支持部２６と建造物１０の下部との間に亘って取り付けるようにしてもよい。
また、抗張材３４には、ワイヤやネジ付ボルトなども用いることができる。
支持部２６も、上記構成に限定されるものではなく、下鋼管杭１４ａに取り外し自在に固定できるものであればよい。

１０ 建造物基礎、１２ 穴、１４ 鋼管杭、１６ ジャッキ、１８ 支持層、２０ 継手、２２ 鍔部２２ 嵌合筒部、２４ａ 小径部、２４ｂ 大径部、２５ 透孔、２６ 支持部、２８ 固定具、３０ 支圧板、３２ 係止部、３４ 抗張材、３６ チャック装置、３７ くさびケース、３８ くさび片、３９ ネジ部材、４０ 介在物

Claims (5)

1. 傾いた建造物の基礎の下方に穴を掘り、該穴の地盤に、接続すべき両鋼管杭内に圧入可能な嵌合筒部、および該嵌合筒部の中央部外周に外方に突出する鍔部を有する継手を介して、鋼管杭を、複数本順次つなぎ合せつつ下方の支持層に到達するまで圧入し、鋼管杭と建造物基礎との間にジャッキを介在させ、ジャッキにより建造物を水平にジャッキアップし、次いで前記鋼管杭の上端に固定ベースを取り付けて、前記鋼管杭と前記固定ベースにより建造物を水平に支持するアンダーピニング工法において、
   前記穴の地盤に上部が露出するようにして圧入した下鋼管杭の外周に支持部を取り外し自在に取り付ける工程と、
   前記下鋼管杭の端部に前記継手の下側の前記嵌合筒部を挿入するようにして前記継手を前記下鋼管杭に装着する工程と、
   該継手の上側の前記嵌合筒部が接続すべき上鋼管杭の端部に挿入されるようにして前記上鋼管杭を前記継手を介して前記下鋼管杭に仮接続する工程と、
   前記上鋼管杭の上端にジャッキを配置する工程と、
   前記支持部と、建造物基礎の底部もしくは前記ジャッキの頭部との間に亘って抗張材を取り付ける工程と、
   前記ジャッキを伸長させることによって、前記上鋼管杭を前記下鋼管杭方向に移動して、前記両嵌合筒部を前記下鋼管杭および前記上鋼管杭の両鋼管杭内に圧入し、前記上鋼管杭および前記下鋼管杭の端部を前記継手の前記鍔部に密着させる工程と、
   前記支持部を前記下鋼管杭から取り外す工程と、
   前記ジャッキにより、前記上鋼管杭が、その上部が継手で接合可能となる長さを地盤から露出するようにして地盤に圧入する工程を含み、
   前記地盤に圧入した上鋼管杭を下鋼管杭として、上記工程を繰り返して、鋼管杭を、複数本順次つなぎ合せつつ下方の支持層に到達するまで圧入することを特徴とするアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法。
2. 前記継手に、
   前記両嵌合筒部が、先端側が小径にすぼまる小径部に形成され、基部側が、接続すべき鋼管杭の内径よりも若干大径の大径に形成されている継手を用いることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法。
3. 前記支持部に、
   一端側において互いに回動自在に連結され、前記下鋼管杭を両側から挟み込み可能な、半円状をなす２つの把持部材と、該両把持部材の他端側を固定する固定具を有する支持部を用いることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法。
4. 前記抗張材にチェーンを用いることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法。
5. 前記抗張材にPC鋼線を用いることを特徴とする請求項１記載のアンダーピニング工法における鋼管杭の施工方法。