JP7082173B1

JP7082173B1 - スクリュー杭の高さ不足を補正する方法

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Publication number: JP7082173B1
Application number: JP2020199345A
Authority: JP
Inventors: 功貴佐用; 智藤澤
Original assignee: 株式会社ビル技研
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2040-12-01
Also published as: JP2022088698A

Abstract

【課題】基礎であるスクリュー杭の高さ不足を簡便に補正できる施工方法を提供すること。【解決手段】本発明は、構造物７の基礎として用いられ、頂部に構造物７との結合に用いられるフランジ９４を備えたスクリュー杭９の高さ不足を補正する方法であって、スクリュー杭９の高さ不足量を測定してその高さ不足量に対応する長さの棒部材１３を用意し、その棒部材１３の両端に、締結具１４により一対のフランジ１１、１２を取り付けることで補正部材１を調製し、構造物７とスクリュー杭９との間に補正部材１を挿入した後に、構造物７及びスクリュー杭９と一対のフランジ１２、１１とをそれぞれ結合させることで、挿入された補正部材１を構造物７とスクリュー杭９との間に固定することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、構造物の基礎として用いられるスクリュー杭の沈下又は施工ミスに伴う高さ不足を補正する方法に関するものである。

近年、いわゆるメガソーラー事業者等を中心に、遊休地等にて複数の太陽電池パネルを設置して発電を行う事業が盛んに行われている。このような形態での太陽電池パネルの設置では、地面に基礎を設けてその上方に太陽電池パネルを設置することになる。この場合、工期の短縮や設置コストの削減を図るべく、コンクリート製の基礎ではなくスクリュー杭を基礎として用いる工法が盛んに行われている（一例として特許文献１を参照）。

スクリュー杭は、地上への露出部となる杭の上方部分から、地面に打ち込まれる（すなわち貫入される）先端部分に向けて螺旋状の羽根が設けられた杭であり、尖った先端部を地面に刺してネジのように回転圧入させながら地中へと打ち込まれる。この羽根の存在が杭の引き抜きや沈下への抵抗力となるので、地面に打ち込まれたスクリュー杭は通常の杭に比べて引き抜きや沈下に強く、これを基礎として太陽電池パネルのような重量物を設置することが可能である。

また、太陽電池パネルの設置の場合のみならず、例えば、コンクリート基礎のような構造物の設置が制限される農業用地にビニールハウスを設置する場合でもスクリュー杭は有用である。他にも、設置スペースが少なくて済むということや、工期を短縮したりコストを低く抑えたりするといったメリットを得られることから、スクリュー杭を基礎として活用する場面は少なくない。

特開２０１５－１２７５０１号公報

しかしながら、いわゆるメガソーラーの設置が盛んになってから数年が経過した現在では、経年による太陽電池パネルの沈下が問題になる例も散見されるようになった。これは、太陽電池パネルという重量物を支えるスクリュー杭が、時間の経過とともに地面の中へと沈下していくことによるものである。こうした沈下は、一組の太陽電池パネルを支える４本のスクリュー杭の全てで生じることもあれば、４本のスクリュー杭のうちの一部だけで生じることもある。また、複数本のスクリュー杭が沈下している場合にはそれぞれのスクリュー杭で沈下の程度が異なる場合もある。こうした沈下の結果、設置された太陽電池パネルの傾きが意図しないものになり、歪みによるマイクロクラックが太陽電池パネルに生じて発電量の低下や火災を招く原因にもなり得る。また、こうした沈下の問題は、太陽電池パネル設置のための基礎の場合に限らず、あらゆる構造物の基礎としてスクリュー杭が用いられる場合に生じ得ることである。さらに、沈下によらず、施工時に杭の高さを間違えたことにより、これらの問題を生じる場合もある。このような場合に、設置された構造物を取り除いて、基礎であるスクリュー杭の打ち込み施工をやり直すのは多大なコストを必要とするし、現実的でない。

本発明は以上の状況に鑑みてなされたものであり、基礎であるスクリュー杭の高さ不足を簡便に補正できる施工方法を提供することを目的とする。なお、上記のように、スクリュー杭の高さ不足は、沈下を原因とするものの他に、施工不良を原因とするものも考えられるが、本明細書では、説明の都合上、高さ不足の要因として沈下を例に挙げて説明する。しかしながら、本発明は、沈下による高さ不足の補正に制限されるものではない。

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、スクリュー杭の高さ不足量を測定してその高さ不足量に対応する長さの棒部材を用意し、その棒部材の両端に、締結具により一対のフランジを取り付けることで補正部材を調製し、この補正部材を構造物とスクリュー杭との間に挿入した後に、構造物及びスクリュー杭と上記一対のフランジとをそれぞれ結合させることで、構造物とスクリュー杭との間に上記補正部材を固定してスクリュー杭の高さを補正すればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）本発明は、構造物の基礎として用いられ、頂部に前記構造物との結合に用いられるフランジを備えたスクリュー杭の高さ不足を補正する方法であって、上記スクリュー杭の高さ不足量を測定してその高さ不足量に対応する長さの棒部材を用意し、その棒部材の両端に、締結具により一対のフランジを取り付けることで補正部材を調製し、上記構造物と上記スクリュー杭との間に上記補正部材を挿入した後に、上記構造物及び上記スクリュー杭と上記一対のフランジとをそれぞれ結合させることで、挿入された補正部材を上記構造物と上記スクリュー杭との間に固定することを特徴とし、上記棒部材が管状であり、上記締結具が上記棒部材の中空部に突き出た状態で上記棒部材と上記フランジとを締結し、その棒部材の中空部に存在する上記締結具を埋めるように上記棒部材の内部がモルタルで充填されることを特徴とする方法である。

（２）また本発明は、上記一対のフランジが、上記棒部材の外径に対応した内径を備えた挿入部を備え、上記締結具が、上記挿入部と上記棒部材との両方を貫通してこれらを締結するものである（１）項記載の方法である。

（３）また本発明は、さらに、上記スクリュー杭から水平に離れる方向に拡がる沈下防止板を上記スクリュー杭の一部に設けることを特徴とする（１）項又は（２）項記載の方法である。

本発明によれば、基礎であるスクリュー杭の高さ不足を簡便に補正できる施工方法が提供される。

図１は、本発明のスクリュー杭の高さ不足を補正する方法の適用されるスクリュー杭９の一例を示す平面図及び側面図である。図２は、スクリュー杭９を基礎として地面に設置された太陽電池パネル８用の架台７を示す側面図である。図３は、補正部材１を構成する一対のフランジ筒１１、１２を表す平面図及び側面図である。図４は、補正部材１の構成を表す側面図である。図５は、補正部材１を表す側面断面図である。図６（ａ）～（ｄ）は、スクリュー杭７の高さ不足を補正する方法の手順を示す側面図である。図７は、本発明により、基礎であるスクリュー杭９の高さが補正された太陽電池パネル８用の架台７を示す側面図である。図８は、本発明の一実施態様で用いられる沈下防止パーツ３を示す斜視図である。

以下、本発明のスクリュー杭の高さ不足を補正する方法の一実施態様について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施態様に何ら限定されるものでなく、本発明の範囲において適宜変更を加えて実施することができる。

まず、本発明のスクリュー杭の高さ不足を補正する方法の実施態様を説明するのに先立ち、本発明の適用されるスクリュー杭について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のスクリュー杭の高さ不足を補正する方法の適用されるスクリュー杭の一例を示す平面図及び側面図である。図２は、スクリュー杭を基礎として地面に設置された太陽電池パネル用の架台を示す側面図である。

スクリュー杭９は、構造物の基礎として用いられるものであり、地面に貫入される先端部９３を備え、この先端部９３の反対側となる末端部である頂部にフランジ９４を備える。フランジ９４には、締結具により構造物を結合させるための結合穴９６が設けられる。図２に示すように、スクリュー杭９を基礎として例えば太陽電池パネル８の架台７を地面に設置する場合、この結合穴９６を介してフランジ９４と架台７の締結部７２とを締結具７３により締結することで、架台７をスクリュー杭９の上部に固定する。

スクリュー杭９には、先端部９３から末端となるフランジ９４へ向けて、螺旋状の羽根９５を備えたスパイラル部９２と、羽根９５を持たない直胴部９１とが形成されている。スクリュー杭９を地面へ貫入させて基礎を形成させるに際しては、先端部９３を地面に刺し、ネジのようにスクリュー杭９を回転圧入させる。通常、スパイラル部９２が地中に没した段階、又は地面の形状に合わせ直胴部９１の一部も地中に没した段階で貫入完了となり、直胴部９１が地上に露出して基礎となる。地中に貫入したスクリュー杭９は、螺旋状の羽根９５の存在により地中での上下への移動が規制されており、荷重による沈下が抑制される。

しかしながら、スクリュー杭９の適用される地盤の状態によっては、時間の経過とともに、構造物の荷重によりスクリュー杭９の沈下を生じてスクリュー杭９の高さ不足を生じることもあり得る。本発明のスクリュー杭の高さ不足を補正する方法は、そうした沈下や施工不良等による高さ不足を補正し、高さ不足によりずれた構造物の位置を本来の位置に戻すために適用される。以下、太陽電池パネル８の架台７における高さ不足の補正を例として本発明を具体的に説明するが、本発明の適用対象となる構造物はこれに限定されるものではない。

本発明の方法で用いられる補正部材１について、図面を参照しながら説明する。図３は、補正部材１を構成する一対のフランジ筒１１、１２を表す平面図及び側面図である。図４は、補正部材１の構成を表す側面図である。図５は、補正部材１を表す側面断面図である。

補正部材１は、棒部材１３、及び一対のフランジ筒１１、１２から構成される。棒部材１３は、中空の管状部材（すなわちパイプ部材）であり、胴部１３１と中空部１３２とを備え、その長さは、スクリュー杭９の高さ不足量に対応する。棒部材１３は、予め測定されたスクリュー杭９の沈下量をもとに、その高さ不足量に対応する長さとなるようにパイプ部材から切り出されたものである。「高さ不足量に対応する長さ」とは、補正部材１全体の長さが上記高さ不足量となるように決定された長さであり、上記高さ不足量から、フランジ筒１１、１２に形成されたフランジ１１１、１１２の厚みを差し引いた長さに対応する。

フランジ筒１１は、フランジ１１１と、棒部材１３が挿入されこれを収容するための挿入部１１３とを備える。挿入部１１３は、一端がフランジ１１１の中央に接合され、他端が開放された管部材であり、その内径が棒部材１３の外径に略一致する。フランジ１１１は、挿入部１１３よりも外周側となる面に、スクリュー杭９のフランジ９４に設けられた結合穴９６と結合するための結合穴１１２を備える。この結合穴１１２が存在することにより、スクリュー杭９の結合穴９６とフランジ１１１の結合穴１１２とを貫通する締結具が、補正部材１をスクリュー杭９の頂部に固定できることになる。

フランジ筒１２は、フランジ１２１と、棒部材１３が挿入されこれを収容するための挿入部１２３と、挿入部１２３の内側となる面に穴１２８とを備える。挿入部１２３は、一端がフランジ１２１の中央に接合され、他端が開放された管部材であり、その内径が棒部材１３の外径に略一致する。フランジ１２１は、挿入部１２３よりも外周側となる面に、構造物である架台７の締結部７２と結合するための結合穴１２２を備える。この結合穴１２２が存在することにより、架台７の脚部７１の末端に設けられた締結部７２とフランジ１２１の結合穴１２２とを貫通する締結具が、補正部材１を架台７の下部に固定できることになる。穴１２８は、フランジ１２１の略中央であって挿入部１２３の内側となる面に設けられる。後述するように、穴１２８を通して、補正部材１の内部にモルタルを充填できるようになる。

棒部材１３は、胴部１３１の下端にフランジ筒１１が挿入され、胴部１３１の上端にフランジ筒１２が挿入される。挿入されたフランジ筒１１、１２は、挿入部１１３、１２３と胴部１３１とを貫通する締結具１４により棒部材１３に挿入された状態で締結され固定される。締結具１４は、具体的にはビスであり、上記の締結がなされた後で棒部材１３の中空部１３２に突き出る長さのものが選択される。

棒部材１３と一対のフランジ筒１１、１２とが互いに結合された後、フランジ筒１２に設けられた穴１２８から、モルタル１３３が注入される。モルタル１３３は、棒部材１３の中空部１３２の全部を満たし、さらに穴１２８を埋めるまで注入される。モルタル１３３が固化することにより、棒部材１３の中空部１３２に突出した各締結具１４は、中空部１３２に充填されたモルタル１３３により完全に固定され、経時による脱落や緩みが防止される。これにより、補正部材１が完成される。なお、必要に応じて、棒部材１３と、フランジ筒１１、１２との継目には、パテ等を充填してもよい。

次に、補正部材１を用いて、スクリュー杭７の高さ不足を補正する方法について図面を参照しながら説明する。図６（ａ）～（ｄ）は、スクリュー杭７の高さ不足を補正する方法の手順を示す側面図である。

まず、スクリュー杭９の高さ不足量を測量し、その高さ不足量に応じた長さを備えた補正部材１を調製する。既に説明したように、補正部材１は、両端に一対のフランジ１１、１２を備え、スクリュー杭９のフランジ９４と架台７の締結部７２との間に挿入及び固定されて、スクリュー杭７の高さ不足量を補償する。

まず、図６（ａ）に示すスクリュー杭９の周囲の地面６を取り除き、地面に埋まったスクリュー杭９の直胴部９１の一部を露出させる。次いで、露出した直胴部９１の地中部分に沈下防止パーツ３を取り付ける（図６（ｂ））。沈下防止パーツ３は、スクリュー杭９のこれ以上の沈下を抑制するために設けられるものであり、その構成の詳細は後述する。スクリュー杭９の直胴部９１に沈下防止パーツ３を取り付けた後、取り除いた地面を埋め戻す。これにより、沈下防止パーツ３は、地中に埋められることになる。

次いで、スクリュー杭９と架台７とを結合する締結具７３を取り外し、架台７をジャッキアップして、スクリュー杭９のフランジ９４と架台７の締結部７２との間を離間させる（図６（ｃ））。その後、離間したフランジ９４と締結部７２との間に補正部材１を挿入し、補正部材１の下方のフランジ１１とスクリュー杭９のフランジ９４とを締結具９６により結合して固定させるとともに、補正部材１の上方のフランジ１２と架台７の締結部７２とを締結具７３により結合して固定させる（図６（ｄ））。

これらの各工程を経ることにより、図７に示すように、架台７の基礎となるスクリュー杭９の高さが補正される。図７は、本発明により、基礎であるスクリュー杭９の高さが補正された太陽電池パネル８用の架台７を示す側面図である。

次に、沈下防止パーツ３の構成について図面を参照しながら説明する。図８は、本実施態様で用いられる沈下防止パーツ３を示す斜視図である。

本実施態様で用いられる沈下防止パーツ３は、半沈下防止板３２１と半挿入筒３３１とを備えたパーツＡと、半沈下防止板３２２と半挿入筒３３２とを備えたパーツＢとの二つのパーツからなる。

図８に示すように、二つのパーツを一組とした沈下防止パーツ３は、半挿入筒３３１と半挿入筒３３２とが対向するようにパーツＡとパーツＢとを組み合わされ、スクリュー杭９が挿入される挿入筒３３と、挿入筒３３から延出し、挿入筒３３の長さ方向を垂直に立てたときこれから水平に離れる方向へ拡がる沈下防止板３２が形成される。つまり、二つ一組となった半挿入筒３３１、３３２が挿入筒３３を形成し、二つ一組となった半沈下防止板３２１、３２２が沈下防止板３２を形成する。

半挿入筒３３１と半挿入筒３３２には、スクリュー杭９の直胴部９１にビス留めするための穴３４が設けられ、この穴３４を通してパーツＡ及びパーツＢがスクリュー杭９にビス留めされることにより、スクリュー杭９には、スクリュー杭９から水平に離れる方向に拡がる沈下防止板３２が形成されることになる。

以上、本発明のスクリュー杭の高さ不足を補正する方法の一実施態様について説明したが、本発明は上記の実施態様に限定されるものではない。

例えば、上記実施態様では、構造物として太陽電池パネル８用の架台７を示したが、この構造物は他のものであってもよい。

１補正部材
１１フランジ筒
１１１フランジ
１１２結合穴
１１３挿入部
１２フランジ筒
１２１フランジ
１２２結合穴
１２３挿入部
１３棒部材
１３１胴部
１３２中空部
１３３モルタル
１４締結具
３沈下防止パーツ
３２沈下防止板
３３挿入筒
６地面
７架台
８太陽電池パネル
９スクリュー杭
９１直胴部
９２スパイラル部
９３先端部
９４フランジ
９５羽根
９６結合穴

Claims

構造物の基礎として用いられ、頂部に前記構造物との結合に用いられるフランジを備えたスクリュー杭の高さ不足を補正する方法であって、
前記スクリュー杭の高さ不足量を測定してその高さ不足量に対応する長さの棒部材を用意し、その棒部材の両端に、締結具により一対のフランジを取り付けることで補正部材を調製し、前記構造物と前記スクリュー杭との間に前記補正部材を挿入した後に、前記構造物及び前記スクリュー杭と前記一対のフランジとをそれぞれ結合させることで、挿入された補正部材を前記構造物と前記スクリュー杭との間に固定することを特徴とし、前記棒部材が管状であり、前記締結具が前記棒部材の中空部に突き出た状態で前記棒部材と前記フランジとを締結し、その棒部材の中空部に存在する前記締結具を埋めるように前記棒部材の内部がモルタルで充填されることを特徴とする方法。
前記一対のフランジが、前記棒部材の外径に対応した内径を備えた挿入部を備え、前記締結具が、前記挿入部と前記棒部材との両方を貫通してこれらを締結するものである請求項１記載の方法。
さらに、前記スクリュー杭から水平に離れる方向に拡がる沈下防止板を前記スクリュー杭の一部に設けることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。